哈工大機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題11沖壓機(jī)

1、SHARBININSTITUTEOFTECHNOLOCY機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：題 11 沖壓機(jī)院系：能源科學(xué)與工程學(xué)院班級(jí)：1602404完成者：鐘學(xué)號(hào)：11602004指導(dǎo)教師：王左設(shè)計(jì)時(shí)間：2021.1.7-2021.1.11哈爾濱工業(yè)大學(xué)14301595.33iz214302557.20、題目沖壓機(jī)的功能描述如下列圖所示.原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1430r/min1430r/min,沖頭每分鐘實(shí)現(xiàn)沖壓次數(shù)15,25,4015,25,40 分 3 3 檔可以調(diào)節(jié),沖頭行程 200mm200mm 卷狀鋼帶料間歇送料,每次送料長度 300mm300mm工作臺(tái)二、運(yùn)動(dòng)功

2、能分析驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件 1 工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有的運(yùn)動(dòng)功能如圖 1 所示.運(yùn)動(dòng)功能單元把一個(gè)連續(xù)的單向傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng),主動(dòng)件每轉(zhuǎn)動(dòng)一周,從動(dòng)件執(zhí)行構(gòu)件 1往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次,主動(dòng)件轉(zhuǎn)速分別為 15、25、40 轉(zhuǎn)/分.圖 1 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1 的運(yùn)動(dòng)功能由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 1430 轉(zhuǎn)/分,為了在執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1 的主動(dòng)件上分別得到 15、25、40 轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速,那么由電動(dòng)機(jī)到執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1 之間的總傳動(dòng)比iz有 3 種,分別模具執(zhí)行構(gòu)件un中iv1最大,iv3最小.采用滑移齒輪變速,其最大傳動(dòng)比最好不大于4,設(shè)傳動(dòng)比ivi=4o35.75 彳廠1.523.8325圖 2 有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元為了保

3、證系統(tǒng)過載時(shí)不至于損壞,在電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)之間加一個(gè)過載保護(hù)環(huán)節(jié).過載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元可采用帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn),這樣,該運(yùn)動(dòng)功能單元不僅具有過載保護(hù)功能還具有減速功能,如圖 3 所示.iz3總傳動(dòng)比由定傳動(dòng)比ic和變傳動(dòng)比兩局部構(gòu)成,即:iziiciv1iz2iciv2iz3iciv33 種總傳動(dòng)比中iz1最大,iz3最小.由于定傳動(dòng)比ic是常數(shù),因此,3 種變傳動(dòng)比定傳動(dòng)比:iciziiv195.33423.8325z195.3320z257.223.83252.4于是,傳動(dòng)系統(tǒng)的有級(jí)變速功能單元如圖2 所示.i4,2.4,1.5圖 3 過載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)僅靠過載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元不能實(shí)

4、現(xiàn)其全部定傳動(dòng)比,因此,在傳動(dòng)系統(tǒng)中還要另加減速運(yùn)動(dòng)功能單元,其減速比為ic23.8325-9.532.52.5圖 5 5 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件 1 1 運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖為了使用統(tǒng)一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2,應(yīng)該在圖5所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中加一運(yùn)動(dòng)分支功能單元,其運(yùn)動(dòng)分支驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件 2,該運(yùn)動(dòng)分支功能單元如圖 6 所示.圖 6 運(yùn)動(dòng)分支功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件 2 2 是間歇運(yùn)動(dòng),且由圖 1 1 可以看出執(zhí)行構(gòu)件 2 2 的間歇時(shí)間是工作周期 T T的 3/4,3/4,即其運(yùn)動(dòng)時(shí)間是其工作周期 T T 的 1/41/4.因此,間歇運(yùn)動(dòng)功能單的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為14間歇運(yùn)動(dòng)功能單元如圖 7 所示0.25圖 7 間

5、歇運(yùn)動(dòng)功能單元減速運(yùn)動(dòng)功能單元如圖4 所示.根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)功能分析,5 所示.圖 4 減速運(yùn)動(dòng)功能單元可以得到實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件 1 運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖,如圖1430rpmi2.5i4,2.4,1.5i9.53由于執(zhí)行構(gòu)件 2 鋼帶的每次送料長度為 300mm 故,包轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)鋼帶無法使進(jìn)給定長度保持在 300mm 故設(shè)計(jì)成：橡膠輪壓動(dòng)鋼帶使鋼帶進(jìn)給的方法,考慮到橡膠輪的半徑,將半徑定在 R320mm47.77mm,故需要將間歇轉(zhuǎn)動(dòng)增速,增速運(yùn)動(dòng)功能單元如圖 8 所示：i4圖 8 增速運(yùn)動(dòng)功能單元增速運(yùn)動(dòng)功能單元輸出的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件 2 的運(yùn)動(dòng)功能由于執(zhí)行構(gòu)件 2 做間歇轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),

6、因此,執(zhí)行構(gòu)件 2 的運(yùn)動(dòng)功能是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為歇轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng).根據(jù)上述分析,可以畫出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖,如圖 9 所示.圖 9 沖壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況沖頭空回行程送料機(jī)n停止送料圖 10 沖壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖三、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定根據(jù)圖 9所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖,選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元,便可擬定出機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案.圖 9 中的運(yùn)動(dòng)功能單元 1 是原動(dòng)機(jī).根據(jù)分度沖壓機(jī)的工作要求,可以選擇電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī),如圖 11 所示.n1430rpmi1-1丁/-1圖 11 電動(dòng)機(jī)替代運(yùn)動(dòng)功能單元 1圖 9 中的運(yùn)動(dòng)功能單元 2 是過載保護(hù)功能單元兼具減速功能,

7、可以選擇帶傳動(dòng)代替,如圖 12 所示.圖 12 皮帶傳動(dòng)替代運(yùn)動(dòng)功能單元 2圖 9中的運(yùn)動(dòng)功能單元 3是有級(jí)變速功能,可以選擇滑移齒輪變速傳動(dòng)代替,如圖 13所示.圖9中的運(yùn)動(dòng)功能單元4是減速功能,考慮到i=9.53比擬大,故可以選擇行星輪或二級(jí)齒輪傳動(dòng)代替,如圖 14 所示.i4,2.4,1.5圖 13 滑移齒輪變速替代運(yùn)動(dòng)功能單元 3圖 14 行星輪傳動(dòng)或二級(jí)齒輪傳動(dòng)代替運(yùn)動(dòng)功能單元 4圖 9 中的運(yùn)動(dòng)功能單元 5,6,是運(yùn)動(dòng)分支功能單元和執(zhí)行構(gòu)件 1 的間歇直線15 所示.圖 9 中的運(yùn)動(dòng)功能單元 7 是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元,可以用槽輪機(jī)構(gòu)替代.該運(yùn)動(dòng)功能單元的運(yùn)動(dòng)系數(shù)

8、為 0.25,該槽輪機(jī)構(gòu)如圖 16 所示.圖 9 中的運(yùn)動(dòng)功能單元 8 是增速運(yùn)動(dòng)功能單元,可以用圓柱齒輪傳動(dòng)替代,完成執(zhí)行構(gòu)件 2橡膠輪的間歇轉(zhuǎn)動(dòng),如圖 17 所示.運(yùn)動(dòng),可以用曲柄滑塊,如圖圖 15 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)代替運(yùn)動(dòng)單元 5,6圖 16 槽輪機(jī)構(gòu)替代連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元 7圖 17 圓柱齒輪傳動(dòng)替代增速運(yùn)動(dòng)功能單元 8根據(jù)以上分析,根據(jù)圖 9 各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元連接的順序把各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元的替代機(jī)構(gòu)以此鏈接便形成了分度沖壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案簡圖見 A3 圖紙.變速機(jī)構(gòu)簡圖如圖 1814圖 18 變速機(jī)構(gòu)簡圖四、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)1、沖壓構(gòu)件的設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1 驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件 1 運(yùn)

9、動(dòng),執(zhí)行構(gòu)件 1 由曲柄滑塊帶動(dòng)沖頭做上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng).由題目可知,沖頭行程 200mm 為使沖頭沖壓工件時(shí)具有較大的沖量,應(yīng)采用具有急回運(yùn)動(dòng)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu),下沖時(shí)為快行程,空回時(shí)為慢行程.曲柄AB長度為65.625mm可做圓周轉(zhuǎn)動(dòng),連桿BC長度為165.875mm搖桿CDfe度為 141.42mm 做擺動(dòng),其擺動(dòng)角度為 90.急回運(yùn)動(dòng)的極位夾角 8 為 60,保證 E 下沖做沖壓運(yùn)動(dòng)時(shí)有足夠動(dòng)能,上升空回時(shí)速度較慢對(duì)機(jī)構(gòu)負(fù)荷較小.p圖 19 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡圖2、槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由圖 2020 可知槽輪的槽間角為360360290z41槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)撥盤的轉(zhuǎn)角_o_o21802902中央距槽輪機(jī)

10、構(gòu)的中央距應(yīng)該根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定,在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為a150mm3撥盤圓銷回轉(zhuǎn)半徑r.,八八,一sinsin450,7071ara0.7071150106.065mm4槽輪半徑R2cos.120.7071aRa0.7071150106.065mm5鎖止弧張角3602a36090270106.06513.26mm8圓整7)槽輪槽深h(1)aPA(0.70710.70711)1501880.13mm8)鎖止弧半徑rsrPA106.0651888.065mm取rs80mm3、滑移齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1)確定齒輪齒數(shù)結(jié)構(gòu)簡圖圖 1212 中齒輪 5 5、6 6、7 7、8 8、9 9、1010 組成了

11、滑移齒輪有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元,其齒數(shù)分別為 Z Z5、Z Z6、Z Z7、Z Z8、Z Z9、Z Z10.由前面的分析可知Z10Z9iv2t2.4Z10iv1Z941768為改善傳動(dòng)性能應(yīng)使相互嚙合的齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù),故取Z1069其齒數(shù)和為Z9Z101769866)圓銷半徑RA18mmiv1iv3Z1.5Z5按最小不跟切齒數(shù)取那么Z917可取86z5863452為了更接近傳動(dòng)比,取:2計(jì)算齒輪幾何尺寸齒輪 7 7、8 8 的齒數(shù),齒輪 9 9、1010 的齒數(shù)的齒數(shù)和相等,即4z1oz7486假設(shè)取齒輪模數(shù)為 m=2mmm=2mm 那么這兩對(duì)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中央距相同故 5,65,6 的齒數(shù)和要比

12、 7,87,8 和 9,109,10 的齒數(shù)和小zz68586故齒輪 5,65,6 要采用正變位才能使 5,65,6 的中央距與 9,109,10 或 7,87,8 標(biāo)準(zhǔn)中央距相同,這三對(duì)齒輪互為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng),齒輪 9,109,10 和齒輪 7,87,8 幾何尺寸可按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算,齒輪 5,65,6 采另外兩對(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)和應(yīng)該大致相同iv2z917乙.69Ziz8864408686z78612.4Z7Z786z71iv2z886z7862561z25Ziz886iv386Z5z586r738611.5z5上3411.5am(z9乙0)m(z7z8)86Z5Z6invinvx6(z5Z6)0.5

13、932tan知道標(biāo)準(zhǔn)齒輪 9,10,7,89,10,7,8 的模數(shù)和齒數(shù),變位齒輪 5,65,6 的模數(shù),齒數(shù),變位系數(shù),可求得所需齒輪的參數(shù).4、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1 1圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)功能單元 4,4,二級(jí)減速輪:由結(jié)構(gòu)簡圖可知,齒輪 1111、1212、13,1413,14 實(shí)現(xiàn)圖 9 9 中的運(yùn)動(dòng)功能 4 4 的減速運(yùn)動(dòng)功能,它所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為 9.539.53. .互各一兩3.087Z11Z13齒輪 11,1211,12 大于最小不根切齒數(shù):齒輪 11,12,13,1411,12,13,14 均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪,取模數(shù) m=2mmm=2mm 運(yùn)動(dòng)功能單元 9,9,增速齒輪：i=4i=4至4Z18取 Z Z18=17,Z=17,Z17=17*4=68=17*4=68取模數(shù)為 2mm2mm 全部按標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì).5、送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)帶動(dòng)鋼帶伸出的橡膠輪半徑R30047.77mm,為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),每次運(yùn)送 300.15mm300.15mm用正變位齒輪計(jì)算:變位系數(shù)XI,X2：cosacosaa*cosarccosa85*cos20o“0arccos21.7686invinv巡益 tanX5取 ZuZu4323故42z143.087*Z1171Z11料.通過機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖的分