機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告說(shuō)明書凸輪送料機(jī)構(gòu)

1、-PAGE . z沖床沖壓機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)沖制薄壁零件沖床的沖壓機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)系統(tǒng)。沖床的工藝動(dòng)作如圖51a所示，上模先以比擬大的速度接近坯料，然后以勻速進(jìn)展拉延成型工作，此后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料機(jī)構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個(gè)工作循環(huán)。圖1 沖床工藝動(dòng)作與上模運(yùn)動(dòng)、受力情況要求設(shè)計(jì)能使上模按上述運(yùn)動(dòng)要求加工零件的沖壓機(jī)構(gòu)和從側(cè)面將坯料推送至下模上方的送料機(jī)構(gòu)，以及沖床的傳動(dòng)系統(tǒng)，并繪制減速器裝配圖。二、 原始數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)要求 1動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，下模固定，上模作上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其大致運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖b所示，具

2、有快速下沉、等速工作進(jìn)給和快速返回的特性； 2機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能，特別是工作段的壓力角應(yīng)盡可能小；傳動(dòng)角大于或等于許用傳動(dòng)角=40； 3上模到達(dá)工作段之前，送料機(jī)構(gòu)已將坯料送至待加工位置下模上方； 4生產(chǎn)率約每分鐘70件； 5上模的工作段長(zhǎng)度L=30100mm，對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角0=1/31/2；上?？傂谐涕L(zhǎng)度必須大于工作段長(zhǎng)度的兩倍以上； 6上模在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的受力如圖c所示，在工作段所受的阻力F05000N，在其他階段所受的阻力F150N；7行程速比系數(shù)K1.5； 8送料距離H=60250mm； 9機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)不超過(guò)0.05。 假設(shè)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)展運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析，為方便起見，其所需參數(shù)值

3、建議如下選?。?1設(shè)連桿機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件均為等截面均質(zhì)桿，其質(zhì)心在桿長(zhǎng)的中點(diǎn)，而曲柄的質(zhì)心則與回轉(zhuǎn)軸線重合； 2設(shè)各構(gòu)件的質(zhì)量按每米40kg計(jì)算，繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按每米2kgm2計(jì)算； 3轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)，移動(dòng)滑塊的質(zhì)量設(shè)為36kg；4傳動(dòng)裝置的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以曲柄為等效構(gòu)件設(shè)為30kgm2；5 ) 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)不超過(guò)0.05。三、傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)沖床傳動(dòng)系統(tǒng)如圖52所示。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速經(jīng)帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)降低后驅(qū)動(dòng)機(jī)器主軸運(yùn)轉(zhuǎn)。原動(dòng)機(jī)為三相交流異步電動(dòng)機(jī)，其同步轉(zhuǎn)速選為1500r/min，可選用如下型號(hào)：電機(jī)型號(hào) 額定功率kw 額定轉(zhuǎn)速r/minY100L24 3.01420Y11

4、2M4 4.0 1440Y132S4 5.5 1440由生產(chǎn)率可知主軸轉(zhuǎn)速約為70r/min，假設(shè)電動(dòng)機(jī)暫選為Y112M4，則傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比約為。取帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比ib=2，則齒輪減速器的傳動(dòng)比ig=10.285，故可選用兩級(jí)齒輪減速器。圖2 沖床傳動(dòng)系統(tǒng)四、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)及討論該沖壓機(jī)械包含兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即沖壓機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)。沖壓機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件是曲柄，從動(dòng)件執(zhí)行構(gòu)件為滑塊上模，行程中有等速運(yùn)動(dòng)段稱工作段，并具有急回特性；機(jī)構(gòu)還應(yīng)有較好的動(dòng)力特性。要滿足這些要求，用單一的根本機(jī)構(gòu)如偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是難以實(shí)現(xiàn)的。因此，需要將幾個(gè)根本機(jī)構(gòu)恰當(dāng)?shù)亟M合在一起來(lái)滿足上述要求。送料機(jī)構(gòu)要求作間歇送進(jìn)，

5、比擬簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)上述要求的機(jī)構(gòu)組合方案可以有許多種。下面介紹幾個(gè)較為合理的方案。1齒輪連桿沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪連桿送料機(jī)構(gòu)如圖53所示，沖壓機(jī)構(gòu)采用了有兩個(gè)自由度的雙曲柄七桿機(jī)構(gòu)，用齒輪副將其封閉為一個(gè)自由度。恰當(dāng)?shù)剡x擇點(diǎn)C的軌跡和確定構(gòu)件尺寸，可保證機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)和工作段近于勻速的特性，并使壓力角盡可能小。圖3 沖床機(jī)構(gòu)方案之一送料機(jī)構(gòu)是由凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的，按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可確定凸輪推程運(yùn)動(dòng)角和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使其能在預(yù)定時(shí)間將工件推送至待加工位置。設(shè)計(jì)時(shí)，假設(shè)使lOGlOH ，可減小凸輪尺寸。2導(dǎo)桿搖桿滑塊沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪送料機(jī)構(gòu)如圖54所示，沖壓機(jī)構(gòu)是在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的根底上，串聯(lián)一個(gè)搖

6、桿滑塊機(jī)構(gòu)組合而成的。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)按給定的行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)，它和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合可到達(dá)工作段近于勻速的要求。適中選擇導(dǎo)路位置，可使工作段壓力角較小。送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連。按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可確定凸輪推程運(yùn)動(dòng)角和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時(shí)間將工件送至待加工位置。圖4沖床機(jī)構(gòu)方案之二3六連桿沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪連桿送料機(jī)構(gòu)如圖55所示，沖壓機(jī)構(gòu)是由鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合而成的。四桿機(jī)構(gòu)可按行程速比系數(shù)用圖解法設(shè)計(jì)，然后選擇連桿長(zhǎng)LEF及導(dǎo)路位置，按工作段近于勻速的要求確定鉸鏈點(diǎn)E的位置。假設(shè)尺寸選擇適當(dāng)，可使執(zhí)行構(gòu)件在工作段中運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角滿足要求，壓力角較小。凸輪

7、送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)與曲柄軸相連，假設(shè)按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定凸輪轉(zhuǎn)角及其從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時(shí)間將工件送至待加工位置。設(shè)計(jì)時(shí)，使LIHLIR，則可減小凸輪尺寸。圖5沖床機(jī)構(gòu)方案之三4凸輪連桿沖壓機(jī)構(gòu)和齒輪連桿送料機(jī)構(gòu)如圖56所示，沖壓機(jī)構(gòu)是由凸輪連桿機(jī)構(gòu)組合，依據(jù)滑塊D的運(yùn)動(dòng)要求，確定固定凸輪的輪廓曲線。料機(jī)構(gòu)是由曲柄搖桿扇形齒輪與齒條機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成，假設(shè)按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的尺寸，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時(shí)間將工件送至待加工位置。圖6沖床機(jī)構(gòu)方案之四選擇方案時(shí)，應(yīng)著重考慮下述幾個(gè)方面：1所選方案是否能滿足要求的性能指標(biāo)；2構(gòu)造是否簡(jiǎn)單、緊湊；3制造是否方便，本錢可否降低。經(jīng)

8、過(guò)分析論證，方案1是四個(gè)方案中最為合理的方案，下面就對(duì)其進(jìn)展設(shè)計(jì)。五、沖壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由方案1圖53可知，沖壓機(jī)構(gòu)是由七桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)組合而成。由組合機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)可知，為了使曲柄AB回轉(zhuǎn)一周，C點(diǎn)完成一個(gè)循環(huán)，兩齒輪齒數(shù)比Z1/Z2應(yīng)等于1。這樣，沖壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)就分解為七桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。1七桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)七桿機(jī)構(gòu)可用解析法。首先根據(jù)對(duì)執(zhí)行構(gòu)件滑塊F提出的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性要求選定與滑塊相連的連桿長(zhǎng)度CF，并選定能實(shí)現(xiàn)上述要求的點(diǎn)C的軌跡，然后按導(dǎo)向兩桿組法設(shè)計(jì)五連桿機(jī)構(gòu)ABCDE的尺寸。設(shè)計(jì)此七桿機(jī)構(gòu)也可用實(shí)驗(yàn)法，現(xiàn)說(shuō)明如下。如圖57所示，要求AB、DE均為曲柄，兩者轉(zhuǎn)速一樣，轉(zhuǎn)向相反，而

9、且曲柄在角度的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件滑塊在L=50mm范圍內(nèi)等速移動(dòng)，且其行程H=90mm。圖7 七桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1任作一直線，作為滑塊導(dǎo)路，在其上取長(zhǎng)為L(zhǎng)的線段，并將其等分，得分點(diǎn)F1、F2、Fn取n=5。 2選取LCF為半徑，以Fi各點(diǎn)為圓心作弧得K1、K2、K5。 3選取LDE為半徑，在適當(dāng)位置上作圓，在圓上取圓心角為的弧長(zhǎng)，將其與L對(duì)應(yīng)等分，得分點(diǎn)D1、D2、D5。 4選取LDC為半徑，以Di為圓心作弧，與K1、K2、K5對(duì)應(yīng)交于C1、C2、C5。 5取LBC為半徑，以Ci為圓心作弧，得L1、L2、L5。 6在透明白紙上作適量同心圓弧。由圓心引5條射線等分射線間夾角為。 7將作好圖的透明

10、紙覆在Li曲線族上移動(dòng)，找出對(duì)應(yīng)交點(diǎn)B1、B2、B5，便得曲柄長(zhǎng)LAB及鉸鏈中心A的位置。 8檢查是否存在曲柄及兩曲柄轉(zhuǎn)向是否相反。同樣，可以先選定lAB長(zhǎng)度，確定lDE和鉸鏈中心E的位置。也可以先選定LAB、LDE和A、E點(diǎn)位置，其方法與上述一樣。用上述方法設(shè)計(jì)得機(jī)構(gòu)尺寸如下：LAB=60mm，LDE=57mm，LAE=120mm，LBC=240mm， LDC=220mm， LCF=200mm，A點(diǎn)與導(dǎo)路的垂直距離為320mm，E點(diǎn)與導(dǎo)路的垂直距離為200mm。2齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)此齒輪機(jī)構(gòu)的中心距a=120mm，模數(shù)m=5mm，采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，Z1=Z2=24，ha*=1.0。計(jì)算可得

11、：六、七桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析用圖解法對(duì)此機(jī)構(gòu)進(jìn)展運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析。將曲柄AB的運(yùn)動(dòng)一周360分為18等份，得分點(diǎn)B1、B2、B18，針對(duì)曲柄每一位置，求得C點(diǎn)的位置，從而得C點(diǎn)的軌跡，然后逐個(gè)位置分析滑塊F的速度和加速度，并畫出速度線圖，以分析是否滿足設(shè)計(jì)要求。圖58是沖壓機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件速度與C點(diǎn)軌跡的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖，顯然，滑塊在F4F8這段近似等速，而這個(gè)速度值約為工作行程最大速度的40%。該機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù)為故此機(jī)構(gòu)滿足運(yùn)動(dòng)要求。在進(jìn)展機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析時(shí)，先依據(jù)在工作段所受的阻力F05000N，并認(rèn)為在工作段內(nèi)為常數(shù)，然后求得加于曲柄AB的平衡力矩Mb，并與曲柄角速度相乘，獲得工作段的功率；計(jì)入各

12、傳動(dòng)的效率，求得所需電動(dòng)機(jī)的功率為5.3KW，故所確定的電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S4額定功率為5.5KW滿足要求。七、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖依據(jù)沖壓機(jī)構(gòu)分析結(jié)果以及對(duì)送料機(jī)構(gòu)的要求，可繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 (圖59)。當(dāng)主動(dòng)件AB由初始位置沖頭位于上極限點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)角a=120時(shí),沖頭快速接近坯料；又當(dāng)曲柄由轉(zhuǎn)到b=200時(shí)，沖頭近似等速向下沖壓坯料；當(dāng)曲柄由b轉(zhuǎn)到c=240時(shí)，沖頭繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，將工件推出型腔；當(dāng)曲柄由c轉(zhuǎn)到d=300時(shí)，沖頭恰好退出下模，最后回到初始位置，完成一個(gè)循環(huán)。送料機(jī)構(gòu)的送料動(dòng)作，只能在沖頭退出下模到?jīng)_頭又一次接觸工件的范圍內(nèi)進(jìn)展。故送料凸輪在曲柄AB由320轉(zhuǎn)到400完成升程，而曲柄AB由400轉(zhuǎn)到480完成回程。八、送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)是由擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成，設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先確定搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的尺寸，然后再設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)。1四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)滑塊的行程要求以及沖壓機(jī)構(gòu)的尺寸限制，選取此機(jī)構(gòu)尺寸如下：LRH=60mm，LOH=140mm，O點(diǎn)到滑塊RK導(dǎo)路的垂直距離=167mm，送料距離取為90mm時(shí)，搖桿擺角應(yīng)為35。2凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為了縮小凸輪尺寸，擺桿的行程應(yīng)小A