曲柄壓力機構說明書ls

遼寧工程技術大學課程設計題目：曲柄壓力機構設計班級：機械10-5姓名：指導教師：完成日期：2014年1月13日遼寧工程技術大學1曲柄壓力機概述1.1曲柄壓力機的用途、特點曲柄壓力機俗稱沖床，是材料成型中廣泛應用的沖壓設備。它能進行各種沖壓加工，利用模具直接生產出零件或毛坯。通過曲柄連桿機構獲得材料成形時所需的力和直線位移，可進行沖壓，擠壓，鍛造等工藝，廣泛應用于汽車工藝，航空工業(yè)，電子儀表工業(yè)，五金輕工業(yè)等領域。1.2曲柄壓力機工作原理及結構曲柄壓力機的工作原理包括壓力機的傳動原理、功能學原理以及工作機構運動學，靜力學原理等。傳動原理：以曲柄滑塊機構作為工作機構，電動機通過傳動系統(tǒng)將運動和能量傳給工作機構，使滑塊對模具施加壓力，板料在壓力下成型，獲得產品。（通過曲柄滑塊機構，將電動機的旋轉運動轉變?yōu)闆_壓加工生產所需要往復直線運動，從而使坯料獲得確定的變形，制成所需的零件）。曲柄壓力機的工作原理是利用曲柄滑塊機構產生往復運動滿足沖壓加工的運動需要，利用機構力放大性質和飛輪的力矩放大和快速釋放能量的作用，滿足曲柄壓力機的峰值壓力和能量需要，從物理本質上看，曲柄壓力機乃是一種壓力和功率放大的裝置。1.3曲柄壓力機的發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢鍛壓生產已有悠久的歷史,但是,采用鍛壓機械進行鍛壓生產卻只有百余年的歷史。十九世紀三十年代,世界上出現了第一臺建議的平鍛機和蒸汽錘。六十年代生產了一些沖壓用的液壓機。直到十九世紀末期，才出現相當規(guī)模的曲柄壓力機和鍛造用的液壓機。二十世紀前期，由于汽車工業(yè)的興起，曲柄壓力機以及其他鍛壓設備得到了迅速的發(fā)展。眾所周知，由于采用現代化的鍛壓工藝生產工件具有效率高、質量好、能量省和成成本低的特點。所以，工業(yè)先進的國家越來越多的采用鍛壓工藝代替切削工藝和其他工藝。鍛壓生產在工業(yè)生產中的地位越來越重要，鍛壓機械在機床中所占的比重也越來越大。在鍛壓機械中，又以曲柄壓力機最多，占一半以上。用曲柄壓力機可以進行沖壓和模鍛等工藝生產，他廣泛用于汽車、農業(yè)機械、電氣儀表、國防工業(yè)以及日用品等生產部門。隨著工業(yè)的發(fā)展，曲柄壓力機的品種和數量越來越多，質量要求越來越高，壓力越來越大。它在機械制造工業(yè)以及其他工業(yè)的鍛壓生產中的作用越來越顯著。2運動參數的確定2.1機構運動分析如圖2-1該機構是曲柄壓力機構，桿GF為曲柄，EF為連桿，帶動桿AE做上下滑動，桿件GF,EF,AE組成曲柄滑塊機構。桿件AE上下運動帶動AC,BC,CD及其對稱桿件做擺動，從而使壓塊在槽內做上下滑動。2.2各構件尺寸及運動參數確定當桿件GF豎直向下時機構處于最低位置，豎直向上時機構處于最高位置，這是機構的兩個極限位置。如圖所示：以GF所在直線為Y軸DN所在直線為X軸。圖2-1機構最低點圖像圖2-2機構位于最高點圖像機構位于最低點時是機構剛開始運動時的圖像，此時桿件GF,EF位于同一條直線上；而當機構位于最高點時桿件GF,EF也恰好位于同一條直線上。2.2.1機構自由度如圖2-1桿件LM，AM，MN為虛約束，將其去掉，則n=7，pl=10，所以自由度F=3*7-2*10=1，所以曲柄為原動件機構便有確定運動。2.2.2各構件尺寸及位置如圖2-2各角度的確定過程如下，令α=30°β=45°γ=45°，Lac=40mm，則由兩圖關系Lac=Lac*cos45°+Lce，所以Lce=11.72mm，則Lbc=Lce/sin30°=23.43mm，Lcd=Lce/sin45°=16.57mm。所以A點初時刻坐標為A初（0，16.57），B坐標為（40,40），D點初時刻坐標為D初（40,0）。又因為Lbc*cos30°+Lcd*cos45°+Dy=40,所以Dy=8mm，所以D點末時刻坐標為D末（40,8）。又因為Lac*sin45°+Lcd*cos45°+Dy=Ay=48，所以A點末時刻坐標為A末（0,48）,且滑塊行程為0-8mm。令Lae=60mm，所以E點初末坐標分別為E初（0,76.57）E末（0,108）。桿件GF,EF,EA為曲柄滑塊機構，由曲柄存在條件可知Lgf<Lef，又因為幾何條件Gy=16.57+60+Lgf+Lef=48+60+Lef-Lgf，所以Lgf=15.72mm，并取Lef=60mm，所以Gy=152.3。所以G點坐標（0,152.3）。最后令壓塊長L=100mm，高H=10mm。

3三維建模裝配及仿真3.1各零件建模所有桿件寬度取為10mm，厚度取5mm，所有銷釘半徑r=2.5mm。并將桿件GF變?yōu)榘霃絩=25的偏心輪。利用Pro/E將各構件制作出來，如圖所示：(a)桿AC(b)桿AE(c)桿BC(d)桿CD1(e)桿CD2(f)桿EF(g)滑槽1(h)滑槽2(i)偏心輪(j)壓塊(k)銷釘圖3-1零件三維模型圖以滑槽2為例來說明零件制作過程：用拉伸特征來建立模型，首先定義草繪平面，先根據滑槽的尺寸繪制截面草繪，如圖3-2所示：圖3-2滑槽草繪截面然后以top面為對稱面拉伸造型出主要特征，如圖：圖3-3拉伸出的主要特征再用拉伸去除材料特征以top面為對稱平面將滑槽內的兩個凹槽挖出，如圖：圖3-4拉伸去除材料去除材料之后最終形成滑槽2如圖3-1（h）所示。3.2零件裝配1、先調入滑槽1定置缺省方向，再將其他機架部分滑槽2。三個白色銷釘根據各零件尺寸及各點坐標關系放入相應空間位置。則機架部分首先確定下來。如圖3-4。2、調入偏心輪與最上部銷釘用銷釘鏈接方式鏈接，并將對應面對齊。如圖3-5。3、調入桿件EF與偏心輪銷釘連接，對應面對齊。如圖3-6。4、調入桿件AE與EF銷釘連接并添加滑動桿約束使其與滑槽1構成移動副。如圖3-7。5、調入桿件AC兩次與AE構成銷釘連接。如圖3-8.6、調入桿件CD1和CD2，與兩個AC桿銷釘連接。如圖3-9。7、調入桿件BC兩次分別與桿件CD1，CD2以及下部兩個銷釘構成銷釘連接。8、調入壓塊與桿件CD1，CD2銷釘連接，并添加滑動桿約束使其與滑槽2構成移動副。圖3-4機架部分的固定圖3-5偏心輪的固定圖3-6桿件EF的固定圖3-7桿件AE的固定圖3-8桿件AE的固定圖3-9桿件CD1，CD2的固定圖3-10桿件BC的固定圖3-11壓塊的固定最終完成全部組裝過程如下圖3-12所示：圖3-12組裝完成3.3運動仿真定義伺服電機加在如圖3-13所示：圖3-13定義伺服電機給定恒定的角速度w=10rad/s，并進行機構分析，并將分析結果保存，捕捉運動錄像。如下圖3-14所示：圖3-14機構分析然后根據分析結果測定壓塊上任一點的速度及位置隨時間變化的圖像，并將圖像保存下來。如下圖3-15，圖3-16：圖3-15位置隨時間變化圖像圖3-16速度隨時間變化的圖像由圖像可知壓塊運動規(guī)律分析如下：由圖像可知壓塊運動周期為36s，從初始位置（最低位置）開始運動，位移開始逐漸增大，到18s即半個周期的時候位移增加到最大，壓塊此時上升到最高位置，隨后半個周期位移開始逐漸減小，壓塊從最高位置下滑到初始位置。速度圖象類似正弦圖象，從運動剛開始速度逐漸增大，到13s左右速度增長到最大，此時壓塊處于上升階段的中間位置，此后速度開始減小，到18s速度減小為0，此時壓塊處于最高位置。隨后開始反向加速，與上升過程對稱。

結論此次設計是以對壓力機的介紹為起點的接著一步一步深入課題。我設計的主要內容是曲柄壓力機的曲拐軸機構的設計。首先我從選定電動機開始，在構思曲柄壓力機的系統(tǒng)傳動方案前提下構思出一個經濟、合理的傳動方案。要從很多方面去考慮，例如材料、成本、實用性、市場等。傳動方案的考慮涉及到怎樣去分析問題，是設計二級、三級或者多級傳動。從多方面考慮，我選擇了二級傳動，對曲柄壓力機滑塊機構的運動和受力做了定性分析，理解了偏心的本質，知道了偏心的實現方式，可以用純曲軸、曲拐軸、偏心軸、偏心齒輪來實現。從材料的選擇到校核，怎樣實現偏心，查閱了大量資料，并和老師及同學一起探討這個領域，在原理的改進上取得了很好的效果，在幾種壓力機的基礎上改進這一機構，加上自己的觀點和想法，實現了更理想的機構。我們知道，任何機器的運轉都會有磨損，這會使機器的壽命縮短，這是一個很關鍵的問題，怎樣延長機器的壽命是一個很重要的問題,所以對曲柄壓力機的潤滑系統(tǒng)做了定性的研究。總之，從認識曲柄壓力機的工作原理、壓力機的總體方案的分析、傳動系統(tǒng)方案的設計、到偏心機構拐軸的設計，加上考慮了機器的潤滑，達到了延長機械壽命的經濟理念，達到了設計的目的。

致謝作為一名大學生，由于設計經驗和實習經歷的匱乏，在整個設計過程中難免會遇到各種各樣的困難，如果沒有導師的督促與指導，以及同學的幫助與支持，要想要順利完成此次設計是有一定難度的。在這里首先要感謝我的指導老師，在這次設計中得到老師的悉心指導。老師多次詢問設計進程，并為我們指點迷津，幫助我們開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。老師的專業(yè)水平、嚴謹治學的態(tài)度，一絲不茍的作風，踏踏實實的精神，都是我們學習的榜樣，老師不僅教我們如何設計，而且教我如何在設計中拓寬思路并在百忙之中指導我們的制圖工作，還有師兄在這過程中對我們的幫助與支持最終讓我們順利按時完成此次任務。其次要感謝和我一起作設計的所有同學，他們在本次設計中勤奮工作，克服了許多困難來完成此次設計，我們在一起探討、相互監(jiān)督、共同解決難點疑點。如果沒有他們的努力工作，此次設計的完成將變得非常困難。然后還要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了大家的支持和鼓勵，此次設計才會順利完成。再次感謝閱卷老師的辛苦批閱，衷心感謝您的細心指正，才使我的設計得以改正和完善。

參考文獻林道盛.鍛壓機械及其有限元計算.北京工業(yè)大學出版社，1998周元康，林昌華，張海兵.機械設計課程設計（第二版）.重慶大學出版社，2001紀名剛.機械設計(第七版).高等教育出版社，2001楊瑞成，丁旭，季根順，洋海棠.機械工程材料(第二版).重慶大學出版社，2004中國機械工程學會.中國機械設計大典編委會.卜炎.中國設計大典3.江西科學技術出版社孫昭文，侯清壽.最新機械制圖實用手冊圖例.天津科學技術出版社（第五版）,2003廖念釗，莫雨松，李碩根.