机械原理课程设计Word文件下载.docx
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3.速度a—ψ简图………………………………2
一、设计的任务
1.设计题目
设计冲制薄壁零件(如图1-1所示)的冲压机构及与相配合的送料机构。
上模先以比较小的速度接近坯料,然后以匀速进行拉延成型工作。
以后上模继续下行,将成品推出型腔。
最后快速返回。
上模退出下模以后,送料机构从侧面将坯料送至待加工位置,完成一个工作循环。
图1-1
2.原始数据和设计要求
图1-2
1.动力源是电动机,作转动;
从动件(执行构件)为上模,作上下往复直移运动,其大致运动规律如图1-2所示,具有快速下沉、等速工作进给和快速返回的特性。
2.构应具有较好的传动性能,特别是工作段的压力角α应尽可能小;
传动角γ大于或等于许用传动角[γ]
3.模到达工作段之前,送料机构已将坯料送至待加工位置(下模上方)。
4.生产率约每分钟70件。
5.执行构件(上模)的工作长度l=50—100mm,对应曲柄转角ψ=(1/3—1/2)π;
上模行程长度必须大于工作段长度的两倍以上。
6.行程速度变化系数K≥1.5。
7.许用传动角[γ]=40°
。
8.送料距离H=60~250mm。
9.建议主动件角速度取ω=1rad/s
10.对机构进行动力分析,所需参数值建议如下选取
(1)设连杆机构中各构件均为等截面匀质杆,其质心在杆长中点,而曲柄的质心与回转轴线重合。
(2)设各构件的质量按每米40kg计算。
绕质心的转动惯量按每米2kg.m²
计算。
(3)转动滑块的质量和转动惯量不计;
移动滑块的质量36kg。
(4)载荷5000N;
按平均功率选电动机。
型号如下:
同步转速为1500r/mim4
电动机型号额定功率(KW)满载转速(r/min)
Y90L-41.51400
Y100L1-42.21420
Y100L2-43.01420
Y112M-44.01440
(5)曲柄转速为70r/mim.在由电动机轴至曲柄轴之间的传动装置中(如图1-3),可取带的传动比I=1.9
(6)传动装置的等效转动惯量为30kg.m²
(7)机器运转不均匀系数δ不超过0.05。
图1-3
二、所选方案
根据要求,所选方案为图2-1
图2-1
1.方案分析
⑴齿轮-连杆冲压机构
如图2-1所示,冲压机构是在导杆机构的基础上,串联一个摇杆滑块机构组合而成的。
导杆机构按给定的行程速度变化系数设计,它和摇杆滑块机构组合可达到工作段近于匀速的要求。
适当选择导路位置,可使工作段压力角α较小。
在ABC摆动导杆机构的摆杆BC反向延长线的D点上加二级杆组连杆和滑块,组成六杆机构。
主动曲柄AB匀速转动,滑块在垂直AC的导路上往复移动,具有较大的急回特性。
(2)凸轮-连杆送料机构
凸轮机构结构简单,紧凑,设计方便,但由于主从动件之间为点接触,易磨损,适用于运动规律复杂,传力不大的场合。
所以送料机构选择凸轮机构。
送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连。
按机构运动循环图确定凸轮工作角和从动件运动规律,则机构可在预定时间将工作送至待加工位置。
2.分析结论
连杆机构最适合用于冲压机构,连杆机构的良好的急回特性基本上满足了冲压机构的运动特性,可以传递较大的力,但一些运动无法满足,即要求在匀速冲压完工件后快速将工件推出这一运动过程不易满足,但冲压工作段的匀速可以达到,连杆机构不适合于高速传动的机构,而且应满足杆件的最小传动角的条件。
总体来说连杆机构满6
足了冲压机构的基本运动特性。
凸轮送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连,若按机构运动循环图确定凸轮转角及其从动件的运动规律,则机构可在预定时间将工件送至待加工位置.
三.机构的设计
1.几何尺寸的确定
(1)导杆摇杆滑块机构的设计(如图3-1)
1).已知机构的行程速比系数k=1.5,可得极位夹角θ=180°
(k-1)/(k+1)=36°
2).设AB=100mm,以A为圆心,AB长为半径作圆,根据极位夹角θ和A、C共线,即可以确定C的位置,作出两个极限位置B和Bˊ。
3).设BD=BˊDˊ=500mm,DE=DˊEˊ=150mm,,因为压力角α≤50°
,取α=30°
,可得EEˊ=159.8mm
4).BBˊ(逆时针)为下压工作段,将YYˊ的180度角按10度等分,
可得1-17小份,,以C为圆心,CD长为半径,作圆弧交BD和BˊDˊ于D、Dˊ,连接1点和C点交圆弧于1ˊ点,以1ˊ点为圆心,,DE长为半径作圆弧,交EEˊ于1ˊˊ,用同样的方法,可以在EEˊ上找到2ˊˊ,3ˊˊ………17ˊˊ。
5).EEˊ上17小段的尺寸如图所示,可知从8ˊˊ到14ˊˊ的过程可以看作等速的过程,且δ=60°
,其他部分也基本符合给定的要求。
6).用上述方法设计的机构的尺寸如下:
7
AB=64mm,BD=365mm,DE=116mm.
(2)凸轮机构的设计(如图3-2所示)
1).确定凸轮机构的S—ψ图。
根据冲压机构的S—ψ图,确定推程运动角和回程运动角。
设凸轮的推程运动角和回程运动角都为60°
验证如图3-1验证。
H1和H2都在工作段之外。
2)按许用压力角确定凸轮的中心位置和基圆半径。
因为tanα=|ds/dψ-e|/(r^2-e^2)^1/2,s=60mm,设αmax=30°
所以,ds/dψ=0.057,设e=20mm,可以得出基圆半径r等于70mm。
3).根据凸轮的s-ψ图,作凸轮的轮廓曲线。
1.以r为半径作基圆,以e为半径作偏距圆,点k为切点,道路与基圆的交点便是初始点C1点,利用反转原理,整个装置以-ω转动。
2.将凸轮的位移线图s-ψ的推程运动角和回程运动角作六等分。
3.自OC0开始沿-ω的方向回程运动角60度,近休止角240度,推8
程运动角60度,在偏距圆上取回程运动角60度和推程运动角60度,将其六等分交偏距圆于一系列的点,然后做个点的切线,交基圆于C1C2……C6、B1B2……B6.
4.沿以上各点取偏移量,C1取60mm,C2取60mm,C3=48mm……C6取0,B1取60mm
,B2取60mm,B3=48mm……B6取0。
5.将C1C2……C6、B1B2……B6连成光滑的曲线,即可得到凸轮的轮廓曲线。
这里小滚子半径为10mm。
4)推杆运动规律
设推杆在推程部分和回程部分都是平均运动,则有推程部分s=60δ/δo回程部分s=60*(1-δ/δo)可以得到推杆运动规律图9
s
图3-3
(3)电动机的设计
因为机构要承受较大的载荷,所以根据我的设计需要,电动机选用额定功率为4.0kw的Y112M-4
(4)轮系的设计(如图3-3)
因为电机轴至曲柄轴之间的传动装置传动带的传动比i=1.9,
i=n1/n2=1.9∵n1=1440∴n2=758r/min
而又要保证冲压机构的工作效率是70件/分钟,
∵i=n1/n3=1
设齿轮机构的中心距a=180mm,查机械设计手册标准齿轮的参数,
∴取模数m=4mm,采用标准直齿圆柱齿轮传动,Z1=Z3=20,Z2=Z2’=25,
a=m*(Z1+Z2+Z3)/2+m*Z2/2=180mm10
2.机构运动简图的绘制
3.机构的设计数据
(1).导杆摇杆滑块机构的尺寸数据
曲柄AB=64mm摇杆BD=365mm
DE=116mm
(2).导杆摇杆滑块机构的设计数据要求11
执行构件总行程L=160mm
执行构件工作段的行程l=45mm
行程速比系数k=1.5
摇杆BD摆角θ=36°
(0≤θ≤36°
)
工作段压力角αmax=30°
(α≤30°
(3).凸轮的尺寸数据
αmax=30°
基圆半径r=70mm
凸轮行程s=60mm凸轮偏心距e=20mm
(4)齿轮的数据
a=180齿轮
模数
齿数
1
4
20
2
25
2’
3
四.从动件的运动规律
根据VB程序,得到转角φ与从动件位移、速度、角速度的关系φ°
S(mm)
V(m/s)
A(m/s^2)
15
142.3
-0.110
-0.005
30
136.5
-0.166
-0.063
35
120.5
-0.274
-0.077
50
106.3
-0.351
-0.071
65
95.1
-0.409
-0.138