机械原理课程设计.docx

1、机械原理课程设计 机械原理课程设计 题目：冲压机构及送料机构设计 目录一设计任务1.设计题目2.原始数据和设计要求二所选方案1.方案分析2.分析结论三机构的设计1.几何尺寸的确定2.机构运动简图的绘制3.机构的设计数据四. 从动件的运动规律及简图1.位移s简图2.速度v简图3.速度a简图 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1-12.原始数据和设计要求图1-2

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应尽可能小；传动角大于或等于许用传动角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=50100mm,对应曲柄转角=（1/31/2）；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K1.5。7.许用传动角=40。8.送料距离H=60250mm。9.建议主动件角速度取=1rad/s10.对机构进行动力分析，所

3、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.m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/mim 电动机型号额定功率（KW）满载转速（r/min）Y90L-4 1.5 1400Y100L1-4 2.2 1420Y100L2-4 3.0 1420Y112M-4 4.0 1440 （5）曲柄转速为70 r/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

4、的传动比I=1.9（6）传动装置的等效转动惯量为30kg.m（7）机器运转不均匀系数不超过0.05。图1-3二、所选方案根据要求，所选方案为图2-1图2-11.方案分析齿轮-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

5、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 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

6、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=180(k-1)/(k+1)=362）.设AB=100mm,以A为圆心，AB长为半径作圆，根据极位夹角和A、C 共线，即可以确定C的位置，作出两个极限位置B和B。3）.设BD=BD=500mm，DE=DE=150mm，因为压力角50，取=30，可得EE=159.8mm4）.BB（逆时针）为下压工作段，将YY的180度角按10度等分，可得1-17小份，以C为圆

7、心，CD长为半径，作圆弧交BD和BD于D、D，连接1点和C点交圆弧于1点,以1点为圆心，DE长为半径作圆弧，交EE于1，用同样的方法，可以在EE上找到2 ，317。5）.EE上17小段的尺寸如图所示，可知从8到14的过程可以看作等速的过程，且=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： 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图。根据冲压机构的S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

8、位置和基圆半径。因为tan=|ds/d-e|/(r2-e2)1/2,s=60mm，设max=30所以，ds/d=0.057，设e=20mm，可以得出基圆半径r等于70mm。3）.根据凸轮的s-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-转动。2.将凸轮的位移线图s-的推程运动角和回程运动角作六等分。3.自OC0开始沿-的方向回程运动角60度，近休止角240度，推 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C1C2C6、B1B

9、2B6.4.沿以上各点取偏移量，C1取60mm，C2取60mm，C3=48mmC6取0，B1取60 mm，B2取60 mm,B3=48mmB6取0。5.将C1C2C6、B1B2B6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=60/o 回程部分s=60*(1-/o)可以得到推杆运动规律图 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=n

10、1/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=180mm 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=365mmDE=116mm (2).导杆摇杆滑块机构的设计数据要求 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=36（036）工作段压力角max=30（30）(3).凸轮的尺寸数据max=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1420242524253420四. 从动件的运动规律根据VB程序，得到转角与从动件位移、速度、角速度的关系 S（mm） V(m/s) A(m/s2) 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