自動送料機構(gòu)機械課程規(guī)劃設(shè)計

1、目錄1 設(shè)計任務(wù) 31.1 設(shè)計題目 31.2 自動送料沖床簡介 31.3 設(shè)計條件與要求 41.4 設(shè)計任務(wù) 51.5 主要參數(shù)及性能指標 52. 機構(gòu)運動簡圖 63. 課題分析 64. 工作原理 75. 理論計算 75.1 曲柄滑塊設(shè)計 75.2 曲柄搖桿機構(gòu)的設(shè)計 95.3 棘輪與曲柄搖桿機構(gòu)的整合 .115.4 間歇機構(gòu)設(shè)計 125.5 齒輪傳動機構(gòu) 126. 圖解法分析 136.1 曲柄搖桿機構(gòu)運動分析 136.2 曲柄滑塊機構(gòu)運動分析 156.3 發(fā)動機的選擇 176.4 飛輪的選擇 187. 三維建模及模擬運動仿真 19k 1Z- 1丿、1丿、7 / ' /、 丿7 lx

2、 '*、,7.1 建模 119+7.2運動分析197.3三維圖片208.感想219.參考文獻221.1設(shè)計題目自動送料沖床機構(gòu)綜合1.2自動送料沖床簡介自動送料沖床用于沖制、拉伸薄壁零件，本課題設(shè)計的自動送料沖床機構(gòu)主要用于生產(chǎn)玩具車上的薄壁圓齒輪。沖床的執(zhí)行機構(gòu)主要包括沖壓機構(gòu)和送料機 構(gòu)。工作時，要求送料機構(gòu)先將原料胚件送至沖頭處， 然后送料機構(gòu)要保證原料 胚件靜止不動，同時沖壓機構(gòu)快速的沖壓原料胚件，制成要求的齒輪。最后，沖 頭快速返回，執(zhí)行下一個循環(huán)。送料機構(gòu)在此期間將原料胚件送至待加工位置,XT板料滋逬距片沖旅工作會働SF日大齒輪沖床機構(gòu)運動方案示意圖完成一個工作循環(huán)。1.3

3、設(shè)計條件與要求 以電動機作為動力源，下板固定，從動件（沖頭）作為執(zhí)行原件，做上下 往復(fù)直線運動，其大致運動規(guī)律如圖1所示，具有快速下沉、等速工作給進和快 速返回等特性。 機構(gòu)應(yīng)具有較好的傳力性能，工作段的傳動角r大于或等于許用傳動角r=45 0 沖頭到達工作段之前，送料機構(gòu)已將配料送至待加工位置。 生產(chǎn)率為每分鐘180件。 沖頭的工作段長度l=100mm沖頭總行程長度必須大于工作長度兩倍以上。 沖頭的一個工作循環(huán)內(nèi)的受力如圖 2所示，在工作段所受的阻力Fi=2300N其他階段所受的阻力為工作段所受阻力的五分之一。即F0=460M 送料距離S=150mm。 機器運轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)不超過0.03。

4、圖11.4設(shè)計任務(wù)繪制沖床機構(gòu)的工作循環(huán)圖，使送料運動與沖壓運動重疊，以縮短沖床工作周 期;針對圖所示的沖床的執(zhí)行機構(gòu)（沖壓機構(gòu)和送料機構(gòu)）方案，依據(jù)設(shè)計要求和 已知參數(shù)，確定各構(gòu)件的運動尺寸，繪制機構(gòu)運動簡圖; 假設(shè)曲柄等速轉(zhuǎn)動，畫出滑塊 C的位移和速度的變化規(guī)律曲線; 在沖床工作過程中，沖頭所受的阻力變化曲線如圖所示，在不考慮各處摩擦、 其他構(gòu)件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅(qū)動力矩; 確定電動機的功率與轉(zhuǎn)速; 曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量;1.5主要參數(shù)及性能指標生產(chǎn)率附（件/min）180送料距離灣（mm150板料厚度（ mm2軸心高度暫（mm240沖頭行程

5、H （ mm100輥軸半徑戲* （ mm60大齒輪軸心坐標K（ mm270大齒輪軸心坐標丁 （ mm460大齒輪軸心偏距日（mm30送料機構(gòu)最小傳動角尸（°）45速度不均勻系數(shù)占0.03板料送進阻力堪（N530沖壓板料最大阻力卑（N）2300沖頭重力耳（N）1502. 機構(gòu)運動簡圖y3. 課題分析一般來講，我們要設(shè)計一個機構(gòu)，包括根據(jù)該機構(gòu)的功能要求選擇機構(gòu)的類 型,即確定機構(gòu)運動簡圖的形式，也就是通常所說的機構(gòu)的型綜合或構(gòu)型綜合設(shè)計；確定機構(gòu)運動簡圖之后，我們需要計算它的尺寸參數(shù)，稱為機構(gòu)的尺寸綜合 或運動設(shè)計；之后才是機構(gòu)的結(jié)構(gòu)強度、有限元與加工工藝設(shè)計等。由于本課題已經(jīng)給出了自

6、動送料沖床機構(gòu)的運動形式，不必再確定運動簡圖。所以，只需要考慮運動設(shè)計。也就是說，題目中的綜合指的是尺寸綜合。4. 工作原理送料過程：電動機通過V帶傳動和單級齒輪傳動帶動曲柄轉(zhuǎn)動，將一定量的 薄鋼板送入沖床工作臺面位置沖制過程：飛輪飛輪驅(qū)動曲柄搖桿機構(gòu)，曲柄搖桿機構(gòu)中曲柄為主動件，帶動搖桿擺動，搖桿與棘輪共軸，從而將搖桿的連續(xù)往復(fù)擺動轉(zhuǎn)換成棘輪的單向間 歇運動，棘輪與輥軸中心軸線重合，最后依靠輥軸的壓緊將一定量的板料送到工作位置。L主軸沖壓機構(gòu)11X送料機構(gòu)5. 理論計算5.1曲柄滑塊設(shè)計Al已知條件沖壓行程H=100mm B1+B=22mmN=180轉(zhuǎn)/分，則每轉(zhuǎn)需要時間T=0.33s設(shè)飛輪

7、的角速度為3,則速度為V=OH100-20100 20T1= V , T2= VT11203 T2" 80 " 2T1=0.198s, T2=0.132s根據(jù)沖頭行程H=100mm01A+AC-AC-01A=100mm得 O1A=50mmAC=125mmC到?jīng)_頭為45mm 沖頭高20mm滑塊共高80mm5.2曲柄搖桿機構(gòu)的設(shè)計可采用最小傳動角設(shè)計曲柄搖桿機構(gòu)。已知最小傳動角為，則由此知2 2LO1O2270460 =533.38mm確定各桿長度當a和d桿共線的位置有最小傳動角丫存在分別為Y,丫22 .2 .2、，C b a bcosY 1 =2bc當Yi=Y=Ymin時為最

8、佳傳動機構(gòu)，可根據(jù)余弦公式.22.2a d c bcosY2=2bc解得 c=2adf a2e ed2(2adf a2e ed2)2 16a2d22eb=2adce式中e=cosY1 cosY2f=cosYi COSY2且 Yi=Y2=Ymin= 45 解得：e=2f=0曲柄長度應(yīng)非負，則(2adf a2e ed2)2 16a2d20所以a 220.933mm其他值不符合要求舍去?。┛扇?a=100mm解得 c=523.14mm b=144.19mm或者 c=144.27mm b=522.85mm因為 cv b,所以取 c=144.27mm b=522.85mmOfl.O1O22 O2B22

9、O1B22cos 1=2 O1O2 O2B22 2533.38144.272522.85144.272522.85 100 0.841=32.862 2 2O1O2 O2B1O1B1cos 1=2 O1O2 O2B1533.382144.2722522.85 1002522.85144.270.5482 = 123.21O1B12 O1O22 O2B12cos =2 OiBi O1O2622.852 533.382144.2720.98072 622.85 533.3811.27行程比系數(shù)K=1.1336所以曲柄搖桿機構(gòu)的極位夾角為11.27工作擺角為123.215.3棘輪與曲柄搖桿機構(gòu)的整合

10、可以直接設(shè)計為與棘輪共軸的搖桿，棘爪安裝在搖桿上。5.4間歇機構(gòu)設(shè)計當板料送到滑塊底部時要被沖制，存在沖壓加工時間，所以應(yīng)該設(shè)計間歇機構(gòu)。這里選擇了輥軸5.5齒輪傳動機構(gòu)設(shè)輥軸的角速度為2，大齒輪為1，小齒輪的分度圓半徑為r2 ;齒頂圓半 徑為R2 ；1 r2jl2 傳動比 2 rl ;由已知參數(shù)知小齒輪的齒頂圓半徑為 60mm;+欲使送料機構(gòu)達到每次送料150mm勺要求：分析時由于在曲柄搖桿中求得行程比K=1,以起始時刻t=0時計算并且擺桿的位置位于剛開始逆時針擺動的位置上，則第一次送料是在0.144s到0.336s階段完成。0.336則有 0.144 2 R2dt1200.3361 r 1

11、R2dt120即 0.144 r2設(shè)定m1=m2=m=5,（m1m2分別為大齒輪、小齒輪的模量）R2 m2（Z22）60r255mm;得到 z2=22;2對大齒輪的進行分析：由于兩齒輪中心距a=j302 1802 182.48?？傻么簖X輪r2=127.48mm模數(shù)m壓力齒距分度齒頂齒根齒頂齒根角aP圓直高ha咼hf圓直圓直徑d徑da徑df大齒輪520.5n21556.25225204.5小齒輪520.5n11056.25120107.5254.96110 =22*1.96=51.04，取整為 51兩齒輪的傳動比主d22.32 ,小齒輪齒數(shù)定為22,大齒輪齒數(shù)6. 圖解法分析6.1曲柄搖桿機構(gòu)運

12、動分析速度分析:已知119.04rad/s有VA1|OA1現(xiàn)取構(gòu)件AB為動參考系可寫出下列矢量方程式:V Va Vba大小:？ 已知BA方向:P為速度式中只包含兩個未知數(shù)，故可用速度多邊形求解。做法：任取一點v vA/ pb，單位多邊形的極點，取矢量pb1垂直于01A代表VA,速度比例尺為（m/s） /mm 過 b1 做 b1b2 垂直于 AB代表 vBA , VbV b'b2。VbPbi O2B由圖可知 Va Pb2 O2A ,解得 VB=2.747m/s，Vba 9.955m/s 。加速度分析:取構(gòu)件AB為動參考系，可得出下列矢量方程式:naBaBaBnaA aBASbaV大?。篤

13、方向：V式中只包含兩個未知數(shù)，故可用速度多邊形求解。做法：任取一點P為速度多邊形的極點，取矢量Pbl平行于OlA代表aA ,加速度比例尺av aA/ pb，單位為（m/ S2）/mm過b1做b1b2平行于AB代表盛,aBA av blb2 ,然后再過p點做P b3平行于02B，分別過b2、b3做垂線相交于b4，如圖所示:可得aBaBA6.2曲柄滑塊機構(gòu)運動分析+取Ol為坐標原點，0C方向為x軸正方向，在任意瞬時t，機構(gòu)的位置如圖, 可以假設(shè)C點的失徑為r= 01 C= 01A' + ACC點的坐標為其失徑在坐標軸上的投影利用三角關(guān)系，立即得到x=r cosvl2r2sin 2因為t，所

14、以dx 空d dt d dtdxddx所以drsin2 .r sin cos2 . 2r sin于是滑塊的速度dx dx d v= dt d dtdx dr sinr cos71 r2sin 2進而，可以得到滑塊的加速度dvdv2 一 rdt da=224r 1 cos2 r sin3彳 2 2 . 2 21 r Sin 26.3發(fā)動機的選擇本設(shè)計中已經(jīng)采用了的設(shè)計，所以可得到速度0.05v=0.05 Rsin sin 2（ mm/s）2可得瞬時功率0.05N=p 0.05 RSinsin2（ mm/s）按照一個工作循環(huán)中的平均能量選擇電機功率kNd=Nd R2K安全系數(shù)=1.2，算的Nd=3

15、.45kw電動機轉(zhuǎn)速經(jīng)帶傳動、齒輪傳動降低后驅(qū)動機器主軸運轉(zhuǎn)。原動機為三相交 流異步電動機，其同步轉(zhuǎn)速選為 1500r/min，可選用如下型號:電機型號額定功率（kw）額定轉(zhuǎn)速（r/mi n ）Y100L2 43.01420Y112M 44.01440Y132S- 45.51440FkH74>富i3M7由生產(chǎn)率可知主軸轉(zhuǎn)速約為180r/min ,且題目要求使用單級齒輪傳動，電動 機暫選為丫112M 4，則傳動系統(tǒng)總的傳動比傳動比約為i總=8。帶傳動的傳動比ib=2，則齒輪減速器ig=4 。6.4飛輪的選擇采用近似法算飛輪，根據(jù)設(shè)計條件所給出的最大阻力Fr=2300N最大盈虧功a=2 230046078 2 100=126449.1 Ngmm=0.03飛輪安裝在主動軸上m=10.742rad/s算得 Jm=36527.8 ( kJgmm2)飛輪選盤形飛輪選用鑄鐵為飛輪材質(zhì)，飛輪半徑為100mm求得厚度1.6mm7.