機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)匯本說明書(凸輪送料機(jī)構(gòu))

1、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5 1a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，具有快速下沉

2、、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??；傳動(dòng)角 大于或等于許用傳動(dòng)角Y=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.上模的工作段長度L=30100mm,對(duì)應(yīng)曲柄轉(zhuǎn)角o= 1/31/2n；上?？?行程長度必須大于工作段長度的兩倍以上；6.上模在一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的受力如圖c所示，在工作段所受的阻力Fo= 5000N，在其他階段所受的阻力7 行程速比系數(shù)K羽.5;8. 送料距離 H=60250mm；9. 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù) S不超過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，

3、其所需參數(shù)值建議如下選取：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)心在桿長的中點(diǎn)，而曲柄的質(zhì)心那么與回轉(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 2kg m2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 30kg m2;5 ）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)S不超過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5-2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/minY100L2- 4Y

4、112M 4Y132S-43.04.05.5142014401440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,那么傳動(dòng) 系統(tǒng)總傳動(dòng)比約為。取帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比ib=2,那么齒輪減速器的傳動(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 在一起來滿足上述

5、要求。送料機(jī)構(gòu)要求作間歇送進(jìn)，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 齒輪一連桿沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪一連桿送料機(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IOGvIOH，可減小凸輪尺寸。2 導(dǎo)桿一搖桿滑塊沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪送料機(jī)構(gòu) 如

6、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 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，那么機(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 一連桿送料機(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 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

7、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 丫滿足要求，壓力角較小。凸輪送料機(jī)構(gòu)的凸輪軸通過齒輪機(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，那么機(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LihvLR，那么可減小凸輪尺寸。圖5沖床機(jī)構(gòu)方案之三4 凸輪一連桿沖壓機(jī)構(gòu)和齒輪一連桿送料機(jī)構(gòu)如圖56所示，沖壓機(jī)構(gòu)是由凸輪 一連桿機(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，那么機(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)，

8、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)過分析論證，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

9、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，而且曲柄 在角度的圍轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件滑塊在 L=50mm圍等速移動(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，在其上取長為 L的線段，并將其等分，得分點(diǎn) Fi、F2、Fn取 n=5。2選取Lcf為半徑，以Fi各點(diǎn)為圓心作弧得Ki、K2、Kso3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，將其與L對(duì)應(yīng)等分，得分點(diǎn) Di、D2、D5o4選取LDC為半徑，以Di為圓心作弧，與Ki、K2、Ks對(duì)應(yīng)交于Ci、C2、 C5o5取Lbc為半

10、徑，以C為圓心作弧，得Li、L2、L5o6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將作好圖的透明紙覆在Li曲線族上移動(dòng)，找出對(duì)應(yīng)交點(diǎn) Bi、B2、B5，便 得曲柄長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 IAB長度，確 定Ide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200

11、mm。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)，乙=Z2=24， ha*=1.0。計(jì)算可得：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)

12、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F0 = 5000N，并認(rèn)為在工作段為常數(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)丫132S-4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)，

13、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 的圍進(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)