專用精壓機構設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上機械原理課程設計說明書設計題目：專用精壓機構設計方案與分析設計成員：武添松張 威趙 歡指導教師：郭紅利學院班級：機電學院機制0652008年8月目錄一、設計任務書1二、工藝分析和動作分解 21、工藝分析22、動作分解2三、機構運動循環(huán)圖 3四、機構選型 51、送料機構選型 52、沖壓機構選型 7五、機械運動方案的評價和選擇 12六、擬定機械運動方案131、選擇電動機 132、傳動設計及計算143、機械傳動方案圖15七、機械運動方案簡圖15八、對傳動機構和執(zhí)行構件進行運動尺寸計算 171、送料機構尺寸設計 172、沖壓機構尺寸設計 243、帶傳動設計 264、齒輪減速器

2、設計27九、總結體會及感想 28十、參考文獻 29一、設計任務書1、工作原理及工藝動作過程專用精壓機是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝。它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。它的工藝動作主要：1）將新坯料送至待加工位置；2）下模固定、上模沖壓拉延成形將成品推出模腔。2、原始數據及設計要求1）沖壓執(zhí)行構件具有快速接近工件、等速下行拉延和快速返回的運動特性；2）精壓成形制品生產率約每分鐘70件；3）上模移動總行程為280mm，其拉延行程置于總行程的中部，約100mm；4）行程速比系數K1.3；5）坯料輸送最大距離200mm。3、設計方案提示1）送料機構實現間歇送料可采用凸輪機構、槽輪機構等；2）沖壓機

3、構為保證等速拉延、回程快速可采用導桿機構加搖桿滑塊的六桿機構，或采用鉸鏈四桿機構加搖桿滑塊的六桿機構；3）工件送料傳送標高在100mm左右。4、設計任務1）按工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖；2）進行送料機構、沖壓機構的選擇；3）機械運動方案的評價和選擇；4）按選定的電動機和執(zhí)行機構運動參數擬定機械運動方案；5）畫出機械運動方案簡圖；6）對傳動機構和執(zhí)行構件進行運動尺寸計算。二、工藝分析和動作分解1、工藝分析專用精壓機是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝，它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。精壓機構的工藝動作如下圖所示：工藝動作示意圖2、動作分解為使執(zhí)行機構滿足預定的功能要求，應該將機械的總功能分解成若

4、干個分功能，每個分功能由一個執(zhí)行機構去完成。在本專用精壓機構中，整個機構可分為兩大執(zhí)行構件：送料機構和沖壓機構。他們根據執(zhí)行機構的功能要求去完成規(guī)定的動作。具體的工藝動作分解如下： 送料機構從側面將新坯料送至待加工位置； 上模先以較大速度接近坯料； 然后，上模以近似勻速進行拉延成型工作； 此后，上模繼續(xù)下行將成品推出型腔； 最后，上?？焖俜祷?，完成一個沖壓工作循環(huán)。三、機構運動循環(huán)圖精壓機構的運動循環(huán)圖如下圖所示：運動循環(huán)圖詳細說明：1）沖壓機構在一個周期內的動作分解 主動件由初始位置（此時上模位于上極限點）轉過90°位置時，上模快速接近坯料； 主動件由90°位置轉到210

5、°位置時，上模近似等速向下沖壓坯料； 主動件由210°位置轉到240°位置時，上模繼續(xù)向下運動，將工件推出型腔； 此后至主動件轉到360°，上?？焖倩氐匠跏嘉恢茫瓿梢粋€運動循環(huán)。2）送料機構在一個周期內的動作分解 送料機構的送料動作，只能在上模退出型腔到上模又一次接觸坯料的范圍內進行，故送料機構的凸輪在主動件由前一個周期的300°位置轉到30°位置時完成推程； 主動件由30°位置轉到60°位置時，凸輪遠休； 主動件由60°位置轉到150°位置時，凸輪完成回程； 此后至主動件轉到300°

6、;，凸輪近休，送料機構完成一個運動循環(huán)。3）經過以上的分析，可以確定，在一個循環(huán)周期內，送料機構和沖壓機構的工藝動作互不影響，它們可以分別完成各自的任務，從而完成運動循環(huán)。四、機構選型送料機構的主動件為凸輪或撥盤，從動件為推桿；沖壓機構的主動件為曲 該方案機構構造簡單，外形尺寸小，制造容易、工作可靠； = 2 * GB3 該方案機械效率高，并能較平穩(wěn)地，間歇地進行轉位； = 3 * GB3 該方案機構由于傳動時存在柔性沖擊，故一般僅用于速度不太高的場合。方案1）方案描述：送料機構采用對心直動滾子推桿盤型凸輪機構，將凸輪的轉動變成推桿的往復移動來完成工作。利用反轉法對凸輪輪廓曲線的設計，可以完成

7、凸輪間歇送的要求。2）方案簡圖： EMBED AutoCArawing.17 3）方案簡評：柄，從動件為上模。原動件分別將動力輸入到送料機構和沖壓機，進而使各執(zhí)行構件完成各的務。下面，分別對送料機構和沖壓機構進行機構選型。1送料機構選型方案1方描述：送料機構采用外槽輪機構，將簡單的旋轉運動轉換為單向間歇傳動。考慮到原動件在豎直平面運動，而槽輪機構在水平面運動，因此需要在撥盤和原動件之間用圓錐齒輪連接。槽輪與一齒輪相連，通過驅動傳送帶完成間歇送料。2）方案簡圖： EMBED AutoCA.Drawing.17 3）方案簡評： * GB3 = 1 * GB3 該方案機構構造簡單，成本較低，設計容易

8、，凸輪可根據不同要求進行輪廓設計以實現推桿預期任意運動規(guī)律的往復運動； 該方案機構為高副接觸，易磨損，承載不宜太大； 由于受壓力角和機構緊湊性等因素的限制，故該機構的推程不宜太大。2、沖壓機構選型方案1）方案描述：沖壓機構采用對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構，凸輪與一齒輪固連，原動件通過該齒輪將動力傳遞到凸輪。利用反轉法對凸輪輪廓曲線的設計，可以完成沖壓機構工作要求。2）方案簡圖：3）方案簡評： 該方案機構構造經濟成本較小，設計簡單但裝配難度較大，凸輪輪廓對尖頂推桿的作用使其運動可根據不同要求進行設計以實現預期的運動規(guī)律； 該方案機構中尖頂推桿機構構造最簡單，但易磨損，所以只適用于作用力不大和速度

9、較低的場合，如用于儀表等機構中； 該方案機構中由于尖頂推桿機構導致其運動時有沖擊，平穩(wěn)性不高；方案1）方案描述：沖壓機構由鉸鏈四桿機構串聯(lián)搖桿滑塊的六桿機構組合而成。其中鉸鏈四桿機構為曲柄搖桿機構，通過原動件曲柄的回轉運動，帶動搖桿周期性往復擺動，進而帶動從動件滑塊作往復移動。2）方案簡圖：3）方案簡評： 該方案機構構造復雜，設計困難，可通過連桿的長短進行設計以使得滑塊實現預期的往復運動； 該方案機構中連桿機構是低副機構，制造容易，承載能力大，但連桿機構難以準確地實現任意指定的運動規(guī)律； 該方案機構中沖擊較低平穩(wěn)性較好，裝配較容易，工作效率高；方案1）方案描述：沖壓機構采用導桿機構加搖桿滑塊的

10、組合機構，通過曲柄的轉動帶動從動件滑塊做往復移動。導桿機構按給定的行程速比系數設計，它和搖桿滑塊機構組合可以達到工作段近于勻速的工作要求。并且，通過選擇適當的導路位置，可以使工作段壓力角較小。2）方案簡圖：3）方案簡評： 該方案機構中齒輪傳遞容易控制，使得滑塊運動得到較為精確的控制； 該方案機構構造簡單，成本較低，連桿滑塊可根據不同要求進行設計以實現滑塊預期任意運動規(guī)律的往復運動； 該機構采用了簡單、緊湊的運動鏈，減小了因傳動所帶來的誤差；方案1）方案描述：沖壓機構采用連桿機構和齒輪齒條機構的組合，原動件的回轉運動通過連桿機構轉化為齒輪的往復擺動，進而帶動齒條完成沖壓動作。2）方案簡圖：3）方

11、案簡評： 該方案機構中齒條制造困難，傳動精度及平穩(wěn)性不高，不宜用于精確傳動及平穩(wěn)性要求高的場合； 該方案機構中的連桿機構，承載能力大，運動尺寸也較大，但難以準確地實現任意運動規(guī)律； 該方案機構經濟成本較高，設計較難，裝配最難，平穩(wěn)性較好，工作效率高；五、機械運動方案的評價和選擇1、四種沖壓機構方案的總體評價評價項目目標完成情況工作效率平穩(wěn)性復雜程度裝配難度運動尺寸經濟成本方案一般較高有沖擊簡單較難較小較小方案較好高較好復雜較易最大較小方案較好高較好較簡單較易較大較大方案一般高較好復雜最難較大較大根據上述評價指標，可以確定沖壓機構的方案可行性優(yōu)于方案、方案和方案。2、兩種送料機構方案的總體評價評

12、價項目目標完成情況工作效率平穩(wěn)性裝配難度運動尺寸復雜程度方案經濟成本方案較好高有沖擊較難很大復雜較大方案較好高較好較易較小簡單較小根據上述評價指標，可以確定送料機構的方案可行性優(yōu)于方 案3、最終方案的確定和評價根據前述對送料機構和沖壓機構方案的評價分析，可以確定2×4種不同的精壓機構方案。我們分別選擇送料機構的方案和沖壓機構的方案的組合作為最優(yōu)的專用精壓機構。對于所選擇的最優(yōu)方案，我們分析如下： 該方案的機構設計中，通過選擇適當的導路位置，可以使工作段壓力角較小。恰當確定構件的尺寸，可保證機構結構具有急回運動特性和工作段近于勻速的特性。 該機構可以根據實際要求對該機構進行優(yōu)化設計。在

13、運動要求不高時，該機構可以采用實驗法進行設計；當要求較高時，可采用解析法或者以實驗法的結果作為初始值進行優(yōu)化設計。 該機構采用了簡單、緊湊的運動鏈，使組成傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構所使用的機構和構件數目較少，這不僅降低制造費用、減小體積和重量，而且使機械的傳動效率相對提高。由于減少傳動環(huán)節(jié)，使傳動中的積累誤差也隨之減小，結果將提高機械的傳動精度和工作準確性。 該機構由于由齒輪傳遞動力，所以有較好的動力特性。六、擬定機械運動方案1、選擇電動機原動機選用常用的三相交流異步電動機，其同步轉速選為1500 r/min，其滿載轉速查表Y系列三相異步電動機為1440 r/min；根據要求精壓機的生產率約每分鐘70

14、件，可知曲柄主軸轉速約為70r/min；計算出該機械運動的循環(huán)周期T=60/700.86s；傳動系統(tǒng)總傳動比 i= 1440/70=20.6；選用的電動機型號為：電機型號額定功率（kW）額定轉速（r/min）Y112M44.014402、傳動設計及計算1) 計算傳動比可以考慮在傳動系統(tǒng)中采用帶傳動，以實現過載保護；同時由于傳動系統(tǒng)傳動比較大，故采用雙級圓柱齒輪傳動。根據推薦的傳動比范圍，帶傳動比為i=24，圓柱齒輪傳動比i=35，則傳動系統(tǒng)總傳動比的范圍：i總=（24）×(35) ×2 = 18100；上述計算所得的總傳動比i =20.6在i總的范圍內，可見傳動系統(tǒng)采用帶傳

15、動與雙級圓柱齒輪傳動是可行的。下面分配各級傳動比：取帶傳動的傳動比ib=2。為了使兩級的大齒輪有相近的浸油深度，高速級傳動比i1和低速級傳動i2可按下列方法分配：i1=i2(1.11.5) ，此處，選擇i1=i2*1.2又由于i1*i2=10.3，則: i1=3.52,i2=2.932）計算轉速電動機軸：n0=1440r/min;帶傳動輸出：nb=1440/2=720r/min;第根軸：n1=720r/min; 第根軸：n2=720/3.52=204.55r/min; 第根軸：n3=204.55/2.93=68.32r/min;計算所得的輸出轉速滿足設計要求的大約70r/min，可以完成預定得

16、工作任務。3、機械傳動方案圖七、機械運動方案簡圖八、對傳動機構和執(zhí)行構件進行運動尺寸計算1、送料機構尺寸設計1）計算尺寸因凸輪速度不高，故推程和回程皆選等速運動規(guī)律。題目要求坯料輸送最大距離200mm，這里選擇推程和回程皆為100mm。為保持較好的力學性能，推程和回程許用壓力角皆取 =50°。由于機械運動的循環(huán)周期T=60/700.86s，推程和回程所需時間均為1/4T，凸輪運動角速度為1.17r/min。因凸輪與齒輪固聯(lián)，故其等速轉動?？紤]到凸輪運動規(guī)律較為簡單，故可用反轉作圖法設計凸輪輪廓，取基圓半徑r0=150mm，滾子半徑rt=15mm。2）凸輪輪廓設計確定了凸輪基本尺寸后，

17、利用程序設計的思想對其進行輪廓設計。C語言源程序如下：/*根據設計要求，已知凸輪偏距E=0,基圓半徑R0=150,滾子半徑R0=15,凸輪勻速回轉，從動件規(guī)律為：當凸輪回轉90度時，從動件等速上升100毫米；凸輪再轉30度時,從動件靜止不動；凸輪再轉90度時，從動件以勻速規(guī)律返回初始位置;凸輪繼續(xù)回轉一周中的剩余角度時，從動件靜止不動*/#include <stdio.h>#include <math.h>const double pai=3.979;const int Fn=5; main() double R0,Rt,H; /*凸輪基圓半徑,滾子半徑,從動件的升矩*

18、/ double M,E; /*凸輪回轉角速度,凸輪偏距*/ double F1,F2; /*推程和回程運動角*/ double S0,D; /*從動件起始位置時滾子中心高度,凸輪轉角*/ double D1,D2; /*推程和回程運動角(弧度)*/ double S,V,A; /*從動件的位移、速度和加速度*/ double X,Y; /*凸輪理論廓線的直角坐標*/ double P,Q; /*凸輪實際廓線的直角坐標*/ double B1,B2,C; /*中間變量*/ double R; /*壓力角*/ double Tmp; int i; E=0;R0=150;Rt=15;M=1.17;

19、H=100;F1=90;F2=90; D1=F1*pai/180;D2=F2*pai/180; for(i=0;i<=F1+F2;i=i+Fn) D=i*pai/180; S=H*D/D1; /*計算推程運動規(guī)律*/ S0=sqR0(R0*R0-E*E); if (i>=F1) Tmp=(i-F1)*pai/180; S=H-H*Tmp/D2; /*計算回程運動規(guī)律*/ X=(S0+S)*cos(D)-E*sin(D); /*理論廓線的極坐標*/ Y=(S0+S)*sin(D)+E*cos(D); C=H/D1; /*實際廓線的極坐標*/ R=atan(C-E)/(S0+S); /

20、*壓力角*/ if (i>=F1) C=H/D2*(cos(2*pai*Tmp/D2)-1); R=atan(C+E)/(S0+S); B1=(C-E)*cos(D)-(S0+S)*sin(D); B2=(C-E)*sin(D)+(S0+S)*cos(D); P=X-Rt*B2/sqR0(B1*B1+B2*B2); Q=Y+Rt*B1/sqR0(B1*B1+B2*B2); printf("when D=%8.3f",D*180/pai); printf(" degree, the answers are:n");printf("S=%8.

21、3ftR=%8.3ftX=%8.3ftY=%8.3ftP=%8.3ftQ=%8.3fn",S,R*180/pai,X,Y,P,Q); printf("n"); getch(); 3）輸出數據程序所得數據如下：轉角（度）壓力角（度）位移S（毫米）向徑（毫米）0-4.5890150547.12416.667166.6671044.38833.333183.3331541.895502002039.62266.667216.6672537.54883.333233.3333035.6531002503533.917116.667266.6674032.325133.33

22、3283.3334530.8621503005029.513166.667316.6675528.268183.333333.3336027.1172003506526.049216.667366.6677025.056233.333383.3337524.1332504008023.271266.667416.6678522.465283.333433.3339021.784298.333448.33395-1.529300450100-1.529300450105-1.529300450110-1.529300450115-1.529300450120-24.302300450125-25

23、.124283.333433.333130-26266.667416.667135-26.934250400140-27.932233.333383.333145-29.001216.667366.667150-30.146200350155-31.376183.333333.333160-32.7166.667316.667165-34.126150300170-35.665133.333283.333175-37.328116.667266.667180-39.129100250185-41.0883.333233.333190-43.19666.667216.667195-45.4935

24、0200200-47.98733.333183.333205-50.69316.667166.667210-53.3211.667151.667215-4.5890150220-4.5890150225-4.5890150230-4.5890150235-4.5890150240-4.5890150245-4.5890150250-4.5890150255-4.5890150260-4.5890150265-4.5890150270-4.5890150275-4.5890150280-4.5890150285-4.5890150290-4.5890150295-4.5890150300-4.5

25、890150305-4.5890150310-4.5890150315-4.5890150320-4.5890150325-4.5890150330-4.5890150335-4.5890150340-4.5890150345-4.5890150350-4.5890150355-4.58901504）繪制圖形根據以上數據，繪制凸輪曲線圖：2、沖壓機構尺寸設計1）尺寸設計由給定的行程速比系數K可以確定導桿機構的幾何尺寸。根據設計要求，行程速比系數K1.3，取K=1.5 , 得極位夾角=180°(K-1)/(K+1)=36°設為DE與豎直方向夾角題目要求，上模移動總行程為280

26、mm，可以取H=300mm 由圖可知：2*CD*sin(/2)+DE(1-cos)=280因極小，取=0°上式即為：2*CD*sin(/2)=280得CD=453mm根據公式=2*arcsin（AB/AC）取曲柄AB=180mm，DE=400mm，得AC=582mm由于A點至H點距離過長，并且要把齒輪和凸輪連接起來，所以需加一過渡齒輪，一方面滿足長距離動力傳送，另一方面可以實機構只需要一個動力源。H點處齒輪為主動件，A點齒輪為從動件，但轉速一致，所以尺寸大小一樣。又因為H=300mm，取A點齒輪分度圓直徑為240mm，則O點齒輪分度圓直徑為360mm，取模數m=5，得小齒輪齒數為48

27、，大齒輪齒數為72。2）繪制圖形3、帶傳動設計1）選擇帶型號由原動機及工作情況，查表得，Kn=1.3，則計算功率Pc=Kn*P=1.3*4.4=5.72kW再由n1=1440r/min，及Pc值查表得選用B型普通V型帶。2）選帶輪直徑dp1，dp2按B型V帶帶輪最小直徑dp1=125mm，則dp2ib*dp1=2*125=250mm。取=0.02，則實際傳動比i=dp2/dp1(1-)=250/125*0.98=1.963)驗算帶速vv=*dp1*n1/(60*1000)=3.14*125*1440/(60*1000)=9.42帶速合適。4）計算中心距和帶長Lp 初取a0=dp1+dp2=37

28、5mm，則Lp2*a0+/2*(dp1+dp2)+(dp2-dp1)* (dp2-dp1) /(4*a0)=2*375+3.14/2*375+(250-125)* (250-125)/(4*375)=1349.17mm 查表選用基準長度為Lp=1400mm的B型V帶，重新計算中心距aa0+(Lp-Lp0)/2=375+(1400-1349.17)/2=400.4mm 4、齒輪減速器設計由上述所得的齒輪減速器的傳動比為ig=10.3，其高速級傳動比i1和低速級傳動i2已經求出，即 i1=3.52，i2=2.93；下面開始對齒輪減速器進行計算及設計：1）高速級齒輪材料選擇，小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45號鋼（調質），硬度為240HBS。高速級選小齒輪齒數Z1=18，則大齒輪齒數Z2=18*i1 =18*3.52=642）低速級齒輪材料選擇，小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為350HBS，大齒輪材料為45號鋼（調質），硬度為300HBS。低速級選小齒輪齒數Z1=20，則大齒輪齒數Z2=18*i2=18*2.93=543）軸的設計 選取軸的材料為45鋼，調質處理。