哈工大机械原理课程设计_冲压机

1、.下载可编辑 .、工艺动作分析由设计题目可见，在位置a冲压工件的是执行构件1，带动钢带进给的工作台是执行构件 2, 这两个执行构件的运动协调关系如下图所示。分度冲压机运动循环图ti是是执行构件1 的工作周期， t2是执行构件 2 的工作周期，执行构件1 是间歇往复移动，执行构件 2 是间歇转动。执行构件2 的周期是执行构件1 的四分之一，执行构件2 大多数时间是在停歇状态。二、运动功能分析驱动执行构件1 工作的执行机构应该具有的运动功能如图1 所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为间歇的往复运动，主动件每转动一周，从动件（执行构件往复运动一次，主动件转速分别为15、25、40 转/ 分。

2、图 1 执行机构 1 的运动功能由于电动机的转速为1430 转/分，为了在执行机构1 的主动件上分别的到15、25、40 rpm 的转速，则由电动机到执行机构1 之间的总传动比iz有 3 种，分别为n1430iz195.3315n1430z257. 25n1430z 335. na40执行构件运动情况执行构件 1下降上升停止执行构件 2停止进给t21）间歇.下载可编辑 .总传动比由定传动比ic和变传动比iv两部分构成，即 : i z1 i ci v1 i z2 i ci v2 iz3 i ci v3 3 种总传动比中izi最大，iz3最小。由于定传动比ic是常数，因此， 3 种变传动比中ivi

3、最大，心最小。采用滑移齿轮变速，其最大传动比最好不大于4，设定传动比 i v1=4o图 2 有级变速运动功能单元为了保证系统过载时不至于损坏，在电动机和传动系统之间加一个过载保护环节。过载保护运动功能单元可采用带传动实现，这样，该运动功能单元不仅具有过载保护功能还具有减速功能，如图3 所示。图 3 过载保护运动功能单元整个传动系统仅靠过载保护运动功能单元不能实现其全部定传动比，因此, 在传动系统中还要另加减速运动功能单元，其减速比为定传动比 : ic izi iv1 95. 33 4 23. 8325 i v2 i v3 iv1 i z1 i c i z2 ic iz3 ic 于是，传动系统的

4、有级变速功能单元如图i95. 33 20 57. 2 23. 8325 35. 75 23. 8325 2 所示。2.4 1. 5 .下载可编辑 .图 4 减速运动功能单元根据上述运动功能分析，可以得到实现执行构件1 运动的运动功能系统图，如图5 所示。图 5 实现执行构件1 运动的运动功能系统图为了使用统一原动机驱动执行构件2, 应该在图 5 所示的运动功能系统图中加一运动分支功能单元，其运动分支驱动执行构件2，该运动分支功能单元如图6 所示。图 6 运动分支功能单元由于执行构件2 是间歇运动，且由图1 可以看出执行构件2 的间歇时间是工作周期t的 3/4 ，即其运动时间是其工作周期t 的

5、1/4 。因此，间歇运动功能单的运动系数为4 间歇运动功能单元如图7 所示图 7 间歇运动功能单元由于执行构件2 钢带的每次送料长度为300mm 故，恒转速转动钢带无法使进给定长2. 5 23. 8325 2. 5 9. 53 减速运动功能单元如图4 所示。0.25?下载可编辑 .度保持在 300mm 故设计成：橡胶轮压动钢带使钢带进给的方法，考虑到橡胶轮的半径，将?f 7if图 8 增速运动功能单元增速运动功能单元输出的运动驱动执行机构2 实现执行构件2 的运动功能。由于执行构件 2 做间歇转动运动，因此，执行构件2 的运动功能是把连续转动转换为歇转动运动。根据上述分析，可以画出整个系统的运

6、动功能系统图，如图9 所示。图 9 冲压机的运动功能系统图三、系统运动方案拟定根据图 9 所示的运动功能系统图，选择适当的机构替代运动功能系统图中的各个运动功能单元，便可拟定出机械系统运动方案。图 9 中的运动功能单元1 是原动机。根据分度冲压机的工作要求，可以选择半径定在r所示：300mm 2 47. 77mm故需要将间歇转动增速，增速运动功能单元如图?下载可编辑 .图 9 中的运动功能单元2 是过载保护功能单元兼具减速功能，可以选择带传动代替，如图 11 所示。图 11 皮带传动替代运动功能单元2图 9 中的运动功能单元3 是有级变速功能，可以选择滑移齿轮变速传动代替, 图 12 滑移齿轮

7、变速替代运动功能单元3电动机作为原动机，如图10 所示。i 4,2. 4,1. 5 图 10 电动机替代运动功能单元1n 1430rpmi 252.下载可编辑 .图 9 中的运动功能单元4 是减速功能，考虑到i=9.53 比较大，故可以选择行星轮或二级齿轮传动代替，如图13 所示图 13 行星轮传动代替运动功能单元4图 9 中的运动功能单元5, 6,是运动分支功能单元和执行构件1 的间歇直线运动，可以用凸轮替代，如图14 所示。.下载可编辑 .图 14 凸轮机构代替运动单元5,6图 9 中的运动功能单元7 是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元，可以用槽轮机构替代。该运动功能单元的运动系数为

8、0.25，该槽轮机构如图15 所示。图 9 中的运动功能单元8 是增速运动功能单元，可以用圆柱齿轮传动替代, 完成执行构件 2 （橡胶轮）的间歇转动，如图16 所示。图 16 圆柱齿轮传动替代增速运动功能单元8根据以上分析，按照图9 各个运动功能单元连接的顺序把各个运动功能单元图 15 槽轮机构替代连续转动转换为间歇转动的运动功能单元749.下载可编辑 .的替代机构以此链接便形成了分度冲压机的运动方案简图（见a3 图纸）变速机构简图如图1714 图 17 变速机构简图四、系统运动方案设计1、执行构件 1 的设计执行机构 1 驱动执行构件 1 运动，执行构件 1 由凸轮带动冲头做上下往复间歇直线

9、运动。由题目可知，冲头行程200mm 为使冲头冲压工件时具有较大的冲量，应采用高速运动，选择正弦加速度运动规律，同时冲头上升时为了避免较大的冲量，故速度应较低，选择等速运动规律.由于升程速度要比回程速度快，且无远休止角，暂设升程运动角为120o回程运动角为 150，则近休止角为 90。升程时许用压力角较小，取30, 回程许用压力11 10 12 13.下载可编辑 .角取 60。故执行构件 1 的凸轮机构的原始参数如下：升程 200mm升程运动角 120升程运动规律：正弦加速度升程许用压力角30回程运动角 150回程运动规律：等速回程许用压力角60近休止角 90 ds凸轮竺ds曲线如图 18 :

10、 .下载可编辑 .凸轮偏心距 e=70.12mn ，基圆半径 ro=14o.2mm 升程采用正弦加速度规律：(022 2 90 -sin3回程采用等速运动规律 :ds图 18 凸轮竺s曲线dh0 1/ 2 sin(2sin 3 ) cos2-0 ) 300 (1cos3 ) .下载可编辑 .j2 2s)e140.22 70.122121.4m凸轮轮廓方程：x (qs)cosesi ny (s0s)si necosx (20s)cosesi n121.4100(sin )cos70.12si n( 02-)y佝s)sinecos100121.4(sin )sin70.12cosx (s0s)co

11、sesi n2121.4200(15)cos70.12si n6(2) 2y (s0s)si necos2121.4200(1)sin70.12cos56用 matlab 绘制凸轮的轮廓如图19s1 ( 0 s) 200(105)6vh 400 1 10a03近休止：（2 ) 22 s=0v=0a-0故由此可确定凸轮轮廓方程: .下载可编辑 .图 19 凸轮的轮廓j1uj-loo- 磁.下载可编辑 .2、槽轮机构设计1）确定槽轮槽数在拨盘圆销数k=1 时，槽轮槽数z=4, 该槽轮的各尺寸关系如图20 所示2）槽轮槽间角由图 20 可知槽轮的槽间角为c 360 2 z4）中心距槽轮机构的中心距应

12、该根据具体结构确定，在结构尚不明确的情况下暂定为a 150mm5）拨盘圆销回转半径rsinsin 450.7071ar a0.7071150106.065mm6)槽轮半径r/cos“ 120.7071ar a0.7071150106.065mm7)锁止弧张角3602a36090 2708）圆销半径图 20 槽轮机构几何尺寸关系3）槽轮每次转位时拨盘的转角2 180oo 90 360 90 .下载可编辑 .a 圆整9） 槽轮槽深h （1）a a10） 锁止弧半径rs r 取4、滑移齿轮传动设计1）确定齿轮齿数结构简图图 12 中齿轮 5、6、7、8 9 、10 组成了滑移齿轮有级变速运动功能单元

13、，其齿数分别为 z5、z6、z7、z8、z9、z10。由前面的分析可知引4z9 z 2.4 z7 z 1.5 z5 按最小不跟切齿数取z9 17 则z10 iv1z9 4 17 68 为改善传动性能应使相互啮合的齿轮齿数互为质数，故取矶69 其齿数和为z9 zw 17 69 86 可取z9 17 z10 69r 106.065 13.26mm 8 8 ra 18mm (0.7071 0.7071 1) 150 18 80.13mm ra 106.065 18 88.065mm rs 80mm iv1 iv2 iv3 .下载可编辑 .另外两对啮合齿轮的齿数和应该大致相同z7 z8 86 z9 z

14、10 8686 z786 ,iv212.4z7z78686z7251 iv21 2.4z886 z786 2561为了更接近传动比iv2可取z725z860z5 z6 86 86 z586 ,1.5iv31z5z5z58686341 iv31 1.5z686 z586 3452为了更接近于所要求的传动比, 可取z534z6512)计算齿轮几何尺寸齿轮 7、8 的齿数，齿轮9、10 的齿数和齿轮5、6 的齿数和相等，即z5 z6 z7 zs 85若取齿轮模数为m=2mi ，则这两对齿轮的标准中心距相同z9 ro 86 85 故齿轮 9,10 要采用负变位才能使9,10 的中心距与 5,6 或 7

15、,8 标准中心距相同，这三对齿轮互为标准传动，齿轮5,6 和齿轮 7,8 几何尺寸可按标准齿轮计算，齿轮9,10 采用负变位齿轮计算：变位系数 x1, x2：am(z5 zj 2 故 9,10 的齿数和要比m(z7 zp 852 7,8 和 5,6 的齿数和大.下载可编辑 .a *cos 86*cos20 。arccos arccos 18.06 a 85 inv inv 2（x1 x2）tan zi z2 inv inv / 、 cx1 x2(z1 z) 0.498 2ta n 知道标准齿轮5,6,7,8的模数和齿数，表位齿轮9,10 的模数，齿数，变位系数，可求得所需齿轮的参数。5、齿轮传

16、动设计1) 圆柱齿轮传动设计运动功能单元4，二级减速轮：由结构简图可知，齿轮11、12、13，14 实现图 9 中的运动功能4 的减速运动功能，它所实现的传动比为9.53 。生旦. 预3.087 z11 z13 齿轮 11,12 大于最小不根切齿数: 取z11z1323故z12z143.087* z11 71为了使 11, 12,13,14的传动比更接近9.53 ，取z11z1323z12z1471齿轮 11,12,13,14 均为标准齿轮，取模数m=2mm运动功能单元9，增速齿轮： i=4生4 z18 取 z18=17， z17=17*4=68z17 取z186817取模数为 2mm 全部按标准齿轮传动设计。cos cos .下载可编辑 .五、机械系统运动分析带动钢带伸出的橡胶轮半径300r 47.77m m, 为逆时针转动，通过机构运动简图2的分析，发动机为顺时针转动，通过齿轮组的变速，凸轮和槽轮拨盘为逆时针转动，槽轮又通过一个增速齿轮组，实现橡胶轮的逆时针转动，周期与冲头相同。冲头初始位置为凸轮升程起始位置，槽轮初始位置为如a3图所示位置。1) 执行构件 1 运动分析冲头升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图：升程采用正弦加速度规律：(0 -) 3 2 100 s h 1/2 sin( (3 s