半自动压模切机

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1、机械原理课程设计机械原理课程设计（说明书）设计题目 半 自 动 平 压 模 切 机 学 院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 08010133 学 号 0801013312 学生姓名 黄弈阳 目 录一、设计任务书- 1 -二、设计思路- 3 -三、各机构的转速与原动机的选择- 3 -四、设计方案分析- 5 -五、机构的设计方案的比较、选定- 6 -六、制定机械运动循环图- 11 -七、绘制机构的传动方案及传动图- 12 -八、利用计算机对凸轮机构进行分析- 14 -九、利用计算机对冲压机构进行分析- 17 -十、参考文献- 23 -二、设计思路1.列出完成设计任务的关键点。

2、2.每部分选定多组相同机构以便从中选择最合适的机构。3.对完成同种功能的不同机构进行权衡，比较，尽量去除不利条件，保留有利条件，增设有利条件，对机构进行改进，使其能更好的满足设计要求。4.将各选定的机构进行适当的组合，使之成为一个完整的运动方案。运动分解：往复运动，急回，间歇运动工作过程：送纸，夹紧冲压送出总体功能：连续运行，循环工作三、各机构的转速与原动机的选择1.原动机 根据设计要求，机械每小时冲压3000次，所以机构主动件的转速n=3000/60=50r/min因为主动件转速较低，所以可以选择转速较低的电动机。我们选择Y160M228型电动机。电动机的各技术数据见下表：电机型号额定电压(

3、V)额定电流(A)额定功率(KW)额定转速(r/min)额定转矩Y160M2-83806.05.57202.02.夹纸机构运动凸轮机构是负责顶开夹紧片的，每顶起一次每一张纸恰好走到上模位置，准备冲压。所以凸轮的转速，应与主运动主动件的转速一致。则凸轮的转速为： n=50r/min3.走纸机构运动 本设计时间歇运动的要求是将旋转运动转换为单向间歇运动，所以可以选择齿轮（4个）与不完全齿轮（1个）组合，将链条安放在完全齿轮上，在将完全齿轮与不完全齿轮连接，不完全齿轮转动带动完全齿轮转动。分别在这两个齿轮上装有凸形和凹形圆弧板，以起到锁止弧的作用。 以下是数据。 不完全齿轮的齿数为15，有齿的部分为

4、108度，无齿的部分为252度，分度圆r=25cm齿根圆r=23.5cm齿顶圆r=26.5cm。完全齿轮齿数为40，模数m=10.6，齿根圆r=18cm，分度圆r=21.2cm ，齿顶圆r=24cm 。根据设计要求知不完全齿轮的转速为50r/min 。4.冲压机构运动本机构是将传送过来的纸板进行压模，所以可选用的机构有很多种，如：凸轮机构、连杆机构、曲柄摇杆机构等机构都能完成此项运动，但是有的机构虽然能完成此运动但是有很多缺点，不适合用在本设计里，所以在选择冲压机构的时候，要根据具体的情况具体的分析，选择比较合理的方案进行设计，但是为了使工作效率更高，应该保证整体机构的一致性，所以带动冲压机构

5、的转速也为50r/min。四、设计方案分析根据半自动平压模切机的工作原理，把机器完成加工要求的动作分解成若干种基本运动。进行机械运动方案设计时，最主要的是要弄清设计要求和条件，掌握现有机构的基本性能，灵活地应用现有机构或有创造性地构思新的机构，以保证机器有完善的功能和尽可能低的成本。对本题进行机械运动方案设计时应考虑以下问题：(1)设计实现下模往复移动的机构时，要同时考虑机构应满足运动条件和动力条件。例如实现往复直线移动的机构，有凸轮机构、连杆机构、螺旋机构等。由于压制纸板时受力较大，宜采用承载能力高的平面连杆机构，而连杆机构中常用的有四杆机构和六杆机构，再从机构应具有急回特性的要求出发，在定

6、性分析的基础上，选取节省动力的机构。当受力不大而运动规律又比较复杂时，可采用凸轮机构。例如本题中推动夹紧装置张开的控制机构，由于加紧片张开后要停留片刻，故采用凸轮机构在设计上易于实现此要求，且结构简单。(2)为满足机器工艺需要，各机构执行构件的动作在规定的位置和时间上必须协调，如下压模在工作行程时，纸板必须夹紧；在下压模回程时，纸板必须送到压模位置。因此，为使各执行构件能按工艺要求协调运动，应绘出机械系统的构件运动循环图。（3）根据机器要求每小时完成的加工件数，可以确定执行机构主动件的转速。若电机转速与执行机构的主动件转速不同，可先确定总传动比，再根据总传动比选定不同的传动机构及组合方式。（4

7、）在一个运动循环内仅在某一区间承受生产阻力很大的机器，将引起等效构件所受的等效阻力矩有明显是周期性变化，若电动机所产生的驱动力矩近似的认为是常数，则将引起角速度的周期性波动。为使主动做的角速度较为均匀，应考虑安装飞轮。可适当选择带传动的传动比，使大带轮具有一定的转动惯量而起飞轮的作用，通常应计算大带轮的转动惯量是否满足要求，如不满足，则需另外安装飞轮。五、机构的设计方案的比较、选定 将走纸机构中的链条长（2.5m）平均分成5分，均匀排列，由不完全齿轮带动完全齿轮转动，不完全齿轮传动一周的位移为0.5m。同时使得夹紧机构与冲压机构相距0.5m，夹紧机构与冲压机构一起工作。形成一个连续循环的工作机

8、构。 1.走纸机构 实现纸板的输送.停歇.定位等要求，所以可分别用链轮机构和不完全齿轮机构组合完成。 2.夹紧装置的机构在送纸后，要将纸板夹紧，因此机构在上升到一定位置后需要有一段时间的停歇，所以要选择具有一端停歇的往复移动的机构，可选取不完全齿轮、凸轮机构或连杆机构。 （一） 不完全齿轮 由于不完全齿轮有较大的冲击力，所以只适合低速轻载场合并且多使用与有特殊要求的专用机械中，所以不采用它。（二） 连杆机构 连杆机构进行传递时，传递路线较长，易产生较大误差同时机械效率也会降低，而连杆及滑块所产生的惯性力难以用一般平衡方法消除，不宜用于高速运动，所以也不采用它。 （三）凸轮机构经过以上分析本设计

9、选取凸轮机构，以下是对凸轮机构的设计。设凸轮基圆半径r=20mm，凸轮以等速角速度沿顺针方向回转，推杆的运动规律如下：序号凸轮的运动角推杆的运动规律10130度等速上升50mm2130230度推杆远休3230330度等速回程下降50mm4330360度推杆近休按照位移公式s=h*/s, 取=120 度 ，h=50mm推程位移表(度)0102030405060S(mm)03.8467.69211.53815.38519.23123.077(度)708090100110120S(mm)26.92330.76934.61538.46242.30846.154回程位移表（度）2302402502602

10、70280S(mm)5049.67747.56842.56836.67725（度）290300310320330S(mm)15.3237.4322.4320.32303.平压模切机构（1）最简单的往复直线运动机构之一，曲柄滑块机构，该机构虽然简单，但完全可以实现下模的上下移动和冲压过程，但由于它的承载能力很差，且下模在进行冲压时在纸板上停留片刻才能保证压模效果，所以不能选用此机构。（2）下面两个冲压机构也能完成工作，但是机构比较复杂，设计比较困难 ，传动过程较长，能量易损失，传动效率低，所以不采用这两种机构。 （3）四杆机构，它弥补了方案一承载能力差和方案二传动效率低的缺点:机构结构稳定承载能

11、力强，且机构结构并不复杂，所以采用此方案。具体数据计算用图解法如下：使E、D在一条直线上，且CE=CD=0.5m，C1DC2 =60度 ，连接C1C2 , 作一条线垂直于C1C2取角为66.5度 ，得到直角三角形 ， 作直角三角形的外接圆 ，在图示位置取一点A ，以AB长为半径作圆，则此圆为曲柄的运动轨迹，则此四杆机构各杆长度能够确定。由作图关系及比例尺可得具体数据如下：AC1=27mm=0.45mAC2=54mm=0.9m AB=0.225m BC=0.675m AD=0.58m=20mm1mm（4）图为曲柄滑块的设计，为了与上面设 计的凸轮相对应，所以AB对心的曲柄滑块，由四杆机构可知AB

12、=0.5m ，由于设计要求，当AB、BC都竖直时，滑块正好压模，后以AB+BC=1.2m ，则BC=0.7m ，由于四杆机构中曲柄转动一周，正好是一个周期，假如现确定长度不合适，那么我们在实际应用中可以调节BC杆的长度和A点的位置来满足要求。六、制定机械运动循环图在设计机构的运动循环图时，为了满足工作要求，个个执行机构的运动必须在规定的时间和位置协调进行，这样才能保证机器的正常运行，防止出现卡纸，空压等不良现象的出现，影响机器的工作效率。1. 运动分析：（1） 在需要送纸板的时候，凸轮机构必须在近休状态下，这样可以保证有一段时间的夹紧片是张开的，使送纸时不至于过于仓促。（2） 在纸板走到上模位

13、置时，能及时完成冲压过程，并且能及时进入远休状态，使下模在纸板上停留片刻，保证压膜效果。（3） 不完全齿轮的间歇运动保证了机器完成送纸，冲压和送出的时间相等，且每个过程的时间非常充分，使送纸方便，冲压完全，保证了产品的质量。2. 根据上述对各机构运动的详细分析，各机构的运动情况，所以能够绘制出机械运动的总循环图，见下图（ 注：在夹紧机构中330-100度为推程，100200度为远休，200-300度为回程，300-330为近休，其他区域为同一环内机构停止工作区）七、绘制机构的传动方案及传动图 1、总传动比的计算 曲柄每转一周，压模纸板一张，为一个运动循环。而本设计要求每小时冲压3000张纸板，

14、可得： 曲柄转速 n=3000=50r/min60 总传动比 i=720=14.450 2、传动比分配 采用带传动和三级齿轮传动实现减速，带轮的半径分别为40mm、20mm 。齿轮的齿数选择24、25、45、48，分度圆半径分别为12mm、10mm、18mm、24mm ，把齿数为24、48的一对齿轮组合，要4对；齿数为25、45的一对齿轮组合，要2对；齿数为24的齿轮要5个，如图组合。模数为分别为： m1=12*2=124 m3=10*2=0.825 m2=12*2=124则实际传动比： i=40*48*48*45=14.420*24*24*25 曲柄实际转速: n=720=50r/min14.4理论与选定零件后实际的转数和传动比相同，所以可以使用。3、传动图 十、参考文献1.刘毅.机械原理课程设计.武汉： 华中科技大学出版社，2006.12.孙桓,陈作模,葛文杰.机械原理.7版.北京:高等教育出版社,2006.