哈工大机械原理课程设计-冲压机

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1、Harbin InstituteofTechnology机械原理课程设计说明书阿课程名称：机械原理课程设计设计题目：分度冲压机（方案1）院系：.机电工程学院班级：1008302设计者：.王威学号：1100800617指导教师：明设计时间：2012 07 2-2 07 08、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。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T2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

2、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。运动功能单元把一1）间歇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18、28、40转/分。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18、28、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i z2n 1430n22851.04z3nn31430IB35. 75n14307C A Az179.441

3、8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 v1i z2 i ci v2Iz3 i ci v33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定传动比：IziIcIvi79.44i9.864.Izi79.44I Vi4Ici9.86.Iz25i.O4Iv22.6I ci9.86Iz335.75Iv3i.8I ci9.86于是，传动系统的有级变速功能单元如图 2所示图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

4、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ic19.862.52.57.944减速运动功能单元如图4所示。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

5、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1/4。因此，间歇运动功能单的运动系数为14间歇运动功能单元如图7所示0.25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 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，将半径定在R300mm2所示：47. 77mm,故需要将间歇转动增速，增速运动功能单元如图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

6、，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，可以选择电动机作为原动机，如图10所示。n 1430rpm图10电动机替代运动功能单元1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。i 252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

7、选择滑移齿轮变速传动代替,如图12所示# # Z Z Zi 4,2.6,1 .81 -X # *_|_ 丿 3图12滑移齿轮变速替代运动功能单元3图9中的运动功能单元4是减速功能，考虑到i=7.944比较大，故可以选择二级 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。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 0.25，该槽轮机构如图15 所示。图9中的运动功能单元8是

8、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的替代机构以此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171011121314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

9、等速运动规律120o 回回程许用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 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, 压力角取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 凸轮偏心距e=70.12mm 基圆半径ro=140.2mm升程采用正弦加速度规律：(0h01/2sin(0sin 3 )cos3 )2cos(0沁sin3回程采用等速运动规律：(23s 1 200(10h400Vr 10a 03近休止：（一2 )

10、2S=0V=0 a-05； r。2e2、140.2270.122121.4mmX佝s)cosesi n凸轮轮廓万程：y6s)si necosX (20s)cosesi n121.4100(3sin 3 )cos70.12si ny (s0s)sinecos121.4100(3sin3 )sin70.12cos故由此可确定凸轮轮廓方程:(0s)cosesi n121.4200(1)cos70.12sins)si n(-ecos121.4200(170.12cos图18凸轮的轮廓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19所示图19槽轮机构几何尺

11、寸关系2）槽轮槽间角由图20可知槽轮的槽间角为3）槽轮每次转位时拨盘的转角2180o 290o4)中心距在结构尚不明确的情况下暂定为槽轮机构的中心距应该根据具体结构确定，a 150mm5)拨盘圆销回转半径错误!未找到引用源。0.7071rsin sin 450.7071a150 106.065mm6)槽轮半径cos“120.70710.7071150106.065mm7)锁止弧角3602a360902708)圆销半径r 106.065A13.26mm圆整9）槽轮槽深Ra 18mm1)a J (0.70710.70711) 1501880.13mm10）锁止弧半径rsr rA 106.065 1

12、8 88.065mm取rs 80mm4、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、& 9、10组成了滑移齿轮有级变速运动功能单元，其齿数 分别为Z5、Z6、Z7、Z8、Z9、Z10。由前面的分析可知iv1Z104Z9i v2Z8Z72.6iv3Z61.8Z5按最小不跟切齿数取Z919Z1076为改善传动性能应使相互啮合的齿轮齿数互为质数，故取Z1075其齿数和为可取Z9 Z1094Z919Z1074另外两对啮合齿轮的齿数和应该大致相同Z7Z894Z5Z694为了更接近于所要求的传动比,可取Z533Z661Z727Z8672)计算齿轮几何尺寸齿轮7、8的齿数，齿轮9、10的

13、齿数和齿轮5、6的齿数和相等，即Z5Z6Z7Z8Z9Z1094若取齿轮模数为m=2mi，则这两对齿轮的标准中心距相同944的减速运动功能，它m(Z5 Z6) m(Z7 Z8) m(Zg 乙。) a2 2 2这三对齿轮互为标准传动，其几何尺寸可按标准齿轮计算。5、齿轮传动设计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 所实现的传动比为 7.944。生比 7.9442.82Z11Z13齿轮11,12大于最小不根切齿数：取 z11z1319故 Z12Z142.82 19 54齿轮11,12,13,14 均为标准齿轮，取模数 m=2

14、mm运动功能单元9，增速齿轮：i=4玉4Z18取 Z18=17， Z17=17*4=68z17 68Zi8 17取模数为2mm全部按标准齿轮传动设计。五、机械系统运动分析带动钢带伸出的橡胶轮半径的分析，发动机为顺时针转动,300R47.77mm，为逆时针转动，通过机构运动简图2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1）执行构件1运动分析A3图所示位置。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:h01/ 2 sin(2100(3sin 3cos(0)300 1 (1cos3 )回程采用等速运动规律：(23 )32s 1 A 200(10h400v 1 10a 03近休止：（一2S=0V=0a-0冲头位移线图，如图 20。图20冲头位移线图冲头速度线图，如图 21。-丄 11J1J4-口123455图21冲头速度线图冲头加速度线图，如图22图22冲头加速度线图