哈工大機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-沖壓機(jī)

1、Harbin InstituteofTechnology機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書阿課程名稱：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：分度沖壓機(jī)（方案1）院系：.機(jī)電工程學(xué)院班級(jí)：1008302設(shè)計(jì)者：.王威學(xué)號(hào)：1100800617指導(dǎo)教師：明設(shè)計(jì)時(shí)間：2012 07 2-2 07 08、工藝動(dòng)作分析由設(shè)計(jì)題目可見，在位置 A沖壓工件的是執(zhí)行構(gòu)件 1，帶動(dòng)鋼帶進(jìn)給的工作臺(tái)是執(zhí)行 構(gòu)件2,這兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系如下圖所示。執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)情況執(zhí)行構(gòu)件1下降上升停止執(zhí)行構(gòu)件2停止進(jìn)給T2分度沖壓機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖Ti是是執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期，T2是執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期，執(zhí)行構(gòu)件 1是間歇往復(fù) 移動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件 2是間歇

2、轉(zhuǎn)動(dòng)。執(zhí)行構(gòu)件 2的周期是執(zhí)行構(gòu)件1的四分之一，執(zhí)行構(gòu)件 2 大多數(shù)時(shí)間是在停歇狀態(tài)。二、運(yùn)動(dòng)功能分析驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件1工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有的運(yùn)動(dòng)功能如圖1所示。運(yùn)動(dòng)功能單元把一1）間歇個(gè)連續(xù)的單向傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)件每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，主動(dòng)件轉(zhuǎn)速分別為18、28、40轉(zhuǎn)/分。圖1執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的運(yùn)動(dòng)功能由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1430轉(zhuǎn)/分，為了在執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的主動(dòng)件上分別的到18、28、40 rpm的轉(zhuǎn)速，則由電動(dòng)機(jī)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)1之間的總傳動(dòng)比iz有3種，分別 為i z2n 1430n22851.04z3nn31430"IB"35. 75n1430&q

3、uot;7C A Az179.4418總傳動(dòng)比由定傳動(dòng)比ic和變傳動(dòng)比iv兩部分構(gòu)成，即:i z1 i ci v1i z2 i ci v2Iz3 i ci v33種總傳動(dòng)比中Izi最大，Iz3最小。由于定傳動(dòng)比Ic是常數(shù)，因此，3種變傳動(dòng)比中Ivi最大，心最小。采用滑移齒輪變速，其最大傳動(dòng)比最好不大于4，設(shè)定傳動(dòng)比 I v1=4o定傳動(dòng)比：IziIcIvi79.44i9.864.Izi79.44I Vi4Ici9.86.Iz25i.O4Iv22.6I ci9.86Iz335.75Iv3i.8I ci9.86于是，傳動(dòng)系統(tǒng)的有級(jí)變速功能單元如圖 2所示圖2有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元為了保證系統(tǒng)過(guò)載時(shí)不

4、至于損壞，在電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)之間加一個(gè)過(guò)載保護(hù) 環(huán)節(jié)。過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元可采用帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)， 這樣，該運(yùn)動(dòng)功能單元不僅具 有過(guò)載保護(hù)功能還具有減速功能，如圖 3所示。圖3過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)僅靠過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元不能實(shí)現(xiàn)其全部定傳動(dòng)比，因此,在傳動(dòng)系統(tǒng)中還要另加減速運(yùn)動(dòng)功能單元，其減速比為ic19.862.52.57.944減速運(yùn)動(dòng)功能單元如圖4所示。圖4減速運(yùn)動(dòng)功能單元根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)功能分析，可以得到實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，如圖 5所示。圖5實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖為了使用統(tǒng)一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件 2,應(yīng)該在圖5所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中 加一運(yùn)動(dòng)分支功能單元，其

5、運(yùn)動(dòng)分支驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件 2，該運(yùn)動(dòng)分支功能單元如圖 6所示。圖6運(yùn)動(dòng)分支功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件2是間歇運(yùn)動(dòng)，且由圖 1可以看出執(zhí)行構(gòu)件 2的間歇時(shí)間是工作周期T的3/4，即其運(yùn)動(dòng)時(shí)間是其工作周期T的1/4。因此，間歇運(yùn)動(dòng)功能單的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為14間歇運(yùn)動(dòng)功能單元如圖7所示0.25圖7間歇運(yùn)動(dòng)功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件2鋼帶的每次送料長(zhǎng)度為 300mm故，恒轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)鋼帶無(wú)法使進(jìn)給定長(zhǎng) 度保持在300mm故設(shè)計(jì)成：橡膠輪壓動(dòng)鋼帶使鋼帶進(jìn)給的方法，考慮到橡膠輪的半徑，將半徑定在R300mm2所示：47. 77mm,故需要將間歇轉(zhuǎn)動(dòng)增速，增速運(yùn)動(dòng)功能單元如圖增速運(yùn)動(dòng)功能單元輸出的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)2實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件2的運(yùn)

6、動(dòng)功能。由于執(zhí)行構(gòu)件2做間歇轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此，執(zhí)行構(gòu)件 2的運(yùn)動(dòng)功能是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為歇轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)上述分析，可以畫出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，如圖9所示。圖9沖壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖三、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定根據(jù)圖9所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元，便可擬定出機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案。圖9中的運(yùn)動(dòng)功能單元1是原動(dòng)機(jī)。根據(jù)分度沖壓機(jī)的工作要求，可以選擇電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，如圖10所示。n 1430rpm圖10電動(dòng)機(jī)替代運(yùn)動(dòng)功能單元1圖9中的運(yùn)動(dòng)功能單元2是過(guò)載保護(hù)功能單元兼具減速功能，可以選擇帶傳 動(dòng)代替，如圖11所示。i 252圖11皮帶傳動(dòng)替代運(yùn)動(dòng)功能單元 2圖9中

7、的運(yùn)動(dòng)功能單元3是有級(jí)變速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動(dòng)代替,如圖12所示# # ¥Z Z Zi 4,2.6,1 .81 -X # *_|_ 丿 3圖12滑移齒輪變速替代運(yùn)動(dòng)功能單元3圖9中的運(yùn)動(dòng)功能單元4是減速功能，考慮到i=7.944比較大，故可以選擇二級(jí) 齒輪傳動(dòng)代替，如圖13所示。圖13行星輪傳動(dòng)代替運(yùn)動(dòng)功能單元 4圖9中的運(yùn)動(dòng)功能單元5, 6,是運(yùn)動(dòng)分支功能單元和執(zhí)行構(gòu)件1的間歇直線運(yùn)動(dòng)，可以用凸輪替代，如圖14所示。圖14凸輪機(jī)構(gòu)代替運(yùn)動(dòng)單元5,6圖9中的運(yùn)動(dòng)功能單元7是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元，可 以用槽輪機(jī)構(gòu)替代。該運(yùn)動(dòng)功能單元的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為 0.25，該

8、槽輪機(jī)構(gòu)如圖15 所示。圖9中的運(yùn)動(dòng)功能單元8是增速運(yùn)動(dòng)功能單元，可以用圓柱齒輪傳動(dòng)替代, 完成執(zhí)行構(gòu)件2 （橡膠輪）的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖16所示。圖16圓柱齒輪傳動(dòng)替代增速運(yùn)動(dòng)功能單元8根據(jù)以上分析，按照?qǐng)D9各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元連接的順序把各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元的替代機(jī)構(gòu)以此便形成了分度沖壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖（見A3圖紙）變速機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖171011121314圖17變速機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖四、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)1、執(zhí)行構(gòu)件1的設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件1由凸輪帶動(dòng)沖頭做上下往復(fù)間 歇直線運(yùn)動(dòng)。由題目可知，沖頭行程 200mm為使沖頭沖壓工件時(shí)具有較大的沖 量，應(yīng)采用高速運(yùn)動(dòng)，選擇正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)

9、沖頭上升時(shí)為了避免較大的沖量，故速度應(yīng)較低，選擇等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律120o 回回程許用由于升程速度要比回程速度快，且無(wú)遠(yuǎn)休止角，暫設(shè)升程運(yùn)動(dòng)角為 程運(yùn)動(dòng)角為150°，則近休止角為90°。升程時(shí)許用壓力角較小，取30°, 壓力角取60°。故執(zhí)行構(gòu)件1的凸輪機(jī)構(gòu)的原始參數(shù)如下：升程200mm升程運(yùn)動(dòng)角120°升程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：正弦加速度升程許用壓力角 30°回程運(yùn)動(dòng)角150°回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：等速回程許用壓力角 60°近休止角90 °凸輪偏心距e=70.12mm 基圓半徑ro=140.2mm升程采用正弦加速度規(guī)律：(0h0

10、1/2sin(0sin 3 )cos3 )2cos(0沁sin3回程采用等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律：(23s 1 200(10h400Vr 10a 03近休止：（一2 )2S=0V=0 a-05； r。2e2、140.2270.122121.4mmX佝s)cosesi n凸輪輪廓萬(wàn)程：y6s)si necosX (20s)cosesi n121.4100(3sin 3 )cos70.12si ny (s0s)sinecos121.4100(3sin3 )sin70.12cos故由此可確定凸輪輪廓方程:(0s)cosesi n121.4200(1)cos70.12sins)si n(-ecos121.4200

11、(170.12cos圖18凸輪的輪廓2、槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1）確定槽輪槽數(shù)在撥盤圓銷數(shù)k=1時(shí)，槽輪槽數(shù)z=4,該槽輪的各尺寸關(guān)系如圖19所示圖19槽輪機(jī)構(gòu)幾何尺寸關(guān)系2）槽輪槽間角由圖20可知槽輪的槽間角為3）槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)撥盤的轉(zhuǎn)角2180o 290o4)中心距在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為槽輪機(jī)構(gòu)的中心距應(yīng)該根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，a 150mm5)撥盤圓銷回轉(zhuǎn)半徑錯(cuò)誤!未找到引用源。0.7071rsin sin 450.7071a150 106.065mm6)槽輪半徑cos“120.70710.7071150106.065mm7)鎖止弧角3602a360902708)圓銷半徑r 106.065A13

12、.26mm圓整9）槽輪槽深Ra 18mm1)a J (0.70710.70711) 1501880.13mm10）鎖止弧半徑rsr rA 106.065 18 88.065mm取rs 80mm4、滑移齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1）確定齒輪齒數(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖12中齒輪5、6、7、& 9、10組成了滑移齒輪有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元，其齒數(shù) 分別為Z5、Z6、Z7、Z8、Z9、Z10。由前面的分析可知iv1Z104Z9i v2Z8Z72.6iv3Z61.8Z5按最小不跟切齒數(shù)取Z919Z1076為改善傳動(dòng)性能應(yīng)使相互嚙合的齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)，故取Z1075其齒數(shù)和為可取Z9 Z1094Z919Z1074另外兩對(duì)嚙合

13、齒輪的齒數(shù)和應(yīng)該大致相同Z7Z894Z5Z694為了更接近于所要求的傳動(dòng)比,可取Z533Z661Z727Z8672)計(jì)算齒輪幾何尺寸齒輪7、8的齒數(shù)，齒輪9、10的齒數(shù)和齒輪5、6的齒數(shù)和相等，即Z5Z6Z7Z8Z9Z1094若取齒輪模數(shù)為m=2mi，則這兩對(duì)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距相同944的減速運(yùn)動(dòng)功能，它m(Z5 Z6) m(Z7 Z8) m(Zg 乙。) a2 2 2這三對(duì)齒輪互為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，其幾何尺寸可按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。5、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)功能單元4，二級(jí)減速輪：由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，齒輪 11、12、13，14實(shí)現(xiàn)圖9中的運(yùn)動(dòng)功能 所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為 7.944。生比 7.9442

14、.82Z11Z13齒輪11,12大于最小不根切齒數(shù)：取 z11z1319故 Z12Z142.82 19 54齒輪11,12,13,14 均為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，取模數(shù) m=2mm運(yùn)動(dòng)功能單元9，增速齒輪：i=4玉4Z18取 Z18=17， Z17=17*4=68z17 68Zi8 17取模數(shù)為2mm全部按標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)。五、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析帶動(dòng)鋼帶伸出的橡膠輪半徑的分析，發(fā)動(dòng)機(jī)為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),300R47.77mm，為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖2通過(guò)齒輪組的變速，凸輪和槽輪撥盤為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，槽輪又通過(guò)一個(gè)增速齒輪組，實(shí)現(xiàn)橡膠輪的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期與沖頭相同。沖頭初始位置為凸輪升程起始位置，槽輪初始位置為如1）執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)分析A3圖所示位置。沖頭升程、回程