機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)小型臥式模鍛機(jī)

1、 目錄1、設(shè)計(jì)要求2、運(yùn)動方案擬定3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的比較選擇及計(jì)算4、運(yùn)動循環(huán)圖5、傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6、原動機(jī)的選擇7、設(shè)計(jì)總結(jié)與體會8、附錄9、參考文獻(xiàn)1、設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)題目為鍛造長桿類鍛件（如圖1所示鍛件，系用棒料局部鐓粗而成），今需設(shè)計(jì)一臺將桿料水平置放后用活動凹模3（如圖2所示）及固定凹模2將其夾緊后再用水平置放的沖頭1進(jìn)行頂鍛工作的臥式模鍛機(jī)。擬用電動機(jī)通過傳動裝置帶動夾料機(jī)構(gòu)首先使活動凹模3向前移動，與固定凹模2合攏，以夾緊棒料。然后主滑塊1帶動沖頭進(jìn)行頂鍛，鍛件成形后，待沖頭1返回離開凹模后（返回距離約占沖頭全行程的1/81/3），由夾料機(jī)構(gòu)帶著凹模3返回，松開桿料回到初始位置。在頂

2、鍛過程中要求兩半凹模始終處于夾緊狀態(tài)，不能自動松開。要求設(shè)計(jì)該小型臥式模鍛機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動系統(tǒng)，以滿足上述頂鍛工藝要求。 圖623  鍛件  圖624 臥式模鍛機(jī)執(zhí)行構(gòu)件二、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速：nm=1000r/min或1500r/min；沖頭頂鍛次數(shù)為每分鐘5075次；主滑塊1的全行程H=200380mm；頂鍛工藝開始后沖頭的工作行程H1=(1/22/3)H；夾緊滑塊3的總行程h=6080mm；作用在主滑塊上的頂鍛力F1=250500KN；作用在夾緊滑塊3上的夾緊力F2=F1/3；要求該模鍛機(jī)的機(jī)械效率高，振動沖擊小。2、運(yùn)動方案擬定一、運(yùn)動功能分析本機(jī)構(gòu)中，原

3、動機(jī)以轉(zhuǎn)動形式輸出功率，根據(jù)機(jī)構(gòu)要求，可以確定，需要將原動機(jī)高速轉(zhuǎn)動經(jīng)過降速后傳動給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，執(zhí)行機(jī)構(gòu)需進(jìn)行夾緊和頂鍛的運(yùn)動要求，同時夾緊和頂鍛過程需要符合相應(yīng)的配合要求。二、運(yùn)動轉(zhuǎn)換運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能圖：原動機(jī)三、運(yùn)動機(jī)構(gòu)功能樹狀圖： 原動機(jī) 小型臥式模鍛機(jī) 傳動機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)夾緊機(jī)構(gòu)頂鍛機(jī)構(gòu)3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的比較選擇及計(jì)算頂鍛機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇 方案一： 圖3-1 圖3-2 機(jī)構(gòu)說明： r=100mm n=60r/min 此機(jī)構(gòu)中，沖頭的全行程為200mm，頂鍛工藝中沖頭的工作行程為100mm。 在圖3-2中，曲柄1可以繞滑塊3轉(zhuǎn)動，這樣可以實(shí)現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)在一個運(yùn)動周期內(nèi)的運(yùn)動可行性。機(jī)構(gòu)

4、優(yōu)缺點(diǎn)分析：優(yōu)點(diǎn)：圖3-2中，2的運(yùn)動方向始終與沖頭的運(yùn)動方向一致，因此可承受更大的力F。采用圖3-2中的三角形桁架結(jié)構(gòu)，可以提高構(gòu)件的受力穩(wěn)定性。根據(jù)圖3-1可知，沖頭的位移s與曲柄的半徑r有以下關(guān)系： s=r*sinq因此，此機(jī)構(gòu)更利于計(jì)算滑塊與曲柄間的運(yùn)動位置關(guān)系。缺點(diǎn)：曲柄上的滑塊3將1和2連接，會有一定的裝配難度。方案二： 圖3-3計(jì)算得： a2b2-104b2+108=0 則：a2=(104b2-108)/b2 圖3-4b2-2ab=104使曲柄在圖3-4位置時，開始頂鍛工藝。a2b2-104b2+108=0則： a=89b=223有急回特性：q=25° K=1.32機(jī)構(gòu)

5、優(yōu)缺點(diǎn)分析：優(yōu)點(diǎn)：有急回，可以縮短非工作段的時間，增加工作段的時間，可減小桿件的受力。結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便。缺點(diǎn)：傳力效果不佳，且曲柄與連桿的運(yùn)動關(guān)系計(jì)算比較復(fù)雜。綜上所述：選擇方案一夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇： 圖3-5假設(shè)：ED=a, CD=b, DF=c, 滑塊1的行程=d, EFD=a 滑塊2的兩極性位置間距為60mm，在滑塊2在夾緊行程的最后10mm范圍內(nèi)滿足最小傳動角的要求（即a<50°） 圖3-6根據(jù)圖3-6，可知： 在滑塊2在夾緊行程中距離點(diǎn)F2時應(yīng)該有以下結(jié)論： cosa=(c2+(a+c-10)2-a2)/(2*a*(c-10), a<50° 得：a

6、=(c2+(c-10)2-2c(c-10)cosa)/(2c cosa+20-2c) 其中2c cosa+20-2c>0 可算出：c<10/(1-cosa) 利用C語言，可得出若干多個解，從中選擇較合適的解： a=97c=95a=66c=98 圖3-7 根據(jù)圖3-7，可以看出，左圖的傳力效果要好于右圖，因此選用左圖的具體參數(shù),同時可知滑塊1的極限位置間距離為72.6mm。4、運(yùn)動循環(huán)圖直線式運(yùn)動循環(huán)圖同心圓式運(yùn)動循環(huán)圖5、傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主軸設(shè)計(jì)主軸的半徑r=25mm主軸的轉(zhuǎn)速為50r/min皮帶輪與齒輪的尺寸與設(shè)計(jì)皮帶輪傳動中，r小=100mm,r大=20mm齒輪傳動中，采用正傳動

7、，二級傳動，一級和二級的傳動比都是2:1（緊湊齒輪）圖中，輪系中： z1=17,m1=6 z2=34,m2=6 z2=17,m2=6 z3=34,m3=6凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)根據(jù)rb=2r可算出，凸輪基圓半徑rb=50mm,又由圖3-7中所示d=72.6mm可知，凸輪的兩極限位置半徑之差為72.6mm。 凸輪機(jī)構(gòu)示意圖：利用CAD繪制出凸輪的輪廓：凸輪1、2主要參數(shù)：凸輪的基圓rb =50mm,rmin=rb=50mm,rmax=rb+72.6=132.6mm轉(zhuǎn)子的半徑rr=10mm，偏距e=10mm6、原動機(jī)的選擇已知：頂鍛滑塊受阻力F1=300kN，夾緊滑塊受阻力F2=F1/3=100kN頂鍛滑

8、塊的工作位移s1=100mm,凸輪機(jī)構(gòu)在夾緊滑塊工作時間段內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度=150°,凸輪機(jī)構(gòu)上受到的阻力為F3，滾子的偏距e=10mm,主軸轉(zhuǎn)動一周的時間的T=1.2s。頂鍛機(jī)構(gòu)處消耗的功率為P1，夾緊機(jī)構(gòu)處消耗的功率為P2 ，原動機(jī)功率為P。原動機(jī)功率計(jì)算如下：P1=F1×S1(T×0.25)=100000W=10Kw根據(jù)圖3-7可知：F3=F2(tan46°+tan47°)=210.8KnP2=F3×e(T×150°/360°)=1054W=1.054kW綜上：P=P1+P2=11.054kW因此原動機(jī)

9、得功率為11.054Kw,轉(zhuǎn)速為1000r/min。根據(jù)文獻(xiàn)【2】：原動機(jī)選擇Y132M2-6型電機(jī)7、設(shè)計(jì)總結(jié)與體會 進(jìn)入大學(xué)快兩年了，這還是我第一次做課程設(shè)計(jì)，我覺得課程設(shè)計(jì)很能鍛煉一個人，課程設(shè)計(jì)可以使我們從書本純理論的世界里走出來，而是在理論加實(shí)踐的道路上自我探索。歷時兩個星期，我們的這次課程設(shè)計(jì)也快接近尾聲，對此我有一些心得體會。 首先，我覺得機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是對之前所學(xué)機(jī)械原理一書的全面把握，其所需的知識分布在全書的各個角落。因此，在做課程設(shè)計(jì)之前，我把機(jī)原一書又復(fù)習(xí)了一遍，對于一些難點(diǎn)、重點(diǎn)知識也進(jìn)行了認(rèn)真地學(xué)習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)，將書中的許多章節(jié)的知識串聯(lián)在一起，這也為期末考試作了

10、一點(diǎn)準(zhǔn)備。 其次，學(xué)會了機(jī)械原理，就做機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，對于第一次做課程設(shè)計(jì)的我來說確實(shí)是個不小的挑戰(zhàn)。在設(shè)計(jì)中常常會遇到一些未知的參數(shù)，而這些參數(shù)又無法通過其他已知數(shù)據(jù)推算出來，因此只能自己確定。由于我們?nèi)狈ο嚓P(guān)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，所以在確定這些數(shù)據(jù)的時候，不清楚這些參數(shù)是否能滿足機(jī)器運(yùn)動的要求、是否能滿足加工工藝的要求。所以，在以后學(xué)習(xí)和工作中，應(yīng)盡可能多的去積累相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，以使我們的設(shè)計(jì)更加的完善。 最后，我感覺這次課程設(shè)計(jì)中，需要查閱很多的文獻(xiàn)，這些都是從網(wǎng)絡(luò)和一些相關(guān)專業(yè)的資料上查到的，這也為設(shè)計(jì)解決了不少的難題。在設(shè)計(jì)中，也要注意團(tuán)隊(duì)的配合，相互之間的交流學(xué)習(xí)是十分重要的。8、附錄計(jì)算圖3-7中桿a、c長度的相關(guān)c語言程序：#include<stdio.h>#include<math.h>main()int c;double a,s1,s2,x;for(c=65;c<100;c+)for(x=0.25;x<=0.87;x=x+0.01)s1=(c*c+sqrt(c-10)-2*c*(c-10)*cos(x);s2=2*c*cos(x)-2*(c-10);a=s1/s2;if(a>=50&&a<=100)printf("c=%d,x=%f,a=%fn",c,x,a);9、參考文獻(xiàn)【1】