機械原理課程設計報告說明書凸輪送料機構

1、-PAGE . z沖床沖壓機構、送料機構及傳動系統(tǒng)的設計一、設計題目設計沖制薄壁零件沖床的沖壓機構、送料機構及其傳動系統(tǒng)。沖床的工藝動作如圖51a所示，上模先以比擬大的速度接近坯料，然后以勻速進展拉延成型工作，此后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料機構從側面將坯料送至待加工位置，完成一個工作循環(huán)。圖1 沖床工藝動作與上模運動、受力情況要求設計能使上模按上述運動要求加工零件的沖壓機構和從側面將坯料推送至下模上方的送料機構，以及沖床的傳動系統(tǒng)，并繪制減速器裝配圖。二、 原始數(shù)據(jù)與設計要求 1動力源是電動機，下模固定，上模作上下往復直線運動，其大致運動規(guī)律如圖b所示，具

2、有快速下沉、等速工作進給和快速返回的特性； 2機構應具有較好的傳力性能，特別是工作段的壓力角應盡可能小；傳動角大于或等于許用傳動角=40； 3上模到達工作段之前，送料機構已將坯料送至待加工位置下模上方； 4生產率約每分鐘70件； 5上模的工作段長度L=30100mm，對應曲柄轉角0=1/31/2；上?？傂谐涕L度必須大于工作段長度的兩倍以上； 6上模在一個運動循環(huán)內的受力如圖c所示，在工作段所受的阻力F05000N，在其他階段所受的阻力F150N；7行程速比系數(shù)K1.5； 8送料距離H=60250mm； 9機器運轉不均勻系數(shù)不超過0.05。 假設對機構進展運動和動力分析，為方便起見，其所需參數(shù)值

3、建議如下選?。?1設連桿機構中各構件均為等截面均質桿，其質心在桿長的中點，而曲柄的質心則與回轉軸線重合； 2設各構件的質量按每米40kg計算，繞質心的轉動慣量按每米2kgm2計算； 3轉動滑塊的質量和轉動慣量忽略不計，移動滑塊的質量設為36kg；4傳動裝置的等效轉動慣量以曲柄為等效構件設為30kgm2；5 ) 機器運轉不均勻系數(shù)不超過0.05。三、傳動系統(tǒng)方案設計沖床傳動系統(tǒng)如圖52所示。電動機轉速經帶傳動、齒輪傳動降低后驅動機器主軸運轉。原動機為三相交流異步電動機，其同步轉速選為1500r/min，可選用如下型號：電機型號 額定功率kw 額定轉速r/minY100L24 3.01420Y11

4、2M4 4.0 1440Y132S4 5.5 1440由生產率可知主軸轉速約為70r/min，假設電動機暫選為Y112M4，則傳動系統(tǒng)總傳動比約為。取帶傳動的傳動比ib=2，則齒輪減速器的傳動比ig=10.285，故可選用兩級齒輪減速器。圖2 沖床傳動系統(tǒng)四、執(zhí)行機構運動方案設計及討論該沖壓機械包含兩個執(zhí)行機構，即沖壓機構和送料機構。沖壓機構的主動件是曲柄，從動件執(zhí)行構件為滑塊上模，行程中有等速運動段稱工作段，并具有急回特性；機構還應有較好的動力特性。要滿足這些要求，用單一的根本機構如偏置曲柄滑塊機構是難以實現(xiàn)的。因此，需要將幾個根本機構恰當?shù)亟M合在一起來滿足上述要求。送料機構要求作間歇送進，

5、比擬簡單。實現(xiàn)上述要求的機構組合方案可以有許多種。下面介紹幾個較為合理的方案。1齒輪連桿沖壓機構和凸輪連桿送料機構如圖53所示，沖壓機構采用了有兩個自由度的雙曲柄七桿機構，用齒輪副將其封閉為一個自由度。恰當?shù)剡x擇點C的軌跡和確定構件尺寸，可保證機構具有急回運動和工作段近于勻速的特性，并使壓力角盡可能小。圖3 沖床機構方案之一送料機構是由凸輪機構和連桿機構串聯(lián)組成的，按機構運動循環(huán)圖可確定凸輪推程運動角和從動件的運動規(guī)律，使其能在預定時間將工件推送至待加工位置。設計時，假設使lOGlOH ，可減小凸輪尺寸。2導桿搖桿滑塊沖壓機構和凸輪送料機構如圖54所示，沖壓機構是在導桿機構的根底上，串聯(lián)一個搖

6、桿滑塊機構組合而成的。導桿機構按給定的行程速比系數(shù)設計，它和搖桿滑塊機構組合可到達工作段近于勻速的要求。適中選擇導路位置，可使工作段壓力角較小。送料機構的凸輪軸通過齒輪機構與曲柄軸相連。按機構運動循環(huán)圖可確定凸輪推程運動角和從動件的運動規(guī)律，則機構可在預定時間將工件送至待加工位置。圖4沖床機構方案之二3六連桿沖壓機構和凸輪連桿送料機構如圖55所示，沖壓機構是由鉸鏈四桿機構和搖桿滑塊機構串聯(lián)組合而成的。四桿機構可按行程速比系數(shù)用圖解法設計，然后選擇連桿長LEF及導路位置，按工作段近于勻速的要求確定鉸鏈點E的位置。假設尺寸選擇適當，可使執(zhí)行構件在工作段中運動時機構的傳動角滿足要求，壓力角較小。凸輪

7、送料機構的凸輪軸通過齒輪機構與曲柄軸相連，假設按機構運動循環(huán)圖確定凸輪轉角及其從動件的運動規(guī)律，則機構可在預定時間將工件送至待加工位置。設計時，使LIHLIR，則可減小凸輪尺寸。圖5沖床機構方案之三4凸輪連桿沖壓機構和齒輪連桿送料機構如圖56所示，沖壓機構是由凸輪連桿機構組合，依據(jù)滑塊D的運動要求，確定固定凸輪的輪廓曲線。料機構是由曲柄搖桿扇形齒輪與齒條機構串聯(lián)而成，假設按機構運動循環(huán)圖確定曲柄搖桿機構的尺寸，則機構可在預定時間將工件送至待加工位置。圖6沖床機構方案之四選擇方案時，應著重考慮下述幾個方面：1所選方案是否能滿足要求的性能指標；2構造是否簡單、緊湊；3制造是否方便，本錢可否降低。經

8、過分析論證，方案1是四個方案中最為合理的方案，下面就對其進展設計。五、沖壓機構設計由方案1圖53可知，沖壓機構是由七桿機構和齒輪機構組合而成。由組合機構的設計可知，為了使曲柄AB回轉一周，C點完成一個循環(huán)，兩齒輪齒數(shù)比Z1/Z2應等于1。這樣，沖壓機構設計就分解為七桿機構和齒輪機構的設計。1七桿機構的設計設計七桿機構可用解析法。首先根據(jù)對執(zhí)行構件滑塊F提出的運動特性和動力特性要求選定與滑塊相連的連桿長度CF，并選定能實現(xiàn)上述要求的點C的軌跡，然后按導向兩桿組法設計五連桿機構ABCDE的尺寸。設計此七桿機構也可用實驗法，現(xiàn)說明如下。如圖57所示，要求AB、DE均為曲柄，兩者轉速一樣，轉向相反，而

9、且曲柄在角度的范圍內轉動時，從動件滑塊在L=50mm范圍內等速移動，且其行程H=90mm。圖7 七桿機構的設計 1任作一直線，作為滑塊導路，在其上取長為L的線段，并將其等分，得分點F1、F2、Fn取n=5。 2選取LCF為半徑，以Fi各點為圓心作弧得K1、K2、K5。 3選取LDE為半徑，在適當位置上作圓，在圓上取圓心角為的弧長，將其與L對應等分，得分點D1、D2、D5。 4選取LDC為半徑，以Di為圓心作弧，與K1、K2、K5對應交于C1、C2、C5。 5取LBC為半徑，以Ci為圓心作弧，得L1、L2、L5。 6在透明白紙上作適量同心圓弧。由圓心引5條射線等分射線間夾角為。 7將作好圖的透明

10、紙覆在Li曲線族上移動，找出對應交點B1、B2、B5，便得曲柄長LAB及鉸鏈中心A的位置。 8檢查是否存在曲柄及兩曲柄轉向是否相反。同樣，可以先選定lAB長度，確定lDE和鉸鏈中心E的位置。也可以先選定LAB、LDE和A、E點位置，其方法與上述一樣。用上述方法設計得機構尺寸如下：LAB=60mm，LDE=57mm，LAE=120mm，LBC=240mm， LDC=220mm， LCF=200mm，A點與導路的垂直距離為320mm，E點與導路的垂直距離為200mm。2齒輪機構設計此齒輪機構的中心距a=120mm，模數(shù)m=5mm，采用標準直齒圓柱齒輪傳動，Z1=Z2=24，ha*=1.0。計算可得

11、：六、七桿機構的運動和動力分析用圖解法對此機構進展運動和動力分析。將曲柄AB的運動一周360分為18等份，得分點B1、B2、B18，針對曲柄每一位置，求得C點的位置，從而得C點的軌跡，然后逐個位置分析滑塊F的速度和加速度，并畫出速度線圖，以分析是否滿足設計要求。圖58是沖壓機構執(zhí)行構件速度與C點軌跡的對應關系圖，顯然，滑塊在F4F8這段近似等速，而這個速度值約為工作行程最大速度的40%。該機構的行程速比系數(shù)為故此機構滿足運動要求。在進展機構動力分析時，先依據(jù)在工作段所受的阻力F05000N，并認為在工作段內為常數(shù)，然后求得加于曲柄AB的平衡力矩Mb，并與曲柄角速度相乘，獲得工作段的功率；計入各

12、傳動的效率，求得所需電動機的功率為5.3KW，故所確定的電動機型號Y132S4額定功率為5.5KW滿足要求。七、機構運動循環(huán)圖依據(jù)沖壓機構分析結果以及對送料機構的要求，可繪制機構運動循環(huán)圖 (圖59)。當主動件AB由初始位置沖頭位于上極限點轉過角a=120時,沖頭快速接近坯料；又當曲柄由轉到b=200時，沖頭近似等速向下沖壓坯料；當曲柄由b轉到c=240時，沖頭繼續(xù)向下運動，將工件推出型腔；當曲柄由c轉到d=300時，沖頭恰好退出下模，最后回到初始位置，完成一個循環(huán)。送料機構的送料動作，只能在沖頭退出下模到沖頭又一次接觸工件的范圍內進展。故送料凸輪在曲柄AB由320轉到400完成升程，而曲柄AB由400轉到480完成回程。八、送料機構設計送料機構是由擺動從動件盤形凸輪機構與搖桿滑塊機構串聯(lián)而成，設計時，應先確定搖桿滑塊機構的尺寸，然后再設計凸輪機構。1四桿機構設計依據(jù)滑塊的行程要求以及沖壓機構的尺寸限制，選取此機構尺寸如下：LRH=60mm，LOH=140mm，O點到滑塊RK導路的垂直距離=167mm，送料距離取為90mm時，搖桿擺角應為35。2凸輪機構設計為了縮小凸輪尺寸，擺桿的行程應小A