自動(dòng)送料沖床機(jī)構(gòu)的課程設(shè)計(jì)方案.doc

目 錄1、 設(shè)計(jì)題目2、 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)2、 1沖壓機(jī)構(gòu)方案初步設(shè)計(jì)2、 2送料機(jī)構(gòu)方案初步設(shè)計(jì)2、 3整體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的改進(jìn)設(shè)計(jì)3、 各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算4、 工作循環(huán)圖與齒輪的計(jì)算5、 滑塊C的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律及曲線6、 電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速和驅(qū)動(dòng)力矩及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算7、 設(shè)計(jì)的總結(jié)和心得8、 參考文獻(xiàn) 13一、設(shè)計(jì)題目我們組此次的設(shè)計(jì)題目是：自動(dòng)送料沖床機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。課題要求需要實(shí)現(xiàn)的功能是：送料和沖孔兩個(gè)功能能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)，以節(jié)約加工時(shí)間，提高效率。首先拿到課題，第一步要做的就是把功能分解開來，運(yùn)用所學(xué)機(jī)械原理的知識(shí)，分析實(shí)現(xiàn)每一個(gè)分功能所需要的最簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)。而我們分解后的功能就是兩個(gè)：一為沖孔，二為送料。就依我們目前所學(xué)知識(shí)而言，實(shí)現(xiàn)這些功能就是要利用四桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)等這些基本機(jī)構(gòu)，把它們協(xié)調(diào)到一起實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。圖4.1為某沖床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案示意圖。該沖床用于在板料上沖制電動(dòng)玩具中需要的薄齒輪。電動(dòng)機(jī)通過V帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)（圖中未畫出）帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿帶動(dòng)滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖制工藝。四桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料。 針對(duì)圖4.1所示的沖床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的綜合與分析，并進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 圖4.1 沖床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案示意圖 4.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與要求 依據(jù)沖床工礦條件的限制，預(yù)先確定了有關(guān)幾何尺寸和力學(xué)參數(shù)，如表4.2所示。要求設(shè)計(jì)的沖床機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)緊湊，機(jī)械效率高。 表4.2沖床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 4.3 設(shè)計(jì)任務(wù) 圖 4.3 沖頭所受阻力曲線 （l）繪制沖床機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)圖，使送料運(yùn)動(dòng)與沖壓運(yùn)動(dòng)重疊，以縮短沖床工作周期。 （2）針對(duì)圖13.1所示的沖床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（沖壓機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)）方案，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和已知參數(shù)，確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 （3）假設(shè)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線。 （4）在沖床工作過程中，沖頭所受的阻力變化曲線如圖4.3所示，在不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩。 （5）確定電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速。 （6）取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 （7）確定傳動(dòng)系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)中各零部件的結(jié)構(gòu)尺寸。 （8）繪制沖床傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配圖與齒輪、軸等的零件圖。 （9）編寫課程設(shè)計(jì)說明書。2、 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì) 1、沖壓機(jī)構(gòu)方案初步設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行沖壓機(jī)構(gòu)，其簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)如圖1-1 所示，初次考慮兩種方案如下：圖 1-1 電動(dòng)機(jī)通過V帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)（圖中未畫出）帶動(dòng)OA轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿帶動(dòng)滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖制工藝。2 、 送料機(jī)構(gòu)方案初步設(shè)計(jì)自動(dòng)送料裝置按送進(jìn)材料的形式分為送料裝置與上件裝置兩類。本設(shè)計(jì)屬于送料裝置。常見送料機(jī)構(gòu)形式有以下五種： 鉤式送料機(jī)構(gòu); 凸輪鉗式送料機(jī)構(gòu); 杠桿送料機(jī)構(gòu); 夾持送料機(jī)構(gòu)； 輥軸送料機(jī)構(gòu)。由于本設(shè)計(jì)所用的毛坯件厚度比較薄，不在前三種送料方案所適用的材料厚度范圍內(nèi)，第四種和第五種方案適用。將第四種與第五種方案進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)前者需要采用斜楔帶動(dòng)加料爪和滑板運(yùn)動(dòng)，在送料過程中振動(dòng)會(huì)比較大，從而影響到送料精度；而后者是使用輥軸送料，過程更為平穩(wěn)，因而，送料精度也較有保障。綜合考慮各種因素以后，決定采用雙輥送料機(jī)構(gòu)，如下圖1-2 3整體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的改進(jìn)設(shè)計(jì)考慮到實(shí)際的工作情況及技術(shù)要求，我們對(duì)機(jī)構(gòu)作了進(jìn)一步改進(jìn)，共提供了三種運(yùn)動(dòng)參考方案如下，其中綜合比較之后我們選擇了方案一作為我們的最佳方案：方案一：沖制機(jī)構(gòu)采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，而不采用正弦機(jī)構(gòu)（工作過程中晃動(dòng)噪音比較大）。曲搖桿機(jī)構(gòu)中曲柄為主動(dòng)件，帶動(dòng)搖桿轉(zhuǎn)動(dòng)，搖桿與棘輪共軸，從而將搖桿的連續(xù)往復(fù)擺動(dòng)轉(zhuǎn)換成棘輪的單向間歇運(yùn)動(dòng)，采用雙輥軸壓緊送料機(jī)構(gòu)。此方案的優(yōu)點(diǎn):棘輪機(jī)構(gòu)可把搖桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)改成單一方向運(yùn)動(dòng)，曲柄搖桿的急回特性不影響機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，機(jī)構(gòu)體積較小。以大齒輪為原動(dòng)件，通過帶動(dòng)小齒輪及固連在小齒輪上的“帶缺口輥輪”，仍能達(dá)到間歇送料沖壓的目的，減小了設(shè)計(jì)難度缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)算復(fù)雜，有一定的誤差，但可以通過增加棘輪的齒數(shù)來減小誤差，噪聲較大方案二：主體采用齒輪嚙合傳動(dòng)，送料部分仍采用輥軸傳送，沖壓部分采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)原理和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)原理，設(shè)計(jì)出沖壓機(jī)構(gòu)：沖頭往復(fù)沖壓運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲較小。缺點(diǎn)：機(jī)構(gòu)所占體積相對(duì)較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，計(jì)算是有一定的困難，誤差較大。方案三：如圖所示本機(jī)構(gòu)用了連桿和橢圓形的凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪連桿沖壓機(jī)構(gòu)和橢圓形的凸輪連桿送料機(jī)構(gòu)。正如圖所示一樣但在設(shè)計(jì)橢圓形的凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)不好計(jì)算和加工，這大大的增加了加工的難度和設(shè)計(jì)。 三、各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算由上圖中的幾何關(guān)系，可分別列出下列式子： （1）由余弦定理： （2） （3）由正弦定理： （4） （5） （6） （7）聯(lián)立1、2、3、4、5、6、7得： 驗(yàn)證壓力角：四：工作循環(huán)圖與齒輪的計(jì)算已知：【:生產(chǎn)率 :送料距離 T: 大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期部分齒輪每一周傳動(dòng)k次（即板料沖壓k次）則大齒輪對(duì)小齒輪的傳動(dòng)比為k】設(shè)小齒輪半徑為r已知sn=150mm, n=180件/min,得=150/k又 sn=2r/2k解得：k=1.77K圓整為2，r=75,則部分齒輪的設(shè)計(jì)如下圖：缺齒所占的角度=(180-1802sn/2r)/2=T=260/n=0.667五：滑快C的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律及曲線 下圖是用vb模擬仿真得出的數(shù)據(jù)和曲線：六：電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和驅(qū)動(dòng)力矩 【以下公式中各字母的物理意義如下：:生產(chǎn)率 :送料距離 T: 一個(gè)周期 Pr:等效阻力功率 Pd:等效輸入功率Fb:沖壓板料最大阻力:大齒輪的角速度 :小齒輪的角速度 :大齒輪的半徑 :小齒輪的半徑】電動(dòng)機(jī)功率,飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，驅(qū)動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)速計(jì)算：根據(jù)滑塊的位移曲線，近似認(rèn)為下降過程所用時(shí)間(1/2)T,上升過程所用時(shí)間（1/2）T:已知： T=0.667 s，H=100 , Fr=2300N, Fb=530N帶入數(shù)據(jù)參量：曲柄 ，搖桿 =360mm ，支座 =533mm(x=270mm,y=460mm 得： =9.42 rad/s =18.84 rad/s 小齒輪速度=1413 mm/s忽略重力所做的功，沖頭上下勻速運(yùn)動(dòng)：前(3/4)H: =886.8 W后（1/4）H: =1438.5 W上升過程： =886.8 W且在一個(gè)周期內(nèi)有 Pd=Pr=955.8 W根據(jù)上式可以畫出如上圖的能量圖，各陰影面積f分別代表的為能量之差=15 J=-35 J=20 J根據(jù)上式可畫出下圖，計(jì)算最大盈虧功=15 J則飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： =0.8628 則 Y =101.5 輸入功率： 大齒輪轉(zhuǎn)速：=90r/min根據(jù)文獻(xiàn)【4】可選擇查得：電機(jī)型號(hào)Y132M1-6,額定功率4KW，轉(zhuǎn)速960r/min減速箱總傳動(dòng)比為:k=960/90=10.67七：設(shè)計(jì)總結(jié)與心得作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)大二的學(xué)生，第一次做課程設(shè)計(jì)，我們覺得這次的課程設(shè)計(jì)是十分有意義。在已度過的將近兩年的大學(xué)生活里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對(duì)現(xiàn)實(shí)中的各種機(jī)械設(shè)計(jì)？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)用到實(shí)踐中去？我認(rèn)為做類似的設(shè)計(jì)作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。 在本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我們感觸最深的是查閱了很多次設(shè)計(jì)書和指導(dǎo)書。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱機(jī)械設(shè)計(jì)書是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。另外，課堂上也有部分知識(shí)不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時(shí)刻鞏固所學(xué)知識(shí)，這也是我作本次課程設(shè)計(jì)的第二大收獲。八、參考文獻(xiàn)1陳曉斌，段海峰 .沖床自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).裝備制造技術(shù)，2012，8:5051；2羅云華，張海鷗，王桂蘭 .一種內(nèi)嚙合行星式自動(dòng)送料機(jī)構(gòu).鍛壓機(jī)械，2001,36：（1），