自动送料机构机械课程设计报告.docx

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1、目录1 .设计任务31.1 设计题目312自动送料冲床简介313设计条件与要求31.4设计任务515主要参数及性能指标52 .机构运动简图63 .课题分析64 .工作原理75 .理论计算75.1 曲柄滑块设计75. 2曲柄摇杆机构的设计96. 3棘轮与曲柄摇杆机构的整合117. 4间歇机构设计128. 5齿轮传动机构126 .图解法分析136. 1曲柄摇杆机构运动分析147. 2曲柄滑块机构运动分析168. 3发动机的选择179. 4飞轮的选择197 .三维建模及模拟运动仿真197. 1建模197.3三维图片218 .感想229 .参考文献221 .设计任务1.1 设计题目自动送料冲床机构综合

2、12自动送料冲床简介自动送料冲床用于冲制、拉伸薄壁零件，本课题设计的自动送料冲床机构主要用于生产玩具车上的薄壁圆齿轮。冲床的执行机构主要包括冲压机构和送料机构。工作时，要求送料机构先将原料胚件送至冲头处，然后送料机构要保证原料胚件静止不动，同时冲压机构快速的冲压原料胚件，制成要求的齿轮。最后，冲头快速返回，执行下一个循环。送料机构在此期间将原料胚件送至待加工位置，完成一个工作循环。以电动机作为动力源，下板固定，从动件（冲头）作为执行原件，做上下往复直线运动，其大致运动规律如图1所示，具有快速下沉、等速工作给进和快速返回等特性。机构应具有较好的传力性能，工作段的传动角r大于或等于许用传动角r=4

3、50冲头到达工作段之前，送料机构已将配料送至待加工位置。生产率为每分钟180件。冲头的工作段长度InoOnIn,冲头总行程长度必须大于工作长度两倍以上。冲头的一个工作循环内的受力如图2所示,在工作段所受的阻力F1=2300N,其他阶段所受的阻力为工作段所受阻力的五分之一。即F0=460No送料距离SrFI50mmo机器运转速度不均匀系数不超过0.03o图11.4 设计任务绘制冲床机构的工作循环图，使送料运动与冲压运动重叠，以缩短冲床工作周期；针对图所示的冲床的执行机构(冲压机构和送料机构)方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；假设曲柄等速转动，画出滑块C的位移和

4、速度的变化规律曲线；在冲床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；确定电动机的功率与转速；曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；1.5 主要参数及性能指标生产率行(件min)180送料距离所()150板料厚度B(mm)2轴心高度即(mm)240冲头行程H(M)100辑轴半径&(mm)60大齿轮轴心坐标X(mm)270大齿轮轴心坐标P(mm)460大齿轮轴心偏距e(mm)30送料机构最小传动角了()45速度不均匀系数50.03板料送进阻力田(N)530冲压板料最大阻力片(N)2300冲头重力5(N)1502

5、 .机构运动简图345 .课题分析一般来讲，我们要设计一个机构，包括根据该机构的功能要求选择机构的类型，即确定机构运动简图的形式，也就是通常所说的机构的型综合或构型综合设计；确定机构运动简图之后，我们需要计算它的尺寸参数，称为机构的尺寸综合或运动设计；之后才是机构的结构强度、有限元与加工工艺设计等。由于本课题已经给出了自动送料冲床机构的运动形式，不必再确定运动简图。所以，只需要考虑运动设计。也就是说，题目中的综合指的是尺寸综合。6 .工作原理送料过程：电动机通过V带传动和单级齿轮传动带动曲柄转动，将一定量的薄钢板送入冲床工作台面位置7 冲制过程：飞轮飞轮驱动曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构中曲柄为主

6、动件，带动摇杆摆动，摇杆与棘轮共轴，从而将摇杆的连续往复摆动转换成棘轮的单向间歇运动，棘轮与辐轴中心轴线重合，最后依靠辐轴的压紧将一定量的板料送到工作位置。8 .理论计算曲柄滑块设计N=180转/分，则每转需要时间T=O.33s设飞轮的角速度为3,则速度为V=01A100+20100-20T1=V,T2=VTi_120_31-2T1=0.198s,T2=0.132s根据冲头行程H=IOOmm01A+AC-AC-01A=IOOmm得01A=50mmAC-125mmC到冲头为45mm冲头高20mm滑块共高80mm5.2曲柄摇杆机构的设计可采用最小传动角设计曲柄摇杆机构。已知最小传动角为，则由此知1

7、oQ=2702+4602=533.38mm确定各杆长度当a和d杆共线的位置有最小传动角Y存在分别为匕,丫2当5小寸为最佳传动机构，可根据余弦公式cosr.=痴日2adf+a2e+ed2(2adf+a2e+ed2)2-16a2d2解传C=12adb=ce式中e=cosK+cosYi仁COSyI-CoSY1且Y1=Y2=YInin=45解得：e=2f=0曲柄长度应非负，则(2adf+a2e+ed2)2-16a2d2O所以a220.933mm(其他值不符合要求舍去！)可取a=100mm解得c=523.14mmb=144.19mm或者c=144.27mmb=522.85mm因为cb,所以取c=144.

8、27mmb=522.85mm32=123.21八OBr+OiOr-OiBi2622.852+533.382-144.2722OBOO2622.85533.38cos=0.98079=11.27行程比系数K=1.1336所以曲柄摇杆机构的极位夹角为W工作摆角为0=123.21。5.3棘轮与曲柄摇杆机构的整合可以直接设计为与棘轮共轴的摇杆，棘爪安装在摇杆上。5.4间歇机构设计当板料送到滑块底部时要被冲制，存在冲压加工时间，所以应该设计间歇机构。这里选择了辑轴5.5齿轮传动机构设辐轴的角速度为他，大齿轮为。，小齿轮的分度圆半径为r2；齿顶圆半径为R2；r2/12=一传动比为；由已知参数知小齿轮的齿顶

9、圆半径为60mm;欲使送料机构达到每次送料150M的要求：分析时由于在曲柄摇杆中求得行程比K=1,以起始时刻t=0时计算并且摆杆的位置位于刚开始逆时针摆动的位置上，则第一次送料是在0144s到0.336s阶段完成。0.336CD2Ridt=120则有Jowf0.336y+ff-R2d1=20即Jom2设定m1=m2=m=5,（nd,m2分别为大齿轮、小齿轮的模量）对大齿轮的进行分析：由于两齿轮中心距a=302+1802=182.48o可得大齿轮r2=127.48mm模数m压力齿距分度齿顶齿根齿顶齿根角P圆直高haIWJhf圆直圆直径d径da径df大齿轮520.521556.25225204.5

10、小齿轮520.511056.25120107.5两齿轮的传动比”=史箜=2.32,小齿轮齿数定为22,大齿轮齿数di110=22*1.96=51.04,取整为516.图解法分析6.1曲柄摇杆机构运动分析速度分析：已知劭=19.04Sd/s有UA=劭*/加，现取构件AB为动参考系可写出下列矢量方程式：Vn=Va+Vba大小：？已知？方向：qYq式中只包含两个未知数，故可用速度多边形求解。做法：任取一点P为速度多边形的极点，取矢量Pb1垂直于O1A代表VA,速度比例尺的，=物/小，单位为(ms)mnio过b1做b1b2垂直于AB代表vBA,=2*bib?。PbOiB=.=由图可知以Pb?OiA,解

11、得V=2.747ms,V时=9.955ms。加速度分析：已知G=E?/。A琮=V/OBa,=Vba/AB取构件AB为动参考系，可得出下列矢量方程式：大小：V?VV?方向：VVVVV式中只包含两个未知数，故可用速度多边形求解。做法：任取一点P为速度多边形的极点，取矢量氏平行于代表QA,加速度比例尺G=G/力，单位为(m)rmio过b1做b1b2平行于AB代表破，唯=必*9？，然后再过P点做P加平行于2台，分别过岳、加做垂线相交于儿，如图所示:可得4=,a最6.2曲柄滑块机构运动分析如图所示状态取Q为坐标原点，Oc方向为X轴正方向，在任意瞬时t,机构的位置如图,可以假设C点的失径为1o1C=Oa+

12、AcC点的坐标为其失径在坐标轴上的投影利用三角关系，立即得到x-rcos+V12-2sin2c1ddd-=因为=t,所以C1dodtdod.八，sinOcos。=-rsn；=所以do12-r2sin1于是滑块的速度rcosyj2-r2sin2dxdxddxz1=rsn0dtdodtdo进而，可以得到滑块的加速度r(12cos2r2sin4)3(12-r2Sine2尸6.3发动机的选择本设计中已经采用了的设计，所以可得到速度v=0.05cdrsin+sin2(mms)可得瞬时功率按照一个工作循环中的平均能量选择电机功率N后与NdRK安全系数=1.2,算的Nd=3.45kw2W冲床传动系统如图3所

13、示电动机转速经带传动、齿轮传动降低后驱动机器主轴运转。原动机为三相交流异步电动机，其同步转速选为1500rmin,可选用如下型号:电机型号额定功率(kw)额定转速(rmin)YIOO12-43.01420Y112M44.01440Y132S45.51440由生产率可知主轴转速约为180rmin,且题目要求使用单级齿轮传动，电动机暂选为Y112M4,则传动系统总的传动比传动比约为i总二8。带传动的传动比ib=2,则齿轮减速器曲=4。6.4飞轮的选择采用近似法算飞轮，根据设计条件所给出的最大阻力Fr=2300N最大盈亏功1 7A=*2300460XX-XIOO=I26449.1Nmm2 823=0.03飞轮安装在主动轴上69m=10.742rads算得Jf36527.8(kJmm2)飞轮选盘形飞轮选用铸铁为飞轮材质，飞轮半径为WOmm,求得厚度1.6mm。7.三维建模及模拟运动仿真7.1 建模7.2运动分析冲头位置分析图:Am1ysisItefuiitin1:：Mure1(m)时间眇冲头速度分析图:时词电）冲头加速度分析图:Ana1ysisCMfudtin1:e*ire3(JaB/sec*2)2.XZMS-I时间眇7.3三维图片正面:背面:89 .感想通过这次机械原理