機械原理課程設計---專用精壓機

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設計要求及任務1</p><p><b>　　一、設計題目1</b></p><p>　　二、原始數(shù)據(jù)及設計要求1</p><p><b>　　三、設計任務1</b></p><

2、p>　　第二章 機械運動方案的設計及分析決策3</p><p><b>　　一、方案的設計3</b></p><p>　　二、執(zhí)行機構(gòu)的可能方案......................................................3</p><p>　　三、確定設計方案......................

3、......................................5</p><p>　　第三章 機構(gòu)尺度綜合............................................................ 7</p><p>　　一、上模沖壓機構(gòu)的尺寸設計..................................................

4、7</p><p>　　二、傳動系統(tǒng)尺寸設計........................................................7</p><p>　　第四章 機構(gòu)運動循環(huán)圖及運動分析. ...............................................8</p><p>　　一、機構(gòu)運動循環(huán)圖........

5、..................................................8</p><p>　　二、機構(gòu)的運動學分析........................................................8</p><p>　　1、上模沖壓機構(gòu)的運動學分析..........................................

6、...8</p><p>　　2、推桿運動學分析.......................................................9</p><p>　　3、上頂機構(gòu)運動學分析..................................................11</p><p><b>　　心得體會12<

7、;/b></p><p><b>　　參考書目13</b></p><p>　　第一章 設計要求及任務</p><p><b>　　一、 設計題目</b></p><p>　　專用精壓機是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝。它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。（如圖1）它的工藝動作主要：&

8、lt;/p><p>　　圖1 專用精壓機 </p><p>　　1． 將新坯料送至待加工位置； </p><p>　　2． 下模固定、上模沖壓拉延成形將成品推出模腔。 </p><p>　　二、 原始數(shù)據(jù)及設計要求</p><p>　　1．沖壓執(zhí)行構(gòu)件具有快速接近工件、等速下行拉延和快速返回的運動特性。 </

9、p><p>　　2．精壓成形制品生產(chǎn)率約每分鐘70件； </p><p>　　3．上模移動總行程為280mm，其拉延行程置于總行程的中部，約100mm。 </p><p>　　4．行程速比系數(shù)K≥1.3。</p><p>　　5．坯料輸送最大距離200mm。   </p><p>　　6．上?；瑝K總重量為40kg

10、，最大生產(chǎn)阻力為5000N，且假定在拉延區(qū)內(nèi)生產(chǎn)阻力均衡； </p><p>　　7．設最大擺動構(gòu)件的質(zhì)量為40kg/m,繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動慣量為2kg.m^2/mm，質(zhì)心簡化到桿長的中點。其它構(gòu)件的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量均忽略不計； </p><p>　　8．傳動裝置的等效轉(zhuǎn)動慣量（以曲柄為等效構(gòu)件，其轉(zhuǎn)動慣量設為30kg.m^2，機器運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)『δ』為0.05）。 </p><

11、p><b>　　三、設計任務</b></p><p>　　1．執(zhí)行機構(gòu)選型與設計：構(gòu)思出至少3種運動方案，并在說明書中畫出運</p><p>　　動方案草圖，經(jīng)對所有運動方案進行比較分析后，選擇其中認為比較好的方案進行詳細設計，該機構(gòu)最好具有急回運動特性。</p><p>　　2．傳動系統(tǒng)的設計，齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)的設計，包括尺

12、寸設計。</p><p>　　3.畫出最終方案的機構(gòu)運動簡圖。</p><p>　　4.按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。</p><p>　　6.對機構(gòu)進行運動學分析，并畫出輸出機構(gòu)的位移、速讀和加速度線圖。</p><p>　　5.撰寫設計說明書。</p><p>　　第二章 機械運動方案的設計及分析決策</

13、p><p><b>　　一、 方案的設計</b></p><p>　　整個機構(gòu)可分為2大部分:</p><p><b>　　1．沖壓機構(gòu)</b></p><p><b>　　主要運動構(gòu)件：上模</b></p><p><b>　　2．送料機構(gòu)<

14、;/b></p><p><b>　　主要運動構(gòu)件：推桿</b></p><p>　　如果考慮到成品有切邊的情況，則需要一個將拉延后的成品上頂?shù)臋C構(gòu)來配合推桿完成推成品出模腔的運動。</p><p>　　二、 執(zhí)行機構(gòu)的可能方案</p><p><b>　　方案一：</b></p>

15、<p>　　凸輪—連桿沖壓機構(gòu) ＋ 擺桿—滑塊送料機構(gòu)</p><p>　　沖壓機構(gòu)由凸輪控制其運動方式，無太大的受力，需要的傳動結(jié)構(gòu)簡單，通過倒置法能夠確定凸輪的大致輪廓。</p><p>　　送料機構(gòu)是由擺桿滑塊機構(gòu)組成的，按機構(gòu)運動循環(huán)圖可確定搖桿工作位置和從動件的運動規(guī)律，使其能在規(guī)定時間內(nèi)將工件送至待加工位置。</p><p>　　圖2

16、 方案一</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　凸輪—連桿沖壓送料機構(gòu)</p><p>　　送料和沖壓機構(gòu)都是由凸輪連桿機構(gòu)組成。連桿機構(gòu)可通過對桿長的計算設計，當選擇好適當?shù)臈U長尺寸后，能實現(xiàn)所需的行程速比以及運動要求。通過鉸鏈點與桿長的適當選擇，能使機構(gòu)具有較小的壓力角和較為理想的傳動角，使其達到運動功能，滿足

17、傳動要求。</p><p>　　凸輪輪廓線可根據(jù)運動的要求用機構(gòu)倒置法求出，從而使送料、沖壓和上頂同時完成，并也能滿足急回與勻速這一運動要求，在完成預定運動的同時，使整個加工效率提高。</p><p>　　圖3 方案二</p><p><b>　　方案三: </b></p><p>　　擺動導桿沖壓機構(gòu) + 曲

18、柄-滑塊送料機構(gòu) </p><p>　　沖壓機構(gòu)：我們采用由搖桿和滑塊組成的擺動導桿機構(gòu)，導桿機構(gòu)的尺寸確定可按給定的行程速度變化系數(shù)K設計，上模將具有急回的特性，搖桿滑塊機構(gòu)的組合可按照要求使上模在工作段接近于勻速。</p><p>　　送料機構(gòu)：搖桿滑塊送料機構(gòu)通過齒輪與上部曲柄軸相連?？烧{(diào)節(jié)其在整個運動中的初始位置使推桿在預定時間將胚料送至待加工的位置。如取一定的偏距，則其也具有急回

19、的特性。</p><p><b>　　圖4 方案三</b></p><p><b>　　方案四：</b></p><p>　　凸輪—連桿沖壓機構(gòu)和凸輪—連桿送料機構(gòu) </p><p>　　沖壓機構(gòu)采用了有兩個自由度的雙曲柄七桿機構(gòu)，用齒輪副將其封閉為一個自由度。恰當?shù)倪x擇點A的軌跡和確定構(gòu)件尺

20、寸，可保證機構(gòu)具有急回運動和工作段近于勻速的特征，并使壓力角盡可能小。該機構(gòu)可采用實驗法進行設計；當要求較高時，可采用解析法，或以實驗法得到的 結(jié)果作為初始值，進行優(yōu)化設計。</p><p>　　送料機構(gòu)是由凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)串聯(lián)組成的，按機構(gòu)運動循環(huán)圖可確定凸輪工作角和從動件的運動規(guī)律，使其能在預定時間將工件送至待加工位置。</p><p>　　圖5 方案四</p>

21、<p><b>　　三、確定設計方案</b></p><p>　　在4個方案全部提出后，我進行了對比。各個方案都由不同的基礎機構(gòu)組合而成，且基本都可完成設計要求的運動。但是考慮到后期分析的方便，我決定采取第3個方案。</p><p>　　第3方案可滿足急回運動的要求，輸送配料上工作臺和上模沖壓這2 個工作步驟也可較容易的配合出來。使整個機構(gòu)完成一次送料沖

22、壓的周期。</p><p>　　考慮到配料被沖壓成形之后如果還留有切邊，則成品就不能從下模的下部離開，而在第3方案的設計基礎上，成品只可由一機構(gòu)垂直將其頂出上模，然后同時由下一個送來的配料將其橫向地推出下模工作臺面。</p><p>　　這樣就在第3方案的基礎上增加了一個”上頂“機構(gòu)，此機構(gòu)的運動方向基本和上模相同，上模在回程時呈現(xiàn)出急回的特性，而”上頂”機構(gòu)為了能迅速的將在下模中的成品頂

23、出，其需要急速向上運動的特性(如圖6)。</p><p>　　圖6 最終決定的專用精壓機機構(gòu)的運動簡圖 </p><p>　　第三章 機構(gòu)尺度綜合</p><p>　　一、上模沖壓機構(gòu)的尺寸設計 </p><p>　　因要求K>1.3，取K=1.8 , 得極位夾角θ=52°； </p

24、><p>　　另要求上模的總行程H=280mm </p><p>　　設α為DE與豎直方向夾角 （如圖8）</p><p>　　由下圖可得：2*CD*sin(θ/2)+DE*(1-cosα)=280 </p><p><b>　　且因β極小</b></p><p>　　上式可變?yōu)椋?*CD*s

25、in(θ/2)=280 </p><p>　　得 CD=320mm </p><p>　　取曲柄AB=250mm，得知 AC=513mm </p><p>　　圖8 計算示意圖</p><p>　　二、傳動系統(tǒng)尺寸設計</p><p>　　整個機構(gòu)的傳動系統(tǒng)是由5個齒輪組成的，2個大齒輪F，L的存在是為了

26、幫助3個小齒輪之間的傳動，并讓3個主要負責機構(gòu)運動特性的小齒輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向都一致。</p><p>　　為了計算的方便和統(tǒng)一，取3個小齒輪的尺寸相同，分度圓直徑為300mm；2個大齒輪的尺寸也相同，分度圓直徑為600mm。取模數(shù)m=10，則得出小齒輪的齒數(shù)z=30，大齒輪的齒數(shù)z=60。</p><p>　　為了使推桿有急回特性，使其在回程時不與前進得胚料有碰撞,取其正偏距e=150mm。

27、</p><p>　　第四章 機構(gòu)運動循環(huán)圖及運動分析</p><p><b>　　一、機構(gòu)運動循環(huán)圖</b></p><p>　　由機構(gòu)運動循環(huán)圖可知：機構(gòu)在一個運動周期內(nèi)，當上模運動在它的正行程時，推桿和上頂機構(gòu)都在回程中；當上模沖壓完成之后，推桿開始將胚料輸送至待加工位置，上頂機構(gòu)也同時將成品頂出下模，實現(xiàn)一個工作周期（如圖7）。&l

28、t;/p><p>　　圖7 機構(gòu)運動循環(huán)圖</p><p>　　二、機構(gòu)的運動學分析</p><p>　　1、上模沖壓機構(gòu)的運動學分析</p><p>　　圖8 上模位移圖</p><p>　　上模由圖示位置開始運動，在0至0.587″內(nèi)為向下沖壓的正行程；在0.587″至0.870″為向上的回程。在正行

29、程內(nèi)，上模將快速接近工件，等速拉延完成沖模工作。在回程內(nèi)，因其所用時間明顯比正行程時少，所以上模具有急回的特性，等待推桿將坯料送至待加工位置。因上模和推桿的傳動齒輪的轉(zhuǎn)速相同，即其運動周期相同，這樣就可使兩者的運動相配合，不斷的完成加工的過程。</p><p>　　圖9 上模速度圖</p><p>　　正行程時，從0到0.152″內(nèi)，上模速度由慢到快，實現(xiàn)快速接近工件；之后到0.52

30、2″為止其速度接近于等速，同時完成其等速沖壓過程。在回程內(nèi)，上模的速度遠大于正行程時的速度，實現(xiàn)快速返回，完成一個行程周期。</p><p>　　圖10 上模加速度圖</p><p>　　在上模加速度曲線中，上模快速回程的過程中，會出現(xiàn)極大的加速度，將引起的慣性力也很大，對與上模相連的機構(gòu)造成很大的負荷，極易造成機械疲勞，增大危險系數(shù)。所以在實際生產(chǎn)中應用改善機構(gòu)的材料等方法避免危

31、險的發(fā)生。2、推桿運動學分析</p><p>　　圖11 推桿位移圖</p><p>　　推桿的位移曲線中，如圖所示，在0.261″時推桿已將坯料送至了待加工位置，此時上模正好已在正行程中并接近了下模，即將開始沖壓。再經(jīng)過約0.4″推桿到了初始位置，開始推送下一個送來的胚料。</p><p>　　圖12 推桿速度圖</p><p&

32、gt;　　在速度曲線中，由上圖可知，推桿在回程中的速度也遠大于正行程時的速度，說明推桿機構(gòu)的偏距e使其也具有了急回的特性。推桿的急回不僅有利于效率的提高，更可防止推桿在回程時與下一個送來的胚料發(fā)生碰撞。</p><p>　　圖13 推桿加速度圖</p><p>　　由于推桿在回程中速度較大，所以其加速度也大，造成機構(gòu)慣性力加大，需與上模機構(gòu)一起采取相應的措施來避免慣性力對機構(gòu)壽命的影

33、響。</p><p>　　3、上頂機構(gòu)運動學分析</p><p>　　圖14 上頂機構(gòu)與上模機構(gòu)位移圖</p><p>　　由上頂機構(gòu)與上模的位移比較圖可知，其運動位移基本與上模相同，這個特性使其在上模沖壓完后回程時，上頂機構(gòu)開始將成品頂出下模，與推桿的運動相配合可使成品在被頂出下模的同時借由下一個胚料的推力將自身推出下模的工作臺，正式完成一次產(chǎn)品的生產(chǎn)。&l

34、t;/p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　經(jīng)過幾天的努力，機械原理課程設計就要結(jié)束了?；仡欉@些天的勞動，我收獲頗豐，所完成的不僅僅是一個課程設計，對課本知識的理解也加深了許多。</p><p>　　想當初剛拿到課題時，我覺得比較簡單，前幾天沒抓緊設計而只簡單地列了個基本方案，直到開始著手設計和計算時，才發(fā)現(xiàn)原來設計中有如此

35、多的問題，特別是有很多細節(jié)問題亟待解決。</p><p>　　改動確實令人討厭，但俗話說的好：“吃一塹，長一智?！蔽以诓粩喔膭又泻筒粩嘞騽e人請教中，逐漸了解了機械設計，漸漸知道設計中應注意哪些問題，計算時應考慮哪些條件，這些都是直接從書本上很難找到的，卻是工科中重要的知識。</p><p>　　十天設計下來，我知道了課程設計的意義：并不只是機械原理的一個作業(yè)，而是要在這次課程設計中，初步接

36、觸機械設計，在設計能完成簡單要求的機械中培養(yǎng)對新的機械運動方案構(gòu)思和設計的能力，對機構(gòu)系統(tǒng)種各機構(gòu)分析和設計能力的培養(yǎng)。并且逐步樹立工程設計的觀點，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新設計能力和實用機構(gòu)設計能力。嚴謹和細心是做機械設計的必要態(tài)度，要想做好一件事，就必須一絲不茍、態(tài)度認真。俗話說：“失之毫厘，謬之千里?！痹跈C械設計上尤其應該注意。</p><p>　　其中，我在課程設計中有以下幾點感觸：</p><p

37、>　　1． 本次設計以機械系統(tǒng)運動方案設計與擬定為結(jié)合點，進一步鞏固和加深了平時所學的理論知識。這次課程設計，使我原先純理論的知識范圍得到了實踐，從而得到了進一步的鞏固和加強，并且原先游離于課本之中的各個分散的知識點得到了綜合利用，融會貫通。</p><p>　　使我受到擬定機械運動方案的訓練，具有了初步的機構(gòu)選型與組合和確定運動方案的能力，使我掌握了在復雜的機構(gòu)中尋找理想的機構(gòu)的能力，從而使機器的效率

38、達到最高。</p><p>　　使我在了解機械運動的變換與傳遞及力傳遞過程中，對機械的運動，動力分析與設計有了一個較為完整的概念。</p><p>　　4． 使我的耐心得到了磨練，要知道設計過程中失敗是不可避免的，如果沒有足夠的耐性，那冗長的工作和幾次小小的挫折便會將你徹底打敗，到時勝利便遙不可及了。</p><p>　　學無止境，我決不能僅僅滿足現(xiàn)有的成績，人

39、生就像爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著我們?nèi)ヅ实恰⑷フ鞣?。挫折是一份財富，?jīng)歷是一份擁有。</p><p><b>　　參考書目</b></p><p>　　[1] 孫桓,陳作模.機械原理[M].7版. 北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[2] 張永安.機械原理課程設計指導. 洛陽理工學院，2008.</p

40、><p>　　[3] 馬永林.《機械原理》.上海機械專科學校，2008.</p><p>　　[4] 穆塔里夫 .機械原理課程設計指導書[M].新疆大學.</p><p>　　[5] 湯可楨，程光溫.機械設計基礎[M].4版. 北京：高等教育出版社，2002.</p><p>　　[6] 鄭文緯,吳克堅.機械原理[M] .7版. 北京：

41、高等教育出版社，1997.</p><p>　　[7] 羅恭添. 機械原理課程設計指導書[M]. 北京：高等教育出版社，1986.</p><p>　　[8] 李方偉,孫懷安,李團結(jié).機械原理輔導[M]. 西安：西安電子科技.大學出版社，2001.</p><p>　　[9] 彭國勛,肖正揚.自動機械的凸輪機構(gòu)設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1990.&l