打印機(jī)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書

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文檔簡(jiǎn)介

1、　　機(jī) 械原理課程設(shè) 計(jì)　　題目：紀(jì)念章壓印機(jī)及其送料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)　　指導(dǎo)老師：　　組員：　　2011年1月12日

2、;　　目錄　　一設(shè)計(jì)任務(wù)　　1．設(shè)計(jì)題目，分析功能要求……………………………………..　　2．原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求……………………………………………..　　二所選方案

3、　　1．方案分析………………………………………..　　2．分析結(jié)論……………………………………….　　三機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)　　1．幾何尺寸的確定…………………………….　　2．機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖的繪制…………

4、………………………..　　3.機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)……………………………………　　四．從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及簡(jiǎn)圖　　1．位移S---Ψ簡(jiǎn)圖………………………………………　　2. 速度V---Ψ簡(jiǎn)圖…………………………………….　　3. 加速

5、度a-----Ψ簡(jiǎn)圖……………………………………　　4.機(jī)構(gòu)工作過程說明…………………………………　　設(shè)計(jì)任務(wù) 　　1.設(shè)計(jì)題目，分析功能要求　　設(shè)計(jì)自動(dòng)紀(jì)念章壓印機(jī)，將具有一定厚度的板料自動(dòng)送入印壓位置印壓成紀(jì)念章，經(jīng)印壓成形后

6、脫離該位置。機(jī)器的整個(gè)工作過程（送料，壓型，脫離）均自動(dòng)完成。由此，可知該機(jī)構(gòu)有兩個(gè)動(dòng)作要求，一是印壓成型，二是自動(dòng)送料。繪制功能圖如圖1-1所示　　圖1-1　　壓印成形機(jī)的工藝動(dòng)作是：如圖1-2所示　　板料移動(dòng)至沖壓位置</p&g

7、t;　　下沖頭15mm,利于上沖頭將板料沖程規(guī)定的直徑，即先落料。　　上下沖頭同時(shí)加壓，并保持一段時(shí)間。　　上沖頭退出，下沖頭隨后將壓印好的紀(jì)念章頂出。　　板料將成品推走。　　（1）

8、（2）　?。?）（4）　?。?）圖1-2　　2．原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求　　1動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，做轉(zhuǎn)動(dòng)：從動(dòng)件（執(zhí)

9、行機(jī)構(gòu)）為上下模，作上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，上模具有快速下沉，等速工作進(jìn)給和快速返回的特性。　　2機(jī)構(gòu)應(yīng)具有較好的傳動(dòng)性能，特別是工作段的壓力角α應(yīng)盡可能小; 傳動(dòng)角大于或等于許用傳動(dòng)角　　3．上模到達(dá)工作段之前，送料機(jī)構(gòu)已將坯料送至待加工的位置（下模的上方）。　　4．生產(chǎn)率約為每分鐘30件。&

10、lt;p>　　5．執(zhí)行構(gòu)件（上模）的工作長(zhǎng)度L=50—100mm，對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角=(1/3-1/2)π;上模行程的長(zhǎng)度必須大于工作段長(zhǎng)度的兩倍以上。　　7許用傳動(dòng)角=40　　8送料距離H=60~250mm　　9建議主動(dòng)件的角速度+1rad<

11、p>　　10.對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析，所需參數(shù)值建議如下選取　?。?）設(shè)連桿機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件為等截面勻質(zhì)桿，其質(zhì)心在桿長(zhǎng)中點(diǎn)，而曲柄的質(zhì)心與回轉(zhuǎn)軸線重合。　?。?）設(shè)各構(gòu)件的質(zhì)量按每米40kg計(jì)算。繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按每米2kg.計(jì)算。　?。?）轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不計(jì)；移動(dòng)滑塊的質(zhì)量36kg。

12、;　?。?）載荷F=5000N；按平均功率選電動(dòng)機(jī)。型號(hào)如表2-1所示：同步轉(zhuǎn)速為720r/min 　　( 5)曲柄轉(zhuǎn)速為30 r/min，在由電動(dòng)機(jī)軸至曲柄軸之間的傳動(dòng)裝置中如圖1-3，可取帶的傳動(dòng)比=1.9　　圖1-3　?。?）機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)不超

13、過0.05　　根據(jù)要求，所選方案如圖1-4所示　　圖1-4　　方案分析與選擇　?。?）齒輪系—摩擦輪—凸輪送料機(jī)構(gòu)　　凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，設(shè)計(jì)方便，但

14、由于主從動(dòng)件之間為點(diǎn)接觸，易磨損，適用于運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜，傳力不大的場(chǎng)合。　　齒輪依靠齒廓直接接觸來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并具有傳遞功率范圍大、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比精確、使用壽命長(zhǎng)、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)；但也存在對(duì)制造和安裝精度要求高以及成本較高等缺點(diǎn)。　　摩擦傳動(dòng)是在摩擦力的作用下工作的，所以保持兩路案件相互壓緊，由壓緊力在接觸面間產(chǎn)生足夠的法向力是摩擦

15、傳送的最基本條件。它又制造簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲很小、過載時(shí)發(fā)生打滑，故能防止機(jī)器中重要的零件損壞、能無極的改變傳動(dòng)比等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)有效率低、當(dāng)傳遞同樣大的功率時(shí)，輪廓尺寸和作用在軸與軸承上的荷載都比齒輪傳動(dòng)大、不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比、干摩擦?xí)r磨損快、壽命低等缺點(diǎn)。　　所以送料機(jī)構(gòu)選擇齒輪系—摩擦輪—凸輪機(jī)構(gòu)。　　摩擦輪E與齒輪G間用皮帶相連，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳遞運(yùn)

16、動(dòng)。齒輪系G由電機(jī)帶動(dòng)，摩擦輪F起固定板料作用，凸輪H及其所連接的滑塊負(fù)責(zé)將落下的板料頂起到與原板料同一高度。按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定齒輪，摩擦輪，凸輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，則機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時(shí)間將工件送至代加工位置以及把產(chǎn)品送離加工位置。　　對(duì)于方案一　　齒輪—連桿沖壓機(jī)構(gòu)

17、　　如圖所示，沖壓機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)形成，由齒輪帶動(dòng)曲柄AB，它和曲柄IJ、連桿BJ以及機(jī)架構(gòu)成平行四邊形機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：一是兩曲柄以相同的速度同向轉(zhuǎn)動(dòng)；而是連桿作平動(dòng)。平行四邊形機(jī)構(gòu)有利于齒輪和曲柄AB之間的平穩(wěn)傳動(dòng)，進(jìn)而是沖壓過程更穩(wěn)定。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)，適當(dāng)選擇導(dǎo)路位置，可使工作段壓力角α較小。　　對(duì)于方案二<

18、;/b>　　齒輪—皮帶沖壓機(jī)構(gòu)　　如圖1-4所示，沖壓機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)形成，由電機(jī)帶動(dòng)曲柄。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)，適當(dāng)選擇導(dǎo)路位置，可使工作段壓力角α較小。　　在ABC曲柄搖桿機(jī)構(gòu)加上二級(jí)桿組連桿和滑塊，組成五桿機(jī)構(gòu)。主動(dòng)曲柄AB勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊D在

19、CD線上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。　?。?）分析結(jié)論　　如圖1-5所示，平行四邊形機(jī)構(gòu)使機(jī)構(gòu)間的傳動(dòng)更加穩(wěn)定，連桿機(jī)構(gòu)最適合用于沖壓機(jī)構(gòu)，可以傳遞較大的力，但一些運(yùn)動(dòng)無法滿足，即要求在勻速?zèng)_壓完工件后快速將工件推出這一運(yùn)動(dòng)過程不易滿足，而齒輪—摩擦輪—凸輪送料機(jī)構(gòu)恰能滿足這個(gè)要求。總體來說此機(jī)構(gòu)可以達(dá)到在預(yù)定的時(shí)間將工件送到加工位

20、置而在加工完成后快速將產(chǎn)品送離加工位置的要求　　（3）方案選擇　　我們選擇方案一，因?yàn)榉桨敢坏乃臈U機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)過程比皮帶的傳動(dòng)性能差點(diǎn)，工作效率沒那么高，但是四桿機(jī)構(gòu)是平行四邊形的設(shè)計(jì)保證了沖壓與電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的同步進(jìn)行，我們可以按照需要設(shè)計(jì)增加檔位來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來改變打印速度，而皮帶傳動(dòng)的如果要改變檔位則數(shù)據(jù)計(jì)算比較復(fù)

21、雜；而且連桿機(jī)構(gòu)比皮帶的簡(jiǎn)單，所需材料少，經(jīng)濟(jì)效益高，雖然方案一相對(duì)于方案二的一些優(yōu)點(diǎn)差些，從經(jīng)濟(jì)方面和簡(jiǎn)單方面選擇，但是我們還是選擇方案二。　　三機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)　　幾何尺寸的確定　　曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

22、　　曲柄逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，如圖3-1所示，∠CAB=，mm,由余弦定理得， ①　　∠=0時(shí)，為保證上模行程的長(zhǎng)度大于工作段長(zhǎng)度的兩倍以上，取mm，則有：　　②　　由①、②式解得197.75mm<

23、;b>　　圖3-1　　凸輪的設(shè)計(jì)　　根據(jù)沖壓機(jī)構(gòu)的s-δ圖以及紀(jì)念章半徑，確定凸輪的推程角為，遠(yuǎn)休角為，回程角為，近休角為π，推程s=15mm?；鶊A半徑取r=30mm。為保證推桿運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和工作精度。凸輪的推程和回程均可采用五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律。&l

24、t;b>　　推程計(jì)算：　?。?-1）　　回程計(jì)算：　?。?-2）　　根據(jù)凸輪的s-δ圖，作凸輪輪廓曲線如圖3-2所示</p&

25、gt;　　以凸輪基圓半徑r=30mm作圓。　　將凸輪的位移線圖s-δ 推程運(yùn)動(dòng)角∠AOB十等分，回程運(yùn)動(dòng)角∠COD六等分,由式（3-1）（3-2）分別算得如下表所示 /mm　　電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)　　機(jī)構(gòu)

26、功率估算：　　假設(shè)上模載荷F=5000N，桿長(zhǎng)L=0.1m，則力矩M=F*L,由機(jī)構(gòu)效率為n=30r/min，上模功率=M*2n/60=1.57kw.　　假設(shè)摩擦輪摩擦力為=2000N，又已知板料移動(dòng)速度V=0.06m/s,則，帶傳動(dòng)效率為0.94，故摩擦輪所需功率.　　假設(shè)

27、下模所需功率　　機(jī)構(gòu)所需總功率，由此可知，通過二級(jí)減速器所得出的電機(jī)的輸出功率，故電動(dòng)機(jī)的功率選擇為4kw的Y160M1-8型。　　輪系的設(shè)計(jì)：如圖3-1所示　　圖3-1　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定二級(jí)減速器輸出轉(zhuǎn)速為6

28、0r/min,而有表2-1得知，電機(jī)轉(zhuǎn)速為720r/min,由此得傳動(dòng)比i=720/60=12，又由圖3-1知，，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取模數(shù)m=4，可得各齒輪齒數(shù)如下：　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 如圖3-2所示　　各個(gè)構(gòu)件尺寸如下：　　主動(dòng)輪G齒數(shù)為20.，從動(dòng)輪M齒數(shù)為40，，飛輪直

29、徑為240mm,兩皮帶輪Y、X直徑分別為60mm、120mm，不完全摩擦輪大徑為40mm,小徑為36mm.　　從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及簡(jiǎn)圖　　曲柄-滑塊運(yùn)動(dòng)規(guī)律　　在圖3-1中，令=100mm，，。如圖4-1所示，建立一直角坐標(biāo)系，則機(jī)構(gòu)ABC的封閉位置方程式為：

30、;　　即（4-1）　　根據(jù)歐拉公式將式（4-1）的實(shí)部與虛部分離得　　解得：　　對(duì)式（4-1）對(duì)時(shí)間t求一階導(dǎo)和二階導(dǎo)，整理后可得點(diǎn)C的速度、加速度分別為：　　由沖壓機(jī)構(gòu)的工作效率是30r/min

31、,可得，代入數(shù)據(jù)，每取一個(gè)數(shù)據(jù)，機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)一周，s、、、變化如表4-1　　作圖　　s-θ圖 　　V-θ圖　　a-θ圖&l

32、t;/p>　　凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律　　凸輪推程多項(xiàng)式：　　回程多項(xiàng)式：　?。?-2）　　凸輪旋轉(zhuǎn)一周

33、，凸輪位移s、速度v、加速度a隨角度δ變化如表4-2　　表4-2　　作圖　　S-δ圖　　v-δ圖

34、　　δ圖　　機(jī)構(gòu)工作過程說明　　如下圖所示　　圖中，齒輪G為主動(dòng)輪，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；在齒輪G由圖示時(shí)刻轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中，機(jī)構(gòu)的工作情況如下：　　此

35、時(shí)刻，∠CAB=，凸輪H剛剛進(jìn)入近休階段，凸輪近休角為2/3，在凸輪G轉(zhuǎn)過近休角過程中，上模D向下運(yùn)動(dòng)，與下模配合完成壓印過程；此后凸輪G進(jìn)入推程階段，將壓印成型的紀(jì)念章向上推，推程角為/2,推程結(jié)束后，進(jìn)入遠(yuǎn)休階段，同時(shí)不完全摩擦輪E與板料接觸，將板料向前推進(jìn)30mm，等待下一次沖壓。　　附：　　曲柄機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律程

36、序：　　#include<math.h>　　main()　　{　　double i,j,s,v,a,w,l=100, k=197.5,q=3.14;<p&

37、gt;　　for(i=0;i<=6.28;)　　{　　j=asin((l*sin(i))/k);　　s=l*cos(i)+k*cos(j);　　w=-q*l*cos(i)/(k*cos(j));<p

38、>　　v=q*l*sin(i-j)/cos(j);　　a=(-q*q*l*cos(i-j)-w*w*k)/cos(j);　　printf("i=%.3f s=%.3f v=%.3f a=%.3f\n", i,s,v,a);　　i=i+0.174444;

39、　　}　　}　　凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律程序;　　推程部分：　　位移計(jì)算

40、：　　#include<stdio.h>　　#include<math.h>　　void main()　　{　　float h=0.015,i;&l

41、t;/p>　　float x,y,s; y=1.57;　　printf("請(qǐng)輸入數(shù)據(jù):\n");　　scanf("%f,",&x);　　for(i=0;i<19;i++)

42、;　　{　　s=10*h*x*x*x/(y*y*y)-15*h*x*x*x*x/(y*y*y*y)+6*h*x*x*x*x*x/(y*y*y*y*y);　　printf("S=%f 角度=%f\n",s,x);　　x=x+0.174;<p&g

43、t;　　}　　}　　速度計(jì)算：　　include<stdio.h>　　//#include<math.h>&l

44、t;p>　　void main()　　{　　int i;　　float x,y,a,v; a=1.57; y=1.57;　　printf("請(qǐng)輸入數(shù)據(jù):\n");&l

45、t;/p>　　scanf("%f,",&x);　　for(i=0;i<=19;i++)　　{　　v=0.45*x*x/(a*a*a)-0.9*x*x*x/(y*y*y*y)+0.45*x*x*x*x/(y*y*y*

46、y*y);　　printf("推程速度=%f 角度=%f\n",v,x);　　x=x+0.174;　　}　　}

47、加速度計(jì)算：　　#include<stdio.h>　　//#include<math.h>　　void main()　　{　　int h=15,i;

48、　　float x,y,a,b; a=1.57; y=1.57;　　printf("請(qǐng)輸入數(shù)據(jù):\n");　　scanf("%f,",&x);　　for(i=0;i<=19;i++)<

49、p>　　{　　b=0.9*x/(a*a*a)-2.7*x*x/(y*y*y*y)+1.8*x*x*x/(y*y*y*y*y);　　printf("推程加速度=%f 角度=%f\n",b,x);　　x=x+0.174;<

50、p>　　}　　}　　回程部分：　　位移計(jì)算：　　#include<stdio.h>

51、　　#include<math.h>　　void main()　　{　　int h=15,i;　　float x,y,a,s; a=1.57; y=1.046;<p&

52、gt;　　printf("請(qǐng)輸入數(shù)據(jù):\n");　　scanf("%f,",&x);　　for(i=0;i<=19;i++)　　{　　s=0.015-0.150*x*x*x/(y*

53、y*y)+0.225*x*x*x*x/(y*y*y*y)-0.090*x*x*x*x*x/(y*y*y*y*y);　　printf("回程位移=%f 角度=%f\n",s,x);　　x=x+0.174;　　}&l

54、t;b>　　}　　速度計(jì)算：　　#include<stdio.h>　　//#include<math.h>　　void main()<b

55、>　　{　　int h=15,i;　　float x,y,a,v; y=1.046;　　printf("請(qǐng)輸入數(shù)據(jù):\n");　　scanf("%f,",&x);<

56、p>　　for(i=0;i<=17;i++)　　{　　v=-0.45*x*x/(y*y*y)+0.900*x*x*x/(y*y*y*y)-0.450*x*x*x*x/(y*y*y*y*y);　　printf("回程速度=%f 角度=%f\n"

57、,v,x);　　x=x+0.174;　　}　　}　　加速度計(jì)算：　　#include<stdio.h>&

58、lt;/p>　　//#include<math.h>　　void main()　　{　　int h=15,i;　　float x,y,a,b; y=1.046;<

59、;p>　　printf("請(qǐng)輸入數(shù)據(jù):\n");　　scanf("%f,",&x);　　for(i=0;i<=19;i++)　　{　　b=-0.900*x/(y*y*y)+2

60、.700*x*x/(y*y*y*y)-1.800*x*x*x/(y*y*y*y*y);　　printf("回程加速度=%f 角度=%f\n",b,x);　　x=x+0.174;　　}　　}<

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