機械原理課程設計---分度沖壓機說明書

1、<p>　　課程設計說明書（論文）</p><p>　　課程名稱： 機械原理 </p><p>　　設計題目： 分度沖壓機（方案2）</p><p>　　院 系： 機電學院 </p><p>　　班 級： XXXX </p>

2、<p>　　設 計 者： XXXXXX </p><p>　　學 號： XXXXXXX </p><p>　　指導教師： </p><p>　　設計時間： 2012年7月 </p><p><b>　　

3、工藝運動分析</b></p><p>　　由設計題目可見，在位置A沖壓工件的是執(zhí)行構件1，盤形工作臺是執(zhí)行構件2，在位置B處把工件推出的是執(zhí)行構件3，這三個執(zhí)行構件的運動協調關系如下圖所示。</p><p><b>　　T </b></p><p>　　分度沖壓機運動循環(huán)圖</p><p>　　是是執(zhí)行構件1

4、的工作周期，T是執(zhí)行構件2的工作周期，T是執(zhí)行構件3的動作周期。執(zhí)行構件1、3是間歇往復移動，執(zhí)行構件2是間歇轉動。執(zhí)行構件1、3的周期相等，執(zhí)行構件2的周期是執(zhí)行構件1、3的四分之一左右，執(zhí)行構件3大多數時間是在停歇狀態(tài)。</p><p>　　三、運動功能分析及運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　根據前面的分析可知，驅動執(zhí)行構件1工作的執(zhí)行機構應該具有的運動功能如圖1所示。運動功能單元把

5、一個連續(xù)的單向傳動轉換為間歇的往復運動，主動件每轉動一周，從動件（執(zhí)行構件1）間歇往復運動一次，主動件轉速分別為15、25、35轉/分。</p><p>　　圖1執(zhí)行機構1的運動功能</p><p>　　由于電動機的轉速為1430轉/分，為了在執(zhí)行機構1的主動件上分別的到15、25、35轉/分的轉速，則由電動機到執(zhí)行機構1之間的總傳動比有3種，分別為</p><p>

6、;　　總傳動比由定傳動比和變傳動比兩部分構成，即</p><p>　　3種總傳動比中最大，最小。由于定傳動比是常數，因此，3種變傳動比中最大，最小。采用滑移齒輪變速，其最大傳動比最好不大于5，設最大傳動比=4</p><p>　　于是，傳動系統(tǒng)的有級變速功能單元如圖2所示。</p><p>　　圖2有級變速運動功能單元</p><p>　　為

7、了保證系統(tǒng)過載時不至于損壞，在電動機和傳動系統(tǒng)之間加一個過載保護環(huán)節(jié)。過載保護運動功能單元可采用帶傳動實現，這樣，該運動功能單元不僅具有過載保護功能還具有減速功能，如圖3所示。</p><p>　　圖3 過載保護運動功能單元</p><p>　　整個傳動系統(tǒng)僅靠過載保護運動功能單元不能實現其全部定傳動比，因此，在傳動系統(tǒng)中還要另加減速運動功能單元，其減速比為</p><

8、p>　　減速運動功能單元如圖4所示。</p><p>　　圖4 減速運動功能單元</p><p>　　因為結構制約，這里引入相同齒數的齒輪使傳動比為1，傳遞運動。因結構功能簡單，后不再舉例描述。如圖5</p><p>　　圖5 傳遞運動功能單元</p><p>　　根據上述運動功能分析，可以得到實現執(zhí)行構件1運動的運動功能系統(tǒng)圖，如圖6

9、所示。</p><p>　　1430rpm </p><p>　　圖6 實現執(zhí)行構件1運動的運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　為了使用統(tǒng)一原動機驅動執(zhí)行構件2，應該在圖6所示的運動功能系統(tǒng)圖中加一運動分支功能單元，其運動分支驅動執(zhí)行構件2，該運動分支功能單元如圖7所示。由于執(zhí)行構件2與執(zhí)行構件1的運動平面相

10、互垂直，因此，該運動功能單元如圖8所示。</p><p>　　圖7運動分支功能單元</p><p><b>　　圖8運動功能單元</b></p><p>　　由于執(zhí)行構件2是間歇運動，且由圖1可以看出執(zhí)行構件2的間歇時間是工作周期T的3/4，即其運動時間是其工作周期T的1/4。因此，間歇運動功能單的運動系數為

11、 </p><p>　　間歇運動功能單元如圖9所示</p><p>　　圖9 間歇運動功能單元</p><p>　　在這里，設計執(zhí)行構件2間歇運動單元用4齒槽輪機構替代，而執(zhí)行構件2轉動8次即循環(huán)一周，故執(zhí)行構件2的動作幅度是其傳動構件的一半，因此，驅動執(zhí)行構件2轉速應該是的驅動機構2的主動件的的轉速的二分之一左右。所以，間歇運動功能單元輸出的運動應經過

12、減速運動功能單元減速，如圖10所示</p><p>　　圖10 減速運動功能單元</p><p>　　減速運動功能單元輸出的運動驅動執(zhí)行機構2實現執(zhí)行構件2的運動功能。由于執(zhí)行構件2做間歇轉動運動，因此，執(zhí)行構件2的運動功能是把連續(xù)轉動轉換為間歇轉動運動。</p><p>　　組合后的運動功能系統(tǒng)圖，如圖11所示。</p><p>　　143

13、0rpm </p><p>　　圖11 實現執(zhí)行構件1，2運動的運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　同理，為了使用統(tǒng)一原動機驅動執(zhí)行構件3，應該在圖11所示的運動功能系統(tǒng)圖中加一運動分支功能單元，其運動分支驅動執(zhí)行構件3，該運動分支功能單元如圖7所示。由于執(zhí)行構件3與執(zhí)行構件1的運動平面平行，因此，該運動功能單元如圖下圖所示。<

14、;/p><p>　　驅動執(zhí)行構件3工作的執(zhí)行機構應該具有的運動功能如圖1所示。運動功能單元把一個連續(xù)的單向傳動轉換為間歇的往復運動，和執(zhí)行構件1基本相同。</p><p>　　根據上述分析，可以畫出整個系統(tǒng)的運動功能系統(tǒng)圖，如圖12所示。</p><p>　　1430rpm </p><p>　　1

15、 2 3 4 </p><p>　　5 6 7 </p><p>　　8 9</p><p>　　10

16、 </p><p><b>　　Z</b></p><p>　　11 12 13</p><p>　　圖12分度沖壓機（方案2）的運動功能系統(tǒng)圖</p><p>　　四、系統(tǒng)運動方案擬

17、定</p><p>　　根據圖12所示的運動功能系統(tǒng)圖，選擇適當的機構替代運動功能系統(tǒng)圖中的各個運動功能單元，便可擬定出機械系統(tǒng)運動方案。</p><p>　　圖12中的運動功能單元1是原動機。根據分度沖壓機的工作要求，可以選擇電動機作為原動機，如圖13所示。</p><p>　　圖13 電動機替代運動功能單元1</p><p>　　圖12中

18、的運動功能單元2是過載保護功能單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動代替，如圖14所示。</p><p>　　圖14 皮帶傳動替代運動功能單元2</p><p>　　圖12中的運動功能單元3是有級變速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動代替，如圖15所示。</p><p>　　圖15 滑移齒輪變速替代運動功能單元3</p><p>　　圖12中的運動功能

19、單元4是減速功能，可以選擇定軸齒輪傳動代替，如圖16所示。</p><p>　　圖16定軸齒輪傳動代替運動功能單元4</p><p>　　圖12中的運動功能單元5，6,7是運動分支功能單元和執(zhí)行構件1的間歇直線運動，可以用圓錐齒輪、圓柱齒輪傳動的主動輪與凸輪替代，如圖17所示。</p><p>　　圖17 2運動功能單元的主動件固聯替代運動功能單元5，6，7<

20、/p><p>　　圖12中運動功能單元9是把連續(xù)轉動轉換為間歇轉動的運動功能單元，可以用槽輪機構替代。該運動功能單元的運動系數為，該槽輪機構如圖18所示。</p><p>　　圖18 槽輪機構替代連續(xù)轉動轉換為間歇轉動的運動功能單元9</p><p>　　圖12中的運動功能單元10是減速運動功能單元，可以用圓柱齒輪傳動替代，完成執(zhí)行構件2（轉盤）的間歇轉動，如圖19所示

21、。</p><p>　　圖19 圓柱齒輪傳動替代減速運動功能單元10</p><p>　　圖12中的運動功能單元11，12,13是運動分支功能單元和執(zhí)行構件3的間歇直線運動，可以用圓柱變速齒輪傳動的主動輪與槽輪和凸輪替代，變速齒輪與圖15相同。 其他結構如圖20所示。</p><p>　　圖20 運動功能單元3的主動件固聯替代運動功能單元11，12，13</p

22、><p>　　根據以上分析，按照圖12各個運動功能單元連接的順序把各個運動功能單元的替代機構以此鏈接便形成了分度沖壓機的運動方案簡圖（見A3圖紙）。</p><p>　　變速機構簡圖如圖21</p><p><b>　　圖21變速機構簡圖</b></p><p>　　五、系統(tǒng)運動方案設計</p><p&g

23、t;　　1、執(zhí)行構件1的設計</p><p>　　1.1滾子凸輪的設計</p><p>　　執(zhí)行機構1驅動執(zhí)行構件1運動，執(zhí)行構件1由凸輪帶動沖頭做上下往復間歇直線運動。由題目可知，沖頭行程200mm，為使沖頭沖壓工件時具有較大的動能，選擇等速運動規(guī)律，同時沖頭上升時為了避免較大的沖擊，選擇正弦加速度運動規(guī)律，執(zhí)行構件1的凸輪機構的原始參數如下。</p><p>&

24、lt;b>　　升程200mm</b></p><p><b>　　升程運動角160°</b></p><p><b>　　升程運動規(guī)律：等速</b></p><p>　　升程許用壓力角40°</p><p><b>　　回程運動角110°&l

25、t;/b></p><p>　　回程運動規(guī)律：正弦加速度</p><p>　　回程許用壓力角50°</p><p><b>　　遠休止角90°</b></p><p><b>　　凸輪曲線如圖22：</b></p><p><b>　　圖2

26、2 凸輪曲線</b></p><p>　　由上圖確定偏距e=30mm 基圓半徑ro=123.7mm</p><p><b>　　凸輪的輪廓如圖23</b></p><p><b>　　圖23凸輪的輪廓</b></p><p><b>　　執(zhí)行構件2的設計</b>&l

27、t;/p><p><b>　　2.1槽輪的設計</b></p><p><b>　　確定槽輪槽數</b></p><p>　　在撥盤圓銷數k=1時，槽輪槽數z=4，該槽輪的各尺寸關系如圖24所示</p><p>　　圖24 槽輪機構幾何尺寸關系</p><p><b>

28、　　槽輪槽間角</b></p><p>　　由圖24可知槽輪的槽間角為</p><p>　　槽輪每次轉位時撥盤的轉角</p><p><b>　　中心距</b></p><p>　　槽輪機構的中心距應該根據具體結構確定，在結構尚不明確的情況下暫定為</p><p>　　撥盤圓銷相對回轉

29、半徑</p><p><b>　　槽輪半徑</b></p><p><b>　　鎖止弧張角</b></p><p><b>　　圓銷半徑</b></p><p><b>　　圓整</b></p><p><b>　　槽輪槽

30、深</b></p><p><b>　　鎖止弧半徑</b></p><p><b>　　取</b></p><p>　　3、執(zhí)行構件3的設計</p><p>　　執(zhí)行機構3驅動執(zhí)行構件3運動，執(zhí)行構件3由凸輪帶動推桿做上下往復間歇直線運動。但鑒于間歇運動中的動作周期與工作周期之比所占比例

31、過小，1/16，應用單個槽輪無法實現，而直接應用凸輪結構經過計算凸輪結構過于龐大，不符合實際。故這里對于執(zhí)行構件3的設計為先用4槽槽輪將間歇運動變?yōu)?/4，再應用凸輪結構達到想要的運動軌跡。</p><p><b>　　3.1減速裝置：</b></p><p>　　圖12中的運動功能單元11是總運動和執(zhí)行構件3的減速裝置，可以用多重圓柱齒輪做到，如圖16所示</

32、p><p><b>　　3.2槽輪設計</b></p><p>　　在撥盤圓銷數k=1時，槽輪槽數z=4，該槽輪的各尺寸關系如圖24所示</p><p><b>　　參數同上</b></p><p>　　圖24 槽輪機構幾何尺寸關系</p><p><b>　　3．3凸

33、輪設計：</b></p><p>　　推程大小應根據具體結構確定，在結構尚不明確的情況下暫定為50mm，執(zhí)行構件1的凸輪機構的原始參數如下。 升程100mm</p><p><b>　　升程運動角50°</b></p><p><b>　　升程運動規(guī)律：等速</b></p><

34、p>　　升程許用壓力角40°</p><p><b>　　回程運動角40°</b></p><p>　　回程運動規(guī)律：正弦加速度</p><p>　　回程許用壓力角60°</p><p><b>　　近休止角270°</b></p><

35、;p><b>　　凸輪曲線如圖25：</b></p><p><b>　　圖25 凸輪曲線</b></p><p>　　由上圖確定偏距e=30mm 基圓半徑ro=85.44mm</p><p><b>　　凸輪的輪廓如圖26</b></p><p><b>　　

36、圖26 凸輪的輪廓</b></p><p>　　4、滑移齒輪傳動設計</p><p><b>　　確定齒輪齒數</b></p><p>　　結構簡圖中齒輪5、6、7、8、9、10組成了滑移齒輪有級變速運動功能單元，其齒數分別為z5、z6、z7、z8、z9、z10。由前面的分析可知</p><p>　　經過計算

37、配合，確定如下齒輪齒數：</p><p><b>　　可取</b></p><p>　　另外兩對嚙合齒輪的齒數和應該大致相同</p><p><b>　　計算齒輪幾何尺寸</b></p><p>　　齒輪7、8的齒數，齒輪9、10的齒數和齒輪5、6的齒數和相等，即 </p><p

38、>　　若取齒輪模數為m=2mm，則這兩對齒輪的標準中心距相同</p><p><b>　　這里取a=a’ </b></p><p>　　這里對于齒對5、6采用高度變位的方法===0.176</p><p>　　故這里取=0.2mm</p><p>　　這三對齒輪互為標準傳動，其幾何尺寸可按標準齒輪計算。（齒輪計算參

39、數見附表）</p><p><b>　　5、齒輪傳動設計</b></p><p>　　1）圓柱齒輪傳動設計</p><p>　　由結構簡圖可知，齒輪11、12、13、14、15、16實現圖11中的運動功能4的減速運動功能，它所實現的傳動比為8。齒輪11、12、13、14、15、16構成定軸輪系，因此，傳動比平均分配：</p>&l

40、t;p>　　同時在驅動執(zhí)行構件3是也需要一對傳動比為2的定軸輪系，齒輪31、32。</p><p>　　齒輪33，34，35，36；而對于執(zhí)行構件2運動中也有用于減速的傳動比為2的齒對26、27，為避免根切，齒數應大于等于17</p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　所以：</b>

41、;</p><p>　　在傳遞運動中，齒輪21,20,17，29,30之為傳遞運動，傳動比為1，這里取z=44;</p><p>　　這里模數統(tǒng)一取m=2mm，按標準齒輪計算。（齒輪計算參數見附表）</p><p>　　2） 圓錐齒輪傳動設計</p><p>　　由結構簡圖可知，錐齒輪18、19只為改變其轉動方向，他所實現的傳動比為1 <

42、;/p><p><b>　　錐齒輪的齒數取</b></p><p>　　錐齒輪的幾何尺寸，取m=3mm，按標準直齒錐齒輪傳動計算。（錐齒輪計算參數見附表）</p><p><b>　　6、帶傳動設計</b></p><p>　　由于工作環(huán)境與工作條件尚不明確帶傳動，根據傳動比，暫定帶輪的直徑為</

43、p><p>　　六、機械系統(tǒng)運動分析</p><p>　　1）執(zhí)行構件1運動分析</p><p>　　沖頭升程、回程運動方程及推桿位移、速度、加速度線圖：</p><p>　　沖頭位移線圖，如圖27。</p><p>　　圖27 沖頭位移線圖</p><p>　　沖頭速度線圖，如圖28。</p

44、><p>　　圖28 沖頭速度線圖</p><p>　　沖頭加速度線圖，如圖29</p><p>　　圖29沖頭加速度線圖</p><p>　　2）執(zhí)行構件3運動分析</p><p>　　推桿升程、回程運動方程及推桿位移、速度、加速度線圖：</p><p>　　推桿位移線圖，如圖30</p&g

45、t;<p><b>　　圖30推桿位移線圖</b></p><p>　　推桿速度線圖，如圖31</p><p><b>　　圖31推桿速度線圖</b></p><p>　　推桿加速度線圖，如圖32</p><p><b>　　、</b></p>&l