機械原理課程設(shè)計---分度沖壓機說明書

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

2、<p>　　設(shè) 計 者： XXXXXX </p><p>　　學(xué) 號： XXXXXXX </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)計時間： 2012年7月 </p><p><b>　　

3、工藝運動分析</b></p><p>　　由設(shè)計題目可見，在位置A沖壓工件的是執(zhí)行構(gòu)件1，盤形工作臺是執(zhí)行構(gòu)件2，在位置B處把工件推出的是執(zhí)行構(gòu)件3，這三個執(zhí)行構(gòu)件的運動協(xié)調(diào)關(guān)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(gòu)件1

4、的工作周期，T是執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期，T是執(zhí)行構(gòu)件3的動作周期。執(zhí)行構(gòu)件1、3是間歇往復(fù)移動，執(zhí)行構(gòu)件2是間歇轉(zhuǎn)動。執(zhí)行構(gòu)件1、3的周期相等，執(zhí)行構(gòu)件2的周期是執(zhí)行構(gòu)件1、3的四分之一左右，執(zhí)行構(gòu)件3大多數(shù)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(jù)前面的分析可知，驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1工作的執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)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(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運動，主動件每轉(zhuǎn)動一周，從動件（執(zhí)行構(gòu)件1）間歇往復(fù)運動一次，主動件轉(zhuǎn)速分別為15、25、35轉(zhuǎn)/分。</p><p>　　圖1執(zhí)行機構(gòu)1的運動功能</p><p>　　由于電動機的轉(zhuǎn)速為1430轉(zhuǎn)/分，為了在執(zhí)行機構(gòu)1的主動件上分別的到15、25、35轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，則由電動機到執(zhí)行機構(gòu)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(gòu)成，即</p><p>　　3種總傳動比中最大，最小。由于定傳動比是常數(shù)，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(shè)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(xiàn)，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(xiàn)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(jié)構(gòu)制約，這里引入相同齒數(shù)的齒輪使傳動比為1，傳遞運動。因結(jié)構(gòu)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(jù)上述運動功能分析，可以得到實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)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(xiàn)執(zhí)行構(gòu)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(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2，應(yīng)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(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2，該運動分支功能單元如圖7所示。由于執(zhí)行構(gòu)件2與執(zhí)行構(gòu)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(gòu)件2是間歇運動，且由圖1可以看出執(zhí)行構(gòu)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(shù)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(shè)計執(zhí)行構(gòu)件2間歇運動單元用4齒槽輪機構(gòu)替代，而執(zhí)行構(gòu)件2轉(zhuǎn)動8次即循環(huán)一周，故執(zhí)行構(gòu)件2的動作幅度是其傳動構(gòu)件的一半，因此，驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2轉(zhuǎn)速應(yīng)該是的驅(qū)動機構(gòu)2的主動件的的轉(zhuǎn)速的二分之一左右。所以，間歇運動功能單元輸出的運動應(yīng)經(jīng)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(qū)動執(zhí)行機構(gòu)2實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件2的運動功能。由于執(zhí)行構(gòu)件2做間歇轉(zhuǎn)動運動，因此，執(zhí)行構(gòu)件2的運動功能是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)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(xiàn)執(zhí)行構(gòu)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(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3，應(yīng)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(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3，該運動分支功能單元如圖7所示。由于執(zhí)行構(gòu)件3與執(zhí)行構(gòu)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(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3工作的執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)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(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運動，和執(zhí)行構(gòu)件1基本相同。</p><p>　　根據(jù)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(jù)圖12所示的運動功能系統(tǒng)圖，選擇適當?shù)臋C構(gòu)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(jù)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(gòu)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(lián)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(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動的運動功能單元，可以用槽輪機構(gòu)替代。該運動功能單元的運動系數(shù)為，該槽輪機構(gòu)如圖18所示。</p><p>　　圖18 槽輪機構(gòu)替代連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)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(gòu)件2（轉(zhuǎn)盤）的間歇轉(zhuǎn)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(gòu)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(jié)構(gòu)如圖20所示。</p><p>　　圖20 運動功能單元3的主動件固聯(lián)替代運動功能單元11，12，13</p

22、><p>　　根據(jù)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(gòu)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(gòu)簡圖如圖21</p><p><b>　　圖21變速機構(gòu)簡圖</b></p><p>　　五、系統(tǒng)運動方案設(shè)計</p><p&g

23、t;　　1、執(zhí)行構(gòu)件1的設(shè)計</p><p>　　1.1滾子凸輪的設(shè)計</p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)1驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1運動，執(zhí)行構(gòu)件1由凸輪帶動沖頭做上下往復(fù)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(gòu)件1的凸輪機構(gòu)的原始參數(shù)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(gòu)件2的設(shè)計</b>&l

27、t;/p><p><b>　　2.1槽輪的設(shè)計</b></p><p><b>　　確定槽輪槽數(shù)</b></p><p>　　在撥盤圓銷數(shù)k=1時，槽輪槽數(shù)z=4，該槽輪的各尺寸關(guān)系如圖24所示</p><p>　　圖24 槽輪機構(gòu)幾何尺寸關(guān)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(zhuǎn)位時撥盤的轉(zhuǎn)角</p><p><b>　　中心距</b></p><p>　　槽輪機構(gòu)的中心距應(yīng)該根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為</p><p>　　撥盤圓銷相對回轉(zhuǎn)

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(gòu)件3的設(shè)計</p><p>　　執(zhí)行機構(gòu)3驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3運動，執(zhí)行構(gòu)件3由凸輪帶動推桿做上下往復(fù)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(yīng)用單個槽輪無法實現(xiàn)，而直接應(yīng)用凸輪結(jié)構(gòu)經(jīng)過計算凸輪結(jié)構(gòu)過于龐大，不符合實際。故這里對于執(zhí)行構(gòu)件3的設(shè)計為先用4槽槽輪將間歇運動變?yōu)?/4，再應(yīng)用凸輪結(jié)構(gòu)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(gòu)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(shè)計</b></p><p>　　在撥盤圓銷數(shù)k=1時，槽輪槽數(shù)z=4，該槽輪的各尺寸關(guān)系如圖24所示</p><p><b>　　參數(shù)同上</b></p><p>　　圖24 槽輪機構(gòu)幾何尺寸關(guān)系</p><p><b>　　3．3凸

33、輪設(shè)計：</b></p><p>　　推程大小應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為50mm，執(zhí)行構(gòu)件1的凸輪機構(gòu)的原始參數(shù)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(shè)計</p><p><b>　　確定齒輪齒數(shù)</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)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(shù)分別為z5、z6、z7、z8、z9、z10。由前面的分析可知</p><p>　　經(jīng)過計算

37、配合，確定如下齒輪齒數(shù)：</p><p><b>　　可取</b></p><p>　　另外兩對嚙合齒輪的齒數(shù)和應(yīng)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(shù)，齒輪9、10的齒數(shù)和齒輪5、6的齒數(shù)和相等，即 </p><p

38、>　　若取齒輪模數(shù)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(shù)見附表）</p><p><b>　　5、齒輪傳動設(shè)計</b></p><p>　　1）圓柱齒輪傳動設(shè)計</p><p>　　由結(jié)構(gòu)簡圖可知，齒輪11、12、13、14、15、16實現(xiàn)圖11中的運動功能4的減速運動功能，它所實現(xiàn)的傳動比為8。齒輪11、12、13、14、15、16構(gòu)成定軸輪系，因此，傳動比平均分配：</p>&l

40、t;p>　　同時在驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)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(gòu)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(shù)應(yīng)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(shù)統(tǒng)一取m=2mm，按標準齒輪計算。（齒輪計算參數(shù)見附表）</p><p>　　2） 圓錐齒輪傳動設(shè)計</p><p>　　由結(jié)構(gòu)簡圖可知，錐齒輪18、19只為改變其轉(zhuǎn)動方向，他所實現(xiàn)的傳動比為1 <

42、;/p><p><b>　　錐齒輪的齒數(shù)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(shù)見附表）</p><p><b>　　6、帶傳動設(shè)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(jù)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(gòu)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(gòu)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