自動(dòng)送料沖床機(jī)構(gòu)綜合與傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題目 自動(dòng)送料沖床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)電學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 09 機(jī)械工程及自動(dòng)化 學(xué)號(hào)姓名 0961010815 劉健 指導(dǎo)教師 張洪雙 二一一 年 六 月機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：自動(dòng)送料沖床機(jī)構(gòu)綜合與傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、工作原理及工藝動(dòng)作過程：圖1為某沖床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案示意圖。該沖床用于在板料上沖制電動(dòng)玩具中需要的薄齒輪?！倦妱?dòng)機(jī)通過V帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)（圖中未畫出）帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，（另加解釋）】通過連桿帶動(dòng)滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖制工藝。四桿機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料。圖1沖床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案示意圖三、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求：依據(jù)沖床工礦條件的限制，預(yù)先確定了有關(guān)幾何尺寸和力學(xué)

2、參數(shù)，如表1所示。表1沖床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)的沖床機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)緊湊，機(jī)械效率高。四、設(shè)計(jì)方案提示：連桿機(jī)構(gòu)可采用雙搖桿機(jī)構(gòu)，也可采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)5、 設(shè)計(jì)的主要任務(wù)圖 2 沖頭所受阻力曲線（l）繪制沖床機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)圖，使送料運(yùn)動(dòng)與沖壓運(yùn)動(dòng)重疊，以縮短沖床工作周期。（2）針對(duì)圖1所示的沖床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（沖壓機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)）方案，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和已知參數(shù)，確定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。（3）假設(shè)曲柄等速轉(zhuǎn)動(dòng)，畫出滑塊C的位移和速度的變化規(guī)律曲線。 （4）在沖床工作過程中，沖頭所受的阻力變化曲線如圖2所示，在不考慮各處摩擦、其他構(gòu)件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅(qū)動(dòng)力矩。（5）確定

3、電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速。（6）取曲柄軸為等效構(gòu)件，確定應(yīng)加于曲柄軸上的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（7）確定傳動(dòng)系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)中各零部件的結(jié)構(gòu)尺寸。（8）繪制沖床傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配圖與齒輪、軸等的零件圖。（9）編寫課程設(shè)計(jì)說明書。目 錄1、 摘要2、 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)1、 沖壓機(jī)構(gòu)方案初步設(shè)計(jì)2、 2、送料機(jī)構(gòu)方案初步設(shè)計(jì)3、 3、整體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的改進(jìn)設(shè)計(jì)3、 各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸的設(shè)計(jì)與計(jì)算4、 工作循環(huán)圖與齒輪的計(jì)算5、 滑塊C的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律及曲線6、 電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速和驅(qū)動(dòng)力矩及飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的 計(jì)算7、 設(shè)計(jì)的總結(jié)和心得8、 參考文獻(xiàn)9、 附錄一、摘要沖壓是金屬塑性成形加工的基本方法之一，它主要

4、用于加工板料零件，所以也稱為板料成形。沖壓既能夠制造尺寸很小的儀表零件，又能夠制造諸如汽車大梁、壓力容器封頭一類的大型零件；既能夠制造一般尺寸公差等級(jí)和形狀的零件，又能夠制造精密（公差在微米級(jí)）和復(fù)雜形狀的零件。沖壓具有生產(chǎn)率高、加工成本低、材料利用率高、操作簡單、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，在汽車、機(jī)械、家用電器、電機(jī)、儀表、航空航天、兵器等生產(chǎn)和發(fā)展具有十分重要的意義。制造沖壓件用的傳統(tǒng)金屬材料，正逐步被各種復(fù)合材料或高分子材料替代。在模具設(shè)計(jì)與制造中，開發(fā)并應(yīng)用CAD/CAM系統(tǒng)，發(fā)展高、新制造技術(shù)和模具、裝置等，以適應(yīng)沖壓產(chǎn)品的更新?lián)Q代和各種生產(chǎn)批量的要求。推廣應(yīng)用數(shù)控沖壓等設(shè)

5、備，進(jìn)行機(jī)械化與自動(dòng)化的流水線沖壓生產(chǎn)。某些傳統(tǒng)的沖壓加工方法將被液壓成形、旋壓成形、爆炸成形等新穎的技術(shù)所取代，產(chǎn)品的沖壓加工趨于更合理、更經(jīng)濟(jì)沖模的核心部分是工作零件，即凸模和凹模。其形狀和尺寸是由沖壓工序的性質(zhì)決定的。沖裁沖孔落料模的凸、凹模之間間隙很校，并做成鋒利的刃口，以便形成強(qiáng)大的剪切力進(jìn)行剪切，使坯件與板料分離在現(xiàn)代化的機(jī)加工過程中，消耗于送料的時(shí)間損失是組成零件單件加工時(shí)間的一部分，它屬于輔助時(shí)間。要想提高生產(chǎn)率，減少生產(chǎn)中的輔助時(shí)間將是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而要想減少輔助時(shí)間，就必須提高生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)就是為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中送料工序自動(dòng)化而設(shè)計(jì)的一種專用機(jī)構(gòu)。自動(dòng)送料機(jī)

6、構(gòu)可將沖壓料或沖壓件經(jīng)過定向機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)定向排列，然后順序地送到機(jī)床或工作地點(diǎn)。這在自動(dòng)化成批大量的生產(chǎn)中顯然是實(shí)用的，不但可把操作人員從重復(fù)而繁重的勞動(dòng)中解脫出來，而且對(duì)保證安全生產(chǎn)也是一種行之有效的方法。目前，國內(nèi)擁有大量的沖壓機(jī)床，如果能把它們改造成半自動(dòng)或自動(dòng)機(jī)床，將會(huì)充分發(fā)揮機(jī)床的潛在力量，這是一個(gè)具有重大意義的事情，而在機(jī)床上安裝自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)，這將大大提高沖壓的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)沖壓的完全自動(dòng)化。6、 自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)1、沖壓機(jī)構(gòu)方案初步設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行沖壓機(jī)構(gòu)，其簡易結(jié)構(gòu)如圖1-1 所示：圖 1-1電動(dòng)機(jī)通過V帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)（圖中未畫出）帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連桿帶動(dòng)

7、滑塊上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖制工藝。2 、 送料機(jī)構(gòu)方案初步設(shè)計(jì)自動(dòng)送料裝置按送進(jìn)材料的形式分為送料裝置與上件裝置兩類。本設(shè)計(jì)屬于送料裝置。常見送料機(jī)構(gòu)形式有以下五種： 鉤式送料機(jī)構(gòu); 凸輪鉗式送料機(jī)構(gòu); 杠桿送料機(jī)構(gòu); 夾持送料機(jī)構(gòu)； 輥軸送料機(jī)構(gòu)。由于本設(shè)計(jì)所用的毛坯件厚度比較薄，不在前三種送料方案所適用的材料厚度范圍內(nèi)，第四種和第五種方案適用。將第四種與第五種方案進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)前者需要采用斜楔帶動(dòng)加料爪和滑板運(yùn)動(dòng)，在送料過程中振動(dòng)會(huì)比較大，從而影響到送料精度；而后者是使用輥軸送料，過程更為平穩(wěn)，因而，送料精度也較有保障。綜合考慮各種因素以后，決定采用雙輥送料機(jī)構(gòu)，如下圖1-2：3、整體機(jī)構(gòu)運(yùn)

8、動(dòng)方案的改進(jìn)設(shè)計(jì)考慮到實(shí)際的工作情況及技術(shù)要求，我們對(duì)機(jī)構(gòu)作了進(jìn)一步改進(jìn)，其運(yùn)動(dòng)簡圖如1-3所示：如果采用慣性輪做原動(dòng)件，齒輪必須作為“搖桿”，通過輥輪進(jìn)行間歇送料傳動(dòng)，這樣就增加了設(shè)計(jì)難度，而且不易控制于計(jì)算。采用如圖所示的改進(jìn)機(jī)構(gòu)，仍以大齒輪為原動(dòng)件，通過帶動(dòng)小齒輪及固連在小齒輪上的“帶缺口輥輪”，仍能達(dá)到間歇送料沖壓的目的，減小了設(shè)計(jì)難度。三、各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算由上圖中的幾何關(guān)系，可分別列出下列式子： （1）由余弦定理： （2） （3）由正弦定理： （4） （5）（6）（7）聯(lián)立1、2、3、4、5、6、7得：驗(yàn)證壓力角：四：工作循環(huán)圖與齒輪的計(jì)算已知：【:生產(chǎn)率 :送料距離 T: 大齒

9、輪轉(zhuǎn)動(dòng)周期部分齒輪每一周傳動(dòng)k次（即板料沖壓k次）則大齒輪對(duì)小齒輪的傳動(dòng)比為k】設(shè)小齒輪半徑為r已知sn=150mm, n=180件/min,得=150/k又 sn=2r/2k解得：k=1.77K圓整為2，r=75,則部分齒輪的設(shè)計(jì)如下圖：缺齒所占的角度=(180-180×2sn/2r)/2=T=2×60/n=0.667五：滑快C的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律及曲線下圖是用vb模擬仿真得出的數(shù)據(jù)和曲線：六：電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和驅(qū)動(dòng)力矩【以下公式中各字母的物理意義如下：:生產(chǎn)率 :送料距離 T: 一個(gè)周期Pr:等效阻力功率 Pd:等效輸入功率Fb:沖壓板料最大阻力:大齒輪的角速

10、度 :小齒輪的角速度 :大齒輪的半徑 :小齒輪的半徑】電動(dòng)機(jī)功率,飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，驅(qū)動(dòng)力矩，轉(zhuǎn)速計(jì)算：根據(jù)滑塊的位移曲線，近似認(rèn)為下降過程所用時(shí)間(1/2)T,上升過程所用時(shí)間（1/2）T:已知： T=0.667 s，H=100 , Fr=2300N, Fb=530N帶入數(shù)據(jù)參量：曲柄 ，搖桿 =360mm ，支座 =533mm(x=270mm,y=460mm) 得： =9.42 rad/s =18.84 rad/s小齒輪速度=1413 mm/s忽略重力所做的功，沖頭上下勻速運(yùn)動(dòng)：前(3/4)H: =886.8 W后（1/4）H: =1438.5 W上升過程：=886.8 W且在一個(gè)周期內(nèi)有 P

11、d=Pr=955.8 W根據(jù)上式可以畫出如上圖的能量圖，各陰影面積f分別代表的為能量之差=15 J=-35 J=20 J根據(jù)上式可畫出下圖，計(jì)算最大盈虧功=15 J則飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： =0.8628 則 =101.5 輸入功率：大齒輪轉(zhuǎn)速：=90r/min根據(jù)文獻(xiàn)【4】可選擇查得：電機(jī)型號(hào)Y132M1-6,額定功率4KW，轉(zhuǎn)速960r/min減速箱總傳動(dòng)比為:k=960/90=10.67七：設(shè)計(jì)總結(jié)與心得作為一名機(jī)械工程及其自動(dòng)化專業(yè)大二的學(xué)生，第一次做課程設(shè)計(jì)，我覺得這次的課程設(shè)計(jì)是十分有意義。在已度過的將近兩年的大學(xué)生活里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論

12、面，如何去面對(duì)現(xiàn)實(shí)中的各種機(jī)械設(shè)計(jì)？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)用到實(shí)踐中去？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。在本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的是查閱了很多次設(shè)計(jì)書和指導(dǎo)書。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱機(jī)械設(shè)計(jì)書是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。我們做的是課程設(shè)計(jì)，而不是藝術(shù)家的設(shè)計(jì)。藝術(shù)家可以拋開實(shí)際，盡情在幻想的世界里翱翔，我們是工程師，一切都要有據(jù)可依.有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無法升級(jí)為設(shè)計(jì)。記得我曾經(jīng)設(shè)計(jì)了一個(gè)很“藝術(shù)化”的減速器箱蓋吊鉤，然后找老師詢問，結(jié)果馬上被老師否定了，因?yàn)檫@樣的設(shè)計(jì)，理論上可用，實(shí)際上加工困

13、難，增加產(chǎn)品成本。所以我們工程師搞設(shè)計(jì)不要認(rèn)為自己是藝術(shù)家，除非是外形包裝設(shè)計(jì)。另外，課堂上也有部分知識(shí)不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時(shí)刻鞏固所學(xué)知識(shí)，這也是我作本次課程設(shè)計(jì)的第二大收獲。8、 參考文獻(xiàn)【1】機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)-鄒慧君【2】機(jī)械原理教程-申永勝【3】機(jī)械原理輔導(dǎo)與習(xí)題【4】機(jī)械設(shè)計(jì)第八版-濮良貴【5】solidworks2009從入門到提高【6】機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書【7】平面連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-張世民【8】計(jì)算機(jī)CAD/CAM輔助設(shè)計(jì)【9】vb入門與提高【10】VB在平面四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析中的應(yīng)用【11】工程圖學(xué)-魯屏宇撰寫設(shè)計(jì)說明書：（課程設(shè)計(jì)說明書是技術(shù)說明書的一種，是對(duì)課程設(shè)計(jì)的總結(jié)。主要內(nèi)容包括：(1)課程設(shè)計(jì)題目簡介; (2)功能分解；(3)原始數(shù)據(jù)及計(jì)