机械原理自动送料冲床机构课程设计

目录：1.设计任务...........................................................................................................................21.1设计题目....................................................................................................................21.2设计数据与要求.........................................................................................................21.3设计任务....................................................................................................................31.4机构运动简图...............................................................................................................42.理论计算...........................................................................................................................42.1曲柄滑块设计.............................................................................................................42.2曲柄摇杆机构的设计.....................................................................................................52.3间歇式传动机构.........................................................................................................62.4齿轮传动机构...............................................................................................................73.三维建模及模拟运动仿真................................................................................................93.1建模............................................................................................................................93.2运动分析..................................................................................................................104.图解法分析.....................................................................................................................114.1曲柄摇杆机构运动分析...........................................................................................114.2曲柄滑块机构运动分析................................................................................................125.发动机功率的计算.............................................................................................................136.飞轮的设计.......................................................................................................................137.心得体会...........................................................................................................................148.参考文献...........................................................................................................................141.设计任务1.1设计题目下图为某冲床机构运动方案示意图。该冲床用于在板料上冲制电动玩具中需要的薄壁齿轮。电动机通过V带传动和单级齿轮传动（图中未画出）带动曲柄O1A’转动，通过连A‘C杆带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。针对如图所示的冲床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。1.2设计数据与要求依据冲床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表所示。要求所设计的冲床结构紧凑，机械效率高。生产率（件/min）250送料距离（mm）120冲床机构运动方案示意图板料厚度（mm）2轴心高度（mm）200冲头行程（mm）70辊轴半径（mm）60大齿轮轴心坐标（mm）270大齿轮轴心坐标（mm）430大齿轮轴心偏距（mm）30送料机构最小传动角（0）45速度不均匀系数0.03板料送进阻力（N）500冲压板料最大阻力（N）2000冲头重力（N）1501.3设计任务①绘制冲床机构的工作循环图，使送料运动与冲压运动重叠，以缩短冲床工作周期；②针对图所示的冲床的执行机构（冲压机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；③假设曲柄等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线；④在冲床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；⑤确定电动机的功率与转速；⑤曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；1.4机构运动简图2.理论计算2.1曲柄滑块设计已知H=70mm，B+b1=22mm，n1=250转/分H=（OA+AC）-(AC-OA)=70mm所以OA=35mm，AC=120mm；尺寸为：冲头高20mm，滑块共高90mm，C到冲头为45mm设冲头从下压开始到冲压离开工件为T1，离开工件到回到初始位置为T2T1+T2=T=1/n1=0.24s,T1/T2=3/2,T1=0.144s,T2=0.096s;2.2曲柄摇杆机构的设计可采用最小传动角设计曲柄摇杆机构。已知最小传动角为，则由此知O1O确定各杆长度当a和d杆共线的位置有最小传动角γ存在分别为1，当1时为最佳传动机构，可根据余弦公式1解得1曲柄长度应非负，则1所以(其他值不符合要求舍去！)可取a=100mm，解得：c=766.44mm,b=93.69mm;或：c=161.03mm,b=445.91mm;因为bc,所以：a=100mm，c=161.03mm,b=445.91mm;θ行程比系数K=1.2098所以曲柄摇杆机构的极位夹角为θ工作摆角为φ=2.3间歇式传动机构当板料送到滑块底部时要被冲制，存在冲压加工时间，所以应该设计间歇机构。1.选择棘轮机构设棘轮的棘齿数Z=11，取棘轮的模数m=6，则外径;根圆直径齿高h=0.75m=4.5mm;齿顶弦齿厚a=m=6mm;齿槽夹角φ=；齿根角半径r=1.5;工作面边长;非工作面边长;爪尖圆角半径;齿形角φ。2.采用部分辊轴进行间歇式送料设计图如下图所示2.4齿轮传动机构设辊轴的角速度为，大齿轮为，小齿轮的分度圆半径为；齿顶圆半径为；传动比;由已知参数知小齿轮的齿顶圆半径为60mm;欲使送料机构达到每次送料120mm的要求：分析时由于在曲柄摇杆中求得行程比K=1，以起始时刻t=0时计算并且摆杆的位置位于刚开始逆时针摆动的位置上，则第一次送料是在0.144s到0.336s阶段完成。则有即设定,(分别为大齿轮、小齿轮的模量)得到对大齿轮的进行分析：由于两齿轮中心距a=。可得大齿轮模数m压力角α齿距ρ分度圆直径d齿顶高ha齿根高hf齿顶圆直径da齿根圆直径df大齿轮55π23556.25245222.5小齿轮55π11056.2512097.5两齿轮的传动比=,小齿轮齿数定为22，大齿轮齿数=22*2.136=46.99，取整为47。3.三维建模及模拟运动仿真3.1建模3.2运动分析冲头位置分析图：冲头速度分析图：冲头加速度分析图：253.47584254.47584255.47584256.47584257.47584258.47584259.47584010203040506070测量时间(秒)AnalysisDefinition4::measure2(mm)0.01343851.01343852.01343853.01343854.01343855.01343856.01343857.01343858.01343859.0134385010203040506070测量时间(秒)运动学::measure1(mm/sec)0.00337560.20337560.40337560.60337560.80337561.00337561.20337561.40337561.60337561.8033756010203040506070测量时间(秒)运动学::measure2(mm/sec^2)4.图解法分析4.1曲柄摇杆机构运动分析速度分析：已知有,现取构件AB为动参考系可写出下列矢量方程式：大小：？已知？方向：式中只包含两个未知数，故可用速度多边形求解。做法：任取一点p为速度多边形的极点，取矢量垂直于代表,速度比例尺，单位为（m/s）/mm。过做垂直于AB代表,。由图可知,解得，。加速度分析：已知,,.取构件AB为动参考系，可得出下列矢量方程式：大小：∨？∨∨？方向：∨∨∨∨∨式中只包含两个未知数，故可用速度多边形求解。做法：任取一点p为速度多边形的极点，取矢量平行于代表,加速度比例尺，单位为（m/）/mm。过做平行于AB代表,,然后再过p点做p平行于，分别过、做垂线相交于，如图所示：可得，。4.2曲柄滑块机构运动分析如图所示状态取为坐标原点，OC方向为x轴正方向，在任意瞬时t，机构的位置如图，可以假设C点的失径为r=C=+CC点的坐标为其失径在坐标轴上的投影利用三角关系，立即得到x=r因为，所以所以于是滑块的速度v=进而，可以得到滑块的加速度a=5.发动机功率的计算已知冲压间隔T=0.24s，而实际冲孔时间t1=0.048s，冲压时冲头冲力为，F的变化曲线如图所示故冲压时所做的功为W=所以发动机所需的功率