专用精压机运动简图的设计

机械原理课程设计106.23课程设计资料袋学院（系、部）学年第学期课程名称机械原理指导教师职称学生姓名专业班级学号题目专用精压机运动简图的设计成绩起止日期年月日～年月日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸若干张45机械原理课程设计206.23机械原理设计说明书专用精压机运动简图的设计起止日期：年月日至年月日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）年月日机械原理课程设计306.23目录一.设计任务书………………………………………………4二.设计题目…………………………………………………5三.冲压机构和送料机械运动方案的拟定……………8四.设计方案的分析与评定………………………………12五.机械传动系统的速比和变速系统……………………13六.执行机构的运动尺寸的设计…………………………13七.绘制正式的整机机构运动简图………………………15八.三维建模…………………………………………………16九.速度与加速度分析……………………………………16十.参考资料…………………………………………………17十一.设计总结………………………………………………18机械原理课程设计406.23课程设计任务书学院（系、部）专业班级课程名称：机械原理课程设计设计题目：专用精压机运动简图的设计完成期限：自年月日至年月日共周内容及任务一、设计的任务与主要技术参数设计任务：专用于薄壁铝合金制件的精压深冲工艺的专用精压机运动简图的设计原始数据及设计要求：1、具有快速接近工件、等速下行拉延和快速成型返回的运动特性；2、制成品生产率约每分钟90件；3、上模移动总行程为280mm，其拉延行程置于总行程中部，约100mm；4、形成速度变化比K≥1.3；5、坯料的最大输送距离为200mm；6、上模滑块总重量为40kg，最大生产阻力为5000N，且假定在拉延区内生产阻力均衡；7、设最大摆动构件的质量为40kg/m,绕质心转动惯量为2kg.m2/mm，质心简化到杆长的中点,其它构件的质量及转动惯量均忽略不计；8、传动装置的等效转动惯量设为30kg·m2,机器运转不均匀系数[δ]=0.5；9、电动机规格(730r/min1KW)。二、设计工作量要求：对设计任务课题进行工作原理和工艺动作分解，根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图，进行执行机构选型，构思该机械运动方案，并进行的选择和评定，确定机械运动的总体方案，根据任务书中的技术参数，确定该机械传动系统的速比和变速机构，作出机构运动简图，对相关执行机构的具体尺度进行分析与设计。要求有设计说明书一份，相关图纸一至两张。（有条件的要求用三维动画表述）。进度安排起止日期工作内容7.4-7.5构思该机械运动方案7.6-7.7运动分析及作图7.8整理说明书与答辩主要参考资料［1］朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200［2］邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250指导教师：年月日系（教研室）主任：年月日机械原理课程设计506.23二、设计题目：专用精压机运动简图的设计1、工作原理及工艺动作过程简介本机用于某薄壁铝合金制件的精压深冲工艺。如图1所示，上模先以逐渐下降的速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型，随后上模继续下行将成品推出模腔，最后快速返回。上模推出固定不动的下模后，送料机构从侧面将新坯料送至待加工位置，从而完成一个循环。图1-1专用精压机运动示意图2、工艺动作的分解根据任务书的要求，该机写的应有的工艺过程是，机构具有一个冲压机构和送料机构，而其执行构件的运动形式为：1）、冲压执行构件上模的大致运动规律如图1-2所示。机械原理课程设计606.23图1-22）、送料机构是辅助工作机构，它需要与冲压机构协调工作。送料运动为间歇性的，即送料构件将原料送入模孔上方后冲头才可以进入模孔进行冲压、当冲头上移一段距离后才能进行下次送料动作。坯料的最大输送距离为200mm。送料机构的大致运动规律如图所示1-3：图1-3机械原理课程设计706.233、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图对于专用精压机运动简图的循环图，主要是确定冲压机构和送料结构构件的先后顺序、相位，以利于对各执行机构的设计、装配和调试。专用精压机的冲压机构为主机构，以它的主动件的零位角为横坐标的起点，纵坐标表示各执行构件的位移起始位置。图1-4表示的是精压机两个机构的运动循环图。冲压机构由工作行程和回程两部分组成。送料运动为间歇性的，即送料构件将原料送入模孔上方后冲头才可以进入模孔进行冲压、当冲头上移一段距离后才能进行下次送料动作。所以在冲压之前送料机构必须把坯料送至模孔等待冲压。图1-4运动循环图机械原理课程设计806.23三、冲压机构和送料机械运动方案的拟定1、机构的组成整个机构分为两大部分：冲压机构和送料机构。且主要的运动构件分别为上模和推杆。传送带送料机构实现间歇送料可采用凸轮机构、槽轮机构、棘轮机构和不完全齿条。如果考虑到成品有切边的情况，需要一个将拉延后的成品上顶的机构来配合推杆完成推成品出模腔的运动。2、运动方案方案一设计方案一的冲压机构是由一个四杆机构串联一个摇杆滑块机构组合，送料机构是曲柄滑块机构。此方案自由度为一，自由度数等于原动件数，能满足传动需求。机构的加压时间短，一级传动角最大，效率高，成本低，但工作稳定性一般，加工装配难。图2-1方案一的机构运动简图机械原理课程设计906.23方案二导杆-摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构冲压机构是在倒杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成的。导杆机构按给定的行程速度变化系数设计，它和摇杆滑块机构组合可达到工作段近于匀速的要求。适当选择导路位置，可使工作段压力角较小。送料机构的凸轮机构通过凸轮机构与曲柄轴相连。按机构的运动简图确定凸轮工作角和从动件运动规律，则机构可在预定的时间将工件送至代加工的位置。图2-2方案二的运动简图方案三凸轮连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构冲压机构采用了有两个自由度的双曲柄七杆机构，用齿轮副将其封闭为机械原理课程设计1006.23一个自由度。恰当的选择点c的轨迹和确定构件尺寸，可保证机构具有急回运动和工作段近于匀速的特征，并使压力角尽可能小。该机构可采用实验法进行设计；当要求较高时，可采用解析法，或以实验法得到的结果作为初始值，进行优化设计。送料机构是由凸轮机构和连杆机构串联组成的，按机构运动循环图可确定凸轮工作角和从动件的运动规律，使其能在预定时间将工件送至待加工位置。图2-3方案三运动简图方案四凸轮连杆冲压送料机构送料和冲压机构都是由连杆机构组成。连杆机构可通过对杆长的计算设计，当选好适合的尺寸后，能实现所需的形成速比以及运动要求。通过铰链点与杆长的适合选择，能使机构既有较小的压力角和较为理想的传动角，使其达到运动功能，满足传动要求。机械原理课程设计1106.23图2-4方案四运动结构件简图方案五六连杠冲压机构和凸轮连杠送料机构冲压机构是由铰链四连杆机构和摇杆滑块机构串联组合而成。四杆机构可按行程速度变化系数用图解法设计，然后选择连杆长及导路位置，按工作段近于匀速的要求确定铰链点的位置。若尺寸选择适当，可使执行构件在工作段中运动时机构的传动角满足要求，压力角较小。凸轮送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连，若按机构运动循环图确定凸轮转角及其从动件的运动规律，则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。机械原理课程设计1206.23四、方案的分析与评定在此前五个方案提出后，小组进行了对比，各个方案都有着不同的基础组合而成，而且都可以完成设计要求的运动。但是考虑到机构的性能、加工成本和后期建模，分析等方便，最后小组经过讨论，决定采取第四个方案。分析：方案一虽然能完成设计要求的运动，但是稳定性不高。方案二机构的加压时间可以加长，效率高，结构简单，装配较容易；但是一级传动角较小不利于冲压。方案三较前面两个方案都要稳定，且传动角较大；但是结构过于复杂，不利于加工，成本比较高。方案五也是结构太复杂。虽然凸轮能够很容易地设计出起轮廓曲线，使其满足亏定的设计要求的运动规律，但凸轮与从动件的点或线的高副接触很容易磨损的。然而设计要求中机构要每分钟生产90件，机构的运转速度较大。并且其上模滑块的总质量为40kg，最大的生产阻力为5000N，故需要其机构叫号的传动性能，而凸轮机构不适合于传动力过大的场合。因此我们选择第四个方案。并且第四个方案可以满足急回运动的要求，输送配料上工作台和上模冲压这两个工作步骤也可以比较容易的配合出来。使整个机构完成一次送料冲压的周期。机械原理课程设计1306.23五、机械传动系统的速比和变速机构1、冲压机构的传动比由于电动机的规格为1KW-730r/min，精压机每分钟要生产90件产品。由计算得机构需要的周期T=2/3s，角速度W1=3π；而电动机的W2=24.3π。冲压机构总的的传动比：iA=W2/W1=8.1设一级传动比i1=4，二级传动比i2=2。一级传动为电动机与中间齿轮之间的传动比，二级传动为中间齿轮与冲压机构中的传动齿轮之间的传动比。2、送料机构的传动比因为送料机构应与冲压机构保持一致的运动周期，故其传动比应与冲压机构的总传动比一样大：iB=W2/W1=8.1那么我们也可以选用相同的一二级传动比：i1=4，i3=2。一级传动为电动机与中间齿轮之间的传动比，而二级传动为中间齿轮与送料机构的传动齿轮之间的传动比。机械原理课程设计1406.23六、执行机构的运动尺寸的计算图6-1设计尺寸草图1、上模冲压机构的尺寸设计：因上摸冲压机构采用曲柄滑块的传动机构，且根据任务书的要求形成速比必须大于等于1.3。取k=1.3，则θ=52度。又要求上模冲压的总行程为280mm，则冲模锤的最高点到最低点的距离H为140mm，考虑到两个极限位置时可以算出：CD=H/(2*sin26)=160mm；取AB=250mm，则可算得：AC=250/(sin26)=570mm。2、传动系统的尺寸设计：i=Z2/Z1=D2/D1=8.1,设一级传动比为i1=4，二级传动比i2=2；机械原理课程设计1506.23则中间齿轮的角速度为6π，取模数m=2;z1=50,z2=100;计算得出d1=100，d2=200mm；送料机构的传动齿轮的参数全和冲压机构的传动齿轮一样。故有d3=d1=100,z3=z1=50；行程速比为k=1.3,θ=52度；而送料的最大距离也为200mm,由此可以计算出HG=175mm,GF=75mm,H与G的垂直距离为72mm。七.绘制正式的整机机构运动简图根据设计尺寸要求，画出最终结构运动结构图图7-1整机机构运动简图机械原理课程设计1606.23八.三维建模下图即为三维模型示意图图8-1三维模型示意图九.速度与加速度分析根据要求我们下面对机构在某一瞬间进行速度与加速度的分析：图9-1冲压机构运动瞬间机械原理课程设计1706.23图7-2送料机构运动瞬间如图9-1中的冲压机构是在上模的最高位置。位移最大，速度为0，有一定的加速度。而图9-2所示，此时送料机构应达到最大位移处，以等待上模的加工。滑块的有向右的速度，由于机构是匀速运动，加速度为0.十.参考资料［1］朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200［2］邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250机械原理课程设计1806.23十一.设计总结经过一个星期的努力，在老师的带领下，我终于将机械设计课程设计做完了.在这次作业过程中我遇到了许多困难一遍又一遍的计算一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。不过呢，重要的是通过这次课程设计我有很多感触和收获。首先，我对机械原理这门课程有了更加深入的了解。平时只是处于一个初等的感性认识水平阶段，没有真正的理解透彻所学的具体原理及应用问题，但是做设计的过程中老在问为什么，如何解决，通过这样的想法，是自己对所学的理论有了深入的理解。在此设计过程中，如何能把所学的理论应用于实际中，