自动送料机构机械课程设计

1、 1设计任务 1.1设计题目 .3 1.2自动送料冲床简介 1.3设计条件与要求 .3 1.4设计任务 .5 1.5主要参数及性能指标 .5 2.机构运动简图 3.课题分析 4.工作原理 5.理论计算 5.1曲柄滑块设计 .7 5.2曲柄摇杆机构的设计 .9 5.3棘轮与曲柄摇杆机构的整合 11 5.4间歇机构设计 12 5.5齿轮传动机构 12 6.图解法分析 13 6.1曲柄摇杆机构运动分析 13 6.2曲柄滑块机构运动分析 .15 6.3发动机的选择 17 6.4飞轮的选择 .18 7.三维建模及模拟运动仿真 19 7.1建模 19 7.2运动分析 .19 7.3三维图片 8. 感想 .

2、20 21 9. 参考文献 1设计任务 1.设计题目 1 自动送料冲床机构综合 1.2自动送料冲床简介 自动送料冲床用于冲制、拉伸薄壁零件，本课题设计的自动送料冲床机构主要用于生产 玩具车上的薄壁圆齿轮。冲床的执行机构主要包括冲压机构和送料机构。工作时，要求送料 机构先将原料胚件送至冲头处，然后送料机构要保证原料胚件静止不动，同时冲压机构快速 的冲压原料胚件，制成要求的齿轮。最后，冲 头快速返回，执行下一个循环。送料机构在此期间将原料胚件送至待加工位置， 冲床机构运动方案示意图 完成一,个工作循环 3设计条件与要求 孑电动机作为动力源，下板固定，从动件（冲头）作为执行原件，做上下 往复直线运动

3、，其大致运动规律如图1所示，具有快速下沉、等速工作给进和快 速返回等特性。 工作段的传动角 机构应具有较好的传力性能， r大于或等于许用传动角 r=45 0 冲头到达工作段之前，送料机构已将配料送至待加工位置。 生产率为每分钟180件。 冲头的工作段长度1=100mm冲头总行程长度必须大于工作长度两倍以上。 冲头的一个工作循环内的受力如图2所示，在工作段所受的阻力Fi=2300N 其他阶段所受的阻力为工作段所受阻力的五分之一。即Fo=46OM 送料距离S=150mm 机器运转速度不均匀系数不超过0.03。 U购 送料 2rr 沖底 H/4 I+虽下於 S 1 *1 +臭上总 所受阻力 1.4设

4、计任务 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； 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； 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; 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；确定电动机的功率与转速; 曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量； 1.5主要参数及性能指标 生产率附（件/min） 180 送料距离（mm 150 板料厚度占（mm 2 轴心高度疚（加 240 冲头

5、行程H （ mm 100 辗轴半径（mm 60 大齿轮轴心坐标K （ mm 270 大齿轮轴心坐标7 （ mm 460 大齿轮轴心偏距舀（mm 30 送料机构最小传动角尸（） 45 速度不均匀系数占 0.03 板料送进阻力堪JN 530 冲压板料最大阻力卑（N） 2300 冲头重力耳（N） 150 2机构运动简图 3. 课题分析 一般来讲，我们要设计一个机构，包括根据该机构的功能要求选择机构的类型，即确定 机构运动简图的形式，也就是通常所说的机构的型综合或构型综合设 计；确定机构运动简图之后，我们需要计算它的尺寸参数，称为机构的尺寸综合或运动设 计；之后才是机构的结构强度、有限元与加工工艺设计

6、等。 由于本课题已经给出了自动送料冲床机构的运动形式，不必再确定运动简图。所以，只 需要考虑运动设计。也就是说，题目中的综合指的是尺寸综合。 4. 工作原理 送料过程：电动机通过V带传动和单级齿轮传动带动曲柄转动，将一定量的薄钢板送入 冲床工作台面位置 冲制过程：飞轮飞轮驱动曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构中曲柄为主动件，带 动摇杆摆动，摇杆与棘轮共轴，从而将摇杆的连续往复摆动转换成棘轮的单向间歇运动，棘 轮与辘轴中心轴线重合，最后依靠辘轴的压紧将一定量的板送到工 作位置。 5. 理论计算 5.1曲柄滑块设计 Al 已知条件 冲压行程H=100mm B1+B=22mm N=180转/分，则每转需要时

7、间T=0.33s设飞轮的角速度为3,则速度为 V=OH Ti 1203 80 ” 2 100 20 10020 T1= V , T2= V T1=0.198s, T2=0.132s 根据冲头行程H=100mm 01A+AC-AC-01A=100mm 得 O1A=50mm AC=125mm C到冲头为45mm冲头高20mm滑块共高80mm 5.2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 22 Loio2 270460 =533.38mm 确定各杆长度 当a和d杆共线的位置有最小传动角 2.2 .2 丫存在分别为丫, 丫 2 当丫匸丫=丫斷时为最佳传动机构

8、可根据余弦公式 .2 2 .2 a d c b cosY2= 2bc gdf q26.2/ 2adf a2e ,2 2 16a2d2 解得c=-ed-ed扌 2e b=2ad ce 式中 e=cosY cosY f=cosYiCOSY2 且 Yi=Y2=Ymin= 45 解得：e=2 f=0 曲柄长度应非负，则 (2adf a2e ed2)216a2d20 所以a 220.933mm其他值不符合要求舍去！) 可取 a=100mm 解得 c=523.14mm b=144.19mm 或者 c=144.27mm b=522.85mm 因为 cv b,所以取 c=144.27mm b=522.85mm

9、 2 COS 1 = O1O22 O2B22O1B22 2 O1O2 O2B2 22 533.38144.27 2522.85 522.85 100 0.84 144.27 1 1=32.86 2 2 2 OlO2 O2Bl OlBl COS 1=- 2 O1O2 O2B1 533.382144.272 2522.85 2 522.85 100 144.27 0.548 2 = 123.21 O1BPO1O22 O2B12 622 852-533 382444 2_2 n QQn_ ttt 4- u.you / cos = 2 OiBiOlO2 2 622.85 533.38 11.27 行程

10、比系数K=1.1336 所以曲柄摇杆机构的极位夹角为1127 工作摆角为 123.2 5.3棘轮与曲柄摇杆机构的整合 可以直接设计为与棘轮共轴的摇杆，棘爪安装在摇杆上。 5.4间歇机构设计 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。这里选择了银轴 5.5齿轮传动机构 设辗轴的角速度为2，大齿轮为1，小齿轮的分度圆半径为r2 ；齿顶圆半径为R2 1 X2 泄 传动比2;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150mm勺要求：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

11、一次送料是在0.144s到0.336s阶段完成。 0.336 则有 0.144 2 R2d, 120 0.3361 f 1 R2dt 120 0.144 2 设定m 1=m2=m=5, （m1m2分别为大齿轮、小齿轮的模量） 60 ；得到 z2=22； 55mm 2 对大齿轮的进行分析：由于两齿轮中心距 a=j30d80d 82.48。 可得大齿轮 r2=127.48mm 两齿轮的传动比主254.96 110 =22*1.96=51.04 够整为 51 2.32 小齿轮齿数定为 22,大齿轮齿数 模数m 压力 齿距 分度 齿顶 齿根 齿顶 齿根 角a P 圆直 高ha 咼hf 圆直 圆直 径d

12、 径da 径df 大凶轮 5 20. 5n 215 5 6.25 225 204.5 小齿轮 5 20. 5n 110 5 6.25 120 107.5 6 图解法分析 6.1曲柄摇杆机构运动分析 BA 速度分析：已知 119.04rad/s 0A1现取构件AB为动参考系可写出下列矢量方程式: V Va Vba 大小：？已知 方向： P为速度 单位 式中只包含两个未知数，故可用速度多边形求解。做法：任取一点多边形的 极点，取矢量Pb1垂直于01A代表VA,速度比例尺 v Va/ pb， 为（m/s） /mm 过 b1 做 b1b2 垂直于 AB代表 vBA , VB Vb%。 Vb Pbi O

13、2B 由图可知 VA Ph02A，解得 vB=2.747m/s VBA 9.955m/s 。 加速度分析: 已知 3aVa2 /OiAaBVB/O2B aBA VBA wl 1 取构件AB为动参考系，可得出下列矢量方程式： nn Sb Sb Sb aA Sba Sba 大小：v 方向：v 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P0平行于OA代表3A，加速度比例尺3 pb，单位 为（m/ SO /mm过b1做b1 b2平行于AB代表盛严呎2，然后再过p 点做P b3平行于OaB ，分别过ba、b3做垂线相交于b4，如图所示： 可得aBaBA 6.

14、2曲柄滑块机构运动分析 如图所示状态 取为坐标原点，0C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=OC=OA + AC C点的坐标为其失径在坐标轴上的投影 利用三角矢系立即得到 x=r cos Yn nsin 因为t，所以 dx. rsm 所以 念空d dtdch dtd 2. r sin cos 22 r sin 于是滑块的速度 r cos 71 asin 2 dxdx d v= diddi dx r sin d 进而，可以得到滑块的加速度 224 dv dv 2 r 1 cos2 r sin 一 r3 dtd彳 2 2.22 a _ A = 6.3发动机的

15、选择 本设计中已经采用了的设计，所以可得到速度 0.05 v=0.05 Rsin -sin2 ( mm/s) 2 可得瞬时功率 0.05 N=p 0.05 RSinAsin2 ( mm/s) 按照一个工作循环中的平均能量选择电机功率 k Nd=Nd r 2 K安全系数=1.2，算的Nd=3.45kw 冲床传动系统如图3所示 电动机转速经带传动、齿轮传动降低后驱动机器主轴运转。原动机为三相交流异步电动 机其同步转速选为1500r/min 可选用如下型号： 电机型号 额定功率（kw） 额定转速（r/mi n ） Y100L2- 4 3.0 1420 Y112M- 4 4.0 1440 Y132S-

16、4 5.5 1440 FK H74 3 M 7 由生产率可知主轴转速约为180r/min，且题目要求使用单级齿轮传动，电动机暂选为丫 112M- 4，则传动系统总的传动比传动比约为i总=8。带传动的传动比 ib=2，则齿轮减速器ig=4 6.4飞轮的选择 采用近似法算飞轮，根据设计条件所给出的最大阻力 Fr=2300N 最大盈亏功 A_2 2300 7 46082 1=126449 1 Ngmm =0.03 飞轮安装在主动轴上 m=10.742rad/s 算得 Jm=36527.8( kJgmrrv) 飞轮选盘形飞轮选用铸铁为飞轮材质，飞轮半径为 100mm求得厚度1.6mm 7三维建模及模拟运动仿真 7.1建模7.2运动分析 冲头位置分析图