自动送料机构机械课程设计

1、1.设计任务1.1设计题目目录错误！未指定书签错误！未指定书签1.2自动送料冲床简介错误！未指定书签1.3设计条件与要求错误！未指定书签1.4设计任务错误！未指定书签1.5主要参数及性能指标错误！未指定书签2. 机构运动简图 错误！未指定书签*i I I 】厂 r3. 课题分析 错误！未指定书签4. 工作原理 错误！未指定书签I. . fI I=7 丿/ jI I5. 理论计算 错误！未指定书签X . Z L I / ./75.1曲柄滑块设计 错误！未指定书签1 二、* *:、I5.2曲柄摇杆机构的设计错误！未指定书签5.3棘轮与曲柄摇杆机构的整合错误！未指定书签5.4间歇机构设计 错误！未指

2、定书签5.5齿轮传动机构错误！未指定书签6. 图解法分析 错误！未指定书签6.1曲柄摇杆机构运动分析 错误！未指定书签、11I 6.2曲柄滑块机构运动分析错误！未指定书签6.3发动机的选择错误！未指定书签6.4飞轮的选择错误！未指定书签7.三维建模及模拟运动仿真 错误！未指定书签7.1建模错误！未指定书签7.2运动分析错误！未指定书签7.3三维图片错误！未指定书签8.感想错误！未指定书签9.参考文献 错误！未指定书签1.1设计题目自动送料冲床机构综合- I 厂 J I -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

3、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 I 7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Ji一成要求的齿轮。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，完成一个工作循环。冲床机构运动方案示意图1.3设计条件与要求 以电动机作为动力源，下板固定，从动件（冲头）作为执行原件，做上下往复直线运动，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。 机构应具有较好的传力性能，工作段的传动角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

4、位置。 生产率为每分钟180件。 冲头的工作段长度l=100mm冲头总行程长度必须大于工作长度两倍以上。 I r- 1 |= 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F=460M 送料距离 S=150mm , I ；,! I !: /I.J :1;/ / 机器运转速度不均匀系数不超过 0.03。Fk冲压HX4即业下蜃12 1J17冷头上替冲头所受阻力曲线图1Xj 图2I i、 I1.4设计任务 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

5、）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（件/min）180送料距离心（mm150板料厚度E （ mm2V .U i 1轴心高度聊（mm240飞、冲头行程月（mm100辊轴半径恳（mm60大齿轮轴心坐标X(mm270:大齿轮轴心坐标丿(mm460大齿轮轴心偏距g(mm30送

6、料机构最小传动角Y（0）45速度不均匀系数用0.03板料送进阻力必（N530冲压板料最大阻力* (N)2300冲头重力G （ N）1502. 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I 1送料过

7、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| Ji :作台面位置I.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，棘轮与辊轴中心轴线重合， 最后依靠辊轴的压紧将一定量的板料送到工作位置。5. 理论计算I15.1曲柄滑块设计已知条件S：X y. i|冲压行程 H=100mmB1+B=22mmN=180转/分，则每转需要时间T=0.33s设飞轮的角速度为，则速度为V=O1Aw100 20100-20 Ti 1203 T仁 V ，T2= V ，T2802T仁0.198

8、s，T2=0.132s根据冲头行程 H=100mm01A+AC-AC-01A=100mm得 O1A=50mmAC=125mmC到冲头为45mm中头高20mn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，则由此知确定各杆长度当a和d杆共线的位置有最小传动角丫存在分别为Y,丫2当Y1=Y2=Ymin时为最佳传动机构，可根据余弦公式2 2 2、，c +b a bcosY1二2bc的仆 2adf+a2e+ed2 (2adf+a2e + ed2)2 -16a2d2解得c=2e卞.丫、i.l2adce式中 e=cosYi cosY2-v %：x*,ji且 Y

9、i=Y2=Ymin=45 解得：e=211I fV If=0曲柄长度应非负，则所以a空220.933mm其他值不符合要求舍去！）可取 a=100mm解得 c=523.14mmb=144.19mm或者 c=144.27mmb=522.85mm因为 cvb,所以取 c=144.27mmb=522.85mm行程比系数K=1.1336所以曲柄摇杆机构的极位夹角为-11-27工作摆角为=123215.3棘轮与曲柄摇杆机构的整合 I 厂 J I_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。这里选择了辊 轴 I /

10、f ：- j. . r I7 丿/ |J IV5.5齿轮传动机构设辊轴的角速度为2，大齿轮为，小齿轮的分度圆半径为r2 ;齿顶圆半径为R2;1r2i 12 =传动比2 r1 ;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，则第一次送料是在0.144s至V0.336s阶段完成。 j 二二30.336 詁 1 -.丁1R2dt =1200.336毗汉 R2dt =120则有。144即 0.144 r2设定m仁m2=m=5,（m1 m2分别为大齿轮、小齿轮

11、的模量）R2m2(z2 2)m2z2r2 = 55mm得到 z2=22;2对大齿轮的进行分析：由于两齿轮中心距 a=. 302 1802 =182.48。=602可得大齿轮r2=127.48mm两齿轮d id2254.962.32110小齿轮齿数定为22,大齿轮齿数=22*1.96=51.04，取整为51/ #j I I ,的传模数m压力齿距分度齿顶齿根齿顶齿根动比角aP圆直高ha高hf圆直圆直径d径da径df大齿轮520.5 n21556.25225204.5小齿轮520.5 n11056.25120107.56. 图解法分析6.1曲柄摇杆机构运动分析速度分析：已知1 =19.04rad/s

12、有va “ T “IOA1,现取构件AB为动参考系可写出下列矢量方程式：_ I1 :、大小：？已知？方向：召11-一;p为速度多边形的极点，取式中只包含两个未知数，故可用速度多边形求解。做法：任取一点矢量pb1垂直于O1A弋表VA,速度比例尺 人二va/ pb，单位为（m/s） /mm过b1做b1b2垂直于AB代表 vBAV “ b1b2Vb Pb1 O2B由图可知 Va Pb2 O2A,解得 VB=2.747m/s，VB 9.955m/s。加速度分析:已知 aA =Va2 /O1A aB =VB / O2B *ba =Vba / AB取构件AB为动参考系，可得出下列矢量方程式:大小：V?VV

13、?方向：VVVVV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2矢量pb1平行于OlA代表aA,加速度比例尺aaA/ pb，单位为（m/s）/mm过bl做b1b2平行于AB代表aBA, aBA二升blb2,然后再过p点做pb3平行于O2B，分别过b2、b3做垂线相交于b4，如图所示：v=6.2曲柄滑块机构运动分析. .如图所示状态取01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= O1 C=01 A +ACC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 cos0 + Jl2 _r2 sin2X

14、j idxdx d 日dx= 0 因为 = t，所以 dtdBdtd6dx .r2 sin - cos-r sin r所以 dr,12 -r2sin r2于是滑块的速度dxdtddt倉1r cos9.12 - r2sin2进而，可以得到滑块的加速度a=dvdv2rdtdrr (12 cos2日 + r2 sin 843L(12r2si nF6.3发动机的选择本设计中已经采用了的设计，所以可得到速度可得瞬时功率按照一个工作循环中的平均能量选择电机功率K安全系数=1.2，算的Nd=3.45kwj I6彳 II.,1;1/冲床传动系统如图3所示l叮 I7、电动机转速经带传动、齿轮传动降低后驱动机器主

15、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）1 1额定转速（r/mi n ）Y100L243.01420Y112M 44.01440Y132S- 45.514403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=46.4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=1 2300 -460 7100=126449.1 N_mm2 8 2飞轮安装在主动轴上算得 Jm=36527.8 ( kJLhm2)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1.6mm7. 三维建模及模拟运动仿真 I r- 1 |_7.1建模7.2运动分析冲头位置分析图： | :.j a I I 5 I l I ； . /冲头速度分析图：