机械原理课程设计小型卧式模锻机

1、 目录1、设计要求2、运动方案拟定3、执行机构的比较选择及计算4、运动循环图5、传动机构的设计6、原动机的选择7、设计总结与体会8、附录9、参考文献1、设计要求一、设计题目为锻造长杆类锻件（如图1所示锻件，系用棒料局部镦粗而成），今需设计一台将杆料水平置放后用活动凹模3（如图2所示）及固定凹模2将其夹紧后再用水平置放的冲头1进行顶锻工作的卧式模锻机。拟用电动机通过传动装置带动夹料机构首先使活动凹模3向前移动，与固定凹模2合拢，以夹紧棒料。然后主滑块1带动冲头进行顶锻，锻件成形后，待冲头1返回离开凹模后（返回距离约占冲头全行程的1/81/3），由夹料机构带着凹模3返回，松开杆料回到初始位置。在顶

2、锻过程中要求两半凹模始终处于夹紧状态，不能自动松开。要求设计该小型卧式模锻机执行机构和传动系统，以满足上述顶锻工艺要求。 图623  锻件  图624 卧式模锻机执行构件二、设计数据与要求电动机同步转速：nm=1000r/min或1500r/min；冲头顶锻次数为每分钟5075次；主滑块1的全行程H=200380mm；顶锻工艺开始后冲头的工作行程H1=(1/22/3)H；夹紧滑块3的总行程h=6080mm；作用在主滑块上的顶锻力F1=250500KN；作用在夹紧滑块3上的夹紧力F2=F1/3；要求该模锻机的机械效率高，振动冲击小。2、运动方案拟定一、运动功能分析本机构中，原

3、动机以转动形式输出功率，根据机构要求，可以确定，需要将原动机高速转动经过降速后传动给执行机构。根据设计要求，执行机构需进行夹紧和顶锻的运动要求，同时夹紧和顶锻过程需要符合相应的配合要求。二、运动转换运动转换功能图：原动机三、运动机构功能树状图： 原动机 小型卧式模锻机 传动机构 执行机构夹紧机构顶锻机构3、执行机构的比较选择及计算顶锻机构的设计与选择 方案一： 图3-1 图3-2 机构说明： r=100mm n=60r/min 此机构中，冲头的全行程为200mm，顶锻工艺中冲头的工作行程为100mm。 在图3-2中，曲柄1可以绕滑块3转动，这样可以实现整个机构在一个运动周期内的运动可行性。机构

4、优缺点分析：优点：图3-2中，2的运动方向始终与冲头的运动方向一致，因此可承受更大的力F。采用图3-2中的三角形桁架结构，可以提高构件的受力稳定性。根据图3-1可知，冲头的位移s与曲柄的半径r有以下关系： s=r*sinq因此，此机构更利于计算滑块与曲柄间的运动位置关系。缺点：曲柄上的滑块3将1和2连接，会有一定的装配难度。方案二： 图3-3计算得： a2b2-104b2+108=0 则：a2=(104b2-108)/b2 图3-4b2-2ab=104使曲柄在图3-4位置时，开始顶锻工艺。a2b2-104b2+108=0则： a=89b=223有急回特性：q=25° K=1.32机构

5、优缺点分析：优点：有急回，可以缩短非工作段的时间，增加工作段的时间，可减小杆件的受力。结构简单，装配方便。缺点：传力效果不佳，且曲柄与连杆的运动关系计算比较复杂。综上所述：选择方案一夹紧机构的设计与选择： 图3-5假设：ED=a, CD=b, DF=c, 滑块1的行程=d, EFD=a 滑块2的两极性位置间距为60mm，在滑块2在夹紧行程的最后10mm范围内满足最小传动角的要求（即a<50°） 图3-6根据图3-6，可知： 在滑块2在夹紧行程中距离点F2时应该有以下结论： cosa=(c2+(a+c-10)2-a2)/(2*a*(c-10), a<50° 得：a

6、=(c2+(c-10)2-2c(c-10)cosa)/(2c cosa+20-2c) 其中2c cosa+20-2c>0 可算出：c<10/(1-cosa) 利用C语言，可得出若干多个解，从中选择较合适的解： a=97c=95a=66c=98 图3-7 根据图3-7，可以看出，左图的传力效果要好于右图，因此选用左图的具体参数,同时可知滑块1的极限位置间距离为72.6mm。4、运动循环图直线式运动循环图同心圆式运动循环图5、传动机构的设计主轴设计主轴的半径r=25mm主轴的转速为50r/min皮带轮与齿轮的尺寸与设计皮带轮传动中，r小=100mm,r大=20mm齿轮传动中，采用正传动

7、，二级传动，一级和二级的传动比都是2:1（紧凑齿轮）图中，轮系中： z1=17,m1=6 z2=34,m2=6 z2=17,m2=6 z3=34,m3=6凸轮机构的设计根据rb=2r可算出，凸轮基圆半径rb=50mm,又由图3-7中所示d=72.6mm可知，凸轮的两极限位置半径之差为72.6mm。 凸轮机构示意图：利用CAD绘制出凸轮的轮廓：凸轮1、2主要参数：凸轮的基圆rb =50mm,rmin=rb=50mm,rmax=rb+72.6=132.6mm转子的半径rr=10mm，偏距e=10mm6、原动机的选择已知：顶锻滑块受阻力F1=300kN，夹紧滑块受阻力F2=F1/3=100kN顶锻滑

8、块的工作位移s1=100mm,凸轮机构在夹紧滑块工作时间段内转过的角度=150°,凸轮机构上受到的阻力为F3，滚子的偏距e=10mm,主轴转动一周的时间的T=1.2s。顶锻机构处消耗的功率为P1，夹紧机构处消耗的功率为P2 ，原动机功率为P。原动机功率计算如下：P1=F1×S1(T×0.25)=100000W=10Kw根据图3-7可知：F3=F2(tan46°+tan47°)=210.8KnP2=F3×e(T×150°/360°)=1054W=1.054kW综上：P=P1+P2=11.054kW因此原动机

9、得功率为11.054Kw,转速为1000r/min。根据文献【2】：原动机选择Y132M2-6型电机7、设计总结与体会 进入大学快两年了，这还是我第一次做课程设计，我觉得课程设计很能锻炼一个人，课程设计可以使我们从书本纯理论的世界里走出来，而是在理论加实践的道路上自我探索。历时两个星期，我们的这次课程设计也快接近尾声，对此我有一些心得体会。 首先，我觉得机械原理课程设计是对之前所学机械原理一书的全面把握，其所需的知识分布在全书的各个角落。因此，在做课程设计之前，我把机原一书又复习了一遍，对于一些难点、重点知识也进行了认真地学习。通过课程设计，将书中的许多章节的知识串联在一起，这也为期末考试作了

10、一点准备。 其次，学会了机械原理，就做机械原理课程设计，对于第一次做课程设计的我来说确实是个不小的挑战。在设计中常常会遇到一些未知的参数，而这些参数又无法通过其他已知数据推算出来，因此只能自己确定。由于我们缺乏相关的实际经验，所以在确定这些数据的时候，不清楚这些参数是否能满足机器运动的要求、是否能满足加工工艺的要求。所以，在以后学习和工作中，应尽可能多的去积累相关的经验，以使我们的设计更加的完善。 最后，我感觉这次课程设计中，需要查阅很多的文献，这些都是从网络和一些相关专业的资料上查到的，这也为设计解决了不少的难题。在设计中，也要注意团队的配合，相互之间的交流学习是十分重要的。8、附录计算图3-7中杆a、c长度的相关c语言程序：#include<stdio.h>#include<math.h>main()int c;double a,s1,s2,x;for(c=65;c<100;c+)for(x=0.25;x<=0.87;x=x+0.01)s1=(c*c+sqrt(c-10)-2*c*(c-10)*cos(x);s2=2*c*cos(x)-2*(c-10);a=s1/s2;if(a>=50&&a<=100)printf("c=%d,x=%f,a=%fn",c,x,a);9、参考文献【1】