哈尔滨工业大学机械原理课程设计分度冲压机说明书 董欣

1、一、 分度冲压机使用功能描述原动机转速为1430rpm ,冲头在位置A 每分钟冲压次数18,28,40分3档可以调节,冲头行程200mm ;盘形工作台上均布8个工位,工作台逆时针间歇转动,每转过一个工位,冲头冲压一次。二、 工艺动作分析由设计题目可见,在位置A 冲压工件的是执行构件1,盘形工作台是执行构件2,这两个执行构件的运动协调关系如下图所示。T执行构件 运动情况 执行构件1 停止 下降上升执行构件2转动 停止T 1分度冲压机运动循环图T 是是执行构件1的工作周期, T 1 是执行构件2的工作周期,执行构件1是间歇往复移动,执行构件2是间歇转动。执行构件2的周期是执行构件1的四分之一左右,

2、执行构件2大多数时间是在停歇状态。三、运动功能分析根据前面的分析可知,驱动执行构件1工作的执行机构应该具有的运动功能如图1所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为间歇的往复运动,主动件每转动一周,从动件(执行构件1间歇往复运动一次,主动件转速分别为18、28、40转/分。 图1执行机构1的运动功能由于电动机的转速为1430转/分,为了在执行机构1的主动件上分别的到18、28、40转/分的转速,则由电动机到执行机构1之间的总传动比z i 有3种,分别为101143079.4418z n i n = 202143051.0728z n i n =303143035.7540z n i n =

3、总传动比由定传动比c i 和变传动比v i 两部分构成,即11v c z i i i = 22v c z i i i = 33v c z i i i =3种总传动比中1z i 最大,3z i 最小。由于定传动比c i 是常数,因此,3种变传动比中1v i 最大,3v i 最小。采用滑移齿轮变速,其最大传动比最好不大于4,设定传动比i v1=4。=3335.75z v c i i i = 于是,传动系统的有级变速功能单元如图2所示。4,2.57,1.80i = 图2有级变速运动功能单元为了保证系统过载时不至于损坏,在电动机和传动系统之间加一个过载保护环节。过载保护运动功能单元可采用带传动实现,这

4、样,该运动功能单元不仅具有过载保护功能还具有减速功能,如图3所示。 5.2=i图3 过载保护运动功能单元整个传动系统仅靠过载保护运动功能单元不能实现其全部定传动比,因此,在传动系统中还要另加减速运动功能单元,其减速比为ci i = 减速运动功能单元如图4所示。7.94i = 图4 减速运动功能单元根据上述运动功能分析,可以得到实现执行构件1运动的运动功能系统图,如图5所示。1430rpm 5.2=i 4,2.57,1.80i = 7.94i =图5 实现执行构件1运动的运动功能系统图为了使用统一原动机驱动执行构件2,应该在图5所示的运动功能系统图中加一运动分支功能单元,其运动分支驱动执行构件2

5、,该运动分支功能单元如图6所示。由于执行构件2与执行构件1的运动平面相互垂直,因此,该运动功能单元如图7所示。 图6运动分支功能单元 图7运动功能单元由于执行构件2是间歇运动,且由图1可以看出执行构件2的间歇时间是工作周期T 的3/4,即其运动时间是其工作周期T 的1/4。因此,间歇运动功能单元的运动系数为41= 间歇运动功能单元如图8所示25.0= 图8 间歇运动功能单元执行构件1由于执行构件2的动作幅度是传动构件的一半,因此,驱动执行构件2的转速应该是驱动机构2的主动件的转速的二分之一左右。所以,间歇运动功能单元输出的运动应经过减速运动功能单元减速,如图9所示2=i 图9 减速运动功能单元

6、增速运动功能单元输出的运动驱动执行机构2实现执行构件2的运动功能。由于执行构件2做间歇转动运动,因此,执行构件2的运动功能是把连续转动转换为歇转动运动。组合后的运动功能系统图,如图10所示。1430rpm 5.2=i 4,2.57,1.80i = 7.94i =25.0= 2=i图10分度冲压机(方案1的运动功能系统图四、系统运动方案拟定根据图10所示的运动功能系统图,选择适当的机构替代运动功能系统图中的各个运动功能单元,便可拟定出机械系统运动方案。图10中的运动功能单元1是原动机。根据分度冲压机的工作要求,可以选择电动机作为原动机,如图11所示。执行构件1 执行构件2 图11 电动机替代运动

7、功能单元1图10中的运动功能单元2是过载保护功能单元兼具减速功能,可以选择带传动代替,如图12所示。 i5.2= 图12 皮带传动替代运动功能单元2图10中的运动功能单元3是有级变速功能,可以选择滑移齿轮变速传动代替,如图13所示。i=4,2.57,1. 图13滑移齿轮变速替代运动功能单元3图10中的运动功能单元4是减速功能,可以选择定轴齿轮传动代替,如图14所示。 图14定轴齿轮传动代替运动功能单元4图10中的运动功能单元5,6,7是运动分支功能单元和执行构件1的间歇直线运动,可以用圆锥齿轮传动的主动轮与凸轮替代,如图15所示。 图15 2运动功能单元的主动件固联替代运动功能单元5,6,7图

8、10中运动功能单元9是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元,可以用,该槽轮机构如图16所示。槽轮机构替代。该运动功能单元的运动系数为25=.0 图16槽轮机构替代连续转动转换为间歇转动的运动功能单元9图10中的运动功能单元10是增速运动功能单元,可以用圆柱齿轮传动替代,完成执行构件2(转盘的间歇转动,如图17所示。 图17圆柱齿轮传动替代增速运动功能单元10 根据以上分析,按照图10各个运动功能单元连接的顺序把各个运动功能单元的替代机构以此链接便形成了分度冲压机的运动方案简图(见A3图纸。机构运动简图如图18 图18机构运动简图五、系统运动方案设计1、执行构件1的设计执行机构1驱动执行构件1

9、运动,执行构件1由凸轮带动冲头做上下往复间歇直线运动。由题目可知,冲头行程200mm ,为使冲头冲压工件时具有较大的动能,选择等速运动规律,同时冲头上升时为了避免较大的冲击,选择正弦加速度运动规律,执行构件1的凸轮机构的原始参数如下。升程200mm升程运动角150°升程运动规律:正弦加速度升程许用压力角40°回程运动角120°回程运动规律:等速回程许用压力角70°远休止角90°凸轮s d ds -曲线如图19: 图19凸轮s d ds -曲线由上图确定偏距e=20mm 基圆半径r=100mmo凸轮的轮廓如图20 图20 凸轮的轮廓2、槽轮机构设

10、计1确定槽轮槽数在拨盘圆销数k=1时,槽轮槽数z=4,该槽轮的各尺寸关系如图21所示 图21 槽轮机构几何尺寸关系2 槽轮槽间角由图22可知槽轮的槽间角为9043603602=z 3 槽轮每次转位时拨盘的转角9021802=-=4 中心距槽轮机构的中心距应该根据具体结构确定,在结构尚不明确的情况下暂定为 mm a 150=5 拨盘圆销回转半径7071.045sin sin = a6 槽轮半径7071.01cos 2=-=a7 锁止弧张角270903602360=-=-=a 8 圆销半径mm r r A 26.138065.1068= 圆整mm R A 18=9 槽轮槽深10 锁止弧半径取mm

11、r S 80=3、滑移齿轮传动设计1 确定齿轮齿数结构简图中齿轮5、6、7、8、9、10组成了滑移齿轮有级变速运动功能单元,其齿数分别为z 5、z 6、z 7、z 8、z 9、z 10。由前面的分析可知6154v z i z = 8272.57v z i z =10391.80v z i z = 按最小不跟切齿数取 175=z则61541768v z i z =为了改善传动性能应使相互啮合的齿轮互为质数,其齿数和为可取669z =56176986z z +=+=可取561769z z = 另外两对啮合齿轮的齿数和应该大致相同7886z z +91086z z +7277728786861 2.

12、5286862511 2.5286862561v v z i z z z i z z -=-=+=-=-= 可取782561z z = 91086z z +93999310986861 1.8086863111 1.8086863155v v z i z z z i z z -=-=+=-=-= 可取9103155z z =2 计算齿轮几何尺寸齿轮7、8的齿数,齿轮9、10的齿数和齿轮5、6的齿数和相等,即567891086z z z z z z +=+=+=若取齿轮模数为m=2mm ,则这两对齿轮的标准中心距相同5678910(86222m z z m z z m z z a += 这三对齿

13、轮互为标准传动,其几何尺寸可按标准齿轮计算。(齿轮计算参数见附表5、齿轮传动设计1圆柱齿轮传动设计由结构简图可知,齿轮11、12、13、14实现图11中的运动功能4的减速运动功能,它所实现的传动比为7.94。齿轮11、12、13、14构成定轴轮系,因此,传动比平均分配: 齿轮11,13,15,17,避免根切,齿数应大于等于17取 所以: 取模数m=2mm ,按标准齿轮计算。(齿轮计算参数见附表齿轮15,16实现运动功能10的减速运动功能,它所实现的传动比为2.齿轮15可按最小不根切齿数确定,即Z 15=17齿轮16的齿数为Z 16=2*Z 15=34齿轮15,16的几何尺寸,取模数m=2mm

14、。按标准齿轮计算。2 圆锥齿轮传动设计由结构简图可知,锥齿轮17、20实现图10中的运动功能7,改变其转动方向,他所实现的传动比为1两锥齿轮的轴间角为90=锥齿轮的分度圆锥角为451arctan =锥齿轮的最小不根切当量齿数为17min =v z锥齿轮1齿数按最小不根切齿数确定,即1245cos 17cos min = v z z锥齿轮的齿数取19=z锥齿轮的几何尺寸,取m=2mm ,按标准直齿锥齿轮传动计算。(锥齿轮计算参数见附表6、带传动设计由于工作环境与工作条件尚不明确带传动,根据传动比5.2=i ,暂定带轮的直径为m m d m md 1002401=六、机械系统运动分析1执行构件1运动分析 冲头升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图:512sin(100240(1-=s 65