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1、目 录 一. 设计任务书11. 设计题目12. 工作原理及结构组成13. 设计要求与技术条件1二. 机械传动系统方案设计及讨论2三. 机构设计41. 冲压机构设计分析42. 送料机构设计分析53. 凸轮设计6四. 机构模拟分析71.上模位移图，速度图和加速度图7 2. 送料位移、速度、加速度图8 3. 冲压机构的阻力图和电机的力矩图84. 曲柄所受的支座反力图9五. 传动系统方案设计9六. 创新方案设计10七. 总结10自动送料机构一、 设计任务书1.1、设计题目薄壁零件冲床机构设计 1.2、工作原理与及结构组成a)j02pjSj02pjFF1F0b)c)l图1冲床工艺动作与上模运动、受力情况
2、上模（冲头）坯料下模该冲床用于冲制、拉延薄壁零件。冲床的执行机构主要包括冲压机构和送料机构，其工作原理如图1a所示，上模先以较大速度接近坯料，然后以匀速进行拉延成型工作，然后上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至待加工位置，完成一个工作循环。1.3、设计要求与技术条件1）以电动机作为动力源，下模固定，从动件（执行构件）为上模，作上下往复直线运动，其大致运动规律如图1b所示，具有快速下沉、等速工作进给和快速返回等特性。2）机构应具有较好的传力性能，工作段的传动角g 大于或等于许用传动角g =40。3）上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至待加工位置
3、（下模上方）。4）生产率为每分钟70件。5）上模的工作段长度l = 40100mm，对应曲柄转角j0 = (1/3 1/2 )p；上模总行程长度必须大于工作段长度的两倍以上。6）上模在一个运动循环内的受力如图1c所示，在工作段所受的阻力F1见下表，其它阶段所受的阻力F0=50N。7）行程速度变化系数K 1.5。8）送料距离H = 60 250mm。9）机器运转速度波动系数d 不超过0.05。设计参数见下表：（按学号分组：每五人一组）数据组编号冲压载荷F1/N上模工作段长度L/mm上模工作段对应曲柄转角/（）4 6000 85 80为方便起见，所需参数值建议按如下方式选取：1）设连杆机构中各构件
4、均为等截面均质杆，其质心在杆长的中点，而曲柄的质心则与回转轴线重合。2）设各构件质量按40kg/m计算，绕质心的转动惯量按2kgm2/m计算。3）转动滑块的质量和转动惯量忽略不计，移动滑块的质量设为36kg。4）传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件）设为30kgm2。二、机械传动系统方案设计冲压机构的原动件为曲柄，从动件（执行构件）为滑块（上模），行程中有等速运动段（工作段），并具有急回特性，机构还应有较好的动力特性。要满足这些要求，用单一的基本机构（如偏置式曲柄滑块机构）是难以实现的。因此，需要将几个基本机构恰当地组合在一起来满足上述要求。送料机构要求作间歇送进，可结合冲压机构一并考虑。
5、方案一：连杆凸轮冲压机构和凸轮连杆送料机构冲压机构如图1所示，可现根据条件选定构件1、2及3的尺寸，构件一在等速回转时，连杆上1、2连接点可沿预定轨迹S运动，这是构件4的运动即完全确定，据此可求出凸轮的轮廓曲线，用连杆凸轮冲压机构恰当地选择1、2连接点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似匀速的特性，并使压力角a 尽可能小。改变凸轮轮廓曲线，可改变C点轨迹，从而使执行构件获得多种运动规律，而且满足不同工艺要求。可以准确实现冲压的运动规律。送料机构由凸轮和连杆串联组成，按循环图可确定凸轮的形状，这种送料装置可准确的实现的多种送料运动规律。该方案的优点在于能准确的实现所需要的运动规
6、律，但由于是两个凸轮，设计时比较困难，工作量大，两个凸轮协调时不容易且加工比较困难。图1方案2：曲柄导杆摇杆滑块机构和凸轮送料机构如图2所示，冲压机构是在摆动曲柄导杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成。摆动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以保证具有急回特性和实现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a 较小。送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连。按机构运动循环图可确定凸轮推程运动角和从动件运动规律，则机构可在预定时间将坯料送至待加工位置。图二最终方案：最终选定方案二，冲压机构简单，尺寸容易确定，具有很强的可操作性，冲压机构在一定的时间范
7、围内基本匀速，能够满足要求，可保持很好的速度稳定性，而且能在很短的时间内返回。送料机构选择凸轮机构和连杆机构串联组成，结构简单，而且能很准确的在预定的时间内将料送到预定的位置。三机构设计3.1冲压机构设计由方案2可知，冲压机构是由曲柄导杆和摇杆滑块机构串联组成，根据摆动导杆机构按给定的行程速度变化系数设计，在一定的范围内它和摇杆滑块机构组合可以达到工作段近于匀速的要求。经设计分析，尺寸最终确定为：杆1=685mm、杆2=410mm、曲柄3=93mm，由极限位置可量的急位夹角36度，可计算出K=1.5，符合要求，测量的工作的最小传动角等于59度，符合要求。从开始到曲柄转过68度，开始工作，在转过
8、80度，冲压完成，上模返回，在冲压工作过程中，上模行程为87，与要求85基本符合。在整个循环过程中，冲头的总行程为173，也满足工作要求。3.2送料机构的设计分析送料机构是由推杆滑块机构和凸轮机构组合而成，设计时刻先确定推杆的行程，然后确定推杆的尺寸，最后根据具体尺寸确定和行程确定凸轮的形状。3.3凸轮的设计凸轮的设计根据要求选择需要的运动方程，然后根据解析法算出转角与推程及回程的关系，列出对应的点坐标，然后画出凸轮。在推程中，我选五次多项式：在回程过程中，我选余弦加速度曲线规律：这两中曲线都既无刚性冲击。在凸轮设计过程中，选择基圆半径为80MM的对心凸轮,其推程和回程都为70.mm选择推程转
9、角为80度。回程转角为190度，无远休但有近休。凸轮设计计算转角与位移的对应数据如下：080125121.077724582.11076580.15528130119.063325081.470371081.12366135117.035125580.943431583.4138314011526080.531732087.24609145112.964926580.236662592.60042150110.936727080.059213099.26453155108.92232758035106.8819160106.92842808040115165104.96192858045123
10、.1181170103.02932908050130.7355175101.13722958055137.399618099.292033008060142.753918597.53058065146.586219095.767193108070148.876319594.099453158075149.844720092.50243320808015020590.981543258085135.900621089.541923308090134.232821588.188443358095132.522086.9256934080100130.70822585.757933458010512
11、8.862823084.6891135080110126.970723583.7228635580115125.038124082.86244120123.0716最终设计凸轮如图所示：四机构的模拟分析1.上模位移图，速度图和加速度图。2.送料位移，速度，加速度图。3 . 加共阻力，F1=6000N，F0=50N后的受力图。Force function（）函数F=step(time,0,0,0.001,50)+step(time,0,0,0.149,0)+step(time,0.149,0,0.15,5950)+step(time,0.15,0,0.38,0)+step(time,0.38,0
12、,0.381,-5950)+step(time,0.39,0,0.875,0)冲压机构的阻力图和电机的力矩图4. 曲柄所受的支座反力图五传动系统的方案设计电动机的的转速经带传动，齿轮传动后，驱动主轴转动，若选转速为1440r/min 额定功率为4kw的电动机Y112M-4，总的传动比约为20.5，带传动的传动比为2，则齿轮传动的传动比约为10.3。故选用二级齿轮减速器传动。六创新设计方案1对于传动系统，可增加一飞轮，计算等效驱动力矩，阻力矩与转角之间的关系，设计调整飞轮，使速度更稳定。2. 皮带传动时用双皮带，可增加传动效率。3. 对于凸轮推杆送料机构，可做成凸轮连杆送料机构，这样可通过改变连杆的尺寸，缩小凸轮的尺寸，达到行程放大的目的，另外中间可减少一个齿轮，降低生产成本和提高传功效率。七总结通过这次机械原理的课程设计，使我们完完整整的参与到了实践当中，让我深刻体会到了理论与实践的差距，通过两周的课程设计，让我充分体会到实践的重要性，只有通过实践才能充分的理解和掌握知识。只有通过实践，我们才能更好的运用知识。对于这次课程设计，由于开始时都各自做各自的，大家之间也不交流，造成很多学生卡在中途不前进，后来由于大家在一块做，相互之间交流心得，使得效率
