機械原理課程設計---小型臥式模鍛機

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1、設計要求</b></p><p><b>　　2、運動方案擬定</b></p><p>　　3、執(zhí)行機構的比較選擇及計算</p><p><b>　　4、運動循環(huán)圖</b><

2、/p><p><b>　　5、傳動機構的設計</b></p><p><b>　　6、原動機的選擇</b></p><p><b>　　7、設計總結與體會</b></p><p><b>　　8、附錄</b></p><p><b

3、>　　9、參考文獻</b></p><p><b>　　1、設計要求</b></p><p><b>　　一、設計題目</b></p><p>　　為鍛造長桿類鍛件（如圖1所示鍛件，系用棒料局部鐓粗而成），今需設計一臺將桿料水平置放后用活動凹模3（如圖2所示）及固定凹模2將其夾緊后再用水平置放的沖頭1進行

4、頂鍛工作的臥式模鍛機。擬用電動機通過傳動裝置帶動夾料機構首先使活動凹模3向前移動，與固定凹模2合攏，以夾緊棒料。然后主滑塊1帶動沖頭進行頂鍛，鍛件成形后，待沖頭1返回離開凹模后（返回距離約占沖頭全行程的1/8~1/3），由夾料機構帶著凹模3返回，松開桿料回到初始位置。在頂鍛過程中要求兩半凹模始終處于夾緊狀態(tài)，不能自動松開。要求設計該小型臥式模鍛機執(zhí)行機構和傳動系統(tǒng)，以滿足上述頂鍛工藝要求。</p><p>　　圖

5、6—23  鍛件  圖6—24 臥式模鍛機執(zhí)行構件</p><p><b>　　二、設計數據與要求</b></p><p>　　電動機同步轉速：nm=1000r/min或1500r/min；</p><p>　　沖頭頂鍛次數為每分鐘50~75次；</p><p>

6、;　　主滑塊1的全行程H=200~380mm；</p><p>　　頂鍛工藝開始后沖頭的工作行程H1=(1/2~2/3)H；</p><p>　　夾緊滑塊3的總行程h=60~80mm；</p><p>　　作用在主滑塊上的頂鍛力F1=250~500KN；</p><p>　　作用在夾緊滑塊3上的夾緊力F2=F1/3；</p>&

7、lt;p>　　要求該模鍛機的機械效率高，振動沖擊小。</p><p><b>　　2、運動方案擬定</b></p><p><b>　　一、運動功能分析</b></p><p>　　本機構中，原動機以轉動形式輸出功率，根據機構要求，可以確定，需要將原動機高速轉動經過降速后傳動給執(zhí)行機構。根據設計要求，執(zhí)行機構需進行夾

8、緊和頂鍛的運動要求，同時夾緊和頂鍛過程需要符合相應的配合要求。</p><p><b>　　二、運動轉換</b></p><p><b>　　運動轉換功能圖：</b></p><p><b>　　三、運動機構</b></p><p><b>　　功能樹狀圖：</

9、b></p><p><b>　　原動機</b></p><p>　　小型臥式模鍛機 傳動機構</p><p><b>　　執(zhí)行機構</b></p><p>　　3、執(zhí)行機構的比較選擇及計算</p><p>　?、夙斿憴C構的設計與選擇</p&g

10、t;<p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　圖3-2</b></p><p><b>　　機構說明：</b></p><p>　?、?r=100mm n=60

11、r/min</p><p>　?、?此機構中，沖頭的全行程為200mm，頂鍛工藝中沖頭的工作行程為100mm。</p><p>　?、?在圖3-2中，曲柄1可以繞滑塊3轉動，這樣可以實現整個機構在一個運動周期內的運動可行性。</p><p><b>　　機構優(yōu)缺點分析：</b></p><p>　　優(yōu)點：⑴圖3-2中，2

12、的運動方向始終與沖頭的運動方向一致，因此可承受更大的力F。</p><p>　　⑵采用圖3-2中的三角形桁架結構，可以提高構件的受力穩(wěn)定性。</p><p>　　⑶根據圖3-1可知，沖頭的位移s與曲柄的半徑r有以下關系：</p><p><b>　　s=r*sin</b></p><p>　　因此，此機構更利于計算滑塊與

13、曲柄間的運動位置關系。</p><p>　　缺點：曲柄上的滑塊3將1和2連接，會有一定的裝配難度。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　圖3-3</b></p><p><b>　　計算得：</b></p><p>

14、　　a2b2-104b2+108=0</p><p>　　則：a2=(104b2-108)/b2</p><p><b>　　圖3-4</b></p><p>　　使曲柄在圖3-4位置時，開始頂鍛工藝。</p><p><b>　　則： </b></p><p>　　有急回特

15、性：=25°</p><p><b>　　K=1.32</b></p><p><b>　　機構優(yōu)缺點分析：</b></p><p>　　優(yōu)點：⑴有急回，可以縮短非工作段的時間，增加工作段的時間，可減小桿件的受力。</p><p>　　⑵結構簡單，裝配方便。</p><

16、p>　　缺點：傳力效果不佳，且曲柄與連桿的運動關系計算比較復雜。</p><p>　　綜上所述：選擇方案一</p><p>　?、趭A緊機構的設計與選擇：</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p>　　假設：ED=a, CD=b, DF=c, 滑塊1的行程=d, ∠EFD=</p>

17、<p>　　滑塊2的兩極性位置間距為60mm，在滑塊2在夾緊行程的最后10mm范圍內滿足最小傳動角的要求（即<50°）</p><p><b>　　圖3-6</b></p><p>　　根據圖3-6，可知：</p><p>　　在滑塊2在夾緊行程中距離點F2時應該有以下結論：</p><p>　

18、　cos=(c2+(a+c-10)2-a2)/(2*a*(c-10)), <50°</p><p>　　得：a=(c2+(c-10)2-2c(c-10)cos)/(2c cos+20-2c)</p><p>　　其中2c cos+20-2c>0</p><p>　　可算出：c<10/(1-cos)</p><p>

19、　　利用C語言，可得出若干多個解，從中選擇較合適的解：</p><p><b>　　圖3-7</b></p><p>　　根據圖3-7，可以看出，左圖的傳力效果要好于右圖，因此選用左圖的具體參數,同時可知滑塊1的極限位置間距離為72.6mm。</p><p><b>　　4、運動循環(huán)圖</b></p><

20、;p><b>　?、僦本€式運動循環(huán)圖</b></p><p>　?、谕膱A式運動循環(huán)圖</p><p><b>　　5、傳動機構的設計</b></p><p><b>　?、僦鬏S設計</b></p><p>　　主軸的半徑r=25mm</p><p&g

21、t;　　主軸的轉速為50r/min</p><p>　　②皮帶輪與齒輪的尺寸與設計</p><p>　　皮帶輪傳動中，r小=100mm,r大=20mm</p><p>　　齒輪傳動中，采用正傳動，二級傳動，一級和二級的傳動比都是2:1（緊湊齒輪）</p><p><b>　　圖中，輪系中：</b></p>

22、<p>　　z1=17,m1=6</p><p>　　z2=34,m2=6</p><p>　　z2′=17,m2′=6</p><p>　　z3=34,m3=6</p><p><b>　　③凸輪機構的設計</b></p><p>　　根據rb=2r可算出，凸輪基圓半徑rb=50mm,

23、又由圖3-7中所示d=72.6mm可知，凸輪的兩極限位置半徑之差為72.6mm。</p><p><b>　　凸輪機構示意圖：</b></p><p>　　利用CAD繪制出凸輪的輪廓：</p><p>　　凸輪1、2主要參數：</p><p>　　凸輪的基圓rb =50mm,rmin=rb=50mm,rmax=rb+72

24、.6=132.6mm</p><p>　　轉子的半徑rr=10mm，偏距e=10mm</p><p><b>　　6、原動機的選擇</b></p><p>　　已知：頂鍛滑塊受阻力F1=300kN，夾緊滑塊受阻力F2=F1/3=100kN</p><p>　　頂鍛滑塊的工作位移s1=100mm,凸輪機構在夾緊滑塊工作時間

25、段內轉過的角度α=150°,凸輪機構上受到的阻力為F3，滾子的偏距e=10mm,主軸轉動一周的時間的T=1.2s。</p><p>　　頂鍛機構處消耗的功率為P1，夾緊機構處消耗的功率為P2 ，原動機功率為P。</p><p>　　原動機功率計算如下：</p><p>　　P1=F1×S1／(T×0.25)=100000W=10Kw

26、</p><p><b>　　根據圖3-7可知：</b></p><p>　　F3=F2(tan46°+tan47°)=210.8Kn</p><p>　　P2=F3×e(T×150°/360°)=1054W=1.054kW</p><p>　　綜上：P=P1+

27、P2=11.054kW</p><p>　　因此原動機得功率為11.054Kw,轉速為1000r/min。</p><p>　　根據文獻【2】：原動機選擇Y132M2-6型電機</p><p><b>　　7、設計總結與體會</b></p><p>　　進入大學快兩年了，這還是我第一次做課程設計，我覺得課程設計很能鍛煉一

28、個人，課程設計可以使我們從書本純理論的世界里走出來，而是在理論加實踐的道路上自我探索。</p><p>　　歷時兩個星期，我們的這次課程設計也快接近尾聲，對此我有一些心得體會。</p><p>　　首先，我覺得機械原理課程設計是對之前所學《機械原理》一書的全面把握，其所需的知識分布在全書的各個角落。因此，在做課程設計之前，我把機原一書又復習了一遍，對于一些難點、重點知識也進行了認真地學習。

29、通過課程設計，將書中的許多章節(jié)的知識串聯在一起，這也為期末考試作了一點準備。</p><p>　　其次，學會了機械原理，就做機械原理課程設計，對于第一次做課程設計的我來說確實是個不小的挑戰(zhàn)。在設計中常常會遇到一些未知的參數，而這些參數又無法通過其他已知數據推算出來，因此只能自己確定。由于我們缺乏相關的實際經驗，所以在確定這些數據的時候，不清楚這些參數是否能滿足機器運動的要求、是否能滿足加工工藝的要求。所以，在以后

30、學習和工作中，應盡可能多的去積累相關的經驗，以使我們的設計更加的完善。</p><p>　　最后，我感覺這次課程設計中，需要查閱很多的文獻，這些都是從網絡和一些相關專業(yè)的資料上查到的，這也為設計解決了不少的難題。在設計中，也要注意團隊的配合，相互之間的交流學習是十分重要的。</p><p><b>　　8、附錄</b></p><p>　　計算

31、圖3-7中桿a、c長度的相關c語言程序：</p><p>　　#include<stdio.h></p><p>　　#include<math.h></p><p><b>　　main()</b></p><p><b>　　{</b></p><p&

32、gt;<b>　　int c;</b></p><p>　　double a,s1,s2,x;</p><p>　　for(c=65;c<100;c++)</p><p>　　for(x=0.25;x<=0.87;x=x+0.01)</p><p><b>　　{</b></p&g

33、t;<p>　　s1=(c*c+sqrt(c-10)-2*c*(c-10)*cos(x));</p><p>　　s2=2*c*cos(x)-2*(c-10);</p><p><b>　　a=s1/s2;</b></p><p>　　if(a>=50&&a<=100)</p><p

34、>　　printf("c=%d,x=%f,a=%f\n",c,x,a);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　9、參考文獻</b></p><p>　　【1】申永勝.機械原理教程（

35、第二版）.清華大學出版社</p><p>　　【2】鄒慧君.機械原理課程設計手冊.高等教育出版社</p><p>　　【3】魯屏宇.工程圖學.機械工業(yè)出版社</p><p>　　【4】丁海軍.程序設計基礎（C語言）.北京航空航天出版社</p><p>　　【5】管榮法.凸輪與凸輪機構.國防工業(yè)出版社</p><p>