機械原理課程設計--- 薄壁零件沖床設計

1、<p><b>　　西安工業(yè)大學</b></p><p><b>　　機械原理課程設計</b></p><p><b>　　設計計算說明書</b></p><p>　　設計題目 薄壁零件沖床設計 </p>

2、<p>　　- 工業(yè)中心 學院 工程制造 專業(yè)</p><p>　　- 08 級 班</p><p>　　學生姓名 </p><p>　　完成日期 2010-7-8 </p><p&g

3、t;　　指導教師 王麗君 </p><p><b>　　工業(yè)中心試驗班</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　設計任務書………………………………………………………1-2</p><p>　　設計題目…………………………………………………………1

4、</p><p>　　工作原理與及結(jié)構(gòu)組成…………………………………………1</p><p>　　設計要求與技術(shù)條件……………………………………………1</p><p>　　設計任務…………………………………………………………2</p><p>　　5、提交材料…………………………………………………………2</p><p&

5、gt;　　機動傳動系統(tǒng)方案設計…………………………………………3-4</p><p>　　方案設計…………………………………………………………3</p><p>　　方案對比…………………………………………………………4</p><p>　　機構(gòu)設計…………………………………………………………4-6</p><p>　　選擇方案一………………

6、………………………………………4</p><p>　　凸輪設計…………………………………………………………4</p><p>　　循環(huán)圖……………………………………………………………5</p><p>　　軟件模擬所得圖…………………………………………………6</p><p>　　機構(gòu)平衡力矩Mb－Φ線圖和固定支座反力fi－Φ線圖………7&l

7、t;/p><p>　　總結(jié)…………………………………………………………………7</p><p><b>　　設計任務書</b></p><p><b>　　1、設計題目</b></p><p>　　薄壁零件沖床機構(gòu)設計</p><p>　　2、工作原理與及結(jié)構(gòu)組成</p&g

8、t;<p>　　該沖床用于沖制、拉延薄壁零件。沖床的執(zhí)行機構(gòu)主要包括沖壓機構(gòu)和送料機構(gòu)，其工作原理如圖1a所示，上模先以較大速度接近坯料，然后以勻速進行拉延成型工作，然后上模繼續(xù)下行將成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料機構(gòu)從側(cè)面將坯料送至待加工位置，完成一個工作循環(huán)。</p><p>　　3、設計要求與技術(shù)條件</p><p>　　1）以電動機作為動力源，下

9、模固定，從動件（執(zhí)行構(gòu)件）為上模，作上下往復直線運動，其大致運動規(guī)律如圖1b所示，具有快速下沉、等速工作進給和快速返回等特性。</p><p>　　2）機構(gòu)應具有較好的傳力性能，工作段的傳動角 大于或等于許用傳動角 40。</p><p>　　3）上模到達工作段之前，送料機構(gòu)已將坯料送至待加工位置（下模上方）。</p><p>　　4）生產(chǎn)率為每分鐘70件。<

10、;/p><p>　　5）上模的工作段長度l = 40100mm，對應曲柄轉(zhuǎn)角0 = (1/3 1/2 )；上?？傂谐涕L度必須大于工作段長度的兩倍以上。</p><p>　　6）上模在一個運動循環(huán)內(nèi)的受力如圖1c所示，在工作段所受的阻力F1見下表，其它階段所受的阻力F0=50N。</p><p>　　7）行程速度變化系數(shù)K 1.5。</p><p>

11、;　　8）送料距離H = 60 250mm。</p><p>　　9）機器運轉(zhuǎn)速度波動系數(shù) 不超過0.05。</p><p>　　設計參數(shù)見下表：（按學號分組：每五人一組）</p><p>　　第三組：沖壓荷載：7000N；上模工作段長度：7mm0；上模工作段對應曲柄轉(zhuǎn)角：60°</p><p>　　對機構(gòu)進行動力分析時，為方便起見

12、，所需參數(shù)值建議按如下方式選?。?lt;/p><p>　　1）設連桿機構(gòu)中各構(gòu)件均為等截面均質(zhì)桿，其質(zhì)心在桿長的中點，而曲柄的質(zhì)心則與回轉(zhuǎn)軸線重合。</p><p>　　2）設各構(gòu)件質(zhì)量按40kg/m計算，繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動慣量按2kgm2/m計算。</p><p>　　3）轉(zhuǎn)動滑塊的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量忽略不計，移動滑塊的質(zhì)量設為36kg。</p><p>

13、;　　4）傳動裝置的等效轉(zhuǎn)動慣量（以曲柄為等效構(gòu)件）設為30kgm2。</p><p><b>　　4、設計任務</b></p><p>　　1）完成各執(zhí)行機構(gòu)的型式設計。擬定機械傳動系統(tǒng)方案；</p><p>　　2）按工藝要求進行執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)調(diào)設計，畫出執(zhí)行機構(gòu)的工作循環(huán)圖；</p><p>　　3）確定各執(zhí)行機構(gòu)的運

14、動學參數(shù)，繪制機構(gòu)運動簡圖。利用軟件模擬所設計機構(gòu)，畫出上模位移圖，速度圖和加速度線圖；</p><p>　　4）根據(jù)上面建立的模型，畫出機構(gòu)平衡力矩Mb－Φ線圖和固定支座反力fi－Φ線圖；</p><p>　　5）確定電動機的功率和轉(zhuǎn)速，計算傳動比，用齒輪傳動（或輪系）實現(xiàn)變速； </p><p>　　6）根據(jù)所學知識，大膽提出一種或一種以上與該機現(xiàn)有傳統(tǒng)設計不同

15、的創(chuàng)新設計方案。</p><p><b>　　5、提交材料</b></p><p>　　1）設計計算說明書一份：</p><p>　　原始數(shù)據(jù)，機構(gòu)簡圖；</p><p>　　簡述方案設計和選擇方案，各機構(gòu)設計步驟或分析計算過程；</p><p>　　利用軟件畫出的相應線圖：運動分析和動態(tài)靜力分析

16、圖（抓圖粘貼）；</p><p>　　提出的創(chuàng)新設計方案；</p><p>　　對設計結(jié)果的分析討論；</p><p>　　總結(jié)（或心得體會）；</p><p><b>　　參考文獻等。</b></p><p>　　2）2號圖（或3號圖）一張（機械系統(tǒng)傳動方案設計圖）；</p>&l

17、t;p>　　3）2號圖一張（用cad繪制凸輪機構(gòu)設計圖，含運動循環(huán)圖）。</p><p>　　4）曲柄長度調(diào)節(jié)原理圖（2號圖一張）選作。</p><p>　　機械系統(tǒng)傳動方案設計：</p><p><b>　　1方案設計：</b></p><p>　　⑴．四桿沖壓機構(gòu)和凸輪連桿送料機構(gòu)：</p>&l

18、t;p>　　圖 1 沖床方案設計之一</p><p>　　如圖1所示，沖壓機構(gòu)由四桿機構(gòu)和搖桿滑塊機構(gòu)串連組和而成，可用作圖法按其行程變化系數(shù)確定其急位夾角，且其有急回特性。送料機構(gòu)的凸輪通過齒輪機構(gòu)和曲柄軸相連，則可以準確確定凸輪個階段運動角和從動件運動規(guī)律。</p><p>　　⑵曲柄搖桿沖壓機構(gòu)和凸輪連桿送料機構(gòu)：</p><p>　　如圖2所示，沖壓機

19、構(gòu)采用曲柄雙搖桿機構(gòu)，可保證電動機在小功率帶動下沖頭有足動力，五桿機構(gòu)按行程速度變化系數(shù)比用圖解法設計。若尺寸選擇恰當，可使執(zhí)行機構(gòu)在工作段中運動時機構(gòu)的壓力角較小。</p><p>　?、?齒輪－連桿沖壓機構(gòu)和凸輪－連桿送料機構(gòu)</p><p>　　如圖2所示，沖壓機構(gòu)采用有兩個自由度的雙曲柄七桿機構(gòu)，用齒輪副將其封閉為一個自由度（齒輪1與曲柄AB固聯(lián)，齒輪2與曲柄DE固聯(lián)）。恰當?shù)剡x擇

20、C點軌跡和確定構(gòu)件尺寸，可保證機構(gòu)具有急回運動和工作段近似勻速的特性，并使壓力角 盡可能小。</p><p>　　送料機構(gòu)由凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)串聯(lián)組成，按運動循環(huán)圖可確定凸輪推程角和從動件的運動規(guī)律，使其能在預定時間將坯料推送至待加工位置。設計時，若使lOG lOH，可減小凸輪尺寸。</p><p><b>　　2．方案對比：</b></p><

21、p><b>　　⑴對于方案1：</b></p><p>　　容易滿足有急回特性，急位夾角及運動規(guī)律等要求。凸輪軸通過齒輪機構(gòu)與曲柄軸相連，按機構(gòu)運動循環(huán)圖確定凸輪推程運動角和從動件運動規(guī)律，則機構(gòu)可在預定時間將坯料送至待加工位置。</p><p>　　此方案比較合理，四桿機構(gòu)容易設計，曲柄軸和凸輪軸通過齒輪機構(gòu)連接，傳動準確穩(wěn)定，可以調(diào)節(jié)擺桿上的支點位置調(diào)節(jié)加工

22、鋼板厚度。所以選此方案設計。</p><p><b>　　⑵．對于方案3：</b></p><p>　　齒輪－連桿沖壓機構(gòu)和凸輪－連桿送料機構(gòu)來說連桿作為沖頭其運動較難滿足沖頭的運動規(guī)律，點的運動規(guī)律較為復雜不好確定。但對于連桿作為沖頭能克服較強的沖力。</p><p><b>　　機構(gòu)設計：</b></p>

23、<p><b>　　1．選擇方案一：</b></p><p>　?、艞U長計算：假定桿EF=600、CE=700的長度，確定D點（ED<CD0取DE=250，沖頭移動總長F1F2=150（工作長度L=70），推出擺角確定C1和C2，取極位夾角為40度，確定A點在圓弧上，假定落料時沖頭移動40，工作時曲柄轉(zhuǎn)角70度，進而確定A點位置，以及曲柄和連桿的長度。</p>

24、<p>　?、讫X輪機構(gòu)計算：取齒輪1和齒輪3公稱直徑為160，</p><p>　?、?凸輪計算：協(xié)調(diào)沖頭選定推桿位置，取基圓直徑為160，行程為150，進而確定齒輪2的公稱直徑，凸輪計算由描點法可得，見凸輪設計圖。</p><p>　　根據(jù)作圖法設計其機構(gòu)：</p><p>　　注：圖在下張。 </p><p&g

25、t;　　2．凸輪設計：圖，數(shù)據(jù)，見后圖。</p><p>　　3．運動循環(huán)過程：圖在后。</p><p>　　4．軟件模擬所得圖象：</p><p><b>　　沖頭：圖在后。</b></p><p>　　5． 機構(gòu)平衡力矩Mb－Φ線圖和固定支座反力fi－Φ線圖。</p><p>　　6．系統(tǒng)傳動

26、方案簡圖：</p><p><b>　　7．傳動設計：</b></p><p><b>　?、牛踹x原動機</b></p><p>　　由于交流異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工作穩(wěn)定可靠、容易維護，且交流電源易于獲得。故此處選擇Y系列三相異步電動機作為原動機，額定轉(zhuǎn)速n=3000rad/min </p><

27、;p><b>　?、朴嬎憧倐鲃颖?lt;/b></p><p>　　根據(jù)選定的驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速和沖床的生產(chǎn)能力，可知機械傳動系統(tǒng)的總傳動比為：</p><p>　　因為每分鐘生產(chǎn)70件則所需要n=4200 rad/min</p><p>　　傳動比ｉ＝4200/3000=1.4</p><p><b>　　齒輪中&

28、lt;/b></p><p><b>　　m=5</b></p><p><b>　　z1=30</b></p><p><b>　　z2=z3=42</b></p><p>　　d1=mz1=150</p><p>　　d2=d3=mz2=210

29、。</p><p><b>　　四：總結(jié)</b></p><p>　　十幾天的機械原理課程設計結(jié)束了，在這次實踐的過程中學到了一些除技能以外的其他東西,領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質(zhì),更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機制,最重要的還是自己問題的</p><p>　　看法產(chǎn)生了良性的變化. 在社會這樣一個大群體里面,

30、溝通自然是為人處世的基本,如何協(xié)調(diào)彼此的關(guān)系值得我們?nèi)ド钏己腕w會.在實習設計當中依靠與被依靠對我的觸及很大,有些人很有責任感,把這樣一種事情當成是自己的重要任務,并為之付出了很大的努力,不斷的思考自己所遇到的問題.而有些人則不以為然,總覺得自己的弱勢…..其實在生活中這樣的事情也是很多的,當我們面對很多問題的時候所采取的具體行動也是不同的,這當然也會影響我們的結(jié)果.很多時候問題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決問題的心態(tài),而不是看我們過去的能

31、力到底有多強,那是一種態(tài)度的端正和目的的明確,只有這樣把自己身置于具體的問題之中,我們才能更好的解決問題.</p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　1 王淑仁主編. 機械原理課程設計[M]. 北京: 科學出版社, 2006.</p><p>　　2呂厚庸, 沈愛紅. 組合機構(gòu)設計與應用創(chuàng)新[M]. 北京: 機械工業(yè)出

32、版社, 2008. </p><p>　　3 馮鑒, 何俊, 雷智翔. 機械原理[M]. 成都: 西南交通大學出版社, 2008.</p><p>　　4陳辛波, 巖附 信行, 林嚴, 森川 廣一. 非圓齒輪-連桿型函數(shù)發(fā)生器的機構(gòu)綜合[J]. 同濟大學學報, 2002, 30(9): 1091-1094.</p><p>　　5 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研

33、室編著. 機械設計[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006.</p><p>　　6 孟憲源，姜琪. 機構(gòu)構(gòu)型與應用. 北京：機械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　7 黃茂林，秦偉. 機械原理. 北京：機械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　8 孫恒主編. 機械原理. 北京：高等教育出版社，2007</p><p>　　9王

34、三民主編. 機械原理與設計課程設計. 北京：機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　10 裘建新主編. 機械原理課程設計指導書. 北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　11 牛鳴歧，王保民，王振甫. 機械原理課程設計手冊. 重慶：重慶大學出版社，2001</p><p>　　12 席偉光，楊光，李波. 機械設計課程設計. 北京：高等教育才出版社&