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文檔簡介
1、<p><b> 機械原理課程設(shè)計</b></p><p> 題 目 分度沖壓機(方案2)</p><p> 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p> 分度沖壓機使用功能描述</p><p> 原動機轉(zhuǎn)速為1430rpm,沖頭在位置A每分鐘沖壓次數(shù)15,25,35分
2、3檔可以調(diào)節(jié),沖頭行程200mm;盤形工作臺上均布8個工位,工作臺逆時針間歇轉(zhuǎn)動,每轉(zhuǎn)過一個工位,沖頭沖壓一次。當沖好的工件轉(zhuǎn)至位置B時,推桿把工件推出。</p><p><b> 工藝動作分析</b></p><p> 由設(shè)計題目可見,在位置A沖壓工件的是執(zhí)行構(gòu)件1,盤形工作臺是執(zhí)行構(gòu)件2,在位置B處把工件推出的是執(zhí)行構(gòu)件3,這三個執(zhí)行構(gòu)件的運動協(xié)調(diào)關(guān)系如下圖所
3、示。</p><p><b> T</b></p><p><b> T1</b></p><p> 分度沖壓機運動循環(huán)圖</p><p> T是是執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期, T1 是執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期,T是執(zhí)行構(gòu)件3的動作周期。執(zhí)行構(gòu)件1、3是間歇往復移動,執(zhí)行構(gòu)件2是間歇轉(zhuǎn)動。執(zhí)行構(gòu)件1、
4、3的周期相等,執(zhí)行構(gòu)件2的周期是執(zhí)行構(gòu)件1、3的四分之一左右,執(zhí)行構(gòu)件2大多數(shù)時間是在停歇狀態(tài)。</p><p><b> 三、運動功能分析</b></p><p> 根據(jù)前面的分析可知,驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1工作的執(zhí)行機構(gòu)應該具有的運動功能如圖1所示。運動功能單元把一個連續(xù)的單向傳動轉(zhuǎn)換為間歇的往復運動,主動件每轉(zhuǎn)動一周,從動件(執(zhí)行構(gòu)件1)間歇往復運動一次,主動件轉(zhuǎn)速
5、分別為15、25、35轉(zhuǎn)/分。</p><p> 圖1執(zhí)行機構(gòu)1的運動功能</p><p> 由于電動機的轉(zhuǎn)速為1430轉(zhuǎn)/分,為了在執(zhí)行機構(gòu)1的主動件上分別的到15、25、35轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速,則由電動機到執(zhí)行機構(gòu)1之間的總傳動比有3種,分別為</p><p> 總傳動比由定傳動比和變傳動比兩部分構(gòu)成,即</p><p> 3種總傳動比
6、中最大,最小。由于定傳動比是常數(shù),因此,3種變傳動比中最大,最小。采用滑移齒輪變速,其最大傳動比最好不大于5,設(shè)定定傳動比是20。</p><p> 于是,傳動系統(tǒng)的有級變速功能單元如圖2所示。</p><p> 圖2有級變速運動功能單元</p><p> 為了保證系統(tǒng)過載時不至于損壞,在電動機和傳動系統(tǒng)之間加一個過載保護環(huán)節(jié)。過載保護運動功能單元可采用帶傳動
7、實現(xiàn),這樣,該運動功能單元不僅具有過載保護功能還具有減速功能,如圖3所示。</p><p> 圖3 過載保護運動功能單元</p><p> 整個傳動系統(tǒng)僅靠過載保護運動功能單元不能實現(xiàn)其全部定傳動比,因此,在傳動系統(tǒng)中還要另加減速運動功能單元,其減速比為</p><p> 減速運動功能單元如圖4所示。</p><p> 圖4 減速運動
8、功能單元</p><p> 根據(jù)上述運動功能分析,可以得到實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運動的運動功能系統(tǒng)圖,如圖5所示。</p><p> 1430rpm </p><p> 圖5 實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運動的運動功能系統(tǒng)圖</p><p> 為了使用統(tǒng)一原動機驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2,應該在圖5所示的運動功
9、能系統(tǒng)圖中加一運動分支功能單元,其運動分支驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2,該運動分支功能單元如圖6所示。由于執(zhí)行構(gòu)件2與執(zhí)行構(gòu)件1的運動平面相互垂直,因此,該運動功能單元如圖7所示。</p><p> 圖6運動分支功能單元</p><p><b> 圖7運動功能單元</b></p><p> 由于執(zhí)行構(gòu)件2是間歇運動,且由圖1可以看出執(zhí)行構(gòu)件2的間歇時間
10、是工作周期T的3/4,即其運動時間是其工作周期T的1/4。因此,間歇運動功能單的運動系數(shù)為</p><p> 間歇運動功能單元如圖8所示</p><p> 圖8 間歇運動功能單元</p><p> 由于執(zhí)行構(gòu)件2的動作幅度是其傳動構(gòu)件的一半,因此,驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2轉(zhuǎn)速應該是的驅(qū)動機構(gòu)2的主動件的的轉(zhuǎn)速的二分之一左右。所以,間歇運動功能單元輸出的運動應經(jīng)過減速運
11、動功能單元減速,如圖9所示</p><p> 圖9 減速運動功能單元</p><p> 減速運動功能單元輸出的運動驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)2實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件2的運動功能。由于執(zhí)行構(gòu)件2做間歇轉(zhuǎn)動運動,因此,執(zhí)行構(gòu)件2的運動功能是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為歇轉(zhuǎn)動運動。</p><p> 組合后的運動功能系統(tǒng)圖,如圖10所示。</p><p> 1430rpm
12、 </p><p> 圖10 實現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1,2運動的運動功能系統(tǒng)圖</p><p> 同理,為了使用統(tǒng)一原動機驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3,應該在圖10所示的運動功能系統(tǒng)圖中加一運動分支功能單元,其運動分支驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3,該運動分支功能單元如圖6所示。由于執(zhí)行構(gòu)件3與執(zhí)行構(gòu)件2的運動平面相互垂直,因此,該運動功能單元如圖7所示。</p&g
13、t;<p> 驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3工作的執(zhí)行機構(gòu)應該具有的運動功能如圖1所示。運動功能單元把一個連續(xù)的單向傳動轉(zhuǎn)換為間歇的往復運動,和執(zhí)行構(gòu)件1基本相同。</p><p> 根據(jù)上述分析,可以畫出整個系統(tǒng)的運動功能系統(tǒng)圖,如圖11所示。</p><p> 1430rpm </p><p> 1
14、 2 3 4 </p><p> 5 6 </p><p> 7 8 9</p><p><b>
15、 10 </b></p><p> 11 12</p><p> 圖11分度沖壓機(方案2)的運動功能系統(tǒng)圖</p><p> 四、系統(tǒng)運動方案擬定</p><p> 根據(jù)圖11所示的運動功能系統(tǒng)圖,選擇適當?shù)臋C構(gòu)替代運動功能系統(tǒng)圖中的各個運動功能單元,便可擬定出機械系統(tǒng)運動方
16、案。</p><p> 圖11中的運動功能單元1是原動機。根據(jù)分度沖壓機的工作要求,可以選擇電動機作為原動機,如圖12所示。</p><p> 圖12 電動機替代運動功能單元1</p><p> 圖11中的運動功能單元2是過載保護功能單元兼具減速功能,可以選擇帶傳動代替,如圖13所示。</p><p> 圖13 皮帶傳動替代運動功能單
17、元2</p><p> 圖11中的運動功能單元3是有級變速功能,可以選擇滑移齒輪變速傳動代替,如圖14所示。</p><p> 圖14 滑移齒輪變速替代運動功能單元3</p><p> 圖11中的運動功能單元4是減速功能,可以選擇定軸齒輪傳動代替,如圖15所示。</p><p> 圖15定軸齒輪傳動代替運動功能單元4</p>
18、;<p> 圖11中的運動功能單元5,6,7是運動分支功能單元和執(zhí)行構(gòu)件1的間歇直線運動,可以用圓錐齒輪傳動的主動輪與凸輪替代,如圖16所示。</p><p> 圖16 2運動功能單元的主動件固聯(lián)替代運動功能單元5,6,7</p><p> 圖11中的運動功能單元8,11,12是運動分支功能單元和執(zhí)行構(gòu)件3的間歇直線運動,可以用圓錐齒輪傳動的主動輪與凸輪替代,如圖17所
19、示。</p><p> 圖17 2運動功能單元的主動件固聯(lián)替代運動功能單元8,11,12</p><p> 圖11中運動功能單元9是把連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動的運動功能單元,可以用槽輪機構(gòu)替代。該運動功能單元的運動系數(shù)為,該槽輪機構(gòu)如圖18所示。</p><p> 圖18 槽輪機構(gòu)替代連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動的運動功能單元9</p><p>
20、; 圖11中的運動功能單元10是增速運動功能單元,可以用圓柱齒輪傳動替代,完成執(zhí)行構(gòu)件2(轉(zhuǎn)盤)的間歇轉(zhuǎn)動,如圖19所示。</p><p> 圖19 圓柱齒輪傳動替代減速運動功能單元10</p><p> 根據(jù)以上分析,按照圖11各個運動功能單元連接的順序把各個運動功能單元的替代機構(gòu)以此鏈接便形成了分度沖壓機的運動方案簡圖(見A3圖紙)。</p><p>
21、變速機構(gòu)簡圖如圖20</p><p><b> 圖20變速機構(gòu)簡圖</b></p><p> 五、系統(tǒng)運動方案設(shè)計</p><p> 1、執(zhí)行構(gòu)件1的設(shè)計</p><p> 執(zhí)行機構(gòu)1驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件1運動,執(zhí)行構(gòu)件1由凸輪帶動沖頭做上下往復間歇直線運動。由題目可知,沖頭行程200mm,為使沖頭沖壓工件時具有較大的動
22、能,選擇等速運動規(guī)律,同時沖頭上升時為了避免較大的沖擊,選擇正弦加速度運動規(guī)律,執(zhí)行構(gòu)件1的凸輪機構(gòu)的原始參數(shù)如下。</p><p><b> 升程200mm</b></p><p><b> 升程運動角150°</b></p><p> 升程運動規(guī)律:正弦加速度</p><p>
23、 升程許用壓力角40°</p><p><b> 回程運動角120°</b></p><p><b> 回程運動規(guī)律:等速</b></p><p> 回程許用壓力角70°</p><p><b> 遠休止角90°</b></
24、p><p><b> 凸輪曲線如圖21:</b></p><p><b> 圖21 凸輪曲線</b></p><p> 由上圖確定偏距e=20mm 基圓半徑ro=100mm</p><p><b> 凸輪的輪廓如圖22</b></p><p><
25、;b> 圖22 凸輪的輪廓</b></p><p><b> 2、槽輪機構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b> 確定槽輪槽數(shù)</b></p><p> 在撥盤圓銷數(shù)k=1時,槽輪槽數(shù)z=4,該槽輪的各尺寸關(guān)系如圖23所示</p><p> 圖23 槽輪機構(gòu)幾何尺寸關(guān)系&
26、lt;/p><p><b> 槽輪槽間角</b></p><p> 由圖23可知槽輪的槽間角為</p><p> 槽輪每次轉(zhuǎn)位時撥盤的轉(zhuǎn)角</p><p><b> 中心距</b></p><p> 槽輪機構(gòu)的中心距應該根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定,在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為&l
27、t;/p><p><b> 撥盤圓銷回轉(zhuǎn)半徑</b></p><p><b> 槽輪半徑</b></p><p><b> 鎖止弧張角</b></p><p><b> 圓銷半徑</b></p><p><b> 圓
28、整</b></p><p><b> 槽輪槽深</b></p><p><b> 鎖止弧半徑</b></p><p><b> 取</b></p><p> 3、執(zhí)行構(gòu)件3的設(shè)計</p><p> 執(zhí)行機構(gòu)3驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件3運動,執(zhí)行
29、構(gòu)件3由凸輪帶動推桿做上下往復間歇直線運動。推程大小應根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定,在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為200mm,執(zhí)行構(gòu)件1的凸輪機構(gòu)的原始參數(shù)如下。</p><p><b> 升程200mm</b></p><p><b> 升程運動角120°</b></p><p> 升程運動規(guī)律:正弦加速度</p
30、><p> 升程許用壓力角40°</p><p><b> 回程運動角150°</b></p><p><b> 回程運動規(guī)律:等速</b></p><p> 回程許用壓力角70°</p><p><b> 近休止角90°
31、;</b></p><p><b> 凸輪曲線如圖24:</b></p><p><b> 圖24 凸輪曲線</b></p><p> 由上圖確定偏距e=20mm 基圓半徑ro=125mm</p><p><b> 凸輪的輪廓如圖25</b></p&g
32、t;<p><b> 圖25 凸輪的輪廓</b></p><p> 4、滑移齒輪傳動設(shè)計</p><p><b> 確定齒輪齒數(shù)</b></p><p> 結(jié)構(gòu)簡圖中齒輪5、6、7、8、9、10組成了滑移齒輪有級變速運動功能單元,其齒數(shù)分別為z5、z6、z7、z8、z9、z10。由前面的分析可知<
33、;/p><p><b> 按最小不跟切齒數(shù)取</b></p><p><b> 則</b></p><p><b> 其齒數(shù)和為</b></p><p><b> 可取</b></p><p> 另外兩對嚙合齒輪的齒數(shù)和應該大
34、致相同</p><p><b> 可取</b></p><p><b> 可取</b></p><p><b> 計算齒輪幾何尺寸</b></p><p> 齒輪7、8的齒數(shù),齒輪9、10的齒數(shù)和齒輪5、6的齒數(shù)和相等,即 </p><p>
35、若取齒輪模數(shù)為m=2mm,則這兩對齒輪的標準中心距相同</p><p> 這三對齒輪互為標準傳動,其幾何尺寸可按標準齒輪計算。(齒輪計算參數(shù)見附表)</p><p><b> 5、齒輪傳動設(shè)計</b></p><p> 1)圓柱齒輪傳動設(shè)計</p><p> 由結(jié)構(gòu)簡圖可知,齒輪11、12、13、14、15、16
36、實現(xiàn)圖11中的運動功能4的減速運動功能,它所實現(xiàn)的傳動比為8。齒輪11、12、13、14、15、16構(gòu)成定軸輪系,因此,傳動比平均分配:</p><p> 同時在驅(qū)動執(zhí)行構(gòu)件2是也需要一對傳動比為2的定軸齒輪,齒輪17、18。</p><p> 齒輪11,13,15,17,避免根切,齒數(shù)應大于等于17</p><p><b> 取</b>
37、</p><p><b> 所以:</b></p><p> 取模數(shù)m=2mm,按標準齒輪計算。(齒輪計算參數(shù)見附表)</p><p> 2) 圓錐齒輪傳動設(shè)計</p><p> 由結(jié)構(gòu)簡圖可知,錐齒輪19、20、21、22實現(xiàn)圖11中的運動功能7、11,改變其轉(zhuǎn)動方向,他所實現(xiàn)的傳動比為1兩錐齒輪的軸間角為&l
38、t;/p><p> 錐齒輪的分度圓錐角為</p><p> 錐齒輪的最小不根切當量齒數(shù)為</p><p> 錐齒輪1齒數(shù)按最小不根切齒數(shù)確定,即</p><p><b> 錐齒輪的齒數(shù)取</b></p><p> 錐齒輪的幾何尺寸,取m=3mm,按標準直齒錐齒輪傳動計算。(錐齒輪計算參數(shù)見附
39、表)</p><p><b> 6、帶傳動設(shè)計</b></p><p> 由于工作環(huán)境與工作條件尚不明確帶傳動,根據(jù)傳動比,暫定帶輪的直徑為</p><p> 六、機械系統(tǒng)運動分析</p><p> 1)執(zhí)行構(gòu)件1運動分析</p><p> 沖頭升程、回程運動方程及推桿位移、速度、加速度
40、線圖:</p><p> 沖頭位移線圖,如圖26。</p><p> 圖26 沖頭位移線圖</p><p> 沖頭速度線圖,如圖27。</p><p> 圖27 沖頭速度線圖</p><p> 沖頭加速度線圖,如圖28</p><p> 圖28沖頭加速度線圖</p>&
41、lt;p> 2)執(zhí)行構(gòu)件3運動分析</p><p> 推桿升程、回程運動方程及推桿位移、速度、加速度線圖:</p><p> 推桿位移線圖,如圖29</p><p><b> 圖29推桿位移線圖</b></p><p> 推桿速度線圖,如圖30</p><p><b>
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