機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)---分度沖壓機(jī)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目 分度沖壓機(jī)（方案2）</p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　分度沖壓機(jī)使用功能描述</p><p>　　原動(dòng)機(jī)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(pán)形工作臺(tái)上均布8個(gè)工位，工作臺(tái)逆時(shí)針間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)工位，沖頭沖壓一次。當(dāng)沖好的工件轉(zhuǎn)至位置B時(shí)，推桿把工件推出。</p><p><b>　　工藝動(dòng)作分析</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)題目可見(jiàn)，在位置A沖壓工件的是執(zhí)行構(gòu)件1，盤(pán)形工作臺(tái)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(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)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(jī)運(yùn)動(dòng)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(dòng)作周期。執(zhí)行構(gòu)件1、3是間歇往復(fù)移動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件2是間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。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(shí)間是在停歇狀態(tài)。</p><p><b>　　三、運(yùn)動(dòng)功能分析</b></p><p>　　根據(jù)前面的分析可知，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件1工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有的運(yùn)動(dòng)功能如圖1所示。運(yùn)動(dòng)功能單元把一個(gè)連續(xù)的單向傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)件每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件1）間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，主動(dòng)件轉(zhuǎn)速

5、分別為15、25、35轉(zhuǎn)/分。</p><p>　　圖1執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的運(yùn)動(dòng)功能</p><p>　　由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1430轉(zhuǎn)/分，為了在執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的主動(dòng)件上分別的到15、25、35轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，則由電動(dòng)機(jī)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)1之間的總傳動(dòng)比有3種，分別為</p><p>　　總傳動(dòng)比由定傳動(dòng)比和變傳動(dòng)比兩部分構(gòu)成，即</p><p>　　3種總傳動(dòng)比

6、中最大，最小。由于定傳動(dòng)比是常數(shù)，因此，3種變傳動(dòng)比中最大，最小。采用滑移齒輪變速，其最大傳動(dòng)比最好不大于5，設(shè)定定傳動(dòng)比是20。</p><p>　　于是，傳動(dòng)系統(tǒng)的有級(jí)變速功能單元如圖2所示。</p><p>　　圖2有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p>　　為了保證系統(tǒng)過(guò)載時(shí)不至于損壞，在電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)之間加一個(gè)過(guò)載保護(hù)環(huán)節(jié)。過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元可采用帶傳動(dòng)

7、實(shí)現(xiàn)，這樣，該運(yùn)動(dòng)功能單元不僅具有過(guò)載保護(hù)功能還具有減速功能，如圖3所示。</p><p>　　圖3 過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p>　　整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)僅靠過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元不能實(shí)現(xiàn)其全部定傳動(dòng)比，因此，在傳動(dòng)系統(tǒng)中還要另加減速運(yùn)動(dòng)功能單元，其減速比為</p><p>　　減速運(yùn)動(dòng)功能單元如圖4所示。</p><p>　　圖4 減速運(yùn)動(dòng)

8、功能單元</p><p>　　根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)功能分析，可以得到實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，如圖5所示。</p><p>　　1430rpm </p><p>　　圖5 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖</p><p>　　為了使用統(tǒng)一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2，應(yīng)該在圖5所示的運(yùn)動(dòng)功

9、能系統(tǒng)圖中加一運(yùn)動(dòng)分支功能單元，其運(yùn)動(dòng)分支驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2，該運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)平面相互垂直，因此，該運(yùn)動(dòng)功能單元如圖7所示。</p><p>　　圖6運(yùn)動(dòng)分支功能單元</p><p><b>　　圖7運(yùn)動(dòng)功能單元</b></p><p>　　由于執(zhí)行構(gòu)件2是間歇運(yùn)動(dòng)，且由圖1可以看出執(zhí)行構(gòu)件2的間歇時(shí)間

10、是工作周期T的3/4，即其運(yùn)動(dòng)時(shí)間是其工作周期T的1/4。因此，間歇運(yùn)動(dòng)功能單的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為</p><p>　　間歇運(yùn)動(dòng)功能單元如圖8所示</p><p>　　圖8 間歇運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p>　　由于執(zhí)行構(gòu)件2的動(dòng)作幅度是其傳動(dòng)構(gòu)件的一半，因此，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2轉(zhuǎn)速應(yīng)該是的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的主動(dòng)件的的轉(zhuǎn)速的二分之一左右。所以，間歇運(yùn)動(dòng)功能單元輸出的運(yùn)動(dòng)應(yīng)經(jīng)過(guò)減速運(yùn)

11、動(dòng)功能單元減速，如圖9所示</p><p>　　圖9 減速運(yùn)動(dòng)功能單元</p><p>　　減速運(yùn)動(dòng)功能單元輸出的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)2實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)功能。由于執(zhí)行構(gòu)件2做間歇轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此，執(zhí)行構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)功能是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為歇轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　組合后的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，如圖10所示。</p><p>　　1430rpm

12、 </p><p>　　圖10 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1，2運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖</p><p>　　同理，為了使用統(tǒng)一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3，應(yīng)該在圖10所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中加一運(yùn)動(dòng)分支功能單元，其運(yùn)動(dòng)分支驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3，該運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)平面相互垂直，因此，該運(yùn)動(dòng)功能單元如圖7所示。</p&g

13、t;<p>　　驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有的運(yùn)動(dòng)功能如圖1所示。運(yùn)動(dòng)功能單元把一個(gè)連續(xù)的單向傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，和執(zhí)行構(gòu)件1基本相同。</p><p>　　根據(jù)上述分析，可以畫(huà)出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)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(jī)（方案2）的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖</p><p>　　四、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定</p><p>　　根據(jù)圖11所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元，便可擬定出機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方

16、案。</p><p>　　圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元1是原動(dòng)機(jī)。根據(jù)分度沖壓機(jī)的工作要求，可以選擇電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，如圖12所示。</p><p>　　圖12 電動(dòng)機(jī)替代運(yùn)動(dòng)功能單元1</p><p>　　圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元2是過(guò)載保護(hù)功能單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動(dòng)代替，如圖13所示。</p><p>　　圖13 皮帶傳動(dòng)替代運(yùn)動(dòng)功能單

17、元2</p><p>　　圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元3是有級(jí)變速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動(dòng)代替，如圖14所示。</p><p>　　圖14 滑移齒輪變速替代運(yùn)動(dòng)功能單元3</p><p>　　圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元4是減速功能，可以選擇定軸齒輪傳動(dòng)代替，如圖15所示。</p><p>　　圖15定軸齒輪傳動(dòng)代替運(yùn)動(dòng)功能單元4</p>

18、;<p>　　圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元5，6,7是運(yùn)動(dòng)分支功能單元和執(zhí)行構(gòu)件1的間歇直線運(yùn)動(dòng)，可以用圓錐齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)輪與凸輪替代，如圖16所示。</p><p>　　圖16 2運(yùn)動(dòng)功能單元的主動(dòng)件固聯(lián)替代運(yùn)動(dòng)功能單元5，6，7</p><p>　　圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元8，11,12是運(yùn)動(dòng)分支功能單元和執(zhí)行構(gòu)件3的間歇直線運(yùn)動(dòng)，可以用圓錐齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)輪與凸輪替代，如圖17所

19、示。</p><p>　　圖17 2運(yùn)動(dòng)功能單元的主動(dòng)件固聯(lián)替代運(yùn)動(dòng)功能單元8，11，12</p><p>　　圖11中運(yùn)動(dòng)功能單元9是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元，可以用槽輪機(jī)構(gòu)替代。該運(yùn)動(dòng)功能單元的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為，該槽輪機(jī)構(gòu)如圖18所示。</p><p>　　圖18 槽輪機(jī)構(gòu)替代連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元9</p><p>

20、;　　圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元10是增速運(yùn)動(dòng)功能單元，可以用圓柱齒輪傳動(dòng)替代，完成執(zhí)行構(gòu)件2（轉(zhuǎn)盤(pán)）的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖19所示。</p><p>　　圖19 圓柱齒輪傳動(dòng)替代減速運(yùn)動(dòng)功能單元10</p><p>　　根據(jù)以上分析，按照?qǐng)D11各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元連接的順序把各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元的替代機(jī)構(gòu)以此鏈接便形成了分度沖壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖（見(jiàn)A3圖紙）。</p><p>　　

21、變速機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖20</p><p><b>　　圖20變速機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　五、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　1、執(zhí)行構(gòu)件1的設(shè)計(jì)</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)1驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件1由凸輪帶動(dòng)沖頭做上下往復(fù)間歇直線運(yùn)動(dòng)。由題目可知，沖頭行程200mm，為使沖頭沖壓工件時(shí)具有較大的動(dòng)

22、能，選擇等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)沖頭上升時(shí)為了避免較大的沖擊，選擇正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，執(zhí)行構(gòu)件1的凸輪機(jī)構(gòu)的原始參數(shù)如下。</p><p><b>　　升程200mm</b></p><p><b>　　升程運(yùn)動(dòng)角150°</b></p><p>　　升程運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)角120°</b></p><p><b>　　回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：等速</b></p><p>　　回程許用壓力角70°</p><p><b>　　遠(yuǎn)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　確定槽輪槽數(shù)</b></p><p>　　在撥盤(pán)圓銷數(shù)k=1時(shí)，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(jī)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(shí)撥盤(pán)的轉(zhuǎn)角</p><p><b>　　中心距</b></p><p>　　槽輪機(jī)構(gòu)的中心距應(yīng)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(pán)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(jì)</p><p>　　執(zhí)行機(jī)構(gòu)3驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行

29、構(gòu)件3由凸輪帶動(dòng)推桿做上下往復(fù)間歇直線運(yùn)動(dòng)。推程大小應(yīng)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(jī)構(gòu)的原始參數(shù)如下。</p><p><b>　　升程200mm</b></p><p><b>　　升程運(yùn)動(dòng)角120°</b></p><p>　　升程運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)角150°</b></p><p><b>　　回程運(yùn)動(dòng)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(dòng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　確定齒輪齒數(shù)</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖中齒輪5、6、7、8、9、10組成了滑移齒輪有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)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(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)和應(yīng)該大

34、致相同</p><p><b>　　可取</b></p><p><b>　　可取</b></p><p><b>　　計(jì)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(duì)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距相同</p><p>　　這三對(duì)齒輪互為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，其幾何尺寸可按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。（齒輪計(jì)算參數(shù)見(jiàn)附表）</p><p><b>　　5、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1）圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，齒輪11、12、13、14、15、16

36、實(shí)現(xiàn)圖11中的運(yùn)動(dòng)功能4的減速運(yùn)動(dòng)功能，它所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為8。齒輪11、12、13、14、15、16構(gòu)成定軸輪系，因此，傳動(dòng)比平均分配：</p><p>　　同時(shí)在驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2是也需要一對(duì)傳動(dòng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。（齒輪計(jì)算參數(shù)見(jiàn)附表）</p><p>　　2） 圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>　　由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，錐齒輪19、20、21、22實(shí)現(xiàn)圖11中的運(yùn)動(dòng)功能7、11，改變其轉(zhuǎn)動(dòng)方向，他所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)計(jì)算。（錐齒輪計(jì)算參數(shù)見(jiàn)附

39、表）</p><p><b>　　6、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于工作環(huán)境與工作條件尚不明確帶傳動(dòng)，根據(jù)傳動(dòng)比，暫定帶輪的直徑為</p><p>　　六、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　1）執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　沖頭升程、回程運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)分析</p><p>　　推桿升程、回程運(yùn)動(dòng)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>