自动送料冲床机构的课程设计方案

目录

一、设计题目……………………………………………

二、自动送料机构的总体设计…………………………

2、1冲压机构方案初步设计…………………………

2、2送料机构方案初步设计…………………………

2、3整体机构运动方案的改进设计……………………

三、各构件的运动尺寸的设计与计算…………………

四、工作循环图与齿轮的计算…………………………

五、滑块C的运动变化规律及曲线……………………

六、电动机的功率、转速和驱动力矩及飞轮转动惯量的计算…………………………………………………

七、设计的总结和心得………………………………

八、参考文献……………………………………………

一、设计题目

我们组此次的设计题目是：自动送料冲床机构方案设计。课题要求需要实现的功能是：送料和冲孔两个功能能够同时实现，以节约加工时间，提高效率。首先拿到课题，第一步要做的就是把功能分解开来，运用所学机械原理的知识，分析实现每一个分功能所需要的最简机构。而我们分解后的功能就是两个：一为冲孔，二为送料。就依我们目前所学知识而言，实现这些功能就是要利用四杆机构和齿轮机构等这些基本机构，把它们协调到一起实现预期功能。 图4.1为某冲床机构运动方案示意图。该冲床用于在板料上冲制电动玩具中需要的薄齿轮。电动机通过V 带传动和齿轮传动（图中未画出）带动1'O A 转动，通过连杆'A C 带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。四杆机构12'O AB O 和齿轮机构实现自动送料。

针对图4.1所示的冲床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。

图4.1 冲床机构运动方案示意图

4.2 设计数据与要求

依据冲床工矿条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表4.2所示。要求设计的冲床机构机构紧凑，机械效率高。

表4.2冲床机构设计数据

4.3 设计任务

图 4.3 冲头所受阻力曲线

（l）绘制冲床机构的工作循环图，使送料运动与冲压运动重叠，以缩短冲床工作周期。

（2）针对图13.1所示的冲床的执行机构（冲压机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图。

（3）假设曲柄等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲

线。

（4）在冲床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图4.3所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩。

（5）确定电动机的功率与转速。

（6）取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量。

（7）确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸。

（8）绘制冲床传动系统的装配图与齿轮、轴等的零件图。

（9）编写课程设计说明书。

二、自动送料机构的总体设计

1、冲压机构方案初步设计

本设计采用一个曲柄滑块机构进行冲压机构，其简易结构如图1-1 所示，初次考虑两种方案如下：

图1-1

电动机通过V带轮传动和齿轮传动（图中未画出）带动OA

转动，通过连杆/A C带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。

2 、送料机构方案初步设计

自动送料装置按送进材料的形式分为送料装置与上件装置两类。本设计属于送料装置。常见送料机构形式有以下五种：

①钩式送料机构;

②凸轮钳式送料机构;

③杠杆送料机构;

④夹持送料机构；

⑤辊轴送料机构。

由于本设计所用的毛坯件厚度比较薄，不在前三种送料方案所适用的材料厚度范围内，第四种和第五种方案适用。将第四种与第五种方案进行比较，发现前者需要采用斜楔带动加料爪和滑板运动，在送料过程中振动会比较大，从而影响到送料精度；而后者是使用辊轴送料，过程更为平稳，因而，送料精度也较有保

障。综合考虑各种因素以后，决定采用双辊送料机构，如下图1-2

3整体机构运动方案的改进设计

考虑到实际的工作情况及技术要求，我们对机构作了进一步改进，共

提供了三种运动参考方案如下，其中综合比较之后我们选择了方案一作为

我们的最佳方案：

方案一：

冲制机构采用曲柄滑块机构，而不采用正弦机构（工作过程中晃动噪音比较大）。曲摇杆机构中曲柄为主动件，带动摇杆转动，摇杆与棘轮共轴，从而将摇杆的连续往复摆动转换成棘轮的单向间歇运动，采用双辊轴压紧送料机构。

此方案的优点:棘轮机构可把摇杆的往复运动改成单一方向运动，曲柄摇杆的急回特性不影响机构运动，机构体积较小。以大齿轮为原动件，通过带动小齿轮及固连在小齿轮上的“带缺口辊轮”，仍能达到间歇送料冲压的目的，减小了设计难度

缺点:结构复杂，计算复杂，有一定的误差，但可以通过增加棘轮的齿数来减小误差，噪声较大

方案二：主体采用齿轮啮合传动，送料部分仍采用辊轴传送，冲压部分采用曲柄摇杆机构原理和摇杆滑块机构原理，设计出冲压机构：冲头往复冲压运动机构。

优点：传动平稳，噪声较小。缺点：机构所占体积相对较大，结构复杂，

计算是有一定的困难，误

差较大。

方案三：如图所示本机构用了连杆和椭圆形的凸轮机构，齿轮—连杆冲压机构和椭圆形的凸轮—连杆送料机构。正如图所示一样但在设计椭圆形的凸轮机构时不好计算和加工，这大大的增加了加工的难度和设计。

三、各构件的运动尺寸计算

由上图中的几何关系，可分别列出下列式子：

12θθθ-= （1） 由余弦定理：

4213242)(L R L L -++2

2113cos )(R R L =+θ （2）

4213242)(L R L L --+22213cos )(R R L =⨯-θ （3）

由正弦定理：

'12

1

4'1sin sin θθϑ⇒=R L （4） '22

2

13'2sin sin θθϑ⇒=-R R L （5）

)arcsin(

4

'1L x

--=θπβ （6） )()(2)('

2222222β+-+-=-++-θθCOS S R L L R S R L （7）

联立1、2、3、4、5、6、7得：

mm

L mm L mm L mm L mm R mm R 16010053358036015054321======

验证压力角α：

12.402)(arccos 322

142322=--+=L R R L L R ‘

γ 07.902)(arccos 322142322'

'=+-+-=L R R L L R πγ

[]

αγγπ

α<==

48.88)min(-2

'''max ，