机械原理第五章 机械产品设计示例

（二）传动比的分配
（1）总传动比
nd 1440 i 20.57 ng 70
（2）分配传动装置各级传动比 取V 带传动比i1=2 ，则减速器的传动比i减为 i 20.57 i减 10.285 i1 2 取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比
i2 1.3i减 1.3 10.285 3.657
机械原理与ห้องสมุดไป่ตู้计
（下册）
第五章 机械产品设计示例
一、设计题目
设计一精压机的冲压机构、送料机构及传动系统。要求其工艺 动作如图3.5.1所示 。具体数据及设计要求如下：
1）以普通电机为动力源，下模固定，上模作上下往复直线运动， 其大致运动规律如图3.5.2所示。 2）机构具有较好的传力性能，工作段的传动角≥[]=40°。 3）上模到达工作段之前，送料机构已将坯料送至下模上方。 4）上模的工作段长度l=30~100mm，对应曲柄转角=(1/3~1/2)π， 上模总行程长度必须大于工作段长度的两倍以上。 5）上模在一个运动循环内的受力如图3.5.3所示，工作段阻力较大， Fr =5000N，其它阶段阻力较小，Ff =50N。 6）行程速比系数k≥1.5。 7）送料距离H=60~250mm。 8）生产率为70件/min。
对上述四种方案进一步进行方案评价，建立如表3.5.1所示 的评价项目和相应的评价尺度。专家们对上述四种方案的评价 打分如表3.5.2所示。由表3.5.2的评价结果可知方案一最佳。
三、执行机构尺度设计
（一）冲压机构设计
（1）七杆机构 如图3.5.8所示，选定滑块工作段行程l = 60mm， 设定lCF = 430mm，lBC = 320 mm，lCD =283mm，lED = 100mm，E点与导 路的垂直距离为223 mm，通过实验试凑得lAB= 70.5mm，lAE = 264mm。
则低速级的传动比
i3 i减 i2 10.285 2.813 3.657
（三）各轴运动和动力参数的计算
运动和动力参数的计算结果应加以汇总，列出表格（表3-5-3）， 供以后的设计计算使用。
七、传动装置的结构设计
由表3-5-3中的运动和动力参数即可进行传动装置零部件的设计。 传动装置中包括传动零件（如带轮、齿轮等），轴系和支承零件 （如轴、轴承、键、箱盖、箱体等）及附件等零部件。
对机构进行动力分析，根据冲头的工作阻力，求得加于曲柄 AB上的平衡力矩，结合送料机构的动力分析，并计入各传动效率， 最终求得所需电机的功率约为5.0kW。图3.5.11给出了曲柄AB上的 平衡力矩曲线。
五、运动循环图设计
依据冲压机构的分析结果及对送料机构的要求，绘制机构运动 循环图如图3.5.12所示。
二、执行机构方案设计
经过方案构思与筛选，提出了四种相对合理的初步方案。
方案一 齿轮一连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构（如图3.5.4所示 ）
方案二 导杆—摇杆滑块冲压机构和凸轮送料机构（如图3.5.5所示 ）
方案三 六连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构（如图3.5.6所示 ） 方案四 凸轮一连杆冲压机构和齿轮连杆送料机构（如图3.5.7所示 ）
（2）齿轮机构
结合七杆机构中lAE 的值，取z1 = z2 = 44，m=6mm。
（二）送料机构设计
（1）摇杆滑块机构 取送料距离为250mm，考虑到摆杆凸轮 机构中摆杆的摆角不能太大，取摇杆摆角为45º， 综合考虑送料机构的传力特性，得到lHJ=100mm， lOH=326mm，O点距离滑块导路的垂直距离为 318mm。如图3.5.9所示。
（2）摆杆凸轮机构 取摆杆长度lOG = lOH /2 = 163mm，从动件 的推程和回程都取简谐运动规律，用作图法设计凸轮轮廓。
四、执行机构的运动学和动力学分析
对冲压机构和送料机构分别进行运动学分析，得到冲头F的位 移、速度、加速度线图，如图3.5.10所示。通过位置分析得到冲压 机构的行程速比系数K=1.7，行程H=203mm，满足运动要求。
（2）电动机的转速 常用电动机同步转速有3000r/min、 1500r/min、1000/min、750r/min几种。实际计算时可按电动机的满载 转速计算。考虑电动机重量和价格及主轴转速为70r/min，选用同步转 速为1500 r/min的较为合理。 故所选用电动机的型号为：Y132S-4，额定功率5.5kW，满载转速 1440r/min。
六、传动系统设计
冲床传动系统如图3.5.13所示。电动机转速经带传动、齿轮 传动降低后驱动主轴运转。
（一）电动机的选择
一般工程上常用三相异步交流电动机，这里选用Y系列全封闭 自扇冷式笼型三相异步电动机。 （1）电动机的功率 电动机的功率应不小于工作机要求功率，即
Ped Pd p g
式中 Ped——电动机的额定功率（kW）； Pd——工作机所需电动机功率（kW）； Pg——工作机所需功率（kW）； ——传动装置各部分效率的连乘积，即=12…n，效率取值范 围见表3.3.2。这里取V带传动效率1 =0.96，滚动轴承效率2 =0.99，闭式 齿轮传动效率3 =0.97，联轴器效率4 =0.99，传动主轴效率5 =0.96。