机械原理自动送料冲床机构课程设计

目录：

1.设计任务 (2)

1.1设计题目 (2)

1.2设计数据与要求 (2)

1.3设计任务 (3)

1.4 机构运动简图 (4)

2.理论计算 (4)

2.1曲柄滑块设计 (4)

2.2曲柄摇杆机构的设计 (5)

2.3 间歇式传动机构 (6)

2.4 齿轮传动机构 (7)

3.三维建模及模拟运动仿真 (9)

3.1建模 (9)

3.2运动分析 (10)

4.图解法分析 (11)

4.1曲柄摇杆机构运动分析 (11)

4.2 曲柄滑块机构运动分析 (12)

5.发动机功率的计算 (13)

6.飞轮的设计 (13)

7.心得体会 (14)

8.参考文献 (14)

1.设计任务

1.1设计题目

下图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壁齿轮。电动机通过V带传动和单级齿轮传动（图中未画出）带动曲柄O1A’转动，通过连A‘C杆带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。

针对如图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。

冲床机构运动方案示意图

1.2设计数据与要求

依据冲床工况条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表所示。要求所设计的冲床结构紧凑，机械效率高。

生产率（件/min）

送料距离（mm）

板料厚度（mm）

轴心高度（mm）

冲头行程（mm）

辊轴半径（mm）

大齿轮轴心坐标（mm）

大齿轮轴心坐标（mm）

大齿轮轴心偏距（mm）

送料机构最小传动角

（0）

速度不均匀系数

板料送进阻力（N）

冲压板料最大阻力（N）

冲头重力（N）

1.3设计任务

①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；

⑤曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；

1.4 机构运动简图

2.理论计算

2.1曲柄滑块设计

已知H=70m m，B+b1=22m m，n1=250转/分H=（O A+A C）-(A C-O A)=70m m

所以O A=35m m，A C=120m m；

尺寸为：冲头高20m m，滑块共高90m m，C到冲头为45m m

设冲头从下压开始到冲压离开工件为T1，离开工件到回到初始位置为T2

T1+T2=T=1/n1=0.24s,T1/T2=3/2,T1=0.144s,

T2=0.096s;

2.2曲柄摇杆机构的设计

可采用最小传动角设计曲柄摇杆机构。

已知最小传动角为，则由此知

O1O

确定各杆长度

当a和d杆共线的位置有最小传动角

，

γ存在分别为

1

时为最佳传动机构，可根据余弦公式当

1

1

解得

1

曲柄长度应非负，则

1

所以(其他值不符合要求舍去！)

可取a=100m m，解得：c=766.44m m,b=93.69m m;

或：c=161.03m m,b=445.91m m;

因为b>c,所以：a=100m m，c=161.03m m,b=445.91m m;

θ

行程比系数K=1.2098

所以曲柄摇杆机构的极位夹角为θ

工作摆角为φ=

2.3 间歇式传动机构

当板料送到滑块底部时要被冲制，存在冲压加工时间，所以应该设计间歇机构。

1.选择棘轮机构

设棘轮的棘齿数Z=11，取棘轮的模数m=6，则外径

;根圆直径

齿高h=0.75m=4.5m m;齿顶弦齿厚a=m=6m m;

齿槽夹角φ=；齿根角半径r=1.5;

工作面边长;非工作面边长;

爪尖圆角半径;齿形角φ。

2.采用部分辊轴进行间歇式送料

设计图如下图所示

2.4 齿轮传动机构

设辊轴的角速度为，大齿轮为，小齿轮的分度圆半径为；齿顶圆半径为；

传动比;由已知参数知小齿轮的齿顶圆半径为60m m;

欲使送料机构达到每次送料120m m的要求：分析时由于在曲柄摇杆中求得行程比K=1，以起始时刻t=0时计算并且摆杆的位置位于刚开始逆时针摆动的位置上，则第一次送料是在0.144s到0.336s阶段完成。

则有

即

设定,(分别为大齿轮、小齿轮的模量)

得到

对大齿轮的进行分析：由于两齿轮中心距a=。可得大齿轮

两齿轮的传动比=,小齿轮齿数定为22，大齿轮齿数=22*2.136=46.99，取整为47。

3.三维建模及模拟运动仿真3.1建模

3.2运动分析

冲头位置分析图：

冲头速度分析图：

冲头加速度分析图：

4.图解法分析

4.1曲柄摇杆机构运动分析

速度分析：已知

有,现取构件A B为动参考系可写出下列矢量方程式：

大小：？已知？

方向：

式中只包含两个未知数，故可用速度多边形求解。做法：任取一点p为速度多边形的极点，取矢量垂直于代表,速度比例尺，单位为（m/s）/m m。过做垂直于A B代表,。

由图可知,解得，。

加速度分析：

已知,,.