目录1. 设计任务31.1设计题目31.2自动送料冲床简介31.3设计条件与要求41.4设计任务51.5主要参数及性能指标52. 机构运动简图63. 课题分析64. 工作原理75理论计算85.1曲柄滑块设计85. 2曲柄摇杆机构的设计95. 3棘轮与曲柄摇杆机构的整合115. 4间歇机构设计125. 5齿轮传动机构126. 图解法分析136.1曲柄摇杆机构运动分析146.2曲柄滑块机构运动分析166. 3发动机的选择176. 4飞轮的选择197. 三维建模及模拟运动仿真197. 1 建模1197. 2运动分析197. 3三维图片218. 感想229参考文献221.设计任务1.1设计题目自动送料冲床机构综合1.2自动送料冲床简介自动送料冲床用于冲制、拉伸薄壁零件，本课题设计的自动送料冲床机构主 要用于生产玩具车上的薄壁圆齿轮。冲床的执行机构主要包括冲压机构和送料机 构。工作时，要求送料机构先将原料胚件送至冲头处，然后送料机构要保证原料 胚件静止不动，同时冲压机构快速的冲压原料胚件，制成要求的齿轮。最后，冲 头快速返回，执行下一个循环。送料机构在此期间将原料胚件送至待加工位置,冲床机构运动方案示意图完成一个工作循环。13设计条件与要求 以电动机作为动力源，下板固定，从动件（冲头）作为执行原件，做上下 往复直线运动，其大致运动规律如图1所示，具有快速下沉、等速工作给进和快 速返回等特性。 机构应具有较好的传力性能，工作段的传动角r大于或等于许用传动角 门二45 冲头到达工作段之前，送料机构已将配料送至待加工位置。 生产率为每分钟180件。 冲头的工作段长度1=100mm,冲头总行程长度必须大于工作长度两倍以上。 冲头的一个工作循环内的受力如图2所示,在工作段所受的阻力FF2300N, 其他阶段所受的阻力为工作段所受阻力的五分之一。即F。二460N。 送料距离Sn二150mm。 机器运转速度不均匀系数不超过0. 03o冲头所受阻力曲线图109/10tt2n图21.4设计任务 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； 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； 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； 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； 确定电动机的功率与转速： 曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量;1.5主要参数及性能指标生产率v (件/min)180送料距离專(mm)150板料厚度3 (mm)2轴心高度(mm)240冲头行程三(mm)100车昆轴半径尺(mm)60大齿轮轴心坐标工(mm)270大齿轮轴心坐标(mm)460大齿轮轴心偏距扌(mm)30送料机构最小传动角F ()45速度不均匀系数壬0. 03板料送进阻力用(N)530冲压板料最大阻力(N)2300冲头重力匚(N)1502.机构运动简图3.课题分析一般来讲，我们要设计一个机构，包括根据该机构的功能要求选择机构的类 型，即确定机构运动简图的形式，也就是通常所说的机构的型综合或构型综合设 计；确定机构运动简图之后，我们需要计算它的尺寸参数，称为机构的尺寸综合 或运动设计；之后才是机构的结构强度、有限元与加工工艺设计等。由于本课题已经给出了自动送料冲床机构的运动形式，不必再确定运动简图。 所以，只需要考虑运动设计。也就是说，题目中的综合指的是尺寸综合。4.工作原理送料过程：电动机通过V带传动和单级齿轮传动带动曲柄转动，将一定量的 薄钢板送入冲床工作台面位置冲制过程：飞轮飞轮驱动曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构中曲柄为主动件，带 动摇杆摆动，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，棘轮与辗轴中心轴线重合，最后依靠银轴的压紧将一定量的板料送到工 作位置。主轴电动机齿轮减速器冲压机构送料机构5理论计算5.1曲柄滑块设计A1已知条件冲压行程H二100mmB1+B二22mmNh80转/分，则每转需要时间T二0.33s设飞轮的角速度为3,则速度为V 二 01AX 3100 + 20100-20 Ti _120_ 3T1 二V-, T2二-,7802T1 二0.198s, T2=0. 132s根据冲头行程 H二 100mm01A+AC-AC-01A二 100mm得 01A二50mmAC=125mmC到冲头为45mm 冲头高20mm 滑块共高80mm5. 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Log = 2702 +4602=533.38mm确定各杆长度当a和d杆共线的位置有最小传动角2 + b2 - a-b22bccos Y 2=a-t-d2 -c2 -b22bc角军得c=2adf + a?e+竺 土 (2adf + a% + cdT 12eceY存在分别为YbY2当Yi=Y2=Ymin时为最佳传动机构，可根据余弦公式 cosKi=-式中e= cos Y i + cos Y 2f=cosYi-cos Y2且 Yi二丫2二Ymin二 45 解得：e二 2仁0曲柄长度应非负，则(2adf + a2e + ed2)2 -16a2d2 0所以a 220.933mm (其他值不符合要求舍去！)可取a=100mm解得 c二523. 14mmb二 144. 19mm或者 c=144. 27mmb二522. 85mmBlcos吐。宀+。晁一。曲=533.382 +触27：（厶:环一趾）? = 肿2x 00i x O2B22x（522.85）x 144.2751=32.86cosa,= 0Q+叽。战=533.38帝:心（522.85 +吋=_Q 54g2XO1O2XO2B12x（522.85）x144.2732=123.21COS& 二o/r + oQ? - chsr2x OiBi x 002622.852+533.3*-144.2722x622.85x533.38=0.9807& = 11.27行程比系数K-1.1336所以曲柄摇杆机构的极位夹角为 =11刀；工作摆角为0i23.215. 3棘轮与曲柄摇杆机构的整合可以直接设计为与棘轮共轴的摇杆，棘爪安装在摇杆上。5. 4间歇机构设计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。这里选择了辗轴5. 5齿轮传动机构设棍轴的角速度为血，大齿轮为o ,小齿轮的分度圆半径为r2；齿顶圆半径为R2 ；co n11 =传动比 692八；由已知参数知小齿轮的齿顶圆半径为60mm;欲使送料机构达到每次送料150mm的要求：分析时由于在曲柄摇杆中求得行 程比Kh,以起始时刻t二0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。则有卜).336J0.144(02 x Ridt = 120)336 co + rx Ridt = 120).144 f2设定m1=m2=m=5, （mb m2分别为大齿轮、小齿轮的模量）/?2=Mi2)=60吗=55呦2；得到 z2=22；2对大齿轮的进行分析：由于两齿轮中心距a= V302 +1802 = 182.48。可得大齿轮r2=127. 48mm模数H1压力齿距分度齿顶齿根齿顶齿根角aP圆直高ha咼hf圆直圆直径d径da径df大齿轮520.5兀21556.25225204.5小齿轮520.5 jt11056. 25120107.5两齿轮的传动比沪卑齐2.32，小齿轮齿数定为22,大齿轮齿数二22*1.96二51.04,取整为 516. 图解法分析6.1曲柄摇杆机构运动分析速度分析：已知 = 19.04sd/$有va = coIoa，现取构件AB为动参考系可写出下列矢量方程式：% = % + 仏大小：？已知？方向：U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pb1垂直于01A代表VA,速度比例尺小=5 ,单位 为（m/s） /mmo过b1做b1 b2垂直于AB代表vBA，巾二川仏加。W Pb O2B _ Vra = 9. 955m/s。由图可知巾 Pb2 O2A，解得巾二2. 747m/s,加速度分析:已知 ua = Va2/0At anR=VB2101B , anBA =Vba2 I AB取构件AB为动参考系，可得出下列矢量方程式：a； + cirB =an = aA + anBA + arBA大小：V ? V V ?方向：VV V V V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“加平行于门代表血，加速度比例尺aiPb，单位 为（m/ ）/询。过b1做b1b2平行于AB代表爲,anBA=abxbi，然后再过p点做P仏平行于2，分别过b2、加做垂线相交于加，如图所示:可得心=,心=.&2曲柄滑块机构运动分析如图所示状态取。为坐标原点，0C方向为x轴正方向，在任意瞬时t,机构的位置如图, 可以假设C点的失径为r二C二+ A CC点的坐标为其失径在坐标轴上的投影 利用三角关系，立即得到cos 0 + a/12 -r2 sin24因为二曲，所以Ndx (10dx所以do.八 r2 sin cos=-r sin 8 f=a/12 -r2 sin。?=codo dt于是滑块的速度dxdx dedx.八.=co = a)rs1 +dide drd&rcosOa/12 -r2sin2进而，可以得到滑块的加速度d.=o) chdv9=-ar r dea-厂(cos 20 + 7* sin3(l2-r2 sin 少尸