1、目錄1設計任務31.1設計題目31.2自動送料沖床簡介31.3設計條件與要求41.4設計任務51.5主要參數及性能指標62. 機構運動簡圖73.課題分析74.工作原理85.理論計算85.1曲柄滑塊設計85.2曲柄搖桿機構的設計105.3棘輪與曲柄搖桿機構的整合135.4間歇機構設計135.5 齒輪傳動機構146.圖解法分析156.1曲柄搖桿機構運動分析156.2 曲柄滑塊機構運動分析186.3發動機的選擇196.4飛輪的選擇217.三維建模及模擬運動仿真217.1建模217.2運動分析217.3三維圖片238. 感想249.參考文獻241設計任務1.1設計題目自動送料沖床機構綜合1.2自動送料

2、沖床簡介沖床機構運動方案示意圖自動送料沖床用于沖制、拉伸薄壁零件，本課題設計的自動送料沖床機構主要用于生產玩具車上的薄壁圓齒輪。沖床的執行機構主要包括沖壓機構和送料機構。工作時，要求送料機構先將原料胚件送至沖頭處，然后送料機構要保證原料胚件靜止不動，同時沖壓機構快速的沖壓原料胚件，制成要求的齒輪。最后，沖頭快速返回，執行下一個循環。送料機構在此期間將原料胚件送至待加工位置，完成一個工作循環。1.3設計條件與要求以電動機作為動力源，下板固定，從動件（沖頭）作為執行原件，做上下往復直線運動，其大致運動規律如圖1所示，具有快速下沉、等速工作給進和快速返回等特性。機構應具有較好的傳力性能，工作段的傳動

3、角r大于或等于許用傳動角r=450沖頭到達工作段之前，送料機構已將配料送至待加工位置。生產率為每分鐘180件。沖頭的工作段長度l=100mm，沖頭總行程長度必須大于工作長度兩倍以上。沖頭的一個工作循環內的受力如圖2所示，在工作段所受的阻力F1=2300N，其他階段所受的阻力為工作段所受阻力的五分之一。即F0=460N。送料距離Sn=150mm 。沖頭所受阻力曲線機器運轉速度不均勻系數不超過0.03。圖1圖21.4設計任務繪制沖床機構的工作循環圖，使送料運動與沖壓運動重疊，以縮短沖床工作周期； 針對圖所示的沖床的執行機構（沖壓機構和送料機構）方案，依據設計要求和已知參數，確定各構件的運動尺寸，繪

4、制機構運動簡圖； 假設曲柄等速轉動，畫出滑塊C的位移和速度的變化規律曲線； 在沖床工作過程中，沖頭所受的阻力變化曲線如圖所示，在不考慮各處摩擦、其他構件重力和慣性力的條件下，分析曲柄所需的驅動力矩； 確定電動機的功率與轉速； 曲柄軸為等效構件，確定應加于曲柄軸上的飛輪轉動慣量； 1.5主要參數及性能指標生產率（件/min）180送料距離（mm）150板料厚度（mm）2軸心高度（mm）240沖頭行程（mm）100輥軸半徑（mm）60大齒輪軸心坐標（mm）270大齒輪軸心坐標（mm）460大齒輪軸心偏距（mm）30送料機構最小傳動角（0）45速度不均勻系數0.03板料送進阻力（N）530沖壓板料最

5、大阻力（N）2300沖頭重力（N）1502. 機構運動簡圖3.課題分析一般來講，我們要設計一個機構，包括根據該機構的功能要求選擇機構的類型，即確定機構運動簡圖的形式，也就是通常所說的機構的型綜合或構型綜合設計；確定機構運動簡圖之后，我們需要計算它的尺寸參數，稱為機構的尺寸綜合或運動設計；之后才是機構的結構強度、有限元與加工工藝設計等。由于本課題已經給出了自動送料沖床機構的運動形式，不必再確定運動簡圖。所以，只需要考慮運動設計。也就是說，題目中的綜合指的是尺寸綜合。4.工作原理送料過程：電動機通過V帶傳動和單級齒輪傳動帶動曲柄轉動，將一定量的薄鋼板送入沖床工作臺面位置沖制過程：飛輪飛輪驅動曲柄搖

6、桿機構，曲柄搖桿機構中曲柄為主動件，帶動搖桿擺動，搖桿與棘輪共軸，從而將搖桿的連續往復擺動轉換成棘輪的單向間歇運動，棘輪與輥軸中心軸線重合，最后依靠輥軸的壓緊將一定量的板料送到工作位置。5.理論計算5.1曲柄滑塊設計已知條件沖壓行程 H=100mm B1+B=22mmN=180轉/分，則每轉需要時間T=0.33s 設飛輪的角速度為，則速度為 V=O1AT1=，T2=， T1=0.198s，T2=0.132s 根據沖頭行程H=100mm 01A+AC-AC-O1A=100mm得O1A=50mmAC=125mmC到沖頭為45mm 沖頭高20mm 滑塊共高80mm 5.2曲柄搖桿機構的設計可采用最小

7、傳動角設計曲柄搖桿機構。已知最小傳動角為，則由此知確定各桿長度 當a和d桿共線的位置有最小傳動角 存在分別為Y1,Y2 當Y1=Y2=Ymin時為最佳傳動機構 ，可根據余弦公式 解得b=式中 且Y1=Y2=Ymin= 解得：e=f=0曲柄長度應非負，則所以mm (其他值不符合要求舍去！)可取 a=100mm解得c=523.14mm b=144.19mm或者 c=144.27mm b=522.85mm因為cb，所以取c=144.27mm b=522.85mm行程比系數K=1.1336所以曲柄搖桿機構的極位夾角為工作擺角為5.3棘輪與曲柄搖桿機構的整合可以直接設計為與棘輪共軸的搖桿，棘爪安裝在搖桿

8、上。5.4間歇機構設計當板料送到滑塊底部時要被沖制，存在沖壓加工時間，所以應該設計間歇機構。這里選擇了輥軸5.5 齒輪傳動機構 設輥軸的角速度為，大齒輪為，小齒輪的分度圓半徑為r2；齒頂圓半徑為R2 ； 傳動比 ;由已知參數知小齒輪的齒頂圓半徑為60mm; 欲使送料機構達到每次送料150mm的要求：分析時由于在曲柄搖桿中求得行程比K=1，以起始時刻t=0時計算并且擺桿的位置位于剛開始逆時針擺動的位置上，則第一次送料是在0.144s到0.336s階段完成。 則有 即 設定m1=m2=m=5,(m1，m2 分別為大齒輪、小齒輪的模量) ；得到z2=22；對大齒輪的進行分析：由于兩齒輪中心距a=。可

9、得大齒輪r2=127.48mm模數m 壓力角 齒距 分度圓直徑d 齒頂高ha 齒根高hf 齒頂圓直徑da 齒根圓直徑df 大齒輪5 20.5 2155 6.25 225204.5 小齒輪5 20.5 110 5 6.25 120 107.5 兩齒輪的傳動比 ,小齒輪齒數定為22，大齒輪齒數=22*1.96=51.04，取整為516.圖解法分析 6.1曲柄搖桿機構運動分析 速度分析：已知 有 ,現取構件AB為動參考系可寫出下列矢量方程式： 大小：？ 已知 ？ 方向： 式中只包含兩個未知數，故可用速度多邊形求解。做法：任取一點p為速度多邊形的極點，取矢量pb1垂直于O1A 代表VA,速度比例尺 ，

10、單位為（m/s）/mm。過b1做b1b2垂直于AB代表vBA , 。 由圖可知 ,解得=2.747m/s，9.955m/s 。 加速度分析： 已知 , , . 取構件AB為動參考系，可得出下列矢量方程式： 大小： ？ ？ 方向： 式中只包含兩個未知數，故可用速度多邊形求解。做法：任取一點p為速度多邊形的極點，取矢量平行于代表 ,加速度比例尺 ，單位為（m/ ）/mm。過 b1做b1b2 平行于AB代表 , ,然后再過p點做p 平行于 ，分別過 、 做垂線相交于 ，如圖所示： 可得 ， .6.2 曲柄滑塊機構運動分析 如圖所示狀態 取 為坐標原點，OC方向為x軸正方向，在任意瞬時t，機構的位置如

11、圖，可以假設C點的失徑為r=C= A+ C C點的坐標為其失徑在坐標軸上的投影 利用三角關系，立即得到 x=r 因為 ，所以 所以 于是滑塊的速度 v= 進而，可以得到滑塊的加速度 a= 6.3發動機的選擇本設計中已經采用了的設計，所以可得到速度可得瞬時功率按照一個工作循環中的平均能量選擇電機功率K安全系數=1.2 ，算的Nd=3.45kw 沖床傳動系統如圖3所示電動機轉速經帶傳動、齒輪傳動降低后驅動機器主軸運轉。原動機為三相交流異步電動機，其同步轉速選為1500r/min，可選用如下型號：電機型號額定功率（kw）額定轉速（r/min）Y100L243.01420Y112M44.01440Y132S45.51440圖3由生產率可知主軸轉速約為180r/min，且題目要求使用單級齒輪傳動，電動機暫選為Y112M4，則傳動系統總的傳動比傳動比約為。帶傳動的傳動比，則齒輪減速器。6.4飛輪的選擇采用近似法算飛輪，根據設計條件所給出的最大阻力Fr=2300N最大盈虧功A=飛輪安裝在主動軸上算得M=36527.8（）飛輪選盤形飛輪選用鑄鐵為飛輪材質，飛輪半徑為100mm，求得厚度1.6mm。7.三維建模及模擬運動仿真 7.1建模 7.2運動分析 沖頭位置分析圖： 沖頭速度分析圖： 沖頭加速度分析圖： 7.3三維圖片正面