机械原理课程设计专用精压机.doc

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1、 目录第一章 设计要求及任务1 一、设计题目1二、原始数据及设计要求1三、设计任务1第二章 机械运动方案的设计及分析决策3 一、方案的设计3二、执行机构的可能方案.3三、确定设计方案.5第三章 机构尺度综合. 7一、上模冲压机构的尺寸设计.7二、传动系统尺寸设计.7第四章 机构运动循环图及运动分析. .8一、机构运动循环图.8二、机构的运动学分析.8 1、上模冲压机构的运动学分析.8 2、推杆运动学分析.9 3、上顶机构运动学分析.11心得体会12参考书目13 第一章 设计要求及任务一、 设计题目专用精压机是用于薄壁铝合金制件的精压深冲工艺。它是将薄壁铝板一次冲压成为深筒形。（如图1）它的工艺

2、动作主要：图1 专用精压机 1 将新坯料送至待加工位置； 2 下模固定、上模冲压拉延成形将成品推出模腔。 二、 原始数据及设计要求1冲压执行构件具有快速接近工件、等速下行拉延和快速返回的运动特性。 2精压成形制品生产率约每分钟70件； 3上模移动总行程为280mm，其拉延行程置于总行程的中部，约100mm。 4行程速比系数K1.3。 5坯料输送最大距离200mm。 6上模滑块总重量为40kg，最大生产阻力为5000N，且假定在拉延区内生产阻力均衡； 7设最大摆动构件的质量为40kg/m,绕质心转动惯量为2kg.m2/mm，质心简化到杆长的中点。其它构件的质量及转动惯量均忽略不计； 8传动装置的

3、等效转动惯量（以曲柄为等效构件，其转动惯量设为30kg.m2，机器运转不均匀系数为0.05）。 三、设计任务1执行机构选型与设计：构思出至少3种运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经对所有运动方案进行比较分析后，选择其中认为比较好的方案进行详细设计，该机构最好具有急回运动特性。2传动系统的设计，齿轮机构、凸轮机构、连杆机构的设计，包括尺寸设计。3.画出最终方案的机构运动简图。4.按工艺动作过程拟定运动循环图。6.对机构进行运动学分析，并画出输出机构的位移、速读和加速度线图。5.撰写设计说明书。第二章 机械运动方案的设计及分析决策一、 方案的设计整个机构可分为2大部分: 1冲压机构 主要运动

4、构件：上模 2送料机构 主要运动构件：推杆 如果考虑到成品有切边的情况，则需要一个将拉延后的成品上顶的机构来配合推杆完成推成品出模腔的运动。二、 执行机构的可能方案方案一：凸轮连杆冲压机构 摆杆滑块送料机构 冲压机构由凸轮控制其运动方式，无太大的受力，需要的传动结构简单，通过倒置法能够确定凸轮的大致轮廓。送料机构是由摆杆滑块机构组成的，按机构运动循环图可确定摇杆工作位置和从动件的运动规律，使其能在规定时间内将工件送至待加工位置。 图2 方案一方案二：凸轮连杆冲压送料机构 送料和冲压机构都是由凸轮连杆机构组成。连杆机构可通过对杆长的计算设计，当选择好适当的杆长尺寸后，能实现所需的行程速比以及运动

5、要求。通过铰链点与杆长的适当选择，能使机构具有较小的压力角和较为理想的传动角，使其达到运动功能，满足传动要求。凸轮轮廓线可根据运动的要求用机构倒置法求出，从而使送料、冲压和上顶同时完成，并也能满足急回与匀速这一运动要求，在完成预定运动的同时，使整个加工效率提高。 图3 方案二方案三: 摆动导杆冲压机构 + 曲柄-滑块送料机构 冲压机构：我们采用由摇杆和滑块组成的摆动导杆机构，导杆机构的尺寸确定可按给定的行程速度变化系数K设计，上模将具有急回的特性，摇杆滑块机构的组合可按照要求使上模在工作段接近于匀速。 送料机构：摇杆滑块送料机构通过齿轮与上部曲柄轴相连。可调节其在整个运动中的初始位置使推杆在预

6、定时间将胚料送至待加工的位置。如取一定的偏距，则其也具有急回的特性。图4 方案三方案四：凸轮连杆冲压机构和凸轮连杆送料机构 冲压机构采用了有两个自由度的双曲柄七杆机构，用齿轮副将其封闭为一个自由度。恰当的选择点A的轨迹和确定构件尺寸，可保证机构具有急回运动和工作段近于匀速的特征，并使压力角尽可能小。该机构可采用实验法进行设计；当要求较高时，可采用解析法，或以实验法得到的 结果作为初始值，进行优化设计。 送料机构是由凸轮机构和连杆机构串联组成的，按机构运动循环图可确定凸轮工作角和从动件的运动规律，使其能在预定时间将工件送至待加工位置。图5 方案四三、确定设计方案在4个方案全部提出后，我进行了对比

7、。各个方案都由不同的基础机构组合而成，且基本都可完成设计要求的运动。但是考虑到后期分析的方便，我决定采取第3个方案。 第3方案可满足急回运动的要求，输送配料上工作台和上模冲压这2 个工作步骤也可较容易的配合出来。使整个机构完成一次送料冲压的周期。考虑到配料被冲压成形之后如果还留有切边，则成品就不能从下模的下部离开，而在第3方案的设计基础上，成品只可由一机构垂直将其顶出上模，然后同时由下一个送来的配料将其横向地推出下模工作台面。这样就在第3方案的基础上增加了一个”上顶“机构，此机构的运动方向基本和上模相同，上模在回程时呈现出急回的特性，而”上顶”机构为了能迅速的将在下模中的成品顶出，其需要急速向

8、上运动的特性(如图6)。图6 最终决定的专用精压机机构的运动简图 第三章 机构尺度综合一、上模冲压机构的尺寸设计 因要求K1.3，取K=1.8 , 得极位夹角=52； 另要求上模的总行程H=280mm 设为DE与竖直方向夹角 （如图8） 由下图可得：2*CD*sin(/2)+DE*(1-cos)=280 且因极小 上式可变为：2*CD*sin(/2)=280 得 CD=320mm 取曲柄AB=250mm，得知 AC=513mm 图8 计算示意图二、传动系统尺寸设计整个机构的传动系统是由5个齿轮组成的，2个大齿轮F，L的存在是为了帮助3个小齿轮之间的传动，并让3个主要负责机构运动特性的小齿轮的转

9、速和转向都一致。 为了计算的方便和统一，取3个小齿轮的尺寸相同，分度圆直径为300mm；2个大齿轮的尺寸也相同，分度圆直径为600mm。取模数m=10，则得出小齿轮的齿数z=30，大齿轮的齿数z=60。 为了使推杆有急回特性，使其在回程时不与前进得胚料有碰撞,取其正偏距e=150mm。第四章 机构运动循环图及运动分析一、机构运动循环图由机构运动循环图可知：机构在一个运动周期内，当上模运动在它的正行程时，推杆和上顶机构都在回程中；当上模冲压完成之后，推杆开始将胚料输送至待加工位置，上顶机构也同时将成品顶出下模，实现一个工作周期（如图7）。图7 机构运动循环图二、机构的运动学分析1、上模冲压机构的

10、运动学分析图8 上模位移图上模由图示位置开始运动，在0至0.587内为向下冲压的正行程；在0.587至0.870为向上的回程。在正行程内，上模将快速接近工件，等速拉延完成冲模工作。在回程内，因其所用时间明显比正行程时少，所以上模具有急回的特性，等待推杆将坯料送至待加工位置。因上模和推杆的传动齿轮的转速相同，即其运动周期相同，这样就可使两者的运动相配合，不断的完成加工的过程。图9 上模速度图正行程时，从0到0.152内，上模速度由慢到快，实现快速接近工件；之后到0.522为止其速度接近于等速，同时完成其等速冲压过程。在回程内，上模的速度远大于正行程时的速度，实现快速返回，完成一个行程周期。图10

11、 上模加速度图在上模加速度曲线中，上模快速回程的过程中，会出现极大的加速度，将引起的惯性力也很大，对与上模相连的机构造成很大的负荷，极易造成机械疲劳，增大危险系数。所以在实际生产中应用改善机构的材料等方法避免危险的发生。2、推杆运动学分析图11 推杆位移图推杆的位移曲线中，如图所示，在0.261时推杆已将坯料送至了待加工位置，此时上模正好已在正行程中并接近了下模，即将开始冲压。再经过约0.4推杆到了初始位置，开始推送下一个送来的胚料。图12 推杆速度图在速度曲线中，由上图可知，推杆在回程中的速度也远大于正行程时的速度，说明推杆机构的偏距e使其也具有了急回的特性。推杆的急回不仅有利于效率的提高，

12、更可防止推杆在回程时与下一个送来的胚料发生碰撞。图13 推杆加速度图由于推杆在回程中速度较大，所以其加速度也大，造成机构惯性力加大，需与上模机构一起采取相应的措施来避免惯性力对机构寿命的影响。3、上顶机构运动学分析图14 上顶机构与上模机构位移图由上顶机构与上模的位移比较图可知，其运动位移基本与上模相同，这个特性使其在上模冲压完后回程时，上顶机构开始将成品顶出下模，与推杆的运动相配合可使成品在被顶出下模的同时借由下一个胚料的推力将自身推出下模的工作台，正式完成一次产品的生产。心得体会经过几天的努力，机械原理课程设计就要结束了。回顾这些天的劳动，我收获颇丰，所完成的不仅仅是一个课程设计，对课本知

13、识的理解也加深了许多。想当初刚拿到课题时，我觉得比较简单，前几天没抓紧设计而只简单地列了个基本方案，直到开始着手设计和计算时，才发现原来设计中有如此多的问题，特别是有很多细节问题亟待解决。改动确实令人讨厌，但俗话说的好：“吃一堑，长一智。”我在不断改动中和不断向别人请教中，逐渐了解了机械设计，渐渐知道设计中应注意哪些问题，计算时应考虑哪些条件，这些都是直接从书本上很难找到的，却是工科中重要的知识。十天设计下来，我知道了课程设计的意义：并不只是机械原理的一个作业，而是要在这次课程设计中，初步接触机械设计，在设计能完成简单要求的机械中培养对新的机械运动方案构思和设计的能力，对机构系统种各机构分析和

14、设计能力的培养。并且逐步树立工程设计的观点，培养自己的创新设计能力和实用机构设计能力。严谨和细心是做机械设计的必要态度，要想做好一件事，就必须一丝不苟、态度认真。俗话说：“失之毫厘，谬之千里。”在机械设计上尤其应该注意。其中，我在课程设计中有以下几点感触：1 本次设计以机械系统运动方案设计与拟定为结合点，进一步巩固和加深了平时所学的理论知识。这次课程设计，使我原先纯理论的知识范围得到了实践，从而得到了进一步的巩固和加强，并且原先游离于课本之中的各个分散的知识点得到了综合利用，融会贯通。2 使我受到拟定机械运动方案的训练，具有了初步的机构选型与组合和确定运动方案的能力，使我掌握了在复杂的机构中寻

15、找理想的机构的能力，从而使机器的效率达到最高。3 使我在了解机械运动的变换与传递及力传递过程中，对机械的运动，动力分析与设计有了一个较为完整的概念。4 使我的耐心得到了磨练，要知道设计过程中失败是不可避免的，如果没有足够的耐性，那冗长的工作和几次小小的挫折便会将你彻底打败，到时胜利便遥不可及了。学无止境，我决不能仅仅满足现有的成绩，人生就像爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着我们去攀登、去征服。挫折是一份财富，经历是一份拥有。 参考书目1 孙桓,陈作模.机械原理M.7版. 北京：高等教育出版社，2006.2 张永安.机械原理课程设计指导. 洛阳理工学院，2008.3 马永林.机械原理.上海

16、机械专科学校，2008.4 穆塔里夫 .机械原理课程设计指导书M.新疆大学.5 汤可桢，程光温.机械设计基础M.4版. 北京：高等教育出版社，2002.6 郑文纬,吴克坚.机械原理M .7版. 北京：高等教育出版社，1997.7 罗恭添. 机械原理课程设计指导书M. 北京：高等教育出版社，1986.8 李方伟,孙怀安,李团结.机械原理辅导M. 西安：西安电子科技.大学出版社，2001.9 彭国勋,肖正扬.自动机械的凸轮机构设计M. 北京：机械工业出版社，1990.10 阮宝湘 . 工业设计机械基础M .上海理工大学.11 孔庆华.机械设计基础M. 上海同济大学.12 邹慧君.机械系统设计M. 上海科技大学.