机械原理课程设计分度冲压机说明书.doc

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1、Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程名称： 机械原理 设计题目： 分度冲压机（方案2）院 系： 机电学院 班 级： XXXX 设 计 者： XXXXXX 学 号： XXXXXXX 指导教师： 设计时间： 2012年7月 哈尔滨工业大学目录目录1一、课题概述2二、工艺运动分析3三、运动功能分析及运动功能系统图4四、系统运动方案拟定8五、系统运动方案设计121、执行构件1的设计 121.1滚子凸轮的设计122、执行构件2的设计132.1槽轮的设计133、执行构件3的设计143.1减速装置153.2槽轮设计153.3凸轮设计154、滑移齿轮传动设计1

2、75、齿轮传动设计186、带传动设计18六、机械系统运动分析 18七、运动方案执行构件运动时序分析24二、 工艺运动分析由设计题目可见，在位置A冲压工件的是执行构件1，盘形工作台是执行构件2，在位置B处把工件推出的是执行构件3，这三个执行构件的运动协调关系如下图所示。 执行构件运动情况运动情况运动情况运动情况运动情况运动情况运动情况运动情况执行构件1下降上升下降上升下降上升下降上升下降上升下降上升下降上升下降上升执行构件2停止转动停止转动停止转动停止转动停止转动停止转动停止转动停止转动执行构件3停止停止停止停止停止停止停止停止上升下降T 分度冲压机运动循环图是是执行构件1的工作周期，T是执行构

3、件2的工作周期，T是执行构件3的动作周期。执行构件1、3是间歇往复移动，执行构件2是间歇转动。执行构件1、3的周期相等，执行构件2的周期是执行构件1、3的四分之一左右，执行构件3大多数时间是在停歇状态。三、运动功能分析及运动功能系统图根据前面的分析可知，驱动执行构件1工作的执行机构应该具有的运动功能如图1所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为间歇的往复运动，主动件每转动一周，从动件（执行构件1）间歇往复运动一次，主动件转速分别为15、25、35转/分。图1执行机构1的运动功能由于电动机的转速为1430转/分，为了在执行机构1的主动件上分别的到15、25、35转/分的转速，则由电动机到执行

4、机构1之间的总传动比有3种，分别为总传动比由定传动比和变传动比两部分构成，即3种总传动比中最大，最小。由于定传动比是常数，因此，3种变传动比中最大，最小。采用滑移齿轮变速，其最大传动比最好不大于5，设最大传动比=4 于是，传动系统的有级变速功能单元如图2所示。图2有级变速运动功能单元为了保证系统过载时不至于损坏，在电动机和传动系统之间加一个过载保护环节。过载保护运动功能单元可采用带传动实现，这样，该运动功能单元不仅具有过载保护功能还具有减速功能，如图3所示。图3 过载保护运动功能单元整个传动系统仅靠过载保护运动功能单元不能实现其全部定传动比，因此，在传动系统中还要另加减速运动功能单元，其减速比

5、为减速运动功能单元如图4所示。图4 减速运动功能单元因为结构制约，这里引入相同齿数的齿轮使传动比为1，传递运动。因结构功能简单，后不再举例描述。如图5图5 传递运动功能单元根据上述运动功能分析，可以得到实现执行构件1运动的运动功能系统图，如图6所示。1430rpm 执行构件1图6 实现执行构件1运动的运动功能系统图为了使用统一原动机驱动执行构件2，应该在图6所示的运动功能系统图中加一运动分支功能单元，其运动分支驱动执行构件2，该运动分支功能单元如图7所示。由于执行构件2与执行构件1的运动平面相互垂直，因此，该运动功能单元如图8所示。图7运动分支功能单元图8运动功能单元由于执行构件2是间歇运动，

6、且由图1可以看出执行构件2的间歇时间是工作周期T的3/4，即其运动时间是其工作周期T的1/4。因此，间歇运动功能单的运动系数为 间歇运动功能单元如图9所示图9 间歇运动功能单元在这里，设计执行构件2间歇运动单元用4齿槽轮机构替代，而执行构件2转动8次即循环一周，故执行构件2的动作幅度是其传动构件的一半，因此，驱动执行构件2转速应该是的驱动机构2的主动件的的转速的二分之一左右。所以，间歇运动功能单元输出的运动应经过减速运动功能单元减速，如图10所示图10 减速运动功能单元减速运动功能单元输出的运动驱动执行机构2实现执行构件2的运动功能。由于执行构件2做间歇转动运动，因此，执行构件2的运动功能是把

7、连续转动转换为间歇转动运动。组合后的运动功能系统图，如图11所示。1430rpm 执行构件1执行构件2 图11 实现执行构件1，2运动的运动功能系统图同理，为了使用统一原动机驱动执行构件3，应该在图11所示的运动功能系统图中加一运动分支功能单元，其运动分支驱动执行构件3，该运动分支功能单元如图7所示。由于执行构件3与执行构件1的运动平面平行，因此，该运动功能单元如图下图所示。驱动执行构件3工作的执行机构应该具有的运动功能如图1所示。运动功能单元把一个连续的单向传动转换为间歇的往复运动，和执行构件1基本相同。根据上述分析，可以画出整个系统的运动功能系统图，如图12所示。1430rpm 执行构件1

8、执行构件21 2 3 4 5 6 7 8 910 Z 11 12 13执行构件3图12分度冲压机（方案2）的运动功能系统图四、系统运动方案拟定根据图12所示的运动功能系统图，选择适当的机构替代运动功能系统图中的各个运动功能单元，便可拟定出机械系统运动方案。图12中的运动功能单元1是原动机。根据分度冲压机的工作要求，可以选择电动机作为原动机，如图13所示。图13 电动机替代运动功能单元1图12中的运动功能单元2是过载保护功能单元兼具减速功能，可以选择带传动代替，如图14所示。图14 皮带传动替代运动功能单元2图12中的运动功能单元3是有级变速功能，可以选择滑移齿轮变速传动代替，如图15所示。 图

9、15 滑移齿轮变速替代运动功能单元3图12中的运动功能单元4是减速功能，可以选择定轴齿轮传动代替，如图16所示。 图16定轴齿轮传动代替运动功能单元4图12中的运动功能单元5，6,7是运动分支功能单元和执行构件1的间歇直线运动，可以用圆锥齿轮、圆柱齿轮传动的主动轮与凸轮替代，如图17所示。图17 2运动功能单元的主动件固联替代运动功能单元5，6，7图12中运动功能单元9是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元，可以用槽轮机构替代。该运动功能单元的运动系数为，该槽轮机构如图18所示。图18 槽轮机构替代连续转动转换为间歇转动的运动功能单元9图12中的运动功能单元10是减速运动功能单元，可以用圆柱

10、齿轮传动替代，完成执行构件2（转盘）的间歇转动，如图19所示。图19 圆柱齿轮传动替代减速运动功能单元10图12中的运动功能单元11，12,13是运动分支功能单元和执行构件3的间歇直线运动，可以用圆柱变速齿轮传动的主动轮与槽轮和凸轮替代，变速齿轮与图15相同。 其他结构如图20所示。 图20 运动功能单元3的主动件固联替代运动功能单元11，12，13根据以上分析，按照图12各个运动功能单元连接的顺序把各个运动功能单元的替代机构以此链接便形成了分度冲压机的运动方案简图（见A3图纸）。变速机构简图如图21图21变速机构简图 五、系统运动方案设计1、执行构件1的设计1.1滚子凸轮的设计执行机构1驱动

11、执行构件1运动，执行构件1由凸轮带动冲头做上下往复间歇直线运动。由题目可知，冲头行程200mm，为使冲头冲压工件时具有较大的动能，选择等速运动规律，同时冲头上升时为了避免较大的冲击，选择正弦加速度运动规律，执行构件1的凸轮机构的原始参数如下。升程200mm升程运动角160升程运动规律：等速升程许用压力角40回程运动角110回程运动规律：正弦加速度回程许用压力角50远休止角90凸轮曲线如图22：图22 凸轮曲线由上图确定偏距e=30mm 基圆半径ro=123.7mm凸轮的轮廓如图23图23凸轮的轮廓2、 执行构件2的设计2.1槽轮的设计1) 确定槽轮槽数在拨盘圆销数k=1时，槽轮槽数z=4，该槽

12、轮的各尺寸关系如图24所示图24 槽轮机构几何尺寸关系2) 槽轮槽间角 由图24可知槽轮的槽间角为3) 槽轮每次转位时拨盘的转角4) 中心距槽轮机构的中心距应该根据具体结构确定，在结构尚不明确的情况下暂定为 5) 拨盘圆销相对回转半径6) 槽轮半径7) 锁止弧张角8) 圆销半径圆整9) 槽轮槽深10) 锁止弧半径取 3、执行构件3的设计执行机构3驱动执行构件3运动，执行构件3由凸轮带动推杆做上下往复间歇直线运动。但鉴于间歇运动中的动作周期与工作周期之比所占比例过小，1/16，应用单个槽轮无法实现，而直接应用凸轮结构经过计算凸轮结构过于庞大，不符合实际。故这里对于执行构件3的设计为先用4槽槽轮将

13、间歇运动变为1/4，再应用凸轮结构达到想要的运动轨迹。3.1减速装置：图12中的运动功能单元11是总运动和执行构件3的减速装置，可以用多重圆柱齿轮做到，如图16所示3.2槽轮设计在拨盘圆销数k=1时，槽轮槽数z=4，该槽轮的各尺寸关系如图24所示参数同上图24 槽轮机构几何尺寸关系33凸轮设计：推程大小应根据具体结构确定，在结构尚不明确的情况下暂定为50mm，执行构件1的凸轮机构的原始参数如下。 升程100mm升程运动角50升程运动规律：等速升程许用压力角40回程运动角40回程运动规律：正弦加速度回程许用压力角60近休止角270凸轮曲线如图25：图25 凸轮曲线由上图确定偏距e=30mm 基圆

14、半径ro=85.44mm凸轮的轮廓如图26图26 凸轮的轮廓4、滑移齿轮传动设计1) 确定齿轮齿数结构简图中齿轮5、6、7、8、9、10组成了滑移齿轮有级变速运动功能单元，其齿数分别为z5、z6、z7、z8、z9、z10。由前面的分析可知 经过计算配合，确定如下齿轮齿数：可取另外两对啮合齿轮的齿数和应该大致相同2) 计算齿轮几何尺寸齿轮7、8的齿数，齿轮9、10的齿数和齿轮5、6的齿数和相等，即 若取齿轮模数为m=2mm，则这两对齿轮的标准中心距相同这里取a=a 这里对于齿对5、6采用高度变位的方法=0.176故这里取=0.2mm这三对齿轮互为标准传动，其几何尺寸可按标准齿轮计算。（齿轮计算参

15、数见附表）5、齿轮传动设计1）圆柱齿轮传动设计 由结构简图可知，齿轮11、12、13、14、15、16实现图11中的运动功能4的减速运动功能，它所实现的传动比为8。齿轮11、12、13、14、15、16构成定轴轮系，因此，传动比平均分配： 同时在驱动执行构件3是也需要一对传动比为2的定轴轮系，齿轮31、32。 齿轮33，34，35，36；而对于执行构件2运动中也有用于减速的传动比为2的齿对26、27，为避免根切，齿数应大于等于17取 所以： 在传递运动中，齿轮21,20,17，29,30之为传递运动，传动比为1，这里取z=44;这里模数统一取m=2mm，按标准齿轮计算。（齿轮计算参数见附表）2

16、） 圆锥齿轮传动设计由结构简图可知，锥齿轮18、19只为改变其转动方向，他所实现的传动比为1 锥齿轮的齿数取 锥齿轮的几何尺寸，取m=3mm，按标准直齿锥齿轮传动计算。（锥齿轮计算参数见附表）6、带传动设计由于工作环境与工作条件尚不明确带传动，根据传动比，暂定带轮的直径为六、机械系统运动分析1）执行构件1运动分析冲头升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图： 冲头位移线图，如图27。图27 冲头位移线图冲头速度线图，如图28。图28 冲头速度线图冲头加速度线图，如图29 图29冲头加速度线图2）执行构件3运动分析推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图： 推杆位移线图，如图30图30推杆位移线图推杆速度线图，如图31图31推杆速度线图推杆加速度线图，如图32、图32推杆加速度线图七运动方案执行构件运动时序分析构件运动情况23进退进退进退进退222527383923进退进退进退进退2225273839