机械创新设计范例1

工作行程演示产品特点本产品主要用于徽章打印,可快速进行徽章生产.适合学校及公司等团体的徽章批量生产.产品机构简单还可方便改装成其它的冲压装置.设计原理原理图原理在冲制薄片徽章时上模先以较大的速度接近坯料,同时下模也以较大速度接近坯料.此时进料凸轮推杆将薄牌推入压制腔中,然后上下模将坯料压制成型.并随下模向下运动被弹片弹出入筐.完成一次冲压工作循环.原始参数及设计要求(1)从动件(执行机构)为上模,作上下往复运动.其大致运动规律如上图,有快速下沉,等速工作和快速返回的特性.(2)机构应具有较好的传力性能,特别是工作段的压力角α应尽可能的小；传动角γ应大于或等于许用传动角［γ］（一般取［γ］＝４０°）（３）上模到达工作段前送料机构以将坯料送至待加工位置（下模上方）．（４）生产率为每分钟７０件．（５）执行构件（上模）的工作段长度为１００mm,对应曲柄转角φ＝２００°（６）行程速度比系数Ｋ＞＝１．５（７）送料距离为５０mm（８）载荷为３０００Ｎ按此功率选择电机．–。功能分解与工艺动作分解１）功能分解为了实现打印机的总功能将功能分解为上料输送功能、压制成型功能、增压功能、脱模功能、下料输送功能。２）工艺动作过程要实现上述分功能，有下列工艺动作过程。（１）利用凸轮自动上料，上料到位后，输送机构改革迅速返回原位，停歇等待下一循环。（２）上模往下作直线运动，同时下模向下作直线运动，对坯料冲压成型。（３）下模带动成品返回压迫弹片。（４）到最低点时弹片将徽章由出料口弹出。完成一个工作循环。方案选择与分析压制成形功能曲柄滑块机构组合机构六杆机构增压功能曲柄滑块机构组合机构六杆机构输送功能组合机构凸轮机构六杆机构工艺过程转换功能槽轮机构不完全齿轮机构凸轮式间歇运动机构方案选择一.冲压机构的选择:冲压机构的主要运动要求:主动件作回转运动,从动件(上模)作直线往复运动,行程中有匀速阶段,并具有急回特性,机构有效好的动力特性等!综合以上特点我们的冲压机构由铰链四杆机构和摇杆滑块机构串联组成.四杆机构可按行程速比系数设计,然后选择压杆的长度，按工作行程段几乎匀速的要求确定铰链点的位置。同时可是在工作段中运动是机构的传动角满足要求，前机构工作锻压力角较小。上模运动机构图形说明图中三个不同颜色表示三个不同的位置，曲柄的极位夹角为20°，上模运动行程为100mm，工作压头压力角小于8°，有利于增大压印力度。综上所述符合设计要求。四杆机构的计算过程四杆机构的计算过程AD为机架以D点为中心建立直角坐标系。即为引导平面通过G（-200，-50）C2（-208，81），G（-200，-50）有：θ12=14°，θ13=28°故有可由刚体位移矩阵D12，D13分别为：D12={(0.970-0.242-2.71),(0.2420.9700.1),(001)}TD13={(0.883-0.4690.05),(0.4690.883-0.35),(001)}TCD长为208.81故以下只需求B点(Xb2Yb21)T=D12(Xb1Yb21)=(0.970Xb1-0.242Yb1-2.710.242Xb1+0.970Yb1-0.11)T(Xb3Yb31)=D13(Xb1Yb11)=(0.883Xb1-0.469Yb1+0.050.469Xb1+0.883Yb1-0.351)取曲柄固定铰链中心A为(-83,142),可将以上二式表达的Xb2,Yb2及Xb3,Yb3与Xb1,Yb1及A代入方程2—17最后得到Lab=37.5Lbc=188.5Lcd=208.82凸轮送料机构图形说明此机构为坯料送料凸轮机构图中三个位置分别表示三个不同的运动位置。（最高点、最低点和中点）其中推程为180度，为余弦加速度运动规律。回程为120度等加速度等减速度规律远休止角为60度基圆半径为30.52mm凸轮原始数据计从动件杆为150,e=32mm,h=50mm,r1=20mmRb=30.52mm推程为余弦加速度向右推:φ1=180度回程为等加速度φ2=120度静休止极为满意为φ3=60度。推程有S=h/2（1-cosφ）=25（1-cosφ)Φ30°60°90°120°150°180°S(mm)3.3712.525-37.5-46.65-50v(mm/s)91.5158.63183.17158.6391.50V=25*ω*sinφ=25*70*2π*sinφ/60=183.17*sinφ回程有S=h-2*h*φ*φ=50-φ*φ/144V=-200*2π*70*φ/120*120*60=-0.10*φφ020406080100120S(mm)5047.2238.82511.12.780V(mm/s)0246420S=100*(120-φ*φ)/120*120V=-200*70*2π*(120-φ)/60*120*120=0.10*(120-φ)下模行程运动简图下模机构设计思路图中C1.C2.C3分别为下模的最高点中点和最低点.B1.B2.B3分别与C1.C2.C3对应.本机构设计采用反推法.由已知C1.C2.C3的位置通过平面矩阵解析运算导出B1.B2.B3的坐标从而进一步求出所有杆长.解析思路–分为两次解析第一次为摇杆滑块机构解析方法同上模.再计算曲柄摇杆机构最后解析方法同上.得到杆长如下:L1=180L2=70L3=170L4=40传动机构简图电动机蜗杆涡轮皮带轮传动齿轮传动机构说明电机每分钟转1800转,机器每分钟打印30个徽章,传动比为60:1.通过两个机构实现.蜗轮蜗杆减速机构.其中蜗轮齿数为30定齿轮系减速传动比为2:1.最终实现上述要求.由于机构传力较大,故采用斜齿轮机构同时可以凑准中心距.我们采用β,β=10度齿轮参数一览表推算过程由公式:a=mn(z1+z2)/2cosβ其中β=10度.中心距a=165.可凑得模数Mn等于3.所以得到齿数配合如下表Mn333333333齿数72363618362836301α202020202020202020代号Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9创新设计心得体会在此次的创新设计中我们遇到了不少的困难其中还有一次一下午的劳动都化为了乌有.但是我们始终相信一点坚持就是胜利!我们东西做得比较多工作量也比较大,大家分工合作,虽然很累,但是在成果出来以后都很高兴.通过这次创新设计训练，巩固了所学的理论知识，而且都至少学到了一种应用软件的用法,收获很大.打印图