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目录一．设计任务1.1设计题目1.2技术参数和设计要求1.3设计任务二．运动分析2.1工艺动作分析2.2机构运动循环图2.3机构运动循环图说明三．机构选型四．方案设计4.1方案的确定4.2送料机构尺寸设计4.3冲压机构尺寸设计4.4推杆长选取4.5轮系设计五．电动机及其他器件的选择5.1电动机选型5.2传动设计及计算5.3齿轮减速器设计六．建模分析6.1送料机构的分析6.2冲压机构的分析6.3运动综合分析七．参考文献八．课程设计感言一．设计任务1.1设计题目设计专用精压机的送料机构，冲压机构专用精压机是用于薄壁铝合金制作的静压深冲工艺，它是将薄壁铝板一次冲压成为深桶形。如图所示，上模先以比较小的速度接近坯料，然后以均匀速度进行拉伸成型工作，以后上模继续下行将成品推出型腔，最后快速返回。上模退出下模以后，送料机构从侧面将坯料送至代加工位置。完成一个工作循环。它的主要工艺动作有：①将新坯料送至待加工位置；②下模固定，上模冲压拉延成型将成品推出型腔。1.2技术参数和设计要求⑴动力源是电动机作转动；冲压执行构件为上模，作上下旺夫直线移动，其大致运动规律如图所示，具有快速接近工件，等速工作进给和快速返回的特性。⑵精压成型制品生存率约每分钟70件。⑶上模移动总行程为280mm，其拉延行程置于总行程中部约100mm。⑷行程比系数k≥1.3，坯料输送最大距离200mm。⑸上模滑块总质量为40kg／mm，绕质心转动惯量为2kg·m2／mm，质心简化到杆长的中点，其他构件的质量及转动惯量忽略不计。⑹上模滑块总质量40kg，最大生产阻力为5000N，且假定在拉延区内生产阻力平衡。⑺传动装置的等效转动惯量（以曲柄为等效构件，其转动惯量设为30kg·m2，机器运转许用不均匀系数[δ]为0.05）⑻机构应具有良好的传动性能，特别是工作段的压力角α应尽可能小，传动角γ大于或等于许用传动角[γ]=40°1.3设计任务⑴进行送料机构，冲压机构的选型。⑵根据动作顺序和协调要求拟定运动循环图。⑶根据选定的原动机构的运动参数拟定机械传动方案。⑷机械运动方案的评定和选择。⑸对机械传动系统和执行机构进行尺寸计算。⑹进行上机编程分析，检验设计方案。⑺进行飞轮设计。⑻画出机械运动方案简图，运动循环图和传动方案图。⑼完成设计计算说明书一份。二．运动分析2.1工艺动作分析工艺动作分析：①送料机构从侧面将新坯料送至待加工位置；②上模先以较大速度接近坯料；③然后上模以近似匀速进行拉延成型工作；④此后上模继续下行将成品推出型腔；⑤最后上模快速返回，完成一个冲压工作循环2.2机构运动循环图根据S—ψ图和工艺动作精压机构的运动循环图如下图所示2.3机构运动循环图说明⑴冲压机构在一个周期内的动作分解①主动件由初始位置（上极点）快速接近坯料；②主动件由72°位置转到210°位置时，上模近似等速向下冲压柸料；③主动件由210°位置转到240°位置时，上模继续向下运动，将工件推出型腔；④此后至主动件急回至原位置，完成一个运动循环。⑵送料机构在一个周期内的动作分解①送料机构的送料的送料动作，只能在上模退出型腔，到上模又一次接触坯料的范围内进行，故送料机构的凸轮在主动件前一个周期的300°位置转到30°位置完成推程；②主动件由30°位置转到60°位置时，凸轮远休；③主动件由60°位置转到150°位置时，凸轮完成回程；④此后至主动件转到300°，凸轮近休，送料机构完成一个运动循环。综上所述，在一个循环周期内，送料机构和冲压机构的工艺动作互不影响，它们可以分别完成各自的任务，从而完成运动循环。三．机构选型⑴方案一：齿轮—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。恰当地选择点C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性，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，可用解析线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推送至待加工位置。设计时，若使OHOGll，可减小凸轮尺寸。齿轮—连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构方案分析：①该方案机构构造相对简单，设计简单，可用于传力较大的场合；②该方案难以转却的实现任意指定的运动规律。⑵方案二：六连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构冲压机构是由铰链四杆机构和摇杆滑块机构串联组合而成的。四杆机构可按行程速度变化系数用图解法设计，然后选择连杆长BFl及导路位置，按工作段近于匀速的要求确定铰链点E的位置。若尺寸选择适当，可使执行构件在工作段中运动时机构的传动角满足要求，压力角较小。凸轮送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连，若按机构运动循环图确定凸轮转角及其从动件的运动规律，则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。设计时，使IRIHll，则可减小凸轮尺寸。六连杆冲压机构和凸轮—连杆送料机构方案分析：①该方案机构构造相对复杂,设计困难,可通过两岸的长短进行设计以使得滑块实现预期的王府运动；②该方案机构中连杆机构是低副机构，制造容易，承载能力大，但是两岸机构难以准确的实现任意指定的运动规律；③该方案机构中冲击较低，平稳性较好，装配较容易，工作效率高。⑶方案三：导杆—摇杆滑决冲压机构和凸轮送料机构冲压机构采用导杆加摇杆滑块的组合机构，通过曲柄的转动带动从动件滑块做往复移动。冲压机构是在导杆机构的基础上，串联一个摇杆滑块机构组合而成的。导杆机构按给定的行程速度变化系数设计，它和摇杆滑块机构组合可达到工作段近于匀速的要求。适当选择导路位置，可使工作段压力角较小。送料机构的凸轮轴通过齿轮机构与曲柄轴相连。按机构运动循环图确定凸轮工作角和从动件运动规律，则机构可在预定时间将工件送至待加工位置。导杆—摇杆滑决冲压机构和凸轮送料机构方案分析：：①该方案机构中齿轮传递容易控制，使得滑块运动得到较为精确的控制；②该方案机构构造简单，成本较低，连杆滑块可根据不同要求进行设计，从而实现滑块预期任意的运动规律的往复运动；③该方案机构采用了简单，紧凑的运动链，减小了因传动所带来的误差；④送料原动件的凸轮可根据不同要求进行轮廓设计，以实现推杆预期任意运动规律的往复运动；⑤送料机构位高副接触，易磨损，承载不宜太大；⑥由于受压力角和机构紧凑性等因素的限制，故该送料机构的推程不宜太大。四．方案设计4.1方案的确定由于该种精压机工作时不需要较大力的传动，为了设计简单，所以选择方案三。设计图如下图：4.2送料机构尺寸设计计算尺寸因为凸轮速度不高，故推程和回程皆选等速运动规律，要求坯料输送最大距离200mm，这里选择推程和回程皆为100mm。为保持较好的力学性能，推程和回程许用压力角皆取[]=40°由于机械运动的循环周期T=0.86s，推程和回程所需时间均为0.25T，凸轮运动角速度为1.17r/min。取基圆半径r=150mm，滚子半径r=7.5mm。根据运动循环图得下表：将上述数据导入凸轮辅助设计软件输出数据为：凸轮转角实际廓线δxy04.59227e-016142.5515.7823147.8011029.4793151.3161543.9075153.5282058.9401154.3362574.4385153.6543090.2534151.40635106.226147.53440122.191141.99445137.975134.76150153.401125.82655168.29115.19960182.462102.90865195.73888.999970207.94273.541475218.90356.616580228.45738.327785236.44818.795290242.50.006581795241.578-21.1287100238.817-42.1032105234.239-62.7573110227.878-82.9337115219.782-102.479120210.014-121.244125195.381-134.489130178.695-147.41135161.278-158.473140143.323-167.651145125.026-174.938150106.575-180.34515588.1559-183.90516069.9479-185.66516552.1208-185.69117034.8349-184.06417518.2392-180.881802.4699-176.248185-12.3505-170.288190-26.1142-163.131195-38.729-154.915200-50.1187-145.786205-60.2241-135.895210-71.242-123.413215-81.7271-116.734220-91.5902-109.167225-100.756-100.769230-109.155-91.6043235-116.724-81.7422240-123.404-71.258245-129.145-60.2314250-133.903-48.7465255-137.642-36.8906260-140.334-24.7539265-141.957-12.4289270-142.5-0.00919882275-141.95912.4105280-140.33724.7358285-137.64736.8728290-133.90948.7292295-129.15360.2148300-123.41371.242305-116.73481.7271310-109.16791.5902315-100.769100.756320-91.6043109.155325-81.7422116.724330-71.258123.404335-60.2314129.145340-48.7465133.903345-36.8906137.642350-24.7539140.334355-12.4289141.957360-0.00919882142.54.3冲压机构尺寸设计根据工艺要求和运动循环图，计算过程如下：①已知K=1.5，由K=（180°+θ）/（180°-θ），得极位夹角θ=36°②设DC=x，DE=y，β为DE与竖直方向夹角③由图列方程：2xsin（θ/2）+y（1-cosβ）=280④由于β极小，可以近似看为0，所以上式变为2xsin（θ/2）=280⑤所以x=DC=453mm⑥设曲柄AB=120mm，DE=400mm，由图与三角函数关系得AC=388mm⑦则CB=368mm4.4推杆长选取根据送料的行程和凸轮实际轮廓线推算出合适的推杆长320mm4.5轮系设计⑴选取3个相同的标准圆柱齿轮⑵3个齿轮的半径均为110mm，取模数m=2，由于d=mZ，所以得到齿数Z=110⑶如图放置五．电动机及其他器件的选择5.1电动机选型电动机选择常用的三相三相交流异步电动机，其同步转速选为1500r/min，其满载转速查表[Y系列三相异步电动机]为1440r/min。根据要求精压机的生产率约为每分钟70件，可知曲柄主轴转速约为70r/min。计算出该机械运动的循环周期T=60/70=0.86s传动系统总传动比i总=1440/70=20.6选用电动机型号为5.2传动设计及计算⑴计算传动比可以考虑在传动系统中采用带传动，以实现过载保护，同时，由于传动系统传动比较大，故采用双级圆柱齿轮传动。根据推荐的传动比范围，带动比为i=2~4，圆柱齿轮传动比i=3~5，则传动系统总传动比范围i总=（2~4）×[（3~5）×2]=18~100上述计算所得的总传动比i=20.6再i总的范围内，可见传动系统采用带传动与双级圆柱齿轮传动时可行的。下面分配各级传动比取代传动的带传动比ib=2，为了使两级的大齿轮有相近的浸油深度，高速级传动比i1和低速级传动比i2可选择i1=i2×1.2又由