機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)---專用精壓機(jī)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)要求及任務(wù)1</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目1</b></p><p>　　二、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求1</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p><

2、p>　　第二章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)及分析決策3</p><p><b>　　一、方案的設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可能方案......................................................3</p><p>　　三、確定設(shè)計(jì)方案......................

3、......................................5</p><p>　　第三章 機(jī)構(gòu)尺度綜合............................................................ 7</p><p>　　一、上模沖壓機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)..................................................

4、7</p><p>　　二、傳動(dòng)系統(tǒng)尺寸設(shè)計(jì)........................................................7</p><p>　　第四章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖及運(yùn)動(dòng)分析. ...............................................8</p><p>　　一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖........

5、..................................................8</p><p>　　二、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析........................................................8</p><p>　　1、上模沖壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析..........................................

6、...8</p><p>　　2、推桿運(yùn)動(dòng)學(xué)分析.......................................................9</p><p>　　3、上頂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析..................................................11</p><p><b>　　心得體會(huì)12<

7、;/b></p><p><b>　　參考書目13</b></p><p>　　第一章 設(shè)計(jì)要求及任務(wù)</p><p><b>　　一、 設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　專用精壓機(jī)是用于薄壁鋁合金制件的精壓深沖工藝。它是將薄壁鋁板一次沖壓成為深筒形。（如圖1）它的工藝動(dòng)作主要：&

8、lt;/p><p>　　圖1 專用精壓機(jī) </p><p>　　1． 將新坯料送至待加工位置； </p><p>　　2． 下模固定、上模沖壓拉延成形將成品推出模腔。 </p><p>　　二、 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求</p><p>　　1．沖壓執(zhí)行構(gòu)件具有快速接近工件、等速下行拉延和快速返回的運(yùn)動(dòng)特性。 </

9、p><p>　　2．精壓成形制品生產(chǎn)率約每分鐘70件； </p><p>　　3．上模移動(dòng)總行程為280mm，其拉延行程置于總行程的中部，約100mm。 </p><p>　　4．行程速比系數(shù)K≥1.3。</p><p>　　5．坯料輸送最大距離200mm。   </p><p>　　6．上?；瑝K總重量為40kg

10、，最大生產(chǎn)阻力為5000N，且假定在拉延區(qū)內(nèi)生產(chǎn)阻力均衡； </p><p>　　7．設(shè)最大擺動(dòng)構(gòu)件的質(zhì)量為40kg/m,繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為2kg.m^2/mm，質(zhì)心簡(jiǎn)化到桿長(zhǎng)的中點(diǎn)。其它構(gòu)件的質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量均忽略不計(jì)； </p><p>　　8．傳動(dòng)裝置的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（以曲柄為等效構(gòu)件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)為30kg.m^2，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)『δ』為0.05）。 </p><

11、p><b>　　三、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　1．執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)：構(gòu)思出至少3種運(yùn)動(dòng)方案，并在說明書中畫出運(yùn)</p><p>　　動(dòng)方案草圖，經(jīng)對(duì)所有運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行比較分析后，選擇其中認(rèn)為比較好的方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，該機(jī)構(gòu)最好具有急回運(yùn)動(dòng)特性。</p><p>　　2．傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括尺

12、寸設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.畫出最終方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。</p><p>　　4.按工藝動(dòng)作過程擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。</p><p>　　6.對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并畫出輸出機(jī)構(gòu)的位移、速讀和加速度線圖。</p><p>　　5.撰寫設(shè)計(jì)說明書。</p><p>　　第二章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)及分析決策</

13、p><p><b>　　一、 方案的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　整個(gè)機(jī)構(gòu)可分為2大部分:</p><p><b>　　1．沖壓機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　主要運(yùn)動(dòng)構(gòu)件：上模</b></p><p><b>　　2．送料機(jī)構(gòu)<

14、;/b></p><p><b>　　主要運(yùn)動(dòng)構(gòu)件：推桿</b></p><p>　　如果考慮到成品有切邊的情況，則需要一個(gè)將拉延后的成品上頂?shù)臋C(jī)構(gòu)來配合推桿完成推成品出模腔的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　二、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的可能方案</p><p><b>　　方案一：</b></p>

15、<p>　　凸輪—連桿沖壓機(jī)構(gòu) ＋ 擺桿—滑塊送料機(jī)構(gòu)</p><p>　　沖壓機(jī)構(gòu)由凸輪控制其運(yùn)動(dòng)方式，無太大的受力，需要的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過倒置法能夠確定凸輪的大致輪廓。</p><p>　　送料機(jī)構(gòu)是由擺桿滑塊機(jī)構(gòu)組成的，按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可確定搖桿工作位置和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使其能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將工件送至待加工位置。</p><p>　　圖2

16、 方案一</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　凸輪—連桿沖壓送料機(jī)構(gòu)</p><p>　　送料和沖壓機(jī)構(gòu)都是由凸輪連桿機(jī)構(gòu)組成。連桿機(jī)構(gòu)可通過對(duì)桿長(zhǎng)的計(jì)算設(shè)計(jì)，當(dāng)選擇好適當(dāng)?shù)臈U長(zhǎng)尺寸后，能實(shí)現(xiàn)所需的行程速比以及運(yùn)動(dòng)要求。通過鉸鏈點(diǎn)與桿長(zhǎng)的適當(dāng)選擇，能使機(jī)構(gòu)具有較小的壓力角和較為理想的傳動(dòng)角，使其達(dá)到運(yùn)動(dòng)功能，滿足

17、傳動(dòng)要求。</p><p>　　凸輪輪廓線可根據(jù)運(yùn)動(dòng)的要求用機(jī)構(gòu)倒置法求出，從而使送料、沖壓和上頂同時(shí)完成，并也能滿足急回與勻速這一運(yùn)動(dòng)要求，在完成預(yù)定運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，使整個(gè)加工效率提高。</p><p>　　圖3 方案二</p><p><b>　　方案三: </b></p><p>　　擺動(dòng)導(dǎo)桿沖壓機(jī)構(gòu) + 曲

18、柄-滑塊送料機(jī)構(gòu) </p><p>　　沖壓機(jī)構(gòu)：我們采用由搖桿和滑塊組成的擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的尺寸確定可按給定的行程速度變化系數(shù)K設(shè)計(jì)，上模將具有急回的特性，搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的組合可按照要求使上模在工作段接近于勻速。</p><p>　　送料機(jī)構(gòu)：搖桿滑塊送料機(jī)構(gòu)通過齒輪與上部曲柄軸相連?？烧{(diào)節(jié)其在整個(gè)運(yùn)動(dòng)中的初始位置使推桿在預(yù)定時(shí)間將胚料送至待加工的位置。如取一定的偏距，則其也具有急回

19、的特性。</p><p><b>　　圖4 方案三</b></p><p><b>　　方案四：</b></p><p>　　凸輪—連桿沖壓機(jī)構(gòu)和凸輪—連桿送料機(jī)構(gòu) </p><p>　　沖壓機(jī)構(gòu)采用了有兩個(gè)自由度的雙曲柄七桿機(jī)構(gòu)，用齒輪副將其封閉為一個(gè)自由度。恰當(dāng)?shù)倪x擇點(diǎn)A的軌跡和確定構(gòu)件尺

20、寸，可保證機(jī)構(gòu)具有急回運(yùn)動(dòng)和工作段近于勻速的特征，并使壓力角盡可能小。該機(jī)構(gòu)可采用實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行設(shè)計(jì)；當(dāng)要求較高時(shí)，可采用解析法，或以實(shí)驗(yàn)法得到的 結(jié)果作為初始值，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。</p><p>　　送料機(jī)構(gòu)是由凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的，按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可確定凸輪工作角和從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使其能在預(yù)定時(shí)間將工件送至待加工位置。</p><p>　　圖5 方案四</p>

21、<p><b>　　三、確定設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　在4個(gè)方案全部提出后，我進(jìn)行了對(duì)比。各個(gè)方案都由不同的基礎(chǔ)機(jī)構(gòu)組合而成，且基本都可完成設(shè)計(jì)要求的運(yùn)動(dòng)。但是考慮到后期分析的方便，我決定采取第3個(gè)方案。</p><p>　　第3方案可滿足急回運(yùn)動(dòng)的要求，輸送配料上工作臺(tái)和上模沖壓這2 個(gè)工作步驟也可較容易的配合出來。使整個(gè)機(jī)構(gòu)完成一次送料沖

22、壓的周期。</p><p>　　考慮到配料被沖壓成形之后如果還留有切邊，則成品就不能從下模的下部離開，而在第3方案的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，成品只可由一機(jī)構(gòu)垂直將其頂出上模，然后同時(shí)由下一個(gè)送來的配料將其橫向地推出下模工作臺(tái)面。</p><p>　　這樣就在第3方案的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)”上頂“機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向基本和上模相同，上模在回程時(shí)呈現(xiàn)出急回的特性，而”上頂”機(jī)構(gòu)為了能迅速的將在下模中的成品頂

23、出，其需要急速向上運(yùn)動(dòng)的特性(如圖6)。</p><p>　　圖6 最終決定的專用精壓機(jī)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 </p><p>　　第三章 機(jī)構(gòu)尺度綜合</p><p>　　一、上模沖壓機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì) </p><p>　　因要求K>1.3，取K=1.8 , 得極位夾角θ=52°； </p

24、><p>　　另要求上模的總行程H=280mm </p><p>　　設(shè)α為DE與豎直方向夾角 （如圖8）</p><p>　　由下圖可得：2*CD*sin(θ/2)+DE*(1-cosα)=280 </p><p><b>　　且因β極小</b></p><p>　　上式可變?yōu)椋?*CD*s

25、in(θ/2)=280 </p><p>　　得 CD=320mm </p><p>　　取曲柄AB=250mm，得知 AC=513mm </p><p>　　圖8 計(jì)算示意圖</p><p>　　二、傳動(dòng)系統(tǒng)尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　整個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)是由5個(gè)齒輪組成的，2個(gè)大齒輪F，L的存在是為了

26、幫助3個(gè)小齒輪之間的傳動(dòng)，并讓3個(gè)主要負(fù)責(zé)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性的小齒輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向都一致。</p><p>　　為了計(jì)算的方便和統(tǒng)一，取3個(gè)小齒輪的尺寸相同，分度圓直徑為300mm；2個(gè)大齒輪的尺寸也相同，分度圓直徑為600mm。取模數(shù)m=10，則得出小齒輪的齒數(shù)z=30，大齒輪的齒數(shù)z=60。</p><p>　　為了使推桿有急回特性，使其在回程時(shí)不與前進(jìn)得胚料有碰撞,取其正偏距e=150mm。

27、</p><p>　　第四章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖及運(yùn)動(dòng)分析</p><p><b>　　一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</b></p><p>　　由機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可知：機(jī)構(gòu)在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，當(dāng)上模運(yùn)動(dòng)在它的正行程時(shí)，推桿和上頂機(jī)構(gòu)都在回程中；當(dāng)上模沖壓完成之后，推桿開始將胚料輸送至待加工位置，上頂機(jī)構(gòu)也同時(shí)將成品頂出下模，實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作周期（如圖7）。&l

28、t;/p><p>　　圖7 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</p><p>　　二、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析</p><p>　　1、上模沖壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析</p><p>　　圖8 上模位移圖</p><p>　　上模由圖示位置開始運(yùn)動(dòng)，在0至0.587″內(nèi)為向下沖壓的正行程；在0.587″至0.870″為向上的回程。在正行

29、程內(nèi)，上模將快速接近工件，等速拉延完成沖模工作。在回程內(nèi)，因其所用時(shí)間明顯比正行程時(shí)少，所以上模具有急回的特性，等待推桿將坯料送至待加工位置。因上模和推桿的傳動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速相同，即其運(yùn)動(dòng)周期相同，這樣就可使兩者的運(yùn)動(dòng)相配合，不斷的完成加工的過程。</p><p>　　圖9 上模速度圖</p><p>　　正行程時(shí)，從0到0.152″內(nèi)，上模速度由慢到快，實(shí)現(xiàn)快速接近工件；之后到0.52

30、2″為止其速度接近于等速，同時(shí)完成其等速?zèng)_壓過程。在回程內(nèi)，上模的速度遠(yuǎn)大于正行程時(shí)的速度，實(shí)現(xiàn)快速返回，完成一個(gè)行程周期。</p><p>　　圖10 上模加速度圖</p><p>　　在上模加速度曲線中，上?？焖倩爻痰倪^程中，會(huì)出現(xiàn)極大的加速度，將引起的慣性力也很大，對(duì)與上模相連的機(jī)構(gòu)造成很大的負(fù)荷，極易造成機(jī)械疲勞，增大危險(xiǎn)系數(shù)。所以在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用改善機(jī)構(gòu)的材料等方法避免危

31、險(xiǎn)的發(fā)生。2、推桿運(yùn)動(dòng)學(xué)分析</p><p>　　圖11 推桿位移圖</p><p>　　推桿的位移曲線中，如圖所示，在0.261″時(shí)推桿已將坯料送至了待加工位置，此時(shí)上模正好已在正行程中并接近了下模，即將開始沖壓。再經(jīng)過約0.4″推桿到了初始位置，開始推送下一個(gè)送來的胚料。</p><p>　　圖12 推桿速度圖</p><p&

32、gt;　　在速度曲線中，由上圖可知，推桿在回程中的速度也遠(yuǎn)大于正行程時(shí)的速度，說明推桿機(jī)構(gòu)的偏距e使其也具有了急回的特性。推桿的急回不僅有利于效率的提高，更可防止推桿在回程時(shí)與下一個(gè)送來的胚料發(fā)生碰撞。</p><p>　　圖13 推桿加速度圖</p><p>　　由于推桿在回程中速度較大，所以其加速度也大，造成機(jī)構(gòu)慣性力加大，需與上模機(jī)構(gòu)一起采取相應(yīng)的措施來避免慣性力對(duì)機(jī)構(gòu)壽命的影

33、響。</p><p>　　3、上頂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析</p><p>　　圖14 上頂機(jī)構(gòu)與上模機(jī)構(gòu)位移圖</p><p>　　由上頂機(jī)構(gòu)與上模的位移比較圖可知，其運(yùn)動(dòng)位移基本與上模相同，這個(gè)特性使其在上模沖壓完后回程時(shí)，上頂機(jī)構(gòu)開始將成品頂出下模，與推桿的運(yùn)動(dòng)相配合可使成品在被頂出下模的同時(shí)借由下一個(gè)胚料的推力將自身推出下模的工作臺(tái)，正式完成一次產(chǎn)品的生產(chǎn)。&l

34、t;/p><p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　經(jīng)過幾天的努力，機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了?；仡欉@些天的勞動(dòng)，我收獲頗豐，所完成的不僅僅是一個(gè)課程設(shè)計(jì)，對(duì)課本知識(shí)的理解也加深了許多。</p><p>　　想當(dāng)初剛拿到課題時(shí)，我覺得比較簡(jiǎn)單，前幾天沒抓緊設(shè)計(jì)而只簡(jiǎn)單地列了個(gè)基本方案，直到開始著手設(shè)計(jì)和計(jì)算時(shí)，才發(fā)現(xiàn)原來設(shè)計(jì)中有如此

35、多的問題，特別是有很多細(xì)節(jié)問題亟待解決。</p><p>　　改動(dòng)確實(shí)令人討厭，但俗話說的好：“吃一塹，長(zhǎng)一智?！蔽以诓粩喔膭?dòng)中和不斷向別人請(qǐng)教中，逐漸了解了機(jī)械設(shè)計(jì)，漸漸知道設(shè)計(jì)中應(yīng)注意哪些問題，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮哪些條件，這些都是直接從書本上很難找到的，卻是工科中重要的知識(shí)。</p><p>　　十天設(shè)計(jì)下來，我知道了課程設(shè)計(jì)的意義：并不只是機(jī)械原理的一個(gè)作業(yè)，而是要在這次課程設(shè)計(jì)中，初步接

36、觸機(jī)械設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)能完成簡(jiǎn)單要求的機(jī)械中培養(yǎng)對(duì)新的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案構(gòu)思和設(shè)計(jì)的能力，對(duì)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)種各機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。并且逐步樹立工程設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和實(shí)用機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。嚴(yán)謹(jǐn)和細(xì)心是做機(jī)械設(shè)計(jì)的必要態(tài)度，要想做好一件事，就必須一絲不茍、態(tài)度認(rèn)真。俗話說：“失之毫厘，謬之千里?！痹跈C(jī)械設(shè)計(jì)上尤其應(yīng)該注意。</p><p>　　其中，我在課程設(shè)計(jì)中有以下幾點(diǎn)感觸：</p><p

37、>　　1． 本次設(shè)計(jì)以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)與擬定為結(jié)合點(diǎn)，進(jìn)一步鞏固和加深了平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)，使我原先純理論的知識(shí)范圍得到了實(shí)踐，從而得到了進(jìn)一步的鞏固和加強(qiáng)，并且原先游離于課本之中的各個(gè)分散的知識(shí)點(diǎn)得到了綜合利用，融會(huì)貫通。</p><p>　　使我受到擬定機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的訓(xùn)練，具有了初步的機(jī)構(gòu)選型與組合和確定運(yùn)動(dòng)方案的能力，使我掌握了在復(fù)雜的機(jī)構(gòu)中尋找理想的機(jī)構(gòu)的能力，從而使機(jī)器的效率

38、達(dá)到最高。</p><p>　　使我在了解機(jī)械運(yùn)動(dòng)的變換與傳遞及力傳遞過程中，對(duì)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力分析與設(shè)計(jì)有了一個(gè)較為完整的概念。</p><p>　　4． 使我的耐心得到了磨練，要知道設(shè)計(jì)過程中失敗是不可避免的，如果沒有足夠的耐性，那冗長(zhǎng)的工作和幾次小小的挫折便會(huì)將你徹底打敗，到時(shí)勝利便遙不可及了。</p><p>　　學(xué)無止境，我決不能僅僅滿足現(xiàn)有的成績(jī)，人

39、生就像爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著我們?nèi)ヅ实?、去征服。挫折是一份?cái)富，經(jīng)歷是一份擁有。</p><p><b>　　參考書目</b></p><p>　　[1] 孫桓,陳作模.機(jī)械原理[M].7版. 北京：高等教育出版社，2006.</p><p>　　[2] 張永安.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo). 洛陽理工學(xué)院，2008.</p

40、><p>　　[3] 馬永林.《機(jī)械原理》.上海機(jī)械專科學(xué)校，2008.</p><p>　　[4] 穆塔里夫 .機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].新疆大學(xué).</p><p>　　[5] 湯可楨，程光溫.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].4版. 北京：高等教育出版社，2002.</p><p>　　[6] 鄭文緯,吳克堅(jiān).機(jī)械原理[M] .7版. 北京：

41、高等教育出版社，1997.</p><p>　　[7] 羅恭添. 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M]. 北京：高等教育出版社，1986.</p><p>　　[8] 李方偉,孫懷安,李團(tuán)結(jié).機(jī)械原理輔導(dǎo)[M]. 西安：西安電子科技.大學(xué)出版社，2001.</p><p>　　[9] 彭國勛,肖正揚(yáng).自動(dòng)機(jī)械的凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.&l