機械原理課程設計---精壓機沖壓及送料系統(tǒng)的設計

1、<p><b>　　機械原理課程設計</b></p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　題 目： 精壓機沖壓及送料系統(tǒng)的設計</p><p>　　指導老師： </p><p>　　學生姓名：

2、 </p><p>　　學 號： </p><p>　　所屬院系： 機械工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 機械工程及其自動化 </p><p>　　班 級： 機械07-4班 </p&g

3、t;<p>　　《機械原理課程設計》任務書</p><p>　　課程設計題目:精壓機沖壓及送料系統(tǒng)的設計</p><p><b>　　課程設計完成內容:</b></p><p>　　設計說明書一份(主要包括:運動方案設計、方案的決策與尺度綜合、必要的機構運動分析和相關的機構運動簡圖)</p><p>　　發(fā)

4、題日期: 2010 年 7 月 1 日</p><p>　　完成日期: 2010 年 7 月 16 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 概述...................................................................

5、..................................................................4</p><p>　　1.1 機械原理課程設計的目的和任務....................................................................................4</p><p>　　1. 1

6、. 1 課程設計目的........................................................................................................4</p><p>　　1. 1. 2 課程設計任務....................................................................

7、....................................4</p><p>　　1. 1. 3 課程設計所采用方法.........................................................................................5</p><p>　　1.2課程設計具體要求..................

8、...............................................................................................5</p><p>　　第2章 設計任務及要求..........................................................................................

9、...................6</p><p>　　2.1概述.............................................................................................................................................6</p><p>　　2.2原始數(shù)據

10、及設計要求............................................................................................................6</p><p>　　2. 2. 1 專用精壓機......................................................................

11、.........................................6</p><p>　　2 .2. 2 原始數(shù)據及設計要求：........................................................................................7</p><p>　　2 .2. 3設計任務..............

12、........................................................................................................7</p><p>　　2 .2. 4分解工藝動作，擬定執(zhí)行構件的運動形式....................................................7</p>&l

13、t;p>　　2. 2. 5根據工藝動作服序和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖...........................................7</p><p>　　第3章 方案設計與決策.........................................................................................................

14、.9</p><p>　　3.1機構部分....................................................................................................................................9</p><p>　　3.2方案一..........................

15、..............................................................................................................9</p><p>　　3.3方案二................................................................................

16、.......................................................10</p><p>　　3.4方案三......................................................................................................................................

17、.10</p><p>　　3.5方案決策..................................................................................................................................11</p><p>　　3.6確定設計方案.......................

18、................................................................................................. 12</p><p>　　第4章 機構的尺寸設計.....................................................................................

19、...................13</p><p>　　4.1上模沖壓機構的尺寸設計.................................................................................................13</p><p>　　4.2傳動系統(tǒng)尺寸設計.............................

20、..................................................................................14</p><p>　　心得體會.............................................................................................................

21、............................16</p><p>　　參考文獻.........................................................................................................................................17</p><p><

22、;b>　　第1章 概述</b></p><p>　　機械原理課程設計是機械類各專業(yè)學生第一次課程設計，是重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，對于培養(yǎng)學生機械系統(tǒng)運動方案設計和創(chuàng)新設計能力、解決工程實際中機構分析和設計能力等有著十分重要意義。</p><p>　　1.1 機械原理課程設計的目的和任務</p><p>　　1.1.1 課程設計目的</p&g

23、t;<p>　　1）綜合運用機械原理課程的理論和實踐知識，分析和解決與本課程有關的實際問題，促進所學理論知識的鞏固、深入和歸納；</p><p>　　2）培養(yǎng)學生的創(chuàng)新設計能力、綜合設計能力與團隊協(xié)作精神；</p><p>　　3） 加強學生動手能力的培養(yǎng)和工程實踐的訓練，提高學生針對實際需求進行創(chuàng)新思維、綜合和工藝制作等實際工作能力； </p><p&g

24、t;　　4）提高學生運算、繪圖、表達、運用計算機、搜集和整理資料能力；</p><p>　　5）為將來從事技術工作打基礎。</p><p>　　1.1.2課程設計任務</p><p>　　結合一個簡單或中等復雜程度的機械系統(tǒng)，讓學生根據使用要求和功能分析，開拓思路，敢于創(chuàng)新，巧妙地構思其工作原理和選擇工藝動作過程；由所選擇的工作原理和工藝動作過程綜合應用所學過的各類

25、常用機構的結構組成、運動原理、工作特點及應用場合等知識，進行機構的選型、創(chuàng)新與組合，構思出各種可能的運動方案，并通過方案評價、優(yōu)化篩選，選擇最佳方案；就所選擇的最佳運動方案，應用計算機輔助分析和設計方法（也可以使用圖解法）進行機構尺度綜合和運動分析；由運動方案和尺度綜合結果繪制機構系統(tǒng)運動簡圖。</p><p>　　1.1.3程設計所采用方法</p><p>　　機械原理課程設計的方法原則

26、上可以分為兩類。</p><p><b>　　圖解法</b></p><p>　　運用某些幾何關系式或已知條件等，通過幾何作圖求得結果，所需尺寸可直接從圖上量取。其顯著優(yōu)點是可以將分析和綜合結果清晰地表示在圖紙上，直觀、形象、便于檢查正確與否。缺點是作圖繁瑣，精度不高。</p><p><b>　　解析法</b></

27、p><p>　　以機構參數(shù)來表達各構件間的函數(shù)關系，建立機構的位置方程或機構的封閉環(huán)路方程，解方程求得未知量。利用計算機可以計算大量重復工作，快速獲得計算結果，且精度較高，能解決較復雜問題。</p><p>　　以上兩種方法各有特點，可以互為補充。</p><p>　　1.2課程設計具體要求</p><p>　　機械原理課程設計最終上交的材料為圖

28、樣，設計（或研究）報告以及編寫的程序等。</p><p>　　圖樣主要包括的內容為運動方案中的機構系統(tǒng)運動簡圖及其運動循環(huán)圖，圖解及解析法分析和設計的某些機構位置圖。要求圖樣比例合適、布置合理、線條分明、清晰準確、曲線光滑，運動副等符號符合國家標準。</p><p>　　設計（或研究）報告內容主要包括，設計任務書與給定條件、題目及設計（研究）背景分析、資料搜集與整理、機構系統(tǒng)運動方案的論證

29、與比較、某些機構分析與設計的原理與方法、分析思路、計算程序及其說明、計算結果分析、收獲與體會、參考文獻等，具體內容與格式如下。</p><p>　　第2章 設計任務及要求</p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　提高產品的科技含量和技術創(chuàng)新水平，就需要提高對產品設計和開發(fā)的能力，加強對產品設計技術的研究。英國

30、從20世紀60年代開始，就以國家政策和財力來支持發(fā)展與推廣設計新技術；德國提出“設計就是科學”，且其設計學的發(fā)展已初具規(guī)模；美國設有“設計委員會”；日本同樣也非常重視設計技術的發(fā)展，將設計看作是技術、經濟、美學和人機學的一體化整體，并極力推廣和采用新技術，從而大大提高了機械產品在國際市場的競爭力。</p><p>　　研究掌握產品創(chuàng)新設計的理論與方法，并應用于產品設計中，提高產品綜合設計技術，通過制造，使設計的產

31、品能夠在產品質量、價格、交貨期及功能、款式(造型、色彩)等方面滿足用戶不斷發(fā)展的需求，提供優(yōu)質高效、價廉物美的產品，才能在激烈的市場競爭中取得優(yōu)勢，贏得用戶，取得較好的經濟效益。</p><p>　　機械產品的設計開發(fā)，首先是機械系統(tǒng)方案的創(chuàng)新構思和設計。機械系統(tǒng)方案設計的好壞，對產品設計的成敗起決定性作用，對保證機械能否完成預定的功能，能否正常、穩(wěn)定、可靠地工作及工作質量的優(yōu)劣都是十分關鍵的。成功的設計往往是基

32、于系統(tǒng)方案的突破和創(chuàng)新，系統(tǒng)方案設計是富有創(chuàng)造性的工作。機械系統(tǒng)方案設計是一項綜合的、復雜的、涉及知識面和經驗等因素的任務，它有規(guī)可循，但無定律可守。它需要寬廣的知識積累，需要豐富的實踐經驗支持，更需要思維擴展、發(fā)散和創(chuàng)新意識。</p><p>　　機械原理作為機械工程專業(yè)的一門技術基礎課，幫助學生了解、認識機械的基本工作原理，理解和掌握機械的共性的基本結構組成、功能特點等理論知識，掌握機構運動學和機器動力學的基

33、本理論知識和分析方法，成對機構的選型、組合、變異和演化的設計能力，進而建立對機械系統(tǒng)運動方案的構思和設計能力。機械原理課程與其它機類的專業(yè)基礎課相比，特別強調創(chuàng)新教育，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，把創(chuàng)新教育滲透到各個教學環(huán)節(jié)，貫穿整個培養(yǎng)過程。特別是通過生動的案例分析，激發(fā)學生的興趣和創(chuàng)新欲望，從而加強培養(yǎng)創(chuàng)新意識，激發(fā)創(chuàng)新精神。</p><p>　　2.2 對精壓機的概述</p><p>

34、　　2 .2. 1 專用精壓機 </p><p>　　專用精壓機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。它的工藝動作主要：</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>　　2 .2. 2 原始數(shù)據及設計要求：</

35、p><p>　　1）以轉動的電機為動力，從動件（執(zhí)行機構）為上模，作上下往復運動，其運動規(guī)律由沖頭行程圖給出，具有快速下沉，等速工作進給和快速返回的特性。</p><p>　　2）機構應具有較好的傳力性能，工作段的傳動角[?]=40°。 </p><p>　　3）上模到達工作段之前，送料機構已將坯料送至待加工位置（下模上方）。 </p><

36、p>　　4）生產率為40件/min。</p><p>　　5）執(zhí)行構件的工作段長度L=30~100mm,對應曲柄轉角θ=（1/3~1/2））π</p><p>　　上模行程長度必須大于工作段長度的兩倍以上。</p><p>　　6）行程速度變化系數(shù)K≥1.3</p><p>　　7）送料距離H=60~250mm。 </p>

37、<p>　　8）電機轉速為1000r/min。</p><p>　　2 .2. 3設計任務</p><p>　　1） 執(zhí)行機構選型與設計：構思出至少5種運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經對所有運動方案進行比較分析后，選擇其中認為比較好的方案進行詳細設計，該機構最好具有急回運動特性。</p><p>　　2）按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。<

38、/p><p>　　3）根據功能要求，確定工作原理和繪制運動系統(tǒng)功能圖。</p><p>　　4）傳動系統(tǒng)的設計，齒輪機構、凸輪機構、連桿機構的設計，包括尺寸設計。</p><p>　　5）對機構進行力分析。</p><p>　　6）對機構進行運動學分析，并畫出輸出機構的位移、速讀和加速度線圖。</p><p>　　7）畫出

39、最終方案的機構運動簡圖。</p><p>　　8) 寫設計說明書。</p><p>　　2 .2. 4分解工藝動作，擬定執(zhí)行構件的運動形式</p><p>　　根據工藝過程，機構應具有一個模具(圓筒形的型腔和兩個執(zhí)行構件(一個沖頭和一個料推)。兩個執(zhí)行構件的運動形式分別為：</p><p>　　2. 2. 5根據工藝動作服序和協(xié)調要求擬定運動

40、循環(huán)圖 </p><p>　　上沖頭加壓機構的原動件每轉一周完成一個運動循環(huán)，所以擬定運動循環(huán)圖時，以該原動件的轉角為橫坐標(0~360?)，以各執(zhí)行構件的位移為縱坐標畫出位移曲線。運動循環(huán)圖上的位移曲線主要著眼于運動的起迄位置，而不必準確地表示出運動規(guī)律。</p><p>　　確定運動循環(huán)圖后，即可據此擬定合適的運動規(guī)律曲線，進行機構設計。必要時，再對設計的機構進行運動分析，用分析得到的

41、位移規(guī)律到運動循環(huán)圖上觀察機構是否協(xié)調。若有不當之處，應將運動循環(huán)圖作適當?shù)男拚?lt;/p><p>　　第3章 方案的設計</p><p><b>　　3.1機構部分</b></p><p><b>　　1)沖壓機構</b></p><p><b>　　主要運動構件：上模</b&

42、gt;</p><p><b>　　2)送料機構</b></p><p><b>　　主要運動構件：推桿</b></p><p>　　且傳送帶送料機構實現(xiàn)間歇送料可采用凸輪機構、槽輪機構等.</p><p>　　如果考慮到成品有切邊的情況，則需要一個將拉延后的成品上頂?shù)臋C構來配合推桿完成推成品出模腔

43、的運動。</p><p><b>　　3.2方案一</b></p><p>　　凸輪—連杠沖壓機構 ＋ 擺桿—滑塊送料機構</p><p>　　沖壓機構由凸輪控制其運動方式，無太大的受力，需要的傳動結構簡單，通過倒置法能夠確定凸輪的大致輪廓。</p><p>　　送料機構是由擺桿滑塊機構組成的，按機構運動循環(huán)圖可確定搖桿

44、工作位置和從動件的運動規(guī)律，使其能在規(guī)定時間內將工件送至待加工位置。</p><p>　　圖3.1 凸輪—連杠沖壓機構 ＋ 擺桿—滑塊送料機構</p><p><b>　　計算自由度：</b></p><p>　　F=3n-(2Pl-Ph)</p><p>　　n =7 ; Pl=9 ; Ph=2</p>

45、<p>　　F=3*7-2*9-2=1</p><p><b>　　3.3方案二</b></p><p>　　凸輪—連桿沖壓送料機構</p><p>　　送料和沖壓機構都是由凸輪連桿機構組成。連桿機構可通過對桿長的計算設計，當選擇好適當?shù)臈U長尺寸后，能實現(xiàn)所需的行程速比以及運動要求。通過鉸鏈點與桿長的適當選擇，能使機構具有較小的壓

46、力角和較為理想的傳動角，使其達到運動功能，滿足傳動要求。</p><p>　　凸輪輪廓線可根據運動的要求用機構倒置法求出，從而使送料、沖壓和上頂同時完成，并也能滿足急回與勻速這一運動要求，在完成預定運動的同時，使整個加工效率提高。</p><p>　　圖3.2 凸輪—連桿沖壓送料機構</p><p><b>　　計算自由度：</b></

47、p><p>　　F=3n-(2Pl-Ph)</p><p>　　n =8 ; Pl= 10; Ph=3</p><p>　　F=3*8-2*10-3=1</p><p><b>　　3.4方案三</b></p><p>　　擺動導桿沖壓機構 + 曲柄-滑塊送料機構 </p><p&

48、gt;　　沖壓機構:參考《機械原理》（P38）中的機構,并且經過改進，將其凸輪機構高副低代后得到了由搖桿和滑塊組成的擺動導桿機構。</p><p>　　導桿機構的尺寸確定可按給定的行程速度變化系數(shù)K設計，上模將具有</p><p>　　回的特性，搖桿滑塊機構的組合可按照要求使上模在工作段接近于勻速。</p><p>　　送料機構：搖桿滑塊送料機構通過齒輪與上部曲柄軸

49、相連?？烧{節(jié)其在整個運動中的初始位置使推桿在預定時間將胚料送至待加工的位置。如取一定的偏距，則其也具有急回的特性。</p><p>　　圖3.3 擺動導桿沖壓機構 + 曲柄-滑塊送料機構</p><p><b>　　計算自由度：</b></p><p>　　F=3n-(2Pl-Ph)</p><p>　　n =14 ;

50、Pl=19 ; Ph=3</p><p>　　F=3*14-2*19-3=1</p><p><b>　　3.5方案決策</b></p><p>　　方案一的特點：無太大的受力，需要的傳動結構簡單，通過倒置法能夠確定凸輪的大致輪廓。</p><p>　　方案二的特點：連桿機構可通過對桿長的計算設計，當選擇好適當?shù)臈U長尺寸

51、后，能實現(xiàn)所需的行程速比以及運動要求。通過鉸鏈點與桿長的適當選擇，能使機構具有較小的壓力角和較為理想的傳動角，使其達到運動功能，滿足傳動要求。</p><p>　　方案三的特點：可調節(jié)其在整個運動中的初始位置使推桿在預定時間將胚料送至待加工的位置。如取一定的偏距，則其也具有急回的特性。</p><p><b>　　3.6確定設計方案</b></p>&l

52、t;p>　　在3個方案全部提出后，進行了對比。各個方案都由不同的基礎機構組合而成，且基本都可完成設計要求的運動。但是考慮到后期的建模，分析等的方便，最后決定采取第3個方案。 </p><p>　　第3方案可滿足急回運動的要求，輸送配料上工作臺和上模沖壓這2 個工作步驟也可較容易的配合出來。使整個機構完成一次送料沖壓的周期</p><p>　　圖3.4 擺動導桿沖壓機構 + 曲柄-滑塊

53、送料機構</p><p>　　表3.1 解釋圖中的各零件 </p><p><b>　　表3.2 零件尺寸</b></p><p>　　第4章 機構的尺寸設計</p><p>　　4.1上模沖壓機構的尺寸設計</p><p>　　因要求K>1.3，取K=1.6, </p>

54、<p>　　θ=180o (k-1)/(k+1)=180o (1.6-1)/(1.6+1)= 42°</p><p>　　得極位夾角θ=42°； </p><p>　　另要求上模的總行程H=280mm </p><p>　　設α為DE與豎直方向夾角 </p><p>　　由前圖可得：2*CD*sin(θ/

55、2)+DE*(1-cosα)=280 </p><p><b>　　且因β極小</b></p><p>　　上式可變?yōu)椋?*CD*sin(θ/2)=280 </p><p>　　得 CD=320mm </p><p>　　取曲柄AB=250mm，得知 BD=513mm</p><p>　　4.

56、2傳動系統(tǒng)尺寸設計</p><p>　　整個機構的傳動系統(tǒng)是由4個齒輪組成的. 為了計算的方便和統(tǒng)一，取3個小齒輪的尺寸相同，分度圓直徑為300mm；，分度圓直徑為600mm。取模數(shù)m=10，則得出小齒輪的齒數(shù)z1=30，大齒輪的齒數(shù)z2=60。為了使推桿有急回特性，使其在回程時不與前進得胚料有碰撞,取其正偏距e=150mm。</p><p>　　分度圓直徑d d1=mz1 d1=

57、10*30=300mm d2=mz2 . d2=10*60=600mm</p><p>　　齒頂高ha ha1=ha2=h*am ha1=ha2=1*10=10mm</p><p>　　齒根高hf hf1=hf2=(ha*+c*)m hf1=hf2=(1+0.25)*10=12.5mm</p>

58、;<p>　　齒全高h h1=h2=(2ha*+c*)m h1=h2=(2*1+0.25) *10=22.5mm</p><p>　　齒頂圓直徑da da1=(z1+2h*a)m da1=(30+2*1)*10=320mm</p><p>　　da2=(z2+2h*a)m da2= (60+2*1)*10=620mm

59、</p><p>　　齒根圓直徑df df1=(z1-2ha*-2c*)m df1=(30-2*1-2*0.25)*10=275mm</p><p>　　df2=(z2-2ha*-2c*)m df2=(60-2*1-2*0.25)*10=575mm</p><p>　　基圓直徑db db1=d1cosα db1=

60、300*0.74=223mm</p><p>　　db2=d2sinα db2=600*0.74=444mm</p><p>　　齒距p p=пm p=3.14*10=31.4mm</p><p>　　基圓齒距（法向齒距）pb pb=p cosα pb=31.4*0.74=23.24mm</p

61、><p>　　齒厚s s=пm/2 s=3.14*10 / 2=15.7mm </p><p>　　齒槽寬e e=пm/2 e=3.14*10 / 2=15.7mm </p><p>　　標準中心距a a=m(z1+z2)/2 a=10(30+60)/2=450mm</p><p>

62、;　　節(jié)圓直徑d’ (當中心距為標準中心a時)d’=d</p><p>　　傳動比i i12=ω1/ω2=z2/z1=d2’/d1’=d2/d1=db2/db1</p><p>　　i=d1/d2= z1/z2 =60/30=2</p><p><b>　　心得體會</b></p>

63、<p>　　這次設計經歷了一個多星期，在這段時間里是我各個方面都得到了訓練，對機械原理了解的跟加深入了，使我們的閱歷增加了很多。擺脫了我們以往只能在書本上學習的范疇而是自己親手設計實驗出來的。</p><p>　　這次設計使我們明白想要做好課程設計必須要有深厚的基礎，不然做起倆真是很麻煩，設計剛開始時因為基礎不牢固我們走了很多的彎路，這次設計過成功后，我仿佛經過一次長途旅程到達終點，感覺眼前一亮，特別的

64、舒服啊。這次設計讓我明白干任何事都要有耐心，要仔細，課程設計有很多次讓我感到心煩，但我們還是堅持下來了。</p><p>　　短短一周課程設計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏，自己綜合應用所學的專業(yè)知識能力是如此的不足，以后我會更加努力的學習的。機械原理課程設計是使我們較全面系統(tǒng)的掌握和深化機械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我們學生機械運動方案設計創(chuàng)新設計和應用計算機對工程實際中各種機構進

65、行分析和設計能力的一門課程。</p><p>　　經過這幾天設計的學習，讓我們初步了解了機械設計的全過程，可以初步的進行機構選型組合和確定運動方案；使我們將機械原理課程各章的理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深了所學的理論知識 ；并對動力分析與設計有了一個較完整的概念；提高了運算繪圖遺跡運用計算機和技術資料的能力；培養(yǎng)了我們學生綜合運用所學知識，理論聯(lián)系實際，獨立思考羽分析問題的能力和創(chuàng)新能力。</p&

66、gt;<p>　　在這幾天的機械設計中，我們深感自己的不足，認識到了理論與實際之間的差別，只有理論與實際相結合，充分發(fā)展多動手，多加進行鍛煉，才能終有所得。</p><p>　　機械原理課程設計結合一種簡單機器進行機器功能分析、工藝動作確定、執(zhí)行機構選擇、機械運動方案評定、機構尺寸綜合、機械運動方案設計等，使我們學生通過一臺機器的完整的運動方案設計過程，進一步鞏固、掌握并初步運用機械原理的知識和理論

67、，對分析、運算、繪圖、文字表達及技術資料查詢等諸方面的獨立工作能力進行初步的訓練，培養(yǎng)理論與實際相結合、應用計算機完成機構分析和設計的能力，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新能力。機械原理課程設計在機械類學生的知識體系訓練中，具有不可替代的重要作用。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【1】穆塔里夫. 機械原理課程設計指導書. 新疆大學機械設計