机械原理设计自动送料冲床的机构设计.docx

湖南人文科技学浣课程设计报告课程名称：机械原理瞟程设计设计题目：自动送料冲床的机构设计系别：通信与控制工程系专业：机械设计制造及其白动化班级:11级机械二班学生姓名：倪燮燃，张林，许胜，周天越学号：11428228,11428246,11428209,11428231起止日期：203.6.302013.7.5指导教师：张就教研室主任：朱连池指导教师评语:指导教师签名；年月n成绩评定项目权重成绩倪笑燃I张林许胜周天越1.设计过程中出中、学习态度等方面0.22、课程设计质量与答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见:教研室主任签字:教学系审核意见：主任签字:摘要随着现代科技的发展趋势，自动化时机械设计和制造具有非常重要的意义.我国也正领向于机械自动化方面的发展，在此前提下，我们就开始设计自动送料冲床机构。自动送料机构的工作目的是为了实现自动送料，把人为因素造成的误差减到最小，同时减少劳动力成本便实现机械化和自动化等一系列优点。在设计过程中，主要是设计了工作台，工作机构的传动和自动送料机构，以及可以实现自动送料的伺服电机和变速箱。通过对这些方面的设计和研究，可以大大减少劳动力成本，提高了工作效率，减少了误差，同时也简化了机构，I1.i点是机构的运动分析。正因为它的输送能力大、能耗低、结构荷单、维护方便这些特点深受广大企业的吉睐.自动送料冲床机构的设计的主要侧重点是同时实现加工与送料，通过对机械机构的灵活运用，设计出合理的作品。关键词：自动送料冲床机，自动送料，间歇传动，冲床，伺服电机目录1、课程设计的目标与设计任务I1.1 设计的目标I1.2 设计的要求I1.3 设计的任务22、机械运动方案的设计22.1棘轮式自动送料冲床机构的姑知.及1：作原理22.2槽轮式自动送料冲床机构的结构及工作原理42.3机械运动方案的选择52.4棘轮式自动送料冲床机构的运动循环图63、棘轮式自动送料冲床机构主要参数的设计计算63.1 主要参数的设定63.2 机器参数I1.M主要等部件的设计144.1 电动机的选择144.2 飞轮的设计15心得体会16参考文献16致谢17附录一18附录二19网录三20附录四21自动送料冲床机构引言现代机械设计要求既要满足市场需求，又要考虑企业的发展：既要解决技术和可能性问题，乂要考虑经济性问题：既要解决设计本身的方法、手段和关键技术问题，又要解决产品寿命周期中各个环节的技术问题。机械设计是生产机械产品的第一道工序，设计质量的高低将直接影响机械产品的技术水平和经济效果.在设计这道工序下的工夫愈多，愈加符合客观实际，则效果愈好“因此，机械设计学科的发展对于国名经济具有盎要的意义。1、课程设计的目标与设计任务1.1 设计的目标机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸以及润滑方式等进行构思、分析和计算，并将其转化为制造依据的工作过程。本谡题所设计的自动送料机的目的，是为了实现自动送料，消除积累误差，同时减少劳动成本，并使冲头在加工材料时能够机械化与自动化，从而大大的提高生产率。1.2 设计的要求本次设计的要求主要有两点：1.总功能要求：将材料通过冲床加工出毛那，并实现自动送料的要求。2.工作原理：通过伺服电机和变速箱，将动力传送到伊轮曲柄机构,使曲柄滑块机构带动冲头冲压材料的同时，曲柄遥感机构通过来回运动控制棘轮轻轴机构将材料间歇性自动送料。从而形成一个系统，实现自动送料。1.3设计的任务1 .针对图21和图2-5所示的自动送料机的执行结构方案，依据设计数据和设计要求，确定各杆件的运动尺寸，绘制出运动简图，分析组成杆件的基本杆组:2 .假设曲柄等速转动，画出冲头速度和加速度的变化规律曲线：3 .在冲头挤压加工面过程中，假设挤压压强有零到最大线性增加，并设加工面对冲头的压强均匀分布在冲头的有效工作面上，在不考虑各处摩擦、构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩：4 .取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；5 .编写课程设计说明书。2、机械运动的方案和设计2.1棘轮式自动送料冲床机构的结构及工作原理棘轮式自动送料冲床机构的结构及工作原理：由伺服电机驱动先由皮带传动至减速箱，通过减速箱将动力传出,通过齿轮1传动至齿轮2,由于齿轮2和ABC杆件固连，所以带动曲柄AB和曲柄AC周转，使得冲头在其固定轨道内来回运动，以达到对材料的冲击。曲柄AC使得摇杆EF绕F点在一定角度内撰动，卜面的棘爪推动就轮做单项间歇运动.可以间歇性的输送材料.由这种机械中实线间歇运动的机构是棘轮机构，故称为煤轮式自动送料冲床机构。图1为棘轮式自动送料冲床机构的结构图，图2为棘轮式自动送料冲床机构的运动简图,图3为伺服电机和二级变速箱.首先由伺服电机驱动，通过变速箱实现不同工作速度，通过2齿轮传动使齿轮曲柄机构中的曲柄带动4连杆一与3连杆二，连杆一使得5冲头来回运动，以达到冲击加工效果。3连杆二带动9曲柄让10棘轮粮轴机构间歇性运动，以达到送料的目的。当冲头向下冲击材料时，棘轮短轴机构处于净止状态，此时冲头就能有效的加工工件，当冲头向上收回时，棘轮短轴机构就开始工作把7加工材料向做推送一段距离，满足卜.一次加工。这就是棘轮式自动送料冲床机构的一个工作周期。随着电动机的驱动，实现批量生产，自动化生产，加快了材料的加工，减少了人为误差。I.伺服电机与变速箱2.曲柄齿轮机构3.连杆一4.连杆二5.冲头6.工作台7.加工材料8.机床或座9.卷杆10.独轮轮轴机构I1.,程轴图2-1.棘轮式自动送料冲床机构结构图图2-2,棘轮式自动送料冲床机构运动简图伺服电机皮带传送-I动力输出主轴图2-3.伺服电机和二级变速箱在减速箱里面，可以通过拨叉调节速度的大小，这个变速箱可以实现2级变速，当可以加工材料硬度较大的工件时，可以放慢加工速度，提高加工精度。实现满足实际要求加工。2.2槽轮式自动送料冲床机构的结构及工作原理槽轮式自动送料冲床机构的结构及工作原理：由伺服电机驱动先由皮带传动至减速箱，通过减速箱将动力传出，使得齿轮曲柄机构回转，带动连杆一和连杆二，连杆就驱动滑块，使得冲头冲击加工材料，连杆二使曲柄主动拨盘转动,带动从动槽轮犍轴机构，将材料送进，达到间歇运动的效果.图4为槽轮式自动送料冲床机构的结构图，图5为槽轮式自动送料冲床机构运动简图。由于9.曲柄主动拨盘较轴机构的曲柄长度和2.曲柄齿轮机机构的曲柄长度相同，存在“死点”，会在生产中会发生顶死现象，所以在9.曲柄主动拨盘轻轴机构上加一个12.飞轮。防止发生顶死现象的发生。工作周期和棘轮式自动送料冲床机构的类似，此机构也能实现相应的间歇运动“1.伺服电机与变速箱2.曲柄齿轮机构3.连杆一4.连杆:5.冲头6.工作台7.加工材料8.机床底座9.曲柄主动拨盘辎轴机构10.从动槽轮轨轴机构11.飞轮12.轮轴图2-4.槽轮式自动送料冲床机构的结构图图2-5.槽轮式自动送料冲床机构运动简图2. 3机械运动方案的选择通过对以上两种自动送料机构的结构、工作原理的分析与说明，相比两种自动送料机构不难得出各自的优缺点.触轮式自动送料冲床机构是运动平稳：在工作中连杆施以较小的力而摆杆产牛.相应的推力，实现间歇运动。由于槽轮式自幼送料冲床机构存在“死点”,所以大大影响其加工效率和加工精度，其次它的运动轨迹不是很理想，消耗功率比较大。根据设计要求，要求设计的为功率小，加工效率高的自动送料冲床机构，在满足设计要求的前提F.通过对两种方案的分析比较，选择棘轮式自动送料冲床机构更符合设计要求2.4棘轮式自动送料冲床机构的运动循环图根据棘轮式白动送料冲床机构的运动分析确定其运动循环图«2-1运动谓环图曲柄一（构件2）0°90°1800270°360°曲柄二（构件2）170°260°350°80°170°摇杆（构件9）摆角逐渐增大到最大撰角逐渐减小摆角逐渐减小到最小授角逐渐增大摆角逐渐增大冲头（构件5）向上运动运动到达最上位置向下运动冲击材料运动到达最下位置向上运动3、棘轮式自动送料冲床机构主要参数的设计计算3.1 主要参数的设定3.1.1 已知条件根据设计要求，其尺寸如下图所示。另外，为了提高机械效率，要求执行机构的最小传动角大于45"：为了防止压碎的石料在宁落时进一步碰撞变碎，要求动颗板放料的平均速度小于压料的平均速度，但为了减小驱动功率，要求速比系数k(压料的平均速度/放料的平均速度)不大于1,2。采用380V三相交流电动机.«3-1菜轮式自动送料冲床机构设计数据叁数ft*生产率打(件/min)120送料距离工(mm)1200板料*度R(mm)2轴心育度串(mm)100O冲头行程H(mm)1001Wft4(mm)200UA佻标X(mm)1800IMMt轴心坐标V(mm)778送料机构最小传动角45速度不均匀系数，0.03板料送进阻力片(N)530冲压板料大Ia力片(N)2300冲头公力5(、)1503.1.2 冲头垂直行程根据设计要求，冲头的冲程要达到100i三,所以其曲柄的长度为50三,为了满足冲头的歪敢和冲压力度要求，冲头一般采用裔硬度合金，由于冲头的精度直接影响到加工材料的尺寸精度，所以对其要求比较高。苜先是对导矶的精度要求,然后考虑冲头在导轨中的磨损量，可能影响其加工精度外，还要考虑材料本身的硬度，刚度，和稳定性。综合考虑自动送料冲床机构对冲头的要求是比较富的。3.1.3 送料机构的传动角从机构学的角度看，传动角是指四杆机构中，连杆轴线与摇杆轴线间所夹锐角,并且传动角愈接近90。传力性能愈好。对于自动送料机而言，传动角的选取除考虑传力性能外，还需考虑到加大传动角，不但增大垂直行程，而且使水平行程值降低。因此传动角一般不宜过大。建议取y=55°65°3.1.4 构各构件运动尺寸的计算根据设计任务书的要求确定上述自动送料冲床机构的冲头垂直行程H=100mm,然后根据自动送料冲床机构进料口，出料口尺寸来确定材料的宽度和长度以及送料距离。连杆二与推杆的夹角范闹56°91°用画图法画出机构运动简图(图2,根据图2可得到各杆件尺寸长分别为:曲柄AB=50mm:曲柄C=2(X)nm：连杆II=BD=8()Omm:连杆I,=CE=I60OnIrn；摇杆EF=8(X)nm:机架DF=IBOOnim3.1.5 曲柄驱动力矩的计算当机构处于稳定运转阶段时，其骄动力矩与阻抗力矩Mr相等，此时，机构的运动状态达到平衡。根据已知条件，计算曲柄的骈动力矩：冲乐板料最大阻力：Fr=230ON冲头重力G=I5ON阻抗力F=Fr+G式中F,一最大阻力(N)G一冲头的理力(N)阻抗力矩M,=,×1.us=(2.3×10,+1.5)×5()X1(尸=122.5×10',jW式中F-阻抗力(N)/Aff连杆长度(mm)转动力矩肛=M,=122.5X1（KNM3-1.6棘轮曲柄机构角速度和角加速度