1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 題 目 分度沖壓機(jī)（方案2）專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 1120810322 學(xué) 生 俞劍敏 指 導(dǎo) 教 師 唐德威 答 辯 日 期 6.27 一、 分度沖壓機(jī)使用功能描述原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1430rpm，沖頭在位置A每分鐘沖壓次數(shù)15，25，35分3檔可以調(diào)節(jié)，沖頭行程200mm；盤形工作臺(tái)上均布8個(gè)工位，工作臺(tái)逆時(shí)針間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)工位，沖頭沖壓一次。當(dāng)沖好的工件轉(zhuǎn)至位置B時(shí)，推桿把工件推出。二、 工藝動(dòng)作分析由設(shè)計(jì)題目可見(jiàn)，在位置A沖壓工件的是執(zhí)行構(gòu)件1，盤形工作臺(tái)是執(zhí)行構(gòu)件2，在位置B處把工件推出的是執(zhí)行構(gòu)件3，這三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件

2、的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系如下圖所示。 T執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)情況執(zhí)行構(gòu)件1停止下降上升執(zhí)行構(gòu)件2轉(zhuǎn)動(dòng)停止執(zhí)行構(gòu)件3停止進(jìn)程回程T1分度沖壓機(jī)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖T是是執(zhí)行構(gòu)件1的工作周期， T1 是執(zhí)行構(gòu)件2的工作周期，T是執(zhí)行構(gòu)件3的動(dòng)作周期。執(zhí)行構(gòu)件1、3是間歇往復(fù)移動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件2是間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。執(zhí)行構(gòu)件1、3的周期相等，執(zhí)行構(gòu)件2的周期是執(zhí)行構(gòu)件1、3的四分之一左右，執(zhí)行構(gòu)件2大多數(shù)時(shí)間是在停歇狀態(tài)。三、運(yùn)動(dòng)功能分析根據(jù)前面的分析可知，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件1工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有的運(yùn)動(dòng)功能如圖1所示。運(yùn)動(dòng)功能單元把一個(gè)連續(xù)的單向傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)件每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件1）間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，主動(dòng)件轉(zhuǎn)速分別為1

3、5、25、35轉(zhuǎn)/分。圖1執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的運(yùn)動(dòng)功能由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1430轉(zhuǎn)/分，為了在執(zhí)行機(jī)構(gòu)1的主動(dòng)件上分別的到15、25、35轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速，則由電動(dòng)機(jī)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)1之間的總傳動(dòng)比有3種，分別為總傳動(dòng)比由定傳動(dòng)比和變傳動(dòng)比兩部分構(gòu)成，即3種總傳動(dòng)比中最大，最小。由于定傳動(dòng)比是常數(shù)，因此，3種變傳動(dòng)比中最大，最小。采用滑移齒輪變速，其最大傳動(dòng)比最好不大于5，設(shè)定定傳動(dòng)比是20。于是，傳動(dòng)系統(tǒng)的有級(jí)變速功能單元如圖2所示。圖2有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元為了保證系統(tǒng)過(guò)載時(shí)不至于損壞，在電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)之間加一個(gè)過(guò)載保護(hù)環(huán)節(jié)。過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元可采用帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，這樣，該運(yùn)動(dòng)功能單元不僅具有過(guò)載保護(hù)功能還具

4、有減速功能，如圖3所示。圖3 過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)僅靠過(guò)載保護(hù)運(yùn)動(dòng)功能單元不能實(shí)現(xiàn)其全部定傳動(dòng)比，因此，在傳動(dòng)系統(tǒng)中還要另加減速運(yùn)動(dòng)功能單元，其減速比為減速運(yùn)動(dòng)功能單元如圖4所示。圖4 減速運(yùn)動(dòng)功能單元根據(jù)上述運(yùn)動(dòng)功能分析，可以得到實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，如圖5所示。執(zhí)行構(gòu)件11430rpm 圖5 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖為了使用統(tǒng)一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2，應(yīng)該在圖5所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中加一運(yùn)動(dòng)分支功能單元，其運(yùn)動(dòng)分支驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2，該運(yùn)動(dòng)分支功能單元如圖6所示。由于執(zhí)行構(gòu)件2與執(zhí)行構(gòu)件1的運(yùn)動(dòng)平面相互垂直，因此，該運(yùn)動(dòng)功能單元如圖7所示。圖6運(yùn)動(dòng)分支功能單元

5、圖7運(yùn)動(dòng)功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件2是間歇運(yùn)動(dòng)，且由圖1可以看出執(zhí)行構(gòu)件2的間歇時(shí)間是工作周期T的3/4，即其運(yùn)動(dòng)時(shí)間是其工作周期T的1/4。因此，間歇運(yùn)動(dòng)功能單的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為間歇運(yùn)動(dòng)功能單元如圖8所示圖8 間歇運(yùn)動(dòng)功能單元由于執(zhí)行構(gòu)件2的動(dòng)作幅度是其傳動(dòng)構(gòu)件的一半，因此，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2轉(zhuǎn)速應(yīng)該是的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的主動(dòng)件的的轉(zhuǎn)速的二分之一左右。所以，間歇運(yùn)動(dòng)功能單元輸出的運(yùn)動(dòng)應(yīng)經(jīng)過(guò)減速運(yùn)動(dòng)功能單元減速，如圖9所示圖9 減速運(yùn)動(dòng)功能單元減速運(yùn)動(dòng)功能單元輸出的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)2實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)功能。由于執(zhí)行構(gòu)件2做間歇轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此，執(zhí)行構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)功能是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為歇轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。組合后的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖

6、，如圖10所示。1430rpm 執(zhí)行構(gòu)件1執(zhí)行構(gòu)件2 圖10 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行構(gòu)件1，2運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖同理，為了使用統(tǒng)一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3，應(yīng)該在圖10所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中加一運(yùn)動(dòng)分支功能單元，其運(yùn)動(dòng)分支驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3，該運(yùn)動(dòng)分支功能單元如圖6所示。由于執(zhí)行構(gòu)件3與執(zhí)行構(gòu)件2的運(yùn)動(dòng)平面相互垂直，因此，該運(yùn)動(dòng)功能單元如圖7所示。驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該具有的運(yùn)動(dòng)功能如圖1所示。運(yùn)動(dòng)功能單元把一個(gè)連續(xù)的單向傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，和執(zhí)行構(gòu)件1基本相同。根據(jù)上述分析，可以畫出整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，如圖11所示。1430rpm 執(zhí)行構(gòu)件3執(zhí)行構(gòu)件1執(zhí)行構(gòu)件21 2 3 4 5 6 7

7、8 910 11 12圖11分度沖壓機(jī)（方案2）的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖四、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案擬定根據(jù)圖11所示的運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)替代運(yùn)動(dòng)功能系統(tǒng)圖中的各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元，便可擬定出機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案。圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元1是原動(dòng)機(jī)。根據(jù)分度沖壓機(jī)的工作要求，可以選擇電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，如圖12所示。圖12 電動(dòng)機(jī)替代運(yùn)動(dòng)功能單元1圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元2是過(guò)載保護(hù)功能單元兼具減速功能，可以選擇帶傳動(dòng)代替，如圖13所示。圖13 皮帶傳動(dòng)替代運(yùn)動(dòng)功能單元2圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元3是有級(jí)變速功能，可以選擇滑移齒輪變速傳動(dòng)代替，如圖14所示。 圖14 滑移齒輪變速替代運(yùn)動(dòng)功能單元3圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元

8、4是減速功能，可以選擇定軸齒輪傳動(dòng)代替，如圖15所示。 圖15定軸齒輪傳動(dòng)代替運(yùn)動(dòng)功能單元4圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元5，6,7是運(yùn)動(dòng)分支功能單元和執(zhí)行構(gòu)件1的間歇直線運(yùn)動(dòng)，可以用圓錐齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)輪與凸輪替代，如圖16所示。圖16 2運(yùn)動(dòng)功能單元的主動(dòng)件固聯(lián)替代運(yùn)動(dòng)功能單元5，6，7圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元8，11,12是運(yùn)動(dòng)分支功能單元和執(zhí)行構(gòu)件3的間歇直線運(yùn)動(dòng)，可以用圓錐齒輪傳動(dòng)的主動(dòng)輪與凸輪替代，如圖17所示。圖17 2運(yùn)動(dòng)功能單元的主動(dòng)件固聯(lián)替代運(yùn)動(dòng)功能單元8，11，12圖11中運(yùn)動(dòng)功能單元9是把連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元，可以用槽輪機(jī)構(gòu)替代。該運(yùn)動(dòng)功能單元的運(yùn)動(dòng)系數(shù)為，該槽輪機(jī)

9、構(gòu)如圖18所示。圖18 槽輪機(jī)構(gòu)替代連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為間歇轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)功能單元9圖11中的運(yùn)動(dòng)功能單元10是增速運(yùn)動(dòng)功能單元，可以用圓柱齒輪傳動(dòng)替代，完成執(zhí)行構(gòu)件2（轉(zhuǎn)盤）的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖19所示。圖19 圓柱齒輪傳動(dòng)替代減速運(yùn)動(dòng)功能單元10根據(jù)以上分析，按照?qǐng)D11各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元連接的順序把各個(gè)運(yùn)動(dòng)功能單元的替代機(jī)構(gòu)以此鏈接便形成了分度沖壓機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖（見(jiàn)A3圖紙）。變速機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖20圖20變速機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖五、系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)1、執(zhí)行構(gòu)件1的設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件1運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件1由凸輪帶動(dòng)沖頭做上下往復(fù)間歇直線運(yùn)動(dòng)。由題目可知，沖頭行程200mm，為使沖頭沖壓工件時(shí)具有較大的動(dòng)能，選擇等速

10、運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同時(shí)沖頭上升時(shí)為了避免較大的沖擊，選擇正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，執(zhí)行構(gòu)件1的凸輪機(jī)構(gòu)的原始參數(shù)如下。升程200mm升程運(yùn)動(dòng)角150°升程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：正弦加速度升程許用壓力角40°回程運(yùn)動(dòng)角120°回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：等速回程許用壓力角70°遠(yuǎn)休止角90°凸輪曲線如圖21：圖21 凸輪曲線由上圖確定偏距e=20mm 基圓半徑ro=100mm凸輪的輪廓如圖22圖22 凸輪的輪廓2、槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 確定槽輪槽數(shù)在撥盤圓銷數(shù)k=1時(shí)，槽輪槽數(shù)z=4，該槽輪的各尺寸關(guān)系如圖23所示圖23 槽輪機(jī)構(gòu)幾何尺寸關(guān)系2) 槽輪槽間角 由圖23可知槽輪的槽間角為3)

11、 槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)撥盤的轉(zhuǎn)角4) 中心距槽輪機(jī)構(gòu)的中心距應(yīng)該根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為 5) 撥盤圓銷回轉(zhuǎn)半徑6) 槽輪半徑7) 鎖止弧張角8) 圓銷半徑圓整9) 槽輪槽深10) 鎖止弧半徑取 3、執(zhí)行構(gòu)件3的設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件3運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行構(gòu)件3由凸輪帶動(dòng)推桿做上下往復(fù)間歇直線運(yùn)動(dòng)。推程大小應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)確定，在結(jié)構(gòu)尚不明確的情況下暫定為200mm，執(zhí)行構(gòu)件1的凸輪機(jī)構(gòu)的原始參數(shù)如下。升程200mm升程運(yùn)動(dòng)角120°升程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：正弦加速度升程許用壓力角40°回程運(yùn)動(dòng)角150°回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律：等速回程許用壓力角70°近休止角90&

12、#176;凸輪曲線如圖24：圖24 凸輪曲線由上圖確定偏距e=20mm 基圓半徑ro=125mm凸輪的輪廓如圖25圖25 凸輪的輪廓4、滑移齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1) 確定齒輪齒數(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖中齒輪5、6、7、8、9、10組成了滑移齒輪有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)功能單元，其齒數(shù)分別為z5、z6、z7、z8、z9、z10。由前面的分析可知按最小不跟切齒數(shù)取則其齒數(shù)和為可取另外兩對(duì)嚙合齒輪的齒數(shù)和應(yīng)該大致相同可取可取2) 計(jì)算齒輪幾何尺寸齒輪7、8的齒數(shù)，齒輪9、10的齒數(shù)和齒輪5、6的齒數(shù)和相等，即 若取齒輪模數(shù)為m=2mm，則這兩對(duì)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距相同這三對(duì)齒輪互為標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)，其幾何尺寸可按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。（齒輪計(jì)算參數(shù)見(jiàn)附

13、表）5、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1）圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，齒輪11、12、13、14、15、16實(shí)現(xiàn)圖11中的運(yùn)動(dòng)功能4的減速運(yùn)動(dòng)功能，它所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為8。齒輪11、12、13、14、15、16構(gòu)成定軸輪系，因此，傳動(dòng)比平均分配： 同時(shí)在驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件2是也需要一對(duì)傳動(dòng)比為2的定軸齒輪，齒輪17、18。 齒輪11，13，15，17，避免根切，齒數(shù)應(yīng)大于等于17取 所以： 取模數(shù)m=2mm，按標(biāo)準(zhǔn)齒輪計(jì)算。（齒輪計(jì)算參數(shù)見(jiàn)附表）2） 圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，錐齒輪19、20、21、22實(shí)現(xiàn)圖11中的運(yùn)動(dòng)功能7、11，改變其轉(zhuǎn)動(dòng)方向，他所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比為1兩錐齒輪的軸間角為 錐齒輪的分度圓錐角為 錐齒輪的最小不根切當(dāng)量齒數(shù)為 錐齒輪1齒數(shù)按最小不根切齒數(shù)確定，即錐齒輪的齒數(shù)取 錐齒輪的幾何尺寸，取m=3mm，按標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)計(jì)算。（錐齒輪計(jì)算參數(shù)見(jiàn)附表）6、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)由于工作環(huán)境與工作條件尚不明確帶傳動(dòng)，根據(jù)傳動(dòng)比，暫定帶輪的直徑為六、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)