新ManBetX万博中国官方网站机械原理课程设计自动送料冲床机构详解doc

　　新ManBetX万博中国官方网站机械原理课程设计自动送料冲床机构详解doc五金湖南人文科技学院 课程设计报告 课程名称： 课程设计 设计题目： 系 别： 通信与控制工程系 专 业： 班 级： 级班 学生姓名: 学 号: 起止日期: 201.6.30~2013.7.5 指导教师: 教研室主任： 指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 成绩评定 项 目 权重 成绩 1、设计过程中出勤、学习态度等方面 0.2 2、课程设计质量与答辩 0.5 3、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： 年 月 日 教学系审核意见： 主任签字： 年 月 日 摘 要自动送料机构的为了实现自动送料，误差，同时减少劳动力成本。在设计过程中，主要是设计了工作台新ManBetX万博，以及可以实现自动送料的伺服电机。通过对这些方面的设计和研究，可以大大减少劳动力成本，减少了误差，同时也简化了机构 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··································································1 1.1 设计的目标···············································································1 1.2 设计的要求···············································································1 1.3 设计的任务···············································································2 2、机械运动方案的设计··········································································2 2.1 棘轮式自动送料冲床机构的结构及工作原理··········································2 2.2 槽轮式自动送料冲床机构的结构及工作原理··········································4 2.3 机械运动方案的选择····································································5 2.4 棘轮式自动送料冲床机构的运动循环图···············································6 3、棘轮式自动送料冲床机构主要参数的设计计算············································6 3.1 主要参数的设定·········································································6 3.2 机器参数················································································11 4、主要零部件的设计···········································································14 4.1 电动机的选择···········································································14 4.2 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 附录三····························································································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；既要解决技术和可靠性问题，又要考虑经济性问题；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重要的意义。 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。 本课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胚，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，将动力传送到齿轮曲柄机构，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辊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2-1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.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。 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新ManBetX万博，以达到对材料的冲击。曲柄AC使得摇杆EF绕F点在一定角度内摆动，下面的棘爪推动棘轮做单项间歇运动。可以间歇性的输送材料。由于这种机械中实线间歇运动的机构是棘轮机构，故称为棘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棘轮辊轴机构间歇性运动，以达到送料的目的。 当冲头向下冲击材料时，棘轮辊轴机构处于静止状态，此时冲头就能有效的加工工件，当冲头向上收回时，棘轮辊轴机构就开始工作把7加工材料向做推送一段距离，满足下一次加工。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。 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.机床底座 9.摆杆 10.棘轮辊轴机构 11.辊轴 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 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，连杆一就驱动滑块，使得冲头冲击加工材料，连杆二使曲柄主动拨盘转动，带动从动槽轮辊轴机构，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.曲柄主动拨盘辊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.曲柄主动拨盘辊轴机构上加一个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.连杆二5.冲头6.工作台7.加工材料8.机床底座9.曲柄主动拨盘辊轴机构10.从动槽轮辊轴机构11.飞轮12.辊轴 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。棘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生相应的推力，实现间歇运动。由于槽轮式自动送料冲床机构存在“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下，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 根据棘轮式自动送料冲床机构的运动分析确定其运动循环图 表2-1? 运动循环图 曲柄一（构件2） 0° 90° 180° 270° 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 摆角逐渐减小 摆角逐渐减小到最小 摆角逐渐增大 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 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450；为了防止压碎的石料在下落时进一步碰撞变碎，要求动颚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。 表3-1?? 棘轮式自动送料冲床机构设计数据 参数 数据 生产率（件/min） 120 送料距离（mm） 1200 板料厚度（mm） 2 轴心高度（mm） 1000 冲头行程（mm） 100 辊轴半径（mm） 200 棘轮辊轴心坐标（mm） 1800 棘轮辊轴心坐标（mm） 778 送料机构最小传动角（0） 45 速度不均匀系数 0.03 板料送进阻力（N） 530 冲压板料最大阻力（N） 2300 冲头重力（N） 150 3.1.2 冲头垂直行程 根据设计要求，冲头的冲程要达到100mm，所以其曲柄的长度为50mm，为了满足冲头的重量和冲压力度要求，冲头一般采用高硬度合金，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。首先是对导轨的精度要求，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高的。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γ=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，AC=200mm；l=BD=800mm；l=CE=1600mm；EF=800mm；DF=1800mm。与阻抗力矩相等，此时，机构的运动状态达到平衡。根据已知条件，计算曲柄的驱动力矩： 冲压板料最大阻力： 冲头重力 G=150N 阻抗力 式中 F---最大阻力（N） G---冲头的重力（N） 阻抗力矩 式中 F----阻抗力（N） ----连杆长度（mm） 转动力矩 3.1.6 棘轮曲柄机构角速度和角加速度的变化曲线 根据铰链四杆机构的运动分析及动态仿真，得出棘轮曲柄机构的角位移，角速度和角加速度运动规律曲线.角位移运动规律曲线(横坐标t/s,纵坐标θ/rad) 图3-2.角速度运动规律曲线(横坐标t/s,纵坐标ω/（rad/s）) 图3-3.角加速度运动规律曲线(横坐标t/s,纵坐标α/（ω/s）) 3.1.7 冲头机构速度和加速度的变化曲线 根据曲柄滑块机构的运动分析及动态仿真，得出冲头机构的冲程，速度和加速度运动规律曲线.位移运动规律曲线(横坐标t/s,纵坐标l/mm) 图3-5.速度运动规律曲线(横坐标t/s,纵坐标v/（mm/s）) 图3-6.加速度运动规律曲线(横坐标t/s,纵坐标a/（mm/s）) 3.2 机器参数 3.2.1 伺服电机 伺服电机（servo motor ）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。所以，我们要适当选择伺服电机。 3.2.2 主轴转速 根据对自动送料冲床机构的测量数据分析，得到送料过程对应的曲柄转角不大于180°的结论，认为冲压时间按主轴半转计算比较符合实际情况。由于设计要求生产率为120件/mim 送料时间为周期的一半，所以周期为 t=60/120=0.5s (3-1) 由下图.可知各齿轮的半径大小， 图3-7.伺服电机和二级变速箱各齿轮尺寸 ，，，，，，，， (3-2) 同理 (3-3) (3-4) 得 (3-5) 式中 n----各齿轮轴的转速 R----各齿轮的半径 R----曲柄齿轮机构的半径 ----曲柄齿轮机构的转速 解得 (3-6) 所以伺服电机主轴转速为2887.5r/min新ManBetX万博。 3.2.3 功率 在的机构尺寸参数优化设计中，功率是一个重要的约束条件，因此必须建立功率的计算公式，下式是根据是根据最大破碎力的计算公式及实测的功率值为依据，公式如下： (3-7) 所以 (3-8) 式中： P--计算功率（kw）NM）n---转速(r/min)； 易知 (3-9) (3-10) 则 (3-11) 主要零部件的设计 4.1 电动机的选择 伺服系统（servomechanism） (4-1) 式中 P---电动机额定功率()； D---飞轮的直径( m )； η---考虑损失的机械效率， η≈0.75～0.85n---主轴转速（r/min）σ---速度不均匀系数，可取 σ=0.03~0.05 代入数值得： (4-2) 飞轮的实际质量约为理论质量的倍。所以 (4-3) 心得体会 通过这次的课程设计，使得我们获益匪浅。开始时，我们从总体的方向把握自动送料机这一个题目的主题内容，初步的分析该设计需要哪些参考文献与资料书，然后我们组的成员进行研究与探讨，最

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