机械原理课程设计--分度冲压机（方案2）Word下载.doc
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4.2.2. 执行机构3即凸轮设计 10
4.3. 轮系设计 22
4.3.1. 滑移齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算 22
4.3.2. 定轴齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算 25
5.机械系统运动分析32
哈尔滨工业大学课程设计说明书（论文）
1.工艺动作分析
由设计题目可见，在位置A冲压工件的是执行构件1，带动钢带进给的工作台是执行构件2，这两个执行构件的运动协调关系如图1-1所示。
执行构件
运动情况
执行构件1
运动
停止
执行构件2
进给
后退
执行构件3
图1-1分度冲压机运动循环图
由图1-1可知，是是执行构件1的工作周期，-是执行构件2的工作周期，是执行构件3的工作周期。
执行构件1是间歇转动，执行构件2是往复移动，执行构件3也是往复移动。
执行构件2的工作周期小于执行构件1的工作周期，执行构件3的工作周期大于执行构件1的工作周期，即在执行构件1完成运动后才完成其运动，但是它的工作周期大于，这样可以避免它与执行构件2的运动发生干涉，执行构件1大多数时间是在停歇状态。
2.运动功能分析
执行构件2和3的工作情形类似，驱动执行构件2和执行构件3工作的执行机构应该具有的运动功能如图2-1所示。
运动功能单元把一个连续的单向传动转换为间歇的往复运动，主动件每转动一周，从动件（执行构件1）间歇往复运动一次，主动件转速分别为15、25、35rpm。
15、25、35rpm
图2-1执行构件2和3运动功能
由于电动机的转速为1430rpm，为了在执行机构2和3的主动件上分别的到15、25、35rpm的转速，则由电动机到执行机构1之间的总传动比有3种，分别为
=1430/15=95.333
=1430/25=57.200
=1430/35=40.857
总传动比由定传动比和变传动比两部分构成，即：
三种总传动比中最大，最小。
由于定传动比是常数，因此，3种变传动比中最大，最小。
采用滑移齿轮变速，其最大传动比最好不大于4，设定传动比=4。
定传动比：
故00
于是，传动系统的有级变速功能单元如图2-2所示：
i=4、2.4、1.714
图2-2有级变速运动功能单元
为了保证系统过载时不至于损坏，在电动机和传动系统之间加一个过载保护环节。
过载保护运动功能单元可采用带传动实现，这样，该运动功能单元不仅具有过载保护功能还具有减速功能，如图2-3所示：
i=2.5
图2-3过载保护运动功能单元
整个传动系统仅靠过载保护运动功能单元不能实现其全部定传动比，因此，在传动系统中还要另加减速运动功能单元，其减速比为：
减速运动功能单元如图2-4所示。
i=9.533
图2-4减速运动功能单元
根据上述运动功能分析，可以得到实现执行构件2和3运动的运动功能系统图，如图2-5所示。
1430rpmi=2.5i=4、2.4、1.714i=9.533
构件2和3
图2-5实现执行构件2运动的运动功能系统图
为了使用统一原动机驱动执行构件1该在图2-6所示的运动功能系统图中加一运动分支功能单元，其运动分支驱动执行构件1，该运动分支功能单元如图-7所示。
图2-6运动分支功能单元
由于执行构件1是间歇运动，且由图2-1可以看出执行构件1的间歇时间是工作周期T的1/2，即其运动时间是其工作周期T的1/4。
因此，间歇运动功能单的运动系数为
间歇运动功能单元如图2-7所示
图2-7间歇运动功能单元
由于执行构件1每次需要转过的角度为，而上述间歇机构每次转过的角度为，故需在这两者之间设计一个减速机构，其减速比应为1:
4，其减速功能单元如图2-8所示：
i=4
图2-8减速功能单元
减速运动功能单元输出的运动驱动执行机构1实现执行构件1的运动功能。
由于执行构件1做间歇转动运动，因此，执行构件1的运动功能是把连续转动转换为间歇转动运动。
根据上述分析，可以画出整个系统的运动功能系统图，如图2-9所示：
1430rpmi=2.5i=4、2.4、1.714i=9.533
1234
56
i=4
78
图2-9分度冲压机的运动功能系统图
3.系统运动方案拟定
根据图2-9所示的运动功能系统图，选择适当的机构替代运动功能系统图中的各个运动功能单元，便可拟定出机械系统运动方案。
图2-9中的运动功能单元1是原动机。
根据分度冲压机的工作要求，可以选择电动机作为原动机，如图3-1所示：
n=1430rpm
图3-1电动机替代运动功能单元1
图2-9中的运动功能单元2是过载保护功能单元兼具减速功能，可以选择带传动代替，如图3-1所示:
i=2.5
2
图3-2皮带传动替代运动功能单元2
图2-9中的运动功能单元3是有级变速功能，可以选择滑移齿轮变速传动代替，如图3-3所示：
i=4、2.4、1.714
3
图3-3滑移齿轮变速替代运动功能单元3
图2-9中的运动功能单元4是减速功能，考虑到i=9.533比较大，故可以选择行星轮或二级齿轮传动代替，如图3-4所示：
i=9.533
4
图3-4行星轮传动代替运动功能单元4
图2-9中的运动功能单元5、6，是运动分支功能单元和执行构件2和3的直线往复运动，可以用曲柄滑块机构和凸轮机构替代，如图3-5所示：
56
图3-5曲柄滑块和凸轮机构代替运动单元5,6
图2-9中的运动功能单元7是把连续转动转换为间歇转动的运动功能单元，可以用槽轮机构替代。
该运动功能单元的运动系数为，该槽轮机构如图3-6所示：
槽轮简图
7
图3-6槽轮机构替代连续转动转换为间歇转动的运动功能单元
图2-9中的运动功能单元8是减速运动功能单元，可以用圆柱齿轮传动替代，完成执行构件1（工作台）的间歇转动，如图3-7所示。
图3-7圆柱齿轮传动替代减速运动功能单元8
根据以上分析，按照图2-9各个运动功能单元连接的顺序把各个运动功能单元的替代机构以此链接便形成了分度冲压机的运动方案简图（见A3图纸）。
变速机构简图如图3-8所示：
图3-8变速机构简图
4.系统运动方案设计
4.1.执行构件1的设计
执行机构1驱动工作台运动，执行构件1由槽轮机构驱动做循环间歇运动。
由题目可知，工作台的时间系数是0.5，故采用四槽两销的槽轮机构，此时
。
（1）确定槽轮槽数，因为槽轮的销数目与其他部分尺寸无关，现在以四槽一销槽轮机构作为分析对象进行结构尺寸分析：
在拨盘圆销数k=1时，槽轮槽数z=4，该槽轮的各尺寸关系如图4-1所示
（2）槽轮槽间角，由图4-2可知槽轮的槽间角为
图4-1槽轮机构几何尺寸关系
（3）槽轮每次转位时拨盘的转角
（4）中心距：
槽轮机构的中心距应该根据具体结构确定，在结构尚不明确的情况下暂定为
（5）拨盘圆销回转半径
（6）槽轮半径
（7）锁止弧张角
（8）圆销半径
圆整
（9）槽轮槽深
（10）锁止弧半径
取
4.2.执行机构2和3的设计
4.2.1.执行机构2即曲柄滑块机构的设计
如图4-2所示：
图4-2曲柄滑块和凸轮机构
要使滑块的两个极限位置距离差为200mm，令与滑块相连的连杆杆长DE为a，曲柄长度为r，中间连杆杆长CD为b：
故有，
因为DE长度a和曲柄长度r与滑块的运动规律无关，可分别取作300、100mm，由图1-1可知其工作行程即推程的周期应大于其周期的一半，取其行程速比系数取为1.4，故极位夹角，这样，其推程运动角为。
在曲柄的两个极限位置，点D与点E的位置差即为滑块的位移差：
故
此外
点C与点E水平位置距离取为
则点C与点E竖直位置距离
连杆设计即为上述。
4.2.2.执行机构3即凸轮设计
执行机构3驱动去料机构的运动，其运动形式为直线往复运动，由题目可知，凸轮直杆运动位移不定，可取为150mm，由图1-1可知其工作行程的周期应小于其周期的一半，为了使其工作不与冲头发生干涉，其工作行程，即推程选用，小于冲头的工作角，即在冲头工作前，凸轮将已加工好的零件取出。
由于凸轮不需要远休止和近休止，故回程角取为，推程压力角取，回程压力角取作。
运动规律均取余弦加速。
故执行构件3的凸轮机构的原始参数如下：
（1）升程150mm
（2）升程运动角200°
（3）升程运动规律：
余弦加速度
（4）升程许用压力角35°
（5）回程运动角160°
（6）回程运动规律：
（7）回程许用压力角70°
（8）近休止角0°
（9）远休止角0°
4.2.2.1凸轮运动分析
（1）推程运动时07/6
（2）回程运动时
综上所述，可得S、V、a的方程分别为
S=
V=
a=
从动件运动规律为图4-3所示
S—曲线V—曲线
a—曲线
图4-3凸轮运动规律
4.2.2.2确定凸轮的基本尺寸
作图，其中以为横轴，推程时在s轴左侧，回程时在s轴右侧，凸轮逆时针转动，从动件导路偏置应位于轴心的左侧
推程时：
即：
+=1
此时，图在s轴左侧；
回程时：
+=1
此时，图在s轴右侧；
如图4-4所示：
凸轮偏心距e=20.00mm，基圆半径r0=40.00mm
图4-4
4.2.2.3用VisualBasic6.0编程程序如下
PrivateSub位移_Click（）
DimhAsSingle,fai0AsSingle,fai1AsSingle,fais0AsSingle,fais1AsSingle,faiAsSingle,sAsSingle,vAsSingle,aAsSingle,piAsSingle,iAsSingle
pi=3.1415926235
i=pi/180
h=hi.Text
fai0=φ0.Text
fai1=φ1.Text
fais0=φs0.Text
fais1=φs1.Text
DrawStyle=0
Scale（-10,-0.3）-（380,0.3）
Line（-10,0）-（360,0）
Line（0,-0.2）-（0,0.1）
Forfai=0To360Step45
Line（fai,0）-（fai,-0.005）
Nextfai
Rem推程
Forfai=0Tofai0Step0.01
s=h*0.5*（1-Cos（pi*fai/fai0））
v=pi*h*Sin（pi*fai/fai0）/（2*fai0*i）
a=pi*pi*h*Cos（pi*fai/fai0）/（2*fai0*fai0*i*i）
PSet（fai,-s）,RGB（255,0,0）
Rem远休止
Forfai=fai0To（fai0+fais0）Step0.01
s=h*0.5*（1-Cos（pi*fai0/fai0））
Rem回程
Forfai=（fai0+fais0）To（fai0+fais0+fai1）Step0.01
s=h*0.5*（1+Cos（（pi/（i*fai1））*i*（fai-fai0-fais0）））
v=-pi*h/（2*fai1*i）*Sin（pi/（fai1*i））*i*（fai-fai0-fais0）
a=-pi*pi*h/（2*fai1*fai1*i*i）*Cos（pi/（i*fai1））*i*（fai-fai0-fais0）
Rem近休止
Forfai=（fai0+fais0+fai1）To（fai0+fais0+fai1+fais1）Step0.01
s=0
PSet（fai,-s）,RGB（255,0,0）
EndSub
PrivateSub加速度_Click（）
Line（-10,0）-（370,0）
Rem升程
a=pi*pi*h*Cos（pi*fai/fai0）/（2*fai0*i*fai0*i）
PSet（fai,-a）,RGB（0,0,255）
Rem画虚线
DrawStyle=2
Line（fai,-a）-（fai,0）,RGB（0,0,255）
PSet（fai,0）,RGB（0,0,255）
a=-4*h/（fai1*fai1*i*i）
a=-pi*pi*h*Cos（pi*（fai-fai0-fais0）/fai1）/（2*fai1*fai1*i*i）
a=4*h/（fai1*fai1*i*i）
a=0
PSet（fai,-a）,RGB（0,0,255）
PrivateSub速度_Click（）
PSet（fai,-v）,RGB（13,255,15）
v=0
v=-pi*h/（2*fai1*i）*Sin（（pi/（i*fai1））*i*（fai-fai0-fais0））
v=0
Nextfai
PrivateSub凸轮理论轮廓_Click（）
DimhAsSingle,fai0AsSingle,fai1AsSingle,fais0AsSingle,fais1AsSingle,faiAsSingle
DimsAsSingle,vAsSingle,aAsSingle,piAsSingle,iAsSingle
DimxAsSingle,yAsSingle,r0AsSingle,eAsSingle,soAsSingle,tem
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