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机械原理课程设计报告 设计项目:
粉末成型机学 院:
机电学院 专 业:
机械设计制造及其自动化成 员:
李敏杰周旭代斌徐凯指导老师:
曾小慧 机械原理课程设计 目录 一、摘 要┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄3 二、设计题目及任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4 设计题目┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4设计背景┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4设计任务┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄4 三、运动方案┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5 整体运动方案┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄5 动力输入部分┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6 间歇送料部分┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7 四、运动循环图┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9 五、机构尺寸设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄24 槽轮间歇机构的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄10 凸轮尺寸的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄12 送料机构飞轮的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄17 六、运动分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36 双曲柄连杆机构运动分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36 凸轮机构相关运动参数分析┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄45 六、附 录┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18 七、
机械原理课程设计 4.主轴同时与凸轮和锥齿轮相固连,以保证送料机构和冲压机构的运动精确 配合。
当凸轮处于“近休止”端时,上下冲模处于静止状态,槽轮运动,送入粉末原料。
凸轮继续运动,靠近“远休止”端,上下冲模相靠近,完成冲压过程。
凸轮处于“远休止”端,达到短时保压要求。
凸轮继续运动,靠近“近休止”端,循环往复,如图所示:
动力输入部分 6 机械原理课程设计 如上图所示,1、2为标准直齿轮,3、4为齿条,5、6为皮带轮,7、8为锥齿轮。
齿轮1和齿轮2为完全相同的齿轮,相互啮合,传动比等于1;齿轮1和齿条3配合,齿轮2和齿条4配合,形成对称机构;皮带轮5接受电机动力后通过皮带传动皮带轮6;直齿锥齿轮7和直齿锥齿轮8完全相同,直齿锥齿轮分度圆锥角为δ=45° 直齿轮1、2模数m=2,压力角a=20°,齿顶高系数ha*=齿条3、4模数m=2,压力角a=20°,齿顶高系数ha*=齿数分度圆直径齿顶高zdha齿顶圆直径基圆直径法面法面dadb齿距齿厚paz1、z238z3、z44076—2—80——Sn2ππ2ππ其中齿轮z1、z2通过键槽和齿轮轴固定,齿轮轴两端装配轴承固定在机架上,保证两齿轮轴平行,无摆动现象;齿条装配在固定在机架上的燕尾型导轨里,保证齿条绝对在竖直方向运动 直齿锥齿轮7、8模数m=4,压力角a=20°,齿顶高系数ha*=齿数z分度圆齿顶高分锥角锥距分度圆齿齿宽直径dhaz7、z81872445°2π17δR厚sB皮带轮小轮半径r1=50mm,大轮半径r2=150mm,减速比n=3:
1. 动力源选用交流异步电动机,转速n=1500r/min,通过减速比为25:
1的减速器。
经过二次减速过程后速度为20r/min,将动力提供给凸轮和槽轮拨杆。
间歇送料部分 送料部分要求为间歇机构,能将粉料送入冲压模中,间歇时间足够冲模冲压,冲压结束后能及时将粉料退出机构。
方案一、棘轮机构 7 机械原理课程设计 棘轮机构具有结构简单,制造方便,运动可靠,棘轮轴每次转过角度的大小可以在较大的方位内调节的优点。
但是棘轮机构工作时,有较大的冲击和噪音,而且运动精度较差。
方案二、不完全齿轮曲柄摇杆机构 不完全齿轮机构结构简单、制造容易、工作可靠,从动轮运动时间和静止时间可在较大范围内变化。
但是从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击,故一般只用于低速,轻载场合 方案三、槽轮机构 8 机械原理课程设计 槽轮机构结构简单,易加工,工作可靠,转角准确,机械效率高,但是其动程不可调节,转角不能太小,槽轮在起、停时的加速度大,有冲击,并随着转速的增加或槽轮数的减少而加剧,故不宜用于高速,多用来实现不需经常调节转位角度的转位运动。
方案确定:
选择方案三 送料机构转速慢,载荷较大,棘轮机构难于保证精度,不完全齿轮用于轻载场合,综合比较,槽轮机构最合适。
四、运动循环图 我们设计的循环机构体主要包括沟槽凸轮、齿轮齿条对称机构、槽轮间歇机构。
沟槽凸轮机构为实现冲头往复运动,凸轮运动推程运动部分为上冲头下移和加压阶段、凸轮远休止端部分为保压阶段、凸轮回程运动部分为上冲头提升阶段;槽轮间歇机构实现送料筛送料和停止,槽轮转动运动为送料筛送料阶段、槽轮停止为送料筛停止阶段。
9 机械原理课程设计 运动循环图如下:
五、机构尺寸设计 、槽轮间歇机构的设计 10
机械原理课程设计 设计一个六转位工作台的槽轮机构,其中心距为L=100mm,六孔转位工作台与槽轮机构固连,槽轮的尺寸设计如下:
(1)拨动杆转动半径R和槽轮半径S R=Lsinπ/Z=100sinπ/6=50 S=Lsinπ/Z=100sinπ/6=
(2)槽轮深度h 槽轮的深度h应满足拨杆处于垂直位置时柱销不能碰槽底,根据拨杆转到垂直位置时的几何关系得到:
h≥(S+R-L)+r+a=L(sinπ/z+cosπ/z-1)+r+a式中:
r——拨动杆圆销半径,一般取r≈R/6;A——槽轮槽底与拨销所成的间隙,一般取a=3~5; h=+50-100+50/6+5=49,935≈50 所止弧半径A 所止弧半径A的确定,应使得槽轮槽端的最小宽度b=3~5mm左右,即 A=R-r-,A=50-50/6-5= 于压膜采用镜像式,则下冲模升程只需60mm。
根据各种运动规律的适应场合,本次选择中低速重载即余弦加速度运动 规律。
3、凸轮基本尺寸的确定; 下图为各种基圆半径下的凸轮的轮廓线:
r0变化范围 13 机械原理课程设计 考虑到使运动尽量稳定,选用r0=80mm的基圆。
14 机械原理课程设计 4、具体过程; 初步设计:
凸轮的基圆为80mm,滚子半径15mm,h=60mm。
对心摆动滚子推杆盘形几何封闭凸轮机构的理论廓线坐标可表示为:
X=sinδy=cosδ 推程:
s1=h*(1-cos(pi.*x./X))./2 δ[0,5π/9] 远休止:
s2=h δ[5π/9,8π/9]回程:
s3=60*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y))./2 δ[8π/9,11π/9] 近休止:
s4=0 δ[11π/9,2π]压力角:
v=pi*h*2*pi/3.*sin(pi.*x./X)./(2*X)α=arctan(abs(v/(r0+s))) 工作廓线方程:
X’=x-rocosθ y’=y-rosinθ其中sinθ符合要求。
、送料机构飞轮设计 18 机械原理课程设计 飞轮半径r1=200,冲压孔半径r2=30,冲压孔圆心到飞轮圆心距r12=70,飞轮厚度h=128.六个冲压孔均布在飞轮上,冲压孔要求内壁光滑,粉末无粘连 19 机械原理课程设计 六、附录 1、槽轮机构 %槽轮机构运动分析R=50;L=100; k=-60:
:
60;x=k*pi./180;a=R/L; b=a.*(cos(x)-a)./(1-2*a.*cos(x)+a_);subplot(211);plot(k,b);title(‘w2/w1’);xlabel(‘角度’)holdongridon d=1-2*a.*cos(x)+a_; c=a*((a_)-1).*sin(x)./(d._);subplot(212);plot(k,c); title(‘a2/w1_‘);xlabel(‘角度’)holdongridon 2、凸轮轮廓曲线MATLAB文件:
h=60;r=100;X=5*pi/9; x=0:
:
5*pi/9; s=h*(1-cos(pi.*x./X))./2;a=(r+s).*cos(x);b=(r+s).*sin(x);plot(a,b)holdon x=5*pi/9:
:
8*pi/9;s=60; a=(r+s).*cos(x);b=(r+s).*sin(x);plot(a,b,’k’)holdon 20
机械原理课程设计 Y=3*pi/9; x=8*pi/9:
:
11*pi/9; s=60*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y))./2;a=(r+s).*cos(x);b=(r+s).*sin(x);plot(a,b,’g’)holdon x=11*pi/9:
:
2*pi;s=0; a=(r+s).*cos(x);b=(r+s).*sin(x);plot(a,b,’m’)holdon; x=0:
:
2*pi;a=r.*cos(x);b=r*sin(x);plot(a,b,’r:
’)holdon;gridon; 2,压力角M文件:
h=60;r=80;X=5*pi/9; x=0:
:
5*pi/9; s=h*(1-cos(pi.*x./X))./2;v=pi*h.*sin(pi.*x./X)./(2*X);c=atan(abs(v./(r+s)));d=360*c./(2*pi);plot(x,d)holdon x=5*pi/9:
:
8*pi/9;plot(x,0);holdonY=3*pi/9; x=8*pi/9:
:
11*pi/9; s=60*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y))./2;v=-pi*h.*sin(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./(2*Y);c=atan(abs(v./(r+s)));d=360*c./(2*pi);plot(x,d);holdon x=11*pi/9:
:
2*pi;plot(x,0); 21 机械原理课程设计 holdon; ylabel(‘压力角度数’);gridon; 3,推杆S,v,a–tM文件:
h=60;w=2*pi/3; x=0:
:
5*pi/9;X=5*pi/9; s=h*(1-cos(pi.*x./X))./2; v=pi*h*w.*sin(pi.*x./X)./(2*X); a=pi_*w_*h*cos(pi.*x./X)./(2*X_);subplot(211);plot(x,s,x,v,x,a); title(‘推程s,v,a-t的关系’); ylabel(‘蓝色-s,绿色-v,红色-a’);holdongridon%回程Y=pi/3; x=8*pi/9:
:
11*pi/9; s=h*(1+cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y))./2; v=-pi*h*w.*sin(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./(2*Y); a=-pi_*w_*h*cos(pi.*(x-8*pi/9)./Y)./(2*Y_);subplot(212);plot(x,s,x,v,x,a); title(‘回程s,v,a-t的关系‘);holdongridon 4.凸轮曲率半径验算M文件 h=60;r=80;X=5*pi/9;%1 x=0:
5*pi/9;symsx; s=h*(1-cos(pi.*x./X))./2;a=(r+s).*cos(x);b=(r+s).*sin(x);d1=diff(a);d2=diff(d1);d3=diff(b); 22 机械原理课程设计 d4=diff(d3); k=abs(d1.*d4-d2.*d3)./[标签:
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