曲柄压力机构说明书ls.docx
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曲柄压力机构说明书ls
辽宁工程技术大学
课程设计
题目:
曲柄压力机构设计
班 级:
机械10-5
姓 名:
指导教师:
完成日期:
2014年1月13日
一、设计题目
曲柄压力机构设计
二、原始资料
(1)被加工零件的零件图(草图)1张
(2)生产类型:
中批或大批大量生产
三、上交材料
(1)被加工工件的零件图1张
(2)毛坯图1张
(3)机械加工工艺过程综合卡片1张
(4)与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张
(4)夹具装配图1张
(5)夹具体零件图1张
(6)课程设计说明书(5000字左右)1份
四、进度安排(参考)
(1)熟悉零件,画零件图2天
(2)选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天
(3)工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图)9天
(4)编写说明书3天
(5)准备及答辩2天
五、指导教师评语
成绩:
指导教师
日 期
摘要
本设计研究的课题是锻压设备的一种:
曲柄压力机,这种机械在我国的制造产业中占有重要地位。
我的课题是曲柄压力机拐轴机构的设计,从确定压力机的参数开始,选择电动机。
首先进行了曲柄压力原理方案设计,知道曲柄压力机的偏心原理是通过在曲拐轴的曲拐颈上加一个偏心套来实现偏心,通过调节套与法兰连接,再与螺钉连接来锁紧偏心装置,对偏心机构进行了运动分析和受力分析,深入理解机构的偏心原理,进行了传动方案设计,并确定为由V带传动和圆柱斜齿轮传动组成的二级传动,传动系统将电动机的旋转运动转化为滑快的直线运动。
通过二级传动把机械能传到了偏心机构上的曲拐颈上,从而控制滑快的往复运动使零件冲压成型,得到所需的零件,根据相关经验公式计算拐轴的经验尺寸,并对拐轴进行了校核,以满足运动要求,整个压力机的运动会产生摩擦,造成对零件的磨损,为了提高压力机的寿命,研究了手动稠油泵对机构进行润滑,延长了机械的寿命,达到了毕业设计的目的。
关键词:
设计,压力机,曲拐轴,偏心原理,润滑
Abstract
TheresearchtaskofmyGraduationProjectisaboutcrankpress,whichisoneoftheforgingequipments.Thiskindofmachineryplaysanimportantroleinpromotinganddevelopingthemanufacturingindustryofourcountry.TheSubjectisaboutthedesignofcrankthrowtypecrankshaft.Beginningwiththeparametersofthepressdetermining,themotorhasbeenselectedinthedesign.Firstly,theSchemedesignofthecrankpressmachinerymustbedetermined,understandingtheeccentriccenterprincipleofthecrankpress.Itistorealizeeccentricitybyaddinganeccentricsleeveonthecranktermofthecrankshaft.Inordertolockingthewobble,theregulationsetconnectedwiththeflange,andthenconnectedwiththescrew.Tomakedynamicalandmotionanalysisoftheeccentricmechanism,andunderstandingtheeccentriccenterprincipleofthemechanism.DesignthetransmissionschemeofthisSubject.itisthroughthetwo-stagedrivethatcomposedwiththeV-belttransmissionandthecylindricalhelicalgeartransmission.Throughthetransmissionagent,therotarymotionoftheelectricmotoristranslatedtolinearmotionofdie-block,sothattheproblemisresolved.Themechanicalenergytransferredtothecrankcervicalofthecrankshaftbythetwo-stagedrive.Thus,controllingthereciprocatingmovementandtomakethepartsplasticpressureformed.Asamethodofmakingthepartsprocessed.Duringthisdesign,inordertomeetthemovementrequirements,checkingthecrankshaftisneededaftertheexperiencesizeoftheaxishasbeencalculated.Itcanproducesfrictionamongthemovementofthepress,andthepartswouldbeworn.Inordertoimprovethelifetimeofthepress,themechanismlubricationbymanualviscousoilpumpisalsoconsidered.Thepracticeshowsthatitprolongedthemechanicallifetime,andrealizedtheaimofthegraduationproject.
Keywords:
design,crankpress,crankthrowtypecrankshaft,eccentriccenterprinciple,
目录
摘要III
AbstractIV
前言1
第一章曲柄压力机概述2
1.1曲柄压力机的用途、特点、分类2
1.2曲柄压力机工作原理及结构2
1.3曲柄压力机构的发展趋势2
第二章运动参数的选定3
2.1机构运动分析3
2.2各构件尺寸及运动参数确定3
2.21机构自由度5
2.22各构件尺寸及位置5
第三章三维建模装配及仿真6
3.1各零件建模6
3.2各零件装配8
3.3运动仿真13
结论16
致谢17
参考文献18
前言
21世纪全球是一个竞争的世纪,国与国之间的竞争越来越激烈。
主要体现在综合国力的竞争,而综合国力的竞争主要体现在工业上。
一个国家的制造业很大程度体现了工业的发展的水平。
在制造业上,要求产品的精度也越来越高。
由传统的手工加工转移为计算机的合成加工。
其技术向计算机、电子技术、激光技术方向发展,向减少切削量加工和自动化方向发展,甚至达到无切削量加工。
锻压是制造机械的基本环节,在冶金、机械、电力、汽车、航空、造船、兵器、化工、电子、仪表、轻工等工作部门都占有重要的地,要实现这一要求,曲柄压力机在很大程度上扮演了一个重要的角色。
据资料统计,用塑性成形方法生产的金属零件数量在各行各业中所占的比例为:
飞行业占83%,汽车业占80%,电机行业占60%,农机、拖拉机行业占70%,电器行业占80%--90%,标准件行业占90—95%,生活日用品占98%。
由此可见,塑性成形和摸具工业的发展又为塑性成形设备制造了广阔的市场.
曲柄压力机是通过其传动部分,工作机构,操作系统把电动机的电能通过传动系统转换为滑块的运动能,通过模具把原材料进行加工。
其结构比较简单,操作比较方便,能大量用于市场。
这次课题的题目是压力机偏心装置拐轴的设计,对其进行了大量的研究和计算。
通过这次设计,清楚的了解了其工作原理并能设计出比较完整的系统,为以后曲柄压力机的开发提供可参考的原始数据,达到设计的目的,为制造业的发展风奉献自己的力量。
1曲柄压力机概述
1.1曲柄压力机的用途、特点
曲柄压力机俗称冲床,是材料成型中广泛应用的冲压设备。
它能进行各种冲压加工,利用模具直接生产出零件或毛坯。
通过曲柄连杆机构获得材料成形时所需的力和直线位移,可进行冲压,挤压,锻造等工艺,广泛应用于汽车工艺,航空工业,电子仪表工业,五金轻工业等领域。
1.2曲柄压力机工作原理及结构
曲柄压力机的工作原理包括压力机的传动原理、功能学原理以及工作机构运动学,静力学原理等。
传动原理:
以曲柄滑块机构作为工作机构,电动机通过传动系统将运动和能量传给工作机构,使滑块对模具施加压力,板料在压力下成型,获得产品。
(通过曲柄滑块机构,将电动机的旋转运动转变为冲压加工生产所需要往复直线运动,从而使坯料获得确定的变形,制成所需的零件)。
曲柄压力机的工作原理是利用曲柄滑块机构产生往复运动满足冲压加工的运动需要,利用机构力放大性质和飞轮的力矩放大和快速释放能量的作用,满足曲柄压力机的峰值压力和能量需要,从物理本质上看,曲柄压力机乃是一种压力和功率放大的装置。
1.3曲柄压力机的发展状况及发展趋势
锻压生产已有悠久的历史,但是,采用锻压机械进行锻压生产却只有百余年的历史。
十九世纪三十年代,世界上出现了第一台建议的平锻机和蒸汽锤。
六十年代生产了一些冲压用的液压机。
直到十九世纪末期,才出现相当规模的曲柄压力机和锻造用的液压机。
二十世纪前期,由于汽车工业的兴起,曲柄压力机以及其他锻压设备得到了迅速的发展。
众所周知,由于采用现代化的锻压工艺生产工件具有效率高、质量好、能量省和成成本低的特点。
所以,工业先进的国家越来越多的采用锻压工艺代替切削工艺和其他工艺。
锻压生产在工业生产中的地位越来越重要,锻压机械在机床中所占的比重也越来越大。
在锻压机械中,又以曲柄压力机最多,占一半以上。
用曲柄压力机可以进行冲压和模锻等工艺生产,他广泛用于汽车、农业机械、电气仪表、国防工业以及日用品等生产部门。
随着工业的发展,曲柄压力机的品种和数量越来越多,质量要求越来越高,压力越来越大。
它在机械制造工业以及其他工业的锻压生产中的作用越来越显著。
2运动参数的确定
2.1机构运动分析
如图2-1该机构是曲柄压力机构,杆GF为曲柄,EF为连杆,带动杆AE做上下滑动,杆件GF,EF,AE组成曲柄滑块机构。
杆件AE上下运动带动AC,BC,CD及其对称杆件做摆动,从而使压块在槽内做上下滑动。
2.2各构件尺寸及运动参数确定
当杆件GF竖直向下时机构处于最低位置,竖直向上时机构处于最高位置,这是机构的两个极限位置。
如图所示:
以GF所在直线为Y轴DN所在直线为X轴。
图2-1机构最低点图像
图2-2机构位于最高点图像
机构位于最低点时是机构刚开始运动时的图像,此时杆件GF,EF位于同一条直线上;而当机构位于最高点时杆件GF,EF也恰好位于同一条直线上。
2.2.1机构自由度
如图2-1杆件LM,AM,MN为虚约束,将其去掉,则n=7,pl=10,所以自由度F=3*7-2*10=1,所以曲柄为原动件机构便有确定运动。
2.2.2各构件尺寸及位置
如图2-2各角度的确定过程如下,令α=30°β=45°γ=45°,Lac=40mm,则由两图关系Lac=Lac*cos45°+Lce,所以Lce=11.72mm,则Lbc=Lce/sin30°=23.43mm,Lcd=Lce/sin45°=16.57mm。
所以A点初时刻坐标为A初(0,16.57),B坐标为(40,40),D点初时刻坐标为D初(40,0)。
又因为Lbc*cos30°+Lcd*cos45°+Dy=40,所以Dy=8mm,所以D点末时刻坐标为D末(40,8)。
又因为Lac*sin45°+Lcd*cos45°+Dy=Ay=48,所以A点末时刻坐标为A末(0,48),且滑块行程为0-8mm。
令Lae=60mm,所以E点初末坐标分别为E初(0,76.57)E末(0,108)。
杆件GF,EF,EA为曲柄滑块机构,由曲柄存在条件可知Lgf 所以G点坐标(0,152.3)。 最后令压块长L=100mm,高H=10mm。 3三维建模装配及仿真 3.1各零件建模 所有杆件宽度取为10mm,厚度取5mm,所有销钉半径r=2.5mm。 并将杆件GF变为半径r=25的偏心轮。 利用Pro/E将各构件制作出来,如图所示: (a)杆AC(b)杆AE(c)杆BC (d)杆CD1(e)杆CD2(f)杆EF (g)滑槽1(h)滑槽2(i)偏心轮 (j)压块(k)销钉 图3-1零件三维模型图 以滑槽2为例来说明零件制作过程: 用拉伸特征来建立模型,首先定义草绘平面,先根据滑槽的尺寸绘制截面草绘,如图3-2所示: 图3-2滑槽草绘截面 然后以top面为对称面拉伸造型出主要特征,如图: 图3-3拉伸出的主要特征 再用拉伸去除材料特征以top面为对称平面将滑槽内的两个凹槽挖出,如图: 图3-4拉伸去除材料 去除材料之后最终形成滑槽2如图3-1(h)所示。 3.2零件装配 1、先调入滑槽1定置缺省方向,再将其他机架部分滑槽2。 三个白色销钉根据各零件尺寸及各点坐标关系放入相应空间位置。 则机架部分首先确定下来。 如图3-4。 2、调入偏心轮与最上部销钉用销钉链接方式链接,并将对应面对齐。 如图3-5。 3、调入杆件EF与偏心轮销钉连接,对应面对齐。 如图3-6。 4、调入杆件AE与EF销钉连接并添加滑动杆约束使其与滑槽1构成移动副。 如图3-7。 5、调入杆件AC两次与AE构成销钉连接。 如图3-8. 6、调入杆件CD1和CD2,与两个AC杆销钉连接。 如图3-9。 7、调入杆件BC两次分别与杆件CD1,CD2以及下部两个销钉构成销钉连接。 8、调入压块与杆件CD1,CD2销钉连接,并添加滑动杆约束使其与滑槽2构成移动副。 图3-4机架部分的固定 图3-5偏心轮的固定 图3-6杆件EF的固定 图3-7杆件AE的固定 图3-8杆件AE的固定 图3-9杆件CD1,CD2的固定 图3-10杆件BC的固定 图3-11压块的固定 最终完成全部组装过程如下图3-12所示: 图3-12组装完成 3.3运动仿真 定义伺服电机加在如图3-13所示: 图3-13定义伺服电机 给定恒定的角速度w=10rad/s,并进行机构分析,并将分析结果保存,捕捉运动录像。 如下图3-14所示: 图3-14机构分析 然后根据分析结果测定压块上任一点的速度及位置随时间变化的图像,并将图像保存下来。 如下图3-15,图3-16: 图3-15位置随时间变化图像 图3-16速度随时间变化的图像 由图像可知压块运动规律分析如下: 由图像可知压块运动周期为36s,从初始位置(最低位置)开始运动,位移开始逐渐增大,到18s即半个周期的时候位移增加到最大,压块此时上升到最高位置,随后半个周期位移开始逐渐减小,压块从最高位置下滑到初始位置。 速度图象类似正弦图象,从运动刚开始速度逐渐增大,到13s左右速度增长到最大,此时压块处于上升阶段的中间位置,此后速度开始减小,到18s速度减小为0,此时压块处于最高位置。 随后开始反向加速,与上升过程对称。 结论 此次设计是以对压力机的介绍为起点的接着一步一步深入课题。 我设计的主要内容是曲柄压力机的曲拐轴机构的设计。 首先我从选定电动机开始,在构思曲柄压力机的系统传动方案前提下构思出一个经济、合理的传动方案。 要从很多方面去考虑,例如材料、成本、实用性、市场等。 传动方案的考虑涉及到怎样去分析问题,是设计二级、三级或者多级传动。 从多方面考虑,我选择了二级传动,对曲柄压力机滑块机构的运动和受力做了定性分析,理解了偏心的本质,知道了偏心的实现方式,可以用纯曲轴、曲拐轴、偏心轴、偏心齿轮来实现。 从材料的选择到校核,怎样实现偏心,查阅了大量资料,并和老师及同学一起探讨这个领域,在原理的改进上取得了很好的效果,在几种压力机的基础上改进这一机构,加上自己的观点和想法,实现了更理想的机构。 我们知道,任何机器的运转都会有磨损,这会使机器的寿命缩短,这是一个很关键的问题,怎样延长机器的寿命是一个很重要的问题,所以对曲柄压力机的润滑系统做了定性的研究。 总之,从认识曲柄压力机的工作原理、压力机的总体方案的分析、传动系统方案的设计、到偏心机构拐轴的设计,加上考虑了机器的润滑,达到了延长机械寿命的经济理念,达到了设计的目的。 致谢 作为一名大学生,由于设计经验和实习经历的匮乏,在整个设计过程中难免会遇到各种各样的困难,如果没有导师的督促与指导,以及同学的帮助与支持,要想要顺利完成此次设计是有一定难度的。 在这里首先要感谢我的指导老师,在这次设计中得到老师的悉心指导。 老师多次询问设计进程,并为我们指点迷津,帮助我们开拓研究思路,精心点拨、热忱鼓励。 老师的专业水平、严谨治学的态度,一丝不苟的作风,踏踏实实的精神,都是我们学习的榜样,老师不仅教我们如何设计,而且教我如何在设计中拓宽思路并在百忙之中指导我们的制图工作,还有师兄在这过程中对我们的帮助与支持最终让我们顺利按时完成此次任务。 其次要感谢和我一起作设计的所有同学,他们在本次设计中勤奋工作,克服了许多困难来完成此次设计,我们在一起探讨、相互监督、共同解决难点疑点。 如果没有他们的努力工作,此次设计的完成将变得非常困难。 然后还要感谢大学四年来所有的老师,为我们打下机械专业知识的基础;同时还要感谢所有的同学们,正是因为有了大家的支持和鼓励,此次设计才会顺利完成。 再次感谢阅卷老师的辛苦批阅,衷心感谢您的细心指正,才使我的设计得以改正和完善。 参考文献 [1]林道盛.锻压机械及其有限元计算.北京工业大学出版社,1998 [2]周元康,林昌华,张海兵.机械设计课程设计(第二版).重庆大学出版社,2001 [3]纪名刚.机械设计(第七版).高等教育出版社,2001 [4]杨瑞成,丁旭,季根顺,洋海棠.机械工程材料(第二版).重庆大学出版社,2004 [5]中国机械工程学会.中国机械设计大典编委会.卜炎.中国设计大典3.江西科学技术出版社 [6]孙昭文,侯清寿.最新机械制图实用手册图例.天津科学技术出版社(第五版),2003 [7]廖念钊,莫雨松,李硕根.互换性与技术测量.中国计量出版社(第四版),2000 [8]Kortun G. Reflectance Spectroscopy〔M〕. New York: Spring-Verlag,1969 [9]Hasegawa, Toshiyuki, Yoshida,et al.Paper Coating composition〔P〕EP 0634524.1995-01-18 [10]//Proc 4th IEEE Conf Evolutionary ComputationPiscataway: IEEE Press, 1997.81-86
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