目录1．设计任务 (3)1.1设计题目 (3)1.2自动送料冲床简介 (3)1.3设计条件与要求 (4)1.4设计任务 (5)1.5主要参数及性能指标 (5)2. 机构运动简图 (6)3.课题分析 (7)4.工作原理 (7)5.理论计算 (8)5.1曲柄滑块设计 (8)5.2曲柄摇杆机构的设计 (9)5.3棘轮与曲柄摇杆机构的整合 (12)5.4间歇机构设计 (12)5.5 齿轮传动机构 (12)6.图解法分析 (14)6.1曲柄摇杆机构运动分析 (14)6.2 曲柄滑块机构运动分析 (16)6.3发动机的选择 (17)6.4飞轮的选择 (19)7.三维建模及模拟运动仿真 (20)7.1建模 (20)17.2运动分析 (20)7.3三维图片 (21)8. 感想 (22)9.参考文献 (22)231．设计任务1.1设计题目自动送料冲床机构综合 1.2自动送料冲床简介自动送料冲床用于冲制、拉伸薄壁零件，本课题设计的自动送料冲床机构主要用于生产玩具车上的薄壁圆齿轮。
冲床的执行机构主要包括冲压机构和送料机构。
工作时，要求送料机构先将原料胚件送至冲头处，然后送料机构要保证原料胚件静止不动，同时冲压机构快速的冲压原料胚件，制成要求的齿轮。
最后，冲头快速返回，执行下一个循环。
送料机构在此期间将原料胚件送至待加工位置，冲床机构运动方案示意图4完成一个工作循环。
1.3设计条件与要求①以电动机作为动力源，下板固定，从动件（冲头）作为执行原件，做上下往复直线运动，其大致运动规律如图1所示，具有快速下沉、等速工作给进和快速返回等特性。
②机构应具有较好的传力性能，工作段的传动角r 大于或等于许用传动角[r]=450 ③冲头到达工作段之前，送料机构已将配料送至待加工位置。
④生产率为每分钟180件。
⑤冲头的工作段长度l=100mm ，冲头总行程长度必须大于工作长度两倍以上。
⑥冲头的一个工作循环内的受力如图2所示，在工作段所受的阻力F 1=2300N ，其他阶段所受的阻力为工作段所受阻力的五分之一。
即F 0=460N 。
⑦送料距离S n =150mm 。
⑧机器运转速度不均匀系数不超过0.03。
图1冲头所受阻力曲线图21.4设计任务①绘制冲床机构的工作循环图，使送料运动与冲压运动重叠，以缩短冲床工作周期；②针对图所示的冲床的执行机构（冲压机构和送料机构）方案，依据设计要求和已知参数，确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图；③假设曲柄等速转动，画出滑块C的位移和速度的变化规律曲线；④在冲床工作过程中，冲头所受的阻力变化曲线如图所示，在不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分析曲柄所需的驱动力矩；⑤确定电动机的功率与转速；⑤曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量；1.5主要参数及性能指标生产率（件/min）180送料距离（mm）150板料厚度（mm） 2轴心高度（mm）2405冲头行程（mm）100辊轴半径（mm）60大齿轮轴心坐标（mm）270大齿轮轴心坐标（mm）460大齿轮轴心偏距（mm）30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 2.机构运动简图63.课题分析一般来讲，我们要设计一个机构，包括根据该机构的功能要求选择机构的类型，即确定机构运动简图的形式，也就是通常所说的机构的型综合或构型综合设计；确定机构运动简图之后，我们需要计算它的尺寸参数，称为机构的尺寸综合或运动设计；之后才是机构的结构强度、有限元与加工工艺设计等。
由于本课题已经给出了自动送料冲床机构的运动形式，不必再确定运动简图。
所以，只需要考虑运动设计。
也就是说，题目中的综合指的是尺寸综合。
4.工作原理送料过程：电动机通过V带传动和单级齿轮传动带动曲柄转动，将一定量的薄钢板送入冲床工作台面位置冲制过程：飞轮飞轮驱动曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构中曲柄为主动件，带动摇杆摆动，摇杆与棘轮共轴，从而将摇杆的连续往复摆动转换成棘轮的单向间歇运动，棘轮与辊轴中心轴线重合，最后依靠辊轴的压紧将一定量的板料送到工作位置。
75.理论计算5.1曲柄滑块设计已知条件冲压行程 H=100mm B1+B=22mmN=180转/分，则每转需要时间T=0.33s 设飞轮的角速度为ω，则速度为V=O1A×ωT1=10020V，T2=100-20V，121203==802TT8T1=0.198s，T2=0.132s根据冲头行程H=100mm 01A+AC-AC-O1A=100mm 得O1A=50mmAC=125mmC到冲头为45mm 冲头高20mm 滑块共高80mm 5.2曲柄摇杆机构的设计可采用最小传动角设计曲柄摇杆机构。
已知最小传动角为，则由此知9101222270460=533.38mm O O L =+确定各杆长度当a 和d 杆共线的位置有最小传动角 γ存在分别为Y 1,Y 2当Y 1=Y 2=Y min 时为最佳传动机构 ，可根据余弦公式 2221c b a b cos =2bc Y +--2222a d c b cos =2bcY +--解得22222222adf a e ed 2adf a e ed 16a d c=2e++±++-（）b=2adce式中 12e=cos cos Y Y +12f=cos cos Y Y -且Y 1=Y 2=Y min =°45 解得：e=2 f=0曲柄长度应非负，则222222adf a e ed 16a d 0++-≥（）所以a 220.933≤mm (其他值不符合要求舍去！) 可取 a=100mm解得c=523.14mm b=144.19mm11或者 c=144.27mm b=522.85mm因为c ＜b ，所以取c=144.27mm b=522.85mm()()22222212221*********.38144.27522.85100cos =0..8422522.85144.27O O O B O B O O O B +--+-∂==⨯⨯⨯⨯1=32.86︒∂()()22222212211111221533.38144.27522.85100cos =0.54822522.85144.27O O O B O B O O O B +-++-∂==-⨯⨯⨯⨯2=123.21︒∂2222221112211112622.85533.38144.27cos =0.980722622.85533.38O B O O O B O B O O θ+-+-==⨯⨯⨯⨯11.27θ︒=行程比系数K=1.1336所以曲柄摇杆机构的极位夹角为11.27θ︒=12工作摆角为123.21ϕ︒=5.3棘轮与曲柄摇杆机构的整合可以直接设计为与棘轮共轴的摇杆，棘爪安装在摇杆上。
5.4间歇机构设计当板料送到滑块底部时要被冲制，存在冲压加工时间，所以应该设计间歇机构。
这里选择了辊轴5.5 齿轮传动机构13设辊轴的角速度为2ω，大齿轮为1ω，小齿轮的分度圆半径为r2；齿顶圆半径为R2 ；传动比121221r i r ωω==;由已知参数知小齿轮的齿顶圆半径为60mm;欲使送料机构达到每次送料150mm 的要求：分析时由于在曲柄摇杆中求得行程比K=1，以起始时刻t=0时计算并且摆杆的位置位于刚开始逆时针摆动的位置上，则第一次送料是在0.144s 到0.336s 阶段完成。
则有 0.336220.144120t R d ω⨯=⎰即0.3361120.1442120t r R d r ω+⨯=⎰设定m1=m2=m=5,(m1，m2 分别为大齿轮、小齿轮的模量)222(2)602m z R +==；得到z2=22；222552m z r mm ==对大齿轮的进行分析：由于两齿轮中心距182.48=。
可得大齿轮r2=127.48mm模数m 压力角α 齿距ρ 分度圆直径d齿顶高ha 齿根高hf 齿顶圆直径da 齿根圆直径df大齿轮 5 20. 5π 215 5 6.25 225 204.5 小齿轮5 20.5π11056.25 120107.5两齿轮的传动比12254.962.32110dd== ,小齿轮齿数定为22，大齿轮齿数=22*1.96=51.04，取整为516.图解法分析6.1曲柄摇杆机构运动分析速度分析：已知119.04/rad sω=有11A OAv lω=* ,现取构件AB为动参考系可写出下列矢量方程式：B A BAV V V=+大小：？已知？方向：√√√式中只包含两个未知数，故可用速度多边形求解。
做法：任取一点p为速度多边形的极点，取矢量pb1垂直于O1A 代表VA,速度比例尺/v A bv pμ=，单位为（m/s）/mm。
过b1做b1b2垂直于AB代表vBA ,12B VV b bμ=*。
1415由图可知1222B A V Pb O B V Pb O A ==,解得B V =2.747m/s ，BA V =9.955m/s 。
加速度分析：已知21/A A a V O A = ,22/n B B a V O B = , 2/n BA BA a V AB =.取构件AB 为动参考系，可得出下列矢量方程式：n n B A B B BA BAa a a a a a ττ+==++大小：∨ ？ ∨ ∨ ？ 方向：∨ ∨ ∨ ∨ ∨式中只包含两个未知数，故可用速度多边形求解。
做法：任取一点p 为速度多边形的极点，取矢量1pb 平行于1O A 代表A a ,加速度比例尺/v A a a pb = ，单位16为（m/ 2s ）/mm 。
过 b1做b1b2 平行于AB 代表nBA a ,12n v BA a a b b =* ,然后再过p 点做p 3b 平行于2O B ，分别过 2b 、3b 做垂线相交于4b ，如图所示：可得B a τ= ，BA a τ= .6.2 曲柄滑块机构运动分析 如图所示状态取 1O 为坐标原点，OC 方向为x 轴正方向，在任意瞬时t ，机构的位置如图，可以假设C 点的失径为r=1O C= 1O A ’+ A ’CC 点的坐标为其失径在坐标轴上的投影 利用三角关系，立即得到17x=r cos θ因为 t θω=，所以 x x xt td d d d d d d d θθθω== 所以2sin x d r d θθ=- 于是滑块的速度v=sin 1x x x t t d d d d r d d d d θθθωωθ⎡⎤===⎢⎣ 进而，可以得到滑块的加速度a=()()2242322221cos 2sin 1sin v v t r r d d r d d r θθθωωθ⎡⎤+⎢⎥==-⎢⎥⎢⎥-⎣⎦6.3发动机的选择本设计中已经采用了的设计，所以可得到速度0.05v=0.05sin sin 2mm/s 2R ωφφ+（）可得瞬时功率0.05N=p 0.05sin sin 2mm/s 2R ωφφ⨯+（）按照一个工作循环中的平均能量选择电机功率d k=d 2R N N φπ18K 安全系数=1.2 ，算的Nd=3.45kw冲床传动系统如图3所示电动机转速经带传动、齿轮传动降低后驱动机器主轴运转。