【正文】 速度輸中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 6 頁 共 32 頁 出，選用功率較小的伺服電機為機 械壓力機提供速度調(diào)節(jié)。其應(yīng)用方式，一是用于運動的合成；二是用于運動的分解。要求壓力機的工作模式可調(diào)，即可從事高速沖壓和低速模壓。他們認(rèn)為行星齒輪機構(gòu)驅(qū)動才是壓力機最終發(fā)展巔峰 [10]。常規(guī)恒速電機和伺服電機的輸出運動經(jīng)差動輪系合成后，驅(qū)動一個曲柄滑塊機構(gòu)來實現(xiàn)變規(guī)律的往復(fù)運動 。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前關(guān)于機械壓力機的混合輸入方面的研究論文有很多，已經(jīng)成為當(dāng)前研究的一個熱點問題。傳統(tǒng)的曲柄壓力機由于其機構(gòu)特性的限制易造成零件撕裂起皺、廢品率高、而且模具使用壽命低、噪聲大不利用薄板深 拉伸 [2]。利用雙曲柄差動輪系機構(gòu)對其進(jìn)行科學(xué)的參數(shù)配置和串聯(lián)，是實現(xiàn)上述要求的有效途徑。本文在分析傳統(tǒng)壓力機和差動輪系，在查閱多桿混合輸入的相關(guān)資料的基礎(chǔ)上設(shè)計出雙驅(qū)動差動輪系曲柄壓力機。隨著我國工業(yè)的蓬勃發(fā)展，特別是汽車、航空航天、電子、家電等領(lǐng)域的不斷進(jìn)步，對沖壓工藝的要求也越來越高。而混合驅(qū)動機構(gòu)可以解決問題，所謂混合驅(qū)動，即：同時使用一個大功率的常速電機和一個小功率的伺服電機作為驅(qū)動，其中，常速電機提供主要動力，而伺服電機僅起調(diào)節(jié)作用，這樣，再通過一個二自由度機構(gòu)對其運動進(jìn)行合成 [3]。 90年代初， Tokuz和 Jones[6]是最早提出了混合驅(qū)動的概念，他們結(jié)合了傳統(tǒng)的機械壓力機和全伺服壓力機，提出了一種介于二者之間的系統(tǒng)，稱之為“復(fù)合式機器”，奠定了混合驅(qū)動可控機構(gòu)的思想。劉偉杰、李瑞琴等人分析了含 RPP型 II級桿組的雙曲柄混合驅(qū)動七桿機構(gòu)的特性。其工作原理為：電動機通過三角皮帶把運動傳給大皮帶輪，在經(jīng)過小齒輪、大齒輪傳給曲柄軸，連桿上端裝在曲柄軸上，下端與滑塊連接，通過曲柄滑塊機構(gòu)將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為滑塊的直線往復(fù)運動。行星輪系結(jié)構(gòu)簡圖如圖 。因此，曲柄滑塊機構(gòu)的曲軸的運動就完全由伺服電機和常規(guī)電機的運動來控制。而且題目要求壓力機滿足高速沖壓 120r/min和低速模壓 10r/min兩種工作模式。轉(zhuǎn)速曲線圖如圖。 差動輪系齒輪的設(shè)計 壓力機一般為機床類，速度不高，故選用 7級精度（ GB1009588),并且選用變位直齒圓柱齒輪傳動，并且太陽輪采用變位 齒輪。曲軸為壓力機的重要零件，受力復(fù)雜，故制造條件要求較高，一般用 45號鋼鍛制而成。 對支承的簡化：兩支承也是在距離曲柄臂處 2r處，簡化成簡支梁。所以選擇滑動軸承材料 ZZnAl(鋅鋁合金 )其許用壓強為 20MPa。連桿還必須經(jīng)過磁力探傷檢驗，以求工作可靠。 Pro/Engineer自 1988年問世以來，二十多年來已成為全世界最普及的三維 CAD/CAM系統(tǒng)。 O點表示曲軸的旋轉(zhuǎn)中心， A點表示連桿與曲柄的連接點， B點表示連桿與滑塊的連接點， OA表示曲柄半徑AB表示連桿長度。而且曲柄的轉(zhuǎn)角可以表示為 ? 在時間 t上的積分。當(dāng)在混合驅(qū)動時曲軸的轉(zhuǎn)速表達(dá)式 t60sin6060 ??混? （ deg/s ）， 則 滑 塊 速 度 的 數(shù) 學(xué) 表 達(dá) 式 ：)2s i ( s i n60s i n1 5 0 0 02s i i n1 5 0 0 0 ????? ????? t）（混 （ deg/s）。但是隨著 B的減小，雖然速度曲線形狀改變但是周期不變，可以保證在一定時間內(nèi)沖壓次數(shù)不變。由于我的能力有限，在設(shè)計過程中還有很多不完善不全面的地方，懇請各位老師同學(xué)批評指正。感謝學(xué)校給我們這次鍛煉個人能力的機會，提高了我們的獨立思考和運用查閱資料來解決問題的能力。 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 31 頁 共 32 頁 參考文獻(xiàn) [1] 何德譽 .曲柄壓力機 .北京 :機械工業(yè)出版社 ,1981 [2] 朱釩，張志 .國內(nèi)外液壓機技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 .機床與液壓， 20xx(1):6～ 7 [3] 彭于華 .六連桿壓力機的分析與混合驅(qū)動運動學(xué)分析 .碩士學(xué)位論文 .南京 :航天航空 大學(xué) ,20xx [4] Du R,Guo W design of a new metal forming pressing with controllable Mech Des Trans ASME,20xx,125:582～ 592 [5] Meng C F,Zhang C,Lu Y H,et design and control of a novel press With an extra mach thory,20xx,39:811～ 818 [6] Tokuz .,Jones .,Power Transmission And Flow IN The Hybird 6th International Machine Design And Production Conf,1994,MENU,ANKARA,RUYKEY: 209~215 [7] Greenough JD,et of Hybrid of the 9th IFTOMM Word Congress,1995,2501～ 2505 [8] 陳英輝 ,李學(xué)剛 ,黃永強 .混合驅(qū)動可控六桿機構(gòu)的優(yōu)化綜合 .河北理工學(xué)院學(xué)報 , 20xx,28(1):25～ 31 [9] 劉偉杰 ,李瑞琴 ,羅維等 .混合驅(qū)動七桿機構(gòu)的仿真研究 .建設(shè)機械技術(shù)與管理 ,20xx, 32:125～ 127 [10] 師后龍 ,何光軍 ,王蘋等 .曲柄壓力機的傳動系統(tǒng)及發(fā)展趨勢 .鍛壓與制造技術(shù) , 20xx,4:14～ 17 [11] 何予鵬 ,趙升噸 ,鄒軍 .利用差動輪系實現(xiàn)機械壓力機混合輸入的研究 .中國科 學(xué) ,20xx,37:70～ 79 [12] 張 展，張弘松，張曉維 .行星差動傳動裝置 .北京 :機械工業(yè)出版社 ,20xx [13] 于靖軍 .機械原理 .北京 :機械工業(yè)出版社 ,20xx [14] 林清安 .完全精通 Pro/Engineer 零件設(shè)計基礎(chǔ)入門 .北京 :電子工業(yè)出版社 ,20xx [15] 濮良貴 ,紀(jì)名剛 .機械設(shè)計 .北京 :高等教育出版社 ,20xx [16] 吳宗澤 ,羅圣國 .機械設(shè)計課程設(shè)計手冊 .北京 :高等教育出版社 ,20xx [17] 葛正浩 ,樣芙蓮 .Por/E 機構(gòu)設(shè)計與運動仿真 .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,20xx 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 32 頁 共 32 頁 致 謝 經(jīng)過的忙碌工作，終于完成了畢業(yè)設(shè)計。一個大功率的常規(guī)電機和一個小功率的伺服電機同時作用就可以得到既滿足功率要求又滿足“柔性”要求的曲柄壓力機，這種壓力機是目前研究的一個熱點，此機構(gòu)很用應(yīng)用前景。我們知道常規(guī)電機的轉(zhuǎn)速是不可變的，而伺服電機的轉(zhuǎn)速是可以改變的，因此當(dāng)我們在保證伺服電機轉(zhuǎn)速在 一定約束下，改變其轉(zhuǎn)速曲線規(guī)律，滑塊的速度也會相應(yīng)的改變，從而達(dá)到“柔性”的效果。 高速沖壓仿真結(jié)果 在 高 速 沖 壓 工 作 模 式 下 ， 伺 服 電 機 的 轉(zhuǎn) 速 數(shù) 學(xué) 表 達(dá) 式 ：)) ( d e g /60720(c o s1 4 4 0 0 stn ??高 曲線圖如圖 , 經(jīng) 過 齒 輪 傳 動 減 速 ， 所 以）（ s/d e g)60t720(c o s720 05 ??? ，變速箱的傳動比 31?i ,所以 ）（ s/deg3607 ?? 。 圖 曲柄滑塊機構(gòu)運動簡圖 圖 結(jié)點正置的曲柄滑塊機構(gòu)運動 關(guān)系計算簡圖 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 22 頁 共 32 頁 壓力機工作機構(gòu)采用的是結(jié)點正置（所謂結(jié)點正置，是指滑塊和連桿的連接點 B的運動軌跡位于曲柄旋轉(zhuǎn)中心 O和連接點 B的連線上），的曲柄滑塊機構(gòu)，其運動關(guān)系的計算簡圖如圖 。 Pro/E可謂是一個全方位的三維產(chǎn)品開發(fā)軟件，整合了零件設(shè)計、零件裝配、產(chǎn)品設(shè)計、塑料模具設(shè)計、鈑金設(shè)計、沖壓模具設(shè)計、公差分析、 NC加工、動態(tài)仿真、動畫制作等功能于一體，其模塊眾多 [14]。 連桿選用球頭式連桿結(jié)構(gòu)，其簡圖如圖 。為了使連桿在結(jié)構(gòu)輕巧的條件下有足夠的強度和剛度，一般多用精選含碳量的優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu) 45模鍛。 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 14 頁 共 32 頁 圖 曲軸強度校核簡圖（純彎梁法） 危險截面計算： ? CC截面 M P ad PrLLAga 0 0 02 1 )1282 4 03 9 0(41)8(41 33q ???????????? 曲軸材料為 40Cr調(diào)質(zhì)鋼，其許用應(yīng)力 [? ]= MPa200~140 ,可見 ][??? 曲軸強度滿足。有些中大型壓力機的曲軸則用合金鋼鍛制，如 40Cr， 37SiMn2MoV、 18CrMnNoV，鍛比需要大于 3，對于小型壓力機的曲軸，國內(nèi)有些制造廠用球磨鑄鐵 QT60— 2鑄造。且差動輪系齒輪材料為 onr MMC20 ，滲碳淬火，彎曲強度 MPa1079b ?? ，則許用應(yīng)力： M P a2 6 2 801 0 7 ]n[ ][ b ?????? FF ??。轉(zhuǎn)速曲線圖如圖 。 圖 傳動原理圖 中北大 學(xué) 20xx 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 第 7 頁 共 32 頁 三 設(shè)計過程論述 已知工作行程 S=500mm，高速沖壓 120r/min，低速模壓 10r/min。 常規(guī)電機的速度為常數(shù)， 價格比較便宜；伺服電機的速度可以調(diào)節(jié)，但是價格昂貴。行星差動傳動是行