【正文】 傳動(dòng)能滿足確定傳動(dòng)比的要求。齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是 齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比精確 承載能力大，效率高。 3 相對(duì)于其它傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)效率高。但是齒輪傳動(dòng)距離小，需要經(jīng)常潤(rùn)滑，且噪聲大。蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)是： 可以得到很大傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊。 傳動(dòng)平穩(wěn)無噪聲。 有自鎖性，在一些機(jī)械中起安全保護(hù)的作用。缺點(diǎn)有： 嚙合時(shí)相對(duì)滑動(dòng)速度較大，易磨損，易發(fā)熱，故其效率較低。 為了減少散熱與磨損，常采用貴重的抗磨材料和良好的潤(rùn)滑裝置，故成本較高。 蝸桿軸向力較大。綜上所述，考慮傳動(dòng)的效率及為了滿足機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期運(yùn)行與制造成本問題。由此選用齒輪傳動(dòng)。對(duì)于上沖頭運(yùn)動(dòng)，要實(shí)現(xiàn)往復(fù) 直線運(yùn)動(dòng)，還要考慮保壓特性，目前，常用的加壓機(jī)構(gòu)有凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)等一些組合機(jī)構(gòu)。其中，凸輪機(jī)構(gòu)雖然可得到理想規(guī)律，但是行程較大，使得凸輪徑向間隙大，且高副不適宜于低速、大壓力場(chǎng)合。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但是在行程末端停歇時(shí)間較短，不能保壓一定時(shí)間，因此選曲柄滑塊和連桿的組合機(jī)構(gòu)。送料機(jī)構(gòu)主要作用是將坯料送到加工位置，且能實(shí)現(xiàn)間歇要求，對(duì)承載能力要求低，故采用凸輪或凸輪串聯(lián)曲柄滑塊的組合機(jī)構(gòu)。下沖頭運(yùn)動(dòng)需要較高的承載能力，且能實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)和急回特性，所以下沖頭采用凸輪機(jī)構(gòu)或者六桿組合 機(jī)構(gòu)。 經(jīng)過認(rèn)真思考和討論，干粉壓片機(jī)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案現(xiàn)可初步確定為以下兩個(gè)方案： 方案一：如圖 26 所示。 11 1－凸輪機(jī)構(gòu) 2－曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 9－六桿機(jī)構(gòu) 4－料斗 5－上沖頭 6－電動(dòng)機(jī) 7－傳送帶 8－齒輪機(jī)構(gòu) 10－下沖頭 圖 26 壓片機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 方案二：如圖 27 所示。 1－電動(dòng)機(jī) 11－輸送帶 3－圓柱齒輪 4－減速器 5－六桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 6－料斗 7－上沖頭 8－下沖頭 12－凸輪機(jī)構(gòu) 圖 27 壓片機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 方 案分析： 方案一沖頭采用六桿組合機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)不精確，方案二則采用凸輪機(jī)構(gòu)，可保證下沖頭精確的運(yùn)動(dòng)。且方案二機(jī)構(gòu)較方案一合理。因此在這里采用方案二。 方案二 動(dòng)作說明： 壓片機(jī)在電動(dòng)機(jī) 1 的 帶動(dòng)下，通過傳送帶 2 和減速器 4 減速并將一部分動(dòng)力傳遞到連桿機(jī)構(gòu) 5 上，另一部分動(dòng)力經(jīng)傳送帶 9 傳遞到凸輪機(jī)構(gòu) 10 上，之后連桿機(jī)構(gòu) 12 5 帶動(dòng)上沖頭 7 做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu) 10 帶動(dòng)料斗 6 做水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力由傳送帶 11 傳遞到凸輪 12 上后，經(jīng)凸輪機(jī)構(gòu) 12 帶動(dòng)下沖頭 8 做上下直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。制好的片劑由下沖頭 8 頂出，再經(jīng)料斗 6 推出 工作面。隨即繼續(xù)循環(huán)上述過程。 第 3 章 沖壓機(jī)構(gòu)與凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 所有運(yùn)動(dòng)副均為轉(zhuǎn)動(dòng)副的四桿機(jī)構(gòu)稱為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，它是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式，其他四桿機(jī)構(gòu)都可以看成是在它的基礎(chǔ)上演化而來的。選定其中一個(gè)構(gòu)件作為機(jī)架之後，直接與機(jī)架鏈接的構(gòu)件稱為連架桿，不直接與機(jī)架連接的構(gòu)件稱為連桿，能夠做整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件被稱作曲柄，只能在某一角度范圍內(nèi)往復(fù)擺動(dòng)的構(gòu)件稱為搖桿。如果以轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的兩個(gè)構(gòu)件可以做整周相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，則稱之為整轉(zhuǎn)副，反之稱之為擺轉(zhuǎn)副。鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，按照連架桿是否可以做整周轉(zhuǎn)動(dòng) ，可以將其分為三種基本形式，即曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)。 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，兩連架桿中一個(gè)為曲柄一個(gè)為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu) 。 雙曲柄機(jī)構(gòu)，具有兩個(gè)曲柄的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄機(jī)構(gòu)。其特點(diǎn)是當(dāng)主動(dòng)曲柄連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄一般做不等速轉(zhuǎn)動(dòng)。在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，如果兩對(duì)邊構(gòu)件長(zhǎng)度相等且平行，則成為平行四邊形機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特點(diǎn)是主動(dòng)曲柄和從動(dòng)曲柄均以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿做平動(dòng)。 雙搖桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)是兩連架桿均為搖桿的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)。 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)可以通過以下方法演化成衍生平面四桿機(jī)構(gòu) ： 轉(zhuǎn)動(dòng)副演化 成移動(dòng)副。如引進(jìn)滑塊等構(gòu)件。以這種方式構(gòu)成的平面四桿機(jī)構(gòu)有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、正弦機(jī)構(gòu)等 選取不同構(gòu)件作為機(jī)架。以這種方式構(gòu)成的平面四桿機(jī)構(gòu)有轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、曲柄搖塊機(jī)構(gòu)、正切機(jī)構(gòu)等 變換構(gòu)件的形態(tài)。 桿長(zhǎng)之和條件：平面四桿機(jī)構(gòu)的最短桿和最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或者等于 其余兩桿長(zhǎng)度之和。 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，如果某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副能夠成為整轉(zhuǎn)副，則它所連接的兩個(gè)構(gòu)件中，必有一個(gè)為最短桿，并且四個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度關(guān)系滿足桿長(zhǎng)之和條件。 在有整裝副存在的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，最短桿兩端的轉(zhuǎn)動(dòng)副均為整轉(zhuǎn)副。此時(shí)，如果取 最短桿為機(jī)架，則得到雙曲柄機(jī)構(gòu)；若取最短桿的任何一個(gè)相連構(gòu)件為機(jī)架，則得到曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；如果取最短桿對(duì)面構(gòu)件為機(jī)架，則得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。 如果四桿機(jī)構(gòu)不滿足桿長(zhǎng)之和條件，則不論選取哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架，所得到機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)搖桿位于兩個(gè)極限位置時(shí)，曲柄兩個(gè)對(duì)應(yīng)位置夾的銳角被稱為極位夾角。用表示通常用行程速度變化系數(shù) K 來衡量急回運(yùn)動(dòng)的相對(duì)程度。偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)同樣具有急回特性。對(duì)心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)無急回特 13 性。 連桿機(jī)構(gòu)的設(shè) 計(jì) 由于壓片機(jī)的工作壓力較大，行程較短，一般采用肘桿式增力沖壓機(jī)構(gòu)作為主體機(jī)構(gòu)，它是由曲柄連桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成。先設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 根據(jù)壓片機(jī)上沖頭的工作特點(diǎn)，在上沖頭向下運(yùn)動(dòng)的時(shí)候?yàn)楣ぷ餍纬桑粗疄榛爻?。可考慮設(shè)計(jì)急回特性。取急回系數(shù) ? ，而根據(jù)壓片機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，取沖頭行程為 120mmH? 。由于上沖頭為加壓設(shè)備，需保證良好的傳動(dòng)，所以可設(shè)最小傳動(dòng)角為 60176。曲柄滑塊的基本結(jié)構(gòu)見圖 31。 圖 31 曲柄滑塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 去曲柄長(zhǎng)度為 a ， 連桿長(zhǎng)度為 b ， 偏心距為 e 。 應(yīng)用余弦定理可得 b ea??mincos? （ 31） ))((2 )()(c os22abab Habab ?? ?????? （ 32） 若 H、 ? （或 K）、 ? (即 ba )及 min? 已知時(shí)，由上述方程組可解出 a 、 b 、 e 。 另一方面，由于在實(shí)際的生產(chǎn)中，要求沖頭在極限位置停歇一段時(shí)間，保證加壓動(dòng)作的正常運(yùn)行。這個(gè)時(shí)候，要求曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)這種金絲停歇 運(yùn)動(dòng)。 在圖所示的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，滑塊的兩個(gè)極限位置為 1C 、 2C 。 1C 為前極限位置， 2C 為后極限位置?？梢钥闯?，滑塊在后直線位置附近的運(yùn)動(dòng)要比在前極限位置附近更加緩慢，當(dāng)曲柄與連桿長(zhǎng)度比較大時(shí)，近似停歇時(shí)間可以更長(zhǎng)?？傻? ?sin??ab e （ 33） 14 ? ? ?????? ????????? ???? ???????? s i ns i n2c os211c os 22 kkaabs （ 34） 式中 — aek? 如果沖程為 H，則取 HHs ??? ，可以求出在后極限位置附近近似停歇的曲柄轉(zhuǎn)角。 綜合以上幾點(diǎn)，取最優(yōu)解，得 7 3, 2 3 7 , 8 0a b e? ? ? 推動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中曲柄運(yùn)動(dòng)的，根據(jù)整體結(jié)構(gòu)，運(yùn)行的平穩(wěn)性等等，決定采用平行四邊形機(jī)構(gòu)，如圖 32。 構(gòu)件呈平行四邊形的平面連桿機(jī)構(gòu) 。 它是一種鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)﹐根據(jù)曲柄存在條件屬 于 雙曲柄機(jī)構(gòu)。 圖 32 平行四邊形機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 凸輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件、機(jī)架以及附屬裝置組成的一種高副機(jī)構(gòu)。其中凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓的構(gòu)件，通常作連續(xù)的等速轉(zhuǎn)動(dòng)、擺動(dòng)或移動(dòng)。從動(dòng)件在凸輪輪廓的控制下，按預(yù)定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。 [1] 凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。凸輪通常作等速運(yùn)動(dòng)，但也有作往復(fù)擺動(dòng)或移動(dòng)。被凸輪直接推動(dòng)的構(gòu)件稱為推桿 (以為在凸輪機(jī)構(gòu)中推桿多是從動(dòng)件，故又稱其為從動(dòng)件 )。凸輪機(jī)構(gòu)就是由凸輪、推桿和機(jī)架三個(gè)主要構(gòu)件所組成的高副機(jī)構(gòu)。 凸輪機(jī)構(gòu)的最大的優(yōu)點(diǎn)是：只要適當(dāng)?shù)?設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。 凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是凸輪輪廓線與推桿之間為點(diǎn)、線接觸，易磨損，所以凸輪機(jī)構(gòu)多用傳力不大的場(chǎng)合?，F(xiàn)代機(jī)械日益向高速發(fā)展，凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度也愈來愈高。因此，高速凸輪的設(shè)計(jì)及其動(dòng)力學(xué)問題的研究已引起普遍重視，提出了許多適于在高速條件下采用的推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及一些新型的凸輪機(jī)構(gòu)。另一方面，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，凸輪機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造已獲得普遍地應(yīng)用，從而提高了設(shè)計(jì)和加工的速度及質(zhì)量，這也為凸輪機(jī)構(gòu)的更廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了條件。 15 凸 輪分類 按凸輪的形狀分類 (1) 盤形凸輪 如上圖所示，這種凸輪是一個(gè)具有變化向徑盤形構(gòu)件，當(dāng)他繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可推動(dòng)從動(dòng)件在垂直與凸輪軸的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 (2) 移動(dòng)凸輪 當(dāng)盤狀凸輪的徑向尺寸為無窮大時(shí)，則凸輪相當(dāng)于作直線移動(dòng)，稱作移動(dòng)凸輪。 (3) 圓柱凸輪 這種凸輪是在圓柱端面上作出曲線輪廓或在圓柱面上開出曲線凹槽。當(dāng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可使從動(dòng)件在與圓柱凸輪軸線平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 按從動(dòng)件的形狀分類 (1) 尖頂從動(dòng)件 這種從動(dòng)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尖 頂易于磨損 (接觸應(yīng)力很高 )，故只適用于傳力不大的低速凸輪機(jī)構(gòu)中。 (2) 滾子從動(dòng)件 由于滾子與凸輪間為滾動(dòng)摩擦，所以不易磨損，可以實(shí)現(xiàn)較大動(dòng)力的傳遞，應(yīng)用最為廣泛。 (3) 平底從動(dòng)件 這種從動(dòng)件與凸輪間的作用力方向不變，受力平穩(wěn)。而且在高速情況下，凸輪與平底間易形成油膜而減小摩擦與磨損。其缺點(diǎn)是：不能與具有內(nèi)凹輪廓的凸輪配對(duì)使用；而且，也不能與移動(dòng)凸輪和圓柱凸輪配對(duì)使用。 此外，封閉按維持高副接觸劃分： 1)力封閉→彈簧力、重力 ； 2)幾何封閉：等徑凸輪；等寬凸輪。 凸輪 輪廓曲線設(shè)計(jì) 設(shè)想給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共角速度，使其繞凸輪軸心 O 轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理，我們知道凸輪與推桿間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系并不發(fā)生改變，但此時(shí)凸輪將靜止不動(dòng)，而推桿則一方面和機(jī)架一起以角速度繞凸輪軸心 O 轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又在其導(dǎo)軌內(nèi)按預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。可見，推桿在復(fù)合運(yùn)動(dòng)中，其尖頂?shù)能壽E就是凸輪廓線。利用這種方法進(jìn)行凸輪設(shè)計(jì)的稱為反轉(zhuǎn)法。 利用作圖法設(shè)計(jì)凸輪廓線 16 先作相應(yīng)于推程的一段凸輪廓線。為此，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，將凸輪機(jī)構(gòu)按進(jìn)行反轉(zhuǎn)，此時(shí)凸輪靜止不動(dòng)，而推桿繞凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。按順時(shí)針方向先量 出推程運(yùn)動(dòng)角，再按一定的分度值 (凸輪精度要求高時(shí)，分度值取小些，反之可以取小些 )將此運(yùn)動(dòng)角分成若干等份并依據(jù)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律算出各分點(diǎn)時(shí)推桿的位移值 S。 1. 下沖頭輔助進(jìn)給機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 選取適當(dāng)?shù)谋壤撸榘霃阶鲌A 選取凸輪的基圓半徑0 15mmR ?,偏心距 0mme? ，凸輪以等角速度 ? 沿逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如表 31所示。 表 31 下沖頭輔助凸輪推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 序 號(hào) 凸輪運(yùn)動(dòng) ? 角 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1 0 度 80 度 推桿近休 2 80 度 90 度 上升 3mm 3 90 度 220 度 推桿遠(yuǎn)休 續(xù)表 31 4 220 度 230 度 下降 3mm 5 230 度 360 度 推桿近休 (2) 先作相應(yīng)于推程的一段凸輪廓線 為此，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，將凸輪機(jī)構(gòu)按進(jìn)行反轉(zhuǎn)，此時(shí)凸輪靜止不動(dòng)，而推桿繞凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。按順時(shí)針方向先量出推程運(yùn)動(dòng)角，再 按一定的分度值 (凸輪精度要求高時(shí)，分度值取小些，反之可以取小些 )將此運(yùn)動(dòng)角分成若干等份并依據(jù)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律算出各分點(diǎn)時(shí)推桿的位移值 S。 (3) 繪制輪廓圖 17 圖 35 下沖頭輔助凸輪的輪廓線圖 2． 下沖頭進(jìn)給機(jī)構(gòu)對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 選取適當(dāng)?shù)谋壤?，取為半徑作圓 選取凸輪的基圓半徑0 15mmR ?,偏心距 0mme? ，凸輪以等角速度 ? 沿逆時(shí)針方向回轉(zhuǎn)，推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律如表 32 所示。 表 32 下沖頭進(jìn)給凸輪推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 序號(hào) 凸輪運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)角 ? 推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1 0 度 30 度 推桿休止 2 30 度 70 度 下降 8mm 3 70 度 220 度 推桿近休 4 220 度 230 度 上升 21mm 5 230 度 270 度 推桿遠(yuǎn)休 6 270 度 320 度 下降 16mm 7 320 度 360 度 推桿休止 18 (2) 先作相應(yīng)于推程的 一段凸輪廓線 為此，根據(jù)反轉(zhuǎn)法原理，將凸輪機(jī)構(gòu)按進(jìn)行反轉(zhuǎn)，此時(shí)凸輪靜止不動(dòng)，而推桿繞凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。按順時(shí)針方向先量出推程運(yùn)動(dòng)角，再按一定的分度值 (凸輪精度要求高時(shí)，分度值取小些，反之可以取小些 )將此運(yùn)動(dòng)角分成若干等份并依據(jù)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律算出各