【正文】 ......................................... 25 三維圖繪制方案的確定 .................................................................................................... 25 三維圖的圖樣 .................................................................................................................... 26 6 設(shè)計的不足以及展望 ...............................................................................................................30 致謝 ................................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。在創(chuàng)新過程中，利用功能元方法有著重要的實際創(chuàng)新意義。在整個教學(xué)實踐中，把創(chuàng)新學(xué)、發(fā)明學(xué)、基礎(chǔ)知識等相關(guān)學(xué)科的一般原理有機綜合起來， 利用功能元創(chuàng)新方法完成一個工程實例是一個重要過程 . 高速沖壓技術(shù)是集設(shè)備、模具、材料和工藝等多種技 術(shù)于一體的高新技術(shù) .相對于普通沖壓而言，高速沖壓的速度每分鐘在幾百次到上千次，因此其生產(chǎn)效率要高出普通沖壓上十倍甚至幾十倍，被譽為是一種質(zhì)量好、效率高、適合于大規(guī)模生產(chǎn)、成本低的先進制造技術(shù)，在電子、電器、汽車家電等工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，如電子接插件、電器接插件、各類連接器、 IC 框架、汽車連接件、空調(diào)器散熱片、醫(yī)療器件等一些中小型及微細(xì)金屬零件及超微細(xì)金屬零件均可實現(xiàn)高速沖壓 .高速沖壓技術(shù)是集設(shè)備、模具、材料和工藝等多種技術(shù)于一體的高新技術(shù) . 現(xiàn)有的高速薄板沖壓裝置，有 氣動沖壓 裝置和 氣液壓沖壓 裝置等。其缺陷是隨著工作頻率提高，振動、噪音等不利因素將增大而影響工作質(zhì)量和工作環(huán)境。 但是其水平與發(fā)達國家相 比還有較大的差距 。 沖壓是汽車制造的四大工藝之一，車身的制造精度在很大程度上取決於沖壓及其總成的精 度 。 本文研究的主要內(nèi)容和關(guān)鍵問題 同步高速沖壓 .板厚 1mm，孔長 ,孔寬 ,孔距 2mm,板以 50M/m 直線勻速。沖壓時工件與沖壓機構(gòu)同步橫向運動。 這些也是高速沖壓需要達到高生產(chǎn)率 、獲得高精度零件，并保證模具和設(shè)備的使用壽命長、制品的材料利用率高的關(guān)鍵技術(shù) 。 功能分析法 為了更好地開發(fā)和發(fā)展產(chǎn)品， 明確產(chǎn)品的功能是非常重要的。它可用于產(chǎn)品的功能分析和功能結(jié)構(gòu)的建立，并為尋求產(chǎn)品的合理實體解答打下良好基礎(chǔ)， 為改進現(xiàn)有產(chǎn)品及發(fā)展新產(chǎn)品找出方向 .它還可作為某些新的設(shè)計技術(shù)與方法的基礎(chǔ)。整個產(chǎn)品的構(gòu)成就是為了完成這種功能要求。功能結(jié)構(gòu)的建立，不僅對新產(chǎn)品的實體結(jié)構(gòu)設(shè)汁具有指導(dǎo)意義，通過對現(xiàn)有產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)分析，可以明確或找出其改進及發(fā)展方向 .曾在設(shè)計進程建議中專門提出了建直功能結(jié)構(gòu)圈的要求，以期取得設(shè)汁人員的重視 .但目前大家對功能的理解還很 不統(tǒng)一， 功能的分析及功能結(jié)構(gòu)罔的建立還缺少簡明可行的方法。 目前，功能的概念已廣泛應(yīng)用在許多領(lǐng)域中。或者說是產(chǎn)品所具有的效能、用途、使用價值。功能是由某量 (如輸人量 )的元素到某量 (如輸出量 )的元素問的明確的編排 說法很多，理解不一。 由于系統(tǒng) 是在一定的環(huán)境條件下為完成某既定要求而工作的，它所應(yīng)具有的功能顯然離不開環(huán)境條件的影響?；驗榻鉀Q某問題系統(tǒng)所應(yīng)完成的動作或發(fā)揮的作用。 功能的抽象描述應(yīng)該能夠放映出產(chǎn)品或技術(shù)系統(tǒng)在特定約束條件下輸入與輸出量之間的因果關(guān)系。 為了找到正確合適的設(shè)計方案，我利用功能元分析法，將總功能分解為功能遠(yuǎn)的目的是為了便于找到實現(xiàn)功能元的功能載體。而功能載體是具有完成某一功能屬性的物體 。系統(tǒng)原理解可以用功 能元 解法形態(tài)學(xué)矩陣求出。將各功能元的不同解法進行組合可以形成多個系統(tǒng)原理解，即得到多個原理設(shè)計方法。 功能原理方案設(shè)計步驟： 圖 功能原理方案設(shè)計圖 常用 的五種物理功能元： 圖 物理功能元圖 4 1）包括各種類型能量之間的轉(zhuǎn)變、運動形式的轉(zhuǎn)變、材料性質(zhì)的轉(zhuǎn)變、物態(tài)的轉(zhuǎn)變及信號種類的轉(zhuǎn)換等 。 3）包括能量流、物料流、信息流的結(jié)合或分離（如運動的合成或分解）。如離合器、開關(guān)、閥門等 。 功能元的求解方法主要有： ①參考有關(guān)資料、?？虍a(chǎn)品求解法； ②利用各種創(chuàng)造性方法以開闊思想去探討求解法； ③利用設(shè)計目錄求解法。 部分功能元解法目錄： 表 11 功能元解法表 機械一次增力功能元解法目錄 : 連桿 5 表 12 機械一次增力功能元解法表 四桿機構(gòu)運動轉(zhuǎn)換解法目錄 : 表 13 四桿機構(gòu)運動轉(zhuǎn)換解法表 211212llFllF?? 1212 FllF ? 1tan tan12 ??? ?FF ?tan12 FF ?2sin212 ?FF ?當(dāng)量摩擦角—螺紋升角—螺紋中徑—????22 )tan(2ddTF??212 FF? 6 2 總體設(shè)計 方案設(shè)計 在功能元目錄表 39（參考呂仲文主編 機械工業(yè)出版社《機械創(chuàng)新設(shè)計》），查出以上三個功能元的解法，將功能元及其解法（功能載體）組成分功能形態(tài)矩陣如下： 表 21 傳動方案形態(tài)學(xué)矩陣 傳動方案形態(tài)學(xué)矩陣功能因素 功能載體（形態(tài)） 1 2 3 4 5 6 A 上下運動 曲柄滑塊機構(gòu) 汽缸 液壓缸 凸輪機構(gòu) 鏈傳動 齒輪機構(gòu) B 左右運動 曲柄滑塊機構(gòu) 汽缸 液壓缸 凸輪機構(gòu) 鏈傳動 齒輪機構(gòu) C 同步?jīng)_壓 齒輪系 組合凸輪機構(gòu) 取三種功能的各一種解法組合可得 N=6?6?2=72 共 72 種方案。 圖 方案運動原理圖 方案運動原理： 如圖 1 所示：包括第一齒輪 上模 第一凸輪 第二凸輪 第三凸輪 第四凸輪 第二齒輪 下模 第三齒輪 第五凸輪 第六凸輪 1第七凸輪 1第八凸輪 1第四齒輪 1凸模 15及凹模 16 等。上模 2 的矩形框架的底部設(shè)置有凸模 15，下模 8的矩形 7 框架的頂部設(shè)置有凹模 16。四個相同的齒輪分別是第一齒輪 第二齒輪 第三齒輪 9 及第四齒輪 14，四個齒輪中至少有一個是主動齒輪。 四個齒輪排成二行二列 矩形陣列，兩兩嚙合，每個齒輪的傳動軸上裝配有兩個凸輪，該兩個凸輪的長軸方向正交布置。 下模 8的矩形框架套裝在處在下面一行的四個凸輪外，即套裝在第五凸輪 第六凸輪 1第七凸輪 12 及第八凸輪 13 外。 如圖 1所示，驅(qū)動第一齒輪 1順時方向轉(zhuǎn)動，第二齒輪 7 逆時方向轉(zhuǎn)動，利用等寬凸輪第二凸輪 第三凸輪 5 的輪廓曲線控制上模 2 的內(nèi)側(cè)上下面上下運動，并在沖壓工件時作等速運動，用第一凸 輪 第四凸輪 6 的輪廓曲線控制上模 2內(nèi)側(cè)的左右面橫向運動，與工件的輸送速度一致。 在本發(fā)明的工作過程中，第二凸輪 第三凸輪 第六凸輪 11 及第八凸輪 13 控制上模 2與下模 8作沖壓運動并實現(xiàn)等速，第一凸輪 第四凸輪 第五 凸輪 10 及第七凸輪 12 控制上模 2 與下模 8 作相同的橫向運動并實現(xiàn)同步工件的輸送速度（在沖壓工件時間段）。 功率計算及 電動機的選擇 電動機類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇：按已知的工作要求和 條件，選用 Y 系列三相異步電動機。 b+4(ab) 根據(jù)給定的數(shù)據(jù)可知 a= b=； 所以 l=2 +4（ ） =。向下的距離為 2mm； 通過計算得到 r=15mm V= 前面得到?jīng)_壓力 P= 所以功率 W=PV= = m/s 總? =(? 齒輪 )8次方 = 總? =總??= =1399Nm/s≈ 1400Nm/s 確定電動機轉(zhuǎn)速： 軸的工作轉(zhuǎn)速： Nw=60 1000V/π D=1282r/min 因為要去稍微大點的轉(zhuǎn)速的電動機，所以取轉(zhuǎn)速為 1400r/min。 確定電動機型號 根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為 Y100l24. 其主要性能：額定功率： ，滿載轉(zhuǎn)速 1400r/min，額定轉(zhuǎn)矩 。 底下的計算參考《機械設(shè)計》 211 頁 – 213頁 P1 = 1500 w ，小齒輪轉(zhuǎn)速 n1 = 1400 r/min ,齒數(shù)比為 。 1） 根據(jù)傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動； 2） 機構(gòu)為一般機 器，速度不高，故選用 7級精度（ GB 100988） 3） 材料選擇 .由表 101 選擇小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS,大齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS，二者硬度差為 40HBS。 1） 試選載荷系數(shù) Kt= 2） 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mmNn PT ??????? 41 151 3)由表 107選取齒寬系數(shù) φ d=1 4）由表 106查得材料的彈性影響系數(shù) EZ = 21MPa 5）由圖 106d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極 限? Hlim1=600MPa； 大齒輪的接觸疲勞強度極限? Hlim2=550MPa 6)由式 1013機選應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 911 104 0 0 08211 4 0 06060 ?????????? j L hnN 92 ??N 錯誤 !未找到引用源。KHN2= 8)計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%，安全系數(shù) s=1 由式（ 1012）得 MPasK NHH 5 4 0][ lim1 1?? ? 10 M P asK NHH 2 2][ lim2 2 ?? ?? 2） 計算 1）計算小齒輪分度圓直徑 td1 ,帶入 [σH]中較小的值 td1 ≥ ? ? ? ???duZukT E 211 ? = 2）計算圓周速度 v smsmndv lt /5 4 ?? ????? ?? 3）計算齒寬 b b= d? ltd =1= 4）計算齒寬和齒高之比 錯誤 !未找到引用源。 = 齒高 h= mt =1 .448mm= b/h=≈ 5）計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=,7級精度，由圖 108查得動載系數(shù) Kv= 直齒輪 KHα=KFα=1 由表 102 查得使用系數(shù) KA=1。 5）幾何尺寸計算 1， 計算分度圓直徑 mmmzd ???? mmmzd ???? 2， 計算中心距 mmdda 402 )( 21 ??? 3， 計算齒輪寬數(shù) mmdb td ?? ? 12 取 mmB 382 ? mmB 401 ? 最后經(jīng)驗算檢查，合適。 齒輪上作用力的計算 齒輪所受的轉(zhuǎn)矩： T=106P/n=106 齒輪作用力： 圓周力： Ft=2T/d=2198582/195N=2036N 徑向力： Fr=Fttan200=2036tan200=741N 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖 。 （ 3）確定各段 軸的直徑 將估算軸 d=35mm 作為外伸端直徑 d1與聯(lián)軸器相配，考慮聯(lián)軸器用軸肩實現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為 d2=40mm 齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處 d3 應(yīng)大于 d2，取 d3=4 5mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑 d4應(yīng)大于 d3，取 d4= 13 用套筒固定 ,右端用軸環(huán)定位 ,軸環(huán)直徑 d5 滿足齒輪定位的同時 ,