目 录 一、 设计题目…………………………………………… 二、 自动送料机构的总体设计………………………… 2、 1冲压机构方案初步设计………………………… 2、 2送料机构方案初步设计………………………… 2、 3整体机构运动方案的改进设计…………………… 三、 各构件的运动尺寸的设计与计算………………… 四、 工作循环图与齿轮的计算………………………… 五、 滑块C的运动变化规律及曲线…………………… 六、 电动机的功率、转速和驱动力矩及飞轮转动惯量的计算………………………………………………… 七、 设计的总结和心得……………………………… 八、 参考文献…………………………………………… 一、设计题目 我们组此次的设计题目是：自动送料冲床机构方案设计。课题要求需要实现的功能是：送料和冲孔两个功能能够同时实现，以节约加工时间，提高效率。首先拿到课题，第一步要做的就是把功能分解开来，运用所学机械原理的知识，分析实现每一个分功能所需要的最简机构。而我们分解后的功能就是两个：一为冲孔，二为送料。就依我们目前所学知识而言，实现这些功能就是要利用四杆机构和齿轮机构等这些基本机构，把它们协调到一起实现预期功能。
图4.1为某冲床机构运动方案示意图。该冲床用于在板料上冲制电动玩具中需要的薄齿轮。电动机通过V带传动和齿轮传动（图中未画出）带动转动，通过连杆带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。四杆机构和齿轮机构实现自动送料。
针对图4.1所示的冲床机构运动方案，进行执行机构的综合与分析，并进行传动系统结构设计。
图4.1 冲床机构运动方案示意图 4.2 设计数据与要求 依据冲床工矿条件的限制，预先确定了有关几何尺寸和力学参数，如表4.2所示。要求设计的冲床机构机构紧凑，机械效率高。
表4.2冲床机构设计数据 4.3 设计任务 图 4.3 冲头所受阻力曲线 （l）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13.1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4.3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。
（6）取曲柄轴为等效构件，确定应加于曲柄轴上的飞轮转动惯量。
（7）确定传动系统方案，设计传动系统中各零部件的结构尺寸。
（8）绘制冲床传动系统的装配图与齿轮、轴等的零件图。
（9）编写课程设计说明书。
二、 自动送料机构的总体设计 1、冲压机构方案初步设计 本设计采用一个曲柄滑块机构进行冲压机构，其简易结构如图1-1 所示，初次考虑两种方案如下：
图 1-1 电动机通过V带轮传动和齿轮传动（图中未画出）带动OA转动，通过连杆带动滑块上下往复运动，实现冲制工艺。
2 、 送料机构方案初步设计 自动送料装置按送进材料的形式分为送料装置与上件装置两类。本设计属于送料装置。常见送料机构形式有以下五种：
① 钩式送料机构; ② 凸轮钳式送料机构; ③ 杠杆送料机构; ④ 夹持送料机构；
⑤ 辊轴送料机构。
由于本设计所用的毛坯件厚度比较薄，不在前三种送料方案所适用的材料厚度范围内，第四种和第五种方案适用。将第四种与第五种方案进行比较，发现前者需要采用斜楔带动加料爪和滑板运动，在送料过程中振动会比较大，从而影响到送料精度；
而后者是使用辊轴送料，过程更为平稳，因而，送料精度也较有保 障。综合考虑各种因素以后，决定采用双辊送料机构，如下图1-2 3整体机构运动方案的改进设计 考虑到实际的工作情况及技术要求，我们对机构作了进一步改进，共提供了三种运动参考方案如下，其中综合比较之后我们选择了方案一作为我们的最佳方案：
方案一： 冲制机构采用曲柄滑块机构，而不采用正弦机构（工作过程中晃动噪音比较大）。曲摇杆机构中曲柄为主动件，带动摇杆转动，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，采用双辊轴压紧送料机构。 此方案的优点:棘轮机构可把摇杆的往复运动改成单一方向运动，曲柄摇杆的急回特性不影响机构运动，机构体积较小 。 以大齿轮为原动件，通过带动小齿轮及固连在小齿轮上的“带缺口辊轮”，仍能达到间歇送料冲压的目的，减小了设计难度 缺点:结构复杂，计算复杂，有一定的误差，但可以通过增加棘轮的齿数来减小误差，噪声较大 方案二：主体采用齿轮啮合传动，送料部分仍采用辊轴传送，冲压部分采用曲柄摇杆机构原理和摇杆滑块机构原理，设计出冲压机构：冲头往复冲压运动机构。
优点：传动平稳，噪声较小。缺点：机构所占体积相对较大，结构复杂，计算是有一定的困难，误差较大。
方案三：如图所示本机构用了连杆和椭圆形的凸轮机构，齿轮—连杆冲压机构和椭圆形的凸轮—连杆送料机构。正如图所示一样但在设计椭圆形的凸轮机构时不好计算和加工，这大大的增加了加工的难度和设计。
三、各构件的运动尺寸计算 由上图中的几何关系，可分别列出下列式子：
（1）
由余弦定理：
（2）
（3）
由正弦定理：
（4）
（5）
（6）
（7）
联立1、2、3、4、5、6、7得：
验证压力角α：
四：工作循环图与齿轮的计算 已知：【:生产率 :送料距离 T: 大齿轮转动周期 部分齿轮每一周传动k次（即板料冲压k次）
则大齿轮对小齿轮的传动比为k】 设小齿轮半径为r 已知sn=150mm, n=180件/min,得 =150/k 又 sn=2πr/2k 解得：k=1.77 K圆整为2，r=75,则部分齿轮的设计如下图：
缺齿所占的角度θ=(180-180×2sn/2πr)/2= T=2×60/n=0.667 五：滑快C的运动变化规律及曲线 下图是用vb模拟仿真得出的数据和曲线：
六：电动机的功率、转速、飞轮转动惯量和驱动力矩 【以下公式中各字母的物理意义如下：:生产率 :送料距离 T: 一个周期 Pr:等效阻力功率 Pd:等效输入功率Fb:冲压板料最大阻力:大齿轮的角速度 :小齿轮的角速度 :大齿轮的半径 :小齿轮的半径】 电动机功率,飞轮转动惯量，驱动力矩，转速计算：
根据滑块的位移曲线，近似认为下降过程所用时间(1/2)T,上升过程所用时间（1/2）T: 已知：
T=0.667 s，H=100 , Fr=2300N, Fb=530N 带入数据参量：
曲柄 ，摇杆 =360mm ，支座 =533mm(x=270mm,y=460mm 得：
=9.42 rad/s =18.84 rad/s 小齿轮速度==1413 mm/s 忽略重力所做的功，冲头上下匀速运动：
前(3/4)H: ==886.8 W 后（1/4）H: ==1438.5 W 上升过程：
==886.8 W 且在一个周期内有 Pd=Pr==955.8 W 根据上式可以画出如上图的能量图，各阴影面积f分别代表的为能量之差 =15 J =-35 J =20 J 根据上式可画出下图，计算最大盈亏功 =15 J 则飞轮转动惯量：
=0.8628 则 Y =101.5 输入功率：
大齿轮转速：=90r/min 根据文献【4】可选择查得：
电机型号Y132M1-6,额定功率4KW，转速960r/min 减速箱总传动比为:k=960/90=10.67 七：设计总结与心得 作为机械设计制造及其自动化专业大二的学生，第一次做课程设计，我们觉得这次的课程设计是十分有意义。在已度过的将近两年的大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种机械设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去？我认为做类似的设计作业就为我们提供了良好的实践平台。
在本次课程设计的过程中，我们感触最深的是查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。另外，课堂上也有部分知识不太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。
八、参考文献 [1]陈晓斌，段海峰 .冲床自动送料机构设计.装备制造技术，2012，[8]:50~51；
[2]罗云华，张海鸥，王桂兰 .一种内啮合行星式自动送料机构.锻压机械，2001,36：（1），22~23；
[3]甄久军，杨战民，孙勇震 .基于单片机控制的冲压机床自动供料装置设计.南京工业职业技术学院学报，2012,12：（2），5~7；
[4]王湘江，何哲明 .机械原理课程设计指导书.长沙：中南大学出版社，2011；
[5]李瑞琴 .机械原理课程设计.北京：电子工业出版社，2012；
[6]张永安 .机械原理课程设计指导.北京：高等教育出版社，1995.