機械原理課程設計說明書(1)鎖梁切削A1

1、26貴州大學機械原理課程設計 目錄 第一章 機構設計21.1鎖梁自動成型機床切削機構的功能與設計要求21.2 工作原理圖及其解釋31.3 功能分解31.4 執(zhí)行機構的比較與選擇41.5 傳動機構的選擇81.6 選定各個功能的執(zhí)行機構和繪制機構系統(tǒng)運動轉換功能圖91.7 根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖111.8 機械系統(tǒng)運動方案簡圖12第二章 機構尺寸計算與設定142.1 送料機構的尺寸計算142.2 夾緊機構尺寸計算152.3 進給機構尺寸計算16第三章 三維建模及凸輪的設計173.1 凸輪的設計173.2 送料機構的動畫17參考文獻18總結19致謝20附錄21第一章 機構設計1.1

2、鎖梁自動成型機床切削機構的功能與設計要求 圖1-1 鎖梁工件 圖1-1所示為掛鎖的一個零件，稱為“鎖梁”。鎖梁自動成型機床切削機構的功能是將材料切削加工成扳彎前“鎖梁”。設計要求和參數(shù)為：“鎖梁”的形狀如圖1-1所示；連續(xù)自動生產；生產能力為10件/min；加工質量要達到規(guī)定的技術要求；機械系統(tǒng)運動方案應力求簡單，可靠； 根據(jù)設計任務書選擇第表1中的A1題目數(shù)據(jù)；附表：鎖梁自動成型機床切削機構設計題目數(shù)據(jù)題目代號A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10生 產 率 10 12 15 18 20 24 25 28 30 32電機轉速70075080085090095010001100120012

3、50工件長度250240225200190180160150120100工件D110109 9 8 8 6 6 5 5工件D2 7 7 6 6 5 5 4 4 3.5 3.5齒輪模數(shù) 6 6 5 5 4 4 3 3 2.5 2.5 表1 1.2 工作原理圖及其解釋圖1-2 切削加工原理圖 切削加工原理如上圖：送料夾持器1將工件7送到切削加工工位。彈簧夾頭的錐套6移動，使夾緊爪5將工件7夾緊，送料夾持器1即返回。圓錐凸輪2移動，使與切槽刀桿和切斷刀桿相聯(lián)的擺桿3擺動，開始進刀，由于刀盤4的旋轉運動，使工件被切出圓槽，圓頭和最后切斷。圓錐凸輪2返回，擺動刀桿退刀，彈簧夾頭松開工件，待送料夾持器1第

4、二次進刀時，將已切削成型的工件推出工位1.3 功能分解為了實現(xiàn)將工件切削加工成圖1-1的形狀，可將總功能分解為如下幾種分功能：1 送料功能；2 材料夾緊功能；3 材料切削功能。如圖1-3所示： 圖13 切削加工功能圖1.4 執(zhí)行機構的比較與選擇 1、切削材料時的送料功能 工件送料功能需要采用往復移動機構來實現(xiàn)，下面選用幾個備選方案來實現(xiàn)。1） 、偏置曲柄滑塊機構 圖1-4 曲柄滑塊結構和工作原理：如圖1-4所示的曲柄滑塊機構中，F(xiàn)=3n-(2Pl+Ph)=3*3-2*4=1當曲柄轉動時，通過連桿使滑塊實現(xiàn)往復移動，即可實現(xiàn)送料功能。 2）、六桿機構 圖1-5 六桿機構 結構和工作原理:如圖1-

5、5所示的六桿機構是由1-2-3-6組成的曲柄導桿機構和連桿4，滑塊5串聯(lián)成的。F=3n-(2Pl+Ph)=3*5-2*7=1從動件5的往復移動，可實現(xiàn)其送料功能。 根據(jù)以上兩種方案知，偏置曲柄滑塊機構由于偏心距的限制，使得壓力角過大，且送料行程較小，不能很好的滿足送料的要求。而六桿機構通過導桿3和連桿4可以調整送料壓力角和送料行程，從而獲得較合適的壓力角和送料行程， 故選擇如圖1-5所示的六桿機構作為最終送料機構。2、切削材料時的夾緊功能1） 、凸輪+連桿機構             

6、圖1-6凸輪+連桿機構圖         結構和工作原理：如圖1-6所示，當凸輪轉動時，通過凸輪推動擺桿帶動夾持器做間歇往復運動。從而實現(xiàn)夾緊功能。F=3N-(2Pl+Ph)=3*3-2*3-2=1。2）、凸輪機構+連桿機構 圖1-7 凸輪+連桿 結構和工作原理: 如圖1-7所示，該機構有6個可動構件，6個低副，3個高副，2個局部自由度，1個自由度。F=3n-(2Pl+Ph)=3*6-2*6-3-2=1當凸輪7轉動時，通過直動推桿5推動擺桿2帶動夾持器1做間歇往復運動。從而實現(xiàn)夾緊功能。 根據(jù)以上2種可執(zhí)行方案，經

7、過對他們進行比較可得，選用凸輪+連桿機構較為合適，并較為可靠，結構也較為簡單，有平穩(wěn)的運動特性。3、 切削時的進給功能1） 凸輪 + 連桿機構 圖1-8 凸輪+連桿結構和工作原理:如圖1-8所示，F(xiàn)=3n-(2Pl+Ph)=3*5-2*6-2=12）凸輪 + 連桿機構 圖1-9 凸輪+連桿 結構和工作原理:如圖1-9所示，F(xiàn)=3n-(2Pl+Ph)=3*3-2*4=1 綜上所述，經比較可知，圖1-9所示的（凸輪 + 連桿機構）傳遞性能好，磨損較小，且豎直桿與凸輪通過彈簧形成力封閉，可保證刀架的間歇往復運動,由此，就可選擇圖1-9所示的機構。1.5 傳動機構的選擇機械系統(tǒng)中的傳動機構是把原動機輸

8、出的機械能傳遞給執(zhí)行機構并實現(xiàn)能量的分配、轉速的改變及運動形式的改變的中間裝置。傳動機構最常見的有齒輪傳動、帶傳動、蝸桿傳動等。他們的特點如表2特點壽命應用齒輪傳動承載能力和速度范圍大；傳動比恒定，采用衛(wèi)星傳動可獲得很大傳動比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。制造和安裝精度要求高，精度低時，運轉有噪音；無過載保護作用取決于齒輪材料的接觸和彎曲疲勞強度以及抗膠合與抗磨損能力金屬切削機床、汽車、起重運輸機械、冶金礦山機械以及儀器等蝸桿傳動結構緊湊，單級傳動能得到很大的傳動比；傳動平穩(wěn)，無噪音；可制成自鎖機構；傳動比大、滑動速度低時效率低；中、高速傳動需用昂貴的減磨材料；制造精度要求高，刀具費用貴。制

9、造精確，潤滑良好，壽命較長；低速傳動，磨損顯著金屬切削機床（特別是分度機構）、起重機、冶金礦山機械、焊接轉胎等帶傳動軸間距范圍大，工作平穩(wěn)，噪音小，能緩和沖擊，吸收振動；摩擦型帶傳動有過載保護作用；結構簡單，成本低，安裝要求不高；外廓尺寸較大；摩擦型帶有滑動，不能用于分度鏈；由于帶的摩擦起電，不宜用于易燃易爆的地方；軸和軸承上的作用力很大，帶的壽命較短帶輪直徑大，帶的壽命長。普通V帶 3500-5000h屬切削機床、鍛壓機床、輸送機、通風機、農業(yè)機械和紡織機械鏈傳動軸間距范圍大；傳動比恒定；鏈條組成件間形成油膜能吸振，對惡劣環(huán)境有一定的適應能力，工作可靠；作用在軸上的荷載??；運轉的瞬時速度不均

10、勻，高速時不如帶傳動平穩(wěn)；鏈條工作時，特別是因磨損產生伸長以后，容易引起共振，因而需增設張緊和減振裝置與制造質量有關5000-15000h農業(yè)機械、石油機械、礦山機械、運輸機械和起重機械等表2傳動執(zhí)行機構的特點 由上述幾種主要的傳動裝置相互比較可知，由于傳動比較大，故選擇多級減速傳動，第一級傳動選擇帶傳動，可對電動機起到過載保護的作用。以后的用齒輪傳動，其傳動路線為 ： 轉速為950r/min的電動機經皮帶傳動傳至齒輪，齒輪逐級減速轉動，最后傳到同一分配軸上進行運動分支，即帶動軸上的夾緊凸輪，進給凸輪，送料曲柄同步轉動。進而實現(xiàn)送料，夾緊，進給的功能。1.6 選定各個功能的執(zhí)行機構和繪制機構系

11、統(tǒng)運動轉換功能圖1、選定各個功能的執(zhí)行機構送料功能：選用六桿機構，如圖1-5所示。 夾緊功能：選用凸輪機構+連桿機構，如圖1-7所示。機構簡單，穩(wěn)定，具有間歇特性。進給功能：選用凸輪 + 連桿機構，如圖1-9。機構穩(wěn)定，運動具有確定性。 傳動功能：第一級選用帶傳動，后面選用齒輪傳動。 2、繪制機構系統(tǒng)運動轉換功能圖 根據(jù)執(zhí)行構件的運動形式及計算減速，繪制機械系統(tǒng)運動轉換功能圖如下圖111所示 由于生產率為24件/分，而電動機的轉速為950r/min，則 i = n生/ n電= 24/950=12/475一級減速（皮帶減速） i1 = 3/19 D1/D2=3/19 二級減速（齒輪減速） i2=

12、2/5 Z1/Z2=2/5三級減速（齒輪減速） i3=2/5 Z3/Z4=2/5i=13/19*2/5*2/5圖1-10減速圖 圖111系統(tǒng)運動功能轉換圖 圖1-12 形態(tài)學矩陣圖根據(jù)機械系統(tǒng)運動轉換功能圖可構成形態(tài)學矩陣，由圖1-11所示的形態(tài)學矩陣可求出鎖梁自動成型切削系統(tǒng)的運動方案數(shù)為： N = 3×3×3×3×3×3= 729 根據(jù)機械系統(tǒng)運動轉換功能圖可知鎖梁自動成型切削系統(tǒng)有多種運動方案數(shù)：結合上面選定的各個功能元的執(zhí)行機構可得最優(yōu)的方案為：電機帶傳動齒輪傳動齒輪傳動齒輪傳動六桿送料機構凸輪連桿機構凸輪連桿機構。1.7 根據(jù)工藝動作

13、順序和協(xié)調要求擬定運動循環(huán)圖執(zhí)行階段運動階段運動時間分配角度送料階段送料回程2.00s4.00s120°240°夾緊階段初始上升夾緊回程1.67s0.83s2.50s1.00s 100° 50° 150° 60°切削階段 初始 上升 遠休 回程3.00s 2.00s 0.17s 0.83s 180° 120° 10° 50°表3運動循環(huán)時間及角度表 圖113系統(tǒng)運動循環(huán)圖 如圖1-13所示可知： 送料：進程0°- 120° 回程120°- 360°。 夾緊

14、：近休0°-100° 推程 100°- 150°遠休150°-300° 回程300°-360° 進給：近休330°-150° 推程150°-270° 遠休270°-280 回程280330° 由圖可知：送料機構送料進程為120°，回程的角度為240°；夾緊機構的推程分配角度為50°，遠休分配角度為150°，回程分配角度為60°，近休分配角度為100°；進給機構的近休分配角度為180°，推

15、程角度為120°，遠休角度為10°，回程分配角度為50°。需注意：夾緊機構的遠休角度一定要大于切削機構的推程角度與遠休的角度和，是為了保證在切削完成之后再放松。1.8 機械系統(tǒng)運動方案簡圖如圖1-14所示為機械系統(tǒng)運動方案運動簡圖。電機1通過皮帶2，傳到3，齒輪4傳到齒輪5，齒輪6傳到齒輪7，從而帶動曲柄8，夾緊凸輪14進給凸輪13以相同角速度轉動，曲柄8通過滑塊9，導桿10，連桿11，將曲柄的勻速轉動轉化為送料器12的往復運動；夾緊凸輪14通過滾子16，推桿19，滾子20，擺桿24將凸輪的勻速轉動轉化為夾緊套26的間歇往復運動；進給凸輪13通過滾子15，推桿17

16、，滾子18，擺桿23將凸輪的勻速轉動轉化為進給裝置的間歇往復運動。其中，彈簧21和彈簧22使擺桿24和擺桿23與對應的凸輪形成力封閉，使擺桿24和擺桿23能夠進行往復間歇擺動。 圖1-14總體安裝圖第二章 機構尺寸計算與設定2.1 送料機構的尺寸計算圖2-1如圖2-1所示，根據(jù)工件長度L=250mm，可確定滑塊行程為250mm。為滿足送料時有快進慢退特性，采用以上六桿機構，取曲柄1的極位夾角為60°，則形成速比系數(shù)K=2，導桿3長250mm，給定AC=100mm，則曲柄長為50mm，為使送料最大壓力角為合適值30°，取DE垂直于工件的距離為45mm,則連桿4長為90mm。計

17、算可得出 導桿3的擺動角度為60°，曲柄導桿機構的壓力角恒為0°，傳動角恒為 90°；送料機構的最大壓力角為30°，最小傳動角為60°。綜上：L=250mm DE=90mm CD=250mmAC=100mmAB=50mm 計算方法： 如圖2-1：根據(jù)所需設計知桿3的擺動角為60°，DE與滑塊運動的滑桿夾角為30°。取AC=100mm，DE=90mm,則D與滑桿的距離為45mm.滑塊導程的長度L=CD=250mm,確定AC與DC的夾角為30°，然后作AB垂直DC，即可知ABC為直角三角形AC=100mm， AB=50

18、mm，BC=503mm。即可確定B的位置。2.2 夾緊機構尺寸計算圖2-2 凸輪+連桿 如圖2-2所示，夾緊機構采用的是凸輪連桿機構。這里的推桿5與凸輪中心相對，偏心距為0，支點3位于加緊套與推桿5豎直距離的中點處，以保證推桿5的移動距離與夾緊套的移動距離相等。而推桿5和擺桿2的長度根據(jù)實際裝配要求確定，只要滿足其推程確定就可以了，所以這里只要確定凸輪，設計凸輪尺寸見第三部分計算機調試機構中的凸輪形狀運動調試。 夾緊軸套如圖2-3所示，夾緊軸套的計算：圖2-3 夾緊軸套 O1=20mm O2=10mm 夾角=45° 行程h1=（O1-O2）/2=5mm，則當凸輪的推程5mm時即可夾緊

19、。2.3 進給機構尺寸計算 圖2-4 凸輪+連桿如圖2-4所示，進給機構采用的是凸輪連桿機構。這里的推桿5與凸輪中心相對，偏心距為0，支點3位于錐套與推桿5豎直距離的1/2處，以保證錐套進給距離和推桿5移動距離相等。而推桿5和擺桿2的長度根據(jù)實際裝配要求確定，只要滿足其推程確定就可以了，所以這里只要確定凸輪，設計凸輪尺寸見第三章三維建模及凸輪。已知工件D1=10mm D2= 7mm所以切削是凸輪的行程理論值是h2=D1/2=5mm，則實際值應該大于5mm時即可切斷。第三章 三維建模及凸輪的設計3.1 凸輪的設計 （1）切削凸輪： 見附錄一：夾緊及切削凸輪的參數(shù)圖 見附錄二：夾緊凸輪分段圖 見附

20、錄三：夾緊凸輪的動畫方式圖 見附錄四：夾緊凸輪的設計結果圖 （2）進給凸輪： 見附錄五：切削凸輪的動畫方式圖 見附錄六：切削凸輪的運動分段圖 見附錄七：切削機構凸輪的設計結果圖 3.2 送料機構的動畫 畫圖步驟：第一步：打開preo軟件并新建零件，通過拉伸與切除以及圓角等步驟將所有零件畫出，并完成零件的繪制過程；第二步：新建組件，導入機架（如圖三角形）和導桿（圖中紅色桿件）并將其約束及固定；第三步：將曲柄、連桿以及搖桿導入裝配中，并將其約束為銷釘；第四步：將兩個滑塊分別導入裝配中，同時將其約束為滑動桿，完成裝配過程；第五步：點擊應用程序中的機構，添加伺服電機，將其動態(tài)過程運動分析即可。見附錄八

21、：送料機構的滑塊行程模擬圖見附錄九：送料機構的滑塊速度模擬圖見附錄十：送料機構的滑塊加速度模擬圖 參考文獻【1】牛呤岐，王保民，余述凡 · 機械原理課程設計手冊（第二版），重慶大學出版社【2】孫恒，陳作模，葛文杰 .機械原理 （第八版·機械類），高等教育出版社【3】梁崇高等平面連桿機構的計算設計【M】,高等教育出版社【4】PROE模具設計，PROE教材【5】王玉新·機械創(chuàng)新設計方法學【M】·天津:天津大學出版社，1996【6】石永剛，吳央芳·凸輪機構設計與應用創(chuàng)新【M】，北京：機械工業(yè)出版社，2007總結 由于第一次做這樣的事情，和同學們分組探

22、討自動送料沖床的結構設計，把學了一學期的機械原理運用到實踐中，心中另是一番滋味！ 在社會這樣一個大群體里面，溝通自然是為人處世的基本，如何協(xié)調彼此的關系值得我們去深思和體會.在實習設計當中依靠與被依靠對我的觸及很大,有些人很有責任感，把這樣一種事情當成是自己的重要任務，并為之付出了很大的努力，不斷的思考自己所遇到的問題。而有些人則不以為然，總覺得自己的弱勢.其實在生活中這樣的事情也是很多的，當我們面對很多問題的時候所采取的具體行動也是不同的，這當然也會影響我們的結果。很多時候問題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決問題的心態(tài)，而不是看我們過去的能力到底有多強，那是一種態(tài)度的端正和目的的明確，只有這樣把

23、自己身置于具體的問題之中，我們才能更好的解決問題。 千里之行始于足下，期間的學習有很多的疑難和幸酸，但更多的是收獲，因為作為一名將要肩負建設祖國未來的機械工程師來說，機械的設計和模型的建立是一項最起碼最基本的技能。我們可能不能成為最好的機械工程師，但我們可以成為最有責任心最努力的，這也是成功的。在此期間，我不斷的思考與學習，還深刻意識到做機械和做好機械的差距，這就像一件工藝品，只有細心雕琢的人才懂得它原本的價值。在當今這技術先進的時代里，我們要想讓自己活得主動，那手里就必須有籌碼，而學習就是我們目前唯一的籌碼，所以進取才是我們唯一的可行之路。 總之，認真對待每一個學習的機會，珍惜過程中的每一分一秒，學到最多的知識和方法，鍛煉自己的能力，這個是我們在在本次機械原理的課程設計中學到的最重要的東西，以后也將受益匪淺的!致謝 在機械原理課程設計完成之際，我要特別感謝我的老師戴明老師