《平尺刻線機(jī).設(shè)計說明書》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《平尺刻線機(jī).設(shè)計說明書（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、- 機(jī)械原理課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目:平尺刻線機(jī) 專業(yè)班級：車輛三班 設(shè)計者： 樊文韜 晉皓 梅玉輝 董永衡 海生 指導(dǎo)教師：敏鈞 設(shè)計日期：2013年7月5日 摘要 機(jī)械原理課程設(shè)計是使學(xué)生較全面、系統(tǒng)穩(wěn)固和加深機(jī)械原理課程的根本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過此次設(shè)計，學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)運動方案確實定，培養(yǎng)分析向設(shè)計機(jī)械能力，以及開發(fā)創(chuàng)新的能力，以機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計與擬定為結(jié)合點，進(jìn)一步穩(wěn)固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識

2、，明確課程設(shè)計目的、步驟，根據(jù)自己的設(shè)計題目對設(shè)計容進(jìn)展分析，確定輸入、輸出件運動形式〔及功能原理分析〕。 關(guān)鍵字：機(jī)構(gòu)運動分析 機(jī)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計 曲柄滑塊 凸輪設(shè)計 目錄 1設(shè)計功能與要求………………………………………………………………………….....1 1.1設(shè)計功能………………………………………………………………………....1 1.2要求………………………………………………………………………….......1 2執(zhí)行機(jī)構(gòu)的比擬與選定……………………………………………………………...........1 2.1刻線機(jī)構(gòu)……………………………………

3、…………………………...............2 2.2抬刀機(jī)構(gòu)……………………………………………………………………........7 2.3進(jìn)給機(jī)構(gòu)………………………………………………………..........................7 3傳動方案設(shè)計………………………………………………………………..........................9 3.1傳動方案總括. ..........................................................................................

4、.9 3.2傳動效率計算.............................................................................................9 3.3電動機(jī)選擇.................................................................................................9 3.4傳動比計算...................................................

5、.............................................10 4執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計………………………………………………………………………...12 4.1設(shè)計總體思路............................................................................................12 4.2抬刀凸輪尺寸設(shè)計...........................................................................

6、.........12 4.3刻線組合機(jī)構(gòu)尺寸計................................................................................14 4.4進(jìn)給機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計.................................................................................. 16 5方案圖與機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖〔表〕…………………………………………………………16 5.1方案圖......................

7、................................................................................17 5.2機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖.......................................................................................17 5.3機(jī)構(gòu)運動循環(huán)表.......................................................................................18

8、 6參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………….......18 7小結(jié)………………………………………………………………………………...............18 1、設(shè)計功能與要求 1.1設(shè)計功能 平尺刻線機(jī)主要用來實現(xiàn)自動刻線，刻線要求在平尺毛坯上按一定規(guī)律刻劃出不同長度的線條：短線10mm,中線13mm,長線18mm.相鄰兩條刻線之間的距離為1mm.從零起隔四條短線刻一條中線，隔九條刻線刻一條長線，然后依次重復(fù) 。 〔如圖1〕。 圖1 1.2設(shè)計要求 運動要求： 刀

9、具在刻線行程時作等速運動〔或近似等速運動〕，反行程時快速退回；刀具反行程時要有抬刀運動，并且工作臺完成一定進(jìn)給運動。實現(xiàn) "落刀—刻線－抬刀－回刀〞的運動。 功能要求 刻線機(jī)主要由抬刀機(jī)構(gòu)、刻線機(jī)構(gòu)以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)三局部組成。抬刀機(jī)構(gòu)用于刻線時將刀具壓下，刻線完成之后，通過凸輪使刀具自動抬起，防止磨損；刻線機(jī)構(gòu)用于控制刻線及刻線長度；進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于控制刻線間隔，且要求刀具具有急回特性。 原始數(shù)據(jù)及要求： 1：平尺毛坯的輪廓尺寸為1040*1030。要求在平尺毛坯上按一定規(guī)律刻劃出不同長度的線條：短線10mm,中線13mm,長線18mm.相鄰兩條刻線之間的距離為1mm.從零起隔四條短線刻一條中

10、線，隔九條刻線刻一條長線，然后依次重復(fù) 。 2：刻線深度為0.5mm,深度均勻，為防止刀具磨損，要求返程有抬刀運動。 3：刻線速度：每秒鐘刻一條線。 4：推動刀具進(jìn)展刻線運動的機(jī)構(gòu)，其運動要求應(yīng)保證刻線質(zhì)量和提高刻線機(jī)的生產(chǎn)率角度提出。刻線行程中刀具做等速運動，反行程時刀具快速退回。只要求道具在反行程中有急回運動，行程速度變化系數(shù)K>=1.2. 5:為擴(kuò)大刻線機(jī)的應(yīng)用圍，要求線條長度可調(diào)。 6：要求刻線機(jī)在工作過程中主動軸的角速度不均勻系數(shù)&<=1/40，刻線是的切削力F=1000N〔即刻線0.4kw,進(jìn)給0.2kw,抬刀0.1kw〕 機(jī)構(gòu)選用 〔表1〕 功能 執(zhí)行構(gòu)件 工藝

11、動作 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 刻線 刀具 刻線 組合機(jī)構(gòu) 落、抬刀 刀具 落、抬刀 平底凸輪 進(jìn)給 工作臺 間歇進(jìn)給 槽輪、絲桿 表1 二、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)比擬與選定 2.1刻線機(jī)構(gòu) 方案1〔圖2〕 圖2 方案說明 通過三種形狀、大小不同的凸輪來控制刀具的左右移動，再通過一個凸輪來控制刀具的抬刀，下刀運動，推過控制凸輪的推程與回程，來控制刀具的急回速比K>=1.2。 方案評價 通過三個凸輪來控制刀具左右移動，難以控制它們之間的轉(zhuǎn)速比，容易發(fā)生碰撞的現(xiàn)象，而且容易發(fā)生失真的現(xiàn)象，所以不建議采用。 方案2〔圖3〕 圖3 方案說明

12、 通過三個不完全齒輪與齒條的組合，來控制刀具的進(jìn)刀、退刀運動，通過凸輪來控制刀具的抬刀、下刀運動。 方案評價 這種機(jī)構(gòu)簡明易懂，刀具刻線的長度準(zhǔn)確，但不容易控制三個不完全齒輪的轉(zhuǎn)速關(guān)系，且容易發(fā)生撞齒的現(xiàn)象，不能控制刀具的急回速比，所以不建議采用。 方案3〔圖4〕 圖4 方案說明 這種方案通過一個凸輪來控制刀具的進(jìn)刀、退刀運動，另一個凸輪來控制刀具的抬刀、下刀運動，并通過凸輪的推程與回程來控制刀具的急回速比K>=1.2。 方案評價 通過一個凸輪來控制進(jìn)刀、運動，此凸輪的形狀會過于復(fù)雜，同時不能實現(xiàn)自動回刀，所以不建議采用。 方案4〔圖5〕 圖

13、5 方案說明 這種方案是通過一個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實現(xiàn)進(jìn)刀、退刀動作，具有急回特性，另一個凸輪來控制刀具的抬刀、下刀運動，用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實現(xiàn)急回速比K>=1.2。、 方案評價 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)雖能實現(xiàn)急回速比K>=1.2，但是不能保證刻線過程中的等速運動，所以不建議采用。 方案5〔圖6〕 圖6 方案說明 這套方案是通過一套組合機(jī)構(gòu)實現(xiàn)刻刀的進(jìn)刀、退刀動過，同時通過凸輪槽的形狀實現(xiàn)滑塊的勻速運動，進(jìn)而實現(xiàn)刀具的勻速運動。同時也可以滿足急回速比K>=1.2。 方案評價 此方案可滿足全部刻線的功能要求，同時可以使進(jìn)刀動作平穩(wěn)，采用轉(zhuǎn)動副為低副，降低較低，接

14、觸面積大，應(yīng)力集中就相對小一些，此外，安裝、加工也相對方便。所以我們決定采用這套方案。 2.2抬刀機(jī)構(gòu) 方案1〔圖7〕 圖7 方案說明 我們采用凸輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)刀具的抬、落刀動作，通過控制凸輪輪廓來實現(xiàn)刻線時間的調(diào)整，又因為凸輪轉(zhuǎn)速一定，即可以控制可線的長短。 方案評價 凸輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，可有效實現(xiàn)刀具的平穩(wěn)刻線，同時構(gòu)造較為簡單，體積較小，便于安裝。所以我們采用這套方案。 2.3進(jìn)給機(jī)構(gòu) 方案1〔圖8〕 圖8 方案說明： 這套方案采用不完全齒輪實現(xiàn)工作臺的間歇進(jìn)給，當(dāng)主動輪做連續(xù)回轉(zhuǎn)時，從動

15、輪作間歇式轉(zhuǎn)動，在從動輪停歇期，兩輪輪緣各有鎖止弧起定位作用，以防止從動輪游動。不完全齒輪機(jī)構(gòu)可以帶動絲桿間歇轉(zhuǎn)動，來實現(xiàn)工作臺的間歇進(jìn)給，控制不完全齒輪轉(zhuǎn)速與絲桿導(dǎo)程就可實現(xiàn)每秒進(jìn)給量為1mm。 方案評價： 不完全齒輪沖擊較大，且加工、安裝較為不便，尺寸較大，所以不建議采用。 方案2〔圖9〕 圖9 方案說明： 這套方案采用槽輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)工作臺的間歇進(jìn)給，主動撥盤連續(xù)回轉(zhuǎn)，槽輪間歇運動，且我們這套方案采取普通四槽的對稱式的槽輪機(jī)構(gòu)，傳動較為平穩(wěn)。 方案評價： 槽輪機(jī)構(gòu)尺寸小，外形簡單，機(jī)械效率高，傳動較為平穩(wěn)，所以我們決定采用這套方案。 3、傳動方

16、案設(shè)計 3.1傳動方案總述 采用V帶+齒輪傳動，將電動機(jī)轉(zhuǎn)速減小了需要的轉(zhuǎn)速。 3.2傳動功率的計算： 查閱相關(guān)資料得： 凸輪效率：槽輪效率： 滾珠軸承效率：0.98 V帶傳動效率： 9級精度齒輪效率：0.96 螺旋機(jī)構(gòu)效率： 刻線機(jī)構(gòu) P1=0.4/ (0.95— 抬刀機(jī)構(gòu) P2=0.1/(0.95— 進(jìn)給機(jī)構(gòu) P3=0.2/(0.85—0.95)/(0.95— 總體機(jī)構(gòu) P〔電機(jī)〕=〔P1+P2+P3〕/〔0.94— 3.3電動機(jī)選擇 根據(jù)總功率選擇電機(jī)，查表得，6極的三相交流發(fā)

17、電機(jī)型號Y132S-6，額定功率為3KW，轉(zhuǎn)速為960r/分，效率為83%。 故P=3*83%=2.49KW，滿足功率要求，所以選擇上述機(jī)型。 3.4傳動比計算〔圖10〕 圖10 各傳動比方下圖。驅(qū)動件采用電動機(jī)，由于電動機(jī)轉(zhuǎn)速為960r/min，而刻線組合機(jī)構(gòu)工作轉(zhuǎn)速為60r/min，所以要將轉(zhuǎn)速減小至60r/min。到達(dá)傳動比i=16，應(yīng)選擇V帶傳動比i1為4，齒輪i3傳動比為4，刻線組合機(jī)構(gòu)工作轉(zhuǎn)速到達(dá)60r/min。 抬刀凸輪工作轉(zhuǎn)速為20r/min，應(yīng)選用1對齒輪傳動，傳動比i=3，其中i4傳動比為3，抬刀凸輪到達(dá)20r/min。 槽輪主動撥盤轉(zhuǎn)速與刻線組合機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速大

18、小與方向一樣，且布置于抬刀凸輪下方，應(yīng)選用兩對錐齒輪將60r/min的轉(zhuǎn)速傳遞到工作臺，其傳動比為i2=1，i5=4，故此時槽輪主動撥盤轉(zhuǎn)速為60r/min，槽輪從動撥盤轉(zhuǎn)速為15r/min。 進(jìn)給機(jī)構(gòu)要求進(jìn)給量為1mm/s，應(yīng)選取與槽輪從動撥盤同軸的絲桿導(dǎo)程為4mm，故進(jìn)給量為60mm/min，即1mm/s。 3.4各標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)〔表2〕 各標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù) 模數(shù)m=2 壓力角a=20度 ha*=1 c*=0.25 皮帶輪半徑d=80mm D=320mm 齒數(shù) Z1=34 Z1’=34 Z2=17 Z2'=68 Z3=17 Z3'=51 Z4=

19、34 Z4’=136 中徑〔mm〕 d1=68 d1’=68 d2=34 d2'=136 d3=34 d3'=102 d4=136 d4’=272 表2 圖11 4、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計 4.1設(shè)計總體思路 我們通過比擬各種機(jī)構(gòu)與組合，決定采用組合機(jī)構(gòu)〔凸輪-連桿機(jī)構(gòu)〕完成刻線動作，采用凸輪機(jī)構(gòu)完成抬刀、落刀動作，采用槽輪-絲桿機(jī)構(gòu)完成工作臺的間歇進(jìn)給動作。其中，組合機(jī)構(gòu)只負(fù)責(zé)刀具的勻速進(jìn)給，通過凸輪控制刻線的時間，從而控制刻線長度，與此同時，每秒鐘工作臺通過槽輪-絲桿機(jī)構(gòu)完成一次間歇進(jìn)給〔1mm〕。 4.2抬刀凸輪尺寸設(shè)計〔圖12〕 圖12〔凸輪實際輪

20、廓線〕 取抬刀量為0.5mm，(抬刀量之所以去這么小，我們就可以認(rèn)為抬刀與下刀時間很短，可以忽略不計).且抬刀凸輪轉(zhuǎn)速為20r/min，即刻線組合機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)過一圈，抬刀凸輪轉(zhuǎn)過三分之一，那么我們將抬刀凸輪均分為10份每份36°，每一份即可完成一次刻線動作。再在每份中分出相應(yīng)的度數(shù)〔10°、10°、10°、10°、13°、10°、10°、10°、10°、18°〕，使其比例為10：10：10：10：13：10：10：10：10：18，作為刻線度數(shù)，余下度數(shù)〔26°，26°，26°，26°，23°，26°，26°，26°，26°，18°〕，作為抬刀、回刀、下刀的度數(shù)，這樣就可以保證10次刻刀的時間為1

21、0：10：10：10：13：10：10：10：10：18，如果保證勻速的速度的話，那么刻出的線的長度即可保證10：10：10：10：13：10：10：10：10：18。 此外，我們將10段的小圓徑定為150mm,每段小圓中的26°，23°，18°局部徑為154，之所以設(shè)定為這樣的數(shù)據(jù)，是為了抬刀過程平穩(wěn)進(jìn)展。 控制刻線深度0.5mm，可以通過調(diào)整刻線尺的放置高度來實現(xiàn)。 4.3刻線組合機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計〔圖13、圖14〕 為控制刀具能到達(dá)分別刻18mm、13mm、10mm的線，現(xiàn)令刀具移動距離為18mm，可以保證13mm和10mm的線長足夠。 給定推桿的行程為18mm，因為要求每秒

22、鐘刻出一條線，故凸輪轉(zhuǎn)速為1r/s,設(shè)定K=1.2:1,故進(jìn)刀凸輪轉(zhuǎn)角設(shè)定為196度，進(jìn)刀時間為0.55s。退刀凸輪轉(zhuǎn)角設(shè)定為164度。退刀時間為0.45s。進(jìn)刀速度V1=32.7mm/s。退刀速度V2=40mm/s。將進(jìn)刀和退刀行程18mm等分為6段，故每段距離為3mm。進(jìn)刀3mm，曲柄轉(zhuǎn)動角度為32度。退刀3mm，曲柄轉(zhuǎn)動角度為27度。選定適當(dāng)?shù)倪B桿長度30mm。故依次可以做出凸輪輪廓曲線。 圖13 由此可得凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)如下列圖 圖14 4.4進(jìn)給機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計〔圖15〕 圖15 外嚙合槽輪n=1，z=4，運動系數(shù)k=1/2-1/z=0.25 取進(jìn)給絲桿導(dǎo)程為4mm

23、，右旋，那么進(jìn)給量為1mm/s。進(jìn)給槽輪參數(shù)：L=20cm R=14.14cm r=2.36cm s=14.14cm h>=10.64cm d1<=11.72cm d2<=7cm b=4mm 5、方案圖與機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖〔表〕 5.1方案圖〔圖16〕 圖16 5.2機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖〔圖17〕 圖17 5.3機(jī)構(gòu)運動循環(huán)表〔表3〕 凸輪轉(zhuǎn)角 0 10 26 36 46 56 72 82 92 凸輪行程 0 0 4 0 0 4 0 0 4 凸輪轉(zhuǎn)角 108 118 128 144 157 170

24、 180 190 200 凸輪行程 0 0 4 0 0 4 0 0 4 凸輪轉(zhuǎn)角 216 226 236 252 262 272 288 298 308 凸輪行程 0 0 4 0 0 4 0 0 4 凸輪轉(zhuǎn)角 344 362 371 380 凸輪行程 0 0 4 0 表3 6、 參考文獻(xiàn) [1]桓.機(jī)械原理.高等教育.2006. [2]濮良貴.機(jī)械設(shè)計.西北工業(yè)大學(xué).2006年. [3]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計〔第5版〕.機(jī)械工業(yè).2006年. [4]胡虔生.電機(jī)學(xué).中國電力.2006年. . z.