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12 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 平尺刻線機(jī)設(shè)計(jì) 說明書 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí) 指導(dǎo)教師 日 期 塔里木大學(xué)教務(wù)處制 目錄 1 緒 論 ......................................................................................................................................................3 1.1 選題的意義和目的 ........................................................................................................................3 1.2 本課題的研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................................3 1.3 本課題需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題 ....................................................................................................4 1.4 方案的確定 ....................................................................................................................................4 2 總體設(shè)計(jì) ..............................................................................................................................................5 2.1 機(jī)型 ................................................................................................................................................5 2.2 工作原理 ......................................................................................................................................5 2.3 總體配置 ......................................................................................................................................6 2.4 基本設(shè)計(jì)參數(shù) .................................................................................................................................6 2.5 進(jìn)料槽 .............................................................................................................................................6 2.6 抬刀機(jī)構(gòu) ........................................................................................................................................6 3 動(dòng)力性能計(jì)算 ........................................................................................................................................6 3.1 主工作動(dòng)力的選擇 ........................................................................................................................6 4 主要工作部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 ....................................................................................................................8 4.1 設(shè)計(jì)要求 ........................................................................................................................................8 4.2 刀架軸的尺寸設(shè)計(jì)以及校核 ........................................................................................................8 4.3 立軸的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................................10 4.4 摩擦輪鎮(zhèn)壓彈簧的選擇 ..............................................................................................................10 4.5 摩擦輪力的計(jì)算 ..........................................................................................................................11 4.6 凸輪的設(shè)計(jì) ..................................................................................................................................12 4.7 齒輪軸上齒輪齒條副的傳動(dòng)比 ...................................................................................................13 4.8 摩擦輪軸的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................13 4.8.1 軸的定位和材料的選取說明 ..................................................................................................13 4.9 刻線周期的確定 ..........................................................................................................................15 4.10 不完全齒輪的設(shè)計(jì) ....................................................................................................................17 5.其他零部件 ..........................................................................................................................................18 5.1 水平軸 ..........................................................................................................................................18 圖 5-1 水平軸 ..........................................................................................................................................18 5.2 刻線刀示意圖 ..............................................................................................................................18 5.3 工作臺(tái)示意圖 ..............................................................................................................................19 5.4 軸承的選取 參見參考資料[1]第 64 頁(yè)。 ................................................................................19 5.5 鍵的選取 根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，見參考資料[1]第 53 頁(yè)。 ........................................................19 5.6 水平軸復(fù)位彈簧的選取 ..............................................................................................................19 6 結(jié)論 ......................................................................................................................................................19 致 謝 ..................................................................................................................................................20 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................................21 1 緒 論 1.1 選題的意義和目的 人們?cè)谡J(rèn)識(shí)我們所生活的大自然到改造我們生活的大自然，由表及里，逐一深入，從 外及內(nèi)，顏色、形狀、大小、尺寸以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。長(zhǎng)度測(cè)量就顯現(xiàn)出它的重要性，長(zhǎng) 度 的 測(cè) 量 是 最 基 本 的 測(cè) 量 ， 最 常 用 的 工 具 是 刻 度 尺 。 可 是 在 最 開 始 是 不 存 在 刻 度 尺 的 ， 最早有記載的人為標(biāo)準(zhǔn)來自古埃及。埃及人曾用質(zhì)地堅(jiān)硬的花崗巖制作了一根長(zhǎng)度標(biāo)尺， 它的長(zhǎng)度是法老的小臂（肘到中指）的距離，因此又叫“腕尺”。雖然這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)確定得 相當(dāng) 隨意，卻解決了重要問題，比如：金字塔的準(zhǔn)確施工得到了保證。 隨意定義長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)的并不僅限于國(guó)外，中國(guó)的情況也基本類似。史書記載，在遠(yuǎn)古時(shí) 期，中國(guó)人便“布手知尺”、“身高為丈 ”、“邁步定畝” 。古人中指中節(jié)之長(zhǎng)被定義為 “一寸”， 直到現(xiàn)在，中醫(yī)的針灸還沿用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)最早的長(zhǎng)度標(biāo)尺是安陽(yáng)殷墟出土的商尺。這 把骨尺由獸骨磨成，長(zhǎng) 17 厘米，上面標(biāo)刻著等長(zhǎng)的 10 個(gè)單位。到了春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，各國(guó) 諸侯各自定義自己領(lǐng)土內(nèi)的長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)王的手掌，那個(gè)王的小腿，都紛紛派上用場(chǎng)， 使得長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)極為混亂，給國(guó)與國(guó)之間的交流造成了極大不便。到秦始皇統(tǒng)一度量衡時(shí)， 王侯的身體部位才退出歷史舞臺(tái)。從而我們是很迫切的需要一種有準(zhǔn)確刻度線的丈量?jī)x器， 而刻線又成了一個(gè)問題。人工的誤差是很大的，在工業(yè)和科技日新月異的最近一個(gè)世紀(jì)， 人們就設(shè)計(jì)出了刻線機(jī)，并且不斷改進(jìn)。 本課題通過機(jī)械化刻線，可以達(dá)到準(zhǔn)確度高、精確度高。減少了勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn) 效率，降低成本，本課題在研究時(shí)遇到的一些技術(shù)問題，通過認(rèn)真分析以解決，在今后的 設(shè)計(jì)類的工作中也有一定的經(jīng)驗(yàn)可循。 1.2 本課題的研究現(xiàn)狀 平尺刻線機(jī)國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀： 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有的刻線機(jī)上采用了激光刻線機(jī)由光刻代替機(jī)械刻劃，可在工 作臺(tái)移動(dòng)的情況下完成動(dòng)態(tài)刻線，刻線精度大為提高，國(guó)內(nèi)比較成熟的激光刻線機(jī)廠家例 如北京博奧嘉華激光科技有限公司生產(chǎn)的 BVD50 系列激光刻線機(jī)。 平尺刻線機(jī)國(guó)外研究現(xiàn)狀： 國(guó)外現(xiàn)在有的刻線機(jī)大部分是電腦中控下的激光刻線機(jī)。例如 OK-KX50A 激光刻線 機(jī)采 用 光 刻 代 替 機(jī) 械 刻 劃 ， 可 在 工 作 臺(tái) 移 動(dòng) 的 情 況 下 完 成 動(dòng) 態(tài) 刻 線 ， 刻 線 精 度 大 為 提 高 。 克 服 了 傳 統(tǒng) “照 相 -腐 蝕 ”工 藝 費(fèi) 時(shí) ， 費(fèi) 力 的 缺 點(diǎn) ， 高 速 、 高 效 ， 一 次 完 成 刻 線 、 字 符 、 商 標(biāo) 等 內(nèi) 容 。 全 程 電 腦 控 制 ， 精 度 高 、 速 度 快 ， 最 大 限 度 的 降 低 了 產(chǎn) 品 不 合 格 率 。 使 用 靈 活 方 便 ， 即 可 成 批 量 生 產(chǎn) ， 又 可 滿 足 少 量 加 工 等 多 種 需 求 。 絕 對(duì) 環(huán) 保 ， 無 任 何 污 染 ， 是 現(xiàn) 代 化 生 產(chǎn) 工 藝 的 主 流 。 支 持 單 公 制 、 單 英 制 、 雙 公 制 、 雙 英 制 、 公 英 制 、 英 公 制 等 標(biāo) 新 型 。 支 持 丁 字 型 、 拐 角 型 、 圓 型 等 各 種 特 殊 量 具 類 型 。 支 持 用 戶 自 定 義 的 其 它 非 標(biāo) 類 的 平 面 或 圓 柱 面 的 量 具 。 速 度 快 ,刻 線 清 晰 、 精 度 高 、 永 不 磨 損 。 制 圖 方 便 快 捷 ， 可 根 據(jù) 需 要 隨 意 制 作 各 種 尺 寸 、 形 狀 、 圖 標(biāo) 的 量 具 。 三 維 數(shù) 控 ， 除 主 運(yùn) 動(dòng) 外 其 它 兩 維 運(yùn) 動(dòng) 也 是 自 動(dòng) 調(diào) 整 ， 可 以 快 速 準(zhǔn) 備 的 對(duì) 焦 ， 定 位 。 對(duì) 已 生 產(chǎn) 過 的 型 號(hào) ， 電 腦 自 動(dòng) 記 憶 位 置 及 其 刻 線 參 數(shù) ， 以 后 生 產(chǎn) 可 直 接 調(diào) 用 ， 不 必 再 調(diào) 焦 ， 定 位 。 1.3 本課題需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題 本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問題是刻線部分的抬刀機(jī)構(gòu)和刻線機(jī)構(gòu)，還有平尺的進(jìn) 給機(jī)構(gòu)。解決刻線不準(zhǔn)確、不方便，保證刻線刀的工作效果，結(jié)合目前的研究條件，此平 尺刻線機(jī)采用類似立式銑床的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)刻線與抬刀動(dòng)作，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于設(shè)計(jì)，傳 動(dòng)效率高。同時(shí)容易理解，本課題的主要?jiǎng)恿碓纯痰?，由主電?dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)整體， 完成刻線。然后由抬刀電動(dòng)機(jī)通過減速器連接到齒輪齒條副，在通過立柱上的絲杠螺紋副 完成抬刀下刀動(dòng)作。最后由進(jìn)料電動(dòng)機(jī)通過減速器連接到不完全齒輪連到摩擦輪軸，由摩 擦輪帶動(dòng)平尺前進(jìn)完成進(jìn)料動(dòng)作。 進(jìn)行下一周期的刻線工序。 1.4 方案的確定 在翻閱和查找國(guó)內(nèi)外的相關(guān)資料和信息，經(jīng)過調(diào)查分析，我們發(fā)現(xiàn)刻線方式有以下幾 種： 1、 工作間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu) 首先，間歇性進(jìn)給機(jī)構(gòu)大致有： a）、槽輪機(jī)構(gòu) b）、不完全齒輪機(jī)構(gòu) c）、棘輪機(jī)構(gòu) d）、組合機(jī)構(gòu) 首先，槽輪機(jī)構(gòu)外形尺寸小，機(jī)械效率高，能平穩(wěn)地間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位，但是相對(duì)于不 完全齒 實(shí)現(xiàn)進(jìn)給時(shí)結(jié)構(gòu)稍顯復(fù)雜；而且制造及裝配的精度要求高，其傳動(dòng)時(shí)尚存在柔性沖擊，只 能用于速度不太高的場(chǎng)合，且轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)。 不完全齒輪機(jī)構(gòu)可設(shè)計(jì)的參數(shù)較多，易滿足 不同停歇要求。但是，不完全齒輪機(jī)構(gòu)和普通齒輪機(jī)構(gòu)的區(qū)別，不僅在從齒輪的分布 上，而且在嚙合傳動(dòng)中，當(dāng)首齒進(jìn)入嚙合及末齒退出過程中，齒輪并非在實(shí)際嚙合線上嚙 合，因此在此過程中不能確保定傳動(dòng)比傳動(dòng)。由于從動(dòng)輪每次轉(zhuǎn)動(dòng)開始和終止時(shí)，角速度 有突變，故存在剛性沖擊。若將不完全齒輪直接和調(diào)節(jié)進(jìn)給的下層工作臺(tái)相連，則會(huì)造成 較大的進(jìn)給誤差。 棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便和運(yùn)動(dòng)可靠，并且棘輪轉(zhuǎn)角可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)等優(yōu) 點(diǎn)。但其缺點(diǎn)是傳動(dòng)動(dòng)力小、工作時(shí)有沖擊和噪聲。不僅如此，傳動(dòng)力不足則會(huì)對(duì)工作臺(tái) 的進(jìn)給產(chǎn)生影響，從而影響整個(gè)工序。 基于以上機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，故考慮組合機(jī)構(gòu)——不完全齒輪與螺旋機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、進(jìn) 給精度高傳動(dòng)力較大，易于制造加工。 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu) 圖 1-1 2、 刻線機(jī)構(gòu) 常見的王府機(jī)構(gòu)有： a） 、凸輪推桿機(jī)構(gòu) b） 、四桿機(jī)構(gòu) c） 、不完全齒輪與環(huán)形齒條 凸輪推桿機(jī)構(gòu)中，能通過凸輪的輪廓曲線實(shí)現(xiàn)推程、休止、回程。推程與回程使刀具 沿直線運(yùn)動(dòng)，休止能起到間接性的作用，從而機(jī)構(gòu)亦能達(dá)到刀具的間歇性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。但凸 輪與推桿的接觸為先接觸，而刻線是刀具收的力比較大，凸輪壓力大，易磨損。 由于不完全齒輪能實(shí)現(xiàn)所需的間歇性運(yùn)動(dòng)，而環(huán)形齒條能實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不完全齒輪 與環(huán)形齒條配合也為實(shí)現(xiàn)刀具的間歇性往復(fù)運(yùn)動(dòng)提供另一條途徑。搭載計(jì)算過程中因?yàn)辇X 數(shù)等參數(shù)比較難于計(jì)算，無法做到恰到好處的嚙合，且也無法實(shí)現(xiàn)抬刀運(yùn)動(dòng)，只能保證刀 在一個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)。 刻線的直線行程，四桿機(jī)構(gòu)選擇性相對(duì)較大，是的四桿機(jī)構(gòu)不能被忽略考慮。在對(duì)一 些常用的四桿機(jī)構(gòu)的分析過程中，我們發(fā)現(xiàn)四桿機(jī)構(gòu)普遍類似，且功能單一。 基于以上考慮，采用凸輪推桿機(jī)構(gòu)組合螺旋上升機(jī)構(gòu)完成刻線和抬刀動(dòng)作。此機(jī)構(gòu)結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 機(jī)型 該機(jī)器屬于專用型小型機(jī)器，借鑒立式銑床的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。 雖然定位為小型機(jī)器，但其結(jié)構(gòu)尺寸還要根據(jù)具體的配套電動(dòng)機(jī)來定。 2.2 工作原理 工作過程：刻線機(jī)主要由壓刀機(jī)構(gòu)、刻線機(jī)構(gòu)以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)三部分組成。壓刀機(jī)構(gòu)用 于刻線時(shí)將刀具壓下，刻線完成之后，通過齒條齒輪副和絲杠螺紋副使刀具自動(dòng)起落，避 免平尺磨損；刻線機(jī)構(gòu)用于控制刻線及刻線長(zhǎng)度；進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于控制刻線間隔。 2.3 總體配置 經(jīng)過多次的討論和研究，確定平尺刻線機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，包括臺(tái)刀機(jī)構(gòu)、刻線機(jī)構(gòu)和平 尺進(jìn)給機(jī)構(gòu)等組成。 圖 2-1 刻線機(jī)主要部件示意圖 1.工作臺(tái) 2.端蓋螺釘 3.水平軸 4.定尺條 5.螺紋筒 6.刀架軸 7.固定螺母 8 鍵 9.立軸（絲桿、齒輪軸） 10.刀體 11.定位螺母 12.墊片 13.壓緊彈簧 14.摩擦輪 機(jī)器主要由工作臺(tái)、電動(dòng)機(jī)、凸輪、水平軸、定尺條、立柱、螺紋筒、刀體、以及不 挖版權(quán)齒輪、壓緊裝置和摩擦輪構(gòu)成。 2.4 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 刻線深度 （mm） 0.5 刻線時(shí)間 (s) 1 刻單線力 （N） 1000 2.5 進(jìn)料槽 平尺為 1040*30（mm） 平尺刻線機(jī)主要用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)刻線，刻線要求為每隔 1 毫米刻一條線，刻線長(zhǎng)度有 10 毫米、13 毫米、18 毫米三種類型。前四次刻線每次刻線長(zhǎng)度為 10 毫米，第五次刻線長(zhǎng)度 為 13 毫米，第六至第九次刻線長(zhǎng)度為 10 毫米，第十次刻線長(zhǎng)度為 18 毫米，以后依此類 推。 刻線機(jī)主要由壓刀機(jī)構(gòu)、刻線機(jī)構(gòu)以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)三部分組成。壓刀機(jī)構(gòu)用于刻線時(shí)將 刀具壓下，刻線完成之后，通過齒條齒輪機(jī)構(gòu)和絲杠螺紋副使刀具自動(dòng)抬起，避免平尺磨 損；刻線機(jī)構(gòu)用于控制刻線及刻線長(zhǎng)度；進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于控制刻線間隔。 2.6 抬刀機(jī)構(gòu) 抬刀機(jī)構(gòu)是由如圖 2-1 所示，定尺條 4 與齒輪軸 9 上的齒輪嚙合使傳動(dòng)方向改變，然 后通過絲杠 9 到螺紋筒 5 到刀架軸 6 完成抬刀下刀動(dòng)作，刻線完成后水平軸在回位彈簧的 作用下回位，從而齒輪齒條副以及上面的絲杠螺紋副反向運(yùn)動(dòng)完成回程運(yùn)動(dòng)。 3 動(dòng)力性能計(jì)算 3.1 主工作動(dòng)力的選擇 基于設(shè)計(jì)是從最末端的工作部位開始的，所以從工作部位的零件開始校核計(jì)算。 動(dòng)力的配套適應(yīng)性應(yīng)符合拖拉機(jī)的額定功率大于機(jī)具在作業(yè)中所消耗的功率這一原則。 圖 3-1 減速機(jī)的型號(hào)與標(biāo)記 圖 3-2 減速機(jī)的安裝形式 圖 3-3 減速機(jī)的電機(jī)接線盒位置 ⑴ 機(jī)具在作業(yè)中要消耗的功率 P1 作業(yè)中機(jī)具消耗的功率主要刻線刀在受牽引破開平尺消耗的功率 P 組成。 刻線消耗的功率 P ：刻 刻線刀克服平尺阻力所消耗的功率 P 按下式計(jì)算：刻 （3.1.1）3=10810=pFvW????刻 刻 刻 υ 行-機(jī)具行進(jìn)速度(mm/s)可按 18mm/s 就是按照每秒完成刻線動(dòng)作一次。 刻線刀所受工作阻力為 （3.1.2）nN?刻 單 線 式中： n—每次刻線的條數(shù) —刻每條線所需要的力F單 線 ⑵ 相應(yīng)于作業(yè)功率，拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)具有的功率 P ：開 拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)較作業(yè)消耗功率大一些，有所貯備，另外再考慮到動(dòng)力傳 輸?shù)臋C(jī)械效率，因此減速機(jī)應(yīng)具有的功率為： （3.1.3）3=1080.9=162WPv????刻 刻刻 實(shí) 式中：μ—減速機(jī)滾動(dòng)阻力系數(shù)，這里取 0.12η—機(jī)組總的機(jī)械效率，現(xiàn)在按 0.9 計(jì) 將各有關(guān)值代入公式 考慮到回位彈簧所消耗的功率，參考圖 3-1、3-2 、3-3 可選擇FAZ32Y1.45PMC 4 主要工作部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 設(shè)計(jì)要求 刻線力： 1000N/每條線 行走速度： sm18?v 平尺長(zhǎng)度：L=1040mm 每行走 11mm 就是要刻線 10mm，所需時(shí)間約為 4 秒鐘 所以 每分約刻線 150mm. 4.2 刀架軸的尺寸設(shè)計(jì)以及校核 圖 4-1 刀架軸 水平面支撐反力： 12HF? 10=0tFN?? （4.2.1） 150tN （4.2.2） 水平面的彎矩： 1.7518.2aHLMFNm???? （4.2.3） 轉(zhuǎn)矩： 20.35tdT? （4.2.4） 22()eaHMT??? （4.2.5） 22(187.5)(0.6135)? 9Nm? 最小直徑： 310.[]ebMd??? 339.5.6?? （4.2.6） 考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將 值增大 5%，故d 1.053.2m?? （4.2.7） 刀架軸的受力分析： 圖 4-2 4.3 立軸的設(shè)計(jì) 圖 4-3 立軸（齒輪軸、絲杠軸） 立軸的受力計(jì)算： 轉(zhuǎn)矩 (4.3.1)50216.3 tFTNml?? (1) 按強(qiáng)度要求，應(yīng)使 (4.3.2)3[]0.2TWd??? 故軸的直徑 (4.3.3) 333160270.2[].m????? (2) 按扭轉(zhuǎn)剛度要求，應(yīng)使 (4.3.4)4[]TlGd??? 按題意 ，在軸的全長(zhǎng)上， 。故30lm?180orad?? (4.3.5) 344423629.5[]1Tldm???? 故該軸的直徑取決于剛度要求。圓整后可取 。 d? (4.3.6) 4.4 摩擦輪鎮(zhèn)壓彈簧的選擇 由工作抬的尺寸可選彈簧 YA GB/T 2089-19942.570? 表 4—1 彈簧參數(shù) 線徑： 2.5mm 彈簧中經(jīng)： 25mm 自由高度： 70mm 材料： 60Si2Mn 表面處理： 涂漆 類型： 右旋圓柱螺旋壓縮彈簧 取彈簧的勁數(shù)： 7kNm?? 設(shè)計(jì)彈簧壓縮量是： 10mm 圖 4-4 彈簧 4.5 摩擦輪力的計(jì)算 圖 4-5 摩擦輪 因設(shè)計(jì)的需要，摩擦輪的直徑取 ， 輪轂款 。輪轂外援為一層250dm?20bm? 橡膠，使摩擦力盡可能的大。 摩擦力的計(jì)算： 由（4-4.1）及胡可定律可得單個(gè)彈簧的彈力： (4.5.1)107FkxN?單 則四個(gè)彈簧的總彈力為 (4.5.2)=4=280彈 總 單 考慮到摩擦輪及摩擦輪軸和座套等的重量，約為 m=3kg， 故總的鎮(zhèn)壓力為 (4.5.3)G31FmgN?????總 彈 總 彈 總 由于要使尺子在摩擦力的作用下向前運(yùn)動(dòng)，則可以想到，平尺的上表面是與摩擦輪的 外緣橡膠接觸的，摩擦力打；平尺的下表面直接與工作臺(tái)的進(jìn)料槽接觸，且與光滑的鐵質(zhì) 平面接觸，為了是下表面懂得摩擦力盡可能的小，在適量的加入潤(rùn)滑油（待刻線完成后予 以清理） 。 則可知鐵-鐵之間的摩擦因數(shù) 鐵—橡膠之間的摩擦因數(shù) (4.5.4)0.5??=0.6?膠 可知 (4.5.5)=F31.=.N?總摩 下 (4.5.6)68總摩 上 膠 可得平尺前進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力為 (4.5.7)=F15.=70.?驅(qū) 摩 上 摩 下 故摩擦輪的轉(zhuǎn)矩為 (4.5.8)3270.Nm21.TR?????驅(qū)摩 輪 4.6 凸輪的設(shè)計(jì) 圖 4-6 凸輪 凸輪廓線 ()cosin()isbsdxRy????????直 角 坐 標(biāo) （4.6.1） 2()arctn)xy???????極 坐 標(biāo) （4.6.2） 注：1、參變量中 的增量根據(jù)精度要求而定，通常取 左右。?1~2? 2、 移動(dòng)平動(dòng)件平底的長(zhǎng)度為 。 max(50)sd?? 3、 上式中， 為推程運(yùn)動(dòng)角， 為基圓半徑。?bR 凸輪材料應(yīng)能滿足強(qiáng)度和耐磨性的要求。對(duì)于在低速、輕載、平穩(wěn)傳動(dòng)中，凸輪可采 用中碳鋼制造。中速、中載時(shí)應(yīng)采用中碳鋼淬火處理。而本設(shè)計(jì)中刻線傳動(dòng)部分屬于低速、 輕載、較平穩(wěn)的傳動(dòng)，所以應(yīng)采用中碳鋼。 4.7 齒輪軸上齒輪齒條副的傳動(dòng)比 為了保證在作業(yè)時(shí)連續(xù)工作,則要求傳動(dòng)部分要有可靠的傳動(dòng)比、無滑動(dòng)。又由于在刻 線傳動(dòng)部分所傳動(dòng)的功率小、速率小，所以所要求的齒輪齒條副的動(dòng)比非常的嚴(yán)格，要滿 足相應(yīng)要求。經(jīng)計(jì)算，該部分的鏈傳動(dòng)比 i=1。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)手冊(cè)，該傳動(dòng)比完全 滿足要求。 4.8 摩擦輪軸的設(shè)計(jì) 圖 4-7 摩擦輪軸 材料－45＃鋼許用應(yīng)力[]60Mpa?? mDdDWtT 025.3/1605.12806/3 ?????? 取 (4.8.1)m28. 校核 小pa1][ax?? ??7.13/4././][maxzW? 于 Mp10 確定軸徑 D28 4.8.1 軸的定位和材料的選取說明 軸的材料：軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)格便宜，對(duì)應(yīng)力集中 的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，所 以本設(shè)計(jì)采用 45 號(hào)鋼作為軸的材料。 軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn) 的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 軸的校核 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸的精確計(jì)算，也可用于既受彎矩又受扭矩 的軸的計(jì)算。其強(qiáng)度條件為： (4.8.2)??MpandpWT?????32.0/15.9/6 式中： 為軸的扭切應(yīng)力， ； 為轉(zhuǎn)矩， ； 為抗扭截面系數(shù)， ；TkwWT3m 對(duì)圓截面 ； 為傳遞的功率， ； 為軸的轉(zhuǎn)速， ； 為3.6/d??nin/rd 軸的直徑， ； 為許用扭切應(yīng)力， 。所以，把相關(guān)的數(shù)據(jù)帶入公式中得：m???pa MpandWT 1.205.48.120/15.92.0/15.9/ 636 ??????? （4.8.3） 由于軸的選材為 45 號(hào)鋼，所以查表可知 45 號(hào)鋼的許用扭切應(yīng)力為 ，3～ 。經(jīng)校核設(shè)計(jì)的軸符合要求，可以正常工作。???? 下圖為軸的彎矩和扭矩圖： ω 圖 4-8 的彎矩圖和扭矩圖 4.9 刻線周期的確定 構(gòu)造和工作原理刻線抬刀機(jī)構(gòu)由工作臺(tái)、水平軸平推桿、凸輪、固定齒條、刻線刀架、 立軸、螺紋套筒等組成，如圖 4-8 所示。 圖 4-9 抬刀刻線機(jī)構(gòu) 1.工作臺(tái) 2．水平軸平推桿 3．凸輪 4．固定齒條 5．刻線刀架 6.立軸 7.螺紋套筒 8.刻線槽 凸輪 3 從近休止點(diǎn)開始轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，水平軸推桿 2 在凸輪的推動(dòng)下向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng) 到控制抬刀的固定齒條處時(shí)，帶動(dòng)位于水平軸的立軸（齒輪軸）上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，立軸上段 是表面有螺紋的絲杠，然后帶動(dòng)螺紋套筒 7 下降，當(dāng)刻刀正好下降到刻線槽 8 的指定刻線 位置時(shí)立軸下端的齒輪正好走完了齒條，停止下刀，至此凸輪的下刀行程走完；然后凸輪 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)水平軸開始刻線行程，完成之后就開始了回復(fù)行程，以上運(yùn)動(dòng)反過來進(jìn)行。 這樣就完成了一次刻線動(dòng)作，其中包括了抬刀動(dòng)作簡(jiǎn)單明了。 表 4—2 抬刀機(jī)構(gòu)的基本數(shù)據(jù) ——凸輪推程角 ?180? 凸輪抬刀降刀行程角： 2? 凸輪刻線行程角： 60? 凸輪轉(zhuǎn)速： =2/minr?凸 升降刀行程： 40mm 刻線行程： 20mm 可得： 刻線周期： 3s 齒條嚙合長(zhǎng)度為： 40mm 軸齒輪的分度圓直徑為： 32mm 齒輪模數(shù)為： 3 刻線速度： =18/vms刻 螺紋絲杠副螺距： 14mm 4.10 不完全齒輪的設(shè)計(jì) （a）不完全齒輪機(jī)構(gòu) (b)摩擦輪 圖 4-10 4.10.1 不完全齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算 由摩擦輪控制進(jìn)料量可得，每次進(jìn)料 11mm，相對(duì)于摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng) 的圓心角。 （算略）5? 故，不完全齒輪機(jī)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的間歇進(jìn)給量為 可得5? 從動(dòng)輪布滿時(shí)的齒數(shù)為 （4.10.1）236075z? ? 由于齒數(shù)太密集，壓力角為 ，故，主動(dòng)輪僅設(shè)計(jì)單齒，即 ，所承受轉(zhuǎn)矩較.? 1z? 小、可以滿足要求。 4.10.2 摩擦輪動(dòng)力驅(qū)動(dòng)機(jī)的選取 摩擦輪轉(zhuǎn)矩為： （4.10.2）=15.02Nm=1.9375TFR???摩 摩 下 摩 圖 3-1、圖 3-2 和圖 3-3 可選擇減速機(jī)型號(hào)為： （4.10.3）FAZ32Y?10.54PMC? 5.其他零部件 5.1 水平軸 圖 5-1 水平軸 5.2 刻線刀示意圖 圖 5-2 刻線刀 圖 5-3 刀體刀刃的布局 5.3 工作臺(tái)示意圖 圖 5-4 工作臺(tái) 5.4 軸承的選取 參見參考資料[1]第 64 頁(yè)。 5.5 鍵的選取 根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，見參考資料[1]第 53 頁(yè)。 5.6 水平軸復(fù)位彈簧的選取 YA-4.5-10.5-65-2LH GB/T2089-1994B級(jí) 圖 5-5 壓縮彈簧 6 結(jié)論 機(jī)器的應(yīng)用可以充分利用，節(jié)省了成本，大大提高了生產(chǎn)效率。 平尺刻線機(jī)代替了以往的人工作業(yè)，提高了機(jī)械化程度及生產(chǎn)效率，節(jié)省了人力及時(shí) 間，改善了人們的作業(yè)環(huán)境。 本設(shè)計(jì)采用巧妙的應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)控制刻線和抬刀，用摩擦輪配合不完全齒輪機(jī)構(gòu)完成 定時(shí)、定量的進(jìn)料動(dòng)作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不復(fù)雜，理論上達(dá)到了刻線要求及其它相應(yīng)工作條件。 理論上本機(jī)使用價(jià)值高，經(jīng)濟(jì)效益高，由于本設(shè)計(jì)沒有做試驗(yàn)，對(duì)其實(shí)際的可行性程度還 不能確定。 致 謝 本次設(shè)計(jì)是在劉媛媛老師的悉心指導(dǎo)與嚴(yán)格要求下進(jìn)行的。從設(shè)計(jì)（論文）的選題、 方案的設(shè)計(jì)、具體的測(cè)繪與繪圖到論文撰寫的每個(gè)環(huán)節(jié)，都凝聚著劉老師的心血和汗水。 劉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開拓創(chuàng)新的工作作風(fēng)及對(duì)事業(yè)的奮進(jìn)執(zhí)著精神，都將使我銘記在 心，并時(shí)刻激勵(lì)著我不斷追求勇往直前。 大學(xué)四年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對(duì)我的母校，我的父母親人們，我的老師 和同學(xué)們、表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學(xué)給了我在大學(xué)的本科四年深造機(jī) 會(huì)，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。塔里木大學(xué)四季如春的校園，美麗如詩(shī)的風(fēng)景都深深的留在 了我的記憶里。四年珍貴的學(xué)習(xí)期間，讓我的知識(shí)體系更加完善，思想觀念更加成熟，整 體素質(zhì)得到了極大的鍛煉。 “自強(qiáng)不息，求真務(wù)實(shí)”的校訓(xùn)我將銘記于心，在未來的學(xué)習(xí)和 工作中躬身踐行。 再次,感謝我的同學(xué)們,在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中得到了他們無私的幫助，以及許多啟發(fā)性的指 導(dǎo)和建議。在此向所有支持、關(guān)心、幫助我的人表示由衷的感謝!祝他們永遠(yuǎn)健康、幸福! 最后，感謝我的父母親人們對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)的默默支持，使我能順利完成本科學(xué)業(yè)。 參考文獻(xiàn) [1] 吳宗澤. 機(jī)械原理課程指導(dǎo)書.第 1 版.北京：高等教育出版社 , 2005:29-30 [2] 徐穎主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).—2 版.北京 機(jī)械工業(yè)出版社， 2000.6 [3] 東北工學(xué)院.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).冶金工業(yè)出版社.1980 [4] 西北工業(yè)大學(xué).機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版）.高等教育出版社 [5] 龔淮義.機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè).高等教育出版社.（第三版） [6] 吳宗澤.機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè).高等教育出版社. 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