《平尺刻線機(jī)設(shè)計(jì)-機(jī)械設(shè)計(jì)與制造主體實(shí)踐》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《平尺刻線機(jī)設(shè)計(jì)-機(jī)械設(shè)計(jì)與制造主體實(shí)踐（8頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、課 程 設(shè) 計(jì)（ 課 程 實(shí) 習(xí) ） 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造主體實(shí)踐(一) 院（系、部）： 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 姓 名： 劉志宏 同組成員： 尤景澤 江輝 王吉仁 班 級： 機(jī)132 指導(dǎo)教師簽名： 徐 林 林 2015年 7 月 10 日·北京 目錄 1.1機(jī)器的功能和設(shè)計(jì)要求…………………………………………3 1.2工作原理和工藝動作…………………………………………… 4 1.3執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型和評定………………………………………5 1.

2、4擬定運(yùn)動循環(huán)圖…………………………………………………12 1.5 機(jī)械運(yùn)動方案示意圖……………………………………………12 1.6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺度設(shè)計(jì)………………………………………13 1.7 機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………18 1.8 設(shè)計(jì)結(jié)果得分析…………………………………………………20 1.9參考文獻(xiàn)…………………………………………………………20 2.0設(shè)計(jì)體會…………………………………………………………20 1.1平尺刻線機(jī)設(shè)計(jì) 一、工作原理及工藝動作過程 在很多具有定量要求的相對移動和相對轉(zhuǎn)動的零件上，需要有指示相對移動或轉(zhuǎn)動量的刻

3、度線。平尺刻線機(jī)主要用于有相對移動零件的刻線工作。刻度線長度按十進(jìn)制規(guī)律分為三種，分別指示一、五和十，并依次重復(fù)出現(xiàn)。圖1所示的鋼板尺就是用平尺刻線機(jī)加工的。顯然在加工時，平尺每送進(jìn)1 mm，刻刀刻線一次，且能自動改變刻線長度。因 圖1 鋼板尺 此，平尺刻線機(jī)主體工作機(jī)構(gòu)是刻線機(jī)構(gòu)（主運(yùn)動）和平尺送進(jìn)機(jī)構(gòu)（輔助運(yùn)動）。 二、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 (1)平尺毛坯的輪廓尺寸(圖6-14)為：1040×30mm(長×寬)。 (2)要求在平尺毛坯上按一定規(guī)律刻出不同長度的線條：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

4、線刻一條長線，然后依次重復(fù)。 (3)刻線深度為0.5mm，深度要均勻，為防止刀具磨損，要求反行程有抬刀運(yùn)動。 (4)刻線速度：每秒鐘刻一條線。 (5)行程速度變化系數(shù)K≥1.2。 (6)為擴(kuò)大刻線機(jī)的應(yīng)用范圍，要求線條長度可調(diào)(短、中、長三種長度的比例可不變)。 (7)刻線機(jī)在工作過程中主動軸的角速度不均勻系數(shù)?？叹€時的切削力。 三、設(shè)計(jì)方案提示 (1) 在刻線機(jī)構(gòu)中需要考慮抬刀運(yùn)動和自動改變線條長度的機(jī)構(gòu)及其它一些必要的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。 (2)根據(jù)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行傳動計(jì)算，可初選電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速n＝1450 r/min。通過傳動比計(jì)算確定主運(yùn)動和送進(jìn)運(yùn)動系統(tǒng)中各

5、級傳動比的分配。 (3) 刻線機(jī)構(gòu)為了保證刻線質(zhì)量，應(yīng)盡可能使刻刀在刻線行程內(nèi)勻速運(yùn)動。抬刀機(jī)構(gòu)必須與刻線機(jī)構(gòu)運(yùn)動協(xié)調(diào)，即在刻線完成點(diǎn)抬刀，在刻線起始點(diǎn)落刀。為保證落刀時刀尖不碰到平尺坯上，刻刀在刻入尺坯前應(yīng)有一定距離的空程，在設(shè)計(jì)時主運(yùn)動的行程應(yīng)考慮這段距離（可取為3～4mm）。 (4) 自動改變行程長度的附加機(jī)構(gòu)必須與進(jìn)給運(yùn)動聯(lián)系起來，即每進(jìn)給四次，第五次行程由短程變?yōu)橹谐蹋龠M(jìn)給四次短程，第五次時變?yōu)殚L程，完成一次循環(huán)。顯然在進(jìn)給機(jī)構(gòu)和行程控制機(jī)構(gòu)之間，需要一個計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)循環(huán)的控制。這一計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)要求簡單實(shí)用，靈活可靠，且必須是一種純機(jī)械式的設(shè)計(jì)方案。 (5)根據(jù)對刻線機(jī)

6、工作循環(huán)的載荷變化規(guī)律和各構(gòu)件的估計(jì)質(zhì)量以及各傳動系統(tǒng)的估算阻力，對整個機(jī)械傳動系統(tǒng)進(jìn)行力分析，求出機(jī)械系統(tǒng)一個循環(huán)的等效阻力矩變化規(guī)律，并近似以其平均值計(jì)算所需電動機(jī)功率，選擇合適的電動機(jī)功率。 四、設(shè)計(jì)任務(wù) （1） 根據(jù)工藝動作要求擬定并繪制運(yùn)動循環(huán)圖； （2） 進(jìn)行刻線機(jī)構(gòu)和平尺送進(jìn)機(jī)構(gòu)的選型； （3） 機(jī)械運(yùn)動方案的評定和選擇； （4） 根據(jù)選定的原動機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)擬定機(jī)械傳動方案，分配傳動比，并在圖紙上畫出傳動方案圖； （5） 對機(jī)械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動尺寸計(jì)算； （6） 對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析，畫出運(yùn)動線圖，進(jìn)行運(yùn)動模擬； （7） 畫出機(jī)械運(yùn)動方案簡圖

7、； （8） 進(jìn)行飛輪設(shè)計(jì)； （9） 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。 1.2.三運(yùn)動分析 1.運(yùn)動要求：實(shí)現(xiàn)“抬刀—刻線－抬刀－刻線”的運(yùn)動。 2.功能分析：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)三部分組成。抬 刀機(jī)構(gòu)用于刻線時將刀具壓下；刻線機(jī)構(gòu)用于刻線，刻線機(jī)構(gòu)要有急回特性：進(jìn)給機(jī)構(gòu)用于控制刻線間隔以及改變刻線長度。 六．機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案擬定 1.刻線機(jī)構(gòu)的方案選定 方案一： 此方案為六桿機(jī)構(gòu)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與搖桿滑塊機(jī)構(gòu)的組合。 主要優(yōu)點(diǎn)為：運(yùn)動副為低副，磨損小，且制作簡便，可以傳遞遠(yuǎn)距離的動作。 主要缺陷：慣性力和慣性力矩不易平衡，設(shè)計(jì)比高副機(jī)構(gòu)復(fù)雜，有時為了滿足需要需要增

8、加運(yùn)動副的數(shù)目，會產(chǎn)生運(yùn)動誤差，影響傳動精度。 方案二： 刀具工作臺下的圓柱體實(shí)現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動，在圓柱外表面開槽，通過槽位置的設(shè)定和工作臺下桿和槽的配合實(shí)現(xiàn)可控的往復(fù)運(yùn)動和其急回特性，上右圖就為展開的圓柱外圓槽曲線。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單且可實(shí)現(xiàn)可控往復(fù)運(yùn)動的功能要求，且有急回特性。 缺點(diǎn)：此方案需要的圓柱體較大，效率低，磨損問題較為嚴(yán)重，運(yùn)動過程中可能會出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，較為危險(xiǎn)。 方案三: 通過凸輪控制載刀臺的水平方向的前后刻線運(yùn)動從而完成刻線。 主要優(yōu)點(diǎn)： 只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞纯墒箯膭蛹?shí)現(xiàn)任意預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，完全可以實(shí)現(xiàn)刀具在刻線時勻速運(yùn)動。并且結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，工作可靠。

9、缺點(diǎn)：凸輪為高副接觸，容易磨損，凸輪輪廓加工比較困難，費(fèi)用較高。 綜合上面的分析，由于刻線機(jī)構(gòu)大部分為低速機(jī)構(gòu)，又要求精度較高，且結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，同時要求刻線時勻速運(yùn)動。(2)與（3）比較,圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪徑向尺寸比盤型凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪徑向尺寸要小得多，所需凸輪活動空間也小。但是它的軸向尺寸卻增大了，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中，還應(yīng)根據(jù)允許的空間大小，最后決定選擇方案（3） 2抬刀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 方案一 此方案存在明顯不足：由于是靠彈簧來實(shí)現(xiàn)抬刀落刀的，所以刻線深度容易存在較大誤差。 方案二 用此連桿機(jī)構(gòu)會增大機(jī)構(gòu)所占空間，且比較復(fù)雜。 方案三 仍采用凸輪機(jī)構(gòu)完成抬刀落刀運(yùn)動，且能完全控制

10、刀具運(yùn)動規(guī)律，結(jié)構(gòu)緊湊。 綜上，選取方案3為抬刀機(jī)構(gòu)。 3 工作臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)方案的選用 方案一 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與外棘輪組合機(jī)構(gòu)，通過右面的棘輪把間歇的轉(zhuǎn)動傳遞出去。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，傳力較小，運(yùn)動靈活，利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)右輪的往復(fù)轉(zhuǎn)動。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單但不緊湊。 方案二 差動螺旋可實(shí)現(xiàn)尺坯的先后運(yùn)動，但在改變尺坯左右方向上局限性很大，因?yàn)橐淖兛潭鹊拈L度，所以這種方法不適用。 方案三 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與外棘輪組合機(jī)構(gòu)，通過右面的棘輪把間歇的轉(zhuǎn)動傳遞出去。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，傳力較小，運(yùn)動靈活，，利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)右輪的往復(fù)轉(zhuǎn)動。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單但不緊湊。 綜上，這里選擇方案三。

11、 同時工作臺上安放塔輪來實(shí)現(xiàn)改變刻線長度 塔輪造型如下圖 工作時刀具從內(nèi)向外刻線，刻短線時水平桿抵在內(nèi)圓上，每刻四個短線，水平桿抵在中圓上，鋼尺平臺向刀具（圖中是向右）移動刻出中線；同理刻出長線。 這里，用一個棘輪控制塔輪的間歇轉(zhuǎn)動（具體說明在總體設(shè)計(jì)方案后面）。 四整體方案設(shè)計(jì)1 整體方案設(shè)計(jì)2 整體方案3 備注（右側(cè)工作臺工作原理） 具體說明如下圖 電動機(jī)帶著曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動，同時曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與外棘輪組合機(jī)構(gòu)，通過右面的棘輪把間歇的轉(zhuǎn)動傳遞出去，傳遞給塔輪，使它 配合工作臺間歇運(yùn)動。 塔輪的具體構(gòu)造 方案論證，對于1方案，有用到彈簧機(jī)構(gòu)，所以不差比較大，不適合，對于

12、2方案主要研究的是機(jī)構(gòu)走刀的左右形成問題，但考慮到刻度機(jī)在刻線時有一個勻速前行的過程，很顯然塔輪上面的凸起溝槽不能夠是刻線機(jī)在工作時按照既定方案勻速刻線，所以排除第2方案，最終確定第3方案。 1.3機(jī)構(gòu)的運(yùn)動循環(huán)圖為 1.4刻線機(jī)構(gòu)兩凸輪輪廓參數(shù)的確定 刀具的運(yùn)動軌跡如下： 說明：（1）刀具分為水平方向和豎直方向的兩個分運(yùn)動。 （2）刀具水平運(yùn)動抬刀后要有急回運(yùn)動。 （3）刀具水平勻速運(yùn)動的距離為最長刻線的長度18mm，這樣保證了刻線的均勻。這里靠載鋼尺的工作臺的左右移動完成刻線長度的改變，靠鋼尺進(jìn)給運(yùn)動完成刻線。 （4）黑線為刀具黃線為刀具運(yùn)動軌跡藍(lán)線為刻線。 （5）我們考慮

13、了刻刀在刻入尺坯前應(yīng)有的空程距離，這段距離大概3到4mm 1.5控制水平運(yùn)動的凸輪 1. 控制刀具水平運(yùn)動凸輪輪廓（對心尖頂從動件盤型凸輪機(jī)構(gòu)）的設(shè)計(jì) 這里采用解析法 第一步：設(shè)計(jì)從動件的運(yùn)動規(guī)律： 運(yùn)動參數(shù)的設(shè)定： 凸輪轉(zhuǎn)角為? 角速度ω為 (4*л/3)rad/s = 240度/s Vmax=V刻線=24mm/s 行程速比系數(shù)K=2.6 t工作=1.083s t回程=5/12s Hmax=22mm H刻線=18mm 速度v解析式如下： 0≤?≤2л v1=12-12cos(9?/2) 0≤?≤2л/9 v2=24 2л/9≤?

14、≤11л/9 V3=12-12cos(9?/2-9л/2) 11л/9≤?≤13л/9 V4=cos(?-л)- 13л/9≤?≤2л 位移s的解析式如下： S1=9?/л-2sin(9?/2)/л 0≤?≤2л/9 S2=18?/л-2 2л/9≤?≤11л/9 S3=9?/л+9-2sin(9?/2) 11л/9≤?≤13л/9 S4=22+11sin(18?/5-26л/5)/л-198(?-13л/9)/5/л) 13л/9≤?≤2л 加速度a的解析式如下： a1=72лsin(9?/2) 0≤?≤2л/9 a2

15、=0 2л/9≤?≤11л/9 a3=-72лsin(9?/2-11л/2) 11л/9≤?≤13л/9 a4=-72лsin(18?/5-26л) 13л/9≤?≤2л 第二步： 設(shè)計(jì)凸輪曲線輪廓 凸輪基圓半徑的選擇方法： 1. 采用理論計(jì)算. Rmin=√((ds/d?e/tgα-s)2+) α=[α]=30度 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得Rmin>=30mm 這里選取基圓半徑Ro=50mm 2. 控制抬刀的凸輪（對心尖頂盤型凸輪機(jī)構(gòu)）曲線輪廓的設(shè)計(jì)（使用圖解法） 這里基圓半徑r=20mm(經(jīng)由前面計(jì)算得到） H=3.5mm 位移s

16、的解析式如下： S1=?-лsin(л?) 0≤?≤ S2= ≤?≤11л/9 S3=лsin(9?-11л)-л?+ 11л/9≤?≤13л/9 S4=0 13л/9≤?≤2л 速度v的解析式如下： V1=л-лcos(?) 0≤?≤ V2=0 ≤?≤ 11л/9 V3=21cos(9?-11л)-21 11л/9≤?≤13л/9 V4=0

17、 13л/9≤?≤2л 加速度a的解析式如下： a1=sin(?) 0≤?≤ a2=0 ≤?≤11л/9 a3=-252лsin(9?-11л) 11л/9≤?≤13л/9 a4=0 13л/9≤?≤2л 將各段分5份使用’反轉(zhuǎn)法 ’ 畫出輪廓曲線 曲線輪廓見下圖 1.6塔輪機(jī)構(gòu)的簡單設(shè)計(jì) 塔輪中的最外有效直徑差值（綠色的外圓與黃圓）為（18-10）x2，即差值為10，塔輪黃色和紅色 的圓有效直徑差值

18、為（13-10）x2, 即差值為6,最內(nèi)部的紅色圓的直徑可以適當(dāng)選擇，只需使刻線長短滿足差值一半。 CAD成圖 1.7 傳動機(jī)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 刻線機(jī)構(gòu)主軸轉(zhuǎn)速n1=40r/min 進(jìn)給間歇機(jī)構(gòu)主軸轉(zhuǎn)速n2=80r/min 首先選擇電動機(jī)，常用的電動機(jī)型號如下表： 電動機(jī)轉(zhuǎn)速確定 取帶傳動的傳動比ib=2～4，齒輪傳動的傳動比ig=3～5，則傳動裝置的總傳動比為： i=ibig=(2～4)×(3～5)=6～20 故得電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為： n=80x(6~20)=480-1600r/min 查表，選擇選用Y90L-4的電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/m 取帶傳

19、動的傳動比為4.兩個傳動比分別為刻線機(jī)構(gòu)i1=37.5, 進(jìn)給機(jī)構(gòu)i2=18.75 傳動圖 如 各個齒輪的齒數(shù)見上圖。 1.8設(shè)計(jì)結(jié)果的分析 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)省了人力及時間，改善了人們的作業(yè)環(huán)境。 本設(shè)計(jì)采用一般思路應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)控制刻線和抬刀，用塔輪機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)配合完成定時、定量的進(jìn)料動作，結(jié)構(gòu)簡單不復(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)，對其實(shí)際的可行性程度還不能確定。 1.9參考文獻(xiàn) [1] 材料力

20、學(xué)（第五版）.高等教育出版社. [2] 江帆主編.機(jī)械原理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2012:12 [3] 北京理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室編.機(jī)械制圖.6版.北京：高等教育出版社，2007.7 [4] 簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.同濟(jì)大學(xué)出版社，2002.5 2.0設(shè)計(jì)體會 在機(jī)械設(shè)計(jì)中，需要一步一步循序漸進(jìn)地去做。首先要了解要做什么機(jī)器要完成什么工作，接著去分析欲完成其工作的運(yùn)動動作，然后去想做該運(yùn)動動作的機(jī)構(gòu)能有哪些，在之前的課程設(shè)計(jì)中我們沒有很深刻的理解這一點(diǎn)，加之上學(xué)期有電子實(shí)習(xí)，沒有按時請教老師，導(dǎo)致了方案遲遲沒有確定和完成，我們?nèi)詧?jiān)持最初方案，并不斷改正，這期間有很多問題，但得到了徐老師和竇老師的理解和幫助，在此感謝各位老師的寬容。在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的尺寸時，我們?nèi)シ治鲞\(yùn)動規(guī)律是否符合工作的過程。再去檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)，能否正常工作，滿足一些要求。 每個步驟都記錄，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中會有很多的錯誤和未知因素（未想到的因素）的干擾，出現(xiàn)這些問題時要經(jīng)常翻回去重新計(jì)算、分析，甚至是重新設(shè)計(jì)方案。 這次課設(shè)是對我們的一次深刻歷練，我們一定汲取教訓(xùn)，爭取在日后的機(jī)械其他課程中逐漸彌補(bǔ)不足和缺陷，再次感謝竇老師和徐老師的認(rèn)真批閱和指正！