鎖梁自動成型機床扳彎機構(gòu)課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一部分 機械原理課程設計任務書1</p><p>　　§1.1工作原理及工藝動作過程2</p><p>　　§1.2要求完成的設計工作量3</p><p>　　§1.3設計相關數(shù)據(jù)4</p><p

2、>　　第二部分 機構(gòu)的設計4</p><p>　　§2.1鎖梁自動成型機床扳彎機構(gòu)的功能與設計要求5</p><p>　　§2.2功能原理設計6</p><p>　　§2.3功能分解7</p><p>　　§2.4功能原理的工藝過程分解并確定執(zhí)行構(gòu)件的運動形式8</p>

3、<p>　　§2.5繪制機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖9</p><p>　　§2.6根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運動形式選擇機構(gòu)10</p><p>　　§2.7用形態(tài)學矩陣法創(chuàng)建機械系統(tǒng)運動方案11</p><p>　　§2.8機械系統(tǒng)運動方案簡圖12</p><p>　　§2.9根據(jù)工藝動作

4、順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖13</p><p>　　第三部分 機構(gòu)的尺寸計算與設計14</p><p>　　§3.1原動機的選擇15</p><p>　　§3.2傳動機構(gòu)的比較與選擇16</p><p>　　§3.3電機向主軸轉(zhuǎn)動設計與分析17</p><p>　　§

5、;3.4送料機構(gòu)尺寸計算18</p><p>　　§3.5定位機構(gòu)尺寸計算19</p><p>　　§3.6扳彎機構(gòu)尺寸計算20</p><p>　　第四部分 計算機調(diào)試機構(gòu)21</p><p>　　§4.1凸輪形狀運動調(diào)試22</p><p>　　§4.2連桿機構(gòu)的

6、運動分析23</p><p><b>　　附.參考文獻24</b></p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　貴州大學機械工程學院</p><p>　　機械原理課程設計任務書 </p><p>　　鎖梁自動成型機床扳彎機構(gòu)設計</p&g

7、t;<p>　　1.1工作原理及工藝動作過程</p><p>　　鎖梁自動成型機床加工鎖梁（即掛鎖上用與插入門扣的鉤狀零件）的工序為：將盤圓鋼條校直、切槽、車圓頭、切斷和扳彎成型。本機構(gòu)為該機床的扳彎成型工藝部分，由送料機構(gòu)、定位機構(gòu)和扳彎機構(gòu)組合而成。扳彎成型加工原理如下圖：送料滑塊1將工件2送到扳彎工位后即返回，定位銷3上升至鎖梁槽內(nèi)，將鎖梁卡住，扳彎架4轉(zhuǎn)動扳彎角度，扳彎架上的滾輪6繞固定滾輪

8、5也轉(zhuǎn)過扳彎角度，將鎖梁扳彎成型。然后扳彎架返回原位，定位銷下降，松開工件，待送料滑塊第二次送進時將已扳彎成型的工件推出工位。</p><p>　　1.2要求完成的設計工作量 </p><p>　　1)本任務只需完成機床的扳彎成型工藝部分的設計，由送料機構(gòu)、定位機構(gòu)和扳彎機構(gòu)組合而成。</p><p>　　2)根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖。 </

9、p><p>　　3)按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。 </p><p>　　4)構(gòu)思系統(tǒng)運動方案(至少2個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案（ 要求送料機構(gòu)最終需采用連桿機構(gòu)）。</p><p>　　5)對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸設計。 </p><p>　　6)對送料機構(gòu)進行運動學分析</p><p>　　7)繪制系

10、統(tǒng)機械運動方案簡圖（3號圖）。</p><p>　　8）完成設計說明書的編寫。 </p><p>　　1.3設計相關數(shù)據(jù):</p><p>　　1．生產(chǎn)率：15件/分</p><p>　　2.電機轉(zhuǎn)速：800轉(zhuǎn)/分</p><p><b>　　3.工件尺寸：</b></p><

11、p>　　工件展開長度=225mm</p><p>　　工件外徑D1=9mm</p><p>　　工件溝槽直徑D2=6mm</p><p><b>　　4.齒輪模數(shù)：5</b></p><p>　　5.扳彎角度：195°</p><p>　　2.1鎖梁自動成型機床扳彎機構(gòu)的功能與設

12、計要求</p><p>　　圖1-2所示為掛鎖的一個零件，稱為“鎖梁”。鎖梁自動成型機床扳彎機構(gòu)的功能是將已切削加工后的材料進行扳彎再加工成“鎖梁”。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　2.1.1設計要求和參數(shù)為：</p><p>　　1．“鎖梁”的形狀如圖2-1所示；</p>

13、<p><b>　　2.自動連續(xù)生產(chǎn)；</b></p><p>　　3.生產(chǎn)能力為15件/分鐘；</p><p>　　4.加工質(zhì)量要達到規(guī)定的技術(shù)要求；</p><p>　　5.機械系統(tǒng)運動方案應力求簡單、可靠。</p><p><b>　　2.2功能原理設計</b></p>

14、;<p>　　1.鎖梁自動成型機床扳彎機構(gòu)的功能是將已切削加工后的材料進行扳彎再加工成“鎖梁”。將切削加工的金屬材料加工成圖1-2所示的零件，可采用圖2-1所示的扳彎機構(gòu)來實現(xiàn)。用一扳彎滾子將工件壓在一圓弧模塊上，然后繞圓弧模塊轉(zhuǎn)一個角度，可將工件扳彎成與圓弧模塊相對應的圓弧。</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p><b&g

15、t;　　2.3功能分解</b></p><p>　　1.為了將已切削的工件加工成鎖梁，可將其分為下面幾部分：</p><p>　　a.切削成型送料功能</p><p><b>　　b.送料定位功能</b></p><p><b>　　c.工件扳彎功能</b></p><

16、;p><b>　　2.功能邏輯圖：</b></p><p>　　2.4功能原理的工藝過程分解并確定執(zhí)行構(gòu)件的運動形式</p><p>　　1.送料功能：送料板將工件送到指定位置，然后送料板又回到原處。它的運動是間歇往復運動。</p><p>　　2.定位功能：采用活動定位桿進行定位，執(zhí)行機構(gòu)為凸輪機構(gòu)上的定位桿，它的運動是間歇往復運動。&

17、lt;/p><p>　　3.板彎功能：用一板彎滾子將工件壓在一圓柱模塊上，然后</p><p>　　繞圓柱模塊轉(zhuǎn)一個角度，即可將工件扳成于圓柱模塊半徑相對應的弧</p><p>　　形。由扳彎的工作原理可知，它的執(zhí)行機構(gòu)是扳彎滾子支架，它的運動是間歇往復轉(zhuǎn)動。</p><p>　　2.5繪制機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能圖</p><p

18、>　　根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的形式，繪制出機械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化功能圖</p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　2.6根據(jù)執(zhí)行構(gòu)件的運動形式選擇機構(gòu)</p><p>　　1.送料板間歇往復運動：可選用曲柄滑塊機構(gòu)，連桿機構(gòu)。</p><p>　　a.工件送料機構(gòu)的選擇與比較</p><p

19、><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　圖2-5</b></p><p>　　從圖中知，在卡手夾緊工件后，轉(zhuǎn)動的缺口滾動將卡手送往左邊，由于有彈簧的存在，將往左的卡手又彈回原處，實現(xiàn)往復運動。從原理上分析，該機構(gòu)運動行程大，易控制停歇時間。</p><p><b>　　方案二：</

20、b></p><p><b>　　圖2-6</b></p><p>　　根據(jù)運動需求，選擇曲柄滑塊帶動卡手左右往復運動，由于卡手是間歇往復直線運動，故要求曲柄滑塊也是直線往復間歇運動，這需要用不完全齒輪使曲柄有時間停歇。在時間和計算上有明顯的優(yōu)勢。</p><p><b>　　故采用方案二。</b></p>

21、;<p>　　2.定位桿間歇往復運動：可選用凸輪機構(gòu)，連桿機構(gòu)，組合機構(gòu)</p><p>　　b.切槽定位夾緊機構(gòu)選擇與比較</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　圖2-7</b></p><p>　　圖中，利用凸輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為滾子的上下往復運動，在

22、彈簧的作用下將上升的桿件彈下，保證與凸輪緊密接觸，由于在凸輪上可以很好的控制時間停歇，故滿足卡子間歇的上下運動。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　圖2-8</b></p><p>　　圖中，曲柄滑塊機構(gòu)將主動件的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為滑塊的往復運動，保證U形卡槽上下運動，優(yōu)點是構(gòu)件簡單易計算時

23、間關系，但是難滿足U形卡子的間歇運動。</p><p><b>　　故采用方案一。</b></p><p>　　3．扳彎滾筒間歇往復運動：可選用凸輪機構(gòu)、齒輪副機構(gòu)。</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　圖2-9</b></p>

24、<p>　　在該圖中，利用齒輪的減速功能將扳彎滾子的大轉(zhuǎn)動角度轉(zhuǎn)換為大齒輪的小角度轉(zhuǎn)動，再利用凸輪的間歇往復運動驅(qū)動連桿上下移動，從而帶動大齒輪轉(zhuǎn)動一定的角度，實現(xiàn)了扳彎滾子的間歇往復運動。缺點是使用機構(gòu)多，角度的精確度難保證，誤差大，占空間。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　圖2-10</b&g

25、t;</p><p>　　圖中，同樣使用大小齒輪不同轉(zhuǎn)速功能，將扳彎滾子轉(zhuǎn)動的大角度換為大齒輪的小角度轉(zhuǎn)動，主動件利用凸輪驅(qū)動齒條與齒輪嚙合實現(xiàn)運動的傳遞，實現(xiàn)滾子的間歇往復運動，優(yōu)點是易計算時間關系，好控制間歇時間。故采用方案二。</p><p>　　2.7用形態(tài)學矩陣法創(chuàng)建機械系統(tǒng)運動方案</p><p>　　根據(jù)機械運動轉(zhuǎn)換功能圖可構(gòu)成圖形態(tài)學矩陣，圖所示的形

26、態(tài)學矩陣可求出鎖梁自動成型系統(tǒng)運動方案數(shù)為：</p><p>　　N=2X2X2X2X2=32</p><p>　　2.8機械系統(tǒng)運動方案簡圖</p><p>　　根據(jù)設計要求，設計出的自動鎖梁扳彎機如下圖：</p><p>　　2.9根據(jù)工藝動作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖</p><p>　　為了使鎖梁自動成型系統(tǒng)

27、各運動構(gòu)件運動協(xié)調(diào)配合，設計直線式運動循環(huán)圖：</p><p><b>　　3.1原動機的選擇</b></p><p>　　根據(jù)設計的要求可知，鎖梁一般是大批量生產(chǎn)；從能源方面看，工廠的電源能有效地保證并充足，且有降低生產(chǎn)成本，便于操著，工件可靠，維修方便，應盡量選用電力驅(qū)動。從對環(huán)境影響來看，電力驅(qū)動方式所生產(chǎn)的污染較小，可選擇電動機。從經(jīng)濟方面來看，電動機應滿足一

28、定的功率，防止功率過大造成浪費，過小負荷過大，使生產(chǎn)率達不到要求致使浪費時間。所以為了滿足上述要求，選擇電壓為380V轉(zhuǎn)速800轉(zhuǎn)/分的交流電動機最為合適。</p><p>　　3.2傳動機構(gòu)的比較與選擇</p><p>　　機械系統(tǒng)中的傳動機構(gòu)是把原動機輸出的機械能傳遞給執(zhí)行機構(gòu)并實現(xiàn)能量分配、轉(zhuǎn)速的改變及運動形式的改變的中間裝置。傳動機構(gòu)最常見的有齒輪轉(zhuǎn)動、帶傳動、蝸桿傳動等。<

29、/p><p><b>　　特點：</b></p><p>　　1.齒輪傳動：承載能力和速度范圍大；傳動比恒定，工作可靠，效率高；制造和安裝精度要求高，精度低時運轉(zhuǎn)有噪音；無過載保護作用；</p><p>　　2.蝸桿傳動：機構(gòu)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(gòu)；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

30、材料；制造精度要求高，刀具費用貴。</p><p>　　3.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(jié)構(gòu)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大，帶的壽命較短。</p><p>　　由上述幾種主要的傳動裝置相互比較，齒輪傳動、帶傳動用于減速，扳彎機構(gòu)使用齒

31、條和齒輪傳動。</p><p>　　3.3電機向主軸轉(zhuǎn)動設計與分析</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)率15件/分可知，主軸的轉(zhuǎn)速為15r/min。從而可以算得傳動比i=800/15,從而設計四級減速如圖一級減速用皮帶輪1/4；二級減速用齒輪2/3;三級減速用齒輪3/4;四級減速用齒輪2/3;</p><p><b>　　減速參數(shù)：</b></

32、p><p>　　D1=40mm D2=160mm </p><p>　　Z1=18 Z2=45 Z3=18 Z4=18 Z5=27</p><p>　　3.4送料機構(gòu)尺寸計算</p><p>　　送料機構(gòu)為曲柄滑塊機構(gòu)，由生產(chǎn)速度15件/分可知曲柄的轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/分。由工件長度為225mm，那么得曲柄的桿長為112.5mm。由于送料卡

33、子為間歇運動，則用不完全齒輪驅(qū)動曲柄間歇轉(zhuǎn)動，得到1/2不完全齒輪的轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分，又保證和其他機構(gòu)的轉(zhuǎn)速一致，那么用一個變速箱將減速器輸出的15轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速加速到30轉(zhuǎn)/分傳遞給不完全齒輪與曲柄嚙合，從而得到曲柄最終做間歇運動。</p><p>　　個齒輪參數(shù)為Z1=40 Z2=20 Z3=20 Z4=20</p><p>　　3.5定位機構(gòu)尺寸計算</p><

34、;p>　　定位夾緊為一體的機構(gòu)如圖可知，當凸輪旋轉(zhuǎn)，通過導桿使U形塊上下移動，實現(xiàn)定位和夾緊。設計凸輪的基圓半徑為40mm，升程為19mm，（根據(jù)計算升程應大于（9-6）/2=1.5mm）</p><p>　　故得近休止角=90°</p><p><b>　　升程角度=90°</b></p><p><b>

35、　　遠休止角=135°</b></p><p><b>　　回程角度=45°</b></p><p>　　3.6扳彎機構(gòu)尺寸計算</p><p>　　如圖，由于扳彎需要轉(zhuǎn)過195°，選擇齒輪R22.5與R45嚙合可得R45齒輪只需轉(zhuǎn)過97.5°，就可以完成輪R22.5轉(zhuǎn)過195°，由

36、于扳彎為往復回轉(zhuǎn)圓周運動，又選用齒條與R45嚙合，將齒條的直線往復運動轉(zhuǎn)化為齒輪R45的往復回轉(zhuǎn)圓周運動。又將凸輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為齒條的直線往復運動。既滿足間歇，又滿足能量的利用。</p><p>　　故可知在齒輪R45轉(zhuǎn)過的97.5°中就確定了凸輪的位移量為87.232mm，基圓半徑為50mm，近休角度=180°升程角度135°回程角度=45°</p><

37、p>　　4.1凸輪形狀運動調(diào)試</p><p><b>　　1.參數(shù)設置</b></p><p><b>　　2．軟件生成模型</b></p><p><b>　　A．繪制基圓</b></p><p><b>　　B．繪制外輪廓曲線</b></

38、p><p>　　C．指定掃描輪廓關系</p><p><b>　　D．得到凸輪形狀</b></p><p>　　4.2連桿機構(gòu)的運動分析</p><p><b>　　設計總結(jié)</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><