机械原理课程设计小电器引出线设计.docx
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机械原理课程设计小电器引出线设计
机械原理课程设计
说明书
设计题目题目4
小电器引出线绑扎机设计
西北工业大学
专业机械电子工程
班号05071001
设计者1:
陈逸云2010301349
2:
高田2010301352
3:
白强2010301348
指导教师苏华
完成时间2010年4月24日
设计题目小电器引出线绑扎机设计
一:
设计题目
设计要求:
小电器的引出电线是随其小电器一道出售的附件,为便于用户应用和包装,需将引出线绑扎成如图所示的小卷。
为使引出线在展开时不致打扭,引出线刚开始需作8字形缠绕,最后才在中间部分横着缠上几圈。
引出线的长度范围一般在1.5~3m之间,要求作8字形缠绕的圈数,最好能在相应的可绕圈数之间调整,横着缠绕的圈数为4~6圈即可,引出线的原材料为绕在线轴上的双胶软质细线。
试设计该绑扎机的工作原理及工艺动作,绘出其整机的机械系统简图、工作循环图和个别部分的结构示意图,并编写提交相关设计说明技术报告。
技术指标:
表1小电器引出线绑扎机的设计要求
功能要求
1)实现“8”字形结构;2)对“8”字形结构进行缠绕。
几何参数
1)引出线的原材料为绕在线轴上的双胶软质细线;2)所要缠绕的引出线长约1.5-3m;3)所需的缠绕圈数为4-6圈。
运动参数和力要求
1)自动引导与送线,实现其缠绕功能。
生产率
每班(8小时)生产率≥960件
安全与人机工程
1)绑扎机应尽可能简单,便于工作人员对机器进行必要的清理、维护;2)机器工作时对环境无害,即低噪声、低污染、低振动
使用和维护
1)调试与安装方便;2)尽可能减少人工操作
二:
机械系统的方案拟定
2.1:
工作原理确定
线轮上缠绕有大量所需的引出线,线轮在摩擦轮的作用下给绑线机构,并且起到一定的压直作用。
送线机构和绕线机构之间放置一个剪切机构,在不完全齿轮的传动下,线轮转动足够的时间,即引出线下行足够的长度,当引出线下行到一定的长度,剪切机构会将其剪断。
之后,剪断的线进入绕线机构。
执行绕线的机构为“8字”模板。
引出线下来后,进入导管,顺着导管继续向下运动,因为导管连接的滑块的运动轨迹是“8字”,所以线就被绕成了“8字”在槽轮连接的平台上,在两柱之间。
剪断之后,槽轮机构转120度,将线圈移到绑线机构。
由于绑线机构柱子细,所以很容易让线圈绕在绑线机构的两柱间。
然后经过由圆柱凸轮控制的柱子拉紧。
此时绑线的一端由凸轮固定住,线圈沿轴线做圆周运动,将绑线绕在中间绑定,完后经剪切装置剪断,被绑线装置甩出。
绑扎好的线圈掉落下去,至此完成一个完整的过程。
2.2:
执行构件及其运动设计
2.2.1送线机构设计
考虑到机构的简便灵活性,送线机构采取线轮和两个小导轮,实现引出线的送给。
线轮上缠绕有大量所需的引出线,摩擦轮通过与绑线机构相同的速度给机构送线,线轮转动足够的时间,即引出线下行足够的长度,然后剪切机构会将其剪断,剪断的线进入绕线机构。
2.2.2绕线机构功能
执行绕线的机构为有多种方案。
引出线下来后,进入导管,顺着导管继续向下运动,因为导管末端的运动轨迹“8”字,所以线就被绕成了“8字”在槽轮连接的平台上,在两柱之间。
2.2.3移线机构功能
由不完全齿轮控制的槽轮机构组成,移线机构的的平台连接在槽轮机构上。
2.2.4绑扎机构功能
由圆柱凸轮控制两杆间的张开和收缩,从而对线圈的夹紧和放开;由凸轮控制绑扎线一端的固定和松开;由不完全齿轮控制两杆的旋转,使线圈被绑扎线紧紧的捆住。
2.2.5剪切机构功能
由两个凸轮控制两块锋利的带棱金属块,使其相错的摩擦运动,实现剪切功能。
2.3原动机的选择
由于此机构属于轻工业的机械,只需一般的电动机即可。
该原动机为电动机,电动机转速均为1500r/min。
2.4执行构件的运动协调性(运动循环图)设计
图2-1
2.5机构选型及组合
绑线机构
一靠模法(图2-2)
图2-2
二凸轮(图2-3)
图2-3
三连杆机构(图2-4)
图2-4
移线机构(见图2-5)
图2-5
绑线机构(图2-6)
图2-6
切线机构(图2-7)
图2-7
2.6方案评价及优选
将方案一和方案二·三分别从运动性能、工作性能、经济性能以及结构紧凑性方面进行分析比较,如表2所示。
确定出最终方案。
表2方案一·方案二和方案三的性能比较
评价指标
评价对象
方案一
方案二
方案三
A运动性能
能够较好实现所需的运动规律,采用了模版机构,曲柄滑块机构,但摩擦较大,有较大的冲击,有倒回的风险。
能够实现所需的运动规律,由于采用了圆柱凸轮机构,所以精度很高。
但是凸轮制造复杂且要求精度高,成本较高。
能够实现所需的运动规律,但是十分难确定满足条件的杆长,而且精度不是很高。
B工作性能
能够基本达到所需的生产效率,并能实现基本的运动功能。
能够达到所需的生产效率,并能实现各项运动功能,但是十分难制作。
能够达到所需的生产效率,并能实现各项运动功能,但是十分难制作。
C经济性能
采用了模版机构,曲柄滑块机构,成本略高,但是可靠性好,可以提高效益。
制作难度和效率方案一相当,但是很难改变其圈数设定。
制作难度较方案一二更大,并且很难改变其圈数。
根据表3所比较的结果,可以看出方案一在各方面均优于方案二三,所以将方案一确定为最终方案。
三:
相关机构的尺寸综合
最终选择方案:
线轮:
小电器引出线都是缠绕在线轮上,线轮安装在两边都容易滚动的滚动轴承上,随着摩擦轮的带动。
送线机构:
靠从绕线机构上的皮带传送,与绕线机构正好同步。
绕线机构:
图3-1是画“8”字机构用靠模法的模板,画出的“8”每圈的半径为40mm线长500mm,使用变速装置,可控制每个周期转4或5圈,故控制的总线长为2m和2.5m。
可以通过换模板的方式,来改变每圈的线长。
只要做好模板,换的时候就很方便。
(a)
(b)
(c)(d)
图3-1
此模板的设计原则是使小电器引出线能够达到很好的形状要求,在中间安装有两个轨迹控制板,使的滚子不会从另一个方向运动,两个控制板安装在不同的高度,使得控制板互相不会再空间影响。
在模板的两个顶处,有个向里凹的曲线,使得滚子能够不会倒退。
图3-2是推动模板的动力系统,此动力系统用曲柄滑块机构运动,设计的时候要保证滑块的行程为160mm,也要尽量使滑块的运动平稳
图3-2
图3-3是动力系统的变速装置,运用可移动的齿轮,两面有不同的传动比
图3-3
移线机构:
如图3-4,是将绕线机构绕在图中所示的三棱柱的平台上,平台上有两个圆柱(设计的比较大,用来控制线圈的形状不致变形),由于平台比较大故需要较大的空间,平台需要做成中空的来时平台的质量减小。
左端的是槽轮机构控制平台的翻转
,使得工件可以移出到绑线机构。
图3-4
图3-5,表示的是槽轮机构的尺寸设计,主动拨盘的直径为119.78mm,从动槽轮直径为80mm,槽数Z=3
运动系数
主动拨盘的圆销数n=1
中心距L=80mm
圆销半径r=4.87mm,圆销到主动轮的圆心半径R=69.36
主动轮的锁止弧
,槽轮的
主动轮和从动轮的联轴d1=d2=10mm
图3-5(a)
3-5(b)
绑线机构:
普通凸轮控制的是线头的夹紧,圆柱凸轮控制的是工件的夹紧,不至于工件在绑线的过程中滑脱和绑不紧的情况。
图3-6
零件1的尺寸设计如3-7所示
图3-7
中间空心部分是为夹紧装置留的位置,右面的突出是为了夹紧的地方与另一移动部分配合夹紧,中间的部分是零件3,通过零件3的移动来移动零件1。
由于另一面不需通过夹紧装置,除没有中心孔,故设计如图3-8
图3-8
零件2的尺寸(图3-9)
中间移动的部分是3.14*80/2-80=45
图3-9
零件5(对心直动滚子凸轮)见图3-10
压力角
,基圆半径40mm
图3-10
切线机构(图3-11)零件6
切线机构推程运动与夹紧机构一样,压力角
基圆半径20mm
其他参数见图,此机构是在推杆速度达到最大时切线,即推程运动行程的一半时动作。
机构同时控制绑线和绕线的切割。
对心直动滚子凸轮
图3-11
圆柱凸轮夹紧装置(图3-12)零件4
通过圆柱凸轮控制在移线结束后就立刻把工件夹紧,然后进行绑扎。
图3-12
其中推程回程都是遵循等加速等减速运动规律,其运动方程为:
推程角
远休角
回程角
近休角
圆柱凸轮半径80mm长度为200mm
传动系统的设计(图3-13)
图3-13
下列为各个机构的立体图:
(3-14)
3-14(a)
3-14(b)
3-14(c)
3-15(d)
四:
机械系统的运动简图绘制及相关性能分析或说明
运动简图如图3-13所示,机构的时序图如图4-1。
该机构优点是选用靠模法,工件的形状规则,大小一致。
当需要不同的形状是可调用不同的模板。
采用了齿轮变速装置,则可调整工件的圈数。
该机构的一大特色是采用的绕线机构和绑线机构的同时运作,大大节省了加工时间,相比于其他的机构,效率提高了一倍。
当然该机构也存在一些缺点。
图4-1是机构的时序图,图中详细的画出了各机构的运动过程。
该机构的工作效率是900个/小时。
图4-1
五:
课程设计体会及建议
经过这次的机械原理课程设计,我们经历了很多困难,也有了很多的收获。
我们增加了对课本的理解,对知识的吸收,使我们知其然,而且知其所以然。
这次课设提高了我们的团队协作能力、动手能力、软件操作能力和编写文档的能力,培养了我们学会从实际出发想问题,解决问题,深刻的了解了理论与实际的区别。
建议学校多组织类似的活动。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不少的过程。
“千里之行始于足下”通过这次课程设计,我深深体会到这句千古名言的真正含意,我们今天认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。
通过课程设计使我深深体会到,干任何事都必需耐心,细致。
课程设计过程中许多计算有时不免令我们感到有些心烦意乱:
有几次因为不小心我们计算出错,只能推到重来,但一想起失误总是出现在不起眼的地方我们就吸取教训耐心的重算,想到今后我们应当承担的社会责任,想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故,我们就不禁时刻提示自己,一定要养成一种高度负责,认真对待的良好习惯。
这次课程设计使我在学习作风上得到了一次难得的磨练。
短短的课程设计过程,使我们发现了自己所掌握的知识还有进步的巨大空间,自己综合应用所学的专业知识能力更需要大量的实践锻炼,几年来的学习了那么多的课程,今天才知道自己并不会精确的运用。
想到这些,我们真的收获在课堂学不到的经验。
这是课程设计使我们拥有的最大的收获了。
在的个过程中老师的亲切鼓励和帮助使我们使有的信心,同时使我更加自信。
。
六:
主要参考文献
《机械原理》高等教育出版社孙桓陈作模葛文杰编
《计算机辅助设计教程solidworks2012》机械工业出版社赵罘刘玥赵楠等编
《机械原理课程设计》电子工业出版社李瑞琴著
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- 机械 原理 课程设计 电器 引出 设计
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