锁梁自动成型机床搬弯机构设计机械原理课程设计.docx
- 文档编号:3643546
- 上传时间:2022-11-24
- 格式:DOCX
- 页数:40
- 大小:559.39KB
锁梁自动成型机床搬弯机构设计机械原理课程设计.docx
《锁梁自动成型机床搬弯机构设计机械原理课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《锁梁自动成型机床搬弯机构设计机械原理课程设计.docx(40页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
锁梁自动成型机床搬弯机构设计机械原理课程设计
课程设计
课程名称:
机械原理(锁梁自动成型机床搬弯机构设计)
学院:
机械工程学院专业:
机械电子工程
姓名:
龚飞学号:
1008030305
年级:
2010级任课教师:
余述凡
2012年1月11日
]]]]]]]]]]]贵州大学机械工程学院
机械原理课程设计任务书
题号02
锁梁自动成型机床搬弯机构设计
一、工作原理及工艺动作过程
锁梁自动成型机床加工锁梁(即挂锁上用与插入门扣的钩状零件)的工序为:
将盘圆钢条校直、切槽、车圆头、切断和搬弯成型。
本机构为该机床的搬弯成型工艺部分,由送料机构、定位机构和搬弯机构组合而成。
搬弯成型加工原理如下图:
送料滑块1将工件2送到搬弯工位后即返回,定位销3上升至锁梁槽内,将锁梁卡住,搬弯架4转动搬弯角度,搬弯架上的滚轮6绕固定滚轮5也转过搬弯角度,将锁梁搬弯成型。
然后搬弯架返回原位,定位销下降,松开工件,待送料滑块第二次送进时将已搬弯成型的工件推出工位。
二、原始数据和设计要求:
设计数据见下表
锁梁自动成型机床搬弯机构设计题目数据(题号B1~B10)
题目代号
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
B9
B10
生产率
10
12
15
18
20
24
25
28
30
32
电机转速
700
750
800
850
900
950
1000
1100
1200
1250
工件长度
250
240
225
200
190
180
160
150
120
100
工件D1
10
10
9
9
8
8
6
6
5
5
工件D2
7
7
6
6
5
5
4
4
3.5
3.5
搬弯角度
200
196
195
192
190
189
188
187
186
185
齿轮模数
6
6
5
5
4
4
3
3
2.5
2.5
1)设计内容:
1.目标分析:
根据设计任务书中规定的设计任务,进行功能分析,作出工艺动作的分解,明确各个工艺动作的工作原理。
2.创新构思:
对完成各工艺动作和工作性能的执行机构的运动方案进行全国构思。
对各可行方案进行运动规律设计、机构型式设计和协调设计。
3.方案拟定:
拟定总体方案,进行执行系统、传动系统、原动机的选择和基本参数设计。
4.方案决策:
在方案评价的基础上进行方案决策,确认其总体设计方案。
二、课程设计要求:
1按工艺动作设计多个组合机构的总体方案,根据评标的运动特性、传力特性、工作可靠性、结构紧凑性和制造经济性等进行分析比较,最后确定一、二个较好的方案,拟定出运动方案示意图。
2分解工艺动作,根据生产率绘制送料机构、定位机构和搬弯机构的运动循环图。
3根据生产率和电机转速,设计传动系统。
4对送料机构、定位机构和搬弯机构进行运动设计,绘制组合机构的运动简图。
5对送料机构进行运动分析:
编制计算流程框图;根据计算流程框图编制主程序,上机计算及打印结果
6用计算机辅助设计对凸轮机构进行设计,绘出凸轮轮廓和从动件位移曲线
7编写课程设计说明书。
内容包括:
设计题目、工艺要求、设计内容、方案选择与比较、各机构类型和运动参数的选择、机构运动设计步骤、设计结构、设计结构、传动系统设计、机构运动分析计算流程框图、主程序及计算结构、凸轮机构设计、参考资料目录和设计小结等。
设计题目分配:
1.凡学号末位第二位数(即十位数)为0、2、4的同学作锁梁自动成型机搬弯机构
(即题号B1~B10)。
2.学号末位数(即个位数)为题号代号。
例:
学号03*****28的同学作锁梁自动成型机搬弯机构题号代号为B8的数据。
贵州大学机械工程学院
课程设计成绩评定表
专业及班级
机械电子工程
机电103
姓名
龚飞
学号
1008030305
课程设计题目
锁梁自动成型搬弯机构设计B8
项目
项目内容
权重
成绩
得分
100~90
(优)
89~80
(良)
79~70
(中)
69~60
(及格)
<60
(不及格)
出勤
出勤与纪律
10%
工作量
完成设计任务的比例
10%
设计能力
综合运用理论知识、计算机技能和外语的能力;处理工程实际问题的能力
40%
回答问题
回答指导教师提出的问题的正确性、全面性
20%
设计说明书和图纸
设计说明书和图纸的质量
20%
综合得分、等级
填表人:
年月日
第一章:
设计任务的相关参数
1.1功能要求:
1;自动搬弯成型
2;连续自动生产
3;生产能力为28件/分
4;加工质量达到规定的技术要求
5;机械系统运动方案应力求简单、可靠
1.2设计数据参数要求
1、被加工工件直径为6mm有切削槽直径4mm;
2、工件展开时的长度150mm;
3、电机转速为1100r/min;
5、生产率为28件/分;
6、齿轮模数为3。
1.3各执行构件的运动参数为:
1、送料机构的正行程为150mm;
2、搬弯机构的旋转角度为187度。
第二章机构的工作原理
锁梁自动成型机床加工锁梁(即挂锁上用与插入门扣的钩状零件)的工序为:
将盘圆钢条校直、切槽、车圆头、切断和搬弯成型。
本机构为该机床的搬弯成型工艺部分,由送料机构、定位机构和搬弯机构组合而成。
搬弯成型加工原理如下图:
送料滑块1将工件2送到搬弯工位后即返回,定位销3上升至锁梁槽内,将锁梁卡住,搬弯架4转动搬弯角度,搬弯架上的滚轮6绕固定滚轮5也转过搬弯角度,将锁梁搬弯成型。
然后搬弯架返回原位,定位销下降,松开工件,待送料滑块第二次送进时将已搬弯成型的工件推出工位。
图:
第三章:
原动机及传动机构的选择
3.1原动机的选择
根据设计的要求可知,锁梁一般是大批量生产;从能源方面看,工厂的电源能有效地保证并充足,且有降低生产成本,便于操作,工件可靠,维修方便,应尽量选用电力驱动。
从对环境影响来看,电力驱动方式所产生的污染较小,可选择电动机。
从经济方面来看,电动机应满足一定的功率,防止功率过大造成浪费,过小负荷过大,使生产率达不到要求致使浪费时间。
所以为了满足上诉要求,选择电压为380V转速1100转/分的交流电动机最为合适。
3.2传动机构的选择与比较
机械系统中的传动机构是把原动机输出的机械能传递给执行机构并实现能量的分配、转速的改变及运动形式的改变的中间装置。
常用的传动机构有齿轮传动、带传动、链传动、螺旋传动、蜗杆传动等。
他们的各自有的特点如下:
特点
功率(KW)
效率
寿命
应用
齿轮传动
承载能力和速度范围大;传动比恒定,采用卫星传动可获得很大传动比,外廓尺寸小,工作可靠,效率高。
制造和安装精度要求高,精度低时,运转有噪音;无过载保护作用
圆柱直齿轮750
圆柱直齿轮0.95~0.98
取决于齿轮材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合与抗磨损能力
金属切削机床、汽车、起重运输机械、冶金矿山机械以及仪器等
带传动
轴间距范围大,工作平稳,噪音小,能缓和冲击,吸收振动;摩擦型带传动有过载保护作用;结构简单,成本低,安装要求不高;外廓尺寸较大;摩擦型带有滑动,不能用于分度链;由于带的摩擦起电,不宜用于易燃易爆的地方;轴和轴承上的作用力很大,带的寿命较短
普通V带500
窄型V带750平带3500
V型带0.90~0.94
平带0.94~0.98
带轮直径大,带的寿命长。
普通V带3500-5000h
金属切削机床、锻压机床、输送机、通风机、农业机械和纺织机械
链传动
轴间距范围在,传动比恒定;链条组成件的油膜能吸振,对恶劣环境适应能力强,工作可靠高速时没有带传动平稳,容易引起共振需设张紧和减振装置。
最在3500一般小于100
速度小于等10m/s时0.95~0.97速度大于10m/s时0.92~0.96
与制造质量有关
5000-15000h
农业机械、石油机械、矿山机械、运输机械和起重机械等
蜗杆传动
结构紧凑,单级传动能得到很大的传动比;传动平稳,无噪音;可制成自锁机构;传动比大、滑动速度低时效率低;中、高速传动需用昂贵的减磨材料;制造精度要求高,刀具费用贵
最在750
通常只用到50
单头0.7~0.75双头0.75~0.82
制造精确,润滑良好,寿命较长;低速传动,磨损显著
金属切削机床(特别是分度机构)、起重机、冶金矿山机械、焊接转胎等
通过上几种传动装置的比较可得,减速的优先选择带传动、齿轮传动,他们的要求的传动功率不大,在满足工作的性能情况下,选用这种结构简单的传动装置,可以降低成本,节约能源。
在搬弯时由于精确度要求高、转速小应选用链传动。
第四章执行机构的选择与比较
4.1送料机构的选择与比较
用一自锁式夹持器作间歇往复直线运动实现送料。
如图4.1所示,夹持器由机构件4-5-5’组成,夹持器由凸轮机构1通过摆动导杆2驱动作间歇往复直线运动,当夹持器向左运动时,由推爪5和5’在卷料7上打滑,从而实现单向送料。
图4.1
使用方案二,方案一和方案二都能实现单向送料。
方案一用摇杆导杆滑块机构,使用凸轮连杆机构,凸轮能够实现比较精准,但是传动机构成本高。
方案二运用六杆机构,分别可以视为一个曲臂摇杆和一个摇杆滑块结合,没有间歇运动,但把极位夹角设计得大一些也能实现目的运动。
应用方案二可以节约成本。
4.2定位与夹紧机构选择与比较
方案一:
从图4.3可知,平底推杆4在凸轮3的旋转上下移动。
5是回位弹簧。
6是‘V’型块,有定位和夹紧工能为一体。
图4.3
方案二:
原理如图4.4,定位和夹紧分开。
块6是定位块,由凸轮和连杆组合上下移动实现定位。
‘V’型块4的上下移动实现夹紧。
图4.4
方案三:
通过方案一和方案二的比较,方案一的定位和夹紧为一体,更为简单,用的机构少,没有使用滚子,经济节约,而方案三和方案二相比的话,显得定位更加的准确而且具有方案二的各种优点啊。
同时又能够满足定位和夹紧需要。
综上所述方案三最为恰当
4.3搬弯机构的选择与比较
方案一:
运用的是曲臂摇杆机构,通过杆1的旋转使得杆3的摆动,从而由杆4传动到圆轮5的旋转。
从而带动搬弯装置进行搬弯。
使用这种曲柄摇杆机构,没有间歇运动。
图4.5图4.6
方案二:
使用六杆机构传动,原动件5的来回移动让杆1来回摆动,从而带动搬弯机构进行搬弯。
使用凸轮作为原动件,可保证搬弯过程中有间歇运动。
方案一没有运动间歇,在实现搬弯过程中,需要在完成搬弯之后有一段间歇,使得送料机构将搬弯好的工件顶出,将下一个待搬弯的工件送到工位,以待搬弯。
所以,选择方案二较好。
第五章系统方案拟定与比较
5.1功能分解
为了实现将金属材料加工成锁梁的总功能,可将总功能分解为如下分功能:
1,送料功能
2,送料定位功能
3,工件夹紧功能
4,工件搬弯功能
5.2功能逻辑图
5.3根据工艺过程确定执行构件的运动形式
1;送料功能的执行构件是自锁式夹持器,它作无间歇往复移动
2;送料的定位执行构件是定位杆,它的运动是间歇往复移动
3;固定机构是用带有‘V’头的杆,它的运动是间歇往复移动
4;由搬弯机构的原理可知,搬弯的执行构件是滚子支架,它的运动是往复回转运动。
5.4绘制机械系统运动转换功能图
根据执行构件的运动形式,绘制出机械系统的转换功能图
5.5根据执行构件的运动形式选择机构
1;送料夹持器无间歇往复移动,可选用凸轮机构,连杆机构,组合机构(如凸轮机构+连杆机构)等
2;定位间歇往复移动,同样可选用凸轮机构,连杆机构,组合机构(如凸轮机构+连杆机构)等
3;‘V’型夹紧机构是间歇往复移动,可选凸轮机构,连杆机构,组合机构(如凸轮机构+连杆机构)等
4;搬弯头的间歇往复回转运动,可选用凸轮机构,齿轮摆杆机构,组合机构(凸轮机构+连杆机构+链传动等)
5.6用形态学矩阵法创建机械运动的运动方案
根据机械系统运动转换功能图(图5.2)可构成形太学矩阵(表5.3)。
由表5.3所示的形态学矩阵可求出锁梁自动搬弯系统运动方案数为
N=3×3×3×3×3×3×3=2187
可由给定的条件,各机构的相容性,各机构的空间布置,类似产品的借鉴和设计等,从中选出较为实际可行的方案。
表5.3中用线连的是选择的最优方案
功能元
功能元解(匹配机构)
1
2
3
减速1
带传动
齿轮传动
蜗杆传动
减速2
带传动
齿轮传动
蜗杆传动
减速3
带传动
齿轮传动
蜗杆传动
送料夹持器无间歇往复移动
凸轮机构
连杆机构
凸轮+连杆机构
定位杆的间歇往复移动
凸轮机构
连杆机构
凸轮+连杆机构
固定机构的间歇往复移动
凸轮机构
连杆机构
凸轮+连杆机构
搬弯滚子支架的间歇往复回转运动
凸轮机构
齿轮摆杆机构
凸轮机构+连杆机构+链传动机构
图5.3
第六章机械系统的工作运动循环图
6.1循环时间计算
①送料:
已知极位夹角为θ=74°,即行程系数比K=(180°+θ)/(180°-θ)=t1/t2=2.396,即送料角度φ1=106°,φ2=254°;②定位夹紧:
定位加紧机构凸轮的远休止角度该从送料终止点到搬弯回程点,即(180°~270°);③搬弯:
搬弯即从完成加紧之后开始,即(106°~180°)。
其余的依据设计要求、送料、凸轮半径和行程,取合理时间值。
6.2根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图
执行构件
动作
时间
分配轴转角
送料杆
送料行程
空回行程
T1=106/360
T2=254/360
Φ1=106°
Φ2=254°
定位夹紧
工作位置停歇
推程
空回行程
初始位置停歇
T1=1/4
T2=135/360
T3=1/4
T4=1/8
Φ1=90°
Φ2=135°
Φ3=90°
Φ4=45°
搬弯
搬弯行程
工作位置的停歇
空回行程
初始位置停歇
T1=76/360
T2=1/4
T3=1/4
T4=106/360
Φ1=76°
Φ2=90°
Φ3=90°
Φ4=106°
第七章机构的设计与运动分析
7.1电机向主轴传动设计与分析
根据生产率25件/分可知,主轴的转速为28r/min。
从而可以算得传动比i=1100/28从而设计三级减速,如图(图7.1)。
从1到2是带传动,其余为齿传动,设计
满足:
i=d2*z3*z4/(d1*z2'*z3')=1100/28,
可有:
d1=50d2=200;
z2'=20,d2'=mz=60;
z3=55,d3=mz=165;
z3'=21,d3'=mz=63;
z4=75,d4=mz=225.
图7.1
7.2送料机构设计与分析
如图7.2,送料机构是由曲臂摇杆机构ABCD和摇杆滑块机构DEFA组成。
将滑块F的终始位置FF'长度以工件长度150mm画出来,使FE长250mm,ED长100mm,以D点离导路长设置为合理长度,角度∠EDE'=96º。
为了使得机构ABCD有较大的极位夹角符合设计运动循环图,使得设计比较合理,将摇杆CD设计得长一点,去CD=100mm,以使得摇杆得到比较大以足够现实中能得以实现。
由运动循环图得到极位夹角θ=74º,按比例作图,得:
如图标AB=20mm,BD=177.39mm,AD=160.93mm。
其余
图7.2
7.3定位夹紧机构的设计与分析
如图7.3,定位机构和夹紧机构合为一体,工件槽深为1mm,设计中设计主轴到工件下表面距离为252.74mm,凸轮行程最小为2mm,在设计中定凸轮行程为5mm,则空行程为3mm,由于行程比较短,又没有急进急回运动,所以出于经济考虑,基圆定半径为35mm。
所以如图:
H=252.74-35-5=212.74mm
图7.3
7.4搬弯机构的设计与分析
用一搬弯滚子将工件压在一圆弧模块上,然后绕圆弧模块转一角度,即可将工件搬成与圆弧模块半径相对应的弧型,其搬弯原理如图(图7.4a)
搬弯机构中搬弯滚子要完成187º转动,方能完成搬弯工作。
如图7.4b中,由轮A转动一定角度θ,由链条传动带动上轮转动180º使搬弯滚子完成180º转动。
它们的关系必须满足,πr=Rθ,取r=20mm,R=80mm,得出比较合理角度θ=47º。
在双摇杆ABCD中,去AB=CD=80mm,BC=AD=200mm,即有CD摇杆的摆角也为46.75º。
在摇杆滑块机构DEFA中,使DE=50mm,D距离滑块导路为86.51mm,利用作图法,取得F的行程为67.41mm,从而得到凸轮的行程为67.41mm。
将凸轮的基圆半径设计为r=100mm(滚子半径23mm),较为合理,基圆过小容易出现失真。
a图7.4
第八章机构总体方案图及原理
8.1机械运动简图及原理说明:
电动机1100r/min,通过1与2皮带传动,在经过2—2'—3—3'—4的齿轮减速,使主轴转速变为28r/min。
送料机构5与主轴同速,带动杆7摆动,使送料构件8将工件9带到搬弯位置。
加紧定位机构凸轮4'与主轴同速,将平底推杆向上推,使工作时达到定位和加紧工件9的作用,在搬弯完成后,通过凸轮的转动将推杆退回,使得工件得以被推出和下一个工件得以进入。
搬弯机构通过凸轮7'的转动带动8'向下平移,带动杆9'来回摆动,同时带动轮11'来回摆动,通过链条带动轮12转动187°,实现工件9的搬弯。
图7.5
第九章凸轮参数
夹紧凸轮机构参数的调试结果如下
搬弯凸轮机构参数的调试结果如下:
第十章程序
10.1程序流程图
10.2程序清单
SubRRP运动分析子程序(m,xB,yB,vBx,vBy,aBx,aBy,xP,yP,vPx,vPy,aPx,aPy,_
L2,fi3,omega3,epsilon3,xC,yC,vCx,vCy,aCx,aCy,fi2,omega2,epsilon2,sr,vsr,asr)
Dimpi,d2,e,F,yCB,xCB,E1,F1,Q,E2,F2
pi=Atn(1#)*4
d2=((xB-xP)^2+(yB-yP)^2)
e=2*(xP-xB)*Cos(fi3)+2*(yP-yB)*Sin(fi3)
F=d2-L2^2
Ife^2<4*FThen
MsgBox"此位置不能装配"
GoTon1
Else
EndIf
Ifm=1Then
sr=Abs((-e+(e^2-4*F)^0.5)/2)
Else:
sr=Abs((-e-(e^2-4*F)^0.5)/2)
EndIf
xC=xP+sr*Cos(fi3)
yC=yP+sr*Sin(fi3)
yCB=yC-yB
xCB=xC-xB
Callatn1(xB,yB,xC,yC,fi2)
E1=(vPx-vBx)-sr*omega3*Sin(fi3)
F1=(vPy-vBy)+sr*omega3*Cos(fi3)
Q=yCB*Sin(fi3)+xCB*Cos(fi3)
omega2=(F1*Cos(fi3)-E1*Sin(fi3))/Q
vsr=-(F1*yCB+E1*xCB)/Q
vCx=vBx-omega2*yCB
vCy=vBy+omega2*xCB
E2=aPx-aBx+omega2^2*xCB-2*omega3*vsr*Sin(fi3)-epsilon3*(yC-yP)-omega3^2*(xC-xP)
F2=aPy-aBy+omega2^2*yCB+2*omega3*vsr*Cos(fi3)+epsilon3*(xC-xP)-omega3^2*(yC-yP)
epsilon2=(F2*Cos(fi3)-E2*Sin(fi3))/Q
asr=-(F2*yCB+E2*xCB)/Q
aCx=aBx-omega2^2*xCB-epsilon2*yCB
aCy=aBy-omega2^2*yCB+epsilon2*xCB
n1:
EndSub
SubRRR运动分析子程序(m,xB,yB,vBx,vBy,aBx,aBy,xD,yD,vDx,vDy,aDx,aDy,_
L2,L3,xC,yC,vCx,vCy,aCx,aCy,fi2,fi3,omega2,omega3,epsilon2,epsilon3)
Dimpi,d,ca,sa,yDB,xDB,gam,yCD,xCD,e,F,Q,EA,FA,delta
pi=Atn(1#)*4
d=((xD-xB)^2+(yD-yB)^2)^0.5
Ifd>L2+L3Ord MsgBox"此位置不能装配" GoTon1 Else EndIf ca=(d^2+L2^2-L3^2)/2/L2/d sa=(1-ca^2)^0.5 yDB=yD-yB xDB=xD-xB Callatn1(xB,yB,xD,yD,delta) Ifca>0Then gam=Atn(sa/ca) Else: gam=Atn(sa/ca)+pai EndIf Ifm=1Then fi2=delta+gam Else: fi2=delta-gam EndIf xC=xB+L2*Cos(fi2) yC=yB+L2*Sin(fi2) yCD=yC-yD xCD=xC-xD IfxCD>0Then fi3=Atn(yCD/xCD) ElseIfyCD>=0Then fi3=Atn(yCD/xCD)+pi Else: fi3=Atn(yCD/xCD)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动 成型 机床 机构 设计 机械 原理 课程设计