自动送笔机构说明书.docx

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自动送笔机构说明书

温州职业技术学院

毕业综合实践

课题名称：

送笔生产线传输机构设计

作者：

魏尧理学号：

09011136

系别：

机械工程系

专业：

ZJ机制0901

指导老师：

沈永松专业技术职务教授

2012年6月浙江温州

课题摘要

本课题为送笔生产线传输机构设计，来自于企业生产流水线上的一部分输送传送机构，开始，我们对输送机的定义、类型、样式已经有了一定的了解；然后对已知条件进行分析，并对参数进行选择计算以及校核；最后选择电动机等驱动装置以及辅助装置。

该设备对日常生产有重大作用，有效的解放了人力劳动，提高生产效率，从而实现持续长久的生产发展。

本课题设计的送笔生产线传输机构具有新颖性、实用性，要求结构简单、成本低廉、易于操作等特点。

送笔机构主要由传动轴、盘形凸轮、端面凸轮、移动台、弹簧等组成。

课题成果主要为：

总装配图1份，零件图14份，课题设计说明书1份。

通过该毕业设计，综合所学专业知识，加深理论知识的理解，进一步巩固了基础理论和专业知识，得到了基本技能和专业能力训练，强化生产实习中的感性认识。

设计过程也是理论联系实际的过程。

能培养理论联系实际的设计思想，并学会使用手册、查询相关资料等，提高分析和解决工程实际问题的独立工作能力，能巩固、加深和拓展有关机械加工工艺与夹具方面的知识，为以后的实际工作奠定坚实的基础。

关键词：

送笔生产线传输机构、传动轴、盘形凸轮、端面凸轮、移动台、弹簧

目次

1引言……………………………………………………………………………………………1

2课题目的和意义………………………………………………………………………………1

3送笔生产线传输机构设计要求与原始设计参……………………………………………2

3.1设计要求……………………………………………………………………………………2

3.2设计参数……………………………………………………………………………………2

4送笔生产线传输机构总体设计方案…………………………………………………………2

4.1确定送笔生产线输送机构设计的方案……………………………………………………2

4.2送笔生产线传输机构的工作原理…………………………………………………………3

4.3送笔生产线传输机构所需功率计算………………………………………………………3

4.4送笔生产线传输机构动力源的确定………………………………………………………4

5送笔生产线传输机构的结构设计……………………………………………………………4

5.1送笔生产线传输机构总装配图设计………………………………………………………4

5.2送笔生产线传输机构传动结构设计与计算………………………………………………4

5.2.1送笔生产线传输机构滚子从动轴的设计与计算………………………………………4

5.2.2送笔生产线传输机构传动轴的设计与计算……………………………………………6

5.3送笔生产线传输机构凸轮设计……………………………………………………………9

5.3.1送笔生产线传输机构端面凸轮的设计与计算…………………………………………9

5.3.2送笔生产线传输机构盘形凸轮的设计与计算…………………………………………10

5.4送笔生产线传输机构的构件设计…………………………………………………………11

5.4.1送笔生产线传输机构圆形平底从动件的设计…………………………………………11

5.4.2送笔生产线传输机构轴承闷盖的设计…………………………………………………12

5.4.3送笔生产线传输机构移动台的设计……………………………………………………13

5.5送笔生产线传输机构的机架设计…………………………………………………………14

5.5.1送笔生产线传输机构机架的设计………………………………………………………14

6送笔生产线传输机构的调整与使用………………………………………………………15

6.1送笔生产线传输机构安装使用前两凸轮线性关系调整…………………………………15

6.2送笔生产线传输机构的使用方法…………………………………………………………15

结论……………………………………………………………………………………………16

致谢……………………………………………………………………………………………17

参考文献………………………………………………………………………………………18

1．引言

本课题设计一种用于生产流水线上的一部分输送传送机构。

选择电动机等驱动装置以及辅助装置，具有新颖性、实用性、要求结构简单、成本低廉、易于操作等特点。

送笔机构主要由传动轴、盘形凸轮、斜面凸轮、移动台、弹簧等组成。

该设备对日常生产有重大作用，有效的解放了人力劳动，提高生产效率，从而实现持续长久的生产发展。

毕业设计是大学的最后一个教学环节,是高职高专人才培养计划的重要组成部分。

通过毕业设计既可以巩固学生在学校学过的理论知识,培养学生运用所学知识分析和解决工程实际问题的综合能力,又可以使学生初步掌握科学研究的基本方法和撰写符合规范要求的专业技术文件的能力。

搞好毕业设计工作,对培养学生的实践能力、创新能力和创业能力，全面提高教学质量具有重要意义。

本次毕业设计，我的任务是设计一台用于生产流水线上的送笔机构。

它代表着当代先进的生产技术，而且也关系到日常生活的各方面，随着我国的经济等各方面的迅速发展。

本课题根据社会生产的需要，结合实际学习课题，研究设计出了一款实际、简易，操作方便的输送机。

通过学习，结合生产条件、机床设备等情况，经认真思考，反复构思在指导老师的耐心帮助下，我已顺利完成了设计任务。

在这将近两个月的设计过程中，设计这个机器所用到的课程内容有：

机械制造、机械设计、公差配合与测量技术、材料、机械设计课程设计等方面的书籍；机械设计手册、机械设计标准应用手册①②③等技术资料。

通过对以上所学课程的系统地运用，结合实践，可以说有了更深入的掌握。

2．课题目的和意义

课题取自企业一线，结合专业，难易度适中，任务量适宜，能较好的满足毕业综合实践的教学要求，得到综合性专业能力的训练。

通过毕业设计，可进一步巩固基础理论和专业知识，得到基本技能和专业能力训练，为今后从事技术工作打下坚实的基础。

课题成果可望不仅只运用于送笔生产流水线上的一部分输送传送机构，而且能广泛运用于其它类似的流水线上。

3．送笔生产线传输机构设计要求与原始设计参数

3.1设计要求

满足直径不大于10mm，长度小于180mm的各类笔，用双凸轮实现矩形轨迹的自动送进；要求结构简单、成本低廉、易于操作。

3.2设计参数

3.2.1移动台左右往复行程为30mm

3.2.2移动台上下往复行程为30mm

3.2.3工作台上槽与槽间距为30mm

3.2.4移动台上槽与槽间距为30mm

3.2.5一次往复运动送进3只笔

4．送笔生产线传输机构总体设计方案

我们制定了的方案:

用双凸轮实现矩形轨迹的自动送进机构。

4.1确定送笔生产线输送机构设计的方案

见图1

图1双凸轮实现矩形轨迹的自动送进机构示意图

4.2送笔生产线传输机构的工作原理

主要的工作原理是靠双凸轮实现矩形轨迹的自动往复送进。

首先使电动机通电，通过带轮带动主轴转动，主轴通过轴承安装在机架上，主动轴上的盘形凸轮2控制托架3（移动台）上下运动，从而将笔5抬起和放下;而主动轴上的端面凸轮1控制托架3的向右移动，同时滚轮从动轴6的右半部分安装的弹簧会受到压缩，直至凸轮推程过程结束；当端面凸轮在回程的过程中受挤压的弹簧会用之前的压缩力把托架3往左推回，从而使笔5沿轨迹K矩形运动，即将笔5步进式地向前送给。

图中4为工作台。

注意事项：

端面凸轮与盘形凸轮在工作时有一定的线性关系。

机构工作原理图

4.3送笔生产线传输机构所需功率计算

已知工作中主要的是很小的摩擦力

输出转速30r/min

即工作中，该机构的所需功率很小

4.4送笔生产线传输机构动力源的确定

采用异步电动机Y2-801-6；该电动机在轻载时有较高的效率，在实际运行中有较佳节能效果，且具有较高堵转转矩。

由于输出转数很低，所以需要在电动机上装一个变频器，进行调速。

5．送笔生产线传输机构的结构设计

5.1送笔生产线传输机构总装配图设计

总装配图

5.2送笔生产线传输机构传动结构设计与计算

5.2.1送笔生产线传输机构滚子从动轴的设计与计算

根据已知资料、数据、参数，结构需要以及操作的方便、合理性，因此最终设计成如下图形式，有毂、销孔、较长键槽等。

另外，滚子从动轴的材料选用了45钢，在保证强度、刚度的情况下直径尽可能小，可以有效得减轻机构的重量。

见下图。

滚子从动轴零件图

（1）选择轴的材料，热处理确定许用应力

由已知条件可知该该机构传递的功率小，对材料无特殊要求，故选用45钢并经正火处理。

由[机械设计基础]

查得强度极限

，再由[机械设计基础]

许用弯曲应力

以及

（2）确定轴的装配方案，以及轴上主要零件的位置和固定方式

该轴主要的作用是起到当端面凸轮的从动件，当又由于结构设计的关系，使得这轴复杂化。

由于它是从动件，当然它的轴向移动不需要固定，它的径向转动主要靠长键来限制，从动轴靠前后两段轴的与固定在机架上的两个滑套间隙配合

（3）确定各轴段的直径

由于这是一根从动杆，故尽取小值，为了保证机器更好的运行，让轴段1和轴段4相等，故取d1=d4=12mm；又因为轴段3特殊，要在这段开一个毂，所以稍取大值直径d3=22mm；在轴段2，因为在轴段1上要安装一个弹簧挡圈，故要大2mm做轴肩，所以轴段2的直径为d2=16mm

（4）确定各轴段的长度

装滚轮段的直径12mm，这段长度考虑到轴套9mm，滚轮半径10mm，轴向移动的距离至少30mm，故这么至少要49mm；为了安全，正常让机构运行，我们取54mm。

另一段直径12mm，这段主要有弹簧来决定，确定弹簧后，再加上弹簧挡圈长度5.5mm，我们这么取93mm。

（5）键连接

轴上的径向固定是采用普通A型平键连接，查[机械设计课程设计]

查得轴段直径12mm上键槽的尺寸如上图。

（6）零件图

5.2.2送笔生产线传输机构传动轴的设计与计算

传动轴外形尺寸图

（1）选择轴的材料，热处理确定许用应力

由已知条件可知该该机构传递的功率小，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。

由[机械设计基础]

查得强度极限

，再由[机械设计基础]

许用弯曲应力

以及

。

（2）按扭转强度估算最小轴径

根据[机械设计基础]

得

，因为该机构功率很小，我们取1kW又由[机械设计基础]式（16.2）得

考虑到轴的最小直径处要安装带轮，又由于轴上作用的弯矩臂转矩小，故C取较小值，由[机械设计课程设计]

圆整后取标准直径

。

.（3）确定轴上主要零件的位置和固定方式

现已确定端面凸轮从轴的右端装入，端面凸轮的左端用轴肩定位，右端用圆螺母固定，这样该凸轮在轴上的轴向位置被完全固定；该凸轮的周向固定采用平键连接，同时为了保证凸轮和轴有良好的对中性，装在

30mm处，故采用H7/p6的配合；盘形凸轮端面凸轮固定方式相似，唯一的区别就是右端用套筒固定，也是采用H7/p6的配合，装在

20mm处；传动轴主要靠轴承固定在机架上，两个轴承的距离由机架来确定，轴承的周向固定采用过盈配合，再有轴肩和轴套限制轴承内圈的移动，轴承的外圈位置由轴承盖顶住，这样轴的组件的轴向位置即可完全固定。

由于轴的转速不高，所以套筒与轴的配合较松，采用

20H7/h6间隙配合。

（4）确定各轴段的直径

轴段1由上计算得直径最小

18mm；考虑到要对安装在轴段1上安装带轮进行定位，又结合轴段2安装轴承，为能很顺利地的在轴段2上安装轴承，轴段2必须满足轴承内径的标准，故取轴段2的直径d2为20mm；轴段3是用来安装套筒，主要起固定轴承和凸轮的，为了加工的方便和实际的需要，所以轴段3也直径取d3为20mm；轴段4是安装盘形凸轮的为了能顺利的安装上，即轴段4应该比轴段3要大一些，又考虑到凸轮的轮毂，取直径d4为22mm，用相同的方法确定轴段5、6、7的直径d5=26mm、d6=30mm、d7=30mm，轴段8主要作为轴肩使用，取d8为38mm，为了便于拆卸左轴承，又根据轴承的安装高度所以轴段8左端有一个大的倒角；轴段9也是用来安装轴承的，所以是根据轴承的内径来取直径d9为25mm。

（5）确定各轴段的长度

端面凸轮的轮毂宽度为33mm，为了保证凸轮固定可靠，轴段7的长度应略短于凸轮轮毂的宽度，取30mm；轴段6是根据2个圆螺母的宽，为了防松，所以要略长点螺纹，取22.5mm，轴段4确定方法跟轴段7一样，取19mm；轴段9根据轴承宽度取16.5mm；轴段8考虑到只起到轴肩的作用，所以我们稍微取短为6.5mm；根据零件安装在轴上的位置，盘形凸轮和右轴承的距离，又因为凸轮轮毂长几个毫米，所以我们取这段距离再大几个毫米为轴段3的长度，即为72mm；轴段2用来安装轴承，所以加工要求稍微的高点，考虑到它要外伸避免带轮与机架上的轴承端盖有接触，所以取长些为38mm；轴段1由带轮轮毂宽确定，取34mm，轴段5为过渡段，长度为41.75mm。

（6）修改轴的结构

因所设计轴的强度裕度不大，此轴不必再进行结构修改。

（7）轴的零件图

传动轴零件图

5.3送笔生产线传输机构凸轮设计

5.3.1送笔生产线传输机构端面凸轮的设计与计算

端面凸轮是通过HT200铸造而成，端面厚度为10mm，它的直径大小根据机构内部而定，即在这机构上这最大的外圆直径为140mm，工作面宽25mm，就可以满足机构的需求，由于零件的工件不宽，我们定轮毂宽为33mm，直径为1.8倍的轴孔取50mm。

总体形状呈弓字形，主要是为了减轻重量和节约材料，节约成本。

整个零件的精度主要是靠这个工作斜面来保证。

根据设计的需要，这凸轮的推程距离为30mm，采用等速推程运动。

用于一般的小功率机构上强度要求已经足够。

零件图如下

端面凸轮零件图

5.3.2送笔生产线传输机构盘形凸轮的设计与计算

盘形凸轮在这机构上属于低速轻载,材料采用45钢，用铣床进行加工，淬火后采用人工修磨办法将凸轮淬火过程中产生的变形修去。

根据凸轮的具体结构条件试选凸轮基圆半径r0，最后我们选基圆半径r0为17mm；已知条件得升程h=30mm；从动件运动规律如下图

根据从动件的运动规律，我们设计盘形凸轮的轮廓；如下零件图

盘形凸轮零件图

5.4送笔生产线传输机构的构件设计

5.4.1送笔生产线传输机构圆形平底从动件的设计

同样也是根据已知资料、数据、参数，结构需要以及操作和加工的方便、合理性设计的，为减轻送笔生产线传输机构的重量，采用圆形平底，这样便于安装与加工，减少了局限性；由于从动杆较细，设计为直径12mm；而圆形平底根据结构需要，设计较大给定直径57mm；两者相差较大，一体加工难度较大，所以我们采用两者焊接加工；在从动杆上开键槽，原因是杆在滑套中起导向的作用；使安装的键更牢固，所以要再加螺钉固定；从动杆的上端做一个M8的内螺纹，用于跟移动台连接轴向固定，为了周向固定牢固，再在从动杆上端加工6mm长的10mm宽的正方形，跟移动台相应的地方过盈配合H7/r6。

如下图

圆底平底从动件零件图

5.4.2送笔生产线传输机构轴承闷盖的设计

轴承盖的结构型可分为螺钉联接式和嵌入式，在这里我们选择了螺钉联接式，其材料我们选择了铸铁HT150，已知轴承型号6205外径D=52mm，螺钉联接式轴承盖的结构尺寸查[机械设计课程设计]（表4-7），零件图如下：

轴承闷盖零件图

5.4.3送笔生产线传输机构移动台的设计

根据已知资料、数据、结构需要以及操作、设计的合理性，设计这样一个托盘移动台；由于它的工作载荷非常小，所以只需要一个M8的螺栓与圆形平底从动件联接，限制上下方向的移动；在移动台中间的底部特设计一个凸台，再在凸台上开一个10x10mm倒圆角R2的孔，与相对的从动件配合，限制移动台的周向运动，故采用H7/r6配合。

如下图：

移动台零件图

5.5送笔生产线传输机构的机架设计

5.5.1送笔生产线传输机构机架的设计

为了减轻机构的整体重量，机架在满足强度的情况下，尽量设计轻、简洁;结构合理、便于制造；机构使机架上的零部件安装、调整、修理和更换方便。

机架只要焊接而成。

机架靠脚座用4个螺栓M10固定。

结构图如下：

机架结构图

6送笔生产线传输机构的调整与使用

6.1送笔生产线传输机构安装使用前两凸轮线性关系调整

送笔生产线传输机构在安装使用前，要调整好他们之间的位置关系，当端面凸轮在上升的起始位置时，盘形凸轮的的位置应该在远休止角处。

由于该机构多处有滑动摩擦，所以在相应处加润滑油。

6.2送笔生产线传输机构的使用方法

开机使用前最好给机构相应处加油，方法如下：

首先是使电动机通电，通过带轮带动传动轴转动，传动轴通过轴承安装在机架上，主动轴上的盘形凸轮控制移动台上下运动，从而将笔抬起和放下;而传动轴上的端面凸轮控制移动台的向右移动，同时滚轮从动轴的右半部分安装的弹簧会受到压缩，直至凸轮推程过程结束；当端面凸轮在回程的过程中受挤压的弹簧会用之前的压缩力把移动台往左推回，从而使笔沿轨迹K矩形运动，即将笔步进式地向前送给，然后只要在最前一个笔槽中加笔，机构都会有规律的把笔送进。

在不工作的情况下要断开电源。

结论

通过这次完整的毕业设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压力及耐力都得到了不同程度的提升。

这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。

虽然这次的送笔生产线传输机构设计内容繁多，过程繁琐，但我的收获却很丰富。

通过此次毕业设计，我得出了一个结论：

知识必须通过应用才能实现其价值！

有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用了才是真的学会了。

本次设计的传输机有地方还是存在一定的缺陷的，因此，我将在以后的工作和学习中，不断去完善它。

致谢

为期二个月的毕业设计很快结束了，在毕业之前拥有这么一次设计课程是非常有意义的。

本次毕业设计从工艺、材料等等各个方面来进行。

更是全面的认识及深一步的学习了机械设计。

也希望在迈入社会之前能更好的巩固好自己所学的知识，从实际的应用来设计和制造夹具是

做为一个未来新型社会的人才要具有的基本技能。

从定制工序、计算数据、确定夹具、方案执行、实际应用等都能一步一步的顺利进行。

在自己的刻苦努力和老师的循循善诱之下必将对今后工作起着很大的作用。

参考文献

1南秀容.公差配合与测量技术：

北京大学出版社，2007.8

2汪恺.机械设计标准应用手册（第一卷）（第二卷）：

机械工业出版社，1997.8

3陈立德.机械设计基础-2版：

高等教育出版社，2008.2

4成大先.机械设计手册：

化学工业出版社-4版，2002.1

5朱龙根.简明机械零件设计手册-北京：

机械工业出版社，1997

6成大先.机械设计图册-北京：

化学工业出版社，2000

7陈秀宁、施高义.机械设计课程设计-4版：

浙江大学出版社，2007.11

8吕砚山.常用电工电子技术手册-北京：

化学工业出版社，1994

9机械工程师手册编写组.机械工程师手册-3版-北京：

机械工业出版社,2007

10毛谦德、李振清.袖珍机械设计师手册-北京：

机械工业出版社，1994