机械原理设计书

1、贵州大学明德学院机械设计Guizhou University明德学院机械原理课程设计说明书院系： xxxxxxx年级： xxxxxxxx专业： xxxxxxxxxxxx班级： xxxxxxx学号： xxxxxxx姓名：xxx2016年x月x日贵州大学明德学院机械设计目 录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 前言 3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 机械原理课程设计概要 4 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第1章功能分析

2、及流程分析 7 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 设计要求 7 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 设计原理图与功能分析 7 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 功能分解 8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 各种传动装置特点 9原动机的选择 10传动机构的选择 13 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第2章 各机构的运动方案分析与设计 14 HYPE

3、RLINK l bookmark26 o Current Document 送料机构分析 14 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 加紧机构分析 16 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 进刀机构分析 18 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 凸轮机构分析 19 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 总方案对比确定最优方案 20 HYPERLINK l bookmark44 o Current Docume

4、nt 系统运动转换功能图 22 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 第3章各机构尺寸的确定18 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 工件尺寸的确定 24 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 拟定运动循环图 24 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 送料机构尺寸的确定 25 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 夹紧机构尺寸的确定 26-1 -贵州大学明德学院机

5、械设计 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 3.5传动机构尺寸的确定 30 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 第4章总体装配图32确定刀架位置 32 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 确定夹紧机构位置 32 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 确定推杆的长度 32 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 整体的结构 32 HYPE

6、RLINK l bookmark70 o Current Document 第5章设计总结及感谢34 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 第6章参考文献35附件一：总装图36附件二：送料机构的尺寸图 37贵州大学明德学院机械设计前言机机械原理课程设计是工科院校机械类学生在大学期间利用已学过的知识 和计算机工具第一次比较全面的、具有实际内容和意义的课程设计，也是机械原 理课程的一个重要的实践教学环节。机械原理课程设计是将知识转化为能力的桥 梁，其主要目的是进一步巩固和加深学生所学的理论知识，并将其系统化；培养 学生综合运用所学知识独立解决实际问题的

7、能力；使学生初步掌握机械运动方案 设计，并在机构分析与综合方面受到一次比较全面的训练。随着生产技术的不断发展和人民生活水平的日益提高，机械产品种类日益增加。例如：各种金属切 削机床、仪器仪表、重型机械、轻工机械、纺织机械、石油化工机械、交通运输 机械、海洋作业机械、钢铁成套设备以及办公设备、家用电器、儿童玩具等。各 种机械设备一般均需实现生产和操作过程的自动化，或者实现某一工艺动作过 程。因此，机械设备设计首先需要进行机械运动方案的设计和构思，各种传动机 构和执行机构的选用和创新设计。 这些新机械设备的创新设计要求设计者除了掌 握各种典型机构的工作原理、结构特点、设计方法和应用场合等知识外，还

8、要考 虑如何选择巧妙的工艺动作过程来达到预定的机械功能求，如何选用或创新机构型式并组合成机械运动方案完成上述选定的工艺过程。机械运动方案及机械运动简图设计是机械产品设计的第一步，也是决定机械产品质量水平高低、性能优 劣和经济效益好坏的关键性的一步。机械原理课程设计要求针对某种简单机器（工艺动作过程比较简单）进行机械运动简图设计，其中包括机器功能分析、工 艺动作确定、执行机构选择、机械运动方案评价和机构尺度综合等。通过机械原 理课程设计，更为重要的是培养学生开发和创新机械的能力。创新能力的培养在 机械原理课程设计中占有十分重要的位置。因此，机械原理课程设计在机械学生 的知识体系训练中，具有不可替

9、代的重要作用。贵州大学明德学院机械设计机械原理课程设计概要锁梁自动成型机床切削机构设计一、机构说明和加工示意图锁梁自动成型机床加工锁梁（即挂锁上用于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 切削工艺部分，由送料机构、夹紧机构和切削进给机构组合而成。切削加工原理 如图1:送料夹持器1将工件7送到切削加工工位。弹簧夹头的锥套 6移动，使 夹紧爪5将工件7夹紧，送料夹持器1即返回。圆锥凸轮2移动，使与切槽刀杆 和切断刀杆相联的摆杆3摆动，开始进刀，由于刀盘 4的旋转运动，是工件被出 圆槽、圆头和最后切断。圆锥凸轮 2返回，摆动刀杆退刀，

10、弹簧夹头松开工件， 待送料夹持器1第二次送进时，将已切削成型的工件推出工位。图1锁梁自动成型机床切削机构加工示意图1送料夹持器2圆锥凸轮 3摆杆 图1锁梁自动成型机床切削机构加工示意图1送料夹持器2圆锥凸轮 3摆杆 4刀盘夹紧爪 6锥套 7工件贵州大学明德学院机械设计二、机构设计的有关数据1、生产率：24件/分2、机电输入转速：n1=950转/分3、工件尺寸：L=180 mm, D1=8 mm, D2=5 mm三、课程设计项目内容：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

11、动方案进行全面构 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、方案评价：对各行方案进行运动分析、力分析及有关计算、以进行功能、性 能评价和技术、经济评价。5、方案决策：在方案评价的基础上进行方案决策，在可行方案。确认其总体设 计方案，绘制系统运动简图、编写总体方案设计说明书。四、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

12、制送料机构、定位机构和进刀机构的运动循环图。3、根据生产率和电机转速，设计传动系统。4、用图解法对送料机构、定位机构和进刀机构进行运动设计，绘制组合机构的 机构运动简图。5、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。6、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、执行机构设计、凸轮机构设计、参考 资料目录和设计小结等。五、机械原理课程设计题目数据。贵州大学明德学院机械设计附表1-1.1锁梁自动成型机床切削机构设计题目数据题目代号A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10生产率10121518202425283

13、032电机转速7007508008509009501000110012001250工件长度250240225200190180160150120100工件D1101099886655工件D2776655443.53.5齿轮模数665544332.52.5贵州大学明德学院机械设计第一章：功能分析及流程分析设计要求设计锁梁自动成型机床，在连续的送料过程中实现机床的自动送料，自动夹紧，自动切削，自动下料的功能设计要求锁梁：图 1-1-1图1-1-1所示为挂锁的一个零件，称为“锁梁”。锁梁自动成型机床切削机构的功 能是将材料切削加工成扳弯前“锁梁”。(1)连续自动生产；(2)加工质量要达到规定的技术要

14、求；(3)机械系统运动方案应力求简单，可靠；设计原理图与功能分析-7 -贵州大学明德学院机械设计图 1-1-21送料夹持器 2 圆锥凸轮 3 摆杆 4 刀盘5夹紧爪 6锥套 7工件切削加工原理如上图1-1-2 :送料夹持器1将工件7送到切削加工工位；弹簧夹头的 锥套6移动，使夹紧爪5将工件7夹紧，送料夹持器1即返回；圆锥凸轮2移动， 使与切槽刀杆和切断刀杆相联的摆杆 3摆动，开始进刀，由于刀盘 4的旋转运动， 使工件被切出圆槽，圆头和最后切断；圆锥凸轮 2返回，摆动刀杆退刀，弹簧夹头 松开工件，待送料夹持器1第二次进刀时，将已切削成型的工件推出工位。(1)在送料过程中要体现出急送慢回的现象，

15、所以要采用四杆机构或六杆机构， 在送料过程中送料机构要沿导轨做直线往复运动。(2)刀具有相对的进刀运动，满足刀具的往复切削要求。(3)夹紧机构必须要配合送料机构，当送料时夹紧机构会松开，当返回时火紧 机构要加紧，要求夹紧机构必须能有一定的周期，并且要有相对的位置上的移动。(4)动力传送。1.3功能分解为了实现将工件切削加工成型的形状，可将总功能分解为如下图 1-3-1分功能:.送料功能；.火紧功能；.切削功能。其功能逻辑图如图1-3-1所示:-8 -贵州大学明德学院机械设计图1-3-1功能逻辑图1.4各种传动装置特点各种传动装置的特点如下表1-1特点寿命应用齿轮传动承载能力和速度范围广， 传动

16、比恒定，外轮廓尺寸 小，工作可靠，效率局， 制造和安装要求高，精度 低。运转有噪音，无过载 保护取决于齿轮材料的 接触和弯曲疲劳强 度以及抗胶合与抗 摩擦能力金属切削机床，汽 车，起重设备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。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、 焊接转胎等带传动轴间品目范围大，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

17、，成本低，安装要求不 高；外廓尺寸较大；摩擦 型带肩滑动，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 机械表1-1-9 -贵州大学明德学院机械设计第2章各机构的运动方案分析与设计送料机构分析目的：工件送料功能需要采用急进慢回的往复直线移动机构来实现。（一）六杆机构完成该功能我们可以采用六杆机构，六杆机构是将旋转运动转换为一定范 围内的往复直线移动。当曲柄转动时，通过连杆使滑块实现沿导轨的往复直线 运动，即可实现送料功能。下图 2

18、-1-2即为六杆机构。图 2-1-21 原动件 2 、5 滑块 3 、4、6 杆功能：用于将旋转远动转换成有急进慢回特性的直线往复移动。特点：原动件1可以固定在一个齿轮圆盘，使其带动3旋转。滑块2始终在杆3 上移动-10 -贵州大学明德学院机械设计缺点：摩擦很大，易造成机构磨损，使其寿命降低 自由度计算：n=5 P1=7 Ph=0 F=3X5-(2X7+0) =1(二)平面四杆机构图 2-1-3机架 2 凸轮 3 杆 4 滑块功能：用于将旋转远动转换成间歇特性的往复移动工作原理：齿轮圆盘固定在机架1上，通过杆3将远动传递滑块4,滑块4在此 做间歇性往复远动。特点：结构简单，稳定性能好。缺点：急

19、进慢退性能较差。自由度：n=3 Pl=4 Ph=0 F=3*3-(2*4+0)=1两者相比较，六杆机构较为合适，并且六杆机构可以随意的控制送料机构的急 进慢回特性，更好的实现急进慢回的特性；四杆机构结构简单，稳定性能好，但急 进慢退性能较差。因此送料机构应选用六杆机构。夹紧机构分析夹紧机构所具有的功能是在送料机构送料时夹紧机构是处于松开的状态，在返 回时应加紧工件进行加工，在一个周期内完成一次加紧和松开，配合送料机构完成-11 -贵州大学明德学院机械设计加紧和松开。在夹紧机构中还需要和杠杆共同使用才能保证机构顺利完成各项任务卜面有三种方案可供选择，如下图2-2-1、2-2-2所示:(1)凸轮+

20、摇杆机构:7 机架 8 锥套 9 弹簧(2)凸轮+连杆机构：6-12 -贵州大学明德学院机械设计图 2-2-21 锥套 2、5 杆 3 机架 4 滚子6弹簧 7 凸轮比较两种方案：这两种方案从图中可以很明显的看出不同点，3图与1图相比较，1图较好一点，1图中的机架位于6杆的中间可以保证凸轮的升程和夹紧机构的位移相同， 减小了凸 轮的推程，可以减小凸轮的基圆半径，减小凸轮的体积，从而达到减轻重量的目的。1图使用推杆有滚子减小了推杆和凸轮的摩擦， 减小磨损，可以保证良好的传动效果。 同时使用弹簧9会使杆与滚子形成的高副接触良好，并且锥套在松开时较为方便。但是，1图中也有些不足之处，就是滑块4在移动

21、的过程中摩擦较大。而2图就不同 了，它不仅具有1图所具备的优点，而且也避免了 1图中所出现的不足，因此2图 是最优的选择。进刀机构分析进刀机构所要求的是间歇性往复直线运动，所以用到凸轮结构，保证在送料的 时候不进行进刀，当加紧机构加紧时才进行切削运动，并且在最后的加工时刀具应 保证道具可以连续的加工一周。如图2-3-1 ,大致图像参考加紧机构6弹簧 7 凸轮功能：将旋转远动转换为打架间歇往复远动结构和工作原理：凸轮7的旋转运动，带动推杆5的水平移动，通过滚子。4推-13 -贵州大学明德学院机械设计动竖直杆2摆动，从而使得刀架间歇往复移动，实现刀架的进给功能。其中，推杆 5 上的两个滚子有效地减

22、小了系统摩擦，改善了机构的传递性能，使得机构的传递效 率大大的提高，弹簧6的使用使得竖直杆2与凸轮形成力封闭，保证了竖直杆 2的 往复间歇摆动。使本机构具有良好的动力性能。综上所述，经比较可知图 2-3-1所 示的（凸轮+连杆机构）传递性能好，磨损较小，且竖直杆与凸轮通过弹簧形成力 封闭，可保证刀架的间歇往复运动。凸轮机构分析一般以凸轮为主动件，作连续的回转运动或平移运动，其轮廓曲线的形状取决 于从动件的运动规律。只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到任意的预期运 动，而且结构简单、紧凑、设计方便，因而在自动机床、轻工机械、纺织机械、印 刷机械、食品机械、包装机械和机电一体化产品中得到了广泛

23、运用。但是它的从动 件与凸轮间为点线接触，易磨损，只适用于传力不大的场合；再者凸轮加工比较困 难；最后凸轮从动件的行程不能过大，否则会使凸轮变得笨重。凸轮关系到加紧机 构和进刀结构，根据要求必须要保证两者之间保持相对的时间问距，应选择合适的 基圆大小选择合适的偏移位置，以保证合适的压力角增加传动性能。具体的凸轮尺 寸下文具体介绍。总方案对比确定最优方案方案一:-14 -贵州大学明德学院机械设计图 2-5-1方案二：（最优方案）图 2-5-2方案说明：曲柄8,滑块9,导杆10,连杆11,滑块12构成送料机构；凸轮14,滚子 16,推杆19,滚子20,摆杆24,夹紧套26,弹簧21构成夹紧机构；凸

24、轮13,滚子 15,推杆17,滚子18,摆杆23,锥套25,弹簧22构成进给机构。夹紧凸轮14和进给凸轮13,齿轮7,曲柄8在同一轴上，齿轮5, 6在同一 轴上，齿轮4, 3在同一轴上，空间摆放位置一致。送料功能：选用六杆机构，如图2-1-2所示。夹紧功能：选用凸轮机构+连杆机构，如图2-2-2所示。机构简单，稳定，具有 间歇特性。进给功能：选用凸轮+连杆机构，如图2-3-1所示，机构稳定，运动具有确定 性。工作原理说明:-15 -贵州大学明德学院机械设计电机1通过皮带2,传到3,齿轮4传到齿轮5,齿轮6传到齿轮7,从而带动曲柄8, 夹紧凸轮14进给凸轮13以相同角速度转动，曲柄8通过滑块9,

25、导杆10,连杆11, 将曲柄的匀速转动转化为送料器 12的往复运动；夹紧凸轮14通过滚子16,推杆19, 滚子20,摆杆24将凸轮的匀速转动转化为夹紧套 26的间歇往复运动；进给凸轮13 通过滚子15,推杆17,滚子18,摆杆23将凸轮的匀速转动转化为进给装置的间歇 往复运动。其中，弹簧21和弹簧22使摆杆24和摆杆23与对应的凸轮形成力封闭， 使摆杆24和摆杆23能够进行往复间歇摆动。推杆27和推杆28在凸轮的带动之下， 从而去使摆杆24和摆杆23能够进行往复间歇摆动。系统运动转换功能图（一）绘制机械系统运动转换功能图如下图2-6-1图2-6-1机构系统运动转换功能图（二）形态学矩阵法创建机

26、构运动方案功能兀功能元分解（匹配机构）123减速一带传动齿轮传动蜗杆传动-16 -贵州大学明德学院机械设计减速二带传动齿轮传动蜗杆传动减速三带传动齿轮传动蜗杆传动送料机构无间歇往复移动/4导杆机构六杆机构四杆机构夹紧套的间歇往复移动-2 8256-161. 88041.6189-5.64-160. 72263.2312-8. 4322-159. 13064.8305-1k 191-156. 1056.41D4-13. 9058-154.07127.9648-16. 5656-150. 62389.4878-19.1601-146. 58210,9T39-21.6789-14L 961712.4

27、18-24.1122-136. 781213.8153-23*4503-13L 060815, 1615-28. 6841-124. 323216.4525-30.8046-118.093IT. 6848-32.8036-110.896T18.3551-34. C731-103.26271H 9006-36.4058-95.221220. 998S77.9048-86- 8042L 9667-39.4338-78.044122. 8629-40.T172-6S. 976323.S85-4L33S9-53. 636224.4314一14 r *r meca 八点meru * HA tdHI廊线坐

28、标曲率半径运动羞数压力甬近休止角 95最大压力角图 3-4-4最小曲率半径如下图3-4-4所示:图 3-4-5运动规律图如下图3-4-5:-23 -贵州大学明德学院机械设计图 3-4-6如下图所示的动态仿真图3-4-6:图 3-4-7基圆半径：R0 =75mm-24 -贵州大学明德学院机械设计滚子半径：Rb =10mm偏距：E=0mm升程：H=25 mm推程运动角：450远休止角：170回程角：500近休止运动角：95最小曲率半径：P min=45mm升程最大压力角 a max =29.987进给阶段凸轮设计整理.7传动机构尺寸的确定根据表1-1可得从电机出来后一定要先经过皮带传动，可以增大主

29、动轮到从动 轮的距离，其次有利于缓和冲击，且安装和整体的结构较简单。转速为950r/min的电动机经皮带2,传到3,齿轮4传到齿轮5,齿轮6传到齿 轮7,从而带动曲柄8,夹紧凸轮14进给凸轮13以相同角速度转动，进给凸轮，送 料曲柄同步转动。进而实现送料，夹紧，进给的功能。由于生产率为24件/分,而电动机白转速为950r/min ,则i = n4/ n电=950/24=40一级减速（皮带减速）i 1= n 1/n 2 =5二级减速（齿轮减速）i 2= n 3/n 4 =4三级减速（齿轮减速）i 3= n 3/n 6 =2i = i 1 x i 2 x i 3 =40如图3-5-2所示，轮一和轮

30、二用皮带相连，其余为齿轮传动，模数m=4, D=40mm, D2=200mm, Z=Zs=20,Z4=80,Z6=40,D3=60mmB60mm D=240mm D6=120mm-25 -贵州大学明德学院机械设计图 3-5-2第4章总体装配图整体的结构刀架的位置首先应参考送料机构的位置和运动情况，送料机构的位置和运动如下：从图中我们可以看出物块是在机架的水平左右180mm内移动，所以刀架与机架的水平位移必须要大于180mm且刀架还要有相对的滑动，所以间歇要留的足够大， 所以可以选取刀架与机架的水平位移为 100mm此时就可以把刀架的位置定下来了。确定夹紧机构位置同理，夹紧机构与刀架也必须要保证

31、一定的间隔，又因为夹紧机构的左右滑动 位移为10mm所以可以选取夹紧机构与刀架的水平位移为100mm即如下图4-2-1所示息100.0180.0VI图 4-2-1确定推杆的长度由表3-1可知凸轮进刀的具体参数，可知道近休止为95mm远休止为170mm且当送料时即凸轮在近休止时夹紧机构处于松开的状态，当送料机构返回时在处于 远休止时夹紧机构处于加紧状态加工工件，所以可以得出当凸轮处于远休止时L推杆+R滚子+75=265mnU子半径为10mm所以可以得出推杆长度为 180mm整体的结构在安装整体尺寸图时必须要保证在送料机构返回时在处于远休止时夹紧机构处 于加紧状态加工工件。-26 -贵州大学明德学院机械设计图 4-4-1L=180mm,凸轮尺寸计算过程由数学关系计算得出总装尺寸，由实际安装得夹紧推28杆的长度为180mm进给推杆27的长度为180mm 18支点的尺寸为1/2 总长为61.88mm-27 -贵州大学明德学院机械设计第五章设计总结及感谢十几天的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些除技能以 外的其他东西，领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品