机械原理课设

2016年机械原理课程设计自动链条编结机设计者：2016年7月8日-7月13日

目录TOC\o"1-2"\h\z\u一、设计题目 31.1、介绍 31.2、加工要求 41.3、工艺分解 4二、设计方案选择 52.1、自动送料 52.2、切断 52.3、压平 52.4、最终执行机构选择 5三、方案具体设计 63.1、尺寸计算 63.2、工作循环图及协调设计 83.3、各机构行程、速度分析 93.4、机构动力传递分析 11四、机构运动简图 12五、运动方案布置图 20六、爆炸视图 21七、小组总结 22八、参考资料 23一、设计题目1.1、介绍自动链条编结机的功能是自动制造用于机械传动牵引的链条。链条由一串串加工成立方形的链节编结而成，美观而实用。自动链条编结机的主要工艺可分为自动送料、切断压平、链节扭曲、链节连接、连接口熔接、淬火加工6个步骤。1.2、加工要求1）材料：低碳钢2）钢丝直径：2.3mm~2.5mm3）链节长度：35mm4）链节扭曲角：45°5）链节生产率：34~45个/分6）链条承受力：1200N~1800N7）生产要求：体积小、重量轻、外表美观、稳定可靠、生产效率高1.3、工艺分解根据上述分析，自动链条编结机的工艺可分解为如下五种：1）自动送料：将盘成盘的直径2.3mm~2.5mm的钢丝通过轧辊进行较直，之后绕成一个链节所需的一圈螺旋环并送出，并用槽轮以一定频率进行间歇送料。2）钢料切断压平：每次送料结束的间隔中，用刀头剪下一个平面环并将其压平。3）连接口焊接：在环形钢料被压平后，用电焊条对连接处进行焊接加固。4）链节扭曲：用另一对在闭合面有45°旋转链条槽的滑块直接将已成平面的圆环压成扭曲环。5）链节连接：机械臂夹出成型的链节，再将直线钢丝传入环形链节中并重复3）步骤，实现链接之间的自动连接。综上所述，自动链条编结机的设计主要参照自动送料、钢料切断压平、链节扭曲、链节连接的方法来制定最适合的方案。二、设计方案选择2.1、自动送料方案A：槽轮传动方案B：棘轮传动2.2、切断方案A：曲柄滑块机构方案B：凸轮机构2.3、压平方案A：曲柄滑块机构方案B：凸轮机构2.4、最终执行机构选择校直机构轧辊间歇送料槽轮机构切断机构曲柄滑块机构压平机构曲柄滑块机构扭曲机构曲柄滑块机构机械臂机构凸轮机构棘轮机构结构简单,加工容易,改变转角大小方便,可实现送进、制动及超越等功能。缺点是在运动开始和终止时,棘轮和棘爪间都产生冲击造成磨损与破坏,因此不宜用在具有很大质量的轴上。槽轮机构,由带圆(柱)销的主动拨盘、具有径向槽的从动槽轮和机架组成。拨盘作匀速转动时,驱动槽轮作时转、时停的单向间歇运动。槽轮机构结构简单、工作可靠,机械效率高,在进入和脱离接触时运动比较平稳，能准确控制转动的角度。但槽轮的转角不可调节，故只能用于定转角的间歇运动机构中。凸轮机构的优点：结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，缺点：点、线接触易磨损；凸轮轮廓加工困难；行程不大。曲柄滑块机构面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传递动力大；杆长易于实现远距离控制；缺点是精度较低不易于实现复杂的运动规律。三、方案具体设计3.1、尺寸计算本次课程设计中机构尺寸大部分均为自己选定的尺寸，按照比例计算各机构的基本尺寸，在符合运动条件不互相干涉的情况下，我们小组在建模时设计了一系列尺寸。举例如送料机构：在一些四连杆机构中，比如切断、压平、扭曲、焊接机构中，因为机构要求传动轮盘一个运动循环运转一周，因此必须有周转副，所以四杆机构的长度必须满足杆长条件，在满足前提条件的情况下，再考虑四杆机构尺寸的选择。3.2、工作循环图及协调设计按生产率为40个/分计算，一个链节的平均制造时间是1.5秒。切断、压平、扭曲、焊接机构均为一个循环中工作一次，因此其驱动齿轮的转速均为360°/1.5s=240°/s；机械臂、机械手机构由精细构造外形的凸轮驱动，以实现若干推程、回程、休止的工作动作。第一个链节的制造流程送料机构/（°）0~360停切断机构运行切断运行压平机构开压开扭曲机构开压开焊接机构运行降/焊接升运行机械臂停下停下停上机械手开关时间/s00.51.01.5第二个及之后链节的制造流程循环图送料机构/（°）0~360停切断机构运行切断运行压平机构开压开扭曲机构开压开焊接机构运行降/焊接升运行机械臂停上停下停下停上机械手关开关时间/s00.150.30.450.70.951.11.251.5根据工作循环图要求，为使机构在正确的时间到达正确的位置，需要对机构定位。t=0.4+1.5k(s)、k>=1，切断机构达到运动简图所示的极限位置t=0.75+1.5k(s)、k>=1，压平机构达到运动简图所示的极限位置t=1.15+1.5k(s)、k>=1，扭曲机构达到运动简图所示的极限位置t=0.8+1.5k(s)、k>=1，焊接机构达到运动简图所示的极限位置t=0~0.09+1.5k(s)、k>=1，送料机构进行较直送料，传动齿轮转过4周3.3、各机构行程、速度分析1）机械臂机构凸轮传动齿轮转速250°/s2）机械手机构凸轮传动齿轮转速240°/s3）送料机构通过复合槽轮机构，原动件转速960°/s即1.5s内转4周，输出槽轮以90°/0.09s的速度间歇输送钢料，以满足设计要求。4）压平、扭曲机构4）焊接机构驱动齿轮转速均为240°/s。为不对心曲柄滑块机构3.4、机构动力传递分析齿轮编号齿数模数分度圆直径转速(°/s)1201209602801802403~6361362407~123513524013~1880180240电机直连驱动齿轮：齿轮2由电机驱动齿轮2，以960°/s的速度匀速运转，从而带动链条编织机的送料机构进行螺旋钢丝送料。与2号齿轮相啮合的1号齿轮以传动比4实现齿轮降速，降速至240°/s而满足其余齿轮传动的要求。四、机构运动简图1）送料机构采用复合槽轮控制拨盘使最左侧的送料槽轮以1/16个循环的速度进行间歇送料，通过轧辊较直的钢料被引向螺旋滚轮从而实现钢料的螺旋状处理。2）切断机构采用曲柄滑块机构，在此极限位置时在导轨杆上安装的刀头进行每个循环一次的切割。3）压平扭曲机构两对齿轮传动的四杆机构实现对链节的压平和扭曲。4）焊接机构采用曲柄滑块机构，在此极限位置时在导轨杆的顶部安装的焊枪进行每个循环一次的焊接。5）机械臂、机械手机构通过齿轮带动的3个凸轮机构实现对机械手和机械臂的上下传动，中间凸轮带动机械手，两侧凸轮带动机械臂，中间凸轮与两侧凸轮的行程差控制机械臂的开合。凸轮机械手机械臂装配图6）总装配图五、运动方案布置图执行机构1——槽轮传动实现钢料的间歇输出执行机构2——曲柄滑块机构实现切断刀的循环运动执行机构3——曲柄滑块机构实现焊接机构斜上斜下的循环运动执行机构4——连杆机构实现冲压头的往复开闭，进行对链节的压平步骤，在冲压头表面进行立体扭曲处理后直接对平整的链节进行45°扭曲处理执行机构5——由齿轮带动的凸轮机构有三个，中间凸轮驱动机械手的上下运动，两侧凸轮驱动机械臂的上下运动，中间凸轮与两侧凸轮的行程差控制机械手的开闭六、爆炸视图七、小组总结在第一次拿到这份课题时，对于如何完成这个链条编结机而略感迷茫，但经过一系列的探索、努力、尝试后，我们小组经过团队合作也最终能够完成一个令人满意的答卷。经过这次课程设计的考验，我们小组也了解了当拿到一个自己不熟悉的课题时该如何从一无所知到创造出一个模型来。我想大体能够分为六个步骤：搜集资料。由于自身对于此份课题没有任何了解，那么现存的有关于这个课题的资料，包括论文、图片、视屏，都是能够帮助我们进入课题的突破口，也能够启发我们在现有资料的课题上进行创新。提出方案。分析一个机构中所要用到的种种机构，针对实现不同功能的机构构思其设计方案，在比较其优缺点后选择最终的执行方案。绘制三维机构图、运动简图、运动方案布置图绘制工作循环图。在确定完机构最终的执行方案后，需要明确机构及机构之间的运动关系，将机构一个循环完成的动作通过运动循环图体现出来，也有利于接下去尺寸的计算。计算尺寸。对于一些有硬性尺寸要求的机构（如要求精确传动比的齿轮，运动过程中不能发生干涉的机构）需要精确计算，对于一些尺寸方案很多的机构可以按照整