锁梁自动成型机床扳弯机构课程设计

目录第一部分机械原理课程设计任务书 1§1.1工作原理及工艺动作过程 2§1.2要求完成的设计工作量 3§1.3设计相关数据 4第二部分机构的设计 4§2.1锁梁自动成型机床扳弯机构的功能与设计要求 5§2.2功能原理设计 6§2.3功能分解 7§2.4功能原理的工艺过程分解并确定执行构件的运动形式 8§2.5绘制机械系统运动转换功能图 9§2.6根据执行构件的运动形式选择机构 10§2.7用形态学矩阵法创建机械系统运动方案 11§2.8机械系统运动方案简图 12§2.9根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 13第三部分机构的尺寸计算与设计 14§3.1原动机的选择 15§3.2传动机构的比较与选择 16§3.3电机向主轴转动设计与分析 17§3.4送料机构尺寸计算 18§3.5定位机构尺寸计算 19§3.6扳弯机构尺寸计算 20第四部分计算机调试机构 21§4.1凸轮形状运动调试 22§4.2连杆机构的运动分析 23附.参考文献 24第一部分第一部分设计任务书课程设计任务书贵州大学机械工程学院机械原理课程设计任务书锁梁自动成型机床扳弯机构设计1.1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、切断和扳弯成型。本机构为该机床的扳弯成型工艺部分，由送料机构、定位机构和扳弯机构组合而成。扳弯成型加工原理如下图：送料滑块1将工件2送到扳弯工位后即返回，定位销3上升至锁梁槽内，将锁梁卡住，扳弯架4转动扳弯角度，扳弯架上的滚轮6绕固定滚轮5也转过扳弯角度，将锁梁扳弯成型。然后扳弯架返回原位，定位销下降，松开工件，待送料滑块第二次送进时将已扳弯成型的工件推出工位。1.2要求完成的设计工作量1)本任务只需完成机床的扳弯成型工艺部分的设计，由送料机构、定位机构和扳弯机构组合而成。2)根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。3)按工艺动作过程拟定运动循环图。4)构思系统运动方案(至少2个以上)，进行方案评价，选出较优方案（要求送料机构最终需采用连杆机构）。5)对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。6)对送料机构进行运动学分析7)绘制系统机械运动方案简图（3号图）。8）完成设计说明书的编写。1.3设计相关数据:1．生产率：15件/分2.电机转速：800转/分3.工件尺寸：工件展开长度=225mm工件外径D1=9mm工件沟槽直径D2=6mm4.齿轮模数：5 5.扳弯角度：195°第二第二部分机构的设计2.1锁梁自动成型机床扳弯机构的功能与设计要求图1-2所示为挂锁的一个零件，称为“锁梁”。锁梁自动成型机床扳弯机构的功能是将已切削加工后的材料进行扳弯再加工成“锁梁”。图2-12.1.1设计要求和参数为：1．“锁梁”的形状如图2-1所示；2.自动连续生产；3.生产能力为15件/分钟；4.加工质量要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。2.2功能原理设计1.锁梁自动成型机床扳弯机构的功能是将已切削加工后的材料进行扳弯再加工成“锁梁”。将切削加工的金属材料加工成图1-2所示的零件，可采用图2-1所示的扳弯机构来实现。用一扳弯滚子将工件压在一圆弧模块上，然后绕圆弧模块转一个角度，可将工件扳弯成与圆弧模块相对应的圆弧。图2-22.3功能分解1.为了将已切削的工件加工成锁梁，可将其分为下面几部分：a.切削成型送料功能b.送料定位功能c.工件扳弯功能2.功能逻辑图：图2-3图2-32.4功能原理的工艺过程分解并确定执行构件的运动形式1.送料功能：送料板将工件送到指定位置，然后送料板又回到原处。它的运动是间歇往复运动。2.定位功能：采用活动定位杆进行定位，执行机构为凸轮机构上的定位杆，它的运动是间歇往复运动。3.板弯功能：用一板弯滚子将工件压在一圆柱模块上，然后绕圆柱模块转一个角度，即可将工件扳成于圆柱模块半径相对应的弧形。由扳弯的工作原理可知，它的执行机构是扳弯滚子支架，它的运动是间歇往复转动。2.5绘制机械系统运动转换功能图根据执行构件的形式，绘制出机械系统的转化功能图图2-42.6根据执行构件的运动形式选择机构1.送料板间歇往复运动：可选用曲柄滑块机构，连杆机构。a.工件送料机构的选择与比较方案一：图2-5从图中知，在卡手夹紧工件后，转动的缺口滚动将卡手送往左边，由于有弹簧的存在，将往左的卡手又弹回原处，实现往复运动。从原理上分析，该机构运动行程大，易控制停歇时间。方案二：图2-6根据运动需求，选择曲柄滑块带动卡手左右往复运动，由于卡手是间歇往复直线运动，故要求曲柄滑块也是直线往复间歇运动，这需要用不完全齿轮使曲柄有时间停歇。在时间和计算上有明显的优势。故采用方案二。2.定位杆间歇往复运动：可选用凸轮机构，连杆机构，组合机构b.切槽定位夹紧机构选择与比较方案一：图2-7图中，利用凸轮的转动转化为滚子的上下往复运动，在弹簧的作用下将上升的杆件弹下，保证与凸轮紧密接触，由于在凸轮上可以很好的控制时间停歇，故满足卡子间歇的上下运动。方案二：图2-8图中，曲柄滑块机构将主动件的转动转化为滑块的往复运动，保证U形卡槽上下运动，优点是构件简单易计算时间关系，但是难满足U形卡子的间歇运动。故采用方案一。3．扳弯滚筒间歇往复运动：可选用凸轮机构、齿轮副机构。方案一：图2-9在该图中，利用齿轮的减速功能将扳弯滚子的大转动角度转换为大齿轮的小角度转动，再利用凸轮的间歇往复运动驱动连杆上下移动，从而带动大齿轮转动一定的角度，实现了扳弯滚子的间歇往复运动。缺点是使用机构多，角度的精确度难保证，误差大，占空间。方案二：图2-10图中，同样使用大小齿轮不同转速功能，将扳弯滚子转动的大角度换为大齿轮的小角度转动，主动件利用凸轮驱动齿条与齿轮啮合实现运动的传递，实现滚子的间歇往复运动，优点是易计算时间关系，好控制间歇时间。故采用方案二。2.7用形态学矩阵法创建机械系统运动方案根据机械运动转换功能图可构成图形态学矩阵，图所示的形态学矩阵可求出锁梁自动成型系统运动方案数为：N=2X2X2X2X2=322.8机械系统运动方案简图根据设计要求，设计出的自动锁梁扳弯机如下图：2.9根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图为了使锁梁自动成型系统各运动构件运动协调配合，设计直线式运动循环图：第三部分机构的尺寸计算与设计第三部分机构的尺寸计算与设计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，便于操着，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，电力驱动方式所生产的污染较小，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。所以为了满足上述要求，选择电压为380V转速800转/分的交流电动机最为合适。3.2传动机构的比较与选择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分配、转速的改变及运动形式的改变的中间装置。传动机构最常见的有齿轮转动、带传动、蜗杆传动等。特点：1.齿轮传动：承载能力和速度范围大；传动比恒定，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；2.蜗杆传动：机构紧凑，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。3.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大，带的寿命较短。由上述几种主要的传动装置相互比较，齿轮传动、带传动用于减速，扳弯机构使用齿条和齿轮传动。3.3电机向主轴转动设计与分析根据生产率15件/分可知，主轴的转速为15r/min。从而可以算得传动比i=800/15,从而设计四级减速如图一级减速用皮带轮1/4；二级减速用齿轮2/3;三级减速用齿轮3/4;四级减速用齿轮2/3;减速参数：D1=40mmD2=160mmZ1=18Z2=45Z3=18Z4=18Z5=273.4送料机构尺寸计算送料机构为曲柄滑块机构，由生产速度15件/分可知曲柄的转速为15转/分。由工件长度为225mm，那么得曲柄的杆长为112.5mm。由于送料卡子为间歇运动，则用不完全齿轮驱动曲柄间歇转动，得到1/2不完全齿轮的转速为30转/分，又保证和其他机构的转速一致，那么用一个变速箱将减速器输出的15转/分的转速加速到30转/分传递给不完全齿轮与曲柄啮合，从而得到曲柄最终做间歇运动。个齿轮参数为Z1=40Z2=20Z3=20Z4=203.5定位机构尺寸计算定位夹紧为一体的机构如图可知，当凸轮旋转，通过导杆使U形块上下移动，实现定位和夹紧。设计凸轮的基圆半径为40mm，升程为19mm，（根据计算升程应大于（9-6）/2=1.5mm）故得近休止角=90°升程角度=90°远休止角=135°回程角度=45°3.6扳弯机构尺寸计算如图，由于扳弯需要转过195°，选择齿轮R22.5与R45啮合可得R45齿轮只需转过97.5°，就可以完成轮R22.5转过195°，由于扳弯为往复回转圆周运动，又选用齿条与R45啮合，将齿条的直线往复运动转化为齿轮R45的往复回转圆周运动。又将凸轮的转动转化为齿条的直线往复运动。既满足间歇，又满足能量的利用。故可知在齿轮R45转过的97.5°中就确定了凸轮的位移量为87.232mm，基圆半径为50mm，近休角度=180°升程角度135°回程角度=45°第四第四部分计算机调试机构4.1凸轮形状运动调试1.参数设置2．软件生成模型A．绘制基圆B．绘制外轮廓曲线C．指定扫描轮廓关系D．得到凸轮形状4.2连杆机构的运动分析设计总结参考文献【机械原理第八版】孙恒陈作模葛文杰主编【机械制造基础第四版】华楚生王忠魁谢黎明主编【现代工程制图学】李荣隆阳明庆潘克强主编基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发锅炉的单片机控制系统基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制\t"_b