平尺刻線機機械原理課程設(shè)計

1、<p>　　機械原理課程設(shè)計說明書</p><p>　　設(shè)計題目:平尺刻線機</p><p>　　專業(yè)班級：車輛三班 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1設(shè)計功能與要求………………………………………………………………………….....1</p><p>　

2、　1.1設(shè)計功能………………………………………………………………………....1</p><p>　　1.2要求………………………………………………………………………….......1</p><p>　　2執(zhí)行機構(gòu)的比較與選定……………………………………………………………...........1</p><p>　　2.1刻線機構(gòu)……………………………………………

3、…………………...............2</p><p>　　2.2抬刀機構(gòu)……………………………………………………………………........7</p><p>　　2.3進給機構(gòu)………………………………………………………..........................7</p><p>　　3傳動方案設(shè)計………………………………………………………………

4、..........................9</p><p>　　3.1傳動方案總括. ...........................................................................................9</p><p>　　3.2傳動效率計算...................................

5、..........................................................9</p><p>　　3.3電動機選擇.................................................................................................9</p><p>　　3.4傳動比計算.

6、...............................................................................................10</p><p>　　4執(zhí)行機構(gòu)的尺寸設(shè)計………………………………………………………………………...12</p><p>　　4.1設(shè)計總體思路..........................

7、..................................................................12</p><p>　　4.2抬刀凸輪尺寸設(shè)計....................................................................................12</p><p>　　4.3刻線組合機構(gòu)

8、尺寸計................................................................................14</p><p>　　4.4進給機構(gòu)尺寸設(shè)計.................................................................................. 16</p><

9、p>　　5方案圖與機構(gòu)運動循環(huán)圖（表）…………………………………………………………16</p><p>　　5.1方案圖......................................................................................................17</p><p>　　5.2機構(gòu)運動循環(huán)圖........

10、...............................................................................17</p><p>　　5.3機構(gòu)運動循環(huán)表.......................................................................................18</p><p

11、>　　6參考文獻……………………………………………………………………………….......18</p><p>　　7小結(jié)………………………………………………………………………………...............18</p><p>　　1、設(shè)計功能與要求 </p><p><b>　　1.1設(shè)計功能</b></p>&

12、lt;p>　　平尺刻線機主要用來實現(xiàn)自動刻線，刻線要求為每隔１毫米刻一條線，刻線長度有10毫米、15毫米、20毫米三種類型。第一次刻線長度為20毫米，第二次刻線長度為15毫米，第三次刻線長度為10毫米，以后依此類推。（如圖1）。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　1.2設(shè)計要求

13、 </p><p><b>　　運動要求：</b></p><p>　　刀具在刻線行程時作等速運動（或近似等速運動），反行程時快速退回；刀具反行程時要有抬刀運動，并且工作臺完成一定進給運動。實現(xiàn) “落刀—刻線－抬刀－回刀”的運動。</p><p><b>　　功能要求</b></p><p

14、>　　刻線機主要由抬刀機構(gòu)、刻線機構(gòu)以及進給機構(gòu)三部分組成。抬刀機構(gòu)用于刻線時將刀具壓下，刻線完成之后，通過凸輪使刀具自動抬起，避免磨損；刻線機構(gòu)用于控制刻線及刻線長度；進給機構(gòu)用于控制刻線間隔，且要求刀具具有急回特性。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)要求</b></p><p>　　刻線深度 0.5mm</p><p><b&g

15、t;　　刻線距離1mm</b></p><p>　　刻線速度60次/min</p><p>　　刻線 0.4kw 進給 0.2kw 抬刀 0.1kw</p><p><b>　　機構(gòu)選用 （表1）</b></p><p><b>　　表1</b></p><p&g

16、t;<b>　　執(zhí)行機構(gòu)比較與選定</b></p><p><b>　　2.1刻線機構(gòu)</b></p><p><b>　　方案1（圖2）</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　方案說明</b>

17、</p><p>　　通過三種形狀、大小不同的凸輪來控制刀具的左右移動，再通過一個凸輪來控制刀具的抬刀，下刀運動，推過控制凸輪的推程與回程，來控制刀具的急回速比K>=1.2。</p><p><b>　　方案評價</b></p><p>　　通過三個凸輪來控制刀具左右移動，難以控制它們之間的轉(zhuǎn)速比，容易發(fā)生碰撞的現(xiàn)象，而且容易發(fā)生失真的現(xiàn)

18、象，所以不建議采用。</p><p><b>　　方案2（圖3）</b></p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　方案說明</b></p><p>　　通過三個不完全齒輪與齒條的組合，來控制刀具的進刀、退刀運動，通過凸輪來控制刀具的抬刀、下刀運動。

19、</p><p><b>　　方案評價</b></p><p>　　這種機構(gòu)簡明易懂，刀具刻線的長度精確，但不容易控制三個不完全齒輪的轉(zhuǎn)速關(guān)系，且容易發(fā)生撞齒的現(xiàn)象，不能控制刀具的急回速比，所以不建議采用。</p><p><b>　　方案3（圖4）</b></p><p><b>　　圖

20、4</b></p><p><b>　　方案說明</b></p><p>　　這種方案通過一個凸輪來控制刀具的進刀、退刀運動，另一個凸輪來控制刀具的抬刀、下刀運動，并通過凸輪的推程與回程來控制刀具的急回速比K>=1.2。</p><p><b>　　方案評價</b></p><p>

21、;　　通過一個凸輪來控制進刀、運動，此凸輪的形狀會過于復雜，同時不能實現(xiàn)自動回刀，所以不建議采用。</p><p><b>　　方案4（圖5）</b></p><p><b>　　圖5</b></p><p><b>　　方案說明</b></p><p>　　這種方案是通過一個

22、曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)進刀、退刀動作，具有急回特性，另一個凸輪來控制刀具的抬刀、下刀運動，用曲柄滑塊機構(gòu)實現(xiàn)急回速比K>=1.2。、</p><p><b>　　方案評價</b></p><p>　　曲柄滑塊機構(gòu)雖能實現(xiàn)急回速比K>=1.2，但是不能保證刻線過程中的等速運動，所以不建議采用。</p><p><b>　　方案5（

23、圖6）</b></p><p><b>　　圖6</b></p><p><b>　　方案說明</b></p><p>　　這套方案是通過一套組合機構(gòu)實現(xiàn)刻刀的進刀、退刀動過，同時通過凸輪槽的形狀實現(xiàn)滑塊的勻速運動，進而實現(xiàn)刀具的勻速運動。同時也可以滿足急回速比K>=1.2。</p><

24、;p><b>　　方案評價</b></p><p>　　此方案可滿足全部刻線的功能要求，同時可以使進刀動作平穩(wěn)，采用轉(zhuǎn)動副為低副，降低較低，接觸面積大，應力集中就相對小一些，此外，安裝、加工也相對方便。所以我們決定采用這套方案。</p><p><b>　　2.2抬刀機構(gòu)</b></p><p><b>　

25、　方案1（圖7）</b></p><p><b>　　圖7</b></p><p><b>　　方案說明</b></p><p>　　我們采用凸輪機構(gòu)實現(xiàn)刀具的抬、落刀動作，通過控制凸輪輪廓來實現(xiàn)刻線時間的調(diào)整，又因為凸輪轉(zhuǎn)速一定，即可以控制可線的長短。</p><p><b>

26、;　　方案評價</b></p><p>　　凸輪機構(gòu)轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，可有效實現(xiàn)刀具的平穩(wěn)刻線，同時結(jié)構(gòu)較為簡單，體積較小，便于安裝。所以我們采用這套方案。</p><p><b>　　2.3進給機構(gòu)</b></p><p><b>　　方案1（圖8）</b></p><p><b>

27、　　圖8</b></p><p><b>　　方案說明：</b></p><p>　　這套方案采用不完全齒輪實現(xiàn)工作臺的間歇進給，當主動輪做連續(xù)回轉(zhuǎn)時，從動輪作間歇式轉(zhuǎn)動，在從動輪停歇期內(nèi)，兩輪輪緣各有鎖止弧起定位作用，以防止從動輪游動。不完全齒輪機構(gòu)可以帶動絲桿間歇轉(zhuǎn)動，來實現(xiàn)工作臺的間歇進給，控制不完全齒輪轉(zhuǎn)速與絲桿導程就可實現(xiàn)每秒進給量為1mm。&l

28、t;/p><p><b>　　方案評價：</b></p><p>　　不完全齒輪沖擊較大，且加工、安裝較為不便，尺寸較大，所以不建議采用。</p><p><b>　　方案2（圖9）</b></p><p><b>　　圖9</b></p><p><

29、b>　　方案說明：</b></p><p>　　這套方案采用槽輪機構(gòu)實現(xiàn)工作臺的間歇進給，主動撥盤連續(xù)回轉(zhuǎn)，槽輪間歇運動，且我們這套方案采取普通四槽的對稱式的槽輪機構(gòu)，傳動較為平穩(wěn)。</p><p><b>　　方案評價：</b></p><p>　　槽輪機構(gòu)尺寸小，外形簡單，機械效率高，傳動較為平穩(wěn)，所以我們決定采用這套方案

30、。</p><p><b>　　3、傳動方案設(shè)計</b></p><p><b>　　3.1傳動方案總述</b></p><p>　　采用V帶+齒輪傳動，將電動機轉(zhuǎn)速減小了需要的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　3.2傳動功率的計算：</p><p><b>　　查閱相關(guān)

31、資料得：</b></p><p>　　凸輪效率：0.95-0.97 槽輪效率：0.95-0.97</p><p>　　滾珠軸承效率：0.98 V帶傳動效率：0.94-0.96</p><p>　　9級精度齒輪效率：0.96 螺旋機構(gòu)效率：0.85-0.95</p><p><b>　

32、　刻線機構(gòu)</b></p><p>　　P1=0.4/ (0.95—0.97)/0.98/0.96/=0.438-0.448KW</p><p><b>　　抬刀機構(gòu)</b></p><p>　　P2=0.1/(0.95—0.97)/0.96/0.96=0.112-0.114KW</p><p><b&

33、gt;　　進給機構(gòu)</b></p><p>　　P3=0.2/(0.85—0.95)/(0.95—0.97)/0.96/0.96=0.236-0.269KW</p><p><b>　　總體機構(gòu)</b></p><p>　　P（電機）=（P1+P2+P3）/（0.94—0.96)=0.819-0.884KW</p>&

34、lt;p><b>　　3.3電動機選擇</b></p><p>　　根據(jù)總功率選擇電機，查表得，6極的三相交流發(fā)電機型號Y132S-6，額定功率為3KW，轉(zhuǎn)速為960r/分，效率為83%。</p><p>　　故P=3*83%=2.49KW，滿足功率要求，所以選擇上述機型。</p><p>　　3.4傳動比計算（圖10）</p>

35、;<p><b>　　圖10</b></p><p>　　各傳動比如圖所示。驅(qū)動件采用電動機，由于電動機轉(zhuǎn)速為960r/min，而刻線組合機構(gòu)工作轉(zhuǎn)速為60r/min，所以要將轉(zhuǎn)速減小至60r/min。達到傳動比i=16，故選擇V帶傳動比i1為4，齒輪i3傳動比為4，刻線組合機構(gòu)工作轉(zhuǎn)速達到60r/min。</p><p>　　抬刀凸輪工作轉(zhuǎn)速為20r/

36、min，故選用1對齒輪傳動，傳動比i=3，其中i4傳動比為3，抬刀凸輪達到20r/min。</p><p>　　槽輪主動撥盤轉(zhuǎn)速與刻線組合機構(gòu)轉(zhuǎn)速大小與方向相同，且布置于抬刀凸輪下方，故選用兩對錐齒輪將60r/min的轉(zhuǎn)速傳遞到工作臺，其傳動比為i2=1，i5=4，故此時槽輪主動撥盤轉(zhuǎn)速為60r/min，槽輪從動撥盤轉(zhuǎn)速為15r/min。</p><p>　　進給機構(gòu)要求進給量為1mm/s

37、，故選取與槽輪從動撥盤同軸的絲桿導程為4mm，故進給量為60mm/min，即1mm/s。</p><p>　　3.4各標準齒輪參數(shù)（表2）</p><p><b>　　表2</b></p><p><b>　　圖11</b></p><p>　　4、執(zhí)行機構(gòu)的尺寸設(shè)計</p><

38、p><b>　　4.1設(shè)計總體思路</b></p><p>　　我們通過比較各種機構(gòu)與組合，決定采用組合機構(gòu)（凸輪-連桿機構(gòu)）完成刻線動作，采用凸輪機構(gòu)完成抬刀、落刀動作，采用槽輪-絲桿機構(gòu)完成工作臺的間歇進給動作。其中，組合機構(gòu)只負責刀具的勻速進給，通過凸輪控制刻線的時間，從而控制刻線長度，與此同時，每秒鐘工作臺通過槽輪-絲桿機構(gòu)完成一次間歇進給（1mm）。</p>&

39、lt;p>　　4.2抬刀凸輪尺寸設(shè)計（圖12）</p><p><b>　　圖12</b></p><p>　　取抬刀量為0.5mm，(抬刀量之所以去這么小，我們就可以認為抬刀與下刀時間很短，可以忽略不計).且抬刀凸輪轉(zhuǎn)速為20r/min，即刻線組合機構(gòu)轉(zhuǎn)過一圈，抬刀凸輪轉(zhuǎn)過三分之一，那么我們將抬刀凸輪均分為三份每份120°，每一份即可完成一次刻線動作

40、。再在每份中分出相應的度數(shù)（65°、49°、33°）使其比例為4：3：2作為刻線度數(shù)，余下的度數(shù)（55°、71°、87°）作為抬刀、回刀、下刀的度數(shù)。這樣就可以保證三次刻線時間比為4：3：2，如果保證勻速的速度的話，那么刻出的線的長度即可保證4：3：2。</p><p>　　此外，我們將三段的小圓內(nèi)徑定為140mm,第一、二段的大圓定為150mm，第三段

41、大圓半徑定為149mm，之所以設(shè)定為這樣的數(shù)據(jù)，是為了抬刀過程平穩(wěn)進行。</p><p>　　控制刻線深度0.5mm，可以通過調(diào)整刻線尺的放置高度來實現(xiàn)。</p><p>　　4.3刻線組合機構(gòu)尺寸設(shè)計（圖13、圖14）</p><p>　　為控制刀具能達到分別刻20mm、15mm、10mm的線，現(xiàn)令刀具移動距離為20mm，可以保證15mm和10mm的線長足夠。&l

42、t;/p><p>　　給定推桿的行程為20mm，因為要求每秒鐘刻出一條線，故凸輪轉(zhuǎn)速為1r/s,設(shè)定K=1.2:1,故進刀凸輪轉(zhuǎn)角設(shè)定為196度，進刀時間為0.55s。退刀凸輪轉(zhuǎn)角設(shè)定為164度。退刀時間為0.45s。進刀速度V1=37mm/s。退刀速度V2=44mm/s。將進刀和退刀行程20mm等分為6段，故每段距離為3.33mm。進刀3.33mm，曲柄轉(zhuǎn)動角度為32度。退刀3.33mm，曲柄轉(zhuǎn)動角度為27度。選定

43、適當?shù)倪B桿長度30mm。故依次可以做出凸輪輪廓曲線。</p><p><b>　　圖13</b></p><p>　　由此可得凸輪連桿組合機構(gòu)如下圖</p><p><b>　　圖14</b></p><p>　　4.4進給機構(gòu)尺寸設(shè)計（圖15）</p><p><b&

44、gt;　　圖15</b></p><p>　　外嚙合槽輪n=1，z=4，運動系數(shù)k=1/2-1/z=0.25</p><p>　　取進給絲桿導程為4mm，右旋，則進給量為1mm/s。進給槽輪參數(shù)：L=20cm R=14.14cm r=2.36cm s=14.14cm h>=10.64cm d1<=11.72cm d2<=7cm

45、 b=4mm</p><p>　　5、方案圖與機構(gòu)運動循環(huán)圖（表）</p><p>　　5.1方案圖（圖16）</p><p><b>　　圖16</b></p><p>　　5.2機構(gòu)運動循環(huán)圖（圖17）</p><p><b>　　圖17</b></p>&

46、lt;p>　　5.3機構(gòu)運動循環(huán)表（表3）</p><p><b>　　表3</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]孫桓.機械原理.高等教育出版社.2006.</p><p>　　[2]濮良貴.機械設(shè)計.西北工業(yè)大學出版社.2006年.</p&g

47、t;<p>　　[3]聞邦椿.機械設(shè)計（第5版）.機械工業(yè)出版社.2006年.</p><p>　　[4]胡虔生.電機學.中國電力出版社.2006年.</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　機械原理課程設(shè)計心得</p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析

48、和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。</p><p>　　回顧起此次刻線機課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整一星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有

49、把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。</p><p>　　設(shè)計過程中，也對團隊精神的進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，

50、在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。此次設(shè)計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。</p><p>　　艱難困苦玉汝于成 ,即使烈日炎炎 ，也阻擋不了我設(shè)計的那顆火熱的心。急躁和焦慮可能是這一周以來的主旋律了。幾乎整天都被這樣的心情困擾著。因為之前的日子吃了“

51、急躁”不少的虧，所以拼命地告誡自己一定要把速度慢下來，心情要平靜下來，減緩行動，一步一步踏踏實實地把設(shè)計做好?？赡苡质翘鞖獾脑颍L沙這種燥熱的天氣很難讓人休息得好，晚上一點多睡覺，早上七點鐘就肯定不能再躺在床上了?？梢哉f就是在這種作息毫無規(guī)律的日子中，折騰了自己一周。 </p><p>　　我深知，課程設(shè)計的目的不是要那么三張圖紙和一份設(shè)計說明書，而是整個的設(shè)計過程，是我們一遍一遍重復翻閱PPT時的不耐煩

52、，是我們一次一次修改參數(shù)時的悔恨（為什么當初算的時候不小心一點呢?。畛醯膸滋旒痹甑那榫w占據(jù)了大部分思考，總是想著恨不得兩天就把這課程設(shè)計搞定，可漸漸的又發(fā)現(xiàn)即便兩天拼死拼活地將這課程設(shè)計搞定了，那意義又何在呢？你跟大家有什么分別？不同樣是拿著三張圖紙和一份設(shè)計說明交給老師？你的辛苦和付出有何意義？想要自己的行動擁有價值，就要在思考中，要清晰地知道自己在做什么，自己這樣做究竟有何意義，到底會給自己帶來什么樣的結(jié)果。當思考完這些問題之

53、后，就開始發(fā)現(xiàn)，原來機械設(shè)計要的不單單是那些結(jié)果，而是在這反反復復過程中你所體會到的“收獲”。 </p><p>　　我們認為，在這學期的實驗中，在收獲知識的同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我們通過查找大量資料，請教老師，以及不懈的努力，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對

54、社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。 </p><p>　　永不言棄才是最重要的。而且，這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結(jié)束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。 與隊友的合作更是一件快樂的事情，只有彼此都付出，彼此都努力維護才能將作品做的更加完美。而團隊合作