鎖梁自動成型機構課程設計

PAGEPAGE26機械原理課程設計課程名稱：鎖梁自動成型機床扳彎機構學院：機械工程學院專業：姓名：學號：年級：2009級老師：2012年1月6日貴州大學機械工程學院機械設計課程設計成績評定表專業姓名學號課程設計題目及題號鎖梁自動成型機床扳彎機構（題號：B1）項目項目內容權重％成績得分100-90優89-80良79-70中69-60及格＜60不及格出勤出勤與紀律10工作量完成設計任務的比例10設計能力綜合運用理論知識、計算機技能及外語能力；處理工程實際問題的能力40回答問題回答指導教師提出的問題的正確性、全面性20設計說明書和圖紙設計說明書和圖紙的質量20綜合得分、等級填表人：2012年月日目錄第一部分設計任務書一、機構說明與加工示意圖………4二、設計任務的相關參數及設計要求………………5三、課程設計項目內容………………5四、課程設計要求……………………6第二部分機構的設計一、扳彎原理設計與功能分解………7二、傳動機構的比較與選擇…………8三、電機主軸減速傳動設計與分析…………………9四、各方案的選擇及對比……………10五、機械系統轉換功能圖與運動方案………………15六、機械系統的工作循環圖…………16第三部分機構的尺寸計算一、送料機構的尺寸計算……………18二、定位夾緊機構的尺寸計算………19三、扳彎機構的尺寸計算……………19四、機構總體方案圖及原理簡要說明………………20五、各凸輪參數及行程圖………………21參考文獻…………25總結………………25鎖梁自動成型機床扳彎機構設計第一部分設計任務書一、機構說明與加工示意圖鎖梁自動成型機床加工鎖梁（即掛鎖上用于插入門扣的鉤狀零件）的工序為：將盤圓鋼條校直、切槽、車圓頭、切斷和扳彎成型。本機構為該機床的扳彎成型工藝部分，由送料機構、定位機構和扳彎機構組合而成。扳彎成型加工原理如下圖：送料滑塊1將工件2送到扳彎工位后即返回，定位銷3上升至鎖梁槽內，將鎖梁卡住，扳彎架4轉動扳彎角度，扳彎架上的滾輪6繞固定滾輪5也轉過扳彎角度，將鎖梁扳彎成型。然后扳彎架返回原位，定位銷下降，松開工件，待送料滑塊第二次送進時將已扳彎成型的工件推出工位。圖1設計任務的相關參數及設計要求圖2鎖梁自動成型機床扳彎機構的功能是將已切削加工后的材料進行扳彎再加工成“鎖梁”，如圖2所示。設計要求和參數為：連續自動生產；生產率為件10/min；電機輸入轉速為700轉/min；扳彎角度為180°；被加工工件的總長L=250mm，直徑D1=10mm，D2=7mm；加工質量要達到規定的技術要求；機械系統運動方案要合理，應力求簡單，可靠。三、課程設計項目內容：⒈目標分析：根據設計任務書中規定的設計任務，進行功能分析，作出工藝動作的分解，明確各個工藝動作的工作原理。⒉創新構思：對完成各工藝動作和工作性能的執行機構的運動方案進行全國構思。對各可行方案進行運動規律設計、機構型式設計和協調設計。⒊方案擬定：擬定總體方案，進行執行系統、傳動系統、原動機的選擇和基本參數設計。⒋方案評價：對各行方案進行運動分析、力分析及有關計算、以進行功能、性能評價和技術、經濟評價。⒌方案決策：在方案評價的基礎上進行方案決策，在可行方案。確認其總體設計方案，繪制系統運動簡圖、編寫總體方案設計計算機說明書。四、課程設計要求：⒈按工藝動作設計多個組合機構的總體方案，根據評標的運動特性、傳力特性、工作可靠性、結構緊湊性和制造經濟性等進行分析比較，最后確定一、二個較好的方案，擬定出運動方案示意圖。⒉分解工藝動作，根據生產率繪制送料機構、定位機構和扳彎機構的運動循環圖。⒊根據生產率和電機轉速，設計傳動系統。⒋用圖解法對送料機構、定位機構和扳彎機構進行運動設計，繪制組合機構的運動簡圖。⒌用計算機輔助設計對送料機構進行運動分析：①編制計算流程框圖。②根據計算流程框圖編制主程序，上機計算及打印結構⒍用計算機輔助設計對凸輪機構進行設計，繪出凸輪輪廓和從動件位移曲線⒎編寫課程設計說明書。內容包括：設計題目、工藝要求、設計內容、方案選擇與比較、各機構類型和運動參數的選擇、機構運動設計步驟、設計結構、設計結構、傳動系統設計、機構運動分析計算流程框圖、主程序及計算結構、凸輪機構設計、參考資料目錄和設計小結等。（20頁以上）第二部分機構的設計一、扳彎原理設計與功能分解圖3要將切削加工的金屬材料加工成圖2所示的鎖梁，可采用如圖3所示的扳彎機構來實現：用一扳彎滾子與圓弧模塊連接，將工件壓在圓弧模塊上，然后繞圓弧模塊轉動滾子，可將工件搬成與圓弧模塊相對應的弧形。為了實現將已切削加工好的工件加工成鎖梁，可將總功能分解為如下幾部分子功能：（1）對已切削成型工件的送料的功能；（2）對工件定位的功能；（3）使工件扳彎的功能；（4）使工件自動退出的功能邏輯功能圖：送料功能送料功能送料定位功能能工件夾緊功能工件的搬彎功能鎖梁自動成型機床搬彎機構二、傳動機構的比較與選擇機械系統中的傳動機構是把原動機輸出的機械能傳遞給執行機構并實現能量的分配、轉速的改變及運動形式的改變的中間裝置。常用的傳動機構有齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動、螺旋傳動、蝸桿傳動等。他們的特點如表：特點壽命應用齒輪傳動承載能力和速度范圍大；傳動比恒定，采用衛星傳動可獲得很大傳動比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。制造和安裝精度要求高，精度低時，運轉有噪音；無過載保護作用取決于齒輪材料的接觸和彎曲疲勞強度以及抗膠合與抗磨損能力金屬切削機床、汽車、起重運輸機械、冶金礦山機械以及儀器等蝸桿傳動結構緊湊，單級傳動能得到很大的傳動比；傳動平穩，無噪音；可制成自鎖機構；傳動比大、滑動速度低時效率低；中、高速傳動需用昂貴的減磨材料；制造精度要求高，刀具費用貴。制造精確，潤滑良好，壽命較長；低速傳動，磨損顯著金屬切削機床（特別是分度機構）、起重機、冶金礦山機械、焊接轉胎等帶傳動軸間距范圍大，工作平穩，噪音小，能緩和沖擊，吸收振動；摩擦型帶傳動有過載保護作用；結構簡單，成本低，安裝要求不高；外廓尺寸較大；摩擦型帶有滑動，不能用于分度鏈；由于帶的摩擦起電，不宜用于易燃易爆的地方；軸和軸承上的作用力很大，帶的壽命較短帶輪直徑大，帶的壽命長。普通V帶3500-5000h金屬切削機床、鍛壓機床、輸送機、通風機、農業機械和紡織機械鏈傳動軸間距范圍大；傳動比恒定；鏈條組成件間形成油膜能吸振，對惡劣環境有一定的適應能力，工作可靠；作用在軸上的荷載小；運轉的瞬時速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩；鏈條工作時，特別是因磨損產生伸長以后，容易引起共振，因而需增設張緊和減振裝置與制造質量有關5000-15000h農業機械、石油機械、礦山機械、運輸機械和起重機械等由上述幾種主要的傳動裝置相互比較，齒輪傳動、帶傳動用于減速，扳彎機構使用鏈輪傳動。齒輪傳動可靠、準確，鏈傳動距離較遠并可靠。三、電機主軸減速傳動設計與分析齒輪傳動承載能力和速度范圍大；傳動比恒定，采用衛星傳動可獲得很大傳動比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。因此減速裝置優先選擇齒輪傳動，它要求的傳動功率不大，在滿足工作性能的情況下，選用這種結構簡單的傳動裝置，可以降低成本，節約能源。電動機額定功率選擇11KW，轉速700轉/分，型號YZR180L-8，根據生產率為10件/分，可知主軸的轉速為10r/min。可以算得電動機與主軸的傳動比i=700/10=70，從而可設計三級減速，如圖3所示，分為三級減速，第一級減1/2，第二級減1/5，第三級減1/7；從1到2是皮帶傳動。齒輪模數m=3，電動機減速裝置數據設置：一級減速：皮帶傳動，i=2；二級減速：齒輪傳動,i=5；三級減速：齒輪傳動,i=7；最終轉速n=10r/min各級齒輪齒數半徑及傳動圖設計：d1=100d2=200;圖4z2’=18d2’=mz=54z3=,90d3=mz=270;z3’=18d3’z4=126,d4=mz=378四、各方案選擇及對比根據工藝過程確定執行構件的運動形式：（1）送料功能；(2)定位功能；(3)扳彎功能具體方案設計如下：1、送料機構的設計與分析方案一：圖5如圖5所示，自鎖式夾持器作間歇往復直線運動實現送料。夾持器由凸輪機構1通過擺動導桿2驅動，作間歇往復直線運動，當夾持器向左運動時，從而實現單向送料。方案二：圖6方案二的送料方式和方案與方案一樣，夾持器是由原動件1的轉動，帶動擺桿2左右擺動。從而實現了機構4將料5送到位后即返回。方案對比:方案一和方案二都實現了單向送料。可方案一與方案二相比，方案一在送完料后有間歇運動，而方案二沒有間歇運動；方案一直接由主軸帶動凸輪從而送料，不需要再增加動力機驅動連桿，相比之下選擇方案一更為合理。2、定位夾緊機構的選擇方案：滾子推桿盤行凸輪機構，如圖7所示。功能：在該機構中，凸輪的回轉運動變為滾子推桿的上下移動，此機構具有良好的動力性能和良好的加工性能，而且此機構較為簡單。圖中滾子的作用是為了減小摩擦，在其上還安裝有保持平底和凸輪始終接觸的彈簧，還可使直桿與凸輪形成力的封閉，這樣提高工作效率和系統的可靠性。推程，遠休，回程，近休一次循環，推桿將完成一直動的行程，直動推桿的軸線通過凸輪的回轉中心，此為對心直動滾子推桿機構。圖73、扳彎機構的選擇與比較方案一：凸輪+擺動滑塊機構，如下圖8所示功能：凸輪將旋轉運動轉換為滑塊的移動，進而轉換為桿的往復擺動，桿的往復擺動轉換為齒輪的旋轉運動。結構和工作原理：設定帶連接的兩輪的半徑比例為5：1（小：大）通過擺動滑塊機構的往復擺動使大齒輪擺動36°，上面的小輪轉動180°，將凸輪的直動通過擺桿轉換為輪的旋轉，實現扳彎功能。圖8方案二：功能：凸輪將旋轉運動轉換為桿1的擺動，進而轉換為桿2的往復擺動，桿的往復擺動轉換為輪3的來回旋轉運動。結構和工作原理：如圖9所示，其工作過程為當凸輪轉動時，隨著桿1擺動一定的角度，構件2也轉一定的角度，從而使大輪3繞轉動中心轉動一定的角度，這時4與3通過皮帶傳動，帶動5也轉過一定的角度，從而實現扳彎功能。圖9方案對比：方案一凸輪+擺動滑塊機構推桿倒置，必須用彈簧加以控制，但彈簧傳力較弱不易實現輪的旋轉運動。方案二通過凸輪的旋轉轉換為推桿的直動帶動輪的旋轉，機構較簡單也易實現，而且傳動穩定、方便可靠，故采用方案二。五、機械系統轉換功能圖與運動方案1、機械系統轉換功能圖根據執行構件的運動形式，繪制出機械系統的轉換功能圖。電機電機減速1減速2減速3運動分支送料夾持器間歇往復運動定位桿間歇往復運動夾緊間歇往復運動搬彎滾子支架間歇往復回轉運動圖102、形態學矩陣法創建機械運動的運動方案根據機械系統運動轉換功能圖（圖10）可構成形態學矩陣（圖11）。由圖11所示的形態學矩陣可求出鎖梁自動扳彎系統運動方案數為：N=3×3×3×3×3×3×3=2187可由給定的條件，各機構的相容性，各機構的空間布置，類似產品的借鑒和設計等，從中選出較為實際可行的方案。圖11中用線連的是選擇的最優方案。功能元功能元解（匹配機構）123減速1帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動減速2帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動減速3帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動送料夾持器間歇往復移動凸輪機構連桿機構凸輪+連桿機構定位桿的間歇往復移動凸輪機構連桿機構凸輪+連桿機構固定機構的間歇往復移動凸輪機構連桿機構凸輪+連桿機構扳彎滾子支架的間歇往復回轉運動凸輪機構齒輪擺桿機構凸輪機構+連桿機構+鏈傳動機構圖11六、機械系統的工作循環圖1、系統的工作循環圖送料機構作間歇往復直線運動實現送料，有間歇運動且有急退。定位機構是將凸輪的旋轉運動轉化為推桿的間歇往復移動。扳彎機構是將凸輪的旋轉運動轉換為推桿的往復直動，通過連桿轉為輪的往復擺動。如圖12所示圖122、根據運動循環圖以及生產率分配時間如下表所示：執行階段運動階段運動時間（s）分配角度（°）送料階段送料回程間歇1.3331.6673.00080100180定位階段近休放銷遠休拔銷1.3330.8333.0000.833805018050扳彎階段近休扳彎遠休退回2.1672.0000.6670.3331301204020第三部分機構的尺寸計算一、送料機構的尺寸計算圖13送料機構的送料過程是由圓柱凸輪1的旋轉帶動桿2左右擺動來實現送料。弦長AB就是凸輪1的擺線長。由于送料DE的長為250mm，取比利為1：10則AB的長為25mm，取CD長為380mm，則有AC長為38mm。兩極限位置時擺動的角度θ和高度H的算法如下，由余弦定理可得：cosθ=（382+382-252）/（2×38×38）=0.78，則θ=38.5°根據幾何關系可得：AB到DE距離為395mm，推程為25mm基圓半徑設計為40mm。則主軸到送料工作臺的垂直高度為H=435mm。二、定位夾緊機構的尺寸計算圖14定位夾緊為一體的機構如圖14所示，從側示圖可看出，當凸輪1旋轉，通過連桿帶動V型塊上下移動。從而實現定位和夾緊功能。由圖12已知，總高H=35mm由工件的D1=10mm,D2=7mm可知，定位銷需要拉回（10-7）/2=1.5mm，因此定位銷只要能退回1.5mm以上就可以松開工件，假設退回3mm即可以保證定位銷能松開工件，如圖，設計基圓半徑為92mm，凸輪升程為3mm，則桿長L=H-R-3=435-92-3=340mm三、扳彎機構的尺寸計算如圖15，由于扳彎需要轉過180°，選擇大輪和小輪的半徑比為3.6/1可得大輪需要轉過50°，就可以完成小輪轉過180°，由于任務中已經設計固定小輪直徑為50mm，假設其同心輪直徑為40mm，則要求大輪的直徑為144mm，取8的固定鉸鏈中心離大輪轉動中心的長度為200mm，選取大輪上連架桿長為40mm，先設定一個起始位置，根據轉角可以由四桿機構的原理確定桿8和桿9的長度，圖形如下圖：圖15四、機構總體方案圖及原理簡要說明圖16為鎖梁自動成型扳彎機構的總體運動簡圖，由減速裝置、送料裝置、定位夾緊裝置、扳彎裝置四部分組成。電機輸出轉速為700轉/min，經過皮帶傳動與齒輪傳動減速之后，將主軸轉速減為10轉/min，主軸帶動凸輪轉動實現送料、定位、夾緊、扳彎的功能。圖16五、凸輪參數1.送料機構圓柱凸輪行程圖：2.扳彎機構圓柱凸輪行程圖：3.定位夾緊機構盤型凸輪行程圖：參考文獻：1.王三民主編《機械原理與設計課程設計》2.呤岐王保民王振甫主編《械原理課程設計手冊》3.貴州大學機械工程學院《機械原理課程設計指導書》4.陳作模葛文杰孫恒主編《機械原理》第七版5.呂仲文主編《機械創新設計》機械工業出版社總結通過本次的課程設計，我升華了對機械原理課本上知識的理解，加深了理論聯系實際的經驗，增強了運用所學的基本理論和方法去發現、分析和解決工程實際問題的能力，提高了團隊協作的意識。在課題設計期間，我認識到要完整完美地做好一個課題，需要考慮很多因素，不只是教材、手冊上面的知識，還需要在諸如通網絡，圖書館等地方進行查閱和咨詢別人的實際經驗教訓等。在組合對平面四、六桿組機構，凸輪機構以及輪系機構的組合的過程中，在AutoCAD制圖，Office文檔排版編輯及凸輪設計軟件和截圖工具的使用的過程中，不僅增強了自己獨立思考的能力，也對團隊協作對于解決多方面問題的巨大作用所折服，我確信，這些在設計實習中所學到的寶貴經驗，必將伴隨我剩余的人生。基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統最佳啟停自校正（STR）調節器單片機控制的二級倒立擺系統的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監測系統基于32位嵌入式單片機系統的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養診斷專家系統的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統研究與開發基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統開發基于單片機的液壓動力系統狀態監測儀開發模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統開發基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統單片機系統軟件構件開發的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統用于單片機系統的MMC卡文件系統研制基于單片機的時控和計數系統性能優化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統的設計與實現基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監測系統基于單片機網絡的振動信號的采集系統基于單片機的大容量數據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現基于AT89S52單片機的通用數據采集系統基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統基于單片機的控制系統在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數控系統的研究與開發基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統研究基于TCP/IP協議的單片機與Internet互聯的研究與實現變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數器自動換樣功能的研究與實現基于單片機的倒立擺控制系統設計與實現單片機嵌入式以太網防盜報警系統基于51單片機的嵌入式Internet系統的設計與實現單片機監測系統在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統中TCP/IP協議棧的實現與應用單片機在高樓恒壓供水系統中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發基于MSP430單片機的遠程抄表系統及智能網絡水表的設計基于MSP430單片機具有數據存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設計基于