鎖梁自動成型機床扳彎機構課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一部分 機械原理課程設計任務書1</p><p>　　§1.1工作原理及工藝動作過程2</p><p>　　§1.2要求完成的設計工作量3</p><p>　　§1.3設計相關數據4</p><p

2、>　　第二部分 機構的設計4</p><p>　　§2.1鎖梁自動成型機床扳彎機構的功能與設計要求5</p><p>　　§2.2功能原理設計6</p><p>　　§2.3功能分解7</p><p>　　§2.4功能原理的工藝過程分解并確定執(zhí)行構件的運動形式8</p>

3、<p>　　§2.5繪制機械系統運動轉換功能圖9</p><p>　　§2.6根據執(zhí)行構件的運動形式選擇機構10</p><p>　　§2.7用形態(tài)學矩陣法創(chuàng)建機械系統運動方案11</p><p>　　§2.8機械系統運動方案簡圖12</p><p>　　§2.9根據工藝動作

4、順序和協調要求擬定運動循環(huán)圖13</p><p>　　第三部分 機構的尺寸計算與設計14</p><p>　　§3.1原動機的選擇15</p><p>　　§3.2傳動機構的比較與選擇16</p><p>　　§3.3電機向主軸轉動設計與分析17</p><p>　　§

5、;3.4送料機構尺寸計算18</p><p>　　§3.5定位機構尺寸計算19</p><p>　　§3.6扳彎機構尺寸計算20</p><p>　　第四部分 計算機調試機構21</p><p>　　§4.1凸輪形狀運動調試22</p><p>　　§4.2連桿機構的

6、運動分析23</p><p><b>　　附.參考文獻24</b></p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　機械原理課程設計任務書 </p><p>　　鎖梁自動成型機床扳彎機構設計</p><p>　　1.1工作原理及工藝動作過程<

7、/p><p>　　鎖梁自動成型機床加工鎖梁（即掛鎖上用與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，

8、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。</p><p>　　1.2要求完成的設計工作量 </p><p>　　1)本任務只需完成機床的扳彎成型工藝部分的設計，由送料機構、定位機構和扳彎機構組合而成。</p><p>　　2)根據功能要求，確定工作原理和繪制系統功能圖。 </p><p>　　3)按工藝動作過程擬定運動循環(huán)

9、圖。 </p><p>　　4)構思系統運動方案(至少2個以上)，進行方案評價，選出較優(yōu)方案（ 要求送料機構最終需采用連桿機構）。</p><p>　　5)對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計。 </p><p>　　6)對送料機構進行運動學分析</p><p>　　7)繪制系統機械運動方案簡圖（3號圖）。</p><p&

10、gt;　　8）完成設計說明書的編寫。 </p><p>　　1.3設計相關數據:</p><p>　　1．生產率：15件/分</p><p>　　2.電機轉速：800轉/分</p><p><b>　　3.工件尺寸：</b></p><p>　　工件展開長度=225mm</p>&l

11、t;p>　　工件外徑D1=9mm</p><p>　　工件溝槽直徑D2=6mm</p><p><b>　　4.齒輪模數：5</b></p><p>　　5.扳彎角度：195°</p><p>　　2.1鎖梁自動成型機床扳彎機構的功能與設計要求</p><p>　　圖1-2所示為

12、掛鎖的一個零件，稱為“鎖梁”。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”。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　2.1.1設計要求和參數為：</p><p>　　1．“鎖梁”的形狀如圖2-1所示；</p><p><b>　　2.自動連續(xù)生產；&l

13、t;/b></p><p>　　3.生產能力為15件/分鐘；</p><p>　　4.加工質量要達到規(guī)定的技術要求；</p><p>　　5.機械系統運動方案應力求簡單、可靠。</p><p><b>　　2.2功能原理設計</b></p><p>　　1.鎖梁自動成型機床扳彎機構的功能是將

14、已切削加工后的材料進行扳彎再加工成“鎖梁”。將切削加工的金屬材料加工成圖1-2所示的零件，可采用圖2-1所示的扳彎機構來實現。用一扳彎滾子將工件壓在一圓弧模塊上，然后繞圓弧模塊轉一個角度，可將工件扳彎成與圓弧模塊相對應的圓弧。</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p><b>　　2.3功能分解</b></p>

15、<p>　　1.為了將已切削的工件加工成鎖梁，可將其分為下面幾部分：</p><p>　　a.切削成型送料功能</p><p><b>　　b.送料定位功能</b></p><p><b>　　c.工件扳彎功能</b></p><p><b>　　2.功能邏輯圖：</b&g

16、t;</p><p>　　2.4功能原理的工藝過程分解并確定執(zhí)行構件的運動形式</p><p>　　1.送料功能：送料板將工件送到指定位置，然后送料板又回到原處。它的運動是間歇往復運動。</p><p>　　2.定位功能：采用活動定位桿進行定位，執(zhí)行機構為凸輪機構上的定位桿，它的運動是間歇往復運動。</p><p>　　3.板彎功能：用一板彎

17、滾子將工件壓在一圓柱模塊上，然后</p><p>　　繞圓柱模塊轉一個角度，即可將工件扳成于圓柱模塊半徑相對應的弧</p><p>　　形。由扳彎的工作原理可知，它的執(zhí)行機構是扳彎滾子支架，它的運動是間歇往復轉動。</p><p>　　2.5繪制機械系統運動轉換功能圖</p><p>　　根據執(zhí)行構件的形式，繪制出機械系統的轉化功能圖<

18、/p><p><b>　　圖2-4</b></p><p>　　2.6根據執(zhí)行構件的運動形式選擇機構</p><p>　　1.送料板間歇往復運動：可選用曲柄滑塊機構，連桿機構。</p><p>　　a.工件送料機構的選擇與比較</p><p><b>　　方案一：</b><

19、/p><p><b>　　圖2-5</b></p><p>　　從圖中知，在卡手夾緊工件后，轉動的缺口滾動將卡手送往左邊，由于有彈簧的存在，將往左的卡手又彈回原處，實現往復運動。從原理上分析，該機構運動行程大，易控制停歇時間。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b&g

20、t;　　圖2-6</b></p><p>　　根據運動需求，選擇曲柄滑塊帶動卡手左右往復運動，由于卡手是間歇往復直線運動，故要求曲柄滑塊也是直線往復間歇運動，這需要用不完全齒輪使曲柄有時間停歇。在時間和計算上有明顯的優(yōu)勢。</p><p><b>　　故采用方案二。</b></p><p>　　2.定位桿間歇往復運動：可選用凸輪機構

21、，連桿機構，組合機構</p><p>　　b.切槽定位夾緊機構選擇與比較</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　圖2-7</b></p><p>　　圖中，利用凸輪的轉動轉化為滾子的上下往復運動，在彈簧的作用下將上升的桿件彈下，保證與凸輪緊密接觸，由于在凸輪上可以

22、很好的控制時間停歇，故滿足卡子間歇的上下運動。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　圖2-8</b></p><p>　　圖中，曲柄滑塊機構將主動件的轉動轉化為滑塊的往復運動，保證U形卡槽上下運動，優(yōu)點是構件簡單易計算時間關系，但是難滿足U形卡子的間歇運動。</p>&l

23、t;p><b>　　故采用方案一。</b></p><p>　　3．扳彎滾筒間歇往復運動：可選用凸輪機構、齒輪副機構。</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　圖2-9</b></p><p>　　在該圖中，利用齒輪的減速功能將扳彎滾子的

24、大轉動角度轉換為大齒輪的小角度轉動，再利用凸輪的間歇往復運動驅動連桿上下移動，從而帶動大齒輪轉動一定的角度，實現了扳彎滾子的間歇往復運動。缺點是使用機構多，角度的精確度難保證，誤差大，占空間。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　圖2-10</b></p><p>　　圖中，同樣使用大

25、小齒輪不同轉速功能，將扳彎滾子轉動的大角度換為大齒輪的小角度轉動，主動件利用凸輪驅動齒條與齒輪嚙合實現運動的傳遞，實現滾子的間歇往復運動，優(yōu)點是易計算時間關系，好控制間歇時間。故采用方案二。</p><p>　　2.7用形態(tài)學矩陣法創(chuàng)建機械系統運動方案</p><p>　　根據機械運動轉換功能圖可構成圖形態(tài)學矩陣，圖所示的形態(tài)學矩陣可求出鎖梁自動成型系統運動方案數為：</p>

26、<p>　　N=2X2X2X2X2=32</p><p>　　2.8機械系統運動方案簡圖</p><p>　　根據設計要求，設計出的自動鎖梁扳彎機如下圖：</p><p>　　2.9根據工藝動作順序和協調要求擬定運動循環(huán)圖</p><p>　　為了使鎖梁自動成型系統各運動構件運動協調配合，設計直線式運動循環(huán)圖：</p>

27、<p><b>　　3.1原動機的選擇</b></p><p>　　根據設計的要求可知，鎖梁一般是大批量生產；從能源方面看，工廠的電源能有效地保證并充足，且有降低生產成本，便于操著，工件可靠，維修方便，應盡量選用電力驅動。從對環(huán)境影響來看，電力驅動方式所生產的污染較小，可選擇電動機。從經濟方面來看，電動機應滿足一定的功率，防止功率過大造成浪費，過小負荷過大，使生產率達不到要求致

28、使浪費時間。所以為了滿足上述要求，選擇電壓為380V轉速800轉/分的交流電動機最為合適。</p><p>　　3.2傳動機構的比較與選擇</p><p>　　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(zhí)行機構并實現能量分配、轉速的改變及運動形式的改變的中間裝置。傳動機構最常見的有齒輪轉動、帶傳動、蝸桿傳動等。</p><p><b>　　特點：&l

29、t;/b></p><p>　　1.齒輪傳動：承載能力和速度范圍大；傳動比恒定，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；</p><p>　　2.蝸桿傳動：機構緊湊，單級傳動能得到很大的傳動比；傳動平穩(wěn)，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。</p><

30、p>　　3.軸間距范圍大，工作平穩(wěn)，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大，帶的壽命較短。</p><p>　　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，扳彎機構使用齒條和齒輪傳動。</p><p>　　3.3

31、電機向主軸轉動設計與分析</p><p>　　根據生產率15件/分可知，主軸的轉速為15r/min。從而可以算得傳動比i=800/15,從而設計四級減速如圖一級減速用皮帶輪1/4；二級減速用齒輪2/3;三級減速用齒輪3/4;四級減速用齒輪2/3;</p><p><b>　　減速參數：</b></p><p>　　D1=40mm D2=160

32、mm </p><p>　　Z1=18 Z2=45 Z3=18 Z4=18 Z5=27</p><p>　　3.4送料機構尺寸計算</p><p>　　送料機構為曲柄滑塊機構，由生產速度15件/分可知曲柄的轉速為15轉/分。由工件長度為225mm，那么得曲柄的桿長為112.5mm。由于送料卡子為間歇運動，則用不完全齒輪驅動曲柄間歇轉動，得到1/2不完全齒輪

33、的轉速為30轉/分，又保證和其他機構的轉速一致，那么用一個變速箱將減速器輸出的15轉/分的轉速加速到30轉/分傳遞給不完全齒輪與曲柄嚙合，從而得到曲柄最終做間歇運動。</p><p>　　個齒輪參數為Z1=40 Z2=20 Z3=20 Z4=20</p><p>　　3.5定位機構尺寸計算</p><p>　　定位夾緊為一體的機構如圖可知，當凸輪旋轉，通過導桿

34、使U形塊上下移動，實現定位和夾緊。設計凸輪的基圓半徑為40mm，升程為19mm，（根據計算升程應大于（9-6）/2=1.5mm）</p><p>　　故得近休止角=90°</p><p><b>　　升程角度=90°</b></p><p><b>　　遠休止角=135°</b></p&

35、gt;<p><b>　　回程角度=45°</b></p><p>　　3.6扳彎機構尺寸計算</p><p>　　如圖，由于扳彎需要轉過195°，選擇齒輪R22.5與R45嚙合可得R45齒輪只需轉過97.5°，就可以完成輪R22.5轉過195°，由于扳彎為往復回轉圓周運動，又選用齒條與R45嚙合，將齒條的直線往復

36、運動轉化為齒輪R45的往復回轉圓周運動。又將凸輪的轉動轉化為齒條的直線往復運動。既滿足間歇，又滿足能量的利用。</p><p>　　故可知在齒輪R45轉過的97.5°中就確定了凸輪的位移量為87.232mm，基圓半徑為50mm，近休角度=180°升程角度135°回程角度=45°</p><p>　　4.1凸輪形狀運動調試</p><

37、;p><b>　　1.參數設置</b></p><p><b>　　2．軟件生成模型</b></p><p><b>　　A．繪制基圓</b></p><p><b>　　B．繪制外輪廓曲線</b></p><p>　　C．指定掃描輪廓關系</

38、p><p><b>　　D．得到凸輪形狀</b></p><p>　　4.2連桿機構的運動分析</p><p><b>　　設計總結</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　【機械原理 第八版】孫 恒 陳作模 葛