機械原理課程設計--玻璃切割機

1、<p><b>　　機械原理課程設計</b></p><p><b>　　設計說明書</b></p><p>　　設計題目：玻璃切割機</p><p>　　機電與車輛工程學院車輛工程103班</p><p><b>　　設計者： </b></p><

2、;p><b>　　指導老師</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言……………………………… 3</p><p>　　緒論……………………………… 4</p><p>　　1.設計題目…………………………………5</p><p>　　1

3、.1玻璃切割機簡介…………………………5</p><p>　　1.2設計的目的………………………………5</p><p>　　1.3設計題目的簡介…………………………5</p><p>　　1.4設計條件及設計要求………………… 5</p><p>　　2運動方案設計………………… 6</p><p>　　2.1機械

4、預期的功能要求……………………6</p><p>　　2.2功能原理設計……………………………7</p><p>　　2.3運動規(guī)律設計……………………………12</p><p>　　2.3.1機構尺寸的確定………………………12</p><p>　　2.3.2運動和動力分析………………………13</p><p>　　

5、2.3.3位移速度加速度分析…………………14</p><p>　　2.3.4機構運動簡圖…………………………15</p><p>　　2.3.5機構運動循環(huán)圖………………………16</p><p>　　3總結…………………………… 16</p><p>　　4參考資料……………………… 17</p><p><

6、b>　　前言</b></p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展，工業(yè)生產水平的不斷發(fā)展和人們生活條件的不斷改善，消費者的價值觀念變化很快，市場需求出現(xiàn)多樣化的特征，機械產品的種類日益增多，同時這些機械產品的壽命周期也相應縮短，企業(yè)為了贏得市場，必須不斷開發(fā)符合市場需求的產品。新產品的開發(fā)包括產品的設計與制造，其中設計是產品開發(fā)的第一步，是決定產品的性能、質量、水平、市場競爭力和經(jīng)濟效益的最主要因素

7、。機械產品的設計是對產品的功能、工作原理、系統(tǒng)運動方案、機構的運動與動力設計、機構的結構尺寸、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構思分析與計算，并將其轉化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。其中機械產品的功能、工作原理、系統(tǒng)運動方案、機構的運動與動力設計、機構的結構尺寸、力和能量的傳遞方式等設計內容是機械原理課程的教學內容。</p><p>　　機械原理課程設計是機械原理課程的一個重要

8、實踐性教學環(huán)節(jié)同時又是機械類專業(yè)人才培養(yǎng)計劃中的一個相對獨立的設計實踐，在培養(yǎng)學生的機械綜合設計能力及創(chuàng)新意識與能力方面起到十分重要的作用。通過課程設計這一環(huán)節(jié)使學生更好的掌握和加深理解本課程的基本理論和方法進一步提高學生查閱技術資料，繪制工程圖和應用計算機的能力。在課程設計中要重視培養(yǎng)學生創(chuàng)新設計的能力。</p><p>　　我們將從機構的運動學以及機器的動力學入手,研究機構運動的確定性和可能性,并進一步討論的

9、組成原理.,從幾何的觀點來研究機構各點的軌跡、位移、速度和加速度的求法,以及按已知條件來設計新的機構的方法。</p><p>　　機械原理課程設計所研究的問題又可歸納為二類: </p><p>　　根據(jù)已有的機構和主要參數(shù)來分析該機構和所組成機構的各 種特性,即結構分析,運動分析。</p><p>　　根

10、據(jù)預期的各種特性來確定新的機構的形式,結構和參數(shù),即機構的設計問題.,如機構的運動設計,機構的平衡設計以及速度的調節(jié)。 </p><p>　　計算機的應用為此次課程設計提供方便,我們可以利用Visual Basic作圖,從而能看到機構的仿真運動。這算是我們開始學習專業(yè)的第一次親自實踐過程。</p><p><b>　　緒論</b></p><p&g

11、t;　　玻璃切割機Glass cutting machine是指專用于玻璃加工與下料的一種加工機械.玻璃切割機包括首尾排列的氣浮式送片臺、雙橋立交式切桌。作為改進，雙橋立交式切桌在上框架長度方向首部的第一平直梁和第二平直梁及下框架長度方向首部的第三平直梁和第四平直梁這四者之間設有包括轉軸、若干輸送輪、電動機、皮帶的玻璃輸送機構；氣浮式送片臺在其臺面的長度方向尾端設有接在電動機的電源控制電路中、以控制電動機啟閉的接近開關，接近開關的上端略

12、低于所述臺面。</p><p><b>　?。?設計題目</b></p><p><b>　　１.１設計目的</b></p><p>　　機械設計是根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸以及潤滑方式等進行構思、分析和計算，并將其轉化為制造依據(jù)的工作過程。</p>

13、;<p>　　機械設計是機械產品生產的第一步，是決定機械產品性能的最主要環(huán)節(jié)，整個過程蘊涵著創(chuàng)新和發(fā)明。</p><p>　　目的：為了綜合運用機械原理課程的理論知識，分析和解決與本課程有關的實際問題，使所學知識進一步鞏固和加深 。</p><p>　　1.2 設計題目簡介</p><p>　　設計題目為玻璃切割機本是通過電動機輸出兩個不同的轉速來分別

14、帶動上行曲柄和鏈輪。由機架上的曲柄來帶動刀架的上下進刀，由鏈輪的轉動來帶動刀架上的曲柄左右運動，進行切割。</p><p>　　1.3設計條件及設計要求</p><p>　　首先確定玻璃切割機運動的機構原理及各機構運動的有關數(shù)據(jù)，制定多套運動方案。再查閱相關資料，通過精確的計算，對設計題目進行創(chuàng)新設計和運動仿真，最后在多方面的考慮下確定一套方案并完成整套課程設計說明書。</p>

15、<p>　　1.4 工藝數(shù)據(jù)及要求</p><p>　　a)假設玻璃毛坯尺寸為2m*0.5m*0.005m</p><p>　　b) 要切割的玻璃厚度為0.5cm</p><p>　　c) 玻璃為易碎品,橫向尺寸較大,需要采取柔性(鋼絲)或金剛石刀片為刀具進行切割</p><p>　　d) 刀具既有水平方向往復切割運動又有垂直方

16、向進刀運動</p><p>　　e) 切好一片后,玻璃毛坯要實現(xiàn)進料運動，刀具又恢復到起始位置</p><p>　　1.5要求完成的設計工作量</p><p>　　1）根據(jù)功能要求，確定工作原理和繪制系統(tǒng)功能圖</p><p>　　2）按照工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖，機構運動簡圖、機構尺寸綜合、運動分析（包括速度、加速度）、機構設計的不足之處

17、等。</p><p>　　3）構思運動方案（至少3個以上），進行方案評價，選出較優(yōu)方案。</p><p>　　4）對傳動機構和執(zhí)行機構進行運動尺寸設計。</p><p>　　5）用ADAMS或SOLIDWORKS或PRE/E軟件對機構進行運動仿真。</p><p>　　6）用ADAMS或SOLIDWORKS或PRE/E軟件對機構進行運動學分析

18、，并畫出輸出機構和執(zhí)行機構的位移、速度、和加速度線圖。</p><p>　　7）二號或三號圖紙一張，主要是運動循環(huán)圖和機構運動簡圖，設計結果清楚明了，要求符合制圖規(guī)范。</p><p>　　2運動方案設計和確定</p><p>　　2.1 機械預期的功能要求</p><p>　　該玻璃切割機主要功能是切割玻璃，要求要求傳送帶運送玻璃，以鋼絲或

19、刀片為切玻璃的工具，當傳送帶運送的玻璃到達足夠的長度的時候，刀片開始切割玻璃，此時傳送帶處于停止狀態(tài)。當切玩玻璃的時候刀具應該具有急回特性，此時傳送帶又開始運動，切好的玻璃被吸盤吸起豎直放在一旁。</p><p>　　2.2 功能原理設計</p><p>　　通常情況下，一部的機器需要通過電機帶動一系列復雜的機構使其正常運轉，這其中涉及到很多簡單且基本的機械機構。當然，也可以直接通過電機帶

20、動整部機器的運轉，這完全取決于機器所需完成的工作以及設計該機器時所面臨的種種實際情況。</p><p>　　針對該玻璃切割機，提出了三套設計方案，分別是：方案一：曲柄滑塊機構帶動及電動機直接驅動。方案二：曲柄搖桿機構帶動及電動機直接驅動。方案三： 通過電動機輸出兩個不同的轉速來分別帶動上行曲柄和鏈輪。由機架上的曲柄來帶動刀架的上下進刀，由鏈輪的轉動來帶動刀架上的曲柄左右運動，進行切割。首先來看曲柄滑塊機構帶動及電

21、動機直接驅動</p><p>　　在平面連桿機構中，能繞定軸或定點作整周回轉的構件被稱為曲柄。而通過改變平面四桿機構中構件的形狀和運動尺寸能將其演化為不同的機構形式，就曲柄滑塊機構而言，它是通過增加鉸鏈四桿機構中搖桿的長度至無窮大而演變過來的。改機構實際上是由一曲柄一端鉸接在機架上，另一端鉸接一連桿，連桿的另一端聯(lián)結一滑塊，在曲柄為主動件運動時帶動連桿，連桿又帶動滑塊，使其在平面某一范圍內做直線往復運動。我們將刀

22、具裝在滑塊上，使它具有勻速切割和急回特性，如圖一所示</p><p><b>　?。▓D一）</b></p><p>　　接下來：曲柄搖桿機構帶動及電動機直接驅動的刀具機構</p><p>　　本案的刀具是采用一套曲柄搖桿機構設計而成的。通過讓電動機對曲柄的驅動來使遙感往復擺動，來實現(xiàn)運動要求。同時電動機通過皮帶帶動鋼絲做來回切割運動。如圖二所示

23、</p><p><b>　?。▓D二）</b></p><p>　　最后一個是：電動機輸出兩個不同的轉速來分別帶動上行曲柄和鏈輪機架上的曲柄來帶動刀架的上下進刀，由鏈輪的轉動來帶動刀架上的曲柄左右運動，進行切割。如圖三所示。</p><p><b>　?。▓D三）</b></p><p>　　以上各機

24、構的傳送機構如(圖四）所示，它是一個槽輪機構，槽數(shù)Z=4，滾子數(shù)j=1，當轉臂轉動一周的時候，槽輪轉角為90度。切好玻璃的放置機構如（圖五)所示它是由四個桿件和一個滑塊所組成，在動力的作用下推動滑塊運動從而停放玻璃。</p><p><b>　?。▓D四）</b></p><p><b>　　(圖五)</b></p><p>

25、;<b>　?。▓D五）</b></p><p>　　驅動機構是交流電動機，參數(shù)如下所示</p><p>　　選擇的電動機的額定功率必須滿足負載要求，而且必須保證在啟動時可以順利地運行，對于電動機來說，轉速選擇960r/min合適，可以保證運行的穩(wěn)定性。另外轉速也不可過高，這樣造成功率因素過低，這也是不經(jīng)濟的。電動機的運動參數(shù)為轉速。電動機的速度越高，其尺寸和質量也就越

26、大，價格也就越高，但當執(zhí)行構件的速度較低時，若選用高速電動機，勢必需要大減速比的減速裝置，反而可能會造成機械傳動系統(tǒng)的過分龐大和制造成本的顯著增加。在此機械運動中執(zhí)行構件要求的效率不是很大，經(jīng)過多方面的考慮我選960轉/min的電動機。型號為Y2-132S-62.運動方案的選定</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　優(yōu)點：機構簡單，運動精確

27、，易于裝配和分析</p><p>　　缺點：不能完全達到事先所提出的設計要求，機構整體體積龐大</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　優(yōu)點：通過連桿機構帶動滑塊運動，通過裝在滑塊上的玻璃刀迅速切割玻璃。</p><p>　　缺點：切割不迅速，效率不高，不適合工業(yè)化和大批量生產。不能完全達到事先

28、所給出的設計要求。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　和前兩個方案相比較，能完全達到所要求的運動方式和課程設計的初衷。在切割速度上，具有比較高的切割效率。</p><p>　　創(chuàng)新：實現(xiàn)了可變中心距的動力傳動。只采用了一個原動件就能帶動機構運動。因此，我們選擇了此方案為最終方案。</p><p

29、>　　但是，經(jīng)過小組討論我們發(fā)現(xiàn)用槽輪帶動皮帶運送玻璃不能夠切割任意長度的玻璃，所以不適用于工業(yè)化生產，所以我們決定重新設計玻璃運送裝置，我們的構思就是能夠切割任意長度的玻璃，所以我們決定不用槽輪機構，改用電機直接驅動，但是我們在傳送帶旁邊裝了一個位置傳感器，當玻璃運動到位置傳感器時候就會自動停下來，我們也可以設置停留時間的長度，只要位置傳感放置的位置不同所切割的玻璃長度自然也會不同。所以我們就可以切割任意長度的玻璃。</p

30、><p>　　2.3 運動規(guī)律的設計</p><p>　　2.3.1機構尺寸的確定</p><p><b>　　假設</b></p><p><b>　　初始尺寸設計：</b></p><p>　　控制刀架上下行的偏距：e=480mm</p><p>　　

31、控制刀架上下行的曲柄：410mm</p><p>　　控制刀架上下行的連桿：910mm</p><p>　　刀架上下行行程速比系數(shù)：K=2 </p><p>　　上下行曲柄轉速：1/3r/s</p><p><b>　　計算所得主要尺寸：</b></p><p>　　刀具機架：高 2100mm

32、寬：1600mm</p><p>　　控制鋼絲刀左右運動的曲柄：180mm</p><p>　　控制鋼絲刀左右運動的連桿：900mm</p><p>　　刀具的行程h：82.5mm</p><p>　　上下運動一周期的時間 T=3s</p><p>　　從2s開始，刀架開始急回運動</p><p&g

33、t;　　玻璃停止運動的時間為2s</p><p>　　2.3.2 運動和動力分析</p><p><b>　　方案一的運動分析：</b></p><p>　　由電動機帶動皮帶動曲柄做圓周運動，從而帶動鋼絲刀來回的擺動，在皮帶的帶動下鋼絲刀做高速的運轉來切割玻璃。由槽輪機構帶動傳送帶運送玻璃，當鋼絲刀切割玻璃的時候此時傳送帶處于靜止狀態(tài)。玻璃切好

34、之后被將會被放置好。</p><p><b>　　方案二的運動分析：</b></p><p>　　電動機通過蝸輪蝸桿降速之后，將動力傳送給曲柄，推動滑塊左右運動，通過裝在滑塊上的刀具切割玻璃，它具有急回特性。傳送機</p><p>　　構和放置機構同方案一。</p><p><b>　　方案三的運動分析：<

35、;/b></p><p>　　動力機構和輸出機構主要由曲柄滑塊機構所組成，它具有急回特性。</p><p>　　2.3．3最終方案的位移、速度、加速度分析</p><p>　　2.3.4 機構運動簡圖</p><p>　　2.3.5機構運動循環(huán)圖</p><p><b>　　3 總結</b>

36、</p><p>　　通過這次設計,我深深地體會到:要設計一個機構方案,想到運動及傳動的方法只是整個設計的一小步,最重要的是計算機構的配合尺寸.其實,機構的大體形狀以及它的傳動機構的大體原理,很早就在我腦里有了雛形.本來以為很快會結束設計,但事與愿違.我感覺我的時間全花在了計算與配合上.所以,如果以后還有設計機械的作業(yè),一定要先把具體的尺寸和具體的各種配合關系計算精確,哪怕花再多的時間,至少不會漫無目的通過這次設

37、計,我感覺到了自己對各種軟件還很陌生,學習的空間還很大.雖然沒有把機構設計好,但我把一般常用軟件的基本用法又熟習了一下.還是在設計失敗的基礎上感覺到了一點欣慰.</p><p>　　在整個設計過程中,我們的各個機構很明顯只是主觀意識的一些簡單實體的推進運動,考慮到,如果在實際生活中,我,我不想再說什么,也許是教訓,也許是經(jīng)驗,或許還有其他的.</p><p><b>　　4.參考