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机械原理课程设计——电阻压帽机一.对设计要求的分析：1.电阻压帽机的设计要求；2.电阻压帽机的功能分解；3.电阻压帽机的执行机构的评价与选择，传动系统的评价与选择，执行机构的简图；4.电阻压帽机的机械传动方案；二.机械运动方案简图。三.制作运动循环图；三.执行机构和传动机构的尺寸；设计要求1.原始数据:电阻坯成品尺寸：₵8mm*20mm。市场能力：60次/min。驱动电机：n=1440r/min2.功能分解包括三个工艺动作：1).送坯将电阻坯件送到压帽工位，为此需要设计进坯机构——工作行程-停歇-回程-停歇；2).夹紧将电阻坯件定位夹紧，为此设计夹紧机构——工作行程-停歇-回程；3).压帽和松帽将两个压帽同时快速送到加工位置，然后慢速压牢在电阻坯件两端成为一个成品——迅速送料-压电阻帽-回程-停歇；3.执行机构的选择电阻压帽机执行机构需要的是往复的直线运动，而电动机输出的是连续的转动，所学的基本机构有：平面机构中的曲柄滑块机构，凸轮机构，齿轮齿条机构；先分析单一机构，然后将几个基本机构相互组合考虑。单一机构的优缺点1.曲柄滑块机构优点：实现直线运动比较容易，容易控制行程和速度,以低副连接，压强小，便于润滑，所以磨损小;加工起来比较简单，容易获得较高的精度；缺点：一般情况下只能近似的实现给定的运动规律或运动轨迹，而且设计起来比较复杂；当给定的运动要求比较多或者较复杂时，需要的构件数就比较多，会是机构复杂，工作效率低；惯性力及惯性力矩难以平衡，不适合用于告诉现场合；2.盘型凸轮移动滚子从动件机构•优点：根据设计要求，易得到滚子的位移S与凸轮转角¢的关系，从而滚子的凸轮轮廓线容易设计，然后制造出相应的凸轮。结构简单，紧凑，设计方便，容易实现所需要的复杂移动；•缺点：凸轮与从动件之间为线接触或点接触，易磨损，只适宜用于传动力不大的场合；凸轮轮廓加工比较困难；从动件的行程不能太大，否则凸轮变得笨重。3.齿轮齿条机构•优点：传动效率高，结构紧凑，工作可靠，传动比平稳，速度均匀。•缺点：制造及其安装精度要求高，价格比较贵，而且不宜用于传动距离较大的场合。机构的组合及其分析要完成旋转转化为直线运动，则可以将三种机构进行组合：凸轮+滑块机构，齿轮+滑块机构，齿轮+凸轮+滑块机构凸轮+连杆机构齿轮+凸轮+连杆机构凸轮+连杆机构的分析•机构分析：凸轮-连杆机构在实现轨迹和刚体导引方面具有很大的优越性。简单的凸轮机构已经可以实现任意给定规律的往复运动。但是在从动件做往复移动时，考虑到机构的压力角，冲程大的机构尺寸会很大。做往复摆动时，受压力角的限制，其摆角也不能太大。在封闭式的凸轮连杆机构中，采用凸轮使连杆机构成为曲柄，可以满足任意给定的运动规律•由此可知，将凸轮机构和连杆机构适当的进行组合而成的凸轮连杆机构，克服了单一机构各自的局限性（单一机构难以实现精确复杂的运动规律），发挥了两种机构的长处，实现了复杂运动规律。齿轮齿条+连杆机构分析•左边的为主动轮1，右边为齿轮2。可以通过控制齿数使得1带动齿条向右转动到某一给定的位置时，1齿轮恰好又与2齿轮啮合，2带动齿条，使得齿条向左移动。齿条上面连接到连杆机构，从而控制滑块水平往复移动，可以达到所需的要求。•但是加工复杂，在在1与2啮合瞬间齿条速度变向，有刚性冲击产生，不宜用于高速转动。执行机构的选型•综上所述，齿轮齿条-连杆机构虽然也可以满足条件，但加工成本高，难度大，且装配要求高，有刚性冲击。•所以压帽机构选用凸轮-连杆机构，相比与其他的机构，方便设计，构造简单，体积较小，可以精确实现所需要的运动轨迹，又能很好的控制间隙时间。执行机构简图•压帽机构方案1压帽机构方案2压帽机构方案3送料机构方案1送料机构方案2送料+夹紧机构方案3夹紧机构方案1夹紧机构方案2电阻压帽机的机械传动方案——传动机构的选型各个执行机构可以连接在同一根主轴上：将运动传递到各个执行机构上进行加工产品，但是考虑到送料机与夹紧机构和两个压帽机构的凸轮的中心轴相互垂直，不在同一条直线上。所以可以选择改变方向的传动机构。常见的这种机构有:单一机构有：锥齿轮，双万向联轴节，涡轮蜗杆机构，端面凸轮。比较：圆锥齿轮在两根垂直轴之间传递情况是很普遍的，因为齿轮传动比比较精确，传动平稳，而且噪音比较小；双万向联轴节理论上可以传递任意角度的两种之间的运动，但是实际情况中很少传递两垂直轴之间的运动，因为万向节传动不太精确，它传递的两轴速度具有波动性；涡轮蜗杆传动比大。零件数目少，结构简单紧凑。冲击荷载小，传动平稳，噪音小而且可以具有自锁功能。但是在啮合处有滑动，速度很大时会引起很大的热，因此效率低；断面凸轮也可以满足要求，但是制造难度大，精度低。所以最后还是用圆锥齿轮来进行设计。电阻压帽机方案1电阻压帽机方案2电阻压帽机的工作过程电动机1经变速机构2，通过传送带将动力传送给蜗杆11，蜗杆11驱动主轴3，是凸轮机构4，5，6，9一起转动，凸轮5将电阻坯件8送到工作工位，凸轮6将电阻坯件8夹紧，凸轮4，9将同时把两个电阻帽压在坯件上，再慢速将电阻帽旋下，并换上新的电阻坯料和电阻帽，进行下一轮的循环。运动循环图设tw：执行机构周期运动开始到工作位置运动时间；tow：执行机构工作位置到返程时间；tr：执行机构返程到停止运动时间；tor：执行机构返程停止间歇时间生产要求初步确定周期生产要求：60次/min。生产一个零件分配轴恰好转一圈：所以有齿轮到主轴3的传动比i=1440/60=24分配轴转速n=60r/min,电阻压帽机周期tp=各执行机构的周期twtp=tw=1/60(min)=1s;计算各个机构的周期tw+tow+tr+tor=tp₵w+₵ow+₵r+₵or=360度送料机构的周期：取tw5=1/4s,tow5=1/6s,tr5=1/4s,tor5=1/3s;₵w3=90度，₵ow3=60度,₵r3=90度,₵or3=120度.夹紧机构的周期：取tw6=5/24s，tow6=11/24s,tr6=5/24s,tor6=1/8s₵w4=75度,₵ow4=165度,₵r4=75度,₵or4=45度.压帽机构的周期：取tw4=5/24s,tow4=23/72s,tr4=1/4s,tor4=2/9s₵w5=75度,₵ow5=115度,₵r5=90度,₵or5=80度.各个机构的运动循环图机构运动循环同步化设计最短工作时间循环图考虑滞后量后的循环图确定最短时间tpmin三个执行机构必须在各自的工作时间内有适当的重合时间，这样才有可能将电阻压帽成功；当送料机构5将电阻坯料送到加工位置（A5点）后，夹紧机构6就可以将坯料夹紧在（A6点），压帽机构4和9就可以开始对电阻坯料进行慢速压帽操作（A4点）。则电阻压帽机的最短工作循环时间就有这三点共同确定。tpmin=tw6+tow6+tr6+(tw5-tw6)带入数据得tpmin=66/72s=11/12stp=tpmin+▲t5取▲t5=1/12s,▲t6=1/12s此时▲¢5=30度，▲¢6=30度。满足tp=1s,和生产要求的60件/min相符合电阻压帽机机械运动循环图