平尺刻线机.设计说明书

机械原理课程设计说明书设计题目:平尺刻线机专业班级：车辆三班设计者：樊文韬20110402303崔晋皓20110402310梅玉辉20110402311董永衡20110402305彭海生20110402306指导老师：陈敏钧设计日期：2013年7月5日摘要机械原理课程设计是使学生较全面、系统巩固和加深机械原理课程的基本原理和方法的重要环节，学生通过此次设计，学习机构运动方案的确定，培养分析向设计机械能力，以及开发创新的能力，以机械系统方案设计与拟定为结合点，进一步巩固和加深学生所学的理论知识，明确课程设计目的、步骤，根据自己的设计题目对设计内容进行分析，确定输入、输出件运动形式（及功能原理分析）。关键字：机构运动分析机构结构设计曲柄滑块凸轮设计目录1设计功能与要求………………………………………………………………………….....11.1设计功能………………………………………………………………………....11.2要求………………………………………………………………………….......12执行机构的比较与选定……………………………………………………………...........12.1刻线机构………………………………………………………………...............22.2抬刀机构……………………………………………………………………........72.3进给机构………………………………………………………..........................73传动方案设计………………………………………………………………..........................93.1传动方案总括............................................................................................93.2传动效率计算.............................................................................................93.3电动机选择.................................................................................................93.4传动比计算................................................................................................104执行机构的尺寸设计………………………………………………………………………...124.1设计总体思路............................................................................................124.2抬刀凸轮尺寸设计....................................................................................124.3刻线组合机构尺寸计................................................................................144.4进给机构尺寸设计..................................................................................165方案图与机构运动循环图（表）…………………………………………………………165.1方案图......................................................................................................175.2机构运动循环图.......................................................................................175.3机构运动循环表.......................................................................................186参考文献……………………………………………………………………………….......187小结………………………………………………………………………………...............181、设计功能与要求1.1设计功能平尺刻线机主要用来实现自动刻线，刻线要求在平尺毛坯上按一定规律刻划出不同长度的线条：短线10mm,中线13mm,长线18mm.相邻两条刻线之间的距离为1mm.从零起隔四条短线刻一条中线，隔九条刻线刻一条长线，然后依次重复。（如图1）。图11.2设计要求运动要求：刀具在刻线行程时作等速运动（或近似等速运动），反行程时快速退回；刀具反行程时要有抬刀运动，并且工作台完成一定进给运动。实现“落刀—刻线－抬刀－回刀”的运动。功能要求刻线机主要由抬刀机构、刻线机构以及进给机构三部分组成。抬刀机构用于刻线时将刀具压下，刻线完成之后，通过凸轮使刀具自动抬起，避免磨损；刻线机构用于控制刻线及刻线长度；进给机构用于控制刻线间隔，且要求刀具具有急回特性。原始数据及要求：1：平尺毛坯的轮廓尺寸为1040*1030。要求在平尺毛坯上按一定规律刻划出不同长度的线条：短线10mm,中线13mm,长线18mm.相邻两条刻线之间的距离为1mm.从零起隔四条短线刻一条中线，隔九条刻线刻一条长线，然后依次重复。2：刻线深度为0.5mm,深度均匀，为防止刀具磨损，要求返程有抬刀运动。3：刻线速度：每秒钟刻一条线。4：推动刀具进行刻线运动的机构，其运动要求应保证刻线质量和提高刻线机的生产率角度提出。刻线行程中刀具做等速运动，反行程时刀具快速退回。只要求道具在反行程中有急回运动，行程速度变化系数K=1.2.5:为扩大刻线机的应用范围，要求线条长度可调。6：要求刻线机在工作过程中主动轴的角速度不均匀系数&=1/40，刻线是的切削力F=1000N（即刻线0.4kw,进给0.2kw,抬刀0.1kw）机构选用（表1）功能执行构件工艺动作执行机构刻线刀具刻线组合机构落、抬刀刀具落、抬刀平底凸轮进给工作台间歇进给槽轮、丝杆表1二、执行机构比较与选定2.1刻线机构方案1（图2）图2方案说明通过三种形状、大小不同的凸轮来控制刀具的左右移动，再通过一个凸轮来控制刀具的抬刀，下刀运动，推过控制凸轮的推程与回程，来控制刀具的急回速比K=1.2。方案评价通过三个凸轮来控制刀具左右移动，难以控制它们之间的转速比，容易发生碰撞的现象，而且容易发生失真的现象，所以不建议采用。方案2（图3）图3方案说明通过三个不完全齿轮与齿条的组合，来控制刀具的进刀、退刀运动，通过凸轮来控制刀具的抬刀、下刀运动。方案评价这种机构简明易懂，刀具刻线的长度精确，但不容易控制三个不完全齿轮的转速关系，且容易发生撞齿的现象，不能控制刀具的急回速比，所以不建议采用。方案3（图4）图4方案说明这种方案通过一个凸轮来控制刀具的进刀、退刀运动，另一个凸轮来控制刀具的抬刀、下刀运动，并通过凸轮的推程与回程来控制刀具的急回速比K=1.2。方案评价通过一个凸轮来控制进刀、运动，此凸轮的形状会过于复杂，同时不能实现自动回刀，所以不建议采用。方案4（图5）图5方案说明这种方案是通过一个曲柄滑块机构实现进刀、退刀动作，具有急回特性，另一个凸轮来控制刀具的抬刀、下刀运动，用曲柄滑块机构实现急回速比K=1.2。、方案评价曲柄滑块机构虽能实现急回速比K=1.2，但是不能保证刻线过程中的等速运动，所以不建议采用。方案5（图6）图6方案说明这套方案是通过一套组合机构实现刻刀的进刀、退刀动过，同时通过凸轮槽的形状实现滑块的匀速运动，进而实现刀具的匀速运动。同时也可以满足急回速比K=1.2。方案评价此方案可满足全部刻线的功能要求，同时可以使进刀动作平稳，采用转动副为低副，降低较低，接触面积大，应力集中就相对小一些，此外，安装、加工也相对方便。所以我们决定采用这套方案。2.2抬刀机构方案1（图7）图7方案说明我们采用凸轮机构实现刀具的抬、落刀动作，通过控制凸轮轮廓来实现刻线时间的调整，又因为凸轮转速一定，即可以控制可线的长短。方案评价凸轮机构转动平稳，可有效实现刀具的平稳刻线，同时结构较为简单，体积较小，便于安装。所以我们采用这套方案。2.3进给机构方案1（图8）图8方案说明：这套方案采用不完全齿轮实现工作台的间歇进给，当主动轮做连续回转时，从动轮作间歇式转动，在从动轮停歇期内，两轮轮缘各有锁止弧起定位作用，以防止从动轮游动。不完全齿轮机构可以带动丝杆间歇转动，来实现工作台的间歇进给，控制不完全齿轮转速与丝杆导程就可实现每秒进给量为1mm。方案评价：不完全齿轮冲击较大，且加工、安装较为不便，尺寸较大，所以不建议采用。方案2（图9）图9方案说明：这套方案采用槽轮机构实现工作台的间歇进给，主动拨盘连续回转，槽轮间歇运动，且我们这套方案采取普通四槽的对称式的槽轮机构，传动较为平稳。方案评价：槽轮机构尺寸小，外形简单，机械效率高，传动较为平稳，所以我们决定采用这套方案。3、传动方案设计3.1传动方案总述采用V带+齿轮传动，将电动机转速减小了需要的转速。3.2传动功率的计算：查阅相关资料得：凸轮效率：0.95-0.97槽轮效率：0.95-0.97滚珠轴承效率：0.98V带传动效率：0.94-0.969级精度齿轮效率：0.96螺旋机构效率：0.85-0.95刻线机构P1=0.4/(0.95—0.97)/0.98/0.96/=0.438-0.448KW抬刀机构P2=0.1/(0.95—0.97)/0.96/0.96=0.112-0.114KW进给机构P3=0.2/(0.85—0.95)/(0.95—0.97)/0.96/0.96=0.236-0.269KW总体机构P（电机）=（P1+P2+P3）/（0.94—0.96)=0.819-0.884KW3.3电动机选择根据总功率选择电机，查表得，6极的三相交流发电机型号Y132S-6，额定功率为3KW，转速为960r/分，效率为83%。故P=3*83%=2.49KW，满足功率要求，所以选择上述机型。3.4传动比计算（图10）图10各传动比如图所示。驱动件采用电动机，由于电动机转速为960r/min，而刻线组合机构工作转速为60r/min，所以要将转速减小至60r/min。达到传动比i=16，故选择V带传动比i1为4，齿轮i3传动比为4，刻线组合机构工作转速达到60r/min。抬刀凸轮工作转速为20r/min，故选用1对齿轮传动，传动比i=3，其中i4传动比为3，抬刀凸轮达到20r/min。槽轮主动拨盘转速与刻线组合机构转速大小与方向相同，且布置于抬刀凸轮下方，故选用两对锥齿轮将60r/min的转速传递到工作台，其传动比为i2=1，i5=4，故此时槽轮主动拨盘转速为60r/min，槽轮从动拨盘转速为15r/min。进给机构要求进给量为1mm/s，故选取与槽轮从动拨盘同轴的丝杆导程为4mm，故进给量为60mm/min，即1mm/s。3.4各标准齿轮参数（表2）表2各标准齿轮参数模数m=2压力角a=20度ha*=1c*=0.25皮带轮半径d=80mmD=320mm齿数Z1=34Z1’=34Z2=17Z2'=68Z3=17Z3'=51Z4=34Z4’=136中径（mm）d1=68d1’=68d2=34d2'=136d3=34d3'=102d4=136d4’=272图114、执行机构的尺寸设计4.1设计总体思路我们通过比较各种机构与组合，决定采用组合机构（凸轮-连杆机构）完成刻线动