机械原理课程设计说明书

- 1 - 机械原理课程设计 课程名称: 锁梁自动成型机床切削机构设计 学 院： 机械学院 专 业：

姓 名： 学 号： 年 级： 任课教师： 2013年 1 月 14日

锁梁自动成型机床切削机构设计（A7） 目录 一、设计任务书……………………………………………………2 - 2 -

二、功能分解……………………………………………………2 三、原动机的选择…………………………………………………4 四、执行机构的选择与比较…………………… 五、机构的设计与运动分析…………………………………………18 六、计算机调试机构…………………………………………………23 七、参考资料及文献…………………………………………………45 八、心得体会……………………………………………………………44

第一部分 机械原理课程设计任务书 机械原理课程设计任务书 题号01A7 锁梁自动成型机床切削机构设计 一、机构说明和加工示意图 锁梁自动成型机床加工锁梁（即挂锁上用于插入门扣的钩状零件）的工序为：- 3 -

将盘圆钢条校直、切槽、车圆头、切断和搬弯成型。本机构为该机床的搬弯成型工艺部分，由送料机构、夹紧机构和切削进给机构组合而成。切削加工原理如下图：送料夹持器1将工件7送到切削加工工位。弹簧夹头的锥套6移动，使夹紧爪5将工件7夹紧，送料夹持器1即返回。圆锥凸轮2移动，使与切槽刀杆和切断刀杆相联的摆杆3摆动，开始进刀，由于刀盘4的旋转运动，是工件被出圆槽、圆头和最后切断。圆锥凸轮2返回，摆动刀杆退刀，弹簧夹头松开工件，待送料夹持器1第二次送进时，将已切削成型的工件推出工位。

工件展开长度 LD2D1675

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机构设计的有关数据 1．生产率 25件/分 2．机电输入转速：n1=1000转/分 3．工件尺寸： L=160㎜ D1= 6 ㎜ D2= 4㎜ 课程设计项目内容： 目标分析：根据设计任务书中规定的设计任务，进行功能分析，作出工艺动作的分解，明确各个工艺动作的工作原理。 创新构思：对完成各工艺动作和工作性能的执行机构的运动方案进行全面构思。对各可行方案进行运动规律设计、机构型式设计和协调设计。 方案拟定：拟定总体方案，进行执行系统、传动系统、原动机的选择和基本参数设计。 方案评价：对各行方案进行运动分析、力分析及有关计算、以进行功能、性能评价和技术、经济评价。 方案决策：在方案评价的基础上进行方案决策，在可行方案。确认其总体设计方案，绘制系统运动简图、编写总体方案设计计算机说明书。 课程设计要求： 按工艺动作设计多个组合机构的总体方案，根据评标的运动特性、传力特性、工作可靠性、结构紧凑性和制造经济性等进行分析比较，最后确定一、二个较好的方案，拟定出运动方案示意图。 - 4 -

分解工艺动作，根据生产率绘制送料机构、定位机构和进刀机构的运动循环图。（4号图） 根据生产率和电机转速，设计传动系统。 用图解法对送料机构、定位机构和进刀机构进行运动设计，绘制组合机构的运动简图。（4号图） 用计算机辅助设计对送料机构进行运动分析： 编制计算流程框图。 根据计算流程框图编制主程序，上机计算及打印结构 用计算机辅助设计对凸轮机构进行设计，绘出凸轮轮廓和从动件位移曲线 编写课程设计说明书。内容包括：设计题目、工艺要求、设计内容、方案选择与比较、各机构类型和运动参数的选择、机构运动设计步骤、设计结构、设计结构、传动系统设计、机构运动分析计算流程框图、主程序及计算结构、凸轮机构设计、参考资料目录和设计小结等。（20页以上） 四 、机械原理课程设计题目分配： 1.凡学号末位第二位数（即十位数）为ｌ、３的同学作锁梁自动成型机切削机构 （即A1～A10 ）。 2．.学号末位数（即个位数）为题号代号。 例：学号03*****13 的同学作锁梁自动成型机切削机构。题号代号为A3的数据。 附表：锁梁自动成型机床切削机构设计题目数据 题目代号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 生 产 率 10 12 15 18 20 24 25 28 30 32

电机转速 700 750 800 850 900 950 1000 1100 1200 1250

工件长度 250 240 225 200 190 180 160 150 120 100

工件D1 10 10 9 9 8 8 6 6 5 5 工件D2 7 7 6 6 5 5 4 4 3.5 3.5

齿轮模数 6 6 5 5 4 4 3 3 2.5 2.5

第二部分 功能分解 二、功能分解 为了实现将工件切削加工成图1-1.1的形状，可将总功能分解为如下分功能： - 5 -

送料功能； 材料夹紧功能； 材料切削功能。 其功能逻辑图如1-3.1所示

图1-3.1 第三部分 原动件及传动机构的选择 三、 传动机构 机械系统中的传动机构是把原动机输出的机械能传递给执行机构并实现能量的分配、转速的改变及运动形式的改变的中间装置。传动机构最常见的有齿轮传动、带传动、蜗杆传动等。他们的特点如表1：

特点 寿命 应用 齿轮传动

承载能力和速度范围大；传动比恒定，采用卫星传动可获得很大传动比，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。制造和安装精度要求高，精度低时，运转有噪音；无过载保护作用 取决于齿轮材料的接触和弯曲疲劳强度以及抗胶合与抗磨损能力 金属切削机床、汽车、起重运输机械、冶金矿山机械以及仪器等

蜗杆传动 结构紧凑，单级传动能得到很大的传动比；传动平稳，无噪音；可制成自锁机构；传动比大、滑动速度低时效率低；中、高速传动需用昂贵的减磨材料；制造精度要求制造精确，润滑良好，寿命较长；低速传动，磨损显著 金属切削机床（特别是分度机构）、起重机、冶金矿山- 6 -

高，刀具费用贵。 机械、焊接转胎等

带传动

轴间距范围大，工作平稳，噪音小，能缓和冲击，吸收振动；摩擦型带传动有过载保护作用；结构简单，成本低，安装要求不高；外廓尺寸较大；摩擦型带有滑动，不能用于分度链；由于带的摩擦起电，不宜用于易燃易爆的地方；轴和轴承上的作用力很大，带的寿命较短 带轮直径大，带的寿命长。普通V带 3500-5000h 金属切削机床、锻压机床、输送机、通风机、农业机械和纺织机械

链传动

轴间距范围大；传动比恒定；链条组成件间形成油膜能吸振，对恶劣环境有一定的适应能力，工作可靠；作用在轴上的荷载小；运转的瞬时速度不均匀，高速时不如带传动平稳；链条工作时，特别是因磨损产生伸长以后，容易引起共振，因而需增设张紧和减振装置 与制造质量有关 5000-15000h 农业机械、石油机械、矿山机械、运输机械和起重机械等

由上述几种主要的传动装置相互比较，齿轮传动、带传动用于减速，切削机构使用齿轮传动。齿轮传动可靠、准确。

由于生产率为25件/分，而电动机的转速为1000r/min，其传动路线为转速为1000r/min的电动机1经皮带传至带轮2，带轮2上固连的齿轮3传至齿轮4，齿轮4上的固定齿轮5传至齿轮6，齿轮6带动齿轮Ⅰ，齿轮Ⅰ带动曲柄转动实现顶紧与送料进给运动，从而设定出以下参数： i = n主轴/ n电= 25/1000=1/40 一级减速(皮带减速）：i1= 25/40 二级减速（齿轮减速）：i2= 15/75 三级减速（齿轮减速）：i3= 15/75 i = i1×i2×i3 = 25/40 ×15/75×15/75=1/40 传动图如下： - 7 -

第四部分 执行机构的选择与比较 4.1 送料 方案一：曲柄摇杆齿条机构 功能：将旋转运动转换为齿条的往复移动 结构和工作原理：如图4.1所示的曲柄摇杆齿条中，当曲柄转动时，通过连杆使摆杆左右摆动，摆杆上固联着轮齿，轮齿与齿条传动，即可实现送料功能。 - 8 -

图4.1 方案二：六杆机构 功能：用于将旋转运动转换成有急进慢回特性的往复移动。

结构和工作原理:如图4.2所示的六杆机构是由1-2-3-6组成的曲柄导杆机构和连杆4，滑块5串联成的。当曲柄1等速转动时，从动件3变速往复摆动，该机构可在曲柄1长度一定的情况下，使从动件5获得较大的行程。从动件5的往复移动，可实现其送料。 - 9 - 图4.2

根据以上两种方案知，曲柄摇杆齿条机构制造难度大，成本高，送料行程较小，其稳定性也不是太好。而六杆机构通过导杆3和连杆4可以调整送料压力角和送料行程，从而获得较合适的压力角和送料行程， 故选择如图4.2所示的六杆机构作为最终送料机构。

4.2 夹紧 通过凸轮实现夹紧管左右移动使弹簧夹头夹紧工件。用弹簧夹头进行夹紧，弹簧夹头的材料是焠火过的钢套，起夹爪有弹性，夹爪外部成锥体，在弹簧夹头的外面有一具有内锥的夹紧管，当夹紧管左右移动时，利用夹紧管与弹簧夹头的锥面实现夹紧与松开，夹紧管的左右移动由凸轮机构实现。

下面选用几个备选方案来实现。