光纖接頭保護(hù)玻璃管內(nèi)倒角自動(dòng)磨削機(jī)的設(shè)計(jì)

1、 光纖接頭保護(hù)玻璃管內(nèi)倒角自動(dòng)磨削機(jī)的設(shè)計(jì)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目 光纖接頭保護(hù)玻璃管內(nèi)孔 倒角自動(dòng)磨削機(jī)設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 號(hào) 設(shè) 計(jì) 者指導(dǎo)教師 完成時(shí)間 1.1設(shè)計(jì)題目21.2機(jī)械系統(tǒng)的方案擬定31.2.1 工作原理確定31.2.2 執(zhí)行構(gòu)件及其運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)31.2.3 原動(dòng)機(jī)的選擇51.2.4執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性（運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖）設(shè)計(jì)51.2.5機(jī)構(gòu)選型及組合61.2.6方案評(píng)價(jià)及優(yōu)選71.3 相關(guān)機(jī)構(gòu)的尺度綜合111.4機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制及相關(guān)性能分析或說明131.5課程設(shè)計(jì)體會(huì)及建議14主要參考文獻(xiàn)151.1設(shè)計(jì)題目光纖接頭保護(hù)玻璃管的結(jié)構(gòu)與尺寸如圖1所示

2、。光纖接頭保護(hù)玻璃管被套在光纖接頭處，以保護(hù)光纖接頭。為不致?lián)p傷光纖，保護(hù)玻璃管內(nèi)孔兩端需倒角,如圖a所示。該玻璃管內(nèi)孔兩端倒角宜采用細(xì)粒砂輪高速磨削的工藝，以避免砂輪磨削力過大而損壞其端口。其砂輪磨削頭的形狀如圖b所示。由于其用量很大，故需設(shè)計(jì)一臺(tái)專用自動(dòng)倒角磨削裝置來加工。 a) b) 圖1 設(shè)計(jì)要求：1）保護(hù)玻璃管在倒角之前處于散堆狀態(tài)，磨削時(shí)需自動(dòng)整理并逐個(gè)送料，故需配套設(shè)計(jì)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)。2）保護(hù)玻璃管磨削時(shí)需自動(dòng)夾緊，但夾緊力不宜過大，以免造成玻璃管損壞。為了減小對(duì)其夾緊力，應(yīng)采用兩套砂輪磨頭，并沿軸向相對(duì)布置，相向進(jìn)給，反向旋轉(zhuǎn)，使兩磨削力得以平衡，實(shí)現(xiàn)兩端口同時(shí)磨削并自動(dòng)定位。要

3、求兩砂輪的轉(zhuǎn)速約6000r/min，并用兩套微型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)分別獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速約1500r/min。3）要求保護(hù)玻璃管磨削機(jī)從自動(dòng)送料、裝卸與夾緊、磨削控制等全部自動(dòng)工作，并用一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速約1500r/min。4）每班（8小時(shí)）生產(chǎn)率不低于4000件。1.2機(jī)械系統(tǒng)的方案擬定1.2.1 工作原理確定 送料：由圖2為玻璃管的整料和送料機(jī)構(gòu)，當(dāng)一批玻璃管放入進(jìn)料口，在具有機(jī)會(huì)運(yùn)動(dòng)特性的四桿機(jī)構(gòu)作用下，玻璃管依靠慣性沿斜坡滾到導(dǎo)軌中，由于重力的作用在導(dǎo)軌內(nèi)調(diào)整自己的滾動(dòng)方向，使玻璃管沿著合適的方向滾動(dòng)，最后到達(dá)送料機(jī)構(gòu)。 夾緊：當(dāng)玻璃管從斜坡上滾下來并到達(dá)拐角處時(shí)，圓盤凸輪恰好

4、將推桿送到拐角處并利用一個(gè)帶有圓弧形卡槽的裝置將玻璃管夾緊在加工位置。 加工：如圖12為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)總圖，動(dòng)力由控制電機(jī)1輸出，經(jīng)帶輪7傳到星系齒輪軸進(jìn)行減速，然后再傳到主軸9上控制各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。主軸9每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，圓柱凸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)一周，通過連桿控制磨削電機(jī)4在導(dǎo)軌6上來回運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，從而完成一個(gè)工件5的磨削加工。1.2.2 執(zhí)行構(gòu)件及其運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1）磨削機(jī)的整料、送料功能設(shè)計(jì) 如圖2所示：我們利用一個(gè)有急回特性的四桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)料斗左右移動(dòng)，由于料斗前進(jìn)速度比較慢，而回程的時(shí)候很快，這樣就利用玻璃管的慣性作用使其滑落到斜導(dǎo)軌中，斜導(dǎo)軌的寬度略大于玻璃管的直徑，玻璃管可以利用自身的重力進(jìn)行滾

5、動(dòng)方向的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)順利送料。 圖22） 定位夾緊功能圖33）磨削功能 通過兩套微型電機(jī)帶動(dòng)砂輪對(duì)玻璃管進(jìn)行磨削。工作原理如圖4所示。微型電機(jī)下方的圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，由該機(jī)構(gòu)控制微型電機(jī)做間歇式直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)玻璃管端部倒角的磨削。圖41.2.3 原動(dòng)機(jī)的選擇該原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)，題目設(shè)計(jì)要求中已給出，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速約1500r/min，要求兩砂輪的轉(zhuǎn)速約6000r/min，并用兩套微型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)分別獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速約1500r/min，通過變速箱使輸出住的轉(zhuǎn)速達(dá)到6000r/min。1.2.4執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性（運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖）設(shè)計(jì)根據(jù)工藝動(dòng)作順序可知該系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案有兩個(gè)主要構(gòu)件需

6、要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，即壓緊滑塊、磨削砂輪。以主軸的轉(zhuǎn)角作為參考基準(zhǔn)得出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖5所示。 圖51.2.5機(jī)構(gòu)選型及組合根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及工藝動(dòng)作的分解，選擇機(jī)構(gòu)類型，如表1所示。表1功能元減速機(jī)構(gòu)間歇送料機(jī)構(gòu)磨削機(jī)構(gòu)所選機(jī)構(gòu)帶傳送和齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)合凸輪連桿機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)對(duì)表1所選機(jī)構(gòu)類型，分別從運(yùn)動(dòng)性能、動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)緊湊性等方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。表2 對(duì)機(jī)構(gòu)選型的簡(jiǎn)要評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)指標(biāo)具體項(xiàng)目簡(jiǎn)要評(píng)價(jià)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)蝸桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)軌跡任意性較差基本上實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一般做定比傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)間歇式轉(zhuǎn)動(dòng)一般做定比傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)精度較低較高

7、高一般較高動(dòng)力性能傳力特性一般一般較好一般較好沖擊、振動(dòng)、噪聲較大較小小較大一般經(jīng)濟(jì)性能加工難易容易難一般較難較難維護(hù)方便性較方便較麻煩較方便較方便較方便結(jié)構(gòu)緊湊性運(yùn)動(dòng)空間較大較小較小較小較小結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較復(fù)雜一般簡(jiǎn)單較復(fù)雜一般 對(duì)該磨削機(jī)構(gòu)進(jìn)行定性分析，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，可以對(duì)該磨削機(jī)的性能要求進(jìn)行排列，1.運(yùn)動(dòng)精度（磨削量很小，容易破碎，所以需要很小的運(yùn)動(dòng)精度）;2. 沖擊噪聲；3.維護(hù)方便（為大批量生產(chǎn)，而且過程中產(chǎn)生很多玻璃粉末，要經(jīng)常維護(hù)清理）；4. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜；5. 運(yùn)動(dòng)空間。根據(jù)磨削機(jī)對(duì)性能要求的重要程度，結(jié)合表1，2 ，可以最終確定該磨削機(jī)的機(jī)構(gòu)組合為：減速機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)+齒輪傳動(dòng)；傳動(dòng)系

8、統(tǒng)即送料及夾緊機(jī)構(gòu) 凸輪連桿機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)系統(tǒng)即磨削砂輪的間歇式直線運(yùn)動(dòng)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)；將以上幾種機(jī)構(gòu)進(jìn)行整合后形成總的結(jié)構(gòu)圖。1.2.6方案評(píng)價(jià)及優(yōu)選通過以上分析，對(duì)于“送料、整料機(jī)構(gòu)”、“裝卸與夾緊機(jī)構(gòu)、“磨削控制機(jī)構(gòu)”，我們提出了以下方案：1）送料及夾緊裝置（共三套方案）方案一：圖6方案二：圖7方案三：圖82）磨削控制機(jī)構(gòu)圖9方案的評(píng)價(jià)：送料及夾緊裝置方案一方案二方案三優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)比較精確缺點(diǎn)靠自身重力可能不能可靠夾緊加工位置會(huì)有相對(duì)的浮動(dòng)設(shè)計(jì)制造比較復(fù)雜方案的優(yōu)選： 充分考慮到玻璃管加工要求的準(zhǔn)確性，我們對(duì)上述的方案進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)，將方案一與方案二綜合，并將凸輪推桿頂部的壓緊

9、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成圓弧，這樣既保證了夾緊的可靠性，又保證了加工的準(zhǔn)確性。圖101.3 相關(guān)機(jī)構(gòu)的尺度綜合（1）減速機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 加工一個(gè)玻璃管所用時(shí)間為t，設(shè)計(jì)要求為8小時(shí)生產(chǎn)量不低于4000件，及生產(chǎn)率4000/(860)=8.3件/min； t=60/8.3=7.2 s/件；為了計(jì)算設(shè)計(jì)方便，同時(shí)保證可靠的生產(chǎn)率要求取 t=6 s/件；即6s圓柱凸輪轉(zhuǎn)過2，送料盤轉(zhuǎn)過2/8=/4,這樣即完成一個(gè)玻璃管的加工。設(shè)圓柱凸輪的轉(zhuǎn)速9，齒輪4的轉(zhuǎn)速4,則 9=4=2/6=/3 rad/s ； 原電機(jī)的轉(zhuǎn)速： =15002/60=50 rad/s ； 從原電機(jī)到分配軸需實(shí)現(xiàn)的降速比 i=/9=150 ；根據(jù)

10、標(biāo)準(zhǔn)，蝸桿蝸輪傳動(dòng)可取 z1=2, z2=31, m=5,分度圓直徑 d1=50,d2=155, 可實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比 i1=z2/z1=15.5 ；齒輪傳動(dòng)需要實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比 i2=i1/i=150/15.59.6 ； i2=z3/z2 z4/z3=9.6 ；齒輪選用的基本原則：1齒輪轉(zhuǎn)速較高時(shí)，為了提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減小沖擊震動(dòng)，以齒數(shù)多一些為好，小齒輪的齒數(shù)一般可選為20402為了使齒輪免于發(fā)生根切，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪來說，一般取齒數(shù)為1720綜上以及考慮整體大小，選取最小齒數(shù)為20； 選取 z3=48, z2=20, z3=20, z4=40, m=3； 分度圓直徑：d2=60, d3=14

11、4, d3=60, d4=120；（2）圓柱凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)砂輪直徑為10，則當(dāng)砂輪頭部1.8進(jìn)入玻璃管，即可磨出0.345的倒角，將該點(diǎn)標(biāo)為b點(diǎn)。取b點(diǎn)距離玻璃管端面最遠(yuǎn)距離為15。由于圓柱凸輪在工作過程中，轉(zhuǎn)速低，受力較小，所以可以采用一次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律。滾子直徑為5 ，圓柱凸輪轉(zhuǎn)角用表示。b點(diǎn)距離玻璃管端面的距離用y表示，時(shí)間用t表示。當(dāng)=0到5/6時(shí)， t=0到2.5s, y=15-6t ；當(dāng)=5/6到7/6時(shí)，t=2.5s到3.5s, y=0 ；當(dāng)= 7/6到2時(shí)，t=3.5s到6s, y=6t-21 ；(3) 盤形凸輪的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 凸輪基圓半徑：，推桿行程：，遠(yuǎn)休止角：， 運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 1.

12、4機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制及相關(guān)性能分析或說明圖11圖12性能分析與說明（運(yùn)動(dòng)鏈）：1-控制電機(jī)5-皮帶輪6-行星輪7-主軸2-圓柱形凸輪3-磨削電機(jī)8-磨削頭4-玻璃管1.5課程設(shè)計(jì)體會(huì)及建議經(jīng)過幾周的努力，我們小組終于完成了此次的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)作業(yè)。在這幾個(gè)月的時(shí)間里，通過對(duì)這次的光纖接頭保護(hù)玻璃管內(nèi)孔倒角自動(dòng)磨削機(jī)的設(shè)計(jì)，我們查閱了很多書籍，也上網(wǎng)查閱了很多的機(jī)構(gòu)，學(xué)習(xí)了許多畫圖軟件，通過學(xué)習(xí)與討論，我們相互交流自己的想法與意見，不但地提出新的構(gòu)思，我們都學(xué)到了很多東西，也對(duì)機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有了初步的認(rèn)識(shí)，我認(rèn)為這次的作業(yè)對(duì)我們大學(xué)的學(xué)習(xí)有很重要的意義，不僅讓我們記憶不得對(duì)課本知識(shí)加以更深

13、學(xué)習(xí)，而且將課本知識(shí)進(jìn)一步的運(yùn)用到實(shí)踐中去。在此次機(jī)械課程設(shè)計(jì)的過程中，我們不僅學(xué)習(xí)了相關(guān)理論知識(shí)，更進(jìn)行了生動(dòng)活潑的課堂討論，則課堂討論中各組成員相互展示自己的ppt作品，通過交流，大家相互分享各自的成果，聆聽老師和同學(xué)們的建議，從而有了更多的認(rèn)識(shí)和啟發(fā)。此外通過這次課程設(shè)計(jì)，我們獲得了以下經(jīng)驗(yàn)：1、要充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，充分利用好每個(gè)人的優(yōu)勢(shì)，要分工明確，這樣就會(huì)事半功倍，也要注意足夠適時(shí)的交流；2、課程設(shè)計(jì)也是創(chuàng)新的過程，其中有許多不曾處理過的問題，我們應(yīng)該善于學(xué)習(xí)，積極地解決問題。然而由于自身所學(xué)有限以及時(shí)間有限，此次設(shè)計(jì)也存在著不足，未能做出三維動(dòng)畫，只對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的計(jì)算。一點(diǎn)建議：希望以后能多進(jìn)行此類課程的設(shè)計(jì)，將書本上的知識(shí)真正應(yīng)用到實(shí)際中去，提高大家分析問題和解決問題的能力。主要參考文獻(xiàn) 1 孫桓、陳作模、葛文杰.機(jī)械原理