機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)完稿1

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)自動(dòng)進(jìn)料加緊裝置方案設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師：曾小慧 小組成員：徐長(zhǎng)路 陳磊 目錄一、題目：自動(dòng)進(jìn)料加緊裝置方案設(shè)計(jì)3二、設(shè)計(jì)題目及任務(wù)32.1設(shè)計(jì)題目32.2設(shè)計(jì)任務(wù)4三、運(yùn)動(dòng)方案43.1圓柱凸輪滑塊機(jī)構(gòu)53.2盤(pán)形凸輪滑塊機(jī)構(gòu)53.3盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)5四、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖6五、尺寸設(shè)計(jì)75.1齒輪系及齒輪設(shè)計(jì)7輪系設(shè)計(jì)7嚙合齒輪設(shè)計(jì)85.2傳送帶（皮帶輪）設(shè)計(jì)95.3對(duì)心滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（夾緊裝置）95.4對(duì)心滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（定位裝置）125.5圓柱凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（送料裝置）135.6夾緊裝置桿的設(shè)計(jì)165.7定位裝置推桿的設(shè)計(jì)165.8送料裝置推桿設(shè)計(jì)17六、總結(jié)176.1方案簡(jiǎn)

2、介176.2不足和問(wèn)題分析186.3設(shè)計(jì)小結(jié)18七、參考文獻(xiàn)18一、題目：自動(dòng)進(jìn)料加緊裝置方案設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)題目及任務(wù)2.1設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)某自動(dòng)機(jī)的自動(dòng)進(jìn)料夾緊裝置。某自動(dòng)機(jī)為完成沖壓零件需要自動(dòng)單向步進(jìn)進(jìn)料(工件尺寸直徑d=100mm)，料被送到工位后自動(dòng)夾緊。夾緊后機(jī)械進(jìn)行沖壓工作，沖壓一次時(shí)間約為3秒（其中0.5秒停留）。如下圖：功能原理構(gòu)思2.2設(shè)計(jì)任務(wù)1自動(dòng)進(jìn)料夾緊裝置應(yīng)包括連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)等三種常用機(jī)構(gòu)。2設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。3.圖紙上畫(huà)出自動(dòng)進(jìn)料夾緊裝置運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖，并用運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖分配各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)節(jié)拍。4凸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算。按凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求選擇從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

3、，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對(duì)盤(pán)狀凸輪要用電算法計(jì)算出理論廓線、實(shí)際廓線值。畫(huà)出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪廓線圖5.齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。6編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。三、運(yùn)動(dòng)方案 總方案設(shè)計(jì)：利用兩個(gè)盤(pán)形凸輪實(shí)現(xiàn)夾緊和定位功能，而利用圓柱凸輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)間歇送料運(yùn)動(dòng)。 自動(dòng)夾緊裝置的功能、工藝動(dòng)作及執(zhí)行機(jī)構(gòu)框圖如下從動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu)將從料斗中運(yùn)下來(lái)的工件向前推進(jìn)送料從動(dòng)件往復(fù)運(yùn)動(dòng)移動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)定位擋板伸縮，擋住工件或讓出通道定位擺動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)滑塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)夾具夾緊或松開(kāi)夾緊 運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖：3.1圓柱凸輪滑塊機(jī)構(gòu) 利用定軸齒輪減速，由圓柱凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)間

4、歇送料，并利用彈簧實(shí)現(xiàn)返程。3.2盤(pán)形凸輪滑塊機(jī)構(gòu) 利用凸輪機(jī)構(gòu)作用，使連桿機(jī)構(gòu)將滑塊壓緊，從而實(shí)現(xiàn)將工件壓緊；而利用彈簧將滑塊松開(kāi)。 3.3盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu) 利用盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)擋板的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將工件壓緊或讓出通道的功能。四、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的滑塊送料運(yùn)動(dòng) 退 進(jìn) 0 72 168 180 240 360夾緊裝置升程72°遠(yuǎn)休止（壓緊狀態(tài)）96°回程72° 近休止120°定位裝置升程72°遠(yuǎn)休止（定位裝置）96°回程72° 近休止120°五、尺寸設(shè)計(jì)5.1齒輪系及齒輪設(shè)計(jì) 輪系設(shè)計(jì) 根據(jù)題目要求，主軸n6=1/

5、3 r/s=20r/min。給定參數(shù)如下：（ha*=1）模數(shù)（mm）壓力角（0）齒數(shù)分度圓直徑（mm）齒數(shù)34202080齒數(shù)442060240齒數(shù)54202080齒數(shù)6420100400附：皮帶輪d2/d1=2計(jì)算過(guò)程如下：i16=(d2d1)×(z4z3)×(z6z5)； i16=n1n6；帶入數(shù)據(jù)，求得：n1=600r/min 即選擇的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為600r/min。嚙合齒輪設(shè)計(jì) 以齒輪3和齒輪4為例，進(jìn)行嚙合齒輪設(shè)計(jì)如下：分度圓半徑： r3=m×z3/2=40mm； r4=m×z4/2=120mm；齒頂圓半徑： ra3=r3+ha*m=44mm；

6、ra4=r4+ha*m=124mm；齒頂圓壓力角： a1=arcos(r1cos / ra1)=31.32º a2=arcos(r2cos / ra2)=24.58º又因兩齒輪按標(biāo)準(zhǔn)中心距安裝，故 =' 重合度： =z1(tana1- tan)+z2(tana2- tan)/(2) =1.67要保證這對(duì)齒輪能連續(xù)傳動(dòng)，必須要求其重合度1，即=z1(tana1- tan')+z2(tana2- tan')/(2)1故嚙合角為 '22.618º 可得這對(duì)齒輪傳動(dòng)的中心距為 a' =a cos /cos ' 162.88m

7、m即為保證這對(duì)齒輪能連續(xù)傳動(dòng)，其最大中心距為162.88mm。5.2傳送帶（皮帶輪）設(shè)計(jì) 主軸角速度： n6=1/3 r/s=20r/min 減速比：i=d2/d1= 2 （選擇的周轉(zhuǎn)速度為520m/s） 設(shè)計(jì)參數(shù)：d1=60mm d2=120mm 計(jì)算v=rw=20m/s (滿足設(shè)計(jì)要求)5.3對(duì)心滾子推桿凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（夾緊裝置）運(yùn)動(dòng)規(guī)律最大速度vmax( hw/0)×最大加速度amax(h w²/0²)×最大躍jmax( hw³/ 0³)×適用場(chǎng)合等速運(yùn)動(dòng) 1.00低速輕載等加速等減速 2.004.00中速輕載余弦加速度

8、 1.574.93中低速重載正弦加速度 2.006.2839.5中高速輕載五次多項(xiàng)式 1.885.7760.0高速中速由于夾緊裝置是低速輕載，故采用等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律（選擇依據(jù)見(jiàn)上表）。 初步設(shè)計(jì)：凸輪的基圓半徑為100mm，推桿半徑為10mm（凸輪半徑與凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角有關(guān)，凸輪半徑的確定后，壓力角必須小于許用值）。h=30mm。x=(r0+s)sin y=(r0+s)cos 求理論廓線升程階段： s1=h 1/ 0 1 0,2/5;遠(yuǎn)休止階段： s2=h 2 0,8/15;回程階段： s3=h（1-53/2） 3 0,2/5;近休止階段： s4=0 4 0,2/3;壓力角：= arctan|(d

9、s/ d )/(ro+s)| 凸輪設(shè)計(jì)（matlab設(shè)計(jì)）凸輪運(yùn)動(dòng)位移圖像：程序：h=30;w=2*pi/3;theta1=2*pi/5;theta2=168*pi/180;theta3=240*pi/180;theta4=2*pi;j1=linspace(0,theta1,72);s1=h*j1/theta1;j2=linspace(theta1,theta2,96);s2=h;j3=linspace(theta2,theta3,72);s3=h-h*(j3-theta2)/(theta3-theta2);j4=linspace(theta3,theta4,120);s4=0;plot(j1

10、,s1,j2,s2,j3,s3)grid on截圖：凸輪速度圖像： h=30;w=2*pi/3;theta1=2*pi/5;theta2=168*pi/180;theta3=240*pi/180;theta4=2*pi;j1=linspace(0,theta1,72);v1=h*w/theta1;j2=linspace(theta1,theta2,96);v2=0;j3=linspace(theta2,theta3,72);v3=-h*w/(theta3-theta2);j4=linspace(theta3,theta4,120);v4=0;plot(j1,v1,j2,v2,j3,v3) re

11、dgrid on截圖：凸輪輪廓圖像：程序： h=30;w=2*pi/3;theta1=2*pi/5;theta2=168*pi/180;theta3=240*pi/180;theta4=2*pi;j1=linspace(0,theta1,72);v1=h*w/theta1;j2=linspace(theta1,theta2,96);v2=0;j3=linspace(theta2,theta3,72);v3=-h*w/(theta3-theta2);j4=linspace(theta3,theta4,120);v4=0;plot(j1,v1,j2,v2,j3,v3)grid onr0=100;x

12、1=(r0+s1).*sin(j1);y1=(r0+s1).*cos(j1);x2=(r0+s2).*sin(j2);y2=(r0+s2).*cos(j2);x3=(r0+s3).*sin(j3);y3=(r0+s3).*cos(j3);x4=(r0+s4).*sin(j4);y4=(r0+s4).*cos(j4);plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4)grid ontitle('凸輪輪廓')截圖：5.4對(duì)心滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（定位裝置） 由于整個(gè)裝置是實(shí)現(xiàn)同步夾緊、同步定位，故夾緊裝置的凸輪形狀與定位裝置完全相同，即是兩個(gè)凸輪的升程、遠(yuǎn)休止、返程、近

13、休止完全相同。利用matlab編程，程序與上述基本相同，只是h變?yōu)?0mm。重復(fù)上述凸輪設(shè)計(jì)步驟，得到下面截圖。位移圖像:速度圖像：凸輪形狀：5.5圓柱凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（送料裝置）位移圖程序:h=60;w=2*pi/3;theta1=150*pi/180;theta2=pi;theta3=330*pi/180;theta4=2*pi;j1=linspace(0,theta1,150);s1=h*j1/theta1;j2=linspace(theta1,theta2,30);s2=h;j3=linspace(theta2,theta3,150);s3=h-h*(j3-theta2)/(theta3-

14、theta2);j4=linspace(theta3,theta4,30);s4=0;plot(j1,s1,'-r',j2,s2,'-r',j3,s3,'-r',j4,s4,'-r')圖像如下:速度圖程序:h=60;w=2*pi/3;theta1=150*pi/180;theta2=pi;theta3=330*pi/180;theta4=2*pi;j1=linspace(0,theta1,150);v1=h*w/theta1;j2=linspace(theta1,theta2,30);v2=0;j3=linspace(theta2

15、,theta3,150);v3=-h*w/(theta3-theta2);j4=linspace(theta3,theta4,30);v4=0;plot(j1,v1,'-r',j2,v2,'-r',j3,v3,'-r',j4,v4,'-r')圖像如下:圓柱凸輪的三維立體圖形:5.6夾緊裝置桿的設(shè)計(jì) 如圖所示：尺寸已給出 當(dāng)凸輪在升程過(guò)程中，步進(jìn)30mm時(shí)，滑塊位移正好位40mm（三角形相似原理），進(jìn)而將工件壓緊。5.7定位裝置推桿的設(shè)計(jì) 如圖所示：尺寸已給出當(dāng)凸輪在升程過(guò)程中，步進(jìn)30mm時(shí)，滑塊位移正好位40mm（三角形相似原理

16、），進(jìn)而將工件壓緊。同時(shí)，定位凸輪步進(jìn)60mm，帶動(dòng)上圖滑塊前進(jìn)60mm。即實(shí)現(xiàn)定位（將工件擋?。?。5.8送料裝置推桿設(shè)計(jì)六、總結(jié) 6.1方案簡(jiǎn)介 在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)用到了對(duì)心滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊急哦夠等常用機(jī)構(gòu)，完成了從零件的輸送到定位，最后夾緊的功能。 齒輪傳動(dòng)部分：該裝置選用600r/s的電動(dòng)機(jī)，通過(guò)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，進(jìn)行兩級(jí)減速，將主軸的轉(zhuǎn)速降到20r/s。送料部分：通過(guò)齒輪系的減速，將主軸的轉(zhuǎn)速降到20r/s。再通過(guò)主軸帶動(dòng)移動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)從動(dòng)件帶動(dòng)滑塊推動(dòng)工件，實(shí)現(xiàn)送料功能。夾緊和定位部分：同樣利用主軸帶動(dòng)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同的對(duì)心滾子推桿盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)同

17、步加緊和定位，即升程、遠(yuǎn)休止、返程、近休止步調(diào)一致。6.2不足和問(wèn)題分析 由于凸輪均采用直動(dòng)推桿，定位裝置的推桿是橫向放置，該設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮到摩擦的影響；另外每個(gè)部分（齒輪系、送料、夾緊和定位）都是分開(kāi)設(shè)計(jì)，沒(méi)有進(jìn)行的裝配分析。這些問(wèn)題，還需往后學(xué)習(xí)知識(shí)的深入，才能更進(jìn)一步地解決和完善。6.3設(shè)計(jì)小結(jié) 此次課程設(shè)計(jì)讓我們受益匪淺。當(dāng)我們拿到此次設(shè)計(jì)課題時(shí)，我們?cè)泻芏嘞敕ǎ宜坪醵夹械猛?。然而，?dāng)我們進(jìn)行理論分析時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)有很多地方是很難實(shí)現(xiàn)的。這讓我們明白機(jī)械設(shè)計(jì)絕不同于藝術(shù)設(shè)計(jì)，它需要很嚴(yán)格的理論依據(jù)和嚴(yán)密的推算、分析。另外，課程設(shè)計(jì)涉及到很多課程的知識(shí)，理論力學(xué)、機(jī)械原理、線性代數(shù)以及cad制圖和matlab軟件等等。 這次課程設(shè)計(jì)，是我們第一次將本學(xué)期機(jī)械原理這門(mén)課程中所學(xué)的知識(shí)綜合運(yùn)用到實(shí)際中，另外對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)