自動鏈條編結(jié)機設(shè)計
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1、真誠為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料,若有不當(dāng)之處,請指正。自動鏈條編結(jié)機設(shè)計說明書第28組學(xué)院:輪機工程學(xué)院專業(yè):船機修造專業(yè)指導(dǎo)老師:畢艷麗成員:陳羅,覃向前,曲泰霖2015年7月14日至7月24日目 錄課程設(shè)計任務(wù)書1第一部分 機構(gòu)設(shè)計21.1 自動鏈條編結(jié)機功能及設(shè)計要求21.2 工藝動作分解及運動循環(huán)圖51.3 電動機的選擇與比較51.4 傳動機構(gòu)51.4.1 傳動機構(gòu)的選擇與比較51.4.2 傳動比的計算51.4.3 傳動方案圖51.5 執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較5第二部分 機構(gòu)尺寸計算與確定22.1 自動送料機構(gòu)的尺寸與計算22.2 切斷壓平機構(gòu)的尺寸與計算52.3 間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)的尺寸與計算52.
2、4 機構(gòu)運動簡圖5第三部分 機構(gòu)的運動分析52.4 運動線圖52.5 運動模擬5課程設(shè)計總結(jié)5附錄5參考文獻5自動鏈條編結(jié)機設(shè)計任務(wù)書一、工作原理及工藝動作過程自動鏈條編結(jié)機是用來制造自行車鏈條式車鎖。鏈條由一串鏈節(jié)編結(jié)而成,每個鏈節(jié)又被加工成扭曲立方形,使外形美觀。它的主要工藝動作:(1) 自動送料。將成盤的直徑為2.32.5mm的鋼絲先進行較直,然后形成螺旋形狀。(2) 切斷并壓平。每次送料停止后,剪下一圈螺旋狀鋼絲,并將其平整為平的環(huán)形。(3) 鏈條扭曲。在環(huán)形鋼絲兩頭夾住,使一夾頭旋轉(zhuǎn)45,將鏈條扭曲成立體環(huán)形,完成一個鏈節(jié)的成型。(4) 自動聯(lián)結(jié)。將螺旋料送進,使穿入成型鏈節(jié),即既實
3、現(xiàn)送料、又完成聯(lián)結(jié)。如此循環(huán)下去就形成車鎖鏈條。二、原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求(1) 每分鐘生產(chǎn)3545個鏈節(jié)。(2) 鋼絲材料為低碳鋼,直徑為2.32.5 mm,每個鏈節(jié)所用的鋼絲長度為35 mm,扭曲角度為45。(3) 鏈條可以承受12001800N 的拉力。三、設(shè)計方案提示(1) 較直后鋼絲自動間歇送料并繞成螺旋形狀,采用間歇運動機構(gòu)另加繞螺旋鋼絲機構(gòu)。(2) 切斷壓平機構(gòu)可以采用平面連桿機構(gòu)來實現(xiàn)。(3) 鏈節(jié)扭曲可以采用兩頭夾住,一頭間歇轉(zhuǎn)45的間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)。(4) 自動聯(lián)結(jié)可利用上述自動間歇送料機構(gòu)。四、設(shè)計任務(wù)(1) 根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖;(2) 進行間歇送料繞螺旋形狀鋼絲的組
4、合機構(gòu)、切斷壓平機構(gòu)、鏈節(jié)扭曲機構(gòu)的選型;(3) 機械運動方案的評定和選擇;(4) 根據(jù)選定的原動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案,分配傳動比,并在圖紙上畫出傳動方案圖;(5) 對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算;(6) 畫出機械運動簡圖;(7) 對執(zhí)行機構(gòu)進行運動分析,畫出運動線圖,進行運動模擬;(8) 編寫設(shè)計計算說明書。第一部分 機構(gòu)設(shè)計1.1 自動鏈條編結(jié)機功能及設(shè)計要求1.1.1 功能如圖所示為鏈條編結(jié)機,左邊校直鋼絲并自動送料,將料送入中部,經(jīng)過壓斷環(huán)節(jié),然后使鏈條扭曲成立體環(huán)形,完成一個鏈節(jié)的成型,最后將螺旋料送進,使穿入成型鏈節(jié),即實現(xiàn)送料,又完成聯(lián)結(jié)。其功能主要是
5、用來制造自行車鏈條式車鎖,并實現(xiàn)自動成型功能。鏈條由一串鏈節(jié)編結(jié)而成,每個鏈節(jié)又被加工成扭曲立體形,使外形美觀。1.1.2 設(shè)計要求及原始數(shù)據(jù)(1) 鋼絲材料:低碳鋼,直徑2.5mm(2) 鏈節(jié)鋼絲長度:35mm/每個(3) 鏈節(jié)扭曲角:45(4) 生產(chǎn)率: 40個鏈節(jié)/min(5) 鏈條承受拉力:1500 N1.2 工藝動作分解及其運動循環(huán)圖根據(jù)以上要求,我們可以知道自動鏈條編結(jié)機需要完成的工藝動作有一下四個:1. 自動間歇送料2. 切斷3. 壓平4. 鏈條扭曲5. 自動聯(lián)結(jié)根據(jù)工藝動作需求擬定運動循環(huán)圖如下所示1.3 電動機的選擇與比較型號功率/kw電流/A轉(zhuǎn)速/(r/min)滿載效率/%
6、功率因數(shù)/(cos/)Y2-132S-637.496081.00.76堵轉(zhuǎn)電流/實際電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩652.12.1選擇的電動機的額定功率必須滿足負(fù)載要求,而且必須保證在啟動時可以順利地運行,對于電動機來說,轉(zhuǎn)速選擇960r/min合適,可以保證運行的穩(wěn)定性。另外轉(zhuǎn)速也不可過高,這樣造成功率因素過低,這也是不經(jīng)濟的。電動機的運動參數(shù)為轉(zhuǎn)速。電動機的速度越高,其尺寸和質(zhì)量也就越大,價格也就越高,但當(dāng)執(zhí)行構(gòu)件的速度較低時,若選用高速電動機,勢必需要大減速比的減速裝置,反而可能會造成機械傳動系統(tǒng)的過分龐大和制造成本的顯著增加。在此機械運動中執(zhí)行構(gòu)件要求的效率不是很大,經(jīng)過多方
7、面的考慮我們選960轉(zhuǎn)/min的電動機。型號為Y2-132S-6。1.4 傳動機構(gòu)1.41傳動機構(gòu)的選擇與比較機械系統(tǒng)中傳動機構(gòu)是由原動機輸出的機械能動、傳遞給執(zhí)行機構(gòu)并實現(xiàn)能量的分配,轉(zhuǎn)速的改變和運動形式的改變等作用的中間裝置。傳動機構(gòu)常見的有齒輪傳動機構(gòu),摩擦傳動機構(gòu),帶傳動機構(gòu),他們的特點如下:(1)齒輪傳動:齒輪傳動機構(gòu)是現(xiàn)代機械系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種。它可以用來傳遞空間任意兩軸之間的運動和力,而且傳動準(zhǔn)確,平衡,穩(wěn)定,機械效率高,使用壽命長,工作可靠。(2)摩擦傳動:摩擦傳動的主要功能是通過兩構(gòu)件之間的摩擦來傳遞運動和動力的,其主要優(yōu)點是機構(gòu)簡單,而且實現(xiàn)無級變速傳動,同時,當(dāng)過載
8、時,由于兩輪間可發(fā)生滑動,因而不致造成機器的損壞。但是,這種傳動的最大缺點是傳動不準(zhǔn)確,同時,由傳動過程中兩輪必須壓緊,以求產(chǎn)生足夠大的摩擦力而達到傳動的目的,所以兩輪子、容易疲勞破壞,而且傳動的機械效率也比較低。(3)帶傳動:這種傳動機構(gòu)是靠帶擁護帶輪之間的摩擦力來傳動的,它的主要優(yōu)點是機構(gòu)簡單,傳動平穩(wěn),造價低廉以及緩沖吸震等,可用于傳遞距離較遠的兩軸間的運動,且與摩擦輪轉(zhuǎn)動一樣也有過載保安性。但是由于不能安全避免帶與帶輪之間的相對滑動,所以傳動的精度比較低。此外,為了使帶與帶輪間產(chǎn)生足夠的摩擦里,必張緊在兩輪上,這將增大帶輪軸中的壓力,從而加大軸承軸頸的磨損,并降低了機械效率。(4)蝸桿
9、傳動:結(jié)構(gòu)緊湊,單級傳動能得到很大傳動比,傳動平穩(wěn),無噪音;可制成自鎖機構(gòu),傳動比大,滑動速度低,效率低;中高速傳動需要昂貴的減磨材料;制造精度高,刀具費用貴。由以上幾種主要傳動裝置相互比較可知,由于傳動比比較大 ,故選擇齒輪傳動,齒輪傳動機構(gòu)具有傳動可靠、結(jié)構(gòu)簡單、強度高、結(jié)構(gòu)尺寸小等優(yōu)點。第一級傳動選擇帶傳動,帶傳動機構(gòu)具有傳動可靠、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、制造成本低等優(yōu)點。盡管帶傳動機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)尺寸較大、傳遞運動精度較低等缺點,在對尺寸要求不嚴(yán)格、傳動精度要求不高的鏈條編結(jié)機中,可以選用帶傳動機構(gòu)滿足過載保護的功能,對電動機起過載保護,帶傳動機構(gòu)除了具有過載保護功能外還具有減速功能。因此,選
10、用帶傳動機構(gòu)和齒輪傳動機構(gòu)共同滿足運動縮小的功能。1.4.2 傳動比的計算(1)傳動比的分配由于生產(chǎn)率是40個鏈節(jié)/min,電動機的轉(zhuǎn)速為960r/min,則總傳動比為:考慮到齒輪傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)因素,采用兩級齒輪減速。將傳動比分配為: 帶傳動機構(gòu)中,設(shè)其帶傳動的傳動比為: 則齒輪的傳動的傳動比為: 取 則 取,則,取取,則,?。?) 齒輪傳動的幾何尺寸序號名稱代號公式第一級傳動第二級傳動齒輪1齒輪2齒輪3齒輪41模數(shù)m無m=2mm2齒數(shù)z3分度圓壓力角4齒頂高系數(shù)5頂隙系數(shù)6分度圓直徑dd=mz7基圓直徑8齒距pp=mp=6.289基圓齒距10全齒高hh=4.5 1.4.3 傳動方案圖1.5執(zhí)
11、行機構(gòu)的選擇(1) 自動間歇送料:方案一:棘輪機構(gòu)優(yōu)點:棘輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠;而且棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度大小都可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)缺點:棘輪機構(gòu)在工作時有較大的沖擊和噪聲,而且運動精度較差所以,棘輪機構(gòu)常用于速度較低和載荷不大的場合方案二:槽輪機構(gòu)優(yōu)點:槽輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單,外形尺寸小,機械效率高,并能平穩(wěn)地,間歇地進行轉(zhuǎn)位缺點:存在柔性沖擊所以,槽輪機構(gòu)常用于速度不太高的場合方案三:凸輪式間歇運動機構(gòu)優(yōu)點:只要適當(dāng)設(shè)計出主動凸輪的輪廓,就可以使從動盤的動載荷小,無剛性沖擊和柔性沖擊,能適應(yīng)高速運轉(zhuǎn)的要求缺點:加工精度要求高,對裝配、調(diào)整要求嚴(yán)格所以常用于高速度高精度的場合方案四
12、:不完全齒輪機構(gòu)優(yōu)點:不完全齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,工作可靠,設(shè)計時從動輪的運動時間和靜止時間的比例可在較大的范圍內(nèi)變化缺點:有較大沖擊所以,只宜用于低速、輕載場合綜上比較,我們選擇了槽輪機構(gòu)。原因如下:第一,自動鏈條編結(jié)機生產(chǎn)速度在35-45鏈節(jié)每分鐘左右,屬于中低速場合;第二,槽輪機構(gòu)相對其他間歇機構(gòu)來說,性價比更合適,中等精度要求的同時結(jié)構(gòu)簡單,裝配要求相對來說較低;第三,棘輪機構(gòu)精度太差,凸輪機構(gòu)加工精度要求過高,而且用在高速度高精度的場合,不完全齒輪有較大的沖擊,而槽輪機構(gòu)存在柔性沖擊,相對其他機構(gòu)來說,缺點并不是特別突出。通過槽輪機構(gòu)和摩擦輪同軸聯(lián)結(jié),間歇傳動給摩擦輪,使其實
13、現(xiàn)間歇送料的功能。(2) 切斷壓平能夠?qū)崿F(xiàn)該運動功能系統(tǒng)的載體有:曲柄滑塊機構(gòu)、六連桿滑塊機構(gòu)、移動從動件凸輪機構(gòu)、不完全齒輪齒條機構(gòu)、連桿組合機構(gòu)等等。由于沖頭需要完成切斷和壓平動作,剪切鋼絲時,剪切力比較大,需要執(zhí)行機構(gòu)傳遞較大的力。因此,應(yīng)選用低副機構(gòu)作為執(zhí)行機構(gòu)。為了提高編結(jié)機的工作效率,在沖頭返回時應(yīng)比切削時的平均速度快一些。這就是說,應(yīng)使執(zhí)行機構(gòu)具有急回特性。根據(jù)以上分析,選用六連桿滑塊機構(gòu)作為執(zhí)行機構(gòu)完成切斷壓平動作。(3) 鏈條扭曲采用曲柄滑塊機構(gòu)和凸輪機構(gòu)配合完成。鏈條被平整為平的環(huán)形之后,需要扭曲成立體環(huán)形。通過曲柄滑塊機構(gòu)從兩側(cè)合十之后,凸輪機構(gòu)再進行推壓合十,完成一個鏈
14、節(jié)的成型。(4) 自動聯(lián)結(jié)由于自動聯(lián)結(jié)過程中,既要實現(xiàn)送料又要完成聯(lián)結(jié),故采用可以進給正反轉(zhuǎn)的正反轉(zhuǎn)圓柱凸輪機構(gòu)。如下圖所示,為能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運動的圓柱凸輪機構(gòu),其中繞固定軸線擺動的搖桿1為輸入構(gòu)件,其上的滾子3位于圓柱凸輪2的螺旋槽內(nèi),使該凸輪繞固定軸線往復(fù)運動。由搖桿傳動凸輪的可能性在于該凸輪的螺旋槽具有較大的升程角。在機構(gòu)運動的一個周期內(nèi),凸輪在某一方向回轉(zhuǎn)兩圈。該機構(gòu)用于運動轉(zhuǎn)向。綜上可知,自動間歇送料槽輪機構(gòu)切斷壓平六連桿滑塊機構(gòu)鏈條扭曲曲柄滑塊機構(gòu)和凸輪機構(gòu)自動聯(lián)結(jié)正反轉(zhuǎn)圓柱凸輪機構(gòu)第二部分 機構(gòu)尺寸計算與確定2.1 自動間歇送料機構(gòu)的尺寸與計算槽輪機構(gòu)的尺寸確定設(shè):比例尺為1:10
15、,槽輪的動停比為:k=1:4 則:槽輪的槽數(shù):z=4. 圓銷:n=1(n=2z/(z-2)=8/2=4)中心距:L=70mm圓銷半徑:r=2mm撥盤轉(zhuǎn)角:2=90槽輪槽間角:=90槽輪輪葉齒頂厚度:b=5mm圓銷中心軌跡半徑:R=Lsin()=49.5mm槽輪外徑:s=Lcos()=49.5mm撥盤回轉(zhuǎn)軸直徑:d1=12mm (d1=2(L-s)=41) 槽輪軸直徑:d2=12mm (d22(L-R-r)=37)銷與槽底間隙:=3mm槽輪深度:h=R+r-L+=32mm畫出依上要求的槽輪機構(gòu)簡圖,如下圖所示2.2 切斷壓平機構(gòu)的尺寸與計算六連桿滑塊機構(gòu)的尺寸確定設(shè):比例尺為1:10,滑塊沖頭從
16、最高點沖下最低點的行程為H=25mm,并假設(shè)連桿BC驅(qū)動滑塊沖頭的最大壓力角為: 該六桿滑塊機構(gòu)的行程速比系數(shù)為: K=1.5如圖所示,當(dāng) 時,連桿BC驅(qū)動滑塊沖頭的最大壓力角最小,即:由圖可知,滑塊沖頭的行程為 曲柄擺動搖桿的極位夾角為 根據(jù)已知行程速比系數(shù),極位夾角為 于是,導(dǎo)桿的長度為 連桿BC的長度為 設(shè)導(dǎo)桿的長度與曲柄、導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動中心距離的比為 則曲柄、導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動中心距離為曲柄的長度為六連桿滑塊機構(gòu)的機構(gòu)簡圖如下2.3 鏈條扭曲機構(gòu)的尺寸與計算2.3.1 凸輪輪廓的設(shè)計根據(jù)需要,我們確定的凸輪為對心擺動平底推桿盤型凸輪機構(gòu)。推桿的運動規(guī)律為正弦加速度運動規(guī)律,適合中高速輕載,既無剛性沖擊
17、也無柔性沖擊。2.3.1.1 基本尺寸的確定設(shè)比例尺為 1:10(1) 對于擺動推桿,所以(2) 設(shè)從動件的行程 h=30mm,(3) 根據(jù)諾模圖,可知 ,從而得出基圓半徑(4) 凸輪的推程運動角(5) 凸輪的遠休止角為0(6) 凸輪的回程運動角(7) 凸輪的近休止角為270(8) 擺桿長度為10mm2.3.1.2 解析法設(shè)計凸輪輪廓,并進行仿真模擬用MATLAB軟件直接設(shè)計凸輪的輪廓,MATLAB語言詳見附錄,凸輪的輪廓如圖所示,2.3.1.3 解析法與圖解法的比較2.4 鏈條聯(lián)結(jié)機構(gòu)的尺寸與計算第三部分 機構(gòu)的運動分析 六連桿滑塊沖頭機構(gòu)的運動分析3.2.1解析法3.2.2圖解法3.2.3
18、解析法與圖解法的比較課程設(shè)計總結(jié)附錄凸輪輪廓曲線設(shè)計的MATLAB程序%1.已知參數(shù) clear;r0=30;%基圓半徑h= 12;%行程delta0=45;%推程運動角 delta1=0;%遠休角 delta01=45;%回程運動角 delta2=270;%近休角 hd=pi/180;du=180/pi;w=1;%凸輪角速度 %2.凸輪曲線設(shè)計n=360;for i=1:n %計算推桿運動規(guī)律 if i=delta0 %推程 s(i)=h*(i/delta0-(sin(2*pi*i/delta0)/(2*pi); %正弦運動 ds(i)=h*w*(1-(cos(2*pi*i/delta0)/
19、(delta0*hd);ds=ds(i); elseif(i-delta0)=delta1%遠休 角度-推程角=遠休角 s(i)=h; ds=0; elseif(i-delta0-delta1)=delta01%回程 角度-推程角-遠休=回程角 s(i)=h-h*(i-delta0-delta1)/delta01-sin(2*pi*(i-delta0-delta1)/delta01)/(2*pi);%正弦運動 ds(i)=-h*w*(1-cos(2*pi*(i-delta0-delta1)/delta01)/(delta01*hd);ds=ds(i); elseif(i-delta0-delt
20、a1-delta01)=delta2%近休 角度-推程角-回程角=近休角 s(i)=0;ds=0; end %計算凸輪軌跡曲線 x(i)=(r0+s(i)*sin(i*hd)+ds*cos(i*hd); y(i)=(r0+s(i)*cos(i*hd)-ds*sin(i*hd);end %3.輸出凸輪輪廓曲線figure(1);hold on;grid on;axis equal;axis(-(r0+h+20) (r0+h+20) -(r0+h) (r0+h+20);text(r0+h+3,4,X);text(3,r0+h+15,Y);text(-4,3,O);title(對心平底直動推桿凸輪設(shè)
21、計);xlabel(x/mm)ylabel(y/mm)hold on;grid on;plot(-(r0+h+10) (r0+h+10),0 0,k);%水平軸plot(0 0,-(r0+h) (r0+h),k);%垂直軸plot(-32 32,r0 r0,r);%繪制推桿plot(0 0,r0 (r0+40),r);plot(x,y,b-);%繪制凸輪輪廓曲線ct=linspace(0,2*pi);plot(r0*cos(ct),r0*sin(ct),g);%繪制基圓 %4.凸輪機構(gòu)運動仿真 figure(2);m=moviein(20);j=0;for i=1:360 i=10*i; j=
22、j+1; delta(i)=i*hd;%凸輪轉(zhuǎn)角 xy=x,y;%凸輪實際輪廓曲線坐標(biāo) Al=cos(delta(i),sin(delta(i);%凸輪曲線坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣 -sin(delta(i),cos(delta(i); xy=xy*Al;%旋轉(zhuǎn)后凸輪實際輪廓曲線坐標(biāo) clf; %繪制凸輪 plot(xy(:,1),xy(:,2);%繪制凸輪 hold on;axis equal;axis(-80 420 -70 100); plot(-(r0+h+20) (r0+h+10),0 0,k);%水平軸 plot(0 0,-(r0+h+10) (r0+h+10),k);%s垂直軸 plot(r
23、0*cos(ct),r0*sin(ct),g);%凸輪基圓 plot(-32 32,r0+s(i) (r0+s(i),r);%繪制推桿 plot(0 0,r0+s(i) r0+40+s(i),r); %繪制推桿線 plot(1:360+r0+h,s+r0);%繪制推桿曲線 plot(r0+h) (r0+h+360),r0 r0,k)%繪制水平軸 plot(r0+h) (r0+h),r0 r0+h,k) %繪制垂直軸 plot(i+r0+h,s(i)+r0,r.);%繪制推桿曲線坐標(biāo)點動點 title(對心直動平底推桿盤形凸輪設(shè)計); xlabel(x/mm) ylabel(y/mm) m(j)=getframe;end movie(m);參考文獻- 20 - / 21
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