自動鏈條編結(jié)機設計

真誠為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當之處，請指正。自動鏈條編結(jié)機設計說明書第28組學院：輪機工程學院專業(yè)：船機修造專業(yè)指導老師：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 錄課程設計任務書1第一部分 機構(gòu)設計21.1 自動鏈條編結(jié)機功能及設計要求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52.4 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課程設計總結(jié)5附錄5參考文獻5自動鏈條編結(jié)機設計任務書一、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、設計任務（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） 編寫設計計算說明書。第一部分 機構(gòu)設計1.1 自動鏈條編結(jié)機功能及設計要求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/%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，當過載時，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)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：只要適當設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)整要求嚴格所以常用于高速度高精度的場合方案四：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，在沖頭返回時應比切削時的平均速度快一些。這就是說，應使執(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：比例尺為1:10，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 (d2<2(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:比例尺為1:10，滑塊沖頭從最高點沖下最低點的行程為H=25mm，并假設連桿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 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，導桿的長度為 連桿BC的長度為 設導桿的長度與曲柄、導桿轉(zhuǎn)動中心距離的比為 則曲柄、導桿轉(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，既無剛性沖擊也無柔性沖擊。2.3.1.1 基本尺寸的確定設比例尺為 1:10（1） 對于擺動推桿，所以（2） 設從動件的行程 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 解析法設計凸輪輪廓，并進行仿真模擬用MATLAB軟件直接設計凸輪的輪廓，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解析法與圖解法的比較課程設計總結(jié)附錄凸輪輪廓曲線設計的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)/(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-delta1-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=j+1; delta(i)=i*hd;%凸輪轉(zhuǎn)角 xy=x,y;%凸輪實際輪廓曲線坐標 Al=cos(delta(i),sin(delta(i);%凸輪曲線坐標旋轉(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 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(r0*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.);%繪制推桿曲線坐標點動點 title(對心直動平底推桿盤形凸輪設計); xlabel(x/mm) ylabel(y/mm) m(j)=getframe;end movie(m);參考文獻- 20 - / 21