買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 屆畢業(yè)設計 平尺刻線機設計 說明書 學生姓名 學 號 所屬學院 專 業(yè) 班 級 指導教師 日 期 塔里木大學教務處制 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 目錄 1 緒 論 . 3 和目的 . 3 課題的研究現(xiàn)狀 . 3 課題需重點研究的關鍵問題 . 3 案的確定 . 4 2 總體設計 . 5 型 . 5 工作原理 . 5 總體配置 . 5 本設計參數(shù) . 6 料槽 . 6 . 6 3 動力性能計算 . 6 . 6 4 主要工作部件的設計計算 . 7 . 7 . 8 . 9 . 10 擦輪力的計算 . 11 輪的設計 . 12 輪軸上齒輪齒條副的傳動比 . 12 . 13 . 13 . 14 . 16 . 17 . 17 圖 5平軸 . 17 線刀示意圖 . 17 . 18 承的選取 參見參考資料 1第 64頁。 . 18 的選取 根據(jù)設計的需要，見參考資料 1第 53頁。 . 18 平軸復位彈簧的選取 . 18 6 結(jié)論 . 18 致 謝 . 19 參考文獻 . 20 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 緒 論 人們在認識我們所生活的大自然到改造我們生 活的大自然，由表及里，逐一深入，從外及內(nèi)，顏色、形狀、大小、尺寸以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。長度測量就顯現(xiàn)出它的重要性， 長度的測量是最基本的測量，最常用的工具是刻度尺。 可是在最開始是不存在刻度尺的， 最早有記載的人為標準來自古埃及。埃及人曾用質(zhì)地堅硬的花崗巖制作了一根長度標尺，它的長度是法老的小臂（肘到中指）的距離，因此又叫 “腕尺 ”。雖然這個標準確定得 相當隨意，卻解決了重要問題，比如：金字塔的準確施工得到了保證。 隨意定義長度標準的并不僅限于 國 外，中國的情況也基本類似。史書記載，在遠古時期，中國人便 “布手知尺 ”、 “身高 為丈 ”、 “邁步定畝 ”。古人中指中節(jié)之長被定義為 “一寸 ”，直到現(xiàn)在，中醫(yī)的針灸還沿用這個標準。中國最早的長度標尺是安陽殷墟出土的商尺。這把骨尺由獸骨磨成，長 17 厘米，上面標刻著等長的 10 個單位。到了春秋戰(zhàn)國時期，各國諸侯各自定義自己領土內(nèi)的長度標準。這個王的手掌，那個王的小腿，都紛紛派上用場，使得長度標準極為混亂，給國與國之間的交流造成了極大不便。到秦始皇統(tǒng)一度量衡時，王侯的身體部位才退出歷史舞臺。 從而我們是很迫切的需要一種有準確刻度線的丈量儀器，而刻線又成了一個問題。人工的誤差是很大的，在工業(yè)和科技日新月異 的最近一個世紀，人們就設計出了刻線機，并且不斷改進。 本課題通過機械化刻線，可以達到準確度高、精確度高。減少了勞動力，提高了生產(chǎn)效率，降低成本，本課題在研究時遇到的一些技術(shù)問題，通過認真分析以解決，在今后的設計類的工作中也有一定的經(jīng)驗可循。 課題的研究現(xiàn)狀 平尺刻線 機國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ： 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，有的刻線機上采用了激光刻線機由光刻代替機械刻劃，可在工作臺移動的情況下完成動態(tài)刻線，刻線精度大為提高，國內(nèi)比較成熟的激光刻線機廠家例如北京博奧嘉華激光科技有限公司生產(chǎn)的 列激光刻線機 。 平 尺刻線 機國外研究現(xiàn)狀 ： 國外現(xiàn)在有的刻線機大部分是電腦中控下的激光刻線機 。 例如 光刻線機采用光刻代替機械刻劃，可在工作臺移動的情況下完成動態(tài)刻線，刻線精度大為提高?？朔藗鹘y(tǒng) “照相 工藝費時，費力的缺點，高速、高效，一次完成刻線、字符、商標等內(nèi)容。全程電腦控制，精度高、速度快，最大限度的降低了產(chǎn)品不合格率。使用靈活方便，即可成批量生產(chǎn)，又可滿足少量加工等多種需求。絕對環(huán)保，無任何污染，是現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝的主流。支持單公制、單英制、雙公制、雙英制、公英制、英公制等標新型。支持丁字型、拐角 型、圓型等各種特殊量具類型。支持用戶自定義的其它非標類的平面或圓柱面的量具。速度快 ,刻線清晰、精度高、永不磨損。制圖方便快捷，可根據(jù)需要隨意制作各種尺寸、形狀、圖標的量具。三維數(shù)控，除主運動外其它兩維運動也是自動調(diào)整，可以快速準備的對焦，定位。對已生產(chǎn)過的型號，電腦自動記憶位置及其刻線參數(shù)，以后生產(chǎn)可直接調(diào)用，不必再調(diào)焦，定位。 課題需重點研究的關鍵問題 本課題需要重點研究的關鍵的問題是 刻線部分的抬刀機構(gòu)和刻線機構(gòu) ， 還有平尺的進給機構(gòu)。 解決 刻線 不準確、不方便，保證 刻線刀 的工作效果，結(jié)合目前的研究條 件， 此平尺刻線機采用類似立式銑床的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)刻線與抬刀動作， 這種結(jié)構(gòu)簡單， 易于設計，傳動效率高。 同時 容易理解， 本課題的主要動力來源 刻刀 ，由 主電動機通過減速器 帶動整 體，完成刻買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 線。然后由抬刀電動機通過減速器連接到齒輪齒條副，在通過立柱上的絲杠螺紋副完成抬刀下刀動作。最后由進料電動機通過減速器連接到不完全齒輪連到摩擦輪軸，由摩擦輪帶動平尺前進完成進料動作。 進行下一周期的刻線工序。 案的確定 在翻閱和查找國內(nèi)外的相關資料和信息，經(jīng)過調(diào)查分析，我們發(fā)現(xiàn) 刻線 方式有以下幾種： 1、 工作間歇進給機構(gòu) 首先，間歇性進 給機構(gòu)大致有： a）、槽輪機構(gòu) b）、不完全齒輪機構(gòu) c）、 棘輪 機構(gòu) d）、組合機構(gòu) 首先，槽輪機構(gòu)外形尺寸小，機械效率高，能平穩(wěn)地間歇地進行轉(zhuǎn)位，但是相對于不完全齒 實現(xiàn)進給時結(jié)構(gòu)稍顯復雜；而且制造及裝配的精度要求高，其傳動時尚存在柔性沖擊，只能用于速度不太高的場合，且轉(zhuǎn)角大小不能調(diào)節(jié)。 不完全齒輪機構(gòu)可設計的參數(shù)較多，易滿足 不同停歇要求。但是，不完全齒輪機構(gòu)和普通齒輪機構(gòu)的區(qū)別，不僅在從齒輪的分布上，而且在嚙合傳動中，當首齒進入嚙合及末齒退出過程中，齒輪并非在實際嚙合線上嚙合，因此在此過程中不能確保定 傳動比傳動。由于從動輪每次轉(zhuǎn)動開始和終止時，角速度有突變，故存在剛性沖擊。若將不完全齒輪直接和調(diào)節(jié)進給的下層工作臺相連，則會造成較大的進給誤差。 棘輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和運動可靠，并且棘輪轉(zhuǎn)角可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)等優(yōu)點。但其缺點是傳動動力小、工作時有沖擊和噪聲。不僅如此，傳動力不足則會對工作臺的進給產(chǎn)生影響，從而影響整個工序。 基于以上機構(gòu)的優(yōu)點，故考慮組合機構(gòu) 不完全齒輪與螺旋機構(gòu)。此機構(gòu)簡單、進給精度高傳動力較大，易于制造加工。 不完全齒輪機構(gòu) 槽輪機構(gòu) 棘輪機構(gòu) 圖 1、 刻線機構(gòu) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 常見的王府機構(gòu)有： a）、凸輪推桿機構(gòu) b）、四桿機構(gòu) c）、不完全齒輪與環(huán)形齒條 凸輪推桿機構(gòu)中，能通過凸輪的輪廓曲線實現(xiàn)推程、休止、回程。推程與回程使刀具沿直線運動，休止能起到間接性的作用，從而機構(gòu)亦能達到刀具的間歇性往復運動。但凸輪與推桿的接觸為先接觸，而刻線是刀具收的力比較大，凸輪壓力大，易磨損。 由于不完全齒輪能實現(xiàn)所需的間歇性運動，而環(huán)形齒條能實現(xiàn)往復 運動，不完全齒輪與環(huán)形齒條配合也為實現(xiàn)刀具的間歇性往復運動提供另一條途徑。搭載計算過程中因為齒數(shù)等參數(shù)比較難于計算，無法做到恰到好處的嚙合，且也無法實現(xiàn)抬刀運動，只能保證刀在一個方向上運動。 刻線的直線行程，四桿機構(gòu)選擇性相對較大，是的四桿機構(gòu)不能被忽略考慮。在對一些常用的四桿機構(gòu)的分析過程中，我們發(fā)現(xiàn)四桿機構(gòu)普遍類似，且功能單一。 基于以上考慮，采用凸輪推桿機構(gòu)組合螺旋上升機構(gòu)完成刻線和抬刀動作。此機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。 2 總體設計 型 該機器屬于專用型小型機器，借鑒立式銑床的原理進行設 計。 雖然定位為小型機器 ，但其結(jié)構(gòu)尺寸還要根據(jù)具體的配套 電動機 來定。 工作原理 工作過程： 刻線機主要由壓刀機構(gòu)、刻線機構(gòu)以及進給機構(gòu)三部分組成。壓刀機構(gòu)用于刻線時將刀具壓下，刻線完成之后，通過 齒條齒輪副和絲杠螺紋副 使刀具自動起 落 ，避免平尺磨損；刻線機構(gòu)用于控制刻線及刻線長度；進給機構(gòu)用于控制刻線間隔。 總體配置 經(jīng)過多次的討論和研究，確定 平尺刻線機 的總體結(jié)構(gòu)，包括 臺刀機構(gòu) 、 刻線機構(gòu)和平尺進給機構(gòu)等組成。 圖 2線機主要部件示意圖 8 鍵 桿、齒輪軸） 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 機器主要由工作臺、電動機、凸輪、水平軸、定尺條、立柱、螺紋筒、刀體、以及不挖版權(quán)齒輪、壓緊裝置和摩擦輪構(gòu)成。 本設計參數(shù) 刻線 深度 （ 線時間 (s) 1 刻單線力 （ N） 1000 料槽 平尺為 1040*30（ 平尺刻線機主要用來 實現(xiàn)自動刻線，刻線要求為每隔 1 毫米刻一條線，刻線長度有 10毫米、 13 毫米、 18 毫米三種類型。前四次刻線每次刻線長度為 10 毫米，第五次刻線長度為 13 毫米，第六至第九次刻線長度為 10 毫米，第十次刻線長度為 18 毫米，以后依此類推。 刻線機主要由壓刀機構(gòu)、刻線機構(gòu)以及進給機構(gòu)三部分組成。壓刀機構(gòu)用于刻線時將刀具壓下，刻線完成之后，通過 齒條齒輪機構(gòu)和絲杠螺紋副 使刀具自動抬起，避免平尺磨損；刻線機構(gòu)用于控制刻線及刻線長度；進給機構(gòu)用于控制刻線間隔 。 抬刀機構(gòu)是由 如圖 2示，定尺條 4 與齒輪軸 9 上的齒 輪嚙合使傳動方向改變，然后通過絲杠 9 到螺紋筒 5 到刀架軸 6 完成抬刀下刀動作，刻線完成后水平軸在回位彈簧的作用下回位，從而齒輪齒條副以及上面的絲杠螺紋副反向運動完成回程運動。 3 動力性能計算 基于設計是從最末端的工作部位開始的，所以從工作部位的零件開始校核計算。 動力的配套適應性應符合拖拉機的額定功率大于機具在作業(yè)中所消耗的功率這一原則 。 圖 3速機的型號與標記 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 3速機的安裝形式 圖 3速機的電機接線盒位置 機具在作業(yè)中要消耗的功率 業(yè)中機具 消耗的功率主要刻線刀在受牽引破開平尺消耗的功率 P 組成 。 刻線消耗的功率 刻線刀克服平尺阻力所消耗的功率 3= 1 0 0 0 1 0 1 8 1 0 = 1 8 0p F v W 刻 刻 刻 （ 行 mm/s)可按 18mm/s 就是按照每秒完成刻線動作一次。 刻線刀所受工作阻力為 = = 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0F F n N N 刻 單 線 （ 式 中： n 每次刻線的條數(shù) 刻每條線所需要的力 相應于作業(yè)功率，拖拉機發(fā)動機應具有的功率 拖拉機發(fā)動機的額定功率應較作業(yè)消耗功率大一些，有所貯備，另外再考慮到動力傳輸?shù)臋C械效率，因此減速機應具有的功率為： 3= F = 1 0 0 0 0 1 8 1 0 0 . 9 = 1 6 2 刻 刻刻 實 （ 式中： 減速機滾動阻力系數(shù)，這里取 機組總的機械效率，現(xiàn)在按 將 各有關值代入公式 考慮到回位彈簧所消耗的功率，參考圖 333選擇 F 2Y 111 . 0 4 5 0P M C 4 主要工作部件的設計計算 刻線力 ： 1000N/每條線 行走速度： v 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 平尺長度 ： L=1040行走 11是要 刻線 10所需時間約為 4 秒 鐘 所以每分 約 刻線 150圖 4架軸 水平面支撐反力： 12 0 1 0 0 0 = 1 0 0 0 0（ 1 50002（ 水 平面的彎矩： 1 0 . 0 7 55 0 0 0 1 8 7 . 522a H H N m （ 轉(zhuǎn)矩： 2 0 . 2 7 01 0 0 0 0 1 3 5 022t m N m （ 22()e a T（ 22( 1 8 7 . 5 ) ( 0 . 6 1 3 5 0 ) 190 最小直徑： 310 33 1 9 0 1 0 3 0 . 50 . 1 6 0d （ 考慮到鍵槽對軸的削弱，將 d 值增大 5%，故 1 . 0 5 3 0 . 5 3 2d m m m m （ 刀架軸的受力分析： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 4圖 4立軸（齒輪軸、絲杠軸） 立軸的受力計算： 轉(zhuǎn)矩 5002 16660 . 3 (1) 按強度要求，應使 3 0 . 2 (故軸的直徑 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 333 1 6 6 6 1 0 270 . 2 0 . 2 6 0Td m m m m (2) 按扭轉(zhuǎn)剛度要求，應使 432 (按題意 30l ，在軸的全長上， 1180o ra d 。故 344 43 2 3 2 1 6 6 6 1 0 3 0 2 9 . 5 8 1 0180m m m (故該軸的直徑取決于剛度要求。圓整后可取 31d 。 (由工作抬的尺寸可選彈簧 5 70 2089 4 1 圖 4簧 彈簧參數(shù) 線徑： 簧中經(jīng)： 25由高度： 70料： 60面處理： 涂漆 類型： 右旋圓柱螺旋壓縮彈簧 取彈簧的勁數(shù)： 7k N 設計彈簧壓縮量是： 10文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 擦輪力 的 計算 圖 4擦輪 因設計的需要，摩擦輪的直徑取 250d ， 輪轂款 20b 。輪轂外援為一層橡膠，使摩擦力盡可能的大。 摩擦力的計算： 由（ 胡可定律可得單個彈簧的彈力： 1 0 7 7 0F k x N N 單(則四個彈簧的總彈力為 = 4 = 4 7 0 N = 2 8 0 彈 總 單(考慮到摩擦輪及摩擦輪軸和座套等的重量，約為 m=3 故總的鎮(zhèn)壓力為 = G = 2 8 0 3 1 0 3 1 0F F F m g N N 總 彈 總 彈 總(由于要使尺子在摩擦力的作用下向前運動，則可以想到，平尺的上表面是與摩擦輪的外緣橡膠接觸的，摩擦力打；平尺的下表面直接與工作臺的進料槽接觸，且與光滑的鐵質(zhì)平面接觸，為了是 下表面懂得摩擦力盡可能的小，在適量的加入潤滑油（待刻線完成后予以清理）。 則可知鐵 鐵 橡膠之間的摩擦因數(shù) =(可知 = F = 3 1 0 0 . 0 5 = 1 5 . 5 總摩 下(= F = 3 1 0 0 . 6 = 1 8 6 總摩 上 膠(可得平尺前進的驅(qū)動力為 = F F = 1 8 6 1 5 . 5 N = 1 7 0 . 5 驅(qū) 摩 上 摩 下(故摩擦輪的轉(zhuǎn)矩為 3250= = 1 7 0 . 5 1 0 N m = 2 1 . 3 N R 驅(qū)摩 輪(買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 輪的設計 圖 4凸輪 凸輪廓線 ( ) c o s s i n()( ) s i n c o 直 角 坐 標 （ 22()a r c t a n ( )r x 極 坐 標 （ 注： 1、參變量中 的增量根據(jù)精度要求而定，通常取 12 左右。 2、 移動平動件平底的長度為m a x( 5 1 0 )sd 。 3、 上式中， 為推程運動角， 凸輪材料應能滿足強度和耐磨性的要求。對于在低速、輕載、平穩(wěn)傳動中，凸輪可采用中碳鋼制造。中速、中載時應采用中碳鋼淬火處理。而本設計中刻線傳動部分屬于低速、輕載、較平穩(wěn)的傳動，所以應采用中碳鋼。 輪軸上齒輪齒條副的傳動比 為了保證在作業(yè)時連續(xù)工作 ,則要求傳動部分要有可靠的傳動比、無滑動。又由于在刻線傳動部分所傳動的 功率小、速率小，所以所要求的齒輪齒條副的動比非常的嚴格，要滿足相應要求。經(jīng)計算，該部分的鏈傳動比 i=1。根據(jù)以往經(jīng)驗和相關手冊，該傳動比完全滿足買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 要求。 圖 4擦輪軸 材料 45鋼許用應力 60 取 (校核 m a x 0 4 0 8 0 0/ m a x 于 確定軸徑 8 軸的材料：軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。由于碳鋼比合金鋼 價格便宜，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以本設計采用 45 號鋼 作為軸的材料。 軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置。 軸的校核 按扭轉(zhuǎn)強度計算，用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動軸的精確計算，也可 用于既受彎矩又受扭矩的軸的計算。其強度條件為： M p 6 (式中： 為軸的扭切應力， T 為轉(zhuǎn)矩， 抗扭截面系數(shù)， 3對圓截面 ； p 為傳遞的功率， n 為軸的轉(zhuǎn)速， r ； d 為軸的直徑， 為許用扭切應力， 所以，把相關的數(shù)據(jù)帶入公式中得： M p 636 （ 由于軸的選材為 45 號鋼 ，所以查表可知 45 號鋼 的許用扭切應力為 ，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 。經(jīng)校核設計的軸符合要求，可以正常工作。 下圖為軸的彎矩和扭矩圖： 圖 4彎矩圖和扭矩圖 構(gòu)造和工作原理刻線抬刀機構(gòu)由工作臺、水平 軸平推桿、凸輪、固定齒條、刻線刀架、立軸、螺紋套筒等組成，如圖 4示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 4刀刻線機構(gòu) 2 水平軸平推桿 3 凸輪 4 固定齒條 5 刻線刀架 凸輪 3 從近休止點開始轉(zhuǎn)動的時候，水平軸推桿 2 在凸輪的推動下向左運動，當運動到控制抬刀的固定齒條處時，帶動位于水平軸的立軸（齒輪軸）上的齒輪轉(zhuǎn)動，立軸上段是表面有螺紋的絲杠，然后帶動螺紋套筒 7 下降，當刻刀正好下降到刻線槽 8 的指定刻線位置時立軸下端的齒輪正好走完了齒條，停止下刀，至此凸輪的下刀行 程走完；然后凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，推動水平軸開始刻線行程，完成之后就開始了回復行程，以上運動反過來進行。這樣就完成了一次刻線動作，其中包括了抬刀動作簡單明了。 表 4 2 抬刀機構(gòu)的基本數(shù)據(jù) 凸輪推程角 180 凸輪抬刀降刀行程角： 120 凸輪刻線行程角： 60 凸輪轉(zhuǎn)速： = 2 0 / m 升降刀行程： 40線行程： 20得： 刻線周期： 3s 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 齒條嚙合長度為： 40齒輪的分度圓直徑為： 32輪模數(shù)為： 3 刻線速度： =18 /v mm 14（ a）不完全齒輪機構(gòu) (b)摩擦輪 圖 4 不完全齒輪機構(gòu)的參數(shù)計算 由摩擦輪控制進料量可得，每次進料 11對于摩擦輪轉(zhuǎn)動 5 的圓心角。（算略） 故，不完全齒輪機構(gòu)所對應的間歇進給量為 5 可得 從動輪布滿時的齒數(shù)為2360 725z （ 由于齒數(shù)太密集，壓力角為 故，主動輪僅設計單齒，即1 1z，所承受轉(zhuǎn)矩較小、可以滿足要求。 擦輪動力驅(qū)動機的選取 摩擦輪轉(zhuǎn)矩為： = = 1 5 . 5 0 . 1 2 5 N m = 1 . 9 3 7 5 N R 摩 摩 下 摩 （ 圖 3 3圖 3選擇減速機型號為： F 2Y 110 . 5 5 4 5 0P M C （ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 5平軸 線刀示意圖 圖 5線刀 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 圖 5體刀刃的布局 圖 5作臺 承的選取 參見參考資料 1第 64頁。 的選取 根據(jù)設計的需要，見參考資料 1第 53頁。 平軸復位彈簧的選取 B/圖 5縮彈簧 6 結(jié)論 機器的應用可以充分利用，節(jié)省了成本，大大提高了生產(chǎn)效率。 平尺刻線機代替了以往的人工作業(yè)，提高了機械化程度及生產(chǎn)效率，節(jié)省了人力及時間，改善了