1、貴州大學明德學院機械設計Guizhou University明德學院機械原理課程設計說明書院系： xxxxxxx年級： xxxxxxxx專業(yè)： xxxxxxxxxxxx班級： xxxxxxx學號： xxxxxxx姓名：xxx2016年x月x日貴州大學明德學院機械設計目 錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 前言 3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 機械原理課程設計概要 4 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第1章功能分析

2、及流程分析 7 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 設計要求 7 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 設計原理圖與功能分析 7 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 功能分解 8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 各種傳動裝置特點 9原動機的選擇 10傳動機構的選擇 13 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第2章 各機構的運動方案分析與設計 14 HYPE

3、RLINK l bookmark26 o Current Document 送料機構分析 14 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 加緊機構分析 16 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 進刀機構分析 18 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 凸輪機構分析 19 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 總方案對比確定最優(yōu)方案 20 HYPERLINK l bookmark44 o Current Docume

4、nt 系統(tǒng)運動轉換功能圖 22 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 第3章各機構尺寸的確定18 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 工件尺寸的確定 24 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 擬定運動循環(huán)圖 24 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 送料機構尺寸的確定 25 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 夾緊機構尺寸的確定 26-1 -貴州大學明德學院機

5、械設計 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 3.5傳動機構尺寸的確定 30 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 第4章總體裝配圖32確定刀架位置 32 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 確定夾緊機構位置 32 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 確定推桿的長度 32 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 整體的結構 32 HYPE

6、RLINK l bookmark70 o Current Document 第5章設計總結及感謝34 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 第6章參考文獻35附件一：總裝圖36附件二：送料機構的尺寸圖 37貴州大學明德學院機械設計前言機機械原理課程設計是工科院校機械類學生在大學期間利用已學過的知識 和計算機工具第一次比較全面的、具有實際內容和意義的課程設計，也是機械原 理課程的一個重要的實踐教學環(huán)節(jié)。機械原理課程設計是將知識轉化為能力的橋 梁，其主要目的是進一步鞏固和加深學生所學的理論知識，并將其系統(tǒng)化；培養(yǎng) 學生綜合運用所學知識獨立解決實際問題的

7、能力；使學生初步掌握機械運動方案 設計，并在機構分析與綜合方面受到一次比較全面的訓練。隨著生產技術的不斷發(fā)展和人民生活水平的日益提高，機械產品種類日益增加。例如：各種金屬切 削機床、儀器儀表、重型機械、輕工機械、紡織機械、石油化工機械、交通運輸 機械、海洋作業(yè)機械、鋼鐵成套設備以及辦公設備、家用電器、兒童玩具等。各 種機械設備一般均需實現(xiàn)生產和操作過程的自動化，或者實現(xiàn)某一工藝動作過 程。因此，機械設備設計首先需要進行機械運動方案的設計和構思，各種傳動機 構和執(zhí)行機構的選用和創(chuàng)新設計。 這些新機械設備的創(chuàng)新設計要求設計者除了掌 握各種典型機構的工作原理、結構特點、設計方法和應用場合等知識外，還

8、要考 慮如何選擇巧妙的工藝動作過程來達到預定的機械功能求，如何選用或創(chuàng)新機構型式并組合成機械運動方案完成上述選定的工藝過程。機械運動方案及機械運動簡圖設計是機械產品設計的第一步，也是決定機械產品質量水平高低、性能優(yōu) 劣和經濟效益好壞的關鍵性的一步。機械原理課程設計要求針對某種簡單機器（工藝動作過程比較簡單）進行機械運動簡圖設計，其中包括機器功能分析、工 藝動作確定、執(zhí)行機構選擇、機械運動方案評價和機構尺度綜合等。通過機械原 理課程設計，更為重要的是培養(yǎng)學生開發(fā)和創(chuàng)新機械的能力。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在 機械原理課程設計中占有十分重要的位置。因此，機械原理課程設計在機械學生 的知識體系訓練中，具有不可替

9、代的重要作用。貴州大學明德學院機械設計機械原理課程設計概要鎖梁自動成型機床切削機構設計一、機構說明和加工示意圖鎖梁自動成型機床加工鎖梁（即掛鎖上用于插入門扣的鉤狀零件） 的工序為: 將盤圓鋼條校直、切槽、車圓頭、切斷和搬彎成型。本機構為該機床的搬彎成型 切削工藝部分，由送料機構、夾緊機構和切削進給機構組合而成。切削加工原理 如圖1:送料夾持器1將工件7送到切削加工工位。彈簧夾頭的錐套 6移動，使 夾緊爪5將工件7夾緊，送料夾持器1即返回。圓錐凸輪2移動，使與切槽刀桿 和切斷刀桿相聯(lián)的擺桿3擺動，開始進刀，由于刀盤 4的旋轉運動，是工件被出 圓槽、圓頭和最后切斷。圓錐凸輪 2返回，擺動刀桿退刀，

10、彈簧夾頭松開工件， 待送料夾持器1第二次送進時，將已切削成型的工件推出工位。圖1鎖梁自動成型機床切削機構加工示意圖1送料夾持器2圓錐凸輪 3擺桿 圖1鎖梁自動成型機床切削機構加工示意圖1送料夾持器2圓錐凸輪 3擺桿 4刀盤夾緊爪 6錐套 7工件貴州大學明德學院機械設計二、機構設計的有關數(shù)據(jù)1、生產率：24件/分2、機電輸入轉速：n1=950轉/分3、工件尺寸：L=180 mm, D1=8 mm, D2=5 mm三、課程設計項目內容：1、目標分析：根據(jù)設計任務書中規(guī)定的設計任務，進行功能分析，作出工藝動 作的分解，明確各個工藝動作的工作原理。2、創(chuàng)新構思：對完成各工藝動作和工作性能的執(zhí)行機構的運

11、動方案進行全面構 思。對各可行方案進行運動規(guī)律設計、機構型式設計和協(xié)調設計。3、方案擬定：擬定總體方案，進行執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、原動機的選擇和基本 參數(shù)設計。4、方案評價：對各行方案進行運動分析、力分析及有關計算、以進行功能、性 能評價和技術、經濟評價。5、方案決策：在方案評價的基礎上進行方案決策，在可行方案。確認其總體設 計方案，繪制系統(tǒng)運動簡圖、編寫總體方案設計說明書。四、課程設計要求：1、按工藝動作設計多個組合機構的總體方案，根據(jù)評標的運動特性、傳力特性、 工作可靠性、結構緊湊性和制造經濟性等進行分析比較，最后確定一、二個較好 的方案，擬定出運動方案示意圖。2、分解工藝動作，根據(jù)生產率繪

12、制送料機構、定位機構和進刀機構的運動循環(huán)圖。3、根據(jù)生產率和電機轉速，設計傳動系統(tǒng)。4、用圖解法對送料機構、定位機構和進刀機構進行運動設計，繪制組合機構的 機構運動簡圖。5、用計算機輔助設計對凸輪機構進行設計，繪出凸輪輪廓和從動件位移曲線。6、編寫課程設計說明書。內容包括：設計題目、工藝要求、設計內容、方案選 擇與比較、各機構類型和運動參數(shù)的選擇、執(zhí)行機構設計、凸輪機構設計、參考 資料目錄和設計小結等。五、機械原理課程設計題目數(shù)據(jù)。貴州大學明德學院機械設計附表1-1.1鎖梁自動成型機床切削機構設計題目數(shù)據(jù)題目代號A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10生產率10121518202425283

13、032電機轉速7007508008509009501000110012001250工件長度250240225200190180160150120100工件D1101099886655工件D2776655443.53.5齒輪模數(shù)665544332.52.5貴州大學明德學院機械設計第一章：功能分析及流程分析設計要求設計鎖梁自動成型機床，在連續(xù)的送料過程中實現(xiàn)機床的自動送料，自動夾緊，自動切削，自動下料的功能設計要求鎖梁：圖 1-1-1圖1-1-1所示為掛鎖的一個零件，稱為“鎖梁”。鎖梁自動成型機床切削機構的功 能是將材料切削加工成扳彎前“鎖梁”。(1)連續(xù)自動生產；(2)加工質量要達到規(guī)定的技術要

14、求；(3)機械系統(tǒng)運動方案應力求簡單，可靠；設計原理圖與功能分析-7 -貴州大學明德學院機械設計圖 1-1-21送料夾持器 2 圓錐凸輪 3 擺桿 4 刀盤5夾緊爪 6錐套 7工件切削加工原理如上圖1-1-2 :送料夾持器1將工件7送到切削加工工位；彈簧夾頭的 錐套6移動，使夾緊爪5將工件7夾緊，送料夾持器1即返回；圓錐凸輪2移動， 使與切槽刀桿和切斷刀桿相聯(lián)的擺桿 3擺動，開始進刀，由于刀盤 4的旋轉運動， 使工件被切出圓槽，圓頭和最后切斷；圓錐凸輪 2返回，擺動刀桿退刀，彈簧夾頭 松開工件，待送料夾持器1第二次進刀時，將已切削成型的工件推出工位。(1)在送料過程中要體現(xiàn)出急送慢回的現(xiàn)象，

15、所以要采用四桿機構或六桿機構， 在送料過程中送料機構要沿導軌做直線往復運動。(2)刀具有相對的進刀運動，滿足刀具的往復切削要求。(3)夾緊機構必須要配合送料機構，當送料時夾緊機構會松開，當返回時火緊 機構要加緊，要求夾緊機構必須能有一定的周期，并且要有相對的位置上的移動。(4)動力傳送。1.3功能分解為了實現(xiàn)將工件切削加工成型的形狀，可將總功能分解為如下圖 1-3-1分功能:.送料功能；.火緊功能；.切削功能。其功能邏輯圖如圖1-3-1所示:-8 -貴州大學明德學院機械設計圖1-3-1功能邏輯圖1.4各種傳動裝置特點各種傳動裝置的特點如下表1-1特點壽命應用齒輪傳動承載能力和速度范圍廣， 傳動

16、比恒定，外輪廓尺寸 小，工作可靠，效率局， 制造和安裝要求高，精度 低。運轉有噪音，無過載 保護取決于齒輪材料的 接觸和彎曲疲勞強 度以及抗膠合與抗 摩擦能力金屬切削機床，汽 車，起重設備等蝸桿傳動結構緊湊，單級傳動能得 到很大的傳動比；傳動平 穩(wěn)，無噪音；可制成自鎖 機構；傳動比大、滑動速 度低時效率低；中、高速 傳動需用昂貴的減磨材料；制造精度要求高，刀 具費用貴。制造精確，潤滑良 好，壽命較長；低速 傳動，磨損顯著金屬切削機床（特別 是分度機構）、起重 機、冶金礦山機械、 焊接轉胎等帶傳動軸間品目范圍大，工作平 穩(wěn)，噪音小，能緩和沖擊， 吸收振動；摩擦型帶傳動 有過載保護作用；結構簡 單

17、，成本低，安裝要求不 高；外廓尺寸較大；摩擦 型帶肩滑動，不能用于分度鏈；由于帶的摩擦起 電，不宜用于易燃易爆的 地方；軸和軸承上的作用力很大，帶的壽命較短帶輪直徑大，帶的壽 命長。普通V帶3500-5000h金屬切削機床、鍛壓 機床、輸送機、通風 機、農業(yè)機械和紡織 機械表1-1-9 -貴州大學明德學院機械設計第2章各機構的運動方案分析與設計送料機構分析目的：工件送料功能需要采用急進慢回的往復直線移動機構來實現(xiàn)。（一）六桿機構完成該功能我們可以采用六桿機構，六桿機構是將旋轉運動轉換為一定范 圍內的往復直線移動。當曲柄轉動時，通過連桿使滑塊實現(xiàn)沿導軌的往復直線 運動，即可實現(xiàn)送料功能。下圖 2

18、-1-2即為六桿機構。圖 2-1-21 原動件 2 、5 滑塊 3 、4、6 桿功能：用于將旋轉遠動轉換成有急進慢回特性的直線往復移動。特點：原動件1可以固定在一個齒輪圓盤，使其帶動3旋轉?；瑝K2始終在桿3 上移動-10 -貴州大學明德學院機械設計缺點：摩擦很大，易造成機構磨損，使其壽命降低 自由度計算：n=5 P1=7 Ph=0 F=3X5-(2X7+0) =1(二)平面四桿機構圖 2-1-3機架 2 凸輪 3 桿 4 滑塊功能：用于將旋轉遠動轉換成間歇特性的往復移動工作原理：齒輪圓盤固定在機架1上，通過桿3將遠動傳遞滑塊4,滑塊4在此 做間歇性往復遠動。特點：結構簡單，穩(wěn)定性能好。缺點：急

19、進慢退性能較差。自由度：n=3 Pl=4 Ph=0 F=3*3-(2*4+0)=1兩者相比較，六桿機構較為合適，并且六桿機構可以隨意的控制送料機構的急 進慢回特性，更好的實現(xiàn)急進慢回的特性；四桿機構結構簡單，穩(wěn)定性能好，但急 進慢退性能較差。因此送料機構應選用六桿機構。夾緊機構分析夾緊機構所具有的功能是在送料機構送料時夾緊機構是處于松開的狀態(tài)，在返 回時應加緊工件進行加工，在一個周期內完成一次加緊和松開，配合送料機構完成-11 -貴州大學明德學院機械設計加緊和松開。在夾緊機構中還需要和杠桿共同使用才能保證機構順利完成各項任務卜面有三種方案可供選擇，如下圖2-2-1、2-2-2所示:(1)凸輪+

20、搖桿機構:7 機架 8 錐套 9 彈簧(2)凸輪+連桿機構：6-12 -貴州大學明德學院機械設計圖 2-2-21 錐套 2、5 桿 3 機架 4 滾子6彈簧 7 凸輪比較兩種方案：這兩種方案從圖中可以很明顯的看出不同點，3圖與1圖相比較，1圖較好一點，1圖中的機架位于6桿的中間可以保證凸輪的升程和夾緊機構的位移相同， 減小了凸 輪的推程，可以減小凸輪的基圓半徑，減小凸輪的體積，從而達到減輕重量的目的。1圖使用推桿有滾子減小了推桿和凸輪的摩擦， 減小磨損，可以保證良好的傳動效果。 同時使用彈簧9會使桿與滾子形成的高副接觸良好，并且錐套在松開時較為方便。但是，1圖中也有些不足之處，就是滑塊4在移動

21、的過程中摩擦較大。而2圖就不同 了，它不僅具有1圖所具備的優(yōu)點，而且也避免了 1圖中所出現(xiàn)的不足，因此2圖 是最優(yōu)的選擇。進刀機構分析進刀機構所要求的是間歇性往復直線運動，所以用到凸輪結構，保證在送料的 時候不進行進刀，當加緊機構加緊時才進行切削運動，并且在最后的加工時刀具應 保證道具可以連續(xù)的加工一周。如圖2-3-1 ,大致圖像參考加緊機構6彈簧 7 凸輪功能：將旋轉遠動轉換為打架間歇往復遠動結構和工作原理：凸輪7的旋轉運動，帶動推桿5的水平移動，通過滾子。4推-13 -貴州大學明德學院機械設計動豎直桿2擺動，從而使得刀架間歇往復移動，實現(xiàn)刀架的進給功能。其中，推桿 5 上的兩個滾子有效地減

22、小了系統(tǒng)摩擦，改善了機構的傳遞性能，使得機構的傳遞效 率大大的提高，彈簧6的使用使得豎直桿2與凸輪形成力封閉，保證了豎直桿 2的 往復間歇擺動。使本機構具有良好的動力性能。綜上所述，經比較可知圖 2-3-1所 示的（凸輪+連桿機構）傳遞性能好，磨損較小，且豎直桿與凸輪通過彈簧形成力 封閉，可保證刀架的間歇往復運動。凸輪機構分析一般以凸輪為主動件，作連續(xù)的回轉運動或平移運動，其輪廓曲線的形狀取決 于從動件的運動規(guī)律。只需設計適當?shù)耐馆嗇喞?，便可使從動件得到任意的預期運 動，而且結構簡單、緊湊、設計方便，因而在自動機床、輕工機械、紡織機械、印 刷機械、食品機械、包裝機械和機電一體化產品中得到了廣泛

23、運用。但是它的從動 件與凸輪間為點線接觸，易磨損，只適用于傳力不大的場合；再者凸輪加工比較困 難；最后凸輪從動件的行程不能過大，否則會使凸輪變得笨重。凸輪關系到加緊機 構和進刀結構，根據(jù)要求必須要保證兩者之間保持相對的時間問距，應選擇合適的 基圓大小選擇合適的偏移位置，以保證合適的壓力角增加傳動性能。具體的凸輪尺 寸下文具體介紹。總方案對比確定最優(yōu)方案方案一:-14 -貴州大學明德學院機械設計圖 2-5-1方案二：（最優(yōu)方案）圖 2-5-2方案說明：曲柄8,滑塊9,導桿10,連桿11,滑塊12構成送料機構；凸輪14,滾子 16,推桿19,滾子20,擺桿24,夾緊套26,彈簧21構成夾緊機構；凸

24、輪13,滾子 15,推桿17,滾子18,擺桿23,錐套25,彈簧22構成進給機構。夾緊凸輪14和進給凸輪13,齒輪7,曲柄8在同一軸上，齒輪5, 6在同一 軸上，齒輪4, 3在同一軸上，空間擺放位置一致。送料功能：選用六桿機構，如圖2-1-2所示。夾緊功能：選用凸輪機構+連桿機構，如圖2-2-2所示。機構簡單，穩(wěn)定，具有 間歇特性。進給功能：選用凸輪+連桿機構，如圖2-3-1所示，機構穩(wěn)定，運動具有確定 性。工作原理說明:-15 -貴州大學明德學院機械設計電機1通過皮帶2,傳到3,齒輪4傳到齒輪5,齒輪6傳到齒輪7,從而帶動曲柄8, 夾緊凸輪14進給凸輪13以相同角速度轉動，曲柄8通過滑塊9,

25、導桿10,連桿11, 將曲柄的勻速轉動轉化為送料器 12的往復運動；夾緊凸輪14通過滾子16,推桿19, 滾子20,擺桿24將凸輪的勻速轉動轉化為夾緊套 26的間歇往復運動；進給凸輪13 通過滾子15,推桿17,滾子18,擺桿23將凸輪的勻速轉動轉化為進給裝置的間歇 往復運動。其中，彈簧21和彈簧22使擺桿24和擺桿23與對應的凸輪形成力封閉， 使擺桿24和擺桿23能夠進行往復間歇擺動。推桿27和推桿28在凸輪的帶動之下， 從而去使擺桿24和擺桿23能夠進行往復間歇擺動。系統(tǒng)運動轉換功能圖（一）繪制機械系統(tǒng)運動轉換功能圖如下圖2-6-1圖2-6-1機構系統(tǒng)運動轉換功能圖（二）形態(tài)學矩陣法創(chuàng)建機

26、構運動方案功能兀功能元分解（匹配機構）123減速一帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動-16 -貴州大學明德學院機械設計減速二帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動減速三帶傳動齒輪傳動蝸桿傳動送料機構無間歇往復移動/4導桿機構六桿機構四桿機構夾緊套的間歇往復移動-2 8256-161. 88041.6189-5.64-160. 72263.2312-8. 4322-159. 13064.8305-1k 191-156. 1056.41D4-13. 9058-154.07127.9648-16. 5656-150. 62389.4878-19.1601-146. 58210,9T39-21.6789-14L 961712.4

27、18-24.1122-136. 781213.8153-23*4503-13L 060815, 1615-28. 6841-124. 323216.4525-30.8046-118.093IT. 6848-32.8036-110.896T18.3551-34. C731-103.26271H 9006-36.4058-95.221220. 998S77.9048-86- 8042L 9667-39.4338-78.044122. 8629-40.T172-6S. 976323.S85-4L33S9-53. 636224.4314一14 r *r meca 八點meru * HA tdHI廊線坐

28、標曲率半徑運動羞數(shù)壓力甬近休止角 95最大壓力角圖 3-4-4最小曲率半徑如下圖3-4-4所示:圖 3-4-5運動規(guī)律圖如下圖3-4-5:-23 -貴州大學明德學院機械設計圖 3-4-6如下圖所示的動態(tài)仿真圖3-4-6:圖 3-4-7基圓半徑：R0 =75mm-24 -貴州大學明德學院機械設計滾子半徑：Rb =10mm偏距：E=0mm升程：H=25 mm推程運動角：450遠休止角：170回程角：500近休止運動角：95最小曲率半徑：P min=45mm升程最大壓力角 a max =29.987進給階段凸輪設計整理.7傳動機構尺寸的確定根據(jù)表1-1可得從電機出來后一定要先經過皮帶傳動，可以增大主

29、動輪到從動 輪的距離，其次有利于緩和沖擊，且安裝和整體的結構較簡單。轉速為950r/min的電動機經皮帶2,傳到3,齒輪4傳到齒輪5,齒輪6傳到齒 輪7,從而帶動曲柄8,夾緊凸輪14進給凸輪13以相同角速度轉動，進給凸輪，送 料曲柄同步轉動。進而實現(xiàn)送料，夾緊，進給的功能。由于生產率為24件/分,而電動機白轉速為950r/min ,則i = n4/ n電=950/24=40一級減速（皮帶減速）i 1= n 1/n 2 =5二級減速（齒輪減速）i 2= n 3/n 4 =4三級減速（齒輪減速）i 3= n 3/n 6 =2i = i 1 x i 2 x i 3 =40如圖3-5-2所示，輪一和輪

30、二用皮帶相連，其余為齒輪傳動，模數(shù)m=4, D=40mm, D2=200mm, Z=Zs=20,Z4=80,Z6=40,D3=60mmB60mm D=240mm D6=120mm-25 -貴州大學明德學院機械設計圖 3-5-2第4章總體裝配圖整體的結構刀架的位置首先應參考送料機構的位置和運動情況，送料機構的位置和運動如下：從圖中我們可以看出物塊是在機架的水平左右180mm內移動，所以刀架與機架的水平位移必須要大于180mm且刀架還要有相對的滑動，所以間歇要留的足夠大， 所以可以選取刀架與機架的水平位移為 100mm此時就可以把刀架的位置定下來了。確定夾緊機構位置同理，夾緊機構與刀架也必須要保證

31、一定的間隔，又因為夾緊機構的左右滑動 位移為10mm所以可以選取夾緊機構與刀架的水平位移為100mm即如下圖4-2-1所示息100.0180.0VI圖 4-2-1確定推桿的長度由表3-1可知凸輪進刀的具體參數(shù)，可知道近休止為95mm遠休止為170mm且當送料時即凸輪在近休止時夾緊機構處于松開的狀態(tài)，當送料機構返回時在處于 遠休止時夾緊機構處于加緊狀態(tài)加工工件，所以可以得出當凸輪處于遠休止時L推桿+R滾子+75=265mnU子半徑為10mm所以可以得出推桿長度為 180mm整體的結構在安裝整體尺寸圖時必須要保證在送料機構返回時在處于遠休止時夾緊機構處 于加緊狀態(tài)加工工件。-26 -貴州大學明德學院機械設計圖 4-4-1L=180mm,凸輪尺寸計算過程由數(shù)學關系計算得出總裝尺寸，由實際安裝得夾緊推28桿的長度為180mm進給推桿27的長度為180mm 18支點的尺寸為1/2 總長為61.88mm-27 -貴州大學明德學院機械設計第五章設計總結及感謝十幾天的機械原理課程設計結束了，在這次實踐的過程中學到了一些除技能以 外的其他東西，領略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品