榫槽成型半自动切削机(机械设计).doc

机械原理课程设计说明书设 计 题 目：榫槽成型半自动切削机 机械工程及自动化专业 *设计者：*学号：*指导老师：*年 *月*日目录一、 功能及原理2二、 工艺动作过程2三、 优点2四、 原始数据及设计要求3五、 功能分解4六、 运动转换框图七、 执行机构的选择与比较5八、 原动件的选择6九、 机械运动方案的拟定与比较7十、 传动机构的执行与比较8十一、运动示意图9十二、运动循环图10十三、执行机构的计算11参考文献12心得体会13凸轮机构程序14榫槽成型切削机的功能和设计说明一、功能及原理榫槽成型机为木工机械，其功能就是将木质长方形块切削出榫槽。木料进入工作台后，夹料装置将其夹紧，右端面用铣刀切平，退出铣刀，松开工件，右边推杆推动工件向左直线移动，通过固定的榫槽刀，在工件的全长上开出榫槽。推杆把工件推出集收，随后复位等待下一个工件。二、工艺动作过程l 进料l 夹紧l 铣端面l 退刀、松工件l 推向榫槽刀成型l 推出集收并复位三、优点1、质量可靠该机械专为小型木料加工榫槽设计，如此小的工件很难手工完成切削榫槽的任务。使用中的木料榫槽需要尽可能的尺寸统一，人工做也很难满足这点要求。机械加工时，正常情况下可以满足上述要求，配以适时的保修，即可保证一定的精度。2、提高工作效率很显然，该机械所加工的木料尺寸极小，人工加工则更显得烦琐和困难。然而木料的装配中经常使用到这种微小工件，该榫槽切削机可帮助工人大大提高工作效率。3、机械简单运输方便整个加工结构十分简单，满足了工人需要，设计时又注意到了内部工作构件的简单化。这样设计，为意外损坏后的维修提供了方便。机械的整体尺寸比较精小轻便，工人可携带至任意工作场所。四、原始数据及设计要求1、推杆在推动工件切学榫槽过程中，要求工件近似等速运动；2、室内工作，载荷有轻微冲击；3、原动机为三相交流电动机，使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时，每半年做一次保养，大修期为3年。4、原始数据见下表（单位：mm）：XYHLL2L3L4L5L6L75022510703070302018205、设计数据：推杆工作载荷F1= 2000 N；（本机械理论可达2275N）端面切刀工作载荷F2= 10000 N；（本机械理论可达12000N）生产率= 10 （件/min）五、功能分解凸轮转动挤压压杆产生竖直位移主动轮带动压紧凸轮转动压杆压紧工件送料夹紧凸轮转动推动铣刀向下铣切工件右端面工件压紧后，铣刀凸轮转动榫槽成型切削机铣切端面松开工件，推向榫槽刀工件通过刀具切出榫槽被推出集收，铣刀凸轮回程，压杆凸轮回程推杆将工件推向榫槽刀推杆退回，一个生产周期完成复位在送料及夹紧机构中，摩擦凸轮、压杆等机构根据它运动特点提供间歇动力，实现间歇夹紧，靠压杆弹簧和凸轮回程实现松开木料的过程。在铣刀推切端面过程中，与压杆固定木料原理相似。退刀时，先退刀再松开压杆，推杆到来时确保铣刀已退出，防止意外撞击。在推切机构中，木料通过榫槽刀进行切削，主动轮以曲柄摇杆带动推杆推动木料。使用曲柄摇杆的急回特性，在推程时低速保证输出功率，复位时高速返回以提高效率。六、运动转换框图七、执行机构的选择与比较夹紧机构A凸轮+弹簧压杆蜗轮蜗杆切削机构B凸轮杆组推杆机构C凸轮杆组通过对以上几十种方案的严密分析，剔除明显不合格的，再通过对它们是否能满足预定轨迹的运动要求的进一步分析，以及对运动链机构顺序是否合理，运动精确度，制造难易，成本高低，是否满足环境，动力源，生产条件等的再次考虑可知：凸轮机构只具有几个很少的活动构件，并且占据的空间较小，是一种结构非常简单，紧凑的机构。其从动件的运动取决于其轮廓线的形状，只要适当设计该轮廓线，就可以获得定期的运动规律。其缺点是：凸轮廓线与从动件之间是点或线的接触，易与磨损，故只能用于传动力不是太大的场合。蜗轮蜗杆的结构具有可靠的自锁作用，在压紧木料的机构中可以考虑使用。但在本机械设计中，整个机械体积较小，工作载荷不大，引入蜗轮蜗杆势必加大机构的复杂性。曲柄滑块机构结构简单，种类繁多，在运动中有可能会出现急回现象，并且使运动轨迹得不到保障，减小了效率。所占用的空间相对于以上两种机构，明显较大。综上，可供选择的方案：方案1：A1+B1+C1方案2：A1+B2+C1本次设计中要求工作平稳以及噪声小，并且结构紧凑，对承载能力的要求也不是很高，所以可以选择凸轮配合弹簧压杆来实现木料的夹紧和释放，采用曲柄导杆滑块机构控制端面铣刀的工作位置，利用曲柄摇杆，摇杆再以导杆滑块的形式推动木料进刀。八、原动件的选择原动件是机械系统中的驱动部分。在榫槽成型切削机的设计中，要求原动件连续转动，而且噪音应该尽量小，故选择电动机。它的输出功率大，输出刚度硬，同时也可以便捷地调速。如果使用交流电动机，它还有反转性能。通常是单向回转的。需要采用反向开关，或特殊电路反向，简单可行。通过对机构的分析，电动机的相关功率，电源，频率等的综合考虑，最终选择的电动机为：Y90S6型。功率为0.75KW,转速为910转每分钟。通过计算可知，每完成一个榫槽的切削需要6秒钟。九、机械运动方案的拟定与比较。夹紧机构A凸轮+弹簧压杆蜗轮蜗杆切削机构B凸轮曲柄滑块推杆机构C凸轮杆组各个运动机构如下所示：曲柄滑块凸轮蜗轮蜗杆执行机构的形态学矩阵：由图可知，共有N=2*2*2=8 种方案。方案选择该方案以齿轮传动为主，再加以凸轮，杆组共同作用，其工作原理如下：送料夹紧机构：通过凸轮的推程推动压杆，为防止夹具与木料的刚性接触而损伤木料表面，故在夹具钢板下加2mm防滑海绵垫；铣切机构：木料固定，轮上曲柄转动带动铣刀向下铣切木料端面；上述步骤完成后，曲柄继续转动以退铣刀，压紧凸轮开始回程，靠弹簧弹力松开木料；推杆机构：在主动轮的带动下，以曲柄摇杆推木料向榫槽刀移动，使全长切完后推出加工好的木料，复位时摇杆急回而提高了效率。该方案中，弹簧凸轮结构紧凑，而且噪声比较小。靠齿轮传动，使得空间变得紧凑，从而使整个机械轻便、快捷。方案二中用到的凸轮，其运动轨迹难以测控，它必须和压杆凸轮、推杆运动相关联。综上所述，方案一为佳。十、传动机构的执行与比较方案一方案二方案三方案四蜗轮蜗杆传动齿轮传动带轮传动齿轮传动齿轮传动带轮传动带轮传动齿轮传动齿轮传动带轮传动齿轮传动齿轮传动连杆机构连杆机构连杆机构连杆机构电动机与主轴的连接可以通过带轮传动，也可以通过圆柱齿轮传动。压紧机构与主轴的连接可以通过带轮机构进行传动，亦可用齿轮进行传动。铣切机构则可以采用带轮或齿轮传动。推杆机构的传动可以采用连杆。蜗轮蜗杆传动可以实现较大的传动比（可达500以上），传动平稳，无噪声，传动效率较低（一般为0.7-0.8）。带轮的传动可以实现中心距较大的两轴间的传动，结构简单，维护方便，成本低廉，冲击力小，传动平稳，噪音小，过载时打滑，有保护安全作用。缺点是 存在打滑现象，传动比不恒定，传动效率低，寿命较短，轴和轴承上受压力较大。齿轮传动具有传递动力大，效率高，寿命长，传动平稳可靠等，但要求精度较高，成本也较高。连杆机构可以实现变向运动，曲柄摇杆亦可完成转动变移动的急回运动形式。 综上，我们选择了第一种方案。十一、运动示意图十二、运动循环图 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360分配轴转角夹紧机构送料夹紧50 80 铣切机构铣切端面 100 230推杆机构推向榫槽刀退杆复位运动循环图（直线式）运动循环图（同心圆图） 0 30 100 夹料机构 50 80 铣切机构 100 230推杆机构上图为榫槽成型切削机的运动循环图电动机开始运动时，带动主齿轮转动。此时夹紧凸轮有少许时间等待进料。当转过30度时，压紧凸轮开始压紧木料。当转过20度时，端面铣刀开始切削木料右端面。当转过30度时，切削完成，当转动20度时，铣刀退出，木料被松开。随后推杆推动木料向榫槽刀运动，直至切出通槽推出集收后，推杆返回十三、执行机构计算夹料机构主要由齿轮，凸轮和弹簧压杆组成，凸轮作为夹料机构的一部分，其作用是通过半径的变化来实现压杆上下往复运动的目的。齿轮作为传动机构的主要部分，由于它是个标准件，因此可以选择一个半径相宜的尺寸，只要能够准确地进行传动，也就是满足规定的传动比即可。在本机械的设计中，因为个转动机构需要等同的角速度来保证运动的连贯和协调，故各对齿轮均为两完全相同的齿轮配合。铣刀的滑块导杆由向下所需的位移和推杆到来前所留的时间确定。推杆的计算相对比较烦琐，在保证推动木料的水平位移同时，还要考虑机架和主动轮位置要求。参考文献：1、机械原理课程设计手册 高等教育出版社邹慧君 主编2、机械原理课程设计机械工业出版社曲继方 主编3、机械原理课程设计 上海科学技术文献出版社周明溥 曹志奎 金孟浩 主编4、机构设计实用构思图册 机构设计实用构思图册 日藤森洋三 主编5、机械原理教程 清华大学出版社 申永胜 主编网址：1、 www.gill.com.cn2、 www.baidu.com3、 www.jx.com心得体会两周的机械原理课程设计就要结束了，回想一下，从刚开始的毫无头绪到今天的设计完工，心里有着说不出来的高兴。在这里我学到了很多东西：团队精神，勤于思考，不轻易放弃，勇于提问，不断探索在一个集体活动中团队精神是必不可少的。我们这一个队一共有5个人，在设计中，我们共同探讨，出现问题，我们共同协商解决，在设计中我们遇到了许多困难，但我们并没有退缩，而是互相鼓励，认真研究出最优方案。我想，在这里，单靠某一个人是不行的，三个臭皮匠胜过一个诸葛亮，每个人的见解合在一起，总能达到预想不到的效果。业精于勤荒于嬉，勤于思考是成功的关键。上大学已经两年了，回想这两年似乎都在应付考试，每学一门课就想着能过就好了，没有真正的去学过一门课，更不用说勤于思考了。来到设计室，看到同学们各个都捧着书查阅资料互相讨论，有的甚至忙到晚上11点才回去，仿佛又使我回到了高中，怀念那时一起奋斗。我想我不该这样对待我的大学生活，我应该努力学好我该学的。遇到困难不要轻易放弃，最终成功会属于你。在设计的过程中出现了许多困难，方案一改再改，图纸一擦再擦，数据一变再变，这里都渗透着许多时间和心血，只求更好点。有时改变一下真的需要很大的勇气，因为有时一个改动牵涉着全局，这样带来了很大的工作量，之前的努力也白费了，但是这样我们获得了成功，获得了成长，这才是我们最想要的。在困难面前有一个法宝，那就是好问。对我来说，从小到大，遇到困难就自己一个劲的去想，先出来最好，想不出来就算了。可是在设计中不同了，有许多许多东西我不明白，但是不解决根本就无法往下进行，提问于是成了我的法宝，在老师同学的帮助下我学到了许多东西，我也节省了许多时间。设计在于完美，那就要不断探索。对于一个设计者每个人都有自己的设计方案，在所有的方案中总有着优劣之分，这也是一个设计是否能被采用的关键。所以在我们的设计中就要不断的去探索，探索最佳方案。在这两周里，感觉自己真的成了一名设计师，即使自己的设计不是很完善，但我学到的东西却是我觉得最好的东西，使我受到了很大的启发。在我今后的人生里我会更加严格要求自己，不断完善自己，将来做一名出色的工程师。凸轮机构程序#include#include#define pi acos(-1)double change1(double theta)theta=theta*pi/180;if(theta=(2*pi)theta-=(2*pi);else if(theta=360)theta-=360;else if(theta0)theta+=360;return theta;void main() double rb,thetat,thetah,h,w,thetas1;double fi,s,v,a,k1,rf,x,y;coutrb; 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