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[自动制钉机课程设计]自动制钉机设计

更新时间:2017-8-4 23:50:00  浏览量:178

范文一:自动制钉机设计

自动制钉机设计

一、工作原理及工艺动作过程

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝通过下列工艺动作来完成的:

(1) 较直钢丝,并按节拍要求间歇地输送到装夹工位;

(2) 冷墩钉帽,在此前需夹紧钢丝;

(3) 冷挤钉尖;

(4) 剪断钢丝;

(5) 夹丝装置释放,重新输送钢丝。

二、原始数据和设计要求

(1) 铁钉直径φ1.6~φ3.4mm

(2) 铁钉长度25~80mm

(3) 生产率360枚/min

(4) 最大冷墩力3000n,最大剪断力2500n。

(5) 冷墩滑块质量8kg,其他构件质量和转动惯量不计。

(6) 要求结构紧凑、传动性能优良、噪声尽量小。

三、设计方案提示

(1) 送丝较直机构,要求送丝与较直动作合一来考虑机构型式。同时应附加夹

紧机构,在送丝时放松,其余时间夹紧。送丝较直机构可以采用间歇运动机构带动摆动爪,摆动爪压紧钢丝并送丝较直。夹紧机构利用联动关系开合。

(2) 冷墩钉帽机构,可以采用移动或摆动式冲压机构,一般可用平面六杆机构

或平面四杆机构,其移动、摆动的行程可在25mm左右为宜。为了减小电机容量和机械速度波动可加飞轮。

(3) 冷挤和剪断机构在性能要求上与冷墩机构相同,因而采用机构也十分类

似。

(4) 由于机构较多,互相动作协调十分重要,尽量考虑将各执行机构的原动件

固联在一个主轴上。

四、设计任务

(1) 根据工艺动作要求拟定运动循环图;

(2) 进行送丝较直机构、冷墩钉帽机构、冷挤钉尖机构、剪断钢丝机构的选型;

(3) 机械运动方案的评定和选择;

(4) 根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案,分配传动

比,并在图纸上画出传动方案图;

(5) 对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算;

(6) 画出机械运动简图;

(7) 对执行机构进行运动分析,画出运动线图,进行运动模拟;

(8) 编写设计计算说明书。



范文二:自动制钉机设计

自动制钉机设计说明

学院: 机械工程学院

专业: 机械设计制造及其自动化 班级: 11级3班

姓名: 路其鹏 学号: 2011403010302

指导老师: 董月香

目录

一. 课程设计任务书及工作要求…………………………………3

二. 机构工作原理…………………………………………………3

三. 功能分解图,执行机构动作分解图…………………………5

四. 工作循环图……………………………………………………10

五. 运动方案的选择与比较………………………………………11

六. 机构运动简图…………………………………………………15

七. 执行机构设计过程……………………………………………16

八. 设计总结与心得………………………………………………19

九. 主要参考资料及其编号………………………………………21

一. 课程设计任务书及工作要求

1、工作要求

(1)铁钉直径为4.6mm (2)铁钉长度为85mm; (3)生产率为300枚/min;

(4)最大冷镦力为4000n,最大剪断力为3000n;

(5)冷镦滑块质量为10kg,其它构件质量和转动惯量不计; 2、设计任务

(1)根据设计要求确定工作原理,构思工艺动作过程。 (2)拟定运动循坏图 (3)执行机构的选型与设计 (4)机构运动简图

(5)原动机的选择,机械传动系统和执行机构的尺寸设计

二.机构工作原理

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝通过下列工艺动作来完成的。

1)校直钢丝。并按节拍要求间歇地输 送到装夹工位。

2)冷镦钉帽,在此前夹紧钢丝。 3)冷挤钉尖。 4)剪断钢丝。

图1.2(a)和1.2(b)分别为冷镦钉帽和冷挤钉尖的工作原理图:

图1.2(a)

图1.2(b)

三.功能分解图 执行机构分解图

为了实现将金属卷料加工成铁钉的总功能,可将总功能分解为如下分功能:

(1) 金属卷料校直功能; (2) 金属卷料送料功能; (3) 工件夹紧功能; (4) 工件镦帽功能; (5)

图1.3

功能原理的工艺过程分解

(1)金属卷料校直,送料功能 采用槽轮机构进行送料。当销轮连续转动一周时,槽轮转动1/4周(其送料长度为1/4槽轮周长);槽轮送料时钢丝通过视图左边的滚子进行自动校直。

图1.4

(2)工件夹紧功能 采用凸轮机构进行夹紧。其机构简图如

图1.5所示,通过推杆的往复运动实现钢丝的夹紧和放松,夹紧杆的来回运动则由凸轮的连续转动来实现。

图1.5

(3)工件冷镦功能 采用曲柄滑块机构对钢丝进行冷镦。其机

构简图如图1.6所示,连杆与齿轮相连,齿轮转动时带动滑块来回往复运动,从而对钢丝进行冷镦。

图1.6

(4)工件冷挤——切断功能 采用凸轮机构。其机构简图如

图1.7所示。其工件原理和夹紧装置相似。

图1.7

系统运动转换功能图

根据执行构件的运动形式,绘制机械系统运动转换功能图如下图所示

送料槽轮的间歇转动

运动分冷挤杆的往复移动

压紧杆的往复移动

冷镦镦头的往复移动

可由给定的条件,各机构的相容性,各机构的空间布置,类似产品的借鉴和设计者的经验等,从中选出若干个较为实际可行的方案,然后从选出的若干个方案中用评价方法选出最优方案。

四.工作循环图 如图1.11所示

槽轮机构(送料)

凸轮机构(夹紧)

连杆机构(冷镦)凸轮机构(冷挤-切断)

图1.11

五.方案的选择与比较

方案一 如图1.8所示

送料机构——槽轮机构

夹紧机构——凸轮连杆机构

冷镦机构——曲柄滑块机构

冷挤(切断)机构——曲柄滑块机构

图1.8

点评:本方案能够实现自动制钉机的4个主要动作,但冷

镦机构的力要比较大,而对心曲柄滑块没有急回运动,故而会

影响机器效率。另一个较大的缺陷是传递运动较为困难。

方案二 如图1.9所示

送料机构——槽轮机构

夹紧机构——凸轮连杆机构

冷镦机构——曲柄滑块机构

冷挤(切断)机构——曲柄滑块机构

图1.9

点评:此方案与方案一相似,主要运动机构与方案一致。

与方案一相比,此方案优点在于夹紧,冷镦,冷挤三大运动连

接在一起,槽轮通过一个齿轮就可传递运动,即传递运动方便。但是冷挤上下都要进行,上面的运动不好传递。

方案三 如图1.10所示

送料机构——槽轮机构

夹紧机构——凸轮连杆机构

冷镦机构——曲柄滑块机构

冷挤机构——凸轮连杆机构

图1.10(a)主视图

图1.10(b)俯视图

点评:本方案较前二个方案有较大不同。四大运动中,夹

紧,冷镦,冷挤都在水平面内进行。通过锥齿轮,将电机的转

动传递给夹紧,冷镦,冷挤做运动。另一个槽轮送料机构只需

通过齿轮就可将运动传达。

通过三种方案的优缺点的比

对,运动的可靠性,传递的稳写性与可行性,设计的新颖

性,最终确定了“方案三”为设计方案。

六.机构运动简图

图1.10(a)主视图

图1.10(b)俯视图

七.执行机构设计过程

1.连杆机构 冷镦过程中,采用了曲柄滑块机构。根据要求, 其移动、摆动的行程为25mm。因为冷镦过程的时间要根据送料,夹紧等过程来分配,故应采取偏置的曲柄滑块。根据图1.11所示,可推算出曲柄滑块来回运动时间,从而可以算出行程速比系数k。k=t1:t2,

180 ?(k-1)k=1.4。θ=k+1,所以θ=30度。取e=5mm,确定a点。此机

构的最大压力角为33度,满足实际要求。故a点可取

量取ac1=31.87,ac2=8.34,ab+bc=ac1,bc-ab=ac2。

图1.11

1.

由ac1与ac2的距离可求出曲柄ab与连杆bc的

长度。ab=11.765, bc=20.105

2.夹紧凸轮 夹紧机构采用了对心滚子凸轮。夹紧凸轮的运动行程应根据钢丝的直径来设计。钢丝的直径为4.6mm。由于此机构在水平面内工作,回程时需要靠弹簧力使其回程。为使凸轮运动平稳,可使凸轮推程较小,能够实现夹紧功能即可。故取基圆半径为r=80mm,升程为8mm。

3.冷挤(切断)凸轮 为了确保凸轮运动平稳,冷挤力较大,可取基圆半径为r=60mm,升程为4mm。

4.电动机的选择 本机构要求生产率为300枚/min,即与曲柄焊接的齿轮转速为300枚/min。所以选择电机的转速为4800r/min。由于电机转速较大,需要先减速,一般采用带传动来减速。飞轮1与飞轮2的半径比为r1:r2 =1:9. 如表1.12所示

表1.12

5.齿轮的选择 由于冷镦,送料的周期相等,故齿轮4与齿轮6必须选择相同。从电机传递到飞轮2的转速为300r/min,要求生产率为300r/min,故 齿轮3与齿轮4,6规格也一样。齿轮5是连接4与6的,考虑到实际工程,齿轮5应取大些.故几个齿轮参数如表

1.13所示

表1.13 6.槽轮半径的选择

本机构中,槽轮是用来间歇传送钢丝的,槽轮每转动90度,送料一次。本机构制造铁钉长为85mm,冷镦时会挤压一些钢丝,故每次送料为90mm。即槽轮1/4弧长为90mm。利用弧长与圆心角的关系,可求得r7=57mm。

八. 设计总结与心得体会

两周的课程设计结束了,在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识,也培养了我如何去把握一件事情,如何去做一件事情,又如何完成一件事情。在设计过程中,与同学分工设计,和同学们相互探讨,相互学习,相互监督。学会了合作,学会了运筹帷幄,学会了宽容,学会了理解,也学会了做人与处世。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,着是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不少的过程.”千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古名言的真正含义.我今天认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础.

通过这次制钉机的设计,本人在多方面都有所提高。通过这次制钉机的设计,综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次制钉机的设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力,巩固与扩充了制钉机的设计等课程所学的内容,掌握制钉机的设计的方法和步骤,掌握制钉机的设计的基本技能,懂得了怎样分析零件的工艺性,怎样确定工艺方案,提高了计算能力,绘图能力,熟练了cad的绘图技巧熟悉了规范和标准,同时各科相关的课程都有了全面的复习,独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中,体现出

自己对机构设计的能力以及综合运用知识的能力,体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情,从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节,从而加以弥补。

在此感谢我们的王老师.,老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样;老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪;这次制钉机设计的每个实验细节和每个数据,都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度,帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们,谢谢你们对我的帮助和支持,让我感受到同学的友谊。

九. 参考文献

[1] 程友联主编. 机械原理. 中国农业出版社. 2008

[2] 巩云鹏、田万禄等主编. 机械设计课程设计 .

沈阳:东北大学出版社 2000

[3] 孙志礼,冷兴聚,魏严刚等主编. 机械设计.

沈阳:东北大学出版社 2000

[4] 刘鸿文主编. 材料力学. 北京:高等教育出版社1991

[5] 哈尔滨工业大学理论力学教研组编. 理论力学.

北京:高等教育出版社 1997

[6] 大连理工大学工程画教研室编. 机械制图.

北京:高等教育出版社 1993

[7] 高泽远,王 金主编. 机械设计基础课程设计.

沈阳:东北工学院出版社 1987

[8] 喻子建,张磊、邵伟平、喻子建主编. 机械设计习题与解题分析.

沈阳:东北大学出版社 2000

[9] 张 玉,刘 平主编. 几何量公差与测量技术 .

沈阳:东北大学出版社 1999

[10] 成大先 主编.机械设计手册(减(变)速器.电机与电器)

化学工业出版社

21

范文三:自动制钉机设计

机械原理课程设计说明书

自动制钉机运动方案设计

目录

一. 课程设计任务书及工作要求……………………………………3 二. 机构工作原理……………………………………………………3 三. 功能分解图,执行机构动作分解图……………………………4 四. 工作循环图………………………………………………………9 五. 运动方案的选择与比较…………………………………………10 六. 机构运动简图……………………………………………………13 七. 执行机构设计过程………………………………………………13 八. 机构运动分析计算机辅助设计流程框图………………………16 九. 程序清单…………………………………………………………17 十. 运动线图…………………………………………………………21 十一. 凸轮设计分段图,轮廓图,设计结果……………………………21 十二. 设计总结与心得……………………………………………… 28 十三. 主要参考资料及其编号………………………………………30

一. 课程设计任务书及工作要求

图1.1所示为一铁钉的外观图。自动制钉机的功能是将钢筋等金属材料自动加工成铁钉。设计要求和参数为:

(1) 铁钉直径为1.6~3.4mm;

(2) 铁钉帽直径是铁钉直径的2 倍;

(3) 铁钉长度为 25~80mm;

(4) 生产率为 360枚/min;

(5) 要求结构紧凑,传动性能优良,噪声尽量小;

(6) 连续自动生产;

(7) 加工质量要达到规定的技术要求;

(8) 成品铁钉的形状如图1.1。 图1.1

二.机构工作原理

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径

相等的低碳钢丝通过下列工艺动作来完成的。

1)校直钢丝。并按节拍要求间歇地输 送到装

夹工位。

2)冷镦钉帽,在此前夹紧钢丝。

3)冷挤钉尖。

4)剪断钢丝。

图1.2(a)和1.2(b)分别为冷镦钉帽和冷挤钉尖的工作

原理图:

图1.2(a)

图1.2(b)

三.功能分解图 执行机构分解图

为了实现将金属卷料加工成铁钉的总功能,可将总功能分

解为如下分功能:

(1) 金属卷料校直功能;

(2) 金属卷料送料功能;

(3) 工件夹紧功能;

(4) 工件镦帽功能;

(5) 工件冷挤钉尖和切断功能

其功能逻辑图如图1.3所示: 图1.3

功能原理的工艺过程分解

(1)金属卷料校直,送料功能 采用槽轮机构进行送料。当销轮连续转动一周时,槽轮转动1/4周(其送料长度为

1/4槽轮周长);槽轮送料时钢丝通过视图左边的滚子进行自动校直。

图1.4

(2)工件夹紧功能 采用凸轮机构进行夹紧。其机构简图如

图1.5所示,通过推杆的往复运动实现钢丝的夹紧和放松,夹紧杆的来回运动则由凸轮的连续转动来实现。

图1.5

(3)工件冷镦功能 采用曲柄滑块机构对钢丝进行冷镦。其机

构简图如图1.6所示,连杆与齿轮相连,齿轮转动时带动滑块来回往复运动,从而对钢丝进行冷镦。

图1.6

(4)工件冷挤——切断功能 采用凸轮机构。其机构简图如

图1.7所示。其工件原理和夹紧装置相似。

图1.7

系统运动转换功能图

根据执行构件的运动形式,绘制机械系统运动转换功能图如下图所示

电机减速送料槽轮的间歇转动

冷挤杆的往复移动

压紧杆的往复移动

冷镦镦头的往复移动矩阵法创建机械系统运动方案

根据机械系统运动功能转换功能图可构成下表所示形态学矩阵。由表所示的形态学矩阵可求出自动制钉机系统运动方案为

n=3 x 3 x 3 x 3 x 3=243

可由给定的条件,各机构的相容性,各机构的空间布置,类似产品的借鉴和设计者的经验等,从中选出若干个较为实际可行的方案,然后从选出的若干个方案中用评价方法选出最优方案。

四.工作循环图 如图1.11所示

槽轮机构(送料)

凸轮机构(夹紧)

连杆机构(冷镦)

凸轮机构(冷挤-切断)

图1.11

五.方案的选择与比较

方案一 如图1.8所示

送料机构——槽轮机构

夹紧机构——凸轮连杆机构

冷镦机构——曲柄滑块机构

冷挤(切断)机构——曲柄滑块机构

图1.8

点评:本方案能够实现自动制钉机的4个主要动作,但冷

镦机构的力要比较大,而对心曲柄滑块没有急回运动,故而会影响机器效率。另一个较大的缺陷是传递运动较为困难。 方案二 如图1.9所示

送料机构——槽轮机构

夹紧机构——凸轮连杆机构

冷镦机构——曲柄滑块机构

冷挤(切断)机构——曲柄滑块机构

图1.9

点评:此方案与方案一相似,主要运动机构与方案一致。与方案一相比,此方案优点在于夹紧,冷镦,冷挤三大运动连接在一起,槽轮通过一个齿轮就可传递运动,即传递运动方便。但是冷挤上下都要进行,上面的运动不好传递。

方案三 如图1.10所示

送料机构——槽轮机构 夹紧机构——凸轮连杆机构 冷镦机构——曲柄滑块机构 冷挤机构——凸轮连杆机构

图1.10(a)主视图

图1.10(b)俯视图

点评:本方案较前二个方案有较大不同。四大运动中,夹紧,冷镦,冷挤都在水平面内进行。通过锥齿轮,将电机的转动传递给夹紧,冷镦,冷挤做运动。另一个槽轮送料机构只需通过齿轮就可将运动传达。

通过三种方案的优缺点的比

对,运动的可靠性,传递的稳写性与可行性,设计的新颖性,我们最终确定了“方案三”为设计方案。

六.机构运动简图

如上图1.10(a)(b)所示

七.执行机构设计过程

1.连杆机构 冷镦过程中,采用了曲柄滑块机构。根据要求, 其移动、摆动的行程为25mm。因为冷镦过程的时间要根据送料,夹紧等过程来分配,故应采取偏置的曲柄滑块。根据图1.11所示,可推算出曲柄滑块来回运动时间,从而可以算出行程速比系数k。k=t1:t2,

180 ?(k-1)

k=1.4。θ=此机

k+1,所以θ=30度。取e=5mm,确定a点。

构的最大压力角为33度,满足实际要求。故a点可取

量取ac1=31.87,ac2=8.34,ab+bc=ac1,bc-ab=ac2。

1.

由ac1与ac2的距离可求出曲柄ab与连杆bc的

长度。ab=11.765, bc=20.105

2.夹紧凸轮 夹紧机构采用了对心滚子凸轮。夹紧凸轮的运动行程应根据钢丝的直径来设计。钢丝的直径为1.6~3.4mm。由于此机构在水平面内工作,回程时需要靠弹簧力使其回程。为使凸轮运动平稳,可使凸轮推程较小,能够实现夹紧功能即可。故取基圆半径为

r=80mm,升程为8mm。

3.冷挤(切断)凸轮 为了确保凸轮运动平稳,冷挤力较大,可取基圆半径为r=60mm,升程为4mm。

4.电动机的选择 本机构要求生产率为360枚/min,即与曲柄焊接的齿轮转速为360r/min。所以选择电机的转速为1440r/min。由于电机转速较大,需要先减速,一般采用带传动来减速。飞轮1与飞轮2的半径比为r1:r2 =1:4. 如表1.12所示

表1.12

5.齿轮的选择 由于冷镦,送料的周期相等,故齿轮4与齿轮6必须选择相同。从电机传递到飞轮2的转速为360r/min,要求生产率为360r/min,故 齿轮3

与齿轮4,6规格也一样。齿轮5是连接4与6的,考虑到实际工程,齿轮5应取大些.故几个齿轮参数如表1.13所示

表1.13

6.槽轮半径的选择

本机构中,槽轮是用来间歇传送钢丝的,槽轮每转动90次度,送料一次。本机构制造铁钉长为70mm,冷镦时会挤压一些钢丝,故每次送料为75mm。即槽轮1/4弧长为75mm。利用弧长与圆心角的关系,可求得r7=48mm。

八.机构运动分析计算机辅助设计流程框图

九. 程序清单

private sub command1_click() dim b(6), c(6), d(3) as string

print 红色代表位移,蓝色代表速度,绿色代表加速度 pai = atn(1#) * 4 / 180 red = rgb(255, 0, 0)

blue = rgb(0, 255, 0) green = rgb(0, 0, 255) for fi = 0 to 360 step 0.09 fi1 = fi * pai

scale (0, -200)-(370, 200) line (0, 0)-(370, 0) line (0, -200)-(0, 200)

call 单杆运动分析子程序(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.011765, 0, fi1, 688, 0, _ xb, yb, vbx, vby, abx, aby)

call rrp运动分析子程序(1, xb, yb, vbx, vby, abx, aby, 0, 5, 0, 0, 0, _ 0, 0.020105, 0, 0, 0, xc, yc, vcx, vcy, acx, acy, fi2, omega2, _ epsilon2, sr, vsr, asr) pset (fi, xc * 800 - 12), red pset (fi, vcx * 20), blue pset (fi, acx * 0.01), green next fi end sub

sub 单杆运动分析子程序(xa, ya, vax, vay, aax, aay, s, theta, fi, omega,

epsilon, xm, ym, vmx, vmy, amx, amy)

xm = xa + s * cos(fi + theta) ym = ya + s * sin(fi + theta)

vmx = vax - s * omega * sin(fi + theta) vmy = vay + s * omega * cos(fi + theta)

amx = aax - s * epsilon * sin(fi + theta) - s * omega ^ 2 * cos(fi + theta)

amy = aay + s * epsilon * cos(fi + theta) - s * omega ^ 2 * sin(fi + theta) end sub

sub atn1(x1, y1, x2, y2, fi) dim pi, y21, x21 pi = atn(1#) * 4 y21 = y2 - y1 x21 = x2 - x1

if x21 = 0 then '判断bd线段与x轴的夹角 if y21 > 0 then fi = pi / 2

elseif y21 = 0 then

msgbox b、d两点重合,不能确定 else: fi = 3 * pi / 2 end if else

if x21 = 0 then fi = atn(y21 / x21)

else: fi = atn(y21 / x21) + 2 * pi end if end if end sub

sub rrp运动分析子程序(m, xb, yb, vbx, vby, abx, aby, xp, yp, vpx, vpy,

apx, apy, l2, fi3, omega3, epsilon3, xc, yc, vcx, vcy, acx, acy, fi2, omega2, epsilon2, sr, vsr, asr)

'm为装配模式

'xb,vbx,abx,yb,vby,aby,xp,vpx,apx,yp,vpy,apy为b点和p点的x方向和

y方向的位置、速度和加速度

'l2为bc之间的距离 'fi3为pc的位置角

'xc,vcx,acx待求点c的x方向和y方向的位置、速度和加速度 'fi2、omega2、epsilon2分别为待求构件2的位置角、角速度和角加速度 dim pi, d2, e, f, ycb, xcb, e1, f1, q, e2, f2 pi = atn(1#) * 4

d2 = ((xb - xp) ^ 2 + (yb - yp) ^ 2)

e = 2 * (xp - xb) * cos(fi3) + 2 * (yp - yb) * sin(fi3) f = d2 - l2 ^ 2 if e ^ 2

范文四:自动制钉机课程设计书]@]@]

@广东工业大学华立学院

课 程 设 计(论文)

课程名称 机械原理

题目名称 自动制钉机

学生学部(系)机械电气工程学部

专业班级 09机械设计4班

学 号 12010904024

学生姓名 谭枝通

指导教师 肖金

2011 年 5 月 30 日

目录

设计题目………………………………………………3

一.设计任务…………………………………………3

二.功能分解…………………………………………3-4

三.运动转换…………………………………………4

四.形态学矩阵……………………………………4-5

五.方案简述…………………………………………5-6

六.运动循环图………………………………………6

七.槽轮的设计………………………………………6-8

八.凸轮设计…………………………………………8-12

九.冷镦机构的设计…………………………………12-14

十.冷挤机构的设计……………………………………15 十一.剪断机构的设计……………………………………15 十二.电动机的选择……………………………………15 十三.参考资料…………………………………………16

设计题目:自动制钉机

工作原理及工艺动作过程

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝

通过下列工艺动作来完成的。

1)校直钢丝。并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。

2)冷墩钉帽,在此前需夹紧钢丝。

3)冷挤钉尖。

4)剪断钢丝。

一. 明确设计任务

设计一台自动制钉机,设计要求为:

1)铁钉直径d=1.6~3.4mm.

2)铁钉长度25~80mm

3)生产率360枚/分

4)最大冷镦力3000n,最大剪切力2500n

5)冷镦滑块质量8kg,其他构件质量和转动惯量不计

6)要求结构紧凑,传动性能优良,噪声尽量减小

二. 自动制钉机的功能分解

自动制钉机要依次完成送丝校直,夹紧,剪断,冷挤,冷镦五个动作。图1所

图1自动制钉机的树状功能图

三.螺钉头冷镦机的运动转换功能图

图2自动制钉机的运动转换功能图

四.自动制钉机的形态学矩阵

表 1 螺钉头冷镦机的形态学矩阵

根据树状功能图及运动转换功能框图,已获得各功能元及执行构件所要实现的运动形式,然后,根据这些运动形式,匹配相应的执行机构。把功能元作为列,功能元解(即匹配的执行机构)作为行,可获得表1所示的自动制钉机的形态学矩阵。

对该形态学矩阵求解, 即把实现每一功能的任一解法进行组合,可得到多种运动方案。理论上求得的组合方案数为

n=4*4*4*4*4*4*4*4=65536 个方案。

在这些运动方案中,必须剔除那些有明显缺点和不能实现的方案。有的方案,就单个执行机构来说能实现执行动作,但把这些机构组合成系统后,就会发现在结构安排上是不可行的,整个机器太庞杂,制造成本太高。这些方案可以先加以否定,然后列出一批可行的方案,从中优选出好的运动方案。以下方案是经过综合考虑后得出的相对最佳方案。

五.该方案完全由机械执行机构组成,其工作原理及特点如下:

送料校直机构(1):首先送丝与校直动作要协调,又要使送丝有间隙性,因此我们选用了槽轮机构带动滚轮完成间歇送丝运动,并通过摩擦轮初步校直。另外我们的槽轮没有直接接到摩擦轮,而是接到齿轮,可以通过齿轮的一套替换可以实现不同的传动比,从而使摩擦轮的转速可调,使送丝长度可以变化,因此可调整钉子的长度,更好的满足设计要求。

夹紧机构(2):因为要在送丝后夹紧一段时间来实现其他工序,因此采用凸轮,利用其远休段夹紧铁丝一段时间来保障其他工序。虽然机构的尺寸设计比较复杂,但是传动平稳性较高,运行可靠。

冷镦钉帽机构(3):采用曲柄滑块机构实现直线往复功能,制造和结构相对简单,具有急回特性,能提高生产效率。

冷挤钉尖机构(4):为提高生产率,将冷镦和冷挤同时进行,因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律,同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备,时间准备,可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构,只是装配的位置不同而已。

剪断机构(5):采用曲柄滑块机构,运动规律与冷镦和冷挤相似,只不过是在冷挤过后实现剪切,也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构,只是起始状态和装配位置不同。

图3所示为该方案的运动示意图。

六. 方案的运动循环图

七.方案中间隙送丝机构槽轮的设计

由于槽轮运动的角速度和角加速度的最大值随槽数z的增大而减小,因此槽

轮的槽数越多,柔性冲击越小,同时为了满足360枚/分的生产率,在该方案中我们采用了四槽两销的槽轮机构。而且槽轮的运动平稳性非常好,尤其是启动平稳性很好,这样有利于减小噪音。

槽轮机构的几何尺寸计算:

r=l*sinφ=lsin(π/z)

s=l*cosφ=lcos(π/z)

h>=s-(l-r-r)

d1

d2

其中l由安装的空间位置决定,取l=50, 则有

r=35.35

s=35.35

r约为r/6=5.89,取r=6

h>=26.7,取h=27

d1

d2

槽顶侧壁厚b=3~5mm,取b=3

锁止弧半径r0=r-r-b=26.35

八.方案中夹紧机构凸轮廓线的设计及运动学和动力学分析 由方案的运动循环图以及机构尺寸的综合考虑,选取对心直动滚子推杆几何封闭盘行凸轮机构,基圆半径r0=35mm, 滚子半径rr=10mm,偏心距e=0mm。凸轮以等角速度转过角90?的过程中,推杆按正弦加速度运动规律下降h=15mm。凸轮继续转过180?时,推杆保持不动。其后,凸轮再转过90?时,推杆按正弦加速度运动规律上升至起始位置。运动分配由运动循环图而定。

由设计要求可得凸轮的角速度w=12π/s=37.7rad/s为已知条件,利用win-tc如下程序画凸轮廓线以及计算最大位移s,最大加速度a,最大速度v最大压力角b,理论轮廓线,实际轮廓线,曲率半径.

#include

#include

#include

#include

#define h 60 /*最大行程*/

#define w 12.56637 /*角速度(度/秒)*/

#define k 5 /*循环步骤*/

#define a1 90 /*各段角度*/

#define a2 150

#define a3 240

#define a4 360

#define x0 400 /*凸轮转轴坐标*/

#define y0 280

#define pi 3.14159

#define t pi/180 /*度--》弧度*/

main() /*主程序*/

{float e,ro,rr,p,so,dx,dy,st,ct,c3,c4,c5,vmax,amax; /*变量说明*/

float s[200],v[200],a[200],b[200],x[200],y[200],xp[200],yp[200];

int c=detect,d,i=0,w=0;

/*----------------------------------------*/

initgraph(&c,&d,

e=10; /*偏心距*/

ro=80; /*基圆半径*/

rr=10; /*滚子半径*/ so=sqrt(ro*ro-e*e);

/*-------------------------------------------*/

for(p=0;p

{if(p

{s[i]=h*(p/90-sin(2*pi*p/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(1-cos(2*pi*p/90))/(90*t)*0.001; /* v 表示速度*/

a[i]=2*pi*h*w*w/pow(90*t,2)*sin(2*pi*p/90)*0.001; /* a 表示速度*/ }

if(p>a1&&p

{s[i]=60; v[i]=0; a[i]=0;}

if(p>a2&&p

{s[i]=h*(1-(p-a2)/90+sin(2*pi*(p-a2)/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(cos(2*pi*(p-a2)/90)-1)/(90*t)*0.001;

a[i]=-2*pi*h*w*w/pow((a3-a2)*t,2)*sin(2*pi*(p-a2)/(a3-a2))*0.001; }

if(p>a3) /*第四段: 近修 */

{s[i]=0; v[i]=0; a[i]=0; }

b[i]= (atan ((v[i]/ w+e)/(so+s[i]))) /(t); /* b 表示压力角*/

x[i]=x0+(so+s[i])*sin(p*t)+e*cos(p*t); /*理论廓线坐标*/

y[i]=y0+(so+s[i])*cos(p*t)-e*sin(p*t);

dx=(v[i]-e)*sin(p*t)+(so+s[i])*cos(p*t); /*x微分*/

dy=(v[i]-e)*cos(p*t)-(so+s[i])*sin(p*t); /*y微分*/

st=dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*sin值*/

ct=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*cos值*/

xp[i]=x[i]+rr*st; /*外实际廓线坐标*/

yp[i]=y[i]-rr*ct;

i++;

}

/*----------------------------------------------------------*/

circle(x0,y0,ro); /*画基圆*/

circle(x0,y0,e); /*画偏距圆*/

for(w=0;w

{line(x[w],y[w],x[w+1],y[w+1]); /*画理论廓线*/

line(xp[w],yp[w],xp[w+1],yp[w+1]); /*画外实际廓线*/

circle(x[w],y[w],rr); /*画滚子*/

}

circle(x[0],y[0],rr); /*滚子*/

circle(x[0],y[0],5); /*滚轴*/

circle(x[a1/k],y[a1/k],5); /*滚轴*/

circle(x[a2/k],y[a2/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a3/k],y[a3/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a4/k],y[a4/k],5);/*滚轴*/

line(x0+e,y0,x[0],y[0]+50);/*3条导路方向线*/

line(x0+e*cos(60*t),y0-e*sin(60*t),x[60/k],y[60/k]);

line(x0+e*cos(240*t),y0-e*sin(240*t),x[240/k],y[240/k]); arc(x0,y0,0,50,100);/*凸轮转向*/

line(x0+100,y0,x0+100-5,y0-15);/*转向箭头*/

line(x0+100,y0,x0+100+3,y0-15);/*转向箭头*/

getch();

/*----------------------运动线图---------------------------------------*/

line(0,180,360,180);

line(0,240,360,240);

line(0,360,360,360);

line(0,0,0,480);

line(a1,0,a1,480);

line(a2,0,a2,480);

line(a3,0,a3,480);

line(a4,0,a4,480);

line(360,0,360,480);

for(w=0;w

{line(w*k,180-s[w],(w+1)*k,180-s[w+1]);

line(w*k,240-v[w]*4,(w+1)*k,240-v[w+1]*4);

line(w*k,360-a[w]*10,(w+1)*k,360-a[w+1]*10);

getch();

/*--------------------------------数据列表--------------------------------*/

printf(

printf(

{printf(

amax=6.28*h*w*w/pow(90*t,2)*0.001; /*正弦加速运动规律时的最大速度*/

printf(

printf(

getch();

}

}

计算结果为基圆半径(mm) 35

偏心距(mm) 0

滚子直径(mm) 10

刀具直径(mm) 0

凸轮转向 顺时针方向

推程角(度) 90

远休止角(度) 180

回程角(度) 90

近休止角(度) 0

凸轮转角 刀具中心轨迹

凸轮轴直径(mm) 10

升程(mm) 15

回程最大类加速度(mm) 37.6169

回程最大类速度(mm) 19.0986

升程最大类加速度(mm) 37.6169

升程最大类速度(mm) 19.0986

最大压力角(度) 28.5467

根据上面的程序可以完成绘制凸轮内轮廓曲线图,如图所示。

根据上表做出位移,速度,加速度曲线图。

平面凸轮位移曲线图

平面凸轮速度曲线图

11

平面凸轮加速度曲线图

根据加速度曲线图可得,正弦加速度运动规律无刚性冲击也无柔性冲击。适用于中高速轻载。由表知压力角αmax=28.5467?,这样γmin=90?-28.5467?=61.4533?,满足了γmin>=40?~50?,而且传动角比较大,机构传力效果好。

九.方案中冷镦机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

由于设计要求结构紧凑,而且在镦挤过程中不需要太大的行程,且各执行机构属高速运转,过大的行程将引起额外的噪音。为了满足上述要求,取冷镦机构的行程为25mm,另外为提高生产效率,该曲柄滑块机构应具有急回特性,取k=1.2,再根据以上条件设计该机构,以下是利用autocad软件进行设计过程图。

12

序号 曲柄角度 点x坐标 点y坐标 点x速度 点y速度 点x加速度 点y加速度 度 米 米 米/秒 米/秒 米/(秒*秒) 米/(秒*秒) 0 45.0 0.0405 -0.026 -0.545 1.0e-5 -4.467 1.0e-5 1 60.0 0.0366 -0.026 -0.547 1.0e-5 4.0424 1.0e-5 2 75.0 0.0330 -0.026 -0.490 1.0e-5 12.062 1.0e-5 3 90.0 0.0299 -0.026 -0.385 1.0e-5 17.607 1.0e-5 4 105. 0.0277 -0.026 -0.254 1.0e-5 19.588 1.0e-5

13

5 120. 0.0264 -0.026 -0.120 1.0e-5 18.581 1.0e-5

6 7 8 9 135. 150. 165. 180. 0.0260 0.0264 0.0274 0.0289 -0.026 -0.026 -0.026 -0.026 2.5e-4 1.0e-5 16.093 1.0e-5 0.1024 1.0e-5 13.379 1.0e-5 0.1869 1.0e-5 11.013 1.0e-5 0.2564 1.0e-5 9.0648 1.0e-5 10 195. 0.0309 -0.026 0.3134 1.0e-5 7.3687 1.0e-5 11 210. 0.0332 -0.026 0.3587 1.0e-5 5.6784 1.0e-5 12 225. 0.0359 -0.026 0.3917 1.0e-5 3.7420 1.0e-5 13 240. 0.0386 -0.026 0.4096 1.0e-5 1.3476 1.0e-5 14 255. 0.0415 -0.026 0.4090 1.0e-5 -1.631 1.0e-5 15 270. 0.0443 -0.026 0.3856 1.0e-5 -5.190 1.0e-5 16 285. 0.0468 -0.026 0.336 1.0e-5 -9.157 1.0e-5 17 300. 0.0489 -0.026 0.2583 1.0e-5 -13.19 1.0e-5 18 315. 0.0503 -0.026 0.1537 1.0e-5 -16.81 1.0e-5 19 330. 0.0510 -0.026 0.0269 1.0e-5 -19.50 1.0e-5 20 345. 0.0507 -0.026 -0.113 1.0e-5 -20.71 1.0e-5 21 360. 0.0494 -0.026 -0.256 1.0e-5 -20.01 1.0e-5 22 375. 0.0471 -0.026 -0.386 1.0e-5 -17.07 1.0e-5 23 390. 0.0441 -0.026 -0.488 1.0e-5 -11.80 1.0e-5 24 405. 0.0405 -0.026 -0.545 1.0e-5 -4.467 1.0e-5

十.方案中冷挤机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

为提高生产率,将冷镦和冷挤同时进行,因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律,同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备,时间准备,可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构,只是装配的位置不同将曲柄替换为直杆而已。因此,该机构的设计及运动学和动力学分析可参看冷镦机构。在此不重复叙述。

14

十一.方案中剪断机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

采用曲柄滑块机构,运动规律与冷镦和冷挤相似,只不过是在冷挤过后实现剪切,也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构,只是起始状态和装配位置不同。

因此,该机构的设计及运动学和动力学分析可参看冷镦机构。

十二.电动机的选择

槽轮拨盘转速:为满足360枚/分的生产设计要求,根据运动循环图

拨盘转速为180转/分. 凸轮转速为360转/分.

由于机构完全相同,冷镦,冷挤和剪断机构的转速为360转/分.考虑到各执行构件的转速都较高,同时考虑到传动过程中的安装方便和协调传动比的问题,因此我们选用同步转速为n0=750 r/min(8级),50hz,380v的电动机。

15

十三.参考资料

1.邹慧君主编 机械原理课程设计手册 高等教育出版社

2.王淑仁主编 计算机辅助机构设计与分析 科学出版社

3.唐浩强主编 c语言程序设计 清华大学出版社 16

范文五:自动制钉机课程设计

一. 明确设计任务

设计一台螺钉头冷镦机,设计要求为:

1 生产率为120只 / 分。

2 螺钉杆的直径d=2~4 mm,长度l=6~32mm。

3毛坯的最大长度48mm,最小长度12mm。

4 冷镦行程56mm。

二. 螺钉头冷镦机的功能分解

螺钉头冷镦机要完成自动间歇送料, 截料并运料, 预镦和终镦, 顶料四个动作。图1所示为螺钉头冷镦机的树状功能图。

图1 螺钉头冷镦机的树状功能图

三.螺钉头冷镦机的运动转换功能图

由树状功能图,分析找出各功能元所要求的运动形式。选择电动机形式,通过减速或轴线平移,运动再传递,把转动转换成各功能元所需的运动形式。图2即为根据上述分析所画出的螺钉头冷镦机的运动转换功能图。

图2 螺钉头冷镦机的运动转换功能图

四. 螺钉头冷镦机的形态学矩阵

表 1 螺钉头冷镦机的形态学矩阵

根据树状功能图及运动转换功能框图,已获得各功能元及执行构件所要实现的运动形式,然后,根据这些运动形式,匹配相应的执行机构。把功能元作为列,功能元解(即匹配的执行机构)作为行,可获得表1所示的螺钉头冷镦机的形态学矩阵。

对该形态学矩阵求解, 即把实现每一功能的任一解法进行组合,可得到多种运动方案。理论上求得的组合方案数为

n=4*4*6*4*4*8=12288 个方案。

在这些运动方案中,必须剔除那些有明显缺点和不能实现的方案。有的方案,就单个执行机构来说能实现执行动作,但把这些机构组合成系统后,就会发现在结构安排上是不可行的,整个机器太庞杂,制造成本太高。这些方案可以先加以否定,然后列出一批可行的方案,从中优选出好的运动方案。下列三种方案经分析讨论是较好的方案。

方案一 a1+b3+ h1+d2+e4+f2+h2

方案二 a1+b3+c4+d2+e2+f2+g3

方案三 a1+b3+c3+ d2+e4+f2+g3

五. 螺钉头冷镦机的运动方案示意图及运动方案的工作原理和特点 图3所示为螺钉头冷镦机方案一的运动示意图。 带传动

电动机

刀具

气缸

液压

传动

偏置直动滚子推

杆盘形凸轮机构

图3 螺钉头冷镦机方案一的运动示意图

1.方案一以机械执行机构为主,液气机构辅之,其工作原理及特点如下: 送料机构(1): 利用凸轮廓线推动滚子推杆,使滚子推杆实现往复直线运动,并且将水平轴的转动转换为铅垂方向的往复直线移动,且有近修和远修轮廓线,从而完成间歇送料。

凸轮机构传动精度高,运行可靠。但是制造困难,噪音大且易磨损。

截料,运料机构(2):由电磁阀控制气缸,与气缸相连的连杆带动齿轮做水平往复直线运动,经齿轮带动齿条亦做水平往复直线运动,从而完成截料与运料工艺动作。

该机构省去了传动机构,使得机构简单紧凑,反向时运动平稳,易于调节移动速度。 预镦,终镦机构(3):曲柄滑块机构实现运动大小变换功能,而且实现了将水平轴运动变换为铅垂方向的往复直线移动。

经过一次运动大小变换,有一定的冲击力,而且重量轻,制造简单,结构亦简单。但是系统的刚度较差。

顶料机构(4):通过液压机构将水平轴运动变换为铅垂方向的往复直线运动,并且实现运动大小变换功能。

速度和力可调,运动平稳,且结构简单。

图4所示为螺钉头冷镦机方案二的运动示意图。 带传动

镦头

定轴轮系传动

棘轮带动摩擦

轮传动机构

偏置直动滚子推

杆盘行凸轮机构

图4 螺钉头冷镦机方案二的运动示意图

2. 方案二完全由机械执行机构组成,其工作原理及特点如下:

送料机构(1):棘轮机构与摩擦轮机构共轴,通过棘轮机构实现转动可调,带动摩擦轮间歇转动。同时摩擦轮采用挂轮,这样可以实现摩擦轮转过的弧长可调,通过棘轮与摩擦轮二者的可调,从而实现了运送料的长度调节。

棘轮机构具有结构简单,制造方便,运动角可在工作过程中,并可在较大范围内调整等特点。但是传动精度较差,且棘爪在齿表面滑行时引起噪音,冲击齿尖易磨损而不易用于高速。

截料,运料机构(2):采用移动从动件圆柱凸轮机构,通过圆柱凸轮的廓线推动连杆和刀具实现往复直线运动,并且实现的运动方向转换功能。这样就可以完成截料与运料工艺动作。

圆柱凸轮可以通过设计凸轮廓线使得推杆实现预期的运动规律,而且响应快速,机构简单紧凑。但是易磨损,制造较困难。

预镦,终镦机构(3):先由曲柄滑块机构实现运动大小变换功能,再采用摆杆滑块机构将水平轴运动变换为铅垂方向的往复直线移动并实现运动大小变换功能。

经过两次运动大小变换,具有较大的冲击力,相比方案一中(3)的四杆机构来说,六杆机构受力好,其中的摆杆机构能起到增力的作用,具有很大的机械利益,以满足镦压工作的需要。

顶料机构(4):利用凸轮廓线推动滚子推杆,使滚子推杆实现往复直线运动, 并且将

凸轮机构传动精度高,运行可靠。但是制造困难,噪音大且易磨损

3. 方案三亦完全由机械执行机构组成,其工作原理及特点如下: 送料机构(1): 利用凸轮廓线推动滚子推杆,使滚子推杆实现往复直线运动,并且将水平轴的转动转换为铅垂方向的往复直线移动,且有近修和远修轮廓线,从而完成间歇送料。

凸轮机构传动精度高,运行可靠。但是制造困难,噪音大且易磨损。

截料,运料机构(2): 利用凸轮廓线推动滚子推杆,使滚子推杆实现往复直线运动,并且将水平轴的转动转换为水平往复直线移动,从而完成截料和运料。

凸轮机构传动精度高,运行可靠。但是制造困难,噪音大且易磨损。

预镦,终镦机构(3):曲柄滑块机构实现运动大小变换功能,而且实现了将水平轴运动变换为铅垂方向的往复直线移动。

经过一次运动大小变换,有一定的冲击力,而且重量轻,制造简单,结构亦简单。但是系统的刚度较差。

顶料机构(4): 曲柄滑块机构实现运动大小变换功能,而且实现了将水平轴运动变换为铅垂方向的往复直线移动,再通过磁铁将螺钉从模中吸出。

经过一次运动大小变换,可产生较大的反力,而且重量轻,制造简单,结构亦简单。但是系统的刚度较差。

图5所示为方案三的运动示意图。

电动机

磁铁刀具

偏置直动滚子推

杆盘行凸轮机构偏置直动滚子推杆盘行凸轮机构

偏置直动滚子推杆盘行凸轮机构

图5 螺钉头冷镦机方案三的运动示意图

六. 方案比较

上面已经展示了螺钉头冷镦机的三种可行方案。方案一以机械执行机构为主,液气机构辅之, 方案二和方案三完全由机械执行机构组成。其中对镦头来说, 方案二采用了六杆机构,而方案一和方案三均采用的是四杆机构。 六杆机构相对于四杆机构来说,受力好,其中的摆杆机构能起到增力的作用,具有很大的机械利益,以满足镦压工作的需要。 另外,方案二仅需一个电动机,而且各机构之间安装较为紧凑,节约空间。另外,只有方案二中的间歇送料机构能满足设计的要求---运送长度可调,但是需要人工换摩擦轮,尽管如此, 因为方案二与方案一和方案三相比,实用性与经济性以及可靠性的要求要要一些,因此,选择方案二为最优方案。

七. 方案二的运动循环图

图 6 方案二的运动循环图

八.方案二中顶料机构中凸轮廓线的设计及运动学和动力学分析 由方案二的运动循环图以及机构尺寸的综合考虑,选取偏置直动滚子推杆盘行凸轮机构,基圆半径r0=80mm, 滚子半径rr=10mm,偏心距e=10mm。凸轮以等角速度转过角90?的过程中,推杆按正弦加速度运动规律上升h=60mm。凸轮继续转过60?时,推杆保持不动。其后,凸轮再转过90?时,推杆按正弦加速度运动规律下降至起始位置。凸轮转过一周的其余角度时,推杆又静止不动。运动分配由运动循环图而定。

由题目要求可得凸轮的角速度w=2*π/0.5=4π=12.56637rad/s为已知条件,再加上上诉要求可写利用win-tc如下程序画凸轮廓线以及计算位移s,加速度a,速度v压力角b。

#include

#include

#include

#include

#define h 60 /*最大行程*/

#define w 12.56637 /*角速度(度/秒)*/

#define k 5 /*循环步骤*/

#define a1 90 /*各段角度*/

#define a2 150

#define a3 240

#define a4 360

#define x0 400 /*凸轮转轴坐标*/

#define y0 280

#define pi 3.14159

#define t pi/180 /*度--》弧度*/

main() /*主程序*/

{float e,ro,rr,p,so,dx,dy,st,ct,c3,c4,c5,vmax,amax; /*变量说明*/

float s[200],v[200],a[200],b[200],x[200],y[200],xp[200],yp[200];

int c=detect,d,i=0,w=0;

/*----------------------------------------*/

initgraph(&c,&d,

e=10; /*偏心距*/

ro=80; /*基圆半径*/

rr=10; /*滚子半径*/

so=sqrt(ro*ro-e*e);

/*-------------------------------------------*/

for(p=0;p

{if(p

{s[i]=h*(p/90-sin(2*pi*p/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(1-cos(2*pi*p/90))/(90*t)*0.001; /* v 表示速度*/

a[i]=2*pi*h*w*w/pow(90*t,2)*sin(2*pi*p/90)*0.001; /* a 表示速度*/

}

if(p>a1&&p

{s[i]=60; v[i]=0; a[i]=0;}

if(p>a2&&p

{s[i]=h*(1-(p-a2)/90+sin(2*pi*(p-a2)/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(cos(2*pi*(p-a2)/90)-1)/(90*t)*0.001;

a[i]=-2*pi*h*w*w/pow((a3-a2)*t,2)*sin(2*pi*(p-a2)/(a3-a2))*0.001;

}

if(p>a3) /*第四段: 近修 */

{s[i]=0; v[i]=0; a[i]=0; }

b[i]= (atan ((v[i]/ w+e)/(so+s[i]))) /(t); /* b 表示压力角*/

x[i]=x0+(so+s[i])*sin(p*t)+e*cos(p*t); /*理论廓线坐标*/

y[i]=y0+(so+s[i])*cos(p*t)-e*sin(p*t);

dx=(v[i]-e)*sin(p*t)+(so+s[i])*cos(p*t); /*x微分*/

dy=(v[i]-e)*cos(p*t)-(so+s[i])*sin(p*t); /*y微分*/

st=dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*sin值*/

ct=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*cos值*/

xp[i]=x[i]+rr*st; /*外实际廓线坐标*/

yp[i]=y[i]-rr*ct;

i++;

}

/*----------------------------------------------------------*/

circle(x0,y0,ro); /*画基圆*/

circle(x0,y0,e); /*画偏距圆*/

for(w=0;w

{line(x[w],y[w],x[w+1],y[w+1]); /*画理论廓线*/

line(xp[w],yp[w],xp[w+1],yp[w+1]); /*画外实际廓线*/

circle(x[w],y[w],rr); /*画滚子*/

}

circle(x[0],y[0],rr); /*滚子*/

circle(x[0],y[0],5); /*滚轴*/

circle(x[a1/k],y[a1/k],5); /*滚轴*/

circle(x[a2/k],y[a2/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a3/k],y[a3/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a4/k],y[a4/k],5);/*滚轴*/

line(x0+e,y0,x[0],y[0]+50);/*3条导路方向线*/

line(x0+e*cos(60*t),y0-e*sin(60*t),x[60/k],y[60/k]);

line(x0+e*cos(240*t),y0-e*sin(240*t),x[240/k],y[240/k]);

arc(x0,y0,0,50,100);/*凸轮转向*/

line(x0+100,y0,x0+100-5,y0-15);/*转向箭头*/

line(x0+100,y0,x0+100+3,y0-15);/*转向箭头*/

getch();

/*----------------------运动线图---------------------------------------*/

line(0,180,360,180);

line(0,240,360,240);

line(0,360,360,360);

line(0,0,0,480);

line(a1,0,a1,480);

line(a2,0,a2,480);

line(a3,0,a3,480);

line(a4,0,a4,480);

line(360,0,360,480);

for(w=0;w

{line(w*k,180-s[w],(w+1)*k,180-s[w+1]);

line(w*k,240-v[w]*4,(w+1)*k,240-v[w+1]*4);

line(w*k,360-a[w]*10,(w+1)*k,360-a[w+1]*10);

getch();

/*--------------------------------数据列表--------------------------------*/

printf(

printf(

for(w=0;w

{printf(

vmax=2*h*w/(90*t)*0.001; /*正弦加速运动规律时的最大加速度*/

amax=6.28*h*w*w/pow(90*t,2)*0.001; /*正弦加速运动规律时的最大速度*/ printf(

printf(

getch();

}

}

结果显示为: p (δ)( ?) s (mm) v (m/s) a(m/s/s) b(α压力角/?)

0 0.00 0.00 0.00 7.18

15 1.73 0.24 20.89 7.04

30 11.73 0.72 20.90 6.30

45 30.00 0.96 0.00 5.26

60 48.27 0.72 -20.89 4.51

75 58.27 0.24 -20.90 4.16

90 60.00 0.00 -0.00 4.10

105 60.00 0.00 0.00 4.10

120 60.00 0.00 0.00 4.10

135 60.00 0.00 0.00 4.10

150 60.00 0.00 0.00 4.10

165 58.27 -0.24 -20.89 4.15

180 48.27 -0.72 -20.90 4.45

195 30.00 -0.96 -0.00 5.18

210 11.73 -0.72 20.89 6.23

225 1.73 -0.24 20.90 7.12

240 -0.00 -0.00 0.00 7.18

255 0.00 0.00 0.00 7.18

270 0.00 0.00 0.00 7.18

285 0.00 0.00 0.00 7.18

300 0.00 0.00 0.00 7.18

315 0.00 0.00 0.00 7.18

330 0.00 0.00 0.00 7.18

345 0.00 0.00 0.00 7.18

360 0.00 0.00 0.00 7.18

vmax=0.96(最大速度) amax=24.12(最大加速度)

根据上面的程序可以完成绘制轮廓曲线图,详见程序运行结果。根据上表做出位移,速度,加速度曲线图。

根据加速度曲线图可得,正弦加速度运动规律无刚性冲击也无柔性冲击。适用于中高速轻载。由表知压力角αmax=7.18?,这样γmin=90?-7.19?=82.81?,满足了γmin>=40?~50?,而且传动角比较大,机构传力效果好。

图7 平面凸轮轮廓曲线图

图8 平面凸轮位移曲线图

图9 平面凸轮速度曲线图

图10 平面凸轮加速度曲线图

九.方案二中六杆机构的尺寸设计及运动学分析

1. 方案二中六杆机构(c点与镦头共线)的尺寸设计

(1).先计算四杆机构oabc的尺寸,取摆杆(bc杆)的摆角φ=30?,杆长l3=200,曲柄oa的杆长l1=25,行程速比系数κ=1.2。

根据 κ=(180?+θ)/(180?- θ)得极位夹角:θ=180? (κ-1)/( κ+1)=30?,根据现已知条件作出该四杆机构。 如下图:(单位:mm)

则各杆长度分别为l1=25,l2(ab杆)=176.9,l3=200,两机坐间的距离:l5(oc)=96.59, 以及传动角γmin=20?,则压力角αmax=70?。然而在机构运动过程中, 传动角γ的大小是变化的,为了保证机构传力性能的良好,应使γmin>=40?~50?;所以此机构的传力性能不够好。

(2).由构件cbd计算l4(bd杆)的长度

由上图知 b1f2 +d1f2 =b1d12

即 (sin15?l3)2 +(l4+l3(1-cos15?)-56)2=l42

解得: l4=51.804062

取 l4=52

2. 方案二中六杆机构(c点与镦头共线)的运动学分析

已知常量 l1, l2, l3, l4, l5, l10 , l2a, l3c, l4b, xc, yc, xd=xc, α10, α2a, α3c, α4b ?1,已知变量为α1。

建立以o为原点,水平方向为 轴,垂直方向为 轴的坐标系,并建立如上图所示的矢量环。

(1).建立矢量方程

1

2

(2).建立位移方程

按照矢量方程列位移方程,由式1得

xa=l1cosα1 3

ya=l1sinα1 4

xc+l3cosα3=xa+l2cosα2 5

yc+l3sinα3=ya+l2sinα2 6

l3cosα3+l4cosα4=xd 7

l3sinα3+l4sinα4=yd 8

化简方程组5,6,消去a2后,得

(xc-xa)2+(yc-ya)2-l22+ l32+2l3[(xc-xa)cosα3+(yc-ya)sinα3]=0 9 设ac连线与x轴的夹角为β,则

tanβ=( yc-ya)/( xc-xa) 10

将9,10两式化简后,得

cos(α3-β)=[l32+(xc-xa)2+(yc-ya)2-l22]/[2l3((xc-xa)2+(yc-ya)2)?] 11

因为α3-β是三角形abc的内角,所以α3-β在0~π之间。 即 0

所以sinα2=( yc-ya+l3sinα3)/ l2,且由附件2的图可知α2属于第三象

可求α2的惟一解。

解方程组7得

cosα4=( xd- l3cosα3)/ l4

因为255

这样可求得: yd=l3sinα3+l4sinα4=yd (0

曲柄oa的质心位移为

x1=l10cos(α1+α10) 13

y1=l10sin(α1+α10) 14

连杆ab质心位移为

x2= l1cosα1+ l2acos(α2+α2a) 15

y2= l1sinα1+l2asin(α2+α2a) 16

摇杆bc的质心位移为

x3= xc + l3c cos(α3+α3c) 17

y3= yc + l3c sin(α3+α3c) 18

连杆bd质心位移为

x4= xc+ l3cosα3+l4b cos(α4+α4b) 19

y4= yc + l3sinα3+l4b sin(α4+α4b) 20

其中

tanα2=(yb - ya)/(xb- xa) 21

tanα3=( yb - yc)/( xb-xc) 22

(3).建立速度方程

由位移方程式3,4对时间t求导,得

xa′=-l1?1sinα1 23

ya′=l1?1cosα1 24

由位移方程式5,6对时间求导,得

0-l3?3sinα3=xa′-l2?2sinα2 25

0+l3?3cosα3=ya′+l2?3cosα2 26

由位移方程式7,8对时间求导,得

-l3?3sinα3-l4 ?4sinα4=0 27

l3?3cosα3+l4?4cosα4=yd′ 28

由方程式23,24,25,26可求得ab, bc的角加速度为

?2=( xa′cosα3+ ya′ sinα3)/[ l2sin (α2-α3)] 29

?3=( xa′ cosα2+ ya′ sinα2)/[ l3sin (α2-α3)] 30

由方程式27可求得bd的角加速度为

?4=-l3?3sinα3/( l4 sinα4) 31

将?4带入式28,得

yd′= l3?3cosα3+l4?4cosα4 32

由位移方程式13,14对时间求导,得曲柄oa的质心速度为

x1′=-l10?1sin(α1+α10) 33

y1′=l10cos(α1+α10) 34

连杆ab质心速度为

x2′= -l1?1sinα1- l2a?2sin(α2+α2a) 35

y2′=l1?1cosα1+l2?2acos(α2+α2a) 36

摇杆bc的质心速度为

x3′=-l3c?3sin (α3+α3c) 37

y3′= l3c?3cos(α3+α3c) 38

连杆bd质心速度为

x4′= -l3?3sinα3-l4b?4sin(α4+α4b) 39

y4′= l3?3 cosα3+l4b?4cos(α4+α4b) 40

(4).建立加速度方程

由位移方程式23,24,25,26,27,28分别对时间t求导,得

xa?=-l1?12cosα1 41

ya?=-l1?12sinα1 42

-l3α?3sinα3-l3?32cosα3 =xa?-l2α?2sinα2-l2?22cosα2 43

l3α?3cosα3-l3?32sinα3=ya?+l2α?2cosα2-l2?22sinα2 44

-l3α?3sinα3- l3?32cosα3-l4α?4sinα4- l4 ?42cosα4=0 45

l3α?3cosα3-l3?32sinα3+l4α?4cosα4-l4 ?42sinα4=yd? 46

解方程组41,42,43,44,45,46,得

令 a= xa?- l2?22cosα2+ l3?32cosα3,

b= ya?- l2?22sinα2+ l3?32sinα3

得 α?2=(a+b tanα3)/( l2sinα2- l2tanα3cosα2) 47

α?3=( l2α?2sinα2-a)/(l3sinα3) 48

再令 c=-l3α?3sinα3-l3?32cosα3-l4?42cosα4

d=l3α?3cosα3-l3?32sinα3-l4?42cosα4

得 α?4=c/( l4 cosα4) 49

yd?=d+l4α?4cosα4 50

曲柄oa的质心加速度为

x1?=-l10?12cos(α1+α10) 51

y1?=-l10 ?12sin(α1+α10) 52

连杆ab质心加速度为

x2?= -l1?12cosα1-l2aα?2sin(α2+α2a)-l2a?22cos(α2+α2a) 53

y2?=-l1?12sinα1+l2aα?2acos(α2+α2a)-l2a?22sin(α2+α2a) 54

摇杆bc的质心速度为

x3?=-l3c?32cos(α3+α3c)-l3cα?3sin(α3+α3c) 55

y3?=-l3c?32sin(α3+α3c)+l3cα?3cos(α3+α3c) 56

杆bd质心速度为

x4?=-l3α?3sinα3-l3?32cosα3-l4bα?4sin(α4+α4b)-l4b?42cos(α4+α4b)57

y4?=l3α?3cosα3-l3?32sin3+l4bα?4cos(α4+α4b)-l4b?42sin(α4+α4b) 58

十. 方案二中截料运料机构中圆柱凸轮廓线的设计及运动学和动力学分析

程序一.确定基圆柱半径

#include

#include

#define h 50 /*最大行程*/

#define w 12.56637 /*角速度(度/秒)*/

#define pi 3.14159

#define t pi/180 /*度--》弧度*/

/*-------------------------------- /*主程序*/--------------------------------*/

main()

{float rt,vmax,v1max,v2max;

v1max=2*h*w/(120*t);

v2max=1.57*h*w/(90*t);

vmax=(v1max>v2max)?v1max:v2max;

/*--------------------------------数据列表--------------------------------*/

printf(

getch();

}

结果显示 : rt=71

因为基圆柱半径必须满足:rb>=rt;

取 rb=75

程序二. 圆柱凸轮廓线的形状求解及运动学和动力学分析

#include

#include

#define h 50 /*最大行程*/

#define w 12.56637 /*角速度(度/秒)*/

#define pi 3.14159265

#define t pi/180 /*度--》弧度*/

#define a1 120 /*各段角度*/

#define a2 180

#define a3 270

#define a4 360

#define k 5

/*---------------/*主程序*/----------------------------*/

main ()

{ float p,j,vmax,v1max,v2max,amax,a1max,a2max;/*变量说明*/

int rtmin,rb=75,w=0,i=0;

float s[200],v[200],a[200],b[200];

/*-------------------------------------------*/

v1max=2*h*w/(a1*t)*0.001; /* 推程时的最大速度*/ v2max=pi/2*h*w/((a3-a2)*t)*0.001; /* 回程时的最大速度*/

a1max=2*pi*h*w*w/pow(a1*t,2)*0.001; /* 推程时的最大加速度*/ a2max=pi*pi*h*w*w/pow((a3-a2)*t,2)/2*0.001; /* 回程时的最大加速度*/

/*-------------------------------------------*/

for(p=0;p

{ if(p

v[i]=h*w*(1-cos(2*pi*p/a1))/(a1*t)*0.001; /* v 表示速度*/

a[i]=2*pi*h*w*w*sin(2*pi*p/a1)/pow(a1*t,2)*0.001; /* a 表示速度*/ }

if(p>a1&&p

{s[i]=h;

v[i]=0;

a[i]=0;

}

if(p>a2&&p

v[i]=-pi*h*w*sin(pi*(p-a2)/(a3-a2))/(2*(a3-a2)*t)*0.001;

a[i]=-pi*pi*h*w*w/pow((a3-a2)*t,2)*cos(pi*(p-a2)/(a3-a2))/2*0.001; }

if(p>a3) /*第四段: 近修 */

{s[i]=0;

v[i]=0;

a[i]=0;

}

b[i]=(atan(v[i]/(w*rb*0.001)))/(t);/*b表示压力角 */

i++ ;

}

/*--------------------------------数据列表--------------------------------*/

printf(

printf(

for(w=0;w

{printf(

/*----------------------------------------*/

vmax=(v1max>v2max)?v1max:v2max;

amax=(a1max>a2max)?a1max:a2max;

/

*--------------------------------数据列表--------------------------------*/

printf(

getch();

}

结果显示: p (δ)( ?) s (mm) v (m/s) a(m/s/s) b(α压力角/?)

0 0.00 0.00 0.00 0.00

15 0.62 0.09 8.00 5.33

30 4.54 0.30 11.31 17.66

45 13.12 0.51 8.00 28.52

60 25.00 0.60 0.00 32.48

75 36.88 0.51 -8.00 28.52

90 45.46 0.30 -11.31 17.66

105 49.38 0.09 -8.00 5.33

120 50.00 0.00 -0.00 0.00

135 50.00 0.00 0.00 0.00

150 50.00 0.00 0.00 0.00

165 50.00 0.00 0.00 0.00

180 50.00 0.00 0.00 0.00

195 46.65 -0.31 -13.68 -18.43

210 37.50 -0.54 -7.90 -30.00

225 25.00 -0.63 -0.00 -33.69

240 12.50 -0.54 7.90 -30.00

255 3.35 -0.31 13.68 -18.43

270 0.00 -0.00 15.79 -0.00

285 0.00 0.00 0.00 0.00

300 0.00 0.00 0.00 0.00

315 0.00 0.00 0.00 0.00 330 0.00 0.00 0.00 -0.00

345 0.00 0.00 0.00 0.00

360 0.00 0.00 0.00 0.00

a1max=11.31 a2max=15.79 amax=15.79

v1max=0.60 v2max=0.63 vmax=0.63

根据加速度曲线图可得,正弦加速度运动规律(推程)无刚性冲击也无柔性冲击,适用于中高速轻载。正弦加速度运动规律(回程)加速度有突变,不过这一突变为有限值,因而引起的冲击很小,为柔性冲击。由表知压力角αmax=33.69?所以, γmin=90?-33.69?=56.31?满足了γmin>=40?~50?,传力性能良好。

根据上表做出圆柱凸轮轮廓曲线展开图。(速度,加速度曲线图与平面凸轮的速度,加速度曲线图作法类似)。

图 11 圆柱凸轮轮廓曲线展开图

十一.电动机的选择

曲柄oa的角加速度ω1=2π/t=2π/0.5 =12.566rad/s 转速n1=60/t=120r/min

因此选择同步转速为n0=750 r/min(8级),50hz,380v的电动机即可。这样, 曲柄oa每转一周,镦头完成两次镦压(预镦和终镦);顶料机构转一周顶料一次,ω2=2π/t=2π/0.5 =12.566rad/s 转速n2=60/t=120r/min,截料与运料机构转一周,完成一次循环,送料一次,ω3=2π/t=2π/0.5 =12.566rad/s 转速n3=60/t=120r/min,这样使得n1= n2= n3,传动比?=1。整个系统完成一次循环,生产一件成品。满足了生产率为120只/分的要求。

十二.参考资料

1.邹慧君主编 机械原理课程设计手册 高等教育出版社

2.赵匀主编 机构数值分析与综合 机械工业出版社

3.阿尔托包列夫斯基等著作 孙可宗 陈兆雄 张世民 译

平面机构综合 上册 人民教育出版社

4.葛文杰 陈作模等主编 机械原理 高等教育出版社

5.申永胜主编 机械原理教程 清华大学出版社

6.杨路明主编 c语言程序设计 北京邮电大学大学出版社

7.杨裕根主编 现代工程图学 北京邮电大学大学出版社



范文六:orikog自动制钉机课程设计书

生命中,不断地有人离开或进入。于是,看见的,看不见的;记住的,遗忘了。生命中,不断地有得到和失落。于是,看不见的,看见了;遗忘的,记住了。然而,看不见的,是不是就等于不存在?记住的,是不是永远不会消失?

目录

设计题目………………………………………………1

一.设计任务…………………………………………1

二.功能分解…………………………………………1

三.运动转换…………………………………………1-2

四.形态学矩阵……………………………………2-3

五.方案简述…………………………………………3

六.运动循环图………………………………………4

七.槽轮的设计………………………………………4-5

八.凸轮设计…………………………………………5-16

九.冷镦机构的设计…………………………………16-21

十.冷挤机构的设计……………………………………21 十一.剪断机构的设计……………………………………21 十二.电动机的选择……………………………………22 十三.参考资料…………………………………………23

设计题目:自动制钉机

工作原理及工艺动作过程

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝

通过下列工艺动作来完成的。

1)校直钢丝。并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。

2)冷墩钉帽,在此前需夹紧钢丝。

3)冷挤钉尖。

4)剪断钢丝。

一. 明确设计任务

设计一台自动制钉机,设计要求为:

1)铁钉直径d=1.6~3.4mm.

2)铁钉长度25~80mm

3)生产率360枚/分

4)最大冷镦力3000n,最大剪切力2500n

5)冷镦滑块质量8kg,其他构件质量和转动惯量不计

6)要求结构紧凑,传动性能优良,噪声尽量减小

二. 自动制钉机的功能分解

自动制钉机要依次完成送丝校直,夹紧,剪断,冷挤,冷镦五个动作。图1所

图1自动制钉机的树状功能图

三.螺钉头冷镦机的运动转换功能图

图2自动制钉机的运动转换功能图

四.自动制钉机的形态学矩阵

表 1 螺钉头冷镦机的形态学矩阵

根据树状功能图及运动转换功能框图,已获得各功能元及执行构件所要实现的运动形式,然后,根据这些运动形式,匹配相应的执行机构。把功能元作为列,功能元解(即匹配的执行机构)作为行,可获得表1所示的自动制钉机的形态学矩阵。

对该形态学矩阵求解, 即把实现每一功能的任一解法进行组合,可得到多种运动方案。理论上求得的组合方案数为

n=4*4*4*4*4*4*4*4=65536 个方案。

在这些运动方案中,必须剔除那些有明显缺点和不能实现的方案。有的方案,就单个执行机构来说能实现执行动作,但把这些机构组合成系统后,就会发现在结构安排上是不可行的,整个机器太庞杂,制造成本太高。这些方案可以先加以否定,然后列出一批可行的方案,从中优选出好的运动方案。以下方案是经过综合考虑后得出的相对最佳方案。

五.该方案完全由机械执行机构组成,其工作原理及特点如下:

送料校直机构(1):首先送丝与校直动作要协调,又要使送丝有间隙性,因此我们选用了槽轮机构带动滚轮完成间歇送丝运动,并通过摩擦轮初步校直。另外我们的槽轮没有直接接到摩擦轮,而是接到齿轮,可以通过齿轮的一套替换可以实现不同的传动比,从而使摩擦轮的转速可调,使送丝长度可以变化,因此可调整钉子的长度,更好的满足设计要求。

夹紧机构(2):因为要在送丝后夹紧一段时间来实现其他工序,因此采用凸轮,利用其远休段夹紧铁丝一段时间来保障其他工序。虽然机构的尺寸设计比较复杂,但是传动平稳性较高,运行可靠。

冷镦钉帽机构(3):采用曲柄滑块机构实现直线往复功能,制造和结构相对简单,具有急回特性,能提高生产效率。

冷挤钉尖机构(4):为提高生产率,将冷镦和冷挤同时进行,因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律,同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备,时间准备,可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构,只是装配的位置不同而已。

剪断机构(5):采用曲柄滑块机构,运动规律与冷镦和冷挤相似,只不过是在冷挤过后实现剪切,也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构,只是起始状态和装配位置不同。

图3所示为该方案的运动示意图。

六. 方案的运动循环图

七.方案中间隙送丝机构槽轮的设计

由于槽轮运动的角速度和角加速度的最大值随槽数z的增大而减小,因此槽轮的槽数越多,柔性冲击越小,同时为了满足360枚/分的生产率,在该方案中我们采用了四槽两销的槽轮机构。而且槽轮的运动平稳性非常好,尤其是启动平稳性很好,这样有利于减小噪音。

槽轮机构的几何尺寸计算:

r=l*sinφ=lsin(π/z)

s=l*cosφ=lcos(π/z)

h>=s-(l-r-r)p>d1

d2

其中l由安装的空间位置决定,取l=50, 则有

r=35.35

s=35.35

r约为r/6=5.89,取r=6

h>=26.7,取h=27

d1

d2

槽顶侧壁厚b=3~5mm,取b=3

锁止弧半径r0=r-r-b=26.35

八.方案中夹紧机构凸轮廓线的设计及运动学和动力学分析 由方案的运动循环图以及机构尺寸的综合考虑,选取对心直动滚子推杆几何封闭盘行凸轮机构,基圆半径r0=35mm, 滚子半径rr=10mm,偏心距e=0mm。凸轮以等角速度转过角90?的过程中,推杆按正弦加速度运动规律下降h=15mm。凸轮继续转过180?时,推杆保持不动。其后,凸轮再转过90?时,推杆按正弦加速度运动规律上升至起始位置。运动分配由运动循环图而定。

由设计要求可得凸轮的角速度w=12π/s=37.7rad/s为已知条件,利用win-tc如下程序画凸轮廓线以及计算最大位移s,最大加速度a,最大速度v最大压力角b,理论轮廓线,实际轮廓线,曲率半径.

#include

#include

#include

#include

#define h 60 /*最大行程*/

#define w 12.56637 /*角速度(度/秒)*/

#define k 5 /*循环步骤*/

#define a1 90 /*各段角度*/

#define a2 150

#define a3 240

#define a4 360

#define x0 400 /*凸轮转轴坐标*/

#define y0 280

#define pi 3.14159

#define t pi/180 /*度--》弧度*/

main() /*主程序*/

{float e,ro,rr,p,so,dx,dy,st,ct,c3,c4,c5,vmax,amax; /*变量说明*/

float s[200],v[200],a[200],b[200],x[200],y[200],xp[200],yp[200];

int c=detect,d,i=0,w=0;

/*----------------------------------------*/

initgraph(&c,&d,

e=10; /*偏心距*/ ro=80; /*基圆半径*/ rr=10; /*滚子半径*/ so=sqrt(ro*ro-e*e);

/*-------------------------------------------*/

for(p=0;p

{if(p

{s[i]=h*(p/90-sin(2*pi*p/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(1-cos(2*pi*p/90))/(90*t)*0.001; /* v 表示速度*/

a[i]=2*pi*h*w*w/pow(90*t,2)*sin(2*pi*p/90)*0.001; /* a 表示速度*/ }

if(p>a1&&p

{s[i]=60; v[i]=0; a[i]=0;}

if(p>a2&&p

{s[i]=h*(1-(p-a2)/90+sin(2*pi*(p-a2)/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(cos(2*pi*(p-a2)/90)-1)/(90*t)*0.001;

a[i]=-2*pi*h*w*w/pow((a3-a2)*t,2)*sin(2*pi*(p-a2)/(a3-a2))*0.001; }

if(p>a3) /*第四段: 近修 */

{s[i]=0; v[i]=0; a[i]=0; }

b[i]= (atan ((v[i]/ w+e)/(so+s[i]))) /(t); /* b 表示压力角*/

x[i]=x0+(so+s[i])*sin(p*t)+e*cos(p*t); /*理论廓线坐标*/

y[i]=y0+(so+s[i])*cos(p*t)-e*sin(p*t);

dx=(v[i]-e)*sin(p*t)+(so+s[i])*cos(p*t); /*x微分*/

dy=(v[i]-e)*cos(p*t)-(so+s[i])*sin(p*t); /*y微分*/

st=dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*sin值*/

ct=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*cos值*/

xp[i]=x[i]+rr*st; /*外实际廓线坐标*/

yp[i]=y[i]-rr*ct;

i++;

}

/*----------------------------------------------------------*/

circle(x0,y0,ro); /*画基圆*/

circle(x0,y0,e); /*画偏距圆*/

for(w=0;w

{line(x[w],y[w],x[w+1],y[w+1]); /*画理论廓线*/

line(xp[w],yp[w],xp[w+1],yp[w+1]); /*画外实际廓线*/

circle(x[w],y[w],rr); /*画滚子*/

}

circle(x[0],y[0],rr); /*滚子*/

circle(x[0],y[0],5); /*滚轴*/

circle(x[a1/k],y[a1/k],5); /*滚轴*/

circle(x[a2/k],y[a2/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a3/k],y[a3/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a4/k],y[a4/k],5);/*滚轴*/

line(x0+e,y0,x[0],y[0]+50);/*3条导路方向线*/

line(x0+e*cos(60*t),y0-e*sin(60*t),x[60/k],y[60/k]);

line(x0+e*cos(240*t),y0-e*sin(240*t),x[240/k],y[240/k]); arc(x0,y0,0,50,100);/*凸轮转向*/

line(x0+100,y0,x0+100-5,y0-15);/*转向箭头*/

line(x0+100,y0,x0+100+3,y0-15);/*转向箭头*/

getch();

/*----------------------运动线图---------------------------------------*/

line(0,180,360,180);

line(0,240,360,240);

line(0,360,360,360);

line(0,0,0,480);

line(a1,0,a1,480);

line(a2,0,a2,480);

line(a3,0,a3,480);

line(a4,0,a4,480);

line(360,0,360,480);

for(w=0;w

{line(w*k,180-s[w],(w+1)*k,180-s[w+1]);

line(w*k,240-v[w]*4,(w+1)*k,240-v[w+1]*4);

line(w*k,360-a[w]*10,(w+1)*k,360-a[w+1]*10);

getch();

/*--------------------------------数据列表--------------------------------*/

printf(

printf(

{printf(

amax=6.28*h*w*w/pow(90*t,2)*0.001; /*正弦加速运动规律时的最大速度*/

printf(

printf(

getch();

}

}

计算结果为基圆半径(mm) 35

偏心距(mm) 0

滚子直径(mm) 10

刀具直径(mm) 0

凸轮转向 顺时针方向

推程角(度) 90

远休止角(度) 180

回程角(度) 90

近休止角(度) 0

凸轮转角 刀具中心轨迹

凸轮轴直径(mm) 10

升程(mm) 15

回程最大类加速度(mm) 37.6169

回程最大类速度(mm) 19.0986

升程最大类加速度(mm) 37.6169

升程最大类速度(mm) 19.0986

最大压力角(度) 28.5467

根据上面的程序可以完成绘制凸轮内轮廓曲线图,如图所示。

根据上表做出位移,速度,加速度曲线图。

平面凸轮位移曲线图

平面凸轮速度曲线图

平面凸轮加速度曲线图

根据加速度曲线图可得,正弦加速度运动规律无刚性冲击也无柔性冲击。适用于中高速轻载。由表知压力角αmax=28.5467?,这样γmin=90?-28.5467?=61.4533?,满足了γmin>=40?~50?,而且传动角比较大,机构传力效果好。

九.方案中冷镦机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

由于设计要求结构紧凑,而且在镦挤过程中不需要太大的行程,且各执行机构属高速运转,过大的行程将引起额外的噪音。为了满足上述要求,取冷镦机构的行程为25mm,另外为提高生产效率,该曲柄滑块机构应具有急回特性,取k=1.2,再根据以上条件设计该机构,以下是利用autocad软件进行设计过程图。

序号 曲柄角度 点x坐标 点y坐标 点x速度 点y速度 点x加速度 点y加速度 度 米 米 米/秒 米/秒 米/(秒*秒) 米/(秒*秒) 0 45.0 0.0405 -0.026 -0.545 1.0e-5 -4.467 1.0e-5 1 60.0 0.0366 -0.026 -0.547 1.0e-5 4.0424 1.0e-5 2 75.0 0.0330 -0.026 -0.490 1.0e-5 12.062 1.0e-5 3 90.0 0.0299 -0.026 -0.385 1.0e-5 17.607 1.0e-5 4 105. 0.0277 -0.026 -0.254 1.0e-5 19.588 1.0e-5

5 120. 0.0264 -0.026 -0.120 1.0e-5 18.581 1.0e-5 6 135. 0.0260 -0.026 2.5e-4 1.0e-5 16.093 1.0e-5 7 150. 0.0264 -0.026 0.1024 1.0e-5 13.379 1.0e-5 8 165. 0.0274 -0.026 0.1869 1.0e-5 11.013 1.0e-5 9 180. 0.0289 -0.026 0.2564 1.0e-5 9.0648 1.0e-5 10 195. 0.0309 -0.026 0.3134 1.0e-5 7.3687 1.0e-5 11 210. 0.0332 -0.026 0.3587 1.0e-5 5.6784 1.0e-5 12 225. 0.0359 -0.026 0.3917 1.0e-5 3.7420 1.0e-5 13 240. 0.0386 -0.026 0.4096 1.0e-5 1.3476 1.0e-5 14 255. 0.0415 -0.026 0.4090 1.0e-5 -1.631 1.0e-5 15 270. 0.0443 -0.026 0.3856 1.0e-5 -5.190 1.0e-5 16 285. 0.0468 -0.026 0.336 1.0e-5 -9.157 1.0e-5 17 300. 0.0489 -0.026 0.2583 1.0e-5 -13.19 1.0e-5 18 315. 0.0503 -0.026 0.1537 1.0e-5 -16.81 1.0e-5 19 330. 0.0510 -0.026 0.0269 1.0e-5 -19.50 1.0e-5 20 345. 0.0507 -0.026 -0.113 1.0e-5 -20.71 1.0e-5 21 360. 0.0494 -0.026 -0.256 1.0e-5 -20.01 1.0e-5 22 375. 0.0471 -0.026 -0.386 1.0e-5 -17.07 1.0e-5 23 390. 0.0441 -0.026 -0.488 1.0e-5 -11.80 1.0e-5 24 405. 0.0405 -0.026 -0.545 1.0e-5 -4.467 1.0e-5

十.方案中冷挤机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

为提高生产率,将冷镦和冷挤同时进行,因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律,同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备,时间准备,可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构,只是装配的位置不同将曲柄替换为直杆而已。因此,该机构的设计及运动学和动力学分析可参看冷镦机构。在此不重复叙述。

十一.方案中剪断机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

采用曲柄滑块机构,运动规律与冷镦和冷挤相似,只不过是在冷挤过后实现剪切,也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构,只是起始状态和装配位置不同。

因此,该机构的设计及运动学和动力学分析可参看冷镦机构。

十二.电动机的选择

槽轮拨盘转速:为满足360枚/分的生产设计要求,根据运动循环图

拨盘转速为180转/分. 凸轮转速为360转/分.

由于机构完全相同,冷镦,冷挤和剪断机构的转速为360转/分.考虑到各执行构件的转速都较高,同时考虑到传动过程中的安装方便和协调传动比的问题,因此我们选用同步转速为n0=750 r/min(8级),50hz,380v的电动机。

十三.参考资料

1.邹慧君主编 机械原理课程设计手册 高等教育出版社

2.王淑仁主编 计算机辅助机构设计与分析 科学出版社

3.唐浩强主编 c语言程序设计 清华大学出版社

范文七:abgalcn自动制钉机课程设计书

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懒惰是很奇怪的东西,它使你以为那是安逸,是休息,是福气;但实际上它所给你的是无聊,是倦怠,是消沉;它剥夺你对前途的希望,割断你和别人之间的友情,使你心胸日渐狭窄,对人生也越来越怀疑。

目录

设计题目………………………………………………1

一.设计任务…………………………………………1

二.功能分解…………………………………………1

三.运动转换…………………………………………1-2

四.形态学矩阵……………………………………2-3

五.方案简述…………………………………………3

六.运动循环图………………………………………4

七.槽轮的设计………………………………………4-5

八.凸轮设计…………………………………………5-16

九.冷镦机构的设计…………………………………16-21

十.冷挤机构的设计……………………………………21 十一.剪断机构的设计……………………………………21 十二.电动机的选择……………………………………22 十三.参考资料…………………………………………23

设计题目:自动制钉机

工作原理及工艺动作过程

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝

通过下列工艺动作来完成的。

1)校直钢丝。并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。

2)冷墩钉帽,在此前需夹紧钢丝。

3)冷挤钉尖。

4)剪断钢丝。

一. 明确设计任务

设计一台自动制钉机,设计要求为:

1)铁钉直径d=1.6~3.4mm.

2)铁钉长度25~80mm

3)生产率360枚/分

4)最大冷镦力3000n,最大剪切力2500n

5)冷镦滑块质量8kg,其他构件质量和转动惯量不计

6)要求结构紧凑,传动性能优良,噪声尽量减小

二. 自动制钉机的功能分解

自动制钉机要依次完成送丝校直,夹紧,剪断,冷挤,冷镦五个动作。图1所

图1自动制钉机的树状功能图

三.螺钉头冷镦机的运动转换功能图

图2自动制钉机的运动转换功能图

四.自动制钉机的形态学矩阵

表 1 螺钉头冷镦机的形态学矩阵

根据树状功能图及运动转换功能框图,已获得各功能元及执行构件所要实现的运动形式,然后,根据这些运动形式,匹配相应的执行机构。把功能元作为列,功能元解(即匹配的执行机构)作为行,可获得表1所示的自动制钉机的形态学矩阵。

对该形态学矩阵求解, 即把实现每一功能的任一解法进行组合,可得到多种运动方案。理论上求得的组合方案数为

n=4*4*4*4*4*4*4*4=65536 个方案。

在这些运动方案中,必须剔除那些有明显缺点和不能实现的方案。有的方案,就单个执行机构来说能实现执行动作,但把这些机构组合成系统后,就会发现在结构安排上是不可行的,整个机器太庞杂,制造成本太高。这些方案可以先加以否定,然后列出一批可行的方案,从中优选出好的运动方案。以下方案是经过综合考虑后得出的相对最佳方案。

五.该方案完全由机械执行机构组成,其工作原理及特点如下:

送料校直机构(1):首先送丝与校直动作要协调,又要使送丝有间隙性,因此我们选用了槽轮机构带动滚轮完成间歇送丝运动,并通过摩擦轮初步校直。另外我们的槽轮没有直接接到摩擦轮,而是接到齿轮,可以通过齿轮的一套替换可以实现不同的传动比,从而使摩擦轮的转速可调,使送丝长度可以变化,因此可调整钉子的长度,更好的满足设计要求。

夹紧机构(2):因为要在送丝后夹紧一段时间来实现其他工序,因此采用凸轮,利用其远休段夹紧铁丝一段时间来保障其他工序。虽然机构的尺寸设计比较复杂,但是传动平稳性较高,运行可靠。

冷镦钉帽机构(3):采用曲柄滑块机构实现直线往复功能,制造和结构相对简单,具有急回特性,能提高生产效率。

冷挤钉尖机构(4):为提高生产率,将冷镦和冷挤同时进行,因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律,同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备,时间准备,可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构,只是装配的位置不同而已。

剪断机构(5):采用曲柄滑块机构,运动规律与冷镦和冷挤相似,只不过是在冷挤过后实现剪切,也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构,只是起始状态和装配位置不同。

图3所示为该方案的运动示意图。

六. 方案的运动循环图

七.方案中间隙送丝机构槽轮的设计

由于槽轮运动的角速度和角加速度的最大值随槽数z的增大而减小,因此槽轮的槽数越多,柔性冲击越小,同时为了满足360枚/分的生产率,在该方案中我们采用了四槽两销的槽轮机构。而且槽轮的运动平稳性非常好,尤其是启动平稳性很好,这样有利于减小噪音。

槽轮机构的几何尺寸计算:

r=l*sinφ=lsin(π/z)

s=l*cosφ=lcos(π/z)

h>=s-(l-r-r)p>d1

d2

其中l由安装的空间位置决定,取l=50, 则有

r=35.35

s=35.35

r约为r/6=5.89,取r=6

h>=26.7,取h=27

d1

d2

槽顶侧壁厚b=3~5mm,取b=3

锁止弧半径r0=r-r-b=26.35

八.方案中夹紧机构凸轮廓线的设计及运动学和动力学分析 由方案的运动循环图以及机构尺寸的综合考虑,选取对心直动滚子推杆几何封闭盘行凸轮机构,基圆半径r0=35mm, 滚子半径rr=10mm,偏心距e=0mm。凸轮以等角速度转过角90?的过程中,推杆按正弦加速度运动规律下降h=15mm。凸轮继续转过180?时,推杆保持不动。其后,凸轮再转过90?时,推杆按正弦加速度运动规律上升至起始位置。运动分配由运动循环图而定。

由设计要求可得凸轮的角速度w=12π/s=37.7rad/s为已知条件,利用win-tc如下程序画凸轮廓线以及计算最大位移s,最大加速度a,最大速度v最大压力角b,理论轮廓线,实际轮廓线,曲率半径.

#include

#include

#include

#include

#define h 60 /*最大行程*/

#define w 12.56637 /*角速度(度/秒)*/

#define k 5 /*循环步骤*/

#define a1 90 /*各段角度*/

#define a2 150

#define a3 240

#define a4 360

#define x0 400 /*凸轮转轴坐标*/

#define y0 280

#define pi 3.14159

#define t pi/180 /*度--》弧度*/

main() /*主程序*/

{float e,ro,rr,p,so,dx,dy,st,ct,c3,c4,c5,vmax,amax; /*变量说明*/

float s[200],v[200],a[200],b[200],x[200],y[200],xp[200],yp[200];

int c=detect,d,i=0,w=0;

/*----------------------------------------*/

initgraph(&c,&d,

e=10; /*偏心距*/ ro=80; /*基圆半径*/ rr=10; /*滚子半径*/ so=sqrt(ro*ro-e*e);

/*-------------------------------------------*/

for(p=0;p

{if(p

{s[i]=h*(p/90-sin(2*pi*p/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(1-cos(2*pi*p/90))/(90*t)*0.001; /* v 表示速度*/

a[i]=2*pi*h*w*w/pow(90*t,2)*sin(2*pi*p/90)*0.001; /* a 表示速度*/ }

if(p>a1&&p

{s[i]=60; v[i]=0; a[i]=0;}

if(p>a2&&p

{s[i]=h*(1-(p-a2)/90+sin(2*pi*(p-a2)/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(cos(2*pi*(p-a2)/90)-1)/(90*t)*0.001;

a[i]=-2*pi*h*w*w/pow((a3-a2)*t,2)*sin(2*pi*(p-a2)/(a3-a2))*0.001; }

if(p>a3) /*第四段: 近修 */

{s[i]=0; v[i]=0; a[i]=0; }

b[i]= (atan ((v[i]/ w+e)/(so+s[i]))) /(t); /* b 表示压力角*/

x[i]=x0+(so+s[i])*sin(p*t)+e*cos(p*t); /*理论廓线坐标*/

y[i]=y0+(so+s[i])*cos(p*t)-e*sin(p*t);

dx=(v[i]-e)*sin(p*t)+(so+s[i])*cos(p*t); /*x微分*/

dy=(v[i]-e)*cos(p*t)-(so+s[i])*sin(p*t); /*y微分*/

st=dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*sin值*/

ct=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*cos值*/

xp[i]=x[i]+rr*st; /*外实际廓线坐标*/

yp[i]=y[i]-rr*ct;

i++;

}

/*----------------------------------------------------------*/

circle(x0,y0,ro); /*画基圆*/

circle(x0,y0,e); /*画偏距圆*/

for(w=0;w

{line(x[w],y[w],x[w+1],y[w+1]); /*画理论廓线*/

line(xp[w],yp[w],xp[w+1],yp[w+1]); /*画外实际廓线*/

circle(x[w],y[w],rr); /*画滚子*/

}

circle(x[0],y[0],rr); /*滚子*/

circle(x[0],y[0],5); /*滚轴*/

circle(x[a1/k],y[a1/k],5); /*滚轴*/

circle(x[a2/k],y[a2/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a3/k],y[a3/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a4/k],y[a4/k],5);/*滚轴*/

line(x0+e,y0,x[0],y[0]+50);/*3条导路方向线*/

line(x0+e*cos(60*t),y0-e*sin(60*t),x[60/k],y[60/k]);

line(x0+e*cos(240*t),y0-e*sin(240*t),x[240/k],y[240/k]); arc(x0,y0,0,50,100);/*凸轮转向*/

line(x0+100,y0,x0+100-5,y0-15);/*转向箭头*/

line(x0+100,y0,x0+100+3,y0-15);/*转向箭头*/

getch();

/*----------------------运动线图---------------------------------------*/

line(0,180,360,180);

line(0,240,360,240);

line(0,360,360,360);

line(0,0,0,480);

line(a1,0,a1,480);

line(a2,0,a2,480);

line(a3,0,a3,480);

line(a4,0,a4,480);

line(360,0,360,480);

for(w=0;w

{line(w*k,180-s[w],(w+1)*k,180-s[w+1]);

line(w*k,240-v[w]*4,(w+1)*k,240-v[w+1]*4);

line(w*k,360-a[w]*10,(w+1)*k,360-a[w+1]*10);

getch();

/*--------------------------------数据列表--------------------------------*/

printf(

printf(

{printf(

amax=6.28*h*w*w/pow(90*t,2)*0.001; /*正弦加速运动规律时的最大速度*/

printf(

printf(

getch();

}

}

计算结果为基圆半径(mm) 35

偏心距(mm) 0

滚子直径(mm) 10

刀具直径(mm) 0

凸轮转向 顺时针方向

推程角(度) 90

远休止角(度) 180

回程角(度) 90

近休止角(度) 0

凸轮转角 刀具中心轨迹

凸轮轴直径(mm) 10

升程(mm) 15

回程最大类加速度(mm) 37.6169

回程最大类速度(mm) 19.0986

升程最大类加速度(mm) 37.6169

升程最大类速度(mm) 19.0986

最大压力角(度) 28.5467

根据上面的程序可以完成绘制凸轮内轮廓曲线图,如图所示。

根据上表做出位移,速度,加速度曲线图。

平面凸轮位移曲线图

平面凸轮速度曲线图

平面凸轮加速度曲线图

根据加速度曲线图可得,正弦加速度运动规律无刚性冲击也无柔性冲击。适用于中高速轻载。由表知压力角αmax=28.5467?,这样γmin=90?-28.5467?=61.4533?,满足了γmin>=40?~50?,而且传动角比较大,机构传力效果好。

九.方案中冷镦机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

由于设计要求结构紧凑,而且在镦挤过程中不需要太大的行程,且各执行机构属高速运转,过大的行程将引起额外的噪音。为了满足上述要求,取冷镦机构的行程为25mm,另外为提高生产效率,该曲柄滑块机构应具有急回特性,取k=1.2,再根据以上条件设计该机构,以下是利用autocad软件进行设计过程图。

序号 曲柄角度 点x坐标 点y坐标 点x速度 点y速度 点x加速度 点y加速度 度 米 米 米/秒 米/秒 米/(秒*秒) 米/(秒*秒) 0 45.0 0.0405 -0.026 -0.545 1.0e-5 -4.467 1.0e-5 1 60.0 0.0366 -0.026 -0.547 1.0e-5 4.0424 1.0e-5 2 75.0 0.0330 -0.026 -0.490 1.0e-5 12.062 1.0e-5 3 90.0 0.0299 -0.026 -0.385 1.0e-5 17.607 1.0e-5 4 105. 0.0277 -0.026 -0.254 1.0e-5 19.588 1.0e-5

5 120. 0.0264 -0.026 -0.120 1.0e-5 18.581 1.0e-5 6 135. 0.0260 -0.026 2.5e-4 1.0e-5 16.093 1.0e-5 7 150. 0.0264 -0.026 0.1024 1.0e-5 13.379 1.0e-5 8 165. 0.0274 -0.026 0.1869 1.0e-5 11.013 1.0e-5 9 180. 0.0289 -0.026 0.2564 1.0e-5 9.0648 1.0e-5 10 195. 0.0309 -0.026 0.3134 1.0e-5 7.3687 1.0e-5 11 210. 0.0332 -0.026 0.3587 1.0e-5 5.6784 1.0e-5 12 225. 0.0359 -0.026 0.3917 1.0e-5 3.7420 1.0e-5 13 240. 0.0386 -0.026 0.4096 1.0e-5 1.3476 1.0e-5 14 255. 0.0415 -0.026 0.4090 1.0e-5 -1.631 1.0e-5 15 270. 0.0443 -0.026 0.3856 1.0e-5 -5.190 1.0e-5 16 285. 0.0468 -0.026 0.336 1.0e-5 -9.157 1.0e-5 17 300. 0.0489 -0.026 0.2583 1.0e-5 -13.19 1.0e-5 18 315. 0.0503 -0.026 0.1537 1.0e-5 -16.81 1.0e-5 19 330. 0.0510 -0.026 0.0269 1.0e-5 -19.50 1.0e-5 20 345. 0.0507 -0.026 -0.113 1.0e-5 -20.71 1.0e-5 21 360. 0.0494 -0.026 -0.256 1.0e-5 -20.01 1.0e-5 22 375. 0.0471 -0.026 -0.386 1.0e-5 -17.07 1.0e-5 23 390. 0.0441 -0.026 -0.488 1.0e-5 -11.80 1.0e-5 24 405. 0.0405 -0.026 -0.545 1.0e-5 -4.467 1.0e-5

十.方案中冷挤机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

为提高生产率,将冷镦和冷挤同时进行,因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律,同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备,时间准备,可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构,只是装配的位置不同将曲柄替换为直杆而已。因此,该机构的设计及运动学和动力学分析可参看冷镦机构。在此不重复叙述。

十一.方案中剪断机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

采用曲柄滑块机构,运动规律与冷镦和冷挤相似,只不过是在冷挤过后实现剪切,也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构,只是起始状态和装配位置不同。

因此,该机构的设计及运动学和动力学分析可参看冷镦机构。

十二.电动机的选择

槽轮拨盘转速:为满足360枚/分的生产设计要求,根据运动循环图

拨盘转速为180转/分. 凸轮转速为360转/分.

由于机构完全相同,冷镦,冷挤和剪断机构的转速为360转/分.考虑到各执行构件的转速都较高,同时考虑到传动过程中的安装方便和协调传动比的问题,因此我们选用同步转速为n0=750 r/min(8级),50hz,380v的电动机。

十三.参考资料

1.邹慧君主编 机械原理课程设计手册 高等教育出版社

2.王淑仁主编 计算机辅助机构设计与分析 科学出版社

3.唐浩强主编 c语言程序设计 清华大学出版社

范文八:afcbqny自动制钉机课程设计书

生命是永恒不断的创造,因为在它内部蕴含着过剩的精力,它不断流溢,越出时间和空间的界限,它不停地追求,以形形色色的自我表现的形式表现出来。

--泰戈尔

目录

设计题目………………………………………………1

一.设计任务…………………………………………1

二.功能分解…………………………………………1

三.运动转换…………………………………………1-2

四.形态学矩阵……………………………………2-3

五.方案简述…………………………………………3

六.运动循环图………………………………………4

七.槽轮的设计………………………………………4-5

八.凸轮设计…………………………………………5-16

九.冷镦机构的设计…………………………………16-21

十.冷挤机构的设计……………………………………21 十一.剪断机构的设计……………………………………21 十二.电动机的选择……………………………………22 十三.参考资料…………………………………………23

设计题目:自动制钉机

工作原理及工艺动作过程

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝

通过下列工艺动作来完成的。

1)校直钢丝。并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。

2)冷墩钉帽,在此前需夹紧钢丝。

3)冷挤钉尖。

4)剪断钢丝。

一. 明确设计任务

设计一台自动制钉机,设计要求为:

1)铁钉直径d=1.6~3.4mm.

2)铁钉长度25~80mm

3)生产率360枚/分

4)最大冷镦力3000n,最大剪切力2500n

5)冷镦滑块质量8kg,其他构件质量和转动惯量不计

6)要求结构紧凑,传动性能优良,噪声尽量减小

二. 自动制钉机的功能分解

自动制钉机要依次完成送丝校直,夹紧,剪断,冷挤,冷镦五个动作。图1所

图1自动制钉机的树状功能图

三.螺钉头冷镦机的运动转换功能图

图2自动制钉机的运动转换功能图

四.自动制钉机的形态学矩阵

表 1 螺钉头冷镦机的形态学矩阵

根据树状功能图及运动转换功能框图,已获得各功能元及执行构件所要实现的运动形式,然后,根据这些运动形式,匹配相应的执行机构。把功能元作为列,功能元解(即匹配的执行机构)作为行,可获得表1所示的自动制钉机的形态学矩阵。

对该形态学矩阵求解, 即把实现每一功能的任一解法进行组合,可得到多种运动方案。理论上求得的组合方案数为

n=4*4*4*4*4*4*4*4=65536 个方案。

在这些运动方案中,必须剔除那些有明显缺点和不能实现的方案。有的方案,就单个执行机构来说能实现执行动作,但把这些机构组合成系统后,就会发现在结构安排上是不可行的,整个机器太庞杂,制造成本太高。这些方案可以先加以否定,然后列出一批可行的方案,从中优选出好的运动方案。以下方案是经过综合考虑后得出的相对最佳方案。

五.该方案完全由机械执行机构组成,其工作原理及特点如下:

送料校直机构(1):首先送丝与校直动作要协调,又要使送丝有间隙性,因此我们选用了槽轮机构带动滚轮完成间歇送丝运动,并通过摩擦轮初步校直。另外我们的槽轮没有直接接到摩擦轮,而是接到齿轮,可以通过齿轮的一套替换可以实现不同的传动比,从而使摩擦轮的转速可调,使送丝长度可以变化,因此可调整钉子的长度,更好的满足设计要求。

夹紧机构(2):因为要在送丝后夹紧一段时间来实现其他工序,因此采用凸轮,利用其远休段夹紧铁丝一段时间来保障其他工序。虽然机构的尺寸设计比较复杂,但是传动平稳性较高,运行可靠。

冷镦钉帽机构(3):采用曲柄滑块机构实现直线往复功能,制造和结构相对简单,具有急回特性,能提高生产效率。

冷挤钉尖机构(4):为提高生产率,将冷镦和冷挤同时进行,因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律,同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备,时间准备,可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构,只是装配的位置不同而已。

剪断机构(5):采用曲柄滑块机构,运动规律与冷镦和冷挤相似,只不过是在冷挤过后实现剪切,也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构,只是起始状态和装配位置不同。

图3所示为该方案的运动示意图。

六. 方案的运动循环图

七.方案中间隙送丝机构槽轮的设计

由于槽轮运动的角速度和角加速度的最大值随槽数z的增大而减小,因此槽轮的槽数越多,柔性冲击越小,同时为了满足360枚/分的生产率,在该方案中我们采用了四槽两销的槽轮机构。而且槽轮的运动平稳性非常好,尤其是启动平稳性很好,这样有利于减小噪音。

槽轮机构的几何尺寸计算:

r=l*sinφ=lsin(π/z)

s=l*cosφ=lcos(π/z)

h>=s-(l-r-r)

d1

d2

其中l由安装的空间位置决定,取l=50, 则有

r=35.35

s=35.35

r约为r/6=5.89,取r=6

h>=26.7,取h=27

d1

d2

槽顶侧壁厚b=3~5mm,取b=3

锁止弧半径r0=r-r-b=26.35

八.方案中夹紧机构凸轮廓线的设计及运动学和动力学分析 由方案的运动循环图以及机构尺寸的综合考虑,选取对心直动滚子推杆几何封闭盘行凸轮机构,基圆半径r0=35mm, 滚子半径rr=10mm,偏心距e=0mm。凸轮以等角速度转过角90?的过程中,推杆按正弦加速度运动规律下降h=15mm。凸轮继续转过180?时,推杆保持不动。其后,凸轮再转过90?时,推杆按正弦加速度运动规律上升至起始位置。运动分配由运动循环图而定。

由设计要求可得凸轮的角速度w=12π/s=37.7rad/s为已知条件,利用win-tc如下程序画凸轮廓线以及计算最大位移s,最大加速度a,最大速度v最大压力角b,理论轮廓线,实际轮廓线,曲率半径.

#include

#include

#include

#include

#define h 60 /*最大行程*/

#define w 12.56637 /*角速度(度/秒)*/

#define k 5 /*循环步骤*/

#define a1 90 /*各段角度*/

#define a2 150

#define a3 240

#define a4 360

#define x0 400 /*凸轮转轴坐标*/

#define y0 280

#define pi 3.14159

#define t pi/180 /*度--》弧度*/

main() /*主程序*/

{float e,ro,rr,p,so,dx,dy,st,ct,c3,c4,c5,vmax,amax; /*变量说明*/

float s[200],v[200],a[200],b[200],x[200],y[200],xp[200],yp[200];

int c=detect,d,i=0,w=0;

/*----------------------------------------*/

initgraph(&c,&d,

e=10; /*偏心距*/ ro=80; /*基圆半径*/ rr=10; /*滚子半径*/ so=sqrt(ro*ro-e*e);

/*-------------------------------------------*/

for(p=0;p

{if(p

{s[i]=h*(p/90-sin(2*pi*p/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(1-cos(2*pi*p/90))/(90*t)*0.001; /* v 表示速度*/

a[i]=2*pi*h*w*w/pow(90*t,2)*sin(2*pi*p/90)*0.001; /* a 表示速度*/ }

if(p>a1&&p

{s[i]=60; v[i]=0; a[i]=0;}

if(p>a2&&p

{s[i]=h*(1-(p-a2)/90+sin(2*pi*(p-a2)/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(cos(2*pi*(p-a2)/90)-1)/(90*t)*0.001;

a[i]=-2*pi*h*w*w/pow((a3-a2)*t,2)*sin(2*pi*(p-a2)/(a3-a2))*0.001; }

if(p>a3) /*第四段: 近修 */

{s[i]=0; v[i]=0; a[i]=0; }

b[i]= (atan ((v[i]/ w+e)/(so+s[i]))) /(t); /* b 表示压力角*/

x[i]=x0+(so+s[i])*sin(p*t)+e*cos(p*t); /*理论廓线坐标*/

y[i]=y0+(so+s[i])*cos(p*t)-e*sin(p*t);

dx=(v[i]-e)*sin(p*t)+(so+s[i])*cos(p*t); /*x微分*/

dy=(v[i]-e)*cos(p*t)-(so+s[i])*sin(p*t); /*y微分*/

st=dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*sin值*/

ct=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*cos值*/

xp[i]=x[i]+rr*st; /*外实际廓线坐标*/

yp[i]=y[i]-rr*ct;

i++;

}

/*----------------------------------------------------------*/

circle(x0,y0,ro); /*画基圆*/

circle(x0,y0,e); /*画偏距圆*/

for(w=0;w

{line(x[w],y[w],x[w+1],y[w+1]); /*画理论廓线*/

line(xp[w],yp[w],xp[w+1],yp[w+1]); /*画外实际廓线*/

circle(x[w],y[w],rr); /*画滚子*/

}

circle(x[0],y[0],rr); /*滚子*/

circle(x[0],y[0],5); /*滚轴*/

circle(x[a1/k],y[a1/k],5); /*滚轴*/

circle(x[a2/k],y[a2/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a3/k],y[a3/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a4/k],y[a4/k],5);/*滚轴*/

line(x0+e,y0,x[0],y[0]+50);/*3条导路方向线*/

line(x0+e*cos(60*t),y0-e*sin(60*t),x[60/k],y[60/k]);

line(x0+e*cos(240*t),y0-e*sin(240*t),x[240/k],y[240/k]); arc(x0,y0,0,50,100);/*凸轮转向*/

line(x0+100,y0,x0+100-5,y0-15);/*转向箭头*/

line(x0+100,y0,x0+100+3,y0-15);/*转向箭头*/

getch();

/*----------------------运动线图---------------------------------------*/

line(0,180,360,180);

line(0,240,360,240);

line(0,360,360,360);

line(0,0,0,480);

line(a1,0,a1,480);

line(a2,0,a2,480);

line(a3,0,a3,480);

line(a4,0,a4,480);

line(360,0,360,480);

for(w=0;w

{line(w*k,180-s[w],(w+1)*k,180-s[w+1]);

line(w*k,240-v[w]*4,(w+1)*k,240-v[w+1]*4);

line(w*k,360-a[w]*10,(w+1)*k,360-a[w+1]*10);

getch();

/*--------------------------------数据列表--------------------------------*/

printf(

printf(

{printf(

amax=6.28*h*w*w/pow(90*t,2)*0.001; /*正弦加速运动规律时的最大速度*/

printf(

printf(

getch();

}

}

计算结果为基圆半径(mm) 35

偏心距(mm) 0

滚子直径(mm) 10

刀具直径(mm) 0

凸轮转向 顺时针方向

推程角(度) 90

远休止角(度) 180

回程角(度) 90

近休止角(度) 0

凸轮转角 刀具中心轨迹

凸轮轴直径(mm) 10

升程(mm) 15

回程最大类加速度(mm) 37.6169

回程最大类速度(mm) 19.0986

升程最大类加速度(mm) 37.6169

升程最大类速度(mm) 19.0986

最大压力角(度) 28.5467

根据上面的程序可以完成绘制凸轮内轮廓曲线图,如图所示。

根据上表做出位移,速度,加速度曲线图。

平面凸轮位移曲线图

平面凸轮速度曲线图

平面凸轮加速度曲线图

根据加速度曲线图可得,正弦加速度运动规律无刚性冲击也无柔性冲击。适用于中高速轻载。由表知压力角αmax=28.5467?,这样γmin=90?-28.5467?=61.4533?,满足了γmin>=40?~50?,而且传动角比较大,机构传力效果好。

九.方案中冷镦机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

由于设计要求结构紧凑,而且在镦挤过程中不需要太大的行程,且各执行机构属高速运转,过大的行程将引起额外的噪音。为了满足上述要求,取冷镦机构的行程为25mm,另外为提高生产效率,该曲柄滑块机构应具有急回特性,取k=1.2,再根据以上条件设计该机构,以下是利用autocad软件进行设计过程图。

序号 曲柄角度 点x坐标 点y坐标 点x速度 点y速度 点x加速度 点y加速度 度 米 米 米/秒 米/秒 米/(秒*秒) 米/(秒*秒) 0 45.0 0.0405 -0.026 -0.545 1.0e-5 -4.467 1.0e-5 1 60.0 0.0366 -0.026 -0.547 1.0e-5 4.0424 1.0e-5 2 75.0 0.0330 -0.026 -0.490 1.0e-5 12.062 1.0e-5 3 90.0 0.0299 -0.026 -0.385 1.0e-5 17.607 1.0e-5 4 105. 0.0277 -0.026 -0.254 1.0e-5 19.588 1.0e-5

5 120. 0.0264 -0.026 -0.120 1.0e-5 18.581 1.0e-5 6 135. 0.0260 -0.026 2.5e-4 1.0e-5 16.093 1.0e-5 7 150. 0.0264 -0.026 0.1024 1.0e-5 13.379 1.0e-5 8 165. 0.0274 -0.026 0.1869 1.0e-5 11.013 1.0e-5 9 180. 0.0289 -0.026 0.2564 1.0e-5 9.0648 1.0e-5 10 195. 0.0309 -0.026 0.3134 1.0e-5 7.3687 1.0e-5 11 210. 0.0332 -0.026 0.3587 1.0e-5 5.6784 1.0e-5 12 225. 0.0359 -0.026 0.3917 1.0e-5 3.7420 1.0e-5 13 240. 0.0386 -0.026 0.4096 1.0e-5 1.3476 1.0e-5 14 255. 0.0415 -0.026 0.4090 1.0e-5 -1.631 1.0e-5 15 270. 0.0443 -0.026 0.3856 1.0e-5 -5.190 1.0e-5 16 285. 0.0468 -0.026 0.336 1.0e-5 -9.157 1.0e-5 17 300. 0.0489 -0.026 0.2583 1.0e-5 -13.19 1.0e-5 18 315. 0.0503 -0.026 0.1537 1.0e-5 -16.81 1.0e-5 19 330. 0.0510 -0.026 0.0269 1.0e-5 -19.50 1.0e-5 20 345. 0.0507 -0.026 -0.113 1.0e-5 -20.71 1.0e-5 21 360. 0.0494 -0.026 -0.256 1.0e-5 -20.01 1.0e-5 22 375. 0.0471 -0.026 -0.386 1.0e-5 -17.07 1.0e-5 23 390. 0.0441 -0.026 -0.488 1.0e-5 -11.80 1.0e-5 24 405. 0.0405 -0.026 -0.545 1.0e-5 -4.467 1.0e-5

十.方案中冷挤机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

为提高生产率,将冷镦和冷挤同时进行,因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律,同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备,时间准备,可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构,只是装配的位置不同将曲柄替换为直杆而已。因此,该机构的设计及运动学和动力学分析可参看冷镦机构。在此不重复叙述。

十一.方案中剪断机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

采用曲柄滑块机构,运动规律与冷镦和冷挤相似,只不过是在冷挤过后实现剪切,也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构,只是起始状态和装配位置不同。

因此,该机构的设计及运动学和动力学分析可参看冷镦机构。

十二.电动机的选择

槽轮拨盘转速:为满足360枚/分的生产设计要求,根据运动循环图

拨盘转速为180转/分. 凸轮转速为360转/分.

由于机构完全相同,冷镦,冷挤和剪断机构的转速为360转/分.考虑到各执行构件的转速都较高,同时考虑到传动过程中的安装方便和协调传动比的问题,因此我们选用同步转速为n0=750 r/min(8级),50hz,380v的电动机。

十三.参考资料

1.邹慧君主编 机械原理课程设计手册 高等教育出版社

2.王淑仁主编 计算机辅助机构设计与分析 科学出版社

3.唐浩强主编 c语言程序设计 清华大学出版社

范文九:自动制钉机课程设计

1、工作原理及工艺动作过程

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝通过下列工艺动作来完成的。

1)校直钢丝。并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。

2)冷墩钉帽,在此前需夹紧钢丝。

3)冷挤钉尖。

4)剪断钢丝。

2、 原始数据及设计要求

1)铁钉直径φ1.6~φ3.4 mm。

2)铁钉长度25~80 mm。

3)生产率360枚/min。

4)最大冷墩力3000n,最大剪断力2500n。

5)冷墩滑块质量8kg,其它构件质量和转动惯量不计。

6)要求结构紧凑、传动性能优良、噪声尽量减小。

3、设计方案提示

1)送丝校直机构,要求使送丝与校直动作合一来考虑机构型式。同时应附加夹紧机构,在送丝时放松,其余时间夹紧。送丝校直机构可采用间歇运动机构带动摆动爪,摆动爪压紧钢丝并送丝校直。夹紧机构利用联动关系开合。

2)冷墩钉帽机构,可以采用移动或摆动式冲压机构,一般可用平面六杆机构或四杆机构,其移动、摆动的行程可在25mm左右为宜。为了减小电动机容量和机械速度波动可加飞轮。

3)冷挤和剪断机构在性能要求上与冷墩机构相同,因而采用机构也十分类似。

4)由于机构较多,相互动作协调十分重要,尽量考虑将各执行机构的原动件固连在一个主轴上。

4、 设计任务

1)按工艺动作要求拟定运动循环图。

2)进行送丝校直机构、冷墩钉帽机构、冷挤钉尖机构、剪断钢丝机构的选型。

3)机械运动方案的评价和选择。

4)按选定的电动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案。

5)设计飞轮和确定电动机型号。

6)画出机械运动方案简图。

7)对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。。。



范文十:自动制钉机课程设计书

目录

设计题目………………………………………………1

一.设计任务…………………………………………1

二.功能分解…………………………………………1

三.运动转换…………………………………………1-2

四.形态学矩阵……………………………………2-3

五.方案简述…………………………………………3

六.运动循环图………………………………………4

七.槽轮的设计………………………………………4-5

八.凸轮设计…………………………………………5-16

九.冷镦机构的设计…………………………………16-21

十.冷挤机构的设计……………………………………21 十一.剪断机构的设计……………………………………21 十二.电动机的选择……………………………………22 十三.参考资料…………………………………………23

设计题目:自动制钉机

工作原理及工艺动作过程

制造木工用大大小小的铁钉是将一卷直径与铁钉直径相等的低碳钢丝

通过下列工艺动作来完成的。

1)校直钢丝。并按节拍要求间歇地输送到装夹工位。

2)冷墩钉帽,在此前需夹紧钢丝。

3)冷挤钉尖。

4)剪断钢丝。

一. 明确设计任务

设计一台自动制钉机,设计要求为:

1)铁钉直径d=1.6~3.4mm.

2)铁钉长度25~80mm

3)生产率360枚/分

4)最大冷镦力3000n,最大剪切力2500n

5)冷镦滑块质量8kg,其他构件质量和转动惯量不计

6)要求结构紧凑,传动性能优良,噪声尽量减小

二. 自动制钉机的功能分解

自动制钉机要依次完成送丝校直,夹紧,剪断,冷挤,冷镦五个动作。图1所

图1自动制钉机的树状功能图

三.螺钉头冷镦机的运动转换功能图

图2自动制钉机的运动转换功能图

四.自动制钉机的形态学矩阵

表 1 螺钉头冷镦机的形态学矩阵

根据树状功能图及运动转换功能框图,已获得各功能元及执行构件所要实现的运动形式,然后,根据这些运动形式,匹配相应的执行机构。把功能元作为列,功能元解(即匹配的执行机构)作为行,可获得表1所示的自动制钉机的形态学矩阵。

对该形态学矩阵求解, 即把实现每一功能的任一解法进行组合,可得到多种运动方案。理论上求得的组合方案数为

n=4*4*4*4*4*4*4*4=65536 个方案。

在这些运动方案中,必须剔除那些有明显缺点和不能实现的方案。有的方案,就单个执行机构来说能实现执行动作,但把这些机构组合成系统后,就会发现在结构安排上是不可行的,整个机器太庞杂,制造成本太高。这些方案可以先加以否定,然后列出一批可行的方案,从中优选出好的运动方案。以下方案是经过综合考虑后得出的相对最佳方案。

五.该方案完全由机械执行机构组成,其工作原理及特点如下:

送料校直机构(1):首先送丝与校直动作要协调,又要使送丝有间隙性,因此我们选用了槽轮机构带动滚轮完成间歇送丝运动,并通过摩擦轮初步校直。另外我们的槽轮没有直接接到摩擦轮,而是接到齿轮,可以通过齿轮的一套替换可以实现不同的传动比,从而使摩擦轮的转速可调,使送丝长度可以变化,因此可调整钉子的长度,更好的满足设计要求。

夹紧机构(2):因为要在送丝后夹紧一段时间来实现其他工序,因此采用凸轮,利用其远休段夹紧铁丝一段时间来保障其他工序。虽然机构的尺寸设计比较复杂,但是传动平稳性较高,运行可靠。

冷镦钉帽机构(3):采用曲柄滑块机构实现直线往复功能,制造和结构相对简单,具有急回特性,能提高生产效率。

冷挤钉尖机构(4):为提高生产率,将冷镦和冷挤同时进行,因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律,同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备,时间准备,可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构,只是装配的位置不同而已。

剪断机构(5):采用曲柄滑块机构,运动规律与冷镦和冷挤相似,只不过是在冷挤过后实现剪切,也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构,只是起始状态和装配位置不同。

图3所示为该方案的运动示意图。

六. 方案的运动循环图

七.方案中间隙送丝机构槽轮的设计

由于槽轮运动的角速度和角加速度的最大值随槽数z的增大而减小,因此槽轮的槽数越多,柔性冲击越小,同时为了满足360枚/分的生产率,在该方案中我们采用了四槽两销的槽轮机构。而且槽轮的运动平稳性非常好,尤其是启动平稳性很好,这样有利于减小噪音。

槽轮机构的几何尺寸计算:

r=l*sinφ=lsin(π/z)

s=l*cosφ=lcos(π/z)

h>=s-(l-r-r)

d1

d2

其中l由安装的空间位置决定,取l=50, 则有

r=35.35

s=35.35

r约为r/6=5.89,取r=6

h>=26.7,取h=27

d1

d2

槽顶侧壁厚b=3~5mm,取b=3

锁止弧半径r0=r-r-b=26.35

八.方案中夹紧机构凸轮廓线的设计及运动学和动力学分析 由方案的运动循环图以及机构尺寸的综合考虑,选取对心直动滚子推杆几何封闭盘行凸轮机构,基圆半径r0=35mm, 滚子半径rr=10mm,偏心距e=0mm。凸轮以等角速度转过角90?的过程中,推杆按正弦加速度运动规律下降h=15mm。凸轮继续转过180?时,推杆保持不动。其后,凸轮再转过90?时,推杆按正弦加速度运动规律上升至起始位置。运动分配由运动循环图而定。

由设计要求可得凸轮的角速度w=12π/s=37.7rad/s为已知条件,利用win-tc如下程序画凸轮廓线以及计算最大位移s,最大加速度a,最大速度v最大压力角b,理论轮廓线,实际轮廓线,曲率半径.

#include

#include

#include

#include

#define h 60 /*最大行程*/

#define w 12.56637 /*角速度(度/秒)*/

#define k 5 /*循环步骤*/

#define a1 90 /*各段角度*/

#define a2 150

#define a3 240

#define a4 360

#define x0 400 /*凸轮转轴坐标*/

#define y0 280

#define pi 3.14159

#define t pi/180 /*度--》弧度*/

main() /*主程序*/

{float e,ro,rr,p,so,dx,dy,st,ct,c3,c4,c5,vmax,amax; /*变量说明*/

float s[200],v[200],a[200],b[200],x[200],y[200],xp[200],yp[200];

int c=detect,d,i=0,w=0;

/*----------------------------------------*/

initgraph(&c,&d,

e=10; /*偏心距*/

ro=80; /*基圆半径*/

rr=10; /*滚子半径*/

so=sqrt(ro*ro-e*e);

/*-------------------------------------------*/

for(p=0;p

{if(p

{s[i]=h*(p/90-sin(2*pi*p/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(1-cos(2*pi*p/90))/(90*t)*0.001; /* v 表示速度*/

a[i]=2*pi*h*w*w/pow(90*t,2)*sin(2*pi*p/90)*0.001; /* a 表示速度*/ }

if(p>a1&&p

{s[i]=60; v[i]=0; a[i]=0;}

if(p>a2&&p

{s[i]=h*(1-(p-a2)/90+sin(2*pi*(p-a2)/90)/(2*pi));

v[i]=h*w*(cos(2*pi*(p-a2)/90)-1)/(90*t)*0.001;

a[i]=-2*pi*h*w*w/pow((a3-a2)*t,2)*sin(2*pi*(p-a2)/(a3-a2))*0.001; }

if(p>a3) /*第四段: 近修 */

{s[i]=0; v[i]=0; a[i]=0; }

b[i]= (atan ((v[i]/ w+e)/(so+s[i]))) /(t); /* b 表示压力角*/

x[i]=x0+(so+s[i])*sin(p*t)+e*cos(p*t); /*理论廓线坐标*/

y[i]=y0+(so+s[i])*cos(p*t)-e*sin(p*t);

dx=(v[i]-e)*sin(p*t)+(so+s[i])*cos(p*t); /*x微分*/

dy=(v[i]-e)*cos(p*t)-(so+s[i])*sin(p*t); /*y微分*/

st=dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*sin值*/

ct=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); /*cos值*/

xp[i]=x[i]+rr*st; /*外实际廓线坐标*/

yp[i]=y[i]-rr*ct;

i++;

}

/*----------------------------------------------------------*/

circle(x0,y0,ro); /*画基圆*/

circle(x0,y0,e); /*画偏距圆*/

for(w=0;w

{line(x[w],y[w],x[w+1],y[w+1]); /*画理论廓线*/

line(xp[w],yp[w],xp[w+1],yp[w+1]); /*画外实际廓线*/

circle(x[w],y[w],rr); /*画滚子*/

}

circle(x[0],y[0],rr); /*滚子*/

circle(x[0],y[0],5); /*滚轴*/

circle(x[a1/k],y[a1/k],5); /*滚轴*/

circle(x[a2/k],y[a2/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a3/k],y[a3/k],5);/*滚轴*/

circle(x[a4/k],y[a4/k],5);/*滚轴*/

line(x0+e,y0,x[0],y[0]+50);/*3条导路方向线*/

line(x0+e*cos(60*t),y0-e*sin(60*t),x[60/k],y[60/k]);

line(x0+e*cos(240*t),y0-e*sin(240*t),x[240/k],y[240/k]);

arc(x0,y0,0,50,100);/*凸轮转向*/

line(x0+100,y0,x0+100-5,y0-15);/*转向箭头*/

line(x0+100,y0,x0+100+3,y0-15);/*转向箭头*/

getch();

/*----------------------运动线图---------------------------------------*/

line(0,180,360,180);

line(0,240,360,240);

line(0,360,360,360);

line(0,0,0,480);

line(a1,0,a1,480);

line(a2,0,a2,480);

line(a3,0,a3,480);

line(a4,0,a4,480);

line(360,0,360,480);

for(w=0;w

{line(w*k,180-s[w],(w+1)*k,180-s[w+1]);

line(w*k,240-v[w]*4,(w+1)*k,240-v[w+1]*4);

line(w*k,360-a[w]*10,(w+1)*k,360-a[w+1]*10);

getch();

/*--------------------------------数据列表--------------------------------*/

printf(

printf(

{printf(

amax=6.28*h*w*w/pow(90*t,2)*0.001; /*正弦加速运动规律时的最大速度*/

printf(

printf(

getch();

}

}

计算结果为基圆半径(mm) 35

偏心距(mm) 0

滚子直径(mm) 10

刀具直径(mm) 0

凸轮转向 顺时针方向

推程角(度) 90

远休止角(度) 180

回程角(度) 90

近休止角(度) 0

凸轮转角 刀具中心轨迹

凸轮轴直径(mm) 10

升程(mm) 15

回程最大类加速度(mm) 37.6169

回程最大类速度(mm) 19.0986

升程最大类加速度(mm) 37.6169

升程最大类速度(mm) 19.0986

最大压力角(度) 28.5467

根据上面的程序可以完成绘制凸轮内轮廓曲线图,如图所示。

根据上表做出位移,速度,加速度曲线图。

平面凸轮位移曲线图

平面凸轮速度曲线图

平面凸轮加速度曲线图

根据加速度曲线图可得,正弦加速度运动规律无刚性冲击也无柔性冲击。适用于中高速轻载。由表知压力角αmax=28.5467?,这样γmin=90?-28.5467?=61.4533?,满足了γmin>=40?~50?,而且传动角比较大,机构传力效果好。

九.方案中冷镦机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

由于设计要求结构紧凑,而且在镦挤过程中不需要太大的行程,且各执行机构属高速运转,过大的行程将引起额外的噪音。为了满足上述要求,取冷镦机构的行程为25mm,另外为提高生产效率,该曲柄滑块机构应具有急回特性,取k=1.2,再根据以上条件设计该机构,以下是利用autocad软件进行设计过程图。

序号 曲柄角度 点x坐标 点y坐标 点x速度 点y速度 点x加速度 点y加速度 度 米 米 米/秒 米/秒 米/(秒*秒) 米/(秒*秒)

0 45.0 0.0405 -0.026 -0.545 1.0e-5 -4.467 1.0e-5 1 60.0 0.0366 -0.026 -0.547 1.0e-5 4.0424 1.0e-5 2 75.0 0.0330 -0.026 -0.490 1.0e-5 12.062 1.0e-5 3 90.0 0.0299 -0.026 -0.385 1.0e-5 17.607 1.0e-5 4 105. 0.0277 -0.026 -0.254 1.0e-5 19.588 1.0e-5 5 120. 0.0264 -0.026 -0.120 1.0e-5 18.581 1.0e-5 6 135. 0.0260 -0.026 2.5e-4 1.0e-5 16.093 1.0e-5 7 150. 0.0264 -0.026 0.1024 1.0e-5 13.379 1.0e-5 8 165. 0.0274 -0.026 0.1869 1.0e-5 11.013 1.0e-5 9 180. 0.0289 -0.026 0.2564 1.0e-5 9.0648 1.0e-5 10 195. 0.0309 -0.026 0.3134 1.0e-5 7.3687 1.0e-5 11 210. 0.0332 -0.026 0.3587 1.0e-5 5.6784 1.0e-5 12 225. 0.0359 -0.026 0.3917 1.0e-5 3.7420 1.0e-5 13 240. 0.0386 -0.026 0.4096 1.0e-5 1.3476 1.0e-5 14 255. 0.0415 -0.026 0.4090 1.0e-5 -1.631 1.0e-5 15 270. 0.0443 -0.026 0.3856 1.0e-5 -5.190 1.0e-5 16 285. 0.0468 -0.026 0.336 1.0e-5 -9.157 1.0e-5 17 300. 0.0489 -0.026 0.2583 1.0e-5 -13.19 1.0e-5 18 315. 0.0503 -0.026 0.1537 1.0e-5 -16.81 1.0e-5 19 330. 0.0510 -0.026 0.0269 1.0e-5 -19.50 1.0e-5 20 345. 0.0507 -0.026 -0.113 1.0e-5 -20.71 1.0e-5 21 360. 0.0494 -0.026 -0.256 1.0e-5 -20.01 1.0e-5 22 375. 0.0471 -0.026 -0.386 1.0e-5 -17.07 1.0e-5 23 390. 0.0441 -0.026 -0.488 1.0e-5 -11.80 1.0e-5 24 405. 0.0405 -0.026 -0.545 1.0e-5 -4.467 1.0e-5

十.方案中冷挤机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

为提高生产率,将冷镦和冷挤同时进行,因此该机构与冷镦机构具有相同的运动规律,同时为简化设计工作量和减少加工生产该机构所须的生产设备,时间准备,可设计将冷镦和冷挤使用同种曲柄滑块机构,只是装配的位置不同将曲柄替换为直杆而已。因此,该机构的设计及运动学和动力学分析可参看冷镦机构。在此不重复叙述。

十一.方案中剪断机构(曲柄滑块机构)的设计及运动学和动力学分析

采用曲柄滑块机构,运动规律与冷镦和冷挤相似,只不过是在冷挤过后实现剪切,也可使用与冷镦和冷挤相同的曲柄滑块机构,只是起始状态和装配位置不同。

因此,该机构的设计及运动学和动力学分析可参看冷镦机构。

十二.电动机的选择

槽轮拨盘转速:为满足360枚/分的生产设计要求,根据运动循环图

拨盘转速为180转/分. 凸轮转速为360转/分.

由于机构完全相同,冷镦,冷挤和剪断机构的转速为360转/分.考虑到各执行构件的转速都较高,同时考虑到传动过程中的安装方便和协调传动比的问题,因此我们选用同步转速为n0=750 r/min(8级),50hz,380v的电动机。

十三.参考资料

1.邹慧君主编 机械原理课程设计手册 高等教育出版社

2.王淑仁主编 计算机辅助机构设计与分析 科学出版社

3.唐浩强主编 c语言程序设计 清华大学出版社

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