机械原理课程设计单轴六角自动车床刀架进给装置文档格式.docx
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3)刀架进刀装置要求结构简单紧凑、工作可靠。
2系统运动方案设计
确定系统的工艺动作之后,需选择适宜的机构型式将其实现,故这一过程也称为机构的选型,它需要考虑多方面的因素,如运动变换要求、尺寸限制、制造成本、动力性能、效率高低、操作方便安全可靠等等。
2.1.原动机类型的选择
在机械系统设计过程中,原动机的选择是非常重要的一个环节,因为它直接影响到动力输出的稳定性、系统运行效率和总体结构。
现代机械中,常见的原动机有热机、电动机、液动机和气动机,各自具有不同的特点和应用。
热机包括蒸汽机和内燃机,其应用范围相对单一,主要用于经常变换工作场所的机械设备和运输车辆。
电动机在现代机械中应用最为广泛,尤其是交流异步电动机,其具有结构简单,价格低廉,动力源方便等优点,但功率系数较低,且调速不便,适用于运行环境比较稳定、调速范围窄的场合。
液动机一般调速方便,且传动链较短,但需配备液压站,成本较高。
当只需实现简单的运动变换时,气动机较为方便,其缺点是有一定的噪声。
本设计中对原动机的要求为:
运行环境稳定、结构简单、成本较低,综合以上各种原动机的特点,选择交流异步电动机作为单轴六角自动车床刀架进给装置的原动机。
2.2.减速器类型的选择
减速器是指原动机与工作机之间独立封锁式传动装置,用来减低转速并相应地增大转矩。
减速器种类繁多,一般可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器。
齿轮减速器的优点是结构简单,运转平稳,安装方便,其缺点是传动比的分配比较麻烦;
而蜗杆减速器具有结构紧凑,传动比大,噪音低等优点,但容易引起发热、漏油、涡轮磨损等问题。
行星齿轮减速器[3]的主要特点有:
结构紧凑、重量轻、体积小、传动比大等优点,但其结构比较复杂,制造和安装较为困难,成本也高。
在本设计中,对减速器要求为:
传动比较小,结构尽量简单,成本低廉,制造安装方便。
综合以上各种减速器的优缺点,选择圆柱-圆锥齿轮减速器作为单轴六角自动车床刀架进给装置的减速器。
2.3.实现单轴六角自动车床刀架进给装置的机构选择
在单轴六角自动车床刀架进给装置中,刀架的运动为复合运动,即凸轮的间歇运动与具有特定运动规律的左右往返运动。
满足这种要求的机构有很多,在此仅讨论摆动导杆机构和凸轮机构。
1.摆动导杆机构
图1摆动导杆机构
图1所式为摆动导杆机构,具有结构简单,零件加工容易,易实现所需动作要求等优点,但其结构零件重用性差,比较适合于执行机构不改变的系统。
2.凸轮机构
图2凸轮机构
凸轮机构的特点是结构简单、紧凑,能精确实现所需的运动轨迹,其缺点是从动件行程不宜过大,且曲面加工成本较高。
适用于传力较小、运动灵活、运动规律复杂的场合。
本设计中,空间要求有限,要求运动简易灵活,所以选择凸轮机构能够满足要求。
2.4.实现送料动作的机构选择
工件切削之前要有送料装置,提供要切削的工件。
这个装置可以由很多原理来组合,如可用凸轮连杆和齿轮副符合完成,也可采用机械推拉原理,将工件从其他工件中退出,然后用机械手将其抽走,还可以利用摩擦传动原理,这里采用此原理,利用两个摩擦轮完成。
送料机构简图:
图3双摩擦轮机构
采用摩擦轮的特点是结构简单,工作可靠,成本低,易加工,要求运动空间小。
所以送料装置选择摩擦轮装置
2.5.系统运动方案的确定
综合以上的分析,最终确定的系统运动方案见下表:
表1系统运动方案
原动机
减速器
床刀架进给装置的机构
送料机构
交流异步电动机
齿轮减速器
摆动导杆机构和凸轮机构
双摩擦轮机构
2.6.绘制系统运动循环图
为了表达单轴六角自动车床刀架进给装置各执行机构在一个运动循环中各动作的协调配合关系,选择送料的双摩擦齿轮、凸轮、杠杆,刀架为对象,以分配轴旋转一周为一个运动周期,画出前刀架系统运动循环图,结果如下:
图4前刀架系统运动循环图
因为后刀架和上刀架的传动及结构原理与前刀架基本相同。
系统运动循环图原理相同、彼此相似,所以就不一一例举。
3系统运动方案实现
3.1.凸轮分析
3.1.1.凸轮机构选型
在单轴六角自动车床刀架进给装置中,凸轮机构主要为杠杆提供特定的运动规律,完成控制刀架的切削工作。
凸轮种类
代号
D
D1*
R
R1
d
d1
R2
b
前后刀架凸轮
124
142
82.5
65
19
32D
22±
0.1
8±
主刀架凸轮
40D
26±
根据工艺动作的要求,本设计中盘形凸轮作为原动件。
考虑到从动件为低速旋转,为了提高凸轮的耐磨性,采用滚子从动件凸轮机构。
表二:
单轴六角自动车床凸轮毛坯尺寸
3.1.2.凸轮的制作过程
图5:
*滚子直径d实际为Φ18,为使滚子和凸轮曲线表面成点接触,铣刀直径取用Φ19。
*D1为分度圆。
图6:
凸轮空行程曲线样板
1凸轮曲线设计
1工作行程曲线是使杠杆等角速度摆动的曲线,以便使刀架作等速进给运动。
在生产活动中一般为阿基米德螺旋线。
2空行程曲线包括刀架快速接近的上升曲线和刀架快速退回的下降曲线,它是按照空行程曲线样板绘制的,是根据尽可能缩短快进快退时间而又要避免机构中受力过大及发生冲击的要求设计出来的,它通常是近似于等加速曲线的圆弧。
要注意,按照样板画出来的曲线是凸轮的轮廓曲线,不是滚子中心的轨迹曲线。
同时绘制是要使样板与凸轮中心重合。
2绘制凸轮曲线的步骤
1绘制各段工作行程曲线
a.定出各段曲线的滚子中心的起点和终点的位置:
找出每段曲线的起点和终点的分度弧线。
此分度弧线与半径(R起+d/2)和(R终+d/2)的交点,就是滚子中心的起点和终点的位置。
通常为制造方便,用铣刀半径(比滚子直径大0.5~1毫米)代替上述的d/2。
b.定出各段工作行程曲线的起点和终点:
以滚子中心的起点和终点为圆心,绘出滚刀的外圆,并自滚子中心至凸轮中心做连线,这些连线与滚子外圆的交点即为凸轮工作行程的起点及终点。
c.画出工作行程的滚子中心轨迹线。
d.画出工作行程的凸轮工作行程曲线:
按滚子中心轨迹作距离为铣刀半径的等距离线,即为凸轮工作行程曲线。
2绘制各段空行程曲线。
3绘制各段曲线间的连接圆弧:
圆弧半径应该大于或等于滚子半径。
图8:
横刀架凸轮实例
3.2.杆件分析
3.2.1.控制前刀架的杆件
控制前刀架的杆件是杠杆比为1:
1的杠杆,此杠杆一端安装有滚子,与凸轮接触,另一端安装有滑块,组成摆杆滑块机构,带动刀架滑板移动,使车刀对工件进行切削,完成前刀架的切削任务。
图9:
控制前刀架的传动杆件
3.2.2.控制后刀架的杆件
后刀架的传动及结构原理与前刀架相同,后刀架的运动由固定在分配轴上的第二个凸轮控制的,由于后刀架装在机床后部,离凸轮的距离较远,且给进方向与前刀架正好相反,因此采用两级杠杆进行传动。
图10:
控制后刀架的传动杆件
3.2.3.控制上刀架的杆件
上刀架的传动及结构原理与后刀架基本相同,因为上刀架在机器的上部进行运转,所以上刀架除了通过两级杠杆外,还经过拉杆带动上部的杠杆等,从而带动上刀架滑座沿导轨上下移动,对工件进行切削。
图11:
控制上刀架的传动杠杆
3.3.送料装置分析
传动装置的选择有很多,如可用凸轮连杆和齿轮副符合完成,也可采用机械推拉原理,将工件从其他工件中退出,然后用机械手将其抽走,还可以利用摩擦传动原理,利用两个摩擦轮完成。
因为考虑到运行效率与简单易行的实施方案,所以此设计采用特点为结构简单,工作可靠,成本低,易加工,要求运动空间小的摩擦轮来进行送料操作。
图12:
送料机构简图
4具体计算
4.1.列出必要的计算公式
N=L/f
T工=ΣN/n*60s
T估=1.2*T工
T空=T估*Σβ/100
T=T工+T空
α=Σα*N/ΣN
4.2.用表格列出凸轮的计算结果:
表三:
凸轮的计算结果
刀架
工序号
工步内容
工作行程L
进给量f
所需主轴转速N
转过格数
设计凸轮数据
空行程β
工作行程α
格数
自
至
送料
1
3
前刀架
2
车刀快进车Φ10的外圆
14mm
0.1mm/r
140r
28
33
停刀
36
4
切槽修光
1.5mm
0.02mm/r
85r
15
53
后刀架
5
导角停刀
0.03mm/r
50r
12
67
上刀架
6
快进后刀快退
6.0mm
0.04mm/r
150r
30
100
总计
425r
85
5收获和体会
在这普通平凡的两周时间里,我们有幸一起努力,依靠集体的力量去追求共同的目标,尽管过程坎坷,却不失为一种历练。
这样的经历,值得拥有。
为期两周的机械原理课程设计即将结束,从接到设计任务开始,我们一路走来,历经波折,有喜悦,也有失落;
有成功,亦有挫折。
但无论如何,我们还是坚持到了最后,顺利完成了这次设计任务。
回顾过去的十来天,感慨颇多。
在这次课程设计正式开始之前,我们已经做了一定的准备,譬如从图书馆借阅相关的书籍,熟悉必要的工具软件和提高编程计算能力。
课程设计开始的第一天,我们经过讨论,确定了我们的设计题目:
设计一个单轴六角自动车床刀架进给装置,并且很快明确了分工:
由沈亚进行数据计算和说明书的编写,武广雷主要负责SolidWorks画图装配和机构简图的绘制,而我则负责查找资料,分析各个机构的利弊,选择合适的机构。
当然,这种分工也不是绝对的,更不代表我们的工作是互为独立的。
例如,机构运动方案的讨论确定、传动系统和执行系统的机构选择,都需要我们一起参与;
绘图所需的部分尺寸,需要先通过仔细的计算得到结果;
而文档的编写,亦是伴随着设计的不断深入,才能得以完善。
简而言之,整个设计过程应该是互动的。
因此,明确的分工和高效的合作,是保证我们此次顺利完成设计的一大重要因素。
在十几天的设计过程中,我们学习到了很多,尤其是在课堂上所无法汲取的知识和设计经验。
以往的上课只是老师授予知识,我们更多的是被动的学习。
而课程设计正好相反,它提供了一个利用所学知识自由发挥的机会。
从设计题目的构思,到运动方案的确定,再到相关资料的搜索,还有动画制作、文档编写、改正错误,这些点点滴滴,都是主动努力的结果,更是平时难以获得的经历。
因此也可以说,课程设计给了我们一次提高自身的机会。
由于整个设计过程是由三个人协作完成的,因而毫无疑问,团队合作是非常重要的。
这不仅需要我们经常交流意见,也需要能够很好地理解各自的设计意图。
在发生分歧的时候,通过讨论来解决,避免各自的工作出现不一致。
这对于顺利完成一项设计任务是极其重要的。
当然,在设计过程中,我们也犯了不少的错误,有的是原理上的,有的则是配合上的。
在一开始构思运动方案和设计执行系统时,由于缺乏必要的数据,对实际运行结果没有多加考虑,而在经过了相关的动力学分析和全局考虑之后,才发现原先的设计存在问题,导致了返工,这也损失了一定的时间。
例如我们在计算凸轮时,一开始把凸轮想象地有些简单,后来才发现有些因素没有考虑在内,所以我们只能重新再做。
而偶尔也会出现画图的尺寸和计算所得结果不一致的情况,这说明在一致性检查方面还做的不够。
忙碌的十几天终于过去了,我们最终完成了设计任务。
这固然得益于充分的准备、明确的分工和合作等因素,但其实最重要的,是态度。
正所谓“态度决定一切”,这种态度不仅是面对一项任务的态度,更是在面对困难挫折时不放弃的态度,也是踏踏实实做好工作的一种态度。
课程设计虽然即将结束,但我们在这整个过程中所学到的知识和技巧,取得的经验教训并没有随着失去,而是会激发我们在以后的学习工作中,以一种正确的态度和方法,去迎接不断的挑战。
6参考文献
[1]机械原理教程(第2版),申永胜,清华大学出版社,2009.
[2]机械原理课程设计手册,邹慧君,高等教育出版社,2010.
[3]金属切削机床挂图,曹桄,上海交通大学出版社,1985.
[4]金属切削机床概论,吴圣庄,机械工业出版社,1987.
[5]朱孝录,齿轮传动设计手册,北京:
化学工业出版社,2005。
[6]三维资源在线,三维标准件模型,
[7]成大先,机械设计手册第五版,北京:
化学工业出版社,2008。
[8]杨国太陈玉,空间凸轮在自动灌装机中的应用与设计,机械传动,第32卷第2期:
82-89,2008年2月。
[9]杨家军,机械原理基础篇,武汉:
华中科技大学,2005。
[10]张继春王剑峰,圆柱凸轮机构的参数化造型和运动仿真,科学技术与工程,第6卷第9期:
1213-1215,2006年5月。
[11]兴伦电子学习,槽轮机构的运动和动力特性,
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