1、1课程设计锁粱自动成型机床切削机构设计课程名称： 机械原理 学 院：机械工程学院 专 业： 机自 102 2锁粱自动成型机床切削机构设计目录一、 设计任务书3二、 原动机的选择4三、 课程设计说明53.1 功能原理分析53.2 绘制功能逻辑图63.3 用形态学矩阵法创建机械系统运动方案63.4 传动机构的选择与比较73.5 送料机构的选择与比较93.6 夹紧机构的选择与比较103.7 进给机构的选择与比较113.8 运动方案简图12四、运动方案工作原理的说明与选择134.1 工作原理说明134.1 方案的比较与选择13五、运动循环图145.1 送料机构的尺寸设计145.2 夹紧机构凸轮参数设计
2、145.3 进给机构凸轮参数设计165.4 绘制运动循环图19六、PRO/E 对六杆送料机构运动分析19七、参考资料及文献313第一部分 锁梁自动成型机床切削机构设计任务书题号 A1 一、本次课程设计要求设计出具有下列功能的机构锁梁自动成型机床加工锁梁（即挂锁上用于插入门扣的钩状零件）的工序为：将盘圆钢条校直、切槽、车圆头、切断和搬弯成型。本机构为该机床的搬弯成型工艺部分，由送料机构、夹紧机构和切削进给机构组合而成。切削加工原理如下图：送料夹持器 1将工件 7 送到切削加工工位。弹簧夹头的锥套 6 移动，使夹紧爪 5 将工件 7 夹紧，送料夹持器 1 即返回。圆锥凸轮 2 移动，使与切槽刀杆和
3、切断刀杆相联的摆杆 3 摆动，开始进刀，由于刀盘 4 的旋转运动，是工件被出圆槽、圆头和最后切断。圆锥凸轮 2 返回，摆动刀杆退刀，弹簧夹头松开工件，待送料夹持器 1 第二次送进时，将已切削成型的工件推出工位。 件 LD21653一、 机构设计的有关数据1生产率 10 件/分2机电输入转速：n1=700 转/分3工件尺寸：L=250 D1= 10 D2= 7二、 课程设计项目内容：41 目标分析：根据设计任务书中规定的设计任务，进行功能分析，做出工艺动作的分解，明确各个工艺动作的工作原理。2 创新构思：对完成各工艺动作和工作性能的执行机构的运动方案进行全面构思。对各可行方案进行运动规律设计、机
4、构型式设计和协调设计。3 方案拟定：拟定总体方案，进行执行系统、传动系统、原动机的选择和基本参数设计。4 方案评价：对各行方案进行运动分析、力分析及有关计算、以进行功能、性能评价和技术、经济评价。5 方案决策：在方案评价的基础上进行方案决策，在可行方案。确认其总体设计方案，绘制系统运动简图、编写总体方案设计计算机说明书。三、 课程设计要求：1 按工艺动作设计多个组合机构的总体方案，根据评标的运动特性、传力特性、工作可靠性、结构紧凑性和制造经济性等进行分析比较，最后确定一、二个较好的方案，拟定出运动方案示意图。2 分解工艺动作，根据生产率绘制送料机构、定位机构和进刀机构的运动循环图。 （4 号图
5、）3 根据生产率和电机转速，设计传动系统。4 用图解法对送料机构、定位机构和进刀机构进行运动设计，绘制组合机构的运动简图。 （4 号图）5 用计算机辅助设计对送料机构进行运动分析：（1） 编制计算流程框图。（2） 根据计算流程框图编制主程序，上机计算及打印结构6 用计算机辅助设计对凸轮机构进行设计，绘出凸轮轮廓和从动件位移曲线7 编写课程设计说明书。内容包括：设计题目、工艺要求、设计内容、方案选择与比较、各机构类型和运动参数的选择、机构运动设计步骤、设计结构、设计结构、传动系统设计、机构运动分析计算流程框图、主程序及计算结构、凸轮机构设计、参考资料目录和设计小结等。 （20 页以上）五、机械原
6、理课程设计题目分配：1.凡学号末位第二位数（即十位数）为、的同学作锁梁自动成型机切削机构 （即 A1A10 ） 。2.学号末位数（即个位数）为题号代号。例：学号 03*13 的同学作锁梁自动成型机切削机构。题号代号为 A3 的数据。附表：锁梁自动成型机床切削机构设计题目数据题目代号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10生 产 率 10 12 15 18 20 24 25 28 30 32电机转速 700 750 800 850 900 950 1000 1100 1200 1250工件长度 250 240 225 200 190 180 160 150 120 100工
7、件 D1 10 10 9 9 8 8 6 6 5 5工件 D2 7 7 6 6 5 5 4 4 3.5 3.5齿轮模数 6 6 5 5 4 4 3 3 2.5 2.55第二部分 原动机的选择锁粱自动成型机床应用于大批量的生产，原动机启动频繁，切削工件需要的功率较大，应选三相电机，必须在长时间里连续工作，为满足以上要求可以选择三相异步电动机作为原动机，额定电压为 380V，额定转速为 700 转每分。第三部分 课程设计说明一、机械原理课程设计的目的和要求机械原理课程设计是工科院校机械类学生在大学期间利用已学过的知识和计算机工具第一次比较全面的、具有实际内容和意义的课程设计，也是机械原理课程的一个
8、重要的实践教学环节。机械原理课程设计是将知识转化为能力的桥梁，其主要目的是进一步巩固和加深学生所学的理论知识，并将其系统化；培养学生综合运用所学知识独立解决实际问题的能力；使学生初步掌握机械运动方案设计，并在机构分析与综合方面受到一次比较全面的训练。随着生产技术的不断发展和人民生活水平的日益提高，机械产品种类日益增加。例如：各种金属切削机床、仪器仪表、重型机械、轻工机械、纺织机械、石油化工机械、交通运输机械、海洋作业机械、钢铁成套设备以及办公设备、家用电器、儿童玩具等。各种机械设备一般均需实现生产和操作过程的自动化，或者实现某一工艺动作过程。因此，机械设备设计首先需要进行机械运动方案的设计和构
9、思，各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。这些新机械设备的创新设计要求设计者除了掌握各种典型机构的工作原理、结构特点、设计方法和应用场合等知识外，还要考虑如何选择巧妙的工艺动作过程来达到预定的机械功能求，如何选用或创新机构型式并组合成机械运动方案完成上述选定的工艺过程。机械运动方案及机械运动简图设计是机械产品设计的第一步，也是决定机械产品质量水平高低、性能优劣和经济效益好坏的关键性的一步。机械原理课程设计要求针对某种简单机器（工艺动作过程比较简单）进行机械运动简图设计，其中包括机器功能分析、工艺动作确定、执行机构选择、机械运动方案评价和机构尺度综合等。通过机械原理课程设计，更为重要的是培养学
10、生开发和创新机械的能力。创新能力的培养在机械原理课程设计中占有十分重要的位置。二、机械原理课程设计的内容和步骤1、机械设计的一般过程不论哪一类设计，为了提高机械设计的质量，必须有一个科学设计的程序，机械设计6的一般进程可分为四个阶段：产品规划阶段、方案设计阶段、详细设计阶段和改进设计阶段。通常广泛实施和应用的程序可归纳成附表 1 所示的框图程序。1）产品规划阶段 其中心任务是进行需求分析、市场预测、可行性分析、确定设计参数及制约条件，最后给出详细的设计任务书（或要求表） ，作为设计、评价和决策的依据。2）方案设计阶段 需求是以产品的功能来体现的，功能与产品设计关系是因果关系，但又不是一一对应的
11、。体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理，因此，这一阶段是在功能分析的基础上，通过创新构思、搜索探求、优化筛选取得较理想的工作原理方案。对于机械产品来说，在功能分析和工作原理确定的基础上进行工艺动作构思和工艺动作分解，初步拟定各执行构件动作相互协调配合的运动循环图，进行机械运动方案的设计（即机械系统的型综合和数综合）等。这就是机械产品方案设计的主要内容。附表 1 机械设计的一般程序框图设计阶段 设计程序内容与设计步骤 阶段设计目标市 场 需 求提出设计任务需求水平分析明确任务要求功能分析和工作原理确定工艺动作分析、执行动作确定机械运动方案的设计与评价评价优化机械运动简图优化机械运动简图设计
12、计算说明书设计任务书可行性研究报告任务要求明细表产品规划方案设计详细设计改进设计机械构形构思与设计机械总装图设计机械部件设计机械零件设计技术文件编制设计计算说明书施 工 图使用说明书标准、通用件明细表样机试制工作总结样机性能试验检测样机试用情况报告针对存在问题进行技术完善进行改进完善设计研 制 报 告用户试用报告性能测试报告报 告改进设计图纸73）详细设计阶段 主要是将机械的构形构思和机械运动简图具体转化为机器及其零部件的合理结构。也就是要完成机械产品的总体设计、部件和零件设计，完成全部生产图纸并编制设计说明书等有关技术文件。4）改进设计阶段 根据样机性能测试数据，用户使用以及在鉴定中所暴露的
13、各种问题进一步做出相应的技术完善工作，以确保产品的设计质量。这一阶段是设计过程不可分割的一部分，通过这一阶段的工作可以进一步提高产品的效能、可靠性和经济性，使产品更具有生命力。2、机械运动简图设计机械运动简图设计主要包括下列内容：1）功能原理方案的设计和构思8根据机械所要实现的功能（功用）采用有关的工作原理，由工作原理出发设计和构思出工艺动作的过程就是功能原理方案设计。在功能设计中，应将机械将要达到的总功能，分解成多个功能元的运动和动作，确定运动方案。在确定功能元中还应考虑各执行机构间的协调配合关系，画出机械运动循环图。值得指出的是，一个灵巧的功能原理方案是创新机械的出发点和归宿。如下图所示。
14、2）机械运动方案设计机械运动方案通常用机械运动示意图来表示，它是根据功能原理方案中提出的工艺动作过程及各个动作的运动规律要求，选择相应的若干个执行机构，并按一定的顺序把它们组合成机械运动示意图，这个机械系统应能合理地、可靠地完成上述工艺动作。机械运动方案就是机械运动简图设计中的型综合，机械运动方案中所画出的表示机构结构型式、机构相互联接情况的示意图是进行机械运动简图设计尺度综合的依据。3）机械运动简图的尺度综合将机械运动方案中各个执行机构根据工艺动作运动规律和机械运动循环图的要求进行尺度综合。机械运动简图中各机构的运动尺寸（如有高副机构还应包括高副的形状）都要通过分析、计算加以确定。当然在设计
15、机械运动简图进行尺度综合时，应该同时考虑其运动条件和动力条件，否则不利于设计性能良好的新机械。子功能 1子功能 2子功能 3子功能 n总功能相应工艺动作相应工艺动作相应工艺动作相应工艺动作执行机构执行机构执行机构执行机构执行动作执行动作执行动作执行动作附图 1.1 机器的功能、工艺动作及执行机构框图9第一部分 机构设计锁梁自动成型机床切削机构的功能与设计要求图 1-1.1图 1-1.1 所示为挂锁的一个零件，称为 “锁梁” 。锁梁自动成型机床切削机构的功能是将材料切削加工成图 1-1.1 所示的“锁梁” 。设计要求和参数为：1 “锁梁”的形状如图 1-1.1 所示；2 连续自动生产；3 生产能
16、力为 10 件/min；4 加工质量要达到规定的技术要求；5 机械系统运动方案应力求简单，可靠； 10二、工作原理图及其解释9 件 LD216754321图 1-2.1切削加工原理如上图：送料夹持器 1 将工件 7 送到切削加工工位。弹簧夹头的锥套 6 移动，使夹紧爪 5 将工件 7 夹紧，送料夹持器 1 即返回。圆锥凸轮 2 移动，使与切槽刀杆和切断刀杆相联的摆杆 3 摆动，开始进刀，由于刀盘 4 的旋转运动，使工件被切出圆槽，圆头和最后切断。圆锥凸轮 2 返回，摆动刀杆退刀，弹簧夹头松开工件，待送料夹持器 1 第二次进刀时，将已切削成型的工件推出工位三、功能分解为了实现将工件切削加工成图 1-1.1 的形状，可将总功能分解为如下分功能：1 送料功能；2 材料夹紧功能；
