自動鏈條編結(jié)機設(shè)計

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1、真誠為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當之處，請指正。 自動鏈條編結(jié)機 設(shè)計說明書 第28組 學院：輪機工程學院 專業(yè)：船機修造專業(yè) 指導(dǎo)老師：畢艷麗 成員：陳羅，覃向前，曲泰霖 2015年7月14日至7月24日 目 錄 課程設(shè)計任務(wù)書……………………………………………………………………1 第一部分 機構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………2 1.1 自動鏈條編結(jié)機功能及設(shè)計要求…………………………………………2 1.2 工藝動作分解及運動循環(huán)圖………………………………………………5 1.3 電動機的選擇與比較………………………………………………

2、………5 1.4 傳動機構(gòu)……………………………………………………………………5 1.4.1 傳動機構(gòu)的選擇與比較………………………………………………5 1.4.2 傳動比的計算…………………………………………………………5 1.4.3 傳動方案圖……………………………………………………………5 1.5 執(zhí)行機構(gòu)的選擇與比較……………………………………………………5 第二部分 機構(gòu)尺寸計算與確定…………………………………………………2 2.1 自動送料機構(gòu)的尺寸與計算………………………………………………2 2.2 切斷壓平機構(gòu)的尺寸與計算………………………………………………5

3、 2.3 間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)的尺寸與計算………………………………………………5 2.4 機構(gòu)運動簡圖………………………………………………………………5 第三部分 機構(gòu)的運動分析………………………………………………………5 2.4 運動線圖……………………………………………………………………5 2.5 運動模擬……………………………………………………………………5 課程設(shè)計總結(jié)………………………………………………………………………5 附錄…………………………………………………………………………………5 參考文獻……………………………………………………………………………5 自

4、動鏈條編結(jié)機設(shè)計任務(wù)書 一、工作原理及工藝動作過程 自動鏈條編結(jié)機是用來制造自行車鏈條式車鎖。鏈條由一串鏈節(jié)編結(jié)而成，每個鏈節(jié)又被加工成扭曲立方形，使外形美觀。它的主要工藝動作： （1） 自動送料。將成盤的直徑為2.3～2.5mm的鋼絲先進行較直，然后形成螺旋形狀。 （2） 切斷并壓平。每次送料停止后，剪下一圈螺旋狀鋼絲，并將其平整為平的環(huán)形。 （3） 鏈條扭曲。在環(huán)形鋼絲兩頭夾住，使一夾頭旋轉(zhuǎn)45，將鏈條扭曲成立體環(huán)形，完成一個鏈節(jié)的成型。 （4） 自動聯(lián)結(jié)。將螺旋料送進，使穿入成型鏈節(jié)，即既實現(xiàn)送料、又完成聯(lián)結(jié)。如此循環(huán)下去就形成車鎖鏈條。 二、原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求 （1）

5、每分鐘生產(chǎn)35～45個鏈節(jié)。 （2） 鋼絲材料為低碳鋼，直徑為2.3～2.5 mm，每個鏈節(jié)所用的鋼絲長度為35 mm，扭曲角度為45。 （3） 鏈條可以承受1200～1800N 的拉力。 三、設(shè)計方案提示 （1） 較直后鋼絲自動間歇送料并繞成螺旋形狀，采用間歇運動機構(gòu)另加繞螺旋鋼絲機構(gòu)。 （2） 切斷壓平機構(gòu)可以采用平面連桿機構(gòu)來實現(xiàn)。 （3） 鏈節(jié)扭曲可以采用兩頭夾住，一頭間歇轉(zhuǎn)45的間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)。 （4） 自動聯(lián)結(jié)可利用上述自動間歇送料機構(gòu)。 四、設(shè)計任務(wù) （1） 根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖； （2） 進行間歇送料繞螺旋形狀鋼絲的組合機構(gòu)、切斷壓平機構(gòu)、鏈節(jié)扭曲機

6、構(gòu)的選型； （3） 機械運動方案的評定和選擇； （4） 根據(jù)選定的原動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案，分配傳動比，并在圖紙上畫出傳動方案圖； （5） 對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算； （6） 畫出機械運動簡圖； （7） 對執(zhí)行機構(gòu)進行運動分析，畫出運動線圖，進行運動模擬； （8） 編寫設(shè)計計算說明書。 第一部分 機構(gòu)設(shè)計 1.1 自動鏈條編結(jié)機功能及設(shè)計要求 1.1.1 功能 如圖所示為鏈條編結(jié)機，左邊校直鋼絲并自動送料，將料送入中部，經(jīng)過壓斷環(huán)節(jié)，然后使鏈條扭曲成立體環(huán)形，完成一個鏈節(jié)的成型，最后將螺旋料送進，使穿入成型鏈節(jié)，即實現(xiàn)送料，又完

7、成聯(lián)結(jié)。其功能主要是用來制造自行車鏈條式車鎖，并實現(xiàn)自動成型功能。鏈條由一串鏈節(jié)編結(jié)而成，每個鏈節(jié)又被加工成扭曲立體形，使外形美觀。 1.1.2 設(shè)計要求及原始數(shù)據(jù) （1） 鋼絲材料：低碳鋼，直徑Ф2.5mm （2） 鏈節(jié)鋼絲長度：35mm/每個 （3） 鏈節(jié)扭曲角：45 （4） 生產(chǎn)率： 40個鏈節(jié)/min （5） 鏈條承受拉力：1500 N 1.2 工藝動作分解及其運動循環(huán)圖 根據(jù)以上要求，我們可以知道自動鏈條編結(jié)機需要完成的工藝動作有一下四個： 1. 自動間歇送料 2. 切斷 3. 壓平 4. 鏈條扭曲 5. 自動聯(lián)結(jié) 根據(jù)工藝動作需求擬定運動循環(huán)圖

8、如下所示 1.3 電動機的選擇與比較 型號 功率/kw 電流/A 轉(zhuǎn)速/(r/min) 滿載 效率/% 功率因數(shù)/(cos/) Y2-132S-6 3 7.4 960 81.0 0.76 堵轉(zhuǎn)電流/實際電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 6．5 2.1 2.1 選擇的電動機的額定功率必須滿足負載要求，而且必須保證在啟動時可以順利地運行，對于電動機來說，轉(zhuǎn)速選擇960r/min合適，可以保證運行的穩(wěn)定性。另外轉(zhuǎn)速也不可過高，這樣造成功率因素過低，這也是不經(jīng)濟的。電動機的運動參數(shù)為轉(zhuǎn)速。電動機的速度越高，其尺寸和質(zhì)量也就越大，價格也就

9、越高，但當執(zhí)行構(gòu)件的速度較低時，若選用高速電動機，勢必需要大減速比的減速裝置，反而可能會造成機械傳動系統(tǒng)的過分龐大和制造成本的顯著增加。在此機械運動中執(zhí)行構(gòu)件要求的效率不是很大，經(jīng)過多方面的考慮我們選960轉(zhuǎn)/min的電動機。型號為Y2-132S-6。 1.4 傳動機構(gòu) 1.4．1傳動機構(gòu)的選擇與比較 機械系統(tǒng)中傳動機構(gòu)是由原動機輸出的機械能動、傳遞給執(zhí)行機構(gòu)并實現(xiàn)能量的分配，轉(zhuǎn)速的改變和運動形式的改變等作用的中間裝置。傳動機構(gòu)常見的有齒輪傳動機構(gòu)，摩擦傳動機構(gòu)，帶傳動機構(gòu)，他們的特點如下： （1）齒輪傳動：齒輪傳動機構(gòu)是現(xiàn)代機械系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種。它可以用來傳遞空間任意兩軸

10、之間的運動和力，而且傳動準確，平衡，穩(wěn)定，機械效率高，使用壽命長，工作可靠。 （2）摩擦傳動：摩擦傳動的主要功能是通過兩構(gòu)件之間的摩擦來傳遞運動和動力的，其主要優(yōu)點是機構(gòu)簡單，而且實現(xiàn)無級變速傳動，同時，當過載時，由于兩輪間可發(fā)生滑動，因而不致造成機器的損壞。但是，這種傳動的最大缺點是傳動不準確，同時，由傳動過程中兩輪必須壓緊，以求產(chǎn)生足夠大的摩擦力而達到傳動的目的，所以兩輪子、容易疲勞破壞，而且傳動的機械效率也比較低。 （3）帶傳動：這種傳動機構(gòu)是靠帶擁護帶輪之間的摩擦力來傳動的，它的主要優(yōu)點是機構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，造價低廉以及緩沖吸震等，可用于傳遞距離較遠的兩軸間的運動，且與摩擦輪轉(zhuǎn)動一

11、樣也有過載保安性。但是由于不能安全避免帶與帶輪之間的相對滑動，所以傳動的精度比較低。此外，為了使帶與帶輪間產(chǎn)生足夠的摩擦里，必張緊在兩輪上，這將增大帶輪軸中的壓力，從而加大軸承軸頸的磨損，并降低了機械效率。 （4）蝸桿傳動：結(jié)構(gòu)緊湊，單級傳動能得到很大傳動比，傳動平穩(wěn)，無噪音；可制成自鎖機構(gòu)，傳動比大，滑動速度低，效率低；中高速傳動需要昂貴的減磨材料；制造精度高，刀具費用貴。 由以上幾種主要傳動裝置相互比較可知，由于傳動比比較大 ，故選擇齒輪傳動，齒輪傳動機構(gòu)具有傳動可靠、結(jié)構(gòu)簡單、強度高、結(jié)構(gòu)尺寸小等優(yōu)點。第一級傳動選擇帶傳動，帶傳動機構(gòu)具有傳動可靠、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、制造成本低等優(yōu)

12、點。盡管帶傳動機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)尺寸較大、傳遞運動精度較低等缺點，在對尺寸要求不嚴格、傳動精度要求不高的鏈條編結(jié)機中，可以選用帶傳動機構(gòu)滿足過載保護的功能，對電動機起過載保護，帶傳動機構(gòu)除了具有過載保護功能外還具有減速功能。因此，選用帶傳動機構(gòu)和齒輪傳動機構(gòu)共同滿足運動縮小的功能。 1.4.2 傳動比的計算 （1）傳動比的分配 由于生產(chǎn)率是40個鏈節(jié)/min,電動機的轉(zhuǎn)速為960r/min,則總傳動比為： 考慮到齒輪傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)因素，采用兩級齒輪減速。將傳動比分配為： 帶傳動機構(gòu)中，設(shè)其帶傳動的傳動比為： 則齒輪的傳動的傳動比為：

13、 取 則 取，則，取 取，則，取 （2） 齒輪傳動的幾何尺寸 序號 名稱 代號 公式 第一級傳動 第二級傳動 齒輪1 齒輪2 齒輪3 齒輪4 1 模數(shù) m 無 m=2mm 2 齒數(shù) z 3 分度圓壓力角 α 4 齒頂高系數(shù) 5 頂隙系數(shù) 6 分度圓直徑 d d=mz 7 基圓直徑 8 齒距 p p=πm p=6.28 9 基圓齒距 10 全齒高 h h=4.5

14、 1.4.3 傳動方案圖 1.5執(zhí)行機構(gòu)的選擇 （1） 自動間歇送料： 方案一：棘輪機構(gòu) 優(yōu)點：棘輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、運動可靠；而且棘輪每次轉(zhuǎn)過的角度大小都可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 缺點：棘輪機構(gòu)在工作時有較大的沖擊和噪聲，而且運動精度較差 所以，棘輪機構(gòu)常用于速度較低和載荷不大的場合 方案二：槽輪機構(gòu) 優(yōu)點：槽輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，機械效率高，并能平穩(wěn)地，間歇地進行轉(zhuǎn)位 缺點：存在柔性沖擊 所以，槽輪機構(gòu)常用于速度不太高的場合 方案三：凸輪式間歇運動機構(gòu) 優(yōu)點：只要適當設(shè)計出主動凸輪的輪廓，就可以使從動盤的動載荷小，無剛性沖擊和柔性沖擊，能

15、適應(yīng)高速運轉(zhuǎn)的要求 缺點：加工精度要求高，對裝配、調(diào)整要求嚴格 所以常用于高速度高精度的場合 方案四：不完全齒輪機構(gòu) 優(yōu)點：不完全齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，設(shè)計時從動輪的運動時間和靜止時間的比例可在較大的范圍內(nèi)變化 缺點：有較大沖擊 所以，只宜用于低速、輕載場合 綜上比較，我們選擇了槽輪機構(gòu)。原因如下：第一，自動鏈條編結(jié)機生產(chǎn)速度在35-45鏈節(jié)每分鐘左右，屬于中低速場合；第二，槽輪機構(gòu)相對其他間歇機構(gòu)來說，性價比更合適，中等精度要求的同時結(jié)構(gòu)簡單，裝配要求相對來說較低；第三，棘輪機構(gòu)精度太差，凸輪機構(gòu)加工精度要求過高，而且用在高速度高精度的場合，不完全齒輪有較大的

16、沖擊，而槽輪機構(gòu)存在柔性沖擊，相對其他機構(gòu)來說，缺點并不是特別突出。通過槽輪機構(gòu)和摩擦輪同軸聯(lián)結(jié)，間歇傳動給摩擦輪，使其實現(xiàn)間歇送料的功能。 （2） 切斷壓平 能夠?qū)崿F(xiàn)該運動功能系統(tǒng)的載體有：曲柄滑塊機構(gòu)、六連桿滑塊機構(gòu)、移動從動件凸輪機構(gòu)、不完全齒輪齒條機構(gòu)、連桿組合機構(gòu)等等。由于沖頭需要完成切斷和壓平動作，剪切鋼絲時，剪切力比較大，需要執(zhí)行機構(gòu)傳遞較大的力。因此，應(yīng)選用低副機構(gòu)作為執(zhí)行機構(gòu)。為了提高編結(jié)機的工作效率，在沖頭返回時應(yīng)比切削時的平均速度快一些。這就是說，應(yīng)使執(zhí)行機構(gòu)具有急回特性。根據(jù)以上分析，選用六連桿滑塊機構(gòu)作為執(zhí)行機構(gòu)完成切斷壓平動作。 （3） 鏈條扭曲 采用曲柄滑

17、塊機構(gòu)和凸輪機構(gòu)配合完成。鏈條被平整為平的環(huán)形之后，需要扭曲成立體環(huán)形。通過曲柄滑塊機構(gòu)從兩側(cè)合十之后，凸輪機構(gòu)再進行推壓合十，完成一個鏈節(jié)的成型。 （4） 自動聯(lián)結(jié) 由于自動聯(lián)結(jié)過程中，既要實現(xiàn)送料又要完成聯(lián)結(jié)，故采用可以進給正反轉(zhuǎn)的正反轉(zhuǎn)圓柱凸輪機構(gòu)。如下圖所示，為能實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運動的圓柱凸輪機構(gòu)，其中繞固定軸線擺動的搖桿1為輸入構(gòu)件，其上的滾子3位于圓柱凸輪2的螺旋槽內(nèi)，使該凸輪繞固定軸線往復(fù)運動。由搖桿傳動凸輪的可能性在于該凸輪的螺旋槽具有較大的升程角。在機構(gòu)運動的一個周期內(nèi)，凸輪在某一方向回轉(zhuǎn)兩圈。該機構(gòu)用于運動轉(zhuǎn)向。 綜上可知， 自動間歇送料 槽輪機構(gòu) 切斷壓平

18、 六連桿滑塊機構(gòu) 鏈條扭曲 曲柄滑塊機構(gòu)和凸輪機構(gòu) 自動聯(lián)結(jié) 正反轉(zhuǎn)圓柱凸輪機構(gòu) 第二部分 機構(gòu)尺寸計算與確定 2.1 自動間歇送料機構(gòu)的尺寸與計算 槽輪機構(gòu)的尺寸確定 設(shè)：比例尺為1:10，槽輪的動停比為：k=1:4 則： 槽輪的槽數(shù)：z=4. 圓銷：n=1（n<=2z/(z-2)=8/2=4） 中心距：L=70mm 圓銷半徑：r=2mm 撥盤轉(zhuǎn)角：2=90 槽輪槽間角：=90 槽輪輪葉齒頂厚度：b=5mm 圓銷中心軌跡半徑：R=Lsin()=49.5mm 槽輪外徑：s=Lcos()=49.5mm 撥盤回轉(zhuǎn)軸直徑：d1=12mm （d1<

19、=2(L-s)=41） 槽輪軸直徑：d2=12mm (d2<2(L-R-r)=37) 銷與槽底間隙：δ=3mm 槽輪深度：h=R+r-L+δ=32mm 畫出依上要求的槽輪機構(gòu)簡圖，如下圖所示 2.2 切斷壓平機構(gòu)的尺寸與計算 六連桿滑塊機構(gòu)的尺寸確定 設(shè):比例尺為1:10，滑塊沖頭從最高點沖下最低點的行程為H=25mm，并假設(shè)連桿BC驅(qū)動滑塊沖頭的最大壓力角為： 該六桿滑塊機構(gòu)的行程速比系數(shù)為： K=1.5 如圖所示， 當 時，連桿BC驅(qū)動滑塊沖頭的最大壓力角最小，即： 由圖可知，滑塊沖頭的行程為

20、 曲柄擺動搖桿的極位夾角為 根據(jù)已知行程速比系數(shù)，極位夾角為 于是，導(dǎo)桿的長度為 連桿BC的長度為 設(shè)導(dǎo)桿的長度與曲柄、導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動中心距離的比為 則曲柄、導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動中心距離為 曲柄的長度為 六連桿滑塊機構(gòu)的機構(gòu)簡圖如下 2.3 鏈條扭曲機構(gòu)的尺寸與計算 2.3.1 凸輪輪廓的設(shè)計 根據(jù)需要，我們確定的凸輪

21、為對心擺動平底推桿盤型凸輪機構(gòu)。推桿的運動規(guī)律為正弦加速度運動規(guī)律，適合中高速輕載，既無剛性沖擊也無柔性沖擊。 2.3.1.1 基本尺寸的確定 設(shè)比例尺為 1:10 （1） 對于擺動推桿，所以 （2） 設(shè)從動件的行程 h=30mm, （3） 根據(jù)諾模圖，可知 ,從而得出基圓半徑 （4） 凸輪的推程運動角 （5） 凸輪的遠休止角為0 （6） 凸輪的回程運動角 （7） 凸輪的近休止角為270 （8） 擺桿長度為10mm 2.3.1.2 解析法設(shè)計凸輪輪廓，并進行仿真模擬 用MATLAB軟件直接設(shè)計凸輪的輪廓，MATLAB語言詳見附錄，凸輪的輪廓如圖所示，

22、 2.3.1.3 解析法與圖解法的比較 2.4 鏈條聯(lián)結(jié)機構(gòu)的尺寸與計算 第三部分 機構(gòu)的運動分析 六連桿滑塊沖頭機構(gòu)的運動分析 3.2.1解析法 3.2.2圖解法 3.2.3解析法與圖解法的比較 課程設(shè)計總結(jié) 附錄 凸輪輪廓曲線設(shè)計的MATLAB程序 %1.已知參數(shù) clear; r0=30;%基圓半徑 h= 12;%行程 delta0=45;%推程運動角 delta1=0;%遠休角 delta01=45;%回程運動角 delta2

23、=270;%近休角 hd=pi/180; du=180/pi; w=1;%凸輪角速度 %2.凸輪曲線設(shè)計 n=360; for i=1:n %計算推桿運動規(guī)律 if i<=delta0 %推程 s(i)=h*(i/delta0-(sin(2*pi*i/delta0))/(2*pi)); %正弦運動 ds(i)=h*w*(1-(cos(2*pi*i/delta0)))/(delta0*hd);ds=ds(i); elseif(i-delta0)<=delta1%遠休 角度-推程角<=遠

24、休角 s(i)=h; ds=0; elseif(i-delta0-delta1)<=delta01%回程 角度-推程角-遠休<=回程角 s(i)=h-h*((i-delta0-delta1)/delta01-sin(2*pi*(i-delta0-delta1)/delta01)/(2*pi));%正弦運動 ds(i)=-h*w*(1-cos(2*pi*(i-delta0-delta1)/delta01))/(delta01*hd);ds=ds(i); elseif(i-delta0-delta1

25、-delta01)<=delta2%近休 角度-推程角-回程角<=近休角 s(i)=0;ds=0; end %計算凸輪軌跡曲線 x(i)=((r0+s(i))*sin(i*hd)+ds*cos(i*hd)); y(i)=((r0+s(i))*cos(i*hd)-ds*sin(i*hd)); end %3.輸出凸輪輪廓曲線 figure(1); hold on;grid on;axis equal; axis([-(r0+h+20) (r0+h+20) -(r0+h) (r0+h+20)]); text(r0+h

26、+3,4,X); text(3,r0+h+15,Y); text(-4,3,O); title(對心平底直動推桿凸輪設(shè)計); xlabel(x/mm) ylabel(y/mm) hold on;grid on; plot([-(r0+h+10) (r0+h+10)],[0 0],k);%水平軸 plot([0 0],[-(r0+h) (r0+h)],k);%垂直軸 plot([-32 32],[r0 r0],r);%繪制推桿 plot([0 0],[r0 (r0+40)],r); plot(x,y,b-);%繪制凸輪輪廓曲線 ct=linspace(0,2*pi);

27、plot(r0*cos(ct),r0*sin(ct),g);%繪制基圓 %4.凸輪機構(gòu)運動仿真 figure(2); m=moviein(20); j=0; for i=1:360 i=10*i; j=j+1; delta(i)=i*hd;%凸輪轉(zhuǎn)角 xy=[x,y];%凸輪實際輪廓曲線坐標 Al=[cos(delta(i)),sin(delta(i));%凸輪曲線坐標旋轉(zhuǎn)矩陣 -sin(delta(i)),cos(delta(i))]; xy=xy*Al;%旋轉(zhuǎn)后凸輪實際輪廓曲線坐

28、標 clf; %繪制凸輪 plot(xy(:,1),xy(:,2));%繪制凸輪 hold on;axis equal;axis([-80 420 -70 100]); plot([-(r0+h+20) (r0+h+10)],[0 0],k);%水平軸 plot([0 0],[-(r0+h+10) (r0+h+10)],k);%s垂直軸 plot(r0*cos(ct),r0*sin(ct),g);%凸輪基圓 plot([-3

29、2 32],[r0+s(i) (r0+s(i))],r);%繪制推桿 plot([0 0],[r0+s(i) r0+40+s(i)],r); %繪制推桿線 plot([1:360]+r0+h,s+r0);%繪制推桿曲線 plot([(r0+h) (r0+h+360)],[r0 r0],k)%繪制水平軸 plot([(r0+h) (r0+h)],[r0 r0+h],k) %繪制垂直軸 plot(i+r0+h,s(i)+r0,r.);%繪制推桿曲線坐標點動點 title(對心直動平底推桿盤形凸輪設(shè)計); xlabel(x/mm) ylabel(y/mm) m(j)=getframe; end movie(m); 參考文獻 - 20 - / 21