榫槽成型半自動(dòng)切削機(jī)(機(jī)械設(shè)計(jì)).doc

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機(jī)械原理 課程設(shè)計(jì) 說明書 設(shè) 計(jì) 題 目：榫槽成型半自動(dòng)切削機(jī) 機(jī)械工程及自動(dòng)化專業(yè) ********** 設(shè)　　計(jì)　　者：********** 學(xué)　　　　　號(hào)：************ 指　導(dǎo)　老　師：********** ****年 ****月****日 目　　錄 一、 功能及原理……………………………………………………2 二、 工藝動(dòng)作過程…………………………………………………2 三、 優(yōu)點(diǎn)……………………………………………………………2 四、 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求…………………………………………3 五、 功能分解………………………………………………………4 六、 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換框圖…………………………………………………５ 七、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較………………………………………5 八、 原動(dòng)件的選擇…………………………………………………6 九、 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定與比較…………………………………7 十、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行與比較………………………………………8 十一、運(yùn)動(dòng)示意圖……………………………………………………9 十二、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖……………………………………………………10 十三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算………………………………………………11 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………12 心得體會(huì)………………………………………………………………13 凸輪機(jī)構(gòu)程序…………………………………………………………14 榫槽成型切削機(jī)的 功能和設(shè)計(jì)說明 一、功能及原理 榫槽成型機(jī)為木工機(jī)械，其功能就是將木質(zhì)長(zhǎng)方形塊切削出榫槽。木料進(jìn)入工作臺(tái)后，夾料裝置將其夾緊，右端面用銑刀切平，退出銑刀，松開工件，右邊推桿推動(dòng)工件向左直線移動(dòng)，通過固定的榫槽刀，在工件的全長(zhǎng)上開出榫槽。推桿把工件推出集收，隨后復(fù)位等待下一個(gè)工件。 二、工藝動(dòng)作過程 l 進(jìn)料 l 夾緊 l 銑端面 l 退刀、松工件 l 推向榫槽刀成型 l 推出集收并復(fù)位 三、優(yōu)點(diǎn) 1、質(zhì)量可靠 該機(jī)械專為小型木料加工榫槽設(shè)計(jì)，如此小的工件很難手工完成切削榫槽的任務(wù)。使用中的木料榫槽需要盡可能的尺寸統(tǒng)一，人工做也很難滿足這點(diǎn)要求。機(jī)械加工時(shí)，正常情況下可以滿足上述要求，配以適時(shí)的保修，即可保證一定的精度。 2、提高工作效率 很顯然，該機(jī)械所加工的木料尺寸極小，人工加工則更顯得煩瑣和困難。然而木料的裝配中經(jīng)常使用到這種微小工件，該榫槽切削機(jī)可幫助工人大大提高工作效率。 3、機(jī)械簡(jiǎn)單運(yùn)輸方便 整個(gè)加工結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，滿足了工人需要，設(shè)計(jì)時(shí)又注意到了內(nèi)部工作構(gòu)件的簡(jiǎn)單化。這樣設(shè)計(jì)，為意外損壞后的維修提供了方便。機(jī)械的整體尺寸比較精小輕便，工人可攜帶至任意工作場(chǎng)所。 四、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 1、推桿在推動(dòng)工件切學(xué)榫槽過程中，要求工件近似等速運(yùn)動(dòng)； 2、室內(nèi)工作，載荷有輕微沖擊； 3、原動(dòng)機(jī)為三相交流電動(dòng)機(jī)，使用期限為10年，每年工作300天，每天工作16小時(shí)，每半年做一次保養(yǎng)，大修期為3年。 4、原始數(shù)據(jù)見下表（單位：mm）： X Y H L L2 L3 L4 L5 L6 L7 50 225 10 70 30 70 30 20 18 20 5、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)： 推桿工作載荷F1= 2000 N；（本機(jī)械理論可達(dá)2275N） 端面切刀工作載荷F2= 10000 N；（本機(jī)械理論可達(dá)12000N） 生產(chǎn)率= 10 （件/min） 五、功能分解 凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)擠壓壓桿產(chǎn)生豎直位移 主動(dòng)輪帶動(dòng)壓緊凸輪轉(zhuǎn)動(dòng) 壓桿壓緊工件 送料夾緊 凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)銑刀向下銑切工件右端面 工件壓緊后，銑刀凸輪轉(zhuǎn)動(dòng) 榫槽成型 切削機(jī) 銑切 端面 松開工件，推向榫槽刀 工件通過刀具切出榫槽被推出集收， 銑刀凸輪回程，壓桿凸輪回程 推桿將工件推向榫槽刀 推桿退回，一個(gè)生產(chǎn)周期完成 復(fù)位 在送料及夾緊機(jī)構(gòu)中，摩擦凸輪、壓桿等機(jī)構(gòu)根據(jù)它運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)提供間歇?jiǎng)恿?，?shí)現(xiàn)間歇夾緊，靠壓桿彈簧和凸輪回程實(shí)現(xiàn)松開木料的過程。 在銑刀推切端面過程中，與壓桿固定木料原理相似。退刀時(shí)，先退刀再松開壓桿，推桿到來時(shí)確保銑刀已退出，防止意外撞擊。 在推切機(jī)構(gòu)中，木料通過榫槽刀進(jìn)行切削，主動(dòng)輪以曲柄搖桿帶動(dòng)推桿推動(dòng)木料。使用曲柄搖桿的急回特性，在推程時(shí)低速保證輸出功率，復(fù)位時(shí)高速返回以提高效率。 六、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換框圖 七、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較 夾緊機(jī)構(gòu) A 凸輪+彈簧壓桿 蝸輪蝸桿 切削機(jī)構(gòu) B 凸輪 桿組 推桿機(jī)構(gòu) C 凸輪 桿組 通過對(duì)以上幾十種方案的嚴(yán)密分析，剔除明顯不合格的，再通過對(duì)它們是否能滿足預(yù)定軌跡的運(yùn)動(dòng)要求的進(jìn)一步分析，以及對(duì)運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)順序是否合理，運(yùn)動(dòng)精確度，制造難易，成本高低，是否滿足環(huán)境，動(dòng)力源，生產(chǎn)條件等的再次考慮可知： 凸輪機(jī)構(gòu)只具有幾個(gè)很少的活動(dòng)構(gòu)件，并且占據(jù)的空間較小，是一種結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，緊湊的機(jī)構(gòu)。其從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)取決于其輪廓線的形狀，只要適當(dāng)設(shè)計(jì)該輪廓線，就可以獲得定期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其缺點(diǎn)是：凸輪廓線與從動(dòng)件之間是點(diǎn)或線的接觸，易與磨損，故只能用于傳動(dòng)力不是太大的場(chǎng)合。 蝸輪蝸桿的結(jié)構(gòu)具有可靠的自鎖作用，在壓緊木料的機(jī)構(gòu)中可以考慮使用。但在本機(jī)械設(shè)計(jì)中，整個(gè)機(jī)械體積較小，工作載荷不大，引入蝸輪蝸桿勢(shì)必加大機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性。 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，種類繁多，在運(yùn)動(dòng)中有可能會(huì)出現(xiàn)急回現(xiàn)象，并且使運(yùn)動(dòng)軌跡得不到保障，減小了效率。所占用的空間相對(duì)于以上兩種機(jī)構(gòu)，明顯較大。 綜上，可供選擇的方案： 方案1：A1+B1+C1 方案2：A1+B2+C1 本次設(shè)計(jì)中要求工作平穩(wěn)以及噪聲小，并且結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)承載能力的要求也不是很高，所以可以選擇凸輪配合彈簧壓桿來實(shí)現(xiàn)木料的夾緊和釋放，采用曲柄導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)控制端面銑刀的工作位置，利用曲柄搖桿，搖桿再以導(dǎo)桿滑塊的形式推動(dòng)木料進(jìn)刀。 八、原動(dòng)件的選擇 原動(dòng)件是機(jī)械系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)部分。在榫槽成型切削機(jī)的設(shè)計(jì)中，要求原動(dòng)件連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而且噪音應(yīng)該盡量小，故選擇電動(dòng)機(jī)。它的輸出功率大，輸出剛度硬，同時(shí)也可以便捷地調(diào)速。如果使用交流電動(dòng)機(jī)，它還有反轉(zhuǎn)性能。通常是單向回轉(zhuǎn)的。需要采用反向開關(guān)，或特殊電路反向，簡(jiǎn)單可行。通過對(duì)機(jī)構(gòu)的分析，電動(dòng)機(jī)的相關(guān)功率，電源，頻率等的綜合考慮，最終選擇的電動(dòng)機(jī)為：Y90S—6型。功率為0.75KW,轉(zhuǎn)速為910轉(zhuǎn)每分鐘。通過計(jì)算可知，每完成一個(gè)榫槽的切削需要6秒鐘。 九、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定與比較。 夾緊機(jī)構(gòu) A 凸輪+彈簧壓桿 蝸輪蝸桿 切削機(jī)構(gòu) B 凸輪 曲柄滑塊 推桿機(jī)構(gòu) C 凸輪 桿組 各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)如下所示： 曲柄滑塊 凸輪 蝸輪蝸桿 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣： 由圖可知，共有N=2*2*2=8 種方案。 方案選擇 該方案以齒輪傳動(dòng)為主，再加以凸輪，桿組共同作用，其工作原理如下： 送料夾緊機(jī)構(gòu)：通過凸輪的推程推動(dòng)壓桿，為防止夾具與木料的剛性接觸而損傷木料表面，故在夾具鋼板下加2mm防滑海綿墊； 銑切機(jī)構(gòu)：木料固定，輪上曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)銑刀向下銑切木料端面； 上述步驟完成后，曲柄繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)以退銑刀，壓緊凸輪開始回程，靠彈簧彈力松開木料； 推桿機(jī)構(gòu)：在主動(dòng)輪的帶動(dòng)下，以曲柄搖桿推木料向榫槽刀移動(dòng)，使全長(zhǎng)切完后推出加工好的木料，復(fù)位時(shí)搖桿急回而提高了效率。 該方案中，彈簧凸輪結(jié)構(gòu)緊湊，而且噪聲比較小?？魁X輪傳動(dòng)，使得空間變得緊湊，從而使整個(gè)機(jī)械輕便、快捷。 方案二中用到的凸輪，其運(yùn)動(dòng)軌跡難以測(cè)控，它必須和壓桿凸輪、推桿運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)。 綜上所述，方案一為佳。 十、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行與比較 方案一 方案二 方案三 方案四 Ⅰ 蝸輪蝸桿傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 帶輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) Ⅱ 齒輪傳動(dòng) 帶輪傳動(dòng) 帶輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) Ⅲ 齒輪傳動(dòng) 帶輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) Ⅳ 連桿機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)與主軸的連接可以通過帶輪傳動(dòng)，也可以通過圓柱齒輪傳動(dòng)。 壓緊機(jī)構(gòu)與主軸的連接可以通過帶輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，亦可用齒輪進(jìn)行傳動(dòng)。 銑切機(jī)構(gòu)則可以采用帶輪或齒輪傳動(dòng)。 推桿機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)可以采用連桿。 蝸輪蝸桿傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比（可達(dá)500以上），傳動(dòng)平穩(wěn)，無噪聲，傳動(dòng)效率較低（一般為0.7-0.8）。帶輪的傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)中心距較大的兩軸間的傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，成本低廉，沖擊力小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，過載時(shí)打滑，有保護(hù)安全作用。缺點(diǎn)是 存在打滑現(xiàn)象，傳動(dòng)比不恒定，傳動(dòng)效率低，壽命較短，軸和軸承上受壓力較大。齒輪傳動(dòng)具有傳遞動(dòng)力大，效率高，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)平穩(wěn)可靠等，但要求精度較高，成本也較高。連桿機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)變向運(yùn)動(dòng)，曲柄搖桿亦可完成轉(zhuǎn)動(dòng)變移動(dòng)的急回運(yùn)動(dòng)形式。 綜上，我們選擇了第一種方案。 十一、運(yùn)動(dòng)示意圖 十二、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 分配軸轉(zhuǎn)角 夾緊機(jī)構(gòu) 送 料 夾 緊 50 80 銑切機(jī)構(gòu) 銑 切 端 面 100 230 推桿機(jī)構(gòu) 推 向 榫 槽 刀 退 桿 復(fù) 位 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（直線式） 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖（同心圓圖） 0 30 100 夾料機(jī)構(gòu) 50 80 銑切機(jī)構(gòu) 100 230 推桿機(jī)構(gòu) 上圖為榫槽成型切削機(jī)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)主齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)夾緊凸輪有少許時(shí)間等待進(jìn)料。當(dāng)轉(zhuǎn)過30度時(shí)，壓緊凸輪開始?jí)壕o木料。當(dāng)轉(zhuǎn)過20度時(shí)，端面銑刀開始切削木料右端面。當(dāng)轉(zhuǎn)過30度時(shí)，切削完成，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)20度時(shí)，銑刀退出，木料被松開。隨后推桿推動(dòng)木料向榫槽刀運(yùn)動(dòng)，直至切出通槽推出集收后，推桿返回 十三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)計(jì)算 夾料機(jī)構(gòu)主要由齒輪，凸輪和彈簧壓桿組成，凸輪作為夾料機(jī)構(gòu)的一部分，其作用是通過半徑的變化來實(shí)現(xiàn)壓桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的目的。齒輪作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部分，由于它是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件，因此可以選擇一個(gè)半徑相宜的尺寸，只要能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行傳動(dòng)，也就是滿足規(guī)定的傳動(dòng)比即可。在本機(jī)械的設(shè)計(jì)中，因?yàn)閭€(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)需要等同的角速度來保證運(yùn)動(dòng)的連貫和協(xié)調(diào)，故各對(duì)齒輪均為兩完全相同的齒輪配合。 銑刀的滑塊導(dǎo)桿由向下所需的位移和推桿到來前所留的時(shí)間確定。 推桿的計(jì)算相對(duì)比較煩瑣，在保證推動(dòng)木料的水平位移同時(shí)，還要考慮機(jī)架和主動(dòng)輪位置要求。 參考文獻(xiàn)： 1、《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 高等教育出版社　　　鄒慧君 　主編 2、《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》　　　　　機(jī)械工業(yè)出版社　　　曲繼方 　主編 3、《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》 上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社 周明溥 曹志奎 金孟浩　 主編 4、《機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)——實(shí)用構(gòu)思圖冊(cè)》 《機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)——實(shí)用構(gòu)思圖冊(cè)》 [日]藤森洋三　 主編 5、《機(jī)械原理教程》 清華大學(xué)出版社 　　申永勝 　主編 網(wǎng)址： 1、 www.gill.com.cn 2、 www.baidu.com 3、 www.jx.com 心得體會(huì) 兩周的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，回想一下，從剛開始的毫無頭緒到今天的設(shè)計(jì)完工，心里有著說不出來的高興。在這里我學(xué)到了很多東西：團(tuán)隊(duì)精神，勤于思考，不輕易放棄，勇于提問，不斷探索—— 在一個(gè)集體活動(dòng)中團(tuán)隊(duì)精神是必不可少的。我們這一個(gè)隊(duì)一共有5個(gè)人，在設(shè)計(jì)中，我們共同探討，出現(xiàn)問題，我們共同協(xié)商解決，在設(shè)計(jì)中我們遇到了許多困難，但我們并沒有退縮，而是互相鼓勵(lì)，認(rèn)真研究出最優(yōu)方案。我想，在這里，單靠某一個(gè)人是不行的，三個(gè)臭皮匠勝過一個(gè)諸葛亮，每個(gè)人的見解合在一起，總能達(dá)到預(yù)想不到的效果。 業(yè)精于勤荒于嬉，勤于思考是成功的關(guān)鍵。上大學(xué)已經(jīng)兩年了，回想這兩年似乎都在應(yīng)付考試，每學(xué)一門課就想著能過就好了，沒有真正的去學(xué)過一門課，更不用說勤于思考了。來到設(shè)計(jì)室，看到同學(xué)們各個(gè)都捧著書查閱資料互相討論，有的甚至忙到晚上11點(diǎn)才回去，仿佛又使我回到了高中，懷念那時(shí)一起奮斗。我想我不該這樣對(duì)待我的大學(xué)生活，我應(yīng)該努力學(xué)好我該學(xué)的。 遇到困難不要輕易放棄，最終成功會(huì)屬于你。在設(shè)計(jì)的過程中出現(xiàn)了許多困難，方案一改再改，圖紙一擦再擦，數(shù)據(jù)一變?cè)僮?，這里都滲透著許多時(shí)間和心血，只求更好點(diǎn)。有時(shí)改變一下真的需要很大的勇氣，因?yàn)橛袝r(shí)一個(gè)改動(dòng)牽涉著全局，這樣帶來了很大的工作量，之前的努力也白費(fèi)了，但是這樣我們獲得了成功，獲得了成長(zhǎng)，這才是我們最想要的。 在困難面前有一個(gè)法寶，那就是好問。對(duì)我來說，從小到大，遇到困難就自己一個(gè)勁的去想，先出來最好，想不出來就算了?？墒窃谠O(shè)計(jì)中不同了，有許多許多東西我不明白，但是不解決根本就無法往下進(jìn)行，提問于是成了我的法寶，在老師同學(xué)的幫助下我學(xué)到了許多東西，我也節(jié)省了許多時(shí)間。 設(shè)計(jì)在于完美，那就要不斷探索。對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)者每個(gè)人都有自己的設(shè)計(jì)方案，在所有的方案中總有著優(yōu)劣之分，這也是一個(gè)設(shè)計(jì)是否能被采用的關(guān)鍵。所以在我們的設(shè)計(jì)中就要不斷的去探索，探索最佳方案。 在這兩周里，感覺自己真的成了一名設(shè)計(jì)師，即使自己的設(shè)計(jì)不是很完善，但我學(xué)到的東西卻是我覺得最好的東西，使我受到了很大的啟發(fā)。在我今后的人生里我會(huì)更加嚴(yán)格要求自己，不斷完善自己，將來做一名出色的工程師。 凸輪機(jī)構(gòu)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<0) theta+=(2*pi); return theta; } double change2(double theta) { theta=theta*180/pi; if(theta>=360) theta-=360; else if(theta<0) theta+=360; return theta; } void main() { double rb,thetat,thetah,h,w,thetas1; double fi,s,v,a,k1,rf,x,y; cout<<"基圓:";cin>>rb; cout<<"推程角:";cin>>thetat; cout<<"回程角:";cin>>thetah; cout<<"停歇角:";cin>>thetas1; cout<<"從動(dòng)桿高度:";cin>>h; cout<<"角速度:";cin>>w; double t; for(fi=0;fi