机械原理课程设计锁梁自动成型机床切削机构

目录机械原理课程设计任务书 (3)课程设计说明 (4)第一部分机构设计一、锁梁自动成型机床切削机构的功能与设计要求 (8)二、工作原理图及其解释 (9)三、功能分解 (9)四、执行机构的比较与选择 (10)五、选定各个功能的执行机构 (15)六、绘制机构系统运动转换功能图 (15)七、机械系统运动方案简图 (16)八、根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 (17)第二部分机构尺寸计算与设定一、送料机构的尺寸计算 (19)二、夹紧机构尺寸计算 (19)三、进给机构尺寸计算 (20)四、传动机构的选择 (21)五、总体安装尺寸 (23)第三部分计算机调试机构一、凸轮形状，运动调试 (24)二、连杆机构的运动分析 (32)附录参考文献 (43)设计总结 (44)贵州大学机械工程学院机械原理课程设计任务书题号01锁梁自动成型机床切削机构设计一、机构说明和加工示意图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。

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：1．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，作出工艺动作的分解，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）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）四、机械原理课程设计题目分配：1.凡学号末位第二位数（即十位数）为ｌ、３的同学作锁梁自动成型机切削机构（即A1～A10 ）。

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。

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Array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3）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。

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。

附图 机器的功能、工艺动作及执行机构框图①送料功能；②材料夹紧功能；③材料切削功能。

其功能逻辑图如所示图四、执行机构的比较与选择①切削材料时的送料功能工件送料功能需要采用往复移动机构来实现，下面选用几个备选方案来实现。

1)偏置曲柄滑块机构图功能：将旋转运动转换为往复移动结构和工作原理：如图所示的曲柄滑块机构中，滑块的导路没有通过了曲柄的回转中心，称为偏置曲柄滑块机构。

当曲柄转动时，通过连杆使滑块实现往复移动，即可实现送料功能。

2)六杆机构图功能：用于将旋转运动转换成有急进慢回特性的往复移动。

结构和工作原理:如图所示的六杆机构是由1-2-3-6组成的曲柄导杆机构和连杆4，滑块5串联成的。

当曲柄1等速转动时，从动件3变速往复摆动，该机构可在曲柄1长度一定的情况下，使从动件5获得较大的行程。

从动件5的往复移动，可实现其送料功能。

根据以上两种方案知，偏置曲柄滑块机构由于偏心距的限制，使得压力角过大，且送料行程较小，不能很好的满足送料的要求。

而六杆机构通过导杆3和连杆4可以调整送料压力角和送料行程，从而获得较合适的压力角和送料行程，故选择如图所示的六杆机构作为最终送料机构。

②切削材料时的夹紧功能通过凸轮实现夹紧管左右移动使弹簧夹头夹紧工件。

用弹簧夹头进行夹紧，弹簧夹头的材料是焠火过的钢套，起夹爪有弹性，夹爪外部成锥体，在弹簧夹头的外面有一具有内锥的夹紧管，当夹紧管左右移动时，利用夹紧管与弹簧夹头的锥面实现夹紧与松开，夹紧管的左右移动由凸轮机构实现。

下面选用几个备选方案来实现。

1)六杆机构图功能：本机构是把旋转运动转化为有急回运动的往复运动的机构。

结构和工作原理:如图所示，当曲柄AB等速转动时，从动杆BCDEF往复摆动，在架上前面的弹簧夹头部分，实现夹紧。

2)凸轮机构+连杆机构功能：通过凸轮的转动，通过连杆机构使得夹持器实现间歇往复运动。

结构和工作原理:如图所示，当凸轮7转动时，通过直动推杆5推动摆杆2带动夹持器1做间歇往复运动。

从而实现夹紧功能。

图根据以上2种可执行方案，经过对他们进行比较可得，虽然以上几种方案都达到了运动的要求，不过，考虑到其结构的工艺性及制造方便性，选用凸轮+连杆机构较为合适，并较为可靠，结构也较为简单，有平稳的运动特性。