平尺刻线机设计666

课程设计（课程实习）机械设计与制造主体实践(一)

院（系、部）：机械工程学院

姓名：刘志宏

同组成员：尤景泽江辉王吉仁

班级：机132

指导教师签名：徐林林

2015年7 月10 日·北京

目录

1.1 机器的功能和设计要求 (3)

1.2 工作原理和工艺动作 (4)

1.3 执行机构选型和评定 (5)

1.4 拟定运动循环图 (12)

1.5 机械运动方案示意图 (12)

1.6 执行机构的运动尺度设计 (13)

1.7 机械传动系统设计 (18)

1.8 设计结果得分析 (20)

1.9 参考文献 (20)

2.0 设计体会 (20)

1.1平尺刻线机设计

一、工作原理及工艺动作过程

在很多具有定量要求的相对移动和相对转动的零件上，需要有指示相对移动或转动量的刻度线。平尺刻线机主要用于有相对移动零件的刻线工作。刻度线长度按十进制规律分为三种，分别指示一、五和十，并依次重复出现。图1所示的钢板尺就是用平尺刻线机加工的。显然在加工时，平尺每送进1 mm ，

刻刀刻线一次，且能自动改变刻线长度。因此，平尺刻线机主体工作机构是刻线机构（主运动）和平尺送进机构（辅助运动）。 二、原始数据及设计要求

(1) 平尺毛坯的轮廓尺寸(图6-14)为：1040×30mm(长×宽)。

(2) 要求在平尺毛坯上按一定规律刻出不同长度的线条：短线10mm ；中线13mm ；长线18mm 。相邻两条刻线之间的距离为1mm 。从零起隔四条短线刻一条中线，隔九条刻线刻一条长线，然后依次重复。

(3) 刻线深度为0.5mm ，深度要均匀，为防止刀具磨损，要求反行程有抬刀运动。

(4) 刻线速度：每秒钟刻一条线。

(5) 行程速度变化系数K ≥1.2。

(6) 为扩大刻线机的应用范围，要求线条长度可调(短、中、长三种长度的比例可不变)。

(7) 刻线机在工作过程中主动轴的角速度不均匀系数40

1

≤δ。刻线时的切削

力

N

F 10

=。 三、设计方案提示

(1) 在刻线机构中需要考虑抬刀运动和自动改变线条长度的机构及其它一些必要的调节机构。

(2) 根据原始数据进行传动计算，可初选电动机的额定转速n ＝1450 r/min 。通过传动比计算确定主运动和送进运动系统中各级传动比的分配。

图1 钢板尺

(3) 刻线机构为了保证刻线质量，应尽可能使刻刀在刻线行程内匀速运动。抬刀机构必须与刻线机构运动协调，即在刻线完成点抬刀，在刻线起始点落刀。为保证落刀时刀尖不碰到平尺坯上，刻刀在刻入尺坯前应有一定距离的空程，在设计时主运动的行程应考虑这段距离（可取为3～4mm）。

(4) 自动改变行程长度的附加机构必须与进给运动联系起来，即每进给四次，第五次行程由短程变为中程，再进给四次短程，第五次时变为长程，完成一次循环。显然在进给机构和行程控制机构之间，需要一个计数机构来实现循环的控制。这一计数机构要求简单实用，灵活可靠，且必须是一种纯机械式的设计方案。

(5) 根据对刻线机工作循环的载荷变化规律和各构件的估计质量以及各传动系统的估算阻力，对整个机械传动系统进行力分析，求出机械系统一个循环的等效阻力矩变化规律，并近似以其平均值计算所需电动机功率，选择合适的电动机功率。

四、设计任务

（1）根据工艺动作要求拟定并绘制运动循环图；

（2）进行刻线机构和平尺送进机构的选型；

（3）机械运动方案的评定和选择；

（4）根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图；

（5）对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算；

（6）对执行机构进行运动分析，画出运动线图，进行运动模拟；

（7）画出机械运动方案简图；

（8）进行飞轮设计；

（9）编写设计计算说明书。

1.2.三运动分析

1.运动要求：实现“抬刀—刻线－抬刀－刻线”的运动。

2.功能分析：刻线机主要由抬刀机构、刻线机构以及进给机构三部分组成。抬刀机构用于刻线时将刀具压下；刻线机构用于刻线，刻线机构要有急回特性：进给机构用于控制刻线间隔以及改变刻线长度。

六．机构运动方案拟定

1.刻线机构的方案选定

方案一：

此方案为六杆机构，曲柄摇杆机构与摇杆滑块机构的组合。

主要优点为：运动副为低副，磨损小，且制作简便，可以传递远距离的动作。主要缺陷：惯性力和惯性力矩不易平衡，设计比高副机构复杂，有时为了满足需要需要增加运动副的数目，会产生运动误差，影响传动精度。

方案二：

刀具工作台下的圆柱体实现匀速转动，在圆柱外表面开槽，通过槽位置的设定和工作台下杆和槽的配合实现可控的往复运动和其急回特性，上右图就为展开的圆柱外圆槽曲线。

优点：结构简单且可实现可控往复运动的功能要求，且有急回特性。

缺点：此方案需要的圆柱体较大，效率低，磨损问题较为严重，运动过程中可能会出现卡死现象，较为危险。

方案三:

通过凸轮控制载刀台的水平方向的前后刻线运动从而完成刻线。

主要优点：

只要设计出适当的凸轮轮廓，即可使从动件实现任意预期的运动规律，完全可以实现刀具在刻线时匀速运动。并且结构简单，紧凑，工作可靠。

缺点：凸轮为高副接触，容易磨损，凸轮轮廓加工比较困难，费用较高。

综合上面的分析，由于刻线机构大部分为低速机构，又要求精度较高，且结构紧凑，工作可靠，同时要求刻线时匀速运动。(2)与（3）比较,圆柱凸轮机构的凸轮径向尺寸比盘型凸轮机构的凸轮径向尺寸要小得多，所需凸轮活动空间也小。但是它的轴向尺寸却增大了，因此在实际设计中，还应根据允许的空间大小，最后决定选择方案（3）

2抬刀机构设计

方案一

此方案存在明显不足：由于是靠弹簧来实现抬刀落刀的，所以刻线深度容易存在较大误差。

方案二