機(jī)械課程設(shè)計(jì)題目.docx

1設(shè)計(jì)題目光纖接頭保護(hù)玻璃管的結(jié)構(gòu)與尺寸如圖3.1a所示。光纖接頭保護(hù)玻璃管被套在光纖接頭處，以保護(hù)光纖接頭。為不致?lián)p傷光纖，保護(hù)玻璃管內(nèi)孔兩端需倒角,如圖a所示。該玻璃管內(nèi)孔兩端倒角宜采用細(xì)粒砂輪高速磨削的工藝，以避免砂輪磨削力過大而損壞其端口。其砂輪磨削頭的形狀如圖b所示。由于其用量很大，故需設(shè)計(jì)一臺專用自動(dòng)倒角磨削裝置來加工。 a) b) 圖 3.1 2設(shè)計(jì)要求1）保護(hù)玻璃管在倒角之前處于散堆狀態(tài)，磨削時(shí)需自動(dòng)整理并逐個(gè)送料，故需配套設(shè)計(jì)自動(dòng)送料機(jī)構(gòu)。2）保護(hù)玻璃管磨削時(shí)需自動(dòng)夾緊，但夾緊力不宜過大，以免造成玻璃管損壞。為了減小對其夾緊力，應(yīng)采用兩套砂輪磨頭，并沿軸向相對布置，相向進(jìn)給，反向旋轉(zhuǎn)，使兩磨削力得以平衡，實(shí)現(xiàn)兩端口同時(shí)磨削并自動(dòng)定位。要求兩砂輪的轉(zhuǎn)速約6000r/min，并用兩套微型電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)分別獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速約1500r/min。3）要求保護(hù)玻璃管磨削機(jī)從自動(dòng)送料、裝卸與夾緊、磨削控制等全部自動(dòng)工作，并用一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速約1500r/min。4）每班（8小時(shí)）生產(chǎn)率不低于4000件。3功能分析及功能分解要實(shí)現(xiàn)光纖接頭保護(hù)玻璃管自動(dòng)磨削，需要首先對散落的玻璃管進(jìn)行整理，然后將整齊的玻璃管送入磨削位置夾緊，然后通過兩套微型電機(jī)帶動(dòng)砂輪對玻璃管進(jìn)行磨削，磨削完之后，將其送出，如此無間斷工作。為了實(shí)現(xiàn)總功能可將總功能分解為玻璃管的送料、定位、夾緊、自動(dòng)取走加工好的工件、倒角磨削等分功能。功能樹如圖3.2所示。光纖接頭保護(hù)玻璃管內(nèi)倒角自動(dòng)磨削機(jī)功能自動(dòng)送料功能工件定位加緊功能磨削倒角功能取走工件功能圖3.2 保護(hù)玻璃管內(nèi)孔倒角磨削機(jī)功能樹4 功能原理求解及執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)4.1 磨削機(jī)的整料、送料功能設(shè)計(jì)考慮到機(jī)構(gòu)的簡便靈活性，散料經(jīng)過特定軌道排列整齊，進(jìn)料取料機(jī)構(gòu)采取圓盤式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)原料一次性的送給以及成品的輸出。工作原理如圖3.3所示。送料盤由一槽輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)間歇式轉(zhuǎn)動(dòng)。送料盤上開有與保護(hù)玻璃管直徑相配的半圓槽，在進(jìn)料口，保護(hù)玻璃管依靠重力作用由存放處滾入半圓槽內(nèi)，送料盤帶有防護(hù)罩，防止轉(zhuǎn)動(dòng)過程中將工件甩出隨送料盤一塊轉(zhuǎn)動(dòng)至磨削加工位置，在加工位置有定位擋板定位，同時(shí)依靠彈簧壓板夾緊。夾緊定位后進(jìn)行磨削加工，加工好之后，又隨送料盤轉(zhuǎn)至工件導(dǎo)出位置，依靠重力從半圓槽中脫出，進(jìn)入成品儲放箱。圖3.34.2 定位夾緊功能 工件下方為半圓弧槽，上方為彈簧壓板，同時(shí)定位擋板起到定位的作用-可以將保護(hù)玻璃管的兩個(gè)端口對準(zhǔn)磨削砂輪，半圓弧槽和彈簧壓板表面有防滑毛氈防止工件在加工過程中滑動(dòng)，同時(shí)半圓弧槽和彈簧壓板長度足夠，不會(huì)出現(xiàn)工件振動(dòng)現(xiàn)象。其工作原理如圖3.3所示。當(dāng)工件進(jìn)入加工位置定位加緊，兩磨削頭開始磨削，磨削完畢工件被送出進(jìn)入儲放箱。4.3 磨削功能通過兩套微型電機(jī)帶動(dòng)砂輪對玻璃管進(jìn)行磨削。工作原理如圖3.4所示。微型電機(jī)下方的圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，由該機(jī)構(gòu)控制微型電機(jī)做間歇式直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)對保護(hù)玻璃管端部倒角的磨削。圖3.44.4 根據(jù)工藝過程確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 1）由送料取料裝置的工作原理和結(jié)構(gòu)知，送料盤做間歇式回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 2）實(shí)現(xiàn)定位夾緊功能的加持器，磨削功能的微電機(jī)具固定在滑板上，滑板間歇式直線運(yùn)動(dòng)。綜上，磨削機(jī)電動(dòng)機(jī)D經(jīng)過減速系統(tǒng)J減速后，動(dòng)力分別由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、輸出。見圖3.5。傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)送料盤的間歇式回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；傳動(dòng)系統(tǒng)滑板的間歇式直線運(yùn)動(dòng)。J傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)送料功能取走工件磨削工件D圖3.5 磨削機(jī)工藝動(dòng)作分解4.5 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及評價(jià)根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及工藝動(dòng)作的分解，選擇機(jī)構(gòu)類型，如表3-2所示。表3-2功能元減速機(jī)構(gòu)間歇送料機(jī)構(gòu)磨削機(jī)構(gòu)所選機(jī)構(gòu)帶傳送和齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)合槽輪機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪對表3-2所選機(jī)構(gòu)類型，分別從運(yùn)動(dòng)性能、動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)緊湊性等方面進(jìn)行簡單的評價(jià)。評價(jià)結(jié)果如表3-3所示。表3-3 對機(jī)構(gòu)選型的簡要評價(jià)評價(jià)指標(biāo)具體項(xiàng)目簡要評價(jià)連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)蝸桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)性能運(yùn)動(dòng)規(guī)律、運(yùn)動(dòng)軌跡任意性較差基本上實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)過規(guī)律一般做定比傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)間歇式轉(zhuǎn)動(dòng)一般做定比傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)精度較低較高高一般較高動(dòng)力性能傳力特性一般一般較好一般較好沖擊、振動(dòng)、噪聲較大較小小較大一般經(jīng)濟(jì)性能加工難易容易難一般較難較難維護(hù)方便性較方便較麻煩較方便較方便較方便結(jié)構(gòu)緊湊性運(yùn)動(dòng)空間較大較小較小較小較小結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較復(fù)雜一般簡單較復(fù)雜一般4.6 機(jī)構(gòu)的組合對該磨削機(jī)構(gòu)進(jìn)行定性分析，結(jié)合設(shè)計(jì)要求，可以對該磨削機(jī)的性能要求進(jìn)行排隊(duì)，1.運(yùn)動(dòng)精度（磨削量很小，容易破碎，所以需要很小的運(yùn)動(dòng)精度）;2. 沖擊噪聲；3.維護(hù)方便（為大批量生產(chǎn)，而且過程中產(chǎn)生很多玻璃粉末，要經(jīng)常維護(hù)清理）；4. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜；5. 運(yùn)動(dòng)空間。根據(jù)磨削機(jī)對性能要求的重要程度，結(jié)合表3-2,3-3 ，可以最終確定該磨削機(jī)的機(jī)構(gòu)組合為：減速機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)+齒輪傳動(dòng)；傳動(dòng)系統(tǒng)即送料盤的間歇式轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)系統(tǒng)即磨削砂輪的間歇式直線運(yùn)動(dòng)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)；4.7 原動(dòng)機(jī)的選擇該原動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)，題目設(shè)計(jì)要求中已給出，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速約1500r/min。5 初步方案的擬定通過以上分析，對于“送料、整料機(jī)構(gòu)”、“裝卸與夾緊機(jī)構(gòu)、“磨削控制機(jī)構(gòu)”，我們提出了以下方案：1） 送料、整料機(jī)構(gòu)（共兩種方案）方案一圖5.1方案二圖5.22） 裝卸與夾緊機(jī)構(gòu)方案一圖5.3方案二；圖5.43） 磨削控制機(jī)構(gòu)方案一圖5.5方案二圖5.66.方案的評價(jià)及其優(yōu)選機(jī)名構(gòu)稱評價(jià)指標(biāo)優(yōu)選運(yùn)動(dòng)性能工作性能經(jīng)濟(jì)性結(jié)構(gòu)緊促性送料整料機(jī)構(gòu)方案一能夠準(zhǔn)確完成所需運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求，結(jié)構(gòu)簡單、可行性強(qiáng)漏斗左右兩邊同時(shí)篩料，工作效率高，僅需人工將工件傾倒與漏斗之中，便可完成自動(dòng)篩料，整料無需能源驅(qū)動(dòng)，經(jīng)濟(jì)性較高結(jié)構(gòu)簡便，獨(dú)立性強(qiáng)，無冗雜機(jī)構(gòu)，緊蹙性高方案二基本能夠完成所需運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求，但篩子對振動(dòng)對工件損害較大工件在料斗中由篩子振動(dòng)篩料，工作效率高，篩料整料工作性能可靠需電機(jī)帶動(dòng)，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高結(jié)構(gòu)需要驅(qū)動(dòng)裝置，需要與電機(jī)相連，較為冗繁，緊促性差裝卸與夾緊機(jī)構(gòu)方案一能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝卸與夾緊要求， 且自動(dòng)化、工作連續(xù)性較強(qiáng)能夠準(zhǔn)確完成取料、裝料、加緊、卸料的自動(dòng)化工作效率不高，且皮帶輪凹槽處理后，力學(xué)性能較差，容易損壞，需經(jīng)常更換皮帶長度與單位磨削時(shí)間、單位工作行程時(shí)間有關(guān)，導(dǎo)致皮帶較長，所占空間較大，緊促性較差方案二方案一的進(jìn)一步優(yōu)化，工作連續(xù)性進(jìn)一步提高能夠準(zhǔn)確完成取料、裝料、加緊、卸料的自動(dòng)化，且取料、裝夾、卸料同步進(jìn)行工作效率高，結(jié)構(gòu)簡便，制造簡單，經(jīng)濟(jì)性較高將磨削與裝料、加緊、卸料整合在同一個(gè)圓周上，緊促性較好磨削控制機(jī)構(gòu)方案一采用雙凸輪，單電機(jī)帶動(dòng)，兩凸輪同步運(yùn)動(dòng)，使磨削輪對稱進(jìn)刀、退刀，能夠完成所需運(yùn)動(dòng)性能要求采用雙凸輪機(jī)構(gòu)，能夠提供足夠的磨削推力，可靠性較高，但對凸輪制造、安裝精度要求較高結(jié)構(gòu)對兩磨削輪進(jìn)刀、退刀的同步要求較高，導(dǎo)致兩凸輪制造精度、安裝精度要求較高，經(jīng)濟(jì)性較差結(jié)構(gòu)對稱分布，緊促性好方案二采用滾子推桿凸輪帶動(dòng)兩滑塊同時(shí)運(yùn)動(dòng)，同步性較好，能夠完成所需運(yùn)動(dòng)性能要求采用滾子推桿凸輪帶動(dòng)雙滑塊運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)行程較大，導(dǎo)致凸輪較大，制造、安裝不便結(jié)構(gòu)較為簡便，仍可提供較高的同步性，經(jīng)濟(jì)性較好凸輪較大，所占空間大，緊促性差7 機(jī)構(gòu)工作原理由圖（a）為玻璃管的整料和送料機(jī)構(gòu)，當(dāng)一批玻璃管放入進(jìn)料口，玻璃管堆壓在活動(dòng)擋板兩側(cè)，當(dāng)一側(cè)的玻璃管較多時(shí)，則將擋板壓向另一側(cè)，則這一側(cè)的玻璃管則可以沿斜坡滾到導(dǎo)軌中，由于重力和擠壓玻璃管在導(dǎo)軌內(nèi)調(diào)整自己的滾動(dòng)方向，使玻璃管沿著合適的方向滾動(dòng)，最后到達(dá)送料機(jī)構(gòu)。輸送盤在槽輪機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下做停歇運(yùn)動(dòng)，當(dāng)輸送盤的送料口運(yùn)動(dòng)到玻璃管處時(shí)，玻璃管由于擠壓進(jìn)入送料口，輸送盤繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，玻璃管在定位擋板的作用下運(yùn)動(dòng)到固定位置，完成定位功能，然后在彈簧擋板的夾緊力下進(jìn)行加緊固定。此時(shí)，輸送盤停止轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖（b）為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)總圖，動(dòng)力由控制電機(jī)1輸出，經(jīng)帶輪7傳到星系齒輪軸進(jìn)行減速，然后再傳到主軸9上控制各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)。主軸9每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，圓柱凸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)一周，通過連桿控制磨削電機(jī)4在導(dǎo)軌6上來回運(yùn)動(dòng)一個(gè)周期，從而完成一個(gè)工件5的磨削加工。工件5的輸送與卸料則是通過輸送盤3的間歇運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。主軸9每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的同時(shí)，槽輪機(jī)構(gòu)11完成一次間歇運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)輸送盤轉(zhuǎn)動(dòng)1/6圈，完成一次送料、加緊定位、磨削和卸料的工作。輸送盤的間歇式轉(zhuǎn)動(dòng)功能。其工藝流程如圖3.9所示。定位夾緊倒角磨削卸料送料 圖7.1 倒角磨削機(jī)的工藝流程圖圖7.3在主軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)控制下，主軸9每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，則完成一個(gè)工件的磨削加工。如此不斷循環(huán)，不斷地進(jìn)行玻璃管的磨削。圖7.48 相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算圖8.1（1）減速機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 加工一個(gè)玻璃管所用時(shí)間為t，設(shè)計(jì)要求為8小時(shí)生產(chǎn)量不低于4000件，及生產(chǎn)率N4000/(860)=8.3件/min； 為了方便計(jì)算和提高生產(chǎn)率，取N=10件/min；則可以確定主軸的轉(zhuǎn)速為no=10r/min；已知原電機(jī)的轉(zhuǎn)速： ni=1500r/min ； 則通過帶輪和齒輪減速的減速比為i=ni/no=150；1) 確定帶輪的傳動(dòng)比i1帶輪選用的基本原則：選用普通V帶傳動(dòng)時(shí)，最大允許轉(zhuǎn)速12000r/min，減速比=8。普通V帶有Y、Z、A、B、C、D、E 7種帶型，查閱相關(guān)資料，選用A型帶即可，然后確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑，查閱帶輪設(shè)計(jì)手冊，選用小帶輪的基準(zhǔn)直徑d1=90mm，滿足設(shè)計(jì)要求。在保證有足夠減速比的情況下選擇大帶輪的基準(zhǔn)直徑，查閱帶輪設(shè)計(jì)手冊,選擇大帶輪的基準(zhǔn)直徑為d2=450mm，則 帶輪的傳動(dòng)比i1=450/50=52) 確定行星輪的傳動(dòng)比i2如圖為行星輪機(jī)構(gòu)：齒輪1、齒輪2、齒輪3及行星架H的轉(zhuǎn)數(shù)分別為n1、n2、n3、nH；此行星輪為具有固定輪的行星輪系，則有：i2=1-i13=1+z3/z1;為了保證一定的減速比，可以依據(jù)齒輪選用的基本原則：1齒輪轉(zhuǎn)速較高時(shí)，為了提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減小沖擊震動(dòng)，以齒數(shù)多一些為好，小齒輪的齒數(shù)一般可選為20402為了使齒輪免于發(fā)生根切，對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪來說，一般取齒數(shù)為1720綜上以及考慮整體大小，選取最小齒數(shù)為20；選取 z1=20；z2=40；z3=100；m=3mm則行星輪的傳動(dòng)比 i2=1+100/20=63) 確定第二級齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比i3 齒輪傳動(dòng)需要實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比 i3=150/i1/i2=5 ； i3=z5/z4=5；根據(jù)齒輪選用的基本原則：綜上考慮整體大小，選取最小齒數(shù)為20；選取 z4=20, z5=100, m=3； 綜上所述，經(jīng)三級減速傳動(dòng)，最終使主軸轉(zhuǎn)速為10r/min，滿足設(shè)計(jì)要求。（2）圓柱凸輪機(jī)構(gòu)主軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，圓柱凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周，帶動(dòng)磨削頭往返一個(gè)行程，經(jīng)上面分析計(jì)算，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間為T=60/10=6s；磨削頭往返一個(gè)行程的時(shí)間為T=6為了保證足夠磨削時(shí)間，以及往返過程的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，可以按如下圖設(shè)計(jì)磨削頭的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：圖8.2由圖可知，磨削頭的設(shè)計(jì)最大行程s=15mm；平均往返速度v=10mm/s；磨削時(shí)間t=2s；由于磨削輪的運(yùn)動(dòng)由圓柱凸輪通過連桿放大控制,其中放大倍數(shù)n=l2/l1=3;則可以得到圓柱凸輪展開后的形狀如圖所示，滾子包絡(luò)線為圖中黑實(shí)線。圖8.3 9 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖根據(jù)工藝動(dòng)作順序可知該系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案有兩個(gè)主要構(gòu)件需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，即輸送盤、磨削砂輪。以主軸的轉(zhuǎn)角作為參考基準(zhǔn)得出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖所示。 系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖圖9.110 心得體會(huì)經(jīng)過十幾周的努力，我們小組終于完成了此次的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)作業(yè)。在這幾個(gè)月的時(shí)間里，通過對這次的光纖接頭保護(hù)玻璃管內(nèi)孔倒角自動(dòng)磨削機(jī)的設(shè)計(jì)，我們查閱了很多書籍，也上網(wǎng)查閱了很多的機(jī)構(gòu)，通過學(xué)習(xí)與討論，我們相互交流自己的想法與意見，不但地提出新的構(gòu)思，我們都學(xué)到了很多東西，也對機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有了初步的認(rèn)識，我認(rèn)為這次的作業(yè)對我們大學(xué)的學(xué)習(xí)有很重要的意義，不僅讓我們記憶不得對課本知識加以更深學(xué)習(xí)，而且將課本知識進(jìn)一步的運(yùn)用到實(shí)踐中去。在此次機(jī)械課程設(shè)計(jì)的過程中，我們不僅學(xué)習(xí)了相關(guān)理論知識，更進(jìn)行了生動(dòng)活潑的課堂討論，則課堂討論中各組成員相互展示自己的PPT作品，通過交流，大家相互分享各自的成果，聆聽老師和同學(xué)們的建議，從而有了更多的認(rèn)識和啟發(fā)。此外通過這次課程設(shè)計(jì)，我們獲得了以下經(jīng)驗(yàn)：1、要充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)精神，充分利用好每個(gè)人的優(yōu)勢，要分工明確，這樣就會(huì)事半功倍，也要注意足夠適時(shí)的交流2、課程設(shè)計(jì)也是創(chuàng)新的過程，其中