木地板连结榫舌和榫槽切削机的机构综合

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1、机械原理设计说明书木地板连结樺舌和樺槽切削机的机构综合目录二、设计题目及任务2.1、设计题目简介2.2、设计数据及要求2.3、设计任务三、机构的工作原理 3.1功能要求3.2机构工作原理3.3、注意事项 四、机构的选型及其组合协调 4.1连杆机构的特点 4.2齿轮机构的特点 4.3凸轮机构的特点 4.4带传动机构的特点 五、机构的运动方案 5.1传动机构及执行机构 5.2初步设计方案 5.3改进方案一5.4改进方案二5.5改进方案三5.6其他考虑分析六、机构系统运动循环图 七、运动分析及尺寸设计 7.1电机的选择7.2机构尺寸的确定。 721对铣刀执行机构的尺寸确定： 7.2.3对于推杆4的执

2、行机构 7.2.4对于凸轮机构：八、用Solidworks进行运动的仿真及位移、速度、加速度的分析8.1仿真截图8.2运动分析8.2.1铣刀8.2.2 推杆 48.2.3 压板 2九、用CAD绘制的机构运动简图 十、设计的总结与心得体会 十一、参考文献 设计任务书一、题目：木地板连结榫舌和榫槽切削机的机构综合、设计题目及任务2.1、设计题目简介室内地面铺设的木地板是由许多小块预制板通过周边的榫舌和榫槽连结而成，如图所 示。为了保证榫舌和 榫槽加工精度，以减 小连结处的缝隙，需 设计一台榫舌和榫 槽成型半自动切削 机。该机器执行构件 工作过程如图所示。先由构件2压紧工作台上的工件，接着端面铣刀

3、3将工件的右端面切平，然后构件 2 松开工件，推杆4推动工件向左直线移动，通过固定的榫舌或榫槽成型刀，在工件上的全 长上切出榫舌或榫槽榫舌和榫槽切削机工艺动作图2.2、设计数据及要求榫舌和榫槽切削机设计数据木地板尺寸a x b x c(mm)550 X 60 x10榫舌或槽口尺寸d xe(mm)4.5 X 4执行机构主动件 1坐标60、 230执行构件行程髯、20、24、90推杆4工作载荷(N)2500端面切刀3工作载荷(N)1800生产率(件/min )70设计要求及任务：推杆在推动工件切削榫槽过程中，要求工件作近似等速运动。室内工作，载荷有轻微冲击，原动机为三相交流电动机，使用期限为10年

4、，每年工作300天,每天工作16小时，每半年作一次保养，大修期为 3年。2.3、设计任务1、至少提出三种运动方案，然后进行方案分析评比，选出一种运动方案进行机构综合；2. 确定电动机的功率与满载转速；3. 设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制机构的运动简图；4、用软件(VB MATLAB ADAM或SOLIDWORKS均可)对执行机构进行运动仿真，并画 出输出机构的位移、速度、和加速度线图。5、图纸上绘出最终方案的机构运动简图(可以是计算机图)并编写说明书。三、机构的工作原理3.1 功能要求加工过程要求连续，并且效率为 70件/min，即为每件产品所需的时间是 0.857s。考虑到 推杆 4

5、的工作载荷和运动速度及传动效率等因素，选择的电机为三相 Y90L-4 型电动机， 电机功率为： P 0.75KW ，转速为： n 1390r /min 配合 2 级减速器使用以达到设计要 求的 70r/min （详解见后面计算） 减速比为： 4.5 和 4.413.2 机构工作原理切削机的工作原理分解如图 3.2 所示，由于要完成加工要求， 3 个执行机构就必须要有相 同的运动周期，即必须转速相同。该系统由电动机驱动，通过减速器减速使其转速符合要 求后传递给执行机构的主动件。主动件的运动通过带轮和凸轮将工件压紧，主动件的运动 再通过连杆传递给铣刀把右端面切平，最后是主动件的运动通过齿轮、曲柄摇

6、杆和连杆机 构推动推杆的运动使工件向左通过成型刀把工件加工出来。图 3.2 工作原理分解图3.3 、注意事项 当端面铣刀 3 向下运动，切割地板时，构件 2（压板）应处于一直压住工件的状态，推 杆 4 应在端面铣刀 3 的右面。 因为要实现大批量的生产，端面铣刀 3 应该在削平工件的右端面后回到原状态，便于 推杆 4 向左推动工件进行加工。另外考虑加工的效率，端面铣刀 3 削平工件 2 后，向 上移动时，首先构件 2（压板）向上移动。推杆 4 应同时向左移动推动木板进行加工。 当推杆 4 将工件全部推过固定的榫舌或榫槽成型刀，在工件上的全长上切出榫舌或榫 槽后，推杆 4 将向右移动，退至端面铣

7、刀 3 右面。 推杆 4 退到端面铣刀 3 右面后，新的工件将被放置在工作台上，构件 2（压板）将向下 运动将工件压住，端面铣刀 3 将向上运动削平工件右端面。（说明：端面铣刀固定在一个框形构件上，推杆 4 可穿过框形构件推动工件 1 运动。）四、机构的选型及其组合协调4.1 连杆机构的特点 其运动副元素为面接触，压力较小，承载能力较大，润滑好，磨损小，加工制造容易， 且连杆机构中的低副一般是几何封闭，对保证机构的可靠性有利。 在连杆机构中，在原动件的运动规律不变的条件下，可用改变各机构的相对长度来使 从动件得到不同的运动规律。 在连杆机构中，在连杆上各点的轨迹是各种不同的形状的曲线，其形状随

8、着各构件的 相对长度的改变而改变，故连杆曲线的形式多样，可用来满足一些特定的工作需要。 利用连杆机构还可以很方便地改变运动的传递方向，扩大行程，实现增力和远距离传 动等目的图 4.1 连杆机构4.2 齿轮机构的特点齿轮机构是在各种机构中应用最为广泛的一种传动机构。它依靠轮齿齿廓直接接触来传递 空间任意两轴间的运动和动力，并具有传递功率范围大，传动功率高，传动比准确，使用 寿命长，工作可靠等优点。图 4.2 齿轮机构4.3 凸轮机构的特点结构简单、紧凑，占据空间较小；具有多用性和灵活性，从动件的运动规律取决于凸轮轮 廓曲线的形状。对于几乎任意要求的从动件的运动规律，都可以毫无困难地设计出凸轮廓

9、线来实现。凸轮轮廓线与从动件之间是点或线接触的高副，易于磨损，故多用于传力不大 的场合。图 4.3 凸轮机构4.4 带传动机构的特点可传递运动的距离比较远； 运转稳、低噪音； 自身通过带打滑起过载保护； 结构比较简单， 设计精度要求不高；尺寸大，比较占空间；传递降速的效率比较低，理论降速为大轮半径 与小轮半径比为降速比；带的寿命不长；不能准确传动（带会打滑） 。图 4.4 带传动机构五、机构的运动方案5.1 工作原理分解图5.1 传动机构及执行机构齿轮传动 ：优点传动比准确，外廓尺寸小，功率高，寿命长，功率及速度范围广，适宜于 短距离。缺点制造精度要求高。主要用于传动。带传动：优点中心距变化范

10、围广，可用于长距离传动，可吸振，能起到缓冲及过载保护。 缺点有打滑现象，轴上受力较大。常用于传动链的高速端。连杆传动 ：优点适用于宽广的载荷范围，可实现不同的运动轨迹，可用于急回、增力，加 大或缩晓行程。缺点设计复杂，不宜高速度运动。既可为传动机构又可做为执行机构。 凸轮机构 ：优点能实现各种运动规律，机构紧凑。缺点易磨损，主要用于运动的传递。主 要用于执行机构。5.2 初步设计方案5.2 初步设计方案 由于初步设计方案考虑的太少，还不能满足设计需要，在初步达到加工的运动要求后，还 要考虑构件 2（压杆）在压紧工件后，构件 2（压板）如果继续向下运动，将构件 2 将可 能被破坏，所以将初步设计

11、方案做了以下几种方案的改进：5.3 改进方案一5.3 改进方案 1利用杠杆原理，端面铣刀 3 在向上切割工件时，工价能达到压紧的目的。缺点是：设计的弹簧机构容易坏，而且不易加工。铣刀的运动还不能满足要求5.4 改进方案二考虑到改进方案一的问题，其连接距离比较远，并且带轮的特点是运转稳、低噪音； 自身通过带打滑起过载保护；结构比较简单，设计精度要求不高 . 故采用带轮机构是 比较合适的。压紧构建所受的力比较小，并且满足运动所需的轨迹。因此选择凸轮 机构。减少了弹簧机构的冲击等因素的影响。对其进行了改进方案二。5.4 改进方案 2由于推杆 4 的运动传力效果不好，而且推杆 4 的工作荷载较大，不能

12、满足推杆 4 工作载荷2500(N)的要求，因此做一下的改进。采用齿轮传动和摆杆机构综合，传力效果较好，更 符合设计的需要。改进后得到改进方案 3。5.5 改进方案三5.5 改进方案 3该机构满足运动所需的轨迹，并且能够承受较大的力，故最终选择该方案，加入电动机的3 级减速装置，如图。5.6 其他考虑分析在考虑机构的方案时，最初想到过用凸轮机构控制推杆 4的运动，后来发现推杆 4 所 要求工作载荷较大， 传动力较大， 比较推杆 4 的运动要求的接近匀速， 虽然采用摆杆机构， 没有凸轮机构的运动效果好，但是齿轮和摆杆机构传动力较大，并且推程运动接近匀速， 有急回特性，更符合设计要求。所以最终推杆

13、 4 采用齿轮传动及摆杆机构的综合。六、机构系统运动循环图以主动轮 O1 顺时针转过的角度 0为参考。直角坐标式运动循环图如下：6.1 推杆、铣刀，压杆的运动循环图七、运动分析及尺寸设计7.1电机的选择根据设计要求知，要完成设计生产要求：70件/min，主动轮01的转速应为n=70r/min,每加工完成一个工件所用的时间 t=0.857s根据要求，假设推杆4的形成速度变化系数K=1.4, 则：完成推程运动所用时间为：罟4 0-50s由于要求的推杆4的行程为S490推杆4在推程运动的平均速度S4tl90*100.18 m/s0.50需要的功率p推Fvi2500* 0.18450 W根据齿轮传递的

14、效率得，由电机输出，传递到摆杆O3D的效率为取最小传动角rmin 45，由摆杆O3D传递到推杆4的传递效率为:所以选择电机的功率应大于或等于:W 656W0.97* 0.707根据丫系列电动机型号大全 查表知:型号额定功率kW额定电流A转速r/min效率%功率因数COS堵转转矩额定转矩倍堵转电流额定电流倍最大转矩额定转矩倍噪1级dB:声2级(A)振动速度mm/s重量kgY80M2-40.752139074.50.762.36.02.356671.817应选择：三相丫90L-4型电动机，电机功率为:P 0.75KW ，转速为：n 1390r/min满足条件。而加工的速度为70件/min，因此其减速比为1400/70=20，介于8到40之间，需要用二级齿轮减速器，以达到所需要的输出要求。减速比为： 4.5和4.417.2机构尺寸的确定由运动行程图可以看出：各个执行构件的运动规律，算出各个构件的尺寸7.2.1对铳刀执行机构的尺寸确定:考虑到机构的传动角:minarctan一y6024 230arctan yB6010630这里取ye50列出构件杆长的方程为:Lab2L0AL 2Loa230250605024 22002Lab23060得到两