机械设计课程设计___榫槽成形半自动切削机.docx

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1、机械设计课程设计---榫槽成形半自动切削机绪论1—1设计题目设计榫槽成型半自动切削机。切削机的组成框图如下图所示。该机器为木工机械，其功能是将木质长方形块切削出榫槽，其执行系统工作过程如下图所示。先由构件2压紧工作台上的工件，接着端面铣刀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，通过固定的榫槽刀，在工件上的全长上开出榫槽。1—2原始数据及设计要求原始数据见下表（单位：mm）：XYHLL2L3L4L5L6L7502201070307030201820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。共加工5台，室工作，载荷有轻微冲

2、击，原动机为三相交流电动机，使用期限为10年，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。其他设计参数如下1：工作载荷为3500N，端面载荷2200N，工作效率50件/分1—3设计任务1).设计机构系统总体运动方案，画出系统运动简图，完成系统运动方案论证报告。2).完成传动系统或执行系统的结构设计，画出传动系统或执行系统的装配图。3).设计主要零件，完成2零件工作图。4).完成设计说明书一份。第一章机构运动简图设计与选择1—1方案选择a）设计方案一图1—1方案一说明：电机直接连接减速器，减速器输出轴通过联轴器与执行机构相连。通过带轮传动实现工件的压紧，

3、通过连杆机构实现端面切刀的上下运动，通过连杆机构实现推杆的左右运动。优点：由于整个机构大部分为连杆机构，结构较为紧凑，工艺性好，能实现机构所要求的所有动作。通过连杆机构可以实现急回特性，可以实现推杆的快速返回，且传递的载荷允许值较大。缺点：整个执行机构需要同时匹配三个运动，且三个运动之间有时间先后关系，行程匹配难度较大。推杆机构是切削的主要部件，要求切削过程中速度平稳，近似为匀速运动，而连杆机构工作不能保证速度的恒定。同时推杆作为主要工作部件没有过载保护。b）第二种方案（改进后方案）图1—2方案二说明：电动机输出轴通过联轴器直接输入减速器，减速器输出轴通过联轴器与执行机构相连

4、。通过带轮传动带动凸轮运动，实现工件的压紧要求，同时在弹簧的作用下复原；在压紧过程进行同时，端面切刀与压杆固连，当工件压紧的同时，端面切刀将木材端面加工，在弹簧力和凸轮的作用下复原；通过另一个带轮传动，将减速器输出轴的旋转运动转换为齿轮齿条的啮合运动，实现推杆的左右运动。从而实现所有机构的动作。优点：执行机构的工作原理和运动分析较为简单，通过将压紧装置的压杆垂直运动和端面切刀的垂直运动固连，减少了行程匹配的难度。通过带轮传动，工作较为平稳，可以实现过载保护。通过齿轮齿条的啮合运动，将旋转运动转换为推杆的左右运动，由于齿轮传动的平稳性，可以保证推杆的匀速要求。缺点：由于采用两个

5、带传动和一个半齿轮齿条传动，执行机构部件工艺性不如方案一，齿轮齿条的运动没有急回特性，不能实现推杆的快速返回。采用带轮传动后，机构紧凑型不如方案一。综合分析：方案一方案二都能实现机构的运动，从运动分析和工作原理来所，方案二更为简单。在压紧装置中均采用凸轮机构。在实现端面切削运动时，方案二设计更为合理。在推杆的运动上面，方案二能够实现推杆的匀速要求，虽然没有急回特性，但是由于机构的生产效率较低，在正确匹配行程的基础上，急回特性可以不予考虑。同时，方案二带传动具有过载保护。为了减少设计上的困难，所有带传动传动比均为1，且两带传动中心距相同。方案二在紧凑上不如方案一，但是方案一种也

6、采用了带传动，两者紧凑性差别不大。综合考虑所有因素，最终选择方案二。1—2方案的运动分析a）压紧和端面切削部分图1—3b）推杆运动部分图1—4c）运动分析图1—5凸轮每旋转一周，最大行程为25mm，当行程为5mm时，压杆将工件压紧，行程为10mm时，此时工件已经压紧，端面切刀接触端面，当行程为25mm时，完成端面的切削，压杆和切刀同时抬起。于此同时，当压杆向下时，推杆向左运动，此段为空程。当压杆抬起，工件不再压紧时，推杆推动工件向左运动，实现榫槽加工，加工完成后，推杆退回，推杆的总行程为200mm，推杆退回之后，压杆向下，如此循环。d)行程匹配图1—6e)凸轮轮廓设计平底从动

7、件凸轮设计，采用解析法进行设计图1—7凸轮段采用三角函数关系进行设计，于是整个凸轮行程的解析表达式就可以得出a=0:0.01:2pia=0:0.01:pia=0:0.01:2*piy=0*(a>=0&a=pi/2&a<3*pi/2)+0*(a>=3*pi/2&a<=2*pi)plot(a,y,'r','linewidth',2)由式3—22，可得凸轮轮廓的解析表达式其中，代入可得轮廓表达式时此处式3—22参考【4】时实际凸轮轮廓如下所示图1—8第二