平尺刻线机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 届毕业设计 平尺刻线机设计 说明书 学生姓名 学 号 所属学院 专 业 班 级 指导教师 日 期 塔里木大学教务处制 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 1 绪 论 . 3 和目的 . 3 课题的研究现状 . 3 课题需重点研究的关键问题 . 3 案的确定 . 4 2 总体设计 . 5 型 . 5 工作原理 . 5 总体配置 . 5 本设计参数 . 6 料槽 . 6 . 6 3 动力性能计算 . 6 . 6 4 主要工作部件的设计计算 . 7 . 7 . 8 . 9 . 10 擦轮力的计算 . 11 轮的设计 . 12 轮轴上齿轮齿条副的传动比 . 12 . 13 . 13 . 14 . 16 . 17 . 17 图 5平轴 . 17 线刀示意图 . 17 . 18 承的选取 参见参考资料 1第 64页。 . 18 的选取 根据设计的需要，见参考资料 1第 53页。 . 18 平轴复位弹簧的选取 . 18 6 结论 . 18 致 谢 . 19 参考文献 . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 绪 论 人们在认识我们所生活的大自然到改造我们生 活的大自然，由表及里，逐一深入，从外及内，颜色、形状、大小、尺寸以及内部结构。长度测量就显现出它的重要性， 长度的测量是最基本的测量，最常用的工具是刻度尺。 可是在最开始是不存在刻度尺的， 最早有记载的人为标准来自古埃及。埃及人曾用质地坚硬的花岗岩制作了一根长度标尺，它的长度是法老的小臂（肘到中指）的距离，因此又叫 “腕尺 ”。虽然这个标准确定得 相当随意，却解决了重要问题，比如：金字塔的准确施工得到了保证。 随意定义长度标准的并不仅限于 国 外，中国的情况也基本类似。史书记载，在远古时期，中国人便 “布手知尺 ”、 “身高 为丈 ”、 “迈步定亩 ”。古人中指中节之长被定义为 “一寸 ”，直到现在，中医的针灸还沿用这个标准。中国最早的长度标尺是安阳殷墟出土的商尺。这把骨尺由兽骨磨成，长 17 厘米，上面标刻着等长的 10 个单位。到了春秋战国时期，各国诸侯各自定义自己领土内的长度标准。这个王的手掌，那个王的小腿，都纷纷派上用场，使得长度标准极为混乱，给国与国之间的交流造成了极大不便。到秦始皇统一度量衡时，王侯的身体部位才退出历史舞台。 从而我们是很迫切的需要一种有准确刻度线的丈量仪器，而刻线又成了一个问题。人工的误差是很大的，在工业和科技日新月异 的最近一个世纪，人们就设计出了刻线机，并且不断改进。 本课题通过机械化刻线，可以达到准确度高、精确度高。减少了劳动力，提高了生产效率，降低成本，本课题在研究时遇到的一些技术问题，通过认真分析以解决，在今后的设计类的工作中也有一定的经验可循。 课题的研究现状 平尺刻线 机国内研究现状 ： 随著科学技术的发展，有的刻线机上采用了激光刻线机由光刻代替机械刻划，可在工作台移动的情况下完成动态刻线，刻线精度大为提高，国内比较成熟的激光刻线机厂家例如北京博奥嘉华激光科技有限公司生产的 列激光刻线机 。 平 尺刻线 机国外研究现状 ： 国外现在有的刻线机大部分是电脑中控下的激光刻线机 。 例如 光刻线机采用光刻代替机械刻划，可在工作台移动的情况下完成动态刻线，刻线精度大为提高。克服了传统 “照相 工艺费时，费力的缺点，高速、高效，一次完成刻线、字符、商标等内容。全程电脑控制，精度高、速度快，最大限度的降低了产品不合格率。使用灵活方便，即可成批量生产，又可满足少量加工等多种需求。绝对环保，无任何污染，是现代化生产工艺的主流。支持单公制、单英制、双公制、双英制、公英制、英公制等标新型。支持丁字型、拐角 型、圆型等各种特殊量具类型。支持用户自定义的其它非标类的平面或圆柱面的量具。速度快 ,刻线清晰、精度高、永不磨损。制图方便快捷，可根据需要随意制作各种尺寸、形状、图标的量具。三维数控，除主运动外其它两维运动也是自动调整，可以快速准备的对焦，定位。对已生产过的型号，电脑自动记忆位置及其刻线参数，以后生产可直接调用，不必再调焦，定位。 课题需重点研究的关键问题 本课题需要重点研究的关键的问题是 刻线部分的抬刀机构和刻线机构 ， 还有平尺的进给机构。 解决 刻线 不准确、不方便，保证 刻线刀 的工作效果，结合目前的研究条 件， 此平尺刻线机采用类似立式铣床的结构来实现刻线与抬刀动作， 这种结构简单， 易于设计，传动效率高。 同时 容易理解， 本课题的主要动力来源 刻刀 ，由 主电动机通过减速器 带动整 体，完成刻买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 线。然后由抬刀电动机通过减速器连接到齿轮齿条副，在通过立柱上的丝杠螺纹副完成抬刀下刀动作。最后由进料电动机通过减速器连接到不完全齿轮连到摩擦轮轴，由摩擦轮带动平尺前进完成进料动作。 进行下一周期的刻线工序。 案的确定 在翻阅和查找国内外的相关资料和信息，经过调查分析，我们发现 刻线 方式有以下几种： 1、 工作间歇进给机构 首先，间歇性进 给机构大致有： a）、槽轮机构 b）、不完全齿轮机构 c）、 棘轮 机构 d）、组合机构 首先，槽轮机构外形尺寸小，机械效率高，能平稳地间歇地进行转位，但是相对于不完全齿 实现进给时结构稍显复杂；而且制造及装配的精度要求高，其传动时尚存在柔性冲击，只能用于速度不太高的场合，且转角大小不能调节。 不完全齿轮机构可设计的参数较多，易满足 不同停歇要求。但是，不完全齿轮机构和普通齿轮机构的区别，不仅在从齿轮的分布上，而且在啮合传动中，当首齿进入啮合及末齿退出过程中，齿轮并非在实际啮合线上啮合，因此在此过程中不能确保定 传动比传动。由于从动轮每次转动开始和终止时，角速度有突变，故存在刚性冲击。若将不完全齿轮直接和调节进给的下层工作台相连，则会造成较大的进给误差。 棘轮机构结构简单、制造方便和运动可靠，并且棘轮转角可以根据需要进行调节等优点。但其缺点是传动动力小、工作时有冲击和噪声。不仅如此，传动力不足则会对工作台的进给产生影响，从而影响整个工序。 基于以上机构的优点，故考虑组合机构 不完全齿轮与螺旋机构。此机构简单、进给精度高传动力较大，易于制造加工。 不完全齿轮机构 槽轮机构 棘轮机构 图 1、 刻线机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 常见的王府机构有： a）、凸轮推杆机构 b）、四杆机构 c）、不完全齿轮与环形齿条 凸轮推杆机构中，能通过凸轮的轮廓曲线实现推程、休止、回程。推程与回程使刀具沿直线运动，休止能起到间接性的作用，从而机构亦能达到刀具的间歇性往复运动。但凸轮与推杆的接触为先接触，而刻线是刀具收的力比较大，凸轮压力大，易磨损。 由于不完全齿轮能实现所需的间歇性运动，而环形齿条能实现往复 运动，不完全齿轮与环形齿条配合也为实现刀具的间歇性往复运动提供另一条途径。搭载计算过程中因为齿数等参数比较难于计算，无法做到恰到好处的啮合，且也无法实现抬刀运动，只能保证刀在一个方向上运动。 刻线的直线行程，四杆机构选择性相对较大，是的四杆机构不能被忽略考虑。在对一些常用的四杆机构的分析过程中，我们发现四杆机构普遍类似，且功能单一。 基于以上考虑，采用凸轮推杆机构组合螺旋上升机构完成刻线和抬刀动作。此机构结构简单，易于实现。 2 总体设计 型 该机器属于专用型小型机器，借鉴立式铣床的原理进行设 计。 虽然定位为小型机器 ，但其结构尺寸还要根据具体的配套 电动机 来定。 工作原理 工作过程： 刻线机主要由压刀机构、刻线机构以及进给机构三部分组成。压刀机构用于刻线时将刀具压下，刻线完成之后，通过 齿条齿轮副和丝杠螺纹副 使刀具自动起 落 ，避免平尺磨损；刻线机构用于控制刻线及刻线长度；进给机构用于控制刻线间隔。 总体配置 经过多次的讨论和研究，确定 平尺刻线机 的总体结构，包括 台刀机构 、 刻线机构和平尺进给机构等组成。 图 2线机主要部件示意图 8 键 杆、齿轮轴） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 机器主要由工作台、电动机、凸轮、水平轴、定尺条、立柱、螺纹筒、刀体、以及不挖版权齿轮、压紧装置和摩擦轮构成。 本设计参数 刻线 深度 （ 线时间 (s) 1 刻单线力 （ N） 1000 料槽 平尺为 1040*30（ 平尺刻线机主要用来 实现自动刻线，刻线要求为每隔 1 毫米刻一条线，刻线长度有 10毫米、 13 毫米、 18 毫米三种类型。前四次刻线每次刻线长度为 10 毫米，第五次刻线长度为 13 毫米，第六至第九次刻线长度为 10 毫米，第十次刻线长度为 18 毫米，以后依此类推。 刻线机主要由压刀机构、刻线机构以及进给机构三部分组成。压刀机构用于刻线时将刀具压下，刻线完成之后，通过 齿条齿轮机构和丝杠螺纹副 使刀具自动抬起，避免平尺磨损；刻线机构用于控制刻线及刻线长度；进给机构用于控制刻线间隔 。 抬刀机构是由 如图 2示，定尺条 4 与齿轮轴 9 上的齿 轮啮合使传动方向改变，然后通过丝杠 9 到螺纹筒 5 到刀架轴 6 完成抬刀下刀动作，刻线完成后水平轴在回位弹簧的作用下回位，从而齿轮齿条副以及上面的丝杠螺纹副反向运动完成回程运动。 3 动力性能计算 基于设计是从最末端的工作部位开始的，所以从工作部位的零件开始校核计算。 动力的配套适应性应符合拖拉机的额定功率大于机具在作业中所消耗的功率这一原则 。 图 3速机的型号与标记 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 3速机的安装形式 图 3速机的电机接线盒位置 机具在作业中要消耗的功率 业中机具 消耗的功率主要刻线刀在受牵引破开平尺消耗的功率 P 组成 。 刻线消耗的功率 刻线刀克服平尺阻力所消耗的功率 3= 1 0 0 0 1 0 1 8 1 0 = 1 8 0p F v W 刻 刻 刻 （ 行 mm/s)可按 18mm/s 就是按照每秒完成刻线动作一次。 刻线刀所受工作阻力为 = = 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0F F n N N 刻 单 线 （ 式 中： n 每次刻线的条数 刻每条线所需要的力 相应于作业功率，拖拉机发动机应具有的功率 拖拉机发动机的额定功率应较作业消耗功率大一些，有所贮备，另外再考虑到动力传输的机械效率，因此减速机应具有的功率为： 3= F = 1 0 0 0 0 1 8 1 0 0 . 9 = 1 6 2 刻 刻刻 实 （ 式中： 减速机滚动阻力系数，这里取 机组总的机械效率，现在按 将 各有关值代入公式 考虑到回位弹簧所消耗的功率，参考图 333选择 F 2Y 111 . 0 4 5 0P M C 4 主要工作部件的设计计算 刻线力 ： 1000N/每条线 行走速度： v 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 平尺长度 ： L=1040行走 11是要 刻线 10所需时间约为 4 秒 钟 所以每分 约 刻线 150图 4架轴 水平面支撑反力： 12 0 1 0 0 0 = 1 0 0 0 0（ 1 50002（ 水 平面的弯矩： 1 0 . 0 7 55 0 0 0 1 8 7 . 522a H H N m （ 转矩： 2 0 . 2 7 01 0 0 0 0 1 3 5 022t m N m （ 22()e a T（ 22( 1 8 7 . 5 ) ( 0 . 6 1 3 5 0 ) 190 最小直径： 310 33 1 9 0 1 0 3 0 . 50 . 1 6 0d （ 考虑到键槽对轴的削弱，将 d 值增大 5%，故 1 . 0 5 3 0 . 5 3 2d m m m m （ 刀架轴的受力分析： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 4图 4立轴（齿轮轴、丝杠轴） 立轴的受力计算： 转矩 5002 16660 . 3 (1) 按强度要求，应使 3 0 . 2 (故轴的直径 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 333 1 6 6 6 1 0 270 . 2 0 . 2 6 0Td m m m m (2) 按扭转刚度要求，应使 432 (按题意 30l ，在轴的全长上， 1180o ra d 。故 344 43 2 3 2 1 6 6 6 1 0 3 0 2 9 . 5 8 1 0180m m m (故该轴的直径取决于刚度要求。圆整后可取 31d 。 (由工作抬的尺寸可选弹簧 5 70 2089 4 1 图 4簧 弹簧参数 线径： 簧中经： 25由高度： 70料： 60面处理： 涂漆 类型： 右旋圆柱螺旋压缩弹簧 取弹簧的劲数： 7k N 设计弹簧压缩量是： 10文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 擦轮力 的 计算 图 4擦轮 因设计的需要，摩擦轮的直径取 250d ， 轮毂款 20b 。轮毂外援为一层橡胶，使摩擦力尽可能的大。 摩擦力的计算： 由（ 胡可定律可得单个弹簧的弹力： 1 0 7 7 0F k x N N 单(则四个弹簧的总弹力为 = 4 = 4 7 0 N = 2 8 0 弹 总 单(考虑到摩擦轮及摩擦轮轴和座套等的重量，约为 m=3 故总的镇压力为 = G = 2 8 0 3 1 0 3 1 0F F F m g N N 总 弹 总 弹 总(由于要使尺子在摩擦力的作用下向前运动，则可以想到，平尺的上表面是与摩擦轮的外缘橡胶接触的，摩擦力打；平尺的下表面直接与工作台的进料槽接触，且与光滑的铁质平面接触，为了是 下表面懂得摩擦力尽可能的小，在适量的加入润滑油（待刻线完成后予以清理）。 则可知铁 铁 橡胶之间的摩擦因数 =(可知 = F = 3 1 0 0 . 0 5 = 1 5 . 5 总摩 下(= F = 3 1 0 0 . 6 = 1 8 6 总摩 上 胶(可得平尺前进的驱动力为 = F F = 1 8 6 1 5 . 5 N = 1 7 0 . 5 驱 摩 上 摩 下(故摩擦轮的转矩为 3250= = 1 7 0 . 5 1 0 N m = 2 1 . 3 N R 驱摩 轮(买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 轮的设计 图 4凸轮 凸轮廓线 ( ) c o s s i n()( ) s i n c o 直 角 坐 标 （ 22()a r c t a n ( )r x 极 坐 标 （ 注： 1、参变量中 的增量根据精度要求而定，通常取 12 左右。 2、 移动平动件平底的长度为m a x( 5 1 0 )sd 。 3、 上式中， 为推程运动角， 凸轮材料应能满足强度和耐磨性的要求。对于在低速、轻载、平稳传动中，凸轮可采用中碳钢制造。中速、中载时应采用中碳钢淬火处理。而本设计中刻线传动部分属于低速、轻载、较平稳的传动，所以应采用中碳钢。 轮轴上齿轮齿条副的传动比 为了保证在作业时连续工作 ,则要求传动部分要有可靠的传动比、无滑动。又由于在刻线传动部分所传动的 功率小、速率小，所以所要求的齿轮齿条副的动比非常的严格，要满足相应要求。经计算，该部分的链传动比 i=1。根据以往经验和相关手册，该传动比完全满足买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要求。 图 4擦轮轴 材料 45钢许用应力 60 取 (校核 m a x 0 4 0 8 0 0/ m a x 于 确定轴径 8 轴的材料：轴的材料主要是碳钢和合金钢。由于碳钢比合金钢 价格便宜，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，所以本设计采用 45 号钢 作为轴的材料。 轴上零件的定位 为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。 轴的校核 按扭转强度计算，用于只承受转矩的传动轴的精确计算，也可 用于既受弯矩又受扭矩的轴的计算。其强度条件为： M p 6 (式中： 为轴的扭切应力， T 为转矩， 抗扭截面系数， 3对圆截面 ； p 为传递的功率， n 为轴的转速， r ； d 为轴的直径， 为许用扭切应力， 所以，把相关的数据带入公式中得： M p 636 （ 由于轴的选材为 45 号钢 ，所以查表可知 45 号钢 的许用扭切应力为 ，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 。经校核设计的轴符合要求，可以正常工作。 下图为轴的弯矩和扭矩图： 图 4弯矩图和扭矩图 构造和工作原理刻线抬刀机构由工作台、水平 轴平推杆、凸轮、固定齿条、刻线刀架、立轴、螺纹套筒等组成，如图 4示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 4刀刻线机构 2 水平轴平推杆 3 凸轮 4 固定齿条 5 刻线刀架 凸轮 3 从近休止点开始转动的时候，水平轴推杆 2 在凸轮的推动下向左运动，当运动到控制抬刀的固定齿条处时，带动位于水平轴的立轴（齿轮轴）上的齿轮转动，立轴上段是表面有螺纹的丝杠，然后带动螺纹套筒 7 下降，当刻刀正好下降到刻线槽 8 的指定刻线位置时立轴下端的齿轮正好走完了齿条，停止下刀，至此凸轮的下刀行 程走完；然后凸轮继续转动，推动水平轴开始刻线行程，完成之后就开始了回复行程，以上运动反过来进行。这样就完成了一次刻线动作，其中包括了抬刀动作简单明了。 表 4 2 抬刀机构的基本数据 凸轮推程角 180 凸轮抬刀降刀行程角： 120 凸轮刻线行程角： 60 凸轮转速： = 2 0 / m 升降刀行程： 40线行程： 20得： 刻线周期： 3s 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 齿条啮合长度为： 40齿轮的分度圆直径为： 32轮模数为： 3 刻线速度： =18 /v mm 14（ a）不完全齿轮机构 (b)摩擦轮 图 4 不完全齿轮机构的参数计算 由摩擦轮控制进料量可得，每次进料 11对于摩擦轮转动 5 的圆心角。（算略） 故，不完全齿轮机构所对应的间歇进给量为 5 可得 从动轮布满时的齿数为2360 725z （ 由于齿数太密集，压力角为 故，主动轮仅设计单齿，即1 1z，所承受转矩较小、可以满足要求。 擦轮动力驱动机的选取 摩擦轮转矩为： = = 1 5 . 5 0 . 1 2 5 N m = 1 . 9 3 7 5 N R 摩 摩 下 摩 （ 图 3 3图 3选择减速机型号为： F 2Y 110 . 5 5 4 5 0P M C （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 5平轴 线刀示意图 图 5线刀 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 图 5体刀刃的布局 图 5作台 承的选取 参见参考资料 1第 64页。 的选取 根据设计的需要，见参考资料 1第 53页。 平轴复位弹簧的选取 B/图 5缩弹簧 6 结论 机器的应用可以充分利用，节省了成本，大大提高了生产效率。 平尺刻线机代替了以往的人工作业，提高了机械化程度及生产效率，节省了人力及时间，改善了