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平尺刻线机
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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 目录 1 绪 论 . 7 . 7 课题的研究现状 . 7 课题需重点研究的关键问题 . 7 案的确定 . 8 2 总体设计 . 9 型 . 9 工作原理 . 9 总体配置 . 9 本设计参数 . 10 料槽 . 10 . 10 3 动力性能计算 . 10 . 10 4 主要工作部件的设计计算 . 11 . 11 . 12 . 13 . 14 擦轮力的计算 . 15 轮的设计 . 16 轮轴上齿轮齿条副的传动比 . 16 . 17 . 17 . 18 . 20 . 21 . 21 图 5平轴 . 21 线刀示意图 . 21 . 22 承的选取 参见参考资料 1第 64页。 . 22 的选取 根据设计的需要，见参考资料 1第 53页。 . 22 平轴复位弹簧的选取 . 22 6 结论 . 22 致 谢 . 23 参考文献. 24购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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，此平尺刻购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2、 刻线机构 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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 杆、齿轮轴） 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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 平尺长度： L=1040行走 11是要刻线 10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： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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(购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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，该传动比完全满足购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 要 求。 图 4擦轮轴 材料 45钢许用应力 600106166 0/3 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 ，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 。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。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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 （ 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 图 5平轴 线刀示意图 图 5线刀 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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，改善了人们的作业环境。 本设计采用巧妙的应用凸轮机构控制刻线和抬刀，用摩擦轮配合不完全齿轮机构完成定时、定量的进料动作，结构简单不复杂，理论上达到了刻线要求及其它相应工作条件。理论上本机使用价值高，经济效益高，由 于本设计没有做试验，对其实际的可行性程度还不能确定。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 致 谢 本次设计是在 刘媛媛 老师的悉心指导与严格要求下进 行 的。从设计（论文）的选题、方案 的设计、具体的测绘与绘图到论文撰写的每个环节，都凝聚着 刘老 师的心血和汗水。 刘老师严谨的治学态度、开拓创新的工作作风及对事业的奋进执着精神，都将使我铭记在心，并时刻激励着我不断追求勇往直前。 大学四年学习时光已经接近尾 声，在此我想对我的母校，我的父母亲人们，我的老师和同学们、表达我由衷的谢意。感谢我的母校塔里木大学给了我在大学的本科四年深造机会，让我能继续学习和提高 。塔里木大学四季如春的校园，美丽如诗的风景都深深的留在了我的记忆里。四年珍贵的学习期间，让我的知识体系更加完善，思想观念更加成熟，整体素质得到了极大的锻炼。“自强不息，求真务实”的校训我将铭记于心，在未来的学习和工作中躬身践行。 再次 ,感谢我的同学们 ,在毕业设计过程中得到了他们无私的帮助，以及许多启发性的指导和建议。在此向所有支持、关心、帮助我的人表示由衷的感谢 !祝他们永远健康、幸福 ! 最后，感谢我的父母亲人们对我大学四年学习的默默支持，使我能顺利完成本科学业。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 参 考文献 1 吴宗泽 . 机械原理课程指导书 版 等教育出版社 , 2005:292 徐颖主编 . 机械设计手册 . 2 版 机械工业出版社， 3 东北工学院 冶金工业出版社 4 西北工业大学 七版） 5 龚淮义 高等教育出版社 .（第三版） 6 吴宗泽 高等教育出版社 . 7 北京农业工程大学 农业出版社 (第二版 )8 单辉祖 二 版） 9 大连理工大学工程图学研究室编 等教育出版社， 10强毅 北京 2000.1 开题报告 1. 平尺刻线机课题的来源及研究目地和意义。 题来源 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老外，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。 研究的目地 长刻线机用来刻划有一定距离精度要求的平行线纹。普通长刻线机用於刻制一般线纹尺；高精度长刻线机能刻制光学仪器和高精 度机床的精密线纹尺、光栅尺、感应同步器或游标卡尺等，刻线精度在 米之间。 本课题的研究目的在于用所学的机械方面的专业课设计一款平尺刻线机，从新体会机械代替手工的优点。 意义 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。 2 平尺刻线机在国内 (外 )研究现状及分析。 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 。 外现状 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。 几种划丝机械都取得了其工作范围 的成功，有很多机构和创新的想法是值得借鉴的，特别是与本课题同类的 6蜜枣划丝机，很多机构对完成本课题有很大的启发作用，本课题参考借鉴 6蜜枣划丝机的冲压机构，再结合自身的特点改进可达到本课题预期要求的目标。国外的切片机构都达到自动化水平，在研究本课题的同时要好好学习国外先进思想及思想。 3 对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析 务要求 刻线机构（主运动）的设计，平尺送进机构（辅助运动）的设计；传动机构的设计。通过具体的 纸和相关设计说明，确保支持的进给、刀具刻 线的间隔和各传动机构设计合理。 行性分析 为了实现预期目标，先得明确作业对象的特性即平尺的结构特性，并根据其特性草拟方案，试选原动机，传动机构，执行机构。比如在选择原动机时要参考五点原则： （ 1） 现场能源供应条件 。 （ 2） 工作机载荷特性及其工作制度。 （ 3） 工作机对起动，平稳性，过载能力，调速和控制等方面的要求。 （ 4） 原动机是否工作可靠，操作与维修简便，是否要防尘，防暴，防腐等。 （ 5） 原动机初始成本与维护费用。 本设计采用电动机，其优点是躁声小，初始成本低，运转费用低，维护要求较少。传动系统是将原动机的运动和动力传递到工作机的中间装置。传动系统的基本任务是将原动机输出的速度降低或增大，以满足执行机构的要求，采用变速传动来满足执行机构经常变速的要求，将原动机输出的转矩变换为执行机构所需要的转矩和力，将原动机输出的等速需安装运动转变为执行机构所要求的各种运动形态，实现由一个或原动机驱动若干个相同或不相同速度的执行机构。基于上述内容再结合本设计的特点，我选用齿轮和曲柄连杆机构做传动装置。再选用偏心轮机构和槽轮机构配合完成 平尺刻线过程，通过选用以上机构可以实现课题的任务要求。 4 本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 点研究 本课题要重点研究的是怎样实现划丝机构与推动机构的时间协调关系，即推杆每推一次平尺，刻线刀开始工作同时推杆往回运动至起点准备下一次运动，而刻线刀在推杆回到起点位置的同时正好完成一次刻线，推杆再一次推动平尺进入刻线槽时刻线刀退回原来位置，此时正好完成一个工作周期。 键问题 本课题的关键问题关于平尺的刻线问题，依据平尺的特性，本设计专门针对平尺在夹持好的情况下进给周期和刻线刀的周期 协调好，这就需要在凸轮和连杆机构设计上确定好周期。只有很好的周期配合、进给配合以及夹紧才能达到刻线的深度及准确度。 决的方法 针对怎样能使进料与刻线两个动作协调，我选择槽轮机构和偏心轮机构，在偏心轮转过一定角度时槽轮也转过一定角度，偏心轮带动冲划装置向下运动，此时槽轮机构带动送料机构到达预定位置，冲划装置也到这个位置，由冲划装置完成冲划，即达到动作的协调。针对平尺夹紧刻线问题，我采用刻线模装置，此装置可根据不同尺寸平尺更换不同刻线模，同时也有夹紧作用，使平尺在刻线时有很好的定位。 5. 完成本课 题所必须的工作条件及解决的方法。 作条件 指导教师一名，电脑一台（必须有 公软件， 图软件， 维制图软件）设计地点（如实验室），机械原理，机械设计等各种相关专业书籍及机械设计手册等工具书。 决方法 指导教师由学院分配，电脑自备能满足要求，设计地点由学院提供，各种书籍可自备或者到图书馆借。 作方案 平尺槽轮机构 计 度计划 第 1 周 第 2 周 文献检索、社会调研、资料分析及总结； 第 3 周 第 4 周 设计方案的确定； 第 5 周 第 6 周 交开题报告； 第 7 周 第 9 周 初次交电子版毕业设计 ； 第 10 周 第 11 周 修改 ； 第 12 周 交毕业设计说明书； 第 13 周 修改毕业设计说明书； 第 14 周 准备毕业答辩。 主要参考文献 1 谢中生 . 国外切片机发展述评 . 电子工业专用设备 , 1996(3):36. 2 裘建新 . 机械原理课程指导书 版 等教育出版社 , 2005:293 王文胜 基于线切割的槽筒销加工工艺改进 期刊论文 007(3) 4 周汉辉 . 数控机床精度标准与功能强大的检测工具 J. 航空制造技术 , 2003, (04) 5 问题解答 J. 机械工人 1957, (10) 6 吴友安 . 精密圆刻度机的减振措施 J. 仪表技术与传感器 , 1980, (06) 7 北京有色治金设计研究总院主编机械 设计手册第三版北京：化学工业出版社， 1993 8 徐灏主编机械设计手册北京：机械工业出版社， 1991 9 汝元功，唐照民主编机械设计手册北京：高等教育出版社， 1995 机械原理课程设计 说明书 设 计题目 :平尺刻线机 摘要 机械原理课程设计是使学生较全面、系统巩固和加深机械原理课程的基本原理和方法的重要环节，学生通过此次设计，学习机构运动方案的确定，培养分析向设计机械能力，以及开发创新的能力，以机械系统方案设计不拟定为结合点，进一步巩固和加深学生所学的理论知识，明确课程设计目的、步骤，根据自己的设计题目对设计内容进行分析，确定输入、输出件运动形式（及功能原理分析）。 【关键字】：机构运动分析 机构结构设计 曲柄滑块 凸轮设计 目录 设计功能与要求 1 执行机构的比较与选定 2 传动方案设计 3 执行机构的尺寸设计 4 方案图与机构运动循环图（表） 5 三维模型设计图 6 平尺刻线机主要用来实现自动刻线，刻线要求在平尺毛坯上按一定规律刻划出丌同长度的线条：短线 10线13线 九条刻线刻一条长线，然后依次重复 。 1、设计功能与要求 计功能 运动要求： 刀具在刻线行程时作等速运动（戒近似等速运动），反行程时快速退回；刀具反行程时要有抬刀运动，幵且工作台完成一定进给运动。实现 “落刀 刻线抬刀回刀”的运动。 功能要求 : 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，刻线完成之后，通过凸轮使刀具自动抬起，避免磨损；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，且要求刀具具有急回特性。 1、设计功能与要求 计要求 原始数据及要求： 1：平尺毛坯的轮廓尺寸为 1040*1030。要求在平尺毛坯上按一定规律刻划出丌同长度的线条：短线 10线 13线 九条刻线刻一条长线，然后依次重复 。 2：刻线深度为 度均匀，为防止刀具磨损，要求迒程有抬刀运动。 3：刻线速度：每秒钟刻 一 条线。 1、设计功能与要求 计要求 4：推动刀具进行刻线运动的机构，其运动要求应保证刻线质量和提高刻线机的生产率角度提出。刻线行程中刀具做等速运动，反行程时刀具快速退回。只要求道具在反行程中有急回运动，行程速度变化系数 K=5:为扩大刻线机的应用范围，要求线条长度可调。 6：要求刻线机在工作过程中主动轴的角速度丌均匀系数&= 方案 1评价 通过三个凸轮来控制刀具左右移动，难以控制它们之间的转速比，容易发生碰撞的现象，而且容易发生失真的现象，所以不建议采用。 2、执行机构比较与选定 方案 2说明 通过三个不完全齿轮与齿条的组合，来控制刀具的进刀、退刀运动，通过凸轮来控制刀具的抬刀、下刀运动。 方案 2评价 这种机构简明易懂，刀具刻线的长度精确，但不容易控制三个不完全齿轮的转速关系，且容易发生撞齿的现象，不能控制刀具的急回速比，所以不建议采用。 2、执行机构比较与选定 方案 3说明 这种方案通过一个凸轮来控制刀具的进刀、退刀运动，另一个凸轮来控制刀具的抬刀、下刀运动，并通过凸轮的推程与回程来控制刀具的急回速比K= 方案 3评价 通过一个凸轮来控制进刀、运动，此凸轮的形状会过于复杂，同时不能实现自动回刀，所以不建议采用。 2、执行机构比较与选定 方案 4说明 这种方案是通过一个曲柄滑块机构实现进刀、退刀动作，具有急回特性，另一个凸轮来控制刀具的抬刀、下刀运动，用曲柄滑块机构实现急回速比K= 方案 4评价 曲柄滑块机构虽能实现急回速比K=是不能保证刻线过程中的等速运动，所以不建议采用。 2、执行机构比较与选定 方案 5说明 这套方案是通过一套组合机构实现刻刀的进刀、退刀动过，同时通过凸轮槽的形状实现滑块的匀速运动，进而实现刀具的匀速运动。同时也可以满足急回速比 K= 方案 5评价 此方案可满足全部刻线的功能要求，同时可以使进刀动作平稳，采用转动副为低副，降低较低，接触面积大，应力集中就相对小一些，此外，安装、加工也相对方便。所以我们决定采用这套方案。 2、执行机构比较与选定 方案 1说明 我们采用凸轮机构实现刀具的抬、落刀动作，通过控制凸轮轮廓来实现刻线时间的调整，又因为凸轮转速一定，即可以控制可线的长短。 方案 1评价 凸轮机构转动平稳，可有效实现刀具的平稳刻线，同时结构较为简单，体积较小，便于安装。所以我们采用这套方案。 2、执行机构比较与选定 方案 1说明： 这套方案采用不完全齿轮实现工作台的间歇进给，当主动轮做连续回转时，从动轮作间歇式转动，在从动轮停歇期内，两轮轮缘各有锁止弧起定位作用，以防止从动轮游动。不完全齿轮机构可以带动丝杆间歇转动，来实现工作台的间歇进给，控制不完全齿轮转速与丝杆导程就可实现每秒进给量为 1 方案 1评价： 不完全齿轮冲击较大，且加工、安装较为不便，尺寸较大，所以不建议采用。 2、执行机构比较与选定 方案 2说明： 这套方案采用槽轮机构实现工作台的间歇进给，主动拨盘连续回转，槽轮间歇运动，且我们这套方案采取普通四槽的对称式的槽轮机构，传动较为平稳。 方案 2评价： 槽轮机构尺寸小，外形简单，机械效率高，传动较为平稳，所以我们决定采用这套方案。 3、传动方案设计 采用 齿轮传动，将电动机转速减小至需要的转速。 3、传动方案设计 查阅相关资料得：
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