曲柄滑块机构行程.doc

第1章 选题分析41.1应用背景：41.2 预期实现功能：4第2章 实现的原理与方案42.1 驱动部分42.2. 曲柄滑块机构42.3 后续分工5第3章 执行系统设计53.1 功能要求63.2 执行机构的形式设计63.3机构的尺度设计6第5章 加工工艺设计与数控加工编程75.1加工工艺设计75.2对加工的零件进行分类75.2.1 连杆的加工路线85.2.2 导槽的加工路线85.2.3 连接件的加工路线85.2.4 底座的加工路线85.3 数控加工编程85.3.1 数控车床部分85.3.2 数控铣床部分9第6章 装配与调试10参考文献13附录C：数控加工程序23摘要：曲柄滑块机构是一种应用非常广泛的机械结构。我们所设计可调行程的曲柄滑块机构在原来的基础上给它增加了一个可调导槽，通过改变该导槽的安装角度，间接地改变连杆的实际长度，从而达到改变滑块行程的目的。我们通过对普通的曲柄滑块机构的分析，了解了其滑块行程的算法，但是由于可变行程的该机构的极限位置是变化的，且我们能力有限，因此须在制造出实物后运行方能给出。在设计的过程中，我们体会到了连杆机构的设计方法，并对制造学有了稍微的了解。关键字：曲柄滑块机构 可调行程Abstract: Slider-crank mechanism is a very extensive mechanical structure. We are design adjustable trip slider-crank mechanism in the original basis to give it adds an adjustable guide groove, changes in this guide groove installation Angle indirectly change the actual length of the connecting rod, so as to achieve the purpose of changing the slider trip. We through for ordinary slider-crank mechanism analysis, understand the slider trip, but due to the algorithm of the agencys variable travel limit position is changed and our ability is limited, so must create real after operation can give. In the design process, we realized the linkage mechanism design methods, and learn to have a slightly to manufacture of understanding. Keywords：Slider-crank mechanism， adjustable itinerary第1章 选题分析1.1应用背景： 曲柄滑块机构广泛应用于发动机、曲柄压力机中，而这些是利用曲柄滑块的急回特性。我们小组所设计的是针对市场上现有的自动送筷机中的曲柄滑块机构。因为现在的送筷机中曲柄滑块的行程是根据筷子的长度来决定的。若是筷子的长度变化了，那么筷子就不能够伸出到规定的长度，就不能够取出。因此我们改进了其中曲柄滑块机构的组成，让其行程变为可调。那么，送筷机就能够输送不同长度的筷子，扩大了其使用范围。 1.2 预期实现功能： 我们小组所设计的可变行程的曲柄滑块机构预期实现功能：通过调节活动导槽的安装角度，间接改变连杆的实际长度，从而实现滑块行程的改变由于送筷机的整体结构比较复杂，在此我们只是设计了其可变行程滑块机构的模型。第2章 实现的原理与方案2.1 驱动部分理想中是采用电机驱动，但是由于电机转速过快，若是采用则还要配套的减速机构，因此不予以采用。这里我们用手动驱动，这样就能够看清楚机构的运行过程。2.2. 曲柄滑块机构B平面四连杆机构满足一定的杆长条件，变时曲柄滑块机构。下面用图详细说明。211Ae3C4上图所示为四杆机构的简图。1，2杆的杆长分别为a，b。当满足条件：且A、B为整转副，杆4作为机架时，这是该四连杆机构变成为了曲柄滑块机构。由于我们设计的滑块式行程可变的，因此只给出一组杆长数据及其行程。取e=100，a=240，b=350，根据曲柄1分别位于杆4所在水平线上的两侧，可以画图求得其行程为250（单位均为mm）。2.3 后续分工项目组成员02007635陈逸民02007620龚威豪初步分工内容（1） 执行系统设计（2） 零件结构设计和图纸绘制（3） 零件加工与装配调试（4） 撰写报告（1）执行系统设计（2）零件结构设计和图纸绘制（3）零件加工与装配调试（4）撰写报告第3章 执行系统设计执行系统的作用是传递、变换运动与力，即把传动系统传递来的运动与动力进行变换，以满足机械系统的功能。这里的执行系统设计主要考虑到满足下面的一些要求：（1）实现预定的运动和动作；（2）各构件具有足够的刚度和强度；（3）各执行机构间的动作协调；（4）结构合理、造型美观、便于加工与安装；（5）工作安全可靠，有足够的使用寿命；3.1 功能要求根据设计目的，要求滑块能够滑动，导槽能够松紧转动，曲柄能够自由转动。3.2 执行机构的形式设计 采用连杆连接，整体安装在机架上，连接转动部分用螺栓连接，不拧紧。3.3机构的尺度设计 连杆的长度只要满足曲柄的杆长条件即可，详细说明请看附录A。第4章 结构设计与图纸绘制根据前面的方案设计，整体结构的设计和各零部件的设计由此展开。所采用的设计方法是手工设计草图，确认方案后应用SolidWorks软件进行三维实体建模，并在虚拟环境下进行装配，部分零件再从三维实体导出工程图，并标准化图纸。装配结构主要是连杆与连杆装配，导槽与滑块装配，以及整体在机架上的装配。通过SolidWorks软件和AutoCAD软件同时进行设计模拟修正。SolidWorks是一款突破了CAD传统观念的设计软件，提出了参数化、特征建模和全相关单一数据库的CAD设计思路，为工程人员提供了非常强大的应用工具，而通过这些工具可以对产品进行设计、工程分析、绘制工程图以及模具设计等操作。在SolidWorks中可以创建由许多零部件所组成的复杂装配体，这些零部件可以是零件或其它装配体。对于大多数的操作，两种零部件的行为方式是相同的。添加零部件到装配体在装配体和零部件之间生成一连接。当 SolidWorks 打开装配体时，将查找零部件文件以在装配体中显示。零部件中的更改自动反映在装配体中。在装配图中，零部件之间通过配合来生成几何关系，当添加配合时，可以定义零部件线性或旋转运动所允许的方向，并可在其自由度之内移动零部件，从而直观化装配体的行为。根据上面的三维装配图，利用SolidWorks的工程图模块导出三视图，并进行标准化。以下是我们在SolidWorks中设计的部分零件及模拟装配图。具体图纸请看附录A第5章 加工工艺设计与数控加工编程首先根据设计图纸，并结合学校工培中心的材料供应情况，确定非标准件的下料要求，下料清单如下表所示。下 料 清 单材质毛坯大小数量设计尺寸材质毛坯大小数量设计尺寸铝板10022110020铝块404012040*2铝板801018010铝棒20370120366铝棒35 130130124铝棒20260120256铝板10030188305.1加工工艺设计待加工的零件有：连杆3根，滑动导槽1个，滑块导轨1个，底座1个，连接件2个，滑块2个。5.2对加工的零件进行分类将具有相似的加工方法的零件分为四类，具体分类如下：第一类：连杆；第二类：导槽；第三类：连接件；第四类：底座。滑块采用标准件。5.2.1 连杆的加工路线确定加工路线如下：毛坯及其热处理预加工粗铣外轮廓精铣钻孔磨削5.2.2 导槽的加工路线确定加工路线如下：毛坯及其热处理预加工粗铣外轮廓精铣钻孔磨5.2.3 连接件的加工路线确定加工路线如下：毛坯及其热处理预加工粗车外轮廓精铣钻孔磨削5.2.4 底座的加工路线由于底座技术要求不高，采用现成的材料，因此只需在上面钻孔即可。具体的加工工序参考附录B。5.3 数控加工编程以下为加工中所使用到的数控机床的一些简短叙述和说明。5.3.1 数控车床部分（1）绝对值编程G90与相对值编程G91 格式：G90 G91说明：G90：绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值相对于程序原点。 G91：相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值相对于前一位置而言，该值等于沿轴移动的距离。G90、G91为模态功能，可相互注销，G90为缺省值。（2）进给控制指令快速定位G00格式：G00 X_Y_Z_说明：X、Y、Z：快速定位终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标，在G91时为终点相对于起点的位移量。G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。G00指令中，刀具相对于工件以机床各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指定的定位目标点，其速度可由面板上的快速修调旋钮修正，而不能用F来规定。G00为模态功能，可由G01、G02、G03功能注销。线性进给及倒角G01线性进给（直线插补）格式：G01 X_Y_Z_F_；说明：X、Y、Z：线性进给终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终点相对于起点的位移量。G01指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线（联动直线轴的合成轨迹为直线）移动到程序段指令的终点。G01是模态代码，可由G00、G02、G03功能注销。纵向粗车复合固定循环G71格式：G71 U_R_P_Q_X_Z_F_说明：U、R：每一刀的背吃刀量及退刀量：P、Q：循环体开始及结束行的程序段号：X、Z：最后一刀的背吃刀量：F：进给速度。G71用以在用棒料毛坯加工台阶轴类零件时编程。5.3.2 数控铣床部分（1）加工所用指令：G00快速定位；G01直线插补；G02顺时针铣；G03逆时针铣；G27返回参考点检查；G28返回参考点；G90绝对值编程；G91增量值编程；（2）圆弧插补G02 、G03格式：G02 /G03 X_Y_I_J_F_；说明：X、Y：圆弧插补终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终点相对于起点的位移量；I、J：圆心相对位置；F：进给速度。在描述整圆时，不能以半径值描述，原因是此时圆心角为0或360，不能确定；而是应该以圆心坐标描述。具体的数控加工程序见附录C。第6章 装配与调试在装配过程中我们用到的标准件的说明如下表所示。标 准 件 清 单 规格M840六角螺栓M816螺钉M860六角螺栓502020滑块502530滑块M8垫片数量36211若干机器的装配是机器生产过程中的最后一个阶段，通过装配，最终保证产品的质量要求。在整个装配过程中，我们主要的工作有：清洗、连接、校正、调整、配作、验收与试验。零件的精度是保证装配精度的基础，尤其是关键零件的精度，它直接影响相应的装配精度。因此，必须合理地规定和控制相关零件的制造精度，使它们在装配时产生的误差累积不超过装配精度的要求。然而由于缺少操作经验，我们加工出来的零件精度很低，这给我们的装配工作带来了很大的困难，所以我们在很多地方使用了就地加工的方法。修配法的原理是事先将与某项装配精度要求有关的某个待装零件上的某个表面预留一定的余量，其余与装配精度有关零件上的相关尺寸按经济精度加工，装配时用挫、刮、研、磨等方式修去余量，从而达到装配精度要求。因为我们组的各个零件都是单件加工的，在装配时，大量地采用了就地加工的修配法。这是小批量生产的局限。这里我们用SolidWorks模拟了该机构的装配过程，如下图所示。基本能够完成预定功能。工作总结机械设计与制造综合实践心得 陈逸民这是第一次经历一个项目，从设计到制作成作品。我的个人体会就是：搞机械设计真是一件令人头痛的事。首先从设计说起吧。由于大家都是第一次设计自己的作品，都不知道从何入手。所谓一抄二改三创造，于是我们就到处搜资料、专利啊什么的，希望等够找到一些符合自己需要的作品资料。等我们找到了那些资料后，令人头痛的事出现了。设计图中没有任何的尺寸、公差要求。没办法，只能硬着头皮自己去搞。一遍遍计算，通过软件造型模拟，终于确定了图纸中的各个的尺寸要求。Ok，终于可以去加工了接着说说加工中的事吧。大家得到的材料都是铝合金吧，比较容易加工。但是，由于自己设计的东西尺寸较小，往往要把一个大的铝块切削成很小的一段。这样就碰到了许多的问题。首先，用铣床铣的时候，很难用夹具把很小的工件夹住。于是，我们只能够加工到一定的程度，然后用锉刀拼命地锉啊锉还有，设计的时候明明设计的很好，加工的时候才发现，根本难以实现。于是，只能够该改方案。不改则以，一改就发现这个改了那个也得改。么办法，还是只能改啊！又是一番设计终于改好了，加工了。接下；来就是装配了吧。由于加工过程中的修改，以及在加工的过程中考虑了零件之间的装配关系。当然，最主要的就是我们设计的作品比较简单，所以，装配的过程比较顺利。只有少数零件差那么一点。最后说说一些收获和意见吧。机械设计大家都学过的吧，但是我觉得又有多少同学能够真真的理解书中所说的东西？机械设计往往离不开自己的阅历，经验的积累固然可以从书本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻的印象，对别人的经验，自己没有一定的基础，要理解吸收真的是一件很不容易的事。对于我们这些机械“菜鸟”而言，头脑中没有很多的经验积累，只有一些基础的理论知识。所以，行动起来有一定的困难。当然，实践过程中，大家一起探讨，找资料，克服了许多的难题。比如，箱体的制作。由于用铝块加工很慢，于是我们想到了用木板。可是学校没有，我们跑到外面找。找到了又不提供制作，我们只好自己锯，自己做。在操作机床的时候，我们也对机床的一些基础操作有了认识。最主要的收获就是了解了一件机械产品从设计，到制作、装配的过程，对其中的一些细节部分也有了一定的认识，对以后的工作可能有所帮助。提些意见：1，材料的话不一定都要用一样的，有的可以用木材代替。2，有些机床学生不能够使用，我觉得老师可以在一旁指导让学生使用。最后要感谢一下工培中心的老师们，感谢你们为所有的小组提供的帮助。签名：实践心得 龚威豪1、 开合门机构的运用前景本次设计的开合门机构是参照了前人设计的专利，该专利主要是为了节省空间。普通的衣柜门采用的是单自由度的旋转门，其优点是结构简单但是缺点是开关门所需的空间大。在当下，房价居高不下，房子中家具等空间可谓能节省就节省。于是，开合门机构应运而生。开合门机构其最大的特点就是节省空间。普通门处于开门状态时，通常是和侧壁连成一线，这在无形中增加了柜子占地面积，相当于一个柜子占用了两个柜子的空间。而且这样开门时，只能正对柜子的人才能看到柜子里的东西，处于侧面的人看不到柜子里的东西，这也缩小了使用者的视野。相反的开合门机构很好的解决了上述问题。在当今形势下，开合门机构的广泛运用成为了一种必然。2、 开合门机构的构成本次实践我们设计的开合门机构主要是四连杆机构。我们知道四连杆机构可以实现板沿着两支点平移。而开合门机构需要的是门板从横着平移到竖着。显然平行四边形的四连杆机构不符合要求。要符合开合门机构的要求，四连杆机构的两根杆长度不能相等。而其具体长度需要我们具体设计。门板和连杆所需的连接件也需要具体设计。我们设计的连接件是类似于“凸”字形的存在。分别连接连杆和门板。门板和柜子总共6块板由木板构成。木板之间用角铁和螺钉连接。3、 开合门机构设计中遇到的问题在设计时，我们觉得开合门机构也就主要是个四连杆机构，其加工应该很简单，而实际中并非如此简单。首先是材料的选择。门板考虑到其重量和杆的强度要求，我们采用木板。柜子考虑其加工的简易性，我们采用了木板。而连杆和连接件都是选用铝合金。然后需要考虑的是工艺性。木板只需锯子锯即可，而铝合金则需要铣床的铣削，连杆的倒圆角则需要锉刀锉。具体到实际，连杆的铣削中，加工件的固定又是一个大问题。由于我们设计的连杆和连接件都是非标准件，而且尺寸很小，其加工难度很大。有很多零件都是需要锉刀磨，铣削根本达不到要求。4、 开合门机构的体会经过此次实践，从开合门的设计、制作、改进到完成运作，每步走来都付出了很多。此次实践中的各个零件都是我们小组从购买到制作全程参与完成。我们从殷巷购买了木板和钢铁，后来发现铣床铣削钢铁相当困难，然后我们把钢材换成了铝合金。而木板买到的是一整块，尺寸大约为2000mm*3000mm，这么大的木板不方便携带，于是我们把木板锯成几小块带回去，卖家只提供了大口齿的锯子，锯起来相当困难，但经过熟悉，我们还是克服了难题。连杆的铣削又有很多问题，比如固定。由于设计的连杆尺寸很小，有很多地方，我们采用了锉刀磨的方法解决。经过如此种种，我体会到，从理论到实践其实还是存在很多问题的。只有经过多动手才能发现问题，并及时解决。签名：参考文献序号文献类型内容 1学术期刊(1)梁洁萍.平面四杆机构截面参数优化设计.湖北工业大学学报.2010年8月.第25卷第4期.66-68 (完整的)(2)塞垡辜. 铰链四杆机构教学的实践与思考.理科爱好者.2010年2月.第21卷第2期.37-38(完整的)(3) 郭飞，张太萍.用最小二乘法设计四杆机构的数值求法.机械工程师.2010年.第7期.19-20 (完整的)(4）段守勇，孙涛.基于VB和ADAMS的平面四杆机构连杆曲线的仿真与分析.机械制造.2009年12月.第48卷第549期.15-17 (完整的)(5)罗敬东.利用AutoCAD解决平面机构设计中的问题.计算机应用技术机械.2010年12月.第37卷第5期. 38-40(完整的)(6)张义民，黄贤振.含运动副间隙平面机构位置误差分析.东北大学学报.2008年.第29期第8卷.1147-1150(完整的) (7)刘奎武. 铰链四杆机构死点位置分析.机电技术.2010年.第一期.107-109(完整的)(8)杨林光.基于MATLAB 工具箱四杆机构优化设计.科学技术.2010年2月.第2期.47-47(完整的)(9)唐家玮,刘玉斌.基于运动几何学的平面四连杆机构函数综合研究J.哈尔滨商业大学学报,2001,37(2):81-832学术著作 (1)吴克坚，于晓红，钱瑞明.机械设计.北京：高等教育出版社，2003年3月.99-128（2）黄永强.弹性连杆机构的分析与设计.北京：机械工业出版社，1997年.223-230（3）张策.机械动力学史M.北京:高等教育出版社.1997年（4）邓凡平. 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张生产类型单件生产毛坯尺寸20256审核人2010.1.21工序号工序名称与内容机床夹具刀具量具辅助工具时间定额1粗铣外圆面（正反两面）铣床通用夹具立式铣刀游标卡尺10分钟2精铣两表面铣床通用夹具立式铣刀游标卡尺20分钟3钻两个8孔钻床通用夹具麻花钻头5分钟4精铣两表面达到要求铣床通用夹具立铣刀10分钟5修毛刺零件名称杆4材料牌号ZAlSi7Mg编制人龚威豪第 1 张零件编号03毛坯种类铸件指导教师共 1 张生产类型单件生产毛坯尺寸20366审核人2010.1.21工序号工序名称与内容机床夹具刀具量具辅助工具时间定额1粗铣外圆面（正反两面）铣床通用夹具立式铣刀游标卡尺10分钟2精铣两表面铣床通用夹具立式铣刀游标卡尺20分钟3钻两个8孔钻床通用夹具麻花钻头5分钟4精铣两表面达到要求铣床通用夹具立铣刀10分钟5修毛刺零件名称导槽材料牌号ZAlSi7Mg编制人龚威豪第 1 张零件编号04毛坯种类铸件指导教师共 1 张生产类型单件生产毛坯尺寸24010030审核人2010.1.21工序号工序名称与内容机床夹具刀具量具辅助工具时间定额1粗铣外轮廓成方形铣床通用夹具立式铣刀10分钟2精铣外轮廓至要求铣床通用夹具立式铣刀游标卡尺20分钟3数控铣外形铣床通用夹具立式铣刀30分钟4铣中间同槽铣床通用夹具立式铣刀游标卡尺20分钟5钻1个8孔钻床通用夹具麻花钻头3分钟6修毛刺7零件名称支架材料牌号ZAlSi7Mg编制人龚威豪第 1 张零件编号05毛坯种类铸件指导教师共 1 张生产类型单件生产毛坯尺寸45010022审核人2010.1.21工序号工序名称与内容机床夹具刀具量具辅助工具时间定额1粗铣两表面，达到厚度要求铣床通用夹具立式铣刀30分钟2精铣外轮廓至要求铣床通用夹具立式铣刀游标卡尺20分钟3数控铣外形铣床通用夹具立式铣刀30分钟4铣中间同槽铣床通用夹具立式铣刀游标卡尺20分钟5钻2个8孔钻床通用夹具麻花钻头3分钟6修毛刺7零件名称支点材料牌号ZAlSi7Mg编制人龚威豪第 1 张零件编号06毛坯种类铸件指导教师共 1 张生产类型单件生产毛坯尺寸654040审核人2010.1.21工序号工序名称与内容机床夹具刀具量具辅助工具时间定额1把铝块从中间分成两块钳工锔子游标卡尺30分钟2粗铣外表面至光滑铣床通用夹具立式铣刀游标卡尺20分钟3数控铣外形铣床通用夹具立式铣刀30分钟4钻两旁2个8孔钻床通用夹具麻花钻头6分钟5钻中间8孔钻床通用夹具麻花钻头3分钟6修毛刺7零件名称底座材料牌号ZAlSi7Mg编制人龚威豪第 1 张零件编号07毛坯种类铸件指导教师共 1 张生产类型单件生产毛坯尺寸3508010审核人2010.1.21工序号工序名称与内容机床夹具刀具量具辅助工具时间定额1钻6个8孔钻床通用夹具麻花钻头游标卡尺20分钟2修毛刺3附录C：数控加工程序1杆2的加工程序，用数控铣床。杆1,4由于与杆2形状相似，在此其加工程序就不给出了。%T0001G00G90G92X130Y-12Z20G01X125Y-12Z2M03S800F40X112Y-12Z0Z-3G03X112Y12I0J12G01X12Y12G03X12Y-12I0J-12G01X112Y-12Z-6G03X112Y12I0J12G01X12Y12G03X12Y-12I0J-12G01X112Y-12Z-9G03X112Y12I0J12G01X12Y12G03X12Y-12I0J-12G01X112Y-12Z-12G03X112Y12I0J12G01X12Y12G03X12Y-12I0J-12G01X112Y-12Z-15G03X112Y12I0J12G01X12Y12G03X12Y-12I0J-12G01X112Y-12Z-18G03X112Y12I0J12G01X12Y12G03X12Y-12I0J-12G01X112Y-12Z-21G03X112Y12I0J12G01X12Y12G03X12Y-12I0J-12G01X112Y-12Z-24G03X112Y12I0J12G01X12Y12G03X12Y-12I0J-12G01X112Y-12Z-27G03X112Y12I0J12G01X12Y12G03X12Y-12I0J-12G01X112Y-12Z-30G03X112Y12I0J12G01X12Y12G03X12Y-12I0J-12G01X112Y-12Z2T01M06G01G90X112Y0Z2Z0G91G81G99Z-30R-1G01X12Y12Z2Z0G91G81G99Z-30R-1G01X125Y-12Z20M302导槽6的加工程序，用数控铣床。支架的加工程序参考该程序。%T0001G00G90G92X260Y0Z20G01X245Y0Z2M03S800F40X240Y0Z0X240YOZ-3X135Y0X135Y-28G04X105Y-28I-15J0G01X105Y0X0Y0X0Y0Z2X245Y0X240YOZ-6X135Y0X135Y-28G04X105Y-28I-15J0G01X105Y0X0Y0X0Y0Z2X245Y0X240YOZ-9X135Y0X135Y-28G04X105Y-28I-15J0G01X105Y0X0Y0X0Y0Z2X245Y0X240YOZ-12X135Y0X135Y-28G04X105Y-28I-15J0G01X105Y0X0Y0X0Y0Z2X245Y0X240YOZ-15X135Y0X135Y-