1、自動鏈條編結機設計說明書第28組學院：輪機工程學院專業：船機修造專業指導老師：畢艷麗成員：陳羅，覃向前，曲泰霖2015年7月14日至7月24日目 錄課程設計任務書1第一部分 機構設計21.1 自動鏈條編結機功能及設計要求21.2 工藝動作分解及運動循環圖51.3 電動機的選擇與比較51.4 傳動機構51.4.1 傳動機構的選擇與比較51.4.2 傳動比的計算51.4.3 傳動方案圖51.5 執行機構的選擇與比較5第二部分 機構尺寸計算與確定22.1 自動送料機構的尺寸與計算22.2 切斷壓平機構的尺寸與計算52.3 間歇轉動機構的尺寸與計算52.4 機構運動簡圖5第三部分 機構的運動分析52.

2、4 運動線圖52.5 運動模擬5課程設計總結5附錄5參考文獻5自動鏈條編結機設計任務書一、工作原理及工藝動作過程自動鏈條編結機是用來制造自行車鏈條式車鎖。鏈條由一串鏈節編結而成，每個鏈節又被加工成扭曲立方形，使外形美觀。它的主要工藝動作：（1） 自動送料。將成盤的直徑為2.32.5mm的鋼絲先進行較直，然后形成螺旋形狀。（2） 切斷并壓平。每次送料停止后，剪下一圈螺旋狀鋼絲，并將其平整為平的環形。（3） 鏈條扭曲。在環形鋼絲兩頭夾住，使一夾頭旋轉45°，將鏈條扭曲成立體環形，完成一個鏈節的成型。（4） 自動聯結。將螺旋料送進，使穿入成型鏈節，即既實現送料、又完成聯結。如此循環下去就形

3、成車鎖鏈條。二、原始數據和設計要求（1） 每分鐘生產3545個鏈節。（2） 鋼絲材料為低碳鋼，直徑為2.32.5 mm，每個鏈節所用的鋼絲長度為35 mm，扭曲角度為45°。（3） 鏈條可以承受12001800N 的拉力。三、設計方案提示（1） 較直后鋼絲自動間歇送料并繞成螺旋形狀，采用間歇運動機構另加繞螺旋鋼絲機構。（2） 切斷壓平機構可以采用平面連桿機構來實現。（3） 鏈節扭曲可以采用兩頭夾住，一頭間歇轉45°的間歇轉動機構。（4） 自動聯結可利用上述自動間歇送料機構。四、設計任務（1） 根據工藝動作要求擬定運動循環圖；（2） 進行間歇送料繞螺旋形狀鋼絲的組合機構、切斷

4、壓平機構、鏈節扭曲機構的選型；（3） 機械運動方案的評定和選擇；（4） 根據選定的原動機和執行機構的運動參數擬定機械傳動方案，分配傳動比，并在圖紙上畫出傳動方案圖；（5） 對機械傳動系統和執行機構進行運動尺寸計算；（6） 畫出機械運動簡圖；（7） 對執行機構進行運動分析，畫出運動線圖，進行運動模擬；（8） 編寫設計計算說明書。第一部分 機構設計1.1 自動鏈條編結機功能及設計要求  功能 如圖所示為鏈條編結機，左邊校直鋼絲并自動送料，將料送入中部，經過壓斷環節，然后使鏈條扭曲成立體環形，完成一個鏈節的成型，最后將螺旋料送進，使穿入成型鏈節，即實現送料，又完成聯結。其功能主要

5、是用來制造自行車鏈條式車鎖，并實現自動成型功能。鏈條由一串鏈節編結而成，每個鏈節又被加工成扭曲立體形，使外形美觀。1.1.2 設計要求及原始數據（1） 鋼絲材料：低碳鋼，直徑2.5mm（2） 鏈節鋼絲長度：35mm/每個 （3） 鏈節扭曲角：45° （4） 生產率： 40個鏈節/min （5） 鏈條承受拉力：1500 N 1.2 工藝動作分解及其運動循環圖根據以上要求，我們可以知道自動鏈條編結機需要完成的工藝動作有一下四個：1. 自動間歇送料2. 切斷3. 壓平4. 鏈條扭曲5. 自動聯結根據工藝動作需求擬定運動循環圖如下所示1.3 電動機的選

6、擇與比較型號功率/kw電流/A轉速/(r/min)滿載效率/%功率因數/(cos/)Y2-132S-637.496081.00.76堵轉電流/實際電流堵轉轉矩/額定轉矩最大轉矩/額定轉矩652.12.1選擇的電動機的額定功率必須滿足負載要求，而且必須保證在啟動時可以順利地運行，對于電動機來說，轉速選擇960r/min合適，可以保證運行的穩定性。另外轉速也不可過高，這樣造成功率因素過低，這也是不經濟的。電動機的運動參數為轉速。電動機的速度越高，其尺寸和質量也就越大，價格也就越高，但當執行構件的速度較低時，若選用高速電動機，勢必需要大減速比的減速裝置，反而可能會造成機械傳動系統的過分龐大和制造成本

7、的顯著增加。在此機械運動中執行構件要求的效率不是很大，經過多方面的考慮我們選960轉/min的電動機。型號為Y2-132S-6。1.4 傳動機構1.41傳動機構的選擇與比較機械系統中傳動機構是由原動機輸出的機械能動、傳遞給執行機構并實現能量的分配，轉速的改變和運動形式的改變等作用的中間裝置。傳動機構常見的有齒輪傳動機構，摩擦傳動機構，帶傳動機構，他們的特點如下：（1）齒輪傳動：齒輪傳動機構是現代機械系統中應用最為廣泛的一種。它可以用來傳遞空間任意兩軸之間的運動和力，而且傳動準確，平衡，穩定，機械效率高，使用壽命長，工作可靠。（2）摩擦傳動：摩擦傳動的主要功能是通過兩構件之間的摩擦來傳遞運動和動

8、力的，其主要優點是機構簡單，而且實現無級變速傳動，同時，當過載時，由于兩輪間可發生滑動，因而不致造成機器的損壞。但是，這種傳動的最大缺點是傳動不準確，同時，由傳動過程中兩輪必須壓緊，以求產生足夠大的摩擦力而達到傳動的目的，所以兩輪子、容易疲勞破壞，而且傳動的機械效率也比較低。（3）帶傳動：這種傳動機構是靠帶擁護帶輪之間的摩擦力來傳動的，它的主要優點是機構簡單，傳動平穩，造價低廉以及緩沖吸震等，可用于傳遞距離較遠的兩軸間的運動，且與摩擦輪轉動一樣也有過載保安性。但是由于不能安全避免帶與帶輪之間的相對滑動，所以傳動的精度比較低。此外，為了使帶與帶輪間產生足夠的摩擦里，必張緊在兩輪上，這將增大帶輪軸

9、中的壓力，從而加大軸承軸頸的磨損，并降低了機械效率。（4）蝸桿傳動：結構緊湊，單級傳動能得到很大傳動比，傳動平穩，無噪音；可制成自鎖機構，傳動比大，滑動速度低，效率低；中高速傳動需要昂貴的減磨材料；制造精度高，刀具費用貴。由以上幾種主要傳動裝置相互比較可知，由于傳動比比較大 ，故選擇齒輪傳動，齒輪傳動機構具有傳動可靠、結構簡單、強度高、結構尺寸小等優點。第一級傳動選擇帶傳動，帶傳動機構具有傳動可靠、結構簡單、安裝方便、制造成本低等優點。盡管帶傳動機構具有結構尺寸較大、傳遞運動精度較低等缺點，在對尺寸要求不嚴格、傳動精度要求不高的鏈條編結機中，可以選用帶傳動機構滿足過載保護的功能，對電動機起過載

10、保護，帶傳動機構除了具有過載保護功能外還具有減速功能。因此，選用帶傳動機構和齒輪傳動機構共同滿足運動縮小的功能。1.4.2 傳動比的計算（1）傳動比的分配由于生產率是40個鏈節/min,電動機的轉速為960r/min,則總傳動比為：考慮到齒輪傳動機構的結構因素，采用兩級齒輪減速。將傳動比分配為：帶傳動機構中，設其帶傳動的傳動比為：則齒輪的傳動的傳動比為：取 則 取，則，取取，則，取（2） 齒輪傳動的幾何尺寸序號名稱代號公式第一級傳動第二級傳動齒輪1齒輪2齒輪3齒輪41模數m無m=2mm2齒數z3分度圓壓力角4齒頂高系數5頂隙系數6分度圓直徑dd=mz7基圓直徑8齒距pp=mp=6.289基圓齒

11、距10全齒高hh=4.51.4.3 傳動方案圖1.5執行機構的選擇（1） 自動間歇送料：方案一：棘輪機構優點：棘輪機構的結構簡單、制造方便、運動可靠；而且棘輪每次轉過的角度大小都可以在較大的范圍內調節缺點：棘輪機構在工作時有較大的沖擊和噪聲，而且運動精度較差所以，棘輪機構常用于速度較低和載荷不大的場合方案二：槽輪機構優點：槽輪機構的結構簡單，外形尺寸小，機械效率高，并能平穩地，間歇地進行轉位缺點：存在柔性沖擊所以，槽輪機構常用于速度不太高的場合方案三：凸輪式間歇運動機構優點：只要適當設計出主動凸輪的輪廓，就可以使從動盤的動載荷小，無剛性沖擊和柔性沖擊，能適應高速運轉的要求缺點：加工精度要求高，

12、對裝配、調整要求嚴格所以常用于高速度高精度的場合方案四：不完全齒輪機構優點：不完全齒輪機構的結構簡單，制造容易，工作可靠，設計時從動輪的運動時間和靜止時間的比例可在較大的范圍內變化缺點：有較大沖擊所以，只宜用于低速、輕載場合綜上比較，我們選擇了槽輪機構。原因如下：第一，自動鏈條編結機生產速度在35-45鏈節每分鐘左右，屬于中低速場合；第二，槽輪機構相對其他間歇機構來說，性價比更合適，中等精度要求的同時結構簡單，裝配要求相對來說較低；第三，棘輪機構精度太差，凸輪機構加工精度要求過高，而且用在高速度高精度的場合，不完全齒輪有較大的沖擊，而槽輪機構存在柔性沖擊，相對其他機構來說，缺點并不是特別突出。

13、通過槽輪機構和摩擦輪同軸聯結，間歇傳動給摩擦輪，使其實現間歇送料的功能。（2） 切斷壓平能夠實現該運動功能系統的載體有：曲柄滑塊機構、六連桿滑塊機構、移動從動件凸輪機構、不完全齒輪齒條機構、連桿組合機構等等。由于沖頭需要完成切斷和壓平動作，剪切鋼絲時，剪切力比較大，需要執行機構傳遞較大的力。因此，應選用低副機構作為執行機構。為了提高編結機的工作效率，在沖頭返回時應比切削時的平均速度快一些。這就是說，應使執行機構具有急回特性。根據以上分析，選用六連桿滑塊機構作為執行機構完成切斷壓平動作。（3） 鏈條扭曲采用曲柄滑塊機構和凸輪機構配合完成。鏈條被平整為平的環形之后，需要扭曲成立體環形。通過曲柄滑塊

14、機構從兩側合十之后，凸輪機構再進行推壓合十，完成一個鏈節的成型。（4） 自動聯結由于自動聯結過程中，既要實現送料又要完成聯結，故采用可以進給正反轉的正反轉圓柱凸輪機構。如下圖所示，為能實現正反轉運動的圓柱凸輪機構，其中繞固定軸線擺動的搖桿1為輸入構件，其上的滾子3位于圓柱凸輪2的螺旋槽內，使該凸輪繞固定軸線往復運動。由搖桿傳動凸輪的可能性在于該凸輪的螺旋槽具有較大的升程角。在機構運動的一個周期內，凸輪在某一方向回轉兩圈。該機構用于運動轉向。綜上可知，自動間歇送料槽輪機構切斷壓平六連桿滑塊機構鏈條扭曲曲柄滑塊機構和凸輪機構自動聯結正反轉圓柱凸輪機構第二部分 機構尺寸計算與確定2.1 自動間歇送料

15、機構的尺寸與計算槽輪機構的尺寸確定設：比例尺為1:10，槽輪的動停比為：k=1:4 則：槽輪的槽數：z=4. 圓銷：n=1（n<=2z/(z-2)=8/2=4）中心距：L=70mm圓銷半徑：r=2mm撥盤轉角：2=90°槽輪槽間角：=90°槽輪輪葉齒頂厚度：b=5mm圓銷中心軌跡半徑：R=Lsin()=49.5mm槽輪外徑：s=Lcos()=49.5mm撥盤回轉軸直徑： d1=12mm （d1<=2(L-s)=41） 槽輪軸直徑： d2=12mm (d2<2(L-R-r)=37)銷與槽底間隙：=3mm槽輪深度：h=R+r-L+=32mm

16、畫出依上要求的槽輪機構簡圖，如下圖所示2.2 切斷壓平機構的尺寸與計算六連桿滑塊機構的尺寸確定設:比例尺為1:10，滑塊沖頭從最高點沖下最低點的行程為H=25mm，并假設連桿BC驅動滑塊沖頭的最大壓力角為：該六桿滑塊機構的行程速比系數為： K=1.5如圖所示，當 時，連桿BC驅動滑塊沖頭的最大壓力角最小，即：由圖可知，滑塊沖頭的行程為曲柄擺動搖桿的極位夾角為根據已知行程速比系數，極位夾角為于是，導桿的長度為連桿BC的長度為設導桿的長度與曲柄、導桿轉動中心距離的比為則曲柄、導桿轉動中心距離為曲柄的長度為六連桿滑塊機構的機構簡圖如下2.3 鏈條扭曲機構的尺寸與計算2.3.1 凸輪輪廓的設計根據需要

17、，我們確定的凸輪為對心擺動平底推桿盤型凸輪機構。推桿的運動規律為正弦加速度運動規律，適合中高速輕載，既無剛性沖擊也無柔性沖擊。2.3.1.1 基本尺寸的確定設比例尺為 1:10（1） 對于擺動推桿，所以（2） 設從動件的行程 h=30mm,（3） 根據諾模圖，可知 ,從而得出基圓半徑（4） 凸輪的推程運動角（5） 凸輪的遠休止角為0°（6） 凸輪的回程運動角（7） 凸輪的近休止角為270°（8） 擺桿長度為10mm2.3.1.2 解析法設計凸輪輪廓，并進行仿真模擬用MATLAB軟件直接設計凸輪的輪廓，MATLAB語言詳見附錄，凸輪的輪廓如圖所示，2.3.1.3 解析法與圖解

18、法的比較2.4 鏈條聯結機構的尺寸與計算第三部分 機構的運動分析 六連桿滑塊沖頭機構的運動分析3.2.1解析法3.2.2圖解法3.2.3解析法與圖解法的比較課程設計總結附錄凸輪輪廓曲線設計的MATLAB程序%1.已知參數 clear;r0=30;%基圓半徑h= 12;%行程delta0=45;%推程運動角 delta1=0;%遠休角 delta01=45;%回程運動角 delta2=270;%近休角 hd=pi/180;du=180/pi;w=1;%凸輪角速度%2.凸輪曲線設計n=360;for i=1:n %計算推桿運動規律 if i<=delta0 %推程 s(i)=h*(i/del

19、ta0-(sin(2*pi*i/delta0)/(2*pi); %正弦運動 ds(i)=h*w*(1-(cos(2*pi*i/delta0)/(delta0*hd);ds=ds(i); elseif(i-delta0)<=delta1%遠休 角度-推程角<=遠休角 s(i)=h; ds=0; elseif(i-delta0-delta1)<=delta01%回程 角度-推程角-遠休<=回程角 s(i)=h-h*(i-delta0-delta1)/delta01-sin(2*pi*(i-delta0-delta1)/delta01)/(2*pi);%正弦運動 ds(i)=

20、-h*w*(1-cos(2*pi*(i-delta0-delta1)/delta01)/(delta01*hd);ds=ds(i); elseif(i-delta0-delta1-delta01)<=delta2%近休 角度-推程角-回程角<=近休角 s(i)=0;ds=0; end %計算凸輪軌跡曲線 x(i)=(r0+s(i)*sin(i*hd)+ds*cos(i*hd); y(i)=(r0+s(i)*cos(i*hd)-ds*sin(i*hd);end%3.輸出凸輪輪廓曲線figure(1);hold on;grid on;axis equal;axis(-(r0+h+20)

21、 (r0+h+20) -(r0+h) (r0+h+20);text(r0+h+3,4,'X');text(3,r0+h+15,'Y');text(-4,3,'O');title('對心平底直動推桿凸輪設計');xlabel('x/mm')ylabel('y/mm')hold on;grid on;plot(-(r0+h+10) (r0+h+10),0 0,'k');%水平軸plot(0 0,-(r0+h) (r0+h),'k');%垂直軸plot(-32 32,r0 r0,'r');%繪制推桿plot(0 0,r0 (r0+40),'r');plot(x,y,'b-');%繪制凸輪輪廓曲線ct=linspace(0,2*pi);plot(r0*cos(ct),r0*sin(ct),'g');%繪制基圓 %4.凸輪機構運動仿真 figure(2);m=moviein(20);j=0;for i=1:360 i=10*i; j=j+1; delta(i)=i*hd;%