机械式送料机构及关键零件夹具设计.pdf
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1、 /40 毕业设计说明书 题 目:机械式送料机构及关键零件夹具设计 学 号:姓 名:班级 专 业:机械设计制造及其自动化 指导教师:学 院:机械工程学院 答辩日期 /40 摘 要 本文是对机械式自动送料机构进行了相关设计和一个关键零件某一工序的专用夹具设计。该机构使用同步带进行传送,所以对同步带进行相关设计,同时还设计了同步带装紧装置,解决了同步带在使用过程中会变松弛的情况。进行相关设计后,进行装配图设计和绘制部分零件图,建立送料机构三维模型并进行仿真分析。这次专用夹具设计选择了该机构中同步带装紧装置的钻孔工序,并绘制零件图和夹具装配图。关键词:送料机构;同步带;夹具设计 I/40 Abstr
2、act a mechanical automatic feed mechanism and a key part of a process dedicated fixture designed is designedin this article.Timing belt transport to destination are used in this agency,so timing belt is designed,in addition,a timing belt tight device is designed to solve the timing belt bees slack d
3、uring the use of the process.After the design is finished,assembly drawing and some of the parts figures wasdrew,also the three-dimensional model of the feed mechanism and simulation analysis was establishedDrilling process of timing belt tight device was chose in this special fixture design,at last
4、,Parts diagram and fixture assembly drawings were drew Key words:feeding mechanism;timing belt;fixture design 目 录 第 1 章 绪论 0 1.1 设计的背景和意义 0 1.2 设计的主要内容 0 1.3 拟解决的关键问题 0 第 2 章 总体设计方案 1 2.1 送料机构简介 1 2.2 带的选择 1 2.2 同步带 X 紧方式的选择 2 第 3 章.送料机构结构设计 5 3.1 选择电动机类型 5 3.2 轴的结构设计 6 3.3 同步带的结构设计 11 3.4 支撑架的结构设计
5、16 第 4 章 基于 UG 软件的三维造型、运动仿真和 Solid works 仿真分析 18 4.1 零件的三维造型 18 4.2 仿真运动 21 II/40 4.3 Solid works仿真运动 25 第 5 章 钻孔专用夹具设计 29 5.1 提出问题 29 5.2 设计思想 29 5.3 定位分析 29 5.4 夹紧方案分设计 30 5.6 夹具使用说明 32 总结 32 参考文献 34 致 谢 35 0/40 第 1 章 绪论 1.1 设计的背景和意义 缝纫机制造业已经有一百五十多年的历史,发展至今,我国已经成为世界上最大的缝制机械生产和销售国,而且还在不断蓬勃发展。目前,国内缝
6、制机械总产量已占世界缝制机械总产量的 80%以上。现如今,缝纫机的运用可谓方方面面,包括一般家庭使用的缝纫机,到大工业流水线的生产设备,再到综合各种技术的机电一体化产品,都充斥着缝纫机的产品,因此缝纫机作为基础产业已经和人们日常生活息息相关。虽然我国已经成为世界缝纫机生产中心和生产大国,但却不是强国,自动化程度低、功能单一、可靠性不高等都是我们生产的工业缝纫机一些严重不足。对于高档缝纫机一般只能依赖进口。如果我国想要实现从工业缝纫机生产大国走向生产强国的跨越,就必须解决那些关键性技术问题,并且提高自主创新能力,使工业缝纫机脱离高档缝纫机一般只能依赖进口的尴尬。在现代工业生产领域里,材料的搬运,
7、机床的送料,整体的装配等实现高效工作是非常必要的。然而送料是一项重复且十分繁重的工作,为了提高生产效率,减轻体力劳动,相对于以前传统的手动送料放料,使用机械式送料机构是行之有效的方法。在缝纫机作业过程中,采用机械式送料机构进行送料,该机构具有操作简单、生产率高等优点。在今后的生产中有很大的发展空间。1.2 设计的主要内容 1.对送料机构进行方案设计、评价并确定最佳法案;2.进行装配图设计;3.绘制部分零件图;4.选择 X 紧装置零件的钻孔工序进行其加工夹具的设计;5.建立送料机构三维模型并进行仿真分析。1.3 拟解决的关键问题 1.通过定期、自动、X 紧轮 X 紧装置的对比,确定带的 X 紧装
8、置结构设计;1/40 2.带输送过程中是依靠摩擦力输送布,确定布与带之间的摩擦力的大小;3.确定布料从初始地至目的地的传送的过程。第 2 章总体设计方案 2.1 送料机构简介 由电动机作为动力源,梯形齿同步带传动做传动方式,依靠皮带与物料之间的摩擦力进行驱动,将物料送到所需要的目的地。可以大大减少劳动力成本,这在实际生产中具有很好的推广效果和意义。同步轮和轴用紧定螺钉连接,轴和电动机之间使用弹性柱销联轴器连接,接通电源,同步轮转动,带动皮带使得布料与皮带前进。本机构设计示意图见图 2.1。图 2.1 设计示意图 2.2 带的选择 带传动的机械送料方式有平带、圆带、V 带、多楔带、同步带传动,如
9、图 2.2 所示。平带传动结构简单,传动效率高,带轮也容易制造,在传动中心距较大的情况下应用较多。圆带结构简单,其材料常为皮革、棉、锦纶、聚氨脂等,多用于小功率传动。V 带带轮上有相应的轮槽,槽面摩擦可以提供更大的摩擦力,另外,V 带传动允2/40 许的传动比大,结构紧凑。多楔带兼有平带柔性好和 V 带摩擦力大的优点,主要用于传递功率 XX 时要求结构紧凑的场合。啮合型带传动也称为同步带传动,它通过传动带内表面上等距分布的横向齿和带轮上的相应齿槽的啮合来传递运动,与摩擦型带传动比较,同步带传动的带轮和传动带之间没有相对滑动,能够保证严格的传动比。该机构是输送布料的,通过比较,同步带的传动比确定
10、,带轮与带之间没有相对滑动,可以更稳定的将布料送到所需目的地,所以这里选择使用同步带作为带传动方式来进行送料。(a)平带传动(b)V 带传动 (c)圆带传动(d)多楔带传动 图 2.2 摩擦型带传动的几种类型 2.2 同步带 X 紧方式的选择 带式送料的 X 紧方式有手动 X 紧、自动装紧、采用 X 紧轮的自动 X 紧装置,如图2.3 所示。手动 X 紧是改变中心距的方法来调节带的初压力,使带重新 X 紧。自动 X紧可以自动保持初压力,操作方便。当中心距不能调节时,可采用 X 紧轮将带 X 紧。3/40 (a)手动 X 紧 (c)自动 X 紧 (d)X 紧轮 X 紧 图 2.3 X 紧装置 该
11、送料机构选择自动 X 紧的方式来 X 紧皮带,可以自动保持初压力,使得皮带与布料之间的压力和布料与工作台之间的摩擦力保持在一个稳定的 X 围内,布料就能不发生相对滑动并且稳定的到达目的地。这里考虑将自动 X 紧装置摆放在下皮带表面,固定在两旁的支板上,如图 2.4 所示。图 2.4 X 紧装置摆放位置图 本机构的自动装置如图 2.5 所示。通过 2 个中心对称的 X 紧板固定在 X 紧轴上,4/40 每个 X 紧板上连接一个螺栓和一个盘头螺钉,2 个盘头螺钉固定 2 个 X 紧轮,可以压紧皮带使皮带与布之间的摩擦力保持在一个稳定的值。2 个螺栓之间拉一根弹簧,当皮带松弛导致一边的 X 紧轮上抬
12、,2 块中心对称的 X 紧板在弹簧的拉力下使另一边的X 紧轮下抬压住皮带,从而达到压紧皮带的目的。(a)X 紧装置 3D 造型图 (b)X 紧装置 2D 装配 图 2.5 X 紧装置 5/40 第 3 章.送料机构结构设计 3.1 选择电动机类型 设带的速度为 V=0.3m/s,有效拉力为 F=900N,按工作要求和工况条件,选用YCT 系列电磁调速电机。工作机所需输入功率为 KWPW27.010003.09001000Fv(3.1)由电动机至运输带的传动总效率为 84.094.098.099.022321a(3.2)式中1、2、3分别为联轴器、轴承、同步轮传动的传动效率。电动机所需工作功率为
13、 KWpPaw31.084.027.0d(3.3)根据图 3.1 可选功率为 0.55KW 的电动机,型号为 YCT 112-4A。YCT 112-4A 具体技术数据如图 3.1 所示。图 3.1 电动机技术数据图 6/40 3.2 轴的结构设计 3.2.1 确定轴的最小直径 轴上的输出功率为 KWP54.099.00.55P1(3.4)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45 钢。根据机械设计中表 15-3,取0A=115,得 mm7.8125054.0115nd330minPA(3.5)输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径。为了使选的轴最小直径与孔径想适应,故需同时选取联轴器型号。联轴
14、器的计算转矩TKTAca,查机械设计表14-1,考虑到转矩变化很小,取AK=1.5,则:KWPP52.098.091.055.02221出(3.6)mm3972125052.09550000n9550000NPT(3.7)mm595939725.1caNTKTA(3.8)按照计算转矩caT应小于联轴器公称转矩的条件,根据机械设计课程设计表19-6,选用 HL1 型号的弹性柱销联轴器,其公称转矩为 160000mmN。半联轴器的孔径为 16mm,半联轴器长度 L=42mm,半联轴器与轴配合的孔毂长度为 30mm。3.2.2 轴上零件的周向定位 同步轮与轴使用紧定螺钉进行连接,装拆、传力均较为方便
15、。半联轴器与轴得周向定位均采用平键联接及过盈配合。3.2.3 轴上零件的轴向定位 支板、支撑架、同步轮之间用轴套进行定位。支撑架上的轴承外圈由支撑架进行定位并采用过盈配合,内圈由轴肩进行定位,支板上的轴承内圈由轴套进行定位,外圈由支撑板进行定位并采用过盈配合。支撑架与工作台之间用螺栓进行固定,如图3.2 所示。7/40 图 3.2 轴上零件装配方案 3.2.4 确定各段轴径直径和长度 如图 3.3 和 3.4 所示,该轴为对称轴,轴径从左至右取:1620243030242016。轴长:取决于轴上零件得宽度及他们得相对位置。选用 N204E 和 N206E 圆柱滚子轴承,其宽度为 14mm 和
16、16mm;为了满足半联轴器的轴向定位要求,半联轴器与轴配合长度为 30mm,为使压板压住半联轴器,取其相应得轴长为 28mm;根据轴承宽度为 14mm,取第二段轴的长度为15mm;支板和支撑架距离为 9mm,取第三段轴的长度为 8mm;两个支板之间的距离应小于布料的宽度,布料宽度为 250mm,所以取支板之间的距离为 304mm。图 3.3 轴的结构设计 8/40 图 3.4 轴的结构 3D 造型图 3.2.5 轴的强度校核 作出轴的受力计算图如图 3.3(a)所示,取集中载荷作用于同步轮及轴承的中点,计算同步轮上作用力的大小和方向。转矩:m67.2193054.01055.91055.933
17、NNPT(3.9)圆周力:NdT17830100067.22/2F1t(3.10)径向力:NFF178tr(3.11)rF、tF方向如图 3.4 所示。计算轴承上的上的支反力:根据静力平衡方程0AM,得:0rrArrrADFACFAFFAEFABFAA(3.12)0)26352143526()352143526()2143526(178)3526(17828rrrAAAFFF NF89rA 各轴承支反力:NFFFF89rDrCrBrA 计算各轴段弯矩:x为各段轴距A 点的任意截面的距离。AB 轴段:9/40)(260 890.0rAxxxFMAB(3.13)mm314.20NMAB BE 轴段
18、:)6126 314.2178.0)(rBrAxxABxFxFMBE((3.14)mm544.8314.2NMBE EF 轴段:)27561(mm544.8)()(rBrAxNAExFABxFxFMEEF(3.15)FC 轴段:)()()(rBrAAFxFAExFABxFxFMFEFC(3.16))310275(178.0494.57xx mm314.2544.8NMFC CD 轴段:)()()(rBrAACxFAFxFAExFABxFxFMCFECD((3.17))336310(904.29089.0 xx mm0314.2NMCD 画出合成弯矩图,见图 3.5。10/40 图 3.5 轴的
19、受力校核图 判断危险截面并计算强度:剖面 E、F 当量弯矩最大,直径与邻接段相差不大,故剖面 E、F 为危险截面。12222ca)()2(4)(WaTMWaTWM(3.18)式中,ca轴的计算应力,MPa;8544M轴所受弯矩,mmN;11/40 2670T轴所受扭矩,mmN;W轴的抗弯截面系数,3mmN;1对称循环变应力时轴的许用弯曲应力,按机械设计表15-1 选取为55。mm2700d1.032d33W(3.19)5532.3270026708548)()2(4)(222222caWaTMWaTWM 所以满足强度需求。3.3 同步带的结构设计 3.3.1 设计功率 pKpAd(3.20)式
20、中 dP设计功率,kW;AK为载荷修正系数,见机械零件设计手册表 14-26;p所需传递的额定功率,kW。由机械零件设计手册表 14-26 查得AK=4.1。则:KWPd77.055.04.1 3.3.2 选择带型和节距 由KWPd77.055.04.1,min/r1250n,查机械零件设计手册图 14-9确定为 L 型,根据图 3.6,确定同步带齿形尺寸,节距bp=9.525。12/40 图 3.6 梯形齿标准同步带的齿形尺寸 3.3.3 小带轮齿数的确定 小带轮齿数1z根据带型 L 和小带轮转速1n,由机械零件设计手册表 14-27 查得小带轮的最小齿数min1z=18,此处取1z20。3
21、.3.4 小带轮节圆直径1d mm63.60mm525.92011bpzd(3.21)由机械零件设计手册表 14-32 查其外径mm88.591ad。3.3.5 大带轮齿数2z 传动比已由前面确定2i 4022012 izz(3.22)13/40 3.3.6 大齿轮节圆直径2d mm28.121525.94022bpzd(3.23)由机械零件设计手册表 14-32 查其外径mm51.1202ad 3.3.7 带速 sndv/m97.3100060125063.6010006011(3.24)3.3.8 初定轴间距0a 取:0a=900mm 3.3.9 带长及其齿数 021221004)()(2
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