立木切片机导向机构设计

立木切片机导向机构设计 成都理工大学毕业论文 立木切片机导向机构设计 姓名:曹耀 班级:200706040318 指导老师:付维 摘要 立木拼花地板就是由小枝桠木材作为价格原料，在垂直于树干的方向切成不同形状的木片，最后把这些木片拼装成各种不同的具有精美图案的木地板，在从小枝桠木材变化成地板的过程中，就要求有一套专门的加工机器。这套机器包括断料机、成型机、排刀切片机和拼装机。 在排刀切片机的设计中，导向机构的设计占很大的比重，夹具能否快速有效的装夹工件直接关系到排刀切片机的加工效率和加工质量，而导向机构的设计则影响夹具的进刀与退刀。在选择夹紧机构的时候，从行程、传动性能、自锁性和导向机构整体布局合理性等各方面的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 和比较，最后选择了偏置曲柄滑块机构作为我的导向机构，燕尾型导轨作为导向方式。 采用偏置曲柄滑块机构，它的行程较大，传动性好，有急回运动，而且经济，便于维修。 关键词: 立木 导向机构 燕尾型 曲柄滑块机构 成都理工大学毕业论文 The guide mechanism of slicing machine design Abstract: Stumpage parquet flooring is from some small branches of wood which as raw materials for processing. The wood at the direction of perpendicular be trunk into the wood of different shapes. Finally these dried assembied into a variety of different designs with exquisite wooden flooring. When the small branches be turn into wood floor of the chance process. It requires a set of specialized processing machines. This machine including Cutting Machine molding machine. the row of knife slicing machine and machine assembly. In the process of the row of knife slicing machine designed. The guide mechanism design account for a large proportion . Oriented institutions and the impact of fixture design and the back of the knife into the knife. Institutions in the choice of clamping time, from the trip, drive performance, self-locking and oriented institutions such as the overall layout of the reasonableness of all aspects of the analysis and comparison, the final choice of the offset slider-crank mechanism driven as my body and Swallowtail-type guide rail as a way of. Slider-crank mechanism used, it is the larger trips, transmission is good, there are quick-return motion, and the economy, ease of maintenance. Keyword: Stumpage guide mechanism Swallowtail-type Slider-crank mechanism 2 成都理工大学毕业论文 目录 第一章 前言 ........................................................ 5 1.1我国木地板行业情况及发展趋势................................. 5 1.2中国林产业的现状和特点....................................... 6 第二章 立木拼花地板的市场调查 ...................................... 7 第三章 立木拼花地板设备和相关情况的假设 ............................ 7 3.1基本情况的假设............................................... 7 3.1.1断料机 ................................................. 8 3.1.2 成型机................................................. 9 3.1.3 切片机................................................ 10 3.1.4拼花图 ................................................ 11 3.2 工艺流程 ................................................... 11 第四章导向机构的设计 .............................................. 12 4.1平面连杆机构分类及机构对比选择.............................. 12 4.2 导向 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的确定 ............................................. 14 4.3.1 运动特性............................................. 15 4.3.2 传力特性............................................. 17 4.4机构方案的优化.............................................. 21 4.5连杆的设计.................................................. 23 4.5.1连杆的材料选择及加工工艺 .............................. 23 4.5.2 连杆的强度校核 ....................................... 24 4.6螺栓强度校核................................................ 26 4.7导轨的选择.................................................. 28 4.7.1导轨的作用和设计要求 .................................. 28 4.7.2导轨的比较选择 ........................................ 29 4.7.3材料选取及加工要求 .................................... 32 第五章导向机构零件的选择 .......................................... 34 5.1电机的选择.................................................. 34 5.2锯片的选择.................................................. 34 3 成都理工大学毕业论文 5.3手轮的选择.................................................. 34 5.4手柄的选择.................................................. 35 5.5螺栓的选择.................................................. 36 5.6螺母选择.................................................... 37 5.7垫圈选择.................................................... 38 5.8机架的设计.................................................. 38 结论...............................................................39 致谢...............................................................40 参考文献...........................................................41 4 成都理工大学毕业论文 第一章 前言 1.1我国木地板行业情况及发展趋势 目前，我国生产的木地主要分为实木地板、强化木地板、实木复合地板、竹材地板和软木地板五大类。我国现已正式颁布实施的国家标准有《实木地板国家标准GB/T15063-94》、《浸渍纸层压木质地板(强化木地板)国家标准GB/T18102-2000》和《实木复合地板国家标准GB/T18103-2000》，竹材地板的行业标准已制定完毕即将出台，集成材地板和软木地板的国家标准正在制定或报批中，在标准尚未颁布以前，我国的生产企业均参照美国、德国、日本等国同类产品标准进行生产。 在国制定的2010年发展目标中，建筑业将成为我国国民经济的支柱产业之一。随着建筑业的发展，室内装修业将有更大的发展，而木地板作为室内装修的重要材料之一也将随之发展。据预测，今后我国木地板市场的年增长率约在10%,20%。以强化木地板为例，由于其性能价值比较高的原因，而取得更多地面覆盖材料的市场。到2002年，强化木地板将取得地面覆盖材料10%以上的市场，市场总容量可达9000万平方米;到2005年，强化木地板将取得地面覆盖材料15%以上的市场，市场总容量可达1.5亿平方米。强化木地板在未来5年内将保持两位数的发展速度，由引引发的市场价格、品牌大战船将不可避免。强化木地板的国产化水平也将大大提高，由目前产品国产化程度平均不足50%提高到80%以上。 我国未来的木地板行业将沿着以下方向去发展: 一是向规模化、标准化、科技化方向发展。 二是通过科技手段逐步提高木地板的使用功能，提高木地反的尺寸稳定性，使木地更耐磨、阴燃、耐水、抗静电等。三是实木地板的表面加工会出现各种形式，如使用高耐磨表面化油漆或使用耐磨透明材料进行覆面。四是复合木地板(强化木地板和实木复合地板的统称)将成为木地板行业发展的趋势，复合木地板将来复合的方式主要有木材与其他材料的复合，优质阔叶木与速生材的复合，优质硬木的下脚料和小径木通过加工成规格料并复合成地板，不觉生材通过改性处理加工成地板，优质地板的复合，优质木材与人造板的复合等。复合木地板不仅能有效节省木材资源，而且具有环保优势，相信随着世 5 成都理工大学毕业论文 界环保潮流的进一步发展，复合木地板也将得到更快的发展。 总之，国家经济长远发展策略对木地行业的发展和市场结构形成较大影响，并带来新的机遇;国际著名品牌也在蓄势待发，将借我国加入世界贸易组织时机涌入我国市场;国内小企业将面临关、并、转的不利局面，而有实力、管理好、质量好、售后服务好的大型企业和知名品牌将成为市场的领导者。 1.2中国林产业的现状和特点 中国林业产业的现状和特点。近年来中国的林业生态系统的建设成效明显，森林的面积大幅度增加，森林质量明显提升，森林保护进一步增强。第七次森林资源普查，中国森林面积达到了1.95亿公顷，森林覆盖率达到23.6%，净增2.15个百分点。厚林木蓄积量达到了149.13亿立方米，净增11.28亿立方米，人工林面积达到6200公顷，净增840万公顷。我们继续保持人工林世界第一的位置。 中国林业产业发展现状，森林资源的增长为中国林业产业发展打下了坚实的基础。特别是本世纪中国林产工业为主导的中国林业产业发展迅速，目前我们已经成为世界林产品的加工、消费、进出口的大国。09年中国林业产业总产值达到了1.58万亿人民币。比上年度同比增长9.81%，中国的林业产业形势总体上实现企稳回暖的态势。总体来看，呈现出以下的五个特点: 第一，我们的产业规模不断扩大，经济实力进一步增强。从00-09年，中国林业产业综合数字以两位数的增长速度来发展，年均增速12%。目前中国有涉林企业25万家，年产值500万元以上的规模企业有5万家左右。 第二，新兴产业方兴未艾，产业内涵不断丰富。中国的森林产品，森林旅游，油茶等木本粮油，林业生物质能源，生物制药等展会经济以及金融服务业蓬勃兴起。 第三，产业聚集度不断提高，区域特色日益突出。山东临沂，浙江的嘉善，江苏的邳州等主要地区占了地板产业的半壁江山。我们所在的中国东部地区已经成为中国木地板中心，涌现出产值超10亿元的企业据不完全统计有47个。 第四，非公有制经济发展迅猛，多元化格局已经形成。随着中国的改革开放，林业企业也是先收先得，目前非公有制企业占中国林业企业70%以上，非公有制 6 成都理工大学毕业论文 经济创造的林业总产值占了整个林业GDP的50%以上。在全国的造林面积中，我们非公有制企业的因素站了60%以上。 第五，林产品的贸易快速增长，国际化进程明显加快。09年中国林产品进出口贸易总额达到600亿美元。约占1.58万亿总产值的30%左右仅次于美国，居世界第二位。 第二章 立木拼花地板的市场调查 立木拼花地板是近年来开发的新型装饰材料,它是将木材横截加工而成的多种几何形状的块状地板。具有地板耐压强度高,耐磨性好、花纹优美自然、脚感舒适、富有弹性、经久耐用、使用寿命长等优点。立木拼花地板的最大优点是可以利用小径材直径(5,15cm)和枝Y材,材料利用率高达80%,因而原料来源广,成本低廉,是建筑装饰公司、房地产公司、宾馆、豪华型场所、家庭居室理想的装饰材料。目前市场需求量较大,售价一般可达到60,100元/m~2,开发立木拼花地板将具有十分广阔的发展前景。从市场价格看: (1) 层板:一般为20元/平方米;小三层为28元/平方米;大三层为35元/平方米。 (2) 木地板:一般杂木为60元/平方米;中档木材为100---220元/平方米;高档木材为250元/平方米以上。 (3) 未进行表面处理的为45---60元/平方米。 (4) 立木拼花地板的价格45---220元/平方米。 我们通过比较我们能的出一个结论立木拼花地板有着很好的价格优势。 第三章 立木拼花地板设备和相关情况的假设 3.1基本情况的假设 要搞这样一套的木材加工设备进行大批量的生产其造价与成本怎样才能让投资者接受呢,鉴于我国目前的市场情况，这套设备应该有以下特点:(1)这套设备适用于地方性的木材生产加工，特别是在林区比较适合。首先,设备的成本 7 成都理工大学毕业论文 要控制，即造价要在一个大众能接受的范围内，不能太高,初步估计为6--13万元之间。(2)这套设备的自动化程度不能太高.首先，设备的自动化程度过高，则造价就相应的提高了，操作简单了但设备的维护高，要求有专门的技术人员进行操作和维护。其次，，设计这么一套设备不仅提高了对木材的利用率，也能提供一个致富的方法给广大群众，也能解决一部分人的就业问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，所以设备的自动化程度不能太高，这符合中国劳动力资源丰富的国情，缓解了就业压力。假设这套加工机器如图3-1 图3--1 基本设备假想 3.1.1断料机 对小径材进行断料需要圆盘断料机简称断料机，由于加工的小枝桠(直 径60---120mm)在长度方向上时极其的不规则，所以需要截断成短节的木料 后在进行后面的处理，第一步想到的是断料，根据不同直径我设计截断成 两 种规格: A型:140.5mm(直径为60---90mm) B型: 150mm(直径为90---120mm) 所以首先有断料机，断料机结构很简单，由圆盘锯断料，其断料原理如图3-2: 8 成都理工大学毕业论文 图3--2断料机切割原理 3.1.2 成型机 对断料后的小径材进行成型加工,其加工机立木马赛克成型切削机床简称成型机。断料后的材料就可以通过成型机加工成横截面为三角形，正方形，菱形，整六边形等形状的材料。成型机应该由那些机构组成才能完成加工呢,首先，分度机构，木材在分度机构的作用下转动60º、90º、120º等角度就能加工出棱形、正四边形、正六边形、正八边形等的形状的成型棒料。其次，分度机构带动夹具转动一定的度数从而带动木料转动实现要加工的形状。成型机加工示意见图3-3: 9 成都理工大学毕业论文 图3--3 成型机切割原理 3.1.3 切片机 将已成型棒料进行切片加工，需要有立木马赛克排刀切片机床简称排刀切片机。成型机的木料就可以通过排刀切片机切片。排刀切片机，它主要由导向机构，夹具，圆盘锯，电动机等组成，圆盘锯切断木料后，夹具在导向结构的作用下后退，然后松开夹具，加工好了的立木马赛克就沿箱体滑出，切片示意图，如图3-4: 图3--4 切片机切割原理 成型木料被排刀切片机机加工后，就能得到各种样式的木片 加工后得到的木片样式: 在排刀切片后，木片的厚度有几种规格，分别为A:10mm,B:12mm，C:14mm. 本次我设计的题目是立木切片机导向机构，是便于立木切片机夹具系统更好 10 成都理工大学毕业论文 的导向进给刀具与退刀的。导向方式是平面直线往复运动，属于平面机构。 3.1.4拼花图 拼装机就是将加工好的马赛克经过处理，按设计图案拼装成各式各样的精美地板，然后刨光，就成了我们家居的立木拼花地板。 拼花的样式 这里只简单的做拼花示意图，1 立木板载拼装时，各种正方形地板有边长相等(或整数倍)的特点，因此在机床设计，地板规格标准化和用户铺装购买时，只须确定边长参数，便可自由选取组合拼花，从而使多变的图案，多变的品种闲的简单明了。2按图案变化分析，可确定立木颗粒地板的基本形状为正三角形，正四边形，正六边形，正八边形和正十二边形，从而为加工机床的设计提供了重要设计依据，使机床的设计能够尽可能的满足基本形状的加工，而较广泛适宜于用户需要，成为立木颗粒地板加工机床的较优设计方案。 整个分度机构必须满足分度准确。操作简单方便，还要易于更换修理，一切还应从经济的角度出发。使整个立木拼花地板机床有实用性，更具市场竞争力。使地立木拼花地板的加工更加便宜快捷。真正成为家居装饰的主流。 3.2 工艺流程 结合木地板在生产中需要化学的，物理的处理方法，编制工艺流程图如下: 11 成都理工大学毕业论文 原料准备 选料 截断 蒸煮处理 干燥 纵向成型加工 切片分选 涂胶 拼板 砂光 涂漆 干燥 包装入库 第四章导向机构的设计 本次我设计的题目是立木切片机导向机构，是便于立木切片机夹具系统更好的导向进给刀具与退刀的。导向方式是平面直线往复运动，属于平面机构，下面我先简单介绍一下所学平面机构: 4.1平面连杆机构分类及机构对比选择 一、铰链四杆机构 全部用转动副将四个构件联接起来的四杆机构称为铰链四杆机构。它是四杆机构的最基本的形式，其它形式的四杆机构都可看作是在它的基础上演化而成。 特点:实现全转动副的平面四杆机构。 1.曲柄摇杆机构。两连架杆中一为曲柄、一为摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构的作用是将曲柄的回转运动转换成摇杆的往复摆动。 2.双曲柄机构。两连架杆均为曲柄的四杆机构称为双曲柄机构。在铰链四杆机构中，两个连架杆均能做整周的运动。 12 成都理工大学毕业论文 3.双摇杆机构。两连架杆均为摇杆的四杆机构称为双摇杆机构。在双摇杆机构中两根连架杆均只能在不足一周的范围内运动。 二、铰链四杆机构的演化 特点:含有移动副的平面四杆机构。 1、曲柄滑块机构 在《机械设计基础》书图2-14所示的铰链四杆机构ABCD中，如果要求C点运动轨迹的曲率半径较大甚至是C点作直线运动，则摇杆CD的长度就特别长，甚至是无穷大，这显然给布置和制造带来困难或不可能。为此，在实际应用中只是根据需要制作一个导路，C点做成一个与连杆铰接的滑块并使之沿导路运动即可，不再专门做出CD杆。这种含有移动副的四杆机构称为滑块四杆机构，当滑块运动的轨迹为曲线时称为曲线滑块机构，当滑块运动的轨迹为直线时称为直线滑块机构。直线滑块机构可分为两种情况:如图2-14d所示为偏置曲柄滑块机构，导路与曲柄转动中心有一个偏距e;当e = 0即导路通过曲柄转动中心时，称为对心曲柄滑块机构，如图2-14c所示。由于对心曲柄滑块机构结构简单，受力情况好，故在实际生产中得到广泛应用。 应该指出，滑块的运动轨迹不仅局限于圆弧和直线，还可以是任意曲线，甚 13 成都理工大学毕业论文 至可以是多种曲线的组合，这就远远超出了铰链四杆机构简单演化的范畴，也使曲柄滑块机构的应用更加灵活、广泛。 曲柄滑块机构广泛应用在活塞式内燃机、空气压缩机、冲床等机械中。 2、导杆机构 在对心曲柄滑块机构中，导路是固定不动的，如果将导路做成导杆4铰接于A点，使之能够绕A点转动，并使AB杆固定，就变成了导杆机构，《机械设计基础》书图2-15，当AB,BC时，导杆能够作整周的回转，称旋转导杆机构。当AB,BC时导杆4只能作不足一周的回转，称摆动导杆机构，如《机械设计基础》书图2-16所示。导杆机构具有很好的传力性，在插床、刨床等要求传递重载的场合得到应用。 3、摇块机构和定块机构 在对心曲柄滑块机构中，将与滑块铰接的构件固定成机架，使滑块只能摇摆不能移动，就成为摇块机构，如《机械设计基础》书图2-15c所示。摇块机构在液压与气压传动系统中得到广泛应用，如《机械设计基础》书图2-17所示为摇块机构在自卸货车上的应用，以车架为机架AC，液压缸筒3与车架铰接于C点成摇块，主动件活塞及活塞杆2可沿缸筒中心线往复移动成导路，带动车箱1绕A点摆动实现卸料或复位。将对心曲柄滑块机构中的滑块固定为机架，就成了定块机构，如《机械设计基础》书图2-15d所示。《机械设计基础》书图2-18为定块机构在手动唧筒上的应用，用手上下扳动主动件1，使作为导路的活塞及活塞杆4沿唧筒中心线往复移动，实现唧水或唧油。 4.2 导向方案的确定 由于我设计的立木切片机导向方式是平面直线往复运动，夹具系统是要做往复运动的，是包含有移动副的，所以我在整体导向的选择上主要考虑曲柄滑块机构与导杆机构。而导杆机构的导路是固定不动的，这显然不符合设计要求，因而最终我选择曲柄滑块机构作为我的整体导向机构。 机构简图如下: 14 成都理工大学毕业论文 AB作为曲柄，1杆围绕A点转动，采用手轮转动方式，AB长为手轮的半径 BC是连接件，称为连杆，为传动装置 3滑块是安装了夹具系统的溜板，其导向方式可以用螺杆，光杆，燕尾型导轨等 机构描述: 当手轮转动的时候，杆AB做绕A点的圆周运动，连杆BC同时做绕B点的转动与水平移动，这样就带动安装了夹具的溜板箱(视为滑块)做水平往复运动，完成进刀与退刀的运动，从而实现预期目的。 由于我选择的导向机构是曲柄滑块机构，下面我将以曲柄滑块机构为载体详细分析一下导向机构的特性: 4.3机构的工作特性分析 4.3.1 运动特性 1.急回运动 15 成都理工大学毕业论文 在上图所示的曲柄滑块机构中，设曲柄AB为主动件。曲柄在旋转过程中每周有两次与连杆重叠，如图的B1AC1和AB2C2两位置。这时的摇杆位置AC1和AC2称为极限位置，简称极位。曲柄处于两极位AB1和AB2的夹角锐角θ称为极位夹角。设曲柄以等角速度ω1顺时针转动，从AB1转到AB2和从AB2到AB1所经过的角度为(π，θ)和(π,θ)，所需的时间为t1和t2 ，相应的摇杆上C点经过的路线为C1C2弧和C2C1弧，C点的线速度为v1和v2 ，显然有t1,t2 ，v1,v2 。这种返回速度大于推进速度的现象称为急回特性，通常用v1与v2的比值K来描述急回特性，K称为行程速比系数，即 K= (2-1) 或有 (2-2) 可见，θ越大K值就越大，急回特性就越明显。在机械设计时可根据需要先设定K值，然后算出θ值，再由此计算得各构件的长度尺寸。(后面有计算) 急回特性在实际应用中广泛用于单向工作的场合，使空回程所花的非生产时间缩短以提高生产率。 2.行程 16 成都理工大学毕业论文 上图为机构运动情况 由于 机构有曲柄条件 r+eL，滑块行程 H<2r , ,,， K=1,1.4 (一般取1.1,1.3) 取K=1.2 ,,,, ,所以 极位夹角 = ,11 取偏距e=60mm, 连杆BC长为L=300mm(尺寸见零件图) 由于手柄半径(曲柄长)r=111mm 由余弦定理: 222()()LrLrH，,,,cos,= 2()()LrLr，, 222(300111)(300111)，,,,H = 2(300111)(300111)，, ,222H= 1894112189411cos，,，，，11 2210 ? 滑块行程H=210<2r 4.3.2 传力特性 17 成都理工大学毕业论文 1.压力角和传动角 在工程应用中连杆机构除了要满足运动要求外，还应具有良好的传力性能，以减小结构尺寸和提高机械效率。下面在不计重力、惯性力和摩擦作用的前提下，分析曲柄滑块机构的传力特性。如上图所示，主动曲柄的动力通过连杆作用于摇杆上的Bb点，驱动力Fc必然沿AB方向，将Fc分解为切线方向和径向方向两个分力Ft和Fz ，切向分力Fp与B点的运动方向Vb同向。 α角是Ft与Fz的夹角，称为机构的压力角，即驱动力Fc与B点的运动方向的夹角。α随机构的不同位置有不同的值。它表明了在驱动力Fc不变时，推动摇杆摆动的有效分力Ft的变化规律，α越小Ft就越大。 压力角α的余角γ是连杆与摇杆所夹锐角，称为传动角。由于γ更便于观察，所以通常用来检验机构的传力性能。传动角γ随机构的不断运动而相应变化，为保证机构有较好的传力性能，应控制机构的最小传动角γmin。一般可取γmin?40?，重载高速场合取γmin?50?。曲柄摇杆机构的最小传动角出现在曲柄与机架共线的两个位置之一，如图1所示的B1点或B2点位置。 下面举例研究一下偏置曲柄滑块机构压力角对传动性能的影响: 已知: 18 成都理工大学毕业论文 滑块行程速比系数为K，滑块的冲程H和偏距e，曲柄长度为a，连杆长度 为b,机构的最大压力角为max , 作图: 222 在?AC1C2 中有: Hbabababa,，，,,，,()()2()()cos,可整理得: 22Ha,，2(1cos), (1) b,2(1cos),, ，,CAD,设 ,则在?ADC2 中有: 2 e (2) cos,,ba, 在?ADC1 中有: e, cos(θ+ ) = (3) ba， 由(2) 、(3) 两式可整理得: ba,cos,,ba， ψ = arctan (4) sin, 再由(2) 式即可得: = ( - ) cosψ(5) e b a 机构的最大压力角则发生在曲柄与滑块导路垂直的位置,即在?BDC中有: 19 成都理工大学毕业论文 ae， (6) sin,,maxb 在已知K(已知θ) 和H 的情况下,对应曲柄的某一长度上述几何关系可见, a ,机构的其它几何尺寸b、e 均可确定,并可求出此情况下机构的最大压力角αmax ;改变机构的尺寸,则αmax也变化。αmax越小,机构的传动性能越好。 总结: 偏置曲柄滑块机构，以曲柄为主动件，滑块为工作件，传动角γ为连杆与导路垂线所夹锐角。最小传动角γmin出现在曲柄垂直于导路时的位置，并且位于与偏距方向相反一侧。对于对心曲柄滑块机构，即偏距e = 0 的情况，显然其最小传动角γmin出现在曲柄垂直于导路时的位置。 为了保证机构的传动性能良好,设计时通常应使机构的最小传动角γmin ?40?; 在传递力矩较大时, 则应使γmin ?50?。即要求机构的最大压力角αmax ?40?或αmax ?50? 2.死点 从Ft = F cosα知，当压力角α = 90?时，对从动件的作用力或力矩为零，此时连杆不能驱动从动件工作。机构处在这种位置称为止点，又称死点。 如图所示的曲柄滑块机构，如果以滑块作主动，则当从动曲柄AB与连杆BC共线时，外力F无法推动从动曲柄转动。机构处于止点位置，一方面驱动力作用降为 点;另一方面是方向不定，可能因偶然外力的影响零，从动件要依靠惯性越过死 造成反转。 四杆机构是否存在死点，取决于从动件是否与连杆共线。例如上图所示的曲柄摇杆机构，如果改摇杆主动为曲柄主动，则摇杆为从动件，因连杆BC与摇杆CD不存在共线的位置，故不存在止点。又例如前图所示的曲柄滑块机构，如果 20 成都理工大学毕业论文 改曲柄为主动，就不存在死点。 死点的存在对机构运动是不利的，应尽量避免出现死点。当无法避免出现止点时，一般可以采用加大从动件惯性的方法，靠惯性帮助通过死点。例如内燃机曲轴上的飞轮。也可以采用机构错位排列的方法，靠两组机构止点位置差的作用通过各自的死点。 在实际工程应用中，有许多场合是利用止点位置来实现一定工作要求的。《机制》图2-6所示为一种快速夹具，要求夹紧工件后夹紧反力不能自动松开夹具，所以将夹头构件1看成主动件，当连杆2和从动件3共线时，机构处于止点，夹紧反力N对摇杆3的作用力矩为零。这样，无论N有多大，也无法推动摇杆3而松开夹具。当我们用手搬动连杆2的延长部分时，因主动件的转换破坏了死点位置而轻易地松开工件。 4.4机构方案的优化 比较: 方案1为对心曲柄滑块机构，无急回运动 方案2为偏置曲柄滑块机构，有急回运动，但传动角小，传动性能差 方案3为偏置曲柄滑块机构，有急回运动，传动角相对更大，传动效率高 通过比较选取方案3 21 成都理工大学毕业论文 A为半径为r的手轮 B为轮上紧固连接件 BC为连杆 C为安装了切刀片夹具的溜板车 C的导向方式有燕尾槽，螺杆，光杆等 曲柄AB长r，作主动件匀速转动，连杆BC长L，偏距e。在工作行程中曲柄由顺时针转至，旋转角()，将滑块由推至;空行程时，曲柄,,，BBCCB12122转回，旋转角(,,,)，滑块回到原位。,角为极位夹角，滑块在空行程和工B1 作行程角速度相同，空行程所用时间更短，起到急回效果，提高工作效率。急回系数为: ,,， K=1,1.4 (一般取1.1,1.3) ,,,, ,适当增大r或e，可使增大，急回作用增强。 机构有曲柄条件 r+e,L，滑块行程 H<2r 总结我选取方案三的理由: 1. 急回运动广泛用于单向工作场合，空回程所花非生产时间缩短，提高生产 率。我选取的偏置曲柄滑块机构满足这一条件。 0402. 取r? 机构传动性能良好，传动效率高，我选取的偏置曲柄滑块机min 22 成都理工大学毕业论文 构滑块部位低于转动部位，其传动角相对方案1方案2更大，传动性能更 好。 3. 死点位置 因曲柄为主动，死点对传动无影响，相反当行程最大时形成自 锁，对滑块起到更好的夹紧作用，不易松动。 4.5连杆的设计 连杆是我选择的曲柄滑块机构中必不可少的构件，它是将滑块的往复运动转变成曲轴的旋转运动的中间构件。连杆由小头，杆身，大头三部分组成。小头承受滑块产生的往复惯性力;杆身承受物料对刀具的压应力以及往复惯性力产生的拉应力;大头承受往复惯性力和连杆离心惯性力。 对连杆的基本要求: 1. 连杆小头应具有足够的强度、刚度并使连杆小头轴承比压控制在 合理的范围内; 2. 杆身具有足够疲劳强度，尽可能小的质量，良好的锻造工艺性; 3. 大头应具有足够的刚度; 4. 连杆螺栓应具有足够疲劳强度和一定超转速能力。 由于连杆起到传动传力的作用，受力很强，所以必须进行合理的材料选择及强度校核，下面是我对连杆的材料选择与校核: 4.5.1连杆的材料选择及加工工艺 连杆材料应具有较高的疲劳强度和冲击韧性，一般用中碳钢或中碳合金锻造而成，并经调质处理。 几种材料的处理和强度、应用的对比: 材料 热处理 应用 45、50、Y40Mn 轻载、低速精度不高的传 动 23 成都理工大学毕业论文 45 正火 170—200HBS 调质 220--250HBS 40Cr、40CrMn 调质 230--280HBS淬火、 中等精度一般传动 低温回火45—50HRC 65Mn 表面淬火、低温回火 45—50HRC T10、T12 球化调质 200--230HBS 淬火、低温回火有较高的耐磨性，用于精 45—60HRC 度较高的重要传动 20CrMnTi 渗碳、高频淬火 56—62HRC CrWMn、9Mn2V 淬火、低温回火耐磨性较高，有较好的尺 55—60HRC 寸稳定性，用于精密传动 螺旋 38CrMoAl 氮化、氮化层深 0.45—0.6mm850HV 基于以上考虑，我选定45#钢，锻造并调质处理 连杆加工工艺流程为: 毛坯、粗磨两端面 -- 钻小端孔-- 拉小孔 -- 拉两侧面 -- 切断铣 -- 拉小端圆弧 -- 精磨切断面 -- 钻两端孔 -- 铣瓦槽 -- 钻油孔 -- 配合扩绞镗孔-- 清洗、装配、拧紧 -- 扩大头孔 -- 半精磨一个面 -- 半精镗大头孔 -- 精磨两端面 -- 精镗大头孔 -- 镗磨大头孔 -- 精镗小头孔 4.5.2 连杆的强度校核 电机经过三角皮带轮后驱动主轴旋转。按经验值皮带轮的传动比i为1.6v型带传动的效率为n1=96% 滚动轴承的效率为 主轴 距: 24 成都理工大学毕业论文 2T=9550*P/n= (9550***)/Pnnno12 =9220*4*0.96*0.98*0.98/1440 ?24.46Nm F2=2T/d=2*24.6/0.3=163.05N F1=F2/cos25 ?=350.11N 图5--2 圆盘锯受力分解 螺杆在机床夹具中给工件提供夹紧力，在进给过程中主要受轴向力，径向力主要由溜板所承受。 由上面力的分析图可知溜板所承受的力主要为径向力f?350N 而连杆的受力是由溜板传递的，所以可以视为连杆受最大压应力为f=350N 由于整个过程中其实滑块受物件的作用力为主要外力，其受力形如内燃机受力。 当起仅当连杆同滑块轨迹处于同一水平位置使，杆BC受压力最大 此时计算应力 FN,max[],=? ,maxA ,B[],而= S 25 成都理工大学毕业论文 为极限应力 S为安全系数 ,B 机械运转较慢可视为静载， S=1.2,2.5 取S=2 45#钢的极限应力=600 ,MPBa =350N FN,max 由连杆的设计中，连杆的结构图见零件图 其中: 最弱截面的面积为 2A= (详细尺寸见零件图) (1084202)，，，，mm 2mm =240 600MPa[],许用应力==300 MPa2 此时 FN,max= ,maxA 350N = 2240mm [], =1.46? 合格 MPa 材料的强度足够 4.6螺栓强度校核 机构运动中以连杆小头螺栓处直径最小(d=M8)，最易折断，所以对此处螺栓 作强度分析。 26 成都理工大学毕业论文 1 螺栓切应力计算: Fs = ?, ,p,2md04 其中为螺栓受剪处直径，mm; d0 m为螺栓受剪面数 为螺栓许用切应力，MPa ,p ,s静载荷时许用切应力,= p2.5 ,s变载荷时许用切应力,= p3.5~5 查得:抗拉强度=610Mpa,屈服点=360Mpa ,,bs ,360MPas,由我设计的机构承受变载荷，取== =90 Mpa p44 已知=350N Fs Fs得: = ,,2md04 350N = ,2，，28mm4 , =10MPa? 合格 p 27 成都理工大学毕业论文 1 螺栓挤压应力计算: Fs=? ,,PPPd,0 为受挤压高度，mm; , 为最弱者的许用挤压应力 ,PP ,s 静载荷时许用挤压应力: 钢 = ,PP1.25 如是变载荷时，许用挤压应力值乘以0.7,0.8 ,s我设计的机构承受变载荷 则 =×0.75=216Mpa ,PP1.25 螺栓挤压应力: Fs= ,Pd,0 =2.5MPa? 合格 ,PP 所以，螺栓的强度足够大 4.7导轨的选择 在我的设计课题里，导轨的选择非常重要，它决定着夹具系统能否在导轨上轻便平稳的做直线往复运动。下面我将进行导轨的设计分析与材料的选择: 4.7.1导轨的作用和设计要求 当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的直线导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力(载荷及运动件本身的重量)的作用下，沿给定的方向进行直线运动。对导轨的要求如下: (1).一定的导向精度。导向精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性和它与有关基面之间相互位置的准确性。 (2).运动轻便平稳。工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。 28 成都理工大学毕业论文 (3).良好的耐磨性。导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。 (4).足够的刚度。运动件所受的外力，是由导轨面承受的，直线导轨故导轨应有足够的接触刚度。为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压; (5)设置辅助导轨，以承受外载。 (6).结构工艺性好。在保证导轨其它要求的前提下，应使导轨结构简单，便于加工、测量、装配和调整，降低成本. 不同设备的导轨，必须作具体分析，直线导轨对其提出相应的设计要求。必须指出，上述六点要求是相互影响的。 导轨设计的主要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 设计导轨应包括下列几方面内容: (1).根据导轨工作条件、承载特性，选择导轨的结构类型、截面形状及其组合形式。 (2).进行导轨的力学计算，确定结构尺寸。 (3).确定导轨副的间隙、公差和加工精度。 (4).选择导轨材料、摩擦面硬度匹导轨设计的主要内容有: <1>.根据导轨工作条件、承载特性，选择导轨的结构类型、截面形状及其组合形式。 <2>.进行导轨的力学计算，确定结构尺寸。 <3>.确定导轨副的间隙、公差和加工精度。 <4>.选择导轨材料、摩擦面硬度匹配和表面精加工和热处理方法。 <5>.选择导轨的预紧载荷，设计预紧载荷的加载方法与装置。 <6>.选择导轨面磨损后的补偿方式和调整装置。 <7>.选择导轨的润滑方式，设计润滑系统和防护装置。 4.7.2导轨的比较选择 29 成都理工大学毕业论文 导轨的类型、特点、应用见下表 导轨类型 主要特点 应用 普通滑动导轨(滑1.结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高 普通机床、冶金设备上动导轨) 2.未形成完全液体摩擦时低速易爬行 应用普遍 3.磨损大，寿命低，运动精度不稳定 滚动导轨 1. 灵敏度高，运动平稳，低速移动时不易出广泛用于各种精密机 现爬行现象 床、数控机床、纺织机 2. 定位精度高 械等 3. 摩擦阻力小，移动轻便，磨损小，精度保 持性好，寿命长 塑料导轨(贴塑导1.动导轨表面贴塑料软带等与铸铁或钢导轨主要用于中、大型机床轨) 搭配，摩擦系数小，且动、静摩擦系数相近。压强不大的导轨，应用 不易爬行，抗磨损性能好 日趋广泛 2.贴塑工艺简单 3.刚度较低，耐热性差，易蠕变 动压导轨 1.速度高(90m/min,600m/min),形成液压用于速度高、精度要求 摩擦 一般的机床主运动导轨 2.阻尼大，抗振性好 3.结构简单，不需要复杂供油系统，使用维 护方便 4.油膜厚度随载荷与速度而变化，影响加工 精度，低速重载易出现导轨面接触 静压导轨 1. 不产生磨损，机械效率高 各种大型、重型机床、 2. 精度保持性好，摩擦因数小 精密机床、数控机床的 3. 低速不易产生爬行，抗震性好 工作台 4. 结构复杂，且需要专门的供油系统 30 成都理工大学毕业论文 常用导轨的比较: 三角形导轨:该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。它的截面角度由载荷大小及导向要求而定，一般为90?。为增加承载面积，减小比压，在导轨高度不变的条件下，采用较大的顶角(110?,120?);为提高导向性，采用较小的顶角(60?)。如果导轨上所受的力，在两个方向上的分力相差很大，应采用不对称三角形，以使力的作用方向尽可能垂直于导轨面。 矩形导轨:优点是结构简单，制造、检验和修理方便;导轨面较宽，承载力较大，刚度高，故应用广泛。但它的导向精度没有三角形导轨高;导轨间隙需用 压板或镶条调整，且磨损后需重新调整。 燕尾形导轨:燕尾形导轨的调整及夹紧较简便，用一根镶条可调节各面的间隙，且高度小，结构紧凑;但制造检验不方便，摩擦力较大，刚度较差。用于运动速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的场合。 圆形导轨:制造方便，外圆采用磨削，内孔珩磨可达精密的配合，但磨损后不能调整间隙。为防止转动，可在圆柱表面开键槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜用于承受轴向载荷的场合。 在我设计的导向机构中，尽可能的选择结构简单，维护方便的导轨。参照以上比较，我选定燕尾型导轨，燕尾型导轨的应用较广，要求高度较小，加工方便(螺杆的加工过程的重点和难点在于螺纹的加工，其工艺如下: 1 粗车外圆 2 粗细螺纹 3精磨外圆 4 精铣螺纹 5铣键槽 而燕尾型导轨只要铸造然后铣削就行，在工艺上远不及螺杆复杂。) 所以我不选择螺杆而选择燕尾型导轨作为我的导向方式。见下图为燕尾型导轨的截面形状图: 31 成都理工大学毕业论文 其结构特点: 1. 固定部件为下部件，其导轨为凸形 2. 凸形导轨底面(燕尾窄端)接触，支撑面距离 大 3. 上导轨加工方便 4. 有利于增加固定部件刚度 应用情况: 用于固定部件高度尺寸受限制的场合，如车床横滑座与床鞍导轨、小刀架导轨。 4.7.3材料选取及加工要求 选取灰铸铁HT300做固定导轨 以HT200做动导轨 JB/T 3997-1994 标准对普通灰铸铁导轨的硬度要求如下表: 硬度要求(HBS) 硬度不均匀性(HBS) 导轨长度 导轨铸件重不低于 不高于 导轨长度 硬度差不 量 超过 ?2500 — 190 255 ?2500 25 ,2500 ,3 180 241 ,2500 35 32 成都理工大学毕业论文 ,5 175 241 有几件连接45 的导轨 ,10 165 241 导轨热处理: 铸件粗加工后进行一次时效处理 淬火方法: 高、中频淬火，淬硬层深度(1,2)mm。硬度(45,50)HRC 技术要求: 为确保表面粗糙度，采用磨削加工 加工工艺: 铸造---铣端面 配合要求: 为保证导轨正常工作，导轨滑动表面之间应保持适当的间隙，故上下导轨面采用间隙配合以保证能轻松的移动。 33 成都理工大学毕业论文 第五章导向机构零件的选择 5.1电机的选择 由于在一般情况下，木工机床电机的转速为1500—2950r/min，功率为1.1-7.5kw，额定电压为380v ,根据《机械设计手册》表12-1，选择电机型号为Y112M-4,它的主要参数如下表: 功 率 转 速 效 率 额定电流 额定转矩 4kw 1440 r/min 84.5% 8.8A 2.2 5.2锯片的选择 选择300-400mm的硬质合金刀 刀片厚度为2mm 齿后角错误～未找到引用源。错误～未找到引用源。=25错误～未找到引用源。错误～未找到引用源。 5.3手轮的选择 根据《机械设计手册》(机械工业出版社 新版)表8.3-28手轮(JB/T7273.3-1994).手轮的材料HT200，选择B型手轮。 表面处理:HT200喷砂镀烙(PS/D.Cr);镀铬抛光(D.L3Cr) d=22mm 极限偏差 上偏差+0.033 下偏差0 H8 D=250mm D1=222mm D2=210mm d1=12mm 34 成都理工大学毕业论文 d2=45mm d3=58mm d4=12mm 上偏差+0.018 下偏差0 H8 R=110mm R1=16mm R2=5mm R3=8mm R4=6mm R5=10mm R6=12mm H=50mm h=28mm 上偏差0 下偏差-0.330 h13 h1=6mm h2=9mm h3=18mm h4=14mm B=22mm C=1.5mm 5.4手柄的选择 手柄套M10×32 GB/4141.12-84 黑色 塑料 d=M10 L=32mm l=20mm D1=20mm L1=5mm 手柄杆A型M10×50×12 GB/4141.12-84 材料35钢，喷砂镀铬; d=M10 上偏差+0.016 下偏差+0.001 K7 35 成都理工大学毕业论文 d1=M10 l=12mm L1=14mm D=12mm 5.5螺栓的选择 在我的设计中连杆上的两个螺栓由为重要，他们都受到剪切力和挤压力 要求要承受一定的力，我选择六角头螺栓细杆B级(GB/T31.2-1988),这种螺栓 能承受较大的剪切力和挤压力。 尺寸根据《机械设计手册》第五版卷2，表5-1-8选择，尺寸如下: 连杆大头螺栓基本尺寸: d=M12 L=70mm b=30mm k=7.5mm e=19.9 d1=2 技术条件:材料 不锈钢 性能等级 A2—70 表面处理 不经处理 连杆小头螺栓基本尺寸: d=M8 Lh=60mm b=22mm s=13mm k=5.3mm e=14.2mm 36 成都理工大学毕业论文 d1=2mm 技术条件:材料 45#钢 性能等级 6.8 表面处理:不经处理;镀锌钝化;氧化 在我的设计中，其它联结螺栓主要选择M8，尺寸根据《机械设计课程设计 手册》表3-9(GB 5782-86)六角头螺栓知: e=14.38mm s=13mm l=35---80mm k=5.3 5.6螺母选择 D=M8螺母 1型六角螺母 GB 6170-86 d=8.75mm a,max d=11.6 mm w,min =14.34 mm emin =13 mm smax =0.6 mm cmax =6.8 mm mmax 技术条件:45钢，螺纹公差6H 表面处理:不经处理或镀锌钝化 D=M12螺母 1型六角螺母 GB 6170-86 d=13 mm a,max d=16.6 mm w,min e=20.03 mm min 37 成都理工大学毕业论文 =18 mm smax =0.6 mm cmax =10.8 mm mmax 技术条件:45钢，螺纹公差6H 表面处理:不经处理或镀锌钝化 5.7垫圈选择 d=8mm 小垫圈 GB848-85 d1=8.4mm d2=15mm h=1.6mm d=12mm 小垫圈 GB848-85 d1=13mm d2=20mm h=2mm 5.8机架的设计 材料选用45号钢 工艺如下: 1. 铸造 2. 粗铣端面 3. 精铣端面 4. 绞螺纹孔 详细尺寸见零件图 38 成都理工大学毕业论文 结论 通过这次对立木切片机夹具的设计，初步了解了机械设计的有关机床设计的基本过程和设计要领。这次设计是对四年所学知识的复习和总结，检验了自己对知识的灵活运用能力。 为了给此次设计提供有用的依据，在设计过程中，我做了大量的市场调查，了解到了拼花地板的市场情况和它的一些优缺点。导向机构需要综合考虑各方面因素，尤其是准确参考相关理论，合理选择设计参数。 39 成都理工大学毕业论文 致谢 在毕业设计的过程中，我遇到了不少的问题，最终在付维老师的指导和同学们的帮助以及翻阅各种书籍报刊中得到解决。在设计过程中，付维老师多次抽出时间对我进行精心的指导，对不完善以及表达不准确的地方提出了疑问，并指导我如何将其表述得更为完整，使得设计更为完美。同时同学们也给了我很大的帮助，是他们给我提供了不少于设计有关的资料。最后还要感谢这些书籍报刊的作者，是他们的宝贵经验和实验数据为我的设计提供了理论上的支持。 在此，一并向以上老师、同学和作者们表示最衷心的感谢～ 40 成都理工大学毕业论文 参考文献 [1] 杨可桢 程光蕴主编 机械设计基础[M] 北京:高等教育出版社.1999: 20-34 [2] 于俊 滚动轴承计算[M] 北京:高等教育出版社. 1993: 12-18 [3] 李云机 械制造工艺及设备设计手册[M] 北京:机械工业出版.1996: 10-12 [4] 成大先 机械设计手册[M] 北京:化学工业出版.1995: 854-858 [5] 吴宗泽 机械设计课程设计手册[M] 北京:高等教育出版社.1998: 22-28 45-56 [6] 王启义 机械制造装备设计[M] 北京:冶金工业出版社. 2002:65-66 [7] 李庆芬 机电工程专业英语[M] 北京:哈尔滨工程大学出版社.2000:23-25 [8] 王启平 机械制造工艺学[M] 北京:哈尔滨工程大学出版社.1999:15-17 [9] 陆剑中 金属切削原理及刀具[M] 北京:机械工业出版社. 1984: 25-31 [10] 机构参考手册[M] 北京:机械工业出版社 10-12 [11] 孟广伟 材料力学[M] 北京:机械工业出版社 22-25 [12] 理论力学[M] 北京:高等教育出版社 第六版 12-21 [13] 孟宪源 现代机构手册[M] 北京:机械工业出版社 1994:15-26 [14] Tomita Y. Improved Lower Temperature Fracture Toughness of Ultrahigh Strength 4340 Steel Through Modified Heat Treatment [J ] . Metallurgical Transactions A , 1987 , 18A (8) : 1495. [15] Leap M J , Wingert J C. The Effect s of Grain2refining Precipi2tates on t he Development of Toughness in 4340 Steel [J ] . Met2allurgical and Materials Transactions A , 1999 , 30A (1) : 93. [16] Robert O R , Horn R M. Further Considerations on t he In2 consistency in Toughness Evaluation of AISI 4340 Steel Aus2tenitized at Increasing Temperatures[J ] . Metallurgical Trans2 actions A , 1978 , 9A (3) : 331. [17] Shigley J E ,Uicker J J . Theory of machines and mechanics [M] . New York : MeGraw - Hill Book company , 1980. 41