机械原理课程设计说明书模板.docx

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1、机械原理课程设计说明书模板 螺母安装机设计说明书 1.螺母安装机的功能及实现方法 螺母安装机总功能是将螺母安装到连接件上，使其固定。为实现其功能，可以将其分解为以下三个机构，各自完成相关功能:1.1送工件机构将工件沿导轨移动到指定位置，并将已完成安装的工件移开；1.2送螺母机构将螺母送到工件的正上方，在扳手吸住螺母后退回原位置；1.3送扳手机构上下运动，由扳手的内部旋转机构将螺母拧紧。 2.执行构件 由以上分析可知,螺母安装机需要的送扳手机构、送工件机构和送螺母机构，都在一条直线上作往复周期运动。 3.执行构件的选取 由于原动件一般为转动，因此需要采用机构将转动变成往复移动。可以实现这种变换的

2、机构有：曲柄滑块机构，凸轮机构，多杆机构，正弦机构，不完全齿轮机构，齿轮齿条机构以及组合机构等。 曲柄滑块机构：运动连续，不停地做直线往复周期运动，在运动过程中不存在静止的时间段，且设计制造安装方法简易。传动路线长，易产生较大的误差积累，同时降低机械效率。在连杆机构运动中，连杆及滑块产生的惯性力难以用一般平衡方法消除，运动振动大。 凸轮机构：适当设计凸轮的轮廓曲线，便可使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。但是，由于凸轮廓线与推杆之间为点线高副接触，易磨损，而且凸轮制造困难。 不完全齿轮机构：可设计选取的参数较多，因而标志间歇运动特性的各参数，如主动轮每转一周从动轮停歇的次

3、数、从动轮每转一周停歇的次数、每次运动转过的角度、每次停歇的时间长短等，允许调整的幅度比槽轮机构大得多，故设计比较灵活。但是，不完全齿轮机构传动期间不能保证定传动比传动。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。基于以上优缺点，不完全齿轮机构一般只适用于低速、轻载的工作条件。如果用于高速，则需安装附加瞬心线机构来改善动力性能。 考虑到安装机对受力无特别要求，可确定出各执行构件的驱动机构如下： 送螺母机构：对心曲柄滑块机构。 送工件机构：对心凸轮机构。 送扳手机构：对心曲柄滑块机构。 4.各原动件之间的连接方式 首先考虑各原动件能否装在同一转轴上：由于各构件实现的运动是在空间

4、两两垂直的三个方向，且工作指定位置处于交点处，故不能装在同一轴上。其次考虑各轴间的连接方式，经过分析计算，送扳手机构与送螺母机构的原动轴为相交轴，且距离较近，故选用圆锥齿轮传动；而送工件机构的凸轮轴与送螺母机构的轴线平行，且相距较远，故选用链传动方式。 5各构件的协调配合 从工作循环图中不仅可以看出各执行构件在动作执行时间上的 协调关系，还可以分析出他们在空间位置上的协调关系。送工件机构将工件安装板送至导轨指定位置后，扳手接着到达螺柱位置，且送螺母机构需已将螺母送至工件正上方；在螺母安装过程中，送工件机构需做短暂停留，送螺母机构开始回程；在螺母安装完毕后，拧扳手机构最先开始退回，脱离螺柱后，送

5、扳手机构开始回程。在一个运动循环周期结束时，三个构件应回到最初极位位置。 6.各执行机构的运动尺寸 对于送扳手机构，根据工作要求，滑块的行程须大于螺栓的长度，由滑块的行程又可以确定确定曲柄的长度为H/2,连杆的长度关系到机构的最小传动角，可根据最小传动角确定，例取连杆长度70mm，曲柄30mm，则最小传动角为64.6度，满足要求。 对于送螺母机构，也为曲柄滑块机构，滑块的行程为160mm，则滑块的长度须大于其行程，取为200mm，且曲柄的长度为行程的一半，即为80mm，连杆的长度取为280mm。刚接在滑块的中间，这样的最大压力角为16.6度，最小传动角为73.4度，满足传动要求，同时，满足滑块

6、的行程运动规律。 对于，送工件机构，根据工作循环图可以确定推杆的位移曲线，由位移曲线即可作出凸轮的轮廓曲线。由于基圆半径过小会引起压力角过大，从而传动角过小，综合考虑，取凸轮的基圆半径为50mm，又滚轮半径也不能过大过小，取为10mm，则静休止圆的半径为40mm。由工件的行程为80mm可知，远休止圆的半径为工件的行程与静休止圆之和，即为130mm。又考虑到实际的运动情况和工作效率的问题， 取推程角为120度，静休止角60度，远休止角90度。 对于用于传动的齿轮机构，只需确定各齿轮的齿数，一般齿数取大于17便可，各对轮的齿数为1：1，对用于减速的齿轮机构，齿轮齿数比为4:1。对于皮带轮，取传动比

7、为6:1，则大轮与小轮的直径比为6：1即可，取大论直径120mm，小轮直径20mm。 设计出各机构的尺寸后，还应检查其压力角和传动角是否满足要求。例送螺母机构，最大压力角为16.6度。则最大传动角为73.4度，满足要求。 7.原动件与工作机构的连接 由于一般原动机的转速较快，而工作机构的转速较低，为10r/min，因此，原动机与工作机构之间应用减速机构连接。常用的减速机构有：各种齿轮及轮系机构，涡轮蜗杆机构，带传动机构与链传动机构等。 带传动机构：带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。其优点是：传动平稳、结构简单、成本低、使用维护方便、有良好的挠性和弹性、过载打滑。

8、缺点：传动比不准确、带寿命低、轴上载荷较大、传动装置外部尺寸大、效率低。因此，带传动常适用于大中心距、中小功率、带速v =525 m/s，i7的情况。 链传动机构:链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。链传动有许多优点，与带传动相比，无弹性滑动和打滑现象，平 均传动比准确，工作可靠，效率高；传递功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；所需张紧力小，作用于轴上的压力小；能在高温、潮湿、多尘、有污染等恶劣环境中工作。链传动的缺点主要有：仅能用于两平行轴间的传动；成本高，易磨损，易伸长，传动平稳性差，运转时会产生附加动载荷、振动、冲击和噪

9、声，不宜用在急速反向的传动中。因此，链传动多用在不宜采用带传动与齿轮传动，而两轴平行，且距离较远，功率较大，平均传动比准确的场合。 齿轮减速机构：齿轮机构可以用来传递空间任意两轴间的运动和动力。与其它传动机构相比，齿轮机构的优点是：结构紧凑、工作可靠、传动平稳、效率高、寿命长、能保证恒定的传动比，而且其传递的功率和适用的速度范围大。故齿轮机构广泛用于机械传动中。但是齿轮机构的制造安装费用高、低精度齿轮传动的噪声大。齿轮机构的传动比8。 综合分析后，选用960r/min的电动机为原动机，原动机与工作构件之间的连接依次采用传动比为6的带传动机构与两组传动比为4的齿轮组成的轮系传动。从而将转速从960r/min降到了螺母安装机工作要求的10r/min，保证了每分钟安装10个螺母的课题要求。 8原动件的初始角 各机构尺寸确定后，即可按照一定的比例尺画出机构的运动简图。画图时，要注意各机构原动件的初始角位置，否则机构是 不能协调工作的。 各机构的原动件的初始运动角可根据运动循环图确定，以送工件机构为基准，由图可确定，当送扳手机构的扳手位于拧螺母的位置时，其余各原动件与初始位置的夹角。如果定送工件机构的初始角为0度，则由机构的运动循环图可确定，送扳手机构的原动件的初始角也为0度，送螺母机构的原动件的运动初始角也为0度。将各原动件的初始角正确确定之后，机构便可以协调的工作了。