基于ProE和ADAMS的木地板连结榫舌和榫槽切削机的设计.doc
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1、 摘要数控切削加工作为制造技术的主要基础工艺,随着制造技术的发展,近年来也取得了很大的进步,进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。本次毕业设计课题是基于ProE和ADAMS的木地板连结榫舌和榫槽切削机的设计,主要设计出合理的执行机构,先木地板固定后,用铣刀铣木地板的端面,然后通过推杆的推动,将木地板推送到榫舌或者榫槽的成型刀,对木地板进行加工;再设计出合适的减速系统,将电动机的转速减速到执行机构主动件所需的转速。本设计先通过对整个系统的分析,传动的过程分析,再逐一的设计。根据任务给定的数据确定出电动机的型号,在根据电动机和系统所需的速度确定出减速器。
2、本设计主要就是针对减速器的设计。本设计的减速器分为四个部分,轴、齿轮、箱体和附件。根据减速器上分配的传动比先设计高速轴上的齿轮,再设计低速轴上的齿轮,根据齿轮再设计轴,最后进行箱体的设计,根据轴和箱体确定附件的尺寸。整个过程需要用到机械设计、机械原理、材料力学等知识。关键词:切削机;减速系统;三维实体绘图Based on ProE and ADAMS link wood tenon and mortise cutting machine designAbstractManufacturing technology of the main basis for numerical control
3、machining process,with the development of manufacturing technology,also has made great progress in recent years,entered the high speed cutting in development,development of new cutting technology and processing methods,to provide complete sets of technology for the development of the characteristics
4、 of new phase。The graduation design topic is based on ProE and ADAMS link wood tenon and mortise cutting machine design,main actuator design reasonable,first floor after fixation with cutter milling the end face of wooden floor,and then through a push rod,the wood floor is pushed to the tenon and mo
5、rtise slot cutter,was carried out on the wooden floor processing;To design the appropriate deceleration system,will be the speed of the motor deceleration speed required for the actuators are active。This design through the analysis of the whole system first,and drive the process of analysis and desi
6、gn of them one by one。Task according to the given data to determine the type of the motor,in according to determine the required speed reducer motor and system。This design is mainly aimed at the design of the speed reducer。The design of the reducer is divided into four parts,shaft,gear,cabinets and
7、accessories。 According to design first high-speed shaft of reducer on the distribution ratio of the gear,the design on the low speed shaft gear again,according to redesign the gear shaft,the final housing design,according to the shaft and housing to determine the size of the attachment。The whole pro
8、cess need to use mechanical design,mechanical principle,mechanics of materials,etc。Keywords:Cutting machine;Reduction system;Three-dimensional solid drawing。II华北电力大学本科毕业设计(论文)目录摘要IAbstractII1前言11.1课题背景11.2木工机械发展状况11.3本文主要研究内容22总体方案设计32.1 机构工作分析32.2 初步设计方案32.3改进方案一42.4改进方案二42.5 其他考虑分析53执行机构尺寸确定及运动分析6
9、3.1机构系统运动循环图63.2执行机构尺寸设计及分析73.2.1 铣刀3的结构设计:73.2.2推杆4的结构设计83.2.3凸轮2的结构设计:104传动系统设计124.1电动机的选择124.1.1电动机容量的选择124.2传动比计算134.3带轮的设计计算134.4齿轮的设计计算164.5轴的设计194.5.1轴的选材194.5.2高速轴的设计204.5.3高速轴的强度校核224.5.4高速轴承的校核234.5.5低速轴的设计244.5.6输出轴的强度校核254.5.7低速轴承的校核264.6其他设计274.6.1确定滚动轴承的润滑和密封274.6.2回油沟274.6.3确定滚动轴承在箱体座
10、孔中的安装位置274.6.4确定轴承座孔的宽度L274.6.5确定轴伸出箱体外的位置284.7键联接的选择及其校核计算284.7.1选择键的类型和规格284.7.2校核键的强度294.8减速器基本结构的设计与选择304.8.1齿轮的结构设计304.8.2滚动轴承的组合设计304.8.3滚动轴承的配合304.8.4滚动轴承的拆卸304.9轴承盖的选择与尺寸计算314.9.1轴承盖的选择:314.9.2尺寸计算314.10润滑与密封324.11箱体尺寸及附件的设计334.11.1箱体尺寸334.11.2附件的设计345装配图36结论39参考文献40致谢41华北电力大学本科毕业设计(论文)1前言1.
11、1课题背景木材加工技术和木工机械设备发展主要经历了两个历史阶段1。一是从上古时期的石器时代到18世纪末,期间人类的祖先主要使用各种木工工具进行木材加工制造。人类在长期的生产劳动中创造和使用了各种木工工具,最早使用的木工工具是石斧;距今三千年的中国商代和西周时期,已经制成并使用了“商周青铜刀锯”;最古老的木工机床是公元前古埃及人发明的弓形车床;1384年在欧洲出现的以水力、畜力、风力为驱动力的原始框锯机。二是从1777年开始,相继发明了带锯机、车床、刨床等木工机床。18世纪60年代欧洲的“产业革命”使科学技术取得显著进步,机械制造技术有了突破性发展,人类的许多手工工业相继达到机械化,木材加发展,
12、人类的许多手工工业相继达到机械化,木材加工也步入了机械化进程2。1.2木工机械发展状况现在的木工机械行业经过世界各国近230年的不断改进、完善、提高,已发展成为具有120多个系列、4000多种产品的门类齐全、年产值超100亿美元的制造行业。特别是20世纪后半叶,德国、意大利、日本这三个二次世界大战战败国经过几十年的不断探索,把木工机械行业发展成为品种众多的产业部门,使其成为国际木工机械行业发达的国家。此外,美国、英国、法国、中国及中国台湾地区也在国际木工机械行业中占有一席之地。德国、意大利、美国和中国台湾是国际木工机械的主要生产国家和地区,在国际市场供给中占主导地位3;近年中国大陆木机制造业快
13、速发展,出口增幅较大。这些地区的木机行业状况反映了国际木工机械市场的基本格局。中国木工机械行业现状,呈现如下特点:一是行业已经具有相当的规模。据统计,2005年已有生产企业1100家,规模较大的约200家,从业人员10多万,主要分布于长三角、珠三角、东北地区、华北地区。能为木材加工业提供制材、胶合板、刨花板、中高密度纤维板、建筑装修、家具成套加工设备等69大类1100多种木工机械产品。中国已经成为国际木工机械制造大国,年产值超l00亿元,位居世界第三,正在向位居世界第二的意大利逼近。二是进出口贸易呈快速上升趋势。人世以来出口额连年以超过30的速度增长,年出口总额已排世界第三,仅次于德国和意大利
14、。但贸易逆差仍进一步扩大,进出口产品的总体技术水平存在较大差距,出口趋于全球化。中国木工机械设备主要销往欧洲和亚洲,美国、俄罗斯、日本和韩国是最主要的进口国家。三是中国木工机械发展形势喜人。目前中国某些产品如成型立铣、。自动刨、钻孔机、裁板机、立铣和四面刨等木工机械设备已日趋成熟,在外观、性能和技术上进步快,外销价格低廉。销至德国、意大利、美国和加拿大等国的数量也很可观。中国木工机械行业,国企转换机制,乡企调整结构,民企创新技术,外资、合资企业兴起,以顺德、青岛为代表的产业集群呈现出蓬勃发展势头。中国木工机械的发展主要存在三大问题:(1)低价竞争造成恶果。一些濒临破产的企业赔本竞标、恶性降价,
15、扰乱市场。(2)产品研发存在差距。中国产品创新能力差、技术水平低、品种少、质量低、性能差,发达国家木工机械的龙头德国和意大利,产品结构和品种多样、水平高,加工精度、数控普及率、产品功能、噪音指标等都比中国高出一定档次。(3)市场网络有待拓展。中国木工机械的传统是没有代理与经销商网和市场基础,市场渠道不畅,开创国际市场网络建设是必经之路。1.3本文主要研究内容本毕业设计的主要内容是,针对榫舌和榫槽切削机中木地板的推送问题,进行总体方案的设计;确定合理的执行机构,满足工作要求;根据传动系统所需要的功率,选择合适的电动机,设计减速系统,将电动机的转速减速到传动系统主动件所需的转速;最后使用三维绘图软
16、件PROE对传动系统和减速系统的各构件进行设计,并且进行整机装配。2总体方案设计2.1 机构工作分析 当端面铣刀3向下运动,切割地板时,构件2(压板)应处于一直压住工件的状态,推杆4应在端面铣刀3的右面。 因为要实现大批量的生产,端面铣刀3应该在削平工件的右端面后回到原状态,便于推杆4向左推动工件进行加工。另外考虑加工的效率,端面铣刀3削平工件2后,向上移动时,首先构件2(压板)向上移动。推杆4应同时向左移动推动木板进行加工。 当推杆4将工件全部推过固定的榫舌或榫槽成型刀,在工件上的全长上切出榫舌或榫槽后,推杆4将向右移动,退至端面铣刀3右面。 推杆4退到端面铣刀3右面后,新的工件将被放置在工
17、作台上,构件2(压板)将向下运动将工件压住,端面铣刀3将向上运动削平工件右端面。(说明:端面铣刀固定在一个框形构件上,推杆4可穿过框形构件推动工件1运动。)2.2 初步设计方案图2-1 初步设计方案由于初步设计方案考虑的太少,还不能满足设计需要,在初步达到加工的运动要求后,还要考虑构件2(压杆)在压紧工件后,构件2(压板)如果继续向下运动,构件2将可能被破坏,所以将初步设计方案做了以下几种方案的改进。2.3改进方案一考虑到初步方案的问题,其连接距离比较远,结构比较简单,设计精度要求不高,压紧构建所受的力比较小,因此选择凸轮机构,减少了弹簧机构的冲击等因素的影响,并且满足运动所需的轨迹。对其进行
18、方案改进如下图。图2-2 改进方案一2.4改进方案二由于推杆4的运动传力效果不好,而且推杆4的工作荷载较大,不能满足推杆4工作载荷1500 N的要求,因此做了以下的改进。采用齿轮传动和摆杆机构综合,传力效果较好,更符合设计的需要。该机构满足运动所需的轨迹,并且能够承受较大的载荷,故最终选择该方案图2-3 改进方案二2.5 其他考虑分析在考虑机构的方案时,最初想过用凸轮机构来控制推杆4的运动,但是推杆4所要求工作载荷较大,传动力较大,而且推杆4的运动要求的接近匀速,虽然采用摆杆机构,没有凸轮机构的运动效果好,但是齿轮和摆杆机构传动力较大,并且推程运动接近匀速,有急回特性,更符合设计要求。所以最终
19、推杆4采用齿轮传动及摆杆机构的综合。3执行机构尺寸确定及运动分析3.1机构系统运动循环图以主动轮顺时针转过的角度为参考。直角坐标式运动循环图如下:图3-1 推杆、铣刀,压杆的运动循环图3.2执行机构尺寸设计及分析3.2.1 铣刀3的结构设计:图3-2铣刀运动机构示意图考虑到机构的传动角: (3-1)为了保证机构的传动性能良好,应使。取,则。所以 取mm列出构件杆长的方程为: (3-2)得到两杆杆长考虑铣刀3的切割位置:当铣刀3在B点位于最高点时,其上端面应至少在推杆4的上面,当铣刀3在B点位于最低点时,其上端面应在工作台之下一些,设铣刀3的长度为,推杆4宽度为:5则,且所以,取因此: 3.2.
20、2推杆4的结构设计根据国家标准(GB1357-87)规定的标准模数表第一系列0.10.120.150.20.250.30.40.50.60.811.251.522.5345681012162025324050第二系列0.350.70.91.752.252.75(3.25)3.5(3.75)4.55.5(6.5)78(11)14182228(30)3645注:选用模数时,应优先采用第一系列,其次是第二系列,括号内的模数尽可能不用。选择m=3,z=30的齿轮 图3-3 推杆执行机构运动示意图根据运动行程图可知:行程速比系数K=1.4所以极位夹角: (3-3)根据行程图的几何位置关系有: 所以:由几
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