曲柄滑块机构行程.docx

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曲柄滑块机构行程

第1章选题分析4

1.1应用背景：

4

1.2预期实现功能：

4

第2章实现的原理与方案4

2.1驱动部分4

2.2.曲柄滑块机构4

2.3后续分工5

第3章执行系统设计5

3.1功能要求6

3.2执行机构的形式设计6

3.3机构的尺度设计6

第5章加工工艺设计与数控加工编程7

5.1加工工艺设计7

5.2对加工的零件进行分类7

5.2.1连杆的加工路线8

5.2.2导槽的加工路线8

5.2.3连接件的加工路线8

5.2.4底座的加工路线8

5.3数控加工编程8

5.3.1数控车床部分8

5.3.2数控铣床部分9

第6章装配与调试10

参考文献13

附录C：

数控加工程序23

摘要：

曲柄滑块机构是一种应用非常广泛的机械结构。

我们所设计可调行程的曲柄滑块机构在原来的基础上给它增加了一个可调导槽，通过改变该导槽的安装角度，间接地改变连杆的实际长度，从而达到改变滑块行程的目的。

我们通过对普通的曲柄滑块机构的分析，了解了其滑块行程的算法，但是由于可变行程的该机构的极限位置是变化的，且我们能力有限，因此须在制造出实物后运行方能给出。

在设计的过程中，我们体会到了连杆机构的设计方法，并对制造学有了稍微的了解。

关键字：

曲柄滑块机构可调行程

Abstract:

Slider-crankmechanismisaveryextensivemechanicalstructure.Wearedesignadjustabletripslider-crankmechanismintheoriginalbasistogiveitaddsanadjustableguidegroove,changesinthisguidegrooveinstallationAngleindirectlychangetheactuallengthoftheconnectingrod,soastoachievethepurposeofchangingtheslidertrip.Wethroughforordinaryslider-crankmechanismanalysis,understandtheslidertrip,butduetothealgorithmoftheagency'svariabletravellimitpositionischangedandourabilityislimited,somustcreaterealafteroperationcangive.Inthedesignprocess,werealizedthelinkagemechanismdesignmethods,andlearntohaveaslightlytomanufactureofunderstanding.

Keywords：

Slider-crankmechanism，adjustableitinerary

第1章选题分析

1.1应用背景：

曲柄滑块机构广泛应用于发动机、曲柄压力机中，而这些是利用曲柄滑块的急回特性。

我们小组所设计的是针对市场上现有的自动送筷机中的曲柄滑块机构。

因为现在的送筷机中曲柄滑块的行程是根据筷子的长度来决定的。

若是筷子的长度变化了，那么筷子就不能够伸出到规定的长度，就不能够取出。

因此我们改进了其中曲柄滑块机构的组成，让其行程变为可调。

那么，送筷机就能够输送不同长度的筷子，扩大了其使用范围。

1.2预期实现功能：

我们小组所设计的可变行程的曲柄滑块机构预期实现功能：

通过调节活动导槽的安装角度，间接改变连杆的实际长度，从而实现滑块行程的改变

由于送筷机的整体结构比较复杂，在此我们只是设计了其可变行程滑块机构的模型。

第2章实现的原理与方案

2.1驱动部分

理想中是采用电机驱动，但是由于电机转速过快，若是采用则还要配套的减速机构，因此不予以采用。

这里我们用手动驱动，这样就能够看清楚机构的运行过程。

2.2.曲柄滑块机构

B

平面四连杆机构满足一定的杆长条件，变时曲柄滑块机构。

下面用图详细说明。

2

1

1

A

e

3

C

4

上图所示为四杆机构的简图。

1，2杆的杆长分别为a，b。

当满足条件：

且A、B为整转副，杆4作为机架时，这是该四连杆机构变成为了曲柄滑块机构。

由于我们设计的滑块式行程可变的，因此只给出一组杆长数据及其行程。

取e=100，a=240，b=350，根据曲柄1分别位于杆4所在水平线上的两侧，可以画图求得其行程为250（单位均为mm）。

2.3后续分工

项目组成员

02007635

陈逸民

02007620

龚威豪

初步分工

内容

（1）执行系统设计

（2）零件结构设计和图纸绘制

（3）零件加工与装配调试

（4）撰写报告

（1）执行系统设计

（2）零件结构设计和图纸绘制

（3）零件加工与装配调试

（4）撰写报告

第3章执行系统设计

执行系统的作用是传递、变换运动与力，即把传动系统传递来的运动与动力进行变换，以满足机械系统的功能。

这里的执行系统设计主要考虑到满足下面的一些要求：

（1）实现预定的运动和动作；

（2）各构件具有足够的刚度和强度；

（3）各执行机构间的动作协调；

（4）结构合理、造型美观、便于加工与安装；

（5）工作安全可靠，有足够的使用寿命；

3.1功能要求

根据设计目的，要求滑块能够滑动，导槽能够松紧转动，曲柄能够自由转动。

3.2执行机构的形式设计

采用连杆连接，整体安装在机架上，连接转动部分用螺栓连接，不拧紧。

3.3机构的尺度设计

连杆的长度只要满足曲柄的杆长条件即可，详细说明请看附录A。

第4章结构设计与图纸绘制

根据前面的方案设计，整体结构的设计和各零部件的设计由此展开。

所采用的设计方法是手工设计草图，确认方案后应用SolidWorks软件进行三维实体建模，并在虚拟环境下进行装配，部分零件再从三维实体导出工程图，并标准化图纸。

装配结构主要是连杆与连杆装配，导槽与滑块装配，以及整体在机架上的装配。

通过SolidWorks软件和AutoCAD软件同时进行设计模拟修正。

SolidWorks是一款突破了CAD传统观念的设计软件，提出了参数化、特征建模和全相关单一数据库的CAD设计思路，为工程人员提供了非常强大的应用工具，而通过这些工具可以对产品进行设计、工程分析、绘制工程图以及模具设计等操作。

在SolidWorks中可以创建由许多零部件所组成的复杂装配体，这些零部件可以是零件或其它装配体。

对于大多数的操作，两种零部件的行为方式是相同的。

添加零部件到装配体在装配体和零部件之间生成一连接。

当SolidWorks打开装配体时，将查找零部件文件以在装配体中显示。

零部件中的更改自动反映在装配体中。

在装配图中，零部件之间通过配合来生成几何关系，当添加配合时，可以定义零部件线性或旋转运动所允许的方向，并可在其自由度之内移动零部件，从而直观化装配体的行为。

根据上面的三维装配图，利用SolidWorks的工程图模块导出三视图，并进行标准化。

以下是我们在SolidWorks中设计的部分零件及模拟装配图。

具体图纸请看附录A

第5章加工工艺设计与数控加工编程

首先根据设计图纸，并结合学校工培中心的材料供应情况，确定非标准件的下料要求，下料清单如下表所示。

下料清单

材质

毛坯大小

数量

设计尺寸

材质

毛坯大小

数量

设计尺寸

铝板

100×22

1

100×20

铝块

40×40

1

20×40*2

铝板

80×10

1

80×10

铝棒

Ø20×370

1

20×366

铝棒

Ø35×130

1

30×124

铝棒

Ø20×260

1

20×256

铝板

100×30

1

88×30

5.1加工工艺设计

待加工的零件有：

连杆3根，滑动导槽1个，滑块导轨1个，底座1个，连接件2个，滑块2个。

5.2对加工的零件进行分类

将具有相似的加工方法的零件分为四类，具体分类如下：

第一类：

连杆；第二类：

导槽；第三类：

连接件；第四类：

底座。

滑块采用标准件。

5.2.1连杆的加工路线

确定加工路线如下：

毛坯及其热处理→预加工→粗铣外轮廓→精铣→钻孔→磨削

5.2.2导槽的加工路线

确定加工路线如下：

毛坯及其热处理→预加工→粗铣外轮廓→精铣→钻孔→磨

5.2.3连接件的加工路线

确定加工路线如下：

毛坯及其热处理→预加工→粗车外轮廓→精铣→钻孔→磨削

5.2.4底座的加工路线

由于底座技术要求不高，采用现成的材料，因此只需在上面钻孔即可。

具体的加工工序参考附录B。

5.3数控加工编程

以下为加工中所使用到的数控机床的一些简短叙述和说明。

5.3.1数控车床部分

（1）绝对值编程G90与相对值编程G91

格式：

G90

G91

说明：

G90：

绝对值编程，每个编程坐标轴上的编程值相对于程序原点。

G91：

相对值编程，每个编程坐标轴上的编程值相对于前一位置而言，该值等于

沿轴移动的距离。

G90、G91为模态功能，可相互注销，G90为缺省值。

（2）进给控制指令

快速定位G00

格式：

G00X__Y__Z__

说明：

X、Y、Z：

快速定位终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标，在G91时为终点相对于起点的位移量。

G00一般用于加工前快速定位或加工后快速退刀。

G00指令中，刀具相对于工件以机床各轴预先设定的速度，从当前位置快速移动到程序段指定的定位目标点，其速度可由面板上的快速修调旋钮修正，而不能用F来规定。

G00为模态功能，可由G01、G02、G03功能注销。

线性进给及倒角G01

线性进给（直线插补）

格式：

G01X__Y__Z__F__；

说明：

X、Y、Z：

线性进给终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终点相对于起点的位移量。

G01指令刀具以联动的方式，按F规定的合成进给速度，从当前位置按线性路线（联动直线轴的合成轨迹为直线）移动到程序段指令的终点。

G01是模态代码，可由G00、G02、G03功能注销。

③纵向粗车复合固定循环G71

格式：

G71U__R__P__Q__X__Z__F__

说明：

U、R：

每一刀的背吃刀量及退刀量：

P、Q：

循环体开始及结束行的程序段号：

X、Z：

最后一刀的背吃刀量：

F：

进给速度。

G71用以在用棒料毛坯加工台阶轴类零件时编程。

5.3.2数控铣床部分

（1）加工所用指令：

G00快速定位；

G01直线插补；

G02顺时针铣；

G03逆时针铣；

G27返回参考点检查；

G28返回参考点；

G90绝对值编程；

G91增量值编程；

（2）圆弧插补G02、G03

格式：

G02/G03X__Y__I__J__F__；

说明：

X、Y：

圆弧插补终点，在G90时为终点在工件坐标系中的坐标；在G91时为终点相对于起点的位移量；I、J：

圆心相对位置；F：

进给速度。

在描述整圆时，不能以半径值描述，原因是此时圆心角为0°或360°，不能确定；而是应该以圆心坐标描述。

具体的数控加工程序见附录C。

第6章装配与调试

在装配过程中我们用到的标准件的说明如下表所示。

标准件