西工大小電器引出線綁扎機(jī)設(shè)計報告

1、機(jī)械原理課程設(shè)計說明書2M 繞四圈 設(shè)計題目 小電器引出線綁扎機(jī)設(shè)計 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 號 設(shè) 計 者 1： 2： 3： 指導(dǎo)教師 完成時間 2011年5月14日 目錄1.設(shè)計題目22.設(shè)計要求23功能分析及功能分解24 初步方案的擬定35 方案的評價與優(yōu)選66 功能原理求解及執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動設(shè)計66.1 送線機(jī)構(gòu)設(shè)計66.2 繞線機(jī)構(gòu)功能76.3 綁扎機(jī)構(gòu)功能76.4 剪切機(jī)構(gòu)功能76.5 根據(jù)工藝過程確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動規(guī)律76.6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及評價86.7 機(jī)構(gòu)的組合96.8 原動機(jī)的選擇97 機(jī)構(gòu)工作原理98 相關(guān)數(shù)據(jù)的計算109 運動時序及循環(huán)圖1210 心得體會13

2、11 參考文獻(xiàn)141.設(shè)計題目小電器的引出電線是隨其小電器一道出售的附件，為便于用戶應(yīng)用和包裝，需將引出線綁扎成如圖所示的小卷。為使引出線在展開時不致打扭，引出線剛開始需作8字形纏繞，最后才在中間部分橫著纏上幾圈。引出線的長度范圍一般在1.5-3 m之間，要求作8字形纏繞的圈數(shù)，最好能在相應(yīng)的可繞圈數(shù)之間調(diào)整，橫著纏繞的圈數(shù)為4 6圈即可，引出線的原材料為繞在線軸上的雙膠軟質(zhì)細(xì)線。試設(shè)計該綁扎機(jī)的工作原理及工藝動作，繪出其整機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)簡圖、工作循環(huán)圖和個別部分的結(jié)構(gòu)示意圖，并編寫提交相關(guān)設(shè)計說明技術(shù)報告。 2.設(shè)計要求小電器引出線綁扎機(jī)的設(shè)計技術(shù)要求表1所列： 表1 小電器引出線綁扎機(jī)的設(shè)計

3、要求功能要求1）實現(xiàn)“8”字形結(jié)構(gòu)； 2）對“8”字形結(jié)構(gòu)進(jìn)行纏繞。幾何參數(shù)1）引出線的原材料為繞在線軸上的雙膠軟質(zhì)細(xì)線； 2）所要纏繞的引出線長約1.5-3m； 3）所需的纏繞圈數(shù)為4-6圈。運動參數(shù)和力要求1）自動引導(dǎo)與送線，實現(xiàn)其纏繞功能；2）送線和繞線采用兩個電機(jī)，使傳動系統(tǒng)得以簡化；3）用兩套電動機(jī)驅(qū)動分別獨立驅(qū)動，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速約1500r/min生產(chǎn)率每班（8小時）生產(chǎn)率960件安全與人機(jī)工程1）綁扎機(jī)應(yīng)盡可能簡單，便于工作人員對機(jī)器進(jìn)行必要的清理、維護(hù)；2）機(jī)器工作時對環(huán)境無害，即低噪聲、低污染、低振動使用和維護(hù)1）調(diào)試與安裝方便；2）盡可能減少人工操作3功能分析及功能分解1）送

4、線由繞線輪和兩個小導(dǎo)輪構(gòu)成送線裝置，將引出線送入繞線裝置中。2）繞線有三種將引出線繞成“8”字形的方式：直接繞成“8”字；先繞成圈，再沿某一條直徑兩端反向擰成“8”字形；先繞成圈，再沿某一條直徑綁扎，形成類“8”字形。有多種將引出線繞成“8”字形的機(jī)構(gòu)：比如四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、齒輪連桿機(jī)構(gòu)。3）綁扎在引出線已經(jīng)繞好之后，需要進(jìn)行綁扎，用綁扎線固定住繞好的引出線。4）剪切有兩個部位需要用到剪切機(jī)構(gòu)，分別是引出線的剪切和綁扎線的剪切。4 初步方案的擬定 通過上述分析，我們組三人共提出兩套備選方案如圖2，圖3所示。圖2.1 方案一 圖2.2 方案一 圖3.1 方案二1 線輪；2導(dǎo)輪;3剪切輪；4圓盤

5、-導(dǎo)管機(jī)構(gòu);5綁扎線；6圓柱凸輪。 圖3.2 方案二（繞線機(jī)構(gòu)局部放大圖）圖3.3 方案二(綁扎機(jī)構(gòu)的送線部分)5 方案的評價與優(yōu)選將方案一和方案二分別從運動性能、工作性能、經(jīng)濟(jì)性能以及結(jié)構(gòu)緊湊性方面進(jìn)行分析比較，如表3所示。確定出最終方案。表3 方案一和方案二的性能比較評價指標(biāo)評價對象方案一方案二A 運動性能能夠基本實現(xiàn)所需的運動規(guī)律，采用了凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，但采用精度很低的齒輪連桿機(jī)構(gòu)，所以精度不高。能夠?qū)崿F(xiàn)所需的運動規(guī)律，由于采用了圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，所以精度很高。其傳動系統(tǒng)可實現(xiàn)很大的傳動比，能達(dá)到機(jī)構(gòu)所需的速度。B 工作性能能夠基本達(dá)到所需的生產(chǎn)效率，并能實現(xiàn)基本的運動功能，但

6、繞線的實現(xiàn)難度比較大。能夠達(dá)到所需的生產(chǎn)效率，并能實現(xiàn)各項運動功能。C 經(jīng)濟(jì)性能凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)加工均比較難，增加了加工成本，兩者的維護(hù)也不方便，增加了維護(hù)成本。采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，較方案一更經(jīng)濟(jì)，用齒輪與不完全齒輪傳動大大方便了生產(chǎn)和維護(hù)。D 結(jié)構(gòu)緊湊凸輪機(jī)構(gòu)使用使結(jié)構(gòu)簡化，整體結(jié)構(gòu)比較緊湊，具有結(jié)構(gòu)對稱性，但要實現(xiàn)大的傳動比，需要更多級齒輪，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圓柱凸輪機(jī)構(gòu)使用使結(jié)構(gòu)簡化，齒輪傳動使結(jié)構(gòu)緊湊，簡單。和方案一比較，結(jié)構(gòu)對稱性方面比較好。根據(jù)表3所比較的結(jié)果，可以看出方案二在各方面均優(yōu)于方案一，所以將方案二確定為最終方案。6 功能原理求解及執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動設(shè)計6.1 送線機(jī)構(gòu)設(shè)計考慮到機(jī)構(gòu)

7、的簡便靈活性，送線機(jī)構(gòu)采取線輪和兩個小導(dǎo)輪，實現(xiàn)引出線的送給。線輪上纏繞有大量所需的引出線，線輪在不完全齒輪的帶動下實現(xiàn)間歇式轉(zhuǎn)動，導(dǎo)輪引導(dǎo)引出線的向下運行，并且起到一定的拉直作用。在不完全齒輪的傳動下，線輪轉(zhuǎn)動足夠的時間，即引出線下行足夠的長度，然后剪切機(jī)構(gòu)會將其剪斷，剪斷的線進(jìn)入繞線機(jī)構(gòu)。6.2 繞線機(jī)構(gòu)功能執(zhí)行繞線的機(jī)構(gòu)為圓盤導(dǎo)管機(jī)構(gòu)。引出線下來后，進(jìn)入導(dǎo)管，順著導(dǎo)管繼續(xù)向下運動，因為導(dǎo)管末端的運動軌跡是圓，又有底下大圓盤的限制，所以引出線出來后會形成圈，先繞成圈，再沿某一條直徑綁扎，形成類“8”字形。6.3 綁扎機(jī)構(gòu)功能綁扎線從大圓盤外面穿入，預(yù)先進(jìn)入圓盤的綁扎線的長度小于圓盤半徑，等

8、待線圈繞好、拉直并且轉(zhuǎn)過90度，綁扎線從線圈中心進(jìn)入，隨著線圈的轉(zhuǎn)動，綁扎線一圈圈的纏繞在線圈中心，在綁扎過程中綁扎線是隨著引出線的轉(zhuǎn)動自適應(yīng)完成綁扎功能。因而最后綁扎的比較緊湊。6.4 剪切機(jī)構(gòu)功能剪切功能發(fā)揮在整個機(jī)構(gòu)中的兩個部位，分別是引出線和綁扎線的剪切。送線機(jī)構(gòu)和繞線機(jī)構(gòu)之間放置一個剪切機(jī)構(gòu)，當(dāng)引出線下行到預(yù)訂的長度（本機(jī)構(gòu)適用于2m或3m），剪切機(jī)構(gòu)會將其剪斷。當(dāng)足夠長度的綁扎線進(jìn)入“8”字形引出線中之后，大圓盤外面的剪切機(jī)構(gòu)會將綁扎線剪斷。6.5 根據(jù)工藝過程確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動規(guī)律1）由送線裝置的工作原理和結(jié)構(gòu)知，線輪做間歇式回轉(zhuǎn)運動。2）實現(xiàn)繞線功能的是圓盤導(dǎo)管機(jī)構(gòu)，圓盤與線輪

9、采用相同直徑并做同樣的間歇式回轉(zhuǎn)運動，再帶動導(dǎo)管做運動。3）圓柱凸輪做間歇式回轉(zhuǎn)運動，在其帶動下，長直桿與短支撐桿配合將線圈拉直，此時外側(cè)兩個齒輪開始轉(zhuǎn)動，帶動導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動，線圈隨之轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動90度之后綁扎線穿入線圈，再過了幾圈之后，完成綁扎。圓柱凸輪與外側(cè)齒輪的運動是不同步的間歇式回轉(zhuǎn)運動。6.6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及評價 圖1 系統(tǒng)樹形圖對系統(tǒng)樹形圖，分別從運動性能、動力性能、經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)緊湊性等方面進(jìn)行簡單的評價。評價結(jié)果如表2所示。 表2 評價指標(biāo)具體項目簡要評價連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)蝸桿機(jī)構(gòu)運動性能運動規(guī)律、運動軌跡任意性較差基本上實現(xiàn)任意的運動過規(guī)律一般做定比傳動實現(xiàn)間歇式轉(zhuǎn)動一

10、般做定比傳動運動精度較低較高高一般較高動力性能傳力特性一般一般較好一般較好沖擊、振動、噪聲較大較小小較大一般經(jīng)濟(jì)性能加工難易容易難一般較難較難維護(hù)方便性較方便較麻煩較方便較方便較方便結(jié)構(gòu)緊湊性運動空間較大較小較小較小較小結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較復(fù)雜一般簡單較復(fù)雜一般6.7 機(jī)構(gòu)的組合對該機(jī)構(gòu)進(jìn)行定性分析，結(jié)合設(shè)計要求，可以對該機(jī)構(gòu)的性能要求進(jìn)行排隊，1.運動精度（引出線的下行運動，圓柱凸輪的轉(zhuǎn)動，綁扎線的穿入需要很足夠的運動精度）;2.結(jié)構(gòu)復(fù)雜度（結(jié)構(gòu)盡可能簡化）3.維護(hù)方便；4.運動空間（占據(jù)不大的空間，滿足各個運動）6.8 原動機(jī)的選擇該原動機(jī)為兩個電動機(jī)，線輪、小圓盤、外側(cè)兩個齒輪和圓柱凸輪采用同一

11、個電動機(jī)，綁扎線的進(jìn)給采用一個小電機(jī)。電動機(jī)轉(zhuǎn)速均為1500r/min。7 機(jī)構(gòu)工作原理線輪上纏繞有大量所需的引出線，線輪在不完全齒輪的帶動下實現(xiàn)間歇式轉(zhuǎn)動，導(dǎo)輪引導(dǎo)引出線的向下運行，并且起到一定的壓直作用。送線機(jī)構(gòu)和繞線機(jī)構(gòu)之間放置一個剪切機(jī)構(gòu)，在不完全齒輪的傳動下，線輪轉(zhuǎn)動足夠的時間，即引出線下行足夠的長度，當(dāng)引出線下行到一定的長度，剪切機(jī)構(gòu)會將其剪斷。之后，剪斷的線進(jìn)入繞線機(jī)構(gòu)。執(zhí)行繞線的機(jī)構(gòu)為圓盤導(dǎo)管機(jī)構(gòu)。引出線下來后，進(jìn)入導(dǎo)管，順著導(dǎo)管繼續(xù)向下運動，因為導(dǎo)管末端的運動軌跡是圓，又有底下大圓盤的限制，所以引出線出來后會形成圈，先繞成圈，然后在圓柱凸輪的帶動下，導(dǎo)桿向外運動，同時中間的支

12、撐桿向兩邊運動，將線圈拉直，這時圓柱凸輪停止運動，大圓盤外側(cè)的齒輪開始轉(zhuǎn)動，帶動線圈轉(zhuǎn)動。在此之前，綁扎線從大圓盤外面穿入，預(yù)先進(jìn)入圓盤的綁扎線的長度略小于圓盤半徑。等線圈繞好、拉直并且轉(zhuǎn)過90度，綁扎線從線圈中心進(jìn)入，當(dāng)足夠長度的綁扎線進(jìn)入“8”字形引出線中之后，大圓盤外面的剪切機(jī)構(gòu)會將綁扎線剪斷。進(jìn)入的綁扎線隨著線圈一起轉(zhuǎn)動，最后一圈圈地纏繞在線圈中心，完成綁扎功能。然后圓柱凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使長直導(dǎo)桿向回收縮，放松線圈，綁扎好的線圈掉落下去，至此完成一個完整的過程。8 相關(guān)數(shù)據(jù)的計算1）相關(guān)機(jī)構(gòu)的尺寸： 圓盤導(dǎo)管機(jī)構(gòu)直徑D1=160mm。導(dǎo)輪D2=80mm。 半圓槽直徑D3=200mm。兩半

13、圓槽間距L1=40mm.圓柱凸輪直徑D4=180mm。傾斜角23.2度。采用一次函數(shù)軌跡。兩支撐桿間距L2=100mm。支撐桿截面直徑D4=10mm。高度H=30mm。拉桿直徑D5=20mm。2）各機(jī)構(gòu)運動參數(shù)分析（1）送線機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 圖4 導(dǎo)輪的帶動齒輪為不完全齒輪，其運動周期如圖4所示，8s為工作時間，16s為停歇時間，不完全齒輪與其傳動齒輪（完全齒輪）嚙合8s，然后進(jìn)入停歇階段，因此不完全齒輪的周期為30s。在工作的8s時間內(nèi)，完全齒輪轉(zhuǎn)動4圈。（2）繞線機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 圓柱凸輪的其運動周期如圖5所示，兩個5s為工作時間，兩個10s為停歇階段。不完全齒輪與其傳動齒輪（完全齒輪）先嚙合5s

14、，在這5秒之內(nèi)，圓柱凸輪帶動中間的支撐桿向兩邊運動，將線圈拉直，然后圓柱凸輪進(jìn)入10s停止時間。10s之后，使長直導(dǎo)桿向回收縮，放松線圈，再進(jìn)入10s的停歇階段，這樣就完成了一個周期。 圖5 圖6是大圓盤外側(cè)的兩個不完全齒輪的運動周期。0.5s與8.5s為工作階段，1s與14s為停止階段。不完全齒輪與其傳動齒輪（完全齒輪）先嚙合0.5s，在這0.5秒之內(nèi)，已經(jīng)被拉直的引出線隨著不完全齒輪轉(zhuǎn)動90度，然后不完全齒輪停止1s，1s內(nèi)綁扎線被送入線圈中心，之后嚙合的8.5s，不完全齒輪帶動引出線圈轉(zhuǎn)動4.25圈，然后停歇14s，完成不完全齒輪的一個周期。完全齒輪在嚙合的0.5s內(nèi)轉(zhuǎn)動0.25圈，嚙合

15、的8.5s內(nèi)轉(zhuǎn)動4.25圈，因此不完全齒輪和與其嚙合的完全齒輪的傳動比為1:12。（3）綁扎機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 圖6綁扎機(jī)構(gòu)中的送線部分采用槽輪機(jī)構(gòu) ，每24s送一次綁扎線，因此槽輪轉(zhuǎn)動一圈的時間為24s*4=96s。（4）剪切機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 剪切系統(tǒng)一：引出線下降8s時進(jìn)行一次剪切； 剪切系統(tǒng)二：綁扎線送入1s后進(jìn)行一次剪切。 9 運動時序及循環(huán)圖根據(jù)工藝動作順序可知該系統(tǒng)運動方案有幾個構(gòu)件需要進(jìn)行運動協(xié)調(diào)設(shè)計，即導(dǎo)輪、小圓盤、大圓槽外側(cè)兩小齒輪和圓柱凸輪。以圓柱凸輪的周期作為參考基準(zhǔn)。以開始工作的時間作為起點，得出機(jī)構(gòu)運動循環(huán)圖如圖8所示。 圖7 系統(tǒng)運動循環(huán)圖如圖所示，系統(tǒng)的周期為30s，前兩個

16、不完全齒輪運動循環(huán)圖中高位段為工作階段，低位段為停歇階段。圓柱凸輪帶動齒輪運動循環(huán)圖中上升沿和下降沿為工作階段，平穩(wěn)段為停歇階段。10 心得體會經(jīng)過近十周的時間，我們完成了機(jī)械原理課程設(shè)計作業(yè)，通過此次作業(yè)的完成，我們小組學(xué)習(xí)到了很多東西，也有很多感觸。作為機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，我覺得這類作業(yè)對我們的能力鍛煉有非常重要的意義。通過對這次的小電器引出線綁扎機(jī)的設(shè)計，有助于我們進(jìn)一步掌握課本知識，并將課本知識應(yīng)用到實踐中去，此次課程設(shè)計就為我們提供了良好的實踐機(jī)會。在課程過程中的參觀教學(xué)中，我們更是受益匪淺，我們直接接觸了各種傳動機(jī)構(gòu)的模型，對課本上學(xué)到的機(jī)構(gòu)有了更深的了解，同時也激發(fā)了我們的設(shè)計靈感，

17、給我們的設(shè)計提供了很大的幫助。同時課程過程中，每個組都展示了自己的設(shè)計思路和設(shè)計方案，給大家提供了一個很好的互相交流的平臺。我覺得該課應(yīng)提供更多的課時，以使每個人都有一個展示自我的機(jī)會。此外通過這次課程設(shè)計，我們獲得了以下經(jīng)驗：1、要充分發(fā)揮團(tuán)隊精神，充分利用好每個人的優(yōu)勢，要分工明確，這樣就會事半功倍，也要注意足夠適時的交流2、課程設(shè)計也是創(chuàng)新的過程，其中有許多不曾處理過的問題，我們應(yīng)該善于學(xué)習(xí)，積極地解決問題。然而由于自身所學(xué)有限，此次設(shè)計也存在著不足，未能使原動件更加簡化，只對各構(gòu)件進(jìn)行了尺寸計算，而沒有進(jìn)行動力參數(shù)設(shè)計等。11 參考文獻(xiàn)1、孫桓、陳作模、葛文杰.機(jī)械原理.7版.北京：高

18、等教育出版社，2008。2、強(qiáng)建國等.機(jī)械原理創(chuàng)新設(shè)計.華中科技大學(xué)出版社， 2008。3、濮良貴、紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計.8版. 北京：高等教育出版社，2008。4、黃平、劉建素、陳揚枝、朱文堅 常用機(jī)械零件及機(jī)構(gòu)圖冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999。5、王三民 . 機(jī)械原理課程設(shè)計. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2005 、 機(jī)械原理課程設(shè)計說明書2M 繞四圈 設(shè)計題目 小電器引出線綁扎機(jī)設(shè)計 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 號 設(shè) 計 者 1： 2： 3： 指導(dǎo)教師 完成時間 2011年5月14日 目錄1.設(shè)計題目22.設(shè)計要求23功能分析及功能分解24 初步方案的擬定35 方案的評價與優(yōu)選66

19、功能原理求解及執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動設(shè)計66.1 送線機(jī)構(gòu)設(shè)計66.2 繞線機(jī)構(gòu)功能76.3 綁扎機(jī)構(gòu)功能76.4 剪切機(jī)構(gòu)功能76.5 根據(jù)工藝過程確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動規(guī)律76.6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及評價86.7 機(jī)構(gòu)的組合96.8 原動機(jī)的選擇97 機(jī)構(gòu)工作原理98 相關(guān)數(shù)據(jù)的計算109 運動時序及循環(huán)圖1210 心得體會1311 參考文獻(xiàn)141.設(shè)計題目小電器的引出電線是隨其小電器一道出售的附件，為便于用戶應(yīng)用和包裝，需將引出線綁扎成如圖所示的小卷。為使引出線在展開時不致打扭，引出線剛開始需作8字形纏繞，最后才在中間部分橫著纏上幾圈。引出線的長度范圍一般在1.5-3 m之間，要求作8字形纏繞的圈數(shù)，最

20、好能在相應(yīng)的可繞圈數(shù)之間調(diào)整，橫著纏繞的圈數(shù)為4 6圈即可，引出線的原材料為繞在線軸上的雙膠軟質(zhì)細(xì)線。試設(shè)計該綁扎機(jī)的工作原理及工藝動作，繪出其整機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)簡圖、工作循環(huán)圖和個別部分的結(jié)構(gòu)示意圖，并編寫提交相關(guān)設(shè)計說明技術(shù)報告。 2.設(shè)計要求小電器引出線綁扎機(jī)的設(shè)計技術(shù)要求表1所列： 表1 小電器引出線綁扎機(jī)的設(shè)計要求功能要求1）實現(xiàn)“8”字形結(jié)構(gòu)； 2）對“8”字形結(jié)構(gòu)進(jìn)行纏繞。幾何參數(shù)1）引出線的原材料為繞在線軸上的雙膠軟質(zhì)細(xì)線； 2）所要纏繞的引出線長約1.5-3m； 3）所需的纏繞圈數(shù)為4-6圈。運動參數(shù)和力要求1）自動引導(dǎo)與送線，實現(xiàn)其纏繞功能；2）送線和繞線采用兩個電機(jī)，使傳動系

21、統(tǒng)得以簡化；3）用兩套電動機(jī)驅(qū)動分別獨立驅(qū)動，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速約1500r/min生產(chǎn)率每班（8小時）生產(chǎn)率960件安全與人機(jī)工程1）綁扎機(jī)應(yīng)盡可能簡單，便于工作人員對機(jī)器進(jìn)行必要的清理、維護(hù)；2）機(jī)器工作時對環(huán)境無害，即低噪聲、低污染、低振動使用和維護(hù)1）調(diào)試與安裝方便；2）盡可能減少人工操作3功能分析及功能分解1）送線由繞線輪和兩個小導(dǎo)輪構(gòu)成送線裝置，將引出線送入繞線裝置中。2）繞線有三種將引出線繞成“8”字形的方式：直接繞成“8”字；先繞成圈，再沿某一條直徑兩端反向擰成“8”字形；先繞成圈，再沿某一條直徑綁扎，形成類“8”字形。有多種將引出線繞成“8”字形的機(jī)構(gòu)：比如四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、齒輪

22、連桿機(jī)構(gòu)。3）綁扎在引出線已經(jīng)繞好之后，需要進(jìn)行綁扎，用綁扎線固定住繞好的引出線。4）剪切有兩個部位需要用到剪切機(jī)構(gòu)，分別是引出線的剪切和綁扎線的剪切。4 初步方案的擬定 通過上述分析，我們組三人共提出兩套備選方案如圖2，圖3所示。圖2.1 方案一 圖2.2 方案一 圖3.1 方案二2 線輪；2導(dǎo)輪;3剪切輪；4圓盤-導(dǎo)管機(jī)構(gòu);5綁扎線；6圓柱凸輪。 圖3.2 方案二（繞線機(jī)構(gòu)局部放大圖）圖3.3 方案二(綁扎機(jī)構(gòu)的送線部分)5 方案的評價與優(yōu)選將方案一和方案二分別從運動性能、工作性能、經(jīng)濟(jì)性能以及結(jié)構(gòu)緊湊性方面進(jìn)行分析比較，如表3所示。確定出最終方案。表3 方案一和方案二的性能比較評價指標(biāo)評

23、價對象方案一方案二A 運動性能能夠基本實現(xiàn)所需的運動規(guī)律，采用了凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，但采用精度很低的齒輪連桿機(jī)構(gòu)，所以精度不高。能夠?qū)崿F(xiàn)所需的運動規(guī)律，由于采用了圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，所以精度很高。其傳動系統(tǒng)可實現(xiàn)很大的傳動比，能達(dá)到機(jī)構(gòu)所需的速度。B 工作性能能夠基本達(dá)到所需的生產(chǎn)效率，并能實現(xiàn)基本的運動功能，但繞線的實現(xiàn)難度比較大。能夠達(dá)到所需的生產(chǎn)效率，并能實現(xiàn)各項運動功能。C 經(jīng)濟(jì)性能凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪機(jī)構(gòu)加工均比較難，增加了加工成本，兩者的維護(hù)也不方便，增加了維護(hù)成本。采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，較方案一更經(jīng)濟(jì)，用齒輪與不完全齒輪傳動大大方便了生產(chǎn)和維護(hù)。D 結(jié)構(gòu)緊湊凸輪機(jī)構(gòu)使用使結(jié)構(gòu)簡化，整體

24、結(jié)構(gòu)比較緊湊，具有結(jié)構(gòu)對稱性，但要實現(xiàn)大的傳動比，需要更多級齒輪，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圓柱凸輪機(jī)構(gòu)使用使結(jié)構(gòu)簡化，齒輪傳動使結(jié)構(gòu)緊湊，簡單。和方案一比較，結(jié)構(gòu)對稱性方面比較好。根據(jù)表3所比較的結(jié)果，可以看出方案二在各方面均優(yōu)于方案一，所以將方案二確定為最終方案。6 功能原理求解及執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動設(shè)計6.1 送線機(jī)構(gòu)設(shè)計考慮到機(jī)構(gòu)的簡便靈活性，送線機(jī)構(gòu)采取線輪和兩個小導(dǎo)輪，實現(xiàn)引出線的送給。線輪上纏繞有大量所需的引出線，線輪在不完全齒輪的帶動下實現(xiàn)間歇式轉(zhuǎn)動，導(dǎo)輪引導(dǎo)引出線的向下運行，并且起到一定的拉直作用。在不完全齒輪的傳動下，線輪轉(zhuǎn)動足夠的時間，即引出線下行足夠的長度，然后剪切機(jī)構(gòu)會將其剪斷，剪斷的線進(jìn)

25、入繞線機(jī)構(gòu)。6.2 繞線機(jī)構(gòu)功能執(zhí)行繞線的機(jī)構(gòu)為圓盤導(dǎo)管機(jī)構(gòu)。引出線下來后，進(jìn)入導(dǎo)管，順著導(dǎo)管繼續(xù)向下運動，因為導(dǎo)管末端的運動軌跡是圓，又有底下大圓盤的限制，所以引出線出來后會形成圈，先繞成圈，再沿某一條直徑綁扎，形成類“8”字形。6.3 綁扎機(jī)構(gòu)功能綁扎線從大圓盤外面穿入，預(yù)先進(jìn)入圓盤的綁扎線的長度小于圓盤半徑，等待線圈繞好、拉直并且轉(zhuǎn)過90度，綁扎線從線圈中心進(jìn)入，隨著線圈的轉(zhuǎn)動，綁扎線一圈圈的纏繞在線圈中心，在綁扎過程中綁扎線是隨著引出線的轉(zhuǎn)動自適應(yīng)完成綁扎功能。因而最后綁扎的比較緊湊。6.4 剪切機(jī)構(gòu)功能剪切功能發(fā)揮在整個機(jī)構(gòu)中的兩個部位，分別是引出線和綁扎線的剪切。送線機(jī)構(gòu)和繞線機(jī)構(gòu)

26、之間放置一個剪切機(jī)構(gòu)，當(dāng)引出線下行到預(yù)訂的長度（本機(jī)構(gòu)適用于2m或3m），剪切機(jī)構(gòu)會將其剪斷。當(dāng)足夠長度的綁扎線進(jìn)入“8”字形引出線中之后，大圓盤外面的剪切機(jī)構(gòu)會將綁扎線剪斷。6.5 根據(jù)工藝過程確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動規(guī)律1）由送線裝置的工作原理和結(jié)構(gòu)知，線輪做間歇式回轉(zhuǎn)運動。2）實現(xiàn)繞線功能的是圓盤導(dǎo)管機(jī)構(gòu)，圓盤與線輪采用相同直徑并做同樣的間歇式回轉(zhuǎn)運動，再帶動導(dǎo)管做運動。3）圓柱凸輪做間歇式回轉(zhuǎn)運動，在其帶動下，長直桿與短支撐桿配合將線圈拉直，此時外側(cè)兩個齒輪開始轉(zhuǎn)動，帶動導(dǎo)桿轉(zhuǎn)動，線圈隨之轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動90度之后綁扎線穿入線圈，再過了幾圈之后，完成綁扎。圓柱凸輪與外側(cè)齒輪的運動是不同步的間歇式回

27、轉(zhuǎn)運動。6.6 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及評價 圖1 系統(tǒng)樹形圖對系統(tǒng)樹形圖，分別從運動性能、動力性能、經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)緊湊性等方面進(jìn)行簡單的評價。評價結(jié)果如表2所示。 表2 評價指標(biāo)具體項目簡要評價連桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)蝸桿機(jī)構(gòu)運動性能運動規(guī)律、運動軌跡任意性較差基本上實現(xiàn)任意的運動過規(guī)律一般做定比傳動實現(xiàn)間歇式轉(zhuǎn)動一般做定比傳動運動精度較低較高高一般較高動力性能傳力特性一般一般較好一般較好沖擊、振動、噪聲較大較小小較大一般經(jīng)濟(jì)性能加工難易容易難一般較難較難維護(hù)方便性較方便較麻煩較方便較方便較方便結(jié)構(gòu)緊湊性運動空間較大較小較小較小較小結(jié)構(gòu)復(fù)雜性較復(fù)雜一般簡單較復(fù)雜一般6.7 機(jī)構(gòu)的組合對該機(jī)構(gòu)進(jìn)

28、行定性分析，結(jié)合設(shè)計要求，可以對該機(jī)構(gòu)的性能要求進(jìn)行排隊，1.運動精度（引出線的下行運動，圓柱凸輪的轉(zhuǎn)動，綁扎線的穿入需要很足夠的運動精度）;2.結(jié)構(gòu)復(fù)雜度（結(jié)構(gòu)盡可能簡化）3.維護(hù)方便；4.運動空間（占據(jù)不大的空間，滿足各個運動）6.8 原動機(jī)的選擇該原動機(jī)為兩個電動機(jī)，線輪、小圓盤、外側(cè)兩個齒輪和圓柱凸輪采用同一個電動機(jī)，綁扎線的進(jìn)給采用一個小電機(jī)。電動機(jī)轉(zhuǎn)速均為1500r/min。7 機(jī)構(gòu)工作原理線輪上纏繞有大量所需的引出線，線輪在不完全齒輪的帶動下實現(xiàn)間歇式轉(zhuǎn)動，導(dǎo)輪引導(dǎo)引出線的向下運行，并且起到一定的壓直作用。送線機(jī)構(gòu)和繞線機(jī)構(gòu)之間放置一個剪切機(jī)構(gòu)，在不完全齒輪的傳動下，線輪轉(zhuǎn)動足夠

29、的時間，即引出線下行足夠的長度，當(dāng)引出線下行到一定的長度，剪切機(jī)構(gòu)會將其剪斷。之后，剪斷的線進(jìn)入繞線機(jī)構(gòu)。執(zhí)行繞線的機(jī)構(gòu)為圓盤導(dǎo)管機(jī)構(gòu)。引出線下來后，進(jìn)入導(dǎo)管，順著導(dǎo)管繼續(xù)向下運動，因為導(dǎo)管末端的運動軌跡是圓，又有底下大圓盤的限制，所以引出線出來后會形成圈，先繞成圈，然后在圓柱凸輪的帶動下，導(dǎo)桿向外運動，同時中間的支撐桿向兩邊運動，將線圈拉直，這時圓柱凸輪停止運動，大圓盤外側(cè)的齒輪開始轉(zhuǎn)動，帶動線圈轉(zhuǎn)動。在此之前，綁扎線從大圓盤外面穿入，預(yù)先進(jìn)入圓盤的綁扎線的長度略小于圓盤半徑。等線圈繞好、拉直并且轉(zhuǎn)過90度，綁扎線從線圈中心進(jìn)入，當(dāng)足夠長度的綁扎線進(jìn)入“8”字形引出線中之后，大圓盤外面的剪切

30、機(jī)構(gòu)會將綁扎線剪斷。進(jìn)入的綁扎線隨著線圈一起轉(zhuǎn)動，最后一圈圈地纏繞在線圈中心，完成綁扎功能。然后圓柱凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動，使長直導(dǎo)桿向回收縮，放松線圈，綁扎好的線圈掉落下去，至此完成一個完整的過程。8 相關(guān)數(shù)據(jù)的計算1）相關(guān)機(jī)構(gòu)的尺寸： 圓盤導(dǎo)管機(jī)構(gòu)直徑D1=160mm。導(dǎo)輪D2=80mm。 半圓槽直徑D3=200mm。兩半圓槽間距L1=40mm.圓柱凸輪直徑D4=180mm。傾斜角23.2度。采用一次函數(shù)軌跡。兩支撐桿間距L2=100mm。支撐桿截面直徑D4=10mm。高度H=30mm。拉桿直徑D5=20mm。2）各機(jī)構(gòu)運動參數(shù)分析（1）送線機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 圖4 導(dǎo)輪的帶動齒輪為不完全齒輪，其運動周期

31、如圖4所示，8s為工作時間，16s為停歇時間，不完全齒輪與其傳動齒輪（完全齒輪）嚙合8s，然后進(jìn)入停歇階段，因此不完全齒輪的周期為30s。在工作的8s時間內(nèi)，完全齒輪轉(zhuǎn)動4圈。（2）繞線機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計 圓柱凸輪的其運動周期如圖5所示，兩個5s為工作時間，兩個10s為停歇階段。不完全齒輪與其傳動齒輪（完全齒輪）先嚙合5s，在這5秒之內(nèi)，圓柱凸輪帶動中間的支撐桿向兩邊運動，將線圈拉直，然后圓柱凸輪進(jìn)入10s停止時間。10s之后，使長直導(dǎo)桿向回收縮，放松線圈，再進(jìn)入10s的停歇階段，這樣就完成了一個周期。 圖5 圖6是大圓盤外側(cè)的兩個不完全齒輪的運動周期。0.5s與8.5s為工作階段，1s與14s為停止階段。不完全齒輪與其傳動齒輪（完全齒輪）先嚙合0.5s，在這0.5秒之內(nèi)，已經(jīng)被拉直的引出線隨著不完全齒輪轉(zhuǎn)動90度，然后不完全齒輪停止1s，1s內(nèi)綁扎線被送入線圈中心，之后嚙合的8.5s，不完全齒輪帶動引出線圈轉(zhuǎn)動4.25圈，然后停歇14s，完成不完全齒輪的一個周期。完全齒輪在嚙合的0.5s內(nèi)轉(zhuǎn)動0.25圈，嚙合的8.5s內(nèi)轉(zhuǎn)