玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)

1、 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案與創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案與創(chuàng)新設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)者: 吳吳 超超 袁袁 宏宏 炎炎 徐徐 波波 日日 期期: 2006.1.12 -1.22正文玻璃切割機(jī)設(shè)計(jì)1.工作原理及工藝動(dòng)作過程 具有一定厚度的玻璃毛坯要經(jīng)過切割成與要厚度的玻璃片后進(jìn)行磨邊和磨光才能投入使用,在切割過程中的工藝動(dòng)作有: A 進(jìn)料 B 刀具切割 C 下料2.工藝數(shù)據(jù)及要求 A 假設(shè)玻璃毛坯尺寸為1m1m1m; B 要切制的玻璃厚度為0.05mm C 玻璃為易碎品,橫向尺寸較大,需要采用柔性為刀具進(jìn)行切割 D 刀具既有水平方向往復(fù)切割運(yùn)動(dòng),又有垂直方向進(jìn)刀運(yùn)動(dòng). E 切好一片后,玻璃毛坯要實(shí)現(xiàn)進(jìn)料運(yùn)動(dòng),刀具有恢復(fù)到起

2、始位置.3.設(shè)計(jì)任務(wù) 1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型與設(shè)計(jì):構(gòu)思至少3種運(yùn)動(dòng)方案,并在說明書中畫出運(yùn)動(dòng)方案草圖,經(jīng)對(duì)所有 運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行分析比較后,選擇其中你認(rèn)為比較好的方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì),該機(jī)構(gòu)最好具有急回運(yùn)動(dòng)特性. 2)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),齒輪機(jī)構(gòu),凸輪機(jī)構(gòu),連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),包括尺寸設(shè)計(jì) 3)用ADAMS或SOLIDWORKS軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真 4)用ADAMS或SOLIDWORKS軟件對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,并畫出輸出機(jī)構(gòu)的位移,速度,和加速度線圖.4.畫出最終方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖.5.撰寫設(shè)計(jì)說明書 局部方案選擇1.對(duì)升降機(jī)構(gòu)的選擇 1.1.運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)的近休和遠(yuǎn)休特性帶動(dòng)升降機(jī)上下移動(dòng). 1.2.運(yùn)用曲柄

3、滑塊的急回運(yùn)動(dòng)特性. 1.3.運(yùn)用螺旋上升機(jī)構(gòu)的自鎖特性.2.對(duì)切割工具的選擇 2.1. 選用鋼絲輪帶傳動(dòng)切割. 2.2. 選用牛頭刨床切割. 2.3. 選用四連桿曲柄搖桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行線切割.3. 擋板設(shè)計(jì). 3.1.采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和彈簧反作用.4. 工作臺(tái)設(shè)計(jì).4.1. 采用輪帶傳動(dòng)5.進(jìn)料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.選用摩擦輪帶動(dòng)工作臺(tái)的前進(jìn). 5.2.選用棘輪機(jī)構(gòu)間隙運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)工作臺(tái)前進(jìn).6.下料機(jī)構(gòu) 6.1.選用帶輪傳動(dòng). 最終組合方案最終組合方案一運(yùn)用凸輪機(jī)構(gòu)的近休和遠(yuǎn)休特性帶動(dòng)升降機(jī)上下移動(dòng),選用牛頭刨床切割,采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和彈簧反作用做擋板機(jī)構(gòu),采用帶輪傳動(dòng)完成工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng),選用棘輪機(jī)構(gòu)間隙

4、運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)工作臺(tái)前進(jìn),選用帶輪做傳動(dòng)機(jī)構(gòu).二. 運(yùn)用曲柄滑塊的急回運(yùn)動(dòng)特性來完成升降臺(tái)的移動(dòng),選用鋼絲輪帶傳動(dòng)切割,采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和彈簧反作用做擋板機(jī)構(gòu),選用摩擦輪帶動(dòng)工作臺(tái)的前進(jìn),選用帶輪傳動(dòng)做下料傳動(dòng)機(jī)構(gòu).分析方案的優(yōu)缺點(diǎn) 1. 對(duì)方案一的分析.a.如果選用凸輪機(jī)構(gòu)來帶動(dòng)升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng).優(yōu)點(diǎn):它有比較好的傳動(dòng)特性,從原理上可以分析到,它有急回 運(yùn)動(dòng)特性,有遠(yuǎn)休近休停頓間隙,這個(gè)幾個(gè)特性基本上可以滿足我們所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的工作要求 .缺點(diǎn):因?yàn)橥馆喌膲毫淮?傳動(dòng)效率不好,而且它的傳動(dòng)是點(diǎn)線接觸,摩擦厲害,很容易磨損,所以它只能滿足對(duì)小功率的傳動(dòng),對(duì)受力交小的傳動(dòng),但我們所題目所要求的是對(duì)1mx1m

5、x1m玻璃的切割,顯然其受力不能滿足要求,同時(shí)還考慮到因升降臺(tái)要升高1m,這樣就要求我們所設(shè)計(jì)的凸輪會(huì)很大,很顯然用這個(gè)機(jī)構(gòu)是不符合實(shí)際的.結(jié)論：不采用b.選用牛頭刨床做切割機(jī)構(gòu).優(yōu)點(diǎn): 它較好的穩(wěn)定性,有很好急回運(yùn)動(dòng)特性.缺點(diǎn): 它笨重體積大,受沖擊大.結(jié)論：不選擇牛頭刨床.c.采用滑塊機(jī)構(gòu)和彈簧反作用做擋板機(jī)構(gòu).采用這個(gè)機(jī)構(gòu)原理,彈簧的作用是讓擋板一直處于打開狀態(tài),而滑塊作用是起緩沖作用.這個(gè)很合理的滿足要求,在第二方案也采用該方案.d. 采用帶輪傳動(dòng)完成工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng).優(yōu)點(diǎn):輪帶傳動(dòng)有受力均勻,線速度相等,占用空間小.缺點(diǎn):如果受力過大可能產(chǎn)生打滑現(xiàn)象.e. 選用棘輪機(jī)構(gòu)間隙運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)工作臺(tái)

6、前進(jìn)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)動(dòng)可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)。工作時(shí)有較大的沖擊和噪音，運(yùn)動(dòng)精度較差。適用于速度較低和載荷不大的場(chǎng)合。f. 選用帶輪做傳動(dòng)機(jī)構(gòu).優(yōu)點(diǎn):輪帶傳動(dòng)有受力均勻,線速度相等,占用空間小.缺點(diǎn):如果受力過大可能產(chǎn)生打滑現(xiàn)象.2022-5-251.對(duì)方案二的分析.a.選用曲柄滑塊來完成升降臺(tái)的上升. 優(yōu)點(diǎn):具有急回運(yùn)動(dòng)特性,有自鎖現(xiàn)象,受力較大.缺點(diǎn):無間隙運(yùn)動(dòng),速度不穩(wěn)定.因其滿足受力較大,有急回特性,自鎖現(xiàn)象,雖然無間隙運(yùn)動(dòng),但我們通過半齒來完成要求b.選用四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鋼絲輪帶傳動(dòng)切割.優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單,輕便,效率高,有急回特性,沖擊小,穩(wěn)定性好.缺點(diǎn):鋼絲切割接觸面積小,很容易因受熱

7、集中而鋼絲產(chǎn)生變形,縮松,斷裂.c.采用滑塊機(jī)構(gòu)和彈簧反作用做擋板機(jī)構(gòu).采用這個(gè)機(jī)構(gòu)原理,彈簧的作用是讓擋板一直處于打開狀態(tài),而滑塊作用是起緩沖作用.這個(gè)比較合理的滿足要求. d. 采用帶輪傳動(dòng)完成工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng).優(yōu)點(diǎn):輪帶傳動(dòng)有受力均勻,線速度相等,占用空間小.缺點(diǎn):如果受力過大可能產(chǎn)生打滑現(xiàn)象.解決辦法:可以增大摩擦系數(shù).e. 選用摩擦輪帶動(dòng)工作臺(tái)的前進(jìn).優(yōu)點(diǎn):受沖擊小,可以承載較大載荷.缺點(diǎn):易產(chǎn)生打滑,摩擦較厲害.解決辦法:合適選用材料,增大摩擦系數(shù).f. 選用帶輪做傳動(dòng)機(jī)構(gòu).優(yōu)點(diǎn):輪帶傳動(dòng)有受力均勻,線速度相等,占用空間小.缺點(diǎn):如果受力過大可能產(chǎn)生打滑現(xiàn)象.解決辦法:增大摩擦系數(shù).

8、最終選擇方案 最終選擇方案為2電動(dòng)機(jī)不完全齒輪全齒工工作作臺(tái)臺(tái)上上升升下下料料快快速速返返回回進(jìn)進(jìn)料料222.85351.42180動(dòng)動(dòng) 力力 傳傳 遞遞 圖圖v 工作循環(huán)圖電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)齒齒輪輪機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)四四連連桿桿機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)曲曲柄柄滑滑塊塊機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu)切割機(jī)構(gòu)切割機(jī)構(gòu)升降機(jī)構(gòu)升降機(jī)構(gòu)推程推程回程回程勻速上升勻速上升快速下降快速下降勻速切割勻速切割進(jìn)進(jìn)料料摩擦輪摩擦輪進(jìn)料進(jìn)料下料機(jī)構(gòu)下料機(jī)構(gòu)擋板擋板自動(dòng)關(guān)閉自動(dòng)關(guān)閉打開下料打開下料工工作作臺(tái)臺(tái)自鎖自鎖 停頓停頓進(jìn)料進(jìn)料停頓停頓下料下料v最終運(yùn)動(dòng)過程最終運(yùn)動(dòng)過程: 電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)升升降降臺(tái)臺(tái)工工作作上升上升停頓停頓下料下料打開打開關(guān)關(guān)閉閉快

9、 速快 速返返 回回停頓停頓進(jìn)料進(jìn)料所選方案具體設(shè)計(jì)所選方案具體設(shè)計(jì)1.尺寸計(jì)算:曲柄滑塊計(jì)算: K=（180）（180-);我們?cè)O(shè)計(jì)的行程速比 k=2; 經(jīng)過計(jì)算得:=30設(shè)計(jì)圖如下:AC=a-b=65.99cm;AC=a+b=151.55cm;e=50cm;算出a=108.77cm;b=41.78cm;曲柄滑塊機(jī)構(gòu)下圖是通過ADAMS仿真出曲柄滑塊的位移和速度曲線;v下圖是滑塊位移和速度曲線v下面為加速曲線v由于升降臺(tái)的上升高度較高,我們采用齒輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)四連桿的曲柄工作,工作過程中有需要間隙時(shí)間,雖然四連桿機(jī)構(gòu)有自鎖特性,但是它的自鎖是建立在曲柄不是連續(xù)工作的時(shí)候,如果我們用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲柄

10、工作的話,顯然不能完成該要求,因此我們采用不完全齒輪帶動(dòng)與曲柄組成同一構(gòu)件的全齒輪進(jìn)行黏合,要求在工作臺(tái)上升到最高點(diǎn),停頓時(shí)間為 t=5s,當(dāng)?shù)阶畹忘c(diǎn)時(shí),停頓時(shí)間為 t=0.5s;v全齒輪分度圓半徑 R1=mz1=（1.536）2=27 cm;v極位夾角 =30;確定全齒輪推程要走過角度=210;回程=150;完成在最高點(diǎn)停頓 5s左右;最低點(diǎn)為0.5s左右; 這個(gè)間隙比可以通過不完全齒輪來完成;根據(jù)齒輪轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比我們確定下了其齒數(shù)為 z2=42;要求馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為85.7r/min;當(dāng)馬達(dá)帶動(dòng)不完全齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí);由兩齒輪傳動(dòng)比為i12=z2z1=18:21;則全齒轉(zhuǎn)過210時(shí),不完全齒輪轉(zhuǎn)過的

11、1=i12210=180;全齒回程轉(zhuǎn)過150則不完全齒輪轉(zhuǎn)過1=i12150=128.57; 按間隙比的要求;最高點(diǎn)停頓的時(shí)間大約為5s;對(duì)不完全齒輪來計(jì)算;每個(gè)齒輪分布 情為=360/42=8.57;說明每個(gè)齒輪約占8.57; 要滿足在最高點(diǎn)停頓時(shí)間大約時(shí)間為5s的話;需要去齒的齒數(shù)為n1=585.7360/3600/8.57=5;最低點(diǎn)的停頓的時(shí)間為1s;經(jīng)過計(jì)算的到需要去齒數(shù)為n2=185.7360/3600/8.57=1; 齒輪配合計(jì)算齒輪配合計(jì)算四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鋼絲輪帶傳動(dòng)切割計(jì)算v已知a-b=200cm;1=30.40;a+b=300;2=25.45;a=50;b=250;v搖桿半徑R1=13cm;曲柄的半徑為R