连杆的设计说明书

第一篇：连杆的设计说明书

连杆加工夹具设计说明书

目录

1、前言···································································· 2

2、设计任务及工况要求················································ 2

3、连杆零件分析························································ 2

4、设计条件······························································ 3

5、专用夹具的设计······················································ 4

5.1、本夹具的功用······················································· 4

5.2、设计方案分析比较·················································· 4

5.3、夹具工作原理······················································· 6

6、定位误差计算························································ 6

7、夹紧力的计算与强度校核············································ 7

7.1、夹紧力的计算······················································ 7

7.2、强度校核··························································

8、夹具特点及使用说明················································ 8

9、心得体会····························································· 9

10、参考文献···························································· 9

1 铣连杆小头油槽夹具设计说明书

1、前言

连杆在工作过程中，连杆小头油槽收集飞溅的润滑油，并通过连杆小头孔衬套上的小孔将润滑油引导到活塞销上，起到润滑、冷却活塞销和活塞小头孔衬套的作用。因此要求连杆小头油槽不仅要位于连杆小头顶部并铣穿，而且要有一定的对称度;但在整个连杆加工过程中，铣连杆小头油槽并不是一道非常重要的工序。连杆小头油槽加工后形成的表面，在后续的工序中，不会用其做定位或夹紧使用，所以铣连杆小头油槽的加工精度要求不高。

2、设计任务及工况要求

运用所学机械制造工程学等基本理论知识，正确解决连杆在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，为492Q汽油机连杆的机械加工中的“铣连杆小头油槽”这一工序设计一套专用夹具，努力做到使其具有质优、高效、低成本的特点。

连杆作为汽车发动机的关键零部件，使用量很大，在连杆加工工厂通常采用中批量或大批量生产，实行生产流水线作业。因此加工连杆小头油槽可以选用卧式铣床X51，液压夹紧。

3、连杆零件分析

连杆是汽车发动机的主要传动机构之一，在发动机缸体内将活塞与曲轴连接起来，实现活塞与曲轴之间力的传递，将活塞的往复直线运动可逆地转化为曲轴的旋转运动，并实现功率的输出。

连杆通常是一种细长的变截面非圆杆件，由从大头到小头逐步变小的工字型截面的连杆体、连杆盖、螺栓及螺母等组成。不同结构的发动机，连杆的结构略有差异，但基本上都是由活塞销孔端(小头)、连杆身、曲柄销孔端(大头)三部分组成。连杆大头孔套在曲轴连杆轴径上，为了便于安装，连杆一般自大头孔处分开成连杆体和连杆盖两部分，然后用连杆螺栓连接。为了减少磨损，大头孔内装有上下两片轴瓦;连杆小头孔与活塞销相连，小头孔内压入铜衬套，孔内设有油槽，小头顶部设有油孔，通过飞溅润滑实现。为了减少惯性力，并有一定的刚度，连杆身采用工字型断面。因此连杆工艺特点：外形复杂，不易定位;连杆的大、小头是由细长的杆身相连，故刚性差，易弯曲、变形;尺寸精度、形位精度和表面质量要求高。

连杆在工作过程中主要受三个方向的作用力：活塞顶上压缩气体力、活塞杆 2 组的往复运动惯性力，连杆高速摆动时产生的横向惯性力

连杆的主要加工表面：连杆大、小头孔;连杆大、小头端面;连杆大头剖分面及连杆螺栓孔等。

(1)大小端孔的精度要求：为了使大端孔与轴瓦及曲轴、小端孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热，采用分组装配法。 (2)大小端孔中心线在两个互相垂直方向的平行度：两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，增加活塞与汽缸的摩擦力，从而造成汽缸壁损加剧。

(3)大小端孔的中心距：大小端孔的中心距影响汽缸的压缩比，所以对其要求很高。

(4) 大端孔两端面对大端孔轴线的垂直度：此参数影响轴瓦的安装和磨

损。

(5) 连接螺栓孔：螺栓孔中心线对盖体结合面与螺栓及螺母坐面的不垂直，会增加连杆螺栓的弯曲变形和扭转变形，并影响螺栓伸长量而削弱螺栓强度。

(6) 连杆螺栓预紧力要求：连杆螺栓装配时的预紧力如果过小，工作时一旦脱开，则交变载荷能迅速导致螺栓断裂。

(7) 对连杆重量的要求：为了保证发动机运转平稳，连杆大、小头重量和整台发动机上的一组连杆的重量按图纸的规定严格要求。

(8) 轴瓦槽：对槽头的要求非常高。

由于连杆在工作中承受多种急剧变化的动载荷，所以要求其材料具有足够的疲劳强度及刚度要求，而且还要使其纵剖面的金属宏观组织纤维方向应沿连杆中心线并与连杆外形相符合，不得有裂纹、断裂、疏松、扭曲、气泡、气孔、分层和杂质等缺陷。

连杆成品的金相显微组织应为均匀的细晶结构，不允许有片状铁素体。

4、设计条件

加工工序中，在“铣连杆小头油槽”工序之前，已经完成了对连杆双端面和侧面的精加工，并且完成了连杆钻扩小头孔的加工工艺，因此在定位夹紧时可以选择已加工表面作为定位基准。

而连杆的加工在工厂实行生产流水线作业，进行大批量的生产，要求生产效率高，并且尽量降低工人劳动强度和生产成本。通用机床X51可以满足本工序的加工要求，因此可设计与X51工作台配套使用的夹具，并选用液压自动夹紧的方式以降低劳动强度，提高生产效率。

5、专用夹具的设计

5.1、本夹具的功用

在机床上进行加工工件工程中，为了使工件的表面以及各项指标能够达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，在加工前必须将工件定位、夹紧。本夹具主要用于铣连杆小头油槽，它采用通用的定位元件，使被加工的连杆在夹具的安装过程能够迅速实现定位夹紧。夹具只有安装到机床的工作台上才能实现被加工工件的加工工序，因此本夹具的另一功用是连接安装到卧式铣床X51的工作台上。

5.2、设计方案比较分析

根据本工序“铣连杆小头油槽”的加工工艺要求，选用卧式铣床X51，3mm盘状铣刀进行铣削加工。故被加工零件——连杆的定位夹紧，根据加工工艺方法，可以有多种方案。 方案

一、

定位元件：支撑板、圆柱销、削边销;

夹紧装置：液压自动夹紧，直压板;

定位夹紧原理如下图：

1、小头支撑板

2、削边销

3、加紧压板

4、大头支撑板

5、圆柱销

4 方案

二、

定位元件：支撑板、圆柱销、定位块;

夹紧装置：液压自动夹紧，直压板;

定位夹紧原理图如下：

1、小头支撑板

2、可换定位销

3、夹紧压板

4、定位块

5、大头支撑板

方案一中采用“一面双销”的定位方式，能够限制使得夹具结构简单，但由于在本道工序之前，连杆大头孔还是毛坯面，没有进行加工，因此基准精度很低;且考虑到锻造连杆时的模型锥度，用圆柱销定位连杆大头孔，还存在定位可靠性差的缺点。

方案二采用大小头支撑板、定位销和定位块作为定位元件。在本道工序之前，连杆大小头双端面和侧面及连杆小头孔已经进行了精加工，选用上述已加工表面为定位面，基准精度较高，定位准确，可靠性高且安装方便，只是夹具夹具结构与方案一相比稍显复杂。

综上所述，方案二优点明显，好于方案一，故选用方案二作为本道工序“铣连杆小头油槽”的夹具设计方案。

5 5.3、夹具工作原理

本工序“铣连杆小头油槽”夹具设计原理方案如下图所示。大小头的支撑板支撑连杆端面，限制连杆的3个自由度;可换定位销套在连杆小头孔内，限制2个自由度;定位块与连杆大头侧面相连，限制1个自由度;因此本夹具可以实现“铣连杆小头油槽”工艺的完全定位。

1、小头支撑板

2、可换定位销

3、夹紧压板

4、定位块

5、大头支撑板

6、定位误差计算

由于位于小头顶部的定位面的定位尺寸为6.2±0.05，因此基准不重合误差ΔB为δ差

D/2 。定位孔与轴可以在任意方向上接触，此种情况下，定位基准可以在任意方向上变动，其最大变动量为孔径最大与轴颈最小时的间隙，所以基准位移误

YDmaxdminDd式中，δD、δd、Δ分别为定位孔、轴的尺寸公差和孔轴配合的最小间隙。

由于ΔB和ΔY变化方向相反，所以定位误差

1 DYBDd2 6 带入数据：δD=0.012，δd=0.03，Δ=0.01，得到：ΔD=0.046mm。

7、夹紧力的计算和强度校核

7.1、夹紧力的计算

由【1】知：铣削切削力计算公式为：

P = Cp·t 0.86·Sz

0.7

2·D

-0.86

·B·z·kp

由于本工序“铣连杆小头油槽”使用卧式铣床X51，盘状铣刀，直径D为75mm,宽度B为3mm，模数m 为3.50;连杆材料为40Cr，属于中碳合金结构钢，σ为980MPa;

故由【1】知：

bCp = 808 N Sz = 0.01 mm D = 75 mm

0.8B = 3 mm z =12 kp =(σb/736) 由连杆加工工艺图可知：t = 8.3 mm 所以可以得出：

P = Cp·t·Sz·D·B·z·kp

0.860.72-0.860.8 = 808×8.3×0.01×75×3×12×(980/736)N

= 200 N

由【2】知：钢与钢的摩擦因数μ=0.3，理论夹紧力F: 0.860.72-0.86F = F·μ 即 F = P/μ

所以可以得出：

F = P/μ = 200/0.3 = 667 N

由【1】知：夹紧力计算公式为：

Fk = F·K K = Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6

由工艺规程可知Ko = 1.4 K1=1.2 K3 = 1.0 K4 = 1.0 K5 = 1.0 K6 = 1.0

故可知实际所需夹紧力Fk:

7

Fk = F·K = F·Ko·K1·K2·K3·K4·K5·K6 = 667×1.4×1.2×1×1×1×1 = 1120 N 7.2、强度校核

压板强度校核：

由理论力学知识，对压板受力分析可知，压板所受的最大力矩M

M = Fk·L = 1120×0.86 N·m = 963.2 N·m

由于压板厚度厚度H 为20mm，压板宽度B2为50mm。所以弯曲应力σp为：

σp = M/S = M/(H·B2) = 963.2÷0.2÷0.5 = 9632 Pa

而压板材料为45钢材，【σp】 为600 MPa，故压板强度足够。

压板螺钉强度校核：

有理论力学知识可知，压板螺钉为M16，所受的拉力同为5880 N ,所以压板螺钉所受的拉应力σp为：

σp = Fk /(πr) = 1120÷π÷0.16 = 13926 Pa

而压板螺钉的材料 Q235 的【σb】为375—500 MPa ，故压板螺钉的强度足够。 2

28、夹具特点及其使用说明

本工序“铣连杆小头油槽”所用的夹具，定位元件由大小头支撑板、可换定位销、大头定位块组成，定位精确可靠，结构比较简单，安装使用方便;且由于使用液压自动夹紧，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。夹具在使用过程中，要注意定期维护检测

9、心得体会

伴随着机械制造工程学课程设计的开始，我们也踏入了大学的最后一年。虽然我们进入了大四，虽然我们在开学时仅仅有这一项学习任务，虽然我们课程设计的要求不如机械设计制作系的高，但由于种种的原因，我还是感觉到时间的紧迫。还好这一切几乎都在计划中进行，虽不能说是忙而不乱，有条不紊，但还是渐渐地完成了各项任务。而这其中机械制造工程学课程设计则是其中一项比较有意义的收获。

我课程设计的任务是“铣连杆小头油槽”加工工序的夹具设计，虽然是较为简单的一项，但麻雀虽小，五脏俱全。从方案的设计制定，到定位元件、夹紧机构的选用，再到定位误差与夹紧力的计算与校核，每一个步骤都认真地查阅资料，从中收获颇丰。

这次课程设计不仅是对学过知识的复习与巩固，也是一种实践的检查和联系，更是一种对设计研究的探索和尝试。我们的大学生活，快要结束了，很快就要走上工作岗位或从事研究工作。我相信经过大学这样一次又一次的课程设计，未来的路虽然很漫长，但我们有能力克服前进路上的一切困难，迎来胜利的曙光!

10、参考文献

【1】 《机床夹具设计手册》 中国农业大学工学院机械设计制造系

【2】 《机械零件手册》 周开勤 主编 高等教育出版社 【3】 《机械制造工程学》 李伟、谭豫之 主编 机械工业出版社 【4】 《切削用量简明手册》 艾兴、肖诗 主编 机械工业出版社

第二篇：小连杆设计任务说明书-朱闫051310732

南京航空航天大学

机电学院

课 程 设 计

课程名称：机械制造技术及装备课程设计 设计课题：小连杆机械加工工艺规程设计

专业：机械工程

班级： 0513107

姓名： 朱闫

学号： 051310732

评分：

指导老师：(签字)

2016年 6 月 20日

绪论

机械制造业是一个古老而永远充满生命力的行业“机械制造工艺”和“机床夹具设计”课程设计是机械类专业学生的重要实践性环节之一。这次设计是我们在学习完了大学的全部基础和专业课程之后进行的。这是我们在走入社会走上工作岗位之前对所学的课程的一次深入的综合性的复习。是一次理论联系实际的训练，也是我们大学的全部所学的考察。

就个人而言，我希望通过这次课程设计对自己将来从事的工作进行一次适应性的训练。从中锻炼自己处理生产工艺问题的能力。掌握机械加工工艺规程设计和机床夹具设计的方法。从而进一步巩固有关的理论知识，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。当然无法期望通过一次课程设计就成为合格的工程师。但起码可以籍此领略机械工程专业的大概，为今后参加工作打好基础。由于能力有限。设计尚有许多不足之处，请各位评申老师给予指正。

目录

第1章零件工艺的分析

1.1零件的分析-----1 1.1.1零件作用的分析------------------------------1 1.1.2零件的工艺性分析----------------------------1 1.2工艺规程设计----2 第2章拟定零件加工的工艺路线

2.1定位基准的选择---2

2.1.1粗基准的选择--2 2.1.2精基准的选择--3 2.2制定工艺路线-----4 第3章机械加工余量及工序尺寸的确定

3.1确定毛胚的尺寸---4 3.2 铣端面---------6 3.3 钻ф7.94mm孔---6 3.4 钻倒角----------7

3.5钻φ3.15mm孔---7 3.6 钻φ3.7孔-------7 3.7 铣1mm槽-------8 3.8攻螺纹-----------8 3.9钻φ2.5mm孔-----9 3.10 工时定额-------9

第4章

夹具设计

4.1专用钻床夹具设计 ----------------------------18 4.1.1 定位方案 ---18 4.1.2 夹紧机构 ---18

结论----------------19 参考文献----------21

第1章零件工艺的分析



1.1零件的分析

 图1 1.1.1零件作用的分析

题目所给的零件典型零件的一种—连杆。连杆在机械运动中起着传递动力和连接运动的重要作用。其在各类机械中都有着广泛的应用，如;车辆的转向连接处、起重机的推杆等等，而且他还可以承受一定的拉力，具有良好的平均载荷的能力。连杆的截面积很小，但是，却可以传递很大的力，且加

1

工简单，因此，在传递动力的场合大多选用连杆

1.1.2零件的工艺性分析

连杆结构总共有两类加工表面。现分述如下; 1.两连杆接头处的平面，即图中尺寸8和尺寸14两个厚度以及期间的距离1100.15.都是在加工两端面的过程中要考虑到的。其中尺寸线都出自小端的一边可以将该面作为端面加工的基准从而对与其相联系的相关尺寸进行控制及验收。 

0.0162两个主要受力面即两个∮7.940的孔，两个孔是本零件的关键尺寸，和其位置尺寸39.35±0.1需首要保证的。以它们为基准加工其他部分才能保证本件的正确性。再就是三个润滑孔Ф

1、Φ2.5、Φ3.7和M3.5×3.5-H。由以上分析知道,对于这两组加工面而言,可以先半精加工其中两个Φ0.0167.940的面,找到该零件的精基准,然后借助于专用的夹具加工另一组表面,和打润滑孔,从而保证它们之间的位置精度要求。

3两个φ7.94mm 孔的孔面平行度应为 100:0.1; φ7.94mm 孔与外圆之间的同轴度为 0.006mm。

1.2工艺规程设计

确定毛坯的制造形式，零件材料为45钢,零件为连杆用来承受一定的拉压力并且受变换的载荷,再者考虑其生产纲领为大批量生产。而且它，的内外形状亦非太复杂,而且外型尺

1

寸不大。故选用金属型浇注成型,其大体形状铸出 。

第2章拟定零件加工的工艺路线

2.1定位基准的选择



2.1.1粗基准的选择

粗基准的选择主要影响不加工表面与加工表面的相互位置精度.以及加工表面的余量分配。选择粗基准时必须注意以下几个问题

① 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置精度要求应以不加工表面作为粗基准。如果工件上由很多不需加工的表面则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。

② 必须首先保证工件上的某种要表面的加工余量均匀则应选择该表面作为粗基准。

③ 选作粗基准的表面应尽量平整光洁不应有飞边、浇口、冒口等缺陷。

④ 粗基准一般只能使用一次。

按照粗基准的选择原则,为保证不加工表面的和加工表面的位置要求,应选择不加工表面为粗基准,故此处选择杆壁左侧(无凸出)为第一毛基准;在加工φ7.94mm 孔时,为保证孔壁均

2

匀,选择φ12mm 的外圆表面为第二毛基准。

2.1.2精基准的选择

精基准的选择应重保证零件的加工精度,特别是加工表面的相互位置精度来考虑,同时也要考虑到装夹方便,夹具结构方便。选择精基准应遵循下列原则;

①“基准重合”原则：即应尽可能选用设计基准作为精基准。这样可以避免由于基准不重合而引起的误差。

②“基准统一”原则：即应尽可能选择加工工件的多个表面时都能使用的一组定位基准作为精基准。这样就便于保证各加工表面的相互位置精度避免基准变换说产生的误差并能简化夹具的设计制造。

③“互为基准”原则：当两个表面相互位置精度以及他们自身的尺寸与形状精度都要求很高时。可以采取互为基准的原则，反复多次进行加工。

④“自为基准”原则：有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀,再加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准,而该表面与其他表面之间的位置精度则有先行工序保证。

综上所述,在φ7.94 mm 两孔加工以后,各工序则以该孔为定位精基准.这样就满足了基准重合的 原则和互为基准的原则.在加工某些表面时,可能会出现基准不重合,这时需要进行尺寸链的换算。

3

2.2制定工艺路线

由于大批大量的生产，故采用专用的夹具及尽量使工序集中来提高生产率，以降低成本。

工序1：下料 工序2：铸造 工序3：调制 工序4：磁性探伤

工序5：同时粗铣2-ф12mm的一端面 工序6：同时粗铣2-ф12mm的另一端面

工序7：精铣小头ф10mm的一端面至Ra20μm，大头ф10mm的一端面至Ra2.5μm 工序8：精铣小头ф10mm的一端面至Ra2.5μm，大头ф10mm的一端面至Ra20μm 工序9：钻、扩、铰ф7.94孔至ф7.94～7.956mm、Ra12.5μm 工序10：钻、扩、铰另一个ф7.94孔至ф7.94～7.956mm、 Ra12.5μm 工序11：倒角至0.5mm、Ra10μm 工序12：钻ф3.15mm孔，扩孔至ф3.7mm 工序13：铣1mm槽 工序14：加工螺纹M3.5mm 工序15：钻ф2.5mm孔

4

工序16：清洗 工序17：检验、入库

机械加工工艺卡片见附录。 

第3章机械加工余量及工序尺寸的确定 3.1确定毛胚的尺寸

此小连杆材料为 45钢。毛坯铸出后应进行调质，消除应力。查机械加工工艺手册确定铸件主要尺寸的公差,调整过后的零件毛胚图如下：

5

图2 零件的毛胚图

3.2 铣端面

端面由粗铣、精铣两次加工完成，采用三面刃圆盘铣刀(高速钢)，铣刀的规格为φ80*12(齿数为10)。 由《机械加工工艺手册》查得精加工余量为0.5mm，粗加工余量为2.5mm。取粗铣的每齿进给量为0.2mm/z，取精铣的每转进给量为0.5mm/r，粗铣走刀一次αe=2.5mm，精铣走刀一次αe=0.5mm。取粗、精铣的主轴转速分别为235r/min和475r/min，又由前面选定的刀具直径φ80mm，故相应的切削速度分别为：

υ粗=πDn/1000=π*80*235/1000m/min=59.06 m/min υ精=πDn/1000=π*80*475/1000m/min=119.38 m/min 3.3 钻ф7.94mm孔

由钻扩铰加工完成，采用高速钢钻头，直径分别为φ7.5mm，φ7.94mm，尺寸8mm由钻模保证。钻孔：查文献(1)表5-21得进给量f=0.20mm/r,切削速度为20m/min。

转速n=1000v/πD=1000*20/π*7.5=848.83r/min 钻床为Z5025,九级主轴转速：250，300，420，620，740，850，1400，1800，2600。因此由机床选取实际转速为850r/min

6

实际切削速度为v=πDn/1000=π*7.5*850/1000=20.03m/min 扩孔：同上得f=0.20mm/r，n=850r/min v=πDn/1000=π*7.94*850/1000=21.20m/min 3.4 钻倒角

f,n与钻ф7.94mm孔相同

v=πDn/1000=π*8.5*850/1000=22.70m/min 3.5钻φ3.15mm孔

钻削加工，采用直径φ3.15mm高速钢钻头，尺寸8mm由钻模保证。查文献(1)表5-21，由工件材料为45钢，碳含量约为0.42%~0.50%，得进给量f=0.13mm/r,切削速度为20m/min。 转速n=1000v/πD=1000*20/π*3.17=2021r/min 由机床选取实际转速为1880r/min 实际切削速度为：

v=πDn/1000=π*3.15*1880/1000=18.60m/min 3.6 钻φ3.7孔

钻削加工，采用直径φ3.7mm高速钢钻头，尺寸8mm由钻模保证。查文献(1)表5-21，由工件材料为45钢，碳含量约为0.42%~0.50%，得进给量f=0.13mm/r,切削速度为20m/min。

7

转速n=1000v/πD=1000*20/π*3.7=1721r/min 由机床选取实际转速为1880r/min 实际切削速度为：

v=πDn/1000=π*3.7*1880/1000=21.85m/min 3.7 铣1mm槽

1mm的槽面可用盘铣刀加工，铣刀规格为φ80*10。取每齿进给量为0.1mm/z，αp=1mm，αe=1mm;取主轴转速为375r/min，则相应的切削速度为：

υ=πDn/1000=π*80*375/1000m/min=94.25m/min 3.8攻螺纹

采用φ3.5mm精度6h的高速钢机动丝锥加工，尺寸8mm由钻模保证。由文献(1)表5-37，切削速度v=5~10m/min 由表5-38：选用精度高的高速钢机动丝锥，另v=9m/min,底孔为φ3.15mm，背吃刀量a =3.5-3.15=0.35mm,进给量即螺距，f=0.35mm/r. 主轴转速n=1000v/πD=1000*9/π*3.5=812r/min 由机床选取实际转速为850r/min 实际切削速度为：

v=πDn/1000=π*3.5*850/1000=9.35m/min

8

3.9钻φ2.5mm孔

钻削加工，采用直径φ2.5mm高速钢钻头，尺寸8mm由钻模保证。 查文献(1)表5-21，由工件材料为45钢，碳含量约为0.42%~0.50%，得进给量f=0.08mm/r,切削速度为20m/min。 转速n=1000v/πD=1000*20/π*2.5=2546r/min 由机床选取实际转速为2600r/min 实际切削速度为：

v=πDn/1000=π*2.5*2600/1000=20.42m/min

3.10 工时定额 3.10.1铣削

3.10.1.1粗铣端面

A. 机动时间

由文献<1>表5-43得铣削的计算公式为 T=(L+L1+L2)*i/fMz L1=【αe(D-αe)】0.5+(1~3),L2=2~5,L为铣削长度 fMz为工作台的水平进给量 fMz=nf,i铣削次数

D=80mm,αe =2.5mm,αp=10mm,n=235r/min,f=2mm/r，i=1; 取L1+L2=17mm

9

Tb =(10+17)*1/(2*235)=0.06min B.辅助时间由文献<1>确定 开停车 0.015min 升降铣刀 0.015min 对刀 0.02min 主轴运转 0.02min 清除铁屑 0.04min 卡尺测量 0.10min 装卸工件 1min 所以辅助时间

Tα=(0.015+0.015+0.02+0.02+0.04+0.1+1)min=1.21min C. 作业时间

TB= Tb+ Tα=(0.06+1.21)min=1.27min D. 常量工作场地时间Ts取α=3%,则 Ts= TBα=1.27*3% min =0.038min E. 休息与生理需要时间Tr取β=3%,则 Tr=TBβ=1.27*3% min =0.038min F. 单件时间

Tp=2*( Tb+Tα+ Ts+ Tr)=2*(0.06+1.21+0.038+0.038)min=2.69min 3.10.1.2 精铣端面

D=80mm, αe =0.5mm,αp=10mm，n=475r/min,f=0.5mm/r,i=1;

10

取L1+L2=12mm 同理

Tb =(10+12)*1/(0.5*475)=0.09min Tα=1.21min TB=0.09+1.21=1.3min Ts=1.3*3%=0.039min Tr=1.3*3%=0.039min Tp=2*( Tb+Tα+ Ts+ Tr)=2*(0.09+1.21+0.039+0.039)min=2.76min 3.10.1.3 铣1mm槽

D=80mm, αe=1mm, αp=1mm,n=375r/min,f=1mm/r,i=5 由文献<1>表5-44 L1+L2=11mm Tb=(10+11)*5/(1*375)=0.27min Tα=1.21min TB=0.27+1.21=1.48min Ts=1.48*3%=0.044min Tr=1.48*3%=0.044min Tp= Tb+Tα+ Ts+ Tr=0.27+1.21+0.044+0.044)min=1.57min

11

3.10.2 钻削

3.10.2.1钻ф7.94mm孔

钻孔： A. 机动时间

由文献<1>表5-43得钻削的计算公式为 T=(L+L1+L2)/fn L1=(1/2)Dcotk +(1~2),L2=0 D=7.5mm, k =15°,f=0.2mm/r，L=8mm; Tb =(8+(1/2)7.5cot15°+1)/(0.2*850)=0.14min B.辅助时间由文献<1>确定 开停车 0.015min 升降钻杆 0.015min 主轴运转 0.02min 装工件 0.5min 所以辅助时间

Tα=(0.015+0.015+0.02+0.5)min=0.55min C. 作业时间

TB= Tb+ Tα=(0.14+0.55)min=0.69min 扩孔： A. 机动时间

12

由文献<1>表5-43得扩孔的计算公式为 T=(L+L1+L2)/fn L1=(1/2)*(D-d)cotk +(1~2)

D=7.94mm, k =15°,f=0.2mm/r，L=8mm,a =(7.94-7.5)/2=0.005mm,查表得L2=3mm; Tb =(8+(1/2)*(7.94-7.5)cot15°+1)/(0.2*850)=0.07min B.辅助时间同上 C. 作业时间

TB= Tb+ Tα=(0.07+0.55)min=0.62min 铰孔： A. 机动时间

由文献<1>表5-43得绞孔的计算公式为 T=(L+L1+L2)/fn f=0.2mm/r，L=8mm,a =(0.016)/2=0.008m,查表得L1=0.1mm,L2=11mm; Tb =(8+0.1+11)/(0.2*850)=0.11min B.辅助时间同上 C. 作业时间

TB= Tb+ Tα=(0.11+0.55)min=0.66min 总的：

D. 常量工作场地时间Ts取α=3% Ts= TBα=0.69*3% min

13

E. 休息与生理需要时间Tr取β=3%,则 Tr=TBβ=0.69*3% min F. 单件时间

Tp=(1+6%)*(0.69+0.62+0.66)min=2.24min

3.10.2.2 钻φ3.15mm底孔

A. 机动时间

由文献<1>表5-43得铣削的计算公式为 T=(L+L1+L2) /fn L1=(1/2)Dcotk +(1~2),L2=0 D=3.15mm, k =15°,f=0.13mm/r，L=14.2mm; Tb =(14.2+(1/2)3.15cot15°+1)/(0.13*1880)=0.09min B.辅助时间由文献<1>确定 开停车 0.015min 升降钻杆 0.015min 主轴运转 0.02min 装工件 0.5min 所以辅助时间

Tα=(0.015+0.015+0.02+0.5)min=0.55min C. 作业时间

TB= Tb+ Tα=(0.09+0.55)min=0.64min

14

D. 常量工作场地时间Ts取α=3%,则 Ts= TBα=0.64*3% min E. 休息与生理需要时间Tr取β=3%,则 Tr=TBβ=0.64*3% min F. 单件时间

Tp=(1+6%)*(0.64)min=0.68min

3.10.2.3 钻φ3.7mm孔

A. 机动时间

由文献<1>表5-43得铣削的计算公式为 T=(L+L1+L2) /fn L1=(1/2)Dcotk +(1~2),L2=0 D=3.7mm, k =15°,f=0.13mm/r，L=4mm; Tb =(4+(1/2)3.7cot15°+1)/(0.13*1880)=0.04min B.辅助时间由文献<1>确定 开停车 0.015min 升降钻杆 0.015min 主轴运转 0.02min 清理铁屑0.04min 卡尺测量0.10min 卸工件 0.5min

15

所以辅助时间

Tα=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.10+0.5)min=0.69min C. 作业时间

TB= Tb+ Tα=(0.04+0.69)min=0.73min D. 常量工作场地时间Ts取α=3%,则 Ts= TBα=0.73*3% min E. 休息与生理需要时间Tr取β=3%,则 Tr=TBβ=0.73*3% min F. 单件时间

Tp=(1+6%)*(0.73)min=0.77min

3.10.2.4 攻螺纹

A. 机动时间

由文献<1>表5-43得铣削的计算公式为 T=(L+L1+L2) /fn+(L+L1+L2) /fn L1=(1~3)p,L2=(2~3)p L1=2p=0.7mm,L2=2p=0.7mm,f=0.35mm/r，n= n =850r/min,L=10.5mm; Tb =2*(10.5+0.7+0.7)/(0.35*850)=0.08min B.辅助时间由文献<1>确定 开停车 0.015min 升降钻杆 0.015min

16

主轴运转 0.02min 清除铁屑 0.04min 卡尺测量 0.10min 装卸工件 1min 所以辅助时间

Tα=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.10+1)min1.19min C. 作业时间

TB= Tb+ Tα=(0.08+1.19)min=1.27min D. 常量工作场地时间Ts取α=3%,则 Ts= TBα=1.27*3% min E. 休息与生理需要时间Tr取β=3%,则 Tr=TBβ=1.27*3% min F. 单件时间

Tp=(1+6%)*(1.27)min=1.28min

3.10.2.5 钻φ2.5mm孔

A. 机动时间

由文献<1>表5-43得铣削的计算公式为 T=(L+L1+L2) /fn L1=(1/2)Dcotk +(1~2),L2=0 D=2.5mm, k =15°,f=0.08mm/r，L=2.1mm;

17

Tb =(2.1+(1/2)2.5cot15°+1)/(0.08*2600)=0.04min B.辅助时间由文献<1>确定 开停车 0.015min 升降钻杆 0.015min 主轴运转 0.02min 清除铁屑 0.04min 卡尺测量 0.10min 装卸工件 1min 所以辅助时间

Tα=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.10+1)min1.19min C. 作业时间

TB= Tb+ Tα=(0.04+1.19)min1.23min D. 常量工作场地时间Ts取α=3%,则 Ts= TBα=1.23*3% min E. 休息与生理需要时间Tr取β=3%,则 Tr=TBβ=1.23*3% min F. 单件时间

Tp=(1+6%)*(1.23)min=1.30min 第4章

夹具设计

从前述的基准选择的分析及制定的工艺规程和工序卡。现选 择工序5工序9和工序10工序13来设计对应的专用夹具。

18

我的夹具是工序9的。

4.1专用钻床夹具设计

4.1.1 定位方案

由于工件被加工孔的轴线对两端面没有严格的垂直度要求, 为了简化夹具结构,采用大端台阶端面作为主要定位基准,在小端端面采用辅助支承，以此限制三个自由度;另选择工件外形两端圆弧在活动V形块和固定V形块之间定位。 活动V形块限制一个自由度,固定V形块限制两个自由度.实现工件正确定位.

对于两个加工孔φ7.94 而言,固定 V 形块,活动 V 形块定位基准都与工序基准重合,定 位误差Δdw(2-φ7.94 )=0 由上述分析可知,该定位方案合理,可行.

4.1.2 夹紧机构

针对大量生产的工艺特性,此夹具利用固定手柄压紧螺钉和活动V形块的一套夹紧机构把工件夹紧. 本夹具结构简单,操作方便,适用于大量生产小型连杆类零件

结论

为期两个星期的课程设计结束了，在本次设计中，我查了大量的资料，在网上也搜索了很多相关的典型零件的工艺规程等内容，在我设计困难的时候，我得到了我的指导老师

19

和多位同学的指导和帮助，同学们也给了我很大的支持和启发，因此，我的设计与老师同学的帮助是分不开的，在这里，我对帮助过我顺利完成课程设计的老师和同学表示真挚的感谢。我的课题题目是，小连杆的工艺规程，这是我第一次全方位的对所学科目的运用，从中发现了很多以前没有注意到的问题，也学到了很多的处理生产问题的技巧和方法，我觉得本次课程设计对我而言非常重要。既是对我大学三年的学习总结，也是为以后在工厂工作打下基础。在本次设计中，在老师的指导下，我完成了本次设计，学习了新的知识，很感谢学校为我创造这个学习设计的机会。 本次设计中，我查阅了大量的书籍，在此：对所有机械书籍的作者表示感谢。没有他们的辛勤劳动，不可能完成我的课程设计。由于我的知识有限，而且设计中实际生产的知识，因此，有很多缺点和错误，希望答辩时专家和老师们能给我指出，对此表示感谢。

在本次课程设计中，我们将设计主要分为两大部分进行，工艺编制部分和夹具设计部分。 在工艺部分中我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速，和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。其中，工序机床的进给量，主轴转速和切削速度，

20

需要计算并查手册确定。 在夹具设计部分，首先需要对工件的定位基准进行确定，然后选择定位元件及工件的夹紧，在对工件夹紧的选择上，我用了两种不同的夹紧方法，即粗铣下平面用的是螺钉压板夹紧机构，粗铣前后端面时用的是气动夹紧机构，两种方法在生产中都有各自的优点和不足但都广泛运用在生产中。然后计算铣削力以及夹紧工件需要的夹紧力，这也是该设计中的重点和难点。通过这次课程设计，我对大学三年所学的知识有了一次全面的综合运用也学到了许多上课时没涉及到的知识。尤其在利用手册等方面，对今后毕业出去工作都有很大的帮助。另外，在这次设计当中，指导老师武星老师在大多数时间牺牲自己的宝贵休息时间，对我们进行细心的指导，我对他们表示衷心的感谢，老师，您辛苦了。 在这次课程设计中，我基本完成了课程设计的任务，达到了课程设计的目的，但是，我知道自己的设计还有许多不足甚至错误，希望老师们能够谅解谢谢.

参考文献

[1]陈蔚芳、梁睿君 主编 机械制造工艺学课程设计指导书 南京航空航天大学机电学院 2014年1月

[2] 叶文华 陈蔚芳 马万太 主编 机械制造工艺与装备  哈尔滨工业大学出版社 2011年2 月出版

21

[3]机械夹具设计手册 电子版

[4] 于大国 主编 机械制造技术基础与工艺学课程设计教程 国防工业出版社 2013年6月出版

[5] 任青剑 主编 精密机械制造工艺设计 北京理工大学出版社 2013年4月出版

[6] 刘品 张叶晗 主编 机械精度设计与检测基础 哈尔滨工业大学出版 2013年3月出版

[7] 徐龙祥 主编 机械设计 高等教育出版社 2008年1月 [8] 吴拓 主编 现代机床夹具设计 北京 化学工业出版社2011年9月出版

22

第三篇：举例说明连杆机构在机械设备中的应用

——连杆机构在插秧机中的应用

机械工程学院黄玉成

摘要：本文中主要介绍国内水稻插秧机研究现状、国内外分插机构研究现状、传统插秧机分插机构、高速插秧机分插机构。其中，主要介绍了连杆机构在插秧机中的应用。

关键词：连杆机构、插秧机、曲柄摇杆、高速插秧机分插机构

1. 国内水稻插秧机研究现状

我国是首先研制并生产水稻插秧机的国家之一，我国对水稻插秧机的研究大致分为

以下三个阶段： (1)摸索阶段。1953 年原华东农业科学研究所将水稻插秧机作为一项科研课题，1956 年梳齿纵拉分秧原理初步定型，并制作出样机，1956 年 4 月全国第一届水稻插秧机试验座谈会在武昌召开，并对样机进行田间试验，证明了水稻插秧机械化可以实现，1965年广西 65 型人力插秧机通过鉴定，推动了水稻插秧机的发展。

图 1-1 步行式插秧机图 1-2 乘坐式插秧机

(2)实用阶段。1964 年我国研制出机动插秧机，分插机构采用曲柄摇杆式分插机构和转臂滑道式分插机构，上世纪70 年代为响应农业部推广带土苗移栽技术的号召，研制了即可插带土苗，又可插洗根大苗的两用插秧机，该系列基本满足我国各地农业需求，零件通用化达 80%~88%，部件通用化程度达到 70%。上世纪 80 年代，参照日本水稻插秧机研制了“中头日尾”式 2ZT 系列机型，该机型分插频率高，最高达到 260 次/min，行距 300mm，总共 6 行，试验证明该机适合带土中、小苗的插秧。

(3)推广阶段。我国通过大量引进和消化吸收国外先进水稻插秧机技术，结合我国基本国情和农艺要求，自主研制了高速插秧机，该机采用旋转式分插机构，旋转一周插秧 2 次，插秧效率得到明显提高。我国水稻插秧机市场不断变化，其主要特点是：

一、机型样式变化快;

二、需求区域和市场相对集中;

三、

需求主体向大型农场转变。日本插秧机在我国占据着较高的市场份额，并对我国插秧机市场逐渐形成垄断局面，市场占有率高达 90%以上。实践证明未来市场对乘坐式高速插秧机需求量将不断增大，随着国家补贴力度的不断提高，技术的不断创新，水稻插秧机市场在农业装备领域将会有非常大的发展前景。

2. 国内外分插机构研究现状

分插机构是水稻插秧机的核心工作部件，由插秧臂和齿轮箱组成，插秧臂与秧苗直接接触，用来分秧和取秧;齿轮箱的作用就是利用非圆齿轮非匀速比传动使得插秧臂按要求的轨迹准确的运转，分插机构性能的好坏直接决定插秧机的整体性能。

我国于 20 世纪 50 年代开始研究水稻插秧机，首先研制的是曲柄滑道式分插机构，且只能用于水洗苗的插秧，该分插机构较为复杂，分秧、取秧能力差。60 年代初期，日本开始研制曲柄摇杆式分插机构，与上述分插机构相比结构更加简单，性能更加稳定;60 年代末期，毯状秧苗开始在日本应用，使得插秧效率和质量大大提高;70 年代初期，推秧装置开始出现在分插机构上，降低了工作过程中秧苗回带率;70 年代末期，在曲柄上增加了配重块，使插秧频率达到 270 次/min，到目前为止，步行式插秧机上依然采用曲柄摇杆式分插机构。

20 世纪 80 年代日本开始了对高速插秧机分插机构的研究，高速插秧机采用行星轮系旋转式分插机构，该分插机构单位时间插秧次数比曲柄摇杆式分插机构提高一倍，于80 年代末期形成产品，并应用在乘坐式插秧机上。

20 世纪 90 年代初期，我国开始研究高速插秧机分插机构，浙江理工大学赵匀教授领导的课题组，经过多年的刻苦专研和不懈努力，在该领域取得较大成就，研制了多种旋转式分插机构，有圆柱齿椭圆齿行星系分插机构、偏心链轮式分插机构、差速式分插机构等。

3. 传统插秧机分插机构

传统分插机构的工作转速较低，主要有以下三种：摇臂导杆式分插机构、转臂滑道式分插机构和曲柄摇杆式分插机构。摇臂导杆式分插机构主要用于人力插秧机，结构较为简单，体积小，但工作效率低，插秧质量差。转臂滑道式分插机构结构较为复杂，滑道加工难度大，取秧可靠性较差，回带现象严重，大大影响了插秧效率，因此也没有得到大面积的推广应用。

曲柄摇杆式分插机构是最先应用到水稻插秧机的分插机构，结构简图如图 1-3 所示。20 世纪 70 年代日本开始研究小苗带土移栽技术和室内机械化育苗技术，在原有的基础上不断创新，研制了曲柄摇杆式分插机构，该机构增加了推秧装置，大大降低了秧苗回带、漂秧现象的发生，但该结构复杂，加工工艺要求高，而且当插秧频率较高时会产生振动。

曲柄摇杆式分插机构在我国使用广泛，既用于步行式插秧机，也用于乘坐式插秧机，该机具在我国市场上的代表机型是 2ZT-935。为了适应双季稻和三季稻的种植模式，浙江金华农机化研究所研制了多熟制水稻插秧机，该插秧机插秧轨迹可达 276mm，在对高秧苗进行插秧时不会出现“搭桥”现象，机插后直立性

好，但曲柄长度增加时，整体抖动厉害，会出现分秧不均、栽插不稳等现象。

图 1-3 曲柄摇杆式分插机构结构简图

4. 高速插秧机分插机构

20 世纪 80 年代国外开始对新型分插机构进行研究，用以取代传统的曲柄摇杆式分插机构，其中日本研制的偏心齿轮行星系分插机构和椭圆齿轮行星系分插机构就是典型的代表。我国从 20 世纪 90 年代开始研究高速插秧机分插机构，该研究致力于达到提高插秧质量和插秧效率双重标准。旋转式分插机构是高速插秧机的核心部件，主要包括插秧臂和插秧旋转箱两部分，在插秧过程中，插秧臂起到分秧、取秧、推秧的作用;插秧旋转箱为分插机构提供动力，插秧旋转箱内偏心齿轮或者非圆齿轮之间相互啮合使得插秧爪尖点形成所需轨迹;旋转式分插机构具有插秧高效、振动较小等优点。随着插秧技术的逐渐成熟，对分插机构的研究进展也在不断突破，到目前为止，高速插秧机分插机构主要有以下几种：

1.偏心齿轮行星系分插机构

偏心齿轮行星系分插机构是由日本成功研制，并在我国申请了发明专利，结构简图如图 1-4 所示。该机构主要由 5 个半径完全相同的偏心齿轮、2 个插秧臂 1 和行星架 5组成，太阳轮 4 安装在行星架上，两侧对称布置两对齿轮，行星架 5 与太阳轮 4 同轴转动，插秧臂1 与行星轮2 连接在一起，工作时，行星架 5 绕着中心轴匀速转动并提供动力，中间轮在旋转的同时与太阳轮不断啮合，同时与行星轮啮合使得行星轮连续转动，行星轮带动插秧臂作复合运动。插秧臂上的各点作平面复合运动：其相对运动是相对行星架作不等速逆向转动，牵连运动是随着行星架作匀速转动，插秧爪尖点即可形成特殊的“腰子形”插秧轨迹。偏心齿轮行星系分插机构加工工艺简单，但是在齿隙变化时引起的振动较大，必须安装缓冲装置，我国水稻种植机械专家对上述问题进行了分析，采用双齿轮重叠结构替代单齿轮结构，可以明显降低齿隙变化引起的振动对整机的影响。

2.正齿行星轮系分插机构

正齿行星轮系分插机构结构简图如图 1-5 所示。该机构主要包括 7 个特殊齿轮，其中 4 个正圆齿轮完全一致，3 个的椭圆齿轮完全一致，3 个椭圆齿轮

都是绕其焦点进行不断转动，且初始相位角相同。太阳轮 1 安装在行星架上，中间圆齿轮与中间椭圆齿轮、行星轮与插秧臂固定在一起，分插机构在插秧过程中，插秧臂一边绕旋转中心作匀速圆周运动，一边随行星轮作非匀速转动，这两种运动的复合运动即可使插秧爪尖点实现所需的插秧轨迹和插秧要求，再通过选择合适的技术参数，就可以达到农艺要求的插秧轨迹。

图 1-4 偏心齿轮行星系分插机构结构简图图 1-5 正齿行星轮系分插机构结构简图

3.椭圆齿轮行星系分插机构

椭圆齿轮行星系分插机构结构简图如图 1-6 所示，主要由5 个完全相同的椭圆齿轮、圆盘式行星架和 2 个插秧臂组成。其中太阳轮安装在机架上，在初始安装位置 5 个椭圆齿轮长轴共线，中间轮和行星轮需要确定安装角度。

图 1-6 椭圆齿轮行星系分插机构结构简图

1.行星轮 2.太阳轮 3.链条 4.张紧轮 5.插秧臂 6.行星架

图 1-7 偏心链轮式分插机构结构简图

工作时，太阳轮不动，行星架匀转动，中间轮在绕太阳轮旋转的同时，带动行星轮转动，插秧臂和行星轮安装在一起，因此插秧臂在随行星轮转动的同时也随行星架转动，从而得到要求的插秧轨迹。该分插机构惯性小，因此对秧苗的冲击较小，可以明显降低秧苗损伤率。

4.偏心链轮式分插机构

偏心链轮式分插机构结构简图如图 1-7 所示，主要由两个完全相同的偏心链轮、2个张紧轮和 2 个插秧臂组成，2 个偏心链轮的传动比不断变化来满足分插机构的非匀速传动，链条的松紧变化依靠张紧轮来调整。该机构的主要特点是插秧效率高，但机构复杂，行星架体积较大，转动惯量大，成本高，没有齿轮传动稳定、可靠。

5. 参考文献

[1]秦龙杰,白玉成.浅析我国水稻插秧机现状和发展前景[J].农业机械,2005(2): 42~43. [2]陶冶,温兆麟.水稻插秧机的研究与发展[J].农机化研究,1999(3): 6~9. [3]柳春柱,任世虎,陈先军,等.新型高速插秧机的研究[J].现代化农业,1999(1): 32~33. [4][日]梅田重夫,穗波信雄.插秧机构分插机的动特性[J].农业机械学会志,1980,(1):51~56. [5]L.S Guo, W.J.Zhang.Kinematic analysis of a rice transplanting mechanism with eccentricplanetary gear trains[J].Mechanism and Machine Theory,2001,36(11): 1175~1188.

[6]陈德俊,邬介年,徐锦大.多熟制水稻插秧机分插机构的研究[J].农业机械学报,1992,23(2): 23~28.

第四篇：连杆类的零件的设计

连杆夹具设计说明书 目 录

序言……………………………………………………………………………………4 一. 零件的分析

1零件的作用…………………………………………………………………………4 2零件的工艺分析……………………………………………………………………4 二.毛坯制造

1确定毛坯的制造形式………………………………………………………………5 二. 工艺规程设计

1基面的选择…………………………………………………………………………5 2制定机械加工工艺路线……………………………………………………………5 四.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

1.面的加工(所有面)………………………………………………………………7 2.孔的加工……………………………………………………………………………7 五.确定切削用量及基本工时

1.工序Ⅰ切削用量及基本时间的确定………………………………………………9 2.工序Ⅱ切削用量及基本时间的确定……………………………………………10 3.工序Ⅲ切削用量及基本时间的确定……………………………………………11 4 .工序Ⅳ切削用量及基本时间的确定……………………………………………12 5.Ⅴ切削用量及基本时间的确定…………………………………………………13 6. 工序Ⅵ的切削用量及基本时间的确定…………………………………………14 7.工序Ⅷ的切削用量及基本时间的确定…………………………………………15 8 .工序Ⅸ的切削用量及基本时间的确定…………………………………………16 9. 工序Ⅹ的切削用量及基本时间的确定…………………………………………16 六.夹具的选择与设计………………………………………………………………16 1.夹具的选择………………………………………………………………………17 2.夹具的设计………………………………………………………………………17 七. 选择加工设备

1.选择机床，根据不同的工序选择机床.…………………………………………18 八.选择刀具

1. 选择刀具，根据不同的工序选择刀具…………………………………………18 九. 选择量具

1.选择加工面的量具………………………………………………………………19 2.选择加工孔量具…………………………………………………………………19 3.选择加工槽所用量具……………………………………………………………19 参考文献…………………………………………………………………………… 19

序言

机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。

在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。

一、 零件的分析

(一)零件的作用

题目所给定的零件是B6065牛头刨床推动架，是牛头刨床进给机构的中小零件，φ32mm孔用来安装工作台进给丝杠轴，靠近φ32mm孔左端处一棘轮，在棘轮上方即φ16mm孔装一棘爪，φ16mm孔通过销与杠连接杆，把从电动机传来的旋转运动通过偏心轮杠杆使推动架绕φ32mm轴心线摆动，同时拨动棘轮，带动丝杠转动，实现工作台的自动进给。

(二)零件的工艺分析

由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。

由零件图可知，φ

32、φ16的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：

1.φ32mm孔为中心的加工表面

这一组加工表面包括：φ32mm的两个端面及孔和倒角，φ16mm的两个端面及孔和倒角。 2.以φ16mm孔为加工表面

这一组加工表面包括，φ16mm的端面和倒角及内孔φ10mm、M8-6H的内螺纹，φ6mm的孔及120°倒角2mm的沟槽。

这两组的加工表面有着一定的位置要求，主要是： (1)φ32mm孔内与φ16mm中心线垂直度公差为0.10; (2)φ32mm孔端面与φ16mm中心线的距离为12mm。

由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第一组，再加工第二组，然后借助与专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。

二、毛坯的制造 1 .确定毛坯的制造形式

根据零件材料HT200,确定毛坯为灰铸铁，生产类型为中小批量，可采用一箱多件砂型铸造毛坯。由于φ32mm的孔需要铸造出来，故还需要安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。

三、工艺规程设计

(一)基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 (1)粗基面的选择

对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，B6065刨床推动架以外圆作为粗基准。 (2)精基面的选择

精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择φ32的孔和φ16的孔作为精基准。

(二)制定机械加工工艺路线 (1)工艺路线方案一 工序I 铣φ32mm孔的端面 工序II 铣φ16mm孔的端面

工序III 铣φ32mm孔和φ16mm孔在同一基准的两个端面 工序IV 铣深9.5mm宽6mm的槽 工序V 车φ10mm孔和φ16mm的基准面

工序VI 钻φ10mm和钻、半精铰、精铰φ16mm孔，倒角45°。用Z525立式钻床加工。 工序VII 钻、扩、铰φ32mm，倒角45°。选用Z550立式钻床加工 工序VIII 钻半、精铰、精铰φ16mm,倒角45°。选用Z525立式钻床 工序Ⅸ 钻螺纹孔φ6mm的孔，攻丝M8-6H。选用Z525立式钻床加工 工序Ⅹ 钻φ6mm的孔，锪120°的倒角。选用Z525立式钻床加工 工序Ⅺ 拉沟槽R

第五篇：实现预定轨迹的平面四连杆机构的优化设计

汕头大学工学院 09机电系citycars

摘 要： 四连杆机构是工程上广泛应用的传动机构，按照预定的轨迹曲线设计平面连杆机构，就是要确定机构的各尺寸参数和连杆上的描点位置，使该点所描的连杆曲线与预定的轨迹相符。利用软件Matlab优化工具箱进行优化设计，使得实际运动轨迹与预定的轨迹误差最小，得到最优的连杆参数。

关键词：平面四连杆机构 预定轨迹 优化设计

For achieving the orbit of the plane four bar linkage

of optimization design Abstract： Four bar linkage is widely used in engineering transmission mechanism, according to the predetermined path curve planar linkage mechanism design is to determine the size of the agency and the parameters of the tracing points, and make the point of link curve and draw a path consistent. Use of software Matlab optimal toolbox for optimum design, make the actual trajectory and scheduled path error smallest, the optimal parameters of the connecting rod. Key words: Plane four bar linkage Scheduled path Optimization design 1 问题描述

设计一平面四连杆机构，如图1所示。要求曲柄在运动过程中实现运动轨迹y2x，2x5，因传递力的需要，最小转动角大于50度。

图1 2 建立优化数学模型

2.1 确定设计变量

根据设计要求，由机械原理知识可知，设计变量有L

1、L

2、L

3、L

4、。将曲柄的长度取为一个单位长度1，其余三杆长可表示为L1的倍数。由图1所示的几何关系可知

2(L1L2)2L2L34arccos

2L3L4为杆长的函数。另外，根据机构在机器中的许可空间，可以适当预选机架L4的长度，取L4=5，经以上分析，只剩下L

2、L3两个独立变量，所以，该优化问题的设计变量为

XX1,X2L2,L3

TT因此。本优化设计为一个二维优化问题。 2.2 建立目标函数

按轨迹的优化设计，可以将连杆上M点xmi,ymi与预期轨迹点坐标偏差最小为寻优目标，其偏差为xixMixi和yiyMiyii1,2,,xn，如图2。为此，把摇杆运动区间2到5分成S等分，M点坐标有相应分点与之对应。将各分点标号记作i，根据均方根差可建立其目标函数，即

fXxMixiyMiyi221/2min

yMiL3sin

xMi3L3cos

yi2xi

3s

xi1(i1)，S为运动区间的分段数

2(L1L2)2L2L43arccos

2LL34于是由以上表达式便构成了一个目标函数的数学表达式，对应于每一个机构设计方案(即给定X1,X2)，即可计算出均方根差fX。

图 2 2.3 确定约束条件

根据设计条件，该机构的约束条件有两个方面：一是传递运动过程中的最小传动角应大于50度;二是保证四杆机构满足曲柄存在的条件。以此为基础建立优化线束条件。 ①保证传动角50

图 3 按传动条件，根据图3可能发生传动角最小值的位置图，由余弦定理

cos500.6428

arccos(L1L4)L2L32L2L3222arccos0.6428

(见图3(a))

所以

2L31.2496L2L

3(a)

(L1L4)2L22arccosL2L3(L4L1)2L2L3222arccos0.6428

(见图3(b))

所以

2

2 L2L3(L4L1)1.2496L2L3

(b) 2式(a)、(b)为两个约束条件，将L11，L45，L2x1，L3x2代入式(a)、(b)，得

g1xx1x21.2496x1x236022

g2xx1x21.2496x1x2160

22②曲柄存在的条件

按曲柄存在条件，由机械原理知识可知

L2L1，L3L1，L1L4L2L3

L1L2L3L4，L1L3L2L4

把它们写成不等式约束条件(将L11，L45，L2x1，L3x2代入上式)，得

g3x1x10

g4x1x20

g5x6x1x20

g6xx1x240 g7xx2x140

经过分析，上述七个约束条件式中，g1X和g2X为紧约束条件，g3X~g7X为松约束条件，即满足g1X0和g2X0的

X，必满足不等式g3X0~g7X0，所以本优化问题实际起作用的只有g1X和g2X两个不等式约束条件。 2.4 写出优化数学模型

综上所述，可得本优化问题的数学模型为 minfXxi0sMixiyMiyi221/2

XX1,X2L2,L3

TTs.t

g1xx12x221.2496x1x2360

g2xx12x221.2496x1x2160

即本优化问题具有两个不等式约束的二维约束优化问题。 3 选择优化方法及优化结果

3.1 选取Matlab 2011a版优化工具箱进行本优化问题优化。取初始点X03,2T，优化结果为

Xx1,x2T5.10,2.692.41

T，

即L2=5.10(长度单位)，L3=2.69(长度单位);

ffX3.2 验证优化结果

利用优化结果反求连杆M点运动轨迹，并与理论轨迹比较，如图所示

图 M点运动理论轨迹与实际轨迹

由M点实际运动轨迹可以看出，与理论轨迹的误差最大不超过1.4，根据设计要求可以认为在误差允许范围内。 4 结论

利用软件Matlab来优化预定运动轨迹的平面四连杆机构的设计，得出最优的四杆参数。利用这最优参数进行设计时，连杆实际运动轨迹与理论运动轨迹误差最小。

参考文献：

[1] 张鄂，买买提明.现代设计理论与方法.北京：科学出版社，2007.13-90 [2] 孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理.第七版，北京：高等教育出版社，2006.135-138 [3] 张志涌，杨祖樱等编著.MATLAB 教程：R2010a.北京：北京航天航空大学出版社，2010.8.188-200