機械原理課程設(shè)計半自動鉆床設(shè)計

1、機械原理課程設(shè)計說明書 2014 6,127,4 1 目 錄一、設(shè)計題目11、設(shè)計題目12、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求13、設(shè)計任務(wù)24、機構(gòu)示意圖.2二、運動方案設(shè)計3 1、工作原理和工藝動作分解32、機械執(zhí)行機構(gòu)的選擇和評定43、根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖84、機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計選擇和評定9三、執(zhí)行機構(gòu)尺寸設(shè)計91、執(zhí)行機構(gòu)各部分尺寸設(shè)計92、機構(gòu)運動簡圖.123、三維裝配圖. .12四、設(shè)計總結(jié).13五、參考文獻(xiàn).13一、設(shè)計題目1、設(shè)計題目一：半自動鉆床2、簡介半自動鉆床機能夠?qū)崿F(xiàn)送料、定位、和孔一體化的功能。設(shè)計要求的機床的送料機構(gòu)工作行程大于等于35mm，動力鉆頭工作行程大于20

2、mm，電動機轉(zhuǎn)速1400r/min，每分鐘2件構(gòu)件加工就好。半自動鉆床機有送料機構(gòu)，定位夠，進(jìn)到機構(gòu)以及電動機組成，送料機夠?qū)⒈患庸すぜ迫爰庸の恢貌⒂卸ㄎ粰C構(gòu)是被加工工件可靠固定，最終由進(jìn)到機構(gòu)負(fù)責(zé)動力頭的升降來進(jìn)行鉆孔工作。選擇送料機構(gòu)是要考慮被加工的構(gòu)件的形狀，送料機構(gòu)要以直線、間隙、定量的將要加工的構(gòu)件送入加工臺，可用來會往復(fù)移動構(gòu)件走直線軌跡段推構(gòu)件向前進(jìn)，用定位機構(gòu)來定位柱構(gòu)件的要被加工的位置，夾緊之后再鉆孔，打好孔之后再退刀，退出是可以用送料機夠送的構(gòu)件推出加工臺，以此來實現(xiàn)循環(huán)加工。3 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 (1)設(shè)計原始數(shù)據(jù)如下表所示：進(jìn)料機構(gòu)工作行程mm定位機構(gòu)工作行程mm動

3、力頭工作行程mm電動機轉(zhuǎn)速r/min工作節(jié)拍（生產(chǎn)率）件/min35252014002 表1 半自動鉆床凸輪設(shè)計數(shù)據(jù) 凸輪軸轉(zhuǎn)角10203045607590270300360送料快進(jìn)休止快退休止定位夾緊休止快進(jìn)及夾緊休止快退進(jìn)刀休止快進(jìn)工進(jìn)快退休止表2 機構(gòu)運動循環(huán)要求(2)設(shè)計要求： 半自動鉆床一般至少包括凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)；至少設(shè)計出三種能實現(xiàn)該分類機運動形式要求的機構(gòu)，繪制所選機構(gòu)的機構(gòu)示意圖（繪制在說明書上），比較其優(yōu)缺點，并最終選出一個自己認(rèn)為最合適的機構(gòu)進(jìn)行機構(gòu)綜合設(shè)計，繪制出其機構(gòu)運動簡圖。 1.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配(皮帶傳動傳動比i2，每級齒輪

4、傳動傳動比i7.5)。 2.在圖紙上畫出半自動鉆床的傳動系統(tǒng)方案圖。3、設(shè)計任務(wù)（1）本題設(shè)計的時間為一周；（2）根據(jù)功能要求，確定工作原理和工藝動作分解；（3）執(zhí)行機構(gòu)選型與設(shè)計：構(gòu)思出至少3種運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經(jīng)對所有運動方案進(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；（4）對選擇的方案畫出機構(gòu)運動循環(huán)圖；（5）機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計；（6）對選擇的方案執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行尺寸設(shè)計；（6）編寫設(shè)計說明書，附源程序和計算結(jié)果。 4、半自動鉆床示意圖 圖1、半自動鉆床示意圖1、 帶輪 2、有凹槽的圓柱凸輪 3.4連體凸輪(4夾緊和3定位) 5、進(jìn)刀凸輪6、 進(jìn)刀機構(gòu)連桿

5、7、進(jìn)刀齒輪（兩齒輪相同） （a1,a2,a3,a4分別為各機構(gòu)復(fù)位彈簧）3 二、運動方案設(shè)計1、工作原理和工藝動作分解（1）工作原理：半自動鉆床的工作原理是利用鉆頭的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)刀切削掉工件的余料而得到工件尺寸形狀。工藝動作過程由送料、定位夾緊、進(jìn)刀三部分組成。各個機構(gòu)的運動由同一電動機驅(qū)動，運動由電動機經(jīng)過減速裝置后分為兩路，一路隨著傳動系統(tǒng)傳送動力到定位夾緊機構(gòu)和進(jìn)刀機構(gòu)，分別帶動凸輪做轉(zhuǎn)動控制連桿對工件的定位和通過齒輪帶動齒條和動力頭做往復(fù)直線運動。另一路直接傳動到送料機構(gòu)，控制的送料機構(gòu)的進(jìn)退。即該系統(tǒng)由電動機驅(qū)動，通過變速傳動將電動機的轉(zhuǎn)速由1400r/min降到主軸的2r/min，與

6、傳動軸相連的凸輪機構(gòu)控制送料，定位夾緊和進(jìn)刀等工藝動作。三個執(zhí)行構(gòu)件的運動形式為： 1.進(jìn)刀機構(gòu)動力頭做垂直的往復(fù)直線運動，下移到最低點后立刻上移。在下移之前有一段休止時間，此段時間則用于送料和定位夾緊。其中動力頭的行程為20mm。 2.送料機構(gòu)做水平的往復(fù)運動，工作行程是35mm。初始時，送料機構(gòu)迅速地將被加工工件送到指定加工位置，稍作停頓后立即返回，且其在工件的加工過程中保持休止。 3.定位夾緊機構(gòu)在水平面內(nèi)做近似垂直直線運動，在工件的加工過程中對工件起固定的作用。其中夾緊裝置的垂直行程為25mm。 (2) 工藝動作分解：原動機輸出動力送料機構(gòu)功能變速齒輪機構(gòu) 送料、定位夾緊、進(jìn)刀依靠凸輪

7、機構(gòu)協(xié)調(diào)工作定位夾緊機構(gòu)功能進(jìn)刀機構(gòu)功能 2、機械執(zhí)行機構(gòu)的選擇和評定（1） 進(jìn)刀執(zhí)行機構(gòu) 方案一：采用一個直動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)并結(jié)合滑塊導(dǎo)桿傳遞齒輪齒條機構(gòu)。進(jìn)刀時，凸輪在推程階段運行，其通過機構(gòu)傳遞帶動齒輪齒條嚙合，進(jìn)而帶動動力頭完成鉆孔。導(dǎo)桿垂直移動的距離即為齒輪弧轉(zhuǎn)動的角度，且齒輪齒條傳動具有穩(wěn)定性。 方案二：采用一個曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)來傳遞齒輪齒條機構(gòu),但由于沒有杠桿，所以不能傳動很大的范圍。 方案三：用凸輪直接帶動擺桿運動，結(jié)構(gòu)比較緊湊，但是擺桿缺少彈簧相連，很難實現(xiàn)工作后的復(fù)位動作。（最終選擇方案一）（2） 供料機構(gòu) 方案一：采用一個直動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來完成送料機構(gòu)的往復(fù)

8、運動。通過凸輪機構(gòu)和導(dǎo)桿滑塊實現(xiàn)送料時的快進(jìn)、休止和快退的動作。由于采用了杠桿，故其能夠完成送料的較大傳動距離。其中彈簧起到復(fù)位作用。 方案二：較方案一結(jié)構(gòu)簡單，但由于缺少杠桿，為達(dá)到壓力角要求，要求凸輪基圓半徑較大，不利于遠(yuǎn)距離的運動傳遞，使制造成本升高，機構(gòu)笨重。方案三：由于在空間上軸與軸之間的距離較大，選用以下四桿機構(gòu)的尺寸太小。（最終選擇方案一）(3) 定位執(zhí)行機構(gòu)方案一：定位系統(tǒng)采用的是一個對心直動平底從動件盤型凸輪，因為定位系統(tǒng)要有間歇，所以就要使用凸輪機構(gòu)。 方案二：該定位機構(gòu)沒有凸輪不具備間歇運動的特性, 和方案一不同，效率等也有所差別。 方案三： 采用彈力急回間歇機構(gòu)來代替偏

9、置直動滾子從動件盤型凸輪，它是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成單側(cè)停歇的往復(fù)運動。這樣也可以完成實際要求，但是為了使設(shè)計的機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能節(jié)省材料，所以還是選偏置直動滾子從動件盤型凸輪來完成定位。 （最終選擇方案一）(4)夾緊機構(gòu)選用以及工作原理同定位機構(gòu)(不再詳細(xì)介紹)3、根據(jù)工藝動作和協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖 （1）機構(gòu)工藝與功能 功能執(zhí)行機構(gòu)工藝動作執(zhí)行構(gòu)件夾緊凸輪機構(gòu)橫向移動夾緊塊鉆入齒輪齒條機構(gòu)垂直往復(fù)移動鉆頭輸送物料送料頭定軌運動凸輪機構(gòu)止擋止擋塊往復(fù)運動凸輪機構(gòu)(2）機構(gòu)組合 五個機構(gòu)相互配合，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，夾緊，推送，鉆孔的復(fù)合運動緊湊銜接帶動機構(gòu)，考慮合并使用。（3）運動協(xié)調(diào)設(shè)計 輸送由2圓柱凸

10、輪，送料頭組合完成，實現(xiàn)間歇送料。止擋由凸輪3和止擋塊完成凸輪旋轉(zhuǎn)一周完成一次工作循環(huán)。夾緊由凸輪4和夾緊塊完成。鉆頭進(jìn)給由凸輪5和齒輪齒條機構(gòu)完成。完成整個工作循環(huán)。（4）運動循環(huán)圖 （圖2 半自動鉆床的運動循環(huán)圖） 4、機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計選擇和評定 減速傳動機構(gòu): 方案一：由于電動機的轉(zhuǎn)速是1400r/min,而設(shè)計要求的主軸轉(zhuǎn)速為2r/min，利用星輪進(jìn)行大比例的降速，然后用圓錐齒輪實現(xiàn)方向的轉(zhuǎn)換。 方案二：定軸輪系傳動;傳動比=n輸入/n輸出=700,傳動比很大，要用多級傳動。 （最終選擇：方案一）三 執(zhí)行機構(gòu)尺寸設(shè)計1、執(zhí)行機構(gòu)各部分尺寸設(shè)計（1）進(jìn)刀機構(gòu)：工作行程為20mm;各桿尺

11、寸如下：cd=50mm，bc=20mm，ce=50mm，ef=125mm圓弧齒條設(shè)計如下：計圓形齒條,根據(jù)刀頭的行程和凸輪的擺角,設(shè)計出圓形齒輪 的半徑r=l/，由=18，l=20mm，得到r=63.69mm兩相同齒輪設(shè)計：m=2，齒數(shù)z=25，壓力角=20齒條設(shè)計：m=2，z=40，壓力角=20凸輪設(shè)計：基圓半徑rb=50mm，最大壓力角max=29，最小曲率半徑min=20mm （2）送料機構(gòu)的設(shè)計計算送料機構(gòu)根據(jù)要求，進(jìn)料機構(gòu)工作行程為35mm， 各桿尺寸如下：ab=100mm，bc=50mm，cd=50mm 送料機構(gòu)凸輪設(shè)計：基圓半徑rb=50mm,最大壓力角max=23，最小曲率半徑min=32mm。 （3）定位夾緊機構(gòu)的設(shè)計計算定位機構(gòu)行程為25mm各桿尺寸如下：ab=50mm，bc=100mm，cd=50mm，dg=20mm，bf=20mm定位機構(gòu)凸輪設(shè)計：基圓半徑rb=50mm，最大壓力角max=28，最小曲率半徑min=25mm。 (以下連體凸輪分開表示,更加直觀) 定位機構(gòu)凸輪 夾緊機構(gòu)凸輪2、機構(gòu)運動簡圖3、三維裝配圖 四.設(shè)計總結(jié) 五、參考文獻(xiàn)1. 鄭文緯吳克堅 機械原理m.高等教育出版社，1956.101997.10.2.孫桓葛