機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)半自動(dòng)鉆床設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2014 6,127,4 1 目 錄一、設(shè)計(jì)題目11、設(shè)計(jì)題目12、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求13、設(shè)計(jì)任務(wù)24、機(jī)構(gòu)示意圖.2二、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)3 1、工作原理和工藝動(dòng)作分解32、機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇和評(píng)定43、根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖84、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇和評(píng)定9三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)91、執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分尺寸設(shè)計(jì)92、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖.123、三維裝配圖. .12四、設(shè)計(jì)總結(jié).13五、參考文獻(xiàn).13一、設(shè)計(jì)題目1、設(shè)計(jì)題目一：半自動(dòng)鉆床2、簡(jiǎn)介半自動(dòng)鉆床機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)送料、定位、和孔一體化的功能。設(shè)計(jì)要求的機(jī)床的送料機(jī)構(gòu)工作行程大于等于35mm，動(dòng)力鉆頭工作行程大于20

2、mm，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1400r/min，每分鐘2件構(gòu)件加工就好。半自動(dòng)鉆床機(jī)有送料機(jī)構(gòu)，定位夠，進(jìn)到機(jī)構(gòu)以及電動(dòng)機(jī)組成，送料機(jī)夠?qū)⒈患庸すぜ迫爰庸の恢貌⒂卸ㄎ粰C(jī)構(gòu)是被加工工件可靠固定，最終由進(jìn)到機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)動(dòng)力頭的升降來(lái)進(jìn)行鉆孔工作。選擇送料機(jī)構(gòu)是要考慮被加工的構(gòu)件的形狀，送料機(jī)構(gòu)要以直線、間隙、定量的將要加工的構(gòu)件送入加工臺(tái)，可用來(lái)會(huì)往復(fù)移動(dòng)構(gòu)件走直線軌跡段推構(gòu)件向前進(jìn)，用定位機(jī)構(gòu)來(lái)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(jī)夠送的構(gòu)件推出加工臺(tái)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)循環(huán)加工。3 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 (1)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)如下表所示：進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程mm定位機(jī)構(gòu)工作行程mm動(dòng)

3、力頭工作行程mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min工作節(jié)拍（生產(chǎn)率）件/min35252014002 表1 半自動(dòng)鉆床凸輪設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求(2)設(shè)計(jì)要求： 半自動(dòng)鉆床一般至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)；至少設(shè)計(jì)出三種能實(shí)現(xiàn)該分類(lèi)機(jī)運(yùn)動(dòng)形式要求的機(jī)構(gòu)，繪制所選機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖（繪制在說(shuō)明書(shū)上），比較其優(yōu)缺點(diǎn)，并最終選出一個(gè)自己認(rèn)為最合適的機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)，繪制出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 1.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配(皮帶傳動(dòng)傳動(dòng)比i2，每級(jí)齒輪

4、傳動(dòng)傳動(dòng)比i7.5)。 2.在圖紙上畫(huà)出半自動(dòng)鉆床的傳動(dòng)系統(tǒng)方案圖。3、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）本題設(shè)計(jì)的時(shí)間為一周；（2）根據(jù)功能要求，確定工作原理和工藝動(dòng)作分解；（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)：構(gòu)思出至少3種運(yùn)動(dòng)方案，并在說(shuō)明書(shū)中畫(huà)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)；（4）對(duì)選擇的方案畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（5）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（6）對(duì)選擇的方案執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)；（6）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，附源程序和計(jì)算結(jié)果。 4、半自動(dòng)鉆床示意圖 圖1、半自動(dòng)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(jī)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(jī)構(gòu)復(fù)位彈簧）3 二、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)1、工作原理和工藝動(dòng)作分解（1）工作原理：半自動(dòng)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(dòng)作過(guò)程由送料、定位夾緊、進(jìn)刀三部分組成。各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)由同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速裝置后分為兩路，一路隨著傳動(dòng)系統(tǒng)傳送動(dòng)力到定位夾緊機(jī)構(gòu)和進(jìn)刀機(jī)構(gòu)，分別帶動(dòng)凸輪做轉(zhuǎn)動(dòng)控制連桿對(duì)工件的定位和通過(guò)齒輪帶動(dòng)齒條和動(dòng)力頭做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。另一路直接傳動(dòng)到送料機(jī)構(gòu)，控制的送料機(jī)構(gòu)的進(jìn)退。即該系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)變速傳動(dòng)將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由1400r/min降到主軸的2r/min，與

6、傳動(dòng)軸相連的凸輪機(jī)構(gòu)控制送料，定位夾緊和進(jìn)刀等工藝動(dòng)作。三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式為： 1.進(jìn)刀機(jī)構(gòu)動(dòng)力頭做垂直的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，下移到最低點(diǎn)后立刻上移。在下移之前有一段休止時(shí)間，此段時(shí)間則用于送料和定位夾緊。其中動(dòng)力頭的行程為20mm。 2.送料機(jī)構(gòu)做水平的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工作行程是35mm。初始時(shí)，送料機(jī)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(guò)程中保持休止。 3.定位夾緊機(jī)構(gòu)在水平面內(nèi)做近似垂直直線運(yùn)動(dòng)，在工件的加工過(guò)程中對(duì)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(dòng)作分解：原動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力送料機(jī)構(gòu)功能變速齒輪機(jī)構(gòu) 送料、定位夾緊、進(jìn)刀依靠凸輪

7、機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作定位夾緊機(jī)構(gòu)功能進(jìn)刀機(jī)構(gòu)功能 2、機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇和評(píng)定（1） 進(jìn)刀執(zhí)行機(jī)構(gòu) 方案一：采用一個(gè)直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)行凸輪機(jī)構(gòu)并結(jié)合滑塊導(dǎo)桿傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu)。進(jìn)刀時(shí)，凸輪在推程階段運(yùn)行，其通過(guò)機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合，進(jìn)而帶動(dòng)動(dòng)力頭完成鉆孔。導(dǎo)桿垂直移動(dòng)的距離即為齒輪弧轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，且齒輪齒條傳動(dòng)具有穩(wěn)定性。 方案二：采用一個(gè)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)來(lái)傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu),但由于沒(méi)有杠桿，所以不能傳動(dòng)很大的范圍。 方案三：用凸輪直接帶動(dòng)擺桿運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)比較緊湊，但是擺桿缺少?gòu)椈上噙B，很難實(shí)現(xiàn)工作后的復(fù)位動(dòng)作。（最終選擇方案一）（2） 供料機(jī)構(gòu) 方案一：采用一個(gè)直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)行凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)完成送料機(jī)構(gòu)的往復(fù)

8、運(yùn)動(dòng)。通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿滑塊實(shí)現(xiàn)送料時(shí)的快進(jìn)、休止和快退的動(dòng)作。由于采用了杠桿，故其能夠完成送料的較大傳動(dòng)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(jiǎn)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(yùn)動(dòng)傳遞，使制造成本升高，機(jī)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(jī)構(gòu)的尺寸太小。（最終選擇方案一）(3) 定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案一：定位系統(tǒng)采用的是一個(gè)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤(pán)型凸輪，因?yàn)槎ㄎ幌到y(tǒng)要有間歇，所以就要使用凸輪機(jī)構(gòu)。 方案二：該定位機(jī)構(gòu)沒(méi)有凸輪不具備間歇運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)來(lái)代替偏

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

10、輪，送料頭組合完成，實(shí)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(jī)構(gòu)完成。完成整個(gè)工作循環(huán)。（4）運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 （圖2 半自動(dòng)鉆床的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖） 4、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇和評(píng)定 減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu): 方案一：由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是1400r/min,而設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)方向的轉(zhuǎn)換。 方案二：定軸輪系傳動(dòng);傳動(dòng)比=n輸入/n輸出=700,傳動(dòng)比很大，要用多級(jí)傳動(dòng)。 （最終選擇：方案一）三 執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分尺寸設(shè)計(jì)（1）進(jìn)刀機(jī)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(jì)如下：計(jì)圓形齒條,根據(jù)刀頭的行程和凸輪的擺角,設(shè)計(jì)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(jì)：m=2，齒數(shù)z=25，壓力角=20齒條設(shè)計(jì)：m=2，z=40，壓力角=20凸輪設(shè)計(jì)：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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算送料機(jī)構(gòu)根據(jù)要求，進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程為35mm， 各桿尺寸如下：ab=100mm，bc=50mm，cd=50mm 送料機(jī)構(gòu)凸輪設(shè)計(jì)：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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算定位機(jī)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(jī)構(gòu)凸輪設(shè)計(jì)：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(kāi)表示,更加直觀) 定位機(jī)構(gòu)凸輪 夾緊機(jī)構(gòu)凸輪2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3、三維裝配圖 四.設(shè)計(jì)總結(jié) 五、參考文獻(xiàn)1. 鄭文緯吳克堅(jiān) 機(jī)械原理m.高等教育出版社，1956.101997.10.2.孫桓葛