機械原理課程設(shè)計(定稿)

1、 機械原理課程設(shè)計說明書 題 目 半自動鉆床 學(xué) 院 機電工程學(xué)院 專業(yè)及班級 機械設(shè)計制造及其自動化13升本2班 設(shè) 計 人 晁冰 解文歌 李子陽 劉輝 王曉東 鄒民 學(xué) 號 02、13、17、19、34、50 指導(dǎo)教師 王梅 杜輝 成 績 2014 6,127,4 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64、機械傳動系統(tǒng)的設(shè)計選擇和評定7三、執(zhí)行機構(gòu)尺寸設(shè)計81、執(zhí)行機構(gòu)各部分尺寸設(shè)計82、機構(gòu)運動簡圖.10四、設(shè)計總結(jié).

2、11五、參考文獻(xiàn).11一、設(shè)計題目1、設(shè)計題目一：半自動鉆床2、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求: (1)設(shè)計原始數(shù)據(jù)表如下表所示：表1 半自動鉆床凸輪設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)料機構(gòu)工作行程mm定位機構(gòu)工作行程mm動力頭工作行程mm電動機轉(zhuǎn)速r/min工作節(jié)拍（生產(chǎn)率）件/min35252014002 表2 機構(gòu)運動循環(huán)要求凸輪軸轉(zhuǎn)角10º20º30º45º60º75º90º270º300º360º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(2)設(shè)計要求： 半自動鉆床一般至少包括凸輪機構(gòu)、齒

3、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3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、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；（7）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、夾緊凸輪 4、進(jìn)料凸輪 5、進(jìn)刀凸輪6、 進(jìn)刀機構(gòu)連桿 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）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

5、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1450r/min降到主軸的1r/min，與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

6、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

7、案二：采用一個曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)來傳遞齒輪齒條機構(gòu)。其比方案一簡單，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)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：其較方案一結(jié)構(gòu)簡單，但由于缺少杠桿，其完成快進(jìn)、休止和快退的動作，且其升程是35mm，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

8、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：該定位和夾緊機構(gòu)和法案一不同，效率等也有所差別，不能使間歇運動的特性。 方案三： 采用彈力急回間歇機構(gòu)來代替偏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）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

9、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/mi

10、n,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)：快進(jìn)行程20mm，工進(jìn)行程15mm各桿尺寸如下：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，

11、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40mm， 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30mm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°

12、，最小曲率半徑min=25mm。 定位機構(gòu)凸輪 夾緊機構(gòu)凸輪2、機構(gòu)運動簡圖 四.設(shè)計總結(jié) 在開始研究此課程設(shè)計時，我覺得此方面的知識太少，以至無法下手。時間在無奈之中流逝。指導(dǎo)我的王老師，耐心的指導(dǎo)我。在計算的過程中，當(dāng)自己無法理解其中的原理時，王老師又循循善道。才使我有了更深的理解。在繪圖的過程中，王老師又不辭勞苦的給我指出好多錯誤讓我在繪圖方面有了很大的提高，在此表達(dá)我衷心的感謝。無論是在設(shè)計的選題還是定稿、研究的方法以及本文的撰寫都得到王老師的嚴(yán)格要求和精心指導(dǎo)，王老師花費了大量的精力，在各個環(huán)節(jié)中給了我許多寶貴的意見。在兩個周的課程設(shè)計中，王老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)作風(fēng)、治學(xué)態(tài)度，嚴(yán)實的工作作

13、風(fēng)，以及平易近人的師長風(fēng)范給我造就了良好的設(shè)計環(huán)境。王老師不僅關(guān)心我的設(shè)計，還在生活上給了我無微不至的關(guān)懷，這些都是我不斷前進(jìn)的動力，必將對我今后的學(xué)習(xí)和生活受益匪淺，我將終生學(xué)習(xí)和銘記。在此，謹(jǐn)向王老師的培育之恩表示最深的謝意！ 再次感謝學(xué)校給了我們一次鍛煉的機會，讓我們將所學(xué)的知識應(yīng)用于實踐中。讓我在學(xué)校里不僅學(xué)到專業(yè)知識，還學(xué)到了一些為人處事的道理，讓我們以后多了一些適應(yīng)社會的本領(lǐng)，我不會辜負(fù)學(xué)校對我的期望，在以后的人生道路中會用自己所學(xué)的知識為學(xué)校爭光，為社會和國家的建設(shè)做貢獻(xiàn)，努力使自己成為四有新人。 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