四工位專用機(jī)床課程設(shè)計說明書(超詳細(xì))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上設(shè)計任務(wù)書設(shè)計任務(wù)：1 按工藝動作過程擬定機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖2 進(jìn)行回轉(zhuǎn)臺間歇機(jī)構(gòu)，主軸箱道具移動機(jī)構(gòu)的選型，并進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動方案評價和選擇3 按選定的電動機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行機(jī)械傳動方案的擬定4 對傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動尺寸設(shè)計5 在2號圖紙上畫出最終方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖6 編寫設(shè)計計算說明書設(shè)計要求：1 從刀具頂端離開工件表面65mm位置，快速移動送進(jìn)了60mm后，在勻速送進(jìn)60mm（5mm刀具切入量，45mm工件孔深，10mm刀具切出量），然后快速返回?；爻毯凸ぷ餍谐痰乃俦认禂?shù)K=2。2 生產(chǎn)率約每小時60件。3 刀具勻速進(jìn)給速度2mm/s，工件裝、卸時間不超

2、過10s。4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)能裝入機(jī)體內(nèi)。機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計根據(jù)專用機(jī)床的工作過程和規(guī)律可得其運(yùn)動循環(huán)圖如下：機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖該專用機(jī)床要求三個動作的協(xié)調(diào)運(yùn)行，即刀架進(jìn)給、卡盤旋轉(zhuǎn)和卡盤的定位。其工作過程如下： 機(jī)床工作運(yùn)動模型要確保在刀具與工件接觸時卡盤固定不動，刀具退出工件到下次接觸工件前完成卡盤旋轉(zhuǎn)動作。幾個動作必須協(xié)調(diào)一致，并按照一定規(guī)律運(yùn)動。機(jī)械總體結(jié)構(gòu)設(shè)計一、原動機(jī)構(gòu)： 原動機(jī)選擇Y132S-4異步電動機(jī)，電動機(jī)額定功率P=5.5KW,滿載轉(zhuǎn)速n=1440r/min。二、傳動機(jī)構(gòu)：傳動系統(tǒng)的總傳動比為i=n/n6,其中n6為圓柱凸輪所在軸的轉(zhuǎn)速，即總傳動比為1440/1。采用渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)

3、（或外嚙合行星減速輪系）減速。三、執(zhí)行部分總體部局：執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有旋轉(zhuǎn)工件卡盤和帶鉆頭的移動刀架兩部分，兩個運(yùn)動在工作過程中要保持相當(dāng)精度的協(xié)調(diào)。因此，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計過程中分為，進(jìn)刀機(jī)構(gòu)設(shè)計、卡盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和減速機(jī)構(gòu)設(shè)計。而進(jìn)刀機(jī)構(gòu)設(shè)計歸結(jié)到底主要是圓柱凸輪廓線的設(shè)計，卡盤的設(shè)計主要是間歇機(jī)構(gòu)的選擇。在執(zhí)行過程中由于要滿足相應(yīng)的運(yùn)動速度，因此首先應(yīng)該對于原動機(jī)的輸出進(jìn)行減速。下面先討論減速機(jī)構(gòu)傳動比的確定：由于從刀具頂端離開工件表面65mm位置，快速移動送進(jìn)了60mm后，在勻速送進(jìn)60mm（5mm刀具切入量，45mm工件孔深，10mm刀具切出量），然后快速返回。要求效率是件小時，刀架一個來回（

4、生產(chǎn)個工件）的時間應(yīng)該是分鐘。根據(jù)這個運(yùn)動規(guī)律，可以計算出電機(jī)和工作凸輪之間的傳動比為1440/1。兩種方案的傳動比計算，參考主要零部件設(shè)計計算。下面討論執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動協(xié)調(diào)問題：有運(yùn)動循環(huán)圖可知，裝上工件之后，進(jìn)刀機(jī)構(gòu)完成快進(jìn)、加工、退刀工作，退后卡盤必須旋轉(zhuǎn)到下一個工作位置，且在加工和退刀的前半個過程中卡盤必須固定不動，由于卡盤的工作位置為四個，還要滿足間歇和固定兩個工作，于是選擇單銷四槽輪機(jī)構(gòu)（或棘輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)與定位銷協(xié)調(diào)）解決協(xié)調(diào)問題，具體實現(xiàn)步驟參考“回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計”。由于進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的運(yùn)動比較復(fù)雜，因此要滿足工作的幾個狀態(tài)，用凸輪廓線設(shè)計的辦法比較容易滿足。廓線的設(shè)計參考主要零

5、部件設(shè)計計算。機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計1、渦輪蝸桿減速器：采用如圖機(jī)構(gòu)，通過渦輪蝸桿加上一個定軸輪系實現(xiàn)了： 渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu) 2、外嚙合行星齒輪減速器：采用如圖采用漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動，實現(xiàn)傳動比：外嚙合行星輪系減速機(jī)構(gòu)3、定軸輪系減速器：采用如圖采用漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動，實現(xiàn)：定軸輪系減速機(jī)構(gòu)主要零部件的設(shè)計計算一、 減速機(jī)構(gòu)設(shè)計：方案一：渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如下：渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)1、蝸桿：m=5mm d=40mm（機(jī)械原理，p346,表10-7）2、渦輪：(d=mz) m=5mm z2=20 d2=100mm z4=36 d4=180mm3、齒輪：此齒輪機(jī)構(gòu)的中心距a=135mm,

6、模數(shù)m=5mm，采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動，z5=18,z6=36,ha*=1.0,(d=mz,d5=90mm,d6=180mm)4、傳動比計算： 方案二：外嚙合行星齒輪減速器：結(jié)構(gòu)圖如下：外嚙合行星輪系減速機(jī)構(gòu)圖示z1=10, z2=36, z3=18, z4=21, z5=20, z6=17, z7=14, z8=40傳動比計算：i18=i12iH6i78其中i12= -z2 /z1=-36/10iH6=1/i6H所以 又i78=-z8/z7=-40/12所以方案三：定軸輪系減速器圖示z1=17, z2=51, z3=12, z4=60, z5=12, z6=72, z7=13, z8=52

7、，z9=12, z10=48，z11=48傳動比計算：i111=1440定軸輪系減速機(jī)構(gòu)二、圓柱凸輪進(jìn)刀機(jī)構(gòu)設(shè)計：1、運(yùn)動規(guī)律：刀具運(yùn)動規(guī)律：刀具快速進(jìn)給60mm，勻速進(jìn)給60mm（刀具切入量5mm,工件孔深45mm,刀具余量10mm）,快速退刀。因為刀具勻速進(jìn)給的速度為2mm/s，由此可得勻速進(jìn)給的時間為30s，設(shè)快速進(jìn)給的時間為x，快速退刀的時間為y，又因為其回程和工作的速比系數(shù)K=2，所以可得下列方程： 30+x=2y (1) 30+x+y=60 (2) (1)(2)兩個方程聯(lián)立可以得出，x=10s , y=20s 因此可以得出如下圖所示的刀架運(yùn)動規(guī)律圖：快進(jìn)勻速快退刀架運(yùn)動規(guī)律圖 60

8、° 240°2、凸輪廓線設(shè)計： 進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的運(yùn)動有凸輪的廓線來實現(xiàn)，進(jìn)刀的方向為安裝凸輪的軸的軸線方向，根據(jù)運(yùn)動的特性，凸輪選擇圓柱凸輪，按照運(yùn)動規(guī)律設(shè)計其廓線如下：進(jìn)刀圓柱凸輪廓線三、 回轉(zhuǎn)工作臺機(jī)構(gòu)設(shè)計： 回轉(zhuǎn)工作臺的運(yùn)動規(guī)律：四個工作位置，每個工作位置之間相差90°，在工作過程中，旋轉(zhuǎn)90°，停止定位，進(jìn)刀加工，快速退刀后，旋轉(zhuǎn)90°，進(jìn)行下一個循環(huán)。在加工和退刀的前半段（即刀具與工件有接觸）時，必須將工作臺固定，由于卡盤的工作位置為四個，還要滿足間歇和固定兩個工作，1、采用單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)中

9、，當(dāng)圓銷沒有進(jìn)入槽輪的徑向槽時，由于槽輪的內(nèi)凹鎖止弧被撥盤的外凸鎖止弧卡住，故槽輪固定不動；當(dāng)圓銷進(jìn)入徑向槽時，鎖止弧的自鎖段被松開，槽輪在圓銷作用下旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了間歇運(yùn)動。因為卡盤每次旋轉(zhuǎn)90°，所以選擇四槽均布槽輪，剛好實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)90°的要求。2、采用棘輪機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來作為主動件，有運(yùn)動循壞圖中可知： 于是得：K>2.2所以極位夾角大于等于67.5°因此滿足停留時間的于轉(zhuǎn)動時間之間的比例關(guān)系，要求棘輪每次旋轉(zhuǎn)90°，因此搖桿的擺角也為90°。棘輪機(jī)構(gòu)3、采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：不完全齒輪機(jī)

10、構(gòu) 不完全齒輪的設(shè)計也是為了滿足間歇運(yùn)動，不完全齒輪上有1/4上有齒，因此在嚙合過程中，有齒的1/4帶動完全齒輪旋轉(zhuǎn)90°，之后的270°由于沒有齒嚙合，完全齒輪不轉(zhuǎn)動，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，在低速（1r/min）的轉(zhuǎn)動中可與忽略齒輪嚙合時的沖擊影響。故也能實現(xiàn)運(yùn)動規(guī)律。四、 圓柱凸輪定位銷機(jī)構(gòu)設(shè)計：由機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖可以看出，定位銷一共有兩個工作位置，刀具在與工件接觸前必須將主軸固定住，刀具離開工件后到再次接觸前（即卡盤旋轉(zhuǎn)時）定位銷必須拔出。由于本機(jī)床中采用了槽輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)有固定功能，定位銷的主要作用是輔助定位，起保險作用！其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示圓柱凸輪定位銷機(jī)構(gòu)輔助凸輪廓線執(zhí)行

11、機(jī)構(gòu)和傳動部件的機(jī)構(gòu)設(shè)計一、方案設(shè)計根據(jù)該機(jī)床包含兩個執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即主軸箱移動機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。主軸箱移動機(jī)構(gòu)的主動件是圓柱凸輪，從動件是刀架，行程中有勻速運(yùn)動段（稱工作段），并具有急回特性。要滿足這些要求，需要將幾個基本機(jī)構(gòu)恰當(dāng)?shù)亟M合在一起來滿足上述要求。實現(xiàn)上述要求的機(jī)構(gòu)組合方案可以有許多種。1、減速機(jī)構(gòu)的方案有：、渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、外嚙合行星輪系減速機(jī)構(gòu)、定軸輪系減速機(jī)構(gòu)2、刀架規(guī)律性運(yùn)動的方案有：、圓柱凸輪實現(xiàn)刀架規(guī)律性移動：、盤型凸輪尺條實現(xiàn)刀架規(guī)律性移動3、回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案：、單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)4、定位銷方案：采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)二、方案比較、減速

12、機(jī)構(gòu)1、渦輪蝸桿減速器方案分析：此方案采用最普通的右旋阿基米德蝸桿。采用蝸桿傳動的主要原因有：、傳動平穩(wěn)，振動、沖擊和噪聲均較小；、能以單級傳動獲得較大的傳動比，故結(jié)構(gòu)比較緊湊；、機(jī)構(gòu)返行程具有自鎖性；本方案通過較為簡單的渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)了：的大傳動比。滿足了機(jī)構(gòu)要求的性能指標(biāo)，而且結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約空間。本方案存在的不足：由于渦輪蝸桿嚙合齒間的相對滑動速度較大，使得摩擦損耗較大，因此傳動效率較低，易出現(xiàn)發(fā)熱和溫升過高的現(xiàn)象。磨損也較嚴(yán)重。解決的辦法是可以采用耐磨的材料（如錫青銅）來制造渦輪，但成本較高。2、外嚙合行星齒輪減速器方案分析：該方案采用漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動，所選輪系為外嚙合行星齒

13、輪系，采用齒輪機(jī)構(gòu)的原因是其在各種機(jī)構(gòu)中的運(yùn)用比較廣泛，且制造過程簡單，成本較低，并且具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比精確，使用壽命長，工作安全可靠等特點。方案中齒輪系為復(fù)合輪系，實現(xiàn)了：的大傳動比。且具有較高的傳動效率。本方案中存在的不足是，齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不夠緊湊，占用空間較大。3、定軸輪系減速器方案分析：該方案采用漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動，所選輪系為定軸輪系，采用該機(jī)構(gòu)的原因是運(yùn)用廣泛，制造過程簡單，成本較低，并且具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比精確，使用壽命長，工作安全可靠等特點。方案中輪系為定軸輪系，實現(xiàn)了：的大傳動比。本方案中存在的不足是，齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不夠緊湊，占用空間較大。、刀

14、架規(guī)律性運(yùn)動機(jī)構(gòu)1、圓柱凸輪實現(xiàn)刀架規(guī)律性移動：該方案采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，采用凸輪機(jī)構(gòu)，是因為該機(jī)構(gòu)只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單緊湊，但其不足在于凸輪廓線與推桿之間為點，線接觸，易磨損。2、盤型凸輪尺條實現(xiàn)刀架規(guī)律性移動： 使用盤行凸輪機(jī)構(gòu)首先需要加圓錐齒輪等機(jī)構(gòu)將軸的傳動方向轉(zhuǎn)變，然后設(shè)計凸輪的廓線。此方案中凸輪的廓線設(shè)計中，其導(dǎo)程是旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù)，在計算中難求得精確導(dǎo)程，因此凸輪廓線設(shè)計較復(fù)雜。故不考慮此方案。、回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1、單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu) 該方案采用槽輪機(jī)構(gòu)，是因為該機(jī)構(gòu)構(gòu)造簡單，外形尺寸小，其機(jī)械效率高，并能

15、較平穩(wěn)地，間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。本方案中的不足在于在槽輪機(jī)構(gòu)的傳動過程中往往存在著柔性沖擊，故常用于速度不太高的場合。此機(jī)床中屬于低速旋轉(zhuǎn)，因此槽輪機(jī)構(gòu)能夠滿足要求。2、棘輪機(jī)構(gòu) 該方案采用棘輪機(jī)構(gòu)，是因為該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運(yùn)動可靠，而且棘輪軸每次轉(zhuǎn)過的角度可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)配合使用使其具有急回特性。本方案中的不足在于棘輪機(jī)構(gòu)在工作時有較大的沖擊和噪音，而且運(yùn)動精度較差，常用于速度較低和載荷不大的場合。此機(jī)床中屬于低速旋轉(zhuǎn)，沖擊可以忽略，對于精度要求不是太高，因此該機(jī)構(gòu)能夠滿足要求。 3、不完全齒輪機(jī)構(gòu)： 該方案采用不完全齒輪嚙合實現(xiàn)間歇運(yùn)動，此機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工安裝容

16、易實現(xiàn)，由于其中含標(biāo)準(zhǔn)件，有很好的互換性，有精確的傳動比，所以在工作過程中精度較高。此機(jī)構(gòu)的不足是由于在進(jìn)入嚙合時有沖擊，會產(chǎn)生噪聲，齒輪在磨損過程中會對精度有一定影響。但是對于低速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)能夠滿足使用要求。、圓柱凸輪定位銷機(jī)構(gòu)該方案采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，采用凸輪機(jī)構(gòu)，是因為該機(jī)構(gòu)只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單緊湊。本方案中主要存在的不足在于凸輪廓線與推桿之間為點，線接觸，易磨損。最終設(shè)計方案和機(jī)構(gòu)簡介一、 方案選擇：經(jīng)過方案分析與比較，該機(jī)構(gòu)最終選擇如下方案組合：1、電機(jī)選擇Y132S-4型異步電動機(jī)。該電動機(jī)額定功率P

17、=5.5KW,滿載轉(zhuǎn)速n=1440r/min。扭矩和功率均能滿足工作要求。2、傳動、減速機(jī)構(gòu)采用蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)。蝸輪蝸桿的最大優(yōu)點就是能實現(xiàn)大傳動比，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間較小，傳動平穩(wěn)，振動、沖擊和噪聲均較小，并且反行程能自鎖。使用該機(jī)構(gòu)對于機(jī)床的支撐外型和外觀造型設(shè)計有很大優(yōu)勢。 3、進(jìn)刀方案選擇圓柱凸輪進(jìn)刀。使用圓柱凸輪的主要原因是設(shè)計方便，通過廓線的設(shè)計可以完成比較復(fù)雜的進(jìn)刀動作，圓柱凸輪的廓線較盤形凸輪簡單，操作方便。 4、卡盤轉(zhuǎn)動選擇不完全齒輪機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，較之其他機(jī)構(gòu)加工安裝容易實現(xiàn)，由于其中含標(biāo)準(zhǔn)件，有很好的互換性，有精確的傳動比，所以在工作過程中精度較高。還有使用該機(jī)構(gòu)最大的優(yōu)點是傳動比具有可分性，在中心距發(fā)生變化的情況下傳動比也能保持不變，保證了機(jī)床精度。 5、定位主要采用圓柱凸輪定位銷機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，采用凸輪機(jī)構(gòu)，是因為該機(jī)構(gòu)只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單緊湊，更便于設(shè)計。二、方案簡介及運(yùn)動分析： 根據(jù)上述選擇的方案可得如下圖所示的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖專用自動機(jī)床機(jī)構(gòu)簡圖1、定位齒輪 2、定位銷專用圓柱凸輪 3、定位銷連桿 4、不完全齒輪 5、定位銷 6、工件 7、刀具 8、主軸箱 9、刀具專用電機(jī) 10、進(jìn)刀圓柱凸輪 11、蝸輪蝸桿減速器 12、電動機(jī)工作過程：電機(jī)12輸出14