半自動鉆床 機械原理課程設(shè)計2

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1、機械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目 : 半 自 動 鉆 床 工程機械(卓越工程師)班 設(shè) 計 者 ：徐安旭學(xué) 號：201225070319指 導(dǎo) 教 師 ： 陳世斌 2014年07月03日目錄一、設(shè)計要求-2二、設(shè)計工作原理-4三、功能分解圖，執(zhí)行構(gòu)件動作-6四、運動方案的選擇-8五、執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計過程及尺寸計算-11六、機構(gòu)運動總體方案圖（機構(gòu)運動簡圖）-16七、工作循環(huán)圖-16八、設(shè)計總結(jié)-17參考文獻-18一、 設(shè)計要求1.1設(shè)計題目設(shè)計加工所示工件12mm孔的半自動鉆床。進刀機構(gòu)負(fù)責(zé)動力頭的升降，送料機構(gòu)將被加工工件推入加工位置，并由定位機構(gòu)使被加工工件可靠固定。方案號進料機構(gòu)工作行程/mm

2、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/min）B3020109601 半自動鉆床凸輪軸設(shè)計數(shù)據(jù)1.2設(shè)計任務(wù)1.半自動鉆床至少包括凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)；2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配，并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖；3. 圖紙上畫出半自動鉆床的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖；4.凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算。按各凸輪機構(gòu)的工作要求，自選從動件的運動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖；5.設(shè)計計算其他機構(gòu)；6.編寫設(shè)計計算說明書；1.3設(shè)計提示1

3、.鉆頭由動力頭驅(qū)動，設(shè)計者只需考慮動力頭的進刀（升降）運動。2. 除動力頭升降機構(gòu)外，還需要設(shè)計送料機構(gòu)、定位機構(gòu)。各機構(gòu)運動循環(huán)要求見下表。3. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機構(gòu)運動。機構(gòu)運動循環(huán)要求表 10203045607590105270300360送料快進休止快退休止定位休止快進休止快退休止進刀休止快進快進快退休止二、設(shè)計工作原理2.1機構(gòu)的工作原理該系統(tǒng)由電機驅(qū)動，通過變速傳動將電機的960r/min降到主軸的2r/min，與傳動軸相連的凸輪機構(gòu)控制送料，定位，和進刀等工藝動作，最后由凸輪機 通過齒輪傳動帶動齒條上下平穩(wěn)地運動,這樣動力頭也就能帶動刀具平穩(wěn)地上下移動從而保證了較高的

4、加工質(zhì)量，簡圖如下：（注：上圖來自網(wǎng)絡(luò)）2.2傳動機構(gòu)的選擇和工作原理（1）傳動機構(gòu)的作用1：把原動機輸出的轉(zhuǎn)矩變換為執(zhí)行機構(gòu)所需的轉(zhuǎn)矩或力。2：把原動機輸出的速度降低或提高，以適應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的需要。3：用原動機進行調(diào)速不經(jīng)濟和不可能時，采用變速傳動來滿足執(zhí)行機構(gòu)經(jīng)常調(diào)要求4：把原動機輸出的等速回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變5：實現(xiàn)由一個或多個動力機驅(qū)動或若干個速度相同或不同的執(zhí)行機構(gòu)。6：由于受機體的外形，尺寸的限制，或為了安全和操作方便，執(zhí)行機構(gòu)不宜與原動機直接連接時，也需要用傳動裝置來聯(lián)接。（2）傳動機構(gòu)選擇的原則1：對于小功率傳動，應(yīng)在考慮滿足性能的需要下，選用結(jié)構(gòu)簡單的傳動裝置，盡可能降低初始費用。2：

5、對大功率傳動，應(yīng)優(yōu)先考慮傳動的效率，節(jié)約能源，降低運轉(zhuǎn)費用和維修費用。3：當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)要求變速時，若能與動力機調(diào)速比相適應(yīng)，可直接連接或采用定傳動比的傳動裝置；當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)要求變速范圍大。用動力機調(diào)速不能滿足機械特性和經(jīng)濟性要求時，則應(yīng)采用變傳動比傳動；除執(zhí)行機構(gòu)要求連續(xù)變速外，盡量采用有級變速。 4：執(zhí)行機構(gòu)上載荷變化頻繁，且可能出現(xiàn)過載，這時應(yīng)加過載保護裝置。5：主，從動軸要求同步時，應(yīng)采用無滑動的傳動裝置。6：動裝置的選用必須與制造水平相適應(yīng)，盡可能選用專業(yè)廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)傳動裝置，加減速器，變速器和無級變速器等。三、功能分解圖，執(zhí)行機構(gòu)動作3.1功能分解圖如下圖3.2執(zhí)行構(gòu)件的選擇1.減速傳動

6、功能選用經(jīng)濟成本相對較低，而且具有傳動效率高,結(jié)構(gòu)簡單,傳動比大的特點,可滿足具有較大傳動比的工作要求，故我們這里就采用行星輪系來實現(xiàn)我設(shè)計的傳動。2.定位功能由于我們設(shè)計的機構(gòu)要有間歇往復(fù)的運動，有當(dāng)凸輪由近休到遠休運動過程中,定位桿就阻止了工件滑動，當(dāng)凸輪由遠休到近休運動過程中可通過兩側(cè)的彈簧實現(xiàn)定位機構(gòu)的回位,等待送料,凸輪的循環(huán)運動完成了此功能。、3.進料功能進料也要要求有一定的間歇運動，我們可以用復(fù)位彈簧來實現(xiàn)，然后通過桿件連續(xù)作用于加工原件上的力來實現(xiàn)建工元件的連續(xù)傳遞，實現(xiàn)進料。4.進刀功能 采用凸輪的循環(huán)運動,推動滾子使?jié)L子擺動一個角度,通過杠桿的擺動弧度放大原理將滾子擺動角度

7、進行放大.可增大刀具的進給量,在杠桿的另一端焊接一個 圓弧齒輪,圓弧齒輪的擺動實現(xiàn)齒輪的轉(zhuǎn)動,齒輪的轉(zhuǎn)動再帶動動力頭的升降運動實現(xiàn)進刀.四、運動方案的選擇1. 減速機構(gòu)：定軸輪系傳動；傳動比 =n輸入/n輸出 =750傳動比很大，要用多級傳動。如圖：2. 進刀機構(gòu)采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪齒條機構(gòu).因為我們用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪機構(gòu)，當(dāng)進刀的時候，凸輪在推程階段運行，很容易通過機構(gòu)傳遞帶動齒輪齒條嚙合.帶動動刀頭來完成鉆孔，擺桿轉(zhuǎn)動的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動的幅度，兩個齒輪來傳動也具有穩(wěn)性.。3送料系統(tǒng)：采用凸輪機構(gòu)實現(xiàn)送料的快進、休止、快退、休止，先由主軸轉(zhuǎn)

8、動帶動凸輪將工件運至加工位置，然后由彈簧的回復(fù)力士桿件帶動凸輪回到原位置，實現(xiàn)一個運動過程，此后，凸輪往復(fù)循環(huán)運動，實現(xiàn)送料的連續(xù)。4. 定位系統(tǒng)：定位系統(tǒng)采用的是一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，因為定位系統(tǒng)要 有間歇，所以就要使用凸輪機構(gòu)，但如果是平底推桿從動件，則凸輪就會失真，若增加凸輪的基圓半徑，那么凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會很大，也不求實際，所以就采用一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它就可以滿足我們的實際要求了。 五、執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計過程及尺寸計算1送料凸輪機構(gòu)機構(gòu)采用如下分析凸輪機構(gòu)采用直動滾子端面柱體凸輪，且為力封閉凸輪機構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸，實現(xiàn)進料功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪

9、的輪廓曲線，就可以使推桿得我們所需要的運動規(guī)律，滿足加工要求，而且響應(yīng)快速，機構(gòu)簡單緊湊。具體設(shè)計如下:設(shè)計基圓半徑r0=20mm,凸輪轉(zhuǎn)角=0-30,送料機構(gòu)快進,推桿行程h=40mm;凸輪轉(zhuǎn)角=30-45,送料機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角=45-90, 送料機構(gòu)快退,推桿行程h=-40mm;凸輪轉(zhuǎn)角=90-360, 送料機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;2.進刀機構(gòu)的設(shè)計1.凸輪擺桿機構(gòu)的設(shè)計：(1).由進刀規(guī)律，我們設(shè)計了凸輪擺桿機構(gòu)，又以齒輪齒條的嚙合來實現(xiàn)刀頭的上下運動；(2).用凸輪擺桿機構(gòu)和圓弧形齒條所構(gòu)成的同一構(gòu)件，凸輪擺桿從動件的擺動就可以實現(xiàn)弧形齒條的來回擺動，從而實

10、現(xiàn)要求；采用滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸.刀具的運動規(guī)律就與凸輪擺桿的運動規(guī)律一致；(3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過的弧長即為刀頭所運動的的距離。具體設(shè)計步驟如下：1.根據(jù)進刀機構(gòu)的工作循環(huán)規(guī)律,設(shè)計凸輪基圓半徑r0=40mm，中心距A=80mm，擺桿長度d=65mm，最大擺角為18,凸輪轉(zhuǎn)角=0-55,=0;凸輪轉(zhuǎn)角=55-270，刀具快進，=18凸輪轉(zhuǎn)角=270-300,=0凸輪轉(zhuǎn)角=300-3602.設(shè)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=15mm，3.得到r=47.78mm，2進刀連桿機構(gòu)：根據(jù)要求，進刀機構(gòu)工

11、作行程為10 mm，可取BCDE四桿機構(gòu)的極位夾角為10度，則由得K=1.12，急回特性不是很明顯，對進刀機構(gòu)來說并無影響。各桿尺寸：AB=75 BC=30.2 CD=88 DE=11.5 BE=100 EF=47.78以上尺寸滿足要求。3.定位凸輪推桿機構(gòu)的設(shè)計：凸輪機構(gòu)采用直動滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸，實現(xiàn)定位功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得我們所需要的運動規(guī)律，滿足加工要求，而且響應(yīng)快速，機構(gòu)簡單緊湊。具體設(shè)計如下:設(shè)計基圓半徑r=40mm,偏心距e=30凸輪轉(zhuǎn)角=0-15,定位機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角=25-3

12、0,定位機構(gòu)快進,推桿行程h=30mm;凸輪轉(zhuǎn)角=30-50,定位機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角=50-90,定位機構(gòu)快退,推桿行程h=-30mm;凸輪轉(zhuǎn)角=90-360 ,定位機構(gòu)休止，推桿行程h=0mm;設(shè)計偏心距e=30的原因是因為此凸輪執(zhí)行的是定位，其定位桿的行程為30故如此設(shè)計。4行星輪系的計算:用行星輪系傳動傳動比 =n輸入/n輸出 =725傳動比很大，要用多級傳動。然后由主軸輸出，在經(jīng)過帶輪傳遞到凸輪軸。選用如圖所示的行星輪傳動，經(jīng)過比較設(shè)計皮帶傳動機構(gòu)與齒輪系傳動機構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如下表： 皮帶輪參數(shù)名稱皮帶輪1皮帶輪2半徑（mm）50100齒輪參數(shù)模數(shù)（mm）壓力角（）齒

13、數(shù)（個）直徑（mm）齒輪1220145145齒輪2220181181齒輪22202525齒輪32202020六、機構(gòu)運動總體方案圖（機構(gòu)運動簡圖）七、工作循環(huán)圖八、設(shè)計總結(jié)課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真的進行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。 說實話，課程設(shè)計真的有點累。然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計成果，漫漫回味這兩周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會走完的第一步，

14、也是人生的一點小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一中”春眠不知曉”的感悟。通過課程設(shè)計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心，細(xì)致。課程設(shè)計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂，但想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會責(zé)任，想到世界上因為某些細(xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時刻提示自己，一定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對待的良好習(xí)慣。 短短兩周的課程設(shè)計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識能力是如此的不足，幾年來的學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。這說明課程設(shè)計確實使我有收獲了。 最后，我要感謝我的老師們，是您嚴(yán)厲批評喚醒了我，是您的敬業(yè)精神感動了我，是您的教誨啟發(fā)了我，是您的期望鼓勵了我，我感謝老師您今天又為我增添了一幅堅硬的翅膀。今天我為你們而驕傲，明天你們?yōu)槲叶院?！參考文獻：1機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書 裘建新 北京:高等教育出版社,20052機械原理第七版 孫恒 陳作模 葛文杰 北京:高等教育出版社,200918