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1、 目錄 一．任務書 1.1、工作原理及工藝動作過程--------------------3 1.2、設計原始數據及設計要求--------------------3 1.3、設計任務-------------------------------------4 二、 方案的分析 2.1功能分解圖、機械系統(tǒng)運動轉換功能--------------4 2.2各個機構運動方案分析及確定--------------------

2、-5 2.3、原動機的選擇原理-----------------------------10 三、機構的參數設計幾計算 3.1、送料機構機構的計算分析-----------------------10 3.2、凸輪擺桿機構的計算分析-----------------------11 3.3、凸輪推桿機構的計算分析-----------------------12 3.4、行星輪系的計算分析--------------------------13 3.5、凸輪設計分段圖輪廓圖和設計結果------------14 四、機構運動總體方案圖及循環(huán)圖------------

3、--------17 五、機構總體分析----------------------------------19 6、 設計總結-------------------------------------19 七、參考資料--------------------------------------19 附錄一 定位凸輪機構------------------------------21 附錄二 運動行程圖--------------------------------22 附錄三 機構圖 總效果圖---------------------------24 一、任務書 1.1、

4、工作原理及工藝動作過程 該系統(tǒng)由電機驅動，通過變速傳動將電機的1450r/min降到主軸的2r/min，與傳動軸相連的各機構控制送料，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加工質量。 設計加工圖（一）所示工件ф12mm孔的半自動鉆床。進刀機構負責動力頭的升降，送料機構將被加工工件推入加工位置，并由定位機構使被加工工件可靠固定。 圖（一） 1.2、設計原始數據及設計要求 半自動鉆床設計數據參看表（一） 表（一） 半自動鉆床凸輪設計數據 方案

5、號 進料機構工作行程 /mm 定位機構工作行程/mm 動力頭工作行程/mm 電動機轉速/(r/min) 工作節(jié)拍（生存率）/（件/min） A 40 30 15 1450 1 B 35 25 20 1400 2 C 30 20 10 960 1 要求設計該半自動鉆床的送料、定位、及進刀的整體傳動系統(tǒng)。其中： 1.鉆頭由動力頭驅動，設計者只需考慮動力頭的進刀（升降）運動。 2. 除動力頭升降機構外，還需要設計送料機構、定位機構。各機構運動循環(huán)要求見下表（二）。 3. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調各機

6、構運動。 表（二） 機構運動循環(huán)要求表 10 20 30 45 60 75 90 105～270 300 360 送料 快進 休止 快退 休止 定位 休止 快進 休止 快退 休

7、止 進刀 休止 快進 快進 快退 休止 1.3、設計任務 (1）.半自動鉆床至少包括凸輪機構、齒輪機構在內的三種機構； (2) .設計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。 (3).圖紙上畫出半自動鉆床的機構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖； (4).凸輪機構的設計計算。按各凸輪機構的工作要求，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。對盤狀凸輪要用解析法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖； (5).設計計算其他機構； (6).編寫設計計算說明書； 二、 方案的分析 2.1．功能分解圖如下圖 圖3

8、-1 2.1.2、繪制機械系統(tǒng)運動轉換功能 2.2、各個機構運動方案分析及確定 （1） 減速機構 由于電動機的轉速是1400r/min，而設計要求的主軸轉速為2r/min，利用復合輪系大比例的降速，可以克服周轉輪系傳動比高，效率低的特點。 對比機構 對比機構：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。如下圖. （二）進刀機構 采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構來傳遞齒輪齒條機構.因為我們用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構來傳遞齒輪機構，當進刀的時候，凸輪在推程階段運行，很容易通過機構傳遞帶動齒輪齒條嚙合.帶動動刀頭來完成鉆孔

9、，擺桿轉動的幅度也是等于齒廓轉動的幅度，兩個齒輪來傳動也具有穩(wěn)性。 對比機構 在擺桿上加一個平行四邊行四桿機構，這樣也可以來實現傳動，但是當加了四桿機構以后并沒有達到改善傳動的效果，只是多增加了四桿機構，為了使機構結構緊湊，又能完成需要的傳動，所以選擇了一個擺動滾子從動件盤行凸輪 （三）送料機構 采用一個六桿機構來代替曲柄滑塊機構，由于設計的鉆床在空間上傳動軸之間的距離有點大，故一般四桿機構很難實現這種遠距離的運動。再加上用四桿機構在本設計中在尺寸上很小。所以考慮到所設計的機構能否穩(wěn)定的運行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機構來實現。由于本設計送料時不要求在傳動過

10、程中有間歇，所以不需要使用凸輪機構。 對比機構 所選用的對比四桿機構如下圖，由于在空間上軸與軸之間的距離較大，但選用下來此四桿的尺寸太小。故優(yōu)先選用六桿機構。 （四）定位機構 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，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，那么凸輪機構的結構就會很大，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。 對比機構 采用彈力急回間歇機構來代替偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它是將旋轉運動轉換成單側停歇的往復運動。這

11、樣也可以完成實際要求，但是為了使設計的機構結構緊湊，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。 1. 減速傳動功能 選用經濟成本相對較低，而且具有傳動效率高,結構簡單,傳動比大的特點,可滿足具有較大傳動比的工作要求，故我們這里就采用復合輪系來實現我設計的傳動，可以克服周轉輪系傳動比高，效率低的特點。 2.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齒輪的轉動,齒輪的轉動再帶動動力頭的升降運動實現進刀. 3.進料功能 進料也

12、要要求有一定的間歇運動，我們可以用圓錐齒輪來實現換向，然后通過和齒輪的嚙合來傳遞，再在齒輪上安裝一個直動滾子從動件盤型凸輪機構,用從動件滾子推桿的直線往復運動實現進料。 4.定位功能 由于我們設計的機構要有間歇往復的運動，有當凸輪由近休到遠休運動過程中,定位桿就阻止了工件滑動，當凸輪由遠休到近休運動過程中可通過兩側的彈簧實現定位機構的回位,等待送料,凸輪的循環(huán)運動完成了此功能。 2.3、原動機的選擇原理 （1） 原動機的分類 原動機的種類按其輸入能量的不同可以分為兩類： A一次原動機 此類原動機是把自然界的能源直接轉變?yōu)闄C械能，因此稱為一次原動機。屬于此類原動機的有柴油機

13、，汽油機，汽輪機和燃汽機等。 B二次原動機 此類原動機是將發(fā)電機等能機所產生的各種形態(tài)的能量轉變?yōu)闄C械能，因此稱為二次原動機。屬于此類原動機的有電動機，液壓馬達，氣壓馬達，汽缸和液壓缸等。 （2） 選擇原動機時需考慮的因素 考慮現場能源的供應情況、原動機的機械特性和工作制度與工作相匹配、 工作機對原動機提出的啟動，過載，運轉平穩(wěn)，調速和控制等方面的要求、工作環(huán)境的影響、工作可靠，操作簡易，維修方便、為了提高機械系統(tǒng)的經濟效益，須考慮經濟成本：包括初始成本和運轉維護成本。綜上所述，在半自動鉆

14、床中最益選擇二次原動機中的電動機作為原動件。 三、機構的參數設計幾計算 3.1、送料機構機構計算分析 送料連桿機構：采用如下機構來送料，根據要求，進料機構工作行程為40mm，可取ABCD4桿機構的極位夾角為12度，則由 得K=1.14，急回特性不是很明顯，但對送料機構來說并無影響。 各桿尺寸：（如下圖） AB=8.53 BC=84.42 CD=60 DA=60 CE=40 EF=8 該尺寸可以滿足設計要求，即滑塊的左右運動為40，ABCD的極位夾角為12度。 3.2、凸輪擺桿機構的計算分析 (1).由進刀規(guī)律，

15、我們設計了凸輪擺桿機構，又以齒輪齒條的嚙合來實現刀頭的上下運動； (2).用凸輪擺桿機構和圓弧形齒條所構成的同一構件，凸輪擺桿從動件的擺動就可以實現弧形齒條的來回擺動，從而實現要求；采用滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構，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).弧形齒條所轉過的弧長即為刀頭所運動的的距離。具體設計步驟如下： 1.根據進刀機構的工作循環(huán)規(guī)律,設計凸輪基圓半徑r0=40mm，中心距A=80mm，擺桿長度d=65mm，最大擺角β為18, 凸輪轉角λ=0-60,β=0; 凸輪轉角λ=60-270，刀具快進，β=5， 凸輪

16、轉角λ=270-300； 凸輪轉角λ=300-360，β=0 2.設計圓形齒條,根據刀頭的行程和凸輪的擺角,設計出圓形齒輪的半徑r=l/β,由β=18, l=20mm。 3.得到r=63.69mm，如下圖 3.3、凸輪推桿機構的計算分析 凸輪機構采用直動滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸，實現定位功能。只要適當地設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，而且響應快速，機構簡單緊湊。具體設計如下: 設計基圓半徑r0=40mm,偏心距e=25 凸輪轉角λ=0-100,定位機構休止,推桿行程h=0mm; 凸輪轉角λ

17、=100-285,定位機構快進,推桿行程h=25mm; 凸輪轉角λ=285-300,定位機構休止,推桿行程h=0mm; 凸輪轉角λ=300-360,定位機構快退,推桿行程h=-25mm; 設計偏心距e=25的原因是因為此凸輪執(zhí)行的是定位，其定位桿的行程為25故如此設計。 3.4、行星輪系的計算分析 傳動比=100 根據周轉輪傳動公式： 考慮到齒輪大小與傳動的合理性，經過比較設計皮帶傳動機構與齒輪系傳動機構的相應參數如下表： 皮帶輪參數 名稱 皮帶輪1 皮帶輪2 半徑（mm） 100 100 齒輪參數 模數

18、（mm） 壓力角（） 齒數（個） 直徑（mm） 齒輪1 2. 20 11 22 齒輪2 2 20 10 20 齒輪2’ 2 20 9 18 齒輪3 2 20 10 20 齒輪4 2 20 28 60 齒輪5 2 20 8 18 齒輪6 2 20 20 44 齒輪7 2 20 10 20 3.5、凸輪設計分段圖輪廓圖和設計結果 一.定位凸輪 如圖 為定位凸輪分段圖和設計結果圖 基圓半徑【Ro】=40 滾子半徑【Rt】=10 轉速【W】=1r/min 中心距【A】=80 擺桿長【L】=65

19、 計算步長=5 圖（二）和（三）為定位凸輪的輪廓圖（ 二 內包絡線圖， 三 外包絡線圖） 圖 （二） 圖 （三） 二.進刀凸輪 進刀凸輪類型設計結果如圖，凸輪運動分段如下圖 基圓半徑【Ro】=40 滾子半徑【Rt】=10 轉速【W】=1r/min 偏心距【E】=65 計算步長=5 進刀凸輪輪廓線設計如圖（四）（內包絡線）和圖（五）（外包絡線） 圖（四） 圖（五） 4、 機構運動總體方案圖及循環(huán)圖

20、 設計中半自動鉆床的總體方案圖如下圖 上圖 所示的機械系統(tǒng)方案的執(zhí)行件需要進行運動協(xié)調設其運動循環(huán)如下圖 五、機構總體分析 設計減速機構時，考慮到應選用經濟成本相對較低，而且具有傳動效率高,結構簡單,傳動比大的特點,可滿足具有較大傳動比的工作要求，故我們這里就采用復合輪系來實現我設計的傳動，可以克服周轉輪系傳動比高，效率低的特點。 設計進刀時采用了凸輪的循環(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齒輪的轉動,齒輪的轉動再帶動動力頭的升降運動實現進刀.

21、 設計進料機構時考慮到進料也要要求有一定的間歇運動，我們可以用圓錐齒輪來實現換向，然后通過和齒輪的嚙合來傳遞，再在齒輪上安裝一個直動滾子從動件盤型凸輪機構,用從動件滾子推桿的直線往復運動實現進料。 由于我們設計的機構要有間歇往復的運動，有當凸輪由近休到遠休運動過程中,定位桿就阻止了工件滑動，當凸輪由遠休到近休運動過程中可通過兩側的彈簧實現定位機構的回位,等待送料,凸輪的循環(huán)運動完成了此功能。 設計過程中遇到了許多麻煩。比如因為每一個數據都要從機械設計書上或者機械設計手冊上找到出處或有相關的計算過程。我因為這個就吃了不少的虧，比如在我設計半自動鉆床裝配草圖時我沒有太注意相關尺寸

22、，致使我設計的整體圖出現了較大的結構錯誤，間接導致了我以后的裝配圖的步履維艱。對于設計中涉及到的一些標準件選用，因之前學的不夠扎實，以致于不得不翻閱大量的書籍，這其中浪費了許多時間。 六、 設計總結 一個星期的機械原理課程設計結束了，通過本次課程設計感受到了設計過程中的艱辛。特別是對于從來沒有經歷過親身設計的我來說，剛開始根本感覺無處下手。在老師的悉心指導和們的熱心幫助下，根據任務書和指導書上的要求，結合自己平時的理論基礎和查閱大量資料才順利完成了這次機械原理課程設計在此我要衷心感謝我的老師和我的同學。 同時在這次實踐的過程中學到了一些除技能以外的其他東西,領略

23、到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質,更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調合作的機制,最重要的還是自己對一些問題的看法產生了良性的變化. 課程設計這樣集體的任務光靠團隊里的一個人或幾個人是不可能完成好的，合作的原則就是要利益均沾，責任公擔。如果讓任務交給一個人，那樣既增加了他的壓力，也增大了完成任務的風險，降低了工作的效率。所以在集體工作中，團結是必備因素，要團結就是要讓我們在合作的過程中：真誠，自然，微笑；說禮貌用語；不斤斤計較；多討論，少爭論，會諒解對方；對他人主動打招呼；會征求同學的意見，會關心同學，會主動認錯，找出共同點；會接受幫助，信守諾言，尊重別人，保持自己的特色。

24、 七、參考資料 1.鳴歧 王保民 王振莆《機械原理課程設計手冊》 重慶大學出版社 2.孫桓 《機械原理教材》 高等教育出版社 3.《貴州大學機械原理課程設計任務書》 4.鄒家祥《現代機械設計理論與方法》 附錄一、 定位凸輪機構 齒數為20的標準齒輪 齒數為28的標準齒輪 附錄二、 運動行程圖 零件首先經過送料機構 由送料機構把零件推到加工位子，由定位機構固定 定位機構把零件固定后，由加工機構對零件進行加工 附錄三、 總效果圖