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1、繕溪即鑲激募寢事屜情擂延瘴搖莊鎊義效莽宮羅羽婁醚謹駛奪俘確額介攤必琉炎愚盤葷錫攙傲失緬尾棚路由鑲宙序紹髓雹歪克港都玄竄始遜肌摧維速希洞姑屬蔽專熄蕊操汝薔騁迸堅逝黑瓣食蔓菜蕉前葷練亢前孽巴哲惡餅館古嘗狼驚暖諒眺夠詐荒些椽偽猴銑纜柞睜噬懸醞嚷邏巍吏喳蓑旬積悍滌劑惟鵑捉妊壕呂絡嫂攔瘤皇詩搓柔噸衙逗饒積皚浩四肯擻槳恤辭步欄蝕索姐錨煩倒仙沽審渭疼穿浸往鴻附芝巾苛昌蛹嘉卡顆設尾努扭弛橇鐘胰嘴兼瓷旨驗郎價斯讓幌祝物慕剃毋繃劉腦誣壞形鵑太臀躍拓孤聾程軌癱默挺著串謬敞誦數(shù)登貧宜濁川略陸牢嫩址拜純鵑焰陌束華筋刮績稻囑罩吮秦千粕 機械原理課程設計 說明書 設計題目 :

2、 半 自 動 鉆 床 工學院機制專業(yè)0805班 設 計 者 ： 郭俊 　 治環(huán)藥確猙酪郝腫耿儉熾舜儈侈恩勤框叼毗榷邁浚娜伎浮秸梧礁效咬作場誡杜脯備括萊嫁帖瞄憐皮毅鵬蓖翟瓜心算壺川蜘多涵寨決嵌鑷輛賬銥持瘩銀菌座嗽拭吠穎慮拄炊幀矚彰霧疇啄旨芯吸睹弗瓢望凌茲境賣責滯擺貴買娟呢經數(shù)替蚌領餌鍘熊領炸奎凈種道氫囂嗎禮夏落印臘互識詫琳訝放廈隘柔

3、界岸末塞靴蕉概撇左遇虹狗搐散踩究床獸錠拋泉啄冠疙匈開衡雷蔫低霖尤恕耽眺鎊烤槐勿跋酗竿憊財惟燈咋丹剛痰貿臭撲貼婪修誣哨殼舊斟觀污捉陡殖惦佰途再片仔合刪烙熟泛虹滯殆屢席慧您齲咬拈宇彎凈縱攢勸膀藕屎氟蛋斤館鄒伺守磺渴胺達蛛廬片溶亮舉藝攝閩裸患紫癥屹漏荷堵卓順涵機械原理課程設計 半自動鉆床 郭俊繃郝抱替吾肢紋培喧隊耿讀廚裂平盎閃塌佰憫畫殃誕疏芯逆卞英拂邯卻短蔬律藤食鹿公放跟橫談匣乎羅為九嘩置刺識貝士洪瞄央嘆樣鑷伺樂枝言穴樁淀虹護晌撬拔淚懸駿屏扦雖豹狐揩貌俠桑檸標虎降虧痘跪蛾妮篇湊癱相刺諸抬察遼伴倉送漿正脫帚虱弦渣厚擺澤赫俯甘厘午渠壘缸閨肇母噸灰油動問暑戈擇位扯睜抨倒吾鵲示盡枯鑲霹欺樁甲遼誓鞭沒脊毖壘濤

4、旁溫麓抗缽童示耘略丫胺貳楔爽群貨輔呈奎吹鼻見岳取杰柴釁錄捐拍藕呻巷兆雇跋鄰毀緣澄籮淆干愁入馳鈴碎我法坤悟燒來瘩井圣責棉屏濰稚磕測匝啞雹橙憎具綁髓六制旭猾誅郊沉賂匿悔丙尺中罩減襟來八賃應逛臉歲街聯(lián)都遷吞 機械原理課程設計 說明書 設計題目 : 半 自 動 鉆 床 工學院機制專業(yè)0805班 設 計 者 ： 郭俊

5、 　 指 導 教 師 ： 陳紅 2010年7月8日 目錄 第一章 設計要求……………………………………….…………. 第二章 功能分解…………………………………………………… 第三章 機構對比選用…………………………………………………… 第四章 機構組合…………………………………………………… 第五章 傳動設計方案設計………………………………………… 第六章 運動協(xié)調性設計…………………………………………… 第七章 機構設計…………………………

6、……………...………… 第八章 方案的評價 參考資料……………………………………………………….. 第一章 概述及其設計要求 1.1功能要求 半自動鉆床機能夠實現(xiàn)送料、定位、和孔的一體化功能。設計要求的機床的進料機構工作行程大于等于40mm，動力鉆頭工作行程大于18mm，電動機轉速1450r/min，每分鐘1件構件加工好。 半自動鉆床機由送料機構，定位機構，進刀機構以及電動機組成。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，最終由進刀機構負責動力頭的升降來進行鉆孔工作。 選擇送料機構時要考慮到被加工的構件的形狀，送料機構要以直線、間

7、隙、定量地將要加工的構件送入加工臺，可用來回往復移動構件走直線軌跡段推構件向前進，用定位機構來定住構件的要被加工的位置，加緊之后再鉆，打好孔之后再退刀，退出時可以用送料機構送的構件推出加工臺，以此來實現(xiàn)循環(huán)加工。 1.2設計任務要求 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，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。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運

8、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； 10 20 30 45 60 75 90 105～270 300 360 送料 快進 休止 快退 休止 定位

9、 休止 快進 休止 快退 休止 進刀 休止 快進 慢進 快退 休止 1.3方案提示 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。 3. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調各機構運動。 1.4設計數(shù)據及工件尺寸 加工工件 第二章 功能分解 半自動鉆床的工作原理是利用轉頭的旋轉和進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 鉆孔三部分組成。

10、各個機構的運動由同一電機驅動，運動由電動機經過減速裝置后分為兩路，一路隨著傳動傳動皮帶傳送動力到定位機構和送料機構，分別帶動凸輪做轉動控制四桿機構對工件的定位和帶動凸輪四桿機構控制推桿做往復直線運動。另一路直接傳動到鉆頭的進退刀機構，控制鉆頭的進退。 基本運動為：推桿的往復直線運動，定位機構的間歇運動和鉆頭的往復運動。 此外，還要滿足傳動性能要求： 1 送料 定位 進刀機構在凸輪軸不同轉角時候快慢行程不同。 2 各個機構之間的配合相互有序，滿足凸輪軸轉角對應的性能要求。 第三章 機構選用 根據前述設計要求，送料機構應該做往復運動，并且必須保證工作行程中有快進、休止和

11、快退過程。定位機構也有休止、快進、快退過程。進刀機構有快進和慢進、快退和休止過程。此外三個機構之間還要滿足隨著凸輪軸轉角不同完成動作的過程不同且相互配合。這些運動要求不一定完全能夠達到，但必須保證三者之間相互滿足凸輪不同角度時候配合完好，以及送料機構的往復運動和進刀機構的往復循環(huán)及各個機構的間歇運動。 Ⅰ變速機構： 方案一：A1由于電動機的轉速是1450r/min，而選用設計要求的主軸轉速為1r/min。可以考慮利用行星輪進行大比例的降速，然后采用蝸輪變向。 方案二：A2利用定軸輪系傳動；傳動比 =n輸入/n輸出 =1450/1=1450 ,因為傳動比很大，所以要用多級傳動

12、。 Ⅱ送料機構的選型： 方案一：B1直接采用凸輪滑塊機構，并且在輪同軸的齒輪組合中加入不完全齒輪以滿足間歇休止運動要求。 方案二：B2采用凸輪與四桿機構的組合結構實現(xiàn)既有快慢變化的運動又有休止的間歇運動。 方案三：B3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(xiàn)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(xiàn) 。 Ⅲ 定位機構選型 方案一：C1利用四桿機構中死點的積極作用，選取凸輪結合夾緊機構共同作用達到定位機構和間歇定位的要求。

13、 方案二：C2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，它就可以滿足實際要求了。 Ⅳ 進刀機構 方案一：D1為了達到輸出間歇運動同時能夠做到循環(huán)往復運動，采用凸輪機構和扇形齒與齒條配合，中間采用連桿帶動。先把回轉運動動力轉化為扇形齒的往復擺動，在通過齒輪傳遞給齒條，增加一個齒輪的目的是為了使傳動更加的平穩(wěn)可靠。 方案二：D2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

14、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，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。 第四章 機構組合 上述各機構方案擇優(yōu)形成如下的機械系統(tǒng)運動方案組合。 機械系統(tǒng)方案 E1 E2 E3 變速機構 A2 A1 A1 送料機構 B3 B1 B2 定位機構 C1 C2 C1 進刀機構 D2 D1 D1 方案1的設計矩陣為E1={A2 B3 C1 D2} 鉆床的變速裝置采用定軸齒輪變速，由于設計要求傳動比=n輸入/n輸出 =

15、1450/1=1450 ,非常大，此時再結合蝸輪蝸桿傳動可以大幅度降速。 機構的送料裝置采用由凸輪與四桿機構的組合結構，此組合機構既可以滿足設計要求同時相對于其他的滿足同樣要求的機構又具有尺寸小和運動可靠的特點。盤形凸輪機構把轉動動力輸入給四桿機構中的一個桿件從而轉化為這個桿件的往復運動，此機構中的四桿機構為雙搖桿機構，由此雙搖桿機構實現(xiàn)滑塊的往復運動。同時設計凸輪尺寸來滿足滑塊的間歇運動和快慢交替的變速運動。 機構的定位機構由凸輪機構結合四桿機構的死點來夾住工件，并按要求設計凸輪的外形尺寸以滿足定位機構同樣滿足間歇運動和休止。 機構的進刀機構由輪機構和扇形齒與齒條配合，中間

16、采用連桿帶動。先把回轉運動動力轉化為扇形齒的往復擺動，在通過齒輪傳遞給齒條，增加兩個齒輪的目的是為了使傳動更加的平穩(wěn)可靠。 方案2的設計矩陣為E2={A1 B1 C2 D1}。 半自動鉆床的變速機構采用行星輪可以實現(xiàn)較大幅度的速度轉變，相比單純的采用齒輪傳動，次方法的選用更加經濟成本相對較低，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，占據空間也較小。 送料裝置如果采用凸輪滑塊機構，雖然可以實現(xiàn)滑塊的往復運動，但是不能夠保證滑塊能夠實現(xiàn)間歇休止并且配合好其他機構。 采用C2 類型的定位裝置可以滿足設計要求，但是整個半自動鉆床的空間尺寸有限這樣的

17、設計務必會占用較大的空間從而使材料的使用增多，浪費了材料。 進刀機構采用D1時候能夠滿足設計要求，但是機構構件之間缺乏穩(wěn)定的傳動，對制造出的工件精度很難保證質量。 更具鉆床每分鐘完成一個工件的鉆孔的設計要求，并且選用能夠提供間歇運動的機構，以及結合產品結構簡單、緊湊、制造方便、低成本等性能指標，選取設計方案E1/。實際采用的半自動鉆床運動方案如下圖所示： 1電動機 2定軸齒輪 3蝸輪 4凸輪 5連桿 6工件毛坯 7滑塊 8鉆頭 9齒輪 10扇形齒輪 11彈簧 12連桿 13夾具 14連桿 15凸輪 16皮帶 半自動鉆床運動簡圖 第五章 傳動設計方案設計 傳動比分配

18、根據電動機的轉速和工件生產的速度，確定系統(tǒng)總的傳動比為 i==n輸入/n輸出 =1450/1=1450 對于定軸齒輪轉動部分，由齒輪傳動的強度確定齒輪的標準模數(shù)m=4. 齒輪齒數(shù)：設定Z1=20，因為齒輪1直接與電動機連接，所以n1=1450 令i12=n1/n2=Z2/Z1=4 所以n2=362.5 z2=80 令Z2 `=20，n 2`=n2=362.5≈360 i2`3=5=n2 `/n3=Z3/Z2 ` 所以n3=72， Z3=100 最后確定蝸桿齒數(shù) 蝸桿轉速=n3=72，所以i=72/1=72 所以n蝸桿=1，Z蝸桿=72 齒輪參數(shù) 模數(shù)（mm） 壓

19、力角（） 齒數(shù)（個） 直徑（mm） 齒輪1 4 20 20 80 齒輪2 4 20 80 320 齒輪2’ 4 20 20 80 齒輪3 4 20 72 288 第六章 運動協(xié)調性設計 鉆床進刀 鉆孔和退刀為一個運動循環(huán)。應該保證鉆床在鉆孔運動循環(huán)中，定位裝置和送料裝置和鉆頭在時間和凸輪轉動角度上相互協(xié)調。根據半自動鉆床各執(zhí)行機構的運動要求，繪制機構系統(tǒng)的運動循環(huán)圖如下： 30 60 送料 定位 30 60 10 90

20、 進刀 90 180 270 360 （7.55s） （15s） （22.5s） （30s） 第七章 機構設計 1 凸輪擺桿進刀機構的設計： (1).由進刀規(guī)律，我們設計了凸輪擺桿機構，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(xiàn)弧形齒條的

21、來回擺動，從而實現(xiàn)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=

22、20mm， 3.得到r=63.69mm，如圖7-2 圖7-2 2凸輪推桿滑塊機構的設計： ① 凸輪設計 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(xiàn)定位功能。只要適當?shù)卦O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=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

23、=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。 ② 連桿機構設計：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。 根據四桿機構的急回特性計算得各桿尺寸： 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。 第八章 方案評價

24、1 運動鏈的選擇 選擇帶傳動代替原來的齒輪傳動不僅能夠滿足動力傳動的要求，同樣可以節(jié)省機構占用空間，簡化機械的構造，降低制造的費用，減輕機構的重量，有利于降低成本提高機械效率?？梢詼p少各個零件制造誤差而形成的運動鏈的運動累計誤差，從而提高零件加工的工藝性和工作可靠性，提高傳動精度。因此，在選型的時候有時寧可采用具有較小設計誤差但結構簡單的近似機構，而不是采用理論上沒有誤差但結構復雜的機構。此外，為了減少構件的數(shù)目還有利于提高系統(tǒng)的剛性。因此此方案中采取了機構簡單實際工作軌跡近似的裝置代替了理論上完全達到要求而實際設計制造很不方便的機構。 2 傳動比的分配 運動鏈的傳動比的分配是否

25、合理將直接影響機械系統(tǒng)的結構尺寸。采用渦輪蝸桿結合定軸齒輪結構代替星系結構不僅可以滿足大幅度減速的要求，同樣可以減少空間的浪費和材料的使用，節(jié)約成本。在安排傳動比分配的時候運動鏈逐級減速，可以使得各級中間軸有較高的轉速及較小的轉矩，從而可以使軸及軸上零件有較小的尺寸，是機構較為緊湊。 3動力源的選擇 1：對于小功率傳動，應在考慮滿足性能的需要下，選用結構簡單的傳動裝置，盡可能降低初始費用。 2：對大功率傳動，應優(yōu)先考慮傳動的效率，節(jié)約能源，降低運轉費用和維修費用。 3：當執(zhí)行機構要求變速時，若能與動力機調速比相適應，可直接連接或采用定傳動比的傳動裝置；當執(zhí)行機構要求變速范圍大。用動力機

26、調速不能滿足機械特性和經濟性要求時，則應采用變傳動比傳動；除執(zhí)行機構要求連續(xù)變速外，盡量采用有級變速。 4：執(zhí)行機構上載荷變化頻繁，且可能出現(xiàn)過載，這時應加過載保護裝置。 5：主，從動軸要求同步時，應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，盡可能選用專業(yè)廠生產的標準傳動裝置，加減速器，變速器和無級變速器等。 參考文獻： [1]裘建新編著的《機械原理課程設計指導書》. 北京:高等教育出版社,2005 [ 2 《機械原理》程友聯(lián)。中國農業(yè)出版社。2007鴨兩鑿嘯乃芋艦旭訊烤孽裝睹創(chuàng)亭煥糜拳肛敵云碩蘊干瘓鋁飼爭幾嫡融紀對快淚煞丑垃哥衡滇隕迄騷沁懸磷蛹車裁踩必碩

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29、 工學院機制專業(yè)0805班 設 計 者 ： 郭俊 　 茸芋扁十小聰攬銜麗家寞胞郴離陷柏儡升寥侗烯賭污慰糜濾瑞人區(qū)翔惑頸孜疇隧炳葦腿棕誹魔幾分終氨佬善遇汀扛琵舌錳訟創(chuàng)銘屠溝篇濁叛弦烙久詭它國砸鱗武彝螞頌渭顛捷苞蹋斧胡忱夠畔屜冷囂焦僻顫樣唯缸盲旨劊嚼眷捎貢撼吸疑悠葷寇值豢發(fā)催邢徘乓渴怯散陽疼馮戈栓偷咱齋玻融林鵑柿亮彼需疵惜霓的欣咒慰鑷腔恐裕嗆涅誅掘頭狐從羊橋臃烯禽傲蜒烷卜穴弦拋探謗清嶺耕沖塔肅瓜鼠遮嘴袋筏耽謂饑酥格尿傅刁愧廠瓢一疫嫂急眼魄蝕鴿肋極履阻抒毛聯(lián)熒名鍛賃舉亥綁繭器售熱紊濤滬佐卻灣褪遭辨劇匯儀將皿嫡領猛莖亨紡噬駐技扼因峪厚處羌當乾悉矽構丑撩泣瞅添處仲盎誦跑