機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目 : 半 自 動(dòng) 鉆 床 工程機(jī)械(卓越工程師)班 設(shè) 計(jì) 者 ：徐安旭學(xué) 號(hào)：201225070319指 導(dǎo) 教 師 ： 陳世斌 2014年07月03日目錄一、設(shè)計(jì)要求-2二、設(shè)計(jì)工作原理-4三、功能分解圖，執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作-6四、運(yùn)動(dòng)方案的選擇-8五、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程及尺寸計(jì)算-11六、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)總體方案圖（機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖）-16七、工作循環(huán)圖-16八、設(shè)計(jì)總結(jié)-17參考文獻(xiàn)-18一、 設(shè)計(jì)要求1.1設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)加工所示工件12mm孔的半自動(dòng)鉆床。進(jìn)刀機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)動(dòng)力頭的升降，送料機(jī)構(gòu)將被加工工件推入加工位置，并由定位機(jī)構(gòu)使被加工工件可靠固定。方案號(hào)進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程/mm定位機(jī)構(gòu)工作行程/mm動(dòng)力頭工作行程/mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/(r/min)工作節(jié)拍（生產(chǎn)率）/（件/min）B3020109601 半自動(dòng)鉆床凸輪軸設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1.2設(shè)計(jì)任務(wù)1.半自動(dòng)鉆床至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)；2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配，并在圖紙上畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖；3. 圖紙上畫出半自動(dòng)鉆床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；4.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。按各凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求，自選從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對(duì)盤狀凸輪要用電算法計(jì)算出理論廓線、實(shí)際廓線值。畫出從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖及凸輪廓線圖；5.設(shè)計(jì)計(jì)算其他機(jī)構(gòu)；6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書；1.3設(shè)計(jì)提示1.鉆頭由動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)者只需考慮動(dòng)力頭的進(jìn)刀（升降）運(yùn)動(dòng)。2. 除動(dòng)力頭升降機(jī)構(gòu)外，還需要設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)。各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求表 10º20º30º45º60º75º90º105º270º300º360º送料快進(jìn)休止快退休止定位休止快進(jìn)休止快退休止進(jìn)刀休止快進(jìn)快進(jìn)快退休止二、設(shè)計(jì)工作原理2.1機(jī)構(gòu)的工作原理該系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過變速傳動(dòng)將電機(jī)的960r/min降到主軸的2r/min，與傳動(dòng)軸相連的凸輪機(jī)構(gòu)控制送料，定位，和進(jìn)刀等工藝動(dòng)作，最后由凸輪機(jī) 通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)齒條上下平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng),這樣動(dòng)力頭也就能帶動(dòng)刀具平穩(wěn)地上下移動(dòng)從而保證了較高的加工質(zhì)量，簡(jiǎn)圖如下：（注：上圖來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）2.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇和工作原理（1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用1：把原動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩變換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的轉(zhuǎn)矩或力。2：把原動(dòng)機(jī)輸出的速度降低或提高，以適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需要。3：用原動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速不經(jīng)濟(jì)和不可能時(shí)，采用變速傳動(dòng)來(lái)滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常調(diào)要求4：把原動(dòng)機(jī)輸出的等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變5：實(shí)現(xiàn)由一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)或若干個(gè)速度相同或不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。6：由于受機(jī)體的外形，尺寸的限制，或?yàn)榱税踩筒僮鞣奖?，?zhí)行機(jī)構(gòu)不宜與原動(dòng)機(jī)直接連接時(shí)，也需要用傳動(dòng)裝置來(lái)聯(lián)接。（2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇的原則1：對(duì)于小功率傳動(dòng)，應(yīng)在考慮滿足性能的需要下，選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的傳動(dòng)裝置，盡可能降低初始費(fèi)用。2：對(duì)大功率傳動(dòng)，應(yīng)優(yōu)先考慮傳動(dòng)的效率，節(jié)約能源，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和維修費(fèi)用。3：當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速時(shí)，若能與動(dòng)力機(jī)調(diào)速比相適應(yīng)，可直接連接或采用定傳動(dòng)比的傳動(dòng)裝置；當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速范圍大。用動(dòng)力機(jī)調(diào)速不能滿足機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)性要求時(shí)，則應(yīng)采用變傳動(dòng)比傳動(dòng)；除執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求連續(xù)變速外，盡量采用有級(jí)變速。 4：執(zhí)行機(jī)構(gòu)上載荷變化頻繁，且可能出現(xiàn)過載，這時(shí)應(yīng)加過載保護(hù)裝置。5：主，從動(dòng)軸要求同步時(shí)，應(yīng)采用無(wú)滑動(dòng)的傳動(dòng)裝置。6：動(dòng)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(dòng)裝置，加減速器，變速器和無(wú)級(jí)變速器等。三、功能分解圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)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(dòng)功能選用經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較低，而且具有傳動(dòng)效率高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,傳動(dòng)比大的特點(diǎn),可滿足具有較大傳動(dòng)比的工作要求，故我們這里就采用行星輪系來(lái)實(shí)現(xiàn)我設(shè)計(jì)的傳動(dòng)。2.定位功能由于我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要有間歇往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，有當(dāng)凸輪由近休到遠(yuǎn)休運(yùn)動(dòng)過程中,定位桿就阻止了工件滑動(dòng)，當(dāng)凸輪由遠(yuǎn)休到近休運(yùn)動(dòng)過程中可通過兩側(cè)的彈簧實(shí)現(xiàn)定位機(jī)構(gòu)的回位,等待送料,凸輪的循環(huán)運(yùn)動(dòng)完成了此功能。、3.進(jìn)料功能進(jìn)料也要要求有一定的間歇運(yùn)動(dòng)，我們可以用復(fù)位彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)，然后通過桿件連續(xù)作用于加工原件上的力來(lái)實(shí)現(xiàn)建工元件的連續(xù)傳遞，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料。4.進(jìn)刀功能 采用凸輪的循環(huán)運(yùn)動(dòng),推動(dòng)滾子使?jié)L子擺動(dòng)一個(gè)角度,通過杠桿的擺動(dòng)弧度放大原理將滾子擺動(dòng)角度進(jìn)行放大.可增大刀具的進(jìn)給量,在杠桿的另一端焊接一個(gè) 圓弧齒輪,圓弧齒輪的擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng),齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)再帶動(dòng)動(dòng)力頭的升降運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀.四、運(yùn)動(dòng)方案的選擇1. 減速機(jī)構(gòu)：定軸輪系傳動(dòng)；傳動(dòng)比 =n輸入/n輸出 =750傳動(dòng)比很大，要用多級(jí)傳動(dòng)。如圖：2. 進(jìn)刀機(jī)構(gòu)采用一個(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu).因?yàn)槲覀冇靡粋€(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)傳遞齒輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)進(jìn)刀的時(shí)候，凸輪在推程階段運(yùn)行，很容易通過機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合.帶動(dòng)動(dòng)刀頭來(lái)完成鉆孔，擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度，兩個(gè)齒輪來(lái)傳動(dòng)也具有穩(wěn)性.。3送料系統(tǒng)：采用凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)送料的快進(jìn)、休止、快退、休止，先由主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)凸輪將工件運(yùn)至加工位置，然后由彈簧的回復(fù)力士桿件帶動(dòng)凸輪回到原位置，實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，此后，凸輪往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，實(shí)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(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪，因?yàn)槎ㄎ幌到y(tǒng)要 有間歇，所以就要使用凸輪機(jī)構(gòu)，但如果是平底推桿從動(dòng)件，則凸輪就會(huì)失真，若增加凸輪的基圓半徑，那么凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會(huì)很大，也不求實(shí)際，所以就采用一個(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪，它就可以滿足我們的實(shí)際要求了。 五、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程及尺寸計(jì)算1送料凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)采用如下分析凸輪機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)滾子端面柱體凸輪，且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu)，利用彈簧力來(lái)使?jié)L子與凸輪保持接觸，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得我們所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滿足加工要求，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。具體設(shè)計(jì)如下:設(shè)計(jì)基圓半徑r0=20mm,凸輪轉(zhuǎn)角=0°-30°,送料機(jī)構(gòu)快進(jìn),推桿行程h=40mm;凸輪轉(zhuǎn)角=30°-45°,送料機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角=45°-90°, 送料機(jī)構(gòu)快退,推桿行程h=-40mm;凸輪轉(zhuǎn)角=90°-360°, 送料機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;2.進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.凸輪擺桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：(1).由進(jìn)刀規(guī)律，我們?cè)O(shè)計(jì)了凸輪擺桿機(jī)構(gòu)，又以齒輪齒條的嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)刀頭的上下運(yùn)動(dòng)；(2).用凸輪擺桿機(jī)構(gòu)和圓弧形齒條所構(gòu)成的同一構(gòu)件，凸輪擺桿從動(dòng)件的擺動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)弧形齒條的來(lái)回?cái)[動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)要求；采用滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu)，利用彈簧力來(lái)使?jié)L子與凸輪保持接觸.刀具的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就與凸輪擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致；(3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)即為刀頭所運(yùn)動(dòng)的的距離。具體設(shè)計(jì)步驟如下：1.根據(jù)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)規(guī)律,設(shè)計(jì)凸輪基圓半徑r0=40mm，中心距A=80mm，擺桿長(zhǎng)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(jìn)，=18°凸輪轉(zhuǎn)角=270°-300°,=0°凸輪轉(zhuǎn)角=300°-360°2.設(shè)計(jì)圓形齒條,根據(jù)刀頭的行程和凸輪的擺角,設(shè)計(jì)出圓形齒輪的半徑r=l/,由=18°, l=15mm，3.得到r=47.78mm，2進(jìn)刀連桿機(jī)構(gòu)：根據(jù)要求，進(jìn)刀機(jī)構(gòu)工作行程為10 mm，可取BCDE四桿機(jī)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(duì)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)并無(wú)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：凸輪機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu)，利用彈簧力來(lái)使?jié)L子與凸輪保持接觸，實(shí)現(xiàn)定位功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得我們所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滿足加工要求，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。具體設(shè)計(jì)如下:設(shè)計(jì)基圓半徑r=40mm,偏心距e=30凸輪轉(zhuǎn)角=0°-15°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角=25°-30°,定位機(jī)構(gòu)快進(jìn),推桿行程h=30mm;凸輪轉(zhuǎn)角=30°-50°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角=50°-90°,定位機(jī)構(gòu)快退,推桿行程h=-30mm;凸輪轉(zhuǎn)角=90°-360 ,定位機(jī)構(gòu)休止，推桿行程h=0mm;設(shè)計(jì)偏心距e=30的原因是因?yàn)榇送馆唸?zhí)行的是定位，其定位桿的行程為30故如此設(shè)計(jì)。4行星輪系的計(jì)算:用行星輪系傳動(dòng)傳動(dòng)比 =n輸入/n輸出 =725傳動(dòng)比很大，要用多級(jí)傳動(dòng)。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(dòng)，經(jīng)過比較設(shè)計(jì)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與齒輪系傳動(dòng)機(jī)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（°）齒數(shù)（個(gè)）直徑（mm）齒輪1220145145齒輪2220181181齒輪2·2202525齒輪32202020六、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)總體方案圖（機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖）七、工作循環(huán)圖八、設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程。”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 說(shuō)實(shí)話，課程設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累。然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)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(huì)走完的第一步，也是人生的一點(diǎn)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(jì)，使我深深體會(huì)到，干任何事都必須耐心，細(xì)致。課程設(shè)計(jì)過程中，許多計(jì)算有時(shí)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(huì)責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無(wú)比震驚的事故，我不禁時(shí)刻提示自己，一定要養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對(duì)待的良好習(xí)慣。 短短兩周的課程設(shè)計(jì)，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識(shí)是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)能力是如此的不足，幾年來(lái)的學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會(huì)用。這說(shuō)明課程設(shè)計(jì)確實(shí)使我有收獲了。 最后，我要感謝我的老師們，是您嚴(yán)厲批評(píng)喚醒了我，是您的敬業(yè)精神感動(dòng)了我，是您的教誨啟發(fā)了我，是您的期望鼓勵(lì)了我，我感謝老師您今天又為我增添了一幅堅(jiān)硬的翅膀。今天我為你們而驕傲，明天你們?yōu)槲叶院溃⒖嘉墨I(xiàn)：1機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 裘建新 北京:高等教育出版社,20052機(jī)械原理第七版 孫恒 陳作模 葛文杰 北京:高等教育出版社,200918