半自動鉆床說明書-機(jī)械原理課程設(shè)計

1、<p><b>　　1. 設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1.1設(shè)計題目：半自動鉆床</p><p>　　設(shè)計加工某孔的半自動鉆床。進(jìn)刀機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)動力頭的升降，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。 </p><p><b>　　1.2初始條件</b></p>&

2、lt;p><b>　　1.3設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1.半自動鉆床一般至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配，畫出傳動系統(tǒng)圖</p><p>　　3.畫出半自動鉆床的機(jī)構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。</p><p>　　4.凸輪機(jī)構(gòu)的

3、設(shè)計計算。按各凸輪機(jī)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。對盤狀凸輪要求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。</p><p>　　5.設(shè)計計算其他機(jī)構(gòu)。</p><p>　　6.編寫設(shè)計計算說明書。</p><p><b>　　1.4設(shè)計提示</b></p>

4、;<p>　　1.鉆頭由動力頭驅(qū)動，設(shè)計者只需考慮動力頭的進(jìn)刀（升降）運動。</p><p>　　2.除動力頭升降機(jī)構(gòu)外，還需設(shè)計送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)。各機(jī)構(gòu)運動循環(huán)要求見表1。</p><p>　　表1 機(jī)構(gòu)運動循環(huán)要求</p><p>　　3.可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機(jī)構(gòu)運動。</p><p>　　2. 工作原理及功能分

5、解</p><p>　　半自動鉆床的工作原理是利用鉆頭的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)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、定位夾緊、進(jìn)刀三部分組成。各個機(jī)構(gòu)的運動由同一電動機(jī)驅(qū)動，運動由電動機(jī)經(jīng)過減速裝置后分為兩路，一路隨著傳動系統(tǒng)傳送動力到定位夾緊機(jī)構(gòu)和進(jìn)刀機(jī)構(gòu)，分別帶動凸輪做轉(zhuǎn)動控制連桿對工件的定位和通過齒輪帶動齒條和動力頭做往復(fù)直線運動。另一路直接傳動到送料機(jī)構(gòu)，控制的送料機(jī)構(gòu)的進(jìn)退。即該系統(tǒng)由電動機(jī)驅(qū)動，

6、通過變速傳動將電動機(jī)的轉(zhuǎn)速由960r/min降到主軸的2r/min，與傳動軸相連的凸輪機(jī)構(gòu)控制送料，定位夾緊和進(jìn)刀等工藝動作。其中動力頭由凸輪機(jī)構(gòu)通過齒輪傳動帶動齒條上下平穩(wěn)地運動，則動力頭可帶動鉆頭平穩(wěn)地上下移動從而保證了較高的加工質(zhì)量。進(jìn)刀機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)動力頭的升降，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)使加工工件可靠固定。三個執(zhí)行構(gòu)件的運動形式為：</p><p>　　1.進(jìn)刀機(jī)構(gòu)動力頭做垂直的往復(fù)直線運

7、動，下移到最低點后立刻上移。在下移之前有一段休止時間，此段時間則用于送料和定位夾緊。其中動力頭的行程為15mm。</p><p>　　2.送料機(jī)構(gòu)做水平的往復(fù)運動，工作行程是40mm。初始時，送料機(jī)構(gòu)迅速地將被加工工件送到指定加工位置，稍作停頓后立即返回，且其在工件的加工過程中保持休止。</p><p>　　3.定位夾緊機(jī)構(gòu)在水平面內(nèi)做近似垂直直線運動，在工件的加工過程中對工件起固定的作用

8、。其中夾緊裝置的垂直行程為20mm。</p><p><b>　　功能分解圖：</b></p><p><b>　　→</b></p><p>　　→ → → </p><p><b>　　→</b></p><p>

9、;　　3. 主運動機(jī)構(gòu)選型與分析比較</p><p>　　根據(jù)前述設(shè)計要求：送料機(jī)構(gòu)應(yīng)做往復(fù)運動，并且必須保證工作行程中有快進(jìn)、休止和快退過程；定位夾緊機(jī)構(gòu)有休止、快進(jìn)及夾緊、休止和快退過程；進(jìn)刀機(jī)構(gòu)有休止、快進(jìn)、工進(jìn)、快退和休止過程。此外三個機(jī)構(gòu)之間還要滿足隨著凸輪軸轉(zhuǎn)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(dá)到，但必須保證三者之間相互滿足凸輪不同角度時的完好配合，以及送料機(jī)構(gòu)的往復(fù)運動

10、和進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的往復(fù)循環(huán)與各個機(jī)構(gòu)的間歇運動。</p><p><b>　　4.1減速傳動功能</b></p><p>　　方案A：采用定軸輪系減速傳動。由于傳動比=輸入轉(zhuǎn)速/輸出轉(zhuǎn)速=480傳動比過大，故用二級減速傳動。其中帶傳動起過載保護(hù)作用。</p><p><b>　　方案A</b></p><p&

11、gt;<b>　　4.2進(jìn)刀機(jī)構(gòu)功能</b></p><p>　　方案B：采用一個直動滾子從動件盤行凸輪機(jī)構(gòu)并結(jié)合滑塊導(dǎo)桿傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu)。進(jìn)刀時，凸輪在推程階段運行，其通過機(jī)構(gòu)傳遞帶動齒輪齒條嚙合，進(jìn)而帶動動力頭完成鉆孔。導(dǎo)桿垂直移動的距離即為齒輪弧轉(zhuǎn)動的角度，且齒輪齒條傳動具有穩(wěn)定性。</p><p><b>　　方案B</b></p&

12、gt;<p><b>　　4.3送料機(jī)構(gòu)功能</b></p><p>　　方案C：采用一個直動滾子從動件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來完成送料機(jī)構(gòu)的往復(fù)運動。通過凸輪機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿滑塊實現(xiàn)送料時的快進(jìn)、休止和快退的動作。由于采用了杠桿，故其能夠完成送料的較大傳動距離。其中彈簧起到復(fù)位作用。</p><p><b>　　方案C</b></p>

13、<p>　　4.4定位夾緊機(jī)構(gòu)功能</p><p>　　方案D：采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機(jī)構(gòu)。通過凸輪機(jī)構(gòu)實現(xiàn)定位夾緊時的休止、快進(jìn)及夾緊和快退的動作。由于采用了杠桿，夾緊裝置可對工件施加較大的夾緊力保證完成定位夾緊的功能。</p><p><b>　　方案D</b></p><p>　　5. 機(jī)械系統(tǒng)傳動方案</p

14、><p><b>　　方案的設(shè)計為：</b></p><p>　　半自動鉆床的變速機(jī)構(gòu)采用帶傳動和定軸輪系的二級減速器，相比采用行星輪系傳動，該方法的選用更加經(jīng)濟(jì)，成本相對較低。結(jié)構(gòu)較為簡單。機(jī)構(gòu)的送料機(jī)構(gòu)采用直動滾子從動件盤行凸輪機(jī)構(gòu)。盤形凸輪機(jī)構(gòu)把轉(zhuǎn)動動力輸入給導(dǎo)桿利用杠桿轉(zhuǎn)化為桿件的往復(fù)運動。同時設(shè)計凸輪尺寸來滿足滑塊的間歇運動和快進(jìn)快退的變速運動。機(jī)構(gòu)的定位夾緊機(jī)

15、構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)合連桿來夾緊工件，并按要求設(shè)計凸輪的外形尺寸以滿足間歇運動。機(jī)構(gòu)的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)和圓弧齒輪與齒條嚙合，并采用連桿帶動。先把回轉(zhuǎn)運動動力轉(zhuǎn)化為圓弧齒輪的往復(fù)擺動，將運動通過齒輪傳遞給齒條。其中增加至兩個齒輪的目的是為達(dá)到使傳動更加平穩(wěn)可靠的目的。</p><p>　　采用的半自動鉆床的系統(tǒng)方案圖如下圖所示：</p><p>　　半自動鉆床系統(tǒng)方案圖</p>&

16、lt;p>　　6. 主運動機(jī)構(gòu)尺度綜合</p><p>　　6.1減速傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算</p><p>　　Z1=20，Z2=80，Z3=20，Z4=100；則齒輪傳動比i14=(Z2 Z4)/(Z1 Z3)=20</p><p>　　蝸輪蝸桿傳動比i=72</p><p>　　其中，帶傳動的兩皮帶輪半徑均為100mm</p&

17、gt;<p>　　綜上所述，減速傳動機(jī)構(gòu)的傳動比i=1440≈1450</p><p>　　設(shè)計定軸輪系傳動機(jī)構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如下表：</p><p><b>　　齒輪參數(shù)</b></p><p>　　6.2進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算</p><p>　　進(jìn)刀機(jī)構(gòu)如圖B所示，快進(jìn)行程20mm，工進(jìn)行程15mm</

18、p><p>　　各桿尺寸如下：CD=50mm，BC=20mm，CE=50mm，EF=125mm</p><p>　　圓弧齒條設(shè)計如下：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/β，由β=18°，l=20mm，得到r=63.69mm</p><p>　　兩相同齒輪設(shè)計：m=2，齒數(shù)z=25，壓力角=20°</p>

19、<p>　　齒條設(shè)計：m=2，z=40，壓力角=20°</p><p>　　凸輪設(shè)計：基圓半徑rb=50mm，最大壓力角αmax=29°，最小曲率半徑ρmin=20mm。其位移曲線、凸輪廓線和從動件的初始位置見A1圖紙。</p><p>　　6.3送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算</p><p>　　送料機(jī)構(gòu)如圖C1所示，根據(jù)要求，進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程

20、為40mm，</p><p>　　各桿尺寸如下：AB=100mm，BC=50mm，CD=50mm </p><p>　　送料機(jī)構(gòu)凸輪設(shè)計：基圓半徑rb=50mm,最大壓力角αmax=23°，最小曲率半徑ρmin=32mm。其位移曲線、凸輪廓線和從動件的初始位置見A1圖紙。</p><p>　　6.4定位夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算</p><p&

21、gt;　　定位機(jī)構(gòu)如圖D1所示，定位機(jī)構(gòu)行程為30mm</p><p>　　各桿尺寸如下：AB=50mm，BC=100mm，CD=50mm，DG=20mm，BF=20mm</p><p>　　定位機(jī)構(gòu)凸輪設(shè)計：基圓半徑rb=50mm，最大壓力角αmax=28°，最小曲率半徑ρmin=25mm。其位移曲線、凸輪廓線和從動件的初始位置見A1圖紙。</p><p&g

22、t;　　7. 機(jī)械系統(tǒng)運動循環(huán)圖</p><p>　　鉆頭的快進(jìn)、工進(jìn)和快退為進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的一個運動循環(huán)。在此運動循環(huán)過程中應(yīng)該保證定位夾緊機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)在時間和凸輪轉(zhuǎn)動角度上相互協(xié)調(diào)。根據(jù)半自動鉆床各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動要求，繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運動循環(huán)圖如下：</p><p><b>　　機(jī)械系統(tǒng)運動循環(huán)圖</b></p><p><b>　　

23、8. 設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　通過本次為期一周半的機(jī)械原理課程設(shè)計，在感受到了設(shè)計過程的艱辛的同時也收獲了豐富的經(jīng)驗。相比于在機(jī)械工程方面的感性直觀認(rèn)識的認(rèn)識實習(xí)和金工實習(xí)，本次課程設(shè)計則主要集中于理性的分析和設(shè)計思考。從開始的感覺無處下手，到在老師的悉心指導(dǎo)和組員們的幫助下，根據(jù)任務(wù)書和指導(dǎo)書上的要求，并結(jié)合的理論知識和查閱大量資料的順利完成課程設(shè)計任務(wù)。</p>&l

24、t;p>　　機(jī)械原理是研究機(jī)械中機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運動，以及機(jī)器的結(jié)構(gòu)、受力、質(zhì)量和運動的學(xué)科。人們一般把機(jī)構(gòu)和機(jī)器合稱為機(jī)械。機(jī)構(gòu)是由兩個以上的構(gòu)件通過活動聯(lián)接以實現(xiàn)規(guī)定運動的組合體。機(jī)器是由一個或一個以上的機(jī)構(gòu)組成，用來做有用的功或完成機(jī)械能與其他形式的能量之間的轉(zhuǎn)換。其作為機(jī)械類或近機(jī)械類中重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，對于后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)有著重要的作用。本次課程設(shè)計使我更加深入地了解了一些簡單機(jī)構(gòu)的元件的作用，更加深入地接觸到了關(guān)于機(jī)械原

25、理和設(shè)計等的要領(lǐng)和技能，這無疑為今后的深造奠定了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　在設(shè)計內(nèi)容繁多的情況中，我深深地體會到了合作的重要性。在設(shè)計過程中我和組員們遇到過很多新鮮而棘手的問題，而沒有辦法獨立解決。這時作為一個團(tuán)隊，其發(fā)揮了重要的作用。組員們一起討論、規(guī)劃和設(shè)計，思維的火花彼此碰撞，不僅增強了團(tuán)隊意識，更加深了對機(jī)械機(jī)構(gòu)原理的不同角度的清晰認(rèn)識。大量的圖形的繪制對每個組員提出了較高的繪圖技能要求。能夠熟練

26、地運用CAD等繪圖軟件無疑在設(shè)計效率上更勝一籌，同時操作CAD也成為了一種在機(jī)械專業(yè)的基本技能。</p><p>　　其次，本次課程設(shè)計無形中要求將理論知識融入實踐設(shè)計中，并涉及到用自己所掌握的理論知識逐個解決在機(jī)械設(shè)計中遇到的各種問題。在以后的學(xué)習(xí)工作中，應(yīng)具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和著眼實踐的思想。同時應(yīng)逐漸培養(yǎng)堅韌的精神，以在繁瑣的機(jī)構(gòu)設(shè)計過程中保持良好的心態(tài)。通過不斷地實踐實習(xí)鞏固已有的理論基礎(chǔ)知識，以便在此基礎(chǔ)上進(jìn)

27、行創(chuàng)造性的機(jī)械設(shè)計，得到更為高效、便捷、經(jīng)濟(jì)的機(jī)械系統(tǒng)。</p><p><b>　　9. 參考資料</b></p><p>　　[1] 孫桓，陳作模.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2001.</p><p>　　[2] 孟憲源.現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.</p><p>　　[3]