半自動鉆床說明書-機械原理課程設計

1、<p><b>　　1. 設計任務</b></p><p>　　1.1設計題目：半自動鉆床</p><p>　　設計加工某孔的半自動鉆床。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。 </p><p><b>　　1.2初始條件</b></p>&

2、lt;p><b>　　1.3設計任務</b></p><p>　　1.半自動鉆床一般至少包括凸輪機構、齒輪機構和連桿機構在內(nèi)的三種機構。</p><p>　　2.設計傳動系統(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構運動方案簡圖和運動循環(huán)圖。</p><p>　　4.凸輪機構的

3、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.設計計算其他機構。</p><p>　　6.編寫設計計算說明書。</p><p><b>　　1.4設計提示</b></p>

4、;<p>　　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。</p><p>　　2.除動力頭升降機構外，還需設計送料機構、定位機構。各機構運動循環(huán)要求見表1。</p><p>　　表1 機構運動循環(huán)要求</p><p>　　3.可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機構運動。</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、定位夾緊、進刀三部分組成。各個機構的運動由同一電動機驅動，運動由電動機經(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構和進刀機構，分別帶動凸輪做轉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直線運動。另一路直接傳動到送料機構，控制的送料機構的進退。即該系統(tǒng)由電動機驅動，

6、通過變速傳動將電動機的轉速由960r/min降到主軸的2r/min，與傳動軸相連的凸輪機構控制送料，定位夾緊和進刀等工藝動作。其中動力頭由凸輪機構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，并由定位機構使加工工件可靠固定。三個執(zhí)行構件的運動形式為：</p><p>　　1.進刀機構動力頭做垂直的往復直線運

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.送料機構做水平的往復運動，工作行程是40mm。初始時，送料機構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.定位夾緊機構在水平面內(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. 主運動機構選型與分析比較</p><p>　　根據(jù)前述設計要求：送料機構應做往復運動，并且必須保證工作行程中有快進、休止和快退過程；定位夾緊機構有休止、快進及夾緊、休止和快退過程；進刀機構有休止、快進、工進、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的完好配合，以及送料機構的往復運動

10、和進刀機構的往復循環(huán)與各個機構的間歇運動。</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=輸入轉速/輸出轉速=480傳動比過大，故用二級減速傳動。其中帶傳動起過載保護作用。</p><p><b>　　方案A</b></p><p&

11、gt;<b>　　4.2進刀機構功能</b></p><p>　　方案B：采用一個直動滾子從動件盤行凸輪機構并結合滑塊導桿傳遞齒輪齒條機構。進刀時，凸輪在推程階段運行，其通過機構傳遞帶動齒輪齒條嚙合，進而帶動動力頭完成鉆孔。導桿垂直移動的距離即為齒輪弧轉動的角度，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送料機構功能</b></p><p>　　方案C：采用一個直動滾子從動件盤行凸輪機構來完成送料機構的往復運動。通過凸輪機構和導桿滑塊實現(xiàn)送料時的快進、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。其中彈簧起到復位作用。</p><p><b>　　方案C</b></p>

13、<p>　　4.4定位夾緊機構功能</p><p>　　方案D：采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構。通過凸輪機構實現(xiàn)定位夾緊時的休止、快進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. 機械系統(tǒng)傳動方案</p

14、><p><b>　　方案的設計為：</b></p><p>　　半自動鉆床的變速機構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，成本相對較低。結構較為簡單。機構的送料機構采用直動滾子從動件盤行凸輪機構。盤形凸輪機構把轉動動力輸入給導桿利用杠桿轉化為桿件的往復運動。同時設計凸輪尺寸來滿足滑塊的間歇運動和快進快退的變速運動。機構的定位夾緊機

15、構由凸輪機構結合連桿來夾緊工件，并按要求設計凸輪的外形尺寸以滿足間歇運動。機構的進刀機構由凸輪機構和圓弧齒輪與齒條嚙合，并采用連桿帶動。先把回轉運動動力轉化為圓弧齒輪的往復擺動，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. 主運動機構尺度綜合</p><p>　　6.1減速傳動機構的設計計算</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，減速傳動機構的傳動比i=1440≈1450</p><p>　　設計定軸輪系傳動機構的相應參數(shù)如下表：</p><p><b>　　齒輪參數(shù)</b></p><p>　　6.2進刀機構的設計計算</p><p>　　進刀機構如圖B所示，快進行程20mm，工進行程15mm</

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

19、<p>　　齒條設計：m=2，z=40，壓力角=20°</p><p>　　凸輪設計：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送料機構的設計計算</p><p>　　送料機構如圖C1所示，根據(jù)要求，進料機構工作行程

20、為40mm，</p><p>　　各桿尺寸如下：AB=100mm，BC=50mm，CD=50mm </p><p>　　送料機構凸輪設計：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定位夾緊機構的設計計算</p><p&

21、gt;　　定位機構如圖D1所示，定位機構行程為30mm</p><p>　　各桿尺寸如下：AB=50mm，BC=100mm，CD=50mm，DG=20mm，BF=20mm</p><p>　　定位機構凸輪設計：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. 機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖</p><p>　　鉆頭的快進、工進和快退為進刀機構的一個運動循環(huán)。在此運動循環(huán)過程中應該保證定位夾緊機構和送料機構在時間和凸輪轉動角度上相互協(xié)調(diào)。根據(jù)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：</p><p><b>　　機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖</b></p><p><b>　　

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

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

25、理和設計等的要領和技能，這無疑為今后的深造奠定了良好的基礎。</p><p>　　在設計內(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。這時作為一個團隊，其發(fā)揮了重要的作用。組員們一起討論、規(guī)劃和設計，思維的火花彼此碰撞，不僅增強了團隊意識，更加深了對機械機構原理的不同角度的清晰認識。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計效率上更勝一籌，同時操作CAD也成為了一種在機械專業(yè)的基本技能。</p><p>　　其次，本次課程設計無形中要求將理論知識融入實踐設計中，并涉及到用自己所掌握的理論知識逐個解決在機械設計中遇到的各種問題。在以后的學習工作中，應具備嚴謹?shù)膽B(tài)度和著眼實踐的思想。同時應逐漸培養(yǎng)堅韌的精神，以在繁瑣的機構設計過程中保持良好的心態(tài)。通過不斷地實踐實習鞏固已有的理論基礎知識，以便在此基礎上進

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