半自動(dòng)鉆床說(shuō)明書-機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　1. 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)題目：半自動(dòng)鉆床</p><p>　　設(shè)計(jì)加工某孔的半自動(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。 </p><p><b>　　1.2初始條件</b></p>&

2、lt;p><b>　　1.3設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　1.半自動(dòng)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(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配，畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖</p><p>　　3.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。</p><p>　　4.凸輪機(jī)構(gòu)的

3、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)盤狀凸輪要求用電算法計(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。</p><p>　　5.設(shè)計(jì)計(jì)算其他機(jī)構(gòu)。</p><p>　　6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書。</p><p><b>　　1.4設(shè)計(jì)提示</b></p>

4、;<p>　　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)。</p><p>　　2.除動(dòng)力頭升降機(jī)構(gòu)外，還需設(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)要求見表1。</p><p>　　表1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2. 工作原理及功能分

5、解</p><p>　　半自動(dòng)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(dòng)作過(guò)程由送料、定位夾緊、進(jìn)刀三部分組成。各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)由同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速裝置后分為兩路，一路隨著傳動(dòng)系統(tǒng)傳送動(dòng)力到定位夾緊機(jī)構(gòu)和進(jìn)刀機(jī)構(gòu)，分別帶動(dòng)凸輪做轉(zhuǎn)動(dòng)控制連桿對(duì)工件的定位和通過(guò)齒輪帶動(dòng)齒條和動(dòng)力頭做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。另一路直接傳動(dòng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，

6、通過(guò)變速傳動(dòng)將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由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，定位夾緊和進(jìn)刀等工藝動(dòng)作。其中動(dòng)力頭由凸輪機(jī)構(gòu)通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)齒條上下平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)，則動(dòng)力頭可帶動(dòng)鉆頭平穩(wěn)地上下移動(dòng)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(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)使加工工件可靠固定。三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式為：</p><p>　　1.進(jìn)刀機(jī)構(gòu)動(dòng)力頭做垂直的往復(fù)直線運(yùn)

7、動(dòng)，下移到最低點(diǎn)后立刻上移。在下移之前有一段休止時(shí)間，此段時(shí)間則用于送料和定位夾緊。其中動(dòng)力頭的行程為15mm。</p><p>　　2.送料機(jī)構(gòu)做水平的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工作行程是40mm。初始時(shí)，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(guò)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(yùn)動(dòng)，在工件的加工過(guò)程中對(duì)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(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)選型與分析比較</p><p>　　根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求：送料機(jī)構(gòu)應(yīng)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并且必須保證工作行程中有快進(jìn)、休止和快退過(guò)程；定位夾緊機(jī)構(gòu)有休止、快進(jìn)及夾緊、休止和快退過(guò)程；進(jìn)刀機(jī)構(gòu)有休止、快進(jìn)、工進(jìn)、快退和休止過(guò)程。此外三個(gè)機(jī)構(gòu)之間還要滿足隨著凸輪軸轉(zhuǎn)角不同完成動(dòng)作的過(guò)程不同且相互配合。這些運(yùn)動(dòng)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(shí)的完好配合，以及送料機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)

10、和進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的往復(fù)循環(huán)與各個(gè)機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　4.1減速傳動(dòng)功能</b></p><p>　　方案A：采用定軸輪系減速傳動(dòng)。由于傳動(dòng)比=輸入轉(zhuǎn)速/輸出轉(zhuǎn)速=480傳動(dòng)比過(guò)大，故用二級(jí)減速傳動(dòng)。其中帶傳動(dòng)起過(guò)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(gè)直動(dòng)滾子從動(dòng)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(shí)，凸輪在推程階段運(yùn)行，其通過(guò)機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合，進(jìn)而帶動(dòng)動(dòng)力頭完成鉆孔。導(dǎo)桿垂直移動(dòng)的距離即為齒輪弧轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，且齒輪齒條傳動(dòng)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(gè)直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)完成送料機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿滑塊實(shí)現(xiàn)送料時(shí)的快進(jìn)、休止和快退的動(dòng)作。由于采用了杠桿，故其能夠完成送料的較大傳動(dòng)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(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)。通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定位夾緊時(shí)的休止、快進(jìn)及夾緊和快退的動(dòng)作。由于采用了杠桿，夾緊裝置可對(duì)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(dòng)方案</p

14、><p><b>　　方案的設(shè)計(jì)為：</b></p><p>　　半自動(dòng)鉆床的變速機(jī)構(gòu)采用帶傳動(dòng)和定軸輪系的二級(jí)減速器，相比采用行星輪系傳動(dòng)，該方法的選用更加經(jīng)濟(jì)，成本相對(duì)較低。結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。機(jī)構(gòu)的送料機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)。盤形凸輪機(jī)構(gòu)把轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸入給導(dǎo)桿利用杠桿轉(zhuǎn)化為桿件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)設(shè)計(jì)凸輪尺寸來(lái)滿足滑塊的間歇運(yùn)動(dòng)和快進(jìn)快退的變速運(yùn)動(dòng)。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(lái)夾緊工件，并按要求設(shè)計(jì)凸輪的外形尺寸以滿足間歇運(yùn)動(dòng)。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(dòng)。先把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為圓弧齒輪的往復(fù)擺動(dòng)，將運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒輪傳遞給齒條。其中增加至兩個(gè)齒輪的目的是為達(dá)到使傳動(dòng)更加平穩(wěn)可靠的目的。</p><p>　　采用的半自動(dòng)鉆床的系統(tǒng)方案圖如下圖所示：</p><p>　　半自動(dòng)鉆床系統(tǒng)方案圖</p>&

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

17、gt;<p>　　綜上所述，減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比i=1440≈1450</p><p>　　設(shè)計(jì)定軸輪系傳動(dòng)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(jì)計(jì)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(jì)如下：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/β，由β=18°，l=20mm，得到r=63.69mm</p><p>　　兩相同齒輪設(shè)計(jì)：m=2，齒數(shù)z=25，壓力角=20°</p>

19、<p>　　齒條設(shè)計(jì)：m=2，z=40，壓力角=20°</p><p>　　凸輪設(shè)計(jì)：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(dòng)件的初始位置見A1圖紙。</p><p>　　6.3送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)：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(dòng)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(jì)計(jì)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(jì)：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(dòng)件的初始位置見A1圖紙。</p><p&g

22、t;　　7. 機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)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(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。在此運(yùn)動(dòng)循環(huán)過(guò)程中應(yīng)該保證定位夾緊機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)在時(shí)間和凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度上相互協(xié)調(diào)。根據(jù)半自動(dòng)鉆床各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求，繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下：</p><p><b>　　機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</b></p><p><b>　　

23、8. 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)本次為期一周半的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，在感受到了設(shè)計(jì)過(guò)程的艱辛的同時(shí)也收獲了豐富的經(jīng)驗(yàn)。相比于在機(jī)械工程方面的感性直觀認(rèn)識(shí)的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和金工實(shí)習(xí)，本次課程設(shè)計(jì)則主要集中于理性的分析和設(shè)計(jì)思考。從開始的感覺無(wú)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(shí)和查閱大量資料的順利完成課程設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)，以及機(jī)器的結(jié)構(gòu)、受力、質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)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(gè)以上的構(gòu)件通過(guò)活動(dòng)聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)規(guī)定運(yùn)動(dòng)的組合體。機(jī)器是由一個(gè)或一個(gè)以上的機(jī)構(gòu)組成，用來(lái)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(duì)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(jì)使我更加深入地了解了一些簡(jiǎn)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(jì)等的要領(lǐng)和技能，這無(wú)疑為今后的深造奠定了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　在設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多的情況中，我深深地體會(huì)到了合作的重要性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我和組員們遇到過(guò)很多新鮮而棘手的問題，而沒有辦法獨(dú)立解決。這時(shí)作為一個(gè)團(tuán)隊(duì)，其發(fā)揮了重要的作用。組員們一起討論、規(guī)劃和設(shè)計(jì)，思維的火花彼此碰撞，不僅增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)意識(shí)，更加深了對(duì)機(jī)械機(jī)構(gòu)原理的不同角度的清晰認(rèn)識(shí)。大量的圖形的繪制對(duì)每個(gè)組員提出了較高的繪圖技能要求。能夠熟練

26、地運(yùn)用CAD等繪圖軟件無(wú)疑在設(shè)計(jì)效率上更勝一籌，同時(shí)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(jì)無(wú)形中要求將理論知識(shí)融入實(shí)踐設(shè)計(jì)中，并涉及到用自己所掌握的理論知識(shí)逐個(gè)解決在機(jī)械設(shè)計(jì)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(shí)踐的思想。同時(shí)應(yīng)逐漸培養(yǎng)堅(jiān)韌的精神，以在繁瑣的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中保持良好的心態(tài)。通過(guò)不斷地實(shí)踐實(shí)習(xí)鞏固已有的理論基礎(chǔ)知識(shí)，以便在此基礎(chǔ)上進(jìn)

27、行創(chuàng)造性的機(jī)械設(shè)計(jì)，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(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.</p><p>　　[3]