工位專(zhuān)用機(jī)床機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

1、寸錄一功能分解和運(yùn)動(dòng)分析 2二執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型 4三.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選型 5四機(jī)械整體運(yùn)動(dòng)方案的選擇 7五. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 10六. 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的計(jì)算 11七. 仿真運(yùn)動(dòng)及圖表分析 15八. 課程設(shè)計(jì)小結(jié) 17九. 參考文獻(xiàn) 18一、功能分解和運(yùn)動(dòng)分析1. 功能分解通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的了解，可以看出，四工位專(zhuān)用機(jī)床的加工部分 可以分為如下幾個(gè)工藝動(dòng)作：1）安裝工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。2）安裝刀具的主軸箱應(yīng)按要求進(jìn)行靜止、快進(jìn)、進(jìn)給、快退的工藝動(dòng)作。3）刀具轉(zhuǎn)動(dòng)。畫(huà)出四工位專(zhuān)用機(jī)床的動(dòng)作要求圖。其中 4位置為鉸孔位置，1 位置為裝卸工件，2位置為鉆孔位置，3位置為擴(kuò)孔位置。 如表1所 示根據(jù)工藝動(dòng)作推出其工作

2、循環(huán)為：四工位專(zhuān)用機(jī)床工作臺(tái)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)主軸箱進(jìn)、退刀動(dòng)作（快進(jìn)、勻速進(jìn)給、快退）刀具轉(zhuǎn)動(dòng)表1四工位專(zhuān)用機(jī)床功能圖同時(shí)得到四工位專(zhuān)用機(jī)床的樹(shù)狀功能圖（如下圖）該專(zhuān)用要求機(jī)床要求三個(gè)動(dòng)作的協(xié)調(diào)運(yùn)行，即刀架進(jìn)給、卡盤(pán)旋 轉(zhuǎn)和卡盤(pán)的定位。要確保在刀具與工件接觸時(shí)卡盤(pán)固定不動(dòng)，刀具退 出工件到下次工作前完成卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。幾個(gè)動(dòng)作必須協(xié)調(diào)一致，并 按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)。2. 運(yùn)動(dòng)分析通過(guò)合適的減速機(jī)構(gòu)以及輪系機(jī)構(gòu)，使工作臺(tái)進(jìn)行每次旋轉(zhuǎn)90 的間歇運(yùn)動(dòng)。1. 電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)減速器與其他輪系傳動(dòng)將符合要求的轉(zhuǎn) 速傳遞給工作回轉(zhuǎn)臺(tái)上的間歇機(jī)構(gòu)，使其間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。2. 在間歇機(jī)構(gòu)開(kāi)始一次循環(huán)時(shí)，安裝并夾緊工件，間歇機(jī)

3、構(gòu)從0 轉(zhuǎn)至90。3間歇機(jī)構(gòu)從90 轉(zhuǎn)至180 ，主軸箱完成一次工作循環(huán)（快進(jìn)、刀具勻速送進(jìn)和快退）。4間歇機(jī)構(gòu)從180轉(zhuǎn)至270 ，主軸箱完成一次工作循環(huán)（快 進(jìn)、刀具勻速送進(jìn)和快退）。5間歇機(jī)構(gòu)從270 轉(zhuǎn)至360 ，主軸箱完成一次工作循環(huán)（快進(jìn)、刀具勻速和快退），并將加工好的工件取下。時(shí)間（s）0-22-2222-3232-48主軸箱運(yùn)動(dòng)快速前進(jìn)勻速前進(jìn)60mm快速退刀情況60mm120mm間歇機(jī)構(gòu)運(yùn)靜止順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)靜止動(dòng)情況90（用時(shí)3s)表2四工位專(zhuān)用機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖說(shuō)明:上圖表明了工作臺(tái)和主軸箱配合運(yùn)動(dòng)，主軸箱快速進(jìn)刀60mn用時(shí)2s，勻速進(jìn)刀60mn用時(shí)30s,快速回程12

4、0mn用時(shí)16s。當(dāng)主軸箱快速退刀時(shí)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)由090這樣保證不會(huì)刀具與工件相撞,每轉(zhuǎn)動(dòng)90主軸箱往返一次，轉(zhuǎn)動(dòng)用時(shí)12s剩下36s靜止。二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型根據(jù)回轉(zhuǎn)臺(tái)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主軸箱刀具移動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行動(dòng)作和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以選擇如表格3所示的執(zhí)行機(jī)構(gòu):1|1匹配機(jī)構(gòu)11:f卩|12311:1回轉(zhuǎn)不完槽輪棘輪:1；!卩|臺(tái)間歇轉(zhuǎn)全齒輪機(jī)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)1 :1-1；動(dòng)運(yùn)動(dòng)構(gòu)1 :I1主軸凹槽移動(dòng)凸輪1-1；I1I；箱刀具移圓柱凸輪推桿盤(pán)形連桿機(jī)構(gòu):1-1-動(dòng)運(yùn)動(dòng)凸輪i :表3執(zhí)行機(jī)構(gòu)表I-I；對(duì)于工作臺(tái)間歇機(jī)構(gòu)的選擇，為了保持傳動(dòng)的平穩(wěn)和精度，可以11選擇槽輪機(jī)構(gòu)或不完全齒輪機(jī)構(gòu)；111而對(duì)于主軸箱移動(dòng)機(jī)

5、構(gòu)的選擇，為11 :11-1了保持運(yùn)動(dòng)的精度和盡量減少?zèng)_擊可以選擇凹槽圓柱凸輪機(jī)構(gòu)或移動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪與擺動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)。三、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選型由機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況分析得，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求機(jī)構(gòu)平穩(wěn)運(yùn)行，結(jié)合 市場(chǎng)上提供的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及經(jīng)濟(jì)性，本設(shè)計(jì)用1200r/min的電動(dòng)機(jī)。整個(gè)傳動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)比為k=960,故需要分別引入減速機(jī)構(gòu)來(lái)滿(mǎn)足工作臺(tái)間隙運(yùn)動(dòng)和主軸箱移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)要求.根據(jù)減速動(dòng)作的精度和平穩(wěn)要求，列出常用的減速機(jī)構(gòu)：方案一：帶傳動(dòng)加復(fù)合輪系減速器。方案二：采用外嚙合行星齒輪減速器。帶傳動(dòng)加復(fù)合輪系傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，更加平穩(wěn)，噪聲小，效率較 高；相對(duì)于外嚙合行星齒輪傳動(dòng)，帶傳動(dòng)效率高，更換簡(jiǎn)單，降速較 快，不易

6、損壞，而且成本低。四、機(jī)械整體運(yùn)動(dòng)方案的選擇1.方案的設(shè)計(jì)匹配機(jī)構(gòu)123回轉(zhuǎn)臺(tái)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)主軸箱刀具移動(dòng)推桿圓移動(dòng)推桿盤(pán)凸輪連桿機(jī)移動(dòng)機(jī)構(gòu)柱凸輪形凸輪構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)加復(fù)外嚙合行星合輪系減速器齒輪減速器從以上方案中進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)為：1 ）是否滿(mǎn)足預(yù)定的運(yùn)動(dòng)要求。2 ）運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)的順序安排是否合理；3 ）運(yùn)動(dòng)精確。4 ）制造難易；5 ）成本高低。6 ）是否滿(mǎn)足環(huán)境，動(dòng)力源，生產(chǎn)條件等的限制條件;根據(jù)以上的標(biāo)準(zhǔn)，大致可以選出三種運(yùn)動(dòng)方案，依次為：方案一：槽輪機(jī)構(gòu)和移動(dòng)推桿圓柱凸輪，如下圖：槽輪機(jī)構(gòu)方案二：不完全齒輪機(jī)構(gòu)和移動(dòng)推桿盤(pán)形圓柱凸輪，如下圖方案三：

7、不完全齒輪機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)推桿盤(pán)形凸輪與擺桿滑塊機(jī)構(gòu)，如下圖2. 方案的比較綜合評(píng)價(jià)優(yōu)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：方案一：圓柱凸輪制造成本高；行程大時(shí)，運(yùn)動(dòng)靈活性較差; 力的作用點(diǎn)相對(duì)導(dǎo)軌產(chǎn)生有害力矩。方案二：凸輪直接驅(qū)動(dòng)升程大；凸輪機(jī)構(gòu)外露，影響外觀(guān)。 制造困難。方案三：放大行程，力減小，長(zhǎng)擺桿剛度差；擺桿端部水 平分速度不是勻速；擺動(dòng)變移動(dòng)，不易設(shè)計(jì)計(jì)算。優(yōu)點(diǎn):方案一：可以精準(zhǔn)傳動(dòng)，槽輪運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定且精確。圓柱凸輪運(yùn)行平 穩(wěn)、精確，可以精確的控制機(jī)床主軸箱的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，噪聲小，結(jié)構(gòu)緊 湊。方案二：容易更換，易改裝及變換尺寸，傳動(dòng)簡(jiǎn)單功率高。方案三；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成型后重量輕，凸輪曲線(xiàn)的精確性好。綜合以上所述：選定方案一因

8、為工位位置必須精確， 這直接影響 工件的質(zhì)量，而方案一可以達(dá)到這一要求。根據(jù)以上綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，最后選擇出以下較好的方案：槽輪機(jī)構(gòu) +凹槽圓柱凸輪機(jī)構(gòu)。五、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖（此圖由 AutoCAD制圖）此方案中，電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，將動(dòng)能傳遞給帶輪，通過(guò)帶輪傳動(dòng)加復(fù)合輪系二級(jí)減速將速度降到 min。一路通過(guò)凹槽圓柱凸輪將 動(dòng)能傳遞給主軸箱，完成刀具的進(jìn)、退刀的動(dòng)作；另一路再通過(guò)一個(gè) 帶輪將動(dòng)能傳遞給一個(gè)不完全齒輪嚙合組， 通過(guò)加速傳遞給槽輪機(jī)構(gòu)， 完成工作臺(tái)的間歇運(yùn)動(dòng)。兩路傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相互配合，相互合作，共同和 完成額定加工功能和加工任務(wù)。六、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的計(jì)算1. 對(duì)于電機(jī)的選擇主要的參考指標(biāo)有以

9、下幾點(diǎn)：（1）原動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、過(guò)載、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、調(diào)速和控制等方面是 否滿(mǎn)足要求；(2) 工作環(huán)境的影響；(3) 工作是否可靠，操作是否簡(jiǎn)易，維修是否方便；(4) 額定功率是否滿(mǎn)足負(fù)載需要；(5) 工作是否可靠，操作是否簡(jiǎn)易，維修是否方便由機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況分析得，機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求機(jī)構(gòu)平穩(wěn)運(yùn)行，結(jié)合市場(chǎng)上提供的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及經(jīng)濟(jì)性，本設(shè)計(jì)用1200r/min的電動(dòng)機(jī)。2. 減速器的傳動(dòng)計(jì)算由于選定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是1200r/min，而槽輪和圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速n=60s/48s=min。所以整個(gè)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比 k=1200/=960，故對(duì)減速器的功能要求是傳動(dòng)比為960,為實(shí)現(xiàn)這一傳動(dòng)比選用了帶輪傳動(dòng)和 復(fù)合輪系

10、共同作用的減速裝置?；谄椒€(wěn)性的考慮，本減速裝置采用二級(jí)逐級(jí)遞減的減速系統(tǒng)。 第一級(jí)減速系統(tǒng)采用帶傳動(dòng)帶輪 1 (d=30mr)i和帶輪2( d=150mm， 傳動(dòng)比為5;第二級(jí)開(kāi)始采用復(fù)合輪系減速，復(fù)合輪系共由四級(jí)齒輪 組組成，即齒輪(d=40mmz=20)和 2(d=80mmz=40)、齒輪 3(d=30mm z=15)和 4(d=180mmz=90)、齒輪 5(d=40mm,z=20和 6(d=160mmz=80)、 齒輪7(d=40mm z=20)和8(d=160mm z=80)，各齒輪組的傳動(dòng)比分別 為2、6、4、4，即從第一級(jí)開(kāi)始，總傳動(dòng)比為960，轉(zhuǎn)速由電動(dòng)機(jī)的 1200r/mi

11、n變到輸出的 min。帶輪傳動(dòng)比為i i=150mm/30mm=5齒輪傳動(dòng)比i 2=80*80*90*40/(20*20*15*20)=192所以，總傳動(dòng)比為i Z8* d2 960Z3 d1上述計(jì)算表明，所選齒輪的齒數(shù)是符合傳動(dòng)比要求的，并且傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的外形小巧、結(jié)構(gòu)緊湊，有著非常精確的傳遞性能和較高的實(shí)用 性能及較為簡(jiǎn)單的工藝加工性能，符合機(jī)械傳動(dòng)的方案設(shè)計(jì)要求。3. 槽輪的尺寸計(jì)算結(jié)合本課題的設(shè)計(jì)的要求，對(duì)槽輪各部分尺寸進(jìn)行計(jì)算1. 槽輪槽數(shù)z按工位要求選擇z=42. 中心距L 選定L=100mm3. 圓銷(xiāo)半徑r按結(jié)構(gòu)選定為r=10mm4. 槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角 2 a =905.

12、槽間角2 B =906. 主動(dòng)件到圓銷(xiāo)中心半徑 R i=173mm7. 槽輪外圓半徑 R 2=174mm8. 槽輪槽深h=67mm9. 運(yùn)動(dòng)系數(shù)k=1/44. 部分齒輪尺寸計(jì)算1. 根據(jù)槽輪運(yùn)轉(zhuǎn)情況選定模數(shù)m m=22. 部分齒輪11的半徑R11= 40mm z=203. 部分齒輪12的半徑R12=160 z=205. 直動(dòng)圓柱凸輪的尺寸計(jì)算如圖即為凹槽凸輪的簡(jiǎn)圖，由于次凸輪的輪廓曲線(xiàn)為一空間曲線(xiàn)， 不能直接在平面上表示，但圓柱面展開(kāi)為平面后，次凸輪就成為一平 面移動(dòng)凸輪。此時(shí)可以用設(shè)計(jì)盤(pán)形凸輪輪廓曲線(xiàn)的方法做出圓柱凸輪 的輪廓曲線(xiàn)展開(kāi)圖。圓柱凸輪的簡(jiǎn)圖將圓柱外表面展開(kāi)，得一長(zhǎng)度為2F的平面移

13、動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)，其移動(dòng) 速度為V,以反向移動(dòng)平面凸輪，相對(duì)運(yùn)動(dòng)不變，滾子反向移動(dòng)后其 中心點(diǎn)的軌跡即為理論輪廓線(xiàn)，其內(nèi)外包絡(luò)線(xiàn)為實(shí)際輪廓線(xiàn)。V用AutoCAD以合出位移線(xiàn)圖如下圖所示，凸輪的位移線(xiàn)擬定圓柱凸輪的最大半徑為 Rm=50m，長(zhǎng)度L=120mm則用AutoCAD 作出其尺寸輪廓圖，如圖所示：圓柱凸輪的輪廓圖七、仿真運(yùn)動(dòng)及圖表分析位移圖表（該圖由solidworks 的motion分析得出）速度圖表（該圖由solidworks 的motion分析得出）加速度圖表（該圖由solidworks 的motion分析得出）八、課程設(shè)計(jì)小結(jié)為期10天的課程設(shè)計(jì)到這也就算結(jié)束了， 在這10天中，我感覺(jué)

14、 收獲頗深，從剛開(kāi)始接到任務(wù)書(shū)的迷茫、不知所措，到后來(lái)到圖書(shū)館、 網(wǎng)上、問(wèn)學(xué)長(zhǎng)逐漸了解，再到現(xiàn)在的略懂一二，真正的體會(huì)到了課程 設(shè)計(jì)的樂(lè)趣。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我也更加喜歡機(jī)械原理這門(mén)課， 也通過(guò)課程 設(shè)計(jì)，更好的應(yīng)用了理論課上所學(xué)的知識(shí)， 在大腦中形成了更深的印 象，我想這對(duì)以后的工作都有一定的好處； 此次課程設(shè)計(jì)也培養(yǎng)了我 獨(dú)立思考，看圖，畫(huà)圖，熟練應(yīng)用 AutoCAD UG等常用的畫(huà)圖軟件， 為以后工作學(xué)習(xí)都打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；另外，通過(guò)課程設(shè)計(jì)，我也略 微了解了一個(gè)機(jī)構(gòu)從構(gòu)想，到設(shè)計(jì)，到修改，最后到試驗(yàn)出成品的過(guò) 程，對(duì)以后工作學(xué)習(xí)都有一定的幫助；在這10天短短的課程設(shè)計(jì)中， 同學(xué)們一起查資料，一起研究方案，選擇機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，更加加深了 同學(xué)們之間的情誼，也讓我們懂得了團(tuán)結(jié)合作的重要性， 也讓我們學(xué) 會(huì)了團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)、分工的技能，而且也培養(yǎng)了我嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真思考的良好 習(xí)慣。最后，首先感謝老師們對(duì)此