半自動鉆床機械原理課程設(shè)計大全

1、機械綜合設(shè)計項目設(shè)計說明書 半自動鉆床2.1設(shè)計題目設(shè)計加工圖1所示工件12mm孔的半自動鉆床。進刀機構(gòu)負責(zé)動力頭的升降，送料機構(gòu)將被加工工件推入加工位置，并由定位機構(gòu)使被加工工件可靠固定。圖1 加工工件半自動鉆床設(shè)計數(shù)據(jù)參看表3。表3 半自動鉆床凸輪設(shè)計數(shù)據(jù)方案號進料機構(gòu)工作行程mm定位機構(gòu)工作行程mm動力頭工作行程mm電動機轉(zhuǎn)速r/mm工作節(jié)拍（生產(chǎn)率）件/minA40301514501B35252014002C30201096012.2設(shè)計任務(wù)1.半自動鉆床至少包括凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)。2.設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配。3. 圖紙上畫出半自動鉆床的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)

2、圖。4.凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算。按各凸輪機構(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。5.設(shè)計計算其他機構(gòu)。6.編寫設(shè)計計算說明書。7.學(xué)生可進一步完成：凸輪的數(shù)控加工，半自動鉆床的計算機演示驗證等。2.3設(shè)計提示1.鉆頭由動力頭驅(qū)動，設(shè)計者只需考慮動力頭的進刀（升降）運動。2. 除動力頭升降機構(gòu)外，還需設(shè)計送料機構(gòu)、定位機構(gòu)。各機構(gòu)運動循環(huán)要求見表4。3. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機構(gòu)運動。表4 機構(gòu)運動循環(huán)要求凸輪軸轉(zhuǎn)角10203045607590105270300360

3、送料快進休止快退休止定位休止快進休止快退休止進刀休止快進快進快退休止三運動方案的選擇與比較方案的分析與比較：(1) 減速機構(gòu)：由于電動機的轉(zhuǎn)速是1450r/min，而設(shè)計要求的主軸轉(zhuǎn)速為2r/min，利用行星輪進行大比例的降速，然后用圓錐齒輪實現(xiàn)方向的轉(zhuǎn)換。圖4-1（1） 對比機構(gòu)：對比機構(gòu)：定軸輪系傳動；傳動比=n輸入/n輸出=700 傳動比很大，要用多級傳動。如圖4-2.圖4-2(3) 進刀機構(gòu)采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪齒條機構(gòu).因為我們用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪機構(gòu)，當(dāng)進刀的時候，凸輪在推程階段運行，很容易通過機構(gòu)傳遞帶動齒輪齒條嚙合.帶動動刀頭來完成鉆

4、孔，擺桿轉(zhuǎn)動的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動的幅度，兩個齒輪來傳動也具有穩(wěn)性。圖4-3（4）對比機構(gòu)：在擺桿上加一個平行四邊行四桿機構(gòu)，這樣也可以來實現(xiàn)傳動，但是當(dāng)加了四桿機構(gòu)以后并沒有達到改善傳動的效果，只是多增加了四桿機構(gòu)，為了使機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能完成需要的傳動，所以選擇了一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)。 方案一： D1為了達到輸出間歇運動同時能夠做到循環(huán)往復(fù)運動，采用凸輪機構(gòu)和扇形齒與齒條配合，中間采用連桿帶動。先把回轉(zhuǎn)運動動力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動，在通過齒輪傳遞給齒條，增加一個齒輪的目的是為了使傳動更加的平穩(wěn)可靠。圖4-4（5） 送料系統(tǒng)：采用一個六桿機構(gòu)來代替曲柄滑塊機構(gòu)，由于設(shè)計的鉆床在空

5、間上傳動軸之間的距離有點大，故一般四桿機構(gòu)很難實現(xiàn)這種遠距離的運動。再加上用四桿機構(gòu)在本設(shè)計中在尺寸上很小。所以考慮到所設(shè)計的機構(gòu)能否穩(wěn)定的運行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機構(gòu)來實現(xiàn)。由于本設(shè)計送料時不要求在傳動過程中有間歇，所以不需要使用凸輪機構(gòu)。如圖4-5。圖4-5（6）對比機構(gòu)：所選用的對比四桿機構(gòu)如下圖(圖4-6)，由于在空間上軸與軸之間的距離較大，但選用下來此四桿的尺寸太小。故優(yōu)先選用六桿機構(gòu)。 方案二： B2采用凸輪與四桿機構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)既有快慢變化的運動又有休止的間歇運動。圖4-6（7）定位系統(tǒng)：定位系統(tǒng)采用的是一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，因為定位系統(tǒng)要 有間歇，所以就要使用

6、凸輪機構(gòu)，但如果是平底推桿從動件，則凸輪就會失真，若增加凸輪的基圓半徑，那么凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會很大，也不求實際，所以就采用一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它就可以滿足我們的實際要求了。圖4-7（8）對比機構(gòu)：采用彈力急回間歇機構(gòu)來代替偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成單側(cè)停歇的往復(fù)運動。這樣也可以完成實際要求，但是為了使設(shè)計的機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能節(jié)省材料，所以還是選偏置直動滾子從動件盤型凸輪來完成定位。圖4-8 方案一： C1利用四桿機構(gòu)中死點的積極作用，選取凸輪結(jié)合夾緊機構(gòu)共同作用達到定位機構(gòu)和間歇定位的要求。四.機構(gòu)運動總體方案圖（機構(gòu)運動簡圖）根據(jù)前面表3-3中實線連接的方案

7、的運動簡圖確定本設(shè)計中半自動鉆床的總體方案圖如圖5-1圖5-1五工作循環(huán)圖圖5-1所示的機械系統(tǒng)方案的執(zhí)行件需要進行運動協(xié)調(diào)設(shè)計其運動循環(huán)如圖6-1凸輪軸轉(zhuǎn)角00100010001500150027002700300030003600送料 快進 快退定位 休止 快進 休止 快退進刀 休止 快進 慢進 休止 快退圖6-1六執(zhí)行機構(gòu)設(shè)計過程及尺寸計算1送料機構(gòu)機構(gòu)采用如下分析送料連桿機構(gòu)：采用如下機構(gòu)來送料，根據(jù)要求，進料機構(gòu)工作行程為40mm，可取ABCD4桿機構(gòu)的極位夾角為12度，則由得K=1.14，急回特性不是很明顯，但對送料機構(gòu)來說并無影響。各桿尺寸：（如圖6-1）AB=8.53 BC=8

8、4.42 CD=60 DA=60 CE=40 EF=8該尺寸可以滿足設(shè)計要求，即滑塊的左右運動為40，ABCD的極位夾角為12度。圖6-12.凸輪擺桿機構(gòu)的設(shè)計： (1).由進刀規(guī)律，我們設(shè)計了凸輪擺桿機構(gòu)，又以齒輪齒條的嚙合來實現(xiàn)刀頭的上下運動； (2).用凸輪擺桿機構(gòu)和圓弧形齒條所構(gòu)成的同一構(gòu)件，凸輪擺桿從動件的擺動就可以實現(xiàn)弧形齒條的來回擺動，從而實現(xiàn)要求；采用滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸.刀具的運動規(guī)律就與凸輪擺桿的運動規(guī)律一致； (3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過的弧長即為刀頭所運動的的距離。具體設(shè)計步驟如下： 1.根據(jù)進刀機構(gòu)的工作循環(huán)規(guī)律,設(shè)計凸輪基圓半

9、徑r0=40mm，中心距A=80mm，擺桿長度d=65mm，最大擺角為18,凸輪轉(zhuǎn)角=0-60,=0;凸輪轉(zhuǎn)角=60-270，刀具快進，=5，凸輪轉(zhuǎn)角=270-300；凸輪轉(zhuǎn)角=300-360，=02.設(shè)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/,由=18, l=10mm，3.得到r=63.69mm，如圖7-2圖7-23.凸輪推桿機構(gòu)的設(shè)計：凸輪機構(gòu)采用直動滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸，實現(xiàn)定位功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得我們所需要的運動規(guī)律，滿足加工要求，而且響應(yīng)快速，機構(gòu)簡單緊湊。具體設(shè)計如下:設(shè)計基圓

10、半徑r0=40mm,偏心距e=25凸輪轉(zhuǎn)角=0-100,定位機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角=100-285,定位機構(gòu)快進,推桿行程h=20mm;凸輪轉(zhuǎn)角=285-300,定位機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角=300-360,定位機構(gòu)快退,推桿行程h=-20mm; 設(shè)計偏心距e=20的原因是因為此凸輪執(zhí)行的是定位，其定位桿的行程為20故如此設(shè)計。4行星輪系的計算:（1）用定軸輪系傳動傳動比=n輸入/n輸出=700 傳動比很大，要用多級傳動。（2）用行星輪系傳動Z1=35 Z2=20 Z2=20 Z3=35 傳動比iH3=700 根據(jù)行星輪傳動公式：i（H3）=1-i(31)H=1-

11、Z2Z1/Z3Z2由i(1H)=1-Z2Z1/Z3Z2，考慮到齒輪大小與傳動的合理性，經(jīng)過比較設(shè)計皮帶傳動機構(gòu)與齒輪系傳動機構(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）100100齒輪參數(shù)模數(shù)（mm）壓力角（）齒數(shù)（個）直徑（mm）齒輪12.203570齒輪22202040齒輪22202040齒輪32203570七. 凸輪設(shè)計分段圖輪廓圖和設(shè)計結(jié)果一.定位凸輪圖8-1為定位凸輪分段圖和設(shè)計結(jié)果圖圖8-1圖8-2和8-3為定位凸輪的輪廓圖（8-2內(nèi)包絡(luò)線圖，8-3外包絡(luò)線圖）圖8-2圖8-3二.進刀凸輪進刀凸輪類型設(shè)計結(jié)果如圖8-4，凸輪運動分段如圖8-5.圖8-4，圖8-5進

12、刀凸輪的輪廓線設(shè)計如圖8-6（內(nèi)包絡(luò)線）和圖8-7（外包絡(luò)線） 圖8-6圖8-7I 變速機構(gòu) 方案一： A1由于電動機的轉(zhuǎn)速是1450r/min，而選用設(shè)計要求的主軸轉(zhuǎn)速為1r/min?？梢钥紤]利用行星輪進行大比例的降速，然后采用蝸輪變向。機構(gòu)簡圖送料機構(gòu)的選型： 方案一： B1直接采用凸輪滑塊機構(gòu)，并且在輪同軸的齒輪組合中加入不完全齒輪以滿足間歇休止運動要求。 方案二： B2采用凸輪與四桿機構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)既有快慢變化的運動又有休止的間歇運動。 方案三： B3采用一個六桿機構(gòu)來代替曲柄滑塊機構(gòu)，由于設(shè)計的鉆床在空間上傳動軸之間的距離有點大，故一般四桿機構(gòu)很難實現(xiàn)這種遠距離的運動。再加上用四桿

13、機構(gòu)在本設(shè)計中在尺寸上很小。所以考慮到所設(shè)計的機構(gòu)能否穩(wěn)定的運行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機構(gòu)來實現(xiàn)。定位機構(gòu)選型 方案一： C1利用四桿機構(gòu)中死點的積極作用，選取凸輪結(jié)合夾緊機構(gòu)共同作用達到定位機構(gòu)和間歇定位的要求。 方案二： C2定位系統(tǒng)采用的是一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，因為定位系統(tǒng)要有間歇，所以就要使用凸輪機構(gòu)，但如果是平底推桿從動件，則凸輪就會失真，若增加凸輪的基圓半徑，那么凸輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會很大，也不求實際，所以就采用一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它就可以滿足實際要求了。進刀機構(gòu) 方案一： D1為了達到輸出間歇運動同時能夠做到循環(huán)往復(fù)運動，采用凸輪機構(gòu)和扇形齒與齒條配合，中間

14、采用連桿帶動。先把回轉(zhuǎn)運動動力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動，在通過齒輪傳遞給齒條，增加一個齒輪的目的是為了使傳動更加的平穩(wěn)可靠。 方案二 D2采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪齒條機構(gòu).因為我們用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪機構(gòu)，當(dāng)進刀的時候，凸輪在推程階段運行，很容易通過機構(gòu)傳遞帶動齒輪齒條嚙合.帶動動刀頭來完成鉆孔，擺桿轉(zhuǎn)動的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動的幅度，兩個齒輪來傳動也具有穩(wěn)性。專 業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化班 級: 學(xué) 號: 學(xué)生姓名: 教 師：課程名稱: 機械原理 日 期：2010/6/12目錄一任務(wù)書工作原理及工藝動作過程-31.2、 對設(shè)計原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求-31.

15、3、設(shè)計任務(wù)-4二、 方案的分析2.1功能分解圖、機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能-42.2各個機構(gòu)運動方案分析及確定-5 2.3、原動機的選擇原理-10三、機構(gòu)的參數(shù)設(shè)計幾計算3.1、送料機構(gòu)機構(gòu)的計算分析-10 3.2、凸輪擺桿機構(gòu)的計算分析-113.3、凸輪推桿機構(gòu)的計算分析-12 3.4、行星輪系的計算分析-13 3.5、凸輪設(shè)計分段圖輪廓圖和設(shè)計結(jié)果-14四、機構(gòu)運動總體方案圖及循環(huán)圖-17 五、機構(gòu)總體分析-196、 設(shè)計總結(jié)-19七、參考資料-19附錄一 定位凸輪機構(gòu)-21附錄二 運動行程圖-22附錄三 機構(gòu)圖 總效果圖-24一、任務(wù)書1.1、工作原理及工藝動作過程 該系統(tǒng)由電機驅(qū)動，通過變

16、速傳動將電機的1450r/min降到主軸的2r/min，與傳動軸相連的各機構(gòu)控制送料，定位，和進刀等工藝動作，最后由凸輪機 通過齒輪傳動帶動齒條上下平穩(wěn)地運動,這樣動力頭也就能帶動刀具平穩(wěn)地上下移動從而保證了較高的加工質(zhì)量。 設(shè)計加工圖（一）所示工件12mm孔的半自動鉆床。進刀機構(gòu)負責(zé)動力頭的升降，送料機構(gòu)將被加工工件推入加工位置，并由定位機構(gòu)使被加工工件可靠固定。 圖（一）1.2、設(shè)計原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求半自動鉆床設(shè)計數(shù)據(jù)參看表（一） 表（一） 半自動鉆床凸輪設(shè)計數(shù)據(jù)方案號進料機構(gòu)工作行程 /mm定位機構(gòu)工作行程/mm動力頭工作行程/mm電動機轉(zhuǎn)速/(r/min)工作節(jié)拍（生存率）/（件/mi

17、n）A40301514501B35252014002C3020109601 要求設(shè)計該半自動鉆床的送料、定位、及進刀的整體傳動系統(tǒng)。其中： 1.鉆頭由動力頭驅(qū)動，設(shè)計者只需考慮動力頭的進刀（升降）運動。2. 除動力頭升降機構(gòu)外，還需要設(shè)計送料機構(gòu)、定位機構(gòu)。各機構(gòu)運動循環(huán)要求見下表（二）。 3. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機構(gòu)運動。表（二） 機構(gòu)運動循環(huán)要求表10203045607590105270300360送料快進休止快退休止定位休止快進休止快退休止進刀休止快進快進快退休止1.3、設(shè)計任務(wù)(1）.半自動鉆床至少包括凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)在內(nèi)的三種機構(gòu)；(2) .設(shè)計傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配

18、。 (3).圖紙上畫出半自動鉆床的機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖；(4).凸輪機構(gòu)的設(shè)計計算。按各凸輪機構(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。對盤狀凸輪要用解析法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖；(5).設(shè)計計算其他機構(gòu)；(6).編寫設(shè)計計算說明書；二、 方案的分析2.1功能分解圖如下圖圖3-12.1.2、繪制機械系統(tǒng)運動轉(zhuǎn)換功能2.2、各個機構(gòu)運動方案分析及確定（1） 減速機構(gòu)由于電動機的轉(zhuǎn)速是1400r/min，而設(shè)計要求的主軸轉(zhuǎn)速為2r/min，利用復(fù)合輪系大比例的降速，可以克服周轉(zhuǎn)輪系傳動比高，效率低的特點。 對比機

19、構(gòu)對比機構(gòu)：定軸輪系傳動；傳動比=n輸入/n輸出=700 傳動比很大，要用多級傳動。如下圖.（二）進刀機構(gòu)采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪齒條機構(gòu).因為我們用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪機構(gòu)，當(dāng)進刀的時候，凸輪在推程階段運行，很容易通過機構(gòu)傳遞帶動齒輪齒條嚙合.帶動動刀頭來完成鉆孔，擺桿轉(zhuǎn)動的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動的幅度，兩個齒輪來傳動也具有穩(wěn)性。 對比機構(gòu)在擺桿上加一個平行四邊行四桿機構(gòu)，這樣也可以來實現(xiàn)傳動，但是當(dāng)加了四桿機構(gòu)以后并沒有達到改善傳動的效果，只是多增加了四桿機構(gòu)，為了使機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能完成需要的傳動，所以選擇了一個擺動滾子從動件盤行凸輪（三）送料機構(gòu)采

20、用一個六桿機構(gòu)來代替曲柄滑塊機構(gòu)，由于設(shè)計的鉆床在空間上傳動軸之間的距離有點大，故一般四桿機構(gòu)很難實現(xiàn)這種遠距離的運動。再加上用四桿機構(gòu)在本設(shè)計中在尺寸上很小。所以考慮到所設(shè)計的機構(gòu)能否穩(wěn)定的運行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機構(gòu)來實現(xiàn)。由于本設(shè)計送料時不要求在傳動過程中有間歇，所以不需要使用凸輪機構(gòu)。 對比機構(gòu)所選用的對比四桿機構(gòu)如下圖，由于在空間上軸與軸之間的距離較大，但選用下來此四桿的尺寸太小。故優(yōu)先選用六桿機構(gòu)。（四）定位機構(gòu)定位系統(tǒng)采用的是一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，因為定位系統(tǒng)要有間歇，所以就要使用凸輪機構(gòu)，但如果是平底推桿從動件，則凸輪就會失真，若增加凸輪的基圓半徑，那么凸輪機構(gòu)

21、的結(jié)構(gòu)就會很大，也不求實際，所以就采用一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它就可以滿足我們的實際要求了。 對比機構(gòu)采用彈力急回間歇機構(gòu)來代替偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成單側(cè)停歇的往復(fù)運動。這樣也可以完成實際要求，但是為了使設(shè)計的機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能節(jié)省材料，所以還是選偏置直動滾子從動件盤型凸輪來完成定位。1. 減速傳動功能選用經(jīng)濟成本相對較低，而且具有傳動效率高,結(jié)構(gòu)簡單,傳動比大的特點,可滿足具有較大傳動比的工作要求，故我們這里就采用復(fù)合輪系來實現(xiàn)我設(shè)計的傳動，可以克服周轉(zhuǎn)輪系傳動比高，效率低的特點。2.進刀功能 采用凸輪的循環(huán)運動,推動滾子使?jié)L子擺動一個角度,通過杠桿的擺動弧

22、度放大原理將滾子擺動角度進行放大.可增大刀具的進給量,在杠桿的另一端焊接一個 圓弧齒輪,圓弧齒輪的擺動實現(xiàn)齒輪的轉(zhuǎn)動,齒輪的轉(zhuǎn)動再帶動動力頭的升降運動實現(xiàn)進刀.3.進料功能進料也要要求有一定的間歇運動，我們可以用圓錐齒輪來實現(xiàn)換向，然后通過和齒輪的嚙合來傳遞，再在齒輪上安裝一個直動滾子從動件盤型凸輪機構(gòu),用從動件滾子推桿的直線往復(fù)運動實現(xiàn)進料。4.定位功能由于我們設(shè)計的機構(gòu)要有間歇往復(fù)的運動，有當(dāng)凸輪由近休到遠休運動過程中,定位桿就阻止了工件滑動，當(dāng)凸輪由遠休到近休運動過程中可通過兩側(cè)的彈簧實現(xiàn)定位機構(gòu)的回位,等待送料,凸輪的循環(huán)運動完成了此功能。2.3、原動機的選擇原理（1） 原動機的分類原

23、動機的種類按其輸入能量的不同可以分為兩類：A一次原動機此類原動機是把自然界的能源直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，因此稱為一次原動機。屬于此類原動機的有柴油機，汽油機，汽輪機和燃汽機等。B二次原動機此類原動機是將發(fā)電機等能機所產(chǎn)生的各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，因此稱為二次原動機。屬于此類原動機的有電動機，液壓馬達，氣壓馬達，汽缸和液壓缸等。（2） 選擇原動機時需考慮的因素 考慮現(xiàn)場能源的供應(yīng)情況、原動機的機械特性和工作制度與工作相匹配、 工作機對原動機提出的啟動，過載，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，調(diào)速和控制等方面的要求、工作環(huán)境的影響、工作可靠，操作簡易，維修方便、為了提高機械系統(tǒng)的經(jīng)濟效益，須考慮經(jīng)濟成本：包括初始成本和運轉(zhuǎn)

24、維護成本。綜上所述，在半自動鉆床中最益選擇二次原動機中的電動機作為原動件。三、機構(gòu)的參數(shù)設(shè)計幾計算3.1、送料機構(gòu)機構(gòu)計算分析送料連桿機構(gòu)：采用如下機構(gòu)來送料，根據(jù)要求，進料機構(gòu)工作行程為40mm，可取ABCD4桿機構(gòu)的極位夾角為12度，則由得K=1.14，急回特性不是很明顯，但對送料機構(gòu)來說并無影響。各桿尺寸：（如下圖）AB=8.53 BC=84.42 CD=60 DA=60 CE=40 EF=8該尺寸可以滿足設(shè)計要求，即滑塊的左右運動為40，ABCD的極位夾角為12度。3.2、凸輪擺桿機構(gòu)的計算分析(1).由進刀規(guī)律，我們設(shè)計了凸輪擺桿機構(gòu)，又以齒輪齒條的嚙合來實現(xiàn)刀頭的上下運動； (2)

25、.用凸輪擺桿機構(gòu)和圓弧形齒條所構(gòu)成的同一構(gòu)件，凸輪擺桿從動件的擺動就可以實現(xiàn)弧形齒條的來回擺動，從而實現(xiàn)要求；采用滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸.刀具的運動規(guī)律就與凸輪擺桿的運動規(guī)律一致； (3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過的弧長即為刀頭所運動的的距離。具體設(shè)計步驟如下： 1.根據(jù)進刀機構(gòu)的工作循環(huán)規(guī)律,設(shè)計凸輪基圓半徑r0=40mm，中心距A=80mm，擺桿長度d=65mm，最大擺角為18,凸輪轉(zhuǎn)角=0-60,=0;凸輪轉(zhuǎn)角=60-270，刀具快進，=5，凸輪轉(zhuǎn)角=270-300；凸輪轉(zhuǎn)角=300-360，=02.設(shè)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

26、輪的半徑r=l/,由=18, l=20mm。3.得到r=63.69mm，如下圖3.3、凸輪推桿機構(gòu)的計算分析凸輪機構(gòu)采用直動滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸輪保持接觸，實現(xiàn)定位功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得我們所需要的運動規(guī)律，滿足加工要求，而且響應(yīng)快速，機構(gòu)簡單緊湊。具體設(shè)計如下:設(shè)計基圓半徑r0=40mm,偏心距e=25凸輪轉(zhuǎn)角=0-100,定位機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角=100-285,定位機構(gòu)快進,推桿行程h=25mm;凸輪轉(zhuǎn)角=285-300,定位機構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角=300-360,定位機構(gòu)快退,推桿行程h

27、=-25mm; 設(shè)計偏心距e=25的原因是因為此凸輪執(zhí)行的是定位，其定位桿的行程為25故如此設(shè)計。3.4、行星輪系的計算分析傳動比=100 根據(jù)周轉(zhuǎn)輪傳動公式：考慮到齒輪大小與傳動的合理性，經(jīng)過比較設(shè)計皮帶傳動機構(gòu)與齒輪系傳動機構(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）100100齒輪參數(shù)模數(shù)（mm）壓力角（）齒數(shù)（個）直徑（mm）齒輪12.201122齒輪22201020齒輪2220918齒輪32201020齒輪42202860齒輪5220818齒輪62202044齒輪722010203.5、凸輪設(shè)計分段圖輪廓圖和設(shè)計結(jié)果一.定位凸輪如圖 為定位凸輪分段圖和設(shè)計結(jié)果圖基

28、圓半徑【Ro】=40 滾子半徑【Rt】=10 轉(zhuǎn)速【W(wǎng)】=1r/min 中心距【A】=80擺桿長【L】=65 計算步長=5圖（二）和（三）為定位凸輪的輪廓圖（ 二 內(nèi)包絡(luò)線圖， 三 外包絡(luò)線圖） 圖 （二）圖 （三）二.進刀凸輪進刀凸輪類型設(shè)計結(jié)果如圖，凸輪運動分段如下圖基圓半徑【Ro】=40 滾子半徑【Rt】=10 轉(zhuǎn)速【W(wǎng)】=1r/min 偏心距【E】=65 計算步長=5進刀凸輪輪廓線設(shè)計如圖（四）（內(nèi)包絡(luò)線）和圖（五）（外包絡(luò)線） 圖（四） 圖（五）4、 機構(gòu)運動總體方案圖及循環(huán)圖 設(shè)計中半自動鉆床的總體方案圖如下圖上圖 所示的機械系統(tǒng)方案的執(zhí)行件需要進行運動協(xié)調(diào)設(shè)其運動循環(huán)如下圖五、機

29、構(gòu)總體分析設(shè)計減速機構(gòu)時，考慮到應(yīng)選用經(jīng)濟成本相對較低，而且具有傳動效率高,結(jié)構(gòu)簡單,傳動比大的特點,可滿足具有較大傳動比的工作要求，故我們這里就采用復(fù)合輪系來實現(xiàn)我設(shè)計的傳動，可以克服周轉(zhuǎn)輪系傳動比高，效率低的特點。 設(shè)計進刀時采用了凸輪的循環(huán)運動,推動滾子使?jié)L子擺動一個角度,通過杠桿的擺動弧度放大原理將滾子擺動角度進行放大.可增大刀具的進給量,在杠桿的另一端焊接一個 圓弧齒輪,圓弧齒輪的擺動實現(xiàn)齒輪的轉(zhuǎn)動,齒輪的轉(zhuǎn)動再帶動動力頭的升降運動實現(xiàn)進刀. 設(shè)計進料機構(gòu)時考慮到進料也要要求有一定的間歇運動，我們可以用圓錐齒輪來實現(xiàn)換向，然后通過和齒輪的嚙合來傳遞，再在齒輪上安裝一個直動滾子從動件盤

30、型凸輪機構(gòu),用從動件滾子推桿的直線往復(fù)運動實現(xiàn)進料。 由于我們設(shè)計的機構(gòu)要有間歇往復(fù)的運動，有當(dāng)凸輪由近休到遠休運動過程中,定位桿就阻止了工件滑動，當(dāng)凸輪由遠休到近休運動過程中可通過兩側(cè)的彈簧實現(xiàn)定位機構(gòu)的回位,等待送料,凸輪的循環(huán)運動完成了此功能。設(shè)計過程中遇到了許多麻煩。比如因為每一個數(shù)據(jù)都要從機械設(shè)計書上或者機械設(shè)計手冊上找到出處或有相關(guān)的計算過程。我因為這個就吃了不少的虧，比如在我設(shè)計半自動鉆床裝配草圖時我沒有太注意相關(guān)尺寸，致使我設(shè)計的整體圖出現(xiàn)了較大的結(jié)構(gòu)錯誤，間接導(dǎo)致了我以后的裝配圖的步履維艱。對于設(shè)計中涉及到的一些標(biāo)準(zhǔn)件選用，因之前學(xué)的不夠扎實，以致于不得不翻閱大量的書籍，這其

31、中浪費了許多時間。六、 設(shè)計總結(jié)一個星期的機械原理課程設(shè)計結(jié)束了，通過本次課程設(shè)計感受到了設(shè)計過程中的艱辛。特別是對于從來沒有經(jīng)歷過親身設(shè)計的我來說，剛開始根本感覺無處下手。在老師的悉心指導(dǎo)和們的熱心幫助下，根據(jù)任務(wù)書和指導(dǎo)書上的要求，結(jié)合自己平時的理論基礎(chǔ)和查閱大量資料才順利完成了這次機械原理課程設(shè)計在此我要衷心感謝我的老師和我的同學(xué)。 同時在這次實踐的過程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東西,領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質(zhì),更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機制,最重要的還是自己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化. 課程設(shè)計這樣集體的任務(wù)光靠團隊里的一個人或幾個人是不

32、可能完成好的，合作的原則就是要利益均沾，責(zé)任公擔(dān)。如果讓任務(wù)交給一個人，那樣既增加了他的壓力，也增大了完成任務(wù)的風(fēng)險，降低了工作的效率。所以在集體工作中，團結(jié)是必備因素，要團結(jié)就是要讓我們在合作的過程中：真誠，自然，微笑；說禮貌用語；不斤斤計較；多討論，少爭論，會諒解對方；對他人主動打招呼；會征求同學(xué)的意見，會關(guān)心同學(xué)，會主動認錯，找出共同點；會接受幫助，信守諾言，尊重別人，保持自己的特色。 七、參考資料1.鳴歧王保民王振莆機械原理課程設(shè)計手冊重慶大學(xué)出版社2.孫桓機械原理教材高等教育出版社3.貴州大學(xué)機械原理課程設(shè)計任務(wù)書4.鄒家祥現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法附錄一、 定位凸輪機構(gòu) 齒數(shù)為20的標(biāo)

33、準(zhǔn)齒輪 齒數(shù)為28的標(biāo)準(zhǔn)齒輪附錄二、運動行程圖零件首先經(jīng)過送料機構(gòu)由送料機構(gòu)把零件推到加工位子，由定位機構(gòu)固定定位機構(gòu)把零件固定后，由加工機構(gòu)對零件進行加工附錄三、 總效果圖自動鉆床送進機構(gòu)設(shè)計說明書班級：xxxxx組長：xx學(xué)號：xxxxxxx指導(dǎo)老師：xxxxxxxxx年xx月xx日- 47 -目錄第一章問題的提出- 1 -1.1 項目背景- 1 -1.2 設(shè)計要求- 1 -第一章設(shè)計方案的選擇- 2 -2.1關(guān)鍵問題- 2 -2.2 本項目采用方案- 4 -第三章機構(gòu)運動分析- 5 -3.1 確定凸輪尺寸- 5 -3.2 確定各構(gòu)件尺寸- 7 -第四章機構(gòu)仿真- 9 -4.1凸輪仿真-

34、9 -4.2 鉆頭運動曲線- 10 -第五章強度校核- 11 -5.1 凸輪壓力角驗算- 11 -5.2 凸輪材料選擇- 13 -結(jié)束語- 14 -參考文獻- 15 -附錄- 16 -第一章問題的提出 1.1 項目背景鉆床指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運動，鉆頭軸向移動為進給運動。鉆床結(jié)構(gòu)簡單，加工精度相對較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴、锪孔，鉸孔或進行攻絲等加工。加工過程中工件不動，讓刀具移動，將刀具中心對正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動(主運動)。鉆床的特點是工件固定不動，刀具做旋轉(zhuǎn)運動。主要分為立式鉆床、臺式鉆床、搖臂鉆床等等。該項目主要運用于臺式鉆床。臺式鉆床簡稱臺

35、鉆，是一種體積小巧，操作簡便，通常安裝在專用工作臺上使用的小型孔加工機床。臺式鉆床鉆孔直徑一般在13毫米以下，最大不超過16毫米。其主軸變速一般通過改變?nèi)菐г谒蛶л喩系奈恢脕韺崿F(xiàn)，主軸進給靠手動操作。在臺式鉆床中，鉆床主軸的進給運動一般是用手操縱的，往往要耗費許多時間。據(jù)統(tǒng)計測算，在很多情況下，用于其它輔助工作的時間比真正用于鉆孔的時間多好幾倍，而用于操縱的時間又占其它輔助工作時間的31%40%。因此，要提高生產(chǎn)率，就要對鉆床進行自動化改裝，其中的一個重要方面就是實現(xiàn)鉆削工作循環(huán)的自動化，如果將送料、定位、進刀都改成自動化的，則會增加成本以及增大機構(gòu)體積等。該設(shè)計主要實現(xiàn)鉆削工作循環(huán)的自動

36、化，即采用自動送進機構(gòu)，以減少操縱所用的時間。1.2 設(shè)計要求如圖1所示、設(shè)送進機構(gòu)的輸入運動為構(gòu)件1的勻速回轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為n1，輸出運動為刀具（鉆頭）的直線往復(fù)運動，行程為HH1H2，P為鉆削時所受到的阻力。原始數(shù)據(jù)如下表所示：構(gòu)件1轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)分）H1(mm)H2(mm)鉆削時的送進速度V(mm /S)鉆削時鉆頭所受到的阻力P(N)鉆頭其它行程受到阻力P0(N)題11025201.6823000對刀具運動的具體要求是3. 由A到B，刀具的行程為H1，為刀具趨近工件的行程，要求刀具具有較高的速度；4. 由B到C，刀具的行程為H2，為鉆削時的送進行程。要求刀具能夠以勻速V或近似勻速送進，以保證鉆孔動

37、作的完成和鉆孔質(zhì)量；5. 由C返回到A，刀具的行程HH1H2，為刀具的抬起（退回）行程，要求刀具具有較高的速度，其平均速度與鉆削時的平均速度之比（行程速比系數(shù)）K達到或接近于2；6. 刀具退回到A時，能夠在此位置停歇2秒左右，以便裝卸工件。除了以上運動要求外，還要求機構(gòu)具有良好的傳動性能，結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟實用。(3) 設(shè)計方案的選擇2.1關(guān)鍵問題本題目主要是要求機構(gòu)：實現(xiàn)將主動件的單向均速連續(xù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€往復(fù)運動；實現(xiàn)一定的行程速比系數(shù)；實現(xiàn)刀具的間歇運動。下面將工程常用的能夠?qū)崿F(xiàn)上述要求的機構(gòu)歸結(jié)如下：（1）將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿拥臋C構(gòu)連桿機構(gòu)：如對心（偏置）曲柄滑塊機構(gòu)。（如圖2）圖 2凸

38、輪機構(gòu)：如直動從動件盤形凸輪機構(gòu)。（如圖3）圖 3齒輪機構(gòu)：如齒輪齒條機構(gòu)。（如圖4）圖 4組合機構(gòu)：如凸輪連桿組合機構(gòu)，齒輪連桿組合機構(gòu)。（2）具有急回特性的機構(gòu)連桿機構(gòu)：如曲柄搖桿機構(gòu)，偏置曲柄滑塊機構(gòu)，擺動導(dǎo)桿機構(gòu)。凸輪機構(gòu)（3）實現(xiàn)間歇運動的機構(gòu)（2） 凸輪機構(gòu)：（3） 利用連桿軌跡曲線實現(xiàn)的間歇運動機構(gòu)（4） 組合機構(gòu)：如齒輪連桿組合機構(gòu)，凸輪連桿組合機構(gòu)。（5） 棘輪機構(gòu)（6） 槽輪機構(gòu)（7） 不完全齒輪機構(gòu)2.2 本項目采用方案通過使用擺動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)以及齒輪傳動、齒輪齒條傳動達到要求。當(dāng)進刀時，凸輪的推程階段運行，通過齒輪齒條傳動帶動鉆頭完成鉆孔。通過杠桿的放大原理將

39、凸輪的一段的運動幅度放大，達到項目要求。同時兩個齒輪傳動具有穩(wěn)定性。彈簧使?jié)L子和凸輪行成力閉合。根據(jù)設(shè)計思路得出草圖5。圖 5由于原動機的速度太快直接帶動的話不能滿足要求，需要減速，這里采用齒輪減速，如圖6所示。圖 6第三章機構(gòu)運動分析 3.1 確定凸輪尺寸構(gòu)件1轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)分）H1(mm)H2(mm)鉆削時的送進速度V(mm /S)鉆削時鉆頭所受到的阻力P(N)鉆頭其它行程受到阻力P0(N)題11025201.6823000由于考慮到鉆頭的推程和回程之間的速度相反，為了避免產(chǎn)生剛性沖擊，決定推程采用正弦加速度運動規(guī)律，回程采用等加速，等減速運動運動規(guī)律返回原來位置。設(shè)為推程的時間，為進刀25mm

40、時的時間。擺桿AB的最大擺角為考慮到擺角不能太大，因為H=45mm取則AC=86mm則凸輪運動軌跡為：圖 7建立直角坐標(biāo)系，建坐標(biāo)原點選在O，x軸沿OA方向，如圖8所示。為使主動件受力變小，則AB桿應(yīng)當(dāng)適當(dāng)長一些。另AB為200mm，凸輪基圓半徑為70mm，滾子半徑為10mm，則 OB為80mm由上圖中的幾何關(guān)系可以寫出式中所以凸輪理論輪廓線的方程式為因為滾子半徑，所以凸輪實際輪廓線的方程式為 3.2 確定各構(gòu)件尺寸由n=10 r/min得w=/3 rad/s T=6s而實際凸輪周期為圖 8采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪（圖8），傳動比令小齒輪的齒數(shù)為則取模數(shù)m=2.5 則因為AC=86mm選擇模數(shù)m=

41、2.5 ，該齒輪齒數(shù)為最后兩個齒輪的作用是使凸輪的推程和道具的進刀一致，所以這對齒輪采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。取m=2.5而齒條長度必大于45mm 加上余量取齒條長度為55mm綜上可得（如圖9）圖 9（3） 機構(gòu)仿真4.1凸輪仿真運用凸輪參數(shù)化仿真軟件可得出各種數(shù)據(jù)（見附表）根據(jù)數(shù)據(jù)用excel繪制凸輪輪廓：（如圖10）圖 10凸輪角度角位移曲線為：（如圖11）圖 11凸輪角度速度曲線為：（如圖12）圖 12凸輪角度加速度曲線為：（如圖13）圖 134.2 鉆頭運動曲線由于鉆頭的位移H=所以鉆頭的時間位移曲線為：（如圖14）圖 14鉆頭的時間速度曲線為：（如圖15）圖 15鉆頭的時間加速度曲線為：

42、（如圖16）圖 16第五章強度校核5.1 凸輪壓力角驗算有數(shù)據(jù)可得壓力角的分布圖為：（圖17）圖 17由圖可知推程階段最大壓力角為，回程最大壓力角為，根據(jù)仿真軟件可得以下結(jié)論：（如圖18）圖 18 5.2 凸輪材料選擇凸輪材料、公差及表面粗糙度 1 凸輪和從動件接觸端常用材料、熱處理及極限應(yīng)力HO凸輪工作條件：低速輕載凸輪材料：40、45、50從動件接觸端材料：45凸輪轉(zhuǎn)速n=1.52r/min結(jié)束語經(jīng)過將近一個學(xué)期的努力，將半自動鉆長送進機構(gòu)完成。通過這次機械綜合設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)了很多問題，看到了自身不足，同時也收獲了很多東西。1. 通過這次綜合設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)自身對機械原理理論知識的學(xué)習(xí)存在一定的

43、誤區(qū)，尤其在做針對實際工程需要的設(shè)計不能將理論與實踐融會貫通，不能靈活運用現(xiàn)有的知識，解決我們在設(shè)計過程中遇到的問題。2. 在送進機構(gòu)的設(shè)計方案的確定過程中，我們不能綜合運用現(xiàn)有知識，從各方面去分析方案的優(yōu)缺點，確定最合適的設(shè)計方案。但是，經(jīng)過這次綜合訓(xùn)練，我們的思維得到了很好的鍛煉，通過在設(shè)計中查閱不同課程、不同學(xué)科的資料，工程意識也得到了很好的培養(yǎng)。3. 通過這次機械綜合設(shè)計，我們的創(chuàng)新能力有所提高，更增加了創(chuàng)造的激情，總是希望不斷的改進，追求完美。在這次綜合設(shè)計中，我們還初步熟悉了機械設(shè)計的基本過程，積累了初步的設(shè)計經(jīng)驗。4. 在這次機械綜合設(shè)計中，我們不僅用到了機械原理和機構(gòu)學(xué)中的知識

44、，也用到了各種軟件，如Matlab、Pro/E、Excel等，這讓我們明白機械綜合設(shè)計要注重多學(xué)科的交叉，多學(xué)科交叉也是今后機械設(shè)計的一個趨勢。最后，我們要感謝謝進老師，是他的支持和指導(dǎo)，是他給了我莫大的支持和幫助！參考文獻1 謝進 萬朝燕杜立杰.機械原理. 北京：高等教育出版社，2004.；2 機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書.成都：西南交大出版社，2007年.；3 機械原理習(xí)題集.成都：不詳，不詳.；附錄凸輪參數(shù)化仿真軟件數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)角(度)壓力角(度)工作輪廓Xn工作輪廓Yn工作輪廓rn工作輪廓n(度)位移速度加速度0.00 -3.07 -55.63 25.32 68.28 -8.17 0.00 0.

45、00 0.00 5.00 -3.27 -57.40 19.76 68.29 -13.17 0.00 -0.07 1.66 10.00 -3.87 -58.78 14.03 68.33 -18.17 0.02 -0.29 3.28 15.00 -4.83 -59.79 8.17 68.45 -23.15 0.06 -0.64 4.84 20.00 -6.11 -60.46 2.21 68.69 -28.13 0.13 -1.13 6.31 25.00 -7.65 -60.80 -3.84 69.09 -33.10 0.26 -1.74 7.66 30.00 -9.38 -60.83 -9.97

46、69.68 -38.04 0.44 -2.46 8.87 35.00 -11.22 -60.55 -16.21 70.49 -42.97 0.69 -3.28 9.90 40.00 -13.09 -59.97 -22.55 71.56 -47.87 1.02 -4.19 10.74 45.00 -14.89 -59.07 -29.01 72.89 -52.74 1.42 -5.15 11.38 50.00 -16.57 -57.83 -35.59 74.51 -57.59 1.92 -6.17 11.80 55.00 -18.05 -56.24 -42.30 76.44 -62.40 2.50

47、 -7.21 12.00 60.00 -19.28 -54.24 -49.13 78.67 -67.17 3.17 -8.25 11.96 65.00 -20.24 -51.79 -56.07 81.21 -71.90 3.94 -9.29 11.70 70.00 -20.90 -48.85 -63.09 84.05 -76.60 4.79 -10.29 11.21 75.00 -21.25 -45.37 -70.15 87.18 -81.25 5.73 -11.24 10.51 80.00 -21.30 -41.30 -77.19 90.58 -85.87 6.75 -12.12 9.61

48、85.00 -21.05 -36.60 -84.15 94.22 -90.44 7.85 -12.91 8.52 90.00 -20.51 -31.23 -90.94 98.08 -94.98 9.00 -13.60 7.27 95.00 -19.71 -25.16 -97.48 102.13 -99.49 10.22 -14.17 5.88 100.00 -18.66 -18.38 -103.66 106.31 -103.97 11.47 -14.62 4.38 105.00 -17.37 -10.89 -109.37 110.60 -108.42 12.76 -14.94 2.80 110.00 -15.87 -2.72 -114.50 114.95 -112.86 14.08 -15.11 1.16 115.00 -14.19