四工位機床課程設(shè)計

1、一、設(shè)計任務(wù)1工作原理及工藝動作過程 四工位機床是在四個工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件、鉆孔、擴孔、鉸孔工作。它的執(zhí)行動作有兩個：一是裝有四工位工件的回轉(zhuǎn)運動；二是裝有專用電動機帶動三把專用的主軸箱的刀具轉(zhuǎn)動和移動。2原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求 (1)刀具頂端離開工作表面65mm，快速移動送進60mm后，再勻速送進60mm（包括5mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切入量），然后快速返回，回程和工作行程的平均速度之比K=2。(2)刀具勻速進給速度為2mm/s，工件裝、卸時間不超過10s。(3)生產(chǎn)率為每小時75件。(4)執(zhí)行機構(gòu)能裝入機體內(nèi)。3設(shè)計方案提示(1)回轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動可采用槽輪機構(gòu)、

2、不完全齒輪機構(gòu)、凸輪式間歇運動機構(gòu)。 (2)主軸箱的刀具移動可采用圓柱凸輪機構(gòu)、移動從動桿盤形凸輪機構(gòu)、凸輪-連桿機構(gòu)、平面連桿機構(gòu)等。 (3)由生產(chǎn)率可求出一個運動循環(huán)所需時間T=60/(75÷60)s=48s,刀具進送時間t=60/2s=30s，刀具其余移動（包括快速送進60mm，快速返回120mm）共需18s，回轉(zhuǎn)工作臺靜止時間為36s,因此足夠工件裝卸所需時間。- 1 -< > 目 錄一、功能分解和運動分析- 1 -1.功能分解- 1 -2.運動分析- 2 -二、執(zhí)行機構(gòu)選型- 3 -三、傳動機構(gòu)選型- 4 -四、機械運動方案的選擇- 5 -五.畫出機械運動方案簡

3、圖- 5 -1.機器整體輪廓大小的確定- 7 -2.減速器的傳動計算- 7 -3.槽輪的尺寸計算- 8 -4.直動推桿圓柱凸輪的尺寸設(shè)計- 9 -六、課程設(shè)計感想- 10 -七、參考文獻- 11 - 10 -< > - - 10 - -一、功能分解和運動分析1.功能分解通過對設(shè)計任務(wù)的了解，可以看出，四工位專用機床的加工部分可以分為如下幾個工藝動作：1)安裝工作臺的間歇轉(zhuǎn)動。2)安裝刀具的主軸箱應(yīng)按要求進行靜止、快進、進給、快退的工藝動作。3)刀具轉(zhuǎn)動。畫出四工位專用機床的動作要求圖。其中4位置為裝卸位置，1位置為鉆孔位置，2位置為擴孔位置，3位置為絞孔位置。 如表1所示跟據(jù)工藝動

4、作推出其工作循環(huán)為： 圖1 四工位專用機床動作要求圖 四工位專用機床工作臺間歇轉(zhuǎn)動主軸箱進、退刀動作(快進、勻速進給、快退)刀具轉(zhuǎn)動 表1 四工位專用機床功能圖 該專用要求機床要求三個動作的協(xié)調(diào)運行，即刀架進給、卡盤旋轉(zhuǎn)和卡盤的定位。要確保在刀具與工件接觸時卡盤固定不動，刀具退出工件到下次工作前完成卡盤旋轉(zhuǎn)動作。幾個動作必須協(xié)調(diào)一致，并按照一定規(guī)律運動。2.運動分析傳動系統(tǒng)電機為交流異步電動機，功率1.5Kw，轉(zhuǎn)速960r/min。通過合適的減速機構(gòu)以及輪系機構(gòu)，使工作臺進行每次旋轉(zhuǎn)90°的間歇運動。1） 電動機作為驅(qū)動，通過減速器與其他輪系傳動將符合要求的轉(zhuǎn)速傳遞給工作回轉(zhuǎn)臺上的間

5、歇機構(gòu)，使其間歇轉(zhuǎn)動。2） 在間歇機構(gòu)開始一次循環(huán)時，安裝并夾緊工件，間歇機構(gòu)從0°轉(zhuǎn)至90°。3） 間歇機構(gòu)從 90°轉(zhuǎn)至 180° ，主軸箱完成一次工作循環(huán)（快進、刀具勻速送進和快退）。4） 間歇機構(gòu)從180° 轉(zhuǎn)至 270° ，主軸箱完成一次工作循環(huán)（快進、刀具勻速送進和快退）。5） 間歇機構(gòu)從 270° 轉(zhuǎn)至 360° ，主軸箱完成一次工作循環(huán)（快進、刀具勻速和快退），并將加工好的工件取下。時間/秒0到1212到2424到3636到48間歇機構(gòu)運動情況勻速旋轉(zhuǎn)90度（0到12秒）靜止（12到48秒）主軸箱運

6、動情況快進12秒勻速送進60mm（12到42秒）快退（6秒） 表2 四工位專用機床執(zhí)行機構(gòu)的運動循環(huán)圖二、執(zhí)行機構(gòu)選型 根據(jù)回轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)、主軸箱刀具移動機構(gòu)的執(zhí)行動作和結(jié)構(gòu)特點，可以選擇如表格4所示的執(zhí)行機構(gòu)：功能元功能元解（匹配機構(gòu)）12345工作臺間歇運動圓柱凸輪機構(gòu)蝸桿凸輪間歇機構(gòu)曲柄搖桿棘輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)槽輪機構(gòu)主軸箱移動移動推桿圓柱凸輪移動推桿盤形圓柱凸輪擺動推桿盤形凸輪與擺桿滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)六桿（帶滑塊）機構(gòu) 表3 執(zhí)行機構(gòu)表由排列組合的原理可以計算得到，共有N=5x5=25種執(zhí)行機構(gòu)選擇方案。對于工作臺間歇機構(gòu)的選擇，為了保持傳動的平穩(wěn)和精度，可以選擇槽輪機構(gòu)和不完

7、全齒輪機構(gòu)；而對于主軸箱移動機構(gòu)的選擇，為了保持運動的精度和盡量減少沖擊可以選擇移動推桿圓柱凸輪機構(gòu)和擺動推桿盤形凸輪與擺動滑塊機構(gòu)。三、傳動機構(gòu)選型選定的電動機轉(zhuǎn)速n=960r/min，而槽輪機構(gòu)以及圓柱凸輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)速n=60/48=1.25r/min,整個傳動機的傳動比為k=768,故需要分別引入減速機構(gòu)來滿足工作臺間隙運動和主軸箱移動的運動要求.根據(jù)減速動作的精度和平穩(wěn)要求，列出常用的減速機構(gòu)：功能元功能元解（匹配機構(gòu)）12345減速器1帶傳動鏈傳動蝸桿傳動齒輪傳動行星傳動減速器2帶傳動鏈傳動蝸桿傳動齒輪傳動行星傳動 表4 減速機構(gòu)的形態(tài)學(xué)矩陣由排列組合的原理可以計算得到，共有：N=5x

8、5=25種減速機構(gòu)選擇方案。 對于傳動機構(gòu)的選擇，考慮到傳動的精確性和機構(gòu)制造工藝的難度高低，減速器常選帶傳動、蝸桿傳動和齒輪傳動。四、機械運動方案的選擇 四工位專用機床的運動機構(gòu)組要由三部分組成：驅(qū)動機構(gòu)、傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)。當(dāng)驅(qū)動機構(gòu)確定的情況下，其機械運動方案類型由傳動機構(gòu)的類型和執(zhí)行機構(gòu)的類型決定。由前面計算的排列組合的原理可得，共有N=25x25=625種運動方案選擇。從這些方案中剔除明顯不合理的，再進行綜合評價。綜合評價的指標(biāo)為：1)是否滿足預(yù)定的運動要求；2)運動鏈機構(gòu)的順序安排是否合理；3)運動精確度；4)制造難易度；5)成本高低；6)是否滿足環(huán)境、動力生產(chǎn)、動力源等限制條件；

9、根據(jù)以上綜合評價指標(biāo)，最后選擇 帶傳動+行星傳動+槽輪機構(gòu)+圓柱凸輪機構(gòu)。五.畫出機械運動方案簡圖此方案中，電動機作為驅(qū)動機構(gòu)，將動能傳遞給帶輪，通過帶輪傳遞給行星輪系，再通過齒輪傳遞給主軸，主軸分兩路傳遞給執(zhí)行機構(gòu)。一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給槽輪機構(gòu)，使工作臺間歇轉(zhuǎn)動；另一路直接傳遞給圓柱凸輪機構(gòu)，帶動主軸箱進行靜止、快進、進給、快退的工藝動作。兩路傳動機構(gòu)相互配合、相互合作，共同完成額定的加工功能和加工任務(wù)。 圖 2 方案圓柱凸輪運動方案 機構(gòu)的運動尺寸計算包括機器的整體的輪廓尺寸、各機構(gòu)的空間相對位置和各零部件的尺寸大小。對于四工位專用機床，將從整體輪廓、電機選型，減速器配置，間歇機構(gòu)

10、、移動控制機構(gòu)等幾個方面對其運動尺寸進行計算和擬定。 圖3 四工位專用機床的整體輪廓尺寸1.機器整體輪廓大小的確定 根據(jù)所學(xué)資料初步擬定四工位專用機床的外形尺寸和各機構(gòu)的大體空間相對位置如圖所示，用以檢查并校核其內(nèi)部執(zhí)行機構(gòu)是否能裝入機體內(nèi)，也是作為內(nèi)部機構(gòu)尺寸計算和設(shè)計的重要參考。2.減速器的傳動計算選定的電動機的轉(zhuǎn)速n=960r/min，而槽輪和圓柱凸輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)速n=1.25r/min，整個機構(gòu)的傳動比k=768,故對于減速器的功能要求其傳動比為768。小輪直徑=80mm 大輪直徑=240mmi=/=240/80=3 中心距a=2402）.行星輪系傳動各齒輪數(shù)擬定為：Z1=16，Z2=17

11、，=16，Z3=15，Z4=25，Z5=25，Z6=25Z7=25,除了所算：Z1Z2Z3齒數(shù)不一樣其他齒輪齒數(shù)均一樣為25，模數(shù)m=4考慮到其所占空間模數(shù)可取m=3,采用正常齒制。 圖4 行星輪系傳動機構(gòu)簡圖該機構(gòu)的傳動比即i=256齒輪間最大中心距為a=4(16+17)/2=66mm則在未裝外殼時機構(gòu)的寬或高的最大尺寸為B=2x66mm=132mm上述計算表明，所選齒輪的齒數(shù)是符合傳動比要求的。故符合標(biāo)準(zhǔn)3.槽輪的尺寸計算槽輪機構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)角，機械效率高。缺點主要是其在啟動和停止時加速度變化大、有沖擊，不適合高速轉(zhuǎn)動。結(jié)合實際，對槽輪進行擬定：1）

12、槽數(shù) z 按工位要求選定為 42） 中心距a 按結(jié)構(gòu)情況確定a=150mm3） 圓銷半徑r 按結(jié)構(gòu)情況確定 r=15mm=4） 槽輪每次轉(zhuǎn)位時主動件的轉(zhuǎn)角：5） 槽間角：6） 主動件到圓銷中心半徑： 圖5 槽輪機構(gòu)簡圖7） R1 與 a 的比值：8）槽輪外圓半徑：9）槽輪槽深： 取h=80mm10）運動系數(shù)： （n=1, n為圓銷數(shù)）4.直動推桿圓柱凸輪的尺寸設(shè)計對于圓柱凸輪的尺寸設(shè)計，其簡圖如圖所示，由于其輪廓曲線為一空間直線，不能直接在平面上表示。但是圓柱面可展開成平面，圓柱凸輪展開后便成為移動凸輪，因此，可以用圓盤凸輪輪廓曲線設(shè)計的原理和方法，來繪制凸輪輪廓曲線的展開圖。 圖6 圓柱凸輪

13、簡圖 將圓柱外表面展開，得一長度為2r的平面移動凸輪機構(gòu)，其移動速度為v=wR，以-V方向移動平面凸輪，相對運動不變，滾子反向移動后其中心點的軌跡即為理論輪廓線。 擬定圓柱凸輪的最大半徑為R=50mm長度，長度L=200mm.用圖紙手繪出其輪廓圖。六、課程設(shè)計感想十幾天的機械原理課程設(shè)計結(jié)束了，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。在社會這樣一個大群體里面,溝通自然是為人處世的基本,如何協(xié)調(diào)彼此的關(guān)系值得我們?nèi)ド钏己腕w會.在實習(xí)設(shè)計當(dāng)

14、中依靠與被依靠對我的觸及很大,有些人很有責(zé)任感,把這樣一種事情當(dāng)成是自己的重要任務(wù),并為之付出了很大的努力,不斷的思考自己所遇到的問題.而有些人則不以為然,總覺得自己的弱勢.其實在生活中這樣的事情也是很多的,當(dāng)我們面對很多問題的時候所采取的具體行動也是不同的,這當(dāng)然也會影響我們的結(jié)果.很多時候問題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決問題的心態(tài),而不是看我們過去的能力到底有多強,那是一種態(tài)度的端正和目的的明確,只有這樣把自己身置于具體的問題之中,我們才能更好的解決問題。在這種相互協(xié)調(diào)合作的過程中,口角的斗爭在所難免,關(guān)鍵是我們?nèi)绾蔚奶幚碛龅降姆制?而不是一味的計較和埋怨.這不僅僅是在類似于這樣的協(xié)調(diào)當(dāng)中,生活中的很多事情都需要我們有這樣的處理能力,面對分歧大家要消除誤解,相互理解,增進了解,達到諒解.也許很多問題沒有想象中的那么復(fù)雜,關(guān)鍵還是看我們的心態(tài),那種處理和解決分歧的心態(tài),因為畢竟我們的出發(fā)點都是很好的。課程設(shè)計也是一種學(xué)習(xí)同事優(yōu)秀品質(zhì)的過程,比如我組的紀(jì)超同學(xué),人家的確有種耐得住寂寞的心態(tài).確實他在學(xué)習(xí)上取得了很多傲人的成績,但是我所贊賞的還是他追求的過程,當(dāng)遇到問題的時候,那種斟酌的態(tài)度就值得我們每一位學(xué)習(xí),人家是在用心造就自己的任務(wù),而且孜孜不倦,追求卓越.我們過去有位老師說得好,有有些事情的產(chǎn)生只是有原因的,別人能在諸如學(xué)習(xí)上取得了不一般的成績,那絕對不是僥