單軸六角自動車床刀架進給裝置機械原理課程設(shè)計文檔

目錄1設(shè)計任務書1.1.設(shè)計題目1.2.工作原理與工藝動作過程1.3.原始參數(shù)1.4.設(shè)計要求2系統(tǒng)運動方案設(shè)計2.1.原動機類型的選擇2.2.減速器類型的選擇2.3.實現(xiàn)單軸六角自動車床刀架進給裝置的機構(gòu)選擇2.4.實現(xiàn)送料動作的機構(gòu)選擇2.5.系統(tǒng)運動方案的確定2.6.繪制系統(tǒng)運動循環(huán)圖3系統(tǒng)運動方案實現(xiàn)3.1.凸輪分析3.1.1.凸輪機構(gòu)選型3.1.2.凸輪的制作過程.3.2.桿件分析3.2.1.控制前刀架的桿件3.2.2.控制后刀架的桿件3.2.3.控制上刀架的桿件3.3.送料裝置分析.4具體計算4.1.列出必要的計算公式4.2.用表格列出凸輪的計算結(jié)果5收獲和體會6參考文獻7附錄1/14

圖表目錄圖1擺動導桿機構(gòu)圖2凸輪機構(gòu)圖3雙摩擦輪機構(gòu)圖4前刀架系統(tǒng)運動循環(huán)圖圖5單軸六角自動車床凸輪毛坯尺寸圖6凸輪空行程曲線樣板圖7凸輪工作行程曲線的畫法圖8橫刀架凸輪實例圖9控制前刀架的傳動桿件圖10控制后刀架的傳動桿件圖11控制上刀架的傳動杠桿圖12送料機構(gòu)簡圖圖13單軸六角自動車床刀架進給裝置主視圖圖14槽輪運動特性表格目錄表1系統(tǒng)運動方案表2單軸六角自動車床凸輪毛坯尺寸表3凸輪的計算結(jié)果2/14

1設(shè)計任務書1.1.設(shè)計題目設(shè)計一個單軸六角自動車床刀架進給裝置1.2.工作原理與工藝動作過程單軸六角自動車床刀架進給裝置的工作原理是利用電機帶動分配軸轉(zhuǎn)動，然后由分配軸上的三個凸輪分別控制三個杠桿，再由杠桿控制刀架的運動來進行對工件的切削，三個刀架的結(jié)構(gòu)基本相同，他們都是沿著各自導軌作垂直于主軸軸線方向移動。工藝動作過程為：首先由送料機構(gòu)運行提供要加工的工件，然后電機帶動分配軸轉(zhuǎn)動，固定在分配軸上的三個安裝方向不同的凸輪共同轉(zhuǎn)動。第一個凸輪先控制前刀架運動：控制前刀架的凸輪帶動杠桿比為1:1的杠桿擺動，控制裝有車刀的前刀架滑板移動，刀架移動控制車刀分為快速送進、勻速切削、快速退出、靜止四個階段運動，前刀架的剛性較好，用于強力和成形車削。第個二凸輪控制后刀架運動：控制后刀架的凸輪帶動杠桿擺動，由于后刀架裝在機床后部，離第個二凸輪的距離較遠，且進給方向與前刀架正好相反，所以采用兩級杠桿進行傳動，也控制車刀完成四個階段運動。第三個凸輪控制上刀架運動：控制上刀架的凸輪除了通過兩級杠桿外，還經(jīng)過拉桿帶動上部的杠桿，從而帶動上刀架滑座沿導軌上下移動，同樣也完成四個階段運動對工件進行切削。1.3.原始參數(shù)?一個運動循環(huán)所需時間T=3600/75=48s1.4.設(shè)計要求1）每種車刀架運動分四個階段：快速送進、勻速切削、快速退出、靜止。要求三個刀架運動配合協(xié)調(diào)、時間緊湊、按一定時間程序進行。2）每小時完成加工工件75件（每件都完成三個切削工序）。3）刀架進刀裝置要求結(jié)構(gòu)簡單緊湊、工作可靠。3/14

2系統(tǒng)運動方案設(shè)計確定系統(tǒng)的工藝動作之后，需選擇適宜的機構(gòu)型式將其實現(xiàn)，故這一過程也稱為機構(gòu)的選型，它需要考慮多方面的因素，如運動變換要求、尺寸限制、制造成本、動力性能、效率高低、操作方便安全可靠等等。2.1.原動機類型的選擇在機械系統(tǒng)設(shè)計過程中，原動機的選擇是非常重要的一個環(huán)節(jié)，因為它直接影響到動力輸出的穩(wěn)定性、系統(tǒng)運行效率和總體結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代機械中，常見的原動機有熱機、電動機、液動機和氣動機，各自具有不同的特點和應用。熱機包括蒸汽機和內(nèi)燃機，其應用范圍相對單一，主要用于經(jīng)常變換工作場所的機械設(shè)備和運輸車輛。電動機在現(xiàn)代機械中應用最為廣泛單，價格低廉，動力源方便等優(yōu)點，但功率系數(shù)較低，且調(diào)速環(huán)境比較穩(wěn)定、調(diào)速范圍窄的場合。，尤其是交流異步電動機，其具有結(jié)構(gòu)簡不便，適用于運行液動機一般調(diào)速方便，且傳動鏈較短，但需配備液壓站，成本較高。當只需實現(xiàn)簡單的運動變換時，氣動機較為方便，其缺點是有一定的噪聲。本設(shè)計中對原動機的要求為：運行環(huán)境穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，綜合以上各種原動機的特點，選擇交流異步電動機作為單軸六角自動車床刀架進給裝置的原動機。2.2.減速器類型的選擇減速器是指原動機與工作機之間獨立封鎖式傳動裝置，用來減低轉(zhuǎn)速并相應地增大轉(zhuǎn)矩。減速器種類繁多，一般可分為齒輪減速器、蝸桿減速器和行星齒輪器。減速齒輪減速器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安裝方便，其缺點是傳動比的分器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，噪音低等優(yōu)點，但容易引起發(fā)熱、漏油、渦輪磨損等問題。配比較麻煩；而蝸桿減速行星齒輪減速器[3]的主要特點有：結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小、傳動比大等優(yōu)點，但其結(jié)構(gòu)比較復雜，制造和安裝較為困難，成本也高。在本設(shè)計中，對減速造安裝方便。綜合以上各種減速軸六角自動車床刀架進給裝置的減速器。器要求為：傳動比較小，結(jié)構(gòu)盡量簡單，成本低廉，制器的優(yōu)缺點，選擇圓柱-圓錐齒輪減速器作為單4/14

圖1所式為擺動導桿機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單，零件加工容易，易實現(xiàn)所需動作要求等優(yōu)點，但其結(jié)構(gòu)零件重用性差，比較適合于執(zhí)行機構(gòu)不改變的系統(tǒng)。2.凸輪機構(gòu)圖2凸輪機構(gòu)凸輪機構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能精確實現(xiàn)所需的運動軌跡，其缺點是從動件行程不宜過大，且曲面加工成本較高。適用于傳力較小、運動靈活、運動規(guī)律復雜的場合。本設(shè)計中，空間要求有限，要求運動簡易靈活，所以選擇凸輪機構(gòu)能夠滿足要求。

圖3雙摩擦輪機構(gòu)采用摩擦輪的特點是結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低，易加工，要求運動空間小。所以送料裝置選擇摩擦輪裝置2.5.系統(tǒng)運動方案的確定綜合以上的分析，最終確定的系統(tǒng)運動方案見下表:表1系統(tǒng)運動方案原動機減速器床刀架進給裝置的機構(gòu)送料機構(gòu)交流異步電動機齒輪減速器擺動導桿機構(gòu)和凸輪機構(gòu)雙摩擦輪機構(gòu)2.6.繪制系統(tǒng)運動循環(huán)圖為了表達單軸六角自動車床刀架進給裝置各執(zhí)行機構(gòu)在一個運動循環(huán)中各

圖4前刀架系統(tǒng)運動循環(huán)圖因為后刀架和上刀架的傳動及結(jié)構(gòu)原理與前刀架基本相同。系統(tǒng)運動循環(huán)圖原理相同、彼此相似，所以就不一一例舉。3系統(tǒng)運動方案實現(xiàn)3.1.凸輪分析3.1.1.凸輪機構(gòu)選型在單軸六角自動車床刀架進給裝置中，凸輪機構(gòu)主要為杠桿提供特定的運動規(guī)律，完成控制刀架的切削工作。根據(jù)工藝動作的要求，本設(shè)計中盤形凸輪作為原動件?？紤]到從動件為低速旋轉(zhuǎn)，為了提高凸輪的耐磨性，采用滾子從動件凸輪機構(gòu)。表二：單軸六角自動車床凸輪毛坯尺寸凸輪種類代號DD*RRdd11112414282.5651932D22±0.18±0.1R2b前后刀架凸輪主刀架凸輪12414282.5651940D26±0.18±0.1

圖5：單軸六角自動車床凸輪毛坯尺寸*滾子直徑d實際為Φ18，為使?jié)L子和凸輪曲線表面成點接觸，銑刀直徑取用Φ19。*D為分度圓。圖7：凸輪工作行程曲線的畫法圖6：凸輪空行程曲線樣板⑴凸輪曲線設(shè)計①工作行程曲線是使杠桿等角速度擺動的曲線，以便使刀架作等速進給運動。在生產(chǎn)活動中一般為阿基米德螺旋線。②空行程曲線包括刀架快速接近的上升曲線和刀架快速退回的下降曲線，它是按照空行程曲線樣板繪制的，是根據(jù)盡可能縮短快進快退時間而又要避免機構(gòu)中受力過大及發(fā)生沖擊的要求設(shè)計出來的，它通常是近似于等加速曲線的圓?；∫⒁猓凑諛影瀹嫵鰜淼那€是凸輪的輪廓曲線，不是滾子中心的軌跡曲線。同時繪制是要使樣板與凸輪中心重合。⑵繪制凸輪曲線的步驟①繪制各段工作行程曲線a．定出各段曲線的滾子中心的起點和終點的位置：找出每段曲線的起點和終點的分度弧線。此分度弧線與半徑（R起

+d/2）和（R終+d/2）的交點，就是滾子中心的起點和終點的位置。通常為制造方便，用銑刀半徑（比滾子直徑大0.5～1毫米）代替上述的d/2。c．畫出工作行程的滾子中心軌跡線。d．畫出工作行程的凸輪工作行程曲線：按滾子中心軌跡作距離為銑刀半徑的等距離線，即為凸輪工作行程曲線。②繪制各段空行程曲線。③繪制各段曲線間的連接圓?。簣A弧半徑應該大于或等于滾子半徑。圖8：橫刀架凸輪實例

圖10：控制后刀架的傳動桿件3.2.3.控制上刀架的桿件上刀架的傳動及結(jié)構(gòu)原理與后刀架基本相同，因為上刀架在機器的上部進行運轉(zhuǎn)，所以上刀架除了通過兩級杠桿外，還經(jīng)過拉桿帶動上部的杠桿等，從而帶動上刀架滑座沿導軌上下移動，對工件進行切削。

圖11：控制上刀架的傳動杠桿圖12：送料機構(gòu)簡圖

4具體計算4.1.列出必要的計算公式N=L/fT=ΣN/n*60s工T=1.2*T估工T=T*Σβ/100空估T=T+T工空α=Σα*N/ΣN4.2.用表格列出凸輪的計算結(jié)果：表三：凸輪的計算結(jié)果所需主轉(zhuǎn)過格數(shù)設(shè)計凸輪數(shù)據(jù)刀工序工步內(nèi)工作行程進給量f軸轉(zhuǎn)速空行工作行架號容N程β程α自至03格數(shù)L送13料前車刀快進車Φ刀架210的外14mm0.1mm/r140r228333圓前刀3停刀切槽修33336架前刀4光1.5mm0.02mm/r85r2153653架后導角停刀5刀1.5mm0.03mm/r50r2125367架上快進后刀6刀快退6.0mm0.04mm/r150r33067100架總425r1585計12/14

5收獲和體會在這普通平凡的兩周時間里，我們有幸一起努力，依靠集體的力量去追求共同的目標，盡管過程坎坷，卻不失為一種歷練。這樣的經(jīng)歷，值得擁有。為期兩周的機械原理課程設(shè)計即將結(jié)束，從接到設(shè)計任務開始，我們一路走來，歷經(jīng)波折，有喜悅，也有失落；有成功，亦有挫折。但無論如何，我們還是堅持到了最后，順利完成了這次設(shè)計任務。回顧過去的十來天，感慨頗多。在這次課程設(shè)計正式開始之前，我們已經(jīng)做了一定的準備，譬如從圖書館借閱相關(guān)的書籍，熟悉必要的工具軟件和提高編程計算能力。課程設(shè)計開始的第一天，我們經(jīng)過討論，確定了我們的設(shè)計題目：設(shè)計一個單軸六角自動車床刀架進給裝置，并且很快明確了分工：由沈亞進行數(shù)據(jù)計算和說明書的編寫，武廣雷主要負責SolidWorks畫圖裝配和機構(gòu)簡圖的繪制，而我則負責查找資料，分析各個機構(gòu)的利弊，選擇合適的機構(gòu)。當然，這種分工也不是絕對的，更不代表我們的工作是互為獨立的。例如，機構(gòu)運動方案的討論確定、傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)的機構(gòu)選擇，都需要我們一起參與；繪圖所需的部分尺寸，需要得到結(jié)果；而文檔的編寫，亦是伴隨著設(shè)計的不斷深入，才能得以完善。簡而言之，整個設(shè)計過程應該是互動的。因此，明確的分工和高效的合作，是保證我們此次順利完成設(shè)計的一大重要因素。先通過仔細的計算在十幾天的設(shè)計過程中，我們學習到了很多，尤其是在課堂上所無法汲取的知識和設(shè)計經(jīng)驗。以往的上課只是老師授予知識，我們更多的是被動的學習。而課程設(shè)計正好相反，它提供了一個利用所學知識自由發(fā)揮的機會。從設(shè)計題目的構(gòu)思，到運動方案的確定，再到相關(guān)資料的搜索，還有動畫制作、文檔編寫、改正錯誤，這些點點滴滴，都是主動努力的結(jié)果，更是平時難以獲得的經(jīng)歷。因此也可以說，課程設(shè)計給了我們一次提高自身的機會。由于整個設(shè)計過程是由三個人協(xié)作完成的，因而毫無疑問，團隊合作是非常重要的。這不僅需要我們經(jīng)常交流意見，也需要能夠很好地理解各自的設(shè)計意圖。在發(fā)生分歧的時候，通過討論來解決，避免各自的工作出現(xiàn)不一致。這對于順利完成一項設(shè)計任務是極其重要的。當然，在設(shè)計過程中，我們也犯了不少的錯誤，有的是原理上的，有的則是配合上的。在一開始構(gòu)思運動方案和設(shè)計執(zhí)行系統(tǒng)時，由于缺乏必要的數(shù)據(jù)，對實際運行結(jié)果沒有多加考慮，而在經(jīng)過了相關(guān)的動力學分析和全局考慮之后，才發(fā)現(xiàn)原先的設(shè)計存在問題，導致了返工，這也損失了一定的時間。例如我們在計算凸輪時，一開始把凸輪想象地有些簡單，后來才發(fā)現(xiàn)有些因素沒有考慮在內(nèi)，13/14

所以我們只能重新再做。而偶爾也會出現(xiàn)畫圖的尺寸和計算所得結(jié)果不一致的情況，這說明在一致性檢查方面還做的不夠。忙碌的十幾天終于過去了，我們最終完成了設(shè)計任務。這固然得益于充分的準備、明確的分工和合作等因素，但其實最重要的，是態(tài)度。正所謂“態(tài)度決定一切”，這種態(tài)度不僅