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

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：半自動(dòng)鉆床專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)姓名蔣朝偉1310101135王鵬偉1310101136莫森1310101134周海浩1310101120張昊昉1310403108班級(jí)機(jī)制131指導(dǎo)教師郁倩完成日期2015.7.9目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書………………1工作原理分析……………4功能分解及工藝動(dòng)作……42.1功能分解圖…………42.2工藝動(dòng)作……………5原始數(shù)據(jù)及計(jì)算…………53.1原始數(shù)據(jù)處理………53.2擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖……7方案設(shè)計(jì)思路及討論改良………………84.1方案設(shè)計(jì)思路………84.2方案討論改良………10執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………145.1行星輪的計(jì)算………145.2送料機(jī)構(gòu)分析………165.3動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)分析……165.4定位機(jī)構(gòu)分析………185.5夾緊機(jī)構(gòu)分析………18總機(jī)評(píng)價(jià)…………………197.設(shè)計(jì)感想…………………208.參考文獻(xiàn)…………………21設(shè)計(jì)任務(wù)書見(jiàn)稿紙工作原理分析半自動(dòng)鉆床的工作原理是利用轉(zhuǎn)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)程由送料定位鉆孔三局部組成。各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)由同一電機(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)傳動(dòng)皮帶傳送動(dòng)力到定位機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)，分別帶動(dòng)凸輪做轉(zhuǎn)動(dòng)控制四桿機(jī)構(gòu)對(duì)工件的定位和帶動(dòng)凸輪四桿機(jī)構(gòu)控制推桿做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。另一路直接傳動(dòng)到鉆頭的進(jìn)退刀機(jī)構(gòu)，控制鉆頭的進(jìn)退。2、功能分解及工藝動(dòng)作2.1功能分解圖如下2.2工藝動(dòng)作根本運(yùn)動(dòng)為：推桿的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，定位機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)和鉆頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此外，還要滿足傳動(dòng)性能要求：1送料、定位、進(jìn)刀機(jī)構(gòu)在凸輪軸不同轉(zhuǎn)角時(shí)候快慢行程不同。2各個(gè)機(jī)構(gòu)之間的配合相互有序，滿足凸輪軸轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的性能要求。原始數(shù)據(jù)及計(jì)算3.1原始數(shù)據(jù)處理根據(jù)任務(wù)書的要求，該機(jī)械的進(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)與夾緊將加工工件可靠固定。四個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式為：動(dòng)力頭完成往復(fù)〔鉛垂上下〕直線運(yùn)動(dòng)，下移到最低點(diǎn)后立刻上移。在下移前一段時(shí)間是快速趨近15mm，這段時(shí)間正好用于送料和定位。動(dòng)力頭的行程是27.5mm。假設(shè)機(jī)構(gòu)主動(dòng)作一轉(zhuǎn)完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，那么上沖頭位移線圖的形狀大致如圖3-1所示。送料機(jī)構(gòu)做水平的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工作行程是40mm。開(kāi)始送料機(jī)構(gòu)先迅速的把胚料送到加工臺(tái)，稍作停頓后立刻返回，在工件的加工過(guò)程中保持休止。其位移線圖大致如圖3-2所示。定位機(jī)構(gòu)也是在水平面做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在工件加工的時(shí)候?qū)ぜ鸲ㄎ坏淖饔?。行程?0mm。其位移線圖大致如圖3-3所示。夾緊機(jī)構(gòu)也是在水平面做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在工件加工的時(shí)候?qū)ぜ鹁o固的作用。行程是14mm。其位移線圖大致如圖3-4所示。3.2根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件動(dòng)作的先后順序、相位，以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。進(jìn)刀機(jī)構(gòu)每完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，以該主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角作為橫坐標(biāo)〔0,360〕，以各構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo)做出曲線。運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的位移曲線主要著眼于運(yùn)動(dòng)的起迄位置，根據(jù)上述表述作出半自動(dòng)鉆床的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖3-5所示。方案設(shè)計(jì)思路及討論改良4.1方案設(shè)計(jì)思路4.1.1減速傳動(dòng)功能根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要將電機(jī)轉(zhuǎn)速1450rpm降速至5rpm。小組討論得出三種方案：=1\*GB3①采用皮帶輪減速；=2\*GB3②采用圓柱直齒輪減速；=3\*GB3③采用行星輪減速。為使本錢降低，減小機(jī)構(gòu)的體積，并且提高傳動(dòng)效率，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，增大傳動(dòng)比，所以我們選擇行星輪來(lái)實(shí)現(xiàn)減速。4.1.2進(jìn)刀功能采用凸輪的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)滾子使?jié)L子擺動(dòng)一個(gè)角度，通過(guò)杠桿的擺動(dòng)弧度放大原理將滾子擺動(dòng)角度進(jìn)行放大.可增大刀具的進(jìn)給量，在杠桿的另一端焊接一個(gè)圓弧齒抵圓弧齒輪的擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)再帶動(dòng)動(dòng)力頭的升降運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀4.1.3進(jìn)料功能進(jìn)料也要要求有一定的間歇運(yùn)動(dòng)，我們用圓錐齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)換向，然后通過(guò)齒輪傳動(dòng)，再在齒輪上安裝一個(gè)直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)料。4.1.4定位功能由于我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要有間歇往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，有當(dāng)凸輪由近休到遠(yuǎn)休運(yùn)動(dòng)過(guò)程中定位桿就阻止了工件滑動(dòng)，當(dāng)凸輪由遠(yuǎn)休到近休運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可通過(guò)兩側(cè)的彈簧實(shí)現(xiàn)定位機(jī)構(gòu)的回位，等待送料凸輪的循環(huán)運(yùn)動(dòng)完成了此功能。4.1.5夾緊功能夾緊過(guò)程是需要間歇往復(fù)運(yùn)動(dòng)，利用凸輪機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)休止實(shí)現(xiàn)金刀過(guò)程中對(duì)工件的緊固。4.2方案的討論改良減速機(jī)構(gòu):由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是1450r/min,而設(shè)計(jì)要求的主軸轉(zhuǎn)速為5r/min，利用星輪進(jìn)行大比例的降速，然后用圓錐齒輪實(shí)現(xiàn)方向的轉(zhuǎn)換。如圖4-1。.圖4-1行星輪系減速機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖比照機(jī)構(gòu):定軸輪系傳動(dòng);傳動(dòng)比=n輸入/n輸出=290傳動(dòng)比很大，要用多級(jí)傳動(dòng)。如圖4-2。圖4-2定軸輪系減速機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖動(dòng)力頭工作機(jī)構(gòu)采用一個(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu).因?yàn)槲覀冇靡粋€(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)傳遞齒輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)進(jìn)刀的時(shí)候，凸輪在推程階段運(yùn)行，很容易通過(guò)機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合.帶動(dòng)動(dòng)刀頭來(lái)完成鉆孔，擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度，兩個(gè)齒輪來(lái)傳動(dòng)也具有穩(wěn)性。圖4-3動(dòng)力頭工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖比照機(jī)構(gòu)：也是采用一個(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu)但比法案一簡(jiǎn)單。但是沒(méi)有杠桿，不能滑動(dòng)很大的范圍。如圖4-4。圖4-4比照機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖送料機(jī)構(gòu):采用一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)來(lái)代替曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由于設(shè)計(jì)的鉆床在空間上傳動(dòng)軸之間的距離有點(diǎn)大，故一般四桿機(jī)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)這種遠(yuǎn)距離的運(yùn)動(dòng)。再加上用四桿機(jī)構(gòu)在本設(shè)計(jì)中在尺寸上很小。所以考慮到所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)能否穩(wěn)定的運(yùn)行因此優(yōu)先選用了如下列圖的六桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)送料時(shí)不要求在傳動(dòng)過(guò)程中有間歇，所以不需要使用凸輪機(jī)構(gòu)。如圖4-5。.圖4-5送料機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖比照機(jī)構(gòu)：比法案一簡(jiǎn)單，但是滑塊滑動(dòng)距離有限。如圖4-6。圖4-6比照機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖定位機(jī)構(gòu):定位系統(tǒng)采用的是一個(gè)對(duì)心直動(dòng)平底從動(dòng)件盤型凸輪，因?yàn)槎ㄎ幌到y(tǒng)要有間歇，所以就要使用凸輪機(jī)構(gòu)。如圖4-7。圖4-7定位機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖比照機(jī)構(gòu)：比照的定位和夾緊機(jī)構(gòu)和方案一不同，效率等也有所差異。如圖4-8。如圖4-8比照機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1行星輪系的計(jì)算：采用用行星輪系減速，如圖5-1.圖5-1行星輪系的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖Z1=20Z2=18Z2,=20Z3=22傳動(dòng)比iH3=100根據(jù)行星輪傳動(dòng)公式:iH3=1-iH31=1-Z2'Z1/Z3Z2由i1H=1-Z2'Z1/Z3Z2，考慮到齒輪大小與傳動(dòng)的合理性，經(jīng)過(guò)比擬設(shè)計(jì)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與齒輪系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)如下表:5.2送料機(jī)構(gòu)采用如下分析送料連桿機(jī)構(gòu)：采用如下機(jī)構(gòu)來(lái)送料，根據(jù)要求，進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程為40mm，可取ABCD4桿機(jī)構(gòu)的極位夾角為12度，那么由得K=1.14，急回特性不是很明顯，但對(duì)送料機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)并無(wú)影響。各桿尺寸：〔如圖6-1〕圖5-2

AB=8.53

BC=84.42

CD=60

DA=60

CE=40

EF=8

該尺寸可以滿足設(shè)計(jì)要求，即滑塊的左右運(yùn)動(dòng)為40，ABCD的極位夾角為12度5.3動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)采用如下分析:.由進(jìn)刀規(guī)律，我們?cè)O(shè)計(jì)了凸輪擺桿機(jī)構(gòu)，又以齒輪齒條的嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)刀頭的上下運(yùn)動(dòng)。.用凸輪擺桿機(jī)構(gòu)和圓弧形齒條所構(gòu)成的同一構(gòu)件，凸輪擺桿從動(dòng)件的擺動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)弧形齒條的來(lái)回?cái)[動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)要求:采用滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu)，利用彈簧力來(lái)使?jié)L子與凸輪保持接觸.刀具的運(yùn)動(dòng)規(guī)律就與凸輪擺桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一致;.弧形齒條所轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)即為刀頭所運(yùn)動(dòng)的的距離。其具體體設(shè)計(jì)步驟如下:〔1〕.根據(jù)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)規(guī)律，快速趨近為15mm，鉆孔深度為27.5mm，那么弧形齒條以42.5來(lái)回滑動(dòng)設(shè)計(jì)。凸輪基圓半徑r0=40mm，中心距A=80mm,擺桿長(zhǎng)度d=65mm,最大擺角為。凸輪轉(zhuǎn)角0-60,。凸輪轉(zhuǎn)角60-120。刀具快進(jìn)，=6。凸輪轉(zhuǎn)角120-300。刀具鉆孔，=18。凸輪轉(zhuǎn)角，刀具快退。“〔2〕.設(shè)計(jì)圓形齒條，根據(jù)刀頭的行程和凸輪的擺角，設(shè)計(jì)出圓形齒輪的半徑由，=42.5mm。〔3〕.得到r=135.2mm。5.4.定位機(jī)構(gòu)采用如下分析:凸輪機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)平底從動(dòng)件盤行凸輪，且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu)，利用彈簧力來(lái)使平底與凸輪保持接觸，實(shí)現(xiàn)定位功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到我們所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滿足加工要求，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。具體設(shè)計(jì)如下：基圓半徑R0=40mm偏心距e=30mm轉(zhuǎn)速w=5r/min中心距A=80mm擺桿長(zhǎng)L=65mm凸輪轉(zhuǎn)角0-20，定位機(jī)構(gòu)快進(jìn)，推桿行程h=30mm。凸輪轉(zhuǎn)角20-60，定位機(jī)構(gòu)休止，推桿行程h=0mm。凸輪轉(zhuǎn)角60-90，定位機(jī)構(gòu)快退，推桿行程h=30mm凸輪轉(zhuǎn)角90-360，定位機(jī)構(gòu)休止，推桿行程h=0mm。設(shè)計(jì)偏心距e=30mm的原因是因?yàn)榇送馆唸?zhí)行的是定位，其定位桿的行程為30mm，故如此設(shè)計(jì)。5.5夾緊機(jī)構(gòu)采用如下分析:凸輪機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)平底從動(dòng)件盤行凸輪，且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu)，利用彈簧力來(lái)使平底與凸輪保持接觸，實(shí)現(xiàn)定位功能。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到我們所需要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，滿足加工要求，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。具體設(shè)計(jì)如下：設(shè)計(jì)基圓半徑r0=40mm,偏心距e=14mm。凸輪轉(zhuǎn)角0-60，定位機(jī)構(gòu)快進(jìn)，推桿行程h=14mm。。凸輪轉(zhuǎn)角60-330，定位機(jī)構(gòu)休止，推桿行程h=0mm。凸輪轉(zhuǎn)角330-360，定位機(jī)構(gòu)快退，推桿行程h=14mm。6、總機(jī)評(píng)價(jià)總得來(lái)說(shuō)該機(jī)構(gòu)首先通過(guò)減速機(jī)構(gòu)到達(dá)工作要求的轉(zhuǎn)速，然后將進(jìn)料、定位以及動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)的凸輪。動(dòng)力頭機(jī)構(gòu)由對(duì)心直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)通過(guò)杠桿控制弧形齒條的的運(yùn)動(dòng)，再由弧形齒條與齒輪、齒輪和齒條的嚙合傳動(dòng)控制鉆頭的來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)。定位機(jī)構(gòu)那么由彈簧是平底從動(dòng)件始終緊貼凸輪，形成力封閉。再由平底通過(guò)連桿滑塊的配合，把凸輪的輪廓所表示出的運(yùn)動(dòng)形式以平底的運(yùn)動(dòng)表示出來(lái)，從而獲得預(yù)期的夾緊工件的運(yùn)動(dòng)。送料機(jī)構(gòu)那么是由一個(gè)圓盤與連桿滑塊的配合，使滑塊做往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，從而使其上的工件不斷的送到加工位置。因?yàn)榍瑝K是偏心安置的，所以存在急回特性，這提高了生產(chǎn)率。整個(gè)過(guò)程就是工件被送料機(jī)推入加工位置，此時(shí)定位機(jī)構(gòu)將被加工的工件可靠的固定住，鉆頭同時(shí)下降進(jìn)行鉆削，送料機(jī)構(gòu)也同時(shí)后退。加工完成后鉆頭退回，這時(shí)新的工件被送料機(jī)構(gòu)推入，從而重復(fù)的進(jìn)行加工。7、設(shè)計(jì)感想一周時(shí)間過(guò)去，課程設(shè)計(jì)真的有點(diǎn)累。然而，當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計(jì)成果，漫漫回味這一周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會(huì)踏出的第一步，也是人生的一點(diǎn)小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多。經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì),我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了最初的一些印象。剛開(kāi)始的時(shí)候，因?yàn)樽约簭膩?lái)沒(méi)有接觸過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)，只是學(xué)習(xí)