課程設(shè)計(jì)成果說明書--半自動鉆床

1、<p><b>　　XXX學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)成果說明書</b></p><p>　　題 目： 半自動鉆床 </p><p>　　學(xué)生姓名： xxx </p><p>　　學(xué) 號： 081309108

2、 </p><p>　　學(xué) 院： xxx學(xué)院 </p><p>　　班 級： C08機(jī)械（1） </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　同組者： </p><p>　　2010年6月 18 日</p><p&

3、gt;<b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書2</b></p><p>　　1設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)2</p><p>　　2設(shè)計(jì)要求及方案提示3</p><p><b>　　3設(shè)計(jì)任務(wù)4</b></p><p>　　第1章．所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)工作原理5</p><p>　　1.1機(jī)構(gòu)的工作

4、原理:5</p><p>　　1.2原動機(jī)的選擇原理5</p><p>　　1.3傳動機(jī)構(gòu)的選擇和工作原理6</p><p>　　第2章．功能分解圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作7</p><p>　　2.1功能分解圖如下圖7</p><p>　　2.2繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能7</p><p>　

5、　2.3執(zhí)行構(gòu)件的選擇8</p><p>　　2.4用形態(tài)學(xué)矩陣法創(chuàng)建機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案8</p><p>　　第3章．運(yùn)動方案的選擇與比較9</p><p>　　3.1減速機(jī)構(gòu)：9</p><p><b>　　3.2進(jìn)刀機(jī)構(gòu)9</b></p><p>　　3.3送料機(jī)構(gòu)：11</

6、p><p>　　3.4定位機(jī)構(gòu):12</p><p>　　第4章．機(jī)構(gòu)運(yùn)動總體方案圖（機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖）13</p><p>　　第5章．工作循環(huán)圖14</p><p>　　第6章．執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程及尺寸計(jì)算15</p><p>　　6.1送料機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)采用如下分析15</p><p>　　6.

7、2凸輪擺桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：15</p><p>　　6.3凸輪推桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：16</p><p>　　6.4行星輪系的計(jì)算:16</p><p>　　第7章．凸輪設(shè)計(jì)分段圖輪廓圖和設(shè)計(jì)結(jié)果18</p><p>　　7.1定位凸輪18</p><p>　　7.2進(jìn)刀凸輪20</p><p&g

8、t;　　第8章．機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)流程框圖22</p><p>　　第9章．運(yùn)行結(jié)果及曲線23</p><p><b>　　設(shè)計(jì)總結(jié)24</b></p><p><b>　　參考資料25</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p>

9、<p>　　1設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)</p><p>　　設(shè)計(jì)加工所示工件ф12mm孔的半自動鉆床。進(jìn)刀機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)動力頭的升降，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)使被加工工件可靠固定。</p><p><b>　　圖1.1 加工工件</b></p><p><b>　　圖1.2</b></p>

10、;<p>　　2設(shè)計(jì)要求及方案提示</p><p>　　要求設(shè)計(jì)該半自動鉆床的送料、定位、及進(jìn)刀的整體傳動系統(tǒng)。其中：</p><p>　　1.鉆頭由動力頭驅(qū)動，設(shè)計(jì)者只需考慮動力頭的進(jìn)刀（升降）運(yùn)動。</p><p>　　2. 除動力頭升降機(jī)構(gòu)外，還需要設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)。各機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)要求見下表。</p><p>　　3

11、. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機(jī)構(gòu)運(yùn)動。</p><p><b>　　3設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　1.半自動鉆床至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)；</p><p>　　2.設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)并確定其傳動比分配，并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖；</p><p>　　3. 圖紙上畫出半自動鉆床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案簡圖和運(yùn)

12、動循環(huán)圖；</p><p>　　4.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。按各凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求，自選從動件的運(yùn)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(jì)算出理論廓線、實(shí)際廓線值。畫出從動件運(yùn)動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖；</p><p>　　5.設(shè)計(jì)計(jì)算其他機(jī)構(gòu)；</p><p>　　6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；</p><p>　　第

13、1章．所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)工作原理</p><p>　　1.1機(jī)構(gòu)的工作原理:</p><p>　　該系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動，通過變速傳動將電機(jī)的1450r/min降到主軸的2r/min，與傳動軸相連的各機(jī)構(gòu)控制送料，定位，和進(jìn)刀等工藝動作，最后由凸輪機(jī) 通過齒輪傳動帶動齒條上下平穩(wěn)地運(yùn)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，具體的選擇原理和工作原理如下：</p>

14、<p>　　1.2原動機(jī)的選擇原理</p><p>　　原動機(jī)的種類按其輸入能量的不同可以分為兩類：</p><p>　　A一次原動機(jī) </p><p>　　此類原動機(jī)是把自然界的能源直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，因此稱為一次原動機(jī)。屬于此類原動機(jī)的有柴油機(jī)，汽油機(jī)，汽輪機(jī)和燃汽機(jī)等。</p><p><b>　　B二次原動機(jī)

15、 </b></p><p>　　此類原動機(jī)是將發(fā)電機(jī)等能機(jī)所產(chǎn)生的各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，因此稱為二次原動機(jī)。屬于此類原動機(jī)的有電動機(jī)，液壓馬達(dá)，氣壓馬達(dá)，汽缸和液壓缸等。</p><p>　　選擇原動機(jī)時需考慮的因素：</p><p>　　1：考慮現(xiàn)場能源的供應(yīng)情況。</p><p>　　2：考慮原動機(jī)的機(jī)械特性和工作制

16、度與工作相匹配。</p><p>　　3：考慮工作機(jī)對原動機(jī)提出的啟動，過載，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，調(diào)速和控制等方面的要求。</p><p>　　4：考慮工作環(huán)境的影響。</p><p>　　5：考慮工作可靠，操作簡易，維修方便。</p><p>　　6：為了提高機(jī)械系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，須考慮經(jīng)濟(jì)成本：包括初始成本和運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)成本。</p>&l

17、t;p>　　綜上所述，在半自動鉆床中最益選擇二次原動機(jī)中的電動機(jī)作為原動件。</p><p>　　1.3傳動機(jī)構(gòu)的選擇和工作原理</p><p><b>　　傳動機(jī)構(gòu)的作用</b></p><p>　　1：把原動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩變換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的轉(zhuǎn)矩或力。</p><p>　　2：把原動機(jī)輸出的速度降低或提高，以適應(yīng)

18、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需要。</p><p>　　3：用原動機(jī)進(jìn)行調(diào)速不經(jīng)濟(jì)和不可能時，采用變速傳動來滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常調(diào)要求</p><p>　　4：把原動機(jī)輸出的等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變</p><p>　　5：實(shí)現(xiàn)由一個或多個動力機(jī)驅(qū)動或若干個速度相同或不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p><p>　　6：由于受機(jī)體的外形，尺寸的限制，或?yàn)榱税踩筒僮鞣奖?，?zhí)行機(jī)構(gòu)不宜

19、與原動機(jī)直接連接時，也需要用傳動裝置來聯(lián)接。</p><p><b>　　傳動機(jī)構(gòu)選擇的原則</b></p><p>　　1：對于小功率傳動，應(yīng)在考慮滿足性能的需要下，選用結(jié)構(gòu)簡單的傳動裝置，盡可能降低初始費(fèi)用。</p><p>　　2：對大功率傳動，應(yīng)優(yōu)先考慮傳動的效率，節(jié)約能源，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和維修費(fèi)用。</p><p&g

20、t;　　3：當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速時，若能與動力機(jī)調(diào)速比相適應(yīng)，可直接連接或采用定傳動比的傳動裝置；當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速范圍大。用動力機(jī)調(diào)速不能滿足機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)性要求時，則應(yīng)采用變傳動比傳動；除執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求連續(xù)變速外，盡量采用有級變速。 </p><p>　　4：執(zhí)行機(jī)構(gòu)上載荷變化頻繁，且可能出現(xiàn)過載，這時應(yīng)加過載保護(hù)裝置。</p><p>　　5：主，從動軸要求同步時，應(yīng)采用無滑動的傳動裝置

21、。</p><p>　　6：動裝置的選用必須與制造水平相適應(yīng)，盡可能選用專業(yè)廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)傳動裝置，加減速器，變速器和無級變速器等。</p><p>　　第2章．功能分解圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作</p><p>　　2.1功能分解圖如下圖</p><p><b>　　圖2.1</b></p><p>　　2

22、.2繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能</p><p><b>　　圖2.2</b></p><p>　　2.3執(zhí)行構(gòu)件的選擇</p><p>　　減速傳動功能：選用經(jīng)濟(jì)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(diǎn),可滿足具有較大傳動比的工作要求，故我們這里就采用行星輪系來實(shí)現(xiàn)我設(shè)計(jì)的傳動。</p><p>　　定位

23、功能：由于我們設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要有間歇往復(fù)的運(yùn)動，有當(dāng)凸輪由近休到遠(yuǎn)休運(yùn)動過程中,定位桿就阻止了工件滑動，當(dāng)凸輪由遠(yuǎn)休到近休運(yùn)動過程中可通過兩側(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)動完成了此功能。、</p><p>　　進(jìn)料功能：進(jìn)料也要要求有一定的間歇運(yùn)動，我們可以用圓錐齒輪來實(shí)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(jī)構(gòu),用從動件滾子推桿的直線往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)進(jìn)料。<

24、;/p><p>　　進(jìn)刀功能： 采用凸輪的循環(huán)運(yùn)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(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 圓弧齒輪,圓弧齒輪的擺動實(shí)現(xiàn)齒輪的轉(zhuǎn)動,齒輪的轉(zhuǎn)動再帶動動力頭的升降運(yùn)動實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀.</p><p>　　2.4用形態(tài)學(xué)矩陣法創(chuàng)建機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能圖（圖2.

25、2）可構(gòu)成形態(tài)學(xué)矩陣如表（表1.1）。由表3-3所示的形態(tài)學(xué)矩陣可以求出半自動鉆床系統(tǒng)運(yùn)動方案數(shù)為： </p><p>　　3×3×3×3×3×3＝729</p><p>　　根據(jù)功能原理，工藝分解過程及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇，確定了以下運(yùn)動方案。</p><p><b>　　表1.1</b></

26、p><p>　　第3章．運(yùn)動方案的選擇與比較</p><p><b>　　3.1減速機(jī)構(gòu)：</b></p><p>　　由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是1450r/min，而設(shè)計(jì)要求的主軸轉(zhuǎn)速為2r/min，利用行星輪進(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。</p><p><b>　　圖3.1</b><

27、;/p><p>　　對比機(jī)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3.2.</p><p><b>　　圖3.2</b></p><p><b>　　3.2進(jìn)刀機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　采用一個擺動滾子從動件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu).因?yàn)槲覀冇靡?/p>

28、個擺動滾子從動件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)進(jìn)刀的時候，凸輪在推程階段運(yùn)行，很容易通過機(jī)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。</p><p><b>　　圖3.3</b></p><p>　　對比機(jī)構(gòu)：次結(jié)構(gòu)與上圖相似，不過略有簡單，此結(jié)構(gòu)能夠改善進(jìn)刀質(zhì)量，當(dāng)進(jìn)刀的時候，凸輪在推程階段運(yùn)行，很

29、容易通過機(jī)構(gòu)傳遞帶動齒輪齒條嚙合.帶動動刀頭來完成鉆孔，同時具有較好的穩(wěn)定性。</p><p><b>　　圖3.4</b></p><p><b>　　3.3送料機(jī)構(gòu)：</b></p><p>　　采用一個六桿機(jī)構(gòu)來代替曲柄滑塊機(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。再

30、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)先選用了如下圖的六桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)。如圖3.5。</p><p><b>　　圖3.5</b></p><p>　　對比機(jī)構(gòu)：采用了一個五桿機(jī)構(gòu)來代替曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由于設(shè)計(jì)的鉆床在空間上傳動軸之間的距離較大，一般的四桿機(jī)構(gòu)很難實(shí)

31、現(xiàn)這種遠(yuǎn)距離的運(yùn)動。再加上用四桿機(jī)構(gòu)在本設(shè)計(jì)中在尺寸上很小。所以用五桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　圖3.6</b></p><p><b>　　3.4定位機(jī)構(gòu):</b></p><p>　　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?yàn)槎ㄎ幌到y(tǒng)要 有間歇，所以就要使用凸輪機(jī)構(gòu)，但如果是平底推桿從動件，

32、則凸輪就會失真，若增加凸輪的基圓半徑，那么凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會很大，也不求實(shí)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(shí)際要求了。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　1.鳴歧 王保民 王振莆《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊》 重慶大學(xué)出版社</p><p>　　2.孫桓 《機(jī)械原理教材》 高等教育出版社