半自動鉆床設(shè)計

1、目錄任務(wù)書1、1、工作原理及工藝動作過程 - - - 31、2、設(shè)計原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求一一一一一-3、3、設(shè)計任- - - - - - - - 4二、方案得分析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 一一- 一 一2、3、原動機得選擇原理- -一1 0三、機構(gòu)得參數(shù)設(shè)計幾計算3、1 、送料機構(gòu)機構(gòu)得計算分析一 - 一 - 一 - 一-一 - -10 3、2、凸輪擺桿機構(gòu)得計算分析 一一一一 - - 一一 - 一 - - 一 -11 3 、 3 、凸輪 推桿機構(gòu)得計算分析一 - 一一一 - - - 一 -一一123、 4、行星輪系得計算分析一

2、-一一-一一一-一一一 -13 3、5、凸輪設(shè)計分段圖輪 廓圖與設(shè)計結(jié)果 一一1 4四、機構(gòu)運動總體方案圖及循環(huán)圖 - 一 -一- 一一 -17五、機構(gòu)總體分析 d Q I'J六、設(shè)計總結(jié) - - - - - - - -19七、參考資料 - - - 1 Q I附錄一 定位凸輪機構(gòu) - - -2 1附錄二 運動行程圖 - - - - - 9 O / 夕附錄三 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，通過變速傳動將電機得145 Or /min降到主軸得2r /m i n,與傳動軸相連得各機構(gòu)控制送料， 定位， 與進刀等工

3、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得加工壬曰.質(zhì)量。設(shè)計加工圖（一）所示工件e 12mm孔得半自動鉆床。進刀機構(gòu)負責動力頭得升降，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)參瞧表（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/（f /mi n ）工作節(jié)拍（生 存率）/（ 件/mi n）A4030151 4 501B35252014002C3020109601

4、要求設(shè)計該半自動鉆床得送料、定位、及進刀得整體傳動系統(tǒng)。其中：1、鉆頭由動力頭驅(qū)動，設(shè)計者只需考慮動力頭得進刀（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3、可采用凸輪軸得方法分配協(xié)調(diào)各機構(gòu)運動表（二）機構(gòu)運動循環(huán)要求表1 0o20o3 0o45o60o7 5o90o10502 7 0030003600送料快進休快退止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)得三種機構(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得機構(gòu)運動方案簡圖與運動循環(huán)

5、圖；(4) 、凸輪機構(gòu)得設(shè)計計算。按各凸輪機構(gòu)得工作要求，自選從動件得運動規(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)計計算其她機構(gòu)；(6) 、編寫設(shè)計計算說明書；二、方案得分析2、1.功能分解圖如下圖圓至 送直祜具 輸工一疋緊將2、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（一）減速機構(gòu)由于電動機得轉(zhuǎn)速就是1 4 0 0 r/mi n,而設(shè)計要求得主軸轉(zhuǎn)速為2 r / mi n , 利用復(fù)合輪系大比例得降速，可以克服周轉(zhuǎn)輪系傳動比高，效率低得特點。對比機構(gòu)對比機構(gòu)：定

6、軸輪系傳動；傳動比=n輸入/n輸出 =7 0 0傳動比很大，要用多級傳動。如下圖、（二）進刀機構(gòu)因為我們用一個擺動滾子從動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)、件盤行凸輪機構(gòu)來傳遞齒輪機構(gòu)，當進刀得時候，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)動得幅度也就是等于齒廓轉(zhuǎn)動得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， 但就是當加了四桿機構(gòu)以后并沒有達到改善傳動得效果，只就是多增加了四桿機構(gòu)，為了使機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能完成需要得傳動，所以選擇了一個擺動滾子從動件盤行凸輪（三）送料機構(gòu)采用一

7、個六桿機構(gòu)來代替曲柄滑塊機構(gòu)，由于設(shè)計得鉆床在空間上傳動軸之間得距離有點大，故一般四桿機構(gòu)很難實現(xiàn)這種遠距離得運動。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)計得機構(gòu)能否穩(wěn)定得運行因此優(yōu)先選用了如下圖得六桿機構(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)所選用得對比四桿機構(gòu)如下圖，由于在空間上軸與軸之間得距離較大，但選用下來 此四桿得尺寸太小故優(yōu)先選用六桿機構(gòu)。（四）定位機構(gòu)定位系統(tǒng)采用得就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)，但如果就是平底推桿從動件，則凸輪就會失真，若增加凸輪得基圓半徑，那么凸輪機構(gòu)得結(jié)

8、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，它就可以滿足我們得實際要求了 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，它就是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成單側(cè)停歇得往復(fù)運動。這樣也可以完成實際要求，但就是為了使設(shè)計得機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能節(jié)省材料，所以還就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，傳動比大得特點，可滿足具有較大傳動比得工作要求，故我們這里就采用復(fù)合輪系來實現(xiàn)我設(shè)計得傳動，可以克服周轉(zhuǎn)輪系傳動比高，效率低得特點。2、進刀功能采用凸輪得循環(huán)運動，推動滾子使?jié)L子擺動一個角度 ，通過杠桿得擺動弧

9、度放大原理將滾子擺動角度進行放大、可增大刀具得進給量，在杠桿得另一端焊接一個圓弧齒輪，圓弧齒輪得擺動實現(xiàn)齒輪得轉(zhuǎn)動，齒輪得轉(zhuǎn)動再帶動動力頭得升降運動實現(xiàn)進刀、3、進料功能進料也要要求有一定得間歇運動，我們可以用圓錐齒輪來實現(xiàn)換向，然后通過與齒輪得嚙合 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)，用從動件滾子推桿得直線往復(fù)運動實現(xiàn)進料。4、定位功能由于我們設(shè)計得機構(gòu)要有間歇往復(fù)得運動 ，有當凸輪由近休到遠休運動過程中，定位桿就阻 止了工件滑動，當凸輪由遠休到近休運動過程中可通過兩側(cè)得彈簧實現(xiàn)定位機構(gòu)得回位，等待送料，凸輪得循環(huán)運動完成了此功能。2、3、原動機得選擇原理(1)原動機得分類

10、原動機得種類按其輸入能量得不同可以分為兩類A次原動機原動機得有柴油機，汽油機，汽輪機與燃汽機等。E二次原動機此類原動機就是將發(fā)電機等能機所產(chǎn)生得各種形態(tài)得能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，因此稱為二次原動機。屬于此類原動機得有電動機，液壓馬達，氣壓馬達，汽缸與液壓缸等。（2）選擇原動機時需考慮得因素考慮現(xiàn)場能源得供應(yīng)情況、原動機得機械特性與工作制度與工作相匹配、工作機對原動機提出得啟動，過載,運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，調(diào)速與控制等方面得要求、工作環(huán)境得影 響、工作可靠，操作簡易，維修方便、為了提高機械系統(tǒng)得經(jīng)濟效益，須考慮經(jīng)濟成本：包括初始成本與運轉(zhuǎn)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得電 動機作為原動件

11、。二、機構(gòu)得參數(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AE CD4桿機構(gòu)得極位夾角為12度，則由得K=1、14,急回特性不就是很明顯，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、4 2 CD= 6 0 DA=60 CE= 40 E F=8該尺寸可以滿足設(shè)計要求，即滑塊得左右運動為4 0 ，A BCD得極位夾角為12度。3、2、凸輪擺桿機構(gòu)得計算分析（1）、由進刀規(guī)律，我們設(shè)計了凸輪擺桿機構(gòu)，又以齒輪齒條得嚙合來實現(xiàn)刀頭得上下運動；(2 )、用凸輪擺桿機構(gòu)與圓弧形齒條所構(gòu)成得同一構(gòu)件，凸

12、輪擺桿從動件得擺動就可以實現(xiàn)弧形齒條得來回擺動，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、刀具得運動規(guī)律就與凸輪擺桿得運動規(guī)律一致；(3)、弧形齒條所轉(zhuǎn)過得弧長即為刀頭所運動得得距離。具體設(shè)計步驟如下：1 、根據(jù)進刀機構(gòu)得工作循環(huán)規(guī)律，設(shè)計凸輪基圓半徑r o=4 0 mm ,中心距A=80mm擺桿長度d= 65mm ,最大擺角B為18°,凸輪轉(zhuǎn)角入=0-60°,3 =0°；凸輪轉(zhuǎn)角入=60°- 270° ,刀具快進，B =5°,凸輪轉(zhuǎn)角入=2 70° 3 00° ;凸輪轉(zhuǎn)

13、角入=3 0 0° -360 ° ,3 =0°2、設(shè)計圓形齒條，根據(jù)刀頭得行程與凸輪得擺角，設(shè)計出圓形齒輪得半徑r = 1/ 3 ,由3=18° ,1= 2 0mm.3、得到r=63、6 9mm如下圖3、3、凸輪推桿機構(gòu)得計算分析凸輪機構(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?shù)卦O(shè)計出凸輪得輪廓曲線，就可以使推桿得我們所需要得運動規(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r 0 = 40 mm偏心距e= 2 5凸輪轉(zhuǎn)角入=0° -100 °，定位

14、機構(gòu)休止，推桿行程h= 0mm;凸輪轉(zhuǎn)角入=100° -285 °，定位機構(gòu)快進，推桿行程h= 2 5 mm;凸輪轉(zhuǎn)角入=285° - 3 00° ,定位機構(gòu)休止，推桿行程h=0 mm凸輪轉(zhuǎn)角入=3 0 0° -360 °，定位機構(gòu)快退，推桿行程h=25mm設(shè)計偏心距e =2 5得原因就是因為此凸輪執(zhí)行得就是定位，其定位桿得行程為 25故如此設(shè)計。3、4、行星輪系得計算分析傳動比=100根據(jù)周轉(zhuǎn)輪傳動公式：考慮到齒輪大小與傳動得合理性，經(jīng)過比較設(shè)計皮帶傳動機構(gòu)與齒輪系傳動機構(gòu)得相應(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

15、)1 0 0100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222 01 020齒輪2'22091 8齒輪32201020齒輪42202 860齒輪5220818齒輪62202044齒輪72201 02 03、5、凸輪設(shè)計分段圖輪廓圖與設(shè)計結(jié)果一、定位凸輪如圖 為定位凸輪分段圖與設(shè)計結(jié)果圖基圓半徑【Ro】=40 滾子半徑【Rt =10 轉(zhuǎn)速【W(wǎng) =1 r / m i n 中心距【A】=80擺桿長【L= 65計算步長=5圖（二）與（三）為定位凸輪得輪廓圖（二 內(nèi)包絡(luò)線圖， 三 外包絡(luò)線圖） 圖（二）4* 暮<s> g=.T I

16、 孫 傅（A>inri/*7 /d= 壓力用= 曲率豐tSgn=凸能值粧卻:4 -O. OcO. 040 0T1. 074 3, 3140.檯榕同冷=.哇崖 CVJ mn/ff壓力笨71=曲爭¥卷心=：凸舵3幡埠-殳=Cl 04CL C -d 0CD矢42. 7 lfSb.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】=4 0滾子半徑【Rt =10 轉(zhuǎn)速【W(wǎng)】=1r/min 偏心距【E】計算步長=5進刀凸輪輪廓線設(shè)計如圖（四）（內(nèi)包絡(luò)線）與圖（五）（外包絡(luò)113. 2速窒町mm/s113. E加速廈mi/s/s:-L0.壓力肖血曲率半徑m：44. E凸

17、輪僮丑箱血:21E.圖（四）=：6. 71迺屋(V);13. 5擔速堂 CA) - s A ： 1 a 4壓力= ；17. 1曲率半tjTE= ；61. C凸氽位游誓= :1?0.圖(五)四、機構(gòu)運動總體方案圖及循環(huán)圖設(shè)計中半自動鉆床得總體方案圖如下圖AA-A上圖所示得機械系統(tǒng)方案得執(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 , 傳動比大得特點 , 可滿足具有較大傳動比得 工作要求 , 故我們這里就采用復(fù)合輪系來實現(xiàn)我設(shè)計得傳動，可 以克服周轉(zhuǎn)輪系傳動比高，效率低得特點。設(shè)計進刀時采用了凸輪得循環(huán)運動

18、 , 推動滾子使?jié)L子擺動一 個角度 , 通過杠桿得擺動弧度放大原理將滾子擺動角度進行放 大、可增大刀具得進給量， 在杠桿得另一端焊接一個 圓弧齒輪， 圓弧齒輪得擺動實現(xiàn)齒輪得轉(zhuǎn)動 , 齒輪得轉(zhuǎn)動再帶動動力頭得升 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得間歇運動， 我們可以用圓錐齒輪來實現(xiàn)換向 , 然后通過與齒輪得嚙合來傳 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 件滾子推桿得直線往復(fù)運動實現(xiàn)進料。由于我們設(shè)計得機構(gòu)要有間歇往復(fù)得運動 , 有當凸輪由近 休到遠休運動過程中，定位桿就阻止了工件滑動 , 當凸輪由遠休 到近休運動過程中可通過兩側(cè)得彈簧實現(xiàn)定位機構(gòu)得回

19、位， 等待 送料，凸輪得循環(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)得計算過程。 我因為這個就吃了不少得虧， 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)計得整體圖出現(xiàn)了較大得結(jié) 構(gòu)錯誤， 間接導(dǎo)致了我以后得裝配圖得步履維艱。 對于設(shè)計中涉 及到得一些標準件選用 ,因之前學(xué)得不夠扎實 ,以致于不得不翻閱大量得書籍，這其中浪費了許多時間六、設(shè) 計總結(jié) 一個星期得機械原理課程設(shè)計結(jié)束了 , 通過本次課程設(shè)計感 受到了設(shè)計過程中得艱辛。 特別就是對于從來沒有經(jīng)歷過親身設(shè) 計得我來說， 剛開始根本感覺無處下手。 在老師得悉心指導(dǎo)與們 得熱心幫助下 , 根據(jù)任務(wù)書與指導(dǎo)書上得要求 , 結(jié)合自己平時得 理論