機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)(定稿)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目 半自動(dòng)鉆床 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)及班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化13升本2班 設(shè) 計(jì) 人 晁冰 解文歌 李子陽(yáng) 劉輝 王曉東 鄒民 學(xué) 號(hào) 02、13、17、19、34、50 指導(dǎo)教師 王梅 杜輝 成 績(jī) 2014 6,127,4 1 目 錄一、設(shè)計(jì)題目11、設(shè)計(jì)題目12、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求13、設(shè)計(jì)任務(wù)24、機(jī)構(gòu)示意圖.2二、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)3 1、工作原理和工藝動(dòng)作分解32、機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇和評(píng)定43、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64、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇和評(píng)定7三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)81、執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分尺寸設(shè)計(jì)82、機(jī)構(gòu)運(yùn)

2、動(dòng)簡(jiǎn)圖.10四、設(shè)計(jì)總結(jié).11五、參考文獻(xiàn).11一、設(shè)計(jì)題目1、設(shè)計(jì)題目一：半自動(dòng)鉆床2、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求: (1)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)表如下表所示：表1 半自動(dòng)鉆床凸輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程mm定位機(jī)構(gòu)工作行程mm動(dòng)力頭工作行程mm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min工作節(jié)拍（生產(chǎn)率）件/min35252014002 表2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求凸輪軸轉(zhuǎn)角10º20º30º45º60º75º90º270º300º360º送料快進(jìn)休止快退休止定位夾緊休止快進(jìn)及夾緊休止快退進(jìn)刀休止快進(jìn)工進(jìn)快退休止(2)設(shè)計(jì)要求： 半自動(dòng)鉆

3、床一般至少包括凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)；至少設(shè)計(jì)出三種能實(shí)現(xiàn)該分類(lèi)機(jī)運(yùn)動(dòng)形式要求的機(jī)構(gòu)，繪制所選機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖（繪制在說(shuō)明書(shū)上），比較其優(yōu)缺點(diǎn)，并最終選出一個(gè)自己認(rèn)為最合適的機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)構(gòu)綜合設(shè)計(jì)，繪制出其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 1.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配(皮帶傳動(dòng)傳動(dòng)比i2，每級(jí)齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比i7.5)。 2.在圖紙上畫(huà)出半自動(dòng)鉆床的傳動(dòng)系統(tǒng)方案圖。 3、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）本題設(shè)計(jì)的時(shí)間為3周；（2）根據(jù)功能要求，確定工作原理和工藝動(dòng)作分解；（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型與設(shè)計(jì)：構(gòu)思出至少3種運(yùn)動(dòng)方案，并在說(shuō)明書(shū)中畫(huà)出運(yùn)動(dòng)方案草圖，經(jīng)對(duì)所有運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行分析比較后，選擇其中你認(rèn)為比

4、較好的方案進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)；（4）對(duì)選擇的方案畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（5）機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；（6）對(duì)選擇的方案執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)；（7）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，附源程序和計(jì)算結(jié)果。 4、半自動(dòng)鉆床示意圖 圖1、半自動(dòng)鉆床示意圖1、 帶輪 2、有凹槽的圓柱凸輪 3、夾緊凸輪 4、進(jìn)料凸輪 5、進(jìn)刀凸輪6、 進(jìn)刀機(jī)構(gòu)連桿 7、進(jìn)刀齒輪（兩齒輪相同） （A1,A2,A3,A4分別為各機(jī)構(gòu)復(fù)位彈簧）1 二、運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)1、工作原理和工藝動(dòng)作分解（1）工作原理：半自動(dòng)鉆床的工作原理是利用鉆頭的旋轉(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、定位夾緊、進(jìn)刀三部分組成。各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)由同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)

5、，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)系統(tǒng)傳送動(dòng)力到定位夾緊機(jī)構(gòu)和進(jìn)刀機(jī)構(gòu)，分別帶動(dòng)凸輪做轉(zhuǎn)動(dòng)控制連桿對(duì)工件的定位和通過(guò)齒輪帶動(dòng)齒條和動(dòng)力頭做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。另一路直接傳動(dòng)到送料機(jī)構(gòu)，控制的送料機(jī)構(gòu)的進(jìn)退。即該系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)變速傳動(dòng)將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由1450r/min降到主軸的1r/min，與傳動(dòng)軸相連的凸輪機(jī)構(gòu)控制送料，定位夾緊和進(jìn)刀等工藝動(dòng)作。三個(gè)執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)形式為： 1.進(jìn)刀機(jī)構(gòu)動(dòng)力頭做垂直的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，下移到最低點(diǎn)后立刻上移。在下移之前有一段休止時(shí)間，此段時(shí)間則用于送料和定位夾緊。其中動(dòng)力頭的行程為20mm。 2.送料機(jī)構(gòu)做水平的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工作行程是35mm。初始時(shí)

6、，送料機(jī)構(gòu)迅速地將被加工工件送到指定加工位置，稍作停頓后立即返回，且其在工件的加工過(guò)程中保持休止。 3.定位夾緊機(jī)構(gòu)在水平面內(nèi)做近似垂直直線運(yùn)動(dòng)，在工件的加工過(guò)程中對(duì)工件起固定的作用。其中夾緊裝置的垂直行程為25mm。 (2) 工藝動(dòng)作分解：原動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力送料機(jī)構(gòu)功能變速齒輪機(jī)構(gòu) 送料、定位夾緊、進(jìn)刀依靠凸輪機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)工作定位夾緊機(jī)構(gòu)功能進(jìn)刀機(jī)構(gòu)功能 2、機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇和評(píng)定（1） 進(jìn)刀執(zhí)行機(jī)構(gòu) 方案一：采用一個(gè)直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)行凸輪機(jī)構(gòu)并結(jié)合滑塊導(dǎo)桿傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu)。進(jìn)刀時(shí)，凸輪在推程階段運(yùn)行，其通過(guò)機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合，進(jìn)而帶動(dòng)動(dòng)力頭完成鉆孔。導(dǎo)桿垂直移動(dòng)的距離即為齒輪弧轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，

7、且齒輪齒條傳動(dòng)具有穩(wěn)定性。 方案二：采用一個(gè)曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)來(lái)傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu)。其比方案一簡(jiǎn)單，但由于沒(méi)有杠桿，所以不能傳動(dòng)很大的范圍。 方案三：用凸輪直接帶動(dòng)擺桿運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)比較緊湊，但是擺桿缺少?gòu)椈上噙B，很難實(shí)現(xiàn)工作后的復(fù)位動(dòng)作。（最終選擇方案一）（2） 供料機(jī)構(gòu) 方案一：采用一個(gè)直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)行凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)完成送料機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)和導(dǎo)桿滑塊實(shí)現(xiàn)送料時(shí)的快進(jìn)、休止和快退的動(dòng)作。由于采用了杠桿，故其能夠完成送料的較大傳動(dòng)距離。其中彈簧起到復(fù)位作用。 方案二：其較方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于缺少杠桿，其完成快進(jìn)、休止和快退的動(dòng)作，且其升程是35mm，為達(dá)到壓力角要求，要求凸輪基圓半徑較大，不利

8、于遠(yuǎn)距離的運(yùn)動(dòng)傳遞，使制造成本升高，機(jī)構(gòu)笨重。方案三：由于在空間上軸與軸之間的距離較大，選用以下四桿機(jī)構(gòu)的尺寸太小。（最終選擇方案一）(3) 定位執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案一：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(pán)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)。 方案二：該定位和夾緊機(jī)構(gòu)和法案一不同，效率等也有所差別，不能使間歇運(yùn)動(dòng)的特性。 方案三： 采用彈力急回間歇機(jī)構(gòu)來(lái)代替偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)型凸輪，它是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單側(cè)停歇的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣也可以完成實(shí)際要求，但是為了使設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能節(jié)省材料，所以還是選偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)型凸輪來(lái)完成定位。 （最終選擇方案一）3、根據(jù)工藝動(dòng)作和協(xié)調(diào)要

9、求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 （1）機(jī)構(gòu)工藝與功能 功能執(zhí)行機(jī)構(gòu)工藝動(dòng)作執(zhí)行構(gòu)件夾緊凸輪機(jī)構(gòu)橫向移動(dòng)夾緊塊鉆入齒輪齒條機(jī)構(gòu)垂直往復(fù)移動(dòng)鉆頭輸送物料送料頭定軌運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)止擋止擋塊往復(fù)運(yùn)動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)(2）機(jī)構(gòu)組合 五個(gè)機(jī)構(gòu)相互配合，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，夾緊，推送，鉆孔的復(fù)合運(yùn)動(dòng)緊湊銜接帶動(dòng)機(jī)構(gòu)，考慮合并使用。（3）運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì) 輸送由2圓柱凸輪，送料頭組合完成，實(shí)現(xiàn)間歇送料。止擋由凸輪3和止擋塊完成凸輪旋轉(zhuǎn)一周完成一次工作循環(huán)。夾緊由凸輪4和夾緊塊完成。鉆頭進(jìn)給由凸輪5和齒輪齒條機(jī)構(gòu)完成。完成整個(gè)工作循環(huán)。（4）運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 （圖2 半自動(dòng)鉆床的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖） 4、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇和評(píng)定 減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu): 方案一：由于

10、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是1400r/min,而設(shè)計(jì)要求的主軸轉(zhuǎn)速為2r/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。 方案二：定軸輪系傳動(dòng);傳動(dòng)比=n輸入/n輸出=700傳動(dòng)比很大，要用多級(jí)傳動(dòng)。 （最終選擇：方案一）三 執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)各部分尺寸設(shè)計(jì)（1）進(jìn)刀機(jī)構(gòu)：快進(jìn)行程20mm，工進(jìn)行程15mm各桿尺寸如下：CD=50mm，BC=20mm，CE=50mm，EF=125mm圓弧齒條設(shè)計(jì)如下：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r=l/，由=18°，l=20mm，得到r=63.69mm兩相同齒輪設(shè)計(jì)：m=2，齒數(shù)z=25，壓力角=20

11、°齒條設(shè)計(jì)：m=2，z=40，壓力角=20°凸輪設(shè)計(jì)：基圓半徑rb=50mm，最大壓力角max=29°，最小曲率半徑min=20mm （2）送料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算送料機(jī)構(gòu)根據(jù)要求，進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程為40mm， 各桿尺寸如下：AB=100mm，BC=50mm，CD=50mm 送料機(jī)構(gòu)凸輪設(shè)計(jì)：基圓半徑rb=50mm,最大壓力角max=23°，最小曲率半徑min=32mm。 （3）定位夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算定位機(jī)構(gòu)行程為30mm各桿尺寸如下：AB=50mm，BC=100mm，CD=50mm，DG=20mm，BF=20mm定位機(jī)構(gòu)凸輪設(shè)計(jì)：基圓半徑rb=50mm，最大

12、壓力角max=28°，最小曲率半徑min=25mm。 定位機(jī)構(gòu)凸輪 夾緊機(jī)構(gòu)凸輪2、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 四.設(shè)計(jì)總結(jié) 在開(kāi)始研究此課程設(shè)計(jì)時(shí)，我覺(jué)得此方面的知識(shí)太少，以至無(wú)法下手。時(shí)間在無(wú)奈之中流逝。指導(dǎo)我的王老師，耐心的指導(dǎo)我。在計(jì)算的過(guò)程中，當(dāng)自己無(wú)法理解其中的原理時(shí)，王老師又循循善道。才使我有了更深的理解。在繪圖的過(guò)程中，王老師又不辭勞苦的給我指出好多錯(cuò)誤讓我在繪圖方面有了很大的提高，在此表達(dá)我衷心的感謝。無(wú)論是在設(shè)計(jì)的選題還是定稿、研究的方法以及本文的撰寫(xiě)都得到王老師的嚴(yán)格要求和精心指導(dǎo)，王老師花費(fèi)了大量的精力，在各個(gè)環(huán)節(jié)中給了我許多寶貴的意見(jiàn)。在兩個(gè)周的課程設(shè)計(jì)中，王老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)

13、術(shù)作風(fēng)、治學(xué)態(tài)度，嚴(yán)實(shí)的工作作風(fēng)，以及平易近人的師長(zhǎng)風(fēng)范給我造就了良好的設(shè)計(jì)環(huán)境。王老師不僅關(guān)心我的設(shè)計(jì)，還在生活上給了我無(wú)微不至的關(guān)懷，這些都是我不斷前進(jìn)的動(dòng)力，必將對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和生活受益匪淺，我將終生學(xué)習(xí)和銘記。在此，謹(jǐn)向王老師的培育之恩表示最深的謝意！ 再次感謝學(xué)校給了我們一次鍛煉的機(jī)會(huì)，讓我們將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐中。讓我在學(xué)校里不僅學(xué)到專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還學(xué)到了一些為人處事的道理，讓我們以后多了一些適應(yīng)社會(huì)的本領(lǐng)，我不會(huì)辜負(fù)學(xué)校對(duì)我的期望，在以后的人生道路中會(huì)用自己所學(xué)的知識(shí)為學(xué)校爭(zhēng)光，為社會(huì)和國(guó)家的建設(shè)做貢獻(xiàn)，努力使自己成為四有新人。 五、參考文獻(xiàn)1. 鄭文緯·吳克堅(jiān) 機(jī)械原理M.高等教育出版社，1956.101997.10.2.孫桓