課程設(shè)計報告四工位專用機床刀具進給機構(gòu)和工作臺位機構(gòu)設(shè)計

1、-. z機械工程學院機械原理課程設(shè)計 ：麥麥提敏。圖爾蓀 *： 班級：機械09-2班 指導(dǎo)教師：穆塔里夫 2021年6月*大學機械原理課程設(shè)計任務(wù)書班級: 機械09-2 : 麥麥提敏。圖爾蓀 課程設(shè)計題目: 四工位加工機床的刀具進給系統(tǒng)和工作臺轉(zhuǎn)位系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計完成容:設(shè)計說明書一份(主要包括:運動方案設(shè)計、方案的決策與尺度綜合、必要的機構(gòu)運動分析和相關(guān)的機構(gòu)運動簡圖)發(fā)題日期: 2021 年 6 月 24 日完成日期: 2021 年 7 月 2 日指導(dǎo)教師: 穆塔里夫 機械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：四工位專用機床。四工位專用機床的功能和設(shè)計要求：功能： 所謂四工位即四個工位能夠同時做相應(yīng)

2、的工作，四工位專用機床在小型制造車間里可完成工件的連續(xù)生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。在這里，四工位機床要求在四個工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件，鉆孔、擴孔、鉸孔工作，一個工件經(jīng)過在四個工位上的依次作業(yè)，即完成了這個工件的加工，循環(huán)進展，加快了工件的生產(chǎn)速度，提高了工件的加工效率。設(shè)計要求：四工位專用機床中，回轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)運動與刀具的進給運動之間一下要配合后，時間上的要求極其嚴格。從而速度要求也要合理。如果刀具在工件加工時，回轉(zhuǎn)臺已開場轉(zhuǎn)動，必發(fā)生折刀。相反，如果刀具尚未到達工件，即工件未加工之前，回轉(zhuǎn)臺已開場轉(zhuǎn)動，則刀具來不及對工件進展加工，而且刀具在工件加工時，進給速度，運動方向一定要穩(wěn)定，不然的話，也

3、極容易出現(xiàn)折刀，毀壞工件之類現(xiàn)象。從執(zhí)行動作上來分，四工位機床共分為三個執(zhí)行機構(gòu)，即回轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)運動，主軸箱的水平移動，及刀具的旋轉(zhuǎn)運動?？紤]到四工位機床應(yīng)用于小型制造車間，其特點為簡潔易維修使用，拆卸，更換零件方便，故采用了手工安裝零件，而不采用機器手來安裝，后者一般在大規(guī)模生產(chǎn)車間采用，而且后者的安裝時間相應(yīng)來說比手工安裝應(yīng)短許多，但會增加本錢，在這里有足夠的時間(36s)，可供手工安裝零件，故無需用機器手。四工位專用機床的性能要求和原始數(shù)據(jù)：刀具勻速進給加工速度2mm/s。生產(chǎn)率為每小時約74件。刀具頂端離開工件外表65mm?；剞D(zhuǎn)及工件行程的平均速度之比為k2。功能分析： 四工位專用機床

4、與傳統(tǒng)相比提高了工件的加工效率。它利用四個工位可以在不同的工位上分別完成不同的工序加工，從而增加了單位時間的工件加工數(shù)目。對于此題目，要求在三個工位上完成工件的加工動作，即鉆孔，擴孔，鉸孔，而在另一個工位上則完成工件的裝卸工作，它利用回轉(zhuǎn)臺使三個加工工序配合起來，從而完成了一個工件的加工，在回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動時，裝有刀具的主軸箱進展快進，快退，一旦當回轉(zhuǎn)臺停頓了轉(zhuǎn)動，處于靜止狀態(tài)時，則主軸箱進展勻速進給加工。所以它的執(zhí)行動作實際上分為三個： 是裝有四工位工件的回轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動。 是裝有由專用電動機帶動的三把專用刀具的轉(zhuǎn)動。 是裝有置專用電動機的主軸箱的水平移動。 而最關(guān)鍵的問題是回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動和主軸箱水平移動

5、兩個執(zhí)行動作的時序配合。 四工位專用機床的總功能是實現(xiàn)工件的鉆孔，絞孔，擴孔，并且在不同的工位上同時進展，提高了加工生產(chǎn)率。對于一個機械系統(tǒng)來講，總的功能又是由各功能單元各自的功能共同配合組成，在時間上要協(xié)調(diào)配合，在空間上要協(xié)調(diào)配合，在速度上也要協(xié)調(diào)配合，而在它們共同完成*一個功能時，各功能單元的對應(yīng)機構(gòu)的運動也要協(xié)調(diào)配合，這些都是我們所要考慮的問題。四、運動轉(zhuǎn)換的根本功能： 四工位機床的工作動力由兩個電機驅(qū)動，專用電機驅(qū)動刀具進展工件加工，動力電機驅(qū)動回轉(zhuǎn)臺及主軸箱的運動及中間的傳動機構(gòu)，由電機的旋轉(zhuǎn)運動來得到主軸箱的往復(fù)移動，故可選擇旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的機構(gòu)來實現(xiàn)，從而將這一分支的運動實現(xiàn)，同時，用

6、該電機的旋轉(zhuǎn)運動又可通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動間隙轉(zhuǎn)動的機構(gòu)來實現(xiàn)回轉(zhuǎn)臺這一分支功能，這樣，兩個分支的運動由一個共同的驅(qū)動出發(fā)，為正確的時序，正確的加工順序提供了方便性和可能性。四工位機床的三個執(zhí)行動作分別是：旋轉(zhuǎn)運動，間隙轉(zhuǎn)動，水平移動。主軸箱要實現(xiàn)水平移動，并且這個水平移動要有速度的變化，相對來說運動轉(zhuǎn)換要復(fù)雜一點。至于刀具只需要將專用電動電動機的旋轉(zhuǎn)運動降速，而回轉(zhuǎn)臺則經(jīng)減速后加一間隙機構(gòu)即可實現(xiàn)。綜合考慮以上各功能，最后得到以下的運動轉(zhuǎn)換示意圖：五、機構(gòu)選型：對于四工位機床的傳動機構(gòu)來說，兩分支功能的時間配合是問題的關(guān)鍵，故而可首先用掛輪架混合輪系來對電機輸出的轉(zhuǎn)速進展轉(zhuǎn)換，從轉(zhuǎn)換得到的轉(zhuǎn)速為一齒輪

7、的旋轉(zhuǎn)運動，對回轉(zhuǎn)臺而言，可從這一齒輪得到的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成槽輪間隙運動，回轉(zhuǎn)臺也可采用不完全齒輪來實現(xiàn)回轉(zhuǎn)臺的間隙運動，但我們考慮到不完全齒輪對特殊的間隙運動要進展特殊的生產(chǎn)，不具有現(xiàn)實性，實際性，故我們采用了槽輪機構(gòu)來實現(xiàn)回轉(zhuǎn)臺的間隙轉(zhuǎn)動。對于主軸箱的往復(fù)進給運動，我們采用了凸輪機構(gòu)，用柱狀凸輪省卻了很多機構(gòu)，簡單易行，對于盤式凸輪，則另外需要搭配擺動滑塊機構(gòu)，增加了不穩(wěn)定度。具體所選機構(gòu)及比擬如下：1執(zhí)行機構(gòu)的選型進展機構(gòu)的選型，就是采用何種機構(gòu)來完成*種工藝動作過程和功能，在四工位機床中，執(zhí)行機構(gòu)要實現(xiàn)間隙轉(zhuǎn)動及往復(fù)移動。對要現(xiàn)間隙轉(zhuǎn)動的回轉(zhuǎn)臺，擬采用以下三種機構(gòu)：連桿棘輪機構(gòu)：由圖所示，此

8、機構(gòu)由八桿機構(gòu)和棘輪機構(gòu)組成，曲柄搖桿機構(gòu)O1ABO3搖桿上的C點分別鉸接兩個級桿組CDO8和CEO8組成了八桿機構(gòu)。D，E鉸鏈上的棘爪9，10，與棘輪8組成雙棘爪機構(gòu)。工作原理和特點：主動曲柄1轉(zhuǎn)動時通過搖桿3和連桿4，6帶動擺桿5，7作相反的擺動。當桿5順時針擺動時，棘爪9推動棘輪8順時針擺動，而桿7逆時針擺動帶動爪10在棘輪齒背上滑過，實現(xiàn)了從動棘輪的間隙轉(zhuǎn)動。2槽輪機構(gòu)：機構(gòu)說明：如下圖，槽輪機構(gòu)由具有圓柱銷A和凸圓弧的銷輪1以及具有徑向直槽和凹圓弧的槽輪2組成。工作原理和特點：主動銷輪1做等速連續(xù)轉(zhuǎn)動，圓銷A還未進入徑向槽時，由于槽輪的凹鎖止弧被銷輪的外凸圓弧鎖住而靜止，當圓銷A開場

9、進入徑向槽時鎖止弧脫開，槽輪在A圓銷的驅(qū)使下做反向轉(zhuǎn)動。當圓銷A開場脫出徑向槽時，槽輪因另一鎖止弧又被鎖住而靜止，從而實現(xiàn)間隙運動。槽輪機構(gòu)的構(gòu)造簡單，制造容易且工作可靠，機械效率高，但槽輪的運動角大小不能調(diào)節(jié)，且在槽輪轉(zhuǎn)動的始末位置有沖擊，不宜做高速。為防止剛性沖擊，在圓銷A進入和退出徑向槽的兩個位置時要求徑向槽中心線切于圓銷中心的運動圓周。為保證正常運轉(zhuǎn)，要求槽輪槽數(shù)z不小于2，圓銷數(shù)k應(yīng)小于(2z/z-2)。當k=1時，槽輪運動時間少于靜止時間，當k=1，z=4時且槽、銷步時，動、停時間相等，k再增加，運動時間則大于靜止時間。3)不完全齒輪機構(gòu)構(gòu)造說明：不完全齒輪機構(gòu)是從漸開線齒輪機構(gòu)演

10、變過來的。如下圖，主動輪1上有1個或幾個輪齒，其余局部為外凸圓弧，從動輪2上有局部和凹鎖止弧。嚙合型式也有、外嚙合和齒輪齒條。如下圖的為外嚙合。工作原理和特點：主動齒輪作連續(xù)勻速轉(zhuǎn)動，當輪1上的輪齒進入嚙合時，輪2轉(zhuǎn)動；輪1上的輪齒退出嚙合后，由于兩輪的凸、凹鎖止弧的作用，輪2保持可靠停歇，從而實現(xiàn)從動輪的間歇轉(zhuǎn)動。 不完全齒輪機構(gòu)從動輪運動角的圍大，不像槽輪機構(gòu)則受限制。能靈活設(shè)計，很容易實現(xiàn)一周中的屢次不同動、停時間的間歇運動。但在進入嚙合和退出嚙合時速度有突變，產(chǎn)生沖擊，不宜用于高速傳動。為改善傳動性能、減少沖擊，可裝置瞬心線附加板L和K，在首齒嚙合前，K、L板先嚙合，使從動輪從靜止狀態(tài)

11、逐漸加速至w2；末齒脫離嚙合后，又借助另一對K、L板逐漸減速。對要求往復(fù)移動的主軸箱，擬采用以下幾種機構(gòu)。曲柄滑塊機構(gòu)：構(gòu)造說明：根據(jù)曲柄回轉(zhuǎn)中心與滑塊導(dǎo)路相對位置分為對心曲柄滑塊機構(gòu)與偏置曲柄滑塊機構(gòu)，其偏距為e。工作原理和特點：當曲柄整周回轉(zhuǎn)時，滑塊往復(fù)移動。對心曲柄滑塊機構(gòu)的滑塊最大行程s為曲柄長度a的兩倍，假設(shè)增加曲柄長度，可以增大行程。偏置的曲柄滑塊機構(gòu)具有急回運動特性，當曲柄長度a或偏距e加大時，急回特性顯著，而連桿長度b減小時，急回特性減緩。齒輪連桿機構(gòu)機構(gòu)為由圓錐齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)及齒輪齒條機構(gòu)組成，圓錐齒輪為主動件，通過齒輪及與其固接的曲柄、連桿推動裝有齒輪的推扳沿固定齒條往

12、復(fù)移動，實現(xiàn)傳送動作，該機構(gòu)可以實現(xiàn)較大行程。2傳動機構(gòu)的選型：減速裝置四工位機床對運動的同步要求，并要有準確的傳動比要求，它還需要很大的傳動比，考慮這些因素，在設(shè)計減速裝置時，采用了齒輪傳動和帶傳動相配合的方式來實現(xiàn)。圖示的是最初設(shè)想的兩種方案：比擬兩種方案，對于帶傳動，為減小其傳動的外廓尺寸并發(fā)揮其過載保護和緩沖吸振的作用，一般應(yīng)安排在運動鏈的起始端和電機直接相連，故而我們采用了下面的方案2。六、機械系統(tǒng)運動方案的擬定與比擬對于機械系統(tǒng)的方案擬定，我們采用了形態(tài)學矩陣法進展(方案的設(shè)計)，把與功能元匹配的機構(gòu)列為橫坐標，把功能元即根本運動轉(zhuǎn)換功能框圖列為縱坐標構(gòu)成形態(tài)學矩陣，如下圖：功能元

13、功能元解(匹配機構(gòu))12345減速A帶傳動鏈傳動蝸桿傳動齒輪傳動擺線針輪傳動減速B帶傳動鏈傳動蝸桿傳動齒輪傳動行星傳動工作臺間歇傳動C圓柱凸輪間歇機構(gòu)蝸桿凸輪間歇機構(gòu)曲柄搖桿棘輪機構(gòu)不完全齒輪機構(gòu)糟輪機構(gòu)主軸箱移動D移動推桿圓術(shù)凸輪機構(gòu)移動推桿盤形凸輪機構(gòu)擺動推桿盤形凸輪與擺桿滑塊機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)六桿(帶滑塊)機構(gòu)列出所有可用方案：N=5*5*5*5=625從這些方案中進展篩選，去除明顯不合理的，在四工位機床中，要求從電動機出來的旋轉(zhuǎn)運動平衡，適當控制噪聲，故而在減速中，選擇了帶傳動，而在另一個減速功能元中，利用齒輪傳動穩(wěn)定上，精度容易控制的優(yōu)點進展變速，最后，回轉(zhuǎn)臺的間隙轉(zhuǎn)動選擇了不完全齒輪

14、和槽輪機構(gòu)兩類，而主軸箱移動選擇了移動推桿 柱凸輪機構(gòu)，和擺動推桿盤形凸輪與擺桿滑塊機構(gòu)兩類，從而拼裝得到下面所示的兩個機械運動方案示意圖。但是這兩個機械運動方案都有其自身的缺點，對于方案1來說，缺點是密度三角被撥桿往下壓的過程中，由于撥桿的鋼性，不能往上回彈?？椺樤诰幙椷^程中，由于有峰針板槽有積垢，使相應(yīng)槽的織針在運動過程中產(chǎn)生竄動，因此會對密度三角產(chǎn)生一個瞬間往上的作用力，在反作用力的作用下，密度三角對針踵瞬問有一個往下的作用力，因此，織針會低于壓針工作面一小段距離，這種現(xiàn)象，在編織速度越快。粗針種阻力越大的情況下越明顯。因此對強力低的毛紗就易產(chǎn)生斷裂。出現(xiàn)針織物的破洞、斷頭等庇病。這種機

15、構(gòu)對編織物密度均勻性要求不高或者織物密度比擬嚴密的針織機械設(shè)備上被廣泛應(yīng)用，而對于方案2來說，它的執(zhí)行機構(gòu)存在較大缺陷，滾子及支點處受力極大，容易發(fā)生損壞，造成主軸箱失常，我們優(yōu)化了兩種方案，得到了方案3，如下列圖所示。2然后，我們采用了模糊綜合評價法來對三種運動方案作了評價選優(yōu)。三種機構(gòu)型式的性能，特點及評價：根據(jù)三種機構(gòu)的工作特點，性能要求和應(yīng)用場合，由設(shè)計人員對各項性能指標進展評價。列表如下： 三種機械運動方案各項指標的評價性能指標具體工程方案1方案2方案3UA 功能S1運動規(guī)律S2運動精度相當準確較高比擬準確一般相當準確高UB 工作性能S3 應(yīng)用圍S4 可調(diào)性S5 加工速度S6 承載能

16、力一般較差不高較大一般較好不高較差一般較好不高較大UC 動力性能S7 加速度S8 耐磨性S9 可靠性較大較差一般大較好一般較大較差較好UD 經(jīng)濟性S10制造難易S11 調(diào)整方便性S12能耗大小較好較煩一般較難方便一般較好方便一般UE 構(gòu)造緊湊S13 尺寸S14 重量S15 構(gòu)造復(fù)雜性較小一般簡單較大較重復(fù)雜較小較小一般應(yīng)選第三種方案。動畫如下：四工位.avi我的心得體會麥麥提敏。圖爾蓀從課程設(shè)計的開場，就感覺課程設(shè)計需要綜合各方面的知識，是對我們以前各方面學習知識的一個綜合考察，從程序設(shè)計到制圖知識，從CAD軟件到三維建模，從力學根底到機械專業(yè)知識，都需要我們仔細去把握，權(quán)衡。我們小組做的是四工位機床，在完成課程設(shè)計的過程中，大家也是群策群力，在不斷討論中改良了設(shè)計。最后整個過程完畢，我感覺收益很大，不僅在知識面上得到了新的拓寬，而且在思想方面也有不少的收獲，大家一起做事，一起探討，這種團隊合作的意識也得到了加強。記得剛開場機構(gòu)選型的時候，大家一起討論分析盤式凸輪和圓柱式凸輪的優(yōu)缺點，當時大家雖然都學過，但對最本質(zhì)的東西還沒有完全理請，但在大家一起的討論中，大家對凸輪分析的越來越投入，我感覺這樣的學習，這樣地解決問題確實很開心。我個人在這