課程設(shè)計(jì)半自動(dòng)鉆床

1、<p>　　題目2 半自動(dòng)鉆床</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　設(shè)計(jì)加工圖1所示工件ф12mm孔的半自動(dòng)鉆床。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)使被加工工件可靠固定。</p><p><b>　　圖1 加工工件</b></p&g

2、t;<p>　　半自動(dòng)鉆床設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參看表3。</p><p>　　表3 半自動(dòng)鉆床凸輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</p><p><b>　　2.2設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　1.半自動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配。</p>&

3、lt;p>　　3. 圖紙上畫出半自動(dòng)鉆床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡圖和運(yùn)動(dòng)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(dòng)件的運(yùn)動(dòng)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(dòng)件運(yùn)動(dòng)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.

4、編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。</p><p>　　7.學(xué)生可進(jìn)一步完成：凸輪的數(shù)控加工，半自動(dòng)鉆床的計(jì)算機(jī)演示驗(yàn)證等。</p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)提示</b></p><p>　　1.鉆頭由動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)者只需考慮動(dòng)力頭的進(jìn)刀（升降）運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2. 除動(dòng)力頭升降機(jī)構(gòu)外，還需設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)。

5、各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求見表4。</p><p>　　3. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　表4 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求</p><p>　　三．運(yùn)動(dòng)方案的選擇與比較</p><p><b>　　方案的分析與比較：</b></p><p><b>　　(1) 減速機(jī)構(gòu)：&

6、lt;/b></p><p>　　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4-1</b></p><p><b>　　對比機(jī)構(gòu)：</b></p><p>　　對比機(jī)構(gòu)：定

7、軸輪系傳動(dòng)；傳動(dòng)比 =n輸入/n輸出 =700 傳動(dòng)比很大，要用多級傳動(dòng)。如圖4-2.</p><p><b>　　圖4-2</b></p><p><b>　　(3) 進(jìn)刀機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　采用一個(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪齒條機(jī)構(gòu).因?yàn)槲覀冇靡粋€(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來傳遞齒輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)進(jìn)刀

8、的時(shí)候，凸輪在推程階段運(yùn)行，很容易通過機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合.帶動(dòng)動(dòng)刀頭來完成鉆孔，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)齒輪來傳動(dòng)也具有穩(wěn)性。</p><p><b>　　圖4-3</b></p><p><b>　?。?） 對比機(jī)構(gòu)：</b></p><p>　　在擺桿上加一個(gè)平行四邊行四桿機(jī)構(gòu)，這樣也可以來實(shí)現(xiàn)

9、傳動(dòng)，但是當(dāng)加了四桿機(jī)構(gòu)以后并沒有達(dá)到改善傳動(dòng)的效果，只是多增加了四桿機(jī)構(gòu)，為了使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能完成需要的傳動(dòng)，所以選擇了一個(gè)擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　方案一： </b></p><p>　　D1為了達(dá)到輸出間歇運(yùn)動(dòng)同時(shí)能夠做到循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，采用凸輪機(jī)構(gòu)和扇形齒與齒條配合，中間采用連桿帶動(dòng)。先把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動(dòng)，在

10、通過齒輪傳遞給齒條，增加一個(gè)齒輪的目的是為了使傳動(dòng)更加的平穩(wěn)可靠。</p><p><b>　　圖4-4</b></p><p><b>　?。?） 送料系統(tǒng)：</b></p><p>　　采用一個(gè)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(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

11、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(shí)不要求在傳動(dòng)過程中有間歇，所以不需要使用凸輪機(jī)構(gòu)。如圖4-5。</p><p><b>　　圖4-5</b></p><p><b>　　（6）對比機(jī)構(gòu)：</b></p><p>　　所選用的對比四桿機(jī)構(gòu)如

12、下圖(圖4-6)，由于在空間上軸與軸之間的距離較大，但選用下來此四桿的尺寸太小。故優(yōu)先選用六桿機(jī)構(gòu)。 </p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　B2采用凸輪與四桿機(jī)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)既有快慢變化的運(yùn)動(dòng)又有休止的間歇運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　圖4-6</b></p><p

13、><b>　?。?）定位系統(tǒng)：</b></p><p>　　定位系統(tǒng)采用的是一個(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(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)，但如果是平底推桿從動(dòng)件，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(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪，它就可以滿足我們的實(shí)際要求了。</p><p><b>

14、;　　圖4-7</b></p><p><b>　?。?）對比機(jī)構(gòu)：</b></p><p>　　采用彈力急回間歇機(jī)構(gòu)來代替偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪，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)件盤型凸輪來完成定位。</p><p><

15、b>　　圖4-8</b></p><p><b>　　方案一： </b></p><p>　　C1利用四桿機(jī)構(gòu)中死點(diǎn)的積極作用，選取凸輪結(jié)合夾緊機(jī)構(gòu)共同作用達(dá)到定位機(jī)構(gòu)和間歇定位的要求。</p><p>　　四.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)總體方案圖（機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖）</p><p>　　根據(jù)前面表3-3中實(shí)線連接的方案的運(yùn)

16、動(dòng)簡圖確定本設(shè)計(jì)中半自動(dòng)鉆床的總體方案圖如圖5-1</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p><b>　　五．工作循環(huán)圖</b></p><p>　　圖5-1所示的機(jī)械系統(tǒng)方案的執(zhí)行件需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)</p><p>　　其運(yùn)動(dòng)循環(huán)如圖6-1</p><p

17、><b>　　圖6-1</b></p><p>　　六．執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程及尺寸計(jì)算</p><p>　　1．送料機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)采用如下分析</p><p>　　送料連桿機(jī)構(gòu)：采用如下機(jī)構(gòu)來送料，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，則由</p><p>　　得K=1.14，急回特性

18、不是很明顯，但對送料機(jī)構(gòu)來說并無影響。</p><p>　　各桿尺寸：（如圖6-1）</p><p>　　AB=8.53 BC=84.42 CD=60 DA=60 CE=40 EF=8</p><p>　　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。</p><p><b>　　圖6-1&

19、lt;/b></p><p>　　2.凸輪擺桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：</p><p>　　(1).由進(jìn)刀規(guī)律，我們設(shè)計(jì)了凸輪擺桿機(jī)構(gòu)，又以齒輪齒條的嚙合來實(shí)現(xiàn)刀頭的上下運(yùn)動(dòng)；</p><p>　　(2).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)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸

20、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；</p><p>　　(3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過的弧長即為刀頭所運(yùn)動(dòng)的的距離。具體設(shè)計(jì)步驟如下：</p><p>　　1.根據(jù)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)規(guī)律,設(shè)計(jì)凸輪基圓半徑r0=40mm，中心距A=80mm，擺桿長度d=65mm，最大擺角β為18°,</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=0-60°,β=0&

21、#176;;</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=60°-270°，刀具快進(jìn)，β=5°，</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=270°-300°；</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°，β=0°</p><p>　　2.設(shè)計(jì)圓形齒條,根據(jù)刀頭的行程和凸輪的擺

22、角,設(shè)計(jì)出圓形齒輪的半徑r=l/β,由β=18°, l=10mm，</p><p>　　3.得到r=63.69mm，如圖7-2</p><p><b>　　圖7-2</b></p><p>　　3.凸輪推桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu)，利用彈簧力來使?jié)L子與凸

23、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)簡單緊湊。具體設(shè)計(jì)如下:</p><p>　　設(shè)計(jì)基圓半徑r0=40mm,偏心距e=25</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=0°-100°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=100°

24、;-285°,定位機(jī)構(gòu)快進(jìn),推桿行程h=20mm;</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=285°-300°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm;</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°,定位機(jī)構(gòu)快退,推桿行程h=-20mm;</p><p>　　設(shè)計(jì)偏心距e=20的原因是因?yàn)榇送馆唸?zhí)行的是定位，其定位桿的行程為

25、20故如此設(shè)計(jì)。</p><p>　　4．行星輪系的計(jì)算:</p><p>　?。?）用定軸輪系傳動(dòng)</p><p>　　傳動(dòng)比 =n輸入/n輸出 =700 傳動(dòng)比很大，要用多級傳動(dòng)。</p><p>　　（2）用行星輪系傳動(dòng)</p><p>　　Z1=35 Z2=20 Z2’=20 Z3=35 傳動(dòng)比iH3=7

26、00 </p><p>　　根據(jù)行星輪傳動(dòng)公式：i（H3）=1-i(31)H=1-Z2’Z1/Z3Z2</p><p>　　由i(1H)=1-Z2'Z1/Z3Z2，考慮到齒輪大小與傳動(dòng)的合理性，經(jīng)過比較設(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：</p><p><b>　　皮帶輪參數(shù)</b></p><p&

27、gt;<b>　　齒輪參數(shù)</b></p><p>　　七. 凸輪設(shè)計(jì)分段圖輪廓圖和設(shè)計(jì)結(jié)果</p><p><b>　　一.定位凸輪</b></p><p>　　圖8-1為定位凸輪分段圖和設(shè)計(jì)結(jié)果圖</p><p><b>　　圖8-1</b></p><

28、p>　　圖8-2和8-3為定位凸輪的輪廓圖（8-2內(nèi)包絡(luò)線圖，8-3外包絡(luò)線圖）</p><p><b>　　圖8-2</b></p><p><b>　　圖8-3</b></p><p><b>　　二.進(jìn)刀凸輪</b></p><p>　　進(jìn)刀凸輪類型設(shè)計(jì)結(jié)果如圖8-

29、4，凸輪運(yùn)動(dòng)分段如圖8-5.</p><p><b>　　圖8-4，</b></p><p><b>　　圖8-5</b></p><p>　　進(jìn)刀凸輪的輪廓線設(shè)計(jì)如圖8-6（內(nèi)包絡(luò)線）和圖8-7（外包絡(luò)線） </p><p><b>　　圖8-6</b></p>

30、<p><b>　　圖8-7</b></p><p><b>　　I 變速機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　A1由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是1450r/min，而選用設(shè)計(jì)要求的主軸轉(zhuǎn)速為1r/min?？梢钥紤]利用行星輪進(jìn)行大比例的降速，然后采用蝸輪變向。

31、</p><p><b>　　機(jī)構(gòu)簡圖</b></p><p><b>　?、蛩土蠙C(jī)構(gòu)的選型：</b></p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　B1直接采用凸輪滑塊機(jī)構(gòu)，并且在輪同軸的齒輪組合中加入不完全齒輪以滿足間歇休止運(yùn)動(dòng)要求。</p>

32、<p><b>　　方案二：</b></p><p>　　B2采用凸輪與四桿機(jī)構(gòu)的組合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)既有快慢變化的運(yùn)動(dòng)又有休止的間歇運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　方案三： </b></p><p>　　B3采用一個(gè)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(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)

33、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)先選用了如下圖的六桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn) 。 </p><p><b>　?、?定位機(jī)構(gòu)選型</b></p><p><b>　　方案一： </b></p><p>　　C1利用四桿機(jī)構(gòu)中死點(diǎn)的積極作用，選取凸輪結(jié)合夾緊機(jī)構(gòu)共同作用

34、達(dá)到定位機(jī)構(gòu)和間歇定位的要求。</p><p><b>　　方案二： </b></p><p>　　C2定位系統(tǒng)采用的是一個(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(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)，但如果是平底推桿從動(dòng)件，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(gè)偏置直動(dòng)滾子從動(dòng)件盤型凸輪，它就可以滿足實(shí)際要求了。&

35、lt;/p><p><b>　　Ⅳ 進(jìn)刀機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　方案一： </b></p><p>　　D1為了達(dá)到輸出間歇運(yùn)動(dòng)同時(shí)能夠做到循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，采用凸輪機(jī)構(gòu)和扇形齒與齒條配合，中間采用連桿帶動(dòng)。先把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為扇形齒的往復(fù)擺動(dòng)，在通過齒輪傳遞給齒條，增加一個(gè)齒輪的目的是為了使傳動(dòng)更加的平穩(wěn)可靠