機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)-- 半自動(dòng)鉆床的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 半自動(dòng)鉆床的設(shè)計(jì)

2、 </p><p>　　完成期限：自 2014 年 6 月 20 日至 2011 年 6 月 27 日共 1 周</p><p>　　指導(dǎo)教師： 劉揚(yáng) 2014年6 月 25 日</p><p>　　第2章 工作原理和工藝動(dòng)作分解</p><p>

3、　　2.1機(jī)構(gòu)的工作原理</p><p>　　該系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)變速傳動(dòng)將電機(jī)的1450r/min降到主軸的2r/min，與傳動(dòng)軸相連的凸輪機(jī)構(gòu)控制送料，定位，和進(jìn)刀等工藝動(dòng)作，最后由凸輪機(jī) 通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)齒條上下平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng),這樣動(dòng)力頭也就能帶動(dòng)刀具平穩(wěn)地上下移動(dòng)從而保證了較高的加工質(zhì)量。</p><p>　　2.2 根據(jù)任務(wù)書要求，該機(jī)構(gòu)應(yīng)有的工藝過(guò)程是，機(jī)構(gòu)應(yīng)包含三個(gè)執(zhí)

4、行機(jī)構(gòu)，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）、定位機(jī)構(gòu)（將被加工工件</p><p><b>　　(1)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(lái)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(lái)傳遞齒輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)進(jìn)刀的時(shí)候，凸輪在推程階段運(yùn)行，很容易通過(guò)機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合.帶動(dòng)動(dòng)

5、刀頭來(lái)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(lái)傳動(dòng)也具有穩(wěn)性.。</p><p><b>　　(2)送料系統(tǒng)： </b></p><p>　　采用凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)送料的快進(jìn)、休止、快退、休止，先由主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)凸輪將工件運(yùn)至加工位置，然后由彈簧的回復(fù)力士桿件帶動(dòng)凸輪回到原位置，實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，此后，凸輪往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)送料的連續(xù)。</p

6、><p><b>　　4. 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(huì)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(huì)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

7、求了.</p><p>　　第3章 功能分解圖及分析</p><p>　　根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，功能分解圖如圖3-1所示：</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　根據(jù)工藝動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 </p><p>　　擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的目的是確定各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的先后順

8、序、相位、以利于設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。</p><p>　　鉆床進(jìn)刀 鉆孔和退刀為一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。應(yīng)該保證鉆床在鉆孔運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，定位裝置和送料裝置和鉆頭在時(shí)間和凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度上相互協(xié)調(diào)。根據(jù)半自動(dòng)鉆床各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求，繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如下：</p><p>　　第 5 章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程及尺寸計(jì)算</p><p>　　5.1、送料凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)采用如

9、下分析</p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)滾子端面柱體凸輪，且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu)，利用彈簧力來(lái)使?jié)L子與凸輪保持接觸，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料功能。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(jiǎn)單緊湊。具體設(shè)計(jì)如下: </p><p>　　設(shè)計(jì)基圓半徑r0=20mm, </p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=0&#

10、176;-30°,送料機(jī)構(gòu)快進(jìn),推桿行程h=40mm; 凸輪轉(zhuǎn)角λ=30°-45°,送料機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm; 凸輪轉(zhuǎn)角λ=45°-90°, 送料機(jī)構(gòu)快退,推桿行程h=-40mm; 凸輪轉(zhuǎn)角λ=90°-360°, 送料機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm </p><p><b>　

11、　機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：</b></p><p><b>　　進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換功能圖可構(gòu)成形態(tài)學(xué)矩陣如圖。由圖所示的形態(tài)學(xué)矩陣可以求出半自動(dòng)鉆床系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案數(shù)為：</p><p>　　經(jīng)過(guò)總結(jié)分析，選擇凸輪機(jī)構(gòu)。</p><p>　　凸輪擺桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)： <

12、;/p><p>　　(1).由進(jìn)刀規(guī)律，我們?cè)O(shè)計(jì)了凸輪擺桿機(jī)構(gòu)，又以齒輪齒條的嚙合來(lái)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(lái)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(lái)使?jié)L子與凸輪保持接觸.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><

13、;p>　　(3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)即為刀頭所運(yùn)動(dòng)的的距離。具體設(shè)計(jì)步驟如下： 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(zhǎng)度d=65mm，最大擺角β為18°,</p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=0-55°,β=0°; </p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=55°-270°

14、，刀具快進(jìn)，β=18° 凸輪轉(zhuǎn)角λ=270°-300°,β=0° 凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360° </p><p>　　2.設(shè)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/β,由β=18°, l=15mm，</p><p>　　3.得到r=47.78mm，&l

15、t;/p><p>　　《2》進(jìn)刀連桿機(jī)構(gòu)： </p><p>　　根據(jù)要求，進(jìn)刀機(jī)構(gòu)工作行程為15 mm，可取BCDE四桿機(jī)構(gòu)的極位夾角為10</p><p>　　度，得K=1.12，急回特性不是很明顯，對(duì)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)并無(wú)影響。 各桿尺寸： </p><p>　　得K=1.12，急回特性不是很明顯，對(duì)進(jìn)刀機(jī)

16、構(gòu)來(lái)說(shuō)并無(wú)影響。 各桿尺寸： </p><p>　　AB=75    BC=30.2     CD=88     DE=11.5    BE=100   EF=47.78</p&g

17、t;<p><b>　　運(yùn)動(dòng)見(jiàn)圖如下：</b></p><p><b>　　以上尺寸滿足要求。</b></p><p>　　3.定位凸輪推桿機(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(lái)使?jié)L子與凸輪保持接觸，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

18、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(jiǎn)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=30 </p><p>　　凸輪轉(zhuǎn)角λ=0°-15°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm; 凸輪轉(zhuǎn)角λ=25°-30°,定位機(jī)構(gòu)快進(jìn),推桿行程h=30mm; 凸輪轉(zhuǎn)角

19、λ=30°-50°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm; 凸輪轉(zhuǎn)角λ=50°-90°,定位機(jī)構(gòu)快退,推桿行程h=-30mm; 凸輪轉(zhuǎn)角λ=90°-360 ,定位機(jī)構(gòu)休止，推桿行程h=0mm; </p><p>　　設(shè)計(jì)偏心距e=30的原因是因?yàn)榇送馆唸?zhí)行的是定位，其定位桿的行程為30故如此設(shè)計(jì)。</p><

20、p>　　4．行星輪系的計(jì)算: </p><p><b>　　用行星輪系傳動(dòng) </b></p><p>　　傳動(dòng)比 =n輸入/n輸出 </p><p>　　=725 傳動(dòng)比很大，要用多級(jí)傳動(dòng)。然后由主軸輸出，</p><p>　　在經(jīng)過(guò)帶輪傳遞到凸輪軸。

21、 </p><p><b>　　運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：</b></p><p>　　選用如圖所示的行星輪傳動(dòng)，經(jīng)過(guò)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>　　第6章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇與評(píng)定</p><p><b>　　1. 減速機(jī)構(gòu)：</b>&l

22、t;/p><p>　　定軸輪系傳動(dòng)；傳動(dòng)比 =n輸入/n輸出 </p><p>　　=750傳動(dòng)比很大，要用多級(jí)傳動(dòng)。如</p><p><b>　　圖： </b></p><p><b>　　2. 進(jìn)刀機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　采用一個(gè)擺動(dòng)

23、滾子從動(dòng)件盤行凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)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(lái)傳遞齒輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)進(jìn)刀的時(shí)候，凸輪在推程階段運(yùn)行，很容易通過(guò)機(jī)構(gòu)傳遞帶動(dòng)齒輪齒條嚙合.帶動(dòng)動(dòng)刀頭來(lái)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(lái)傳動(dòng)也具有穩(wěn)性.。運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：</p><p><b>　　3．送料系統(tǒng)：</b></p><p>　　采用凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)送料的快進(jìn)

24、、休止、快退、休止，先由主軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)凸輪將工件運(yùn)至加工位置，然后由彈簧的回復(fù)力士桿件帶動(dòng)凸輪回到原位置，實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，此后，凸輪往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)送料的連續(xù)。運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：</p><p><b>　　4. 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

25、桿從動(dòng)件，則凸輪就會(huì)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(huì)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。運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：</p><p>　　第7章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　傳動(dòng)比分配：</b></p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和工件生產(chǎn)的速度，確定系

26、統(tǒng)總的傳動(dòng)比為</p><p>　　i==n輸入/n輸出=1450/1=1450 （5-1）</p><p>　　對(duì)于定軸齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)部分，由齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度確定齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)</p><p>　　m=4齒輪齒數(shù)：設(shè)定Z1=20，因?yàn)辇X輪1直接與電動(dòng)機(jī)連接，所以n1=1450 令i12=n1/n2=Z2/Z1=4 所以n2=362.5

27、0;z2=80 令Z2 `=20，n 2`=n2=362.5≈360 i2`3=5=n2 `/n3=Z3/Z2 ` 所以n3=72， Z3=100 最后確定蝸桿齒數(shù) 蝸桿轉(zhuǎn)速=n3=72，所以i=72/1=72 所以n蝸桿=1，Z蝸桿=72</p><p><b>　　齒輪參數(shù)</b>

28、;</p><p>　　機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖5.1所示：</p><p>　　圖5.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p>　　第8章 半自動(dòng)鉆床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖</p><p>　　綜合本組劉志飛和楊明堯同學(xué)的機(jī)構(gòu)選型，做出的半自動(dòng)鉆床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，如圖6.1所示</p><p>　　圖6.1半自動(dòng)鉆床的總體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖<

29、;/p><p>　　該系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)變速傳動(dòng)將電機(jī)的1450r/min降到主軸的2r/min，與傳動(dòng)軸相連的凸輪機(jī)構(gòu)控制送料，定位，和進(jìn)刀等工藝動(dòng)作，最后由凸輪機(jī) 通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)齒條上下平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng),這樣動(dòng)力頭也就能帶動(dòng)刀具平穩(wěn)地上下移動(dòng)從而保證了較高的加工質(zhì)量。</p><p>　　第9章 部分構(gòu)件三維圖</p><p>　　帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖9-1&

30、lt;/p><p><b>　　圖9-1</b></p><p>　　齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖9-2</p><p><b>　　圖9-2</b></p><p><b>　　第10章 參考資料</b></p><p>　?。?］朱理．機(jī)械原理［Ｍ］．北京：高等教

31、育出版社，2008：15-200</p><p>　　［2］鄒慧君．機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250</p><p><b>　　第11章 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)很快就過(guò)去了，雖然過(guò)程非常的辛苦，但是總的說(shuō)來(lái)我得到了極大的收獲。經(jīng)歷了之前的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和金工實(shí)習(xí)，我對(duì)機(jī)械行業(yè)有

32、了一定的感性的直觀上的認(rèn)識(shí)，而這次的課程設(shè)計(jì)則更多的給我理性上的認(rèn)識(shí)，從更高的層面認(rèn)識(shí)機(jī)械專業(yè)。</p><p>　　經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì),我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了最初的一些印象。剛開(kāi)始的時(shí)候，因?yàn)樽约簭膩?lái)沒(méi)有接觸過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)，只是學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)的機(jī)械原理知識(shí)，所以感覺(jué)無(wú)從下手。后來(lái)在老師的耐心指導(dǎo)下，我在圖書館翻閱了各種資料，在網(wǎng)上也參考了很多這方面的資料，終于找到了下手的方法。</p><p>　　由于這次

33、的設(shè)計(jì)內(nèi)容比較的多，所以我深深的感受到了合作的重要性。在設(shè)計(jì)中我和同組的同學(xué)經(jīng)常會(huì)遇到很多問(wèn)題，自己根本沒(méi)有辦法解決，這時(shí)我們都會(huì)在一起討論商量對(duì)策，這使我們的設(shè)計(jì)速度快了很多，也少走了很多的彎路。因?yàn)橐鲌D的原因，這次設(shè)計(jì)讓我好好的復(fù)習(xí)了之前學(xué)過(guò)的CAD以及WORD，同時(shí)提醒了我CAD對(duì)我們機(jī)械專業(yè)的重要性。因?yàn)楹芏嗖僮骷记晌叶歼€不會(huì)，所以一個(gè)很簡(jiǎn)單的圖，往往要做很久，甚至根本做不出來(lái)，這告訴我我以前學(xué)習(xí)的只是皮毛，自己還是要多多的練

34、習(xí)和自學(xué)才可以。我相信在未來(lái)的發(fā)展中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)將是每個(gè)設(shè)計(jì)人員必備的素質(zhì)。</p><p>　　這次學(xué)習(xí)最重要的就是我第一次學(xué)會(huì)了如何把理論知識(shí)融入實(shí)踐，如何用學(xué)過(guò)的知識(shí)逐個(gè)的解決自己在設(shè)計(jì)中遇到的各種問(wèn)題。這對(duì)我以后參加設(shè)計(jì)工作，甚至是以后的就業(yè)都有極大的意義，對(duì)我以后工作的極大啟蒙作用。同時(shí)在以后的工作中我也要擺正自己的心態(tài)，因?yàn)槊總€(gè)設(shè)計(jì)都是很辛苦的，都包含了設(shè)計(jì)者很大的心血，所以我一定要抱著謙虛的態(tài)度好