1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 課程名稱： 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 半自動(dòng)鉆床 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 班 級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 成 員： 指導(dǎo)教師： 日 期： 一、設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)加工所示工件12mm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。半自動(dòng)鉆床設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參看下表。 半自動(dòng)鉆床凸輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表方案號(hào)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/mm工作節(jié)拍（生產(chǎn)率）件/minC3020109601二、設(shè)計(jì)方案提示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)。2. 除動(dòng)

2、力頭升降機(jī)構(gòu)外，還需要設(shè)計(jì)送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)。各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求見下表。機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求表凸輪軸轉(zhuǎn)角10º20º30º45º60º75º90º105º270º300º360º送料快進(jìn)休止快退休止定位休止快進(jìn)休止快退休止進(jìn)刀休止快進(jìn)快進(jìn)快退休止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)。三、設(shè)計(jì)任務(wù)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)；2.設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配，并在圖紙上畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖；3. 圖紙上畫出半自動(dòng)鉆床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；4.凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)

3、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(duì)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；5.設(shè)計(jì)計(jì)算其他機(jī)構(gòu)；6.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書；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。二、設(shè)計(jì)工作原理2.1 機(jī)構(gòu)的工作原理該系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)行星輪系變速傳動(dòng)將電機(jī)的960r/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，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。首先送

4、料機(jī)構(gòu)將待加工工件向左邊推送，在此同時(shí)左邊的定位機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，在定位機(jī)構(gòu)與送料機(jī)構(gòu)都達(dá)到遠(yuǎn)休止點(diǎn)時(shí)，工件正好在需要定位的位置，工件位置定好后夾緊機(jī)構(gòu)正好夾緊工件，送料機(jī)構(gòu)與定位機(jī)構(gòu)退回，夾緊機(jī)構(gòu)通過(guò)桿件的頂死來(lái)夾緊工件，工件夾緊后動(dòng)刀頭開始工作，動(dòng)刀頭工作完后撤離，夾緊機(jī)構(gòu)撤離。在進(jìn)行加工下一個(gè)工件時(shí)，送料機(jī)構(gòu)送下一個(gè)待加工工件往左運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中將上一個(gè)已經(jīng)加工好的工件推到A口，使其掉下。如此循環(huán)往復(fù)。簡(jiǎn)圖如下：三、 功能分解圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作3.1 功能分解圖如下圖輸送圓盤工件至指定位置夾緊鉆孔后將其推走滑塊送料功能工件定位功能工件夾緊動(dòng)能工件鉆孔功能3.2 執(zhí)行構(gòu)件與運(yùn)動(dòng)方案的選擇1.減速

5、傳動(dòng)功能 由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速為960r/min，而設(shè)計(jì)要求的主軸轉(zhuǎn)速為1r/min，傳動(dòng)比高，選用經(jīng)濟(jì)成本相對(duì)較低，而且具有傳動(dòng)效率高 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,傳動(dòng)比大的特點(diǎn) ,可滿足具有較大傳動(dòng)比的工作要求，故我們這里就采用行星輪系來(lái)實(shí)現(xiàn)我設(shè)計(jì)的傳動(dòng)。利用行星輪進(jìn)行大比例的降速，比用多級(jí)齒輪減速要可行，如圖：2.定位功能 由于我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要有間歇往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，所以就要使用凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)凸輪由近休止到遠(yuǎn)休止運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 ,定位桿向前滑動(dòng)，當(dāng)凸輪由遠(yuǎn)休止到近休止運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可通過(guò)被壓縮的彈簧實(shí)現(xiàn)定位機(jī)構(gòu)的回位。它就可以滿足我們的實(shí)際要求了。3.進(jìn)料功能 進(jìn)料也要求有一定的間歇運(yùn)動(dòng)，通過(guò)凸輪來(lái)帶動(dòng)桿件擺動(dòng)，擺動(dòng)的桿件

6、通過(guò)多桿放大行程機(jī)構(gòu)將行程放大來(lái)推動(dòng)圓形工件，通過(guò)彈簧使其回位，完成進(jìn)料功能。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)力使桿件帶動(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)。4.夾緊功能夾緊機(jī)構(gòu)為增加的功能，保證工件在加工的時(shí)候工件不會(huì)移動(dòng)，夾緊機(jī)構(gòu)為凸輪帶動(dòng)的多桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)桿件的頂死來(lái)使工件夾緊，桿件的一個(gè)固定端可以改為可調(diào)節(jié)的，這樣可以固定不同規(guī)格的工件。5.進(jìn)刀功能采用凸輪的循環(huán)運(yùn)動(dòng) ,使推桿上下運(yùn)動(dòng)，推桿上設(shè)定有齒條，齒條帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)計(jì)為3個(gè)齒輪保證凸輪與動(dòng)力頭有一定的距離，不至于凸輪的運(yùn)動(dòng)

7、影響到動(dòng)力頭的運(yùn)動(dòng)，3個(gè)齒輪能使凸輪推桿上升時(shí)動(dòng)力頭向下運(yùn)動(dòng)，齒輪的帶動(dòng)能使動(dòng)刀頭運(yùn)動(dòng)更平穩(wěn)。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，鉆完孔后通過(guò)彈簧使其回位。四、工作循環(huán)圖半自動(dòng)鉆床循環(huán)表凸輪軸轉(zhuǎn)角10º20º30º45º60º75º90º105º270º300º360º送料快進(jìn)休止快退休止定位休止快進(jìn)休止快退休止進(jìn)刀休止快進(jìn)快進(jìn)快退休止定位快進(jìn)休止快退半自動(dòng)鉆床循環(huán)圖五、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程及尺寸計(jì)算1送料凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)采用如下分析

8、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 :設(shè)計(jì)基圓半徑 R0=15mm,凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)快進(jìn) , 推桿行程 h=15mm;凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)休止 , 推桿行程 h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)快退 , 推桿行程 h=-15mm;凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)休止 , 推桿行程 h=0mm;推桿的行程只有15mm，而要求的推桿行程為30mm，所以這里采用桿件放大機(jī)構(gòu)將行程放大，與推桿連接處到固

9、定端的距離為凸輪推桿長(zhǎng)度的兩倍，使送料行程達(dá)到30mm。2. 進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 由進(jìn)刀規(guī)律，我們?cè)O(shè)計(jì)了凸輪機(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)；要求的動(dòng)刀頭的行程為10mm并且有休止，所以采用凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)完成，無(wú)需放大行程， 具體設(shè)計(jì)如下 :設(shè)計(jì)基圓半徑 R0=10mm,凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)休止 , 推桿行程 h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)快進(jìn) , 推桿行程 h=5mm;凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)慢進(jìn) , 推桿行程 h=10mm;凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)快退 , 推桿行程 h=-10mm;凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)休止 , 推桿行程 h=0mm;3. 定位凸輪推桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

10、：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 :設(shè)計(jì)基圓半徑 R0=20mm, 凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)進(jìn)休止 , 推桿行程 h=0mm;凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)快進(jìn) , 推桿行程 h=20mm;凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)休止 , 推桿行程 h=20mm;凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)快退 , 推桿行程 h=-20mm;凸輪轉(zhuǎn)角 = , 送料機(jī)構(gòu)進(jìn)休止 , 推桿行程 h=0mm;4行星輪系的計(jì)算 :用定軸輪系傳動(dòng) ，傳動(dòng)比很大，要用多級(jí)傳動(dòng)。用行星輪系傳動(dòng)，根據(jù)行星輪傳動(dòng)公式： 故用行星輪系能很好的用于大傳動(dòng)比，是結(jié)構(gòu)緊湊，此設(shè)計(jì)的行星輪系的齒輪傳動(dòng)比為961比題目要求的傳動(dòng)比960大一，對(duì)于大傳動(dòng)比這可以忽略不計(jì)。4夾緊機(jī)構(gòu)夾緊機(jī)構(gòu)為增加的功能，采用桿件的頂死來(lái)夾緊工件，通過(guò)凸輪帶動(dòng)杠桿EGF做擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，E點(diǎn)帶動(dòng)CE桿使C點(diǎn)做上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)最遠(yuǎn)休止點(diǎn)時(shí)EGF桿帶動(dòng)CE桿使BC桿與CD桿正好水平，