半自动钻床结构.docx

《半自动钻床结构.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半自动钻床结构.docx（18页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、半自动钻床构造设计课程设计说明书专业班级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 设计时间： 物理与电气工程学院年 月 日名目、扌商要3二、设计任务及要求31） 设计题目及原始数据32） 设计方案提示43） 设计要求5三、设计原理5四、机构选择及其原理6五、机构运动方案比较7六、执行机构设计过程及尺寸计算13七、系统机构运动总体方案图18八、总结18九、参考文献182r 摘要1） 摘要随着科学技术、工业水平的不断进展和人们的生活条件的不断改善，消费者 的价值观念也随之变化很快，市场需求消灭多样化的特征，机械产品种类 11益增 多。例如，各种金屈切削机床、仪器仪表、重型机械、轻工机械、纺织机械、石 油

2、化工机械、交通运输机械、海洋作业机械、钢铁成套设备、办公设备、家用电 器以及儿童玩具等等。同时，这些机械产品的寿命周期也缩短。企业为了贏得市场，必需不断开发符合市场需求的产品。产品的设计与制 造，其中设计是产品开发的第一步，是打算产品的性能、质量水平、市场竞争力 的最主要因素。机械产品的设计是对产品的功能、工作原理、系统运动方案、机 构的运动与动力设计等进展分析计算，并将其转化为具体的描述以作为制造的工 作过程。其中机械产品的工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机 构的构造尺寸、力和能量的传递方式等内容都作为机械原理课程学习内容。机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要实践性教学环节

3、，在培育学生 的机械综合设计力气及创意识与力气方而起着重要作用。本次课程设计设计的 是半自动钻床构造设计，该机构中包括齿轮机构，平而连杆机构和凸轮机构等。 半向动能实现送料，定位和钻孔的一体化功能，分别由送料机构，定位机构和进 刀机构以及电动机组成。2） 关键词：齿轮机构、凸轮机构、平面连杆机构、送料、定位、进刀二、设计要求及任务1） 设计题目及原始数据半自动能实现送料，定位和钻孔的一体化功能。设计加工如以下图工件的半 自动钻床。送料机构将加匸工件推入加工位置并由定位机构使加工工件牢靠固定, 最终由进刀机构负责动刀头的升降进展钻孔工作。进料机构 工 定位机构 工方案号作行程作行程IninInn

4、l动力头 工作行程Inm电动机转速rnnB3525201400工作节拍生产率 件 min22） 设计方案提示1. 钻头需由动力头克接驱动，只需考虑动力头的升降运动。2. 需要考虑送料机构，定位机构和进刀机构间的循环。各机构运动循环见下表:3. 可承受凸轮轴的方法安排协调各机构的运动。凸轮轴转角送料定位进刀1020 30快进45 60 7590105- 270300360休止快进休止休止快进快退休止快进慢进休止休止快退休止3） 设计要求1. 半自动钻床机构至少包括齿轮机构，凸轮机构和半面连杆机构在内的三种机 构。2. 设计传动系统并确定传动比安排。3. 凸轮机构的计算以及按凸轮机构的工作要求，自

5、选从动件的运动规律，确定 基圆半径，校核最大压力角和最小曲率半径。4. 设计计算其他机构。三、 设计原理原动机输出送料、夹紧 定位、进刀 要协调工作依靠凸轮 机构半门动钻床的工作原理是利用钻头的旋转和进刀切削掉工件的余料而得到 工件尺寸。工艺动作由送料、定位、钻孔三局部组成。各机构由同一电机驱动, 运动由电动机经减速装置分成两路，一路随着传动系统传送动力到送料机构和定 位机构，分别带着凸轮做转动把握四杆机构对工件的定位和带动凸轮四杆机构控 制推杆做往复直线运动。另一路直接传送动力到钻头，把握钻头的进退，即该系 统由电动机驱动，通过变速传动将电动机的转速降到主轴上的 2rmi与n,传动 轴相连的

6、各机构把握送料、定位和进刀等工艺动作，最终由凸轮推动四杆机构, 通过齿轮传动带动齿条上下半稳地运动，这样动力头也能带动刀具半稳地上下移 动从而保证较高的加工质量。四、机构的选择及其原理依据前述设计要求，送料机构应当做往复运动，并且必需保证工作行程屮有 快进、休止和快退过程，定位机构也有休止、快进和快退过程，进刀机构有快进、 慢进、快退和休止过程。此外三个机构之间还要满足随着凸轮轴转角不同完成动 作的过程不同且相互协作。这些运动要求不愿定完全能够到达，但必需保证三者 之间相互满足凸轮不同角度时候配件完好，以及送料机构的往复运动和进刀机构 的往复循环及各个机构的间歇运动。1. 减速机构在满足设计要

7、求的状况下，应中选用经济本钱相对较低，而且具有传动效 率高,构造简洁，传动比大的特点，可满足具有较大传动比的工作要求，故这里就承受行星轮系來实现 传动。2. 送料机构进料只需把料送到，无需间歇，加上为了便利进展运动分析，因此承受了六杆机构正 置曲柄摇杆机构。3. 定位机构由于我们设计的机构要有间歇往复的运动，当凸轮由远休到近休运动过程中, 可通过两侧的弹赞实现定位，定位杆就阻挡了工件滑动，当凸轮由近休到远休运 动过程中，等待送料，凸轮循环运动完成每加工一工件实现定位一次。4. 夹紧功能在工件送到后，须得夹紧，然后才能加工，为了实现这一功能，我们承受盘 型凸轮滚子推杆机构，推杆顶端加一 V 型槽

8、，从近休到远休，实现夹紧，远休到 近休，由弹赞实现复位。5. 进刀功能承受凸轮的循环运动,推动滚子使滚子摇摆一个角度,通过杠杆的摇摆弧度放 大原理将滚子摇摆角度进展放大，可增大刀具的进给最，在杠杆的另一端焊接一 扇齿，扇齿的摇摆实现齿轮的转动，齿轮的转动再带动动力头的升降运动，从而实现进刀功能。7五、机构运动方案的比较方案的分析与比较A. 减速机构：行星轮系：由于电动机转速是1400rInin,而设计要求 主轴转速为2rmin,利用行星轮进展大比例的降速，然后利用圆锥齿 轮实现方向的转换。如图1图 1a减速比照机构：定轴轮系；传动比二 n输入n输出=700,传动比很大，要用多级传动。如图 2图

9、 2总结：由于电动机的转速是 1400rmin,而设计要求的主轴转速为 2rmin, 定轴轮系所用的齿轮半径大，齿数多，齿轮体积浩大，传动效率低，安装不便， 且不经济，所以宜承受体积小，构造紧凑，传动比大，效率高，比较经济的行 星轮系。B. 送料机构：六杆机构：承受一个六杆机构来代替曲柄滑块机构，由 于设计的钻床在空间上传动轴间跆离有点大，故一般四杆机构很难实 现这种远距离的运动。再加上四杆机构在本设计中的尺寸很小。所以 考虑到所设计的机构能够稳定的运行，因此优先选用六杆机构。由于 本设计中送料机构不需要有间歇，所以不需要凸轮机构。如图 38图 3b送料机构比照机构：曲柄滑块；如图 1-4总结

10、：由于我们设计的送料方案中，送料时间与回程时间相等，不用考虑快 进慢回、间歇，且由于设计的钻床在空间上传动轴之间的距离大，故一般四杆 机构很难实现这种远距离的运动。再加上用四杆机构在本设计中在轴线尺寸上 很小。所以考虑到所设计的机构能否稳定地运行，因此优先选用了如 3 所示的 六杆机构。说明：曲柄逆吋针转动，机构送料，送到后，曲柄连续转，滑块退出，以此 循环。C. 定位机构：凸轮机构；定位机构承受的是一个直动滚子从动件盘型 凸轮， 由于定位系统要有间歇，所以就要使用凸轮机构。相对于比照 机构节约材料， 较为便利。如图 5图 5C定彳立机构对上匕机构：弹力急回间歇机构：如图 610图 6总结：弹

11、力急回间歇机构來代替直动滚子从动件盘型凸轮，它是将旋转运动 转换成单侧停留的往复运动。这样也可以完成实际要求，但是为了使设计的机 构构造紧凑，乂能节约材料，所以还是选直动滚子从动件盘型凸轮來完成定位。说明：远休到近休，先有一段空行程，然后由弹赞夹紧，并保持设计所需要 的定位时间，然后近休到远休，定位杆退出，以此循环。D. 夹紧机构：凸轮机构：如图 7图 7d夹紧机构比照机构：不完全齿轮+齿条机构：如图 811不完全齿轮+齿条图 8总结：一开头我们承受不完全齿轮+齿条机构，这虽然能满足设计要求，但 是与凸轮机构相比，有一些缺点，首先，凸轮好加工，价格廉价，能较好地满足系统的要求，而齿轮齿 条则难

12、加工，并且性能不如凸轮好，所以我们最终采 用凸轮机构。说明：凸轮近休到远休，实现夹紧，并保持夹紧时间，然后凸轮回程，由弹费完成复位，以此循环。E. 进刀机构：凸轮+齿扇机构：承受的是一个摇摆滚子从动盘形凸轮來传递齿轮齿条机构，当进刀阶段时，凸轮在推程阶段，很简洁通过 机构传递带动齿轮齿条啮合，带动刀头来完成钻孔，摆杆转动的輛度 也等于齿廓转动的幅度两个齿轮來传动也具有稳定性。如图 9e进刀机构比照机构：凸轮+齿条机构：如图 10图 10总结：凸轮+齿条机构虽然能满足设计要求，但是与组合机构相比，存在不 耐用的缺点，为了延长使用寿命，我们小组承受组合机构。说明：凸轮近休到远休，实现空行程和加工，

13、远休到近休，由弹赞实现。六、执行机构设计过程及尺寸计算K 送料机构机构承受如下分析此为正置曲柄摇杆机构，即为夹角为 0,即行程速比系数为 1,无急回运动, 画图如下：13/777777777此为正置曲柄摇杆机构，极位夹角为 0,即行程速比系数为 1,无急回运动， 画图如下：A 点位置由功能轴和工作台的距离打算，取 A 点位坐标原点，我们假设曲 柄 AB 为7,以 AB 为原点画半径为 7 的圆，乂依据设 il 耍求将此曲柄摇杆设 i为 正置曲柄摇杆， 故在水平两位置 BI 左圆圆心利B2 右圆圆心取两个极限 位置，并假设连杆 BC 为30,以 Bl 为圆心画半径 30 的圆，以 B2 为圆心画

14、半径 为 30 的圆，两园与水平线交予 CI 和C2 两点图中 2 个圆与绿线交点，做ClC2 的中垂线，则D 点在 C1C2 的中垂线上。由公式 H = LlXDE-DC ,由此可得，DE 与 DC 的比列为 2. 5, 取 DC 为 40mm,则 DE 的尺寸定下来，为 100, D 点的坐标也定下来，得 AD 为 49. 51mm：最终数据 为 AB = 7nu; BC = 3Onmi; DE = IOOinm; EF = 60nm为适应程序，须大一些： AD = 49.5 ImnI。计算过程： = 180o K - 1 K + 1其中 0 为极位夹角,K 为行程速度变化系H = 2 L

15、lX DE DC;H= 35nmLl 取mm, DE DC = 2.5, DC 取 4Omm, DE = IOOnIm;又14Ll Ll LO LO = L2 L2 + L3 L3其中 LI：曲柄长度 L2：连杆长度L3：摇杆长度DC 段L0：机架长度取 L2 = 3Omni; L3 = 40nni;取机架长度 LO 为 50o2、 定位凸轮数据算得 LO = 49.51mm,考虑到实际加工,凸轮机构承受直动滚子盘行凸轮，且为力封闭凸轮机构，利用弹簧力來使滚 子与凸轮保持接触，实现定位功能。只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以 使推杆实现我们所需要的运动规律，满足加工要求，而且响应快速，机构

16、简洁紧 凑。具体设计如下：设计基圆半径 *0 = 70mm,偏心距 e = 0,滚子半径r = 15nm凸轮转角入=0100。 ,定位机构休止,推杆行程 h = 0;凸轮转角入=IOO-174,定位机构快进,推杆行程 h = 3Onmi;凸轮转角入=174o-186o,定位机构休止,推杆行程 h = 0;凸轮转角入=186。 260。,定位机构快退,推杆行程 h = -3Onln1；凸轮转角入=260。360,定位机构休止,推杆行程 Ii = 0;3 、夹紧凸轮数据设计基圆半径 TO = 90mrn,偏心距 e = 0,滚子半径 * = 15nm;凸轮转角入入=0168。,夹紧机构休止,推杆行

17、程 h = 0;凸轮转角入=168o-198o,夹紧机构快进,推杆行程 h = 15nm;凸轮转角入=198。 324。，夹紧机构休止,推杆行程 h = 0;凸轮转角入=324。360。,夹紧机构快退,推杆行程 h = -15mn;进刀凸轮+摆杆机构数据仃.由进刀规律，我们设计了凸轮+摆杆机构，乂以齿轮齿条的啮合来实现 刀头的上下运动;(2). 用凸轮摆杆机构和圆弧形齿条所构成的同一构件，凸轮摆杆从动件的摆 动就可以实现弧形齿条的来回摇摆，从而实现要求：承受滚子盘行凸轮，且为力封闭凸轮机构，利用 弹赏力來使滚子与凸轮保持接触.刀具的运动规律就与凸轮 摆杆的运动规律全都：(3).弧形齿条所转过的

18、弧长即为刀头所运动的的距离。具体设计步骤如下:1. 依据进刀机构的工作循环规律，设计凸轮基圆半径r = 15nm,中心距 A = 30mn,摆杆长度 d = 60nm,最大摆角 P 为 17 ,刀具总行程 H = (17 360) 2 100 29.7nm凸轮转角入=OO-150o, = 0;凸轮转角入=150。 185.71。，刀具快进， = 4.4%行程HI = 7.7mm;凸轮转角入=185.71。288。；刀具加工工件， = 12.6,行程 H2 = 22mm; 凸轮转角入=288o-360o, = 0%刀具由弹簧牵引退回，行程H = 29.7mm2. 设计圆形齿条，依据刀头的行程和凸

19、轮的摆角，设计出圆形齿轮的半径 r = m z 2 =100mm； m = 2： z(全齿)=100,现在取得齿数大于 17对D-应的齿数，也就是 17 360 100 = 4.72 5 齿，可以取 20 齿。小齿轮 m = 2; Z = 20; T = 2 Omni O行星轮系的计算：1用定轴轮系传动i = n(输入)n(输出)=003 、用行星轮系传动皮带轮 IRI = 90OnIn1；皮带轮 2R2 = 1400mm： ZI = 29; Z2 = 30; Z3 = 31; Z4 = 30 传动比 i4H = 1/900依据行星轮传动公式:i4H = 1 - i(41)H =Z3Z1 _

20、I 3129 _ 1Z4xZ2 30x30 900由于我们 B 组是 2 个每秒，所以须得再加一个增速一倍的齿轮。Z5 = 50, Z6 = 25, Z4 与 Z5 联在一根轴上，Z6 接另外一根轴带动凸轮的轴18七、系统机构运动总体方案图八、 总结经过两周的努力，我们小组最终将机械原理课程设计做完了。在这次设计过 程中，我们小组遇到了很多问题。当题目下来时，我们都是一头雾水。于是我们 开头分工，每个人在网上和图书馆里找资料。并在教师的悉心抬导下，我们确定 了最终的方案。尽管这次作业的过程是有点曲折，但是我们的收获还是很大的。 不仅仅把握了连杆机构和凸轮机构以及齿轮传动的机构设计步骤和方法，还对 AUtOCAD Word 这些软件更加的娴熟了。对我们来说，增加了我们对机构的感性 生疏，空间生疏，空间理论学问等。同时还增加了同学和教师之间的沟通。在设 计过程中表达出的身的缺乏需要我们在以后的学习中加以改进和补充，我们相 信在以后的设计中会拿出更好的作品。九、参考文献1、机械原理第八版，主编:孙桓陈作模葛文杰高等教育出版社2、机械原理课程设计手册主编：牛鸣歧王保民重庆大学出版社3、机械设计第九版，主编：濮良贵陈国定吴立言高等教育出版 社18