机械原理课程设计半自动钻床

设 计 题 目 ： 半 自 动 钻 床 第 一 章 设 计 要 求 第 二 章 功 能 分 解 第 三 章 机 构 对 比 选 用 第 四 章 机 构 组 合 第 五 章 传 动 方 案 设 计 第 六 章 运 动 协 调 性 设 计 第 七 章 机 构 设 计 第 八 章 方 案 评 价 1.1功 能 要 求 半 自 动 钻 床 机 能 够 实 现 送 料 、 定 位 、 和 孔 的 一 体 化 功 能 。 设 计 要 求 的机 床 的 进 料 机 构 工 作 行 程 大 于 等 于 40mm， 动 力 钻 头 工 作 行 程 大 于18mm， 电 动 机 转 速 1450r/min， 每 分 钟 1件 构 件 加 工 好 。 半 自 动 钻 床 机 由 送 料 机 构 ， 定 位 机 构 ， 进 刀 机 构 以 及 电 动 机 组 成 。 送料 机 构 将 被 加 工 工 件 推 入 加 工 位 置 并 由 定 位 机 构 使 被 加 工 工 件 可 靠 固定 ， 最 终 由 进 刀 机 构 负 责 动 力 头 的 升 降 来 进 行 钻 孔 工 作 。 选 择 送 料 机 构 时 要 考 虑 到 被 加 工 的 构 件 的 形 状 ， 送 料 机 构 要 以 直 线 、间 隙 、 定 量 地 将 要 加 工 的 构 件 送 入 加 工 台 ， 可 用 来 回 往 复 移 动 构 件 走直 线 轨 迹 段 推 构 件 向 前 进 ， 用 定 位 机 构 来 定 住 构 件 的 要 被 加 工 的 位 置 ，加 紧 之 后 再 钻 ， 打 好 孔 之 后 再 退 刀 ， 退 出 时 可 以 用 送 料 机 构 送 的 构 件推 出 加 工 台 ， 以 此 来 实 现 循 环 加 工 。 1.半 自 动 钻 床 至 少 包 括 凸 轮 机 构 、 齿 轮 机 构 在 内 的 三 种 机构 ； 2.设 计 传 动 系 统 并 确 定 其 传 动 比 分 配 ， 并 在 图 纸 上 画 出 传动 系 统 图 ； 3. 图 纸 上 画 出 半 自 动 钻 床 的 机 构 运 动 方 案 简 图 和 运 动 循 环图 ； 4.凸 轮 机 构 的 设 计 计 算 。 按 各 凸 轮 机 构 的 工 作 要 求 ， 自 选从 动 件 的 运 动 规 律 ， 确 定 基 圆 半 径 ， 校 核 最 大 压 力 角 与 最小 曲 率 半 径 。 对 盘 状 凸 轮 要 用 电 算 法 计 算 出 理 论 廓 线 、 实际 廓 线 值 。 画 出 从 动 件 运 动 规 律 线 图 及 凸 轮 廓 线 图 ； 5.设 计 计 算 其 他 机 构 ； 6.编 写 设 计 计 算 说 明 书 ； 10 20 30 45 60 75 90 105270 300 360送 料 快 进 休 止 快 退 休 止定 位 休 止 快 进 休 止 快 退 休 止进 刀 休 止 快 进 慢 进 快 退 休 止1.3方 案 提 示要 求 设 计 该 半 自 动 钻 床 的 送 料 、 定 位 、 及 进 刀 的 整 体 传 动 系 统 。 其 中 ： 1.钻 头 由 动 力 头 驱 动 ， 设 计 者 只 需考 虑 动 力 头 的 进 刀 （ 升 降 ） 运 动 。 2. 除 动 力 头 升 降 机 构 外 ， 还 需 要 设计 送 料 机 构 、 定 位 机 构 。 各 机 构 运动 循 环 要 求 见 下 表 。 3. 可 采 用 凸 轮 轴 的 方 法 分 配 协 调 各机 构 运 动 。 加 工 工 件 及 尺 寸 ： 半 自 动 钻 床 的 工 作 原 理 是 利 用 转 头 的 旋 转和 进 刀 切 削 掉 工 件 的 余 料 而 得 到 工 件 尺 寸形 状 。 工 艺 动 作 过 程 由 送 料 定 位 钻 孔 三 部分 组 成 。 各 个 机 构 的 运 动 由 同 一 电 机 驱 动 ，运 动 由 电 动 机 经 过 减 速 装 置 后 分 为 两 路 ，一 路 随 着 传 动 传 动 皮 带 传 送 动 力 到 定 位 机构 和 送 料 机 构 ， 分 别 带 动 凸 轮 做 转 动 控 制四 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 动 到 钻 头 的 进 退 刀 机 构 ， 控 制 钻 头 的 进退 。 基 本 运 动 为 ： 推 杆 的 往 复 直 线 运 动 ， 定 位机 构 的 间 歇 运 动 和 钻 头 的 往 复 运 动 。 此 外 ， 还 要 满 足 传 动 性 能 要 求 ：1） 送 料 定 位 进 刀 机 构 在 凸 轮 轴 不同 转 角 时 候 快 慢 行 程 不 同 。 2） 各 个 机 构 之 间 的 配 合 相 互 有 序 ，满 足 凸 轮 轴 转 角 对 应 的 性 能 要 求 。 根 据 前 述 设 计 要 求 ， 送 料 机 构 应 该 做 往 复 运 动 ，并 且 必 须 保 证 工 作 行 程 中 有 快 进 、 休 止 和 快 退过 程 。 定 位 机 构 也 有 休 止 、 快 进 、 快 退 过 程 。进 刀 机 构 有 快 进 和 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 配 合 。 这 些 运 动 要求 不 一 定 完 全 能 够 达 到 ， 但 必 须 保 证 三 者 之 间相 互 满 足 凸 轮 不 同 角 度 时 候 配 合 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 。 方 案 一 ： A1由 于 电 动 机 的 转 速 是 1450r/min， 而选 用 设 计 要 求 的 主 轴 转 速 为 1r/min。 可以 考 虑 利 用 行 星 轮 进 行 大 比 例 的 降 速 ，然 后 采 用 蜗 轮 变 向 。 方 案 二 ： 方 案 一 ： B1直 接 采 用 凸 轮 滑 块 机 构 ， 并 且 在 轮 同轴 的 齿 轮 组 合 中 加 入 不 完 全 齿 轮 以 满 足 间歇 休 止 运 动 要 求 。 方 案 二 ： B2采 用 凸 轮 与 四 杆 机 构 的 组 合 结 构 实 现 既有 快 慢 变 化 的 运 动 又 有 休 止 的 间 歇 运 动 。 方 案 三 ： B3采 用 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 之 间 的 距离 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 用 四 杆 机 构 在 本 设计 中 在 尺 寸 上 很 小 。 所 以 考 虑 到 所 设 计 的机 构 能 否 稳 定 的 运 行 因 此 优 先 选 用 了 如 下图 的 六 杆 机 构 来 实 现 。 方 案 一 ： C1利 用 四 杆 机 构 中 死 点 的 积 极 作 用 ， 选取 凸 轮 结 合 夹 紧 机 构 共 同 作 用 达 到 定 位 机构 和 间 歇 定 位 的 要 求 。 方 案 二 ： C2定 位 系 统 采 用 的 是 一 个 偏 置 直 动 滚 子 从 动 件 盘型 凸 轮 ， 因 为 定 位 系 统 要 有 间 歇 ， 所 以 就 要 使 用凸 轮 机 构 ， 但 如 果 是 平 底 推 杆 从 动 件 ， 则 凸 轮 就会 失 真 ， 若 增 加 凸 轮 的 基 圆 半 径 ， 那 么 凸 轮 机 构的 结 构 就 会 很 大 ， 也 不 求 实 际 ， 所 以 就 采 用 一 个偏 置 直 动 滚 子 从 动 件 盘 型 凸 轮 ， 它 就 可 以 满 足 实际 要 求 了 。 方 案 一 ： D1为 了 达 到 输 出 间 歇 运 动 同 时 能 够 做 到循 环 往 复 运 动 ， 采 用 凸 轮 机 构 和 扇 形 齿 与齿 条 配 合 ， 中 间 采 用 连 杆 带 动 。 先 把 回 转运 动 动 力 转 化 为 扇 形 齿 的 往 复 摆 动 ， 在 通过 齿 轮 传 递 给 齿 条 ， 增 加 一 个 齿 轮 的 目 的是 为 了 使 传 动 更 加 的 平 稳 可 靠 。 方 案 二 D2采 用 一 个 摆 动 滚 子 从 动 件 盘 行 凸 轮 机 构 来 传 递齿 轮 齿 条 机 构 .因 为 我 们 用 一 个 摆 动 滚 子 从 动 件 盘行 凸 轮 机 构 来 传 递 齿 轮 机 构 ， 当 进 刀 的 时 候 ， 凸轮 在 推 程 阶 段 运 行 ， 很 容 易 通 过 机 构 传 递 带 动 齿轮 齿 条 啮 合 .带 动 动 刀 头 来 完 成 钻 孔 ， 摆 杆 转 动 的幅 度 也 是 等 于 齿 廓 转 动 的 幅 度 ， 两 个 齿 轮 来 传 动也 具 有 稳 性 。