半自動(dòng)鉆床

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 半自動(dòng)鉆床 課程設(shè)計(jì)(論文) 設(shè)計(jì)（論文）題目 半自動(dòng)鉆床 學(xué)院名稱 核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)6班 學(xué)生姓名 張迪 學(xué)生學(xué)號(hào)

2、 14 任課教師 胡波 設(shè)計(jì)（論文）成績(jī) 教務(wù)處 制 2016年 12月 27日 填寫說(shuō)明 1、 專業(yè)名稱填寫為專業(yè)全稱，有專業(yè)方向的用小括號(hào)標(biāo)明； 2、 格式要求：格式要求： ① 用A4紙雙面打?。ǚ饷骐p面打?。┗蛟贏4大小紙上用藍(lán)黑色水筆書寫。 ② 打印排版：正文用宋體小四號(hào)，1.5倍行距，頁(yè)邊距采取默認(rèn)形式（上下2.54cm，左右2.54cm，頁(yè)眉1.5cm，頁(yè)腳1.

3、75cm）。字符間距為默認(rèn)值（縮放100%，間距：標(biāo)準(zhǔn)）；頁(yè)碼用小五號(hào)字底端居中。 ③ 具體要求： 題目（二號(hào)黑體居中）； 摘要(“摘要”二字用小二號(hào)黑體居中，隔行書寫摘要的文字部分，小4號(hào)宋體)； 關(guān)鍵詞（隔行頂格書寫“關(guān)鍵詞”三字，提煉3-5個(gè)關(guān)鍵詞，用分號(hào)隔開(kāi)，小4號(hào)黑體)； 正文部分采用三級(jí)標(biāo)題； 第1章 ××(小二號(hào)黑體居中，段前0.5行) 1.1 ×××××小三號(hào)黑體×××××（段前、段后0.5行） 1.1.1小四號(hào)黑體（段前、段后0.5行） 參考文獻(xiàn)（黑體小二號(hào)居中，段前0.5行），參考文獻(xiàn)用五號(hào)宋體，參照《參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則（GB/T 7714－2005）》。

4、 專心---專注---專業(yè) 目錄 半自動(dòng)鉆床 一.設(shè)計(jì)題目 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。 圖1 加工工件 半自動(dòng)鉆床設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)參看表3。 表3 半自動(dòng)鉆床凸輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 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/min

5、D 45 35 20 1500 2 二.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。 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)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。 三.設(shè)計(jì)提示 1.鉆頭由動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)，

6、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)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)。各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求見(jiàn)表4。 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)。 表4 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)要求 凸輪軸 轉(zhuǎn)角 10o 20o 30o 45o 60o 75o 90o 105o～270o 300o 360o 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 四.運(yùn)動(dòng)方案的選擇與比較 1.減速機(jī)構(gòu) 由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是1

7、500r/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。 圖4-1 對(duì)比機(jī)構(gòu) 對(duì)比機(jī)構(gòu)：定軸輪系傳動(dòng)；傳動(dòng)比 =n輸入/n輸出 =750 傳動(dòng)比很大，要用多級(jí)傳動(dòng)。如圖4-2. 圖4-2 2.進(jìn)刀機(jī)構(gòu) 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)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

8、穩(wěn)性。 圖4-3 對(duì)比機(jī)構(gòu) 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(guò)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。 圖4-4 3.送料機(jī)構(gòu) 采用一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)送料時(shí)不要求在傳動(dòng)過(guò)程中有間歇，所以不需要使用凸輪機(jī)構(gòu)。如圖

9、4-5。 圖4-5 對(duì)比機(jī)構(gòu) 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)。 圖4-6 4.定位系統(tǒng) 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)際要求了。 圖4-7 對(duì)比機(jī)構(gòu) 采用彈力急回間歇機(jī)構(gòu)來(lái)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

10、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(lái)完成定位。 圖4-8 五.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)總體方案圖（機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖） 根據(jù)前面表3-3中實(shí)線連接的方案的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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 圖5-1 六.工作循環(huán)圖 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) 其運(yùn)動(dòng)循環(huán)如圖6-1 凸輪軸轉(zhuǎn)角 00～1000 1000～1500 1500～2700 2700～3000 3000～3600 送料 快進(jìn) 快退 定位 休止 快進(jìn) 休止 快退 進(jìn)刀

11、 休止 快進(jìn) 慢進(jìn) 休止 快退 圖6-1 七.執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程及尺寸計(jì)算 1.送料機(jī)構(gòu)分析 送料連桿機(jī)構(gòu)：采用如下機(jī)構(gòu)來(lái)送料，根據(jù)要求，進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程為45mm，可取ABCD4桿機(jī)構(gòu)的極位夾角為11.3度，則由 得K=1.19，急回特性不是很明顯，但對(duì)送料機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)并無(wú)影響。 各桿尺寸：（如圖6-1） AB=8.53 BC=84.42 CD=60 DA=60 CE=40 EF=8 該尺寸可以滿足設(shè)計(jì)要求，即滑塊的左右運(yùn)動(dòng)為45，ABCD的極位夾角為11.3度。 圖6-1 2

12、.凸輪擺桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) (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)； (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； (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°, 凸輪轉(zhuǎn)角λ=0-60°,β=0°;

13、凸輪轉(zhuǎn)角λ=60°-270°，刀具快進(jìn)，β=5°， 凸輪轉(zhuǎn)角λ=270°-300°； 凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°，β=0° 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=20mm， 3.得到r=（111）63.69mm，如圖7-2 圖7-2 3.凸輪推桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 凸輪機(jī)構(gòu)采用直動(dòng)滾子盤行凸輪，且為封閉凸輪機(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=40mm,偏心

14、距e=35 凸輪轉(zhuǎn)角λ=0°-100°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm; 凸輪轉(zhuǎn)角λ=100°-285°,定位機(jī)構(gòu)快進(jìn),推桿行程h=35mm; 凸輪轉(zhuǎn)角λ=285°-300°,定位機(jī)構(gòu)休止,推桿行程h=0mm; 凸輪轉(zhuǎn)角λ=300°-360°,定位機(jī)構(gòu)快退,推桿行程h=-35mm; 設(shè)計(jì)偏心距e=35的原因是因?yàn)榇送馆唸?zhí)行的是定位，其定位桿的行程為35故如此設(shè)計(jì)。 4.行星輪系的計(jì)算 （1）用定軸輪系傳動(dòng) 傳動(dòng)比 =n輸入/n輸出 =750 傳動(dòng)比很大，要用多級(jí)傳動(dòng)。 （2）用行星輪系傳動(dòng) Z1=35 Z2=20 Z2’=20 Z3=35 傳動(dòng)

15、比iH3=750 根據(jù)行星輪傳動(dòng)公式：i（H3）=1-i(31)H=1-Z2’Z1/Z3Z2 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(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). 八.凸輪設(shè)計(jì)分段圖輪廓圖和設(shè)計(jì)結(jié)果 一.定位凸輪 圖8-1為定位凸輪分段圖和設(shè)計(jì)結(jié)果圖 圖8-1 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） 圖8-2 圖8-3 二.進(jìn)刀凸輪 進(jìn)刀凸輪類型設(shè)計(jì)結(jié)果如圖8-4，凸輪運(yùn)動(dòng)分段如圖8-5. 圖8-4，

16、 圖8-5 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） 圖8-6 圖8-7 九.機(jī)構(gòu)的選型 一.變速機(jī)構(gòu)的選型 § 方案一： § A1由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是1500r/min，而選用設(shè)計(jì)要求的主軸轉(zhuǎn)速為2r/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。 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 二.送料機(jī)構(gòu)的選型 § 方案一： § 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。 § 方案二： § 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)。 § 方

17、案三： § B3采用一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn) 。 § 三.定位機(jī)構(gòu)的選型 § 方案一： § 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。 § 方案二： § 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(huì)失真，若增加凸輪的基圓半

18、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，它就可以滿足實(shí)際要求了。 四.進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的選型 § 方案一： § 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(guò)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。 § 方案二 § D2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)刀頭來(lái)完成鉆

19、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。 參考文獻(xiàn) [1]裘建新編著的《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》. 北京:高等教育出版社,2005 [2]《機(jī)械原理》程友聯(lián)。中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社。2007 [3]《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》鄒慧君主編 高等教育出版社。 學(xué)生學(xué)習(xí)心得 學(xué)生（簽名）： 年 月 日 誠(chéng)信承諾 本人鄭重聲明所呈交的課程報(bào)告是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。與我一同工作的同學(xué)對(duì)本文研究所做的貢獻(xiàn)均已在報(bào)告中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。 學(xué)生（簽名）： 任課 教師 評(píng)語(yǔ) 成績(jī)?cè)u(píng)定： 任課教師（簽名）： 年 月 日