四工位專用機(jī)床課程設(shè)計報告

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1、- 目錄 一,功能原理和設(shè)計要求....................................................................................1 1〕工作原理 2〕設(shè)計要求 二,功能分解和運(yùn)動分析 1〕功能分解 2〕運(yùn)動分析 三,擬定運(yùn)動循環(huán)圖 四,執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型 五,傳動機(jī)構(gòu)選型 六,機(jī)械運(yùn)動方案的選擇 七,機(jī)械運(yùn)動方案簡圖 八,尺寸計算 1〕機(jī)器整體輪廓消除確實(shí)定 2〕電機(jī)的選型 3〕減速器的傳動設(shè)計 4〕槽輪的尺寸計算 5〕直動推桿圓柱凸輪的尺寸設(shè)計 九,機(jī)械運(yùn)動方

2、案的評價和改良 一,功能原理和設(shè)計要求 1. 工作原理 四工位專用機(jī)床是在四個工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件,鉆孔,擴(kuò)孔,絞孔工作,它執(zhí)行動作有兩個:一時裝有四工位工件的回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動;二十裝有由專用電動機(jī)的三把專用刀具的主軸箱的刀具的轉(zhuǎn)動和移動。 2. 設(shè)計要求 1〕頂端離開工件外表65mm,快速移動送進(jìn)了60mm后,再勻速送進(jìn)60mm〔包括5mm刀具切入量,45mm工件孔深,10mm刀具切出量〕,然后快速返回,回程和工作行程的平均速度只比K=2. 2〕刀具勻速進(jìn)給速度為2mm/s,工件裝,卸時間不超過10s. 3〕生產(chǎn)率為每小時約75件。

3、 4〕執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)裝入機(jī)體。 二. 功能分解和運(yùn)動分析 1.功能分解 通過對工作原理和設(shè)計要求的分析可知,四工位專用機(jī)床的回轉(zhuǎn)臺與主軸箱的功能分為一下幾個動作: 1〕安裝工件的回轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)動。 2〕安裝刀具的主軸箱要完成快進(jìn),勻速進(jìn)給,快速返回幾個動作。 3〕主軸箱上的刀具轉(zhuǎn)動切削工件。 2..運(yùn)動分析 設(shè)選定電動機(jī)型號為Y160M2—8,其轉(zhuǎn)速n=720r/min,P=5.5km,則四工位專用機(jī)床的一個周期的詳細(xì)運(yùn)動情況為: 1)電動機(jī)作為驅(qū)動,通過減速裝和其他齒輪系將符合要求的轉(zhuǎn)速傳遞給回轉(zhuǎn)臺上的間歇機(jī)構(gòu),使其做間

4、歇轉(zhuǎn)動,同時也將符合要求的轉(zhuǎn)速傳遞給主軸箱下的刀具移動機(jī)構(gòu),使其做符合要求的動作。 2〕當(dāng)間歇機(jī)構(gòu)開場第一次循環(huán)時,安裝,并加緊工件,間歇機(jī)構(gòu)從0°轉(zhuǎn)至90° 3〕間歇機(jī)構(gòu)從從90°轉(zhuǎn)至180°,主軸完成一次工作循環(huán)〔快進(jìn),刀具勻速進(jìn)給,快退〕。 4〕間歇機(jī)構(gòu)從180°轉(zhuǎn)至270°,主軸完成一次工作循環(huán)〔快進(jìn),刀具勻速進(jìn)給,快退〕。 5〕間歇機(jī)構(gòu)從270°轉(zhuǎn)至360°,主軸完成一次工作循環(huán)〔快進(jìn),刀具勻速進(jìn)給,快退〕,將加工好的工件取下。 三,依據(jù)運(yùn)動分析和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖 對于四工位專用機(jī)床,其運(yùn)動循環(huán)圖主要是確定回轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)和主

5、軸箱進(jìn),退刀的控制機(jī)構(gòu)的先后動作順序,以協(xié)調(diào)各執(zhí)行構(gòu)件的動作關(guān)系,便于機(jī)器的設(shè)計,安裝和調(diào)試。下邊用矩形圖的表示方法對其運(yùn)動循環(huán)圖進(jìn)展擬定。 如圖: 時間〔秒〕 0→12 12→24 24→36 36→48 間歇機(jī)構(gòu)運(yùn)動情況 勻速旋轉(zhuǎn)90°〔0到12秒〕 靜止〔12到48秒〕 主軸箱運(yùn)動情況 快進(jìn)12秒 勻速送進(jìn)60mm(12到42秒〕 快退6秒 四,執(zhí)行機(jī)構(gòu)與傳動機(jī)構(gòu)選型 根據(jù)前述要求,主軸箱刀具應(yīng)做往復(fù)運(yùn)動,行程較大,且有一段時間做勻速運(yùn)動〔進(jìn)給階段〕,并有急回特性;回轉(zhuǎn)臺做間歇轉(zhuǎn)動。這些運(yùn)動要求不一定都等得到滿足,但必須保證當(dāng)?shù)毒咦鲞M(jìn)給切削運(yùn)動

6、和回程未離開工件外表時,回轉(zhuǎn)臺靜止未轉(zhuǎn)動,這可在運(yùn)動鏈中參加運(yùn)動補(bǔ)償機(jī)構(gòu),從而使兩者的運(yùn)動到達(dá)良好的配合。與此出發(fā)構(gòu)思方案。 1,回轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)方案 方案一:槽輪機(jī)構(gòu)。如圖3—1所示槽輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)造簡單外形尺寸小,機(jī)械效率高,并能較平穩(wěn)的,間歇的進(jìn)展轉(zhuǎn)位。但因傳動時尚存在柔性沖擊,故常用于速度不高的場合。 方案二:不完全齒輪機(jī)構(gòu)。如圖3—2所示,它室友齒輪機(jī)構(gòu)演變而得到的一種間歇欲動機(jī)構(gòu)。即在主動輪上制作出一局部齒,并根據(jù)運(yùn)動時間與停歇時間的要求,在從動輪上做出與主動輪輪齒相嚙合的輪齒。當(dāng)從動輪做連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動時,從東輪做間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動。不完全齒輪的構(gòu)造簡單,制造容易,工作可靠,設(shè)計時

7、從動輪的運(yùn)動時間和靜止時間的比例可在較大圍變化。其缺點(diǎn)是有較大沖擊,故質(zhì)疑與低速,輕載場合。 圖3—1 圖3—2 方案三:棘輪機(jī)構(gòu)。如圖3—3所示,棘輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)造簡單,制造方便,運(yùn)動可靠;而且棘輪機(jī)構(gòu)軸每次轉(zhuǎn)過角度的大小可以在交大的圍調(diào)節(jié),這些都是它的有點(diǎn)。其缺點(diǎn)是工作時有較大的沖擊和噪聲,而且運(yùn)動精度較差。所以,棘輪機(jī)構(gòu)常用于速度較低和載荷不大的場合。 2. 主軸箱刀具移動機(jī)構(gòu)方案 方案一:凹槽圓柱凸輪機(jī)構(gòu)。如圖3—4所示,當(dāng)具有凹槽的圓柱凸輪回轉(zhuǎn)時,其凹槽的側(cè)面通過嵌于凹槽中的滾子迫使連接與主軸

8、箱相連結(jié)的桿一起運(yùn)動,是進(jìn)刀和退刀的運(yùn)動規(guī)律如何,則決定于凹槽曲線的形狀。 凸輪機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線,就可以使推桿的到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律,而且響應(yīng)快速,機(jī)構(gòu)簡單緊湊。凸輪機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是凸輪廓線與推桿之間為點(diǎn),線接觸,易磨損,凸輪制造困難。 圖3—3 圖3—4 方案二:盤形凸輪機(jī)構(gòu)。如圖3—5所示,是經(jīng)過電動機(jī)帶動傳動帶及齒輪減速后由齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動及齒輪減速后,有齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動的,因而其運(yùn)行角速度是常量。但因?yàn)槠渫馆喬幱跈C(jī)床機(jī)箱外部,并

9、且其返程機(jī)構(gòu)復(fù)雜。 方案三:凸輪連桿機(jī)構(gòu)。如圖3—6所示,經(jīng)過電動機(jī)帶動傳動帶及齒輪減速后由凸輪推動與主軸箱相連接的L行連桿,從而使主軸箱隨凸輪決定的運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動。但此機(jī)構(gòu)本身L型連桿尺寸過大,不能適合的至于機(jī)箱。 圖3—5 圖3—6 3,減速機(jī)構(gòu)方案 方案一:定軸輪系減速器。如圖:3—7 傳動比:N電機(jī)/N主軸=720r/min/1r/min 圖3—7 方案二:采用外嚙合行星齒輪減速器。如圖

10、3—8 傳動比:N電機(jī)/N主軸=720r/min/1r/min 圖3—8 四,機(jī)械運(yùn)動方案選型 由表列4—1 功能元 功能元解〔匹配機(jī)構(gòu)〕 1 2 3 回轉(zhuǎn)臺間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 棘輪機(jī)構(gòu) 主軸箱刀具移動機(jī)構(gòu) 凹槽圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 盤裝凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪連桿機(jī)構(gòu) 傳動機(jī)構(gòu) 定軸輪系減速器 外嚙合行星齒輪減速器 由排列組合原理可以計算得到,共有: N=3*3*2=18 種方案可供選擇。 從這些方案中剔除明顯不合理的在進(jìn)展綜合評價,綜合評價指標(biāo)為:

11、 1〕是否滿足預(yù)定的運(yùn)動要求。 2〕運(yùn)動鏈機(jī)構(gòu)的順序安排是否合理; 3〕運(yùn)動準(zhǔn)確。 4〕制造難易; 5〕本錢上下。 6〕是否滿足環(huán)境,動力源,生產(chǎn)條件等的限制條件; 根據(jù)以上綜合評價指標(biāo),最后選擇出以下較好的方案:槽輪機(jī)構(gòu)+凹槽圓柱凸輪機(jī)構(gòu)+外嚙合行星輪減速器。 五,畫出機(jī)械運(yùn)動方案簡圖 根據(jù)上網(wǎng)查詢資料和文件初步擬定四工位外形尺寸,畫出此方案示意圖 此方案中,電動機(jī)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu),將動能傳遞給帶輪,通過動能傳遞給帶輪,通過帶輪 分兩路將扭矩傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu),一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給槽輪機(jī)構(gòu),是工作臺作間歇轉(zhuǎn)動;另一

12、路通過行星輪系減速夠?qū)⑴ぞ貍鬟f給移動推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu),使主軸箱完成進(jìn),退刀的動作。兩路傳動機(jī)構(gòu)相互配合,相互合作,共同和完成額定加工功能和加工任務(wù)。 六,對傳動機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)展運(yùn)動尺寸計算 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸計算包 括機(jī)器的整體的輪廓尺寸、 各機(jī)構(gòu)的空間相對位置和各 零部件的尺寸大小。對于四 工位專用機(jī)床,本文將從整 體輪廓、電機(jī)選型、減速器 配置、間歇機(jī)構(gòu)、移動控制 機(jī)構(gòu)等幾個方面對其運(yùn)動尺 寸進(jìn)展計算和擬定??紤]到 尺寸計算的難易程度和機(jī)構(gòu) 的加工精度上下,下面將以 方案Ⅰ為對象,重點(diǎn)對其各 組

13、成機(jī)構(gòu)進(jìn)展運(yùn)動尺寸的計 算。 1.機(jī)器整體輪廓大小確實(shí)定 根據(jù)上網(wǎng)查詢的資料和文件初步擬定四工位專用機(jī)床的外形尺寸和各機(jī)構(gòu) 的大體空間相對位置如圖8 所示,用以檢查并校核其部執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否能裝入機(jī) 體,也是作為部機(jī)構(gòu)尺寸計算和設(shè)計的重要參考。 2.電機(jī)的選型 對于電機(jī)的選擇,主要的參考指標(biāo)有以下幾點(diǎn): 1 〕原動機(jī)的啟動、過載、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、調(diào)速和控制等方面是否滿足要求; 2 〕工作環(huán)境的影響; 3 〕工作是否可靠,操作是否簡易,維修是否方便; 4 〕額定功率是否滿足負(fù)載需要; 5 〕工作是否可靠,

14、操作是否簡易,維修是否方便 綜合考慮以上因素,并結(jié)合四工位專用機(jī)床的整體輪廓尺寸,選擇型號為 Y160M 2-8的三相異步電動機(jī),其額定功率為5.5kW ,最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之 比為2.0,效率85% ,功率因素0.74,轉(zhuǎn)速n = 720r / min 。 3.減速器的傳動計算 選定電動機(jī)的的轉(zhuǎn)速n =720r / min ,而槽輪機(jī)構(gòu)和圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速 n1=60/48= 1.25r / min ,整個傳動機(jī)構(gòu)的傳動比為k =576 ,故對于減速器的功能要 求為其傳動比為576,根據(jù)"機(jī)械原理"第五章輪系傳動的知識,對如圖9 所示 的行星輪系機(jī)構(gòu)進(jìn)展詳

15、細(xì)設(shè)計。 其中,各齒輪擬定為:z1=24,z2=25,z2'=24,z3'=23.考慮到其所占空間的模數(shù)可取m=3,采用正常齒制。 圖6—1行星輪系傳動機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)的傳動比: I13=w1-wH/w3-wH=w1-wH/-wH=Z2Z3/Z2=575/576 即得w1-wH/-wH=575/576 由此可得iH1=576 齒輪嚙合最大中心距 ama*=m/2(z1+z2)=3/2(24+25)=73.5mm 則在為裝外殼時機(jī)構(gòu)的寬度活搞的最大尺寸為 Bma*=2ama*=2*7305=147mm 上述計算說明,所選的齒輪齒數(shù)是比擬符

16、合傳動比要求的,并且傳動機(jī)構(gòu)外形小巧,構(gòu)造緊湊,有著非常準(zhǔn)確的傳遞性能及較為簡單的工藝性能,符合機(jī)械傳動的方案設(shè)計要求。 4,槽輪的尺寸計算 結(jié)合本課題的設(shè)計的要求,如圖6—3所示,對槽輪各局部尺寸進(jìn)展計算。 1〕槽數(shù)z 按工位要求定位4 2〕中心距a 按構(gòu)造情況確定a=150mm

17、 3〕圓銷半徑r 按構(gòu)造情況確定r=15mm 4)槽輪每次轉(zhuǎn)位時主動件的轉(zhuǎn)角 2α=180°〔1-2/z)=90° 5)槽間角2β=360°/z=90° 6〕主動件到圓銷中心半徑 R1=asinβ=75tan45°=106mm 7)R1與a的比值 λ=R1/a=sinβ= 8)槽輪外圓半徑 R2= 9〕槽輪槽深h≥a(λ+cosβ-1)+r=77.1mm 取h=80mm 10)運(yùn)動系數(shù) k=z-2/2z=1/4(n=1,n為圓銷數(shù)〕 5. 直動圓柱凸輪的尺寸 如圖即為凹槽凸輪的簡圖〔如圖6—4〕,由于次凸輪的輪廓曲線為一空間曲線,不能直接在平面上表示,但圓柱面展開為平面后,次凸輪就成為一平面移動凸輪。此時可以用設(shè)計盤形凸輪輪廓曲線的方法做出圓柱凸輪的輪廓曲線展開圖。 圖6—4 圓柱凸輪的簡圖 . z

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