半自动钻床陈富.docx

《半自动钻床陈富.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半自动钻床陈富.docx（23页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机 械 原 理设计说明书半自动钻床的设计起止日期： 2023 年 6 月 24 日 至2023 年 7 月 1 日学生姓名班级学号成绩陈富指 导 教 师 ( 签 字 )机械工程学院部 2023 年 6 月 25 日0 / 1目 录0. 设计任务书31. 工作原理和工艺动作分解42. 依据工艺动作和协调要求拟定运动循环图53. 执行机构选型64. 机械运动方案的选择和评定75. 机械传动系统的速比和变速机构116. 半自动钻床的机构运动简图147. 凸轮机构的尺度设计158. 定位凸轮速度与加速度分析分析一个位置179,局部构件的三维图1810. 参考资料2011 设计总结20进起止日期工作内容

2、度安排6.24-6.266.27-6.296.30-7.1构思该机械运动方案运动分析及作图整理说明书与辩论主要1朱理机械原理北京：高等教育出版社，2023：15-200参考资料2邹慧君机械原理课程设计北京：高等教育出版社，2023：15-250湖南工业大学课程设计任务书2023 2023 学年第 2 学期学院系、部专业班级课程名称：机械原理课程设计设计题目：半自动钻床的设计一、设计的任务与主要技术参数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牢靠固定，最终由进刀机构负责动力头的升降来进展钻孔工作。内容及任务设计参数是： 进

3、料机构工作行程 35mm；定位机构工作行程 25mm； 动力头工作行程20mm；电动机转速1400rmin；工作节拍2 件/min； 二、设计工作量要求：对设计任务课题进展工作原理和工艺动作分解，依据工艺动作和协调要求拟定运动循环图，进展执行机构选型，构思该机械运动方案，并进展的选择和评定，确定机械运动的总体方案，依据任务书中的技术参数，确定该机械传动系统的速比和变速机构，作出机构运动简图，对相关执行机构的具体尺度进展分析与设计。要求有设计说明书一份，相关图纸一至两张。完成期限：自 2023年 6 月24 日至 2023 年 7月1 日共 1周指导教师：2023 年 6 月 20 日系 教研室

4、 主任：2023 年 6 月 20 日1. 工作原理和工艺动作分解依据任务书的要求，该机械的进刀机构负责动力头的升降，送料机构将被加工工件推入加工位置，并由定位机构将加工工件牢靠固定。三个执行构件的运动形式为：(1) 动力头完成往复铅垂上下直线运动，下移到最低点后马上上移。在下移之前有一段时间是休止的，这段时间正好用于送料和定位。动力头的行程是 20mm。假设机构主动作一转完成一个运动循环，则上冲头位移线图的外形大致如图 1-1 所示。图 1-1 动力头位移线图(2) 送料机构做水平的往复运动，工作行程是 35mm。开头送料机构先快速的把胚料送到加工台，稍作停顿后马上返回，在工件的加工过程中保

5、持休止。其位移线图大致如图 1-2 所示。图 1-2 送料机构位移线图(3) 定位机构也是在水平面做往复运动，在工件加工的时候对工件起固定的作用。行程是 25mm。其位移线图大致如图 1-3 所示。图 1-3 定位机构位移线图2. 依据工艺动作和协调要求拟定运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后挨次、相位，以利于设计、装配和调试。进刀机构每完成一个运动循环，以该主动件的转角作为横坐标0,360，以各构件执行构件的位移为纵坐标做出曲线。运动循环图的位移曲线主要着眼于运动的起迄位置，依据上述表述作出钻床的运动循环图如图 2-1 所示。图 2-1 半自动钻床的运动循环图3. 执

6、行机构选型1. 减速传动功能为使本钱降低，减小机构的体积，并且提高传动效率，简化构造，增大传动比，所以我们选择承受行星轮来实现我设计的传动。2. 定位功能由于我们设计的机构要有间歇往复的运动，有当凸轮由近休到远休运动过程中定位杆就阻挡了工件滑动，当凸轮由远休到近休运动过程中可通过两侧的弹簧实现定位机构的回位，等待送料凸轮的循环运动完成了此功能。3. 进料功能进料也要要求有肯定的间歇运动，我们用圆锥齿轮来实现换向，然后通过齿轮传动，再在齿轮上安装一个直动滚子从动件盘型凸轮机构来实现进料。4. 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

7、.可增大刀具的进给量，在杠杆的另一端焊接一个圆弧齿抵圆弧齿轮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实现进刀.依据系统的运动转换功能图可构成形态学矩阵如图 3-1。由图 3-1 所示的形态学矩阵可以求出钻床系统运动方案数为： 3 3 3 3 3 3 = 729图 3-1 半自动钻床的功能-技术矩阵图4. 机械运动方案的选择和评定(1) 减速机构:由于电动机的转速是 1400r/min,而设计要求的主轴转速为 2r/min，利用星轮进展大比例的降速，然后用圆锥齿轮实现方向的转换。如图 4-1。.图 4-1 行星轮系减速机构的运动简图比照机构:定轴轮系传动;传动比=n 输入/n 输出

8、=700 传动比很大，要用多级传动。如图 4-2。(2) 动力头工作机构图 4-2 定轴轮系减速机构的运动简图承受一个摇摆滚子从动件盘行凸轮机构来传递齿轮齿条机构.由于我们用一个摇摆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，很简洁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。图 4-3 动力头工作机构的运动简图比照机构：也是承受一个摇摆滚子从动件盘行凸轮机构来传递齿轮齿条机构但比法案一简洁。但是没有杠杆，不能滑动很大的范围。如图 4-4。图 4-4 比照机构的运动简图（3） 送料机构:承受一个四

9、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问的距离有点大，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以下图的四杆机构来实现。由于本设计送料时不要求在传动过程中有间歇，所以不需要使用凸轮机构。如图 4-5。.图 4-5 送料机构运动简图比照机构：比法案一简洁，但是滑块滑动距离有限。如图 4-6。图 4-6 比照机构的运动简图（4） 定位机构:定位系统承受的是一个对心直动平底从动件盘型凸轮，由于定位系统要有间歇，所以就要使用凸轮机构。如图 4-7。图 4-7 定位机构的运动简图比照机构：比照的定位和夹紧机构和法案一不同，效率等也有所差

10、异。如图 4-8。如图 4-8 比照机构的运动简图5. 机械传动系统的速比和变速机构1. 送料机构承受如下分析送料连杆机构:承受如下机构米送料，依据要求，进料机构丁作行程为 35mm, 各杆尺寸(如图 5-1)：AB=70BC=17.5CD=26.25DA=52.5DE=8.75图 5-1 送料机构的运动简图2. 动力头机构承受如下分析:(1). 由进刀规律，我们设计了凸轮摆杆机构，又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，凸轮摆杆从动件的摇摆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，利用弹簧力来使滚子

11、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). 弧形齿条所转过的弧长即为刀头所运动的的距离。其具体体设计步骤如下: 1.依据进刀机构的工作循环规律，钻空深度为 18mm，则弧形齿条以 18mm 来回滑动设计凸轮基圆半径 r0=40mm，中心距 A=80mm,摆杆长度 d=65mm,最大摆角b 为18。凸轮转角3 3 3 3 3 3 = 729 , b = 0 。凸轮转角l = 60 - 270 。刀具快进， b = 5 。凸轮转角l = 270 - 300 。刀具快退。凸轮转角l = 300 - 360 ， b = 0 。“2. 设计圆形齿条，依据刀头的行程和凸轮的摆角，设

12、计出圆形齿轮的半径r = l / b由b = 18 ， l =20mm。3. 得到 r=63. 69mm。3. 定位机构承受如下分析:凸轮机构承受直动平底从动件盘行凸轮，且为力封闭凸轮机构，利用弹簧力来使平底与凸轮保持接触，实现定位功能。只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线， 就可以使推杆得到我们所需要的运动规律，满足加工要求，而且响应快速，机构简洁紧凑。具体设计如下：设计基圆半径 r =40mm,偏心距 e=25mm。0凸轮转角l = 0 -10 ，定位机构休止，推杆行程 h=0mm。凸轮转角l = 20 - 30 ，定位机构快进，推杆行程 h=25mm。凸轮转角l = 45 - 60 ，定位机构

13、休止，推杆行程 h=0mm。凸轮转角l = 60 - 90 ，定位机构快退，推杆行程 h=25mm。凸轮转角l = 105 - 360 ，定位机构休止，推杆行程 h=0mm。4. 行星轮系的计算：用行星轮系传动，如图 5-2.图 5-2 行星轮系的运动简图Z =35Z =20Z ,=20Z =35传动比 i =7001223H3依据行星轮传动公式:i =1-iH =1-Z ” Z /Z ZH331213 2由 i =1-Z ”Z /Z Z ，考虑到齿轮大小与传动的合理性，经过比较设计皮带传动机1H213 2构与齿轮系传动机构的相应参数如下表:6. 钻床的机构运动简图做出钻床的总体机构运动简图，

14、如图 6-1 所示图 6-1 半自动钻床的总体机构运动简图总得来说该机构首先通过减速机构到达工作要求的转速，然后将进料、定位以及动力头机构的凸轮。动力头机构由对心直动滚子从动件盘形凸轮机构通过杠杆掌握弧形齿条的的运动，再由弧形齿条与齿轮、齿轮和齿条的啮合传动掌握钻头的来回往复运动。定位机构则由弹簧是平底从动件始终紧贴凸轮，形成力封闭。再由平底通过连杆滑块的协作，把凸轮的轮廓所表示出的运动形式以平底的运动表示出来，从而获得预期的夹紧工件的运动。送料机构则是由一个圆盘与连杆滑块的协作，使滑块做往复的运动，从而使其上的工件不断的送到加工位置。由于曲柄滑块是偏心安置的，所以存在急回特性，这提高了生产率

15、。整个过程就是工件被送料机推入加工位置，此时定位机构将被加工的工件牢靠的固定住，钻头同时下降进展钻削，送料机构也同时后退。加工完成后钻头退回，这时的工件被送料机构推入，从而重复的进展加工。7. 凸轮机构的尺度设计1. 定位凸轮和夹紧凸轮由于定位机构和夹紧机构是同步的，所以定位机构的凸轮和夹紧机构的凸轮是一样的。图 7-1 为定位凸轮和夹紧凸轮设计结果。基圆半径 R =40mm 滚子半径 R =10mm 偏心距 e=25mm 转速 w=2r/min 中心距0tA=80mm 摆杆长 L=65mm 。图 7-1 定位凸轮的设计图示图 6-2 和 6-3 为定位凸轮的轮廓图(7-2 内包络线图，7-3

16、 外包络线图)图 7-2 定位凸轮的内包络线图 7-3 定位凸轮的外包络线2. 进刀凸轮进刀凸轮类型设计结果如图 7-4，凸轮运动分段如图 7-5。基圆半径 R =40，滚子半径 Rt=10偏心距 e=25 转速 w=10图 7-4 进刀凸轮的设计图示进刀凸轮的轮廓线设计如图 7-5(内包络线)和图 7-6(外包络线)图 7-5 进刀凸轮的内包络线以及运动分析图 7-6 进刀凸轮的外包络线以及运动分析8. 定位凸轮速度与加速度分析分析一个位置定位凸轮的各参数如下：基圆半径 R =40mm ， 滚子半径 Rt=10mm偏心距 e=25mm转速0w=2r/min其内包络线和外包络线的加速度和速度及

17、位移分析如图 8-1 和 8-2：图 8-1 定位凸轮的内包络线的运动分析简图图 8-2 定位凸轮的外包络线的运动分析简图9. 局部构件的三维图带传动机构，如图 9-1。图 9-1 带传动的三维图示齿轮传动机构，如图 9-2。图 9-2 齿轮啮合的三维图示10. 参考资料1,朱理机械原理北京：高等教育出版社，2023：15-2002,邹慧君机械原理课程设计北京：高等教育出版社，2023：15-25011. 设计总结一个星期的课程设计很快就过去了，虽然过程格外的辛苦，但是总的说来我得到了极大的收获。经受了之前的生疏实习和金工实习，我对机械行业有了肯定的感性的直观上的生疏，而这次的课程设计则更多的

18、给我理性上的生疏，从更高的层面生疏机械专业。经过课程设计,我对机械设计有了最初的一些印象。刚开头的时候，由于自己从来没有接触过机械设计，只是学习了根底的机械原理学问，所以感觉无从下手。后来在教师的急躁指导下，我在图书馆翻阅了各种资料，在网上也参考了很多这方面的资料，最终找到了下手的方法。由于这次的设计内容比较的多，所以我深深的感受到了合作的重要性。在设计中我和同组的同学常常会遇到很多问题，自己根本没有方法解决，这时我们都会在一起争论商量对策，这使我们的设计速度快了很多，也少走了很多的弯路。由于要作图的缘由，这次设计让我好好的复习了之前学过的 CAD 以及 WORD，同时提示了我 CAD 对我们

19、机械专业的重要性。由于很多操作技巧我都还不会，所以一个很简洁的图，往往要做很久，甚至根本做不出来，这告知我我以前学习的只是皮毛，自己还是要多多的练习和自学才可以。我信任在将来的进展中计算机关心设计将是每个设计人员必备的素养。这次学习最重要的就是我第一次学会了如何把理论学问融入实践，如何用学过的学问逐个的解决自己在设计中遇到的各种问题。这对我以后参与设计工作， 甚至是以后的就业都有极大的意义，对我以后工作的极大启蒙作用。同时在以后的工作中我也要摆正自己的心态，由于每个设计都是很辛苦的，都包含了设计者很大的心血，所以我肯定要抱着虚心的态度好好的学习。最终格外感谢学校可以给我这次时机，我将在以后的学习中，运用好这次课程设计所学习到得学问和阅历，更加好的，更加有目的性的学习理论学问。从实际运用方面，从计算机使用方面，从团队合作方面综合的提升和熬炼自己！注：本资料素材和资料局部来自网络，仅供参考。请预览后才下载，期盼您的好评与关注！