半自动钻床程设计说明书.doc

XX学校xx学院机械原理课程设计说明书设计题目： 半自动钻床 姓 名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： 年 月 日 年 月 日目录*机械原理课程设计任务书 -2*第一章 机构工作原理 -4 1.1 功能分解图 -4 1.2 绘制机械系统运动转换功能 -4*第二章 运动方案的构思与选择 -5 2.1 各个机构运动方案分析 -5 2.2 各个机构运动方案确定 -10 2.3 原动机的选择 -10*第三章 机构的参数设计及计算 -11 3.1 送料机构的计算分析 -11 3.2 进刀机构的计算分析 -11 3.3 定位机构的计算分析 -14 3.4 减速机构的计算分析 -15*第四章 机构运动简图及工作循环图 -17 4 .1 半自动钻床的机构简图 -17 4 .2 动钻床的运动循环图 -17*第五章 机构总体分析 -18*第六章 设计总结 -19机械原理课程设计任务书一、设计题目：半自动钻床设计加工图所示工件f12mm 孔的半自动钻床。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，并由定位机构使被加工工件可靠固定。 2、 初始条件 表1 机构运动循环要求 凸轮轴转角 10 2030 45 60 75 90 270 300 360 送料 快进 休止 快退 休止 定位夹紧 休止 快进及夹紧休止快退 进刀 休止 快进 工进 快退 休止 表2 设计数据方案号进料机构工作行程mm定位机构工作行程mm动力头工作行程mm电动机转速r/mm工作节拍（生产率）件/minA40301514401B35252014002C3020109601三、设计任务及要求a) 执行机构选型与设计：构思出至少3种运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经对所有运动方案进行分析比较后，选择其中你认为比较好的方案进行详细设计。该机构最好具有急回运动特性。a) 对选择的方案画出机构运动循环图b) 传动系统的设计c) 对选择的方案进行尺寸设计d) 用ADAMS或SOLIDWORKS软件对机构进行运动仿真e) 用ADAMS或SOLIDWORKS软件对机构进行运动学分析，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。f) 在2号图纸上画出最终方案的机构运动简图。g) 编写设计说明书。四、设计提示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，还需设计送料机构、定位机构。各机构运动循环要求见表1。3. 可采用凸轮轴的方法分配协调各机构运动。 第一章 机构工作原理1.1 功能分解图1.2 绘制机械系统运动转换功能第二章 运动方案的构思与选择2.1 各个机构运动方案分析（1） 减速机构由于电动机的转速是960r/min，而设计要求的主轴转速为1r/min，利用复合轮系大比例的降速，可以克服周转轮系传动比高，效率低的特点。 对比机构对比机构：定轴轮系传动；传动比 =n输入/n输出 =960 传动比很大，要用多级传动。如下图. （二）进刀机构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。 对比机构由上图简化成下图机构，由于在空间上轴与轴之间的距离较大，而下图无法大距离的装配到我们已经构想好的机构上去，故还是选用上图机构。（三）送料机构采用一个六杆机构，由于设计的钻床在空间上传动轴之间的距离有点大，且因为设计小组水平与现有知识储备有限，所以因此优先选用了如下图的六杆机构来实现。 对比机构所选用的对比的曲柄滑块机构如下图，由于在空间上轴与轴之间的距离较大，但选用下来此曲柄滑块机构的尺寸太小。故优先选用六杆机构。 （四）定位机构 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，它就可以满足我们的实际要求了。 对比机构采用弹力急回间歇机构来代替偏置直动滚子从动件盘型凸轮，它是将旋转运动转换成单侧停歇的往复运动。这样也可以完成实际要求，但是为了使设计的机构结构紧凑，又能节省材料，所以还是选偏置直动滚子从动件盘型凸轮来完成定位。2.2 各个机构运动方案确定1.减速传动功能选用经济成本相对较低，而且具有传动效率高,结构简单,传动比大的特点,可满足具有较大传动比的工作要求，故我们这里就采用复合轮系来实现我设计的传动，可以克服周转轮系传动比高，效率低的特点。2.进刀功能 采用凸轮的循环运动,推动滚子使滚子摆动一个角度,通过杠杆的摆动弧度放大原理将滚子摆动角度进行放大.可增大刀具的进给量,在杠杆的另一端焊接一个 圆弧齿轮,圆弧齿轮的摆动实现齿轮的转动,齿轮的转动再带动动力头的升降运动实现进刀.3.送料功能送料也要要求有一定的间歇运动，我们可以用六杆机构来实现，然后通过和齿轮的啮合来传递，再在主轴上安装一个直动滚子从动件盘型凸轮机构,用从动件六杆机构的滑块F直线往复运动实现送料。4.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,定位杆就阻止了工件滑动，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。2.3 原动机的选择考虑现场能源的供应情况、原动机的机械特性和工作制度与工作相匹配、工作机对原动机提出的启动，过载，运转平稳，调速和控制等方面的要求、工作环境的影响、工作可靠，操作简易，维修方便、为了提高机械系统的经济效益，须考虑经济成本：包括初始成本和运转维护成本。综上所述，在半自动钻床中最益选择电动机作为原动件。第三章 机构的参数设计及计算3.1 送料机构的计算分析送料连杆机构：采用如下机构来送料，根据要求，进料机构工作行程为30mm，可取六杆机构的极位夹角为15度，则由得K=1.2，急回特性不是很明显，但对送料机构来说并无影响。 各杆尺寸：（如下图） AB=8.53 BC=84.42 CD=60 DA=60 CE=40 EF=8该尺寸可以满足设计要求，即滑块的左右运动为30，ABCD的极位夹角为15度。3.2 进刀机构的计算分析 (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，凸轮摆杆从动件的摆动就可以实现弧形齿条的来回摆动，从而实现要求；采用滚子盘行凸轮，且为力封闭凸轮机构，利用弹簧力来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一致； (3).弧形齿条所转过的弧长即为刀头所运动的的距离。具体设计步骤如下： 1.设计凸轮基圆半径r0=40mm，摆杆长度d=65mm，最大摆角为18,凸轮转角=0-60,=0;凸轮转角=60-90，刀具快进，=5，凸轮转角=90-270；凸轮转角=270-360，=02.设计圆形齿条,根据刀头的行程和凸轮的摆角,设计出圆形齿轮的半径r=l/,由=18, l=20mm。3.得到r=63.69mm，如下图图为进刀凸轮设计结果图基圆半径Ro=40 转速W=1r/min 偏心距E=65 内包路线图外包线路图3.3 定位机构的计算分析 凸轮机构采用直动滚子盘行凸轮，且为力封闭凸轮机构，利用弹簧力来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，就可以使推杆得我们所需要的运动规律，满足加工要求，而且响应快速，机构简单紧凑。具体设计如下:设计基圆半径r0=40mm,偏心距e=20凸轮转角=0-100,定位机构休止,推杆行程h=0mm;凸轮转角=100-285,定位机构快进,推杆行程h=20mm;凸轮转角=285-300,定位机构休止,推杆行程h=0mm;凸轮转角=300-360,定位机构快退,推杆行程h=-20mm; 设计偏心距e=20的原因是因为此凸轮执行的是定位，其定位杆的行程为20故如此设计。 图为定位凸轮设计结果图基圆半径Ro=40 转速W=1r/min 摆杆长L=65 下图为定位凸轮的轮廓图内包路线图外包路线图3.4 减速机构的计算分析 传动比=100 根据周转轮传动公式： 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构与齿轮系传动机构的相应参数如下表： 皮带轮参数名称皮带轮1皮带轮2半径（mm）100100 齿轮参数模数（mm）压力角（）齿数（个）直径（mm）齿轮12.201122齿轮22201020齿轮2220918齿轮32201020齿轮42202860齿轮5220818齿轮62202044齿轮72201020第四章 机构运动简图及工作循环图4.1 半自动钻床的机构简图4.2 半自动钻床的运动循环图第五章 机构总体分析设计减速机构时，考虑到应选用经济成本相对较低，而且具有传动效率高,传动比大的特点,可满足具有较大传动比的工作要求，故我们这里就采用复合轮系来实现我设计的传动，可以克服周转轮系传动比高，效率低的特点。 设计进刀时采用了凸轮的循环运动,推动滚子使滚子摆动一个角度,通过杠杆的摆动弧度放大原理将滚子摆动角度进行放大.可增大刀具的进给量,在杠杆的另一端焊接一个 圆弧齿轮,圆弧齿轮的摆动实现齿轮的转动,齿轮的转动再带动动力头的升降运动实现进刀. 设计送料机构时考虑到进料也要要求有一定的间歇运动，我们可以用六杆机构来传递，用六杆机构上的滑块f的直线往复运动实现进料。 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,定位杆就阻止了工件滑动，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。设计过程中遇到了许多麻烦。比如因为每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找到出处或有相关的计算过程。我因为这个就吃了不少的亏，比如在我设计半自动钻床草图时我没有太注意相关尺寸，致使我设计的整体图出现了较大的结构错误，间接导致了我以后的装配图的步履维艰。 第六章 设计总结 一个时间段的机械原理课程设计结束了，通过本次课程设计感受到了设计过程中的艰辛。特别是对于从来没有经历过亲身设计的我组所有成员来说，刚开始根本感觉无处下手。在老师的指导和组员们的努力下，根据任务书和指导书上的要求，基本完成本次课程设计任务。但因为之前对三维制图软件并没有太多的接触，在绘制三维仿真视图时寸步难行。又因本组成员仅拥有两台电脑，且大家在自学和使用三维软件时悟性不高，故导致未能完成机构的三维仿真图，此乃本组课程设计的最大失败之处。同时在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题