四工位机床课程设计.doc

江西理工大学应用科学学院课程设计目录1 设计任务书1.1 设计任务021.2 设计要求022 方案设计与选择2.1 回转台的间歇转动032.1.1 棘轮机构032.1.2 槽轮机构（马尔它机构）032.1.3 不完全齿轮机构 042.1.4 凸轮式间歇运动机构042.2主轴箱的往复移动052.2.1 曲柄滑块机构052.2.2 圆柱凸轮机052.2.3 盘形凸轮机构062.2.4 凸轮连杆机构062.3 减速机构072.3.1 蜗轮蜗杆机构072.3.2 链传动机构072.3.3 定轴轮系072.3.4 外啮合行星轮系082.4 方案选择082.4.1 方案列表082.4.2 选择标准082.4.3 方案比较082.5 机械运动循环图092.6 数据计算102.6.1 减速机构102.6.2 主轴箱的往复移动102.6.3 回转台的间歇转动102.7 参考资料111 设计任务书1.1 设计任务： 1 按工艺动作过程拟定机构运动循环图 2 进行回转台间歇机构，主轴箱道具移动机构的选型，并进行机械运动方案评价和选择 3 按选定的电动机和执行机构的运动参数进行机械传动方案的拟定 4 对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计 5 在2号图纸上画出最终方案的机构运动简图 6 编写设计计算说明书 。1.2 设计要求：1 刀具顶端离开工作表面65mm，快速移动送进60mm后，再匀速送进60mm（包括5mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量，如图所示），然后快速返回。回程和进程的平均速度之比K=2。 2 刀具匀速进给速度为2mm/s，工件装卸时间不超过10s。 3 机床生产率每小时约75件。 4 执行机构及传动机构能装入机体内。 5 传动系统电机为交流异步电动机，功率1.5Kw，转速960r/min。例图 专用机床2 方案设计与选择2.1 回转台的间歇转动2.1.1 棘轮机构工作原理：摆杆往复摆动，棘爪推动棘轮间歇转动。优点：结构简单、制造方便、运动可靠、转角可调。缺点：工作时有较大的冲击和噪音，运动精度较差。适用于速度较低和载荷不大的场合。 图一 棘轮机构2.1.2槽轮机构（马尔它机构）组成：带圆销的拨盘、带有径向槽的槽轮。拨盘和槽轮上都有锁止弧：槽轮上的凹圆弧、拨盘上的凸圆弧，起锁定作用。工作过程：拨盘连续回转，当两锁止弧接触时，槽轮静止；反之槽轮运动。特点：结构简单、制造容易、工作可靠、机械效率高，能平稳地、间歇地进行转位。因槽轮运动过程中角速度有变化 ，不适合高速运动场合。 图二 槽轮机构2.1.3 不完全齿轮机构 工作原理：在主动齿轮只做出一个或几个齿，根据运动时间和停歇时间的要求在从动轮上做出与主动轮相啮合的轮齿。其余部分为锁止圆弧。当两轮齿进入啮合时，与齿轮传动一样，无齿部分由锁止弧定位使从动轮静止。优点：结构简单、制造容易、工作可靠、从动轮运动时间和静止时间的比例可在较大范围内变化。缺点：从动轮在开始进入啮合与脱离啮合时有较大冲击，故一般只用于低速、轻载场合。 图三 不完全齿轮机构2.1.4 凸轮式间歇运动机构 工作原理：圆柱凸轮连续回转，推动均布有柱销的从动圆盘间歇转动。特点：从动圆盘的运动规律取决于凸轮廓线的形状。优点：可通过选择适当的运动规律来减小动载荷、避免冲击、适应高速运转的要求。定位精确、且结构紧凑。缺点：凸轮加工较复杂、安装调整要求严格。 图四 凸轮式间歇运动机构2.2 主轴箱的往复移动2.2.1 曲柄滑块机构用于从动件行程较大或承受重载工作场合，可以实现移动、摆动等复杂运动规律或运动轨迹。优点：结构简单，制造容易，工作可靠，传动距离较远，传递载荷较大，可实现急回运动规律，加工方便,易于得到较高的制造精度。缺点：但不易获得匀速运动或其他任意运动规律，传动不稳定，冲击与振动较大。 图五 曲柄滑块机构2.2.2圆柱凸轮机构圆柱凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从动件的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任意预期运动。优点：它结构简单、紧凑，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任意的运动规律。缺点：在传动中会产生轴向力。 图六 圆柱凸轮机构2.2.3 盘形凸轮机构特点：用于从动件行程较小和载荷不大以及要求特定运动规律的场合。优点：结构紧凑，工作可靠，调整方便，可获得任意运动规律。缺点：有可能出现运动失真，还有可能发生自锁。但动载荷较大，传动效率较低。 图1 图2 图七 盘形凸轮机构2.2.4 凸轮连杆机构优点：可实现急回运动规律结构紧凑，工作可靠，调整方便，可获得任意运动规律。缺点：动载荷较大，传动效率较低，传动不稳定，冲击与振动较大。 图八 凸轮连杆机构2.3 减速机构2.3.1 蜗轮蜗杆机构优点：传动平稳无噪声，结构紧凑，传动比大，可作成自锁蜗杆。缺点：自锁蜗杆传动的效率很低，低速传动时磨损严重，中高速传动的蜗轮齿圈需贵重的减磨材料（如青铜），制造精度要求较高，刀具费用昂贵。应用：用于大传动比减速装置（但功率不宜过大）、增速装置、分度机构、起重装置、微调进给装置、省力的传动装置。2.3.2 链传动机构 图九 蜗轮蜗杆机构优点：轴向距离较大，平均传动比为常数，链条元件间形成的油膜有吸振能力，对恶劣环境有较强的适应能力，工作可靠，轴上载荷较小。缺点：瞬时运转速度不均匀，高速时不如带传动平稳。链条工作时因磨损伸长后容易引起共振，一般需增设张紧和减振装置。应用：用于传递较远距离的两轴的回转运动或动力。 图十 链传动机构 图十一 定轴轮系2.3.3 定轴轮系优点：载荷和速度的许用范围大，传动比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。缺点：制造和安装精度要求较高，精度低时传动噪声较大，无过载保护作用。2.3.4 外啮合行星轮系优点：载荷和速度的许用范围大，传动比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。缺点：制造和安装精度要求较高，精度低时传动噪声较大，无过载保护作用。 图十二 外啮合行星轮系2.4 方案选择2.4.1 方案列表根据该机床包含两个执行机构，即主轴箱移动机构和回转台的回转机构。主轴箱移动机构的主动件是圆柱凸轮，从动件是刀架，行程中有匀速运动段（称工作段），并具有急回特性。要满足这些要求，需要将几个基本机构恰当地组合在一起来满足上述要求。实现上述要求的机构组合方案可以有许多种。回转台的间歇转动主轴箱的往复移动减速机构棘轮机构曲柄滑块机构蜗轮蜗杆机构槽轮机构圆柱凸轮机构链传动机构不完全齿轮机构盘形凸轮机构定轴轮系凸轮式间歇运动机构凸轮连杆机构外啮合行星轮系2.4.2 选择标准：工作台回转以后是否有可靠的定位功能，主轴箱往复运动的行程在115mm以上，所选机构是否能在给定空间内完成运动要求。机构的运动和动力性能、精度在满足要求的前提下，传动链是否能尽可能短，且制造和安装方便。加工工件的尺寸变化后，是否能够方便的进行调整和改装。2.4.3 方案比较：（1）回转台的间歇转动：可选槽轮机构与不完全齿轮机构，这两个机构有：运动精确，加工与安装相对简单的优点。 （2）主轴箱的往复移动：因曲柄滑块机构无极回特性，所以不合题意。其余三种特性差不多，因圆柱凸轮机构计算简便，所以我选圆柱凸轮。图如下： 图十三 齿轮凸轮运动方案 图十四 凸轮连杆运动方案（3）减速机构：减速机构分两级第一级为链减速，第二级选定轴轮系与外啮合行星轮系较合适，而且外啮合行星轮系所用齿轮少，从经济角度看，行星轮系较合适。（4）综合以上三点可得机构运动示意图如下 图十五 四工位专用机床2.5 机械运动循环图对四工位专用机床的运动循环，主要是确定工作台的间歇回转和主轴箱的往复运动的先后顺序，以利于各机构的设计、装配和调试。以主轴箱的零位角作为横坐标的起点，纵坐标表示各执行机构的起止位置。 在这里我用直观性强，可以直接看出各执行构件原动件在分配轴上所处的相位。便于各机构的设计、安装、调试的同心圆式循环图表示：2.6 数据计算2.6.1 减速机构据题意知工作周期为：T=3600s/75件=48s则圆柱凸轮的转速为：n4=60/48=1.25r/min电机转速：n=960r/min链减速后转速：n0=320/min其中连杆H的转速为：n0=320r/min所以其传动比为：i1=n0/n4=320/1.25=256=1/1-(z4*z2)/(z1*z3)由此可设：z1=16 z2=15 z3=17 z4=16其他齿轮：z5=z6=z7=z8=17不完全齿轮全齿数：b1=b2=32b1缺齿28个，b2缺齿20个。2.6.2 回转台的间歇转动 选用主动轮转一圈，从动轮转1/4圈的不完全齿轮