半自动钻床课程设计 - 副本

1、梧 州 学 院课程设计说明书（2013-2014学年下学期）课程名称 机械原理 设计题目 半自动钻床 系 别 电子信息工程系 专 业 机械设计及其自动化 班 级 12机械1班 组 号 第二大组第二小组 学生姓名 、 指导教师 完成时间 2014 年 6 月目录一设计参数 3二设计方案 32.1.减速装置 42.2.送料装置 42.3.工件定位装置 52.4.进刀钻孔装置 6三.运动方案总图 6四.尺寸设计 74.1.进刀凸轮设计 84.2.齿轮设计 84.3.定位凸轮设计 94.4.其他机构尺寸设计 9五机构的选择与比较 105.1传动机构的选择与比较 105.2执行机构的选择与比较 10六P

2、roe三维视图 116.1.总装三维视图 116.2.凸轮三维视图 126.3.齿轮三维视图 126.4.曲柄三维视图 13七工作小结 13八心得体会 14九参考资料 141 设计参数半自动钻床机能够实现送料、定位、和孔的一体化功能。设计要求的机床的进料机构工作行程大于等于40mm，动力钻头工作行程大于18mm，电动机转速1400r/min，每分钟2件构件加工好。 加工工件 半自动钻床设计数据参看下表： 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/minA40301514501B35252014002C3020109601二、设计方案

3、根据给定题目，我组选定方案B为主要设计方案，根据方案B给出的技术参数，电动机转速为1400r/min，工作节拍为2r/min.得出如下循环要求：凸轮轴转角10º20º30º45º60º75º90º105º270º300º360º送料快进休止快退休止定位休止快进休止快退休止进刀休止快进快进快退休止以上述所列数据设计好送料、定位、减速、进刀机构。而且选择送料机构时要考虑到被加工的构件的形状，送料机构要以直线、间隙、定量地将要加工的构件送入加工台，可用来回往复移动构件走直线轨迹段推构件向前进

4、，用定位机构来定住构件的要被加工的位置，加紧之后再钻，打好孔之后再退刀，退出时可以用送料机构送的构件推出加工台，以此来实现循环加工。2.1.减速装置通过分析，电机同时要带动皮带轮，曲柄滑块，凸轮，进刀头。由于电动机的转速是1400r/min，而设计要求的主轴转速为2r/min，可以考虑利用行星轮进行大比例的降速，然后采用蜗轮变向。考虑到蜗轮传动效率较低可以采用锥齿轮变相。 图1. 行星轮机构2.2 .送料装置进料不一定要求有间歇运动，并且其工作行程不小于50mm，我们可以这样设计：通过齿轮的啮合和皮带轮的传动将动力传递给进料机构。可以在将动力传到送料装置的皮带轮整合一个曲柄滑块装置，利用皮带轮

5、带动圆盘从而带动滑块做直线往复运动实现进料。这种设计虽然滑块滑动距离有限，但是机构简单容易实现，容错率低。 图2. 送料机构因为主轴是以2r/min的速度，所以要求滑块每一分钟走过一个行程，也就是一分钟里面一转把工件推向定位装置，第二转回到最近位置。为了保证工件能顺利进行循环加工，要把圆盘设计合理大小。2.3 .滚子凸轮间歇定位装置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。

6、 图3. 滚子凸轮（滚子省略不画）2.4 .进刀钻孔装置进刀由齿条滚子凸轮结构实现，如图5所示：图5 齿条滚子凸轮机构采用滚子凸轮机构带动齿条上下运动，从而带动两个啮合齿轮转动，又带动有齿条的钻头上下直线往复运动。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，齿条上下移动的幅度要等于齿廓转动的幅度，两个齿轮来传动也具有稳性。 3、 运动方案总图图6. 运动方案总图4、 尺寸设计4.1.进刀凸轮设计（进刀退刀机构的设计） 凸轮按照图的方位逆时针旋转，联系实际生产与各部件的位置关系，设定钻头距离工件距离为5cm，钻头的上下间歇往复运动时凸轮的连续转动运

7、动实现的，凸轮与推杆不存在差距，即知，凸轮的推程为5cm，要求推程时，使力缓慢平稳，并在远休时有充足时间制定工作，所以设定推程角200°，远休角100°，回程角+近休角60°。但原设计凸轮轮廓含有凹角，会产生刚性冲击，对零件有很大的损害，影响精度并且减少寿命，综合考虑，推程角120°，远休角100°，回程角+近休角60°。图7. 凸轮4.2. 减速齿轮设计 用行星轮系传动，Z1=35 Z2=20 Z2,=20 Z3=35 传动比iH3=700， 根据行星轮传动公式:i H3=1-iH31=1-Z2' Z1/Z3Z2由i1H=1

8、-Z2'Z1/Z3Z2，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12.203570齿轮22202040齿轮22202040齿轮322035704.3.定位凸轮设计凸轮机构采用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，机构简单紧凑。具体设计如下：基圆半径R0=40mm 滚子

9、半径Rt =10mm 偏心距e=25mm 转速w=2r/min 中心距A=80mm 摆杆长L=65mm 。凸轮转角，定位机构休止，推杆行程h=0mm。凸轮转角，定位机构快进，推杆行程h=25mm。凸轮转角，定位机构休止，推杆行程h=0mm。凸轮转角，定位机构快退，推杆行程h=25mm。凸轮转角，定位机构休止，推杆行程h=0mm。4.4其他机构尺寸设计皮带轮的设计：由于行星轮的传动比为1/700，已达到需要的减速效果，所以与发动机相连的皮带轮，还有连接着送料机构与锥齿轮的皮带轮传动比都要为1，起到传递动力的效果，而且不要设计得过大节省材料。下料采用一个薄壁圆筒固定在送料滑块的上方，工件从圆筒上方

10、落下正好落在送料滑块旁，这样设计比较简单实用且方便。5 机构的选择与比较5.1传动机构的选择与比较方案1我们选择了齿轮为减速装置。在此主要是考虑到：蜗轮蜗杆的传动功率小，损耗功率大。且在传动中啮合面易磨损。传动比大，会自锁。若采用皮带轮传动虽然传动比较平稳，结构也相对简单，制造和安装精度不像啮合传动严格，且中心距调节范围较大。但是皮带轮传动过程中传动有弹性滑动和打滑，传动效率低和不能保持准确的传动比，皮带轮的寿命较短。而齿轮传动的传递功率大，传动效率高，传动比大并且精确，机构所需空间较小，使用寿命长，可靠性强。方案2虽然蜗轮蜗杆有上述缺点，但是传动平稳，啮合冲击小，且蜗杆的齿数少，单级传动可获

11、得较大的传动比。所以我们采用蜗轮蜗杆来实现传动减速。综合分析，我们采用齿轮啮合传动实现传动减速装置。5.2执行机构的选择与比较方案1在带动钻头做往复运动时，综合各种间歇运动机构，我们采用直齿条来实现，在此我们根据钻头的形状采用滚子凸轮带动圆柱直齿条。它构造简单，机械效率高，并且能较平稳地进行工作，所以采用它。方案2在带动钻头做往复运动时，综合各种间歇运动机构，我们采用不完全齿轮来实现，它构造较小，可以腾出较多空间。但是从动轮转动和停歇的次数，时间，转角大小等变化范围较大，而且难加工。综合分析，采取方案1比较合理。6 Proe三维视图6.1.总装三维视图6.2.凸轮三维视图 6.3齿轮三维视图

12、6.4.齿条三维视图 七工作小结该方案变速机构采用行星轮的减速，由于机构尺寸较大，在实际情况中可能因为受力等原因，导致传动的不通畅或者零件的快速磨损，改进时如果采用多级齿轮变速会减轻这一问题。凸轮的设计在仿真时，由于主轴转速慢使得凸轮运动不明显，所以在凸轮设计时，应该采用方程的方式设计以消除这一问题。各传动轴在传动时受力和扭矩的不同，应该设计为不同的尺寸，但是因为知识的原因，本方案中未涉及。各个部件在空间的分配问题也因为相关知识的不足，没有充分考虑到。八心得体会到此，我们总算完成了对半自动钻床的设计。作为学机械的学生，对机械原理的课程设计是十分有必要的。我们在课堂上掌握是仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力，如何把我们的所学的专业基础课程理论知识运用到实践中去。课程设计就是为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我们感触最深的便是我们团队5人团结合作，每个人都认真完成自己分配到的工作，遇到困难时也从不退缩。为了完成这次任务，我们的组员遇到不会做的积极上网查找资料，积极的向周围的同学和老师讨论。在设计中，我们不仅注意各种构件的自身特点，还要考虑到工艺特点，加工材料，经济性，安全性，可行性等，才能让它更接近实际。其次，在这次课程设计中，我们还运用到了以前所学的专