半自动钻床课程设计

1、专业综合训练说明书设计题目:半自动钻床级:名：号：. 指导老师：_ 绩:间：目录、设计要求二、原动机得选择-七、机构运动总体方案图（机构运动简图）-0 4三、设计工作原理05四、功能分解图，执行构件动作五、运动方案得选择一六、执行机构设计过程及尺寸计算 八、工作循环图九.对设计结果进行分析与讨论19十.参考文献主要结果1、1设计题目、设计要求设汁加丄所示工件ei2mm孔得半自动钻床。进刀机构负责动力头得升降，送料机构将被加工工件推入加工位置，并山定位机构使被加工工件可靠固定。进料机构工作行程/mm40定位机构工作行程/ mm304120>40动力头工作行程/mm15电动机转速/(r/mi

2、n)1450630CO9半自动钻床凸轮轴设计数据工作节拍（生产率）/ (ft/min；1、2设计任务1、半自动钻床至少包括凸轮机构、齿轮机构在内得三种机构;2、设讣传动系统并确定其传动比分配，并在图纸上画出传动系统图;1运动循环要求见下表.3、可采用凸轮轴得方法分配协调各机构运动。机构运动循环要求表5、设计计算其她机构;6、编写设讣讣算说明书;1. 3设计提示K钻头山动力头驱动，设计者只需考虑动力头得进刀（升降）运动。2、除动力头升降机构外，还需要设计送料机构、定位机构。各机构计算与说明主要结果原动机得选择2、1原动机得分类原动机得种类按其输入能量得不同可以分为两类:A 一次原动机此类原动机就

3、是把自然界得能源直接转变为机械能，因此称为一次原动机。属于此类原动机得有柴油机，汽油机,汽轮机与燃汽机等.B二次原动机此类原动机就是将发电机等能机所产生得各种形态得能量转变为机械能，因此称为二次原动机。属于此类原动机得有电动机，液压马达，气压马达，汽缸与液压缸等。选择原动机时需考虑得因素:1：考虑现场能源得供应悄况。2：考虑原动机得机械特性与工作制度与工作相匹配。3：考虑工作机对原动机提出得启动,过载，运转平稳，调速与控制等方面得要求。4：考虑工作环境得影响。5：考虑工作可鼎，操作简易，维修方便。6 :为了提高机械系统得经济效益，须考虑经济成本：包括初始成本与运转维护成本。综上所述，在半自动钻

4、床中最益选择二次原动机中得电动机作为原动件。三、设计工作原理3、1机构得工作原理3、2传动机构得选择与工作原理4：把原动机输出得等速回转运动转变该系统山电机驱动，通过变速传动将电机得1 45 0 r/m in降到主轴得2r/mi n，与传动轴相连得凸轮机构控制送料，定位，与进刀等工艺动作，最后 由凸轮机通过齿轮传动带动齿条上下平稳地运动，这样动力头也就能带动(1)传动机构得作用I :把原动机输出得转矩变换为执行机构所需得转矩或力。2：把原动机输出得速度降低或提高，以适应执行机构得需要 3：用原动机进行调速不经济与不可能时，采用变速传动来满足执行机构经常调要求5:实现山一个或多个动力机驱动或若干

5、个速度相同或不同得执行机构。6：山于受机体得外形,尺寸得限制，或为了安全与操作方便，执行机构不宜与原动机直接连接时，也需要用传动装置来联接。(2)传动机构选择得原则1：对于小功率传动，应在考虑满足性能得需要下,选用结构简单得传动 装置，尽可能降低初始费用。2 :对大功率传动，应优先考虑传动得效率节约能源，降低运转费用与 维修费用。3：当执行机构要求变速时，若能与动力机调速比相适应，可直接连接 或采用定传动比得传动装置;当执行机构要求变速范H大。用动力 机调速不能满足机械特性与经济性要求时，则应采用变传动比传 动：除执行机构要求连续变速外，尽量采用有级变速。4:执行机构上载荷变化频繁，且可能出现

6、过载，这时应加过载保护装置.5:主，从动轴要求同步时,应采用无滑动得传动装置。6:动装置得选用必须与制造水平相适应,尽可能选用专业厂生产得标准传动 装置，加减速器，变速器与无级变速器等。4、1功能分解图如下图送件位钻其 输工定紧将工件的定位夹 紧功能门工件定位功能。4> 2执行构件得选择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/专动比大得特 点，可满足具有较大传动比得丄作要求，故我们这里就采用行星轮系来实 现我设讣得传动。2、定位功能山于我们设计得机构要有间歇往复得运动，有当凸轮山近休到远休运 动过程中，定位杆就阻止了工件滑动，当凸轮山远休到近休运动过程中可通过

7、两侧得弹簧实现定位机构得回位，等待送料,凸轮得循环运动完成了此功 能八3、进料功能进料也要要求有一定得间歇运动，我们可以用复位弹簧来实现，然后通 过杆件连续作用于加丄原件上得力来实现建工元件得连续传递，实现进料.采用凸轮得循环运动，推动滚子使滚子摆动一个角度，通过杠杆得摆动 弧度放大原理将滚子摆动角度进行放大、可增大刀具得进给量，在杠杆得 另一端焊接一个圆弧齿轮'圆弧齿轮得摆动实现齿轮得转动，齿轮得转动 再带动动力头得升降运动实现进刀、五、运动方案得选择5、1减速机构:定轴轮系传动;传动比二n输入/n输出=75 0传动比很大，要用多级传动。如图:5、2进刀机构采用一个摆动滚子从动件盘行

8、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汽1进刀得时候，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，摆杆转动得幅度也就是等于齿廓转动得幅度，两个齿轮来传动也 具有稳性、5 . 3送料系统:采用凸轮机构实现送料得快进、休止、快退、休止，先山主轴转动带 动凸轮将丄件运至加工位置，然后山弹簧得回复力士杆件带动凸轮回到原位置,5、4定位系统：定位系统采用得就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，但如果就是平底推杆从动件，则凸轮就六、执行机构设计过程及尺寸计算6. 1送料凸轮机构机构

9、釆用如下分析凸轮机构采用直动滚子端面柱体凸轮，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，实现进料功能。只要适当地设il出凸轮得轮 廓曲线，就可以使推杆得我们所需要得运动规律，满足加工要求，而且响应 快速，机构简单紧凑。具体设讣如下:设讣基圆半径r0 = 2 0 mm,凸轮转角入=0° -30°，送料机构快进，推杆行程h=4 0mm；凸轮转角入=30° 4 5° ,送料机构休止，推杆行程h=0mni；凸轮转角入=4 5° -90° ,送料机构快退，推杆行程h =-4 0 mm：凸轮转角入=90° 3 60

10、6; ,送料机构休止，推杆行程h=0mm;6、2进刀机构得设计<1K凸轮摆杆机构得设计:（1）. Ill进刀规律，我们设计了凸轮摆杆机构，乂以齿轮齿条得啮合来实现刀头得上下运动:计算与说明主要结果(2)、用凸轮摆杆机构与圆弧形齿条所构成得同一构件，凸轮摆杆从动件得摆动就可以实现弧形齿条得来回摆动，从而实现要求；釆用滚子盘行凸轮，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、刀具得运动规律就与凸轮摆杆得运动规律一致;(3)、弧形齿条所转过得弧长即为刀头所运动得得距离。具体设计步骤如下:1.根据进刀机构得工作循环规律，设计凸轮基圆半径"=4 0 mm,中心距A二8 0 mm

11、,摆杆长度d=6 5 mm,最大摆角B为1 8° .凸轮转角入= 05 5 ° ,;凸轮转角入= 55° -2 70° ,刀具快进，凸轮转角入=270° 3 00° , B = 0°凸轮转角入=300° 3 6 0°2、设计圆形齿条，根据刀头得行程与凸轮得摆角，设计出圆形齿轮得半径r= 1 / 3 , til 3 =18° ,1=1 5 mm,3、得到 r=47. 78mnir2进刀连杆机构:根据要求，进刀机构丄作行程为15 mm,可取BCDE四杆机构得极位夹角为10度，则山得K=1 . 12,

12、急回特性不就是很明显，对进刀机构来说并无影响。各杆尺寸:AB=7 5EF=4 7 .6. 3定位凸轮推杆机构得设计:设讣基圆半径r0=4 0 mm,偏心距e=30以上尺寸满足要求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得轮廓曲 线,就可以使推杆得我们所需要得运动规律，满足加工要求，而且响应快速, 机构简单紧凑。具体设讣如下:凸轮转角入=0° -15° ,定位机构休止，推杆行程h=0mm：凸轮转角入=25° -30° ,定位机构快进，推杆行程h= 3 Omm；凸轮转角入=3 0

13、 ° 50° ,定位机构休止，推杆行程h=Omni；凸轮转角入= 50。-90。，定位机构快退，推杆行程h=-3 0mm;凸轮转角入=90。360 ，定位机构休止，推杆行程h=Omm；设讣偏心距e = 30得原因就是因为此凸轮执行得就是定位，其定位杆得行程为30故如此设计。6. 4行星轮系得计算:用行星轮系传动传动比=n输入/n输出=7 2 5传动比很大，要用多级传动。然后山主轴输出，在经过带轮传递到凸轮轴。3 主釉选用如图所示得行星轮传动，经过比较设il皮带传动机构与齿轮系传动机 构得相应参数如下表：名称皮带轮1皮带轮2半径(mm)50100皮带轮参数模数(mm)压力角(

14、° )齿数(个)直径(mm)齿轮1220145145齿轮2220181181齿轮22202525齿轮32202020齿轮参数机械系统方案E1E2E3变速机构A2A1A1送料机构B3B1B2定位机构C1C2C1进刀机构D2D1D1方案1得设讣矩阵为El= A2 B3 Cl D2七、机构运动总体方案图（机构运动简图）综上所述各机构方案择优形成如下得机械系统运动方案组合。钻床得变速装置采用定轴齿轮变速，由于设计要求传动比巧输入/ n输dl =14 50 / 1 = 145 0 ,非常大，此时再结合蜗轮蜗杆传动可以大幅度降速。机构得送料装置采用山凸轮与四杆机构得组合结构，此组合机构既可以满足

15、设计要求同时相对于其她得满足同样要求得机构乂具有尺寸小与运动可鼎得特点盘形凸轮机构把转动动力输入给四杆机构中得一个杆件从而转化为这个杆件得往复运动，此机构中得四杆机构为双摇杆机构，山此双摇杆机构实现滑块得往复运动。同时设讣凸轮尺寸来满足滑块得间歇运动与快慢交替得变速运动。机构得定位机构山凸轮机构结合四杆机构得死点来夹住工件，并按要求设讣凸轮得外形尺寸以满足定位机构同样满足间歇运动与休止机构得进刀机构山轮机构与扇形齿与齿条配合,中间采用连杆带动。先把回转运动动力转化为扇形齿得往复摆动，在通过齿轮传递给齿条，增加两个齿轮得U得就是为了使传动更加得平稳可靠。优化方案得设讣矩阵为E2= Al Bl C

16、2 Dlo半自动钻床得变速机构釆用行星轮可以实现较大幅度得速度转变，相比单纯得采用齿轮传动，次方法得选用更加经济成本相对较低，而且具有传动效率高，结构简单，传动比大得特点，可满足具有较大传动比得工作要求,占据空间也较小。ii- 算与说 明主要结果八、工作循环图钻床进刀 钻孔与退刀为一个运动循环应该保证钻床在钻孔运动循环中，定位装置与送料装置与钻头在时间与凸轮转动角 度上相互协调根据半自动钻床各执行机构得运动要求，绘制机 构系统得运动循环图如下:九、对设计结果进行分析讨论通过本次课程设讣，我感受到了设计过程中得艰辛。设计之初感觉根 本无处下手，后来通过査阅资料以及在同学与老师得得热心帮助下，根据 任务书与指导书上得要求,结合自己平时所学习得理论基础终于顺利地完成 了本次机械设讣课程设计。在此我要衷心地感谢我得老师与我得同学山于时间关系，本次课程设计还存在一些不足。在讣算方面，计算得数 据比较粗糙以及有些机构与零部件得计算没有,例如轴与轴承部分得计算就 省去了。模型仿真也存在瑕疵，模型可能比较粗糙，导致仿真得效果一般.通过这次课程设计，我对本学期学习得机械设计课程有了更好得理解， 也对以前学习得机械原理课程以及机械专业相关课程一个综合运用。同时 也认识到自己在某些方面得知