半自动钻床机械原理课程设计大全

1、机械综合设计项目设计说明书 半自动钻床2.1设计题目设计加工图1所示工件12mm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。图1 加工工件半自动钻床设计数据参看表3。表3 半自动钻床凸轮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/minA40301514501B35252014002C30201096012.2设计任务1.半自动钻床至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。2.设计传动系统并确定其传动比分配。3. 图纸上画出半自动钻床的机构运动方案简图和运动循环

2、图。4.凸轮机构的设计计算。按各凸轮机构的工作要求，自选从动件的运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用电算法计算出理论廓线、实际廓线值。画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图。5.设计计算其他机构。6.编写设计计算说明书。7.学生可进一步完成：凸轮的数控加工，半自动钻床的计算机演示验证等。2.3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4。3. 可采用凸轮轴的方法分配协调各机构运动。表4 机构运动循环要求凸轮轴转角10203045607590105270300360

3、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三运动方案的选择与比较方案的分析与比较：(1) 减速机构：由于电动机的转速是1450r/min，而设计要求的主轴转速为2r/min，利用行星轮进行大比例的降速，然后用圆锥齿轮实现方向的转换。图4-1（1） 对比机构：对比机构：定轴轮系传动；传动比=n输入/n输出=700 传动比很大，要用多级传动。如图4-2.图4-2(3) 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

4、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（4）对比机构：在摆杆上加一个平行四边行四杆机构，这样也可以来实现传动，但是当加了四杆机构以后并没有达到改善传动的效果，只是多增加了四杆机构，为了使机构结构紧凑，又能完成需要的传动，所以选择了一个摆动滚子从动件盘行凸轮机构。 方案一： D1为了达到输出间歇运动同时能够做到循环往复运动，采用凸轮机构和扇形齿与齿条配合，中间采用连杆带动。先把回转运动动力转化为扇形齿的往复摆动，在通过齿轮传递给齿条，增加一个齿轮的目的是为了使传动更加的平稳可靠。图4-4（5） 送料系统：采用一个六杆机构来代替曲柄滑块机构，由于设计的钻床在空

5、间上传动轴之间的距离有点大，故一般四杆机构很难实现这种远距离的运动。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下图的六杆机构来实现。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（6）对比机构：所选用的对比四杆机构如下图(图4-6)，由于在空间上轴与轴之间的距离较大，但选用下来此四杆的尺寸太小。故优先选用六杆机构。 方案二： B2采用凸轮与四杆机构的组合结构实现既有快慢变化的运动又有休止的间歇运动。图4-6（7）定位系统：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

6、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。图4-7（8）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。图4-8 方案一： C1利用四杆机构中死点的积极作用，选取凸轮结合夹紧机构共同作用达到定位机构和间歇定位的要求。四.机构运动总体方案图（机构运动简图）根据前面表3-3中实线连接的方案

7、的运动简图确定本设计中半自动钻床的总体方案图如图5-1图5-1五工作循环图图5-1所示的机械系统方案的执行件需要进行运动协调设计其运动循环如图6-1凸轮轴转角00100010001500150027002700300030003600送料 快进 快退定位 休止 快进 休止 快退进刀 休止 快进 慢进 休止 快退图6-1六执行机构设计过程及尺寸计算1送料机构机构采用如下分析送料连杆机构：采用如下机构来送料，根据要求，进料机构工作行程为40mm，可取ABCD4杆机构的极位夹角为12度，则由得K=1.14，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：（如图6-1）AB=8.53 BC=8

8、4.42 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40，ABCD的极位夹角为12度。图6-12.凸轮摆杆机构的设计： (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.根据进刀机构的工作循环规律,设计凸轮基圆半

9、径r0=40mm，中心距A=80mm，摆杆长度d=65mm，最大摆角为18,凸轮转角=0-60,=0;凸轮转角=60-270，刀具快进，=5，凸轮转角=270-300；凸轮转角=300-360，=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=10mm，3.得到r=63.69mm，如图7-2图7-23.凸轮推杆机构的设计：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

10、半径r0=40mm,偏心距e=25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。4行星轮系的计算:（1）用定轴轮系传动传动比=n输入/n输出=700 传动比很大，要用多级传动。（2）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-i(31)H=1-

11、Z2Z1/Z3Z2由i(1H)=1-Z2Z1/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32203570七. 凸轮设计分段图轮廓图和设计结果一.定位凸轮图8-1为定位凸轮分段图和设计结果图图8-1图8-2和8-3为定位凸轮的轮廓图（8-2内包络线图，8-3外包络线图）图8-2图8-3二.进刀凸轮进刀凸轮类型设计结果如图8-4，凸轮运动分段如图8-5.图8-4，图8-5进

12、刀凸轮的轮廓线设计如图8-6（内包络线）和图8-7（外包络线） 图8-6图8-7I 变速机构 方案一： A1由于电动机的转速是1450r/min，而选用设计要求的主轴转速为1r/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。机构简图送料机构的选型： 方案一： B1直接采用凸轮滑块机构，并且在轮同轴的齿轮组合中加入不完全齿轮以满足间歇休止运动要求。 方案二： B2采用凸轮与四杆机构的组合结构实现既有快慢变化的运动又有休止的间歇运动。 方案三： B3采用一个六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间的距离有点大，故一般四杆机构很难实现这种远距离的运动。再加上用四杆

13、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下图的六杆机构来实现。定位机构选型 方案一： C1利用四杆机构中死点的积极作用，选取凸轮结合夹紧机构共同作用达到定位机构和间歇定位的要求。 方案二： C2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，它就可以满足实际要求了。进刀机构 方案一： D1为了达到输出间歇运动同时能够做到循环往复运动，采用凸轮机构和扇形齿与齿条配合，中间

14、采用连杆带动。先把回转运动动力转化为扇形齿的往复摆动，在通过齿轮传递给齿条，增加一个齿轮的目的是为了使传动更加的平稳可靠。 方案二 D2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。专 业:机械设计制造及其自动化班 级: 学 号: 学生姓名: 教 师：课程名称: 机械原理 日 期：2010/6/12目录一任务书工作原理及工艺动作过程-31.2、 对设计原始数据及设计要求-31.

15、3、设计任务-4二、 方案的分析2.1功能分解图、机械系统运动转换功能-42.2各个机构运动方案分析及确定-5 2.3、原动机的选择原理-10三、机构的参数设计几计算3.1、送料机构机构的计算分析-10 3.2、凸轮摆杆机构的计算分析-113.3、凸轮推杆机构的计算分析-12 3.4、行星轮系的计算分析-13 3.5、凸轮设计分段图轮廓图和设计结果-14四、机构运动总体方案图及循环图-17 五、机构总体分析-196、 设计总结-19七、参考资料-19附录一 定位凸轮机构-21附录二 运动行程图-22附录三 机构图 总效果图-24一、任务书1.1、工作原理及工艺动作过程 该系统由电机驱动，通过变

16、速传动将电机的1450r/min降到主轴的2r/min，与传动轴相连的各机构控制送料，定位，和进刀等工艺动作，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刀具平稳地上下移动从而保证了较高的加工质量。 设计加工图（一）所示工件12mm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。 图（一）1.2、设计原始数据及设计要求半自动钻床设计数据参看表（一） 表（一） 半自动钻床凸轮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/min)工作节拍（生存率）/（件/mi

17、n）A40301514501B35252014002C3020109601 要求设计该半自动钻床的送料、定位、及进刀的整体传动系统。其中： 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，还需要设计送料机构、定位机构。各机构运动循环要求见下表（二）。 3. 可采用凸轮轴的方法分配协调各机构运动。表（二） 机构运动循环要求表10203045607590105270300360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1.3、设计任务(1）.半自动钻床至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构；(2) .设计传动系统并确定其传动比分配

18、。 (3).图纸上画出半自动钻床的机构运动方案简图和运动循环图；(4).凸轮机构的设计计算。按各凸轮机构的工作要求，自选从动件的运动规律，确定基圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要用解析法计算出理论廓线、实际廓线值。画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图；(5).设计计算其他机构；(6).编写设计计算说明书；二、 方案的分析2.1功能分解图如下图图3-12.1.2、绘制机械系统运动转换功能2.2、各个机构运动方案分析及确定（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

19、构对比机构：定轴轮系传动；传动比=n输入/n输出=700 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。 对比机构在摆杆上加一个平行四边行四杆机构，这样也可以来实现传动，但是当加了四杆机构以后并没有达到改善传动的效果，只是多增加了四杆机构，为了使机构结构紧凑，又能完成需要的传动，所以选择了一个摆动滚子从动件盘行凸轮（三）送料机构采

20、用一个六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间的距离有点大，故一般四杆机构很难实现这种远距离的运动。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下图的六杆机构来实现。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。 对比机构所选用的对比四杆机构如下图，由于在空间上轴与轴之间的距离较大，但选用下来此四杆的尺寸太小。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

21、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。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

22、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.进料功能进料也要要求有一定的间歇运动，我们可以用圆锥齿轮来实现换向，然后通过和齿轮的啮合来传递，再在齿轮上安装一个直动滚子从动件盘型凸轮机构,用从动件滚子推杆的直线往复运动实现进料。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、原动机的选择原理（1） 原动机的分类原

23、动机的种类按其输入能量的不同可以分为两类：A一次原动机此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能，因此称为一次原动机。属于此类原动机的有柴油机，汽油机，汽轮机和燃汽机等。B二次原动机此类原动机是将发电机等能机所产生的各种形态的能量转变为机械能，因此称为二次原动机。属于此类原动机的有电动机，液压马达，气压马达，汽缸和液压缸等。（2） 选择原动机时需考虑的因素 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

24、维护成本。综上所述，在半自动钻床中最益选择二次原动机中的电动机作为原动件。三、机构的参数设计几计算3.1、送料机构机构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40mm，可取ABCD4杆机构的极位夹角为12度，则由得K=1.14，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40，ABCD的极位夹角为12度。3.2、凸轮摆杆机构的计算分析(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)

25、.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.根据进刀机构的工作循环规律,设计凸轮基圆半径r0=40mm，中心距A=80mm，摆杆长度d=65mm，最大摆角为18,凸轮转角=0-60,=0;凸轮转角=60-270，刀具快进，=5，凸轮转角=270-300；凸轮转角=300-360，=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

26、轮的半径r=l/,由=18, l=20mm。3.得到r=63.69mm，如下图3.3、凸轮推杆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=25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=25mm;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

27、=-25mm; 设计偏心距e=25的原因是因为此凸轮执行的是定位，其定位杆的行程为25故如此设计。3.4、行星轮系的计算分析传动比=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722010203.5、凸轮设计分段图轮廓图和设计结果一.定位凸轮如图 为定位凸轮分段图和设计结果图基

28、圆半径【Ro】=40 滚子半径【Rt】=10 转速【W】=1r/min 中心距【A】=80摆杆长【L】=65 计算步长=5图（二）和（三）为定位凸轮的轮廓图（ 二 内包络线图， 三 外包络线图） 图 （二）图 （三）二.进刀凸轮进刀凸轮类型设计结果如图，凸轮运动分段如下图基圆半径【Ro】=40 滚子半径【Rt】=10 转速【W】=1r/min 偏心距【E】=65 计算步长=5进刀凸轮轮廓线设计如图（四）（内包络线）和图（五）（外包络线） 图（四） 图（五）4、 机构运动总体方案图及循环图 设计中半自动钻床的总体方案图如下图上图 所示的机械系统方案的执行件需要进行运动协调设其运动循环如下图五、机

29、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,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。 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. 设计进料机构时考虑到进料也要要求有一定的间歇运动，我们可以用圆锥齿轮来实现换向，然后通过和齿轮的啮合来传递，再在齿轮上安装一个直动滚子从动件盘

30、型凸轮机构,用从动件滚子推杆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装配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。对于设计中涉及到的一些标准件选用，因之前学的不够扎实，以致于不得不翻阅大量的书籍，这其

31、中浪费了许多时间。六、 设计总结一个星期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来说，刚开始根本感觉无处下手。在老师的悉心指导和们的热心帮助下，根据任务书和指导书上的要求，结合自己平时的理论基础和查阅大量资料才顺利完成了这次机械原理课程设计在此我要衷心感谢我的老师和我的同学。 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的看法产生了良性的变化. 课程设计这样集体的任务光靠团队里的一个人或几个人是不

32、可能完成好的，合作的原则就是要利益均沾，责任公担。如果让任务交给一个人，那样既增加了他的压力，也增大了完成任务的风险，降低了工作的效率。所以在集体工作中，团结是必备因素，要团结就是要让我们在合作的过程中：真诚，自然，微笑；说礼貌用语；不斤斤计较；多讨论，少争论，会谅解对方；对他人主动打招呼；会征求同学的意见，会关心同学，会主动认错，找出共同点；会接受帮助，信守诺言，尊重别人，保持自己的特色。 七、参考资料1.鸣歧王保民王振莆机械原理课程设计手册重庆大学出版社2.孙桓机械原理教材高等教育出版社3.贵州大学机械原理课程设计任务书4.邹家祥现代机械设计理论与方法附录一、 定位凸轮机构 齿数为20的标

33、准齿轮 齿数为28的标准齿轮附录二、运动行程图零件首先经过送料机构由送料机构把零件推到加工位子，由定位机构固定定位机构把零件固定后，由加工机构对零件进行加工附录三、 总效果图自动钻床送进机构设计说明书班级：xxxxx组长：xx学号：xxxxxxx指导老师：xxxxxxxxx年xx月xx日- 47 -目录第一章问题的提出- 1 -1.1 项目背景- 1 -1.2 设计要求- 1 -第一章设计方案的选择- 2 -2.1关键问题- 2 -2.2 本项目采用方案- 4 -第三章机构运动分析- 5 -3.1 确定凸轮尺寸- 5 -3.2 确定各构件尺寸- 7 -第四章机构仿真- 9 -4.1凸轮仿真-

34、9 -4.2 钻头运动曲线- 10 -第五章强度校核- 11 -5.1 凸轮压力角验算- 11 -5.2 凸轮材料选择- 13 -结束语- 14 -参考文献- 15 -附录- 16 -第一章问题的提出 1.1 项目背景钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动(主运动)。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动。主要分为立式钻床、台式钻床、摇臂钻床等等。该项目主要运用于台式钻床。台式钻床简称台

35、钻，是一种体积小巧，操作简便，通常安装在专用工作台上使用的小型孔加工机床。台式钻床钻孔直径一般在13毫米以下，最大不超过16毫米。其主轴变速一般通过改变三角带在塔型带轮上的位置来实现，主轴进给靠手动操作。在台式钻床中，钻床主轴的进给运动一般是用手操纵的，往往要耗费许多时间。据统计测算，在很多情况下，用于其它辅助工作的时间比真正用于钻孔的时间多好几倍，而用于操纵的时间又占其它辅助工作时间的31%40%。因此，要提高生产率，就要对钻床进行自动化改装，其中的一个重要方面就是实现钻削工作循环的自动化，如果将送料、定位、进刀都改成自动化的，则会增加成本以及增大机构体积等。该设计主要实现钻削工作循环的自动

36、化，即采用自动送进机构，以减少操纵所用的时间。1.2 设计要求如图1所示、设送进机构的输入运动为构件1的匀速回转，其转速为n1，输出运动为刀具（钻头）的直线往复运动，行程为HH1H2，P为钻削时所受到的阻力。原始数据如下表所示：构件1转速（转分）H1(mm)H2(mm)钻削时的送进速度V(mm /S)钻削时钻头所受到的阻力P(N)钻头其它行程受到阻力P0(N)题11025201.6823000对刀具运动的具体要求是3. 由A到B，刀具的行程为H1，为刀具趋近工件的行程，要求刀具具有较高的速度；4. 由B到C，刀具的行程为H2，为钻削时的送进行程。要求刀具能够以匀速V或近似匀速送进，以保证钻孔动

37、作的完成和钻孔质量；5. 由C返回到A，刀具的行程HH1H2，为刀具的抬起（退回）行程，要求刀具具有较高的速度，其平均速度与钻削时的平均速度之比（行程速比系数）K达到或接近于2；6. 刀具退回到A时，能够在此位置停歇2秒左右，以便装卸工件。除了以上运动要求外，还要求机构具有良好的传动性能，结构紧凑、经济实用。(3) 设计方案的选择2.1关键问题本题目主要是要求机构：实现将主动件的单向均速连续转动转变为刀具的直线往复运动；实现一定的行程速比系数；实现刀具的间歇运动。下面将工程常用的能够实现上述要求的机构归结如下：（1）将转动转变为移动的机构连杆机构：如对心（偏置）曲柄滑块机构。（如图2）图 2凸

38、轮机构：如直动从动件盘形凸轮机构。（如图3）图 3齿轮机构：如齿轮齿条机构。（如图4）图 4组合机构：如凸轮连杆组合机构，齿轮连杆组合机构。（2）具有急回特性的机构连杆机构：如曲柄摇杆机构，偏置曲柄滑块机构，摆动导杆机构。凸轮机构（3）实现间歇运动的机构（2） 凸轮机构：（3） 利用连杆轨迹曲线实现的间歇运动机构（4） 组合机构：如齿轮连杆组合机构，凸轮连杆组合机构。（5） 棘轮机构（6） 槽轮机构（7） 不完全齿轮机构2.2 本项目采用方案通过使用摆动滚子从动件盘形凸轮机构以及齿轮传动、齿轮齿条传动达到要求。当进刀时，凸轮的推程阶段运行，通过齿轮齿条传动带动钻头完成钻孔。通过杠杆的放大原理将

39、凸轮的一段的运动幅度放大，达到项目要求。同时两个齿轮传动具有稳定性。弹簧使滚子和凸轮行成力闭合。根据设计思路得出草图5。图 5由于原动机的速度太快直接带动的话不能满足要求，需要减速，这里采用齿轮减速，如图6所示。图 6第三章机构运动分析 3.1 确定凸轮尺寸构件1转速（转分）H1(mm)H2(mm)钻削时的送进速度V(mm /S)钻削时钻头所受到的阻力P(N)钻头其它行程受到阻力P0(N)题11025201.6823000由于考虑到钻头的推程和回程之间的速度相反，为了避免产生刚性冲击，决定推程采用正弦加速度运动规律，回程采用等加速，等减速运动运动规律返回原来位置。设为推程的时间，为进刀25mm

40、时的时间。摆杆AB的最大摆角为考虑到摆角不能太大，因为H=45mm取则AC=86mm则凸轮运动轨迹为：图 7建立直角坐标系，建坐标原点选在O，x轴沿OA方向，如图8所示。为使主动件受力变小，则AB杆应当适当长一些。另AB为200mm，凸轮基圆半径为70mm，滚子半径为10mm，则 OB为80mm由上图中的几何关系可以写出式中所以凸轮理论轮廓线的方程式为因为滚子半径，所以凸轮实际轮廓线的方程式为 3.2 确定各构件尺寸由n=10 r/min得w=/3 rad/s T=6s而实际凸轮周期为图 8采用标准直齿圆柱齿轮（图8），传动比令小齿轮的齿数为则取模数m=2.5 则因为AC=86mm选择模数m=

41、2.5 ，该齿轮齿数为最后两个齿轮的作用是使凸轮的推程和道具的进刀一致，所以这对齿轮采用标准直齿圆柱齿轮。取m=2.5而齿条长度必大于45mm 加上余量取齿条长度为55mm综上可得（如图9）图 9（3） 机构仿真4.1凸轮仿真运用凸轮参数化仿真软件可得出各种数据（见附表）根据数据用excel绘制凸轮轮廓：（如图10）图 10凸轮角度角位移曲线为：（如图11）图 11凸轮角度速度曲线为：（如图12）图 12凸轮角度加速度曲线为：（如图13）图 134.2 钻头运动曲线由于钻头的位移H=所以钻头的时间位移曲线为：（如图14）图 14钻头的时间速度曲线为：（如图15）图 15钻头的时间加速度曲线为：

42、（如图16）图 16第五章强度校核5.1 凸轮压力角验算有数据可得压力角的分布图为：（图17）图 17由图可知推程阶段最大压力角为，回程最大压力角为，根据仿真软件可得以下结论：（如图18）图 18 5.2 凸轮材料选择凸轮材料、公差及表面粗糙度 1 凸轮和从动件接触端常用材料、热处理及极限应力HO凸轮工作条件：低速轻载凸轮材料：40、45、50从动件接触端材料：45凸轮转速n=1.52r/min结束语经过将近一个学期的努力，将半自动钻长送进机构完成。通过这次机械综合设计，我发现了很多问题，看到了自身不足，同时也收获了很多东西。1. 通过这次综合设计，我发现自身对机械原理理论知识的学习存在一定的

43、误区，尤其在做针对实际工程需要的设计不能将理论与实践融会贯通，不能灵活运用现有的知识，解决我们在设计过程中遇到的问题。2. 在送进机构的设计方案的确定过程中，我们不能综合运用现有知识，从各方面去分析方案的优缺点，确定最合适的设计方案。但是，经过这次综合训练，我们的思维得到了很好的锻炼，通过在设计中查阅不同课程、不同学科的资料，工程意识也得到了很好的培养。3. 通过这次机械综合设计，我们的创新能力有所提高，更增加了创造的激情，总是希望不断的改进，追求完美。在这次综合设计中，我们还初步熟悉了机械设计的基本过程，积累了初步的设计经验。4. 在这次机械综合设计中，我们不仅用到了机械原理和机构学中的知识

44、，也用到了各种软件，如Matlab、Pro/E、Excel等，这让我们明白机械综合设计要注重多学科的交叉，多学科交叉也是今后机械设计的一个趋势。最后，我们要感谢谢进老师，是他的支持和指导，是他给了我莫大的支持和帮助！参考文献1 谢进 万朝燕杜立杰.机械原理. 北京：高等教育出版社，2004.；2 机械原理课程设计指导书.成都：西南交大出版社，2007年.；3 机械原理习题集.成都：不详，不详.；附录凸轮参数化仿真软件数据：转角(度)压力角(度)工作轮廓Xn工作轮廓Yn工作轮廓rn工作轮廓n(度)位移速度加速度0.00 -3.07 -55.63 25.32 68.28 -8.17 0.00 0.

45、00 0.00 5.00 -3.27 -57.40 19.76 68.29 -13.17 0.00 -0.07 1.66 10.00 -3.87 -58.78 14.03 68.33 -18.17 0.02 -0.29 3.28 15.00 -4.83 -59.79 8.17 68.45 -23.15 0.06 -0.64 4.84 20.00 -6.11 -60.46 2.21 68.69 -28.13 0.13 -1.13 6.31 25.00 -7.65 -60.80 -3.84 69.09 -33.10 0.26 -1.74 7.66 30.00 -9.38 -60.83 -9.97

46、69.68 -38.04 0.44 -2.46 8.87 35.00 -11.22 -60.55 -16.21 70.49 -42.97 0.69 -3.28 9.90 40.00 -13.09 -59.97 -22.55 71.56 -47.87 1.02 -4.19 10.74 45.00 -14.89 -59.07 -29.01 72.89 -52.74 1.42 -5.15 11.38 50.00 -16.57 -57.83 -35.59 74.51 -57.59 1.92 -6.17 11.80 55.00 -18.05 -56.24 -42.30 76.44 -62.40 2.50

47、 -7.21 12.00 60.00 -19.28 -54.24 -49.13 78.67 -67.17 3.17 -8.25 11.96 65.00 -20.24 -51.79 -56.07 81.21 -71.90 3.94 -9.29 11.70 70.00 -20.90 -48.85 -63.09 84.05 -76.60 4.79 -10.29 11.21 75.00 -21.25 -45.37 -70.15 87.18 -81.25 5.73 -11.24 10.51 80.00 -21.30 -41.30 -77.19 90.58 -85.87 6.75 -12.12 9.61

48、85.00 -21.05 -36.60 -84.15 94.22 -90.44 7.85 -12.91 8.52 90.00 -20.51 -31.23 -90.94 98.08 -94.98 9.00 -13.60 7.27 95.00 -19.71 -25.16 -97.48 102.13 -99.49 10.22 -14.17 5.88 100.00 -18.66 -18.38 -103.66 106.31 -103.97 11.47 -14.62 4.38 105.00 -17.37 -10.89 -109.37 110.60 -108.42 12.76 -14.94 2.80 110.00 -15.87 -2.72 -114.50 114.95 -112.86 14.08 -15.11 1.16 115.00 -14.19