机械系统的方案设计2

1、第十四章 机械传动系统方案(fng n)的设计第一页，共96页。机械设计的一般(ybn)过程：计划（提设计任务、可行性研究、编设计任务书） 方案设计（提出若干可行方案、分析对比、评价决策寻求最佳） 技术设计（全套设计图纸和各种技术文件） 试制(shzh)试验（发现问题，加以改进） 投产以后（收集问题，改进设计）第二页，共96页。由若干种不同机构组合而成，能实现机械工艺(gngy)过程所需运动的系统。单一的常用基本(jbn)机构机械传动(j xi chun dn)系统工程实际中：方案方案方案n优化选取创造性的工作！第三页，共96页。要求(yoqi)：1)注重(zhzhng)多学科知识的综合应用；

2、2)注重总结(zngji)与实践经验的积累；3)充分发挥创造思维和想象能力，灵活应用各种设 计方法与技巧。以便设计出新颖、灵活、高效的机械传动系统拟定过程考虑因素：实现运动学和动力学要求；成本、重量、尺寸、机械效率、寿命等。第四页，共96页。执行系统(xtng)的方案设计 功能原理设计 动作及运动设计 执行机构的型式设计 执行系统(xtng)的协调设计 执行系统(xtng)的方案评价与决策机械传动总体方案设计(shj)的内容2. 原动机类型(lixng)的选择 第五页，共96页。（4）控制系统(kn zh x tn)的方案设计（3）传动系统的方案设计传动类型的选择(xunz)传动路线的选择(x

3、unz)传动链中机构顺序的安排各级传动比的分配润滑系统冷却系统故障(gzhng)监测系统安全保护系统照明系统（5）其它辅助系统的设计第六页，共96页。机械执行系统运动方案设计 执行系统是直接完成机械系统预期工作任务的部分(b fen)。由一个或多个执行机构组成。执行构件的数量及运动形式、运动规律和传动特性等要求，决定了整个执行系统的结构方案。 机械执行系统的方案设计是机械系统总体方案设计的核心。 一、主要内容和过程 执行系统运动方案设计，是在产品规划明确拟定了其功能目标后进行的。其过程表示在图中。第七页，共96页。 功能原理设计 考虑选择何种工作原理来实现机械预期的功能。采用的工作原理不同，设

4、计出的机械会有很大的差异，因此必须根据机械的具体工作要求，如强度、精度、寿命、效率、产量、成本、环保等诸多(zhdu)因素综合考虑确定，尽可能多采用几个方案。 动作及运动(yndng)设计 根据工艺要求进行工艺动作的分解及执行运动(yndng)的确定。同一个工作原理，可以有多种工艺动作分解。不同的工艺动作分解，将会得到不同的设计结果。 执行机构型式设计 实现同一种运动(yndng)，可以选择不同型式的机构。选用何种机构来实现所需运动(yndng)，这需要考虑机构的动力特性、机械效率、制造成本等因素。 执行系统的协调设计 对于由多个执行构件及执行机构组合而成的复杂机械，必须使这些执行构件的运动以

5、一定的次序协调配合，以完成预期的工作要求。 机构的尺度设计 对所选择的各个执行机构进行运动和动力设计，确定各执行机构的运动学尺寸，如转动副间的相对位置尺寸、移动副的导路位置、高副运动副元素的几何形状及尺寸等等。 运动和动力分析 对整个系统进行运动分析和动力分析，检验是否满足运动要求和动力性能方面的要求。 方案评价与决策 方案评价包括定性评价和定量评价。实现同一种功能要求，可以采用不同的工作原理；实现同一种工作原理，可以选择不同的运动规律；实现同一种运动规律，可以采用不同型式的机构。因此，为了实现同一种预期的功能要求，可以有多种不同的方案。机械执行系统方案设计所要研究的课题，就是如何合理地利用设

6、计者的专业知识和分析能力，创造性地构思出各种可能的方案，并从中选出最佳方案。 第八页，共96页。二、执行(zhxng)系统运动方案设计策略 (一) 功能分析与功能求解 1. 功能分析 功能分析法是系统设计中拟定功能原理方案的主要方法。 一台机器所能完成的功能，称为机器的总功能。功能分析法就是将机械产品的总功能分解成若干功能元，然后求解功能元，再将其组合，得到满足总功能要求的多种解决方案，以供评价(pngji)选择。第九页，共96页。第十页，共96页。 2. 功能求解 根据机构的基本功能，归纳整理为功能元。任何一个复杂的机构系统所要实现的运动，都可以认为是由一些基本的功能元按一定规律组成的，根据

7、功能元就易于找到相应(xingyng)的功能载体，实现功能元的求解。 基本功能元及符号表示第十一页，共96页。 列出功能元解的目录。为了便于设计人员(rnyun)进行功能原理的构思，可以将有关的功能元解，按一定的分类排序原则，用矩阵表的形式列出。 注意功能求解的技巧。注意：机械执行系统的功能原理及运动方案设计的多方案性 为实现同一预定的功能目标，可以选择不同的功能原理来实现，选用不同的技术原理来完成。例 齿轮加工方法 无屑加工(精密铸造、粉末冶金成型、滚压成型)、切削加工(成型法、展成法)、成型法加工的盘状齿轮铣刀和指状齿轮铣刀、展成法的滚齿和插齿第十二页，共96页。例 糖果(tnggu)包装

8、机设计例 自动(zdng)输送料板的装置 纽结式折叠式接缝式机械推拉平板摩擦第十三页，共96页。 工艺动作分解与运动(yndng)方案选择有着密切关系。实现同一机器功能时，应尽可能采用动作简单、工序少数的动作过程。 例 加工内孔 摩擦轮底部气吸顶部气吸车床镗床钻床拉床第十四页，共96页。 例 加工(ji gng)平面 （ 二）执行机构的型式(xn sh)设计、创新与系统的协调 机械传动系统的作用就是将原动机的运动和动力传递到执行构件，执行构件的选择,就是根据拟定的工作原理和工艺动作过程，确定执行构件的数目、运动形式、运动参数、运动协调关系。这是项创造性的工作，直接影响到整个机械系统的传动方案。

9、牛头刨床刀具往复运动龙门刨床工件往复运动即使对于同一功能(gngnng)原理，也会有不同的运动方案。第十五页，共96页。一个执行构件两个执行构件、执行构件的运动(yndng)设计1)执行(zhxng)构件的数目根据工作原理工艺动作过程执行构件的数目运动(yndng)形式运动参数运动协调关系取决于机械分功能或分动作的多少，两者不一定相等，要具体分析确定。如立式钻有两种方案:第十六页，共96页。2)执行(zhxng)构件的运动形式和运动参数直线运动曲线运动(q xin yn dn)复合(fh)运动往复摆动执行构件运动形式回转运动每分钟转数 rpm由两个以上单一运动合成 间歇回转停歇往复直线停歇单向

10、直线沿可变曲线运动连续回转沿固定曲线运动往复直线每分钟转位次数、转角大小、运动系数每分钟摆动次数、转角大小、行程速比系数每分钟行程数目、大小、行程速比系数每循环停歇次数、位置、时间、行程大小和工作速度。每次进给量的大小。 第十七页，共96页。砂轮工件砂轮架、各执行构件间运动的协调配合和机械的工作(gngzu)循环图1）各执行构件(gujin)间运动的协调配合关系a)运动彼此独立无需(wx)协调配合：外圆磨床的砂轮和工件的四个运动彼此独立。故应为每个运动单独设计各自的运动链。第十八页，共96页。b)动作(dngzu)协调配合：图示冲床(chngchung)的两个执行构件中，要求：送料构件将原料送

11、入模孔上方后，冲头才可进入模孔进行冲压；图示折叠包装机构(jgu)的两个执行构件中，要求： 饼干1342饼干2右折边构件43包装纸左折边构件1饼干1342饼干1342饼干1342左折边构件右折边构件饼干1342包装纸MBA两个构件不能同时位于区域MAB中，以免干涉。当冲头上移一段距离后，才能进行下次送料动作。第十九页，共96页。c)各执行构件(gujin)运动速度的协调配合：范成法(chn f)加工时，刀具与齿坯之间必须保持精确的传动比。 对于有运动协调配合要求的构件，往往采用以一台原动机， 通过传动系统分配(fnpi)运动，实现协调动作。第二十页，共96页。2）机械的工作(gngzu)（运动

12、）循环图定义：设计机械(jxi)时，用以表示机械(jxi)在一个工作循环过 程中，各执行构件之间运动配合关系的图形。定标件：用其运动位置(wi zhi)（转角或位移）作为确定其它 执行构件运动先后次序的基准。形式：直线式、圆周式、直角坐标式三种。直线式工作循环图 退回停 止冲 制 进给冲头送料器曲柄转角 0 90 180 270 360此例中主轴作为定标件。 第二十一页，共96页。圆周式工作(gngzu)循环图 图示为单缸四冲程内燃机的工作(gngzu)循环图。曲轴为定标件，转2圈为一个工作(gngzu)循环。 启排气门开启进气门开进气排气压缩膨胀闭进气门关火点曲轴0 540 360 180

13、排门闭关气第二十二页，共96页。进退 静止 静止 静止 进退 MM左执行机构1 左执行机构2 分配轴转角 0 90 180 270 360 直角坐标式工作(gngzu)循环图 饼干包装机工作循环图中，横轴表示定标件的转角，纵轴表示 执行(zhxng)构件的转角。饼干1342饼干2右折边构件43包装纸左折边构件1饼干1342饼干1342饼干1342左折边构件右折边构件饼干1342包装纸MBA两个构件不能同时位于区域(qy)M把MAB中，以免干涉。饼干1342饼干2右折边构件43包装纸左折边构件1饼干1342饼干1342饼干1342左折边构件右折边构件饼干1342包装纸MBA第二十三页，共96页。

14、、常用(chn yn)机构1）传递连续(linx)回转运动的机构啮合(nih)传动机构 连杆机构 传递连续回转运动的机构摩擦传动机构 摩擦轮传动 带传动 蜗杆传动 链传动 齿轮传动 平行四边形机构 双曲柄机构 第二十四页，共96页。2）实现单向间歇回转(huzhun)运动的机构棘轮(jln)机构 齿轮(chln)-连杆机构 单向间歇回转运动槽轮机构 不完全齿轮机构 凸轮式间歇运动机构 适用于转角固定的转位运动。 每次转角小，或转角大小可调的低速场合。大转角而速度不高的场合运动平稳、分度、定位准确，但制造困难、高精度定位、高速场合。特殊要求的输送机构。第二十五页，共96页。3）实现往复移动(yd

15、ng)往复摆动运动的机构凸轮(tln)机构 组合(zh)机构 往复运动连杆机构 螺旋机构 齿轮齿条机构 液压缸、气缸 正弦机构 正切机构 六连杆机构 曲柄滑块机构 连杆机构的特点：制造容易、承载能力大，但难以实现精确运动，适用于无严格运动规律的场合。 凸轮机构的特点：能实现任意复杂的运动和各构件之间的运动协调，承载能力不大。 螺旋机构的特点：可获得大的减速比和较高的运动精度，常用作低速进给和精密微调机构。 齿轮齿条机构的特点：适用于移动速度较高的场合，精密齿条制造困难，传动精度及平稳性不及螺旋机构。 第二十六页，共96页。 凸轮机构(jgu)的推杆行程一般较小，否则会使压力角过大或尺寸过大。

16、连杆机构(jgu)可以获得较大行程，但不能太大，否则机构(jgu)尺寸会过于庞大。齿轮齿条机构或螺旋机构可满足大行程(xngchng)的要求。4）再现轨迹的机构齿轮连杆组合机构联动凸轮机构 再现轨迹连杆机构 凸轮连杆组合机构 一般而言，除了凸轮机构能实现精确的曲线轨迹之外，其它机构都只能近似实现预定的曲线轨迹。 第二十七页，共96页。齿轮连杆组合(zh)机构搅拌(jiobn)机构凸轮连杆组合机构联动(lin dn)凸轮机构 CBADE第二十八页，共96页。、机构(jgu)的变异当所选机构不能满足(mnz)机械提出的运动和动力要求时，或者为了改善所选机构的性能或结构时，可以通过改变机构中某些构件

17、结构形状、运动尺寸、更换机架或原动件、增加辅助构件等方法获得新的机构或特性。此称为机构的变异构件结构(jigu)形状运动尺寸更换机架或原动件增加辅助构件目的：获得新的机构或特性，已满足使用要求。机构的变异1）改变构件结构形状 若将摆动导杆机构中的直线导槽改为圆弧导槽，运动到左侧时，可获得较长时间的停歇。第二十九页，共96页。2）改变(gibin)构件运动尺寸 槽轮直径变为无穷大，槽数无穷多时, 槽条机构3）选不同(b tn)的构件作为机架 机构的倒置 摆动凸轮机构123123连杆-凸轮机构A1BCO234罐头封口机构要求C点沿接合缝运动。第三十页，共96页。4）选不同的构件(gujin)作为原

18、动件电机ABDC风扇座蜗轮蜗杆双摇杆机构中，选连杆(lin n)作为原动件，可把风扇转子的旋转转化为连架杆的摇动。5）增加辅助(fzh)构件作为原动件图示手动插秧机分秧、插秧机构中增加了一个辅助构件活舌3，从而使M点实现预定轨迹。123B654M3第三十一页，共96页。）机构的串联(chunlin)组合、机构(jgu)的组合 为了实现执行机构的运动形式、运动参数(cnsh)以及运动协调关系，或者为了改善机械的动力特性，需要将选定的各种机构组合在一起。 前一个机构的输出，作为下一个机构的输入，依次串联。一般串联组合：后一级机构的主动件固连在前一级机构的一个连架杆上。512341III1s3s4I

19、II特殊串联组合：后一级机构的主动件串接在前一级机构的一个连杆上。123A54DCBFEM第三十二页，共96页。123A54DCBM123A4DCBE 织布机开口(ki ku)机构。M点通过直线段时，从动导杆作较长时间的停歇。III 齿轮机构与连杆机构的串联组合。行星轮上各不同点的轨迹是各种内摆线，故选择(xunz)不同点C可使从动杆4获得不同的运动规律。特殊串联组合的表示(biosh)符号：第三十三页，共96页。）机构的并联(bnglin)组合 一个机构产生若干个分支后续机构，或若干个分支机构汇合后于一个后续机构的组合(zh)方式。一般并联组合：各分支机构间无任何严格的运动协调(xitio)

20、配合关系。各分支部分可独立设计。表示框图某航空发动机附件传动系统主动轴VI第三十四页，共96页。特殊(tsh)并联组合：各分支机构间有严格的运动协调配 合关系。(a)有速比(s b)要求 各分支部分(b fen)常共用一台原动机（或集中数控），各部分(b fen)严格按速比设计。(b)有轨迹配合要求图示联动凸轮机构中，两个分支凸轮共同驱动一个从动件，实现矩形轨迹完成送料。圆珠笔芯自动送料机构15432611第三十五页，共96页。(c)有时序(sh x)要求 各分支机构在动作的先后(xinhu)次序上有严格的要求。如自动车床上三个并联凸轮的工作顺序有先后(xinhu)要求。凸轮I凸轮II凸轮II

21、I凸轮转角0 90 180 270 360 放松(送料)车外圆道角挡料切断夹 紧工件（铆钉）外圆车刀棒料切断刀倒角刀凸轮轴挡板IIIIII主轴第三十六页，共96页。(d)有运动形式(xngsh)配合要求 左图所示搅拌机除了E点按曲线运动外，还要求搅拌釜作自旋(z xun)运动，但两者无速比要求。砂轮工件砂轮架搅拌(jiobn)机构 如右图磨床中的主轴回转、砂轮回转、工件进给也属于运动形式上的配合。CBADE第三十七页，共96页。三、机械传动(j xi chun dn)方案的评价1）评价(pngji)指标机械功能的实现(shxin)质量 精确性、稳定性、适应性、扩展性； 机械工作性能 运转的平稳

22、性、传力性能、承载能力等； 机械的动力性能 冲击、振动、噪声、耐磨性能等； 机械的经济性 设计工作量大小、制造成本、维修难易、能耗等 机械结构的合理性 复杂程度、尺寸及重量大小等。 第三十八页，共96页。建立评价质量指标体系 根据(gnj)评价对象的特点，确定用哪些指标来衡量各方案的优劣。如冲床的增力性能、急回性能、传力性能、承载能力、等等； 2）评价(pngji)方法-记分法为每个指标(zhbio)确定分值 总分定为100分，其余各指标(zhbio)按重要程度分配； 聘请专家评分 采用五级制：0 0.25 0.5 0.75 1 分别对应于：很差、差、一般、较好、很好 统计得分 计算分项平均值

23、和总分平均值； 按总得分进行排序，确定最佳方案。 步骤：第三十九页，共96页。1. 执行(zhxng)系统的方案设计 主要有功能原理设计、动作及运动设计、执行(zhxng)机构的型式设计、执行(zhxng)系统的协调设计和执行(zhxng)系统的方案评价与决策。机械传动(j xi chun dn)方案设计的内容2. 原动机类型(lixng)的选择第四十页，共96页。往复(wngf)摆动电 动 机气缸(q n)原动件运动形式连续回转往复(wngf)直线原动件的类型及其运动参数的选择液压马达气动马达内 燃 机液压马达气动马达直线电机油缸柴油机燃气轮机汽油机直流电动机交流变频变速电动机伺服电动机步进

24、电动机力矩电动机交流异步电动机第四十一页，共96页。交流异步电动机的运动参数(cnsh)同步转数： 3000，1500，1000，750，600 rpm动力(dngl)电动机伺服电动机气动(q dn)马达液压马达第四十二页，共96页。机械传动(j xi chun dn)系统的方案设计一、传动系统的作用及其设计(shj)过程传动系统的作用(zuyng)传递运动传递动力第四十三页，共96页。传动系统的设计(shj)过程:确定传动系统的总传动比选择传动类型拟定传动链的布置方案分配传动比确定各级传动机构的基本参数及其校核绘制(huzh)传动系统运动简图第四十四页，共96页。二、传动(chundng)类

25、型的选择 1. 传动的类型(lixng)和特点 1）机械传动(j xi chun dn)第四十五页，共96页。 2）液压传动(chundng) 3）气压(qy)传动 4）电气传动第四十六页，共96页。 2. 选择(xunz)传动类型的原则1）执行系统的工况和工作要求与原动机的机械特性相匹配2）考虑工作要求传递的功率和运转速度3）有利于提高传动效率4）尽可能选择结构简单的单级传动装置5）考虑结构布置6）考虑经济性7）考虑机械安全(nqun)运转和环境条件第四十七页，共96页。三、传动链的方案设计 主要内容：传动路线(lxin)的选择传动链中机构的顺序各级传动比的分配本节重点介绍传动路线(lxin

26、)的选择第四十八页，共96页。 传动(chundng)路线的选择（1）串联式单路传动(chundng)第四十九页，共96页。 传动路线(lxin)的选择（1）串联式单路传动（2）并联式分路传动第五十页，共96页。 传动路线的选择(xunz)（1）串联式单路传动（2）并联式分路传动（3）并联式多路联合传动第五十一页，共96页。 传动路线(lxin)的选择（1）串联式单路传动（2）并联式分路传动（3）并联式多路传动（4）混合式传动第五十二页，共96页。功能分解(fnji)组合法实例：基本思路：将总功能(gngnng)分解成若干分功能(gngnng)，再细分解成功能(gngnng)元；为每一个(y

27、)功能元选择一个(y )完成此功能的机构；将各种机构加以适当组合或变异得到一个运动方案； 由于实现元功能的机构是多样的，根据排列组合原理可得到若干种运动方案。第五十三页，共96页。总功能：加压执行机构上下运动时，能锻出精度较高的毛坯。 要求：驱动轴水平放置(fngzh)，加压执行构件竖直方向运动。 例1 精锻机主机构(jgu)执行机构应具有的分功能： 运动(yndng)形式变换功能 运动(yndng)轴线变向功能 运动(yndng)位移或速度缩小功能根据以上分析，可以得出加压执行机构总体功能的功能转换形态学矩阵。第五十四页，共96页。加压执行机构功能形态学矩阵第五十五页，共96页。满足(mnz

28、)精锻机功能要求的六种基本功能结构第五十六页，共96页。精锻机的四种(s zhn)方案第五十七页，共96页。100.8冲床功能分解：送料 冲制 退回冲头功能(gngnng)细分：往复运动、增力、急回、减速；送料功能(gngnng)细分：间歇送料；1）往复运动、增力、急回功能元可 用以下两种机构(jgu)来实现：凸轮机构六杆肘杆机构 例2 冲压机第五十八页，共96页。2）为了实现冲头的减速功能(gngnng)，可以采用如下方案；两级带传动(chundng)；两级齿轮(chln)传动；一级带传动 一级齿轮传动；3）为了实现间歇送功能料，可以采用如下方案；间歇滚轮传动棘轮机构推勾式送料机构将上述各种

29、机构进行组合，就能得到多种方案。第五十九页，共96页。机械传动系统设计(shj)举例一、C1325自动(zdng)车床刀架机械传动系统的分析1）功能分析功能要求(yoqi)：自动换刀，并能沿工件轴向完成进给运动。进刀凸轮机构刀具主轴转塔刀架9工件齿条714压簧12圆柱凸轮机构4曲柄5圆锥齿轮传动3宽齿轮2齿轮1活动支架8定位销10六槽轮机构11613第六十页，共96页。功能要求(yoqi)：自动换刀，轴向进给功能(gngnng)分解： 转位转塔刀架每次转过60 ；让刀转位前刀架先右退，以免(ymin)刀具与工件干涉；定位将保证加工精度的定位销，转位之前拔出；进、退刀不转时，精确实现预定的进退刀

30、运动。进刀凸轮机构刀具主轴转塔刀架9工件齿条714压簧12圆柱凸轮机构4曲柄5圆锥齿轮传动3宽齿轮2齿轮1活动支架8定位销10六槽轮机构11613第六十一页，共96页。退刀：压簧12 推杆13回程齿轮6 齿条7 活动(hu dng) 支架8向右完成退刀。2）刀架机械传动系统的工作(gngzu)过程在一组刀具加工(ji gng)完毕后让刀：退刀的同时，齿轮1 的离合器结合并开始转动 过宽齿轮2 圆锥齿轮3 圆柱凸轮机构4 拔出销10 ； 同时，曲柄5旋转支架8快速向右让刀。进刀凸轮机构刀具主轴转塔刀架9工件齿条714压簧12圆柱凸轮机构4曲柄5圆锥齿轮传动3宽齿轮2齿轮1活动支架8定位销10六槽

31、轮机构11613第六十二页，共96页。转位：让刀快结束(jish)时，槽轮开始转位曲柄5的后半圈 支架8向左移动完成复位。2）刀架机械传动(j xi chun dn)系统的工作过程定位：转位结束时，凸轮机构4的推杆摆动插入定 位销10 ，齿轮(chln)1离合器脱开并停止运转。进刀凸轮机构刀具主轴转塔刀架9工件齿条714压簧12圆柱凸轮机构4曲柄5圆锥齿轮传动3宽齿轮2齿轮1活动支架8定位销10六槽轮机构11613第六十三页，共96页。转位(zhun wi)2）刀架机械传动系统(xtng)的工作过程定位(dngwi)进给：推杆13推程齿轮6 齿条7 活动支架8向左 完成进给。 之后进入下一个循

32、环进刀凸轮机构刀具主轴转塔刀架9工件齿条714压簧12圆柱凸轮机构4曲柄5圆锥齿轮传动3宽齿轮2齿轮1活动支架8定位销10六槽轮机构11613第六十四页，共96页。刀架机械传动系统的工作(gngzu)循环图：定位销转塔活动支架定位拔出静止转位后退复位圆柱凸轮转角0 90 180 270 360 第六十五页，共96页。 组合方式(fngsh)分析：组合方式(fngsh)主要以串联方式(fngsh)为主，但在I、II处采用了特殊的并联方式(fngsh)。进刀凸轮机构齿轮齿条机构曲柄滑块机构圆柱凸轮机构槽轮机构连杆机构圆柱齿轮机构圆锥齿轮机构活动支架进退转塔刀架转位定位销进退III3）刀架机械传动系

33、统各机构(jgu)的组合方式及特点 机构功用分析：进刀凸轮机构控制整个工件的加工过程，不同(b tn)的工件需要更换不同(b tn)的凸轮。后续串联的齿轮齿条是为了转换运动形式并放大。后续再串接一个曲柄滑快机构，以增大让刀距离。第六十六页，共96页。进刀凸轮机构齿轮齿条机构曲柄滑块机构圆柱凸轮机构槽轮机构连杆机构圆柱齿轮机构圆锥齿轮机构活动支架进退转塔刀架转位定位销进退III后续(hux)再串接一个曲柄滑快机构，以增大让刀距离。圆柱齿轮后串接圆锥齿轮机构使为了改变运动(yndng)方向。另外一条传动(chundng)路线中后并接槽轮机构使为了实现转位。并接曲柄滑块机构使为了实现让位。并接圆柱凸

34、轮机构再串接连杆机构是为了实现定位，且容易满足时序要求。第六十七页，共96页。设计任务：设计一台自动钻床，用来(yn li)同时加工图示零件上的三个孔，并能自动送料。1）确定(qudng)工作原理二、多头专用(zhunyng)钻床机械传动系统设计30203-82020502010一般的钻床多采用第一种方案，但本例是三轴专用钻床，因工件小，工作台轻，移动工作台比移动三轴容易。故采用第二种方案。钻削工艺：钻头一边旋转，同时相对于工件作移动。三种运动方案：钻头旋转，同时轴向进给，工作台静止；钻头旋转，工作台带动工件进给；工作台旋转，钻头作轴向进给；如车床上钻孔第六十八页，共96页。送料机构可以(ky

35、)采用从料仓推送工件的方式。工作台送料杆料仓三个执行构件(gujin)：钻头、工作台、送料杆2）执行(zhxng)构件的运动设计工艺过程：送料杆往右推出零件， 并顶出加工好的零件夹具将工件定位，并夹紧；送料杆返回，工作台带动工件快速上移接近钻头；工作台慢速工进；钻孔结束后，工作台快速退回，完成一个循环。第六十九页，共96页。钻头(zun tu)的转速： nc=1000v/(d)其中：d钻头直径(zhjng)，d=8 mm v-切削速度，查手册45钢，可选v=12.5m/min； 代入得： nc 500 rpm工作台为往复运动。钻孔(zun kn)工艺要求：工作台带动工件快速上移接近钻头；工作台

36、改用工作进给速度先钻凸台上的孔，待钻到 一定深度时，三个钻头才同时钻进，因工作阻力增 加，故进给速度应减小；钻孔结束后，工作台快速退回，完成一个循环。设工作台完成一个工作循环所需的时间为T1，则有：T1 = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 第七十页，共96页。其中(qzhng)： t1单孔钻削时间。设单孔钻削每转进给量为 s1 =0.2 mm/r ,单孔钻削深度为10mm，并考虑3mm的提前工作量。求得： t2三孔同时钻削时间，设进给量为 s1 =0.16 mm/r ,单孔钻削深度(shnd)为10mm，并考虑3mm的越程量。求得 t2 =(10+3)/(s2 nc)=0.163

37、 min =9.8 st3 快速(kui s)接近时间，取 t3 =1.5 st4 快速退回时间，取 t4 =2.5 st5 工作台停歇等待更换工件时间，取 t5 =3 s；工作台一个工作循环总时间： T1 = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 =24.6 s工作台每分钟工作循环数： n1 = 60 /T1 =2.44t1 =(10+3)/(s1 nc)=0.13 min = 7.8 s第七十一页，共96页。送料杆的运动为往复(wngf)直动。循环时间与工作台相同： Ts = 24.6 s工作台的行程(xngchng)： Hf = h0 + h1 + h2h0 工作台快速(kui

38、s)趋近钻头的运动距离，取h0 =15 mm；=41 mmh1 单孔钻削深度，取h1 =13 mm； ；h2 三孔同时钻削深度，取h0 =13 mm。 送料杆的行程取工件的两倍： Hs = 100 mm送料杆的运动与工作台的运动必须协调，而钻头的旋转与送料杆和工作台之间的运动是独立的凸轮转角 0 90 180 270 360 送料杆 送料 静 止 送料工作台 停止 单孔钻 三孔钻 快退快进工作循环图：第七十二页，共96页。类型交流异步感应电动机 由机床的工作(gngzu)要求确定为了减少(jinsho)原动机的数量，三个钻头共用一个原动机。3）原动机的选择(xunz)4）计算运动链的总传动比切

39、削运动链的总传动比： ic = nn / nc =1440/500=2.88 进给运动链的总传动比： if = is = nn / nf =1440/2.44=563 5）机构选型转数额定转数: nn = 1440 rpm（1）切削运动链的设计 钻头作连续回转运动，运动链的总传动比为2.88, 无需运动转换，但需要减速。 第七十三页，共96页。三个钻头应同向旋转，且各钻头之间的距离很小，即要求具有运动分解功能(gngnng)，其尺寸受到限制。电动机轴一般为水平(shupng)放置，与钻头的方向不一致，即要求具有改变运动轴线方向的功能。机构(jgu)选型具有减速功能的传动有：齿轮传动、带传动、链

40、传 动。考虑到速度较高，距离较远等因素，此处选用 V带传动。电动机与钻头之间有较大的传动距离，即要求运动链作远距离传动。能变换运动轴线方向的传动有：圆锥齿轮传动、交 错轴斜传动、蜗杆传动。考虑到两轴线垂直相交且 传动比较小，此处选择圆锥齿轮传动。第七十四页，共96页。三个钻头应同向旋转，此处选择一个中心齿轮带动 周围(zhuwi)三个从动齿轮的定轴轮系。选用万向联轴节或钢丝(n s)软轴将运动传递给钻头。（2）进给运动(yndng)链的设计 工作台作往复直线运动，且运动规律较复杂，但行程不大。此处选用凸轮机构。将以上所选机构经适当组合，就得到钻削运动链。进给运动链应实现很大的传动比563，但进

41、给力不需要太大。选用带传动与蜗杆传动实现二级减速。进给运动的方向和位置与电动机不一致，选用蜗杆传动实现回转轴线方向的变化。 由于结构尺寸的限制，三个从动齿轮轴线之间的距离远大于三个钻头之间的距离。第七十五页，共96页。（3）送料运动(yndng)链的设计 送料杆行程较大(jio d)，采用连杆机构放大。送料运动链减速比与进给运动链相同(xin tn) ，故直接由蜗杆轴带动。送料运动规律较复杂，故选用凸轮机构。6）机构的组合III工作台156432109871211131514将以上所选机构组合就得到图示自动钻床的机械传动系统。第七十六页，共96页。电动机带传动(2)凸轮机构(10)带传动(8)带传动(3)锥齿轮传动(4)圆柱齿轮传动(5)工作台凸轮机构(12)连杆机构送料杆蜗杆传动(9)万向联轴节钻头万向联轴节钻头万向联轴节钻头机构的组合(zh)示意框图：3)机构(jgu)选型、变异与组合;4)机构(jgu)的尺寸综合;5)方案分析;1)拟定机械的工作原理;2)执行机构的运动设计和原动机的选择;6)方案评审。设计步骤设计步骤总结：机械设计是一项具有挑战性的创造性劳动，设计方案的快速确定及合理性与设计经验密切相关，同学们一定要注意观察在生活与生产实际中接触到的各种机电设备，分析了解它们的结构特