半自动钻床工作机构设计详解

1、word课程名称：机械原理设计题目：半自动钻床工作机构设计院系：机械系专业：机械设计制造技术与其自动化学号：姓名：word机械原理设计任务书学生某某班级 学号设计题目：半自动钻床工作机构设计一、设计题目简介设计加工图 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。二、 设计数据与要求图 1 加工工件进料机构进料机构定位机构动力头工作节拍电动机转速方案号工作行程工作行程工作行程生产率r/mmmmmmmm件/minD25201514002三、 设计任务半自动钻床至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构。设计传动系

2、统并确定其传动比分配。图纸上画出半自动钻床的机构简图和运动循环图。确定电动机的功率与转速；用软件VB、MATLABADAMSSOLIDWORKS出机构的位移、速度、和加速度线图。8.在实验室应用机构综合实验装置验证设计方案的可行性。word四、设计提示钻头由动力头驱动，设计者只需考虑动力头的进刀升降运动。可采用凸轮轴的方法分配协调各机构运动。凸轮轴10凸轮轴10203045607590105270300360转角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完成日期：年月日指导教师word五、设计工作原理机构的工作原理1400r/min 2r/min图如下：声送料机构功能

3、变速齿轮机构原动机输出动力变速齿轮机构原动机输出动力少进刀机构能送料 、定位夹,声进 刀依竞凸轮机构协调工作，使得实现每秒 2 个方案二用定轴轮系减速传动。由于传动比=输入转速 1400/输出转速 2=700要求凸轮基圆半径较大，不利于远距离的运动传递，使制造本钱升高，机构笨重。方案二采用一个凸轮机构来完成送料机构的往复运动。通过凸轮机构和导杆滑块实现送料时的、-DAD4.方案二选用采用一个凸轮机构来传递齿轮齿条机构。其比方案一简单，但由于没有杠杆，所以不能传动很大的 Xword七、执行机构设计过程与尺寸计算1送料凸轮机构机构采用如下分析设计基圆半径 r0=40mm,凸轮转角=0-30,送料机

4、构快进,推杆行程 h=25mm； 凸轮转角=30-45,送料机构休止,推杆行程 h=0mm；凸轮转角=45-90, 送料机构快退,推杆行程 h=-25mm；凸轮转角=90-360, 送料机构休止,推杆行程 h=0mm；运动；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；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：word根据进刀机构的工作循环规律,设计凸轮：基圆半径 r0=40mm；凸轮转角=0-60,刀具休止，推杆行程 h=0mm；凸轮转角=60-270h=15mm； 凸轮转角=270-300,h=-15mm； 凸轮转角=300-360h=0mm设计齿条

5、齿轮,根据刀头的行程和凸轮的摆角,设计出圆形齿轮的半径r=60mmm=1z=60m=1z=25与齿轮啮合。齿轮材料：齿轮采用 45 号钢，软齿面，齿轮调制处理。word齿面硬度：为 217-255HBW,平均硬度为 236HBW；650MPa360MPa； 46HBW30-50HBWX162-217HBW190HBW。GB/T10095199881齿面接触疲劳强度计算因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度设计齿轮传动：22KtT1 u 1(ZH ZE Z )2duH 9.556 P9.556 10T1 0015 N齿轮传递的转矩：nv，KKt 1.4； 7d ；MPa表10-5查得弹性系数

6、 ZE 189.8图10-20选取区域系数ZH 2.5MPa式9计算接触疲劳强度用重合度系数Z齿条Z15,齿轮Z2 Z s Z 2h*5s200a111a 21haha a arccosZcos 2*arccos60cos20 21 1 a 2 a24341.833 5n0 -n 0 0 n 5 -n 04341.833Z 0.852计算接触疲劳许用应力H word由图 10-25d 得接触疲劳极限应力 H lim1 =600MPa H lim2 =550MPa ;式 10-15 计算应力循环次数：1N 0jL 4.7112N N u 4.7190 51.4192图10-23查取接触疲劳寿命系

7、数K1 ,K2 取安全系数S=1， K1Hlim1 0.9 MPa,K2Hlim2 0.95550522MPaH1S1H2S13取a；H32 1.4 32 1.4 10560 25 60 2522.5 189.8 0.8552222KtT1 u1(ZH ZE Z )2duH=59.86mm60mm所以齿面接触疲劳强度满足要求。3齿根弯曲疲劳强度校核F3 2 KF T Y Fa F3 d m 1选K=1.55T 15 Nm1 60d10-5YdY 0.25 0.75 0.25 0.75 0.661.83由机械设计中图 10-17 查得齿形系数Y Fa1 2.63 ,Y Fa 2 2.13由机械设

8、计中图10-18查得应力修正系数Y1 1.58，Y2 1.65word10-24cFlim 1 a， 齿条Flim 2 a10-22K1 1K2 1取弯曲疲劳安全系数S=1.25(1%失效概率)K1Flim1 1 MPaF1S1.25K2 Flim 2 1170 MPaFF12S1.25 2KFTYa1Ysa1Yd1 3 z2d121.5515 2.631580.661.13 62 145.43MPa 2 KF T Y Fa 2 Y sa 2 Yd1Fd1 3 z221.5515 2.131650.661.13 62 123.01MPa因为F1F1,F2F2word定位凸轮推杆机构的设计：所需

9、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；凸轮转角=0-10,h=0mm； 凸轮转角=10-30凸轮转角=30-50h=0mm；凸轮转角=50-90,定位机构快退,推杆行程 h=-20mm； 凸轮转角=90-360 ,定位机构休止，推杆行程 h=0mm。定位机构与凸轮的进退是相反的皮带轮的计算:皮带轮参数名称皮带轮 1皮带轮 23半径mm101050半径mm250280齿轮参数50word模数模数压力齿数个直径直齿轮1206060锥齿轮3202472轴的强度计算以与轴承的选择1.因为这个主轴是以转矩为主的传动轴，所以我采用按扭转强度计算

10、的方对轴的强度进展计算选择轴的材料为45号钢调质处理硬度217255HBS。由表查得许用应力 =59MPa电动机数Y80S-4额定功率P=1.1KW满载n=1400r/minT9.55106P/nT WTW T T 轴传递的转矩(Nmm)；WT 轴的抗扭截面系数(mm3) 由于我采用的是实心轴TW d 3 / 16 0 .2 d 3 P 轴传递的功率n(r/min)；TT(MPa)9 . 55 9 . 55 10 6 P30 .2 T nwordA 3A 39 . 6/ 0.2Tdmin A3Pn 2001.1/14003d=8.6*1.03=19mm d 取 20mm571015%10037%。可同时承受径向和轴向载荷，简化了支承结构；径向间隙小，还可用预紧方法消除间隙，因此回转精度高；PPL式中：P 为当量动载荷； L10P为寿命指数，球轴承 Lh=36000hC C P60nLh 60