机械原理课程设计之半自动钻床

1、机械原理课程设定修订说明书目录第一章设置订正要求、请求、请求、请求、请求、请求、请求、请求、请求。第二章机能分解、机能分解、机能分解、机能分解、机能分解、机能分解第三章机构比较选择、机构比较选择、机构比较选择、机构比较选择第四章机构小组、小组、小组、小组、小组、小组、小组、小组、小组、小组第五章传动设施订正案设置、修订、修改、修改、修改、修改、修改。第六章运动协调性设定、修订、设定、设定、设定、设定、设定、设定。第七章机构设置修订、机构设置修订、机构设置修订、机构设置修订第八章方案的评价参考资料、参考资料、参考资料、参考资料、参考资料、参考资料、参考资料。第一章概要及其设定修订要件1.1功能要

2、求半自动钻床可实现进给、定位、与孔一体化功能。 设定要求的工作母机种子文件机构的动作行程为40mm以上，动力钻的动作行程为18mm以上，马达转速为1450r/min，加工成每一分钟1零配件。半自动钻床由进给机构、定位机构、接近机构和电滚子构成。 进给机构将被加工工件压入加工位置，用定位机构可靠地固定被加工工件，最终进给机构负责动力头的升降，进行钻孔作业。在选择进给机构时，考虑加工构件的形状，进给机构将直线、间隙、定量加工的构件送入加工台，利用往复移动构件由直线轨迹台阶推压构件前进，利用定位机构决定构件的加工位置，从忙不迭钻孔，钻孔后后退，退出时利用进给机构由进给构件推压加工台1.2设置修订塔斯

3、克的要求1 .半自动钻床至少包括抢先版机构、齿轮机构的3种机构2 .设定传动系统，确定其传动比的分配，在图纸上描绘传动系统图3 .在图纸上描绘半自动钻床机构运动方案的概略图和运动循环图4 .抢先版机构的设定订正预算。 根据各抢先版机构的工作要求，选择追随者的运动规律，确定基圆半径，检查最大压力角和最小曲率半径。 对圆板状抢先版采用电算法计算理论轮廓线、实际轮廓线值。 描绘从动件的运动规则线图及凸轮廓线图5 .设订和订正其他机构6 .制作设定订正算书10203045607590105270300360进给快进休止退后！休止定位休止快进休止退后！休止插刀休止快进慢慢前进退后！休止1.3提案提示要求

4、对该半自动钻床的进给、定位及进刀的一体传动系统进行设定、修改。 在此：1 .钻头由动力头驱动，设置修正者只考虑动力头的接近(升降)运动即可。2 .除了动力头升降机构外，还需要设置、修改进给机构、定位机构。 各机构的运动周期要求如下表所示。3 .可通过抢先版轴的方法调整各机构的动作。1.4设定修正数据及工件尺寸加工工件第二章功能分解半自动钻床的工作原理是通过旋转头的旋转和进刀切削工件的垫材，得到工件尺寸形状。 工艺动作过程由进给定位钻头的三部分组成。 各机构的运动由同一电动机驱动，运动由电动机经由减速装置分成两部分，通过传动带将动力传递到定位机构和进给机构，分别通过旋转控制抢先版的四轴机构，通过

5、工件的定位和抢先版四轴机构使云推送杆往复直线运动。 另一条路直接传动到钻头的进退刀机构，控制钻头的进退。基本运动是云推送杆的往复直线运动、定位机构的间歇运动和钻头的往复运动。同时，满足了传动性能的要求1进给定位接近机构根据抢先版轴的旋转角，速度行程不同。2各机构之间的配合相互有规律，满足抢先版轴转角相应的性能要求。第三章机构选择根据上述设定修正要求，进给机构应该进行往复运动，另外，必须保证作业行程中存在快进、停止、快退的过程。 定位机构也有休止、快进、快退的过程。 进刀机构包括快进和慢退、快退和休止的过程。 另外，在3个机构之间，根据抢先版轴的旋转角，动作完成的过程不同，也满足了相互卡合。 这

6、些个的运动要求未必能够完全达到，但在三者之间相互满足抢先版的不同角度时，必须充分配合，保证进给机构的往复运动、进给机构的往复循环和各机构的间歇运动。变速机构：建议1 :由于a1的电滚子转速为1450r/min，因此设定修正请求的主轴转速为1r/min。 可以考虑利用行星齿轮进行大比例减速，利用蜗轮进行方向转换。权利要求2:a2是利用定轴轮系传动的传动比=n输入/n输出=1450/1=1450，由于传动比大，所以多级传动。进给机构的选择：方案1:b1采用直接抢先版滑块机构，车轮同轴齿轮组合增加不完全齿轮，满足间歇休止运动的要求。权利要求2:b2采用抢先版和四杆机构的组合结构，实现有速度变化的运动

7、和有休止的间歇运动。方案3:b3采用六轴机构代替曲轴滑块机构，修改后的钻床在空间上传动轴间的距离稍大，因此一般四轴机构难以实现这种远距离的运动。 此外，四轴机构在本设置修订中尺寸较小。 因此，考虑到设定的机构是否稳定动作，优先实现了下图的6轴机构。定位机构选型方案1 :利用c 1四轴机构中止点的积极作用，选择抢先版耦合夹紧机构的共同作用，达到定位机构和间歇定位的要求。方案2:c2定位系统采用片偏移直动支重轮从动轴承盘型抢先版，由于定位系统是间歇性的，所以使用抢先版机构，但如果是平面云推送从动轴承，则抢先版变形，如果增大凸轮的基圆半径，凸轮机构的结构也变大，实际上不求出，所以偏置直动滚子从动轴承

8、iv接近机构方案1:d1为了实现输出间歇运动的同时实现循环往复运动，用抢先版机构和扇形齿与齿线结合，中间用网络链接连动。 首先，将旋转运动的动力转换为扇形齿的往复摆动，通过齿轮传递到齿线，追加齿轮的目的是使传动更加顺畅且可靠。方案2:d2使用摆动支重轮从动件的盘列抢先版机构传递齿轮机构，因此切入时抢先版在云推送阶段动作，通过机构传递使齿轮机架的啮合变得容易第四章机构组合上述各机构方案有选择地形成以下机械系统运动方案的组合。机械系统方案E1二级方程式E3变速机构A2A1A1进给机构B3B1B2定位机构一级方程式二级方程式一级方程式接近机构D2D1D1方案1的设定修正矩阵为E1=A2 B3 C1

9、D2钻床的变速装置采用定轴齿轮变速，由于设定修正要求齿轮比=n输入/n输出=1450/1=1450，所以非常大，此时通过组合蜗轮的螺旋齿轮能够大幅度地减速。机构进给装置采用抢先版和四轴机构的组合结构，该组合机构具有能满足设定纠正要求和云同步，相对于其他满足相同要求的机构尺寸小运动可靠的特点。 圆板抢先版定机构向四轴机构的一个杆输入旋转动力而转换为该杆的往复运动，该机构的四轴机构是双杆机构，由此双杆机构实现滑块的往复运动。 将抢先版尺寸修正为云同步，以满足滑块的间歇运动和速度交替的变速运动。机构的定位机构连结抢先版机构和四轴机构的死点，夹入工件，根据需要设定、修正抢先版的外形尺寸，定位机构也修正

10、为满足间歇运动和休止。机构的接近机构为，轮机构和扇形齿与齿线卡合，中间以网络链接运动。 首先，将旋转运动的动力转换为扇形齿的往复摆动，通过齿轮传递到齿线，增加两个齿轮的目的是使传动更加顺畅和可靠。方案2的设定修正矩阵为E2=A1 B1 C2 D1。半自动钻床的变速机构采用行星齿轮能够实现大的速度转换，与采用简单的齿轮传动相比，二次方法的选择具有经济成本相对低、而且传动效率高、结构简单、传动比大的特点，能够满足具有大的传动比的工作要求，占有空间如果进给装置采用抢先版滑块机构，则能够实现滑块的往复运动，但滑块实现间歇休止，无法与其他机构配合。采用C2类型的定位装置可以满足设定修正要求，但半自动钻床

11、整体空间尺寸有限的设定修正必定会占用很大的空间，增加材料的使用，浪费材料。接近机构如果采用D1则能够满足设定修正要求，但是在机构部件之间没有稳定的传动，难以保证所制造的工件的精度。进而钻床完成每一分钟工件钻头的设定修订要求，选择能够提供间歇运动的机构，结合产品结构简单、紧凑、制造方便、低成本等性能指标，选择设定修订方案E1/。 实际采用的半自动钻床运动方案如下图所示1电机2定轴齿轮3蜗轮4抢先版5网络链接6工件材料7滑块8钻头9齿轮10扇形齿轮11弹簧12网络链接13夹具14网络链接十五抢先版十六带半自动钻床运动简图第五章传动设置修订案设订传输比的分配是基于电滚子的转速和工件生产的速度，计算系

12、统整体的传输比i=n输入/n输出=1450/1=1450关于定轴齿轮旋转部分，根据齿轮传递的强度决定齿轮的标准模块数m=4.齿轮齿数： Z1=20，齿轮1直接与电动机连接，因此n1=1450由于i12=n1/n2=Z2/Z1=4，因此n2=362.5 z2=80设定为Z2 =20，n 2=n2=362.5360i23=5=n2 /n3=Z3/Z2所以n3=72、Z3=100由于最后确定蜗杆齿数蜗杆转速=n3=72，所以i=72/1=72因此，n蜗杆=1，z蜗杆=72齿轮残奥表模块数量(毫米)压力角()齿数(个)直径(毫米)齿轮14202080齿轮242080320齿轮24202080齿轮342

13、072288第六章运动协调性设定修订钻床的进刀钻头和退刀是运动循环。 钻床在钻头的运动周期中，应当保证定位装置和进给装置和钻头在时间和抢先版的旋转角度上协调。 根据半自动钻床的各个执行机构的运动要求，绘制反应历程系统的运动循环图30 60进给定位30、6010 90插刀90 180 270 360(7.55s) (15s) (22.5s) (30s )第七章机构设置修订1 .抢先版定杆接近机构的设定修订：(1) .从切入规则出发，我们建立了抢先版杆机构，通过齿轮齿线的啮合实现了刀尖的上下运动(2) .采用由抢先版杆机构和圆弧状齿条组成的同一部件，抢先版杆追随者的摆动能够实现圆弧状齿条的往复摆动

14、，实现要求的支重轮盘行抢先版，为了用力封闭抢先版机构，利用弹力使支重轮和抢先版接触。 手工工具的运动规律与抢先版杆的运动规律一致(3) .圆弧状齿线旋转的弧长是刀尖移动的距离。 具体的设定修订步骤如下1 .根据逼近机构的循环规则，抢先版基圆半径r0=40mm、中心距离A=80mm、杆长d=65mm、最大杆角为18；凸轮旋转角=0-60、=0；凸轮旋转角=60-270、刀具快进、=5，凸轮旋转角=270-300；凸轮旋转角=300-360，=02 .设定、修正圆形齿条，根据刀尖的行程和抢先版的偏转角，设定、修正圆形齿轮的半径r=l/，=18、l=20mm，3 .如图7-2所示，得到r=63.69

15、mm图7-22抢先版云推送杆滑块机构的设定修订：抢先版设定修订抢先版机构采用直动支重轮盘系列抢先版，用力锁住抢先版机构，用弹力使支重轮和抢先版接触，实现定位功能。 如果正确修正抢先版的轮廓曲线，云推送杆可以得到我们所需要的运动规律，满足加工要求，并且响应快，机构简单紧凑。 具体设定订正如下所示：设定修正基圆半径r0=40mm、偏心距离e=25凸轮旋转角=0-100、定位机构停止、云推送杆行程h=0mm；凸轮旋转角=100-285、定位机构快进、云推送杆行程h=25mm；凸轮旋转角=285-300、定位机构停止、云推送杆行程h=0mm；凸轮旋转角=300-360，定位机构快速后退，云推送杆行程h

16、=-25mm；之所以设定修正偏心距离e=25，是因为该抢先版执行定位，该定位杆的行程为25。网络链接定机构的设定修改：如果用下面的机构进给，根据需要进给机构的动作行程为40mm，ABCD4活塞杆机构的极角为12度K=1.14，虽然急转弯特性不明显，但对传送机构没有影响。根据四轴机构的急转弯特性修正各轴尺寸ab=8. 53bc=84.42cd=60da=60ce=40ef=8该尺寸可以满足滑动器的左右运动为40度、ABCD的极角为12度的设定修正要求。第八章方案评价1运动链的选择选择带传动代替传统的齿轮传动不仅可以满足动力传动的要求，同样有助于节省机构占用空间，简化机械结构，降低制造费用，减轻机构重量，降低成本提高机械效率。 可以减少由各个零配件的制