機械原理課程設計 半自動鉆床

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1、2021/6/16 1 設 計 題 目 ： 半 自 動 鉆 床 第 一 章 設 計 要 求 第 二 章 功 能 分 解 第 三 章 機 構 對 比 選 用 第 四 章 機 構 組 合 第 五 章 傳 動 方 案 設 計 第 六 章 運 動 協(xié) 調(diào) 性 設 計 第 七 章 機 構 設 計 第 八 章 方 案 評 價 2021/6/16 2 1.1功 能 要 求 半 自 動 鉆 床 機 能 夠 實 現(xiàn) 送 料 、 定 位 、 和 孔 的 一 體 化 功 能 。 設 計 要 求 的機 床 的 進 料 機 構 工 作 行 程 大 于 等 于 40mm， 動 力 鉆 頭 工 作 行 程 大 于18mm，

2、 電 動 機 轉 速 1450r/min， 每 分 鐘 1件 構 件 加 工 好 。 半 自 動 鉆 床 機 由 送 料 機 構 ， 定 位 機 構 ， 進 刀 機 構 以 及 電 動 機 組 成 。 送料 機 構 將 被 加 工 工 件 推 入 加 工 位 置 并 由 定 位 機 構 使 被 加 工 工 件 可 靠 固定 ， 最 終 由 進 刀 機 構 負 責 動 力 頭 的 升 降 來 進 行 鉆 孔 工 作 。 選 擇 送 料 機 構 時 要 考 慮 到 被 加 工 的 構 件 的 形 狀 ， 送 料 機 構 要 以 直 線 、間 隙 、 定 量 地 將 要 加 工 的 構 件 送 入

3、加 工 臺 ， 可 用 來 回 往 復 移 動 構 件 走直 線 軌 跡 段 推 構 件 向 前 進 ， 用 定 位 機 構 來 定 住 構 件 的 要 被 加 工 的 位 置 ，加 緊 之 后 再 鉆 ， 打 好 孔 之 后 再 退 刀 ， 退 出 時 可 以 用 送 料 機 構 送 的 構 件推 出 加 工 臺 ， 以 此 來 實 現(xiàn) 循 環(huán) 加 工 。 2021/6/16 3 1.半 自 動 鉆 床 至 少 包 括 凸 輪 機 構 、 齒 輪 機 構 在 內(nèi) 的 三 種 機構 ； 2.設 計 傳 動 系 統(tǒng) 并 確 定 其 傳 動 比 分 配 ， 并 在 圖 紙 上 畫 出 傳動 系 統(tǒng)

4、 圖 ； 3. 圖 紙 上 畫 出 半 自 動 鉆 床 的 機 構 運 動 方 案 簡 圖 和 運 動 循 環(huán)圖 ； 4.凸 輪 機 構 的 設 計 計 算 。 按 各 凸 輪 機 構 的 工 作 要 求 ， 自 選從 動 件 的 運 動 規(guī) 律 ， 確 定 基 圓 半 徑 ， 校 核 最 大 壓 力 角 與 最小 曲 率 半 徑 。 對 盤 狀 凸 輪 要 用 電 算 法 計 算 出 理 論 廓 線 、 實際 廓 線 值 。 畫 出 從 動 件 運 動 規(guī) 律 線 圖 及 凸 輪 廓 線 圖 ； 5.設 計 計 算 其 他 機 構 ； 6.編 寫 設 計 計 算 說 明 書 ； 2021/6

5、/16 4 10 20 30 45 60 75 90 105270 300 360送 料 快 進 休 止 快 退 休 止定 位 休 止 快 進 休 止 快 退 休 止進 刀 休 止 快 進 慢 進 快 退 休 止1.3方 案 提 示要 求 設 計 該 半 自 動 鉆 床 的 送 料 、 定 位 、 及 進 刀 的 整 體 傳 動 系 統(tǒng) 。 其 中 ： 2021/6/16 5 1.鉆 頭 由 動 力 頭 驅 動 ， 設 計 者 只 需考 慮 動 力 頭 的 進 刀 （ 升 降 ） 運 動 。 2. 除 動 力 頭 升 降 機 構 外 ， 還 需 要 設計 送 料 機 構 、 定 位 機 構 。

6、 各 機 構 運動 循 環(huán) 要 求 見 下 表 。 3. 可 采 用 凸 輪 軸 的 方 法 分 配 協(xié) 調(diào) 各機 構 運 動 。 2021/6/16 6 加 工 工 件 及 尺 寸 ： 2021/6/16 7 2021/6/16 8 半 自 動 鉆 床 的 工 作 原 理 是 利 用 轉 頭 的 旋 轉和 進 刀 切 削 掉 工 件 的 余 料 而 得 到 工 件 尺 寸形 狀 。 工 藝 動 作 過 程 由 送 料 定 位 鉆 孔 三 部分 組 成 。 各 個 機 構 的 運 動 由 同 一 電 機 驅 動 ，運 動 由 電 動 機 經(jīng) 過 減 速 裝 置 后 分 為 兩 路 ，一 路 隨

7、 著 傳 動 傳 動 皮 帶 傳 送 動 力 到 定 位 機構 和 送 料 機 構 ， 分 別 帶 動 凸 輪 做 轉 動 控 制四 桿 機 構 對 工 件 的 定 位 和 帶 動 凸 輪 四 桿 機構 控 制 推 桿 做 往 復 直 線 運 動 。 另 一 路 直 接傳 動 到 鉆 頭 的 進 退 刀 機 構 ， 控 制 鉆 頭 的 進退 。 基 本 運 動 為 ： 推 桿 的 往 復 直 線 運 動 ， 定 位機 構 的 間 歇 運 動 和 鉆 頭 的 往 復 運 動 。 2021/6/16 9 此 外 ， 還 要 滿 足 傳 動 性 能 要 求 ：1） 送 料 定 位 進 刀 機 構 在

8、 凸 輪 軸 不同 轉 角 時 候 快 慢 行 程 不 同 。 2） 各 個 機 構 之 間 的 配 合 相 互 有 序 ，滿 足 凸 輪 軸 轉 角 對 應 的 性 能 要 求 。 2021/6/16 10 根 據(jù) 前 述 設 計 要 求 ， 送 料 機 構 應 該 做 往 復 運 動 ，并 且 必 須 保 證 工 作 行 程 中 有 快 進 、 休 止 和 快 退過 程 。 定 位 機 構 也 有 休 止 、 快 進 、 快 退 過 程 。進 刀 機 構 有 快 進 和 慢 進 、 快 退 和 休 止 過 程 。 此外 三 個 機 構 之 間 還 要 滿 足 隨 著 凸 輪 軸 轉 角 不

9、 同完 成 動 作 的 過 程 不 同 且 相 互 配 合 。 這 些 運 動 要求 不 一 定 完 全 能 夠 達 到 ， 但 必 須 保 證 三 者 之 間相 互 滿 足 凸 輪 不 同 角 度 時 候 配 合 完 好 ， 以 及 送料 機 構 的 往 復 運 動 和 進 刀 機 構 的 往 復 循 環(huán) 及 各個 機 構 的 間 歇 運 動 。 2021/6/16 11 方 案 一 ： A1由 于 電 動 機 的 轉 速 是 1450r/min， 而選 用 設 計 要 求 的 主 軸 轉 速 為 1r/min。 可以 考 慮 利 用 行 星 輪 進 行 大 比 例 的 降 速 ，然 后 采

10、 用 蝸 輪 變 向 。 2021/6/16 12 2021/6/16 13 方 案 二 ： 2021/6/16 14 方 案 一 ： B1直 接 采 用 凸 輪 滑 塊 機 構 ， 并 且 在 輪 同軸 的 齒 輪 組 合 中 加 入 不 完 全 齒 輪 以 滿 足 間歇 休 止 運 動 要 求 。 2021/6/16 15 方 案 二 ： B2采 用 凸 輪 與 四 桿 機 構 的 組 合 結 構 實 現(xiàn) 既有 快 慢 變 化 的 運 動 又 有 休 止 的 間 歇 運 動 。 2021/6/16 16 方 案 三 ： B3采 用 一 個 六 桿 機 構 來 代 替 曲 柄 滑 塊 機 構

11、 ，由 于 設 計 的 鉆 床 在 空 間 上 傳 動 軸 之 間 的 距離 有 點 大 ， 故 一 般 四 桿 機 構 很 難 實 現(xiàn) 這 種遠 距 離 的 運 動 。 再 加 上 用 四 桿 機 構 在 本 設計 中 在 尺 寸 上 很 小 。 所 以 考 慮 到 所 設 計 的機 構 能 否 穩(wěn) 定 的 運 行 因 此 優(yōu) 先 選 用 了 如 下圖 的 六 桿 機 構 來 實 現(xiàn) 。 2021/6/16 17 2021/6/16 18 方 案 一 ： C1利 用 四 桿 機 構 中 死 點 的 積 極 作 用 ， 選取 凸 輪 結 合 夾 緊 機 構 共 同 作 用 達 到 定 位 機構

12、 和 間 歇 定 位 的 要 求 。 2021/6/16 19 方 案 二 ： C2定 位 系 統(tǒng) 采 用 的 是 一 個 偏 置 直 動 滾 子 從 動 件 盤型 凸 輪 ， 因 為 定 位 系 統(tǒng) 要 有 間 歇 ， 所 以 就 要 使 用凸 輪 機 構 ， 但 如 果 是 平 底 推 桿 從 動 件 ， 則 凸 輪 就會 失 真 ， 若 增 加 凸 輪 的 基 圓 半 徑 ， 那 么 凸 輪 機 構的 結 構 就 會 很 大 ， 也 不 求 實 際 ， 所 以 就 采 用 一 個偏 置 直 動 滾 子 從 動 件 盤 型 凸 輪 ， 它 就 可 以 滿 足 實際 要 求 了 。 2021

13、/6/16 20 2021/6/16 21 方 案 一 ： D1為 了 達 到 輸 出 間 歇 運 動 同 時 能 夠 做 到循 環(huán) 往 復 運 動 ， 采 用 凸 輪 機 構 和 扇 形 齒 與齒 條 配 合 ， 中 間 采 用 連 桿 帶 動 。 先 把 回 轉運 動 動 力 轉 化 為 扇 形 齒 的 往 復 擺 動 ， 在 通過 齒 輪 傳 遞 給 齒 條 ， 增 加 一 個 齒 輪 的 目 的是 為 了 使 傳 動 更 加 的 平 穩(wěn) 可 靠 。 2021/6/16 22 2021/6/16 23 方 案 二 D2采 用 一 個 擺 動 滾 子 從 動 件 盤 行 凸 輪 機 構 來 傳 遞齒 輪 齒 條 機 構 .因 為 我 們 用 一 個 擺 動 滾 子 從 動 件 盤行 凸 輪 機 構 來 傳 遞 齒 輪 機 構 ， 當 進 刀 的 時 候 ， 凸輪 在 推 程 階 段 運 行 ， 很 容 易 通 過 機 構 傳 遞 帶 動 齒輪 齒 條 嚙 合 .帶 動 動 刀 頭 來 完 成 鉆 孔 ， 擺 桿 轉 動 的幅 度 也 是 等 于 齒 廓 轉 動 的 幅 度 ， 兩 個 齒 輪 來 傳 動也 具 有 穩(wěn) 性 。 2021/6/16 24 2021/6/16 25 若 有 不 當 之 處 ， 請 指 正 ， 謝 謝 ！