课程设计机械原理半自动钻床设计.doc

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1、课程设计课程名称： 机械原理 学 院： 机械工程学院 专 业：机械制造及自动化 姓 名： 学 号： 年 级： 2010级 任课教师： 2013年1月18日贵州大学机械工程学院机械原理课程设计任务书题号03半自动钻床一、设计题目及原始数据设计加工所示工件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。半自动钻床设计数据参看下表。 半自动钻床凸轮设计数据表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/minA40301514501B35252014002C30201096

2、01二、设计方案提示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，还需要设计送料机构、定位机构。各机构运动循环要求见下表。机构运动循环要求表凸轮轴转角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3. 可采用凸轮轴的方法分配协调各机构运动。三、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，并在图纸上画出传动系统图；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

3、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； 目 录一机构的工作原理5二功能分解图，执行机构动作7三机构的选用8四机构运动总体方案图16五执行机构设计及尺寸计算18六工作循环图23七proe运动分析25附录26总结39参考文献40一、机构的工作原理1、机构的工作原理:该系统由电机驱动，通过变速传动将电机的1450r/min降到主轴的1r/min，与传动轴相连的各机构控制送料，定位，夹紧和进刀等工艺动作，最后由凸轮机构通过齿轮传动带动齿条上下平稳地运动,

4、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。具体的选择原理和工作原理如下：(1) 选择电动机时需考虑的因素：电动机的选择需考虑工作环境的影响；同时还要考虑是否工作可靠，操作简易，维修方便；除此之外，为了提高机械系统的经济效益，还需考虑经济成本。(2) 传动机构的作用：把电动机输出的转矩变换为执行机构所需的转矩或力；把电动机输出的转矩变换为执行机构所需的转矩或力；当不可能用电动机进行调速时，采用变速传动来满足执行机构的调速要求；由于受机体的外形，尺寸的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与原动机直接连接时，也需要用传动装置来联接。(3)传动机构选择的原则：对于小功率传动，

5、应在考虑满足性能的需要下，选用结构简单的传动装置，尽可能降低初始费用；对大功率传动，应优先考虑传动的效率，节约能源，降低运转费用和维修费用；当执行机构要求变速时，若能与动力机调速比相适应，可直接连接或采用定传动比的传动装置；当执行机构要求变速范围大，用动力机调速不能满足机械特性和经济性要求时，则应采用变传动比传动；除执行机构要求连续变速外，尽量采用有级变速。主，从动轴要求同步时，应采用无滑动的传动装置；动装置的选用必须与制造水平相适应，尽可能选用专业厂生产的标准传动装置，加减速器，变速器和无级变速器等。二、功能分解图，执行机构动作功能分解图如下图：半自动钻床的工作原理是利用转头的旋转和进刀切削

6、掉工件的余料而得到工件尺寸形状。工艺动作过程由送料、定位、夹紧、钻孔三部分组成。各个机构的运动由同一电机驱动，随着传动皮带传送动力到定位机构、夹紧机构和送料机构，分别带动凸轮做转动控制四杆机构对工件的定位和带动凸轮四杆机构控制推杆做往复直线运动。 基本运动为：推杆的往复直线运动，定位机构与夹紧机构的间歇运动和钻头的往复运动。送料、定位、夹紧和进刀机构在凸轮轴不同转角时候快慢行程不同。各个机构之间的配合相互有序，满足凸轮轴转角对应的性能要求。三、机构的选用根据前述设计要求，送料机构应该做往复运动。定位机构也有休止、快进、快退过程。进刀机构有快进和慢进、快退和休止过程。此外三个机构之间还要满足随着

7、凸轮轴转角不同完成动作的过程不同且相互配合。这些运动要求不一定完全能够达到，但必须保证三者之间相互满足凸轮不同角度时候配合完好，以及送料机构的往复运动和进刀机构的往复循环及各个机构的间歇运动。1、变速机构：如（图3.1.1），由于电动机的转速是1450r/min，而选用设计要求的主转速为1r/min。可以利用行星轮进行大比例的降速，然后用锥齿轮变向，采用该机构的优点是机构所占的空间较小，传动链比较短占用空间小。 （图3.1.1）对比机构：利用定轴轮系进行减速，虽然能够达到要求，但是齿轮的 配合级数过多，配合齿轮的齿数相差过大，传动链比较长，所占用的总体空间比较大，如（图3.1.2）： （图3.

8、1.2）2、送料机构：方案一：采用对心曲柄滑块机构如下图，由于在空间上轴与轴之间的距离较大，并且曲柄回转中心的位置不一定与工作台在一个平面内，这是采用该种机构要考虑的首要问题；用锥齿轮可以解决该问题；优点是容易设计，加工成本低；机构简图如（图3.2.1）： （图3.2.1）对比机构：方案二：如下图，采用槽轮机构进行送料；这种机构的优点是不需要用锥齿轮换向，直接将主轴的转动转换成为滑块的往复运动；缺点是槽轮的加工精度要求较高，加工成本较高。机构简图见（图3.2.2）： （图3.2.2）3、定位机构：（1）定位系统采用的是一个对心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，

9、但如果是平底推杆从动件，凸轮容易失真，若增加凸轮的基圆半径，那么凸轮机构的结构就会很大，也不切实际，并且容易与其它机构发生干涉，所以采用一个对心直动滚子从动件盘型凸轮，可以满足实际要求。（图3.3.1）为机构简图： （图3.3.1）（2）对比机构：该机构用凸轮实现从动件的间歇运动，中间采用连杆机构进行传动，保证了传动的平稳性，但是也因为这样使得机构增加了运动传递路径的长度。所以传递效率会比较低，实际设计加工和组装比较困难；机构简图如（图3.3.2）： （图3.3.2）4、夹紧机构：（1）夹紧机构运动规律类似于定位机构，系统有间歇，也需要用凸轮机构，优点是利用机架的一侧作为定位基准，可以减小运动

10、产生的误差，夹紧位置比较准确；机构简图如（图3.4.1）： （图3.4.1）（2）对比机构：该机构的运动形式和规律与（1）完全相同，不同的是夹紧头不一样，该机构采用的是两侧同时向工件中心运动的形式来夹紧的，该机构夹紧易出现误差，运动难控制，加工和组装的要求比较高；机构简图如（图3.4.2）： （图3.4.2）5、进刀机构：方案一：为了达到输出间歇运动同时能够做到循环往复运动，采用凸轮机构和齿条，顶杆和齿条固结中间采用齿轮带动。先把回转运动动力转化为齿条的上下运动，再通过齿轮传递给连接刀具的齿条，从而使刀具进行进刀。该机构的优点是传动链较短，易于生产加工和组装；机构简图如（图3.5.1）： （图

11、3.5.1）方案二：对比机构：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，容易通过机构传递带动齿轮齿条啮合。带动动力头来完成钻孔，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定性。但是此种机构增加了运动传递路径。所以传递效率会比较低，综合考虑，总体设计仍采用方案一；对比机构的机构简图如（图3.5.2）： （图3.5.2）6、绘制机械系统运动转换功能，如（图3.6）： （图3.6） 四、机构运动总体方案图1、根据系统的运动转换功能，由下表可以求出半自动钻床系统运动方案数为：1222

12、22=32种根据功能原理，工艺分解过程及执行机构的选择，确定了以下运动方案，如（图4.1）： （图4.1）根据各机构分析，运动简图确定本设计中半自动钻床的总体方案图如下图，该图表示了上图形态学矩阵中用实线连接的方案的运动简图。电动机通过带传动将运动传递到行星轮系，传到行星架的转速为1000r/min，通过行星轮系减速后将运动传递到主轴，使主轴的转速降为1r/min；接下来通过主轴带动锥齿轮转动，再通过两次锥齿轮传动后，便可将运动传到曲柄滑块机构，从而实现送料滑块的往复运动；同时主轴也将运动传递到定位、夹紧和进刀机构的凸轮，定位凸轮将运动传递到定位杆，使定位杆实现往复运动；夹紧机构的运动跟定位机

13、构的相同；进刀凸轮将运动传到齿条，齿条再通过齿轮将运动传递给动力头，使动力头实现往复进刀运动；机械系统运动方案简图见附录（图4.2）。五、执行机构设计及尺寸计算1、减速机构计算：如（图5.1），因为传动比到达到1450：1，所以先用带传动减速，然后再用行星轮系减速。两个传送轮的半径分别设定为145和100，使的H 的转速降到1000r/min。分别设定齿轮1，2，2，3的模数为1，齿数分别为37，25，27，40。由此可算的传送比为1000：1，达到减速效果。 （图5.1）2、送料机构计算： 如（图5.2），该机构为对心曲柄滑块机构，无急回特性，极位夹角为0；任务书中进料机构即滑块的行程为40

14、即两极位C1和C2之间的距离为40，所以B1点到B2点之间的距离为40，所以AB取20，为满足运动要求，取 BC=60;当运动开始时，即：当B点位于极位B1时，A点与极位C1点之间的距离为40，使滑块循环推动工件从而达到送料效果。 （图5.2）3、定位凸轮的设计： 如（图5.3），由任务书中定位机构的工作行程为30，为了满足实际需要，将凸轮运动规律分为5段，分别为近休、推程（快进、工进）、远休、回程；在原有的行程上加入一段快进的空行程10，从而得到定位凸轮的近休到远休的距离为40，即凸轮的行程为40，设定凸轮的基圆半径为50，参照前面的定位机构的运动简图并结合考虑总体的空间位置，取B的长度为1

15、60，C的长度为108，D为152，A（主轴）到工作台的纵向距离为100，横向为40，顶杆的直径为4；结合工作循环图，利用凸轮设计软件可设计出凸轮的轮廓形式和相关参数：见附录（图5.3.1） （图5.3）4、夹紧凸轮的设计：如（图5.4），待加工的工件的最大直径为40，将凸轮运动规律分为5段，分别为近休、推程（快进、工进）、远休、回程；设定夹紧块的快进空行程为10，夹紧时的行程为5，从而得到定位凸轮的近休到远休的距离为15，即凸轮的行程为15，设定凸轮的基圆半径为50，参照前面的夹紧机构简图，B的长度取30，C取104，D取80；结合工作循环图，利用凸轮设计软件可设计出凸轮的轮廓形式和相关参数

16、：见附录（图5.4.1） （图5.4）5、进刀凸轮的设计：如（图5.5），将凸轮运动规律分为5段，分别为近休、推程（快进、工进）、远休、回程；由于工件的钻孔深度为18，所以设定钻头的工进行程为20，另外再设定钻头的快进空行程为20，从而得到定位凸轮的近休到远休的距离为40，即凸轮的行程为40，设定凸轮的基圆半径为50，参照进刀机构简图设计参数，A到B的纵向距离取180，横向距离取50，A到主轴之间的距离取140，传动齿轮的模数m=1,齿数z=100；结合工作循环图，利用凸轮设计软件可设计出凸轮的轮廓形式和相关参数：见附录（图5.5.1） （图5.5）六、工作循环图机械系统方案的执行件需要进行运

17、动协调设计。由于系统的生产率为1个/min。根据机构凸轮设计有：1、送料机构：原动件从0度转到180度为送料过程，占60秒中的30秒。从180度到360度为回程。2、夹紧机构：凸轮从0度到150度为远休，从150度到180度为快速回程，由其机构的位置可知位移为-10，180度到200度为回程，位移为-5，200度到300度为近休，300度到360度为推程，位移为15。3、定位机构：凸轮从0度到60度为远休，从60度到100度为快速回程，由其机构的位置可知位移为-10，100度到170度为回程，位移为-30，170度到300度为近休，300度到360度为推程，位移为40。4、进刀机构：凸轮从0度

18、到160度为近休，160度到200度为推程（快进)，位移为20（令刀具初始位置到机架的距离为40），从200 度到280度为推程（工进），位移为20，从280到300度为远休，从300度到360度为回程，位移为40。从而得到图（6.1）所示工作循环图： 图（6.1）七、proe运动分析1、送料机构：送料机构为曲柄滑块机构，在给定曲柄一个角速度后，从动件（滑块）的运动规律，三维模型见附录（图7.1）；（1）滑块的位移曲线见附录（图7.1.1）；（2）滑块的速度曲线见附录（图7.1.2）；（3）滑块的加速度曲线见附录（图7.1.3）；2、定位机构的proe实体效果图：见附录（图7.2）；3、夹紧机

19、构的proe实体效果图：见附录（图7.3）；4、进刀机构的proe实体效果图：见附录（图7.4）；待添加的隐藏文字内容35、减速机构的proe实体效果图：见附录（图7.5）；6、锥齿轮传动proe效果图: 见附录（图7.6）；7、总装配实体效果图：见附录（图7.7）。附录： （图4.2）机械系统运动方案简图 图5.3.1）定位凸轮设计结果 （图5.4.1）夹紧凸轮设计结果 （图5.5.1）进刀凸轮设计结果 （图7.1）送料机构三维图 （图7.1.1）送料机构滑块位移曲线图 （图7.1.2）送料机构滑块速度曲线图 （图7.1.3）送料机构滑块加速度曲线图 （图7.2）定位机构三维效果图 （图7.

20、3）夹紧机构三维效果图 （图7.4）进刀机构三维效果图 （图7.5）减速机构三维效果图 （图7.6）锥齿轮三维效果图 （图7.7）总体三维效果图总结通过本次的课程设计，使我对机械原理的实际应用有了很大的体验。不同于平时我们课本所学习的知识，在实践运用中知识只成为了工具。当然实践的应用加强了对课本知识的理解。此次课程设计碰到了很多的问题，平时我们的学习中总是注意技巧性，但在实际应用中，所有的数据都得自己设计，然后计算。所以对合理性要求就更高，只是单纯的想象所得数据根本不能满足三维的画图。更主要的是我们此次利用三维软件来进行运动分析更是让我们的知识与实践结合。在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过

21、一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。这次课程设计让我感受到了设计过程中的艰辛。对于从来没有经历过亲身设计的我来说，刚开始的时候感觉很渺茫，感觉根本无从下手。在老师的悉心指导下，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，通过这次课程设计，使我更加深入的理解了一些简单机构组件的作用！为以后的实际工作奠定了基础！最重要的是通过本次课程设计让我体会到了将理论知识转化为生产实际所需的重要性。参考文献1牛鸣岐 王保民 余述凡机械原

22、理课程设计手册重庆大学出版社，2001.112孙桓 陈作模 葛文杰机械原理第七版，高等教育出版社，2006.53林清安Proe/ENGINNEER Wildfire系列教程Employment tribunals sort out disagreements between employers and employees.You may need to make a claim to an employment tribunal if: you dont agree with the disciplinary action your employer has taken against you

23、 your employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly.For more information about dismissal and unfair dismissal, seeDismissal.You can make a claim to an employment tribunal, even if you haventappealedagainst the disciplinary action your employer has taken against you. Howe

24、ver, if you win your case, the tribunal may reduce any compensation awarded to you as a result of your failure to appeal.Remember that in most cases you must make an application to an employment tribunal within three months of the date when the event you are complaining about happened. If your appli

25、cation is received after this time limit, the tribunal will not usually accept it.If you are worried about how the time limits apply to you, take advice from one of the organisations listed underFurther help.Employment tribunals are less formal than some other courts, but it is still a legal process

26、 and you will need to give evidence under an oath or affirmation.Most people find making a claim to an employment tribunal challenging. If you are thinking about making a claim to an employment tribunal, you should get help straight away from one of the organisations listed underFurther help.If you

27、are being represented by a solicitor at the tribunal, they may ask you to sign an agreement where you pay their fee out of your compensation if you win the case. This is known as adamages-based agreement. In England and Wales, your solicitor cant charge you more than 35% of your compensation if you

28、win the case.If you are thinking about signing up for a damages-based agreement, you should make sure youre clear about the terms of the agreement. It might be best to get advice from an experienced adviser, for example, at a Citizens Advice Bureau. To find your nearest CAB, including those that giv

29、e advice by e-mail, click onnearest CAB.For more information about making a claim to an employment tribunal, seeEmployment tribunals.The (lack of) air up there Watch mCayman Islands-based Webb, the head of Fifas anti-racism taskforce, is in London for the Football Associations 150th anniversary cele

30、brations and will attend Citys Premier League match at Chelsea on Sunday.I am going to be at the match tomorrow and I have asked to meet Yaya Toure, he told BBC Sport.For me its about how he felt and I would like to speak to him first to find out what his experience was.Uefa hasopened disciplinary p

31、roceedings against CSKAfor the racist behaviour of their fans duringCitys 2-1 win.Michel Platini, president of European footballs governing body, has also ordered an immediate investigation into the referees actions.CSKA said they were surprised and disappointed by Toures complaint. In a statement t

32、he Russian side added: We found no racist insults from fans of CSKA.Age has reached the end of the beginning of a word. May be guilty in his seems to passing a lot of different life became the appearance of the same day; May be back in the past, to oneself the paranoid weird belief disillusionment,

33、these days, my mind has been very messy, in my mind constantly. Always feel oneself should go to do something, or write something. Twenty years of life trajectory deeply shallow, suddenly feel something, do it.一字开头的年龄已经到了尾声。或许是愧疚于自己似乎把转瞬即逝的很多个不同的日子过成了同一天的样子；或许是追溯过去，对自己那些近乎偏执的怪异信念的醒悟，这些天以来，思绪一直很凌乱，在脑

34、海中不断纠缠。总觉得自己自己似乎应该去做点什么，或者写点什么。二十年的人生轨迹深深浅浅，突然就感觉到有些事情，非做不可了。The end of our life, and can meet many things really do?而穷尽我们的一生，又能遇到多少事情是真正地非做不可？During my childhood, think lucky money and new clothes are necessary for New Year, but as the advance of the age, will be more and more found that those thin

35、gs are optional; Junior high school, thought to have a crush on just means that the real growth, but over the past three years later, his writing of alumni in peace, suddenly found that isnt really grow up, it seems is not so important; Then in high school, think dont want to give vent to out your i

36、nner voice can be in the high school children of the feelings in a period, but was eventually infarction when graduation party in the throat, later again stood on the pitch he has sweat profusely, looked at his thrown a basketball hoops, suddenly found himself has already cant remember his appearanc

37、e.童年时，觉得压岁钱和新衣服是过年必备，但是随着年龄的推进，会越来越发现，那些东西根本就可有可无；初中时，以为要有一场暗恋才意味着真正的成长，但三年过去后，自己心平气和的写同学录的时候，突然就发现是不是真正的成长了，好像并没有那么重要了；然后到了高中，觉得非要吐露出自己的心声才能为高中生涯里的懵懂情愫划上一个句点，但毕业晚会的时候最终还是被梗塞在了咽喉，后来再次站在他曾经挥汗如雨的球场，看着他投过篮球的球框时，突然间发现自己已经想不起他的容颜。Originally, this world, can produce a chemical reaction to an event, in add

38、ition to resolutely, have to do, and time.原来，这个世界上，对某个事件能产生化学反应的，除了非做不可的坚决，还有，时间。A persons time, your ideas are always special to clear. Want, want, line is clear, as if nothing could shake his. Also once seemed to be determined to do something, but more often is he backed out at last. Dislike his c

39、owardice, finally found that there are a lot of love, there are a lot of miss, like shadow really have been doomed. Those who do, just green years oneself give oneself an arm injection, or is a self-righteous spiritual.一个人的时候，自己的想法总是特别地清晰。想要的，不想要的，界限明确，好像没有什么可以撼动自己。也曾经好像已经下定了决心去做某件事，但更多的时候是最后又打起了退堂鼓

40、。嫌恶过自己的怯懦，最终却发现有很多缘分，有很多错过，好像冥冥之中真的已经注定。那些曾经所谓的非做不可，只是青葱年华里自己给自己注射的一支强心剂，或者说，是自以为是的精神寄托罢了。At the moment, the sky is dark, the air is fresh factor after just rained. Suddenly thought of blue plaid shirt; Those were broken into various shapes of stationery; From the corner at the beginning of deep fri

41、endship; Have declared the end of the encounter that havent start planning. Those years, those days of do, finally, like youth, will end in our life.此刻，天空是阴暗的，空气里有着刚下过雨之后的清新因子。突然想到那件蓝格子衬衫；那些被折成各种各样形状的信纸；那段从街角深巷伊始的友谊；还有那场还没有开始就宣告了终结的邂逅计划那些年那些天的非做不可，终于和青春一样，都将在我们的人生中谢幕。Baumgartner the disappointing ne

42、ws: Mission aborted. r plays an important role in this mission. Starting at the ground, conditions have to be very calm - winds less than 2 mph, with no precipitation or humidity and limited cloud cover. The balloon, with capsule attached, will move through the lower level of the atmosphere (the tro

43、posphere) where our day-to-day weather lives. It will climb higher than the tip of Mount Everest (5.5 miles/8.85 kilometers), drifting even higher than the cruising altitude of commercial airliners (5.6 miles/9.17 kilometers) and into the stratosphere. As he crosses the boundary layer (called the tr

44、opopause),e can expect a lot of turbulence.The supersonic descent could happen as early as Sunda.The weatheThe balloon will slowly drift to the edge of space at 120,000 feet ( Then, I would assume, he will slowly step out onto something resembling an Olympic diving platform.Below, the Earth becomes the concrete bottom of a swimming pool that he wants to land on, b