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1、机械原理课程设计,设计题目：半自动钻床第一章 设计要求第二章 功能分解第三章 机构对比选用第四章 机构组合第五章 传动方案设计第六章 运动协调性设计第七章 机构设计第八章方案评价,第一章 概述及其设计要求,1.1功能要求半自动钻床机能够实现送料、定位、和孔的一体化功能。设计要求的机床的进料机构工作行程大于等于40mm，动力钻头工作行程大于18mm，电动机转速1450r/min，每分钟1件构件加工好。半自动钻床机由送料机构，定位机构，进刀机构以及电动机组成。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，最终由进刀机构负责动力头的升降来进行钻孔工作。选择送料机构时要考虑到被加工
2、的构件的形状，送料机构要以直线、间隙、定量地将要加工的构件送入加工台，可用来回往复移动构件走直线轨迹段推构件向前进，用定位机构来定住构件的要被加工的位置，加紧之后再钻，打好孔之后再退刀，退出时可以用送料机构送的构件推出加工台，以此来实现循环加工。,1.2设计任务要求,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
3、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；,1.3方案提示,1.3方案提示要求设计该半自动钻床的送料、定位、及进刀的整体传动系统。其中：,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。3.可采用凸轮轴的方法分配协调各机构运动。,1.4设计数据及工件尺寸,加工工件及尺寸：,第二章 功能分解,半自动钻床的工作原理是利用转头的旋转和进刀切削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 钻孔三部分组成。各个机构的运动由同一电机驱动，运动由电动机经过减速
4、装置后分为两路，一路随着传动传动皮带传送动力到定位机构和送料机构，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。另一路直接传动到钻头的进退刀机构，控制钻头的进退。基本运动为：推杆的往复直线运动，定位机构的间歇运动和钻头的往复运动。,此外，还要满足传动性能要求：1）送料 定位 进刀机构在凸轮轴不同转角时候快慢行程不同。2）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。,第三章 机构选用,根据前述设计要求，送料机构应该做往复运动，并且必须保证工作行程中有快进、休止和快退过程。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
5、外三个机构之间还要满足随着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。,变速机构,方案一：A1由于电动机的转速是1450r/min，而选用设计要求的主轴转速为1r/min。可以考虑利用行星轮进行大比例的降速，然后采用蜗轮变向。,机构简图,方案二：,送料机构的选型：,方案一：B1直接采用凸轮滑块机构，并且在轮同轴的齿轮组合中加入不完全齿轮以满足间歇休止运动要求。,方案二：B2采用凸轮与四杆机构的组合结构实现既有快慢变化的运动又有休止的间歇运动。,方案
6、三：B3采用一个六杆机构来代替曲柄滑块机构，由于设计的钻床在空间上传动轴之间的距离有点大，故一般四杆机构很难实现这种远距离的运动。再加上用四杆机构在本设计中在尺寸上很小。所以考虑到所设计的机构能否稳定的运行因此优先选用了如下图的六杆机构来实现。,机构简图,定位机构选型,方案一：C1利用四杆机构中死点的积极作用，选取凸轮结合夹紧机构共同作用达到定位机构和间歇定位的要求。,方案二：C2定位系统采用的是一个偏置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，但如果是平底推杆从动件，则凸轮就会失真，若增加凸轮的基圆半径，那么凸轮机构的结构就会很大，也不求实际，所以就采用一个偏置直
7、动滚子从动件盘型凸轮，它就可以满足实际要求了。,机构简图,进刀机构,方案一：D1为了达到输出间歇运动同时能够做到循环往复运动，采用凸轮机构和扇形齿与齿条配合，中间采用连杆带动。先把回转运动动力转化为扇形齿的往复摆动，在通过齿轮传递给齿条，增加一个齿轮的目的是为了使传动更加的平稳可靠。,机构简图,方案二 D2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，很容易通过机构传递带动齿轮齿条啮合.带动动刀头来完成钻孔，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性。,机构简图,上述各机构方案择优形成如下的机械系统运动方案组合：,
