1、可編輯版一、設計題目：2二、設計條件和要求：21、設計介紹：22、方案設計與選擇23、設計任務與內容3三、原始參考數據3四、機械運動設計方案的擬定41、圓柱凸輪運動方案42、齒輪凸輪運動方案53、凸輪連桿運動方案64、執行機構的選型65、機械運動方案選擇8五、機構的組合方式8六、機械運動循環圖91、運動分析9七、機械運動簡圖9八、主要零部件尺寸的計算101、槽輪機構 :102、圓柱凸輪的尺寸設計：113、減速器的傳動計算：12九、課設心得13十、參考文獻14Word 完美格式可編輯版一、設計題目： 四工位專用機床運動方案設計二、設計條件和要求：1、設計介紹：四工位專用機床是在四個工位上分別完成

2、相應的裝卸工件、鉆孔、擴孔、鉸孔工作。它的執行機構有兩個：一是裝有四工位工件的回轉工作臺，二是裝有由專用電機帶動的三把專用刀具的主軸箱。主軸箱每向左移動送進一次，在四個工位上分別完成相應的裝卸工件、鉆孔、擴孔、鉸孔工作。當主軸箱右移（退回）到刀具離開工件后，工作臺回轉 90 ，然后主軸箱再次左移。很明顯，對某一個工件來說要在四次循環后完成裝、鉆、擴、鉸、卸等工序。但對專戶門機床來說，一個循環就有一個工件完成上述全部工序。圖一：四工位專用機床圖2、方案設計與選擇1） 回轉臺的間歇轉動，可采用槽輪機構、不完全齒輪機構、凸輪式間歇運動機構。Word 完美格式可編輯版2） 主軸箱的往復移動，可采用圓柱

3、凸輪機構、移動從動件盤形凸輪機構、凸輪連桿機構、平面連桿機構等。3） 由生產率可求出一個運動循環所需時間T=48s，刀具勻速送進60mm所需時間 t 勻=30s，刀具其余移動（包括快速送進 60mm，快速返回 120mm）共需 18s。回轉工作臺靜止時間為 40s，因此足夠工件裝卸所需時間。回轉工作臺作單向間歇運動，每次轉過90 度。主軸箱作復移動，在工作行程中有快進和慢進兩段，回程具有急回特性。3、設計任務與內容1） 按工藝動作過程擬定運動循環圖。2） 進行回轉臺間歇轉動機構、 主軸箱刀具移動機構的選型。并進行機械運動方案的評價和選擇。3） 根據電機參數和執行機構運動參數進行傳動方案的擬訂。

4、4） 畫出機械運動方案圖（ CAD、A2），凸輪輪廓圖（手工、 A3）。5） 機械傳動系統和執行機構的尺度計算。6） 編寫設計說明書。（用 A4 紙張，封面用標準格式）三、原始參考數據1、 刀具頂端離開工作表面65mm，快速移動送進 60mm后，再勻速送進 60mm（包括 5mm刀具切入量、 45mm工件孔深、 10mm刀具切出量，如右圖所示），然后快速返回。回程和進程的平均速度之比 K=2。2、刀具勻速進給速度為2mm/s，工件裝卸時間不超過10s。3、 機床生產率每小時約75 件。4、執行機構及傳動機構能裝入機體內。5、傳動系統電機為交流異步電動機，功率1.5Kw，轉速 960r/min

5、。Word 完美格式可編輯版四、機械運動設計方案的擬定1、圓柱凸輪運動方案電動機作為驅動機構， 將動能傳給帶輪， 通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執行機構，一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給槽輪機構， 使工作臺做間歇運動。 另一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給移動推桿圓柱凸輪機構， 是主軸箱完成進、 退刀的動作。兩路傳動機構相互配合，相互作用，共同完成加工任務。圖二：圓柱凸輪運動方案電動機作為驅動機構，將動能傳給帶輪，通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執行機構，一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給槽輪機構， 使工作臺做間歇運動。 另一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給移動推桿圓柱凸輪機構， 是主軸箱完成進、 退刀的動作。兩路傳動機構相

6、互配合，相互作用，共同完成加工任務。Word 完美格式可編輯版2、齒輪凸輪運動方案輪齒（齒）齒輪上的每一個用于嚙合的凸起部分。一般說來，這些凸起部分呈輻射狀排列。配對齒輪上輪齒互相接觸，導致齒輪的持續嚙合運轉。齒槽齒輪上兩相鄰輪齒之間的空間。端面在圓柱齒輪或圓柱蝸桿上垂直于齒輪或蝸桿軸線的平面。法面在齒輪上，法面指的是垂直于輪齒齒線的平面。齒頂圓齒頂端所在的圓。齒根圓槽底所在的圓。基圓形成漸開線的發生線在其上作純滾動的圓。分度圓在端面內計算齒輪幾何尺寸的基準圓，對于直齒輪，在分度圓上 模數 和壓力角 均為標準值。齒面輪齒上位于齒頂圓柱面和齒根圓柱面之間的側表面。齒廓齒面被一指定曲面（對圓柱齒輪

7、是平面）所截的截線。齒線齒面與分度圓柱面的交線 。端面齒距pt 相鄰兩同側端面齒廓之間的分度圓弧長。模數 m齒距除以圓周率 所得到的商，以毫米計。圖三 : 齒輪凸輪運動方案電動機作為驅動機構， 將動能傳給帶輪， 通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執行機構。一路是經過行星輪系傳遞給工作臺。另一路通過連桿帶動齒輪，齒輪使Word 完美格式可編輯版凸輪工作，進而使主軸箱做進、退刀的動作。3、凸輪連桿運動方案電動機作為驅動機構，將動能傳遞給帶輪，通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執行機構。一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給不完全齒輪機構，使工作臺做間歇運動。另一路通過行星輪系減速后將扭矩傳遞給擺動推桿盤型凸輪與擺桿滑塊機構

8、，使主軸箱完成進、退刀的動作。兩路傳動機構相互配合，相互合作，共同完成額定的加工功能和加工任務。圖四：凸輪連桿運動方案4、執行機構的選型（ 1）回轉臺間歇運動機構方案方案一：不完全齒輪機構。它是由齒輪機構演變而得到的一種間歇轉動機構，即在主動輪上制作出一部分齒，并根據運動時間與停歇時間的要求，在從動輪上做出與主動輪相嚙合的輪齒。當從動輪做連Word 完美格式可編輯版續回轉運動時，從動輪做間歇回轉運動。不 完全齒輪的結構簡單，制造容易，工作可靠，設計時從動輪的運動時間和靜止時間的比例可在較大范圍內變化。其缺點是有較大沖擊，故質疑與低速，輕載場合。方案二：槽輪機構。槽輪機構的結構簡單外形尺寸小，機

9、械效率高，并能較平穩的、間歇地進行轉位。但因轉動時尚存在柔性沖擊，故常用于速度不高的場合。（ 2）主軸箱刀具移動機構方案方案一：凹槽圓柱凸輪機構。當具有凹槽的圓柱凸輪回轉時，其凹槽的側面通過嵌與凹槽中的滾子迫使連接與主軸箱連接的趕一起運動，進刀和退刀的運動規律則決定于凹槽曲線的形狀凸輪機構的最大優點是只要適當的設計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預期的運動規律，而且響應快速，機構簡單緊湊。凸輪機構的缺點是凸輪廓線與推桿之間為點、線接觸，易磨損，凸輪制造困難。方案二：凸輪連桿機構。是經過電動機帶動傳動帶及齒輪減速后由齒輪推動于主軸箱連接的連桿，從而使主軸箱隨凸輪決定的運動規律運動，但機構中

10、與主軸箱相連的連桿尺寸過大，不能適合的置于機箱內。方案三：盤形凸輪機構。是經過電動機帶動傳動帶及齒輪減速后由齒輪機構直接帶動及齒輪減速后，有齒輪機構直接帶動的，因而其運動角速度是常量。但 因為其凸輪處于機床箱外部，并且其返程機構復雜。（ 3）傳動機構的選型選 定 電 動 機 的 轉 速 n=960/min ， 而 槽 輪 機 構 的 轉 速N=60/48=1.25r/min ，整 個機 構的 傳 動比 k=768, 故需 要 分 別引 入 減 速機構來滿足工作臺間隙運動和主軸箱移動的運動要求。Word 完美格式可編輯版5、機械運動方案選擇（ 1）從方案中剔除明顯不合理的，在進行綜合評價。評價指

11、標為：是否滿足預訂的運動要求；運動鏈機構的順序安排是否合理；運動精確度；制造難易；成本高低；是否滿足要求、動力源、生產環境等限制條件；根據以上評價指標評定，選擇方案 1。1、傳動系統電機為交流異步電動機，功率1.5Kw ，轉速 960r/min。扭矩和功率均能滿足工作要求。2、傳動、減速機構采用蝸輪蝸桿減速機構。蝸輪蝸桿的最大優點就是能實現大傳動比，結構緊湊，占用空間較小，傳動平穩，振動、沖擊和噪聲均較小，并且反行程能自鎖。使用該機構對于機床的支撐外型和外觀造型設計有很大優勢。3、進刀方案選擇圓柱凸輪進刀。使用圓柱凸輪的主要原因是設計放便，通過廓線的設計可以完成比較復雜的進刀動作，圓柱凸輪的廓

12、線較盤形凸輪簡單，操作方便。4、卡盤轉動選擇單銷四槽槽輪機構。該機構結構簡單，較之其他機構加工安裝容易實現，有精確的傳動比， 所以在工作過程中精度較高。還有使用該機構最大的優點是傳動比具有可分性，在中心距發生變化的情況下傳動比也能保持不變，保證了機床精度。五、機構的組合方式槽輪機構 +移動推桿圓柱凸輪機構 +帶傳動 +行星傳動Word 完美格式可編輯版六、機械運動循環圖時間（秒）01212 2424363648間歇機構運動勻速旋轉靜止情況90 度主軸 箱運動情快進 2 秒勻速送進 60mm（232快退（ 16 秒）況秒）表一：四工位專用機構運動循環圖1、運動分析傳動系統電機為交流異步電動機，功

13、率1.5Kw，轉速 960r min。則四工位專用機床的一個周期內的詳細運動情況為：電動機作為驅動，通過減速器與其他輪系傳動將符合要求的轉速傳遞給工作回轉臺上的間歇機構，使其做間歇運動。在間歇機構開始一次循環時，安裝并夾緊工件，間歇機構從0 轉至90 。間歇機構從 90 轉至 180 ，主軸箱完成一次工作循環（快進、刀具勻速送進和快退）。間歇機構從 180 轉至 270 ，主軸箱完成一次工作循環（快進、刀具勻速送進和快退）。間歇機構從 270 轉至 360 ，主軸箱完成一次工作循環（快進、刀具勻速送進和快退）。七、機械運動簡圖Word 完美格式可編輯版圖五：運動簡圖八、主要零部件尺寸的計算1、

14、槽輪機構 :槽輪機構的優點是結構簡單，制造容易，工作可靠，能準確控制轉角，機械效率高。缺點主要是其在啟動和停止時加速度變化大、有沖擊，不適合用于高速傳動。結合槽輪自身的特點和本課題的設計需求，對照如圖所示，對其尺寸進行詳細設計和擬定。Word 完美格式可編輯版100100圖六：槽輪機構1）槽數 z按工位要求選定為42）中心距 a按結構情況確定a=150mm3）圓銷半徑 r按結構情況確定r=15mm4）槽輪每次轉位時主動件的轉角2a=180(1-2/Z)= 905) 槽間角2 =360/Z= 906）主動件到圓銷中心半徑R1a sin =752 = 106mm7）R1 與 a 的比值=R1/a=

15、 sin = 2 /28）槽輪外圓半徑R2= acos22 =107mmr9）槽輪槽深h>=a( +cos -1)+r=77.1mm取 h=80mm10）運動系數k=(Z-2)/(2Z)=1/4(n=1,n 為圓銷數 )2、圓柱凸輪的尺寸設計：由于其輪廓曲線為一空間曲線，不能直接在平面上表示。但是圓柱面可展Word 完美格式可編輯版開成平面，圓柱凸輪展開后便成為平面移動凸輪。因此，可以用盤形凸輪輪廓曲線設計的原理和方法，來繪制圓柱凸輪輪廓曲線的展開圖。將圓柱外表面展開，得一長度為 2 R 的平面移動凸輪機構，其移動速度為V=wR, 以 V反向移動平面凸輪，相對運動不變， 滾子反向移動后其

16、中心點的軌跡即為理論輪廓線，其內外包絡線為實際輪廓線。用 AutoCAD 擬合出位移線圖如圖所示，并分盤形凸輪和圓柱凸輪分別對其進行設計。表二 :圓柱凸輪理論輪廓線擬定圓柱凸輪的最大半徑 Rm=50mm,長度 L=200mm,用 CAD 畫出其尺寸輪廓圖。圖八：圓柱凸輪尺寸輪廓圖3、減速器的傳動計算：選定 電 動機 的轉 速 n=960r/min, 而槽 輪 機 構和 圓 柱凸 輪機 構 的 轉速n1=60/48=1.25r/min,整個傳動機構的傳動比為 K=768,故對于減速器的功能要求為其傳動比為 768，其中，各輪齒數擬定為： Z1=32，Z2=13, Z2=24，Z3=59,Word

17、 完美格式可編輯版考慮到其所占空間模數可取m=3,采用正常齒制。圖九：行星輪系傳動機構圖該機構的傳動比：iH/13=(W1-WH)/(W3-WH)=(W1-WH)/(-WH)=(Z2Z3)/(Z1Z2)=767/768即（ W1-WH ） /(-WH)=767/768由此可得： iH1=768齒輪嚙合的最大中心距a max=(m/2)(Z1+Z2)=67.5mm則在未安裝外殼時機構的寬度或高度的最大尺寸為b max=2a max=135mm九、課設心得為期一個星期左右的機械原理課程設計即將結束，在這幾天里，我的感觸很多。首先，通過完成機械原理課程設計，使我對機械原理這本書的理論知識又加深了；其次，使我懂得了所學的專業在今后所就業的領域；最后，讓我知道光學會