1、機械原理課程設計說明書 機械原理課程設計說明書 題 目 半自動鉆床 學 院 機電工程學院 專業及班級 機械設計制造及其自動化13升本2班 設 計 人 晁冰 解文歌 李子陽 劉輝 王曉東 鄒民 學 號 02、13、17、19、34、50 指導教師 王梅 杜輝 成 績 2014 6,127,4 1 目 錄一、設計題目11、設計題目12、原始數據及設計要求13、設計任務24、機構示意圖.2二、運動方案設計3 1、工作原理和工藝動作分解32、機械執行機構的選擇和評定43、根據工藝動作和協調要求擬定運動循環圖64、機械傳動系統的設計選擇和評定7三、執行機構尺寸設計81、執行機構各部分尺寸設計82、機構運

2、動簡圖.10四、設計總結.11五、參考文獻.11一、設計題目1、設計題目一：半自動鉆床2、原始數據及設計要求: (1)設計原始數據表如下表所示：表1 半自動鉆床凸輪設計數據進料機構工作行程mm定位機構工作行程mm動力頭工作行程mm電動機轉速r/min工作節拍（生產率）件/min35252014002 表2 機構運動循環要求凸輪軸轉角10º20º30º45º60º75º90º270º300º360º送料快進休止快退休止定位夾緊休止快進及夾緊休止快退進刀休止快進工進快退休止(2)設計要求： 半自動鉆

3、床一般至少包括凸輪機構、齒輪機構和連桿機構在內的三種機構；至少設計出三種能實現該分類機運動形式要求的機構，繪制所選機構的機構示意圖（繪制在說明書上），比較其優缺點，并最終選出一個自己認為最合適的機構進行機構綜合設計，繪制出其機構運動簡圖。 1.設計傳動系統并確定其傳動比分配(皮帶傳動傳動比i2，每級齒輪傳動傳動比i7.5)。 2.在圖紙上畫出半自動鉆床的傳動系統方案圖。 3、設計任務（1）本題設計的時間為3周；（2）根據功能要求，確定工作原理和工藝動作分解；（3）執行機構選型與設計：構思出至少3種運動方案，并在說明書中畫出運動方案草圖，經對所有運動方案進行分析比較后，選擇其中你認為比

4、較好的方案進行詳細設計；（4）對選擇的方案畫出機構運動循環圖；（5）機械傳動系統的設計；（6）對選擇的方案執行機構進行尺寸設計；（7）編寫設計說明書，附源程序和計算結果。 4、半自動鉆床示意圖 圖1、半自動鉆床示意圖1、 帶輪 2、有凹槽的圓柱凸輪 3、夾緊凸輪 4、進料凸輪 5、進刀凸輪6、 進刀機構連桿 7、進刀齒輪（兩齒輪相同） （A1,A2,A3,A4分別為各機構復位彈簧）1 二、運動方案設計1、工作原理和工藝動作分解（1）工作原理：半自動鉆床的工作原理是利用鉆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、定位夾緊、進刀三部分組成。各個機構的運動由同一電動機驅動

5、，運動由電動機經過減速裝置后分為兩路，一路隨著傳動系統傳送動力到定位夾緊機構和進刀機構，分別帶動凸輪做轉動控制連桿對工件的定位和通過齒輪帶動齒條和動力頭做往復直線運動。另一路直接傳動到送料機構，控制的送料機構的進退。即該系統由電動機驅動，通過變速傳動將電動機的轉速由1450r/min降到主軸的1r/min，與傳動軸相連的凸輪機構控制送料，定位夾緊和進刀等工藝動作。三個執行構件的運動形式為： 1.進刀機構動力頭做垂直的往復直線運動，下移到最低點后立刻上移。在下移之前有一段休止時間，此段時間則用于送料和定位夾緊。其中動力頭的行程為20mm。 2.送料機構做水平的往復運動，工作行程是35mm。初始時

6、，送料機構迅速地將被加工工件送到指定加工位置，稍作停頓后立即返回，且其在工件的加工過程中保持休止。 3.定位夾緊機構在水平面內做近似垂直直線運動，在工件的加工過程中對工件起固定的作用。其中夾緊裝置的垂直行程為25mm。 (2) 工藝動作分解：原動機輸出動力送料機構功能變速齒輪機構 送料、定位夾緊、進刀依靠凸輪機構協調工作定位夾緊機構功能進刀機構功能 2、機械執行機構的選擇和評定（1） 進刀執行機構 方案一：采用一個直動滾子從動件盤行凸輪機構并結合滑塊導桿傳遞齒輪齒條機構。進刀時，凸輪在推程階段運行，其通過機構傳遞帶動齒輪齒條嚙合，進而帶動動力頭完成鉆孔。導桿垂直移動的距離即為齒輪弧轉動的角度，

7、且齒輪齒條傳動具有穩定性。 方案二：采用一個曲柄導桿機構來傳遞齒輪齒條機構。其比方案一簡單，但由于沒有杠桿，所以不能傳動很大的范圍。 方案三：用凸輪直接帶動擺桿運動，結構比較緊湊，但是擺桿缺少彈簧相連，很難實現工作后的復位動作。（最終選擇方案一）（2） 供料機構 方案一：采用一個直動滾子從動件盤行凸輪機構來完成送料機構的往復運動。通過凸輪機構和導桿滑塊實現送料時的快進、休止和快退的動作。由于采用了杠桿，故其能夠完成送料的較大傳動距離。其中彈簧起到復位作用。 方案二：其較方案一結構簡單，但由于缺少杠桿，其完成快進、休止和快退的動作，且其升程是35mm，為達到壓力角要求，要求凸輪基圓半徑較大，不利

8、于遠距離的運動傳遞，使制造成本升高，機構笨重。方案三：由于在空間上軸與軸之間的距離較大，選用以下四桿機構的尺寸太小。（最終選擇方案一）(3) 定位執行機構方案一：定位系統采用的是一個對心直動平底從動件盤型凸輪，因為定位系統要有間歇，所以就要使用凸輪機構。 方案二：該定位和夾緊機構和法案一不同，效率等也有所差別，不能使間歇運動的特性。 方案三： 采用彈力急回間歇機構來代替偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它是將旋轉運動轉換成單側停歇的往復運動。這樣也可以完成實際要求，但是為了使設計的機構結構緊湊，又能節省材料，所以還是選偏置直動滾子從動件盤型凸輪來完成定位。 （最終選擇方案一）3、根據工藝動作和協調要

9、求擬定運動循環圖 （1）機構工藝與功能 功能執行機構工藝動作執行構件夾緊凸輪機構橫向移動夾緊塊鉆入齒輪齒條機構垂直往復移動鉆頭輸送物料送料頭定軌運動凸輪機構止擋止擋塊往復運動凸輪機構(2）機構組合 五個機構相互配合，實現旋轉，夾緊，推送，鉆孔的復合運動緊湊銜接帶動機構，考慮合并使用。（3）運動協調設計 輸送由2圓柱凸輪，送料頭組合完成，實現間歇送料。止擋由凸輪3和止擋塊完成凸輪旋轉一周完成一次工作循環。夾緊由凸輪4和夾緊塊完成。鉆頭進給由凸輪5和齒輪齒條機構完成。完成整個工作循環。（4）運動循環圖 （圖2 半自動鉆床的運動循環圖） 4、機械傳動系統的設計選擇和評定 減速傳動機構: 方案一：由于

10、電動機的轉速是1400r/min,而設計要求的主軸轉速為2r/min，利用星輪進行大比例的降速，然后用圓錐齒輪實現方向的轉換。 方案二：定軸輪系傳動;傳動比=n輸入/n輸出=700傳動比很大，要用多級傳動。 （最終選擇：方案一）三 執行機構尺寸設計1、執行機構各部分尺寸設計（1）進刀機構：快進行程20mm，工進行程15mm各桿尺寸如下：CD=50mm，BC=20mm，CE=50mm，EF=125mm圓弧齒條設計如下：計圓形齒條,根據刀頭的行程和凸輪的擺角,設計出圓形齒輪 的半徑r=l/，由=18°，l=20mm，得到r=63.69mm兩相同齒輪設計：m=2，齒數z=25，壓力角=20

11、°齒條設計：m=2，z=40，壓力角=20°凸輪設計：基圓半徑rb=50mm，最大壓力角max=29°，最小曲率半徑min=20mm （2）送料機構的設計計算送料機構根據要求，進料機構工作行程為40mm， 各桿尺寸如下：AB=100mm，BC=50mm，CD=50mm 送料機構凸輪設計：基圓半徑rb=50mm,最大壓力角max=23°，最小曲率半徑min=32mm。 （3）定位夾緊機構的設計計算定位機構行程為30mm各桿尺寸如下：AB=50mm，BC=100mm，CD=50mm，DG=20mm，BF=20mm定位機構凸輪設計：基圓半徑rb=50mm，最大

12、壓力角max=28°，最小曲率半徑min=25mm。 定位機構凸輪 夾緊機構凸輪2、機構運動簡圖 四.設計總結 在開始研究此課程設計時，我覺得此方面的知識太少，以至無法下手。時間在無奈之中流逝。指導我的王老師，耐心的指導我。在計算的過程中，當自己無法理解其中的原理時，王老師又循循善道。才使我有了更深的理解。在繪圖的過程中，王老師又不辭勞苦的給我指出好多錯誤讓我在繪圖方面有了很大的提高，在此表達我衷心的感謝。無論是在設計的選題還是定稿、研究的方法以及本文的撰寫都得到王老師的嚴格要求和精心指導，王老師花費了大量的精力，在各個環節中給了我許多寶貴的意見。在兩個周的課程設計中，王老師嚴謹的學

13、術作風、治學態度，嚴實的工作作風，以及平易近人的師長風范給我造就了良好的設計環境。王老師不僅關心我的設計，還在生活上給了我無微不至的關懷，這些都是我不斷前進的動力，必將對我今后的學習和生活受益匪淺，我將終生學習和銘記。在此，謹向王老師的培育之恩表示最深的謝意！ 再次感謝學校給了我們一次鍛煉的機會，讓我們將所學的知識應用于實踐中。讓我在學校里不僅學到專業知識，還學到了一些為人處事的道理，讓我們以后多了一些適應社會的本領，我不會辜負學校對我的期望，在以后的人生道路中會用自己所學的知識為學校爭光，為社會和國家的建設做貢獻，努力使自己成為四有新人。 五、參考文獻1. 鄭文緯·吳克堅 機械原理M.高等教育出版社，1956.101997.10.2.孫桓