1、課程設計說明書 課程名稱： 機械原理課程設計 設計題目： 半自動鉆床 專 業： 機械電子工程 班 級： 學生姓名： 學 號： 成 員： 指導教師： 日 期： 一、設計要求一、設計題目及原始數據設計加工所示工件12mm孔的半自動鉆床。進刀機構負責動力頭的升降，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。半自動鉆床設計數據參看下表。 半自動鉆床凸輪設計數據表方案號進料機構工作行程mm定位機構工作行程mm動力頭工作行程mm電動機轉速r/mm工作節拍（生產率）件/minC3020109601二、設計方案提示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

2、力頭升降機構外，還需要設計送料機構、定位機構。各機構運動循環要求見下表。機構運動循環要求表凸輪軸轉角10º20º30º45º60º75º90º105º270º300º360º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快進快退休止3. 可采用凸輪軸的方法分配協調各機構運動。三、設計任務1.半自動鉆床至少包括凸輪機構、齒輪機構在內的三種機構；2.設計傳動系統并確定其傳動比分配，并在圖紙上畫出傳動系統圖；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圖；4.凸輪機構的設

3、計計算。按各凸輪機構的工作要求，自選從動件的運動規律，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；7.學生可進一步完成：凸輪的數控加工，半自動鉆床的計算機演示驗證等。二、設計工作原理2.1 機構的工作原理該系統由電機驅動，通過行星輪系變速傳動將電機的960r/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，和進刀等工藝動作， 最后由凸輪機通過齒輪傳動帶動齒條上下平穩地運動 ,這樣動力頭也就能帶動刀具平穩地上下移動從而保證了較高的加工質量。首先送

4、料機構將待加工工件向左邊推送，在此同時左邊的定位機構運動，在定位機構與送料機構都達到遠休止點時，工件正好在需要定位的位置，工件位置定好后夾緊機構正好夾緊工件，送料機構與定位機構退回，夾緊機構通過桿件的頂死來夾緊工件，工件夾緊后動刀頭開始工作，動刀頭工作完后撤離，夾緊機構撤離。在進行加工下一個工件時，送料機構送下一個待加工工件往左運動，在運動的過程中將上一個已經加工好的工件推到A口，使其掉下。如此循環往復。簡圖如下：三、 功能分解圖，執行機構動作3.1 功能分解圖如下圖輸送圓盤工件至指定位置夾緊鉆孔后將其推走滑塊送料功能工件定位功能工件夾緊動能工件鉆孔功能3.2 執行構件與運動方案的選擇1.減速

5、傳動功能 由于電機的轉速為960r/min，而設計要求的主軸轉速為1r/min，傳動比高，選用經濟成本相對較低，而且具有傳動效率高 ,結構簡單 ,傳動比大的特點 ,可滿足具有較大傳動比的工作要求，故我們這里就采用行星輪系來實現我設計的傳動。利用行星輪進行大比例的降速，比用多級齒輪減速要可行，如圖：2.定位功能 由于我們設計的機構要有間歇往復的運動，所以就要使用凸輪機構，當凸輪由近休止到遠休止運動過程中 ,定位桿向前滑動，當凸輪由遠休止到近休止運動過程中可通過被壓縮的彈簧實現定位機構的回位。它就可以滿足我們的實際要求了。3.進料功能 進料也要求有一定的間歇運動，通過凸輪來帶動桿件擺動，擺動的桿件

6、通過多桿放大行程機構將行程放大來推動圓形工件，通過彈簧使其回位，完成進料功能。采用凸輪機構實現送料的快進、休止、快退、休止，先由主軸轉動帶動凸輪將工件運至加工位置，然后由彈簧的回復力使桿件帶動凸輪回到原位置，實現一個運動過程，此后，凸輪往復循環運動，實現送料的連續。4.夾緊功能夾緊機構為增加的功能，保證工件在加工的時候工件不會移動，夾緊機構為凸輪帶動的多桿機構，通過桿件的頂死來使工件夾緊，桿件的一個固定端可以改為可調節的，這樣可以固定不同規格的工件。5.進刀功能采用凸輪的循環運動 ,使推桿上下運動，推桿上設定有齒條，齒條帶動齒輪轉動，設計為3個齒輪保證凸輪與動力頭有一定的距離，不至于凸輪的運動

7、影響到動力頭的運動，3個齒輪能使凸輪推桿上升時動力頭向下運動，齒輪的帶動能使動刀頭運動更平穩。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，鉆完孔后通過彈簧使其回位。四、工作循環圖半自動鉆床循環表凸輪軸轉角10º20º30º45º60º75º90º105º270º300º360º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快進快退休止定位快進休止快退半自動鉆床循環圖五、 執行機構設計過程及尺寸計算1送料凸輪機構機構采用如下分析

8、凸輪機構采用直動滾子端面柱體凸輪，且為力封閉凸輪機構，利用彈簧力來使滾子與凸輪保持接觸，實現進料功能。只要適當地設計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得我們所需要的運動規律，滿足加工要求，而且響應快速，機構簡單緊湊。具體設計如下 :設計基圓半徑 R0=15mm,凸輪轉角 = , 送料機構快進 , 推桿行程 h=15mm;凸輪轉角 = , 送料機構休止 , 推桿行程 h=0mm;凸輪轉角 = , 送料機構快退 , 推桿行程 h=-15mm;凸輪轉角 = , 送料機構休止 , 推桿行程 h=0mm;推桿的行程只有15mm，而要求的推桿行程為30mm，所以這里采用桿件放大機構將行程放大，與推桿連接處到固

9、定端的距離為凸輪推桿長度的兩倍，使送料行程達到30mm。2. 進刀機構的設計 由進刀規律，我們設計了凸輪機構，又以齒輪齒條的嚙合來實現刀頭的上下運動；要求的動刀頭的行程為10mm并且有休止，所以采用凸輪機構來完成，無需放大行程， 具體設計如下 :設計基圓半徑 R0=10mm,凸輪轉角 = , 送料機構休止 , 推桿行程 h=0mm;凸輪轉角 = , 送料機構快進 , 推桿行程 h=5mm;凸輪轉角 = , 送料機構慢進 , 推桿行程 h=10mm;凸輪轉角 = , 送料機構快退 , 推桿行程 h=-10mm;凸輪轉角 = , 送料機構休止 , 推桿行程 h=0mm;3. 定位凸輪推桿機構的設計

10、：凸輪機構采用直動滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機構，利用彈簧力來使滾子與凸輪保持接觸，實現定位功能。只要適當地設計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得我們所需要的運動規律，滿足加工要求，而且響應快速，機構簡單緊湊。具體設計如下 :設計基圓半徑 R0=20mm, 凸輪轉角 = , 送料機構進休止 , 推桿行程 h=0mm;凸輪轉角 = , 送料機構快進 , 推桿行程 h=20mm;凸輪轉角 = , 送料機構遠休止 , 推桿行程 h=20mm;凸輪轉角 = , 送料機構快退 , 推桿行程 h=-20mm;凸輪轉角 = , 送料機構進休止 , 推桿行程 h=0mm;4行星輪系的計算 :用定軸輪系傳動 ，傳動比很大，要用多級傳動。用行星輪系傳動，根據行星輪傳動公式： 故用行星輪系能很好的用于大傳動比，是結構緊湊，此設計的行星輪系的齒輪傳動比為961比題目要求的傳動比960大一，對于大傳動比這可以忽略不計。4夾緊機構夾緊機構為增加的功能，采用桿件的頂死來夾緊工件，通過凸輪帶動杠桿EGF做擺動運動，E點帶動CE桿使C點做上下運動，當凸輪轉動到達最遠休止點時EGF桿帶動CE桿使BC桿與CD桿正好水平，