#1。設(shè)計(jì)任務(wù)1.1工作原理及工藝動(dòng)作過程四工位機(jī)床是在四個(gè)工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔工作。它的執(zhí)行動(dòng)作有兩個(gè)：一是裝有四工位工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；二是裝有專用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)三把專用的主軸箱的刀具轉(zhuǎn)動(dòng)和水平往復(fù)移動(dòng)。1。2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求⑴刀具頂端離開工作表面65mm,快速移動(dòng)送進(jìn)60mm后，再勻速送進(jìn)60mm（包括5mm刀具切入量，45mm工件孔深，10mm刀具切出量，如圖①所示），然后快速返回。回程和進(jìn)程的平均速度之比為K=2。⑵刀具的勻速給進(jìn)速度為2mm/s工作裝卸時(shí)間不超過10s.⑶機(jī)床生產(chǎn)效率每小時(shí)約60件。⑷執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能裝入機(jī)體內(nèi).⑸傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)為交流異步電動(dòng)機(jī)，功率1.5KW，轉(zhuǎn)速960r/min.圖①1。3孔的典型加工工藝及刀具孔的加工包括從實(shí)體材料上加工孔和對(duì)已有孔進(jìn)行加工兩大類.麻花

鉆是在實(shí)體材料上加工孔的常用刀具，加工精度較低.擴(kuò)孔鉆和鉸刀是用于對(duì)已有孔進(jìn)行加工的刀具。擴(kuò)孔鉆的外形和麻花鉆相類似，只是加工余量小，刀齒數(shù)目比麻花鉆多,加工后孔的質(zhì)量較好，一般能達(dá)IT10-11級(jí)精度。鉸刀是提高被加工孔質(zhì)量的半精加工或精加工刀具,切削時(shí)加工余量更小，刀齒數(shù)目更多,加工后孔的精度最 高可達(dá)IT8。 孔加工刀具示意圖2.功能分解與運(yùn)動(dòng)分析2。1功能分解通過對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的了解，可以看出，四工位專用機(jī)床的加工部分可以分為如下幾個(gè)工藝動(dòng)作。安裝工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。安裝刀具的主軸箱應(yīng)按要求進(jìn)行靜止，快進(jìn),快給,快退的工藝動(dòng)作。刀具轉(zhuǎn)動(dòng)。畫出四工位專用機(jī)床的動(dòng)作要求圖。四工位專用機(jī)床工作原理及外形尺寸專用機(jī)床旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)有四個(gè)工作位置i、n、in、w（如圖2所示），分別對(duì)應(yīng)工件的裝卸、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔。主軸箱上裝有三把刀具，對(duì)應(yīng)于工位n的位置裝鉆頭，in的位置裝擴(kuò)孔鉆，w的位置裝鉸刀.刀具由專用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)繞其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸箱每向左移動(dòng)送進(jìn)一次,在四個(gè)工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔工作。當(dāng)主軸箱右移（退回）到刀具離開工件后，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)90°,然后主軸箱再次左移，這時(shí)，對(duì)其中每一個(gè)工件來說，它進(jìn)入了下一個(gè)工位的加工，依次循環(huán)四次，一個(gè)工件就完成裝、鉆、擴(kuò)、鉸、卸等工序。由于主軸箱往復(fù)一次,在四個(gè)工位上同時(shí)進(jìn)行工作,所以每次就有一個(gè)工件完成上述全部工序。機(jī)床外形可參考圖2，外形總體尺寸可用于檢查所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)能否裝入機(jī)體內(nèi)部.

如下表所示根據(jù)工藝動(dòng)作推出其工作圖為：四工位專用機(jī)床工作臺(tái)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)主軸箱進(jìn)、退刀動(dòng)作（快進(jìn)、勻速進(jìn)給、快退）刀具轉(zhuǎn)動(dòng)圖2圖2專用機(jī)床外形及尺寸同時(shí)得到四工位專用機(jī)床的樹狀功能圖四工位專用機(jī)床

四工位專用機(jī)床該機(jī)構(gòu)專用要求機(jī)床要求三個(gè)動(dòng)作的協(xié)調(diào)運(yùn)行，既刀架給進(jìn)、卡盤旋轉(zhuǎn)和卡盤的定位.要確保在刀具與工件接觸時(shí)卡盤固定不動(dòng)，刀具退出工件到下次工作前完成卡盤旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。幾個(gè)動(dòng)作必須協(xié)調(diào)一致，并按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)。2。2運(yùn)動(dòng)分析通過減速機(jī)構(gòu)以及輪系機(jī)構(gòu),使工作臺(tái)進(jìn)行每次旋轉(zhuǎn)90°的間歇運(yùn)動(dòng)。1。電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)，通過減速器與其他輪系傳動(dòng)將符合要求的轉(zhuǎn)速傳遞給工作臺(tái)上的間歇機(jī)構(gòu)，使其間歇轉(zhuǎn)動(dòng).2。在間歇機(jī)構(gòu)開始一次循環(huán)時(shí)，安裝并夾緊工件,間歇機(jī)構(gòu)從0°轉(zhuǎn)至90°。.間歇機(jī)構(gòu)從90°轉(zhuǎn)至180°速送進(jìn)和快退）。.間歇機(jī)構(gòu)從180°轉(zhuǎn)至270°勻速送進(jìn)和快退）。.間歇機(jī)構(gòu)從270°轉(zhuǎn)至360°主軸箱完成一次工作循環(huán)（快進(jìn)、刀具勻.間歇機(jī)構(gòu)從90°轉(zhuǎn)至180°速送進(jìn)和快退）。.間歇機(jī)構(gòu)從180°轉(zhuǎn)至270°勻速送進(jìn)和快退）。.間歇機(jī)構(gòu)從270°轉(zhuǎn)至360°主軸箱完成一次工作循環(huán)（快進(jìn)、刀具勻，主軸箱完成一次工作循環(huán)（快進(jìn)、刀具,主軸箱完成一次工作循環(huán)（快進(jìn)、刀具勻速和快退），并將加工好的工件取下。3.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選型根據(jù)設(shè)計(jì)要求（機(jī)床生產(chǎn)率每小時(shí)約60件,即1分鐘1件,按設(shè)計(jì)原理,即為j———9601r/min,要求使用960r/min的電動(dòng)機(jī)，整個(gè)傳動(dòng)機(jī)的比為.： ',故需要分別引入減速機(jī)構(gòu)來滿足工作臺(tái)間歇運(yùn)動(dòng)和主軸箱移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)要求。根據(jù)減速動(dòng)作的精度和平穩(wěn)要求，列出常用減速機(jī)構(gòu)。方案一:齒輪傳動(dòng)如圖優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便。缺點(diǎn):根據(jù)本課程設(shè)計(jì)要求，得到的傳動(dòng)比率為960的齒輪傳動(dòng)裝置。其單個(gè)齒輪直徑過大，不適合 而采用.方案二：蝸輪蝸桿 J優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比大，一般用作動(dòng)力傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比5WiW70；結(jié)構(gòu)緊湊;升角較小時(shí)可實(shí)現(xiàn)“自鎖”，制造加工也相對(duì)簡(jiǎn)單；可實(shí)現(xiàn)90度的交叉軸傳動(dòng)。傳動(dòng)比精確.缺點(diǎn)：傳動(dòng)效率較低，一般為0。7—0.8,由于效率低，損失的功率較多因此發(fā)熱嚴(yán)重，傳遞的圓周速度較小,不適于大功率的傳遞。經(jīng)計(jì)算i=960,所以不適合采用。

、*J~—t 方案二:周轉(zhuǎn)輪系行星齒輪箱如右圖所示，特點(diǎn)是體積小、重量輕、傳動(dòng)比大，載荷均布，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，輸入軸與輸出軸同心，輸出軸的轉(zhuǎn)向不僅與主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向有關(guān)，而且與輪系中各齒輪的齒數(shù)有關(guān)。主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高。通過計(jì)算知齒輪齒數(shù)介于29-33之間。根據(jù)綜合比對(duì)，選用方案三.行星輪系4.執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型根據(jù)專用機(jī)床的功能要求，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)做單向間歇運(yùn)動(dòng),主軸箱做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng).實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)單向間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等，實(shí)現(xiàn)主軸箱往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等。上述機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)見參考材料1、2。機(jī)構(gòu)選型應(yīng)遵循以下原則。表1選用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原則與方法序號(hào)虬枸選型原則靠腌辦讀 1僚覆生產(chǎn)工藝更弟.選舞恰當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)席天和通劭枇津1）攫執(zhí)行相件運(yùn)劫淮式君用相應(yīng)的機(jī)何型式f2）在機(jī)構(gòu)的通動(dòng)懦段不就過此軒限屬的情桃F,町國(guó)聚用近似的笑理起碗如律的機(jī)構(gòu)口3）機(jī)構(gòu)的獨(dú)出構(gòu)件在工柞4H環(huán)中的遞度、加建度的變化應(yīng)符合■基，以保證產(chǎn)品由曼2*構(gòu)值單，尺寸總JK,專整體布置上占的圣陶小工玷到布局量乘1）在海尾空事的前羯下機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)力求商單、町學(xué)；2）由主動(dòng)人）符朝從動(dòng)件（執(zhí)行構(gòu)件）E的運(yùn)動(dòng)舞襄盡可踞祖，它包括構(gòu)件和遺動(dòng)麗觸都疑盡少3)工）在果用值副的機(jī)構(gòu)中，轉(zhuǎn)動(dòng)用制施詢單、易保信境動(dòng)Hl元泰的圮合精度.移幼■元寶制造較困雅，不品保證配合再度*2）器用帶*副的機(jī)構(gòu)，可以忒少詼黝雷效和構(gòu)件數(shù).但離典元索恚就一航較為復(fù)雜+?造物困曜4考1*蕭力源的庠1）有、、情洋時(shí),幡科用氣動(dòng)、濫庖機(jī)構(gòu).盤浦業(yè)機(jī)鞫括構(gòu)■,便于■巧速度;2）采用電豉機(jī)底，執(zhí)行機(jī)構(gòu)又感一虛廉劫伴為連雄幃初春酎也用不少方便之處5動(dòng)力帶帙工好】）萼鼻機(jī)構(gòu)的平翱.怏勒我輯錄小；2）執(zhí)行物件的逮崖、皿速度變化鹿符舍要求13）軍用馳大件地般和■小增力票效的機(jī)構(gòu)以*小*幼帽上的由媚6具內(nèi)較高的生產(chǎn)效率司機(jī)械載率口機(jī)構(gòu)的將新睡導(dǎo)?姆；2）盡■少部用移幼明（這類運(yùn)就副鼎堂生佛瓢卓自料理緊，共攝于產(chǎn)生看有望事”3）含通的機(jī)杓型式，可ft青生產(chǎn)牧率工4）凱樺的動(dòng)力帶性好F5）執(zhí)行《L種的盤押要替虛利動(dòng)力機(jī)的運(yùn)酒方式、功率、轅翅及其靴冏將性翔暮相互蜃配曲詢】6）機(jī)構(gòu)的傳力鞫性好,有利于機(jī)械蚊率程高機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)對(duì)上述兩執(zhí)行機(jī)構(gòu),做其形態(tài)學(xué)矩陣,可得到為數(shù)眾多的方案。工作臺(tái)棘輪槽輪凸輪不兀全齒輪主軸箱連桿 凸輪 凸輪一連桿機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定,最終要求通過分析比較提供最佳方案。一個(gè)方案的優(yōu)劣只有通過系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)來確定.從機(jī)構(gòu)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)價(jià)要求看，主要應(yīng)滿足五個(gè)方面的性能指標(biāo)，具體見表2.表2機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)性能指標(biāo)具體內(nèi)容機(jī)構(gòu)的功能1）運(yùn)動(dòng)規(guī)律的型式；2）傳動(dòng)精度高低機(jī)構(gòu)的工作性能1）應(yīng)用范圍；2）可調(diào)性；3）運(yùn)轉(zhuǎn)速度；4）承載能力機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能1）加速度峰值；2）噪聲;3）耐磨性；4）可靠性經(jīng)濟(jì)性1）制造難易；2）制造誤差敏感度;3）調(diào)整方便性；4）能耗大小結(jié)構(gòu)緊湊1）尺寸;2）重量；3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜性4.1主軸箱方案設(shè)計(jì)方案一連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：其運(yùn)動(dòng)副元素為面接觸，壓強(qiáng)較小，承載能力大,潤(rùn)滑好，磨損小,加工容易,且一般是幾何封閉的，保證工作的可靠性。缺點(diǎn)：其必須經(jīng)過中間構(gòu)件進(jìn)行傳遞，因而傳遞路線較長(zhǎng)，易產(chǎn)生較大的誤差積累，同時(shí)降低機(jī)械效率。雖然可以使用連桿機(jī)構(gòu)來滿足一些運(yùn)動(dòng)規(guī)律和一些運(yùn)動(dòng)軌跡的需要，但其及過程十分復(fù)雜,且一般只能近似的滿足要求。所以不能用于本設(shè)計(jì).方案二凸輪機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)高速化，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高：缺點(diǎn):不能改變運(yùn)動(dòng)的角度。主軸箱主要帶動(dòng)刀具做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng).故選用方案二，凸輪機(jī)構(gòu)。

4。2工作臺(tái)方案設(shè)計(jì)方案一采用棘輪機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來作為主動(dòng)件，有運(yùn)動(dòng)循壞圖中可知:1 360+60—307.4360 < 360于是得：K〉2。2所以極位夾角大于等于67。5°因此滿足停留時(shí)間的于轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間之間的比例關(guān)系，要求棘輪每次旋轉(zhuǎn)90°，因此搖桿的擺角也為90°.棘輪機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)方案二采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：

不完全齒輪機(jī)構(gòu)不完全齒輪的設(shè)計(jì)也是為了滿足間歇運(yùn)動(dòng)，不完全齒輪上有1/4上有齒，因此在嚙合過程中，有齒的1/4帶動(dòng)完全齒輪旋轉(zhuǎn)90°，之后的270°由于沒有齒嚙合，完全齒輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在低速（1r/min）的轉(zhuǎn)動(dòng)中可與忽略齒輪嚙合時(shí)的沖擊影響。故也能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律.5.最終方案確定根據(jù)前文的敘述,最終方案確定為：行星輪系+槽輪+圓柱凸輪6.機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖此方案中，電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，將動(dòng)能傳遞給帶輪,帶輪將動(dòng)能傳遞給周轉(zhuǎn)輪系，周轉(zhuǎn)輪系將960r/min轉(zhuǎn)變?yōu)?r/min。一路通過軸將動(dòng)能傳遞給凸輪機(jī)構(gòu)，完成刀具的進(jìn)退刀動(dòng)作。同時(shí)另一路通過軸將動(dòng)能傳遞給槽輪機(jī)構(gòu)，完成工作臺(tái)的間歇運(yùn)動(dòng).兩路傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相互配合，相互合作,共同完成額定加工功能和加工任務(wù)。7。機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案計(jì)算7。1運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖各區(qū)間時(shí)間的計(jì)算工作行程平均速度V平=240mm/60s=4mm/s因?yàn)榛爻毯瓦M(jìn)程的平均速度之比K=2。所以V回=20mm/s刀具回退時(shí)間t回=120mm/20mm/s=6s刀具快速進(jìn)給時(shí)間t快=60mm/10mm/s=6s刀具勻速進(jìn)給時(shí)間t勻=60mm/2mm/s=30s7。2減速器的計(jì)算由于選定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為960r/min,而槽輪和凸輪的轉(zhuǎn)速為1r/min。

整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為i=960,根據(jù)《機(jī)械原理》第五章輪系傳動(dòng)的知識(shí)，對(duì)如圖9所示的行星輪系機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。Z2=32,Z3=33,考慮到其所其中，各輪齒數(shù)擬定為為：Z1Z2=32,Z3=33,考慮到其所占空間模數(shù)可取m=4,采用正常齒制。該機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比齒輪嚙合的最大中心距則在未裝外殼時(shí)機(jī)構(gòu)的寬或高的最大尺寸為:%收=^m.ax=該機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比齒輪嚙合的最大中心距則在未裝外殼時(shí)機(jī)構(gòu)的寬或高的最大尺寸為:%收=^m.ax=236mmZ2Z3行星輪系7。3槽輪的尺寸計(jì)算槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,工作可靠,能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)角,機(jī)械效率高。缺點(diǎn)主要是其在啟動(dòng)和停止時(shí)加速度變化大、有沖擊,不適合用于高速傳動(dòng)。結(jié)合槽輪自身的特點(diǎn)和本課題的設(shè)計(jì)需求,對(duì)照如圖6所示,對(duì)其尺寸進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和擬定。1）梢數(shù)二技要求選定為J2）中心距口 按結(jié)構(gòu)情況確定日=150步加3）圓銷半徑〃 按結(jié)構(gòu)情況確定L1、打陽4）梢輪將次轉(zhuǎn)位時(shí)主動(dòng)件晌轉(zhuǎn)角2a=180\1--）=905）椎間謝第=等=，用6）主動(dòng)件到圓銷中心半徑7?=siii/?=75^2=10G/t/jm7）國(guó)與日的比值A(chǔ)=—=siii/?=8）槽輪外圓半徑尺,=Jucos/?『十廣=lD7wm9）槽輪槽深料之門（入+85#一1]+u=77.1m明取A=80用所10｝后功氯數(shù)1=三=：（內(nèi)=1/為圓銷數(shù)1圖6槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖圖6槽輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖總結(jié)經(jīng)過兩周的努力,我終于將機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)做完了。在這次作業(yè)過程中,我遇到了許多困難，一遍又一遍的計(jì)算，一次又一次的設(shè)計(jì)修改這都暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。剛開始在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于對(duì)cad軟件的基本操作和編程掌握得還可以，不到半天就將所有需要使用的程序調(diào)試好了。可是我從不同的機(jī)架位置得出了不同的結(jié)果,令我非常苦惱。后來在錢老師的指導(dǎo)下，我找到了問題所在之處,將之解決了.同時(shí)我還對(duì)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析有了更進(jìn)一步的了解.在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，面對(duì)功率大,傳動(dòng)比也大的情況,我一時(shí)不知道到底該采用何種減速裝置。最初我選用帶傳動(dòng)和蝸桿齒輪減速器，經(jīng)過計(jì)算,發(fā)現(xiàn)蝸輪尺寸過大，所以只能從頭再來。這次我吸取了盲目計(jì)算的教訓(xùn)，在動(dòng)筆之前,先征求了錢老師的意見，然后決定采用帶傳動(dòng)和二級(jí)圓柱齒輪減速器，也就是我的最終設(shè)計(jì)。至于畫裝配圖和零件圖,由于前期計(jì)算比較充分，整個(gè)過程用時(shí)不到一周，在此期間,我還得到了許多同學(xué)和老師的幫助.在此我要向他們表示最誠(chéng)摯的謝意。整個(gè)作業(yè)過程中,我遇到的最大,最痛苦的事是最后的文檔。盡管這次作業(yè)的時(shí)間是漫長(zhǎng)的,過程是曲折的,但我的收獲還是很大的。不僅僅掌握了四連桿執(zhí)行機(jī)構(gòu)和帶傳動(dòng)以及齒輪,蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟與方法;也不僅僅對(duì)制圖有了更進(jìn)一步的掌握；autocad,word這些僅僅是工具軟件，熟練掌握也是必需的。對(duì)我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個(gè)過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗(yàn),沒有感性的認(rèn)識(shí),空有理論知識(shí)，有些東西很可能與實(shí)際脫節(jié)。總體來說,我覺得做這種類型的作業(yè)對(duì)我們的幫助還是很大的,它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識(shí)都系