机械原理课程设计自动钻床送进机构Word文档格式.docx
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参考资料………………………………………………………..
第一章概述及其设计要求
功能要求
自动钻床性能够实现送料、定位、和孔的一体化功能。
有皮带传动使钻床主动轴取得旋转运动；
驱动力由凸轮输出后，靠摆杆凸轮一一扇形齿轮齿条串联组合机构使钻床主轴取得往复的送进运动。
半自动钻床机由送料机构，定位机构，进刀机构和电动机组成。
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靠得住固定，最终由进刀机构负责动力头的起落来进行钻孔工作。
选择送料机构时要考虑到被加工的构件的形状，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，加紧以后再钻，打好孔以后再退刀，退出时能够用送料机构送的构件推出加工台，以此来实现循环加工。
已知数据
凸轮逆时针转速n1=10r/min，扇形齿轮的分度圆直径d=120mm;
摆杆长H2=120mm；
凸轮的许用压力角（a1）=30.（a2）=70
设计要求及任务
1.按钻床的工资要求，自选摆杆从动件规律，自行分派凸轮机构的推，回程运动角和停止角；
2.按给定的许用压力角（a1）、（a2）值，确信凸轮回转中心位置，选择凸轮的基圆半径r0和从动件滚子半径rr值；
3.设计凸轮轮廓曲线（绘制凸轮的理论和实际轮廓曲线）
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4.校核最大压力角a
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运动（起落）
2.除动力头起落机构外，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.可采纳凸轮轴的方式分派和谐各机构运动。
设计数据及工件尺寸
加工工件
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第二章功能分解
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取得工件尺寸形状。
工艺动作进程由送料定位钻孔三部份组成。
各个机构的运动由同一电机驱动，运动由电动机通过减速装置后分为两路，一路随着传动传动皮带传送动力到定位机构和送料机构，别离带动凸轮做转动操纵四杆机构对工件的定位和带动凸轮四杆机构操纵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，操纵钻头的进退。
大体运动为：
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。
另外，还要知足传动性能要求：
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彼此有序，知足凸轮轴转角对应的性能要求。
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第三章机构选用
依照前述设计要求，送料机构应该做往复运动，而且必需保证工作行程中有快进、停止和快退进程。
定位机构也有停止、快进、快退进程。
进刀机构有快进和慢进、快退和停止进程。
另外三个机构之间还要知足随着凸轮轴转角不同完成动作的进程不同且彼此配合。
这些运动要求不必然完全能够达到，但必需保证三者之间彼此知足凸轮不同角度时候配合完好，和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。
Ⅰ变速机构：
方案一：
选用设计要求的主轴转速为10r/min。
能够考虑利用行星轮进行大比例的降速，然后采纳蜗轮变向。
方案二：
A2利用定轴轮系传动；
传动比=n输入/n输出,因为传动比很
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大，因此要用多级传动。
Ⅱ送料机构的选型：
方案一：
B1直接采纳凸轮滑块机构，而且在轮同轴的齿轮组合中加入不完全齿轮以知足间歇停止运动要求。
B2采纳凸轮与四杆机构的组合结构实现既有快慢转变的运动又
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有停止的间歇运动。
方案三：
B3采纳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，故一样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。
因此考虑到所设计的机构可否稳固的运行因此优先选用了如以下图的六杆机构来实现。
Ⅲ定位机构选型
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C1利用四杆机构中死点的踊跃作用，选取凸轮结合夹紧机构一起作用达到定位机构和间歇定位的要求。
C2定位系统采纳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，因此就要利用凸轮机构，但如果是是平底推杆从动件，那么凸轮就会失真，假设增加凸轮的基圆半径，那么凸轮机构的结构就会专门大，也不求实际，因此就采纳一个偏置直动滚子从动件盘型凸轮，它就能够够知足实际要求了。
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Ⅳ进刀机构
D1为了达到输出间歇运动同时能够做到周而复始运动，采纳凸轮机构和扇形齿与齿条配合，中间采纳连杆带动。
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加倍的平稳靠得住。
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D2采纳一个摆动滚子从动件盘行凸轮机构来传递齿轮齿条机构.因为咱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，凸轮在推程时期运行，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。
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第四章机构组合
上述各机构方案择优形成如下的机械系统运动方案组合。
机械系统方案
E1
E2
E3
变速机构
A2
A1
送料机构
B3
B1
B2
定位机构
C1
C2
进刀机构
D2
D1
方案1的设计矩阵为E3={A1B2C1D1}
钻床的变速装置采纳定轴齿轮变速，由于设计要求传动比=n输入/n输出,超级大，现在再结合蜗轮蜗杆传动能够大幅度降速。
机构的送料装置采纳由凸轮与四杆机构的组合结构，此组合机构既能够知足设计要求同时相关于其他的知足一样要求的机构又具有尺寸小
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和运动靠得住的特点。
盘形凸轮机构把转动动力输入给四杆机构中的一个杆件从而转化为那个杆件的往复运动，此机构中的四杆机构为双摇杆机构，由此双摇杆机构实现滑块的往复运动。
同时设计凸轮尺寸来知足滑块的间歇运动和快慢交替的变速运动。
机构的定位机构由凸轮机构结合四杆机构的死点来夹住工件，并按要求设计凸轮的外形尺寸以知足定位机构一样知足间歇运动和停止。
机构的进刀机构由轮机构和扇形齿与齿条配合，中间采纳连杆带动。
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，增加两个齿轮的目的是为了使传动加倍的平稳靠得住。
方案2的设计矩阵为E2={A1B1C2D1}。
自动钻床的变速机构采纳行星轮能够实现较大幅度的速度转变，相较单纯的采纳齿轮传动，次方式的选用加倍经济本钱相对较低，而且具有传动效率高,结构简单,传动比大的特点,可知足具有较大传动比的工作要求，占据空间也较小。
送料装置若是采纳凸轮滑块机构，尽管能够实现滑块的往复运动，可是不能够保证滑块能够实现间歇停止而且配合好其他机构。
采纳C2类型的定位装置能够知足设计要求，可是整个半自动钻床的空间尺寸有限如此的设计务必会占用较大的空间从而使材料的利用增多，浪费了材料。
进刀机构采纳D1时候能够知足设计要求，可是机构构件之间缺乏稳固的传动，对制造出的工件精度很难保证质量。
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更具钻床每分钟完成一个工件的钻孔的设计要求，而且选用能够提供间歇运动的机构，和结合产品结构简单、紧凑、制造方便、低本钱等性能指标，选取设计方案E1/。
实际采纳的半自动钻床运动方案如以下图所示：
1电动机2定轴齿轮3蜗轮4凸轮5连杆6工件毛坯7滑块
8钻头9齿轮10扇形齿轮11弹簧12连杆13夹具14连杆
15凸轮16皮带
半自动钻床运动简图
第五章传动设计方案设计
由设计要求：
L1+L2+L3=6+14+6=26mm;
又依照机床主轴所走过的距离S=L1+L2+L3;
由L=角度*半径可推出α=26mm/60mm=78º
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因为H2=120mm；
因此由扇形和滚子的角度相等得；
L=α*R=52mm再依照凸轮所走过的距离L等于滚子所走过的距离。
因为凸轮的转速为10r/min,可得w=π/3s,genju依照题意得停止2s，所走过的角度为2π/3.
（1）确信凸轮机构的大体尺寸
依照题意：
初步假设滚子的半径Rr=10mm，得凸轮的半径R0=33mm。
第二：
选定推杆的运动规律，以保证推杆的运动的平稳性。
（2）求理论阔线
凸轮的理论轮廓线的坐标可令e=0，s0=R0,求得x=（x+s）sinα,y=（r0+s）cosα，式中s应分段计算。
（3）停歇2s，
1）推程时期α01=90º
S1=h[（α1/α2）]-sin（180º
*α1/α01）/（180º
）
=h[2α/90º
]-sin（4α1）/（180º
）α=[0,90º
]
2）远停止时期α02=90º
S2=52mmX³
α=[0,90º
3）回程时期α03=60º
S3=10hα3³
/α03³
—52hα3^4/α03^4+6hα3^5α03^5
α=[0,60º
4）近停止时期α04=120º
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S5=0α=[0,120º
5）推程段的压力角和回程压力角
α=arctan|ds/dα/R+s|
取计算距离为5º
，将以上各相应式计算理论轮廓线上各点的坐标。
在计算时应注意：
在推程时期取α=α1，在远停止时期取α=α01+α2，在回程时期α=α01+α02+α3,在近停止时期α=α01+α02+α03+α4.
X1=x-rrcosαy1=y-rrsinα
Sinα=（dx/dα）/
Cosα=-（dy/dα）
1）推程段α=[0,π/2]
dx/dα=ds/dasinα1+（r0+s）cosα1
=｛2s/π[1-cos4α]}sinα1+（r0+s）cosα1
dy/dα=（dsda）cosα-（r0+s0）α1
={2h/π[1-cos4α]}cosα1-（r0+s）sinα1
2）远停止段α=[0,π/2]
dx/dα=（r0+s）cos（π+α2）
dy/dα=-（r0+s）sin（π+α2）
3）回程时期α=[0,π/3]
dx/dα=ds/dasin（α3+π）+（r0+s）cos（α3+π）
dy/dα=ds/dacos（π+α3）-（r0+s）sin0（α3+π）
4）近停止时期α=[0，2/3π]
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dx/dα=（r0+s）cos（4π/3+α4）
dy/dα=-（r0+s）sin（4π/3+α4）
凸轮轮廓压力角α=，由于凸轮的最大压力角小于许用角。
第六章方案评判
1运动链的选择
选择带传动代替原先的齿轮传动不仅能够知足动力传动的要求，一样能够节省机构占用空间，简化机械的构造，降低制造的费用，减轻机构的重量，有利于降低本钱提高机械效率。
能够减少各个零件制造误差而形成的运动链的运动累计误差，从而提高零件加工的工艺性和工作靠得住性，提高传动精度。
因此，在选型的时候有时宁可采纳具有较小设计误差但结构简单的近似机构，而不是采纳理论上没有误差但结构复杂的机构。
另外，为了减少构件的数量还有利于提高系统的刚性。
因此此方案中采取了机构简单实际工作轨迹近似的装置代替了理论上完全达到要求而实际设计制造很不方便的机构。
2传动比的分派
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运动链的传动比的分派是不是合理将直接阻碍机械系统的结构尺寸。
采纳涡轮蜗杆结合定轴齿轮结构代替星系结构不仅能够知足大幅度减速的要求，一样能够减少空间的浪费和材料的利用，节约本钱。
在安排传动比分派的时候运动链逐级减速，能够使得各级中间轴有较高的转速及较小的转矩，从而能够使轴及轴上零件有较小的尺寸，是机构较为紧凑。
3动力源的选择
1：
关于小功率传动，应在考虑知足性能的需要下，选用结构简单的传动装置，尽可能降低初始费用。
2：
对大功率传动，应优先考虑传动的效率，节约能源，降低运转费用和维修费用。
3：
当执行机构要求变速时，假设能与动力机调速比相适应，可直接连接或采纳定传动比的传动装置；
当执行机构要求变速范围大。
用动力机调速不能知足机械特性和经济性要求时，那么应采纳变传动比传动；
除执行机构要求持续变速外，尽可能采纳有级变速。
4：
执行机构上载荷转变频繁，且可能显现过载，这时应加过载爱惜装置。
5：
主，从动轴要求同步时，应采纳无滑动的传动装置。
6：
动装置的选用必需与制造水平相适应，尽可能选用专业厂生产的标准传动装置，加减速器，变速器和无级变速器等。
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参考文献：
[1]裘建新编著的《机械原理课程设计指导书》.高等教育出版社,2005
[2《机械原理》孙横。
高等教育出版社。
2005年
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