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八、参考文献11
一、所设计的机构的工作原理
1.1、机构的工作原理
该系统由电机驱动，通过变速传动将电机的1450r/min降到主轴的2r/min，与传动轴相连的各机构控制送料，定位，和进刀等工艺动作，最后由凸轮机通过齿轮传动带动齿条上下平稳地运动,这样动力头也就能带动刀具平稳地上下移动从而保证了较高的加工质量。
1.2、机的选择原理
（一）原动机的分类：
原动机的种类按其输入能量的不同可以分为两类：
A、一次原动机
此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能，因此称为一次原动机。
属于此类原动机的有柴油机，汽油机，汽轮机和燃汽机等。
B、二次原动机
此类原动机是将发电机等能机所产生的各种形态的能量转变为机械能，因此称为二次原动机。
属于此类原动机的有电动机，液压马达，气压马达，汽缸和液压缸等。
（二）选择原动机时需考虑的因素：
1、考虑现场能源的供应情况。
2、考虑原动机的机械特性和工作制度与工作相匹配。
3、考虑工作机对原动机提出的启动，过载，运转平稳，调速等方面的要求。
4、考虑工作环境的影响。
5、考虑工作可靠，操作简易，维修方便。
6、为了提高机械系统的经济效益，须考虑经济成本：
包括初始成本和运转维护成本。
综上所述，在半自动钻床中最益选择二次原动机中的电动机作为原动件。
（三）传动机构的选择和工作原理
（1）传动机构的作用
1、把原动机输出的转矩变换为执行机构所需的转矩或力。
2、把原动机输出的速度降低或提高，以适应执行机构的需要。
3、用原动机进行调速不经济和不可能时，采用变速传动来满足执行机构经常调要求
4、把原动机输出的等速回转运动转变
5、实现由一个或多个动力机驱动或若干个速度相同或不同的执行机构。
6、由于受机体的外形，尺寸的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与原动机直接连接时，也需要用传动装置来联接。
（2）传动机构选择的原则
1、对于小功率传动，应在考虑满足性能的需要下，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，若能与动力机调速比相适应，可直接连接或采用定传动比的传动装置；
当执行机构要求变速范围大。
用动力机调速不能满足机械特性和经济性要求时，则应采用变传动比传动；
除执行机构要求连续变速外，尽量采用有级变速。
4、执行机构上载荷变化频繁，且可能出现过载，这时应加过载保护装置。
5、主，从动轴要求同步时，应采用无滑动的传动装置。
6、动装置的选用必须与制造水平相适应，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。
二、执行构件的选择
2.1、减速传动功能
选用经济成本相对较低，而且具有传动效率高,结构简单,传动比大的特点,可满足具有较大传动比的工作要求，故我们这里就采用行星轮系来实现我设计的传动。
2.2、定位功能
由于我们设计的机构要有间歇往复的运动，有当凸轮由近休到远休运动过程中,定位杆就阻止了工件滑动，当凸轮由远休到近休运动过程中可通过两侧的弹簧实现定位机构的回位,等待送料,凸轮的循环运动完成了此功能。
2.3、进料功能
进料也要要求有一定的间歇运动，我们可以用圆锥齿轮来实现换向，然后通过和齿轮的啮合来传递，再在齿轮上安装一个直动滚子从动件盘型凸轮机构,用从动件滚子推杆的直线往复运动实现进料。
2.4、进刀功能
采用凸轮的循环运动,推动滚子使滚子摆动一个角度,通过杠杆的摆动弧度放大原理将滚子摆动角度进行放大.可增大刀具的进给量,在杠杆的另一端焊接一个圆弧齿轮,圆弧齿轮的摆动实现齿轮的转动,齿轮的转动再带动动力头的升降运动实现进刀。
三、运动方案的选择与比较
方案的分析与比较
3.1、减速机构
由于电动机的转速是1440r/min，而设计要求的主轴转速为1r/min，利用行星轮进行大比例的降速，然后用圆锥齿轮实现方向的转换。
对比机构：
定轴轮系传动；
传动比=n输入/n输出=1400传动比很大，要用多级传动。
3.2、送料机构
采用凸轮机构实现送料的快进、休止、快退、休止，先由主轴转动带动凸轮将工件运至加工位置，然后由弹簧的回复力士杆件带动凸轮回到原位置，实现一个运动过程，此后，凸轮往复循环运动，实现送料的连续。
对比机构：
采用一个六杆机构，由于设计的钻床在空间上传动轴之间的距离有点大，故一般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。
3.3、定位系统
定位系统采用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，所以就要使用凸轮机构，但如果是平底推杆从动件，则凸轮就会失真，若增加凸轮的基圆半径，那么凸轮机构的结构就会很大，也不求实际，所以就采用一个偏置直动滚子从动件盘型凸轮，它就可以满足我们的实际要求了。
采用弹力急回间歇机构来代替偏置直动滚子从动件盘型凸轮，它是将旋转运动转换成单侧停歇的往复运动。
这样也可以完成实际要求，但是为了使设计的机构结构紧凑，又能节省材料，所以还是选偏置直动滚子从动件盘型凸轮来完成定位。
四、机构运动总体方案图（机构运动简图）
五、工作循环图
5.1、运动循环要求
凸轮轴转角
00～1000
1000～1500
1500～2700
2700～3000
3000～3600
送料
快进
快退
定位
休止
进刀
慢进
5.2、运动循环图
六、执行机构设计过程及尺寸计算
6.1、减速机构分析计算
行星轮计算分析
传动比=输入/输出=1440/1=1440
iH3=1/i3Hi31H=1-i3H=1-1/1440=1339/1440
i31H=Z2’Z1/Z3Z2=1339/1440
考虑到齿轮大小与传动的合理性，经过比较设计皮带传动机构与齿轮系传动机构的相应参数如下表：
皮带轮参数
名称
皮带轮1
皮带轮2
半径（mm）
100
齿轮参数
模数（mm）
压力角（°
）
齿数（个）
直径（mm）
齿轮1
2.
20
103
206
齿轮2
2
24
48
齿轮2’
13
26
齿轮3
60
120
6.2、送料机构分析计算
凸轮机构采用直动滚子端面柱体凸轮，且为力封闭凸轮机构，利用弹簧力来使滚子与凸轮保持接触，实现进料功能。
只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得我们所需要的运动规律，满足加工要求，而且响应快速，机构简单紧凑。
具体设计如下:
设计基圆半径r0=20mm,
凸轮转角λ=0°
-30°
送料机构快进,推杆行程h=40mm;
凸轮转角λ=30°
-45°
送料机构休止,推杆行程h=0mm;
凸轮转角λ=45°
-90°
送料机构快退,推杆行程h=-40mm;
凸轮转角λ=90°
-360°
送料机构休止,推杆行程h=0mm;
如下图为该凸轮展开图：
6.3、定位系统分析计算
凸轮机构采用直动滚子盘行凸轮，且为力封闭凸轮机构，利用弹簧力来使滚子与凸轮保持接触，实现定位功能。
设计基圆半径r0=50mm,偏心距e=30
-100°
定位机构休止,推杆行程h=0mm;
凸轮转角λ=100°
-285°
定位机构快进,推杆行程h=30mm;
凸轮转角λ=285°
-300°
凸轮转角λ=300°
定位机构快退,推杆行程h=-30mm;
设计偏心距e=30的原因是因为此凸轮执行的是定位，其定位杆的行程为30故如此设计。
如下图为该凸轮设计图：
七、小结
通过本次为期一两周的机械原理课程设计，在感受到了设计过程的艰辛的同时也收获了丰富的经验。
相比于在机械工程方面的感性直观认识的认识实习和金工实习，本次课程设计则主要集中于理性的分析和设计思考。
从开始的感觉无处下手，到在老师的悉心指导和组员们的帮助下，根据任务书和指导书上的要求，并结合的理论知识和查阅大量资料的顺利完成课程设计任务。
机械原理是研究机械中机构的结构和运动，以及机器的结构、受力、质量和运动的学科。
人们一般把机构和机器合称为机械。
机构是由两个以上的构件通过活动联接以实现规定运动的组合体。
机器是由一个或一个以上的机构组成，用来做有用的功或完成机械能与其他形式的能量之间的转换。
其作为机械类或近机械类中重要的一门专业基础课，对于后续的专业学习有着重要的作用。
本次课程设计使我更加深入地了解了一些简单机构的元件的作用，更加深入地接触到了关于机械原理和设计等的要领和技能，这无疑为今后的深造奠定了良好的基础。
在设计内容繁多的情况中，我深深地体会到了合作的重要性。
在设计过程中我和组员们遇到过很多新鲜而棘手的问题，而没有办法独立解决。
这时作为一个团队，其发挥了重要的作用。
组员们一起讨论、规划和设计，思维的火花彼此碰撞，不仅增强了团队意识，更加深了对机械机构原理的不同角度的清晰认识。
大量的图形的绘制对每个组员提出了较高的绘图技能要求。
能够熟练地运用CAD等绘图软件无疑在设计效率上更胜一筹，同时操作CAD也成为了一种在机械专业的基本技能。
其次，本次课程设计无形中要求将理论知识融入实践设计中，并涉及到用自己所掌握的理论知识逐个解决在机械设计中遇到的各种问题。
在以后的学习工作中，应具备严谨的态度和着眼实践的思想。
同时应逐渐培养坚韧的精神，以在繁琐的机构设计过程中保持良好的心态。
通过不断地实践实习巩固已有的理论基础知识，以便在此基础上进行创造性的机械设计，得到更为高效、便捷、经济的机械系统。
八、参考文献
[1]戴娟机械原理课程设计指导书[M]北京：
高等教育出版社，2011
[2]赵登峰，陈永强，邓茂云.机械原理[M]成都：
西南交通大学出版社，2012
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