四工位专用机床传动机构设计

目录

设计任务分析 (1)

机床结构和工作原理 (2)

圆柱凸轮 (4)

小凸轮 (7)

定位机构 (8)

槽轮机构 (9)

自我鉴定 (9)

附录1(五次多项式求解Ｃ程序) (10)

附录2(圆柱凸轮Ｃ程序) (11)

附录3（定位凸轮C程序） (14)

设计任务分析

一：工作原理及工艺动作过程

四工位专用机床是在四个工位上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作的专用加工设备。机床的执行动作有两个：一是装有工件的回转工作台的间歇转动；二是装有三把专用刀具的主轴箱的往复移动（刀具的转动由专用电机驱动）。两个执行动作由同一台电机驱动，工作台转位机构和主轴箱往复运动机构按动作时间顺序分支并列，组合成一个机构系统。

二：原始数据及设计要求

（１）刀具顶端离开工作表面65mm，快速移动送进60mm

后，再匀速送进60mm（包括５mm刀具切入量、45mm

工件孔深、10mm刀具切出量，如右图所示），然后快速

返回。回程和进程的平均速度之比K=2。

（２）刀具匀速进给速度为3mm/s，工件装卸时间不超过10s。

（３）机床生产率每小时约75件。

（４）执行机构及传动机构能装入机体内。

（５）传动系统电机为交流异步电动机。

三：任务分析

(1) 为了达到进给要求，适宜用凸轮机构来控制钻头的运动。由于刀具匀速进给速度为3mm/s，所以就要求凸轮的转速为每四十八秒一转。

(2) 考虑到加工的精密稳定性，本机床的传动机构宜多采用齿轮。并且凸轮的运动中不应出现刚性冲击，要选择合适的运动规律，如五次多项式。

(3) 为实现工作台的间歇运动，可以选择槽轮机构。

(4) 为保证钻头加工位置的准确，还应该设计定位机构。

(5) 最后需要绘制出至少两张A1图来表达本机床的设计思想。分别为机箱传动图、槽轮机构和定位机构既工作台转位机构和定位机构。

四：设计流程

1.专用机床的刀具进给机构方案图及运动循环图。

2.设计工作台转位机构及定位机构方案图及运动循环图。

3.设计圆柱凸轮机构。

4.设计定位凸轮机构。

5.凸轮机构设计计算，选择和设计从动件的运动规律。

6.编写设计说明书。

机床结构和工作原理

一：四工位专用机床工作原理及外形尺寸

专用机床旋转工作台有四个工作位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（如下图所示），分别对应工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。主轴箱上装有三把刀具，对应于工位Ⅱ的位置装钻头，Ⅲ的位置装扩孔钻，Ⅳ的位置装铰刀。刀具由专用电动机驱动绕其自身轴线转动。主轴箱每向左移动送进一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔工作。当主轴箱右移（退回）到刀具离开工件后，工作台回转90度，然后主轴箱再次左移，这时，对其中每一个工件来说，它进入了下一个工位的加工，依次循环四次，一个工件就完成装、钻、扩、铰、卸等工序。由于主轴箱往复一次，在四个工位上同时进行工作，所以每次就有一个工件完成上述全部工序。

二：本机床的内部结构和相关参数。

（1）本机床采用的是每分钟1420转的交流异步电机，通过皮带传动、齿轮行星轮系和一系列的定轴轮系将转速降为每四十八秒1转，钻头的进给通过齿条传动，运动平稳。具体结构如下：

（2）各机件类型及参数（单位mm）

编号零件类型属性编号零件类型属性

1 插销轮R=60 1

2 圆柱齿轮模数2 齿数72

2 小凸轮R=130 h=20 1

3 圆柱齿轮模数2 齿数18

3 槽轮R=169.7 1

4 圆柱齿轮模数2 齿数71

4 拨轮R=121.6 1

5 圆柱凸轮R=125 L=150

5 圆柱齿轮模数2 齿数68 1

6 滚子R=15

6 圆柱齿轮模数2 齿数1

7 17 小齿条模数2 齿数14

7 圆柱齿轮模数2 齿数17 18a/b 圆柱齿轮模数2 Z=22/66

8 圆柱齿轮模数2 齿数102 19 大齿条模数2 齿数45

9 圆柱齿轮模数2 齿数36 20 电机 2.2kw /1420转

10 圆柱齿轮模数2 齿数142 21 带轮Z型D=50

11 圆柱齿轮模数2 齿数20 22 带轮SPZ型D=160 23 滚子D=16

（3）各轮的转速

电机1420转每分；22处，齿轮6为443.75转每分；杆8-11.处11.75转每分；圆柱凸轮；小凸轮，拨轮均为48秒每转；插销轮，槽轮为48秒1/4转。

齿轮13/14采用正变位，R13=18.60674,x=0.338;R14=73.39326,x=1.3338.用来保证安装轴在同一条水平线上，利于安装。

5.6.7.8为2K-H 行星轮系，该转动比为25，其效率为90.4%，且为同轴。

(4) 行程循环

圆柱凸轮

一：圆柱凸轮的参数：

通常直动滚子从动件的圆柱凸轮的许用压力角[α]=25度-35度。过理论廓曲线上任意一点做法线nn, nn 与y 轴的夹角即为机构的压力角α。因此基圆柱半径必须满足 半径大于等于最大速度比上角速度与许用压力角正弦的积。既公式

[]

max

tan ds d Rb δα≥

另外大速度，可减小圆柱凸轮的行程，故在18a/b 处两齿轮的比值为3，由此计算得出其半径为95.44mm ，

经过考虑取半径为125mm ，长度取150mm 。

二：主凸轮轮廓线及其运动曲线 凸轮廓线

（1）快进行程0—45度，五次多项式曲线；

345

23422223

363.281678.048341.3113363.2814678.0485341.3116363.28112678.04820341.311s v a δδδωδωδωδωδωδωδ=-+=⨯-⨯+⨯=⨯-⨯+⨯

（2）工进行程45—170度，一次多项式曲线

1424/24/0

s v a δπωπ=+== 170—195度，五次多项式曲线；

2345

234222223

8084.779391.623757.15487.69433.36938.983399391.6223757.153487.694433.369358.9833923757.156487.6941233.3693208.98339s v a δδδδδωωδωδωδωδωωδωδωδ=-+--+=-+⨯-⨯-⨯+⨯=⨯-⨯-⨯+⨯ （3）快回行程195—292.5度，正弦加速度曲线；