半自动钻床2

XXX学院
课程设计功效说明书
题目：半自动钻床
学生姓名：xxx
学号：0
学院：xxxx学院
班级：C08机械（1）
指导教师：
同组者：
2020年6月18 日
目录1.
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设计任务书
一、设计题目及原始数据
设计加工所示工件ф12mm孔的半自动钻床。

进刀机构负责动力头的起落，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。

二、设计要求及方案提示
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（起落）运动。

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。

机构运动循环要求表
三、设计任务
1.半自动钻床至少包括凸轮机构、齿轮机构在内的三种机构；
2.设计传动系统并确信其传动比分派，并在图纸上画出传动系统图；
3. 图纸上画出半自动钻床的机构运动方案简图和运动循环图；
4.凸轮机构的设计计算。

按各凸轮机构的工作要求，自选从动件的运动规律，确信基圆半径，
校核最大压力角与最小曲率半径。

对盘状凸轮要用电算法计算出理论廓线、实际廓线值。

画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图；
5.设计计算其他机构；
6.编写设计计算说明书；
第一章．所设计的机构工作原理
.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操纵送料，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,如此动力头也就能够带动刀具平稳地上下移动从而保证了较高的加工质量，具体的选择原理和工作原理如下：
机的选择原理
原动机的种类按其输入能量的不同能够分为两类：
A一次原动机
此类原动机是把自然界的能源直接转变成机械能，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类形态的能量转变成机械能，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。

选择原动机时需考虑的因素：
1：考虑现场能源的供给情形。

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，调速和操纵等方面的要求。

4：考虑工作环境的阻碍。

5：考虑工作靠得住，操作简易，维修方便。

6：为了提高机械系统的经济效益，须考虑经济本钱：包括初始本钱和运转保护本钱。

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。

.传动机构的选择和工作原理
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，采纳变速传动来知足执行机构常常调要求
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假设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，或为了平安和操作方便，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。

传动机构选择的原那么
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。

第二章．功能分解图，执行机构动作．功能分解图如以下图
图2-1
绘制机械系统运动转换功能
图2-2
.执行构件的选择
.减速传动功能
选用经济本钱相对较低，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，故咱们那个地址就采纳行星轮系来实现我设计的传动。

.定位功能
由于咱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进程中,定位杆就阻止了工件滑动，当凸轮由远休到近休运动进程中可通过双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。

2.3.3进料功能
进料也要要求有必然的间歇运动，咱们能够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。

进刀功能
采纳凸轮的循环运动,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起落运动实现进刀.
.用形态学矩阵法创建机械系统运动方案
依照系统的运动转换功能图（图2）可组成形态学矩阵如表（表3）。

由表3所示的形态学矩阵能够求出半自动钻床系统运动方案数为：
3×3×3×3×3×3＝729
依照功能原理，工艺分解进程及执行机构的选择，确信了以下运动方案，
表1-1
第三章．运动方案的选择与比较
减速机构：
由于电动机的转速是1450r/min，而设计要求的主轴转速为2r/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。

图3-1
对照机构：
对照机构：定轴轮系传动；传动比=n输入/n输出=700 传动比专门大，要用多
级传动。

如图3-2.
图3-2
进刀机构
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。

图3-3
对照机构：
在摆杆上加一个平行四边行四杆机构，如此也能够来实现传动，可是当加了四杆机构
以后并无达到改善传动的成效，只是多增加了四杆机构，为了使机构结构紧凑，又能
完成需要的传动，因此选择了一个摆动滚子从动件盘行凸轮机构。

图3-4
送料机构：
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。

由于本设计送料时不要求在传动进程中有间歇，因此不需要利用凸轮机构。

如图。

图3-5
对照机构：采纳了一个五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较大，一样的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。

因此用五杆机构来实现。

图3-6
定位机构:
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，它就能够够知足咱们的实际要求了。

图3-7
对照机构：此运动机构于上个机构相较机构简单，因此节省材料，较为方便。

图3-8
第4章．机构运动整体方案图（机构运动简图）依照前面表中实线连接的方案的运动简图确信本设计中半自动钻床的整体方案图如图
图4-1
第5章．工作循环图
图所示的机械系统方案的执行件需要进行运动和谐设计
其运动循环如图
图5-1
第6章．执行机构设计进程及尺寸计算
送料机构机构采纳如下分析
送料连杆机构：采纳如下机构来送料，依照要求，进料机构工作行程为40mm，可取ABCD4
杆机构的极位夹角为12度，那么由
1)1
( 180
+-
⨯=
K K
θ
得K=，急回特性不是很明显，但对送料机构来讲并无阻碍。

各杆尺寸：（如图6-1）
AB= BC= CD=60 DA=60 CE=40 EF=8
该尺寸能够知足设计要求，即滑块的左右运动为40，ABCD的极位夹角为12度。

图6-1
凸轮摆杆机构的设计：
(1).由进刀规律，咱们设计了凸轮摆杆机构，又以齿轮齿条的啮合来实现刀头的上下运动；
(2).用凸轮摆杆机构和圆弧形齿条所组成的同一构件，凸轮摆杆从动件的摆动就能够够实现弧
形齿条的来回摆动，从而实现要求；采纳滚子盘行凸轮，且为力封锁凸轮机构，利用弹簧力来使滚子与凸轮维持接触.刀具的运动规律就与凸轮摆杆的运动规律一致；
(3).弧形齿条所转过的弧长即为刀头所运动的的距离。

具体设计步骤如下：
1.依照进刀机构的工作循环规律,设计凸轮基圆半径r0=40mm，中心距A=80mm，摆杆长度
d=65mm，最大摆角β为18°,
凸轮转角λ=0-60°,β=0°;
凸轮转角λ=60°-270°，刀具快进，β=5°，
凸轮转角λ=270°-300°；
凸轮转角λ=300°-360°，β=0°
2.设计圆形齿条,依照刀头的行程和凸轮的摆角,设计出圆形齿轮的半径r=l/β,由β=18°,
l=20mm，
3.取得r=
凸轮推杆机构的设计：
凸轮机构采纳直动滚子盘行凸轮，且为力封锁凸轮机构，利用弹簧力来使滚子与凸轮维持接触，实现定位功能。

只要适本地设计出凸轮的轮廓曲线，就能够够使推杆得咱们所需要的运动规律，知足加工要求，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=40mm,偏心距e=25
凸轮转角λ=0°-100°,定位机构停止,推杆行程h=0mm;
凸轮转角λ=100°-285°,定位机构快进,推杆行程h=25mm;
凸轮转角λ=285°-300°,定位机构停止,推杆行程h=0mm;
凸轮转角λ=300°-360°,定位机构快退,推杆行程h=-25mm;
设计偏心距e=25的缘故是因为此凸轮执行的是定位，其定位杆的行程为25故如此设计。

行星轮系的计算:
用定轴轮系传动
传动比=n输入/n输出=700 传动比专门大，要用多级传动。

用行星轮系传动
Z1=35 Z2=20 Z2’=20 Z3=35 传动比iH3=700
依照行星轮传动公式：i（H3）=1-i(31)H=1-Z2’Z1/Z3Z2
由i(1H)=1-Z2'Z1/Z3Z2，考虑到齿轮大小与传动的合理性，通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：
第7章．凸轮设计分段图轮廓图和设计结果
定位凸轮
图为定位凸轮分段图和设计结果图
图7-1 图和为定位凸轮的轮廓图
图7-2 图
进刀凸轮
进刀凸轮类型设计结果如图运动分段如图
图7-4
图7-5
进刀凸轮的轮廓线设计如图和图图7-6
图7-7
第8章．机构运动分析运算机辅助设计流程框图图8-1
第9章．运行结果及曲线
1运行结果如图
图9-1
设计总结
通过本次课程设计感受到了设计进程中的艰辛。

专门是关于从来没有经历过切身设计的我来讲，刚开始全然感觉无处下手。

在教师的悉心指导和们的热心帮忙下，依照任务书和指导书上的要求，结合自己平常的理论基础和查阅大量资料才顺利完成了这次机械原理课程设计在此我要衷心感谢我的教师和我的同窗。

通过这次课程设计，使我加深切的明白得了一些简单机构组件的作用！以后的实际工作奠定了专门好的基础！最重要的是通过本次课程设计让我体验了如何将理论知识转化为生产实际所需。

让我更早接触机械设计有关的要领和技术，为以后的机械设计课程设计和毕业设计打好了基础。

更值得一提的是为咱们以后走出学校走向职位奠定良好的基石。

同是，我也明白了团队合作是相当重要的。

参考资料
1.鸣歧王保民王振莆《机械原理课程设计手册》重庆大学出版社
2.孙桓《机械原理教材》高等教育出版社
3.《贵州大学机械原理课程设计任务书》
4.邹家祥《现代机械设计理论与方式》。