四工位专用机床课程设计说明书超详细

设计任务书

设计任务:

1 按工艺动作过程拟定机构运动循环图

2 进行回转台间歇机构,主轴箱道具移动机构的选型,并进行机械运动方案评价与选择

3 按选定的电动机与执行机构的运动参数进行机械传动方案的拟定

4 对传动机构与执行机构进行运动尺寸设计

5 在2号图纸上画出最终方案的机构运动简图

6 编写设计计算说明书

设计要求:

1 从刀具顶端离开工件表面65mm位置,快速移动送进了60mm后,在匀速送进60mm(5mm 刀具切入量,45mm工件孔深,10mm刀具切出量),然后快速返回。回程与工作行程的速比系数K=2。

2 生产率约每小时60件。

3 刀具匀速进给速度2mm/s,工件装、卸时间不超过10s。

4 执行机构能装入机体内。

机械运动方案设计

根据专用机床的工作过程与规律可得其运动循环图如下:

钻

头头进匀速60°快

钻0°240°

进

钻

头快退工作台转动

307.4°

位

销

插

入

定定

位销拔

出

工

作台静

止凸

轮钻397.4°

该专用机床要求三个动作的协调运行,即刀架进给、卡盘旋转与卡盘的定位。其工作过程如下:

要确保在刀具与工件接触时卡盘固定不动,刀具退出工件到下次接触工件前完成卡盘旋转动作。几个动作必须协调一致,并按照一定规律运动。

机械总体结构设计

一、原动机构:

原动机选择Y132S-4异步电动机,电动机额定功率P=5、5KW,满载转速n=1440r/min 。 二、传动机构:

传动系统的总传动比为i=n/n 6,其中n 6为圆柱凸轮所在轴的转速,即总传动比为1440/1。采用涡轮蜗杆减速机构(或外啮合行星减速轮系)减速。 三、执行部分总体部局:

执行机构主要有旋转工件卡盘与带钻头的移动刀架两部分,两个运动在工作过程中要保持相当精度的协调。因此,在执行机构的设计过程中分为,进刀机构设计、卡盘旋转机构与减速机构设计。而进刀机构设计归结到底主要就是圆柱凸轮廓线的设计,卡盘的设

机构运动循环图

机床工作运动模型

计主要就是间歇机构的选择。

在执行过程中由于要满足相应的运动速度,因此首先应该对于原动机的输出进行减速。下面先讨论减速机构传动比的确定:由于从刀具顶端离开工件表面65mm位置,快速移动送进了60mm后,在匀速送进60mm(5mm刀具切入量,45mm工件孔深,10mm刀具切出量),然后快速返回。要求效率就是６０件／小时,刀架一个来回(生产１个工件)的时间应该就是１分钟。根据这个运动规律,可以计算出电机与工作凸轮之间的传动比为1440/1。两种方案的传动比计算,参考主要零部件设计计算。

下面讨论执行机构的运动协调问题:有运动循环图可知,装上工件之后,进刀机构完成快进、加工、退刀工作,退后卡盘必须旋转到下一个工作位置,且在加工与退刀的前半个过程中卡盘必须固定不动,由于卡盘的工作位置为四个,还要满足间歇与固定两个工作,于就是选择单销四槽轮机构(或棘轮机构、不完全齿轮机构与定位销协调)解决协调问题,具体实现步骤参考“回转工作台设计”。由于进刀机构的运动比较复杂,因此要满足工作的几个状态,用凸轮廓线设计的办法比较容易满足。廓线的设计参考主要零部件设计计算。

机械传动系统设计

1、涡轮蜗杆减速器:

采用如图机构,通过涡轮蜗杆加上一个定轴轮系实现了:

2、外啮合行星齿轮减速器: 采用如图采用渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动,实现传动比:

3、定轴轮系减速器:

采用如图采用渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动,实现:

min

/1r min /1440r n =

主轴

电机n

min

/1r min /1440r n =

主轴

电机n 外啮合行星轮系减速机构

涡轮蜗杆减速机构 123

45678

主要零部件的设计计算

一、减速机构设计:

方案一:涡轮蜗杆减速机构

结构图如下:

1、蜗杆:m=5mm d=40mm(机械原理,p346,表10-7)

2、涡轮:(d=mz) m=5mm z 2=20 d 2=100mm z 4=36 d 4=180mm

3、齿轮:此齿轮机构的中心距a=135mm,模数m=5mm,采用标准直齿圆柱齿轮传动,z 5=18,z 6=36,ha*=1、0,(d=mz,d 5=90mm,d 6=180mm)

4、传动比计算:

144018

36

13612056341216=⨯⨯=••=i i i i

方案二:外啮合行星齿轮减速器: 结构图如下:

涡轮蜗杆减速机构

1

23

45678

图示z 1=10, z 2=36, z 3=18, z 4=21, z 5=20, z 6=17, z 7=14, z 8=40 传动比计算:i 18=i 12i H6i 78 其中i 12= -z 2 /z 1=-36/10

i H6=1/i 6H

18

2017

211113564636⨯⨯-=-

=-=z z z z i i H

H

所以

3

360

17211820182011636

=⨯-⨯⨯=-=H

H i i

又i 78=-z 8/z 7=-40/12 所以144012

40

336010367861218=-••-=

••=i i i i H 方案三:定轴轮系减速器

图示z 1=17, z 2=51, z 3=12, z 4=60, z 5=12, z 6=72, z 7=13, z 8=52,z 9=12, z 10=48,z 11=48 传动比计算:i 111=

10

9753111

108642z z z z z z z z z z z z ⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=1440

外啮合行星轮系减速机构