打孔机的结构原理设计(机械系统设计大作业)

机械系统设计

课程作业

打孔机的设计）

一、设计任务书. (1)

二、确定总共能（黑箱） (3)

三、确定工艺原理 (3)

（一）机构的工作原理: (3)

（二）原动机的选择原理 (3)

（三）传动机构的选择和工作原理 (4)

四、工艺路线图 (5)

五、功能分解（功能树） (5)

六、确定每种功能方案，形态学矩阵 (6)

七、系统边界 (8)

八、方案评价 (8)

九、画出方案简图 (9)

十、总体布局图 (11)

十一、主要参数确定 (12)

十二、循环图 (17)

一、设计任务书

表1

、确定总共能（黑箱）

~220V

噪声 发热

图1

三、确定工艺原理 （一）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。 （二）原动机的选择原理

（1）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. —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，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，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。

（2） 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，运转平稳等方 面的要求。

被加工工件

黑箱

有孔的工件

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、把原动机输出的等速回转运动转变

4、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。

（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，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。

四、工艺路线图

图2

五、功能分解（功能树）

六、确定每种功能方案，形态学矩阵

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 ,

主功能

定位

夹紧 进刀 刀头旋转

半 自 动

打 孔 机

传动功能

电动机

齿轮齿条

带传动 减速箱 六杆机构

电动机启停

过载保护

人机交互

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. 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。、

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。

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.

用形态学矩阵法创建机械系统运动方案根据系统的运动转换功能图可构成形态学矩阵如表。由表3-3 所示的形态学矩阵可以求出半自动钻床系统运动方案数

为：

N=3X 3X 3X 3X 3=243

表2

七、系统边界

室温20 C噪音小

进入系统的是被加工的工件，出去的是已完成钻孔的工件

八、方案评价

根据功能原理，工艺分解过程及执行机构的选择，确定了以下两种运动方案:

方案一：A1+B3+C3+D3+E2

方案二：A1+B2+C1+D3+E2

定轴轮系传动；传动比很大，要用多级传动。

由于在空间上轴与轴之间的距离较大，但四杆的曲柄滑块机构行

程太小。故优先选用六杆机构

综合评价，所以选择方案一