功能原理设计

多功能专用钻床传动系统的设计
多功能专用钻床的运动转换功能图。它描述了原动机 (电动机)与执行构件、刀具、工作台、送料机构之间的运动 转换功能。中间的矩形框内表示传动机构、执行机构的运动转换基本
功能，末端的平行四边形框内表示执行构件的运动形式。该机床由Байду номын сангаас个 原动机通过传动链来实现执行构件的预期运动。
多功能专用钻床传动系统的设计
多头专用钻床树状功能图
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4．根据工作原理和运动形式选择机构 同一种功能可选择不同的工作原理，同一种工作原理 可选择不同的机构。按运动转换的基本功能选择机构，由 总功能分解成各功能元，确定各执行构件的运动形式，进 一步要解决的问题如下。 (1) 选择原动机，分析原动机运动形式与执行构件运动形 式之间的关系。 (2) 配置传动机构和执行机构。一个原动机往往要驱动几个执行构
(a)
(b)
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3．功能分解与工艺动作分解 (1) 为实现多功能专用钻床的总功能，可将功能分解为 送料功能、钻孔功能。 (2) 工艺动作过程，机器的功能是多种多样的，但每一 种机器都要求完成某些工艺动作，所以往往把总功能分解 成一系列相对独立的工艺动作，一次作为功能元，然后用 树状功能来描述。要实现上述分功能，有下列工艺动作过 程。 ① 送料杆做直线往复运动。 ② 刀具转动切削工件。 ③ 安装工件的工作台要求进行上下往复运动。
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1、设计任务
要求设计一专用自动钻床 用来加工图1-1上所示零件上的 三个φ8孔，并能自动送料。 三个主要功能为： 1）钻孔 2）钻孔深度 （刀具或工作台往复直线运动） 3）送料
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2．功能原理分析 由于设计要求为钻孔，工作原理就是利 用钻头与工件间的相对回转和进给移动切除 孔中的材料。 完成上述功能有三种方法： (1) 钻头既做回转切削，又做轴向进给运 动，而放置工件的工作台静止不动，如图(a) 所示。 (2) 钻头只作回转切削，而工作台和工 件作轴向进给运动如图(b)所示。 (3) 工件作回转运动，钻头作轴向进给运 动 一般钻床多采用第一种方案，但本设计因 工件很小，工作台很轻，移动工作台比同时 移动三根钻轴简单，故采用第二种方案。
件动作，有的原动机靠近执行构件，可直接带动执行机构；有的原动机与执行 构件相距较远，必须加入传动机构，并与执行机构相连接，才能把原动机的运 动传递转换为执行构件的运动。
(3) 确定传动机构和执行机构的运动转换功能。
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任何一个复杂的机构系统都可以认为是由一些 基本机构所组成的。这些机构的基本功能如图所示
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由所确定的运动方案可知，共有三个执行构件，即钻头、 工作台和送料杆。多功能专用钻床传动系统的工作过程是： 送料杆从工件料仓里推出一待加工工件，并将已加工好的工 件从工作台上的夹具中顶出，使待加工工件被夹具定位并夹 紧在工作台上，送料杆退出；工作台带着工件向上快速靠近 回转着的钻头，然后慢速工进，钻孔结束后，又带着工件快 速退回，等待更换工件并完成下一工作循环。而钻头回转与 送料杆和工作台的运动间是独立的。
+C3+D3 方案 1：A1+B1 +D3+E2+F4 方案 2：A1+B2 +C3+E3+F4 +C3+D3
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根据上述各功 能要求，选择 方案1，如图 所示。
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选择方案1，原因说明如下：
1) 切削运动链设计 能实现减速的传动有齿轮传动、链传动和带传动等。考虑到传动距离较 远和速度较高等因素，决定采用V形带传动来实现减速和远距离传动的功能。 能够实现变换运动轴线方向的传动有圆锥齿轮传动、相错轴斜齿轮传动 和蜗杆传动等，考虑到两轴垂直相交和传动比较小，决定采用圆锥齿轮传动 来实现变换运动轴线方向的功能。 为使3个钻头同向回转，可采用由一个中心齿轮带动周围3个从动齿轮的 定轴轮系。由于结构尺寸的限制，3个从动齿轮轴线间的距离远大于3个钻头 间的距离。为将3个从动齿轮的回转运动传递给3个钻头，可采用双万向联轴 节或钢丝软轴，将上述所选机构经适当组合后，即可形成钻削运动链。
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5．用形态学矩阵法选择多功能专用钻床系统运动方案
形态学矩阵：纵坐标为功能元即基本运动转换功能图列，横坐标为功
能源匹配的机构列。
可综合出(N=6×4×4×4=384)384种方案。
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根据是否满足预定的运动要求，运动链机构顺序安排 是否合理，运动精确度，成本高低，是否满足环境、动 力源、生产条件等限制条件，最后选择出较好的运动方 案。
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2) 进给运动链设计 采用直动推杆盘状凸轮机构作为执行机构较为合理。减速换向 可采用蜗杆传动，为达到很大的减速比和变换空间位置，在蜗杆传 动之前可串接带传动。 3) 送料运动链设计 对送料运动链的功能要求与进给运动链基本相同，只是其往复 运动的方向为水平，且运动行程较大。又因其减速比与进给运动链 相同，故可由进给运动链中的蜗轮轴带动。由于送料运动规律较为 复杂，故宜采用凸轮机构，又因其行程大，所以要采用连杆机构等 进行行程放大。