四工位专用机床更改版

东北石油大学

课程设计

2016年6月22日

设计任务书

一、设计题目

四工位专用机床

二、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相应的装卸工件、钻孔、扩孔、绞孔工作。它的执行动作有两个：一是装有四工位工件的回

转台转动；二是装有由专用电动机带动的三把专用刀具的主轴箱的

刀具转动和移动。

三、原始数据及设计要求

1）刀具顶端离开工作表面65mm，快速移动送进了60mm后，再

匀速送进60 mm（包括5mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量），然后快速返回。回程和工作行程的平均速度之比K=2。

2）刀具匀速进给速度为2 mm/s，工件装、卸时间不超过10 s。

3）生产率为每小时约75件。

4）执行机构能装入机体内。

目录

第1章概述 (4)

1.1机械原理课程设计的目的 (4)

1.2 机械原理课程设计的任务 (5)

1.3 机械原理课程设计的方法 (5)

第2章四工位专用机床方案设计 (7)

2.1 功能分解 (7)

2.2 机构的构型 (8)

2.3 方案的评价 (9)

2.4 方案的确定 (10)

2.5 选定方案的机构运动循环图 (13)

第三章执行机构设计 (14)

3.1 执行机构的设计 (14)

3.2 机构运动分析 (19)

第4章原动机选用及传动类型的选择 (21)

4.1 原动机的选择 (21)

4.2 传动类型的选择 (22)

4.3 传动比的分配 (22)

总结 (25)

心得体会 (27)

参考书目 (28)

东北石油大学课程设计成绩评价表 (30)

第1章概述

四工位专用机床是在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔和绞孔工作的专用加工设备，其执行动作主要包括回转台的间

歇转动和主轴箱的左右移动，二者相互协作、共同配合完成孔的精

确加工。针对以上功能和运动要求，对四工位专用机床的设计方案

作了详细的说明，包括功能分解、运动分析、循环图的拟定、机械

运动方案的选择、整体轮廓的大小设计和各机构的尺寸计算。在运

动方案的拟定上，采用形态学矩阵法，从较多选择中选出较优的方案。在减速器的设计上，运用行星轮系传动，在保证精确传动的基

础上让结构更加紧凑。最后，对选定的运动方案作了评价和改进。

1.1机械原理课程设计的目的

1、综合利用所学的知识，培养解决生产实际问题的能力。

2、掌握一般的机械方案设计方法和步骤。

3、掌握基本机构设计方法和步骤。

4、熟悉和运用设计标准、规范及相关资料。培养独立解决问题的能力。

1.2 机械原理课程设计的任务

1、按工艺动作过程拟定运动循环图。

2、进行回转台间歇转动机构、主轴箱刀具移动机构的选型。

3、进行机械运动方案的评价和选择。

4、根据电机参数和执行机构运动参数进行传动方案的拟订。

5、画出机械运动方案图。

6、机械传动系统和执行机构的尺度计算。

7、画出所设计机械运动方案简图。

8、编写设计说明书。设计说明书应包括以下内容：1）功能分解；2）原始数据及计算；3）简述方案设计思路及讨论、改进；4）执行机构设计步骤或分析计算过程。5）对所设计的结果分析讨论；6）感想与建议。

1.3 机械原理课程设计的方法

机械原理课程设计的方法主要有两种。

1.3.1图解法

运用某些几何关系式或已知条件等，通过几何作图求得结果，所需尺寸可直接从图上量取(必须严格按比例作图)。其优点是可以

将分析或设计结果清晰地表现在图样上，直观形象，便于检查结果

正确与否。其缺点是作图繁琐，精度不高，不适用对精度要求比较

高或较复杂的问题。

1.3.2解析法

以机构参数来表达各构件间的函数关系，建立机构的位置方程或机构的封闭环路方程，建立求解未知量的解析式，并借助MATLAB 迅速获得计算结果。这种方法计算精度较高，能解决较复杂的问题。

第2章四工位专用机床方案设计

2.1 功能分解

四工位专用机床的总功能可以分解为如下几个工艺动作：

1、安装工件的工作台要求间歇转动。

2、安装刀具的主轴箱能实行静止、快进、进给、快退的工艺动

作。

3、刀具转动来切削工件。

由此可以画出如图1的四工位专用机床的动作要求图。其中4位置为装卸位置，1位置为钻孔位置，2位置为扩孔位置，3位置为绞孔位置。

同时也可得到四工位专用机床的树状功能图如下图所示：

2.2 机构的构型

1.执行机构构型

根据回转台间歇转动机构、主轴箱刀具移动机构的执行动作和结构特点，可选择下表所示的常用执行机构。

执行机构的形态学矩阵

由排列组合的原理可以计算得到，共有：4*4=16种执行机构选择方案。

2.传动机构选型

根据减速动作的精度和平稳行要求，列出常用的减速机构如下表所示：

减速机构的形态学矩阵

由排列组合的原理可以计算得到，共有:5*5=25种减速机构选择方案。

2.3 方案的评价

本课题对四工位专用机床进行了详细的运动设计，包括机器的功能和运动分析、循环图的拟定、执行机构和传动机构的选型、机械运动方案的选择、机械运动的简图绘制和机器整体轮廓的尺寸设计及各执行构件的尺寸设计。

方案的优点：