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1、L 四工位專用機(jī)床說明 Prepared on 24 November 2020 課程設(shè)計(jì)說明書 工位專用機(jī)床 院係）:機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名：車功才 學(xué)號: 指導(dǎo)教師：匡兵 職稱： 副教授 2013. (1) 工作原理及工藝動(dòng)作過程 3 (2) 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 3 (3) 設(shè)計(jì)方案提示 3 (4) 設(shè)計(jì)任務(wù) 3 (1) 電機(jī)型號的選擇 4 (2) 運(yùn)動(dòng)分析 4 (3) 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 4 (4) 四工位專用機(jī)床的機(jī)構(gòu)選型 4 1) 方案一. 5 權(quán)輪機(jī)構(gòu)和圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的組合 2) 方案二 6 槽輪機(jī)構(gòu)和盤形凸輪機(jī)

2、構(gòu)的組合 3) 方案三 6 不完全齒輪機(jī)構(gòu)與凸輪連桿機(jī)構(gòu)組合 (5) 方案選擇 6 (1) 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7 (2) 減速器的傳動(dòng)計(jì)算 8 (3) 凸輪的設(shè)計(jì) 9 1設(shè)計(jì)任務(wù) （1） 工作原理及工藝動(dòng)作過程 四工位專用機(jī)床是在四個(gè)工位丨、II、III、IV （如附圖3所示）上分別完成工件的裝 卸、鉆孔、擴(kuò)孔、餃孔工作的專用加工設(shè)備。機(jī)床的執(zhí)行動(dòng)作有兩個(gè)：一是裝有工件的回轉(zhuǎn) 工作臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)；二是裝有三把專用刀具的主軸箱的往復(fù)移動(dòng)（刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)由專用電機(jī)驅(qū) 動(dòng)）。兩個(gè)執(zhí)行動(dòng)作由同一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和主軸箱往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按動(dòng)作時(shí)間 順序分支并列，組合成一個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)C

3、附圖3四工位專用機(jī)床 （2） 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 1）刀具頂端離開工作表面65mm,快速移動(dòng)送進(jìn)60mm后，再勻速送進(jìn)60mm （包括5 mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量 如附圖4所示）,然后快速返回。 回程和進(jìn)程的平均速度之比K二2。 2） 刀具勻速進(jìn)給速度為2mm/s,工件裝卸時(shí)間不超過 10s。 3） 機(jī)床生產(chǎn)率每小時(shí)約60件。 4） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能裝入機(jī)體內(nèi)。 5）傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)為交流異步電動(dòng)機(jī)，功率，轉(zhuǎn)速960r/mino 附圖4刀具工作過程 （3）設(shè)計(jì)方案提示 2）主軸箱的往復(fù)移動(dòng), 1）回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，可采用槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)

4、、凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 可采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪-連桿 機(jī)構(gòu)、平面連桿機(jī)構(gòu)等。 3）由生產(chǎn)率可求出一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)所需時(shí)間T=60s,刀具勻速送進(jìn)60mm所需時(shí)間5 =30s,刀具其余移動(dòng)（包括快速送進(jìn)60mm,快速返回120mm）共需30s。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)靜止 時(shí)間為40s,因此足夠工件裝卸所需時(shí)間。 （4）設(shè)計(jì)任務(wù) 1） 按工藝動(dòng)作過程擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。 2） 進(jìn)行回轉(zhuǎn)臺(tái)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主軸箱刀具移動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型。并進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評 價(jià)和選擇。 3） 根據(jù)電機(jī)參數(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行傳動(dòng)方案的擬訂。 4） 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖。（A1） 5） 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)

5、行機(jī)構(gòu)的尺度計(jì)算。 1）編寫設(shè)計(jì)說明書。（用A4紙張，封面用標(biāo)準(zhǔn)格式） 2運(yùn)動(dòng)方案的擬訂 （1）電機(jī)型號的選擇 根據(jù)任務(wù)書應(yīng)選用功率為，轉(zhuǎn)速為960r\min的交流異步電機(jī)，但是沒有完全符合該要求 的電機(jī)，我查看了網(wǎng)上資料和Y系列電機(jī)常用型號對照表 對于電機(jī)的選擇，主要的參考指標(biāo)有以下兒點(diǎn)： 1） 原動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、過載、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、調(diào)速和控制等方面是否滿足要求； 2） 工作環(huán)境的影響； 3） 工作是否可靠，操作是否簡易，維修是否方便； 4） 額定功率是否滿足負(fù)載需要； 5） 工作是否可靠，操作是否簡易，維修是否方便 經(jīng)過比較最后我選用了型號為Y100L…6 （2）運(yùn)動(dòng)分析

6、 間歇機(jī)構(gòu) 0-90 度 90-180 度 180-270 度 270-360度 主軸箱 一次工作循環(huán) 一次工作循環(huán) 一次工作循環(huán) 一次工作循環(huán) 注：一次工作循環(huán)包括快進(jìn)、刀具勻速送進(jìn)和快退 （3）運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 對于四工位專用機(jī)床，其運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖主要是確定回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和主軸箱進(jìn)、退 刀的控制機(jī)構(gòu)的先后動(dòng)作順序，用以協(xié)調(diào)各執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)作關(guān)系。 時(shí)間（秒） 0-15 15-30 30-45 45*60 間歇機(jī)構(gòu)運(yùn) 動(dòng)情況 勻速旋轉(zhuǎn)90 度 靜止 主軸箱運(yùn)動(dòng) 情況 快進(jìn)60mm 勻速進(jìn)給60mm 快退120mm (4)四工位專用機(jī)床的機(jī)構(gòu)選型

7、 功能 執(zhí)行構(gòu)件 工藝動(dòng)作 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)位 間歇轉(zhuǎn)動(dòng) 機(jī)構(gòu) 單向停歇轉(zhuǎn)動(dòng) 棘輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu) 不完全齒 輪機(jī)構(gòu) 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī) 構(gòu) 進(jìn)給 主軸箱 直線往復(fù)運(yùn)動(dòng) 圓柱凸輪機(jī) 構(gòu) 移動(dòng)從動(dòng)件盤 形凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪一連 桿機(jī)構(gòu) 平面連桿機(jī)構(gòu) 根據(jù)組合的方法，現(xiàn)列出如下三種方案: 2) 方案一 槽輪機(jī)構(gòu)和圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的組合 方案一中，電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，將動(dòng)能傳遞給帶輪，通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執(zhí) 行機(jī)構(gòu)。一路通過齒輪傳動(dòng)將扭矩傳遞給褐使丄作臺(tái)作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)；另一路通過行星 輪系減速后將扭矩傳遞給移動(dòng)搗滋巖巧敘Z構(gòu)，使主軸箱完成進(jìn)，退刀的動(dòng)作。兩路傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)相互

8、配合、相互合作，共同完成額定的加工功能和加工任務(wù)。 2) 方案二 槽輪機(jī)構(gòu)和盤形凸輪機(jī)構(gòu)的組合 方案二中，電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，將動(dòng)能傳遞給帶輪，通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執(zhí) 行機(jī)構(gòu)。一路通過齒輪傳動(dòng)將扭矩傳遞給灣舷祝掬，使工作臺(tái)作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)；另一路通過行星 輪系減速后將扭矩傳遞給盤形占做構(gòu)，使主軸箱完成進(jìn)，退刀的動(dòng)作。兩路傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相互 配合、相互合作，共同完成額定的加工功能和加工任務(wù)。 3) 方案三 不完全齒輪機(jī)構(gòu)與凸輪連桿機(jī)構(gòu)組合 方案中三，電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，將動(dòng)能傳遞給帶輪，通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執(zhí) 行機(jī)構(gòu)。一路通過齒輪傳動(dòng)將扭矩傳遞給還完全茜翊構(gòu)，使丄作臺(tái)作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)：另一

9、路通 過行星輪系減速后將扭矩傳遞給擺動(dòng)搗吒盤形凸影與攥護(hù)席塊桃構(gòu)，使主軸箱完成進(jìn)，退刀 的動(dòng)作。兩路傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相互配合、相互合作，共同完成額定的加工功能和加工任務(wù)。 (5)方案選擇 回轉(zhuǎn)臺(tái)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)： 選為槽輪機(jī)構(gòu)，因?yàn)椴圯啓C(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)，間歇過程位置鎖定。 主軸箱往復(fù)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)： 方案一屬于圓柱凸輪機(jī)構(gòu)一屬空間凸輪機(jī)構(gòu)，其特點(diǎn)是凸輪與從動(dòng)件之間的相對運(yùn) 動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)，適用于從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)平面與凸輪回轉(zhuǎn)軸線平行的場合。缺點(diǎn)是不宜用于從動(dòng) 件擺角較大的場合，且結(jié)構(gòu)和凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)較平面凸輪機(jī)構(gòu)復(fù)雜，易磨損，凸輪加工 困難。但是造價(jià)低。 方案二盤形凸輪機(jī)構(gòu)一均屬于平面凸輪機(jī)

10、構(gòu)，其特點(diǎn)是凸輪與從動(dòng)件之間的相對運(yùn) 動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)，凸輪輪廓曲線的設(shè)計(jì)較空間凸輪機(jī)構(gòu)簡單。當(dāng)主動(dòng)凸輪作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，采用 盤形凸輪機(jī)構(gòu)。 方案三 不完全齒輪■齒條機(jī)構(gòu)，進(jìn)給精度高，壽命長，但造價(jià)高。 通過上面的對比后,我決定采用方案二,同時(shí)可以把行星輪的位置做 一些優(yōu)化。 (如下圖, '所示) 3機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) (1)槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可鼎，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)角，機(jī)械效率高。缺 點(diǎn)主要是其在啟動(dòng)和停止時(shí)加速度變化大、有沖擊，不適合用于高速傳動(dòng)。結(jié)合槽輪自身的 特點(diǎn)和本課題的設(shè)計(jì)需求，得出如下參數(shù)。 1 )槽數(shù)Z按工位要求選定為4 2) 中

11、心距"按結(jié)構(gòu)情況確定d二150〃〃" 3) 圓銷半徑/?按結(jié)構(gòu)情況確定r=15mm 4) 槽輪每次轉(zhuǎn)位時(shí)主動(dòng)件的轉(zhuǎn)角2a=180° *(1-2/z)二90° 5) 槽間角2p=360/Z=90° 6) 主動(dòng)件到圓銷中心半徑1 =asinp=75勺2= 106mm 7) E與"的比值 X =/?1/?=sinp=>/2/2 8) 槽輪外圓半徑/?2=、(“cosp2+r2)= 107mm 9) 槽輪槽深hg a( A. +cosP-l)+r=取力=80mm 10) 運(yùn)動(dòng)系數(shù)k=(z-2)/(2z) = ( " 1,為圓銷數(shù)) 根據(jù)上述得出下圖 (2) 減速器的傳動(dòng)計(jì)算 根據(jù)

12、選定的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和四工位專用機(jī)床的生產(chǎn)能力，可知其機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)如 下： 總傳動(dòng)比 2940/ (60/60)=940 槽輪的轉(zhuǎn)速n二60/60二lr/min 行星輪簡圖如下: 擬定 Z1=25, Z2=26, Z2'二25,Z3=24,模數(shù) M 均為 6. i (H/31) = (co1-coH) /(w3-u)H) = (a)1-u)H)/(-u)H) = (Z2*Z3)/(Z1*Z2,)=624/625 可以得到 i (Hl) =625 然后在用蝸桿將傳動(dòng)傳給齒輪，可以算得后面兩個(gè)齒輪傳動(dòng)比為940/625=即可。此時(shí)令 Z4=30, Z5=20便可。此時(shí)齒輪嚙

13、合的最大中心距a= (M/2) * (25+26) =306mm 機(jī)構(gòu)的最大尺寸為2*306=612mmo完全符合尺寸要求。 (3) 凸輪的設(shè)計(jì) 我使用了 soi Idwork軟件中的插件Toolbox生成了對應(yīng)的凸輪機(jī)構(gòu) 生成了如下圖的凸輪機(jī)構(gòu) 然后導(dǎo)出得到CAD圖 4 凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 5設(shè)計(jì)小結(jié) 剛開始弄課設(shè)的時(shí)候那真是無從下手，后來一步一步摸索著，遇到問題就查書或者上網(wǎng) 找資料，雖然大一的時(shí)候有學(xué)過CAD,但是由于后來沒怎么用過，所以忘得七七八八了。 這次的課設(shè)讓我進(jìn)一步掌握CAD軟件，在畫齒輪的時(shí)候也有自己去學(xué)了一點(diǎn)solidwork軟 件。 在這里首先感謝匡老師的嚴(yán)格要求和悉心指導(dǎo)，由于我是參加完電賽后做的課設(shè)，時(shí)間 比較緊，所以此設(shè)計(jì)存在諸多不足之處，有些地方考慮不夠周到，這些問題都有待進(jìn)一步解 決，希望給予老師指正和修改意見。 網(wǎng)絡(luò)資源 參考文獻(xiàn) 【1】裘建新主編《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》高等教育出版社 [2]陳作模等主編《機(jī)械原理》高等教育出版社