四工位专用机床机械原理课程设计.pdf

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1、目录目录一一功能分解和运动分析功能分解和运动分析2 2二二执行机构选型执行机构选型4 4三三传动机构选型传动机构选型5 5四四机械整体运动方案的选择机械整体运动方案的选择7 7五五机械运动方案简图机械运动方案简图1010六六机械运动方案的计算机械运动方案的计算1111七七仿真运动及图表分析仿真运动及图表分析1515八八课程设计小结课程设计小结1717九九参考文献参考文献1818一、功能分解和运动分析一、功能分解和运动分析实用文档.通过对设计任务的了解，可以看出，四工位专用机床的加工局部可以分为如下几个工艺动作:1)安装工作台的间歇转动。2)安装刀具的主轴箱应按要求进展静止、快进、进给、快退的工

2、艺动作。3)刀具转动。画出四工位专用机床的动作要求图。其中 4 位置为铰孔位置，1位置为装卸工件，2 位置为钻孔位置，3 位置为扩孔位置。如表 1 所示根据工艺动作推出其工作循环为：四工位专用机床工作台间歇转动实用文档.主轴箱进、退刀动作(快进、匀速进给、快退)刀具转动表 1四工位专用机床功能图同时得到四工位专用机床的树状功能图如以下图该专用要求机床要求三个动作的协调运行，即刀架进给、卡盘旋转和卡盘的定位。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工作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。通过适宜的减速机构以及轮系机构，使工作台进展每次旋转 90的间歇运动

3、。1.电动机作为驱动，通过减速器与其他轮系传动将符合要求的转速传递给工作回转台上的间歇机构，使其间歇转动。2.在间歇机构开场一次循环时，安装并夹紧工件，间歇机构从 0转至 90。实用文档.3.间歇机构从 90转至 180，主轴箱完成一次工作循环快进、刀具匀速送进和快退。4.间歇机构从 180 转至 270，主轴箱完成一次工作循环 快进、刀具匀速送进和快退。5.间歇机构从 270 转至 360，主轴箱完成一次工作循环 快进、刀具匀速和快退，并将加工好的工件取下。时间s情况间歇机构运动情况0-260mm静止顺时针转过90用时3s表 2四工位专用机床执行机构的运动循环图说明：上图说明了工作台和主轴箱

4、配合运动，主轴箱快速进刀 60mm 用时 2s，匀速进刀 60mm 用时 30s，快速回程 120mm 用时 16s。当主轴箱快速退刀时工作台转动由090这样保证不会刀具与工件相撞，每转动 90主轴箱往返一次，转动用时 12s 剩下 36s 静止。二、执行机构选型二、执行机构选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构造特点，可以选择如表格 3 所示的执行机构：匹配机构2-2222-3232-48快速退刀120mm静止主轴箱运动快 速 前 进匀速前进 60mm实用文档.回转台间歇转动运动主轴箱刀具移动运动1不完全齿轮机构凹槽圆柱凸轮2槽轮机构3棘轮机构移动推杆盘形凸轮凸轮连杆机

5、构表 3执行机构表对于工作台间歇机构的选择，为了保持传动的平稳和精度，可以选择槽轮机构或不完全齿轮机构；而对于主轴箱移动机构的选择，为了保持运动的精度和尽量减少冲击可以选择凹槽圆柱凸轮机构或移动推杆盘形凸轮与摆动滑块机构。三、传动机构选型三、传动机构选型由机构的运动情况分析得，机构的运动要求机构平稳运行，结合市场上提供的电动机转速及经济性，本设计用1200r/min 的电动机。整个传动机的传动比为 k=960,故需要分别引入减速机构来满足工作台间隙运动和主轴箱移动的运动要求.根据减速动作的精度和平稳要求，列出常用的减速机构：方案一：方案一：带传动加复合轮系减速器。实用文档.方案二：方案二：采用

6、外啮合行星齿轮减速器。带传动加复合轮系传动系统的优势，更加平稳，噪声小，效率较高；相对于外啮合行星齿轮传动，带传动效率高，更换简单，降速较快，不易损坏，而且本钱低。四、机械整体运动方案的选择四、机械整体运动方案的选择实用文档.1回转台间歇运动机构主轴箱刀具移动机构传动机构不完全齿轮机构移动推杆圆柱凸轮带传动加复合轮系减速器匹配机构2槽轮机构3棘轮机构移动推杆盘形凸轮外啮合行星齿轮减速器凸轮连杆机构从以上方案中进展综合评价，综合评价指标为：1是否满足预定的运动要求。2运动链机构的顺序安排是否合理；3运动准确。4制造难易；5本钱上下。6是否满足环境，动力源，生产条件等的限制条件；根据以上的标准，大

7、致可以选出三种运动方案，依次为：方案一：方案一：槽轮机构和移动推杆圆柱凸轮，如以下图：实用文档.100100槽轮机构方案二：方案二：不完全齿轮机构和移动推杆盘形圆柱凸轮，如以下图实用文档.方案三：方案三：不完全齿轮机构和摆动推杆盘形凸轮与摆杆滑块机构，如以下图综合评价优缺点：综合评价优缺点：实用文档.缺点：缺点：方案一：圆柱凸轮制造本钱高；行程大时，运动灵活性较差；力的作用点相对导轨产生有害力矩。方案二：凸轮直接驱动升程大；凸轮机构外露，影响外观。制造困难。方案三：放大行程，力减小，长摆杆刚度差；摆杆端部水平分速度不是匀速；摆动变移动，不易设计计算。优点：优点：方案一：可以精准传动，槽轮运转稳

8、定且准确。圆柱凸轮运行平稳、准确，可以准确的控制机床主轴箱的往复运动，噪声小，构造紧凑。方案二：容易更换，易改装及变换尺寸，传动简单功率高。方案三；构造简单，成型后重量轻，凸轮曲线的准确性好。综合以上所述：选定方案一因为工位位置必须准确，这直接影响工件的质量，而方案一可以到达这一要求。根据以上综合评价指标，最后选择出以下较好的方案：槽轮机构+凹槽圆柱凸轮机构。五、机械运动方案简图此图由五、机械运动方案简图此图由 AutoCADAutoCAD 制图制图实用文档.此方案中，电动机作为驱动机构，将动能传递给带轮，通过带轮传动加复合轮系二级减速将速度降到 1.25r/min。一路通过凹槽圆柱凸轮将动能

9、传递给主轴箱，完成刀具的进、退刀的动作；另一路再通过一个带轮将动能传递给一个不完全齿轮啮合组，通过加速传递给槽轮机构，完成工作台的间歇运动。两路传动机构相互配合，相互合作，共同和完成额定加工功能和加工任务。六、机械运动方案的计算六、机械运动方案的计算1.1.对于电机的选择对于电机的选择主要的参考指标有以下几点：1原动机的启动、过载、运转平稳性、调速和控制等方面是否满足要求；实用文档.2工作环境的影响；3工作是否可靠，操作是否简易，维修是否方便；4额定功率是否满足负载需要；5工作是否可靠，操作是否简易，维修是否方便由机构的运动情况分析得，机构的运动要求机构平稳运行，结合市场上提供的电动机转速及经

10、济性，本设计用1200r/min 的电动机。2.2.减速器的传动计算减速器的传动计算由于选定电动机的转速是 1200r/min，而槽轮和圆柱凸轮机构的转速 n=60s/48s=1.25r/min。所以整个机构传动比 k=1200/1.25=960，故对减速器的功能要求是传动比为 960，为实现这一传动比选用了带轮传动和复合轮系共同作用的减速装置。基于平稳性的考虑，本减速装置采用二级逐级递减的减速系统。第一级减速系统采用带传动带轮 1d=30mm和带轮 2d=150mm，传动比为 5；第二级开场采用复合轮系减速，复合轮系共由四级齿轮组组成，即齿轮 1d=40mm，z=20和 2(d=80mm，z

11、=40)、齿轮3(d=30mm，z=15)和 4(d=180mm，z=90)、齿轮 5(d=40mm,z=20)和6(d=160mm，z=80)、齿轮 7(d=40mm，z=20)和 8(d=160mm，z=80)，各齿轮组的传动比分别为 2、6、4、4，即从第一级开场，总传动比为960，转速由电动机的 1200r/min 变到输出的 1.25r/min。带轮传动比为 i1=150mm/30mm=5，齿 轮传动比 i2=80*80*90*40/20*20*15*20=192所以，总传动比为i z*dzd8321960实用文档.上述计算说明，所选齿轮的齿数是符合传动比要求的，并且传动机构的外形小

12、巧、构造紧凑，有着非常准确的传递性能和较高的实用性能及较为简单的工艺加工性能，符合机械传动的方案设计要求。3.3.槽轮的尺寸计算槽轮的尺寸计算结合本课题的设计的要求，对槽轮各局部尺寸进展计算1.槽轮槽数 z按工位要求选择 z=42.中心距 L选定 L=100mm3.圆销半径 r按构造选定为 r=10mm4.槽轮每次转位时主动件的转角 2=905.槽间角2=906.主动件到圆销中心半径R1=173mm7.槽轮外圆半径R2=174mm8.槽轮槽深h=67mm9.运动系数k=1/41.根据槽轮运转情况选定模数 mm=22.局部齿轮 11 的半径 R11=40mm z=203.局部齿轮 12 的半径

13、R12=160 z=205.5.直动圆柱凸轮的尺寸计算直动圆柱凸轮的尺寸计算如图即为凹槽凸轮的简图，由于次凸轮的轮廓曲线为一空间曲线，不能直接在平面上表示，但圆柱面展开为平面后，次凸轮就成为一平面移动凸轮。此时可以用设计盘形凸轮轮廓曲线的方法做出圆柱凸轮的轮廓曲线展开图。实用文档.圆柱凸轮的简图将圆柱外外表展开，得一长度为2R的平面移动凸轮机构，其移动速度为V，以反向移动平面凸轮，相对运动不变，滚子反向移动后其中心点的轨迹即为理论轮廓线，其内外包络线为实际轮廓线。V用AutoCAD拟合出位移线图如以下图所示，凸轮的位移线拟定圆柱凸轮的最大半径为Rm=50mm，长度L=120mm，那么用Auto

14、CAD作出其尺寸轮廓图，如以下图：实用文档.圆柱凸轮的轮廓图七、仿真运动及图表分析位移图表该图由 solidworks 的 motion 分析得出速度图表实用文档.该图由solidworks 的 motion分析得出加速度图表该图由 solidworks 的 motion分析得出实用文档.八、课程设计小结八、课程设计小结为期 10 天的课程设计到这也就算完毕了，在这10 天中，我感觉收获颇深，从刚开场接到任务书的迷茫、不知所措，到后来到图书馆、网上、问学长逐渐了解，再到现在的略懂一二，真正的体会到了课程设计的乐趣。通过此次课程设计，我也更加喜欢机械原理这门课，也通过课程设计，更好的应用了理论课

15、上所学的知识，在大脑中形成了更深的印象，我想这对以后的工作都有一定的好处；此次课程设计也培养了我独立思考，看图，画图，熟练应用 AutoCAD，UG 等常用的画图软件，为以后工作学习都打下了坚实的根底；另外，通过课程设计，我也略微了解了一个机构从设想，到设计，到修改，最后到试验出成品的过程，对以后工作学习都有一定的帮助；在这 10 天短短的课程设计中，同学们一起查资料，一起研究方案，选择机构运动方案，更加加深了同学们之间的情谊，也让我们懂得了团结合作的重要性，也让我们学会了团队协调、分工的技能，而且也培养了我严谨，认真思考的良好习惯。最后，首先感谢教师们对此次课程设计的大力支持和悉心指导，还有要感谢和我一起战斗过的同学们的积极配合和协作。这10 天时间，虽然辛苦但有的是欢乐；虽然乏味，但也有成就感。相信这次课程设计会成为我大学时段一次美好的回忆！九、参考文献九、参考文献实用文档.1.?机械原理?孙恒等主编2.?机械原理课程设计?王淑仁主编3.working model 教程电子版4.?工程制图 AutoCAD 实训教程?5.?solidworks2021 从入门到精通?6.?工程图学?如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！实用文档.