四工位專用機(jī)床說明書

課程設(shè)計說明書 題 目：四工位專用機(jī)床 院（系）：機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 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)工作原理及工藝動作過程3 2) 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求3 3)設(shè)計方案提示3 4)設(shè)計任務(wù)3 (1) 電機(jī)型號的選擇 (2) 運(yùn)動分析 4 (3) 運(yùn)動循環(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 槽輪機(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)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7 (2 )減速器的傳動計算8 (3) 凸輪的設(shè)計9 1設(shè)計任務(wù) （1）工作原理及工藝動作過程 四工位專用機(jī)床是在四個工位I、R、田、IV （如附圖 3所示）上分別完成工件的裝卸、 鉆孔、擴(kuò)孔、較孔工作的專用加工設(shè)備。機(jī)床的執(zhí)行動作有兩個：一是裝有工件的回轉(zhuǎn)工作 臺的間歇轉(zhuǎn)動；二是裝有三把專用刀具的主軸箱的往復(fù)移動（刀具的轉(zhuǎn)動由專用電機(jī)驅(qū)動） 兩個執(zhí)行動作由同一臺電機(jī)驅(qū)動，工作臺轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和主軸箱往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)按動作時間順序分 支并列，組合成一個機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。 附圖3四工位專用機(jī)床 （2）原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 1）刀具頂端離開工作表面 65mm,快速移動送進(jìn)60mm后，冉勻速送進(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?；?程和進(jìn)程的平均速度之比 K=20 2）刀具勻速進(jìn)給速度為 2mm/s,工件裝卸時間不超過 10s。 3）機(jī)床生產(chǎn)率每小時約60件。 4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳動機(jī)構(gòu)能裝入機(jī)體內(nèi)。 5）傳動系 統(tǒng)電機(jī)為 交流異步電 動機(jī)，功 率，轉(zhuǎn)速 960r/min。 附圖4刀具工作過程 （3）設(shè)計方案提示 1）回轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動，可采用槽輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪式間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)。 2）主軸箱的往復(fù)移動，可采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)、移動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪一連桿機(jī) 構(gòu)、平面連桿機(jī)構(gòu)等。 3）由生產(chǎn)率可求出一個運(yùn)動循環(huán)所需時間 T=60s,刀具勻速送進(jìn)60mm所需時間t勻=30s, 刀具其余移動（包括快速送進(jìn) 60mm,快速返回120mm）共需30s?；剞D(zhuǎn)工作臺靜止時間為 40s,因此足夠工件裝卸所需時間。 （4）設(shè)計任務(wù) 1）按工藝動作過程擬定運(yùn)動循環(huán)圖。 2）進(jìn)行回轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、主軸箱刀具移動機(jī)構(gòu)的選型。并進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動方案的評價 和選擇。 3）根據(jù)電機(jī)參數(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行傳動方案的擬訂。 4）畫出機(jī)械運(yùn)動方案圖。（A1） 5）機(jī)械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺度計算。 1）編寫設(shè)計說明書。（用A4紙張，封面用標(biāo)準(zhǔn)格式） 2運(yùn)動方案的擬訂 （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)有以下幾點： 1）原動機(jī)的啟動、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)動分析 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)動循環(huán)圖 對于四工位專用機(jī)床，具運(yùn)動循環(huán)圖主要是確定回轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)和主軸箱進(jìn)、退 刀的控制機(jī)構(gòu)的先后動作順序，用以協(xié)調(diào)各執(zhí)行構(gòu)件的動作關(guān)系。 時間(秒) 0-15 15-3030-45 45-60 間歇機(jī)構(gòu)運(yùn) 動情況 勻速旋轉(zhuǎn)90 度 靜止 主軸箱運(yùn)動 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 功能 執(zhí)行構(gòu)件 工藝動作 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)位 間歇轉(zhuǎn)動 機(jī)構(gòu) 單向停歇轉(zhuǎn)動 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)動機(jī) 構(gòu) 進(jìn)給 主軸箱 直線往復(fù)運(yùn)動 圓柱凸輪機(jī) 構(gòu) 移動從動件盤 形凸輪機(jī)構(gòu) 凸輪一連 桿機(jī)構(gòu) 平向連桿機(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，電動機(jī)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)，將動能傳遞給帶輪，通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執(zhí) 行機(jī)構(gòu)。一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給 槽輪機(jī)構(gòu)，使工作臺作間歇轉(zhuǎn)動；另一路通過行星 輪系減速后將扭矩傳遞給移動推桿圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，使主軸箱完成進(jìn)，退刀的動作。兩路傳動 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)。 )萬案一 槽輪機(jī)構(gòu)和盤形凸輪機(jī)構(gòu)的組合 方案二中，電動機(jī)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)，將動能傳遞給帶輪，通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執(zhí) 行機(jī)構(gòu)。一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給 槽輪機(jī)構(gòu)，使工作臺作間歇轉(zhuǎn)動；另一路通過行星 輪系減速后將扭矩傳遞給 盤形凸輪機(jī)構(gòu)，使主軸箱完成進(jìn)，退刀的動作。兩路傳動機(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，電動機(jī)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)，將動能傳遞給帶輪，通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執(zhí) 行機(jī)構(gòu)。一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給 不完全齒輪機(jī)構(gòu)，使工作臺作間歇轉(zhuǎn)動；另一路通 過行星輪系減速后將扭矩傳遞給擺動 推桿盤形凸輪與擺桿滑塊機(jī)構(gòu)，使主軸箱完成進(jìn)，退刀 的動作。兩路傳動機(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)臺間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)： 選為槽輪機(jī)構(gòu)，因為槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，間歇過程位置鎖定。 主軸箱往復(fù)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)： 方案一柱于圓柱凸輪機(jī)構(gòu)——屬空間凸輪機(jī)構(gòu)，其特點是凸輪與從動件之間的相對運(yùn)動 為空間運(yùn)動，適用于從動件的運(yùn)動平面與凸輪回轉(zhuǎn)軸線平行的場合。缺點是不宜用于從動件 擺角較大的場合，且結(jié)構(gòu)和凸輪輪廓曲線的設(shè)計較平面凸輪機(jī)構(gòu)復(fù)雜，易磨損，凸輪加工困 難。但是造價低。 方案二 盤形凸輪機(jī)構(gòu)——均屬于平面凸輪機(jī)構(gòu)，其特點是凸輪與從動件之間的相對運(yùn)動 為平面運(yùn)動，凸輪輪廓曲線的設(shè)計較空間凸輪機(jī)構(gòu)簡單。當(dāng)主動凸輪作定軸轉(zhuǎn)動時，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，但造價高。 通過上面的對比后， 我決定采用方案二， 同時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 (1) 槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 槽輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，能準(zhǔn)確控制轉(zhuǎn)角，機(jī)械效率高。缺 點主要是其在啟動和停止時加速度變化大、有沖擊，不適合用于高速傳動。結(jié)合槽輪自身的 特點和本課題的設(shè)計需求，得出如下參數(shù)。 1 ) 槽數(shù) z 按工位要求選定為4 2)中心距 a 按結(jié)構(gòu)情況確定a=150mm 3)圓銷半徑r 按結(jié)構(gòu)情況確定r= 15mm 4)槽輪每次轉(zhuǎn)位時主動件的轉(zhuǎn)角 2a=180 ° *(1-2/z)=90 ° 5)槽間角 2B=360/Z=90° 6)主動件到圓銷中心半徑R1=asin芹75v2=106mm 7) Ri與a的比值 入=Ri/a=sin B=v2/2 8)槽輪外圓半徑R2=《acos0升r2)=107mm 9)槽輪槽深 h= a(入 +cosp-1)+r=Mh= 80mm 10)運(yùn)動系數(shù)k=(z-2)/(2z) =( n= 1, 為圓銷數(shù) ) 根據(jù)上述得出下圖 (2 )減速器的傳動計算 根據(jù)選定的驅(qū)動電機(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)械傳動系統(tǒng)的參數(shù)如下： 總傳動比 k=940/(60/60)=940 槽輪的轉(zhuǎn)速n=60/60=1r/min 行星輪簡圖如下： 擬定 Z1=25, Z2=26, Z2'=25,Z3=24, 模數(shù) M均為 6. i (H/31)=(⑴ 1-⑴ H) /( CD 3- CD H)=( CD 1- CD H)/(-⑴ H)=(Z2*Z3)/(Z1*Z2')=624/625 可以得到 i (H1) =625 Z4=30, Z5=20 便可。此時齒輪嚙合的最大中心距 然后在用蝸桿將傳動傳給齒輪，可以算得后面兩個齒輪傳動比為940/625=即可。此時令 =（M/2） * （25+26 ） =306mm 機(jī)構(gòu)的最大尺寸為 2*306=612mm 。完全符合尺寸要求。 3 3) 凸輪的設(shè)計 我使用了 soildwork 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CADS 4 凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析 5 設(shè)計小結(jié) 剛開始弄課設(shè)的時候那真是無從下手， 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，在畫齒輪的時候也有自己去學(xué)了一點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)， 時間比較緊， 所以 此設(shè)計存在諸多不足之處，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