四工位專用機(jī)床（畢業(yè)設(shè)計(jì)）含CAD圖紙和說(shuō)明書資料

四工位專用機(jī)床（畢業(yè)設(shè)計(jì)）含CAD圖紙和說(shuō)明書資料,四工位,專用,機(jī)床,畢業(yè)設(shè)計(jì),cad,圖紙,以及,說(shuō)明書,仿單,資料 四工位專用機(jī)床設(shè)計(jì)（一）、工作原理及工藝動(dòng)作四工位專用機(jī)床的工作臺(tái)有、四個(gè)工作位置(圖1)，工位是裝卸工件，是鉆孔，是擴(kuò)孔，是鉸孔。主軸箱上裝有三把刀具，對(duì)應(yīng)于工位的位置裝鉆頭，的位置裝擴(kuò)孔鉆，的位置裝鉸刀。刀具由專用電機(jī)帶動(dòng)繞其自身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸箱每向左移動(dòng)送進(jìn)一次，在四個(gè)工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔工作。當(dāng)主軸箱右移(退回)到刀具離開工件后，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)90，然后主軸箱再次左移，這時(shí)，對(duì)其中每一個(gè)工件來(lái)說(shuō)，它進(jìn)入了下一個(gè)工位的加工，依次循環(huán)四次，一個(gè)工件就完成裝、鉆、擴(kuò)、鉸、卸等工序。由于主軸箱往復(fù)一次，在四個(gè)工位上同時(shí)進(jìn)行工作，所以每次就有一個(gè)工件完成上述全部工序。因此，四工位專用機(jī)床的執(zhí)行動(dòng)作有兩個(gè)：一是回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，二是主軸箱的刀具轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)。（二）、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 (1) 刀具頂端離開工件表面65mm(圖1)，快速移動(dòng)送進(jìn)60mm接近工件后，勻速送進(jìn)60 mm(前5mm為刀具接近工件時(shí)的切入量，工件孔深45mm，后10mm為刀具切出量)，然后快速返回?；爻毯凸ぷ餍谐痰钠骄俦?行程速度變化系數(shù))K2。 (2) 刀具勻速進(jìn)給速度為2mm/s；工件裝、卸時(shí)間不超過(guò)10s (3) 生產(chǎn)率為每小時(shí)約75件。(4) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)裝入機(jī)體內(nèi)，機(jī)床外形尺寸見圖1。圖1 專用機(jī)床外形及尺寸（三）、方案設(shè)計(jì)提示（1） 回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)可以采用棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等，此外，還可采用某些組合機(jī)構(gòu)。（2） 主軸箱的刀具往復(fù)移動(dòng)，可以采用平面連桿機(jī)構(gòu)、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)、移動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪連桿組合機(jī)構(gòu)等。（3） 回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)和主軸箱的刀具往復(fù)移動(dòng)，兩套機(jī)構(gòu)均由一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)，故工作臺(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)。（4） 由生產(chǎn)率可以求出一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)所需的時(shí)間T=3600/75 = 48 s，刀具勻速送進(jìn)60 mm所需時(shí)間vt1=60/2=30 s，刀具其余移動(dòng)時(shí)間共需18 s，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)靜止時(shí)間為36 s，因此足夠工件裝卸的時(shí)間。（5） 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)以后是否有可靠的定位功能，主軸箱往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程在120mm以上，所選機(jī)構(gòu)是否能在給定空間內(nèi)完成該運(yùn)動(dòng)要求。（6） 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能、精度在滿足要求的前提下，傳動(dòng)鏈盡可能短，且制造、安裝簡(jiǎn)便。（7） 加工對(duì)象的尺寸變更后，是否有可能方便地進(jìn)行調(diào)整或改裝。（四）、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求（1） 根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；（2） 進(jìn)行回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主軸箱的刀具往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型；（3） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇；（4） 根據(jù)選定的原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案，分配傳動(dòng)比，并畫出傳動(dòng)方案圖；（5） 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸計(jì)算；（6） 對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，畫出運(yùn)動(dòng)線圖；（7） 畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖；墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置機(jī)（5人）（一）、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置，檢測(cè)鋼制墊圈內(nèi)徑是否在公差允許范圍內(nèi)。被檢測(cè)的工件由推料機(jī)構(gòu)送入后沿一條傾斜的進(jìn)給滑道連續(xù)進(jìn)給，直到最前邊的工件被止動(dòng)機(jī)構(gòu)控制的止動(dòng)銷擋住而停止。然后，升降機(jī)構(gòu)使裝有微動(dòng)開關(guān)的壓桿探頭下落，檢測(cè)探頭進(jìn)入工件的內(nèi)孔。此時(shí)，止動(dòng)銷離開進(jìn)給滑道，以便讓工件浮動(dòng)。檢測(cè)的工作過(guò)程如圖1 所示。當(dāng)所測(cè)工件的內(nèi)徑尺寸符合公差要求時(shí)（圖1a），微動(dòng)開關(guān)的觸頭進(jìn)入壓桿的環(huán)形槽，微動(dòng)開關(guān)斷開，發(fā)出信號(hào)給控制系統(tǒng)（圖中未給出），在壓桿離開工件后，把工件送入合格品槽。如工件內(nèi)徑尺寸小于合格的最小直徑時(shí)（圖1b），壓桿的探頭進(jìn)入內(nèi)孔深度不夠，微動(dòng)開關(guān)閉合，發(fā)出信號(hào)給控制系統(tǒng)，使工件進(jìn)入廢品槽。如工件內(nèi)徑尺寸大于允許的最大直徑時(shí)（圖1c），微動(dòng)開關(guān)仍閉合，控制系統(tǒng)將工件送入另一廢品槽。1工件 2帶探頭的壓桿 3微動(dòng)開關(guān)a)內(nèi)徑尺寸合格 b)內(nèi)徑尺寸太小 c)內(nèi)徑尺寸太大圖1 墊圈內(nèi)徑檢測(cè)過(guò)程具體設(shè)計(jì)要求見下表13。平墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表方案號(hào)被測(cè)鋼制平墊圈尺寸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min每次檢測(cè)時(shí)間 s公稱尺寸mm內(nèi)徑mm外徑mm厚度mmA1010.520214405B1213242.514406C202137314408D30315649608E363766596010（二）、設(shè)計(jì)方案提示1.由于止動(dòng)銷的動(dòng)作與壓桿升降動(dòng)作有嚴(yán)格的時(shí)間匹配與順序關(guān)系，建議考慮使用凸輪軸解決這個(gè)問(wèn)題。2.推料動(dòng)作與上述兩個(gè)動(dòng)作的時(shí)間匹配不特別嚴(yán)格，可以采用平面連桿機(jī)構(gòu)，也可以采用間歇機(jī)構(gòu)。（三）、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.要求設(shè)計(jì)該檢測(cè)裝置的推料機(jī)構(gòu)、控制止動(dòng)銷的止動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓桿升降機(jī)構(gòu)。一般應(yīng)包括凸輪機(jī)構(gòu)、平面連桿機(jī)構(gòu)以及齒輪機(jī)構(gòu)等常用機(jī)構(gòu)。該裝置的微動(dòng)開關(guān)以及控制部分的設(shè)計(jì)本題不作要求；2.設(shè)計(jì)墊圈內(nèi)徑檢測(cè)裝置的傳動(dòng)系統(tǒng)并確定其傳動(dòng)比分配，并在圖紙上畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖；3.畫出機(jī)器的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；4.設(shè)計(jì)平面連桿機(jī)構(gòu)。并對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制運(yùn)動(dòng)線圖；5.設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)。確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇基圓半徑，計(jì)算凸輪廓線值，校核最大壓力角與最小曲率半徑。繪制凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖；6.設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)；1 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求(1) 刀具頂端離開工件表面65mm(圖1)，快速移動(dòng)送進(jìn)60mm接近工件后，勻速送進(jìn)60 mm(前5mm為刀具接近工件時(shí)的切入量，工件孔深45mm，后10mm為刀具切出量)，然后快速返回。回程和工作行程的平均速比(行程速度變化系數(shù))K2。(2) 刀具勻速進(jìn)給速度為2mm/s；工件裝、卸時(shí)間不超過(guò)10s(3) 生產(chǎn)率為每小時(shí)約75件。(4) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)裝入機(jī)體內(nèi)，機(jī)床外形尺寸見圖1。 (5) 傳動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min，功率為1.5Kw。2 工藝動(dòng)作分解及機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圈2.1 工藝動(dòng)作分解本四工位專用機(jī)床主要有兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和主軸箱?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)作間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸箱作來(lái)回移動(dòng)。由生產(chǎn)率可求出一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)所需時(shí)間 ：刀具勻速送進(jìn)60mm所需時(shí)間，刀具其余移動(dòng)內(nèi)（包括快速送進(jìn)60mm，快速返回120mm）共需18s?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)截止時(shí)間為36s，因此足夠工件的裝、卸所需時(shí)間。2.2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圈其機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)情況如表所示。表 機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)情況執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)情況刀具主軸箱工作行程返回行程刀具在工件外刀具在工件內(nèi)刀具在工件外回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位靜止轉(zhuǎn)位3 機(jī)構(gòu)選型和機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的確定3.1 機(jī)構(gòu)選型四工位專用機(jī)床的主輪箱往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)和回傳工作臺(tái)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可由下表所列來(lái)選擇。表 四工位專用機(jī)床機(jī)構(gòu)的選擇情況刀具（主軸箱）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)工件回轉(zhuǎn)工作臺(tái)間歇運(yùn)動(dòng)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)3.2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的確定根據(jù)表所列的機(jī)構(gòu)形態(tài)矩陣，可以組合成的四工位專用機(jī)床的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案有12種。不完全齒輪機(jī)構(gòu)沖擊性大，容易引起振動(dòng)；凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不易定位，需要單獨(dú)設(shè)計(jì)都能夠?yàn)闄C(jī)構(gòu)；槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)定位，其沖擊性相對(duì)較小，所以工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用槽輪機(jī)構(gòu)。另外，由于兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間有嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，并且機(jī)床主軸箱有確定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以主軸箱往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)選用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，容易保證主軸箱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 4 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)速比和變速機(jī)構(gòu)11主驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為1.5KW、轉(zhuǎn)速為1000rmin。由生產(chǎn)率要求，主軸箱移動(dòng)機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件轉(zhuǎn)速為1.25rmin。因此機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比為：，其傳動(dòng)系統(tǒng)采用四級(jí)：第一級(jí)V帶傳動(dòng)（=4）、第二級(jí)用行星輪系傳動(dòng)（=25）、第三級(jí)用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（=4）、第四級(jí)采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)（）。5 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖主軸箱移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用槽輪機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如下圖所示。圖 四工位機(jī)床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖6 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和各機(jī)構(gòu)的尺度計(jì)算6.1 計(jì)算各級(jí)傳動(dòng)效率、轉(zhuǎn)速、功率及轉(zhuǎn)矩查表可得各種傳動(dòng)的傳動(dòng)效率6：帶傳動(dòng)=0.97 齒輪傳動(dòng)=0.98 滾動(dòng)軸承=0.99 行星輪系=0.9046.1.1 傳動(dòng)效率： 第一級(jí)傳動(dòng)：第二級(jí)傳動(dòng)：第三級(jí)傳動(dòng)：第四級(jí)傳動(dòng)：6.1.2 各軸轉(zhuǎn)速： 軸I：軸II：軸III：軸IV：6.1.3 輸出功率：軸I：軸II：軸III：軸IV：6.1.4 輸出轉(zhuǎn)矩： 軸I：軸II：軸III：軸IV：6.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1電機(jī)功率P=1.5KW，轉(zhuǎn)速n=1000r/min傳動(dòng)比為=4。6.2.1 確定計(jì)算功率查表可得工作情況系數(shù)=1.1，故 =P=1.11.5KW=1.65KW6.2.2 選擇V帶的帶型根據(jù)、n選取A型。6.2.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速v1) 粗選小帶輪的基準(zhǔn)直徑=75mm。2）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。6.2.4 確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度1）粗定中心距=300mm。2）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為=1250mm。3)計(jì)算實(shí)際中心距a6.2.5 驗(yàn)算小帶輪上的包角6.2.6 計(jì)算帶的根數(shù)1）計(jì)算單根V帶的額定功率。由=75和n=1000r/min，查表得到=0.9576KW。根據(jù)n=1000r/min，=4和A型帶，查表得。查表得包角修正系數(shù)及V帶的長(zhǎng)度系數(shù)=1.01，于是2） 計(jì)算V帶的根數(shù)z 取2根。6.2.7 計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值查表得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1kg/m，所以 應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力。6.2.8 計(jì)算壓軸力壓軸力的最小值為6.2.9 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 大帶輪，安裝帶輪的軸的直徑為d=25mm。由，所以大帶輪采用孔板式。帶輪的寬度通過(guò)查手冊(cè)可得B=2f+e=210+15=35mm。，小帶輪直徑=100mm，電機(jī)軸軸徑d=20mm。采用腹板式結(jié)構(gòu)。寬度B=35mm。，6.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)16.3.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)輸入功率,小齒輪轉(zhuǎn)速n=10r/min，傳動(dòng)比為=4。由于軸向力很小，可忽略不計(jì)，故采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1）機(jī)床對(duì)轉(zhuǎn)位要求比較嚴(yán)格，精度較高，故選用6級(jí)精度（GB 10095-88）2）材料選擇。由手冊(cè)選小齒輪材料為40Cr（調(diào)制）硬度為280HBS，大齒輪 選用45鋼（調(diào)制）硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS 。3）初選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算值1）試選取載荷系數(shù)。2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。3）查手冊(cè)選取齒寬系數(shù)：由于兩支承相對(duì)小齒輪做不對(duì)稱布置，故， 查手冊(cè)選取材料的彈性系數(shù)。4）按齒面硬度查手冊(cè)得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；。5）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：按照工作壽命15年（設(shè)每年工作300天），兩班制計(jì)算。 6）查手冊(cè)取接觸疲勞壽命系數(shù)；。7）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1 。 （2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。2） 計(jì)算圓周速度v。3）計(jì)算齒寬b。 4）計(jì)算齒寬與齒高之比。模數(shù) 齒高 5)計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù)v=0.0057m/s,6級(jí)精度，由手冊(cè)查得動(dòng)載系數(shù)。直齒輪，由手冊(cè)查得使用系數(shù).50；由手冊(cè)查得6級(jí)精度，小齒輪作懸臂布置，。由b/h=5.370，查手冊(cè)得6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑（3）計(jì)算模數(shù)。 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算值1）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 2） 查手冊(cè)得彎曲疲勞壽命系數(shù)；3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.44）計(jì)算載荷系數(shù)。5)查取齒形系數(shù)6)查取應(yīng)力校正系數(shù) 7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。 大齒輪的數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度計(jì)算得的模數(shù)1.243并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值（取稍大點(diǎn)的值）m=2mm。 幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距 （2）計(jì)算分度圓直徑 （3）計(jì)算齒輪寬度 取，（4）齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸小齒輪采用實(shí)心結(jié)構(gòu)大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)1）小齒輪（齒輪1）的尺寸z=20 =40mm m=2 d=25mm =30mm ha=ha*m=12=2mm hf=( ha*+c*)m=(1+0.25)2=2.5mm h=ha+hf=2+2.5=4.5mm da=d12ha=45.4mm df=d12hf=36.4mm p=m=6.28mms=m/2=3.142/2=3.14mme=m/2=3.142/2=3.14mmc=c*m=0.252=0.5mm2）大齒輪（齒輪2）的尺寸由軸可 得 z2=80 m=2 =25mm d=50mmha=ha*m=12=2mm hf=(10.5)2=2.5mm h=ha+hf=2+2.5=4.5mmda=d22ha=164mmdf=d12hf=155mm p=m=6.28mms=m/2=3.142/2=3.14mme=m/2=3.142/2=3.14mmc=c*m=0.252=0.5mm，取C=10mm6.3.2 軸III至軸IV的低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)輸入功率,小齒輪轉(zhuǎn)速n=2.5r/min，傳動(dòng)比為=2。具體計(jì)算過(guò)程略?？紤]到整體結(jié)構(gòu)尺寸以及軸上零件的互不干涉情況，定中心距為a=180mm，齒輪模數(shù)為m=2。所以齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示：小齒輪（齒輪3）：分度圓直徑為d=120mm。大齒輪（齒輪4）：分度圓直徑d=240mm。6.3.3 軸III至軸VI的低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)輸入功率,小齒輪轉(zhuǎn)速n=2.5r/min，傳動(dòng)比為=2。具體計(jì)算過(guò)程略?？紤]到整體結(jié)構(gòu)尺寸以及軸上零件的互不干涉情況，定中心距為a=250mm，齒輪模數(shù)為m=2。所以齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示：小齒輪（齒輪5）：分度圓直徑d=169mm。大齒輪（齒輪6）分度圓直徑d=338mm。6.3.4 齒輪齒條傳動(dòng)設(shè)計(jì)齒輪做成雙聯(lián)齒輪（齒輪22-66），模數(shù)為m=1，齒數(shù)分別為z1=22，z2=66。分度圓直徑d1=22mm，d2=66mm。其具體結(jié)構(gòu)尺寸如下所示：齒條一個(gè)齒條與圓柱凸輪機(jī)構(gòu)中的小凸輪相連，另外一齒條在主軸箱上，這里就不重復(fù)說(shuō)明了。6.4 行星輪系傳動(dòng)設(shè)計(jì)5/7輸入功率，輸入轉(zhuǎn)速，輸入轉(zhuǎn)矩，傳動(dòng)比=25。6.4.1 輪系的選擇根據(jù)傳動(dòng)比要求，選擇2K-H行星齒輪傳動(dòng)。其傳動(dòng)比范圍為150 ，最佳使用范圍為525。其傳動(dòng)效率為0.904其傳動(dòng)比計(jì)算公式為。由i=25確定各齒輪齒數(shù)為：。取模數(shù)m=2，各齒輪的分度圓直徑為：6.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)（當(dāng)齒頂圓直徑時(shí)，做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪；當(dāng)齒頂圓直徑時(shí)，做成腹板式結(jié)構(gòu)）可得： 齒輪a分度圓直徑為34mm，做成實(shí)心結(jié)構(gòu)，材料為40Cr（調(diào)制），齒輪寬為B=30mm。結(jié)構(gòu)尺寸如下： 齒輪b齒頂圓直徑，做成腹板式結(jié)構(gòu)，齒輪材料選用45鋼（調(diào)制），各參數(shù)如下： 齒輪c和齒輪d做成雙聯(lián)齒輪，材料為40Cr（調(diào)制），具體結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示： 行星架做成軸與連桿相連的形式，軸徑為20mm，其具體結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖：6.5 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4由機(jī)床的整體安裝高度為850mm以及其他傳動(dòng)的中心距可得槽輪機(jī)構(gòu)的中心距為a=150mm。由機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求可知，槽輪的槽數(shù)Z=4，主動(dòng)撥盤的圓銷數(shù)n=1。其具體結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示：6.5.1 撥盤：6.5.2 槽輪：6.6 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)46.6.1 圓柱凸輪的參數(shù)：通常直動(dòng)滾子從動(dòng)件的圓柱凸輪的許用壓力角=25度-35度。過(guò)理論廓曲線上任意一點(diǎn)做法線nn, nn與y軸的夾角即為機(jī)構(gòu)的壓力角。因此基圓柱半徑必須滿足：半徑大于等于最大速度比上角速度與許用壓力角正弦的積。即公式另外大速度，可減小圓柱凸輪的行程，故在18a/b處兩齒輪的齒數(shù)比值為3，由此計(jì)算得出其半徑為95.44mm。由于圓柱凸輪的行程經(jīng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)擴(kuò)大了3倍，而主軸箱的總位移為120mm，所以圓柱凸輪的行程為40mm。經(jīng)過(guò)考慮取半徑為125mm，長(zhǎng)度取80mm。6.6.2 主凸輪輪廓線及其運(yùn)動(dòng)曲線快進(jìn)行程045度，五次多項(xiàng)式曲線；工進(jìn)行程45170度，一次多項(xiàng)式曲線170195度，五次多項(xiàng)式曲線；快回行程195292.5度，正弦加速度曲線；近休292.5360度。位移和輪廓線速度線（上圖）加速度線(上圖)6.6.3 滾子-齒條6.7 各級(jí)軸的設(shè)計(jì)16.7.1 軸I設(shè)計(jì)： 選擇軸的材料及其熱處理由于傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理. 估計(jì)軸徑按功率P=1.44KW,轉(zhuǎn)速為n=240r/min初估軸的直徑,查表得=103至126,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受扭矩作用.取=110則: Dmin=軸的最小直徑顯然是安裝行星齒輪的地方，即=20mm。 初選軸承軸選軸承為6006型深溝球軸承。根據(jù)軸承確定軸安裝軸承的直徑為:D=30mm即=30mm。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）各軸直徑的確定初估軸徑后,句可按軸上零件的安裝順序,從右端開始確定直徑.該軸軸段I安裝帶輪，直徑應(yīng)小于軸承的安裝直徑，故該段直徑為25mm。III段為軸肩，為了便于安裝軸承，取=36mm。2）各軸段長(zhǎng)度的確定軸段I的長(zhǎng)度為帶輪的寬度及帶輪和軸承之間定位用的套筒的長(zhǎng)度之和，=45mm。II、IV段安裝軸承，軸承寬度為13mm，考慮到軸承的定位，長(zhǎng)度應(yīng)略小于軸承的寬度，故=11mm。V段安裝齒輪和套筒，長(zhǎng)度應(yīng)為齒輪寬度與套筒長(zhǎng)度之和，=37mm。III段為軸肩，考慮到軸的總長(zhǎng)度，所以定為=83mm。所以軸的總長(zhǎng)度為187mm。3）軸上零件的周向固定為了保證良好的對(duì)中性，齒輪與軸選用過(guò)盈配合H7/r6。與軸承內(nèi)圈配合軸選用k6，齒輪與帶輪均采用A型普通平鍵聯(lián)接，（寬高長(zhǎng)）分別為6625 GB1096-1979及鍵8728 GB1096-1979。4）.軸上倒角與圓角為保證軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩的端面，根據(jù)軸承手冊(cè)的推薦，取軸肩圓角半徑為1mm。其他軸肩圓角半徑均為1mm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB6403.4-1986，軸的左右端倒角均為145。軸的強(qiáng)度校核1）做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖圖中,。經(jīng)過(guò)計(jì)算得，2）畫出彎矩圖3）畫出扭矩圖4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)扭矩圖以及周單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得，因，故安全。6.7.2 軸II的設(shè)計(jì)其設(shè)計(jì)方法同軸I，具體過(guò)程不再重復(fù)。軸的各個(gè)數(shù)據(jù)如下：軸的最左端通過(guò)連桿與行星架H相連,往右依次安裝行星輪系中的齒輪b、軸承、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)中的小齒輪1。軸上零件的周向固定：為了保證良好的對(duì)中性，齒輪與軸選用過(guò)盈配合H7/r6。與軸承內(nèi)圈配合軸選用k6，連桿與齒輪均采用A型普通平鍵聯(lián)接，（寬b高h(yuǎn)長(zhǎng)L）分別為876 GB1096-1979及鍵8725 GB1096-1979。6.7.3 軸III的設(shè)計(jì)其具體尺寸如下圖所示：軸上零件的軸向固定：從左往右的第一段安裝齒輪3，選用普通A型平鍵，（寬b高h(yuǎn)長(zhǎng)L）分別為8718 GB1096-1979。第三段和第八段安裝軸承。第六段安裝齒輪2，選用普通A型平鍵，（寬b高h(yuǎn)長(zhǎng)L）分別為14918 GB1096-1979。最后一段安裝齒輪5，選用普通A型平鍵，（寬b高h(yuǎn)長(zhǎng)L）分別為8725 GB1096-19796.7.4 軸IV的設(shè)計(jì)軸上零件的周向固定：從左往右第三段安裝槽輪機(jī)構(gòu)中的撥盤，選用普通A型平鍵，（寬b高h(yuǎn)長(zhǎng)L）分別為12840 GB1096-1979。第六段安裝齒輪4, 選用普通A型平鍵，（寬b高h(yuǎn)長(zhǎng)L）分別為10818 GB1096-1979。6.7.5 軸V的設(shè)計(jì)軸上零件的周向固定：從左往右第三段安裝槽輪，選用普通A型平鍵，（寬b高h(yuǎn)長(zhǎng)L）分別為12818 GB1096-1979 。6.7.6 軸VI的設(shè)計(jì)軸上零件的周向固定：從左往右第一段安裝齒輪6，選用普通A型平鍵，（寬b高h(yuǎn)長(zhǎng)L）分別為8718 GB1096-1979。第五段安裝圓柱凸輪，選用普通A型平鍵，（寬b高h(yuǎn)長(zhǎng)L）分別為14970 GB1096-1979。6.8 床身及主軸箱設(shè)計(jì)6.8.1 床身設(shè)計(jì) 根據(jù)各級(jí)傳動(dòng)的中心距，配合機(jī)床整體的外形尺寸，將其垂直安裝在床身上，按照前面的方案簡(jiǎn)圖，布置軸承的支撐位置，其具體機(jī)構(gòu)尺寸如下圖所示，這里主要說(shuō)明一下，導(dǎo)軌為閉式雙三角形導(dǎo)軌，俯視圖上開的槽為主軸箱上的齒條安裝、運(yùn)動(dòng)所需，前視圖上，導(dǎo)軌下方布置了四個(gè)肋板，加強(qiáng)床身的強(qiáng)度及剛度。另外從床身側(cè)壁上引出了一根軸，用以安裝好、齒輪齒條機(jī)構(gòu)中的雙聯(lián)齒輪22-66。從床身頂部安裝了以滑軌，用以支撐齒條的直線運(yùn)動(dòng)。6.8.2 主軸箱設(shè)計(jì) 主軸箱上有專用電機(jī)，用以帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。電機(jī)帶動(dòng)主軸箱中的一個(gè)大齒輪與三個(gè)小齒輪嚙合，使刀具旋轉(zhuǎn)。主軸箱上還有與導(dǎo)軌相配合的滑槽，滑槽頂部開有一小凹槽，減小摩擦，方便潤(rùn)滑。其具體結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示：7 各機(jī)構(gòu)零件的三維建模7.1 軸I零件建模7.1.1 軸I建模8通過(guò)【圓柱】命令，指定矢量（Y軸），指定點(diǎn)為原定，輸入直徑25mm，高度45mm，創(chuàng)建圓柱體。用同樣的方法在前一段圓柱體的頂部圓心位置創(chuàng)建軸I尺寸的圓柱體，得到如下圖所示的模型： 鍵槽：在需要?jiǎng)?chuàng)建鍵槽的地方插入基準(zhǔn)平面，然后再基準(zhǔn)平面上用【鍵槽】創(chuàng)建鍵槽。選擇矩形鍵槽（圖a），接下來(lái)選擇放置的面，即剛剛插入的基準(zhǔn)平面，接受默認(rèn)邊，選擇一段圓柱作為水平參考，得到圖示的鍵槽參數(shù)輸入對(duì)話框（圖b），確定之后，選擇第四個(gè)【垂直】（圖c），用以定位鍵槽。選擇如圖所示的Y-Z平面（圖d）與鍵槽豎直中心用以確定鍵槽的水平位置，選擇X-Z平面用以確定鍵槽的前后位置，最終得到鍵槽。用同樣的方法得到另一個(gè)鍵槽。如下圖e所示： 圖a 圖b 圖c 圖d圖e 最后再經(jīng)過(guò)【倒斜角】，得到完整的軸。7.1.2 帶輪建模大帶輪 先按照帶輪的寬度創(chuàng)建一個(gè)圓柱體，在圓柱的端面上創(chuàng)建草圖，按照尺寸畫出兩個(gè)同心圓，進(jìn)行拉伸求差，得到端面上的凹槽；在凹槽底面插入基準(zhǔn)點(diǎn)，用【孔】命令創(chuàng)建孔，再通過(guò)【實(shí)例特征】中的【圓形陣列】，得到腹板上的孔；V帶槽的創(chuàng)建：在Y-Z平面上創(chuàng)建草圖，在帶輪的圓周面上相應(yīng)的位置畫出帶槽的截面形狀，退出草圖，進(jìn)行【掃略】，截面圖形選擇剛剛畫的草圖，引導(dǎo)線選擇帶輪圓柱底面的輪廓圓形，定位方式選擇矢量方向，指定矢量選擇底面圓形，確定后求差得到帶槽。經(jīng)過(guò)倒斜角、創(chuàng)建鍵槽后得到如圖所示的帶輪。小帶輪7.1.3 齒輪a建模9通過(guò)專用的齒輪插件進(jìn)行齒輪的創(chuàng)建。輸入具體的參數(shù)得到相應(yīng)的齒輪，再經(jīng)過(guò)腹板、孔及鍵槽的創(chuàng)建得到完整的齒輪。如圖： 7.1.4 鍵的建模 按照鍵的尺寸在草圖上畫出其輪廓圖，退出草圖，進(jìn)行拉伸，得到鍵。 7.2 軸II零件建模7.2.1 軸II建模7.2.2 齒輪c-d建模7.2.3 齒輪1建模7.2.4 連桿、行星架建模 7.3 軸III零件建模7.3.1 軸III建模7.3.2 齒輪建模 齒輪2 齒輪3 齒輪57.4 軸IV零件建模7.4.1 軸IV建模7.4.2 齒輪建模7.4.3 槽輪撥盤建模7.5 軸V零件建模7.5.1 軸V建模7.5.2 槽輪建模7.6 軸VI零件建模7.6.1 軸VI建模7.6.2 齒輪建模7.6.3 圓柱凸輪建模7.7床身級(jí)其他零件建模7.7.1 床身建模7.7.2 主軸箱建模7.7.3 齒輪齒條建模 7.7.4 工作臺(tái)建模7.7.5 其他零件建模 電機(jī) V 帶 主軸刀具，專用電機(jī)等8 裝配8.1 軸I裝配8.1.1 帶輪及鍵的裝配鍵的裝配打開UGNX 5.0，新建一個(gè)裝配文件z-zhou 1，一絕對(duì)原點(diǎn)的方式添加軸I，然后開始裝配軸上的零件。用【添加組件】命令，添加鍵1，定位方式選擇配對(duì)，選擇鍵的底面和鍵槽的底面配對(duì)，然后將建的側(cè)面與鍵槽相對(duì)應(yīng)的側(cè)面以及鍵的圓柱面與鍵槽對(duì)應(yīng)的圓柱面進(jìn)行配對(duì)，最后得到鍵的裝配模型如圖a所示。圖 a帶輪的裝配以配對(duì)的方式添加帶輪，配對(duì)條件依次為：配對(duì)：帶輪的輪轂的圓柱面-安裝帶輪的軸圓柱面配對(duì)：帶輪鍵槽的側(cè)面-鍵上相應(yīng)的側(cè)面距離：帶輪的外端面-軸的端面，距離為2mm如圖所示b：圖 b8.1.2 齒輪及鍵的裝配一配對(duì)的方式添加齒輪及鍵，鍵2的裝配方法如上所示。齒輪的配對(duì)條件如下：配對(duì)：齒輪的軸孔圓柱面-軸上相應(yīng)的圓柱面 配對(duì)：鍵槽的側(cè)面-鍵的側(cè)面距離：齒輪的端面-軸的端面如下圖c所示：圖 c8.1.3 軸承的裝配添加軸承6006，將軸承孔的圓柱面與軸上相應(yīng)的圓柱面及軸承端面與軸肩的端面進(jìn)行配對(duì)。最終得到軸I的總的裝配模型，如圖d所示：圖 d8.2 軸II裝配 軸II上的零件有：連桿、行星架、齒輪c-d、齒輪1、2個(gè)軸承6007、鍵8.3 軸III裝配軸III上的零件有：齒輪2、齒輪3、齒輪5、兩個(gè)軸承6008、鍵3、鍵10。8.4 軸IV裝配軸IV上的零件有：槽輪撥盤、齒輪4、兩個(gè)軸承6006、鍵6、鍵7。8.5 軸V裝配軸V上的零件有：槽輪、兩個(gè)軸承6006、鍵8。8.6 軸VI裝配軸VI上的零件有：齒輪6、圓柱凸輪、兩個(gè)軸承6007、鍵4、鍵9。8.7 整體裝配透明顯示：9 運(yùn)動(dòng)仿真3將裝配好的機(jī)床模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。單擊【開始】按鈕，選擇【運(yùn)動(dòng)仿真】，進(jìn)入仿真模塊。右擊【運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器】上的裝配文件名，選擇【新建仿真】，在彈出的環(huán)境對(duì)話框中選擇【動(dòng)力學(xué)】，單擊【確定】。然后再?gòu)棾龅摹緳C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副向?qū)А繉?duì)話框中單擊【否】按鈕，自己添加連桿。9.1 添加連桿單擊【插入】，選擇【連桿】，進(jìn)行連桿添加。將床身、傳動(dòng)電機(jī)、齒輪b、和所有軸承設(shè)為固定連桿L001；電機(jī)軸、小帶輪設(shè)為連桿L002；大帶輪、軸I及鍵、齒輪a設(shè)為連桿3；將行星架、連桿、軸II及鍵、齒輪1設(shè)為連桿L004；將齒輪c-d設(shè)為連桿L005；將軸III及鍵、齒輪2、齒輪3、齒輪5設(shè)為連桿L006；將軸IV及鍵、槽輪撥盤、齒輪4設(shè)為連桿L007；將軸V及鍵、槽輪、工作臺(tái)設(shè)為連桿L008；將軸VI及鍵、齒輪6、圓柱凸輪設(shè)為連桿L009；將齒條-滾子設(shè)為連桿L010；將齒輪22-66設(shè)為連桿L011；將主軸箱及專用電機(jī)設(shè)為連桿L012；將專用電機(jī)軸及上的齒輪設(shè)為連桿L013；將三組刀具、刀柄及其上的齒輪分別設(shè)為連桿L014、L015、L016；9.2 添加運(yùn)動(dòng)副9.1.1 旋轉(zhuǎn)副選擇【插入】/【運(yùn)動(dòng)副】，在L001的電機(jī)與電機(jī)軸之間加旋轉(zhuǎn)副，第一個(gè)連桿選擇小帶輪輪廓邊緣的圓周，這樣就完成了“選擇連桿”（L002）、“指定原點(diǎn)”（圓心）、“指定方位”（圓所在平面的法線）三個(gè)步驟。第二個(gè)連桿選擇床身，單擊【應(yīng)用】按鈕，完成旋轉(zhuǎn)副J002的添加。同樣的方法添加后面的旋轉(zhuǎn)副。9.1.2 滑動(dòng)副選擇【插入】/【運(yùn)動(dòng)副】，在導(dǎo)軌與主軸箱之間添加滑動(dòng)副。第一個(gè)連桿選擇導(dǎo)軌的一個(gè)橫向棱邊，這樣就完成了“選擇連桿”（導(dǎo)軌）、“指定原點(diǎn)”（鼠標(biāo)位置點(diǎn)）、“指定方位”（導(dǎo)軌棱邊方向）三個(gè)步驟。第二個(gè)連桿選擇主軸箱，單擊應(yīng)用按鈕就完成了滑動(dòng)副的添加。同樣的方法在兩個(gè)齒條與床身之間添加兩個(gè)滑動(dòng)副。9.1.3 齒輪副 選擇【齒輪副】，在帶傳動(dòng)及各組齒輪傳動(dòng)上添加齒輪副。選擇齒輪傳動(dòng)中的另個(gè)齒輪各自的旋轉(zhuǎn)副，輸入相應(yīng)的傳動(dòng)比，單擊確定，完成齒輪副的添加。9.1.4 3D接觸器在槽輪機(jī)構(gòu)、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)之間添加碰撞。右擊【運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器】上的仿真項(xiàng)目motion-1，選擇【新建連接器】/【3D接觸】，在彈出的【3D接觸】對(duì)話框中輸入數(shù)值（如圖）。在【接觸體】中分別選擇滾子和凸輪，在二者之間添加碰撞。9.3 設(shè)置運(yùn)動(dòng)右擊電機(jī)與電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)副J002，選擇【編輯】，在驅(qū)動(dòng)類型中選擇【恒定】，在初速度中填寫電機(jī)轉(zhuǎn)速6000（）。同樣的方法給專用電機(jī)設(shè)置驅(qū)動(dòng)。9.4 運(yùn)動(dòng)規(guī)律仿真 右擊【運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器】上的仿真項(xiàng)目motion-1，選擇新【建解算方案】，在彈出的對(duì)話框中，時(shí)間設(shè)置為48s，步數(shù)設(shè)置為100,單擊【確定】。右擊【運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器】上新建立的解算方案Solution-1，選擇【求解】，進(jìn)行仿真計(jì)算。計(jì)算完成后，選擇【動(dòng)畫】，進(jìn)行動(dòng)畫查看。10 仿真結(jié)果與分析針對(duì)仿真結(jié)果，主要做以下兩方面的分析：10.1 主軸箱運(yùn)動(dòng)分析題目對(duì)主軸箱的運(yùn)動(dòng)要求為： 刀具頂端離開工件表面65mm(圖1)，快速移動(dòng)送進(jìn)60mm接近工件后，勻速送進(jìn)60 mm(前5mm為刀具接近工件時(shí)的切入量，工件孔深45mm，后10mm為刀具切出量)，然后快速返回?；爻毯凸ぷ餍谐痰钠骄俦?行程速度變化系數(shù))K2。 刀具勻速進(jìn)給速度為2mm/s。10.1.1 主軸箱位移圖從圖中可以看出，主軸箱的位移為120mm。主軸箱從圖中標(biāo)記位置開始快速送進(jìn)60mm，位移曲線為一段拋物線AB;然后主軸箱勻速送進(jìn)60mm，位移曲線為一段近似的直線BC；接下來(lái)主軸箱快速后退，位移曲線為一段拋物線CDA。從圖中結(jié)果可以得出，設(shè)計(jì)結(jié)果基本滿足要求。10.1.2 主軸箱速度圖 從圖中可以看出，主軸箱從圖中標(biāo)記位置開始，先快速向右移動(dòng)60mm后以2mm/s的速度向右移動(dòng)，所以速度曲線如圖所示先為近似的一條加速直線，然后逐漸減速，為一條減速直線，當(dāng)速度減小到2mm/s的時(shí)候保持勻速運(yùn)動(dòng)，如圖中速度波動(dòng)不大的一條曲線。最后，主軸箱快速后退120mm，速度先升高后降低，速度曲線如圖所示。速度基本滿足設(shè)計(jì)要求。10.1.3 主軸箱加速度圖10.2 工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析對(duì)工作臺(tái)的要求是：主軸箱每來(lái)回移動(dòng)一次，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)90。并且工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)與主軸箱的移動(dòng)不發(fā)生干涉。工作臺(tái)的角度位移圖：從圖中可以看出，工作臺(tái)在主軸箱每一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，只回轉(zhuǎn)一次90。與主軸箱的位移圖進(jìn)行對(duì)比，兩者之間并沒(méi)有發(fā)生干涉，滿足要求。通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真及其結(jié)果可以看出此次設(shè)計(jì)基本滿足要求。機(jī)床的整體及各部分尺寸在給定范圍內(nèi)；通過(guò)裝配，未發(fā)現(xiàn)零件之間有干涉情況；機(jī)床的各個(gè)機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系達(dá)到運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求。符合設(shè)計(jì)要求，此次設(shè)計(jì)是成功的！參 考 文 獻(xiàn)1 紀(jì)名剛等.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）.2006年 北京 高等教育出版社2 馮辛安等.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).2009年 北京 機(jī)械工業(yè)出版社3 張晉西等.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真基礎(chǔ)及實(shí)例.2009年 北京 清華大學(xué)出版社4 孫恒等.機(jī)械原理.2006年 北京 高等教育出版社5 齒輪手冊(cè)編委會(huì).齒輪手冊(cè).2000年 北京 機(jī)械工業(yè)出版社6 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).2004年 北京 機(jī)械工業(yè)出版社7 曹艷麗.NGW-S行星齒輪減速器CAD系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文 20038 張勛.基于UG的軸類零件特征建模方法研究.蘭州理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 20069 張榮榮.微型齒輪齒廓設(shè)計(jì)方法研究.南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文 200610 金宛如.基于UG的汽車天窗設(shè)計(jì)和開發(fā).哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 200511 劉曉潔.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的快速設(shè)計(jì).太原理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 200661 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目 四工位專用機(jī)床設(shè)計(jì) （任務(wù)起止日期 2010年 11 月 日 2011年 6 月 日） 應(yīng)用技術(shù) 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（數(shù)控）專業(yè) 班學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 系 主 任 二級(jí)學(xué)院院長(zhǎng) 課題內(nèi)容設(shè)計(jì)一專用機(jī)床的機(jī)構(gòu)，完成需要的四個(gè)工位。課題任務(wù)要求1. 擬機(jī)床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。2. 在繪制裝配圖。3. 繪零件圖。4. 完成論文、翻譯、文獻(xiàn)綜述等工作。主要參考文獻(xiàn)（由指導(dǎo)教師選定）1 典型零件機(jī)械加工（工藝與實(shí)例） 陳家芳 顧霞琴主編 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社2 機(jī)械制造工藝與裝備 倪森壽主編 化學(xué)工業(yè)出版社3 機(jī)床數(shù)控技術(shù)與編程 于超 楊玉梅 郭建燁 編著 國(guó)防工業(yè)出版社4 SolidWorks及COSMOSMotion機(jī)械仿真設(shè)計(jì) 清華大學(xué)出版/張晉西等2007年1月。6SolidWorks2005中文版基礎(chǔ)及應(yīng)用教程/陳涉等編著 . 北京 ：電子工業(yè)出版社,2005.7同組設(shè)計(jì)者 注：1、任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫；2、任務(wù)書在第七學(xué)期第15周前下達(dá)給學(xué)生。學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度計(jì)劃表序號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作任務(wù)工 作 進(jìn) 度 日 程 安 排周次123456789101112131415161718 1查閱機(jī)床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)資料2用軟件建立模型3機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)4繪制工程圖5完成論文寫作，準(zhǔn)備答辯注：1、此表由指導(dǎo)教師填寫；2、此表每個(gè)學(xué)生一份，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檢查工作進(jìn)度之依據(jù)；3、進(jìn)度安排用“”在相應(yīng)位置畫出。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）階段工作情況檢查表時(shí)間第 一 階 段（撰寫開題報(bào)告、外文翻譯、文獻(xiàn)綜述）第 二 階 段（論文初稿撰寫或方案設(shè)計(jì)）第 三 階 段（論文終稿或圖紙繪制）內(nèi)容組織紀(jì)律完 成 任 務(wù) 情 況組織紀(jì)律完 成 任 務(wù) 情 況組織紀(jì)律完 成 任 務(wù) 情 況檢查情況教師簽字簽字 日期 簽字 日期簽字 日期注：1、此表由指導(dǎo)教師認(rèn)真填寫（要求手寫）；2、“組織紀(jì)律”一欄根據(jù)學(xué)生具體執(zhí)行情況如實(shí)填寫；3、“完成任務(wù)情況”一欄按學(xué)生是否按進(jìn)度保質(zhì)保量完成任務(wù)的情況填寫；4、對(duì)違紀(jì)和不能按時(shí)完成任務(wù)者，指導(dǎo)教師可根據(jù)情節(jié)輕重對(duì)該生提出警告或不能參加答辯的建議。設(shè)計(jì)題目：四工位專用機(jī)床機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書1. 孔的典型加工工藝及刀具孔的加工包括從實(shí)體材料上加工孔和對(duì)已有孔進(jìn)行加工兩大類。麻花鉆是在實(shí)體材料上加工孔的常用刀具，加工精度較低。擴(kuò)孔鉆和鉸刀是用于對(duì)已有孔進(jìn)行加工的刀具。擴(kuò)孔鉆的外形和麻花鉆相類似，只是加工余量小，刀齒數(shù)目比麻花鉆多，加工后孔的質(zhì)量較好，一般能達(dá)IT1011級(jí)精度。鉸刀是提高被加工孔質(zhì)量的半精加工或精加工刀具，切削時(shí)加工余量更小，刀齒數(shù)目更多，加工后孔的精度最高可達(dá)IT8。 圖1 孔加工刀具示意圖2. 四工位專用機(jī)床工作原理及外形尺寸專用機(jī)床旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)有四個(gè)工作位置、（如圖2所示），分別對(duì)應(yīng)工件的裝卸、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔。主軸箱上裝有三把刀具，對(duì)應(yīng)于工位的位置裝鉆頭，的位置裝擴(kuò)孔鉆，的位置裝鉸刀。刀具由專用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)繞其自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸箱每向左移動(dòng)送進(jìn)一次，在四個(gè)工位上分別完成相應(yīng)的裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔工作。當(dāng)主軸箱右移（退回）到刀具離開工件后，工作臺(tái)回轉(zhuǎn)90，然后主軸箱再次左移，這時(shí)，對(duì)其中每一個(gè)工件來(lái)說(shuō)，它進(jìn)入了下一個(gè)工位的加工，依次循環(huán)四次，一個(gè)工件就完成裝、鉆、擴(kuò)、鉸、卸等工序。由于主軸箱往復(fù)一次，在四個(gè)工位上同時(shí)進(jìn)行工作，所以每次就有一個(gè)工件完成上述全部工序。機(jī)床外形可參考圖2，外形總體尺寸可用于檢查所設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)能否裝入機(jī)體內(nèi)部。圖2 專用機(jī)床外形及尺寸3. 設(shè)計(jì)步驟1） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型根據(jù)專用機(jī)床的功能要求，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)做單向間歇運(yùn)動(dòng)，主軸箱做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)單向間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)等，實(shí)現(xiàn)主軸箱往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)有連桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等。上述機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)見參考材料1、2 。機(jī)構(gòu)選型應(yīng)遵循以下原則。表1 選用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原則與方法2） 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)對(duì)上述兩執(zhí)行機(jī)構(gòu)，做其形態(tài)學(xué)矩陣，可得到為數(shù)眾多的方案。工作臺(tái)棘輪槽輪凸輪不完全齒輪主軸箱連桿凸輪凸輪連桿機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的擬定，最終要求通過(guò)分析比較提供最佳方案。一個(gè)方案的優(yōu)劣只有通過(guò)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)來(lái)確定。從機(jī)構(gòu)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)價(jià)要求看，主要應(yīng)滿足五個(gè)方面的性能指標(biāo)，具體見表2。表2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)性能指標(biāo)具體內(nèi)容機(jī)構(gòu)的功能1）運(yùn)動(dòng)規(guī)律的型式；2）傳動(dòng)精度高低機(jī)構(gòu)的工作性能1）應(yīng)用范圍；2）可調(diào)性；3）運(yùn)轉(zhuǎn)速度；4）承載能力機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能1）加速度峰值；2）噪聲；3）耐磨性；4）可靠性經(jīng)濟(jì)性1）制造難易；2）制造誤差敏感度；3）調(diào)整方便性；4）能耗大小結(jié)構(gòu)緊湊1）尺寸；2）重量；3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜性目前常用的評(píng)價(jià)方法很多，如系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)法、模糊綜合評(píng)價(jià)法等。本次課程設(shè)計(jì)中機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)價(jià)采用定性評(píng)價(jià)法，由指導(dǎo)教師組織學(xué)生集體完成。3） 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的速比和變速機(jī)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)通常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制操作部件組成。原動(dòng)機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)部分，其類型及規(guī)格已選定，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)型式通過(guò)上述設(shè)計(jì)過(guò)程也已確定，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。傳動(dòng)系統(tǒng)是把原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)的裝置，四工位專用機(jī)床中，傳動(dòng)系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)并列傳遞到兩執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)類型的選擇及傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的分配見參考材料3。4） 繪制機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案草圖根據(jù)已選定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)型式及傳動(dòng)系統(tǒng)的類型，繪制專用機(jī)床機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖（草圖），然后進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的尺度計(jì)算，有關(guān)參數(shù)計(jì)算完畢后，選取適當(dāng)?shù)谋壤L制機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖（A1）。5） 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺度計(jì)算根據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案示意圖，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺度計(jì)算，具體計(jì)算方法見參考材料3及機(jī)械原理課本。計(jì)算過(guò)程中有無(wú)法確定的參數(shù)由指導(dǎo)教師給定。6） 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析用圖解法對(duì)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)或主軸箱往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制從動(dòng)件位移、速度、加速度曲線圖（A3）。該項(xiàng)任務(wù)可由方案相同的幾位同學(xué)合作完成，位置點(diǎn)的分配由組長(zhǎng)完成。7） 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書是技術(shù)說(shuō)明書的一種，是對(duì)課程設(shè)計(jì)的總結(jié)。主要內(nèi)容包括：課程設(shè)計(jì)題目簡(jiǎn)介（四工位專用機(jī)床的功能及設(shè)計(jì)要求）、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型及評(píng)價(jià)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖的繪制、機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)尺度計(jì)算、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析。設(shè)計(jì)說(shuō)明書用16K紙張書寫，之后按以下順序縱向裝訂成冊(cè)：封面（由指導(dǎo)教師提供統(tǒng)一格式）、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書、摘要、目錄、正文、參考文獻(xiàn)。4. 注意事項(xiàng)1） 每位同學(xué)接到課程設(shè)計(jì)題目后最好準(zhǔn)備一個(gè)專用筆記本，把在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中查閱、摘錄的資料，初步的計(jì)算以及構(gòu)思的草圖都記錄在案，這些材料是整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書的基本素材。2） 課程設(shè)計(jì)中所需知識(shí)可能超出機(jī)械原理課程課堂講述的基本內(nèi)容，同學(xué)應(yīng)通過(guò)自學(xué)補(bǔ)充有關(guān)知識(shí)。3） 推薦參考資料：機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 鄒慧君主編 高等教育出版社。4） 建議設(shè)計(jì)進(jìn)度設(shè)計(jì)任務(wù)所需時(shí)間（天）準(zhǔn)備及熟悉題目1執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型及評(píng)價(jià)1.5方案評(píng)價(jià)0.5傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算2機(jī)械系統(tǒng)尺度計(jì)算1.5機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖繪制0.5機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析1編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書1.5機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 設(shè)計(jì)題目：四工位專用機(jī)床2. 工作原理及工藝動(dòng)作過(guò)程四工位專用機(jī)床是在四個(gè)工位上分別完成工件的裝卸、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸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)。3. 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mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量，如右圖所示），然后快速返回?；爻毯瓦M(jìn)程的平均速度之比K=2。2） 刀具勻速進(jìn)給速度為2mm/s，工件裝卸時(shí)間不超過(guò)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1.5Kw，轉(zhuǎn)速960r/min。4. 設(shè)計(jì)方案提示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)、凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。2） 主軸箱的往復(fù)移動(dòng)，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t勻=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。5. 設(shè)計(jì)任務(wù)1） 按工藝動(dòng)作過(guò)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(píng)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)行機(jī)構(gòu)的尺度計(jì)算。6） 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。（用16K紙張，封面用標(biāo)準(zhǔn)格式）