四工位專用機床課程設計匯本

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1、 目錄 一，功能原理和設計要求....................................................................................1 1〕工作原理 2〕設計要求 二，功能分解和運動分析 1〕功能分解 2〕運動分析 三，擬定運動循環(huán)圖 四，執(zhí)行機構(gòu)選型 五，傳動機構(gòu)選型 六，機械運動方案的選擇 七，機械運動方案簡圖 八，尺寸計算 1〕機器整體輪廓消除確實定 2〕電機的選型 3〕減速器的傳動設計 4〕槽輪的尺寸計算 5〕直動推桿圓柱凸輪的尺寸設計 九，機械運動

2、方案的評價和改良 一，功能原理和設計要求 1. 工作原理 四工位專用機床是在四個工位上分別完成相應的裝卸工件，鉆孔，擴孔，絞孔工作，它執(zhí)行動作有兩個：一時裝有四工位工件的回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動；二十裝有由專用電動機的三把專用刀具的主軸箱的刀具的轉(zhuǎn)動和移動。 2. 設計要求 1〕頂端離開工件外表65mm,快速移動送進了60mm后，再勻速送進60mm〔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只比K=2. 2〕刀

3、具勻速進給速度為2mm/s，工件裝，卸時間不超過10s. 3〕生產(chǎn)率為每小時約75件。 4〕執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)應裝入機體。 二． 功能分解和運動分析 1.功能分解 通過對工作原理和設計要求的分析可知，四工位專用機床的回轉(zhuǎn)臺與主軸箱的功能分為一下幾個動作： 1〕安裝工件的回轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)動。 2〕安裝刀具的主軸箱要完成快進，勻速進給，快速返回幾個動作。 3〕主軸箱上的刀具轉(zhuǎn)動切削工件。 2..運動分析 設選定電動機型號為Y160M2—8，其轉(zhuǎn)速n=720r/min，P=5.5km,那么四工位專用機床的一個周期的詳細運動情況為

4、： 1)電動機作為驅(qū)動，通過減速裝和其他齒輪系將符合要求的轉(zhuǎn)速傳遞給回轉(zhuǎn)臺上的間歇機構(gòu)，使其做間歇轉(zhuǎn)動，同時也將符合要求的轉(zhuǎn)速傳遞給主軸箱下的刀具移動機構(gòu)，使其做符合要求的動作。 2〕當間歇機構(gòu)開場第一次循環(huán)時，安裝，并加緊工件，間歇機構(gòu)從0°轉(zhuǎn)至90° 3〕間歇機構(gòu)從從90°轉(zhuǎn)至180°，主軸完成一次工作循環(huán)〔快進，刀具勻速進給，快退〕。 4〕間歇機構(gòu)從180°轉(zhuǎn)至270°，主軸完成一次工作循環(huán)〔快進，刀具勻速進給，快退〕。 5〕間歇機構(gòu)從270°轉(zhuǎn)至360°，主軸完成一次工作循環(huán)〔快進，刀具勻速進給，快退〕，將加工好的工件取下。 三，依據(jù)運動分析和

5、協(xié)調(diào)要求擬定運動循環(huán)圖 對于四工位專用機床，其運動循環(huán)圖主要是確定回轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)和主軸箱進，退刀的控制機構(gòu)的先后動作順序，以協(xié)調(diào)各執(zhí)行構(gòu)件的動作關(guān)系，便于機器的設計，安裝和調(diào)試。下邊用矩形圖的表示方法對其運動循環(huán)圖進展擬定。 如圖： 時間〔秒〕 0→12 12→24 24→36 36→48 間歇機構(gòu)運動情況 勻速旋轉(zhuǎn)90°〔0到12秒〕 靜止〔12到48秒〕 主軸箱運動情況 快進12秒 勻速送進60mm(12到42秒〕 快退6秒 四，執(zhí)行機構(gòu)與傳動機構(gòu)選型 根據(jù)前述要求，主軸箱刀具應做往復運動，行程較大，且有一段時間做勻速運動

6、〔進給階段〕，并有急回特性；回轉(zhuǎn)臺做間歇轉(zhuǎn)動。這些運動要求不一定都等得到滿足，但必須保證當?shù)毒咦鲞M給切削運動和回程未離開工件外表時，回轉(zhuǎn)臺靜止未轉(zhuǎn)動，這可在運動鏈中參加運動補償機構(gòu)，從而使兩者的運動到達良好的配合。與此出發(fā)構(gòu)思方案。 1，回轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)方案 方案一:槽輪機構(gòu)。如圖3—1所示槽輪機構(gòu)的構(gòu)造簡單外形尺寸小，機械效率高，并能較平穩(wěn)的，間歇的進展轉(zhuǎn)位。但因傳動時尚存在柔性沖擊，故常用于速度不高的場合。 方案二：不完全齒輪機構(gòu)。如圖3—2所示，它室友齒輪機構(gòu)演變而得到的一種間歇欲動機構(gòu)。即在主動輪上制作出一局部齒，并根據(jù)運動時間與停歇時間的要求，在從動輪上做出與主動輪輪

7、齒相嚙合的輪齒。當從動輪做連續(xù)回轉(zhuǎn)運動時，從東輪做間歇回轉(zhuǎn)運動。不完全齒輪的構(gòu)造簡單，制造容易，工作可靠，設計時從動輪的運動時間和靜止時間的比例可在較大圍變化。其缺點是有較大沖擊，故質(zhì)疑與低速，輕載場合。 圖3—1 圖3—2 方案三：棘輪機構(gòu)。如圖3—3所示，棘輪機構(gòu)的構(gòu)造簡單，制造方便，運動可靠；而且棘輪機構(gòu)軸每次轉(zhuǎn)過角度的大小可以在交大的圍調(diào)節(jié)，這些都是它的有點。其缺點是工作時有較大的沖擊和噪聲，而且運動精度較差。所以，棘輪機構(gòu)常用于速度較低和載荷不大的場合。 2. 主軸箱刀具移動機構(gòu)方案

8、方案一：凹槽圓柱凸輪機構(gòu)。如圖3—4所示，當具有凹槽的圓柱凸輪回轉(zhuǎn)時，其凹槽的側(cè)面通過嵌于凹槽中的滾子迫使連接與主軸箱相連結(jié)的桿一起運動，是進刀和退刀的運動規(guī)律如何，那么決定于凹槽曲線的形狀。 凸輪機構(gòu)的最大優(yōu)點是只要適當?shù)卦O計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿的到各種預期的運動規(guī)律，而且響應快速，機構(gòu)簡單緊湊。凸輪機構(gòu)的缺點是凸輪廓線與推桿之間為點，線接觸，易磨損，凸輪制造困難。 圖3—3 圖3—4 方案二：盤形凸輪機構(gòu)。如圖3—5所示，是經(jīng)過電動機帶動傳

9、動帶及齒輪減速后由齒輪機構(gòu)直接帶動及齒輪減速后，有齒輪機構(gòu)直接帶動的，因而其運行角速度是常量。但因為其凸輪處于機床機箱外部，并且其返程機構(gòu)復雜。 方案三：凸輪連桿機構(gòu)。如圖3—6所示，經(jīng)過電動機帶動傳動帶及齒輪減速后由凸輪推動與主軸箱相連接的L行連桿，從而使主軸箱隨凸輪決定的運動規(guī)律運動。但此機構(gòu)本身L型連桿尺寸過大，不能適合的至于機箱。 圖3—5 圖3—6 3，減速機構(gòu)方案 方案一：定軸輪系減速器。如圖：3—7 傳動比：N電機/N主軸=720r/min/1r/

10、min 圖3—7 方案二：采用外嚙合行星齒輪減速器。如圖3—8 傳動比：N電機/N主軸=720r/min/1r/min 圖3—8 四，機械運動方案選型 由表列4—1 功能元 功能元解〔匹配機構(gòu)〕 1 2 3 回轉(zhuǎn)臺間歇運動機構(gòu) 槽輪機構(gòu) 不完全齒輪機構(gòu) 棘輪機構(gòu) 主軸箱刀具移動機構(gòu) 凹槽圓柱凸輪機構(gòu) 盤裝凸輪機構(gòu) 凸輪連桿機構(gòu) 傳動機構(gòu) 定軸輪系減速器 外嚙合行星齒輪減速器 由排列組合原理可以計算得到，共

11、有： N=3*3*2=18 種方案可供選擇。 從這些方案中剔除明顯不合理的在進展綜合評價，綜合評價指標為： 1〕是否滿足預定的運動要求。 2〕運動鏈機構(gòu)的順序安排是否合理； 3〕運動準確。 4〕制造難易； 5〕本錢上下。 6〕是否滿足環(huán)境，動力源，生產(chǎn)條件等的限制條件； 根據(jù)以上綜合評價指標，最后選擇出以下較好的方案：槽輪機構(gòu)+凹槽圓柱凸輪機構(gòu)+外嚙合行星輪減速器。 五，畫出機械運動方案簡圖 根據(jù)上網(wǎng)查詢資料和文件初步擬定四工位外形尺寸，畫出此方案示意圖 此方案中，

12、電動機作為驅(qū)動機構(gòu)，將動能傳遞給帶輪，通過動能傳遞給帶輪，通過帶輪 分兩路將扭矩傳遞給執(zhí)行機構(gòu)，一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給槽輪機構(gòu)，是工作臺作間歇轉(zhuǎn)動；另一路通過行星輪系減速夠?qū)⑴ぞ貍鬟f給移動推桿圓柱凸輪機構(gòu)，使主軸箱完成進，退刀的動作。兩路傳動機構(gòu)相互配合，相互合作，共同和完成額定加工功能和加工任務。 六，對傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)進展運動尺寸計算 機構(gòu)的運動尺寸計算包 括機器的整體的輪廓尺寸、 各機構(gòu)的空間相對位置和各 零部件的尺寸大小。對于四 工位專用機床，本文將從整 體輪廓、電機選型、減速器 配置、間歇機構(gòu)、移動

13、控制 機構(gòu)等幾個方面對其運動尺 寸進展計算和擬定?？紤]到 尺寸計算的難易程度和機構(gòu) 的加工精度上下，下面將以 方案Ⅰ為對象，重點對其各 組成機構(gòu)進展運動尺寸的計 算。 1．機器整體輪廓大小確實定 根據(jù)上網(wǎng)查詢的資料和文件初步擬定四工位專用機床的外形尺寸和各機構(gòu) 的大體空間相對位置如圖8 所示，用以檢查并校核其部執(zhí)行機構(gòu)是否能裝入機 體，也是作為部機構(gòu)尺寸計算和設計的重要參考。 2．電機的選型 對于電機的選擇，主要的參考指標有以下幾點： 1 〕原動機的啟動、過載、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、調(diào)速和控制等方面是否滿足要求；

14、 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載需要； 5 〕工作是否可靠，操作是否簡易，維修是否方便 綜合考慮以上因素，并結(jié)合四工位專用機床的整體輪廓尺寸，選擇型號為 Y160M 2-8的三相異步電動機，其額定功率為5.5kW ，最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之 比為2.0，效率85% ，功率因素0.74，轉(zhuǎn)速n = 720r / min 。 3.減速器的傳動計算 選定電動機的的轉(zhuǎn)速n =720r / min ，而槽輪機構(gòu)和圓柱凸輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)速 n1=60/48= 1.25r / min

15、 ，整個傳動機構(gòu)的傳動比為k =576 ，故對于減速器的功能要 求為其傳動比為576，根據(jù)?機械原理?第五章輪系傳動的知識，對如圖9 所示 的行星輪系機構(gòu)進展詳細設計。 其中，各齒輪擬定為：z1=24,z2=25，z2'=24，z3'=23.考慮到其所占空間的模數(shù)可取m=3,采用正常齒制。 圖6—1行星輪系傳動機構(gòu) 該機構(gòu)的傳動比： I13=w1-wH/w3-wH=w1-wH/-wH=Z2Z3/Z2=575/576 即得w1-wH/-wH=575/576 由此可得iH1=576 齒輪嚙合最大中心距 amax=m/2(z1+z2)=

16、3/2(24+25)=73.5mm 那么在為裝外殼時機構(gòu)的寬度活搞的最大尺寸為 Bmax=2amax=2*7305=147mm 上述計算說明，所選的齒輪齒數(shù)是比擬符合傳動比要求的，并且傳動機構(gòu)外形小巧，構(gòu)造緊湊，有著非常準確的傳遞性能及較為簡單的工藝性能，符合機械傳動的方案設計要求。 4，槽輪的尺寸計算 結(jié)合本課題的設計的要求，如圖6—3所示，對槽輪各局部尺寸進展計算。

17、 1〕槽數(shù)z 按工位要求定位4 2〕中心距a 按構(gòu)造情況確定a=150mm 3〕圓銷半徑r 按構(gòu)造情況確定r=15mm 4)槽輪每次轉(zhuǎn)位時主動件的轉(zhuǎn)角 2α=180°〔1-2/z)=90° 5)槽間角2β=360°/z=90° 6〕主動件到圓銷中心半徑 R1=asinβ=75tan45°=106mm 7)R1與a的比值 λ=R1/a=sinβ= 8)槽輪外圓半徑 R2= 9〕槽輪槽深h≥a(λ+cosβ-1)+r=77.1mm 取h=80mm 10)運動系數(shù) k=z-2/2z=1/4(n=1,n為圓銷數(shù)〕 5. 直動圓柱凸輪的尺寸 如圖即為凹槽凸輪的簡圖〔如圖6—4〕，由于次凸輪的輪廓曲線為一空間曲線，不能直接在平面上表示，但圓柱面展開為平面后，次凸輪就成為一平面移動凸輪。此時可以用設計盤形凸輪輪廓曲線的方法做出圓柱凸輪的輪廓曲線展開圖。 圖6—4 圓柱凸輪的簡圖 9 / 9