多工位機(jī)械轉(zhuǎn)位裝置設(shè)計【14張cad圖紙+文檔全套資料】

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Here mainly includes: the design of this design, the transmission system of the transposition feed movement part of the system of graduation design on the design of the basic skills training, improve the analysis and the ability to solve engineering problems, and created a condition for general mechanical design.The motor through the belt drive, the belt drive is assigned to the movement in two directions, one is the transposition of movement, a feed motion, so as to drive the movement, improve labor productivity and automation level. But also show its superiority, there are broad prospects for the development.The content of this paper:(1) multi station mechanical transfer device structure design.(2) analysis of multi station mechanical transfer device performance.(3) the choice of motor.(4) transmission system, execution unit and frame design of multi station mechanical transposition device.(5) the design of parts design calculation and check.(6) drawing machine assembly and important parts assembly drawings and parts drawings design.Key Words: multi station mechanical transfer device, belt drive, cam, intermittent mechanism目 錄摘 要IIAbstractIII目 錄IV第1章 緒論11.1 專用機(jī)床的簡介11.2本課題國內(nèi)外研究概況21.3 機(jī)床設(shè)計的目的、要求61.3.1 設(shè)計的目的61.3.2 設(shè)計要求6第2章 總體方案確定72.1擬定機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖82.2 方案設(shè)計82.3 進(jìn)給運(yùn)動采用凸輪機(jī)構(gòu)13第3章 動力的選擇15第4章 傳動裝置設(shè)計174.1 確定傳動裝置的傳動比174.2 傳動裝置動力參數(shù)的計算174.3 皮帶輪的設(shè)計與計算184.3.1 帶型的選定184.3.2 帶輪直徑與帶速的確定184.3.3 帶的基準(zhǔn)長度和軸間距的確定194.3.4 驗(yàn)算小帶輪的包角194.3.5 確定V帶根數(shù)204.3.6 單根V帶預(yù)緊力的計算204.3.7 計算壓軸力20第5章 齒輪的設(shè)計與計算215.1 材料的選擇及許用應(yīng)力的確定215.2 按輪齒接觸強(qiáng)度的計算215.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計23第6章 槽輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計256.1 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計256.2 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計276.2.1 滾子半徑的選擇286.2.2 壓力角及其許用值296.2.3 基圓半徑的確定306.2.4 凸輪機(jī)構(gòu)的材料31第7章 軸的設(shè)計與計算327.1 軸的材料選擇327.2 軸的最小直徑確定327.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計327.4 軸的校核33第8章 鍵連接選擇37第9章 滾動軸承選用38結(jié) 論40致 謝41參考文獻(xiàn)42第1章 緒論1.1 專用機(jī)床的簡介專用機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，根據(jù)特定的形狀和工件的加工工藝及夾具設(shè)計獨(dú)特，組成的半自動或自動機(jī)床。專用機(jī)床一般采用多軸，多刀，多進(jìn)程，多或多級處理，生產(chǎn)效率幾倍比普通機(jī)床高幾倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，專用機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于大批量，大批量生產(chǎn)，并可用于組成自動生產(chǎn)線。專用機(jī)床一般用于加工箱體零件或特殊形狀的。工件的加工，一般不旋轉(zhuǎn)，相對進(jìn)給運(yùn)動的刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和刀具和工件，來實(shí)現(xiàn)鉆孔，擴(kuò)孔，鉆孔，擴(kuò)孔，鉆孔，銑削平面，內(nèi)、外螺紋切削加工圓等。夾緊工件的加工頭旋轉(zhuǎn)專用機(jī)床，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動，也可達(dá)到一定的旋轉(zhuǎn)部件（如飛輪，汽車后橋等）的循環(huán)和過程。在第二十世紀(jì)70年代，隨著可轉(zhuǎn)位刀具，刀具的發(fā)展密度，孔尺寸自動檢測和自動刀具補(bǔ)償技術(shù)，提高專用機(jī)床的加工精度。高達(dá)0.019毫米和1000毫米的銑削平面，表面粗糙度可達(dá)2.19 0.63微米低；鏜孔精度可以達(dá)到IT7 6，孔距精度可達(dá)o.03 o.02微型計。專用機(jī)床是隨著汽車產(chǎn)業(yè)的興起發(fā)展。在專用機(jī)床的某些部分重復(fù)使用，并逐漸發(fā)展成一個通用部件，導(dǎo)致在一個專用機(jī)床。專用機(jī)床是最早的1911在美國，為汽車零部件加工。在每臺機(jī)器的開始，本廠有他們的標(biāo)準(zhǔn)通用部件。為了提高互換性通用不同配件廠，方便了用戶的使用和維修，19193美國福特汽車公司和通用汽車公司和美國機(jī)械廠協(xié)商，確定專用機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，嚴(yán)格的規(guī)定尺寸的組件之間的接觸，但部分結(jié)構(gòu)未指定。專用機(jī)床的設(shè)計，基本上有兩種方式：一，目前是根據(jù)處理對象的特點(diǎn)專門設(shè)計的，這是最常見的做法。其次，在專用機(jī)床廣泛用于機(jī)械行業(yè)在我國，大多數(shù)的工人和技術(shù)人員總結(jié)生產(chǎn)和使用專用機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不在其組件共同組合機(jī)，可設(shè)計成通用的部件，和一些行業(yè)是一個專用機(jī)床的加工范圍完成極為相似，它是可能的設(shè)計的，通用機(jī)床，機(jī)床被稱為“專業(yè)的專用機(jī)床”。本機(jī)不根據(jù)具體的處理對象都需要特殊的設(shè)計和生產(chǎn)，可設(shè)計為多功能，組織大批量生產(chǎn)，然后根據(jù)加工零件的具體需要，夾具和簡單的切割工具，可以由一個特定的對象的高效加工設(shè)備。通用部件按功能可分為動力元件，支撐部分，傳輸部分，控制部分和附件五。動力裝置是用于專用機(jī)床主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的部件。主電源箱，切削頭和動力滑臺。支撐組件用于安裝動力滑臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)，一頭或夾具切割，側(cè)基，中間底座，支架，可調(diào)支架，立柱和立柱底座等。傳動部分可用于運(yùn)輸或主軸箱的加工站組成，主要分度回轉(zhuǎn)臺，環(huán)形分度回轉(zhuǎn)臺，鼓和往復(fù)工作臺等。控制單元用以控制機(jī)床的自動循環(huán)組成，液壓站，電氣柜和控制表。附件有潤滑裝置，冷卻裝置和排屑裝置等。為了使專用機(jī)床能被用在小批量生產(chǎn)中，常常需要應(yīng)用成組技術(shù)，集中在一臺專用機(jī)床類似零件的結(jié)構(gòu)和工藝，以提高機(jī)床的利用率。本機(jī)有兩種常見的，但主軸箱專用機(jī)床和機(jī)床刀架。專用機(jī)床未來的發(fā)展將更加調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠驅(qū)動，簡化了結(jié)構(gòu)，縮短生產(chǎn)周期時間；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱，夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；柔性制造系統(tǒng)和成。1.2本課題國內(nèi)外研究概況在過去的20年中，專用機(jī)床自動線的技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，在精密加工，自動線的生產(chǎn)效率，巨大的進(jìn)步速度，靈活和綜合自動化，是專用機(jī)床自動線技術(shù)的發(fā)展達(dá)到了很高的水平。自動控制技術(shù)的發(fā)展，線切割機(jī)，及其他相關(guān)技術(shù)，尤其是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對自動線的結(jié)構(gòu)變化和靈活性起著決定性的作用。隨著市場需求的變化，靈活的將越來越成為在設(shè)備選擇的重要因素。因此，專用機(jī)床自動線將面臨激烈的競爭，包括高速加工中心的柔性制造系統(tǒng)。專用機(jī)床是一種專用的高自動化的技術(shù)和設(shè)備，目前，它仍然是一個大量的關(guān)鍵設(shè)備和機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效，高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，因此被廣泛用于汽車，拖拉機(jī)，柴油發(fā)動機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車工業(yè)，是專用機(jī)床的最大用戶。如德國的大眾汽車廠在該發(fā)動機(jī)廠在機(jī)械行業(yè)中，大量生產(chǎn)，大量使用的設(shè)備是專用機(jī)床。因此，專用機(jī)床與自動化水平的技術(shù)性能，工業(yè)部門的生產(chǎn)效率的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的決定在很大程度上，決定了其產(chǎn)品的競爭力在很大程度上。現(xiàn)代專用機(jī)床和自動線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是綜合反映驅(qū)動，控制，測量，監(jiān)測，工具和機(jī)械組件技術(shù)。在過去的20年中，這些技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，在專用機(jī)床的汽車和內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的主要用戶同樣也有很大的變化，產(chǎn)品生命周期縮短，增加品種和質(zhì)量改進(jìn)。這些因素的發(fā)展，促進(jìn)和刺激專用機(jī)床。專用機(jī)床是高效專用機(jī)床由大量的通用部件和少量的專用部件組成和工藝。通用機(jī)床和專用機(jī)床的發(fā)展。由于機(jī)械加工的組合是高度集中的，也可完成一個或幾個一機(jī)不同的過程，所以為了適應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)量，要求精度高，克服了通用機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，難以保證精度的缺點(diǎn)，專用設(shè)備通用性差，不適應(yīng)現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，往往更新的要求。因此，專用機(jī)床和自動線已被廣泛應(yīng)用于汽車，柴油機(jī)，電機(jī)，儀表、軍工產(chǎn)品的生產(chǎn)，并顯示出巨大的優(yōu)越性。我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、專用機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2005年4月份，專用機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅專用機(jī)床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已達(dá)1000余臺，產(chǎn)值達(dá)3.9個億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外專用機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運(yùn)營狀況良好。行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化專用機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國加入WTO后與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，專用機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑專用機(jī)床則有下降趨勢，中國機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會的機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報表是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床890臺，產(chǎn)值16187萬元，生產(chǎn)加工中心148臺，產(chǎn)值5770萬元；2004年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床985臺，產(chǎn)值25838萬元，生產(chǎn)加工中心159臺，產(chǎn)值7099萬元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變“九五”后期，在專用機(jī)床行業(yè)企業(yè)的50多家專用機(jī)床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營，其余的都是國有企業(yè)。而從2001至2002年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實(shí)行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營，現(xiàn)在一些國家重點(diǎn)國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢不可檔，“民營經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)?！睂Ｓ脵C(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。專用機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢專用機(jī)床及其自動線是集機(jī)電于一體是綜合自動化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的專用機(jī)床及專用機(jī)床自動線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的專用機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。專用機(jī)床的分類繁多，有大型專用機(jī)床和小型專用機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺專用機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的專用機(jī)床柔性專用機(jī)床越來越受人們是親昧，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的專用機(jī)床。另外，近年來專用機(jī)床加工中心、數(shù)控專用機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在專用機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。由于專用機(jī)床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國專用機(jī)床及其專用機(jī)床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平專用機(jī)床及自動線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。80年代以來，國外專用機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。專用機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。專用機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢是：廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)國外主要的專用機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控專用機(jī)床通用部件,在專用機(jī)床上不僅一般動力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了專用機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺自動換箱專用機(jī)床組成的,其全部動作均為數(shù)控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力部件和夾具的運(yùn)動,其節(jié)拍時間為58秒。發(fā)展柔性技術(shù)80年代以來,國外對中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動力頭、可換主軸箱等組成的專用機(jī)床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。發(fā)展綜合自動化技術(shù)汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時間為40秒。全線由12臺雙面專用機(jī)床、18臺三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫和三坐標(biāo)測量機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C(jī)器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗(yàn)、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。進(jìn)一步提高工序集中程度國外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對專用機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標(biāo)通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫,通過工作加工實(shí)現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。1.3 機(jī)床設(shè)計的目的、要求1.3.1 設(shè)計的目的機(jī)床設(shè)計畢業(yè)設(shè)計，其目的在于通過機(jī)床主運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使我們在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計算、編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。1.3.2 設(shè)計要求評價機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力。機(jī)床設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。第2章 總體方案確定1工作原理及工藝動作過程 四工位專用機(jī)床是在四個工位上分別完成相應(yīng)得裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔工作。它的工藝動作主要有： 1）裝有四個工位工件的回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動； 2）裝有專用電動機(jī)帶動的三把專用刀具的主軸箱的刀具轉(zhuǎn)動和移動。 2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 1）從刀具頂端離開工件表面65mm位置，快速移動送進(jìn)了60mm后，再勻速送進(jìn)60mm（5mm刀具切入量，45mm工件孔深，10mm刀具切出量），然后快速返回?；爻毯凸ぷ餍谐痰乃俦认禂?shù)K=2。 2）生產(chǎn)率約每小時60件； 3）刀具勻速進(jìn)給速度2mm/s，工件裝、卸時間不超過10s。 4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)能裝入機(jī)體內(nèi)。 3設(shè)計方案提示 1）回轉(zhuǎn)臺的間歇運(yùn)動，可采用不完全齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪式間歇機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)等。 2）主軸箱的刀具移動，可以采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)、移動從動件盤形凸輪機(jī)構(gòu)、凸輪-連桿機(jī)構(gòu)、平面連桿機(jī)構(gòu)等。 3）由生產(chǎn)率可以求出一個運(yùn)動循環(huán)所需時間T=3600/60=60s，刀具勻速送進(jìn)60mm所需時間t勻=60/2=30s，刀具其余移動（包括快速送進(jìn)60mm，快速返回120mm）共需30。 4設(shè)計任務(wù)1）按工藝動作過程擬定機(jī)構(gòu)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)動方案評價和選擇。3）按選定的電動機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行機(jī)械傳動方案的擬定。2.1擬定機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖根據(jù)專用機(jī)床的工作過程和規(guī)律可得其運(yùn)動循環(huán)圖如下：機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖四工位專用機(jī)床是在四個工位上分別完成相應(yīng)得裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔工作。2.2 方案設(shè)計根據(jù)該機(jī)床包含兩個執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即主軸箱移動機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。主軸箱移動機(jī)構(gòu)的主動件是圓柱凸輪，從動件是刀架，行程中有勻速運(yùn)動段（稱工作段），并具有急回特性。要滿足這些要求，需要將幾個基本機(jī)構(gòu)恰當(dāng)?shù)亟M合在一起來滿足上述要求。實(shí)現(xiàn)上述要求的機(jī)構(gòu)組合方案可以有許多種。2.2.1 三個方案1、減速機(jī)構(gòu)的方案有：、渦輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、外嚙合行星輪系減速機(jī)構(gòu)、定軸輪系減速機(jī)構(gòu)2、刀架規(guī)律性運(yùn)動的方案有：、圓柱凸輪實(shí)現(xiàn)刀架規(guī)律性移動：、盤型凸輪尺條實(shí)現(xiàn)刀架規(guī)律性移動3、回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案：、單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu)4、定位銷方案：采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)2.2.2 方案比較、減速機(jī)構(gòu)1、渦輪蝸桿減速器方案分析：此方案采用最普通的右旋阿基米德蝸桿。采用蝸桿傳動的主要原因有：、傳動平穩(wěn)，振動、沖擊和噪聲均較??；、能以單級傳動獲得較大的傳動比，故結(jié)構(gòu)比較緊湊；、機(jī)構(gòu)返行程具有自鎖性；本方案通過較為簡單的渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了：的大傳動比。滿足了機(jī)構(gòu)要求的性能指標(biāo)，而且結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約空間。本方案存在的不足：由于渦輪蝸桿嚙合齒間的相對滑動速度較大，使得摩擦損耗較大，因此傳動效率較低，易出現(xiàn)發(fā)熱和溫升過高的現(xiàn)象。磨損也較嚴(yán)重。解決的辦法是可以采用耐磨的材料（如錫青銅）來制造渦輪，但成本較高。2、外嚙合行星齒輪減速器方案分析：該方案采用漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動，所選輪系為外嚙合行星齒輪系，采用齒輪機(jī)構(gòu)的原因是其在各種機(jī)構(gòu)中的運(yùn)用比較廣泛，且制造過程簡單，成本較低，并且具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比精確，使用壽命長，工作安全可靠等特點(diǎn)。方案中齒輪系為復(fù)合輪系，實(shí)現(xiàn)了：的大傳動比。且具有較高的傳動效率。本方案中存在的不足是，齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不夠緊湊，占用空間較大。3、定軸輪系減速器方案分析：該方案采用漸開線直齒圓柱齒輪嚙合傳動，所選輪系為定軸輪系，采用該機(jī)構(gòu)的原因是運(yùn)用廣泛，制造過程簡單，成本較低，并且具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比精確，使用壽命長，工作安全可靠等特點(diǎn)。方案中輪系為定軸輪系，實(shí)現(xiàn)了：的大傳動比。本方案中存在的不足是，齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不夠緊湊，占用空間較大。、刀架規(guī)律性運(yùn)動機(jī)構(gòu)1、圓柱凸輪實(shí)現(xiàn)刀架規(guī)律性移動：該方案采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，采用凸輪機(jī)構(gòu)，是因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單緊湊，但其不足在于凸輪廓線與推桿之間為點(diǎn)，線接觸，易磨損。2、盤型凸輪尺條實(shí)現(xiàn)刀架規(guī)律性移動： 使用盤行凸輪機(jī)構(gòu)首先需要加圓錐齒輪等機(jī)構(gòu)將軸的傳動方向轉(zhuǎn)變，然后設(shè)計凸輪的廓線。此方案中凸輪的廓線設(shè)計中，其導(dǎo)程是旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù)，在計算中難求得精確導(dǎo)程，因此凸輪廓線設(shè)計較復(fù)雜。故不考慮此方案。、回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1、單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu) 該方案采用槽輪機(jī)構(gòu)，是因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)構(gòu)造簡單，外形尺寸小，其機(jī)械效率高，并能較平穩(wěn)地，間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。本方案中的不足在于在槽輪機(jī)構(gòu)的傳動過程中往往存在著柔性沖擊，故常用于速度不太高的場合。此機(jī)床中屬于低速旋轉(zhuǎn)，因此槽輪機(jī)構(gòu)能夠滿足要求。2、棘輪機(jī)構(gòu) 該方案采用棘輪機(jī)構(gòu)，是因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運(yùn)動可靠，而且棘輪軸每次轉(zhuǎn)過的角度可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)配合使用使其具有急回特性。本方案中的不足在于棘輪機(jī)構(gòu)在工作時有較大的沖擊和噪音，而且運(yùn)動精度較差，常用于速度較低和載荷不大的場合。此機(jī)床中屬于低速旋轉(zhuǎn)，沖擊可以忽略，對于精度要求不是太高，因此該機(jī)構(gòu)能夠滿足要求。 3、不完全齒輪機(jī)構(gòu)： 該方案采用不完全齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動，此機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工安裝容易實(shí)現(xiàn)，由于其中含標(biāo)準(zhǔn)件，有很好的互換性，有精確的傳動比，所以在工作過程中精度較高。此機(jī)構(gòu)的不足是由于在進(jìn)入嚙合時有沖擊，會產(chǎn)生噪聲，齒輪在磨損過程中會對精度有一定影響。但是對于低速旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)能夠滿足使用要求。、圓柱凸輪定位銷機(jī)構(gòu)該方案采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成，采用凸輪機(jī)構(gòu)，是因?yàn)樵摍C(jī)構(gòu)只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單緊湊。本方案中主要存在的不足在于凸輪廓線與推桿之間為點(diǎn)，線接觸，易磨損。2.2.3 方案確定 回轉(zhuǎn)工作臺的運(yùn)動規(guī)律：四個工作位置，每個工作位置之間相差90，在工作過程中，旋轉(zhuǎn)90，停止定位，進(jìn)刀加工，快速退刀后，旋轉(zhuǎn)90，進(jìn)行下一個循環(huán)。在加工和退刀的前半段（即刀具與工件有接觸）時，必須將工作臺固定，由于卡盤的工作位置為四個，還要滿足間歇和固定兩個工作，1、采用單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)中，當(dāng)圓銷沒有進(jìn)入槽輪的徑向槽時，由于槽輪的內(nèi)凹鎖止弧被撥盤的外凸鎖止弧卡住，故槽輪固定不動；當(dāng)圓銷進(jìn)入徑向槽時，鎖止弧的自鎖段被松開，槽輪在圓銷作用下旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了間歇運(yùn)動。因?yàn)榭ūP每次旋轉(zhuǎn)90，所以選擇四槽均布槽輪，剛好實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)90的要求。2、采用棘輪機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)來作為主動件，有運(yùn)動循壞圖中可知： 于是得：K2.2所以極位夾角大于等于67.5因此滿足停留時間的于轉(zhuǎn)動時間之間的比例關(guān)系，要求棘輪每次旋轉(zhuǎn)90，因此搖桿的擺角也為90。2.3 進(jìn)給運(yùn)動采用凸輪機(jī)構(gòu)平面凸輪4通過錐齒輪3和減速器2連接，在驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)動時，通過連桿機(jī)構(gòu)6，帶動工作臺7在垂直方向作上、下運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)工作臺在主軸上的“前進(jìn)”、“工進(jìn)”動作?；∶嫱馆?和平面凸輪4相連，在驅(qū)動電動機(jī)回轉(zhuǎn)時，通過滾動盤8（共6個滾珠），完成“快進(jìn)”和“工進(jìn)”動作。弧面凸輪轉(zhuǎn)角平面凸輪轉(zhuǎn)角 圖3.4 平面凸輪和弧面凸輪的運(yùn)動過程平面凸輪與弧面凸輪的動作配合曲線如圖3.4所示。在驅(qū)動電動機(jī)的帶動下，弧面凸輪在7.557.5的范圍內(nèi)，完成工作臺80的轉(zhuǎn)位動作。在57.572.5的范圍內(nèi)弧面凸輪、平面凸輪均不產(chǎn)生工作臺運(yùn)動，用于松開刀具。當(dāng)凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動到72.5137.5的范圍內(nèi)，平面凸輪通過連桿機(jī)構(gòu)帶動工作臺進(jìn)行向下運(yùn)動；其中，在72.5117.5范圍內(nèi)，只有平面凸輪帶動工作臺作向下的運(yùn)動，工作臺同時拔出主軸、刀庫中的刀具；在117.5137.5的范圍內(nèi)，因刀具已經(jīng)脫離主軸的刀座，兩凸輪同時動作，即：在工作臺繼續(xù)向下的過程中，已經(jīng)開始進(jìn)行180轉(zhuǎn)位，以提高工作速度。在凸輪轉(zhuǎn)動到117.5242.5的范圍內(nèi)，弧面凸輪帶動工作臺進(jìn)行180轉(zhuǎn)位，完成主軸與刀庫的刀具交換；當(dāng)進(jìn)入222.5242.5的范圍時，兩凸輪同時動作，平面凸輪已經(jīng)開始通過連桿機(jī)構(gòu)帶動工作臺進(jìn)行向上運(yùn)動，以提高工作速度。從222.5起，平面凸輪帶動工作臺向上運(yùn)動，這一動作在222.5287.55范圍，完成“快進(jìn)”動作。接著的287.55302.5范圍內(nèi)，弧面凸輪、平面凸輪均不產(chǎn)生工作臺運(yùn)動在302.5360的范圍內(nèi)，弧面凸輪完成工作臺80反向轉(zhuǎn)位動作，在工作臺回到原位，工作結(jié)束。第3章 動力的選擇合理選擇電動機(jī)類型，對工作機(jī)械有效的工作，以及機(jī)組運(yùn)行的可靠性、安全、節(jié)能及降低設(shè)備造價都有重要意義。電動機(jī)類型的選擇要從負(fù)載的要求出發(fā)，考慮工作條件，負(fù)載性質(zhì)、生產(chǎn)工藝、供電情況等，盡量滿足下述各方面的要求：1機(jī)械特性由電動機(jī)類型決定的電動機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)械機(jī)械特性配合要適當(dāng)，機(jī)組穩(wěn)定工作；電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、牽入轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足工作機(jī)械的要求。2轉(zhuǎn)速電動機(jī)的轉(zhuǎn)速滿足工作機(jī)械要求，其最高轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率、穩(wěn)速、調(diào)速、變速等性能均能適應(yīng)工作機(jī)械運(yùn)行要求。3運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性從降低整個電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的能耗及電動機(jī)的綜合成本來考慮選擇電動機(jī)類型，針對使用情況選擇不同效率水平的電動機(jī)類型；對一些使用時間很短、年使用時數(shù)也不高的機(jī)械，電動機(jī)效率低些也不會使總能耗產(chǎn)生較大的變化，所以并不注重電動機(jī)的效率：但另一類年利用小時較高的機(jī)械，如空調(diào)設(shè)備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機(jī)等，就需要選用效率高的電動機(jī)以降低總能耗。本機(jī)器的動力選用交流380V。機(jī)械中常用的點(diǎn)機(jī)轉(zhuǎn)速多為1400分轉(zhuǎn)/分，由于整個載荷比較小，所以綜合考慮最終選用Y112M-4型三相異步電動機(jī)，電壓為380V，功率為5.5KW，額定轉(zhuǎn)速為1400r/min，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速及效率要求確定各級傳動比。其中帶傳動為主要工作部件，其效率直接影響整機(jī)工作效率。電動機(jī)的外形圖及尺寸見表2.1和圖2.1。圖2.1 Y112M-4型電動機(jī)外形尺寸表2.1Y112M-4型電動機(jī)外形尺寸第4章 傳動裝置設(shè)計4.1 確定傳動裝置的傳動比 總傳動比 (7) 式中 電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，1500r/min,則 那么V帶的傳動比，處于24之間，符合要求。 分配各級傳動比 1) 取V帶傳動傳動比為 ， 2)取第1傳動軸傳動比為0.6， 3)第2傳動軸傳動比。4.2 傳動裝置動力參數(shù)的計算 電動機(jī)輸出軸額定轉(zhuǎn)速為, 轉(zhuǎn)位裝置滿負(fù)荷作業(yè)時,輸出軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在0.8-0.9倍額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)下運(yùn)行。 1）各軸轉(zhuǎn)速主傳動軸轉(zhuǎn)速,。主軸與動力輸出軸直聯(lián)。 第1傳動軸轉(zhuǎn)。傳動比為， 帶傳動按92%效率計算, 則 滾筒轉(zhuǎn)速。帶傳動按92%效率計算,則 第2傳動軸轉(zhuǎn)速為，傳動比為1。帶傳動按92%效率計算，則 風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)直接安裝在第2傳動軸上，則 2）各軸功率 主傳動軸 第1傳動軸 式中 -帶傳動效率；查表19取值0.92。 3）各軸轉(zhuǎn)矩 第1傳動軸 第2傳動軸 4.3 皮帶輪的設(shè)計與計算4.3.1 帶型的選定 根據(jù)總體方案的選擇，查機(jī)械設(shè)計手冊19的工況系數(shù)?？傻糜嬎愎β蕿椋?(8) 根據(jù)計算功率和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，查手冊19選擇采用SPZ型皮帶。4.3.2 帶輪直徑與帶速的確定 小帶輪的直徑通過查機(jī)械設(shè)計手冊19，有，其中是V帶的最小基準(zhǔn)直徑，過小，會降低皮帶的使用壽命。；反過來，雖然可以延長皮帶的使用壽命，但是帶傳動的外形尺寸隨之增大。V帶的最小基準(zhǔn)直徑參考值如下表所示。表3 V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑 類型 Y Z SPZ A SPA B SPB C SPC D E 20 50 63 75 90 125 140 200 224 355 500 選取小帶輪的直徑。 大帶輪的基準(zhǔn)直徑，取。 上式中是V帶傳動的滑動率，值很小，在計算中可以忽略不計。 帶速的計算： 代入數(shù)據(jù)的 對于普通的V帶，太小傳遞的功率小，太大則離心力過大，計算的結(jié)果在合理范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求。4.3.3 帶的基準(zhǔn)長度和軸間距的確定 由公式 （9) 代入數(shù)據(jù)得 。 所需帶的基準(zhǔn)長度為： 代入數(shù)據(jù)得 則實(shí)際的軸間距為 代入數(shù)據(jù)的實(shí)際的軸間距為 。4.3.4 驗(yàn)算小帶輪的包角 由下式可求帶輪包角： 一般，最小不低于，小帶輪包角合適，不需要使用張緊輪。4.3.5 確定V帶根數(shù) V帶根數(shù)可由以下公式計算： (10) 其中 功率增量，考慮傳動比時，在大帶輪上的彎曲應(yīng)力較小，在壽命相同的條件下，可以增大傳遞的功率。 包角修正系數(shù)，考慮包角不等于時對傳動能力的影響。 帶長修正系數(shù)，考慮包角不為特定長度時對傳動能力的影響。 單根V帶的基本額定功率。 查機(jī)械設(shè)計手冊20可得：，=0.99，=0.97，= 圓整后取V帶根數(shù)4.3.6 單根V帶預(yù)緊力的計算 根據(jù)公式 (11) = =4.3.7 計算壓軸力 根據(jù)公式 (12) (13) 其中 為正常預(yù)緊力的1.5倍。 代入數(shù)據(jù) 第5章 齒輪的設(shè)計與計算5.1 材料的選擇及許用應(yīng)力的確定根據(jù)設(shè)計方案，本設(shè)計采用的是直齒圓柱齒輪傳動，考慮到轉(zhuǎn)位裝置功率較大，故大、小齒輪都選用硬齒面。選取大、小齒輪的材料均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為4855HRC。因采用表面淬火，輪齒的變形不大，不需要磨削，故初選7級精度。5.2 按輪齒接觸強(qiáng)度的計算 根據(jù)公式 (14) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù)； 2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩: 3）由機(jī)械設(shè)計手冊20選取齒寬系數(shù)； 4）由手冊20查得材料的彈性影響系數(shù) 5）按齒面硬度中間值查手冊20得大、小齒輪得接觸疲勞強(qiáng)度極限 (15) 6）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7)查設(shè)計手冊19得接觸疲勞壽命系數(shù) 8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)S1，得 計算 1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 2）計算圓周速度 3）計算齒寬 4）計算齒寬與齒高之比模數(shù) 齒高 5）計算載荷系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由手冊21查得動載系數(shù); 假設(shè),由手冊21查得齒間載荷分配系數(shù)； 由手冊21查得使用系數(shù)； 由表4查得接觸強(qiáng)度計算用齒向載荷分布系數(shù)； 由手冊21查得彎曲疲勞強(qiáng)度計算用齒向載荷分布系數(shù). 故載荷系數(shù) 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，得 7）計算模數(shù) 5.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為 (16)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）由手冊21得大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 2）由手冊21查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；。 3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4，得 4）計算載荷系數(shù)K 5）查取齒形系數(shù) 由手冊21查得齒形系數(shù) 。 6）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由手冊21得應(yīng)力校正系數(shù) 。 7）計算大小齒輪的并加以比較 小齒輪的數(shù)值大。 設(shè)計計算對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m略大于由齒根疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m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)度算得得模數(shù)1.64，就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m2mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，。取 取 幾何尺寸計算 1）計算分度圓直徑 2）計算中心距 3）計算齒輪寬度 驗(yàn)算符合要求。第6章 槽輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計6.1 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計1.撥輪A.圓柱銷2. 槽輪 圖6.1槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計1.幾何要求:圓銷線速度方向與輪槽方向一致2.設(shè)計要點(diǎn):圓柱銷與鎖住弧配合3.基本參數(shù)選擇(1)槽數(shù)z幾何關(guān)系：運(yùn)動關(guān)系(運(yùn)動特性系數(shù))：討論：0，z3，一般取z=4-8 (2)銷數(shù)K討論：1， 常用K=14. 幾何尺寸計算表4.1 幾何尺寸計算 在一個運(yùn)動循環(huán)中，槽輪的運(yùn)動時間t2與銷輪的運(yùn)動時間t1之比，稱為運(yùn)動系數(shù)，用表示。對于外槽輪機(jī)構(gòu),為了避免或減輕槽輪在開始轉(zhuǎn)動和停止轉(zhuǎn)動時的碰撞或沖擊，圓銷在開始進(jìn)入徑向槽或從徑向槽脫出的瞬時，圓銷中心的線速度方向均沿著徑向槽的中心線方向，以便槽輪在啟動和停止時的瞬時角速度為零。210 + 220 =210 =- 220 =- (2/z) 式中z為槽輪的槽數(shù)。 主動件以等角速度1轉(zhuǎn)動時，槽輪轉(zhuǎn)動一次所需的時間為 t2 = 210/1 。 當(dāng)主動撥盤對稱均布有k個圓銷時，則主動撥盤轉(zhuǎn)過2/k 角度便完成槽輪的一個運(yùn)動循環(huán)，其所需的時間為t1 = 2 / k1。此外，由于槽輪機(jī)構(gòu)是作間歇運(yùn)動的，故必須有間歇時間，所以運(yùn)動系數(shù)總是小于1，因此 k 與 Z 的關(guān)系應(yīng)為 krT時，min0，實(shí)際輪廓為一光滑曲線（圖5.4.1a）；2）min=rT，則min=0，實(shí)際輪廓出現(xiàn)尖點(diǎn)（圖5.4.1c），接觸應(yīng)力無限大；3）minrT，則min0，實(shí)際輪廓曲線發(fā)生相交（圖5.4.1b中涂黑部分），在輪廓曲線加工時，交叉部分被切去，使運(yùn)動失真?！窘Y(jié)論】（1）對于外凸的凸輪輪廓，應(yīng)使?jié)L子半徑rT小于理論輪廓的最小曲率半徑min，通常取rT0.8min。（2）對于內(nèi)凹的凸輪輪廓（圖5.4.1d），實(shí)際輪廓的曲率半徑等于理論輪廓線曲率半徑與滾子半徑rT之和，即=+rT，此時不論滾子半徑多小，其實(shí)際輪廓總可以做出。6.2.2 壓力角及其許用值1、壓力角： 凸輪機(jī)構(gòu)中，從動件的速度v與所受正壓力F之間所夾的銳角。壓力角越小，傳力越好。2、自鎖：壓力角越大，則推動從動件的有效分力Fr（Fr=Fcos）越小，甚至可能小于橫向分力Ft（Ft=Fsin）在導(dǎo)路中產(chǎn)生的摩擦力，此時無論F多大也不能使從動件運(yùn)動，使機(jī)構(gòu)發(fā)生了自鎖。機(jī)構(gòu)開始出現(xiàn)自鎖時的壓力角稱為臨界壓力角 。 3、許用壓力角：凸輪機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)中的壓力角是變化的，為避免機(jī)構(gòu)發(fā)生自鎖并具有較高的傳動效率，必須對最大壓力角加以限制，其許用值應(yīng)遠(yuǎn)低于臨界壓力角，即 ：圖 凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角1、 規(guī)定壓力角的最大值：移動從動件在推程時 max30擺動從動件在推程時 max45回程時，從動件不會出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，且希望從動件有較快的回程速度，故壓力角可取大些，一般推薦回程時max80。5.壓力角的位置。6.2.3 基圓半徑的確定基圓半徑愈小，壓力角愈大；反之，壓力角則愈小。因此，在選取基圓半徑時應(yīng)注意A、滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu)，在保證和從動件運(yùn)動不失真的前提下，可將基圓半徑取小些，滿足對機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊的要求。B、在結(jié)構(gòu)空間允許條件下，可適當(dāng)將基圓半徑取大些，以利于改善機(jī)構(gòu)的傳力性能，減少磨損和減少凸輪廓線的制造誤差1、基圓半徑的選擇：由于從動件不能沿接觸點(diǎn)的法線nn壓入或離開輪廓，故凸輪輪廓上接觸點(diǎn)K1的速度v1和從動件尖頂K2的速度v2在法線方向的分速度必定相等，即v1sin=v2cos。又因v1=OK=(rb+s)(為凸輪的角速度)，故(rb+s)sin=v2costan=v2/(rb+s)【結(jié)論】當(dāng)從動件的運(yùn)動規(guī)律確定后，為了使機(jī)構(gòu)既有較好的傳力性能，又有較緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸，在設(shè)計時，通常要求在壓力角最大值不超過允許值的前提下盡可能選用較小的基圓半徑。6.2.4 凸輪機(jī)構(gòu)的材料凸輪機(jī)構(gòu)工作時，往往承受動載荷的作用，同時凸輪表面承受強(qiáng)烈磨損。因此，要求凸輪和滾子的工作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韌性。當(dāng)?shù)退?、輕載時，可以選用鑄鐵作為凸輪的材料。中速、中載時可以選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼作為凸輪的材料,并經(jīng)表面淬火或滲碳淬火，使硬度達(dá)到。高速、重載凸輪可以用優(yōu)質(zhì)合金鋼材料，并經(jīng)表面淬火或滲氮處理。滾子材料用合金鋼材料，經(jīng)滲碳淬火，達(dá)到較大表面硬度。第7章 軸的設(shè)計與計算7.1 軸的材料選擇 轉(zhuǎn)位裝置在工作時，軸的轉(zhuǎn)速很高，而且傳遞的扭矩很大，綜合考慮，軸的材料選擇45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為195-290，其接觸疲勞強(qiáng)度極限，彎曲疲勞極限取。7.2 軸的最小直徑確定 由公式 (17) 其中 該軸傳遞的功率，； 該軸的轉(zhuǎn)速，； 指軸的材料和承載情況確定常數(shù)。 已知 =2.02，查機(jī)械設(shè)計手冊21可得C=128，代入上式可得 選。7.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 為了便于軸上零件的拆卸，經(jīng)常把軸做成階梯形。軸的直徑從軸端逐漸向中間增大，可依次將齒輪和帶輪等從軸的上端裝拆，為了使軸上的零件便于安裝，軸端及各軸的端部應(yīng)有倒角。軸上磨削的軸段應(yīng)有砂輪越程槽，車制螺紋軸段應(yīng)有退刀槽。各段軸的直徑，如有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑，安裝軸承、齒輪等標(biāo)準(zhǔn)件的軸徑，應(yīng)符合各標(biāo)準(zhǔn)件的內(nèi)徑系列規(guī)定。采用的套筒、螺母、軸端擋圈作軸向固定時，應(yīng)把裝零件的軸段長度做的比零件輪轂短，以確保螺母等緊靠零件端面。軸結(jié)構(gòu)初定如圖7所示：圖7 軸的結(jié)構(gòu)圖7.4 軸的校核7.4.1 軸上載荷的計算 求軸承上的支反力 垂直面內(nèi)： 水平面內(nèi)： 畫受力簡圖與彎矩圖，如圖8所示： 據(jù)第四強(qiáng)度理論且忽略鍵槽影響 表4 受力分析載荷 水平面H 垂直面V 支反力F