四工位機(jī)床課程設(shè)計(jì).doc

江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院課程設(shè)計(jì)目錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)021.2 設(shè)計(jì)要求022 方案設(shè)計(jì)與選擇2.1 回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)032.1.1 棘輪機(jī)構(gòu)032.1.2 槽輪機(jī)構(gòu)（馬爾它機(jī)構(gòu)）032.1.3 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 042.1.4 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)042.2主軸箱的往復(fù)移動(dòng)052.2.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)052.2.2 圓柱凸輪機(jī)052.2.3 盤形凸輪機(jī)構(gòu)062.2.4 凸輪連桿機(jī)構(gòu)062.3 減速機(jī)構(gòu)072.3.1 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)072.3.2 鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)072.3.3 定軸輪系072.3.4 外嚙合行星輪系082.4 方案選擇082.4.1 方案列表082.4.2 選擇標(biāo)準(zhǔn)082.4.3 方案比較082.5 機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖092.6 數(shù)據(jù)計(jì)算102.6.1 減速機(jī)構(gòu)102.6.2 主軸箱的往復(fù)移動(dòng)102.6.3 回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)102.7 參考資料111 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)： 1 按工藝動(dòng)作過程擬定機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 2 進(jìn)行回轉(zhuǎn)臺(tái)間歇機(jī)構(gòu)，主軸箱道具移動(dòng)機(jī)構(gòu)的選型，并進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)價(jià)和選擇 3 按選定的電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)方案的擬定 4 對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì) 5 在2號(hào)圖紙上畫出最終方案的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 6 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 。1.2 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5mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量，如圖所示），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10s。 3 機(jī)床生產(chǎn)率每小時(shí)約75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。例圖 專用機(jī)床2 方案設(shè)計(jì)與選擇2.1 回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)2.1.1 棘輪機(jī)構(gòu)工作原理：擺桿往復(fù)擺動(dòng)，棘爪推動(dòng)棘輪間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)動(dòng)可靠、轉(zhuǎn)角可調(diào)。缺點(diǎn)：工作時(shí)有較大的沖擊和噪音，運(yùn)動(dòng)精度較差。適用于速度較低和載荷不大的場(chǎng)合。 圖一 棘輪機(jī)構(gòu)2.1.2槽輪機(jī)構(gòu)（馬爾它機(jī)構(gòu)）組成：帶圓銷的撥盤、帶有徑向槽的槽輪。撥盤和槽輪上都有鎖止弧：槽輪上的凹圓弧、撥盤上的凸圓弧，起鎖定作用。工作過程：撥盤連續(xù)回轉(zhuǎn)，當(dāng)兩鎖止弧接觸時(shí)，槽輪靜止；反之槽輪運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠、機(jī)械效率高，能平穩(wěn)地、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位。因槽輪運(yùn)動(dòng)過程中角速度有變化 ，不適合高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合。 圖二 槽輪機(jī)構(gòu)2.1.3 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 工作原理：在主動(dòng)齒輪只做出一個(gè)或幾個(gè)齒，根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間和停歇時(shí)間的要求在從動(dòng)輪上做出與主動(dòng)輪相嚙合的輪齒。其余部分為鎖止圓弧。當(dāng)兩輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，與齒輪傳動(dòng)一樣，無齒部分由鎖止弧定位使從動(dòng)輪靜止。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、工作可靠、從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)時(shí)間和靜止時(shí)間的比例可在較大范圍內(nèi)變化。缺點(diǎn)：從動(dòng)輪在開始進(jìn)入嚙合與脫離嚙合時(shí)有較大沖擊，故一般只用于低速、輕載場(chǎng)合。 圖三 不完全齒輪機(jī)構(gòu)2.1.4 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 工作原理：圓柱凸輪連續(xù)回轉(zhuǎn)，推動(dòng)均布有柱銷的從動(dòng)圓盤間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。特點(diǎn)：從動(dòng)圓盤的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于凸輪廓線的形狀。優(yōu)點(diǎn)：可通過選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)規(guī)律來減小動(dòng)載荷、避免沖擊、適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求。定位精確、且結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)：凸輪加工較復(fù)雜、安裝調(diào)整要求嚴(yán)格。 圖四 凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2.2 主軸箱的往復(fù)移動(dòng)2.2.1 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)用于從動(dòng)件行程較大或承受重載工作場(chǎng)合，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)、擺動(dòng)等復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律或運(yùn)動(dòng)軌跡。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，工作可靠，傳動(dòng)距離較遠(yuǎn)，傳遞載荷較大，可實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)規(guī)律，加工方便,易于得到較高的制造精度。缺點(diǎn)：但不易獲得勻速運(yùn)動(dòng)或其他任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律，傳動(dòng)不穩(wěn)定，沖擊與振動(dòng)較大。 圖五 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)2.2.2圓柱凸輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪是一種具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，它通過與從動(dòng)件的高副接觸，在運(yùn)動(dòng)時(shí)可以使從動(dòng)件獲得連續(xù)或不連續(xù)的任意預(yù)期運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，只要設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞€，就可以使從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)任意的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。缺點(diǎn)：在傳動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生軸向力。 圖六 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)2.2.3 盤形凸輪機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：用于從動(dòng)件行程較小和載荷不大以及要求特定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的場(chǎng)合。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，可獲得任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律。缺點(diǎn)：有可能出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)失真，還有可能發(fā)生自鎖。但動(dòng)載荷較大，傳動(dòng)效率較低。 圖1 圖2 圖七 盤形凸輪機(jī)構(gòu)2.2.4 凸輪連桿機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)急回運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，調(diào)整方便，可獲得任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律。缺點(diǎn)：動(dòng)載荷較大，傳動(dòng)效率較低，傳動(dòng)不穩(wěn)定，沖擊與振動(dòng)較大。 圖八 凸輪連桿機(jī)構(gòu)2.3 減速機(jī)構(gòu)2.3.1 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)平穩(wěn)無噪聲，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大，可作成自鎖蝸桿。缺點(diǎn)：自鎖蝸桿傳動(dòng)的效率很低，低速傳動(dòng)時(shí)磨損嚴(yán)重，中高速傳動(dòng)的蝸輪齒圈需貴重的減磨材料（如青銅），制造精度要求較高，刀具費(fèi)用昂貴。應(yīng)用：用于大傳動(dòng)比減速裝置（但功率不宜過大）、增速裝置、分度機(jī)構(gòu)、起重裝置、微調(diào)進(jìn)給裝置、省力的傳動(dòng)裝置。2.3.2 鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖九 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：軸向距離較大，平均傳動(dòng)比為常數(shù)，鏈條元件間形成的油膜有吸振能力，對(duì)惡劣環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，工作可靠，軸上載荷較小。缺點(diǎn)：瞬時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻，高速時(shí)不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)。鏈條工作時(shí)因磨損伸長(zhǎng)后容易引起共振，一般需增設(shè)張緊和減振裝置。應(yīng)用：用于傳遞較遠(yuǎn)距離的兩軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。 圖十 鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖十一 定軸輪系2.3.3 定軸輪系優(yōu)點(diǎn)：載荷和速度的許用范圍大，傳動(dòng)比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。缺點(diǎn)：制造和安裝精度要求較高，精度低時(shí)傳動(dòng)噪聲較大，無過載保護(hù)作用。2.3.4 外嚙合行星輪系優(yōu)點(diǎn)：載荷和速度的許用范圍大，傳動(dòng)比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高。缺點(diǎn)：制造和安裝精度要求較高，精度低時(shí)傳動(dòng)噪聲較大，無過載保護(hù)作用。 圖十二 外嚙合行星輪系2.4 方案選擇2.4.1 方案列表根據(jù)該機(jī)床包含兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即主軸箱移動(dòng)機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。主軸箱移動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件是圓柱凸輪，從動(dòng)件是刀架，行程中有勻速運(yùn)動(dòng)段（稱工作段），并具有急回特性。要滿足這些要求，需要將幾個(gè)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?；剞D(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)主軸箱的往復(fù)移動(dòng)減速機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)槽輪機(jī)構(gòu)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不完全齒輪機(jī)構(gòu)盤形凸輪機(jī)構(gòu)定軸輪系凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)凸輪連桿機(jī)構(gòu)外嚙合行星輪系2.4.2 選擇標(biāo)準(zhǔn)：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115mm以上，所選機(jī)構(gòu)是否能在給定空間內(nèi)完成運(yùn)動(dòng)要求。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?zhǔn)欠衲鼙M可能短，且制造和安裝方便。加工工件的尺寸變化后，是否能夠方便的進(jìn)行調(diào)整和改裝。2.4.3 方案比較：（1）回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)：可選槽輪機(jī)構(gòu)與不完全齒輪機(jī)構(gòu)，這兩個(gè)機(jī)構(gòu)有：運(yùn)動(dòng)精確，加工與安裝相對(duì)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。 （2）主軸箱的往復(fù)移動(dòng)：因曲柄滑塊機(jī)構(gòu)無極回特性，所以不合題意。其余三種特性差不多，因圓柱凸輪機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)便，所以我選圓柱凸輪。圖如下： 圖十三 齒輪凸輪運(yùn)動(dòng)方案 圖十四 凸輪連桿運(yùn)動(dòng)方案（3）減速機(jī)構(gòu)：減速機(jī)構(gòu)分兩級(jí)第一級(jí)為鏈減速，第二級(jí)選定軸輪系與外嚙合行星輪系較合適，而且外嚙合行星輪系所用齒輪少，從經(jīng)濟(jì)角度看，行星輪系較合適。（4）綜合以上三點(diǎn)可得機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖如下 圖十五 四工位專用機(jī)床2.5 機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖對(duì)四工位專用機(jī)床的運(yùn)動(dòng)循環(huán)，主要是確定工作臺(tái)的間歇回轉(zhuǎn)和主軸箱的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的先后順序，以利于各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試。以主軸箱的零位角作為橫坐標(biāo)的起點(diǎn)，縱坐標(biāo)表示各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的起止位置。 在這里我用直觀性強(qiáng)，可以直接看出各執(zhí)行構(gòu)件原動(dòng)件在分配軸上所處的相位。便于各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的同心圓式循環(huán)圖表示：2.6 數(shù)據(jù)計(jì)算2.6.1 減速機(jī)構(gòu)據(jù)題意知工作周期為：T=3600s/75件=48s則圓柱凸輪的轉(zhuǎn)速為：n4=60/48=1.25r/min電機(jī)轉(zhuǎn)速：n=960r/min鏈減速后轉(zhuǎn)速：n0=320/min其中連桿H的轉(zhuǎn)速為：n0=320r/min所以其傳動(dòng)比為：i1=n0/n4=320/1.25=256=1/1-(z4*z2)/(z1*z3)由此可設(shè)：z1=16 z2=15 z3=17 z4=16其他齒輪：z5=z6=z7=z8=17不完全齒輪全齒數(shù)：b1=b2=32b1缺齒28個(gè)，b2缺齒20個(gè)。2.6.2 回轉(zhuǎn)臺(tái)的間歇轉(zhuǎn)動(dòng) 選用主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一圈，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)1/4圈的不完全齒輪