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1、L 四工位專用機床說明 Prepared on 24 November 2020 課程設計說明書 工位專用機床 院係）:機電工程學院 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 學生姓名：車功才 學號: 指導教師：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)及設計要求 3 (3) 設計方案提示 3 (4) 設計任務 3 (1) 電機型號的選擇 4 (2) 運動分析 4 (3) 運動循環(huán)圖 4 (4) 四工位專用機床的機構(gòu)選型 4 1) 方案一. 5 權輪機構(gòu)和圓柱凸輪機構(gòu)的組合 2) 方案二 6 槽輪機構(gòu)和盤形凸輪機

2、構(gòu)的組合 3) 方案三 6 不完全齒輪機構(gòu)與凸輪連桿機構(gòu)組合 (5) 方案選擇 6 (1) 槽輪機構(gòu)的設計 7 (2) 減速器的傳動計算 8 (3) 凸輪的設計 9 1設計任務 （1） 工作原理及工藝動作過程 四工位專用機床是在四個工位丨、II、III、IV （如附圖3所示）上分別完成工件的裝 卸、鉆孔、擴孔、餃孔工作的專用加工設備。機床的執(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移動（刀具的轉(zhuǎn)動由專用電機驅(qū) 動）。兩個執(zhí)行動作由同一臺電機驅(qū)動，工作臺轉(zhuǎn)位機構(gòu)和主軸箱往復運動機構(gòu)按動作時間 順序分支并列，組合成一個機構(gòu)系統(tǒng)C

3、附圖3四工位專用機床 （2） 原始數(shù)據(jù)及設計要求 1）刀具頂端離開工作表面65mm,快速移動送進60mm后，再勻速送進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。 回程和進程的平均速度之比K二2。 2） 刀具勻速進給速度為2mm/s,工件裝卸時間不超過 10s。 3） 機床生產(chǎn)率每小時約60件。 4） 執(zhí)行機構(gòu)及傳動機構(gòu)能裝入機體內(nèi)。 5）傳動系統(tǒng)電機為交流異步電動機，功率，轉(zhuǎn)速960r/mino 附圖4刀具工作過程 （3）設計方案提示 2）主軸箱的往復移動, 1）回轉(zhuǎn)臺的間歇轉(zhuǎn)動，可采用槽輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)

4、、凸輪式間歇運動機構(gòu)。 可采用圓柱凸輪機構(gòu)、移動從動件盤形凸輪機構(gòu)、凸輪-連桿 機構(gòu)、平面連桿機構(gòu)等。 3）由生產(chǎn)率可求出一個運動循環(huán)所需時間T=60s,刀具勻速送進60mm所需時間5 =30s,刀具其余移動（包括快速送進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）設計任務 1） 按工藝動作過程擬定運動循環(huán)圖。 2） 進行回轉(zhuǎn)臺間歇轉(zhuǎn)動機構(gòu)、主軸箱刀具移動機構(gòu)的選型。并進行機械運動方案的評 價和選擇。 3） 根據(jù)電機參數(shù)和執(zhí)行機構(gòu)運動參數(shù)進行傳動方案的擬訂。 4） 畫出機械運動方案圖。（A1） 5） 機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)

5、行機構(gòu)的尺度計算。 1）編寫設計說明書。（用A4紙張，封面用標準格式） 2運動方案的擬訂 （1）電機型號的選擇 根據(jù)任務書應選用功率為，轉(zhuǎn)速為960r\min的交流異步電機，但是沒有完全符合該要求 的電機，我查看了網(wǎng)上資料和Y系列電機常用型號對照表 對于電機的選擇，主要的參考指標有以下兒點： 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； 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 經(jīng)過比較最后我選用了型號為Y100L…6 （2）運動分析

6、 間歇機構(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、刀具勻速送進和快退 （3）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，用以協(xié)調(diào)各執(zhí)行構(gòu)件的動作關系。 時間（秒） 0-15 15-30 30-45 45*60 間歇機構(gòu)運 動情況 勻速旋轉(zhuǎn)90 度 靜止 主軸箱運動 情況 快進60mm 勻速進給60mm 快退120mm (4)四工位專用機床的機構(gòu)選型

7、 功能 執(zhí)行構(gòu)件 工藝動作 執(zhí)行機構(gòu) 轉(zhuǎn)位 間歇轉(zhuǎn)動 機構(gòu) 單向停歇轉(zhuǎn)動 棘輪機構(gòu) 槽輪機構(gòu) 不完全齒 輪機構(gòu) 凸輪式間歇運動機 構(gòu) 進給 主軸箱 直線往復運動 圓柱凸輪機 構(gòu) 移動從動件盤 形凸輪機構(gòu) 凸輪一連 桿機構(gòu) 平面連桿機構(gòu) 根據(jù)組合的方法，現(xiàn)列出如下三種方案: 2) 方案一 槽輪機構(gòu)和圓柱凸輪機構(gòu)的組合 方案一中，電動機作為驅(qū)動機構(gòu)，將動能傳遞給帶輪，通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執(zhí) 行機構(gòu)。一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給褐使丄作臺作間歇轉(zhuǎn)動；另一路通過行星 輪系減速后將扭矩傳遞給移動搗滋巖巧敘Z構(gòu)，使主軸箱完成進，退刀的動作。兩路傳動 機構(gòu)相互

8、配合、相互合作，共同完成額定的加工功能和加工任務。 2) 方案二 槽輪機構(gòu)和盤形凸輪機構(gòu)的組合 方案二中，電動機作為驅(qū)動機構(gòu)，將動能傳遞給帶輪，通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執(zhí) 行機構(gòu)。一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給灣舷祝掬，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占做構(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，共同完成額定的加工功能和加工任務。 3) 方案三 不完全齒輪機構(gòu)與凸輪連桿機構(gòu)組合 方案中三，電動機作為驅(qū)動機構(gòu)，將動能傳遞給帶輪，通過帶輪分兩路將扭矩傳遞給執(zhí) 行機構(gòu)。一路通過齒輪傳動將扭矩傳遞給還完全茜翊構(gòu)，使丄作臺作間歇轉(zhuǎn)動：另一

9、路通 過行星輪系減速后將扭矩傳遞給擺動搗吒盤形凸影與攥護席塊桃構(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，共同完成額定的加工功能和加工任務。 (5)方案選擇 回轉(zhuǎn)臺間歇運動機構(gòu)： 選為槽輪機構(gòu)，因為槽輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，間歇過程位置鎖定。 主軸箱往復機構(gòu)機構(gòu)： 方案一屬于圓柱凸輪機構(gòu)一屬空間凸輪機構(gòu)，其特點是凸輪與從動件之間的相對運 動為空間運動，適用于從動件的運動平面與凸輪回轉(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計較平面凸輪機構(gòu)復雜，易磨損，凸輪加工 困難。但是造價低。 方案二盤形凸輪機構(gòu)一均屬于平面凸輪機

10、構(gòu)，其特點是凸輪與從動件之間的相對運 動為平面運動，凸輪輪廓曲線的設計較空間凸輪機構(gòu)簡單。當主動凸輪作定軸轉(zhuǎn)動時，采用 盤形凸輪機構(gòu)。 方案三 不完全齒輪■齒條機構(gòu)，進給精度高，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機構(gòu)尺寸設計 (1)槽輪機構(gòu)的設計 槽輪機構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可鼎，能準確控制轉(zhuǎn)角，機械效率高。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

11、心距"按結(jié)構(gòu)情況確定d二150〃〃" 3) 圓銷半徑/?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)二90° 5) 槽間角2p=360/Z=90° 6) 主動件到圓銷中心半徑1 =asinp=75勺2= 106mm 7) E與"的比值 X =/?1/?=sinp=>/2/2 8) 槽輪外圓半徑/?2=、(“cosp2+r2)= 107mm 9) 槽輪槽深hg a( A. +cosP-l)+r=取力=80mm 10) 運動系數(shù)k=(z-2)/(2z) = ( " 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)

12、選定的驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速和四工位專用機床的生產(chǎn)能力，可知其機械傳動系統(tǒng)的參數(shù)如 下： 總傳動比 2940/ (60/60)=940 槽輪的轉(zhuǎn)速n二60/60二lr/min 行星輪簡圖如下: 擬定 Z1=25, Z2=26, Z2'二25,Z3=24,模數(shù) M 均為 6. i (H/31) = (co1-coH) /(w3-u)H) = (a)1-u)H)/(-u)H) = (Z2*Z3)/(Z1*Z2,)=624/625 可以得到 i (Hl) =625 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 Z4=30, Z5=20便可。此時齒輪嚙

13、合的最大中心距a= (M/2) * (25+26) =306mm 機構(gòu)的最大尺寸為2*306=612mmo完全符合尺寸要求。 (3) 凸輪的設計 我使用了 soi Idwork軟件中的插件Toolbox生成了對應的凸輪機構(gòu) 生成了如下圖的凸輪機構(gòu) 然后導出得到CAD圖 4 凸輪機構(gòu)運動分析 5設計小結(jié) 剛開始弄課設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。 這次的課設讓我進一步掌握CAD軟件，在畫齒輪的時候也有自己去學了一點solidwork軟 件。 在這里首先感謝匡老師的嚴格要求和悉心指導，由于我是參加完電賽后做的課設，時間 比較緊，所以此設計存在諸多不足之處，有些地方考慮不夠周到，這些問題都有待進一步解 決，希望給予老師指正和修改意見。 網(wǎng)絡資源 參考文獻 【1】裘建新主編《機械原理課程設計指導書》高等教育出版社 [2]陳作模等主編《機械原理》高等教育出版社