机械原理课程设计

1、机械原理课程设计说明书 枣庄学院机械原理课程设计说明书题 目 半自动钻床 院 部 机电工程学院 专业及班级 14升本二班机械设计制造及其自动化 设 计 人 王桩桩 201415310233 吴臣 201415310234 吴钦满 201415310235 吴振 201415310236 吴振中 201415310237 肖攀 201415310238 指导教师 王梅、侯兰香、杜辉 成 绩 前言随着科学技术、工业生产水平的不断发展和人们生活条件的不断改善，消费者的价值观念变化很快，市场需求才出现多样化的特征，机械产品的种类日益增多，例如，各种金属切削机床、仪器仪表、重型机械、轻工机械、纺织机械、

2、石油化工机械、交通运输机械、海洋作业机械、钢铁成套设备、办公设备、家用电器以及儿童玩具等等。同时，这些机械产品的寿命周期也相应缩短。 企业为了赢得市场，必须不断开发符合市场需求的产品。新产品的设计与制造，其中设计是产品开发的第一步，是决定产品的性能、质量、水平、市场竞争力和经济效益的最主要因素。机械产品的设计是对产品的功能、工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机构的结构尺寸、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算，并将其转化为具体的描述以作为制造的工作过程。其中机械产品的功能、工作原理、系统运动方案、机构的运动与动力设计、机构的结构尺寸

3、、力和能量的传递方式等内容是机械原理课程的教学内容。 当今世界，科学技术突飞猛进，知识经济已见端倪，综合国力的竞争日趋激烈。国力的竞争，归根结底是科技与人才的竞争。而机械原理课程设计是机械原理课程的一个重要实践性教学环节，同时，又是机械类专业人才培养计划中一个相对独立的设计实践，在培养学生的机械综合设计能力及创新意识与能力方面，起着重要的作用。在课程设计中，培养了学生 创新设计的能力。2 1目录一、设计题目11、设计题目：半自动钻床12、简介13、 原始数据及设计要求14、设计任务25、半自动钻床示意图3二、运动方案设计41、工作原理和工艺动作分解42、机械执行机构的选择和

4、评定53、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 104、机械传动系统的设计选择和评定11三 、执行机构尺寸设计121、执行机构各部分尺寸设计12四、设计总结16五、参考文献17一、设计题目1、设计题目：半自动钻床2、简介半自动钻床机能够实现送料、定位、和孔一体化的功能。设计要求的机床的送料机构工作行程大于等于35mm，动力钻头工作行程大于20mm，电动机转速1400r/min，每分钟2件构件加工就好。半自动钻床机有送料机构，定位够，进到机构以及电动机组成，送料机够将被加工工件推入加工位置并有定位机构是被加工工件可靠固定，最终由进到机构负责动力头的升降来进行钻孔工作。选择送料机构是要考虑被加工的

5、构件的形状，送料机构要以直线、间隙、定量的将要加工的构件送入加工台，可用来会往复移动构件走直线轨迹段推构件向前进，用定位机构来定位柱构件的要被加工的位置，夹紧之后再钻孔，打好孔之后再退刀，退出是可以用送料机够送的构件推出加工台，以此来实现循环加工。3、 原始数据及设计要求(1)设计原始数据如下表所示：进料机构工作行程mm定位机构工作行程mm动力头工作行程mm电动机转速r/min工作节拍（生产率）件/min35252014002表1 半自动钻床凸轮设计数据凸轮轴转角10º20º30º45º60º75º90º270º3

6、00º360º送料快进休止快退休止定位夹紧休止快进及夹紧休止快退进刀休止快进工进快退休止表2 机构运动循环要求(2)设计要求： 半自动钻床一般至少包括凸轮机构、齿轮机构和连杆机构在内的三种机构；至少设计出三种能实现该分类机运动形式要求的机构，绘制所选机构的机构示意图（绘制在说明书上），比较其优缺点，并最终选出一个自己认为最合适的机构进行机构综合设计，绘制出其机构运动简图。 1.设计传动系统并确定其传动比分配(皮带传动传动比i2，每级齿轮传动传动比i7.5)。 2.在图纸上画出半自动钻床的传动系统方案图。 4、设计任务（1）本题设计的时间为一周；（2）根据功能要求，

7、确定工作原理和工艺动作分解；（3）执行机构选型与设计：构思出至少3种运动方案，并在说明书中画出运动方案草图，经对所有运动方案进行分析比较后，选择其中你认为比较好的方案进行详细设计；（4）对选择的方案画出机构运动循环图；（5）机械传动系统的设计；（6）对选择的方案执行机构进行尺寸设计；（7）编写设计说明书，附源程序和计算结果。 5、半自动钻床示意图 图1、半自动钻床示意图二、运动方案设计1、工作原理和工艺动作分解（1）工作原理：半自动钻床的工作原理是利用钻头的旋转和进刀切削掉工件的余料而得到工件尺寸形状。工艺动作过程由送料、定位夹紧、进刀三部分组成。各个机构的运动由同一电动机驱动，运动由电动机经

8、过减速装置后分为两路，一路随着传动系统传送动力到定位夹紧机构和进刀机构，分别带动凸轮做转动控制连杆对工件的定位和通过齿轮带动齿条和动力头做往复直线运动。另一路直接传动到送料机构，控制的送料机构的进退。即该系统由电动机驱动，通过变速传动将电动机的转速由1400r/min降到主轴的2r/min，与传动轴相连的凸轮机构控制送料，定位夹紧和进刀等工艺动作。三个执行构件的运动形式为：1.进刀机构动力头做垂直的往复直线运动，下移到最低点后立刻上移。在下移之前有一段休止时间，此段时间则用于送料和定位夹紧。其中动力头的行程为20mm。 2.送料机构做水平的往复运动，工作行程是35mm。初始时，送料机构迅速地将

9、被加工工件送到指定加工位置，稍作停顿后立即返回，且其在工件的加工过程中保持休止。3.定位夹紧机构在水平面内做近似垂直直线运动，在工件的加工过程中对工件起固定的作用。其中夹紧装置的垂直行程为25mm。 (2) 工艺动作分解：原动机输出动力送料机构功能变速齿轮机构 送料、定位夹紧、进刀依靠凸轮机构协调工作定位夹紧机构功能进刀机构功能 2、机械执行机构的选择和评定（1） 进刀执行机构 方案一：采用一个直动滚子从动件盘行凸轮机构并结合条传递齿条机构。进刀时，凸轮在推程阶段运行，其通过机构传递带动齿轮齿条啮合，进而带动动力头完成钻孔。导杆垂直移动的距离即为齿条转动的角度，且齿条传动具有稳定性。 方案二：

10、采用一个曲柄导杆机构来传递齿轮齿条机构,但由于没有杠杆，所以不能传动很大的范围。 方案三：用凸轮直接带动摆杆运动，结构比较紧凑，但是摆杆缺少弹簧相连，很难实现工作后的复位动作。（最终选择方案一）（2） 供料机构方案一：采用一个四个斜齿轮传动，通过变向，从而带动轮盘与曲柄，实现滑块的往复运动。通过变速动作实现送料时的快进、休止和快退的动作。由于采用了杠杆，故其能够完成送料的较大传动距离。 方案二：较方案一结构简单，但由于缺少杠杆，为达到压力角要求，要求凸轮基圆半径较大，不利于远距离的运动传递，使制造成本升高，机构笨重。方案三：由于在空间上轴与轴之间的距离较大，选用以下四杆机构的尺寸太小。 （最终

11、选择方案一）(3) 定位执行机构方案一：定位系统采用的是一个对心直动平底从动件盘型凸轮，因为定位系统要有间歇，所以就要使用凸轮机构。 方案二：该定位机构没有凸轮不具备间歇运动的特性, 和方案一不同，效率等也有所差别。 方案三： 采用弹力急回间歇机构来代替偏置直动滚子从动件盘型凸轮，它是将旋转运动转换成单侧停歇的往复运动。这样也可以完成实际要求，但是为了使设计的机构结构紧凑，又能节省材料，所以还是选偏置直动滚子从动件盘型凸轮来完成定位。 ( 最终选择方案一）(4)夹紧机构选用以及工作原理同定位机构。3、根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 （1）机构工艺与功能 功能执行机构工艺动作执行构件夹紧凸

12、轮机构横向移动夹紧块钻入齿轮齿条机构垂直往复移动钻头输送物料送料头定轨运动凸轮机构止挡止挡块往复运动凸轮机构(2）机构组合 四个机构相互配合，实现旋转，夹紧，推送，钻孔的复合运动紧凑衔接带动机构，考虑合并使用。（3）运动协调设计 输送由2圆柱凸轮，送料头组合完成，实现间歇送料。由齿轮和曲柄滑块的旋转一周完成一次工作循环。夹紧由凸轮和夹紧块完成。钻头进给由凸轮和齿条机构完成整个工作循环。（4）运动循环图（图2 半自动钻床的运动循环图）4、机械传动系统的设计选择和评定 减速传动机构: 方案一：由于电动机的转速是1400r/min,而设计要求的主轴转速为2r/min，利用星轮进行大比例的降速，然后用

13、圆锥齿轮实现方向的转换。 方案二：定轴轮系传动;传动比=n输入/n输出=700,传动比很大，要用多级传动。 （最终选择：方案一）三 、执行机构尺寸设计1、执行机构各部分尺寸设计（1）进刀机构：工作行程为20mm;杆尺寸如下； AB=50mm齿条设计如下：计算直齿条,根据刀头的行程和凸轮的摆角,设计出两个 齿条设计尺寸为m=2，z=40，压力角=20°齿轮设计：m=2，齿数z=25，压力角=20°凸轮设计：基圆半径rb=50mm，最大压力角max=29°，最小曲率半径min=20mm （2）送料机构的设计计算送料机构根据要求，进料机构工作行程为35mm，各杆尺寸如下

14、：AB=30，BC=90mm，CD=60mm 送料机构凸轮斜齿轮设计： m=2，齿数z=25，压力角=20°，螺旋角20°。 （3）定位夹紧机构的设计计算定位机构行程为25mm各杆尺寸如下：AB=50mm，BC=100mm，CD=50mm，DG=20mm定位机构凸轮设计：基圆半径rb=50mm，最大压力角max=28°，最小曲率半径min=25mm。 定位机构凸轮 夹紧机构凸轮2、机构运动简图3、三维装配图 四.设计总结 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我们深深

15、体会到这句千古名言的真正含义。今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。当我们一着手清理自己的设计成果，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消。虽然这是我们刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多。通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱，但想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定要养成一种高度负责，认真对待的良好习惯。课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用。这说明课程设计确实使我有收获了。最后，我要感谢王老师，是您严厉批评唤醒了我，是您的敬业精神感动了我，是您的教诲启发了我，是您的期望鼓励了我，我感谢老师