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1、 贵州大学机械工程学院机械原理课程设计任务书 半自动钻床一、设计题目及原始数据设计加工所示工件12mm孔的半自动钻床。进刀机构负责动力头的升降，送料机构将被加工工件推入加工位置，并由定位机构使被加工工件可靠固定。半自动钻床设计数据参看下表。 半自动钻床凸轮设计数据表 方案号进料机构工作行程mm定位机构工作行程Mm动力头工作行程mm电动机转速r/mm工作节拍（生产率）件/min1403025145012352530140023302020960142520201400153530251450263025309601二、设计方案提示1.钻头由动力头驱动，设计者只需考虑动力头的进刀（升降）运动。2.
2、 除动力头升降机构外，还需要设计送料机构、定位机构。各机构运动循环要求见下表。机构运动循环要求表凸轮轴转角10203045607590105270300360送料快进休止快退休止定位休止快进休止快退休止进刀休止快进快进快退休止3. 可采用凸轮轴的方法分配协调各机构运动。三、设计任务1、根据功能要求，确定工作原理和绘制系统功能图。 2、按工艺动作过程拟定运动循环图。 3、构思系统运动方案(至少3个以上)，进行方案评价，选出较优方案。 4、对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计。 5、用相关软件或程序对连杆机构进行运动学分析，并画出输出机构的位移、速度、和加速度线图。6、在2号图纸上画出绘制系统机械
3、运动方案简图。7、完成设计说明书的编写。 一、工作原理及系统功能图（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、进刀四部分组成。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、夹紧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1450r/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
4、工艺动作。其中动力头由凸轮机构通过齿轮传动带动齿条上下平稳地运动，则动力头可带动钻头平稳地上下移动从而保证了较高的加工质量。进刀机构负责动力头的升降，送料机构将被加工工件推入加工位置，并由定位机构使加工工件可靠固定。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。其中动力头的行程为20mm（任务书上为25mm，在此做了改进）。2.送料机构做水平的往复运动，工作行程是40mm（任务书上为35mm，在此做了改进）。初始时，送料机构迅速地将被加工工件送到指定加工位置，然后立即返回。3.定位夹紧机构做直线运动。定位装置在工件的加工过程中对工件起固定的作用，其行
5、程为25mm；夹紧装置的行程为20mm。（2）功能分解图：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原动机输出动力 变速齿轮机构送料、定位夹紧、进刀依靠凸轮机构协调工作原动机输出动力 定位夹紧机构功能 进刀机构功能 二、运动循环图按工艺过程拟定的运动循环图三、（1）运动方案(1) 减速机构示意图：由于电动机的转速是1450r/min，而设计要求的主轴转速为2r/min，利用行星轮和蜗轮蜗杆进行大比例的降速，并由蜗轮蜗杆实现方向的转换。（2）夹紧机构示意图由于设计的机构要有间歇往复的运动，当凸轮由近休到远休运动过程中,夹紧机构就开始对工件的夹紧，当凸轮由远休到近休运动过程中
6、可通过机构原件的重力实现夹紧机构的回位,等待下一次送料。（3）定位机构示意图由于设计的机构要有间歇往复的运动，当凸轮由近休到远休运动过程中,定位杆就阻止了工件滑动，当凸轮由远休到近休运动过程中可通过机构原件的重力实现定位机构的回位,等待下一次送料。(4) 进刀机构示意图采用一个摆动滚子从动件盘型凸轮机构来传递齿轮齿条机构.因为我们用一个摆动滚子从动件盘型凸轮机构来传递齿轮机构，当进刀的时候，凸轮在推程阶段运行，很容易通过机构传递带动齿轮齿条啮合.带动动刀头来完成钻孔，摆杆转动的幅度也是等于齿廓转动的幅度，两个齿轮来传动也具有稳性。（5）送料机构示意图：采用一个六杆机构来代替曲柄滑块机构，由于设
7、计的钻床在空间上传动轴之间的距离有点大，故一般四杆机构很难实现这种远距离的运动。再加上用四杆机构在本设计中在尺寸上很小。所以考虑到所设计的机构能否稳定的运行因此优先选用了六杆机构来实现。（2）进给对比机构示意图：（1）所选用的对比四杆机构，由于在空间上轴与轴之间的距离较大，但选用下来此四杆的尺寸太小。故优先选用六杆机构。（2)所选用的凸轮机构由于运动时不许考虑空间换向问题，可以省略蜗轮蜗杆的使用。另一方面，考虑到本设计送料时不要求在传动过程中有间歇，所以不需要使用凸轮机构。四、送料机构的尺寸设计送料机构采用六杆机构，传送更平稳。送料行程40mm,各杆长分别为：AB=12mm，BC=34mm，C
8、D=40mm，CE=39mm，EF=20mm，因此，此机构无急回。 五、凸轮的相关设计定位夹紧进给六、（1）用相关软件或程序对连杆机构进行运动学分析Private Sub Form_Activate()Dim b(6), c(6), d(3), t As StringPrintForm1.FontSize = 14Print 位移 s:red 速度 v:blue 加速度 a:greenpai = Atn(1#) * 4 / 180red = RGB(500, 0, 0)green = RGB(0, 500, 0)blue = RGB(0, 0, 500)For fi = 0 To 360 St
9、ep 0.1fi1 = fi * paiScale (-10, -140)-(370, 150)Call 单杆运动分析子程序(0, 0, 0, 0, 0, 0, 0.012, 0, fi1, 3, 0, xB, yB, vBx, vBy, aBx, aBy)Call RRR运动分析子程序(1, xB, yB, vBx, vBy, aBx, aBy, 0.0365, -0.038, 0, 0, 0, 0, 0.034, _0.04, xC, yC, vCx, vCy, aCx, aCy, fi2, fi3, omega2, omega3, epsilon2, epsion3)Call 单杆运动分
10、析子程序(xC, yC, vCx, vCy, aCx, aCy, 0.039, 0, fi3, omega3, epsion3, xE, yE, vEx, vEy, aEx, aEy)Call RRP运动分析子程序(1, xE, yE, vEx, vEy, aEx, aEy, 0.0365, 0.0385, 0, 0, 0, 0, 0.02, 0, _0, 0, xF, yF, vFx, vFy, aFx, aFy, fi4, omega4, epsilon4, sr, vsr, asr)DrawWidth = 2.5 设置drawWidthscalemod = 90 设置scalemodLi
11、ne (0, -90)-(360, -90)Line (0, 90)-(360, 90)Line (0, -90)-(0, 90)Line (0, 0)-(360, 0)Line (90, -90)-(90, 90)Line (180, -90)-(180, 90)Line (270, -90)-(270, 90)Line (360, -90)-(360, 90)PSet (0, 90)Print 0 90 180 270 360PrintPrint 机自104班 宋晓东 学号： 1008030337PSet (fi, xE * 250 - 50), redPSet (fi, vEx * 28
12、0), bluePSet (fi, aEx * 200), greenNext fiEnd SubSub 单杆运动分析子程序(xA, yA, vAx, vAy, aAx, aAy, S, theta, fi, omega, epsilon, _ xm, ym, vmx, vmy, amx, amy)xm = xA + S * Cos(fi + theta)ym = yA + S * Sin(fi + theta)vmx = vAx - S * omega * Sin(fi + theta)vmy = vAy + S * omega * Cos(fi + theta)amx = aAx - S
13、* epsilon * Sin(fi + theta) - S * omega 2 * Cos(fi + theta)amy = aAy + S * epsilon * Cos(fi + theta) - S * omega 2 * Sin(fi + theta)End SubSub RRR运动分析子程序(m, xB, yB, vBx, vBy, aBx, aBy, xD, yD, vDx, vDy, aDx, aDy, _L2, L3, xC, yC, vCx, vCy, aCx, aCy, fi2, fi3, omega2, omega3, epsilon2, epsilon3)m为装配模式xB,vBx,aBx,yB,vBy,aBy,xD,vDx,aDx,yD,vDy,aDy为B点和D点的x方向和y方向的位置、速度和加速度L2为BC之间的距离,L3为CD之间的距离xC,vCx,aCx待求点C的x方向和y方向的位置、速度和加速度fi2和fi3分别为构件2和3的位置角omega2和omega3分别为构件2和3的角速度epsilon2, epsilon3分别为构件2和3的角加速度Dim pi, d, ca, sa, yDB, xDB, gam, yCD, xCD, e, F,
