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1、自动钻床送进机构设计说明书班级：08 车辆 3 班组长： 学号：指导老师： 2011 年 6 月 10 日 目录第一章 问题的提出 .- 1 -1.1 项目背景 .- 1 -1.2 设计要求 .- 1 -第一章 设计方案的选择 .- 2 -2.1 关键问题 .- 2 -2.2 本项目采用方案 .- 4 -第三章 机构运动分析 .- 5 -3.1 确定凸轮尺寸 .- 5 -3.2 确定各构件尺寸 .- 7 -第四章 机构仿真 .- 9 -4.1 凸轮仿真 .- 9 -4.2 钻头运动曲线 .- 10 -第五章 强度校核 .- 11 -5.1 凸轮压力角验算 .- 11 -5.2 凸轮材料选择 .
2、- 13 -结束语 .- 14 -参考文献 .- 15 -附录 .- 16 -机械综合设计项目设计说明书- 1 -第一章 问题的提出1.1 项目背景钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动(主运动)。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动。主要分为立式钻床、台式钻床、摇臂钻床等等。该项目主要运用于台式钻床。台式钻床简称台钻，是一种体 积小巧，操作 简便，通常安装在专用工作台上使用的小型孔加
3、工机床。台式钻床钻孔直径一般在 13 毫米以下，最大不超过 16 毫米。其主 轴变速一般通过改变三角带在塔型带轮上的位置来实现，主 轴进给靠手 动操作。在台式钻床中，钻床主轴的进给运动一般是用手操纵的，往往要耗费许多时间。据统计测算，在很多情况下，用于其它辅助工作的时间比真正用于钻孔的时间多好几倍，而用于操纵的时间又占其它辅助工作时间的 31%40% 。因此，要提高生产率，就要对钻床进行自动化改装，其中的一个重要方面就是实现钻削工作循环的自动化，如果将送料、定位、进刀都改成自动化的，则会增加成本以及增大机构体积等。该设计主要实现钻削工作循环的自动化，即采用自动送进机构，以减少操纵所用的时间。1
4、.2 设计要求如图 1 所示、设送进机构的 输入运动为构件 1 的匀速回 转，其 转速为 n1，输出运动为刀机械综合设计项目设计说明书- 2 -具（钻头）的直线往复运动，行程 为 HH 1H 2，P 为钻削时所受到的阻力。原始数据如下表所示：构件 1 转速（转 分）H1(mm) H2(mm)钻削时的送进速度V(mm /S)钻削时钻头所受到的阻力 P(N)钻头其它行程受到阻力P0(N)题 1 10 25 20 1.68 2300 0对刀具运动的具体要求是1) 由 A 到 B，刀具的行程 为 H1，为刀具趋近工件的行程，要求刀具具有较高的速度；2) 由 B 到 C，刀具的行程为 H2，为钻削时的送
5、进行程。要求刀具能够以匀速 V 或近似匀速送进，以保证钻孔动 作的完成和钻孔质量；3) 由 C 返回到 A，刀具的行程 HH 1H 2，为刀具的抬起（退回）行程，要求刀具具有较高的速度，其平均速度与 钻削时的平均速度之比（行程速比系数） K 达到或接近于 2；4) 刀具退回到 A 时，能够在此位置停歇 2 秒左右，以便装卸工件。除了以上运动要求外，还要求机构具有良好的 传动性能， 结 构紧凑、经济实用。第 1 章 设计方案的选择2.1 关键问题本题目主要是要求机构： 实现将主动件的单向均速连续转动转变为刀具的直线往复运动； 实现一定的行程速比系数； 实现刀具的间歇运动。下面将工程常用的能够实现
6、上述要求的机构归结如下： （1）将转动转变为移动的机构连杆机构：如对心（偏置）曲柄滑块机构。 （如图 2）机械综合设计项目设计说明书- 3 -图 2凸轮机构：如直动从动件盘形凸轮机构。 （如图 3）图 3齿轮机构：如齿轮齿条机构。 （如图 4）图 4组合机构：如凸轮连杆组合机构，齿轮连杆组合机构。（2）具有急回特性的机构连杆机构：如曲柄摇杆机构，偏置曲柄滑 块机构， 摆动导杆机构。凸轮机构（3）实现间歇运动的机构 凸轮机构： 利用连杆轨迹曲线实现的间歇运动机构机械综合设计项目设计说明书- 4 - 组合机构：如齿轮连杆组合机构，凸 轮连杆组 合机构。 棘轮机构 槽轮机构 不完全齿轮机构2.2 本
7、项目采用方案通过使用摆动滚子从动件盘形凸轮机构以及齿轮传动、齿轮齿条传动达到要求。当进刀时，凸轮的推程阶段运行，通过齿轮齿条传动带动钻头完成钻孔。通过杠杆的放大原理将凸轮的一段的运动幅度放大，达到项目要求。同时两个齿轮传动具有稳定性。弹簧使滚子和凸轮行成力闭合。根据设计思路得出草图 5。图 5由于原动机的速度太快直接带动的话不能满足要求，需要减速，这里采用齿轮减速，如图 6 所示。机械综合设计项目设计说明书- 5 -图 6第三章 机构运动分析3.1 确定凸轮尺寸构件 1 转速（转 分）H1(mm) H2(mm)钻削时的送进速度V(mm /S)钻削时钻头所受到的阻力 P(N)钻头其它行程受到阻力
8、P0(N)题 1 10 25 20 1.68 2300 0由于考虑到钻头的推程和回程之间的速度相反，为了避免产生刚性冲击，决定推程采用正弦加速度运动规律，回程采用等加速，等减速运动运动规律返回原来位置。设 为推程的时间， 为进刀 25mm 时的时间。0T1TooooQQ 19014275.1/6.32/8.19.49.1)2sin(4529.1m/m68.1021001122 ， 近 休 止 角 为， 远 休 止 角 为， 回 程 为推 程 为 秒 ， 由 上 述 数 据 可 得由 于 返 回 后 停则 推 程 的 平 均 速 度 为得求 钻 销 的 时 间钻 销 时 的 平 均 速 度 为返
9、 返 推sTsmKssTTHs摆杆 AB 的最大摆角为 考虑到摆角不能太大，因为 H=45mmAClH机械综合设计项目设计说明书- 6 -取 则 AC=86mmo30则凸轮运动轨迹为： oooo36034104128)1(627 2874030)2(sin1-27图 7建立直角坐标系，建坐标原点选在 O，x 轴沿 OA 方向，如图 8 所示。 为使主动件受力变小，则 AB 杆应当适当长一些。另 AB 为 200mm，凸轮基圆半径为 70mm，滚子半径为 10mm，则 OB 为 80mmmlllOBAOOB4.2158.arctn20o由上图中的几何关系可以写出机械综合设计项目设计说明书- 7 -)sin(co011 ABOBlyx2RO式中 cossini所以凸轮理论轮廓线的方程式为 )sin(cocossini 0ABOlyx因为滚子半径 ，所以凸轮实际轮廓线的方程式为mr10 2222)()(10dxdyydyx3.2 确定各构件尺寸由 n=10 r/min得 w= /3 rad/s T=6s而实际凸轮周期为 图 8ssT4.3920返总采用标准直齿圆柱齿轮（图 8） ，传动比 令小齿轮的齿数为76.12i20小z则 取模数 m=2.5 则13大z md305大小因为 AC=86mm机械综合设计项目设计说明书- 8 -选择模数 m=2.5 ，该齿轮齿数为 6923m
