【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 強(qiáng)度校核 11 凸輪壓力角驗(yàn)算 11 凸輪材料選擇 13 結(jié)束語(yǔ) 14 參考文獻(xiàn) 15 附錄 16 第一章 問(wèn)題的提出 項(xiàng)目背景 鉆床指主要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鉆頭軸向移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鉆床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工精度相對(duì)較低，可鉆通孔、盲孔，更換特殊刀具，可擴(kuò)、锪孔，鉸孔或進(jìn)行攻絲等加工。加工過(guò)程中工件不動(dòng)，讓刀具移動(dòng)，將刀具中心對(duì)正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng))。鉆床的特點(diǎn)是工件固定不動(dòng)，刀具做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主要分為立式鉆床、臺(tái)式鉆床、搖臂鉆床等等。該項(xiàng)目主要運(yùn)用于臺(tái)式鉆床。臺(tái)式鉆床簡(jiǎn)稱臺(tái)鉆，是一種體積小巧，操作簡(jiǎn)便，通常安裝在專(zhuān)用工作臺(tái)上使用的小型孔加工機(jī)床。臺(tái)式鉆床鉆孔直徑一般在13毫米以下，最大不超過(guò)16毫米。其主軸變速一般通過(guò)改變?nèi)菐г谒蛶л喩系奈恢脕?lái)實(shí)現(xiàn)，主軸進(jìn)給靠手動(dòng)操作。在臺(tái)式鉆床中，鉆床主軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般是用手操縱的，往往要耗費(fèi)許多時(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì)測(cè)算，在很多情況下，用于其它輔助工作的時(shí)間比真正用于鉆孔的時(shí)間多好幾倍，而用于操縱的時(shí)間又占其它輔助工作時(shí)間的31%～40%。因此，要提高生產(chǎn)率，就要對(duì)鉆床進(jìn)行自動(dòng)化改裝，其中的一個(gè)重要方面就是實(shí)現(xiàn)鉆削工作循環(huán)的自動(dòng)化，如果將送料、定位、進(jìn)刀都改成自動(dòng)化的，則會(huì)增加成本以及增大機(jī)構(gòu)體積等。該設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)鉆削工作循環(huán)的自動(dòng)化，即采用自動(dòng)送進(jìn)機(jī)構(gòu)，以減少操縱所用的時(shí)間。 設(shè)計(jì)要求 如圖1所示、設(shè)送進(jìn)機(jī)構(gòu)的輸入運(yùn)動(dòng)為構(gòu)件1的勻速回轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為n1，輸出運(yùn)動(dòng)為刀具（鉆頭）的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，行程為H＝H1＋H2，P為鉆削時(shí)所受到的阻力。原始數(shù)據(jù)如下表所示：構(gòu)件1轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) 分）H1(mm)H2(mm)鉆削時(shí)的送進(jìn)速度V(mm /S)鉆削時(shí)鉆頭所受到的阻力P(N)鉆頭其它行程受到阻力P0(N)題110252023000對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)的具體要求是3. 由A到B，刀具的行程為H1，為刀具趨近工件的行程，要求刀具具有較高的速度；4. 由B到C，刀具的行程為H2，為鉆削時(shí)的送進(jìn)行程。要求刀具能夠以勻速V或近似勻速送進(jìn)，以保證鉆孔動(dòng)作的完成和鉆孔質(zhì)量；5. 由C返回到A，刀具的行程H＝H1＋H2，為刀具的抬起（退回）行程，要求刀具具有較高的速度，其平均速度與鉆削時(shí)的平均速度之比（行程速比系數(shù)）K達(dá)到或接近于2；6. 刀具退回到A時(shí)，能夠在此位置停歇2秒左右，以便裝卸工件。除了以上運(yùn)動(dòng)要求外，還要求機(jī)構(gòu)具有良好的傳動(dòng)性能，結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。(3) 設(shè)計(jì)方案的選擇本題目主要是要求機(jī)構(gòu)：① 實(shí)現(xiàn)將主動(dòng)件的單向均速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榈毒叩闹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)；② 實(shí)現(xiàn)一定的行程速比系數(shù)；③ 實(shí)現(xiàn)刀具的間歇運(yùn)動(dòng)。下面將工程常用的能夠?qū)崿F(xiàn)上述要求的機(jī)構(gòu)歸結(jié)如下： （1）將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿?dòng)的機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)：如對(duì)心（偏置）曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。（如圖2） 圖 2 凸輪機(jī)構(gòu)：如直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)。（如圖3） 圖 3齒輪機(jī)構(gòu)：如齒輪——齒條機(jī)構(gòu)。（如圖4） 圖 4 組合機(jī)構(gòu)：如凸輪——連桿組合機(jī)構(gòu)，齒輪——連桿組合機(jī)構(gòu)。 （2）具有急回特性的機(jī)構(gòu)連桿機(jī)構(gòu)：如曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu) （3）實(shí)現(xiàn)間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)（2） 凸輪機(jī)構(gòu)：（3） 利用連桿軌跡曲線實(shí)現(xiàn)的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)（4） 組合機(jī)構(gòu)：如齒輪——連桿組合機(jī)構(gòu)，凸輪——連桿組合機(jī)構(gòu)。（5） 棘輪機(jī)構(gòu)（6） 槽輪機(jī)構(gòu)（7） 不完全齒輪機(jī)構(gòu) 本項(xiàng)目采用方案通過(guò)使用擺動(dòng)滾子從動(dòng)件盤(pán)形凸輪機(jī)構(gòu)以及齒輪傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)達(dá)到要求。當(dāng)進(jìn)刀時(shí)，凸輪的推程階段運(yùn)行，通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)帶動(dòng)鉆頭完成鉆孔。通過(guò)杠桿的放大原理將凸輪的一段的運(yùn)動(dòng)幅度放大，達(dá)到項(xiàng)目要求。同時(shí)兩個(gè)齒輪傳動(dòng)具有穩(wěn)定性。彈簧使?jié)L子和凸輪行成力閉合。根據(jù)設(shè)計(jì)思路得出草圖5。 圖 5由于原動(dòng)機(jī)的速度太快直接帶動(dòng)的話不能滿足要求，需要減速，這里采用齒輪減速，如圖6所示。 圖 6第三章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 確定凸輪尺寸構(gòu)件1轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn) 分）H1(mm)H2(mm)鉆削時(shí)的送進(jìn)速度V(mm /S)鉆削時(shí)鉆頭所受到的阻力P(N)鉆頭其它行程受到阻力P0(N)題110252023000由于考慮到鉆頭的推程和回程之間的速度相反，為了避免產(chǎn)生剛性沖擊，決定推程采用正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，回程采用等加速，等減速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律返回原來(lái)位置。設(shè)為推程的時(shí)間，為進(jìn)刀25mm時(shí)的時(shí)間。擺桿AB的最大擺角為 考慮到擺角不能太大，因?yàn)镠=45mm取 則AC=86mm則凸輪運(yùn)動(dòng)軌跡為： 圖 7建立直角坐標(biāo)系，建坐標(biāo)原點(diǎn)選在O，x軸沿OA方向，如圖8所示。 為使主動(dòng)件受力變小，則AB桿應(yīng)當(dāng)適當(dāng)長(zhǎng)一些。另AB為200mm，凸輪基圓半徑為70mm，滾子半徑為10mm，則 OB為80mm 由上圖中的幾何關(guān)系可以寫(xiě)出 式中所以凸輪理論輪廓線的方程式為因?yàn)闈L子半徑，所以凸輪實(shí)際輪廓線的方程式為 確定各構(gòu)件尺寸由n=10 r/min得w=π/3 rad/s T=6s而實(shí)際凸輪周期為 圖 8采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪（圖8），傳動(dòng)比 令小齒輪的齒數(shù)為則 取模數(shù)m= 則因?yàn)锳C=86mm選擇模數(shù)m= ，該齒輪齒數(shù)為最后兩個(gè)齒輪的作用是使凸輪的推程和道具的進(jìn)刀一致，所以這對(duì)齒輪采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。取m=而齒條長(zhǎng)度必大于45mm 加上余量取齒條長(zhǎng)度為55mm綜上可得（如圖9） 圖 9（3） 機(jī)構(gòu)仿真運(yùn)用凸輪參數(shù)化仿真軟件可得出各種數(shù)據(jù)（見(jiàn)附表）根據(jù)數(shù)據(jù)用excel繪制凸輪輪廓：（如圖10） 圖 10 凸輪角度—角位移曲線為：（如圖11） 圖 11 凸輪角度—速度曲線為：（如圖12） 圖 12凸輪角度—加速度曲線為：（如圖13） 圖 13 鉆頭運(yùn)動(dòng)曲線由于鉆頭的位移H= 所以鉆頭的時(shí)間—位移曲線為：（如圖14） 圖 14鉆頭的時(shí)間—速度曲線為：（如圖15） 圖 15鉆頭的時(shí)間—加速度曲線為：（如圖16） 圖 16 第五章 強(qiáng)度校核 凸輪壓力角驗(yàn)算有數(shù)據(jù)可得壓力角的分布圖為：（圖17） 圖 17由圖可知推程階段最大壓力角為，回程最大壓力角為，根據(jù)仿真軟件可得以下結(jié)論：（如圖18） 圖 18 凸輪材料選擇凸輪材料、公差及表面粗糙度 1 凸輪和從動(dòng)件接觸端常用材料、熱處理及極限應(yīng)力σHO 凸輪工作條件：低速輕載 凸輪材料：450 從動(dòng)件接觸端材料：45 凸輪轉(zhuǎn)速n=結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)將近一個(gè)學(xué)期的努力，將半自動(dòng)鉆長(zhǎng)送進(jìn)機(jī)構(gòu)完成。通過(guò)這次機(jī)械綜合設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題，看到了自身不足，同時(shí)也收獲了很多東西。1. 通過(guò)這次綜合設(shè)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)自身對(duì)機(jī)械原理理論知識(shí)的學(xué)習(xí)存在一定的誤區(qū)，尤其在做針對(duì)實(shí)際工程需要的設(shè)計(jì)不能將理論與實(shí)踐融會(huì)貫通，不能靈活運(yùn)用現(xiàn)有的知識(shí)，解決我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。2. 在送進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案的確定過(guò)程中，我們不能綜合運(yùn)用現(xiàn)有知識(shí)，從各方面去分析方案的優(yōu)缺點(diǎn)，確定最合適的設(shè)計(jì)方案。但是，經(jīng)過(guò)這次綜合訓(xùn)練，我們的思維得到了很好的鍛煉，通過(guò)在設(shè)計(jì)中查閱不同課程、不同學(xué)科的資料，工程意識(shí)也得到了很好的培養(yǎng)。3. 通過(guò)這次機(jī)械綜合設(shè)計(jì)，我們的創(chuàng)新能力有所提高，更增加了創(chuàng)造的激情，總是希望不斷的改進(jìn)，追求完美。在這次綜合設(shè)計(jì)中，我們還初步熟悉了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，積累了初步的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。4. 在這次機(jī)械綜合設(shè)計(jì)中，我們不僅用到了機(jī)械原理和機(jī)構(gòu)學(xué)中的知識(shí)，也用到了各種軟件，如Matlab、Pro/E、Excel等，這讓我們明白機(jī)械綜合設(shè)計(jì)要注重多學(xué)科的交叉，多學(xué)科交叉也是今后機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)趨勢(shì)。最后，我們要感謝謝進(jìn)老師，是他的支持和指導(dǎo)，是他給了我莫大的支持和幫助！參考文獻(xiàn)[1] 謝進(jìn) 萬(wàn)朝燕 . 北京：高等教育出版社，2004.；[2] ：西南交大出版社，2007年.；[3] ：不詳，不詳.；附錄凸輪參數(shù)化仿真軟件數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)角θ(度)壓力角α(度)工作輪廓Xn工作輪廓Yn工作輪廓rn工作輪廓φn(度)位移速度加速度