【正文】 寸可以滿足設(shè)計要求，即滑塊的左右運(yùn)動為40，ABCD的極位夾角為12度。第八章 方案評價 1 運(yùn)動鏈的選擇 選擇帶傳動代替原來的齒輪傳動不僅能夠滿足動力傳動的要求，同樣可以節(jié)省機(jī)構(gòu)占用空間，簡化機(jī)械的構(gòu)造，降低制造的費用，減輕機(jī)構(gòu)的重量，有利于降低成本提高機(jī)械效率?？梢詼p少各個零件制造誤差而形成的運(yùn)動鏈的運(yùn)動累計誤差，從而提高零件加工的工藝性和工作可靠性，提高傳動精度。因此，在選型的時候有時寧可采用具有較小設(shè)計誤差但結(jié)構(gòu)簡單的近似機(jī)構(gòu)，而不是采用理論上沒有誤差但結(jié)構(gòu)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)。此外，為了減少構(gòu)件的數(shù)目還有利于提高系統(tǒng)的剛性。因此此方案中采取了機(jī)構(gòu)簡單實際工作軌跡近似的裝置代替了理論上完全達(dá)到要求而實際設(shè)計制造很不方便的機(jī)構(gòu)。2 傳動比的分配 運(yùn)動鏈的傳動比的分配是否合理將直接影響機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸。采用渦輪蝸桿結(jié)合定軸齒輪結(jié)構(gòu)代替星系結(jié)構(gòu)不僅可以滿足大幅度減速的要求，同樣可以減少空間的浪費和材料的使用，節(jié)約成本。在安排傳動比分配的時候運(yùn)動鏈逐級減速，可以使得各級中間軸有較高的轉(zhuǎn)速及較小的轉(zhuǎn)矩，從而可以使軸及軸上零件有較小的尺寸，是機(jī)構(gòu)較為緊湊。3動力源的選擇1：對于小功率傳動，應(yīng)在考慮滿足性能的需要下，選用結(jié)構(gòu)簡單的傳動裝置，盡可能降低初始費用。2：對大功率傳動，應(yīng)優(yōu)先考慮傳動的效率，節(jié)約能源，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費用和維修費用。3：當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速時，若能與動力機(jī)調(diào)速比相適應(yīng)，可直接連接或采用定傳動比的傳動裝置；當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速范圍大。用動力機(jī)調(diào)速不能滿足機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)性要求時，則應(yīng)采用變傳動比傳動；除執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求連續(xù)變速外，盡量采用有級變速。 4：執(zhí)行機(jī)構(gòu)上載荷變化頻繁，且可能出現(xiàn)過載，這時應(yīng)加過載保護(hù)裝置。5：主，從動軸要求同步時，應(yīng)采用無滑動的傳動裝置。6：動裝置的選用必須與制造水平相適應(yīng)，盡可能選用專業(yè)廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)傳動裝置，加減速器，變速器和無級變速器等。參考文獻(xiàn)：[1]裘建新編著的《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》. 北京:高等教育出版社,2005[ 2 《機(jī)械原理》程友聯(lián)。中國農(nóng)業(yè)出版社。2007半自動鉆床目錄設(shè)計任務(wù)書21. 設(shè)計工作原理42. 功能分解圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作分解圖63. 運(yùn)動方案的選擇與比較94. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動總體方案圖（機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖）105. 工作循環(huán)圖166. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計過程及尺寸計算187. 凸輪設(shè)計分段圖．輪廓圖．設(shè)計結(jié)果218. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析計算機(jī)輔助設(shè)計流程259. 程序清單（主程序和子程序）2610. 十一運(yùn)行結(jié)果及運(yùn)動線圖3111. 設(shè)計總結(jié)3212 參考資料33　設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目及原始數(shù)據(jù)設(shè)計加工所示工件ф12mm孔的半自動鉆床。進(jìn)刀機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)動力頭的升降，送料機(jī)構(gòu)將被加工工件推入加工位置，并由定位機(jī)構(gòu)使被加工工件可靠固定。 二、設(shè)計要求及方案提示要求設(shè)計該半自動鉆床的送料、定位、及進(jìn)刀的整體傳動系統(tǒng)。其中：，設(shè)計者只需考慮動力頭的進(jìn)刀（升降）運(yùn)動。2. 除動力頭升降機(jī)構(gòu)外，還需要設(shè)計送料機(jī)構(gòu)、定位機(jī)構(gòu)。各機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)要求見下表。3. 可采用凸輪軸的方法分配協(xié)調(diào)各機(jī)構(gòu)運(yùn)動。機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)要求表 10186。20186。30186。45186。60186。75186。90186。105186。～270186。300186。360186。送料快進(jìn)休止快退休止定位休止快進(jìn)休止快退休止進(jìn)刀休止快進(jìn)快進(jìn)快退休止三、設(shè)計任務(wù)、齒輪機(jī)構(gòu)在內(nèi)的三種機(jī)構(gòu)；，并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖；3. 圖紙上畫出半自動鉆床的機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案簡圖和運(yùn)動循環(huán)圖；。按各凸輪機(jī)構(gòu)的工作要求，自選從動件的運(yùn)動規(guī)律，確定基圓半徑，校核最大壓力角與最小曲率半徑。對盤狀凸輪要用電算法計算出理論廓線、實際廓線值。畫出從動件運(yùn)動規(guī)律線圖及凸輪廓線圖；；；一、所設(shè)計的機(jī)構(gòu)工作原理:該系統(tǒng)由電機(jī)驅(qū)動，通過變速傳動將電機(jī)的1450r/min降到主軸的2r/min，與傳動軸相連的各機(jī)構(gòu)控制送料，定位，和進(jìn)刀等工藝動作，最后由凸輪機(jī) 通過齒輪傳動帶動齒條上下平穩(wěn)地運(yùn)動,這樣動力頭也就能帶動刀具平穩(wěn)地上下移動從而保證了較高的加工質(zhì)量，具體的選擇原理和工作原理如下：（1） 原動機(jī)的分類原動機(jī)的種類按其輸入能量的不同可以分為兩類：A一次原動機(jī) 此類原動機(jī)是把自然界的能源直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，因此稱為一次原動機(jī)。屬于此類原動機(jī)的有柴油機(jī)，汽油機(jī)，汽輪機(jī)和燃汽機(jī)等。B二次原動機(jī) 此類原動機(jī)是將發(fā)電機(jī)等能機(jī)所產(chǎn)生的各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，因此稱為二次原動機(jī)。屬于此類原動機(jī)的有電動機(jī)，液壓馬達(dá)，氣壓馬達(dá)，汽缸和液壓缸等。（2） 選擇原動機(jī)時需考慮的因素：1：考慮現(xiàn)場能源的供應(yīng)情況。2：考慮原動機(jī)的機(jī)械特性和工作制度與工作相匹配。3：考慮工作機(jī)對原動機(jī)提出的啟動，過載，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，調(diào)速和控制等方面的要求。4：考慮工作環(huán)境的影響。5：考慮工作可靠，操作簡易，維修方便。6：為了提高機(jī)械系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，須考慮經(jīng)濟(jì)成本：包括初始成本和運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)成本。綜上所述，在半自動鉆床中最益選擇二次原動機(jī)中的電動機(jī)作為原動件。（1）傳動機(jī)構(gòu)的作用1：把原動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩變換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的轉(zhuǎn)矩或力。2：把原動機(jī)輸出的速度降低或提高，以適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需要。3：用原動機(jī)進(jìn)行調(diào)速不經(jīng)濟(jì)和不可能時，采用變速傳動來滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常調(diào)要求4：把原動機(jī)輸出的等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變5：實現(xiàn)由一個或多個動力機(jī)驅(qū)動或若干個速度相同或不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。6：由于受機(jī)體的外形，尺寸的限制，或為了安全和操作方便，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不宜與原動機(jī)直接連接時，也需要用傳動裝置來聯(lián)接。（2）傳動機(jī)構(gòu)選擇的原則1：對于小功率傳動，應(yīng)在考慮滿足性能的需要下，選用結(jié)構(gòu)簡單的傳動裝置，盡可能降低初始費用。2：對大功率傳動，應(yīng)優(yōu)先考慮傳動的效率，節(jié)約能源，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費用和維修費用。3：當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速時，若能與動力機(jī)調(diào)速比相適應(yīng)，可直接連接或采用定傳動比的傳動裝置；當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速范圍大。用動力機(jī)調(diào)速不能滿足機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)性要求時，則應(yīng)采用變傳動比傳動；除執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求連續(xù)變速外，盡量采用有級變速。 4：執(zhí)行機(jī)構(gòu)上載荷變化頻繁，且可能出現(xiàn)過載，這時應(yīng)加過載保護(hù)裝置。5：主，從動軸要求同步時，應(yīng)采用無滑動的傳動裝置。6：動裝置的選用必須與制造水平相適應(yīng)，盡可能選用專業(yè)廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)傳動裝置，加減速器，變速器和無級變速器等。二．功能分解圖，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作一．功能分解圖如下圖圖31二繪制機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能圖32 選用經(jīng)濟(jì)成本相對較低，而且具有傳動效率高,結(jié)構(gòu)簡單,傳動比大的特點,可滿足具有較大傳動比的工作要求，故我們這里就采用行星輪系來實現(xiàn)我設(shè)計的傳動。由于我們設(shè)計的機(jī)構(gòu)要有間歇往復(fù)的運(yùn)動，有當(dāng)凸輪由近休到遠(yuǎn)休運(yùn)動過程中,定位桿就阻止了工件滑動，當(dāng)凸輪由遠(yuǎn)休到近休運(yùn)動過程中可通過兩側(cè)的彈簧實現(xiàn)定位機(jī)構(gòu)的回位,等待送料,凸輪的循環(huán)運(yùn)動完成了此功能。、進(jìn)料也要要求有一定的間歇運(yùn)動，我們可以用圓錐齒輪來實現(xiàn)換向，然后通過和齒輪的嚙合來傳遞，再在齒輪上安裝一個直動滾子從動件盤型凸輪機(jī)構(gòu),用從動件滾子推桿的直線往復(fù)運(yùn)動實現(xiàn)進(jìn)料。 采用凸輪的循環(huán)運(yùn)動,推動滾子使?jié)L子擺動一個角度,在杠桿的另一端焊接一個 圓弧齒輪,圓弧齒輪的擺動實現(xiàn)齒輪的轉(zhuǎn)動,齒輪的轉(zhuǎn)動再帶動動力頭的升降運(yùn)動實現(xiàn)進(jìn)刀.根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)動轉(zhuǎn)換功能圖（圖32）可構(gòu)成形態(tài)學(xué)矩陣如表（表33）。由表33所示的形態(tài)學(xué)矩陣可以求出半自動鉆床系統(tǒng)運(yùn)動方案數(shù)為： 333333＝729根據(jù)功能原理，工藝分解過程及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇，確定了以下運(yùn)動方案，三．運(yùn)動方案的選擇與比較方案的分析與比較： (1) 減速機(jī)構(gòu)： 由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是1450r/min，而設(shè)計要求的主軸轉(zhuǎn)速為2r/min，利用行星輪進(jìn)行大比例的降速，然后用圓錐齒輪實現(xiàn)方向的轉(zhuǎn)換。圖41（3） 對比機(jī)構(gòu)：對比機(jī)構(gòu)：定軸輪系傳動；傳動比 =n輸入/n輸出 =700 傳動比很大，要用多級傳動。如圖42. 圖42(3) 進(jìn)刀機(jī)構(gòu) ，當(dāng)進(jìn)刀的時候，凸輪在推程階段運(yùn)行，擺桿轉(zhuǎn)動的幅度也是等于齒廓轉(zhuǎn)動的幅度，兩個齒輪來傳動也具有穩(wěn)性。圖43（4） 對比機(jī)構(gòu)： 在擺桿上加一個平行四邊行四桿機(jī)構(gòu)，這樣也可以來實現(xiàn)傳動，但是當(dāng)加了四桿機(jī)構(gòu)以后并沒有達(dá)到改善傳動的效果，只是多增加了四桿機(jī)構(gòu)，為了使機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能完成需要的傳動，所以選擇了一個擺動滾子從動件盤行凸輪機(jī)構(gòu)。圖44（5） 送料系統(tǒng)：采用一個六桿機(jī)構(gòu)來代替曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，由于設(shè)計的鉆床在空間上傳動軸之間的距離有點大，故一般四桿機(jī)構(gòu)很難實現(xiàn)這種遠(yuǎn)距離的運(yùn)動。再加上用四桿機(jī)構(gòu)在本設(shè)計中在尺寸上很小。所以考慮到所設(shè)計的機(jī)構(gòu)能否穩(wěn)定的運(yùn)行因此優(yōu)先選用了如下圖的六桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)。由于本設(shè)計送料時不要求在傳動過程中有間歇，所以不需要使用凸輪機(jī)構(gòu)。如圖45。圖45（6）對比機(jī)構(gòu)：所選用的對比四桿機(jī)構(gòu)如下圖(圖46)，由于在空間上軸與軸之間的距離較大，但選用下來此四桿的尺寸太小。故優(yōu)先選用六桿機(jī)構(gòu)。 圖46（7）定位系統(tǒng)：定位系統(tǒng)采用的是一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，因為定位系統(tǒng)要 有間歇，所以就要使用凸輪機(jī)構(gòu)，但如果是平底推桿從動件，則凸輪就會失真，若增加凸輪的基圓半徑，那么凸輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)就會很大，也不求實際，所以就采用一個偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它就可以滿足我們的實際要求了。圖47（8）對比機(jī)構(gòu)：采用彈力急回間歇機(jī)構(gòu)來代替偏置直動滾子從動件盤型凸輪，它是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成單側(cè)停歇的往復(fù)運(yùn)動。這樣也可以完成實際要求，但是為了使設(shè)計的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，又能節(jié)省材料，所以還是選偏置直動滾子從動件盤型凸輪來完成定位。圖48（機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖） 根據(jù)前面表33中實線連接的方案的運(yùn)動簡圖確定本設(shè)計中半自動鉆床的總體方案圖如圖51圖51五．工作循環(huán)圖圖51所示的機(jī)械系統(tǒng)方案的執(zhí)行件需要進(jìn)行運(yùn)動協(xié)調(diào)設(shè)計其運(yùn)動循環(huán)如圖61凸輪軸轉(zhuǎn)角00～10001000～15001500～27002700～30003000～3600送料 快進(jìn) 快退定位 休止 快進(jìn) 休止 快退進(jìn)刀 休止 快進(jìn) 慢進(jìn) 休止 快退圖61六．執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計過程及尺寸計算1．送料機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)采用如下分析送料連桿機(jī)構(gòu)：采用如下機(jī)構(gòu)來送料，根據(jù)要求，進(jìn)料機(jī)構(gòu)工作行程為40mm，可取ABCD4桿機(jī)構(gòu)的極位夾角為12度，則由得K=，急回特性不是很明顯，但對送料機(jī)構(gòu)來說并無影響。 各桿尺寸：（如圖61） AB= BC= CD=60 DA=60 CE=40 EF=8該尺寸可以滿足設(shè)計要求，即滑塊的左右運(yùn)動為40，ABCD的極位夾角為12度。圖61： (1).由進(jìn)刀規(guī)律，我們設(shè)計了凸輪擺桿機(jī)構(gòu)，又以齒輪齒條的嚙合來實現(xiàn)刀頭的上下運(yùn)動； (2).用凸輪擺桿機(jī)構(gòu)和圓弧形齒條所構(gòu)成的同一構(gòu)件，凸輪擺桿從動件的擺動就可以實現(xiàn)弧形齒條的來回擺動，從而實現(xiàn)要求；采用滾子盤行凸輪，且為力封閉凸輪機(jī)構(gòu)，； (3).弧形齒條所轉(zhuǎn)過的弧長即為刀頭所運(yùn)動的的距離。具體設(shè)計步驟如下： ,設(shè)計凸輪基圓半徑r0=40mm，中心距A=80mm，擺桿長度d=65mm，最大擺角β為18176。,凸輪轉(zhuǎn)角λ=060176。,β=0176。凸輪轉(zhuǎn)角λ=60176。270176。，刀具快進(jìn)，β=5176。，凸輪轉(zhuǎn)角λ=270176。300176。；凸輪轉(zhuǎn)角λ=300176。360176。，β=0176。,根據(jù)