工位专用机床机械原理课程设计.docx
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1、目录一 功能分解和运动分析2二 执行机构选型4三 传动机构选型5四 机械整体运动方案的选择7五 机械运动方案简图10六 机械运动方案的计算11七 仿真运动及图表分析15八 课程设计小结17九 参考文献18一、功能分解和运动分析1.功能分解通过对设计任务的了解,可以看出,四工位专用机床的加工部分可以分为如下几个工艺动作:1)安装工作台的间歇转动。2)安装刀具的主轴箱应按要求进行静止、快进、进给、快退的工艺动作。3)刀具转动。画出四工位专用机床的动作要求图。其中4位置为铰孔位置,1位置为装卸工件,2位置为钻孔位置,3位置为扩孔位置。 如表1所示根据工艺动作推出其工作循环为: 四工位专用机床工作台间
2、歇转动主轴箱进、退刀动作(快进、匀速进给、快退)刀具转动表1 四工位专用机床功能图同时得到四工位专用机床的树状功能图(如下图)该专用要求机床要求三个动作的协调运行,即刀架进给、卡盘旋转和卡盘的定位。要确保在刀具与工件接触时卡盘固定不动,刀具退出工件到下次工作前完成卡盘旋转动作。几个动作必须协调一致,并按照一定规律运动。2.运动分析通过合适的减速机构以及轮系机构,使工作台进行每次旋转90的间歇运动。1.电动机作为驱动,通过减速器与其他轮系传动将符合要求的转速传递给工作回转台上的间歇机构,使其间歇转动。2.在间歇机构开始一次循环时,安装并夹紧工件,间歇机构从0转至90。3.间歇机构从 90转至 1
3、80 ,主轴箱完成一次工作循环(快进、刀具匀速送进和快退)。4.间歇机构从180 转至 270 ,主轴箱完成一次工作循环(快进、刀具匀速送进和快退)。5.间歇机构从 270 转至 360 ,主轴箱完成一次工作循环(快进、刀具匀速和快退),并将加工好的工件取下。时间(s)0-22-2222-3232-48主轴箱运动情况快速前进60mm匀速前进60mm快速退刀120mm间歇机构运动情况静止顺时针转过90(用时3s)静止表2 四工位专用机床执行机构的运动循环图说明:上图表明了工作台和主轴箱配合运动,主轴箱快速进刀60mm用时2s,匀速进刀60mm用时30s,快速回程120mm用时16s。当主轴箱快速
4、退刀时工作台转动由090这样保证不会刀具与工件相撞,每转动90主轴箱往返一次,转动用时12s剩下36s静止。二、执行机构选型根据回转台间歇转动机构、主轴箱刀具移动机构的执行动作和结构特点,可以选择如表格3所示的执行机构:匹配机构123回转台间歇转动运动不完全齿轮机构槽轮机构棘轮机构主轴箱刀具移动运动凹槽圆柱凸轮移动推杆盘形凸轮凸轮连杆机构表3 执行机构表对于工作台间歇机构的选择,为了保持传动的平稳和精度,可以选择槽轮机构或不完全齿轮机构;而对于主轴箱移动机构的选择,为了保持运动的精度和尽量减少冲击可以选择凹槽圆柱凸轮机构或移动推杆盘形凸轮与摆动滑块机构。三、传动机构选型由机构的运动情况分析得,
5、机构的运动要求机构平稳运行,结合市场上提供的电动机转速及经济性,本设计用1200r/min的电动机。整个传动机的传动比为k=960,故需要分别引入减速机构来满足工作台间隙运动和主轴箱移动的运动要求.根据减速动作的精度和平稳要求,列出常用的减速机构:方案一:带传动加复合轮系减速器。方案二:采用外啮合行星齿轮减速器。 带传动加复合轮系传动系统的优势,更加平稳,噪声小,效率较高;相对于外啮合行星齿轮传动,带传动效率高,更换简单,降速较快,不易损坏,而且成本低。四、机械整体运动方案的选择1.方案的设计匹配机构123回转台间歇运动机构不完全齿轮机构槽轮机构棘轮机构主轴箱刀具移动机构移动推杆圆柱凸轮移动推
6、杆盘形凸轮凸轮连杆机构传动机构带传动加复合轮系减速器外啮合行星齿轮减速器从以上方案中进行综合评价,综合评价指标为: 1)是否满足预定的运动要求。 2)运动链机构的顺序安排是否合理; 3)运动精确。 4)制造难易; 5)成本高低。 6)是否满足环境,动力源,生产条件等的限制条件; 根据以上的标准,大致可以选出三种运动方案,依次为:方案一:槽轮机构和移动推杆圆柱凸轮,如下图:槽轮机构方案二:不完全齿轮机构和移动推杆盘形圆柱凸轮,如下图方案三:不完全齿轮机构和摆动推杆盘形凸轮与摆杆滑块机构,如下图2.方案的比较综合评价优缺点:缺点: 方案一:圆柱凸轮制造成本高;行程大时,运动灵活性较差; 力的作用点
7、相对导轨产生有害力矩。 方案二:凸轮直接驱动升程大;凸轮机构外露,影响外观。制造困难。 方案三: 放大行程,力减小,长摆杆刚度差;摆杆端部水平分速度不是匀速;摆动变移动,不易设计计算。优点:方案一:可以精准传动,槽轮运转稳定且精确。圆柱凸轮运行平稳、精确,可以精确的控制机床主轴箱的往复运动,噪声小,结构紧凑。方案二:容易更换,易改装及变换尺寸,传动简单功率高。方案三;结构简单,成型后重量轻,凸轮曲线的精确性好。综合以上所述:选定方案一因为工位位置必须精确,这直接影响工件的质量,而方案一可以达到这一要求。根据以上综合评价指标,最后选择出以下较好的方案:槽轮机构+凹槽圆柱凸轮机构。五、机械运动方案
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