1、XXXX 大学机械原理课程设计说明书 1 1. 设计任务 1.1 设计题目：半自动钻床 设计加工某孔的半自动钻床。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。 1.2 初始条件 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/min) 工作节拍 （生产率） /（件/min） A 40 20 15 960 2 1.3 设计任务 1.半自动钻床一般至少包括凸轮机构、齿轮机构和连杆机构在内的三种机构。 2.设计传动系统并确定其传动比分配，画出传动系统图 3.画出半自动钻床的机构运动方案简
2、图和运动循环图。 4.凸轮机构的设计计算。按各凸轮机构的工作要求，自选从动件的运动规律，确定基 圆半径，校核最大压力角与最小曲率半径。对盘状凸轮要求用电算法计算出理论廓线、实 际廓线值。画出从动件运动规律线图及凸轮廓线图。 5.设计计算其他机构。 6.编写设计计算说明书。 1.4 设计提示 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.除动力头升降机构外，还需设计送料机构、定位机构。各机构运动循环要求见表 1。 表 1 机构运动循环要求 凸轮轴转角 10 20 30 45 60 75 90 270 300 360 送料 快进 休止 快退 休止 XXXX 大学机械原理课程设
3、计说明书 2 定位夹紧 休止 快进及夹紧 休止 快退 进刀 休止 快进 工进 快退 休止 3.可采用凸轮轴的方法分配协调各机构运动。 2. 工作原理及功能分解 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、进刀三部分组成。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 960r
4、/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。在下移之前有 一段休止时间，此段时间则用于送料和定位夹紧。其中动力头的行程为 15mm。 2.送料机构做水平的往复运动，工作行程是 40mm。初始时，送料机构迅速地将被加工 工件送到指定加工位置，稍作
5、停顿后立即返回，且其在工件的加工过程中保持休止。 3.定位夹紧机构在水平面内做近似垂直直线运动，在工件的加工过程中对工件起固定 的作用。其中夹紧装置的垂直行程为 20mm。 功能分解图： 原 动 机 输 出 动 力 变 速 齿 轮 机 构 送料机构功能 定位夹紧机构功能 送料、定位夹紧、 进刀依靠凸轮机构 协调工作 XXXX 大学机械原理课程设计说明书 3 3. 主运动机构选型与分析比较 根据前述设计要求：送料机构应做往复运动，并且必须保证工作行程中有快进、休止 和快退过程；定位夹紧机构有休止、快进及夹紧、休止和快退过程；进刀机构有休止、快 进、工进、快退和休止过程。此外三个机构之间还要满足随
6、着凸轮轴转角不同完成动作的 过程不同且相互配合。这些运动要求不一定完全能够达到，但必须保证三者之间相互满足 凸轮不同角度时的完好配合，以及送料机构的往复运动和进刀机构的往复循环与各个机构 的间歇运动。 4.1 减速传动功能 方案 A：采用定轴轮系减速传动。由于传动比=输入转速/输出转速=480 传动比过大， 故用二级减速传动。其中带传动起过载保护作用。 方案 A 4.2 进刀机构功能 进刀机构功能 XXXX 大学机械原理课程设计说明书 4 方案 B：采用一个直动滚子从动件盘行凸轮机构并结合滑块导杆传递齿轮齿条机构。 进刀时，凸轮在推程阶段运行，其通过机构传递带动齿轮齿条啮合，进而带动动力头完成 钻孔。导杆垂直移动的距离即为齿轮弧转动的角度，且齿轮齿条传动具有稳定性。 方案 B 4.3 送料机构功能 方案 C：采用一个直动滚子从动件盘行凸轮机构来完成送料机构的往复运动。通过凸 轮机构和导杆滑块实现送料时的快进、休止和快退的动作。由于采用了杠杆，故其能够完 成送料的较大传动距离
