四工位专用机床课程设计说明书(超详细)

设计任务书

设计任务：

1 按工艺动作过程拟定机构运动循环图

2 进行回转台间歇机构，主轴箱道具移动机构的选型，并进行机械运动方案评价和选择

3 按选定的电动机和执行机构的运动参数进行机械传动方案的拟定

4 对传动机构和执行机构进行运动尺寸设计

5 在2号图纸上画出最终方案的机构运动简图

6 编写设计计算说明书

设计要求：

1 从刀具顶端离开工件表面65mm位置，快速移动送进了60mm后，在匀速送进60mm （5mm刀具切入量，45mm工件孔深，10mm刀具切出量），然后快速返回。回程和工作行程的速比系数K=2。

2 生产率约每小时60件。

3 刀具匀速进给速度2mm/s，工件装、卸时间不超过10s。

4 执行机构能装入机体内。

机械运动方案设计

根据专用机床的工作过程和规律可得其运动循环图如下：

钻

头头进匀速60°快

钻0°240°

进

钻

头快退

工作台

转动

307.4°

位

销

插

入定定

位销

拔出工

作台静

止凸

轮钻397.4°

该专用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。其工作过程如下：

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接触工件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。

机械总体结构设计

机构运动循环图

机床工作运动模型

一、原动机构：

原动机选择Y132S-4异步电动机，电动机额定功率P=5.5KW,满载转速n=1440r/min。

二、传动机构：

传动系统的总传动比为i=n/n6,其中n6为圆柱凸轮所在轴的转速，即总传动比为1440/1。采用涡轮蜗杆减速机构（或外啮合行星减速轮系）减速。

三、执行部分总体部局：

执行机构主要有旋转工件卡盘和带钻头的移动刀架两部分，两个运动在工作过程中要保持相当精度的协调。因此，在执行机构的设计过程中分为，进刀机构设计、卡盘旋转机构和减速机构设计。而进刀机构设计归结到底主要是圆柱凸轮廓线的设计，卡盘的设计主要是间歇机构的选择。

在执行过程中由于要满足相应的运动速度，因此首先应该对于原动机的输出进行减速。下面先讨论减速机构传动比的确定：由于从刀具顶端离开工件表面65mm位置，快速移动送进了60mm后，在匀速送进60mm（5mm刀具切入量，45mm工件孔深，10mm刀具切出量），然后快速返回。要求效率是６０件／小时，刀架一个来回（生产１个工件）的时间应该是１分钟。根据这个运动规律，可以计算出电机和工作凸轮之间的传动比为1440/1。两种方案的传动比计算，参考主要零部件设计计算。

下面讨论执行机构的运动协调问题：有运动循环图可知，装上工件之后，进刀机构完成快进、加工、退刀工作，退后卡盘必须旋转到下一个工作位置，且在加工和退刀的前半个过程中卡盘必须固定不动，由于卡盘的工作位置为四个，还要满足间歇和固定两个工作，于是选择单销四槽轮机构（或棘轮机构、不完全齿轮机构与定位销协调）解

决协调问题，具体实现步骤参考“回转工作台设计”。由于进刀机构的运动比较复杂，因此要满足工作的几个状态，用凸轮廓线设计的办法比较容易满足。廓线的设计参考主要零部件设计计算。

机械传动系统设计

1、涡轮蜗杆减速器：

采用如图机构，通过涡轮蜗杆加上一个定轴轮系实现了：

2、外啮合行星齿轮减速器：

采用如图采用渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动，实现传动比：

3、定轴轮系减速器：

采用如图采用渐开线直齿圆柱齿轮啮合传动，实现：

min

/1r min /1440r n =

主轴

电机n

min

/1r min /1440r n =

主轴

电机n 外啮合行星轮系减速机构

涡轮蜗杆减速机构

1

23

456

78

定轴轮系减速机构

主要零部件的设计计算

一、减速机构设计：

方案一：涡轮蜗杆减速机构

结构图如下：

1、蜗杆：m=5mm d=40mm（机械原理，p346,表10-7）

2、涡轮：(d=mz) m=5mm z2=20 d2=100mm z4=36 d4=180mm

3、齿轮：此齿轮机构的中心距a=135mm,模数m=5mm，采用标准直齿圆柱

齿轮传动，z5=18,z6=36,ha*=1.0,(d=mz,d5=90mm,d6=180mm)

4、传动比计算：

1440

18

36

1

36

1

20

56

34

12

16

=

⨯

⨯

=

•

•

=i

i

i

i

方案二：外啮合行星齿轮减速器：

结构图如下：

涡轮蜗杆减速机构

1

23

45678

图示z 1=10, z 2=36, z 3=18, z 4=21, z 5=20, z 6=17, z 7=14, z 8=40 传动比计算：i 18=i 12i H6i 78 其中i 12= -z 2 /z 1=-36/10

i H6=1/i 6H

18

2017

21111356463

6⨯⨯-

=-=-=z z z z i i H

H

所以 3

360

17211820182011636=⨯-⨯⨯=-=

H

H i i

又i 78=-z 8/z 7=-40/12 所以144012

40

336010367861218=-••-=••=i i i i H 方案三：定轴轮系减速器

外啮合行星轮系减速机构