机械原理课程设计-专用机床的刀具进给机构和工作台转位机构设计【全套图纸】.doc

机械原理课程设计说明书目录全套图纸，加153893706设计任务分析（1）机床结构和工作原理（2）圆柱凸轮（4）小凸轮（7）定位机构（8）槽轮机构（9）自我鉴定（9）附录1(五次多项式求解程序) （10）附录2(圆柱凸轮程序)（11）附录3（定位凸轮C程序）（14）设计任务分析一：工作原理及工艺动作过程四工位专用机床是在四个工位上分别完成工件的装卸、钻孔、扩孔、铰孔工作的专用加工设备。机床的执行动作有两个：一是装有工件的回转工作台的间歇转动；二是装有三把专用刀具的主轴箱的往复移动（刀具的转动由专用电机驱动）。两个执行动作由同一台电机驱动，工作台转位机构和主轴箱往复运动机构按动作时间顺序分支并列，组合成一个机构系统。二：原始数据及设计要求（）刀具顶端离开工作表面65mm，快速移动送进60mm后，再匀速送进60mm（包括mm刀具切入量、45mm工件孔深、10mm刀具切出量，如右图所示），然后快速返回。回程和进程的平均速度之比K=2。（）刀具匀速进给速度为3mm/s，工件装卸时间不超过10s。（）机床生产率每小时约75件。（）执行机构及传动机构能装入机体内。（）传动系统电机为交流异步电动机。三：任务分析(1) 为了达到进给要求，适宜用凸轮机构来控制钻头的运动。由于刀具匀速进给速度为3mm/s，所以就要求凸轮的转速为每四十八秒一转。(2) 考虑到加工的精密稳定性，本机床的传动机构宜多采用齿轮。并且凸轮的运动中不应出现刚性冲击，要选择合适的运动规律，如五次多项式。(3) 为实现工作台的间歇运动，可以选择槽轮机构。(4) 为保证钻头加工位置的准确，还应该设计定位机构。(5) 最后需要绘制出至少两张A1图来表达本机床的设计思想。分别为机箱传动图、槽轮机构和定位机构既工作台转位机构和定位机构。四：设计流程1.专用机床的刀具进给机构方案图及运动循环图。2.设计工作台转位机构及定位机构方案图及运动循环图。3.设计圆柱凸轮机构。4.设计定位凸轮机构。5.凸轮机构设计计算，选择和设计从动件的运动规律。6.编写设计说明书。机床结构和工作原理一：四工位专用机床工作原理及外形尺寸专用机床旋转工作台有四个工作位置、（如下图所示），分别对应工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔。主轴箱上装有三把刀具，对应于工位的位置装钻头，的位置装扩孔钻，的位置装铰刀。刀具由专用电动机驱动绕其自身轴线转动。主轴箱每向左移动送进一次，在四个工位上分别完成相应的装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔工作。当主轴箱右移（退回）到刀具离开工件后，工作台回转90度，然后主轴箱再次左移，这时，对其中每一个工件来说，它进入了下一个工位的加工，依次循环四次，一个工件就完成装、钻、扩、铰、卸等工序。由于主轴箱往复一次，在四个工位上同时进行工作，所以每次就有一个工件完成上述全部工序。二：本机床的内部结构和相关参数。（1）本机床采用的是每分钟1420转的交流异步电机，通过皮带传动、齿轮行星轮系和一系列的定轴轮系将转速降为每四十八秒1转，钻头的进给通过齿条传动，运动平稳。具体结构如下：（2）各机件类型及参数（单位mm）编号零件类型属性编号零件类型属性1插销轮R=60 12圆柱齿轮模数2齿数722小凸轮R=130 h=2013圆柱齿轮模数2齿数183槽轮R=169.714圆柱齿轮模数2齿数714拨 轮R=121.615圆柱凸轮R=125 L=1505圆柱齿轮模数2齿数6816滚子R=156圆柱齿轮模数2齿数1717小齿条模数2齿数147圆柱齿轮模数2齿数1718a/b圆柱齿轮模数2Z=22/668圆柱齿轮模数2齿数10219大齿条模数2齿数459圆柱齿轮模数2齿数3620电机2.2kw /1420转10圆柱齿轮模数2齿数14221带轮Z型D=5011圆柱齿轮模数2齿数2022带轮SPZ型D=16023滚子D=16（3）各轮的转速电机1420转每分；22处，齿轮6为443.75转每分；杆8-11.处11.75转每分；圆柱凸轮；小凸轮，拨轮均为48秒每转；插销轮，槽轮为48秒1/4转。齿轮13/14采用正变位，R13=18.60674,x=0.338;R14=73.39326,x=1.3338.用来保证安装轴在同一条水平线上，利于安装。5.6.7.8为2K-H行星轮系，该转动比为25，其效率为90.4%，且为同轴。刀具进程回程刀具在工件外刀具在工件内刀具在工件外工作台转位静止转位圆柱凸轮进程回程近休定位凸轮远休回程近休进程远休槽轮转动静止转动(4) 行程循环圆柱凸轮一：圆柱凸轮的参数：通常直动滚子从动件的圆柱凸轮的许用压力角=25度-35度。过理论廓曲线上任意一点做法线nn, nn与y轴的夹角即为机构的压力角。因此基圆柱半径必须满足 半径大于等于最大速度比上角速度与许用压力角正弦的积。既公式另外大速度，可减小圆柱凸轮的行程，故在18a/b处两齿轮的比值为3，由此计算得出其半径为95.44mm，经过考虑取半径为125mm，长度取150mm。二：主凸轮轮廓线及其运动曲线 凸轮廓线（1）快进行程045度，五次多项式曲线；（2）工进行程45170度，一次多项式曲线 170195度，五次多项式曲线；（3）快回行程195292.5度，正弦加速度曲线； （4）近休292.5360度。（方程来自机械原来（孙恒 陈作模 葛文杰 主编）（高等教育出版社）位移和轮廓线速度线（上图）加速度线(上图)位移17PHI=15,PSI=3.753079PHI=30,PSI=14.617199PHI=45,PSI=20.000000PHI=60,PSI=22.000000PHI=75,PSI=24.000000PHI=90,PSI=26.000000PHI=105,PSI=28.000000PHI=120,PSI=30.000000PHI=135,PSI=32.000000PHI=150,PSI=34.000000PHI=165,PSI=36.000000PHI=180,PSI=38.755676PHI=195,PSI=39.972656PHI=210,PSI=39.085434PHI=225,PSI=33.644810PHI=240,PSI=23.061991PHI=255,PSI=11.163046PHI=270,PSI=2.910990PHI=285,PSI=0.118404PHI=300,PSI=0.000000PHI=315,PSI=0.000000PHI=330,PSI=0.000000PHI=345,PSI=0.000000PHI=360,PSI=0.000000print any key to graphics. 速度PHI=15,PSI=6.685200PHI=30,PSI=7.407516PHI=45,PSI=1.500000PHI=60,PSI=1.500000PHI=75,PSI=1.500000PHI=90,PSI=1.500000PHI=105,PSI=1.500000PHI=120,PSI=1.500000PHI=135,PSI=1.500000PHI=150,PSI=1.500000PHI=165,PSI=1.500000PHI=180,PSI=1.953126PHI=195,PSI=0.005931PHI=210,PSI=-1.993546PHI=225,PSI=-6.252020PHI=240,PSI=-9.096655PHI=255,PSI=-8.070049PHI=270,PSI=-4.059062PHI=285,PSI=-0.528666PHI=300,PSI=0.000000PHI=315,PSI=0.000000PHI=330,PSI=0.000000PHI=345,PSI=0.000000PHI=360,PSI=0.000000print any key to graphics.加速度PHI=15,PSI=3.481503PHI=30,PSI=-2.814736PHI=45,PSI=0.000000PHI=60,PSI=0.000000PHI=75,PSI=0.000000PHI=90,PSI=0.000000PHI=105,PSI=0.000000PHI=120,PSI=0.000000PHI=135,PSI=0.000000PHI=150,PSI=0.000000PHI=165,PSI=0.000000PHI=180,PSI=-1.280361PHI=195,PSI=0.000346PHI=210,PSI=-0.917922PHI=225,PSI=-1.042878PHI=240,PSI=-0.266923PHI=255,PSI=0.739619PHI=270,PSI=1.107226PHI=285,PSI=0.518333PHI=300,PSI=0.000000PHI=315,PSI=0.000000PHI=330,PSI=0.000000PHI=345,PSI=0.000000PHI=360,PSI=0.000000print any key to graphics.小凸轮一：小凸轮轮廓线及其运动曲线凸轮廓线 （1）推程 030度，正弦加速度曲线； （2）远休30120度。 （3）回程120150度，正弦加速度曲线。 （4）近休150360度。 mm。由于尺寸的关系取130mm。 最大压力角为（方程来自机械原来（孙恒 陈作模 葛文杰 主编）（高等教育出版社）定位机构为保证钻头加工位置的准确，本方案设计了定位机构，采用从工作台后面定位的方法，具体结构见下图：槽轮机构为实现工作台的间歇运动，本方案选择了槽轮机构。槽轮48秒转过1/4圈，使工作台转换一个位置，完成一道工序。具体结构如下：外槽轮的有关尺寸： 圆销回转半径R=169.7mm， 圆销半径r=R/6=28.3mm, 槽顶高S=169.7mm，槽底高B=38mm，槽条h=S-B=131.7mm,槽顶侧壁厚b=(0.6-0.8)r=19.8mm,锁止弧半径R-r-b=121.6mm,中心距240mm。自我鉴定一: 方案评议 本方案考虑到了加工的精密准确性，传动机构多采用了齿轮，钻头的进给是靠齿条驱动，相当的稳定和准确。齿轮间的传动比都尽可能的取了较大的值，这样减少了齿轮的数量，降低了机床的成本。 另外，圆柱凸轮的进程1，3段采用了五次多项式运动规律2段采用了二次多项式运动的规律，回程采用了后半段正弦加速度运动规律，整个过程无刚性冲击，保证了运动的稳定，降低了噪声。由于这是机械原理的课程设计课，设计过程中没有考虑各构件的强度，所以各构件的尺寸（如齿条尺寸的确定及安装间距的确定）尚须进一步的学习去完善。二:设计体会 本次设计的整个过程全部在计算机上进行，中途遇到了很多的问题，但在老师和同学的帮助下，我最终克服了种种困难，按期完成了作业。作为一个设计人员，务必要有足够的耐心，去面对种种的麻烦；务必要有足够的细心，去解决一些细小的问题；务必要有足够的责任心，去设计自己的方案。这就是我在本次设计过程中最重要的心得体会。 初次进行一次完整的设计，其中有许多的不足，还希望老师和同学们能多多批评指正，让我做得更好。最后，向所有在本次设计过程中帮助和支持过我的老师和同学致以真诚的谢意，特别是指导我设计的田老师，谢谢你!附录1五次多项式程序#include stdio.h#include stdlib.h#include math.hint cagaus(A,B,n,X)int n;double A,B,X;int *js,l,k,i,j,is,p,q;double d,t;js=malloc(n*sizeof(int);l=1;for(k=0;k=n-2;k+)d=0.0;for(i=k;i=n-1;i+)for(j=k;j=n-1;j+)t=fabs(Ai*n+j);if(td) d=t; jsk=j;is=i;if(d+1.0=1.0) l=0;else if(jsk!=k)for(i=0;i=n-1;i+)p=i*n+k; q=i*n+jsk; t=Ap; Ap=Aq;Aq=t;if(is!=k)for (j=k;j=n-1;j+)p=k*n+j; q=is*n+j; t=Ap; Ap=Aq;Aq=t;t=Bk; Bk=Bis;Bis=t;if(l=0) free(js); printf(fail);return(0);d=Ak*n+k;for(j=k+1;j=n-1;j+)p=k*n+j; Ap=Ap/d;Bk=Bk/d;for(i=k+1; i=n-1;i+)for(j=k+1;j=n-1;j+)p=i*n+j; Ap=Ap-Ai*n+k*Ak*n+j;Bi=Bi-Ai*n+k*Bk;d=A(n-1)*n+n-1;if(fabs(d)+1.0=1.0) free(js);printf(fail/n);return(0); Xn-1=Bn-1/d;for(i=n-2;i=0;i-)t=0.0;for(j=i+1;j=n-1;j+)t=t+Ai*n+j*Xj;Xi=Bi-t;jsn-1=n-1;for(k=n-1;k=0;k-)if(jsk!=k) t=Xk;Xk=Xjsk;Xjsk=t;free(js);return(1);#include stdio.h#include stdlib.h#include math.h#define pi 3.141592654#define y pi*170/180#define z pi*130/120#define a pi*7.5/180main()int i;static double A66=1,y,y*y,y*y*y,y*y*y*y,y*y*y*y*y,1,z,z*z,z*z*z,z*z*z*z,z*z*z*z*z,0,a,2*a*y,3*a*y*y,4*a*y*y*y*y,5*a*y*y*y*y*y,0,a,2*a*z,3*a*z*z,4*a*z*z*z,5*a*z*z*z*z,0,0,2*a*a,6*a*a*y,12*a*a*y*y,20*a*a*y*y*y,0,0,2*a*a,6*a*a*z,12*a*a*z*z,20*a*a*z*z*z;static double X6,B6=110/3,40,1,0,0,0;i=cagaus(A,B,6,X);if(i!=0)for(i=0;i=5;i+)printf(x(%d)=%en,i,Xi);getch() ;附录2圆柱凸轮廓线程序位移和廓线：#includestdio.h#includemath.h#includegraphics.h#includeconio.hmain()float r,ph,ps,hp,bh,m,p,si361;char *s;int i,gd=DETECT,gm,y;r=3.141592654/180;ph=125*r;ps=25*r;hp=97.5*r;bh=60*r;m=45*r;for(i=0;i=360;i+) p=i*r; if(p=m+ph+ps+hp) sii=0; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sii); continue; if(p=m+ph+ps) sii=40-40*(p-ph-ps-m)/hp+40*(sin(360*r*(p-ph-ps-m)/hp)/(360*r); if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sii); continue; if(p=ph+m) sii=8084.77-9391.62*p+3757.15*p*p-487.694*p*p*p-33.3693*p*p*p*p+8.98339*p*p*p*p*p; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sii); continue; if(p=m) sii=20+(p-45*r)/7.5/r; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sii); continue; sii=363.2813*p*p*p-678.0476*p*p*p*p+341.3114*p*p*p*p*p; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sii); printf(print any key to graphics.); getch(); initgraph(gd,gm,); cleardevice(); line(50,400,450,400); line(450,400,445,395); line(450,400,445,405); line(50,400,50,100); line(50,100,45,105); line(50,100,55,105); outtextxy(50,450,press any key to return.); for(i=0;i=360;i+=30) s=itoa(i,s,10); outtextxy(i+50,405,s); line(i+50,400,i+50,395); for(i=30;i=250;i+=30) s=itoa(i,30); outtextxy(25,400-i,s); line(50,400-i,55,400-i); moveto(50,400); setcolor(RED); for(i=0;i=360;i+) y=sii*3; lineto(i+50,400-y); for(i=0;i=360;i+) y=sii*3; if(fmod(i,3)=0) circle(i+50,400-y,10); getch(); closegraph();速度程序：#includestdio.h#includemath.h#includegraphics.h#includeconio.hmain()float r,ph,ps,hp,bh,m,p,sa361;char *s;int i,gd=DETECT,gm,y;r=3.141592654/180;ph=125*r;ps=25*r;hp=97.5*r;bh=60*r;m=45*r;for(i=0;i=360;i+) p=i*r; if(p=m+ph+ps+hp) sai=0; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sai); continue; if(p=m+ph+ps) sai=40*7.5*r*(cos(360*r*(p-ph-ps-m)/hp)/hp-40*7.5*r/hp; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sai); continue; if(p=ph+m) sai=(-9391.62)*7.5*r+3757.15*15*r*p-487.694*22.5*r*p*p-33.3693*30*r*p*p*p+8.98339*37.5*r*p*p*p*p; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sai); continue; if(p=m) sai=1.5; if(fmod(i,5)=0)printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sai); continue; sai=363.2813*22.5*r*p*p-678.0476*30*r*p*p*p+341.3114*37.5*r*p*p*p*p; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sai); printf(print any key to graphics.); getch(); initgraph(gd,gm,); cleardevice(); line(50,400,450,400); line(450,400,445,395); line(450,400,445,405); line(50,400,50,200); line(50,200,45,205); line(50,200,55,205); outtextxy(50,450,press any key to return.); for(i=0;i=360;i+=30) s=itoa(i,s,10); outtextxy(i+50,405,s); line(i+50,400,i+50,395); for(i=30;i=120;i+=30) outtextxy(25,370,5); outtextxy(25,340,10); outtextxy(25,310,15); outtextxy(25,280,20); line(50,400-i,55,400-i); moveto(50,400); setcolor(RED); for(i=0;i=360;i+) y=sai*6; lineto(i+50,400-y); getch(); closegraph();加速度程序：#includestdio.h#includemath.h#includegraphics.h#includeconio.hmain()float r,ph,ps,hp,bh,m,p,si361;char *s;int i,gd=DETECT,gm,y;r=3.141592654/180;ph=125*r;ps=25*r;hp=97.5*r;bh=60*r;m=45*r;for(i=0;i=360;i+) p=i*r; if(p=m+ph+ps+hp) sii=0; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sii); continue; if(p=m+ph+ps)sii=(-360)*r*40*7.5*7.5*r*r*(sin(360*r*(p-ph-ps-m)/hp)/(2*hp*hp); if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sii); continue; if(p=ph+m) sii=3757.15*2*7.5*7.5*r*r-487.694*6*7.5*7.5*r*r*p-33.3693*12*7.5*7.5*r*r*p*p+8.98339*20*7.5*7.5*r*r*p*p*p; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sii); continue; if(p=m) sii=0; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sii); continue; sii=363.2813*6*7.5*7.5*r*r*p-678.0476*12*7.5*7.5*r*r*p*p+341.3114*20*7.5*7.5*r*r*p*p*p; if(fmod(i,5)=0) printf(PHI=%d,PSI=%fn,i,sii); printf(print any key to graphics.); getch(); initgraph(gd,gm,); cleardevice(); line(50,400,450,400); line(450,400,445,395); line(450,400,445,405); line(50,400,50,100); line(50,100,45,105); line(50,100,55,105); outtextxy(50,450,press any key to return.); for(i=0;i=360;i+=30) s=itoa(i,s,10); outtextxy(i+50,405,s); line(i+50,400,i+50,395); for(i=30;i=250;i+=30) s=itoa(i,30); outtextxy(25,400-i,s); line(50,400-i,55,400-i); moveto(50,400); setcolor(RED); for(i=0;i=360;i+) y=sii*10; lineto(i+50,400-y); getch(); closegraph();附录3定位凸轮#include stdio.h#includegraphics.h#include math.h#define H 20/*最大行程*/#define h1 20#define h2 20#define W pi/24/*角速度(度/秒)*/#define K 5/*循环步距*/#define AA 30#define AB 120#define A1 30#define A2 120#define A3 150#define A4 360#define X0 450/*凸轮转轴坐标*/#define Y0 240#define pi 3.14159#define t pi/180/*度-弧度*/#define C3 159.2720#define C4 -204.7863#define C5 71.4439main() /*主程序*/ float e,ro,rr,p,so,dx,dy,st,ct; /*变量说明*/ float s200,ds200,dv200,da200,x200,y200,xp200,yp200; int a=DETECT,b,i=0,w=0;/*-*/initgraph(a,b,);e=0; /*偏心距*/ro=130;/*基圆半径*/rr=8;/*滚子半径*/so=sqrt(ro*ro-e*e);/*-*/for(p=0;p=A4;p+=K) if(p=A1)/*推程快进匀速段*/si=20*(p/30)-sin(2*pi*p/30)/(2*pi); dsi=20*W*(1-cos(2*pi*p/30)/(30*t); dvi=20*pi*pow(W,2)*sin(2*pi*p/30)/(pow(30*t,2) ; if(pA1p=A2)si=20; dsi=0; dvi=0; if(pA2p=A3)/*推程工进匀速段*/si=-20*(p-240)/30)-sin(2*pi*(p-240)/30)/(2*pi)+20; dsi=-20*W*(1-cos(2*pi*(p-240)/30)/(30*t); dvi=-20*pi*pow(W,2)*sin(2*pi*(p-240)/30)/(pow(30*t,2); if(pA3)/*推程工进匀速段*/ si=0; dsi=0; dvi=0;dai=(atan(dsi/(W*t)-e)/(so+si)/(t); xi=X0+(so+si)*sin(p*t)+e*cos(p*t);/* 理论廓线坐标*/ yi=Y0+(so+si)*cos(p*t)-e*sin(p*t); dx=(dsi-e)*sin(p*t)+(so+si)*cos(p*t); /* x微分 */ dy=(dsi-e)