发布时间 : 星期日 文章半自动钻床工作机构设计详解更新完毕开始阅读
采用一个凸轮机构来传递齿轮齿条机构。其比方案一简单，但由于没有杠杆，所以不能传动很大的范围。
七、执行机构设计过程及尺寸计算
1．送料凸轮机构机构采用如下分析
凸轮机构采用直动滚子端面柱体凸轮，且为力封闭凸轮机构，利用弹簧力来使滚子与凸轮保持接触，实现进料功能。只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得我们所需要的运动规律，满足加工要求，而且响应快速，机构简单紧凑。具体设计如下:
设计基圆半径r0=40mm,
凸轮转角λ=0°-30°,送料机构快进,推杆行程h=25mm； 凸轮转角λ=30°-45°,送料机构休止,推杆行程h=0mm； 凸轮转角λ=45°-90°, 送料机构快退,推杆行程h=-25mm； 凸轮转角λ=90°-360°, 送料机构休止,推杆行程h=0mm；
2.进刀机构的设计
(1).由进刀规律，我们设计了凸轮摆杆机构，又以齿轮齿条的啮合来实现刀头的上下运动；
(2).用凸轮摆杆机构和直齿条所构成的同一构件，凸轮摆杆从动件的摆动就可以实现齿条的上下摆动，从而实现要求；采用滚子盘行凸轮，且为力封闭凸轮机构，利用弹簧力来使滚子与凸轮保持接触.刀具的运动规律就与凸轮摆杆的运动规律一致； (3).弧形齿条所转过的弧长即为刀头所运动的的距离。具体设计步骤如下： 1.根据进刀机构的工作循环规律,设计凸轮：
基圆半径r0=40mm；
凸轮转角λ=0-60°,刀具休止，推杆行程h=0mm； 凸轮转角λ=60°-270°，刀具快进，推杆行程h=15mm； 凸轮转角λ=270°-300°, 刀具快退，推杆行程h=-15mm； 凸轮转角λ=300°-360°刀具休止，推杆行程h=0mm
2.设计齿条齿轮,根据刀头的行程和凸轮的摆角,设计出圆形齿轮的半径r=60mm,模数m=1，齿数z=60，两个齿条的模数m=1，齿数z=25，两个齿条
与齿轮啮合。
齿轮材料：齿轮采用45号钢，软齿面，齿轮调制处理。 齿面硬度：为217-255HBW,平均硬度为236HBW； 齿轮强度极限为650MPa，齿轮的屈服极限为360MPa； 齿轮齿面平均硬度差为46HBW，在30-50HBW范围内。
齿条正火处理，齿面硬度为162-217HBW，平均硬度为190HBW。 按GB/T10095－1998，均选择8级精度。 （1）齿面接触疲劳强度计算
因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度设计齿轮传动：
9.55?106?P9.55?106?10??1?105N?mmT1?n960 齿轮传递的转矩：
设计时，因v值未知，K不能确定，初取Kt?1.4； 由《机械设计》中表10-7取齿宽系数?d?1.1；
表10-5查得弹性系数 ZE?189.8MPa； 图10-20选取区域系数ZH?2.5； 式10-9计算接触疲劳强度用重合度系数Z? 齿条Z1?25,齿轮Z2?60 （2）计算接触疲劳许用应力
???
H 由图10-25d得接触疲劳极限应力?Hlim1=600MPa ?Hlim2=550MPa ; 式10-15计算应力循环次数：
图10-23查取接触疲劳寿命系数 KHN1?0.9,KHN2?0.95 取安全系数S=1， [ 取??H????H?2KHN1??Hlim1?0.9?600?540MPa, ]??H1S1?522MPa；
初算齿轮的分度圆直径d1，得 d?132KtT1u?1ZHZEZ?2
??()u[]??Hd?32?1.4?1?106025?1?2.5?189.8?0.85?????1.16025522??52=59.86mm<60mm
所以齿面接触疲劳强度满足要求。 （3）齿根弯曲疲劳强度校核
选KF=1.55 T?1?105N?mm ?d?1.1 m=1 z1?60 由《机械设计》中式10-5计算弯曲疲劳强度用重合度系数Y? 由《机械设计》中图10-17查得齿形系数YFa1?2.63,YFa2?2.13
由《机械设计》中图10-18查得应力修正系数 Ysa1?1.58， Ysa2?1.65 由《机械设计》中图10-24c查得弯曲疲劳极限，齿轮?Flim1?220MPa，齿条?Flim2?170MPa
?1
由《机械设计》中图10-22查得得弯曲疲劳寿命系数:.KFN1?1,KFN2取弯曲疲劳安全系数 S=1.25 (1%失效概率) 因为?F1????,?F1F2???F?2 所以齿根齿根弯曲疲劳强度满足要求。
3.定位凸轮推杆机构的设计：
凸轮机构采用直动滚子盘行凸轮，且为力封闭凸轮机构，利用弹簧力来使滚子与凸轮保持接触，实现定位功能。只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得我们所需要的运动规律，满足加工要求，而且响应快速，机构简单紧凑。具体设计如下:
设计基圆半径r0=40mm；
凸轮转角λ=0°-10°,定位机构休止,推杆行程h=0mm； 凸轮转角λ=10°-30°,定位机构快进,推杆行程h=20mm； 凸轮转角λ=30°-50°,定位机构休止,推杆行程h=0mm； 凸轮转角λ=50°-90°,定位机构快退,推杆行程h=-20mm； 凸轮转角λ=90°-360 ,定位机构休止，推杆行程h=0mm。
（定位机构与凸轮的进退是相反的）
4．皮带轮的计算:
皮带轮参数 名称 半径（mm） 半径（mm） 皮带轮1 10 250 皮带轮2 10 280 齿轮参数
直齿轮 锥齿轮 模数（mm） 压力角（°） 齿数（个） 直径（mm） 1 3 20 20 60 24 60 72 皮带轮3 50 50 5.轴的强度计算以及轴承的选择
1.因为这个主轴是以转矩为主的传动轴，所以我采用按扭转强度计算的方对轴的强度进行计算。选择轴的材料为45号钢，调质处理，硬度217~255HBS。由表查得许用应力[?T]=59MPa。电动机数据 Y80S-4 额定功率P=1.1KW 满载n=1400r/min
T — 轴传递的转矩(N?mm)；
WT— 轴的抗扭截面系数(mm3) 由于我采用的是实心轴
WT??d3/16?0.2d3 P — 轴传递的功率(kW)； n — 轴的转速(r/min)； [T] — 许用切应力(MPa)