1、机械原理课程设计说明书1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机械原理课程设计说明书2四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
2、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
3、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
4、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机械原理课程设计说明书3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
5、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：机械原理课程设计说明书4（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=20 13 圆柱齿轮 模数 2 齿数 183 槽轮 R=169.7 14 圆柱齿轮 模数 2 齿数 714 拨 轮 R=121.6 15 圆柱凸轮 R=125 L=1
6、505 圆柱齿轮 模数 2 齿数 68 16 滚子 R=156 圆柱齿轮 模数 2 齿数 17 17 小齿条 模数 2 齿数 147 圆柱齿轮 模数 2 齿数 17 18a/b 圆柱齿轮 模数 2 Z=22/668 圆柱齿轮 模数 2 齿数 102 19 大齿条 模数 2 齿数 459 圆柱齿轮 模数 2 齿数 36 20 电机 2.2kw /1420 转10 圆柱齿轮 模数 2 齿数 142 21 带轮 Z 型 D=5011 圆柱齿轮 模数 2 齿数 20 22 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
7、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。机械原理课程设计说明书55.6.7.8 为 2K-H 行星轮系，该转动比为 25，其效率为 90.4%，且为同轴。(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
8、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 maxtndsRb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；3452342236.87.81.16.10sva（2）工进行程 45170 度，一次多项式曲线4/0sva170195 度，五次多项式曲线；进程 回程刀具刀具在工件外 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
9、进程 远休槽轮 转动 静止 转动机械原理课程设计说明书6234523422 23804.7931.675.1487.69.8.936.5.48.9.0.sva（3）快回行程 195292.5 度，正弦加速度曲线；2401(3/)(1/)sin(13/)(/4)cos34/2in/2)/sva（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） ）位移和轮廓线机械原理课程设计说明书7速度线（上图）加速度线(上图)位移PHI=15,PSI=3.753079PHI=30,PSI=14.617199PHI=45,PSI=20.000000PHI=60
10、,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=2.9
11、10990PHI=285,PSI=0.118404PHI=300,PSI=0.000000PHI=315,PSI=0.000000机械原理课程设计说明书8PHI=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=1.500000
12、PHI=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.
13、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,PS
14、I=-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
15、 （1）推程 030 度，正弦加速度曲线；2 220/(6)sin/(6)/4co/i/sva （2）远休 30120 度。（3）回程 120150 度，正弦加速度曲线。2 201(/3)(6sin2(/3)(/4cos/)162i/sva（4）近休 150360 度。 mm。由于20(/)/tan(0)rdsese30o12.r尺寸的关系取 130mm。 最大压力角为 3.4（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） ）机械原理课程设计说明书9机械原理课程设计说明书10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
16、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：机械原理课程设计说明书11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
17、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
18、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.h“int 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
19、=1;for(k=0;kd) d=t; jsk=j;is=i;if(d+1.0=1.0) l=0;else if(jsk!=k)for(i=0;i=0;i-)t=0.0;for(j=i+1;j=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;
20、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,
21、6,X);if(i!=0)for(i=0;i#include#include#includemain()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=m+ph+ps+hp)sii=0;if(fmod(i,5)=0)printf(“PHI=%d,PSI=%fn“,i,sii);机械原理课程设计说明书13continue;if(p=m+ph+ps)sii=40-40*(p-ph-ps-m)
22、/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(“PH
23、I=%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(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,
24、105);line(50,100,55,105);outtextxy(50,450,“press any key to return.“);for(i=0;i#include#include#includemain()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=m+ph+ps+hp)sai=0;机械原理课程设计说明书14if(fmod(i,5)=0)printf(“PHI=%d,PS
25、I=%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);
26、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(cleardevice();line(50,400,450,400);line(450,400,445
27、,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#include#include#includemain()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
28、=m+ph+ps+hp)机械原理课程设计说明书15sii=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
29、*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
30、(“print any key to graphics.“);getch();initgraph(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#include “math.h“#define H 20 /*最大行程*/#define h1 20#define
31、 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机械原理课程设计说明书16#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*/
32、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(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;pA1dsi=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=
33、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)*cos(p*t)-(so+si)*sin(p*t); /* y 微分 */st=dy/sqrt(dx*dx+dy*dy); /* SIN 值*/ct=dx/sqrt(dx*dx+dy*dy); /* COS 值*/xpi=xi+rr*st;/*外实际廓线坐标*/ypi=yi-rr*ct;i+;/*-*/circle(X0,Y0,ro);/*画基圆*/circle(X0,Y0,e);/*画偏距园*/for(w=0;wA
34、4/K;w+)line(xw,yw,xw+1,yw+1);/*画理论廓线*/机械原理课程设计说明书17line(xpw,ypw,xpw+1,ypw+1);/*画外实际廓线*/circle(xw,yw,rr); /*画滚子*/circle(x0,y0,rr);/*滚子*/circle(x0,y0,5);/*滚轴*/circle(xA1/K,yA1/K,5);/*滚轴*/circle(xA2/K,yA2/K,5); /*滚轴*/circle(xA3/K,yA3/K,5); /*滚轴*/circle(xA4/K,yA4/K,5); /*滚轴*/line(X0+e,Y0,x0,y0+50);/*3 条
35、导路方向线*/line(X0+e*cos(60*t),Y0-e*sin(60*t),x60/K,y60/K);line(X0+e*cos(240*t),Y0-e*sin(240*t),x240/K,y240/K);arc(X0,Y0,0,50,100);/*凸轮转向*/line(X0+100,Y0,X0+100-5,Y0-15);/*转向箭头*/line(X0+100,Y0,X0+100+3,Y0-15);/*转向箭头*/getch();/*-*/line(0,180,360,180);line(0,240,360,240);line(0,360,360,360);line(0,0,0,480
36、);line(A1,0,A1,480);line(A3,0,A3,480);line(360,0,360,480);for(w=0;wA4/K;w+)line(w*K,180-sw,(w+1)*K,180-sw+1);line(w*K,240-dsw*5,(w+1)*K,240-dsw+1*5);line(w*K,360-dvw*20,(w+1)*K,360-dvw+1*20);getch();/*-*/printf(“ p s ds dv n“);printf(“=n“);for(w=0;w=A4/K;w=w+3)printf(“%4d%10.2f%8.2f%8.2fn“,w*K,sw,dsw,dvw);getch();以上程序参考了：机械原理电算分析与设计（孟彩芳 编著 天津大学出版社）C 语言程序设计教程（杨路明 主编 郭浩志 主审 北京邮电大学出版社）两张 A1 图参考了：机械制图（王兰美 主编 高等教育出版社）
