XX学
毕业设计（文）务书
题目 摇臂钻床钻头动进机构设计
（务起止日期2010年 月 日～2011年 月 日）
专业 班
学生姓名 学 号
指导教师 系（教研室）
院 长
课题容：
1分析摇臂钻床工作原理操作流程证进行动进意义提出种合适动进方案
2进行动进机构设计
课题务求：
1针课题容撰写篇文献综述
2完成篇设计相关英文文献翻译
3动进机构设计：进机构工作原理图控制电路图装配图零件图
4完成述工作基础撰写设计说明书
5毕业答辩准备
参考文献（指导教师选定）：
1 数控技术
2 [维普]中文科技期刊全文数库（参考关键词：摇臂钻床）
3 [cnki]中文学术期刊全文数库
组设计者
注：1务书应指导教师填写
2务书迟必须毕业设计开始前周达学生
学生完成毕业设计（文）工作进度计划表
序
号
毕业设计（文）工作务
工作进度日程安排
周
次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
资料收集完成开题报告等
2
正式设计
3
撰写毕业文准备答辩
4
毕业答辩
5
6
7
8
9
注：1表指导教师填写
2表学生份作毕业设计（文）检查工作进度
3进度安排请—相应位置画出
毕业设计（文）阶段工作情况检查表
时间
第阶段（1～3周）
第二阶段（4～14周）
第三阶段（15～17周）
容
组织纪律
完成务情况
组织纪律
完成务情况
组织纪律
完成务情况
检
查
情
况
教师签字
签字 日期
签字 日期
签字 日期
注：1表应教师认真填写
2组织纪律栏根学生具体执行情况实填写
3完成务情况栏学生否进度保质保量完成务情况填写
4违纪时完成务者指导教师根情节轻重该生提出警告参加答辩建议
1 机械部分控制组摇臂钻床动送料极调速做钻头动进动卸料控制部分步骤
2 重点参数钻头动进距离达输出间歇运动时够做循环复运动改变电机转时求达钻头循环复运动认实现
进刀
休止
快进
慢进
休止
快退
样步骤
题目2 半动钻床
21设计题目
设计加工图1示工件ф12mm孔半动钻床进刀机构负责动力头升降送料机构加工工件推入加工位置定位机构加工工件固定
图1 加工工件
半动钻床设计数参表3
表3 半动钻床凸轮设计数
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
rmm
工作节拍（生产率）
件min
A
40
30
15
1450
1
B
35
25
20
1400
2
C
30
20
10
960
1
22设计务
1半动钻床少包括凸轮机构齿轮机构三种机构
2设计传动系统确定传动分配
3 图纸画出半动钻床机构运动方案简图运动循环图
4凸轮机构设计计算凸轮机构工作求选动件运动规律确定基圆半径校核压力角曲率半径盘状凸轮电算法计算出理廓线实际廓线值画出动件运动规律线图凸轮廓线图
5设计计算机构
6编写设计计算说明书
7学生进步完成：凸轮数控加工半动钻床计算机演示验证等
23设计提示
1钻头动力头驱动设计者需考虑动力头进刀（升降）运动
2 动力头升降机构外需设计送料机构定位机构机构运动循环求见表4
3 采凸轮轴方法分配协调机构运动
表4 机构运动循环求
凸轮轴
转角
10º
20º
30º
45º
60º
75º
90º
105º～270º
300º
360º
送料
快进
休止
快退
休止
定位
休止
快进
休止
快退
休止
进刀
休止
快进
快进
快退
休止
三．运动方案选择较
方案分析较：
(1) 减速机构：
电动机转速1450rmin设计求轴转速2rmin利行星轮进行例降速然圆锥齿轮实现方转换
图41
（1） 机构：
机构：定轴轮系传动传动 n输入n输出 700 传动级传动图42
图42
(3) 进刀机构
采摆动滚子动件盘行凸轮机构传递齿轮齿条机构摆动滚子动件盘行凸轮机构传递齿轮机构进刀时候凸轮推程阶段运行容易通机构传递带动齿轮齿条啮合带动动刀头完成钻孔摆杆转动幅度等齿廓转动幅度两齿轮传动具稳性
图43
（4） 机构：
摆杆加行四边行四杆机构样实现传动加四杆机构没达改善传动效果增加四杆机构机构结构紧凑完成需传动选择摆动滚子动件盘行凸轮机构
§ 方案：
§ D1达输出间歇运动时够做循环复运动采凸轮机构扇形齿齿条配合中间采连杆带动先回转运动动力转化扇形齿复摆动通齿轮传递齿条增加齿轮目传动更加稳
图44
（5） 送料系统：
采六杆机构代曲柄滑块机构设计钻床空间传动轴间距离点般四杆机构难实现种远距离运动加四杆机构设计中尺寸考虑设计机构否稳定运行优先选图六杆机构实现设计送料时求传动程中间歇需凸轮机构图45
图45
（6）机构：
选四杆机构图(图46)空间轴轴间距离较选四杆尺寸太优先选六杆机构
§ 方案二：
§ B2采凸轮四杆机构组合结构实现快慢变化运动休止间歇运动
图46
（7）定位系统：
定位系统采偏置直动滚子动件盘型凸轮定位系统 间歇凸轮机构果底推杆动件凸轮会失真增加凸轮基圆半径凸轮机构结构会求实际采偏置直动滚子动件盘型凸轮满足实际求
图47
（8）机构：
采弹力急回间歇机构代偏置直动滚子动件盘型凸轮旋转运动转换成单侧停歇复运动样完成实际求设计机构结构紧凑节省材料选偏置直动滚子动件盘型凸轮完成定位
图48
§ 方案：
§ C1利四杆机构中死点积极作选取凸轮结合夹紧机构作达定位机构间歇定位求
四机构运动总体方案图（机构运动简图）
根前面表33中实线连接方案运动简图确定设计中半动钻床总体方案图图51
图51
五．工作循环图
图51示机械系统方案执行件需进行运动协调设计
运动循环图61
凸轮轴转角
00～1000
1000～1500
1500～2700
2700～3000
3000～3600
送料
快进
快退
定位
休止
快进
休止
快退
进刀
休止
快进
慢进
休止
快退
图61
六．执行机构设计程尺寸计算
1．送料机构机构采分析
送料连杆机构：采机构送料根求进料机构工作行程40mm取ABCD4杆机构极位夹角12度
K114急回特性明显送料机构说影响
杆尺寸：（图61）
AB853 BC8442 CD60 DA60 CE40 EF8
该尺寸满足设计求滑块左右运动40ABCD极位夹角12度
图61
2凸轮摆杆机构设计：
(1)进刀规律设计凸轮摆杆机构齿轮齿条啮合实现刀头运动
(2)凸轮摆杆机构圆弧形齿条构成构件凸轮摆杆动件摆动实现弧形齿条回摆动实现求采滚子盘行凸轮力封闭凸轮机构利弹簧力滚子凸轮保持接触刀具运动规律凸轮摆杆运动规律致
(3)弧形齿条转弧长刀头运动距离具体设计步骤：
1根进刀机构工作循环规律设计凸轮基圆半径r040mm中心距A80mm摆杆长度d65mm摆角β18°
凸轮转角λ060°β0°
凸轮转角λ60°270°刀具快进β5°
凸轮转角λ270°300°
凸轮转角λ300°360°β0°
2设计圆形齿条根刀头行程凸轮摆角设计出圆形齿轮半径rlββ18° l10mm
3r6369mm图72
图72
3凸轮推杆机构设计：
凸轮机构采直动滚子盘行凸轮力封闭凸轮机构利弹簧力滚子凸轮保持接触实现定位功适设计出凸轮轮廓曲线推杆需运动规律满足加工求响应快速机构简单紧凑具体设计
设计基圆半径r040mm偏心距e25
凸轮转角λ0°100°定位机构休止推杆行程h0mm
凸轮转角λ100°285°定位机构快进推杆行程h20mm
凸轮转角λ285°300°定位机构休止推杆行程h0mm
凸轮转角λ300°360°定位机构快退推杆行程h20mm
设计偏心距e20原凸轮执行定位定位杆行程20设计
4．行星轮系计算
（1）定轴轮系传动
传动 n输入n输出 700 传动级传动
（2）行星轮系传动
Z135 Z220 Z2’20 Z335 传动iH3700
根行星轮传动公式：i（H3）1i(31)H1Z2’Z1Z3Z2
i(1H)1Z2＇Z1Z3Z2考虑齿轮传动合理性较设计皮带传动机构齿轮系传动机构相应参数表：
皮带轮参数
名称
皮带轮1
皮带轮2
半径（mm）
100
100
齿轮参数
模数（mm）
压力角（°）
齿数（）
直径（mm）
齿轮1
2
20
35
70
齿轮2
2
20
20
40
齿轮2’
2
20
20
40
齿轮3
2
20
35
70
七 凸轮设计分段图轮廓图设计结果
定位凸轮
图81定位凸轮分段图设计结果图
图81
图8283定位凸轮轮廓图（82包络线图83外包络线图）
图82
图83
二进刀凸轮
进刀凸轮类型设计结果图84凸轮运动分段图85
图84
图85
进刀凸轮轮廓线设计图86（包络线）图87（外包络线）
图86
图87
I 变速机构
§ 方案：
§ A1电动机转速1450rmin选设计求轴转速1rmin考虑利行星轮进行例降速然采蜗轮变
机构简图
Ⅱ送料机构选型：
§ 方案：
§ B1直接采凸轮滑块机构轮轴齿轮组合中加入完全齿轮满足间歇休止运动求
§ 方案二：
§ B2采凸轮四杆机构组合结构实现快慢变化运动休止间歇运动
§ 方案三：
§ B3采六杆机构代曲柄滑块机构设计钻床空间传动轴间距离点般四杆机构难实现种远距离运动加四杆机构设计中尺寸考虑设计机构否稳定运行优先选图六杆机构实现
§
Ⅲ 定位机构选型
§ 方案：
§ C1利四杆机构中死点积极作选取凸轮结合夹紧机构作达定位机构间歇定位求
§ 方案二：
§ C2定位系统采偏置直动滚子动件盘型凸轮定位系统 间歇凸轮机构果底推杆动件凸轮会失真增加凸轮基圆半径凸轮机构结构会求实际采偏置直动滚子动件盘型凸轮满足实际求
Ⅳ 进刀机构
§ 方案：
§ D1达输出间歇运动时够做循环复运动采凸轮机构扇形齿齿条配合中间采连杆带动先回转运动动力转化扇形齿复摆动通齿轮传递齿条增加齿轮目传动更加稳
§ 方案二
§ D2采摆动滚子动件盘行凸轮机构传递齿轮齿条机构摆动滚子动件盘行凸轮机构传递齿轮机构进刀时候凸轮推程阶段运行容易通机构传递带动齿轮齿条啮合带动动刀头完成钻孔摆杆转动幅度等齿廓转动幅度两齿轮传动具稳性
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XX学
毕业设计（文）务书
题目 摇臂钻床钻头动进机构设计
（务起止日期2010年 月 日～2011年 月 日）
专业 班
学生姓名 学 号
指导教师 系（教研室）
院 长
课题容：
1分析摇臂钻床工作原理操作流程证进行动进意义提出种合适动进方案
2进行动进机构设计
课题务求：
1针课题容撰写篇文献综述
2完成篇设计相关英文文献翻译
3动进机构设计：进机构工作原理图控制电路图装配图零件图
4完成述工作基础撰写设计说明书
5毕业答辩准备
参考文献（指导教师选定）：
1 数控技术
2 [维普]中文科技期刊全文数库（参考关键词：摇臂钻床）
3 [cnki]中文学术期刊全文数库
组设计者
注：1务书应指导教师填写
2务书迟必须毕业设计开始前周达学生
学生完成毕业设计（文）工作进度计划表
序
号
毕业设计（文）工作务
工作进度日程安排
周
次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1
资料收集完成开题报告等
2
正式设计
3
撰写毕业文准备答辩
4
毕业答辩
5
6
7
8
9
注：1表指导教师填写
2表学生份作毕业设计（文）检查工作进度
3进度安排请—相应位置画出
毕业设计（文）阶段工作情况检查表
时间
第阶段（1～3周）
第二阶段（4～14周）
第三阶段（15～17周）
容
组织纪律
完成务情况
组织纪律
完成务情况
组织纪律
完成务情况
检
查
情
况
教师签字
签字 日期
签字 日期
签字 日期
注：1表应教师认真填写
2组织纪律栏根学生具体执行情况实填写
3完成务情况栏学生否进度保质保量完成务情况填写
4违纪时完成务者指导教师根情节轻重该生提出警告参加答辩建议
1 机械部分控制组摇臂钻床动送料极调速做钻头动进动卸料控制部分步骤
2 重点参数钻头动进距离达输出间歇运动时够做循环复运动改变电机转时求达钻头循环复运动认实现
进刀
休止
快进
慢进
休止
快退
样步骤
题目2 半动钻床
21设计题目
设计加工图1示工件ф12mm孔半动钻床进刀机构负责动力头升降送料机构加工工件推入加工位置定位机构加工工件固定
图1 加工工件
半动钻床设计数参表3
表3 半动钻床凸轮设计数
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
rmm
工作节拍（生产率）
件min
A
40
30
15
1450
1
B
35
25
20
1400
2
C
30
20
10
960
1
22设计务
1半动钻床少包括凸轮机构齿轮机构三种机构
2设计传动系统确定传动分配
3 图纸画出半动钻床机构运动方案简图运动循环图
4凸轮机构设计计算凸轮机构工作求选动件运动规律确定基圆半径校核压力角曲率半径盘状凸轮电算法计算出理廓线实际廓线值画出动件运动规律线图凸轮廓线图
5设计计算机构
6编写设计计算说明书
7学生进步完成：凸轮数控加工半动钻床计算机演示验证等
23设计提示
1钻头动力头驱动设计者需考虑动力头进刀（升降）运动
2 动力头升降机构外需设计送料机构定位机构机构运动循环求见表4
3 采凸轮轴方法分配协调机构运动
表4 机构运动循环求
凸轮轴
转角
10º
20º
30º
45º
60º
75º
90º
105º～270º
300º
360º
送料
快进
休止
快退
休止
定位
休止
快进
休止
快退
休止
进刀
休止
快进
快进
快退
休止
三．运动方案选择较
方案分析较：
(1) 减速机构：
电动机转速1450rmin设计求轴转速2rmin利行星轮进行例降速然圆锥齿轮实现方转换
图41
（1） 机构：
机构：定轴轮系传动传动 n输入n输出 700 传动级传动图42
图42
(3) 进刀机构
采摆动滚子动件盘行凸轮机构传递齿轮齿条机构摆动滚子动件盘行凸轮机构传递齿轮机构进刀时候凸轮推程阶段运行容易通机构传递带动齿轮齿条啮合带动动刀头完成钻孔摆杆转动幅度等齿廓转动幅度两齿轮传动具稳性
图43
（4） 机构：
摆杆加行四边行四杆机构样实现传动加四杆机构没达改善传动效果增加四杆机构机构结构紧凑完成需传动选择摆动滚子动件盘行凸轮机构
§ 方案：
§ D1达输出间歇运动时够做循环复运动采凸轮机构扇形齿齿条配合中间采连杆带动先回转运动动力转化扇形齿复摆动通齿轮传递齿条增加齿轮目传动更加稳
图44
（5） 送料系统：
采六杆机构代曲柄滑块机构设计钻床空间传动轴间距离点般四杆机构难实现种远距离运动加四杆机构设计中尺寸考虑设计机构否稳定运行优先选图六杆机构实现设计送料时求传动程中间歇需凸轮机构图45
图45
（6）机构：
选四杆机构图(图46)空间轴轴间距离较选四杆尺寸太优先选六杆机构
§ 方案二：
§ B2采凸轮四杆机构组合结构实现快慢变化运动休止间歇运动
图46
（7）定位系统：
定位系统采偏置直动滚子动件盘型凸轮定位系统 间歇凸轮机构果底推杆动件凸轮会失真增加凸轮基圆半径凸轮机构结构会求实际采偏置直动滚子动件盘型凸轮满足实际求
图47
（8）机构：
采弹力急回间歇机构代偏置直动滚子动件盘型凸轮旋转运动转换成单侧停歇复运动样完成实际求设计机构结构紧凑节省材料选偏置直动滚子动件盘型凸轮完成定位
图48
§ 方案：
§ C1利四杆机构中死点积极作选取凸轮结合夹紧机构作达定位机构间歇定位求
四机构运动总体方案图（机构运动简图）
根前面表33中实线连接方案运动简图确定设计中半动钻床总体方案图图51
图51
五．工作循环图
图51示机械系统方案执行件需进行运动协调设计
运动循环图61
凸轮轴转角
00～1000
1000～1500
1500～2700
2700～3000
3000～3600
送料
快进
快退
定位
休止
快进
休止
快退
进刀
休止
快进
慢进
休止
快退
图61
六．执行机构设计程尺寸计算
1．送料机构机构采分析
送料连杆机构：采机构送料根求进料机构工作行程40mm取ABCD4杆机构极位夹角12度
K114急回特性明显送料机构说影响
杆尺寸：（图61）
AB853 BC8442 CD60 DA60 CE40 EF8
该尺寸满足设计求滑块左右运动40ABCD极位夹角12度
图61
2凸轮摆杆机构设计：
(1)进刀规律设计凸轮摆杆机构齿轮齿条啮合实现刀头运动
(2)凸轮摆杆机构圆弧形齿条构成构件凸轮摆杆动件摆动实现弧形齿条回摆动实现求采滚子盘行凸轮力封闭凸轮机构利弹簧力滚子凸轮保持接触刀具运动规律凸轮摆杆运动规律致
(3)弧形齿条转弧长刀头运动距离具体设计步骤：
1根进刀机构工作循环规律设计凸轮基圆半径r040mm中心距A80mm摆杆长度d65mm摆角β18°
凸轮转角λ060°β0°
凸轮转角λ60°270°刀具快进β5°
凸轮转角λ270°300°
凸轮转角λ300°360°β0°
2设计圆形齿条根刀头行程凸轮摆角设计出圆形齿轮半径rlββ18° l10mm
3r6369mm图72
图72
3凸轮推杆机构设计：
凸轮机构采直动滚子盘行凸轮力封闭凸轮机构利弹簧力滚子凸轮保持接触实现定位功适设计出凸轮轮廓曲线推杆需运动规律满足加工求响应快速机构简单紧凑具体设计
设计基圆半径r040mm偏心距e25
凸轮转角λ0°100°定位机构休止推杆行程h0mm
凸轮转角λ100°285°定位机构快进推杆行程h20mm
凸轮转角λ285°300°定位机构休止推杆行程h0mm
凸轮转角λ300°360°定位机构快退推杆行程h20mm
设计偏心距e20原凸轮执行定位定位杆行程20设计
4．行星轮系计算
（1）定轴轮系传动
传动 n输入n输出 700 传动级传动
（2）行星轮系传动
Z135 Z220 Z2’20 Z335 传动iH3700
根行星轮传动公式：i（H3）1i(31)H1Z2’Z1Z3Z2
i(1H)1Z2＇Z1Z3Z2考虑齿轮传动合理性较设计皮带传动机构齿轮系传动机构相应参数表：
皮带轮参数
名称
皮带轮1
皮带轮2
半径（mm）
100
100
齿轮参数
模数（mm）
压力角（°）
齿数（）
直径（mm）
齿轮1
2
20
35
70
齿轮2
2
20
20
40
齿轮2’
2
20
20
40
齿轮3
2
20
35
70
七 凸轮设计分段图轮廓图设计结果
定位凸轮
图81定位凸轮分段图设计结果图
图81
图8283定位凸轮轮廓图（82包络线图83外包络线图）
图82
图83
二进刀凸轮
进刀凸轮类型设计结果图84凸轮运动分段图85
图84
图85
进刀凸轮轮廓线设计图86（包络线）图87（外包络线）
图86
图87
I 变速机构
§ 方案：
§ A1电动机转速1450rmin选设计求轴转速1rmin考虑利行星轮进行例降速然采蜗轮变
机构简图
Ⅱ送料机构选型：
§ 方案：
§ B1直接采凸轮滑块机构轮轴齿轮组合中加入完全齿轮满足间歇休止运动求
§ 方案二：
§ B2采凸轮四杆机构组合结构实现快慢变化运动休止间歇运动
§ 方案三：
§ B3采六杆机构代曲柄滑块机构设计钻床空间传动轴间距离点般四杆机构难实现种远距离运动加四杆机构设计中尺寸考虑设计机构否稳定运行优先选图六杆机构实现
§
Ⅲ 定位机构选型
§ 方案：
§ C1利四杆机构中死点积极作选取凸轮结合夹紧机构作达定位机构间歇定位求
§ 方案二：
§ C2定位系统采偏置直动滚子动件盘型凸轮定位系统 间歇凸轮机构果底推杆动件凸轮会失真增加凸轮基圆半径凸轮机构结构会求实际采偏置直动滚子动件盘型凸轮满足实际求
Ⅳ 进刀机构
§ 方案：
§ D1达输出间歇运动时够做循环复运动采凸轮机构扇形齿齿条配合中间采连杆带动先回转运动动力转化扇形齿复摆动通齿轮传递齿条增加齿轮目传动更加稳
§ 方案二
§ D2采摆动滚子动件盘行凸轮机构传递齿轮齿条机构摆动滚子动件盘行凸轮机构传递齿轮机构进刀时候凸轮推程阶段运行容易通机构传递带动齿轮齿条啮合带动动刀头完成钻孔摆杆转动幅度等齿廓转动幅度两齿轮传动具稳性
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