機械畢業(yè)設計-數控車床裝配設計（含CAD圖紙全套）

機械畢業(yè)設計-數控車床裝配設計（含CAD圖紙全套）,機械,畢業(yè)設計,數控車床,裝配,設計,cad,圖紙,全套 沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本科畢業(yè)論文 設計題目 數控車床裝配設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機制1103 學生姓名 李澤春 指導教師 于玲 論文提交日期：2015年6月1日 論文答辯日期：2015年6月5日 1 摘 要 自從1946年世界上首次電子計算機制造以來,這說明人們制造了工具,能增加和替換腦力。它和工具,人類在農業(yè)和工業(yè)社會,有了質的飛躍,為人類進入奠定了基礎信息社會。在1952年,計算機技術應用于機器,第一個數控機床的誕生在美國。從那時起,近年來傳統(tǒng)的機床,數控機床公司逐年增加,并被應用在大中型企業(yè)中,有了質量的變化。近半個世紀以來,數控系統(tǒng)經歷了兩個階段和六代的發(fā)展。在中小企業(yè)甚至個人企業(yè)也普遍開始使用。在這些數控機床,除了少量的機床在FMS模式集成,主要是在獨立的運行狀態(tài),和相當部分的使用效率不高,落后的管理模式。近年來,中國的出口增長的大型數控機床是數控車床、數控磨床、數控加工專用機床,數控剪板機,數控折彎,折彎機,數控壓鑄機、通用機床。 ? 在車床主傳動系統(tǒng)的畢業(yè)設計中，使學生建立不錯的的規(guī)劃和了解車床主傳動系統(tǒng)設計的一般方法。 鞏固和加深所學理論知識，加深知識儲備，運用所學知識剖析和處理設計工作中的實際問題。 從機械制造裝備畢業(yè)設計中，使我們在制定車床主傳動機構、車床的結構設計、一般的提案的設計、零件等的計算、編繪技術文稿和設計理論的表現等方面，得到整體性的鍛煉。 輕車熟路相關準則、圖冊和參照素材的使用，以懂得具有粗淺的結構剖析和構造的設計演算的能力。 關鍵詞：主傳動系統(tǒng)、傳動設計、動力設計 Abstract 1946 birth of the world's first electronic computer, which suggests that human created can be enhanced and part instead of the mental work tools. It with humans in agriculture, industrial society to create those is only a means of enhancing physical labor, compared to a qualitative leap, which laid a foundation for human into the information society. Six years later, in 1952, the computer technology application in machine tools, was born in the United States the first CNC machine tool. Since then, traditional machine tools produced in recent years, our country enterprise of nc machine tools share rise year by year, in large and medium-sized enterprises have more use, a qualitative change. Nearly half a century, the CNC system has experienced two stages and the development of six generations. Also common in small and medium-sized enterprises and individual enterprises begin to use. In the nc machine tools, in addition to a small amount of machine tools used in FMS model integration, mostly in single machine running state, and some in the efficiency is not high, management way backward state. In recent years, China's exports was bigger nc machine tool with CNC lathe, CNC grinding machine, numerical control special machine tools, CNC bending machine, CNC shearing machine, CNC forming die casting machine, such as the common machine tools have a drilling machine, sawing machine, slotting machine, broaching machine, combination machine tools, hydraulic press. ? Through the lathe main drive system of curriculum design, causes the student to set up the correct design ideas and master the basic method of lathe main transmission system design. Consolidate and deepen the theory knowledge, the expanded aspect of knowledge, and apply what they have learned the theory analysis and solve specific problems in the design work; By machinery and equipment course design, causes the student to the structure of the main transmission mechanism in forming lathe, lathe parts design, all kinds of scheme design, calculation, write technical documents and the expression of design ideas and so on, to get basic training comprehensive; Be familiar with the relevant standards and manuals and the use of the resources, to foster a preliminary structural analysis and the ability to structure design and calculation. Keywords: main drive system, transmission design, dynamic design 目 錄 摘要 1 第一章 概述 1 1.1國內數控機床現狀 1 1.2 設計參數 1 第二章 參數的擬定 2 2.1確定極限轉速 2 2.2電機的選擇 2 第三章 傳動設計 3 3.1主傳動方案擬定 3 3.2傳動結構式、結構網的選擇 3 3.3轉速圖的擬定 3 第四章 主傳動部分的改造和設計 6 4.1主傳動部分方案擬定 6 4.2主傳動部分設計改造設計計算 9 4.3數控機床分級變速箱的設計 11 4.4電磁離合器的設計計算 15 4.5齒輪的結構設計 16 4.6帶輪結構設計 17 4.7傳動軸間的中心距 17 4.8軸承的選擇 17 第五章 動力設計 18 5.1傳動軸的驗算 18 5.2齒輪效驗 22 5.3軸承的效驗 23 第六章 結構設計及說明 24 6.1結構設計的內容 24 6.2 I軸的設計 24 6.3齒輪塊的設計 25 6.4傳動軸的設計 25 結論 27 參考文獻 28 致謝 29 第一章 概述 1.1國內數控機床現狀 最近幾年我國企業(yè)的數控機床占的比重也在增長，在大的公司中就有很多的使用，在小公司和個體的企業(yè)中也在開始使用中。在數控機床中，除少量用于FMS模型集成工具機，主要是單機運行狀態(tài)，并在一些效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。2001，在中國機床行業(yè)的生產已經進入世界機床消費的第五，而高達第三的世界排名，47.4億美元，在53.4億美元，支出同比增長25%。但隨著國產數控機床不能滿足市場的需求量逐年上升，我國的機床引進，進口的2001臺躍升至世界第二位，和24.05億美元，比上年增長27.3%。近年來，中國的出口額較大的數控機床有數控車床，數控磨床，數控專用機床，數控折彎機，數控剪板機，數控壓鑄成型機，如普通機床有鉆床，鋸床，插床，拉床，組合機床，液壓。 1.2設計參數 普通車床傳動系統(tǒng)設計的設計參數： 1.主軸轉速級數Z=12； 2.主軸轉速范圍r/min； 3.公比φ=1.41； 4.電機功率為7.5KW； 5.電機轉速為1440r/min。 1 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第三章 傳動設計 第2章 參數的擬定 2.1確定極限轉速 由 （2-1） 因為=1.41 ∴得=44.64 取=45 ∴ r/min 取標準轉速1440r/min 2.2主電機選擇 已知異電動機的轉速有3000 、1000、1500 740，我們知道是4000W，依據《車床設計手冊》附錄信息3選Y133S-4，4500W，滿載的轉速1500，。 2 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第三章 傳動設計 第三章 傳動設計 3.1主傳動方案擬定 預想的設計有不少，但是好的的設想也因環(huán)境而有區(qū)別。在這個設計方案中，我們采取的是集合傳導方式的主軸變速機構。 3.2傳動結構式、結構網的選擇 類型結構、網絡結構分析和選擇簡單的串聯驅動不失為一種有用的方法,但對于分析復雜的傳輸和想要得到實際的方案不是很有效? （1）確定傳動組及各傳動組中傳動副的數目 Z驅動系統(tǒng)系列是由幾個連續(xù)的傳動組，分別傳動組，和傳動副。即傳動副由于結構的制約以2或3為合適，即Z系列應該是2和3的可變速度的因素：可以有三種解決方案： 12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3 （2）傳動式的擬定 傳動組12級變速傳動系統(tǒng)，選擇驅動組的安排，考慮機床主軸變速箱的具體結構，安裝和性能。主軸的加工精度，表面粗糙度的影響，最終傳動副往往選擇兩。 綜上所述，傳動式為12=3×2×2。 （3）結構式的擬定 12=2×3×2主傳動形式，有六種結構的方式和相應的結構系統(tǒng)： 根據主變速傳動系統(tǒng)設計的一般原則 3.3轉速圖的擬定 圖3-1轉速圖 4 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 第四章 主傳動部分改造與設計 在改造設計之前,我們先看一下數控機床主傳動和普通機床的區(qū)別: 1)使用主軸的速度驅動電動機,以滿足需要為自動變速器根據數控指令; 2)傳動路線短，從而簡化了主傳動系統(tǒng)機械結構； 3)轉速高、功率大； 應滿足如下要求： 1.有一個更大的速度范圍,實現無級調速。數控機床以確保處理可以選擇合理的切削參數和充分發(fā)揮切削性能,以獲得最高的生產效率,加工精度和表面質量,必須有更高的速度和更多的速度范圍。為了滿足各種需求的流程和材料,主要運動的速度范圍應進一步擴大。 2.與更高的精度和剛度,傳輸平穩(wěn),噪音低。數控機床的加工精度與主傳動系統(tǒng)的剛度密切相關。因此,我們應該改善傳輸部分的制造精度和剛度、齒輪齒面高頻感應加熱淬火增加耐磨性;最后水平螺旋齒輪傳動,傳動穩(wěn)定,使用高精度軸承和合理的軸承壽命和提高剛度的主要部分。 3.具有良好的抗振動和熱穩(wěn)定性。數控機床是粗加工,而且精制加工;加工可能干擾打斷切割和機械加工余量不均造成的,移動部件和切割過程中自激振動影響或交變力、主軸振動,影響加工精度和表面粗糙度,嚴重時甚至破壞工具和/或部件,使處理。因此,主要部分在主傳動系統(tǒng)不僅需要一定程度上的靜態(tài)剛度,還要求能夠抑制各種干擾引起的振動力量. .使用地震動態(tài)剛度和動態(tài)測量的靈活性。如果主軸組件被視為一個等效單自由度體系,動態(tài)剛度和動態(tài)參數之間的關系是: = (4-1) 式中: —機床主軸結構系統(tǒng)的靜剛度（）； —外加激振力的激振頻率（Hz）； —主軸組成構件的應有頻率=，為當量質量，為當量靜剛度； —阻尼比（=，是阻尼系數，是臨界阻尼系數，=）。 由上式可見，為提高主軸組件的抗震性，須使值較大，為此應盡量使阻尼比、當量剛度值或固有頻率的值較高。在設計數控機床的主傳動系統(tǒng)時，要注意選擇上述幾個參數的正確聯系。 4.1主傳動部分改造方案擬定和設計的內容 異步電動機速度控制方法具有頻率轉換、變速、差動調速三種。為異步電動機速度公式 ni= 從這個公式可以看出電動機的同步轉速可以不斷改變,如果改變電源的頻率f1 。調用此方法變頻速度控制,這是完全不同于其他調速方法。改變的方法對數極異步電動機的速度稱為變速調節(jié)。感應電動機轉差率的變化速度控制方法被稱為可變滑動速度。 表4.1 異步電動機各種調速方法性能指標的比較 項 目 調 速 方 法 變 頻 變 極 變 轉 差 率 轉子串電阻 串極調速 調壓調速 電磁調速電機 是否改變同步轉速 變 變 不 變 不 變 不 變 不 變 調 速 指標 靜差率 小 （好） 小 （好） 大 （差） 小 （好） 開環(huán)時大 閉環(huán)時小 開環(huán)時大 閉環(huán)時小 調速范圍（D） 較大（10以上） 較小 （2—4） 小 （2） 較小 （2—4） 閉環(huán)時 較大 閉環(huán)時 較大 調速平滑性 好（無級調速） 差（有級調速） 差 （有級調速） 好（無級 調速） 好（無級 調速） 好 （無級調速） 適應負載類型 恒轉矩 恒功率 恒轉矩 恒功率 恒轉矩 恒轉矩 通風機 恒轉矩 通風機 恒轉矩 設備 投資 多 少 少 較 多 較 少 較 少 電能 損耗 較 小 小 大 較 小 大 大 變頻速度控制的感應電動機具有廣泛的調速,光滑的高,力學性能好的優(yōu)勢,可以方便實現恒功率和恒轉矩速度和調速特性和直流電機調節(jié)壓力和速度和弱磁速度非常相似。目前,變頻異步電動機已經成為主要的調速方法。通過比較的電機設計中電機速度控制方法使用變頻方法。 改變主軸電機,電機速度控制。由電動機變頻調速來執(zhí)行一個簡單的齒輪速度實現自動變速器,齒輪速度磁離合器控制裝置。 數控機床主軸轉速變化主要是無級速度、無級調速、內置電動機轉速等。無級變速可以選擇最合理的切削用量,可以改變操作,操作簡單,簡化了機械結構。無級變速是主要用于直流和交流電動機。但直流電機速電動機恒功率速度范圍小,一般只有1-2,很少4-3,和變換是有限的,現在大部分的交流變頻主軸驅動系統(tǒng)。交流變頻調速電動機的性能類似于直流電機電機速度。交流電動機的速度是恒定的額定轉速,電機的速度和在額定轉速不變，恒功率主軸驅動系統(tǒng)的轉速范圍和需要增加的傳動裝置,確保主軸在一個大的恒功率范圍?？紤]交流變頻電動機和變量的需求與方案,分段無級變速傳動,數控指令直接控制電機實現機床的設計。逆變器的速度控制系統(tǒng)由交流異步電動機、逆變器和數字控制單元。交流電動機,電機的速度和頻率的對數和=滑移之間的關系,可以預見的是,改變電源頻率,你可以改變電動機的速度,速度和頻率成正比?？紤]設計機床的要求,以交流變頻電機和齒輪箱的方案,即子——一步變速。積極的主要軸扭轉由數控直接控制電機和剎車停止發(fā)動機。 如圖4 - 2所示,兩曲線計算速度NJ作為分界線,從新澤西到最大速度對n地區(qū)我恒功率區(qū)域,在區(qū)域內,在任何速度的軸可以額定輸出功率,在該地區(qū),主軸的最大轉矩,轉速會降低。從該地區(qū)的最低轉速N恒轉矩區(qū)域。在該地區(qū),最大轉矩與速度不再是減少和增加,任何速度可以提供轉矩不能超過計算的速度轉矩,轉矩是機床主軸最大扭矩max。區(qū)內的最大力量Pmax軸輸出,然后主軸速度降低和瀑布。一般來說,恒功率區(qū)域約占3/4 - 2/3的整個范圍的軸,和恒轉矩區(qū)域約占1/3 - 1/4。 如圖4 - 3所示,變速電動機的特性。從額定速度和最高速度地區(qū)我恒功率區(qū)域,從最低轉速的地區(qū)。直流電機的額定轉速通常是1000 r / min - 1500 r / min。從和調整磁通的方法,稱為磁調速;從監(jiān)管的電力驅動電壓,稱為可調速度調節(jié)器。的目的調整頻交流調頻電機調速。額定轉速通常是1500 r / min。兩個電機的恒功率調速范圍2 - 4;恒轉矩的范圍傳播超過100。 圖4-2 主軸的功率轉矩特性 圖4-3 變速電動機的功率特性 所謂子——步驟變速交流或直流電機無級調速基于變速。它可以實現恒功率傳輸的中產和高速度,和低速恒轉矩驅動的部分。在此系統(tǒng)中,主軸,主軸的扭轉和停止,控制電機直接通過數控指令的變速主軸的變速齒輪的電動機和有機速度。 4.2主傳動部分改造設計計算 計算轉換的主傳動部分設計包括電動機設計選擇、分段連續(xù)變量的主傳動系統(tǒng)傳動方案確定和分析,設計數控機床變速箱畢業(yè),電磁離合器的設計計算,機床調速電機控制電路的設計。 (一)電動機的選擇 根據原來的機器參數和要求車床主軸轉速范圍的基本轉換Rn = 100,nmax = 3000 r / min,nmin = 30 r / min;主傳動總體機械效率系數= 0.9,最大切削功率10千瓦,最小切削功率3000W。電機主電源應該PD > 10 vkw,根據電機規(guī)格,可以選擇11千瓦或15千瓦的電動機。 表格 4.2電機選擇兩種方案對比 交 流 主 軸 電 機 主 軸 與 變 速 機 構 型 號 PD（kw） RDP NDsmin RDT nj RnP RnT RF i∑ YP160M2-4 11 3 450 3.3 83 30 3.3 10 1/18 YP160L-4 15 3 335 4.5 112 22.3 4.5 7.44 1/13.4 2、電機最小輸出功率 1）、電動機的功率輸出達到至少最低速度的軸。 Pdsmin==3/0.9=3.3kw (4-2) 2）、算電機實用的最底轉速nDsmin（r/min） 由式nDsmin= (4-3) 式中：nd---電機的基本轉速r/min； PD---電機額定功率kw。 （二）、主傳動系統(tǒng)分段無級變速傳動方案的確定與分析 1、電機額定轉速的計算電機的選擇 1）、電機額定轉矩TDd（N/m）為 TDd==70N·M (4-4) 2）、電機最小轉矩Tdmin（N·M） Tdmin= =23.2N·M (4-5) 其中電機最大轉速ndmax=4500r/min 3）、電機實用恒轉矩區(qū)變速范圍 RDT= =3.3 (4-6) 4）、主軸恒轉矩區(qū)變速范圍 RnT=RDT=3.3 (4-7) 5）、電機恒功率區(qū)變速范圍 RdP=3 (4-8) 2、主軸參數計算 1）、主軸計算轉速nj nj===120r/min (4-9) 2）、主軸恒功率變速范圍RnP R =30r/min (4-10) 3）、分級變速機構的變速范圍RF RF= ==8.3 (4-11) 其中：RnP-----主軸恒功率區(qū)變速范圍 RDP-----電機恒功率區(qū)變速范圍 4）、主傳動系統(tǒng)總降速比i∑ i∑= ==1/12.5 (4-12) 4.3數控機床分級變速箱的設計 1、數控機床主軸轉速自動變換過程 在數控機床,特別是在自動工具改變數控機床應根據工具和工藝要求進行主軸轉速自動變速。在加工程序與年代兩個代碼指定序列號主軸轉速,或指定的主軸速度轉每分鐘四位數的代碼,和M代碼指定軸向前和向后的啟動和停止。 直流或交流調速電機主電機無級變速系統(tǒng),主軸正面和負面的啟動和停止制動實現直接控制電機,主軸轉速的變換,轉換的電動機的轉速和齒輪傳導機制轉換匹配來實現的。運動機床的主傳動系統(tǒng)主軸轉速n是電動機轉速,齒輪傳動系匹配,以獲得一個主軸轉速必須連接到相應的變量系列和運動速度可調磁場速度數控的壓力。理論,電機轉速可無級調速,然而,主軸轉速只有99年代代碼,即使使用年代四代碼直接指定的主軸轉速,只有通過增加傳輸和等級的數量更多的指示信號,更加難以實現。因此,事實上或主軸轉速根據幾何級數分為多個級別,根據主軸轉速年代代碼發(fā)布相應的一系列水平和電動機速度控制信號,實現主軸的現場直播。電動機的驅動電路是根據信號改變電動機的轉速。齒輪變速變量,實現了電磁離合器。 2、分級變速箱的設計 數控機床變速箱畢業(yè),因為它位于電動機與主軸之間。因此,設計除了遵循一般有舞臺變速箱設計原則,必須處理好公共選擇。在數控機床的設計變速箱畢業(yè),公比的選擇以下三個條件: A.傳動比等于電動機恒功率速度范圍是直徑的RdP,φ= RdP。 B.如果為了簡化齒輪箱的結構,傳動系列少希望,必須采取一個更大的比例。 C.數控車床的切削階梯軸,螺旋槳飛機表面或結束,有時需要進行恒線速切削。 通過一個案例的綜合分析和比較比率。 (1)、取變速箱的公比Φ等于電機的恒功率調速范圍RdP ,即Φ= RdP .則機床主軸的恒功率變速范圍 變速箱的變速級數 Z= = =2.93 (4-14) 其中: RnP-----主軸恒功率區(qū)變速范圍 RnP=25 Φ-----變速箱的公比 Φ= RdP=3 Z必須是一個整數,變速系列變速箱的Z = 3。它的轉速是如圖4 - 4所示(一). .電機的速度是由2:3的比例變速箱的速度,和1000轉/分鐘的速度- 3000 r / min(恒功率)和1000 r / min r / min - 270(恒轉矩)是獲得. .如果r / min的齒輪傳動是由兩對1:1,主軸能3000 - 1000 r / min恒功率速度范圍。當n的主軸轉速1000 r / min,電動機轉速下降到1500 r / min(額定轉速)。如果電動機的速度繼續(xù)下跌,那么最大輸出功率也將減少。性能的特征圖的圖4 - 4(b),主軸轉速3000 r / min r / min - 1000 AB段,是恒功率。當電機轉速低于額定轉速,最大輸出功率將下降沿虛線的BC段。 圖4-4 傳動系統(tǒng)及功率特性圖 當主軸轉速降低到1000 r / min,傳輸速度(1/1)*(1/3)驅動主軸。此時電機轉速自動返回到最大速度。當電動機從4500轉/分鐘下降到1500 r / min,主軸從1000轉/分鐘減少到1000 r / min,還是恒功率。在BD的動力特性圖部分。 當主軸轉速降低到333 r / min,傳輸速度(1/3)*(1/3)= 1/9旋轉主軸。電動機最大速度。的主要軸軸從333 r / min - 111 r / min,DF的特征圖。 主軸的轉速111 r / min低于原始請求的計算轉速,和下面進入恒轉矩區(qū)。通過一個電動馬達速度下降,當電動機轉速降低到405 R / min,主軸轉速到405 *(2 / 3)*(1/9)= 30 R / min,最小主軸轉速,電機的最大輸出功率為: Pd P2 = Pd = 0.27(4-15) 即為27%額定功率Pd。 在圖4 - 4(b),abdf應該是一條直線。為了清晰,把它分成三段,略交錯?？梢钥闯龇款澋闹鬏S恒功率傳輸范圍由三段組成,每個變量范圍電動機恒功率速度范圍RdP = 3。所以,φ= RdP的傳動比。選擇電動機的功率根據主軸的需要。主軸的速度是f(111 r / min). .表4.3主軸的轉速之間的關系和電動機的磁旋轉速度等級系列和電動機。 3、分段有級變速傳動方案確定 (1) 、傳動方案的設計計算 由前面計算得： =3，j=3 帶傳動的傳動比i0=2/3 取 i1=1 i2=1/3 I3=1 i4=1/3 故取：=40 =40 =20 =60 =40 =40 =20 =60 (2) 、齒輪的設計計算 45鋼齒輪的大小調節(jié),選擇290年的齒輪硬度hb - 260 hb,齒輪的硬度250 hb - 220 hb,六個選擇的準確性,模數m = 2.5毫米,齒寬度b = 30 mm,螺旋角20度。 所以： =2×40=80（） (4-16) =2.5×40=100（） =2.5×20=50（） =2.5×60=150（） =2.5×40=100（） =2.5×40=100（） =2.5×20=50（） =2.5×60=150（） 接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度的齒輪表面也應檢查. .合格的檢查過程和驗證過程略。 4.4電磁離合器的設計計算 有類型的自動傳輸速度的轉換方法。有兩種類型的液壓或電磁離合器。 液壓傳動機制是通過液壓缸,活塞桿驅動叉,將滑動齒輪實現速度和雙液壓缸將滑動齒輪,和一個三重滑動齒輪必須使用兩個液壓缸來實現三個轉變。 電磁離合器的應用電磁實用程序連接或切斷運動元素,因為它很容易實現自動操作,使用現成的系列產品。因此,它已成為操作元素通常用于自動裝置。電磁離合器的數控機床主要旋轉,可以簡化傳輸機制,操作方便,通過多元化的轉軸安裝在離合器吸引和分離的不同組合來改變傳輸線的齒輪,軸轉速。 分析選擇電磁離合器的設計與自動變速器控制數控車床。 圖4-5 電磁離合器變速的主傳動系統(tǒng)圖 4.5齒輪結構設計 當時，可做成腹板式結構，再考慮到加工問題，現敲定把齒輪14做成腹板式結構。齒輪14如下： ，， （4-22） ， 4.6帶輪結構設計 D是軸承的直徑,檢查《機械零件手冊》確定的選擇軸承6211 D = 55毫米,D = 100毫米。內孔的大小帶軸承的外徑100毫米。牙8 - 10的機械設計決定的參數: （4-23） 帶輪寬度： 分度圓直徑：， 4.7傳動軸間的中心距 （4-24） 4.8軸承的選擇 Ⅰ軸： 6208 D=80 B=18 深溝球軸承 Ⅱ軸： 7207C D=72 B=17 圓錐滾子軸承 Ⅲ軸： 7207C D=72 B=17 圓錐滾子軸承 Ⅳ軸： 7208C D=80 B=18 圓錐滾子軸承 17 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第五章 動力設計 第五章 動力設計 5.1、傳動軸的驗算 由于齒輪箱的壓力很小,通常使用復合應力的計算公式：（MPa） （5-1） ——為復合應力（MPa） ——[]為許用應力（MPa） ——W為軸危險斷面的抗彎斷面模數 實心軸： （5-2） 空心軸： （5-3） 花鍵軸： （5-4） ——d為空心軸直徑，花鍵軸內徑 ——D為空心軸外徑，花鍵軸外徑 ——d0為空心軸內徑 ——b為花鍵軸的鍵寬 ——Z為花鍵軸的鍵數 M為在危險斷面的最大彎矩 N·mm （5-5） T為在危險斷面的最大扭矩 ——N為該軸傳遞的最大功率 ——Nj為該軸的計算轉速 齒輪的圓周力： 齒輪的徑力： （5-6） （1）Ⅰ軸的強度計算 Ⅰ軸： （2）作用在齒輪上的力的計算 已知大齒輪的分度圓直徑： d=mz=2.5×39=97.5mm 圓角力： 徑向力： 軸向力： 方向如圖所示： 圖5.1齒輪力的方向圖 由受力平衡： =1759.2N =766.45N 所以=－（1759.2+766.45）=－2525.65N 以a點為參考點，由彎矩平衡得： 105+（105+40）－（300+40+105）=0 所以：=2245.5N =280.1N 在V面內的受力情況如下： 圖5.2 受力分析圖 受力平衡： 即：1759.2+1532.90 以a點為參考點，由彎矩平衡： ×105－×（105+40）+（300＋105＋40）=0 所以=－3629N =3653N 在V面的彎矩圖如下： 圖5.3 V面的彎矩圖 （3）主軸抗震性的驗算 ①支撐剛度，包括軸承的彈性變形和坐圈接觸變形。 向心推力球軸承：=（0.7-0.002）d 圓錐孔雙列向力短圓柱滾子軸承： =（mm） （5-7） 前軸承處d=100，，R=5400kgf， 所以：=0.0108mm =0.0251mm 坐圓外變形： （5-8） 對于向心球軸承：D=150，d=100，b=60，取k=0.01 所以： （5-9） (5-10) 所以軸承的徑向變形： = =+=0.05+0.053=0.103mm 支撐徑向剛度： k= (5-11) ② 量主要支撐的剛度折算到切削點的變形 (5-12) 其中L=419mm，KA=121359.2kg/mm 所以： (5-13) ③ 主軸本身引起的切削點的變形 (5-14) 其中：P=2940N，a=125mm，L=419mm，E=2×107N/cm，D=91mm I=0.05·（D4-d4）=0.05×（914-464）=3163377.25mm2 所以： (5-15) ④ 主軸部件剛度 ⑤ 驗算抗振性 則： (5-16) 所以： 所以主軸抗振性滿足要求。 5.2 齒輪校驗 檢查變速箱中的齒輪壓力時,壓力和齒輪的彎曲應力的最小數量相同的模量和最小數量的牙齒檢查. .在這里檢查齒輪,齒輪,齒輪三2檔。 （1）接觸應力公式： (5-17) u----大齒輪齒數與小齒輪齒數之比； ---齒向載荷分布系數；----動載荷系數；----工況系數；----壽命系數 查《機械裝備設計》表10-4及圖10-8及表10-2分布得 假定齒輪工作壽命是48000h，故應力循環(huán)次數為 查《機械裝備設計》圖10-18得，所以： （2）彎曲應力： (5-18) 查《金屬切削手冊》有Y=0.378，代入公式求得：=158.5Mpa 檢查圖10-21e“機械設計”,齒輪材料的生產,大齒輪的硬度,齒輪60人權委員會,所以從圖10-21e宣讀。因為:滿足需求的原因,另外兩個齒輪計算方法如上所述,所有符合要求。 5.3 軸承的校驗 軸I 選用7206角接觸軸承的基本額定負載30.5 kn 因為軸的速度是常數，設備越小，越接近軸承，軸承要求越高。根據設計要求,滾子軸承可以檢查軸的結束。 齒輪的直徑 Ⅰ軸傳遞的轉矩 Nm (5-19) 齒輪受力 N 根據受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為 N N (5-20) 按《機械設計》表10-5查得為1.2到1.8，取，則有： N N 軸承的壽命 因為，所以按軸承1的受力大小計算： (5-21) 故該軸承能滿足要求。 24 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第六章 結構設計及說明 第六章 結構設計及說明 6.1結構設計的內容、技術要求和方案 主軸變速箱結構設計包括傳輸(傳動軸、軸承、皮帶輪、齒輪、離合器和制動器),紡錘體組裝、運行機制、潤滑系統(tǒng)、盒子和接縫密封結構設計和布局,與張開始圖和截面說。課程設計由于時間限制,一般只有擴張計劃。 主軸箱是機床的重要組成部分。除了一般機械傳動的設計的相關要求,以下的重點是考慮以下方面。 精度要求、剛度和抗震要求,傳輸效率,在主軸軸承溫度和溫度控制,結構,工藝,操作方便,安全可靠的原則,遵循通用的標準和原則。 主軸箱的結構設計是整個機床設計的關鍵。由于結構復雜,設計必須得反復思考和反復修改。你應該畫一個草圖之前你畫一個正式的圖紙。其目的是: (1)布置傳動件及選擇結構方案。 (2)測試驅動設計的結果是免費的干擾,碰撞或其他不合理的情況下,為了及時修正。 (3)確定傳動軸軸承跨距,齒輪軸的位置和軸線的相對位置,以確定的軸力和力的方向,軸和軸承的計算提供了必要的數據。 6.2I軸（輸入軸）的設計 帶輪的運動到變速箱通常安裝在軸端,軸變形很大,和結構應注意軸的剛度或拉力(卸貨設備). .我軸裝有摩擦離合器,由于離合器組件,組裝方便,一般的盒子組裝我軸在整個負載箱。卸貨設備我們使用一般凸緣板上的軸承,通過凸緣板將拉的輪框墻。 車床通常用于過程的反向螺旋回. .當汽車螺絲,變換頻率較高。轉換的實現政府扭轉很多,我們使用反向離合器。相反的轉換是在禁止停車的情況,進行摩擦離合器是經常使用。因為,通常使用濕。 在選定軸向尺度時，摩擦片不壓緊時，應有0.2mm-0.4mm的間隔，間隔應該可以調整。 離合器及其壓緊裝置中有三點值得注意： 1.軸向定位:摩擦板實現了閥瓣花兩個洞。磁盤安裝在樣條之一,另一個是安裝在環(huán)形槽在花鍵軸上，并轉過一個花鍵齒，和軸上的花鍵對正，然后用螺釘把錯開的兩個圓盤連接在一起。所以就限制了軸向和周向他們的自由度，能做到了定位。 2.夾緊的摩擦板是通過提高環(huán)軸向移動,在紡錘體形成的彈性力封閉的系統(tǒng),在不增加軸承軸向復合。 3.結構設計應環(huán)驅動擺桿和一個鋼球運動是不可逆的,也就是說,權力的操縱撤軍后,自鎖功能。 軸配備一個摩擦離合器,齒輪兩端有袖的軸,軸旋轉時,離合器連接。但在另一端的齒輪的軸向旋轉方向相反,兩者的相對速度高(約兩倍)。這應該被認為是在設計一個結構。 齒輪和軸之間的軸承可用于滾動軸承和滑動軸承?；瑒虞S承是不如滾動軸承在某些性能和維護,但其徑向尺寸很小. .空氣套齒輪需要軸向方向,軸承需要潤滑。 6.3齒輪塊設計 齒輪變速箱的重要元素。牙齒的數量同時定期改變. 也就是說,負載設備改變了.同時由于齒輪制造和安裝誤差,不可避免地產生動載荷引起的振動和噪聲,通常成為變速箱的主要噪聲源,并影響主軸旋轉均勻性。齒輪,設計中應考慮的問題。齒輪塊的結構形式很多，取決于下列有關因素： ①是固定齒輪還是滑移齒輪； ②移動滑移齒輪的方法； ③齒輪精度和加工方法； 6.4傳動軸的設計 機床傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動器等。傳動軸需要確保這多的傳動件和機構可以正常運行。 驅動軸應該有足夠的強度和剛度。如角和偏差太大,會使齒輪嚙合不好,軸承的工作條件惡化,振動、噪聲、空載功率、磨損和熱增加,兩軸中心距誤差和軸芯的組裝和加工誤差的并行程度也將導致上述問題。 驅動軸可以視軸、花鍵軸。沒有困難的特殊加工銑床和磨床加工花鍵成批，所以齒輪的軸采用花鍵軸,和滑動齒輪的軸通常用于花鍵軸，花鍵軸承載力高,與單軸加工和組裝方便。 軸上的花鍵部分長度,終端高不完全,不能匹配樣條空間。這是過濾處理的一部分?；ㄦI滾刀的平均大小是65—85。 滾動軸承的驅動軸機床通常用于球軸承和滾柱軸承…在溫度上升、空載功率和噪聲,球軸承優(yōu)于滾錐軸承。錐和滾子軸承在軸的加工精度相對較高的剛性和支持洞. 所以滾珠軸承。但滾錐軸承內外圈可分離,容易裝配,調整間隙容易。所以有時當沒有軸向力,但也經常使用這個軸承。軸承的選擇模型和維度,首先取決于承載能力,但也要考慮其他結構性條件。 27 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第六章 結構設計及說明 結論 課題是對主傳動系統(tǒng)的一個詳細設計。通過這次畢業(yè)設計，對當前主傳動技術的發(fā)展概況和未來的發(fā)展有了很多了解，改進學習方法的絕好機會。 數控車床主傳動系統(tǒng)，其中包括數控車床的主傳動鏈，縱向進給傳動鏈，還包括齒輪的計算和校核，主軸剛度校核等。與通用車床相比，數控車床的進給傳動采用間隙傳動措施，并可以對反向間進行自動進給，可以獲得更高的加工精度。同時，數控車床允許強力切削，主軸和進給才用無級變速，可以達到最佳切削用量有效降低切削加工時間。 課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。目前，數控車床的價格還比較昂貴，在目前的條件下，主要應用于加工精度要求較高形狀較復雜，和小工件。但隨著機床成本的降低和機床技術的發(fā)展，數控車床的使用會越來越大，將在機械加工中普遍才用。 6 參考文獻 [1]?鞏云鵬,田萬祿.機械設計課程設計[M].沈陽：東北大學出版,2000? 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