立式銑床橫向工作臺(tái)設(shè)計(jì)含開題及6張CAD圖
立式銑床橫向工作臺(tái)設(shè)計(jì)含開題及6張CAD圖,立式,銑床,橫向,工作臺(tái),設(shè)計(jì),開題,cad
XX XX（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
論文（設(shè)計(jì)）題目： 立式銑床橫向工作臺(tái)設(shè)計(jì)
學(xué)號(hào)： 姓名： 專業(yè)：
指導(dǎo)教師： 系主任：
一、主要內(nèi)容及基本要求
主要內(nèi)容：1、調(diào)研分析銑床的加工特點(diǎn)，確定新設(shè)計(jì)的銑床工作臺(tái)的主要參數(shù)。
2、進(jìn)行銑床的橫向進(jìn)給系統(tǒng)的總體布局。
3、完成銑床橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4、主體數(shù)據(jù)計(jì)算，校核驗(yàn)證。
5、畫出裝配圖及主要零件圖，共計(jì)兩張半A0圖紙。
6、設(shè)計(jì)說明書的編寫。
基本要求：要求銑床橫向移動(dòng)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)合理，性能優(yōu)越，能方便的拆卸和安裝。橫 向工作臺(tái)能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和機(jī)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)方式。橫向與升降臺(tái)之間由操作機(jī)構(gòu)中的機(jī)械動(dòng)作 獲得互鎖。
二、重點(diǎn)研究的問題
1.了解機(jī)床工作臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，及其工作原理。
2.傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算，校核，包括絲桿，螺母等裝置設(shè)計(jì)
3.設(shè)計(jì)橫向工作臺(tái)機(jī)動(dòng)操作機(jī)構(gòu)及了解其工作原理。
4.熟悉CAD制圖。
三、進(jìn)度安排
序號(hào)
各階段完成的內(nèi)容 舉例：
完成時(shí)間
1
查閱資料、熟悉了解課題
第1周——第2周
2
文獻(xiàn)與資料的查詢
第3周——第4周
3
進(jìn)行最終方案的敲定
第5周——第6周
4
進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算
第6周——第8周
5
完成圖紙的繪制
第9周——第13周
6
整理資料寫說明書
第14周
7
英語翻譯、準(zhǔn)備畢業(yè)答辯
第15周
四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
[1] 濮良貴.紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京:高等教育出版社，2006
[2] 技工學(xué)校機(jī)械類通用教材編審委員會(huì).銑工工藝學(xué)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980.
[3] 陳宏鈞. 實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1996.
[4] 趙家奇. 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版，1998.
[5] 機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版 社.1998.
[6] 徐圣群.簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社. 1991.
[7] 孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社。1991
[8] 周增文.張亮峰. 機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)[M].長(zhǎng)沙:中南大學(xué)出版社，2003
[9] 浦林祥. 金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社[M].1995.
[10] 李云主.機(jī)械制造及設(shè)備指導(dǎo)手冊(cè)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1997.
XX（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表
學(xué)號(hào) 姓名 專業(yè)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：立式銑床橫向工作臺(tái)設(shè)計(jì)
評(píng)價(jià)項(xiàng)目
評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容
選題
1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；
2.難度、份量是否適當(dāng)；
3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。
能力
1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；
4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。
論文
（設(shè)計(jì)）質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；
3.有無理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無創(chuàng)新之處。
綜
合
評(píng)
價(jià)
同學(xué)在立式銑床-橫向工作臺(tái)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)良好、工作刻苦，按時(shí)完成老師布置的任務(wù)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇上難題時(shí)積極查閱資料，同時(shí)積極向老師詢問。該生具有很強(qiáng)的動(dòng)手能力和好奇心，已經(jīng)具備獨(dú)立工作的能力。希望該生在以后的工作中繼續(xù)保持不驕不躁的精神，把理論知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐很好的結(jié)合，為祖國(guó)做出更大的貢獻(xiàn)。
評(píng)閱人：
年 月 日
XX
XXX（設(shè)計(jì)）鑒定意見
學(xué)號(hào)： 姓名： 專業(yè)：
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 52 頁 圖 表 8 張
論文（設(shè)計(jì)）題目： 立式銑床橫向工作臺(tái)設(shè)計(jì)
內(nèi)容提要： 本次課題主要對(duì)橫向工作臺(tái)的齒輪、絲桿、螺母、機(jī)動(dòng)換向、機(jī)動(dòng)進(jìn)給、
手動(dòng)進(jìn)給、手動(dòng)操作等設(shè)計(jì)計(jì)算。本次課題設(shè)計(jì)主要分為三個(gè)部分。第一部分：
為設(shè)計(jì)計(jì)算部分，主要對(duì)工作臺(tái)的絲杠和傳動(dòng)齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、第二部分為圖紙部分，
主要由設(shè)計(jì)參數(shù)畫出具體的圖紙；第三部分為說明書部分，主要通過文字表達(dá)設(shè)計(jì)的思
路與結(jié)果。由于之前沒有經(jīng)驗(yàn)，難于動(dòng)手，通過指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助，在不斷的嘗試
中逐步的了解了本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容。通過老師的鼓勵(lì)和教導(dǎo)我也逐步明白了此次設(shè)計(jì)的真
正含義。即：1.要有正確的設(shè)計(jì)思想并勇于探索創(chuàng)新；2.掌握通用零件的設(shè)計(jì)原理、方
法和一般規(guī)律，進(jìn)而綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，研究改進(jìn)或開發(fā)新的基礎(chǔ)件及設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單機(jī)械
的能力；3.具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力；4.掌握典型
機(jī)械零件的試驗(yàn)方法，獲得試驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練；5.了解國(guó)家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，
并對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的新發(fā)展有所了解。通過這幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手畫圖
的能力大大的提高，極大地提高了我的獨(dú)立解決事情的能力。在設(shè)計(jì)的過程中，遇到了
很多以前沒有預(yù)料到的問題，一直重復(fù)著去發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。提高了自己獨(dú)
立的思考和解決問題的能力；最重要的是提升了自己的自信心，以前覺得自己不能完成
的事情一件一件逐漸實(shí)現(xiàn)，開始真正的體會(huì)到學(xué)以致用。
指導(dǎo)教師評(píng)語
同學(xué)所設(shè)計(jì)的銑床橫向工作臺(tái)的設(shè)計(jì)基本符合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的基本要求，加強(qiáng)了對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生在工程設(shè)計(jì)方面的訓(xùn)練，難度和工作量達(dá)到基本要求。該生在設(shè)計(jì)中掌握了查閱文獻(xiàn)、利用相關(guān)資料和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力，具備了較強(qiáng)的機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的能力，具有較好計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。他的設(shè)計(jì)計(jì)算合理并且具有一定的創(chuàng)新，設(shè)計(jì)的圖紙有一定的難度并且能夠完成，設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的內(nèi)容表述也基本正確?？傊?，該生基本具備了獨(dú)立工作和解決問題的能力。
同意其參加答辯，建議成績(jī)?cè)u(píng)定為：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
答辯簡(jiǎn)要情況及評(píng)語
答辯小組組長(zhǎng)：
年 月 日
答辯委員會(huì)意見
答辯委員會(huì)主任：
年 月 日
摘 要
銑床，這是目前我國(guó)使用較廣泛的通用機(jī)床。這種機(jī)床可以安裝各種類型的銑刀，適宜于對(duì)中小型零件進(jìn)行各種銑削工作，如銑平面、階臺(tái)、溝槽、螺旋槽和成型面等等。在同類型銑床中，它的轉(zhuǎn)速高、剛度好、功率大，故可做高速銑削和強(qiáng)力銑削；工作臺(tái)縱向絲杠有間隙調(diào)整裝置，因此它既能逆銑又能順銑。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為銑床橫向進(jìn)給工作臺(tái)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
關(guān)鍵詞 銑床 工作臺(tái) 橫向
Abstract
The design of the milling machine for vertical milling machine, which is widely used as the general machines. This machine can be installed with various types of cutters, suitable for small parts of various jobs, such as milling machine, milling, planar slot and molding, spiral groove surface etc. In the same type of milling machine, it's high speed, good stiffness, the power can be done, high speed milling and strong milling, Workbench longitudinal ball screw gap adjusting device, so is it to the inverse milling and milling. Main design content for milling transverse into the design and calculation for table.
Keywords Milling Workbench Transverse
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
第一章 緒 論 3
1.1 金屬切削機(jī)床的簡(jiǎn)介 4
1.2中國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 4
1.3中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 7
1.4 設(shè)計(jì)的主要參數(shù) 10
第二章 橫向進(jìn)給主要設(shè)計(jì)計(jì)算 11
2.1絲桿和螺母的選擇 11
2.2 絲杠的計(jì)算 11
2.3 直齒輪的設(shè)計(jì) 14
2.4 直齒輪的計(jì)算 17
2.5 錐齒輪的計(jì)算 21
第三章 工作臺(tái)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23
3.1 工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 23
3.2 離合器的設(shè)計(jì) 24
3.3 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 24
致 謝 26
參考文獻(xiàn) 27
第一章 緒 論
1.1 金屬切削機(jī)床的簡(jiǎn)介
金屬切削機(jī)床（習(xí)慣上簡(jiǎn)稱為“機(jī)床”）是用刀具切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，所以又稱為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”。一切工具都是人手的現(xiàn)延伸，機(jī)床延生也是這樣。它的發(fā)展把人們從繁重的手工勞動(dòng)中解放出來，大大的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，大大的促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展。現(xiàn)代機(jī)械制造中加工機(jī)械零件的方法很多：除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細(xì)的零件，一般都需在機(jī)床上用切削的方法進(jìn)行最終加工。在一般的機(jī)器制造中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量占機(jī)器總制造工作量的40％-60％，機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。
各種機(jī)床分類中，金屬切削機(jī)床是使用最廣泛、數(shù)量最多的機(jī)床類別，因此通常狹義的機(jī)床僅指金屬切削機(jī)床類產(chǎn)品。金屬切削機(jī)床分類方法很多，最常用的分類方法是按機(jī)床的加工性質(zhì)和所用刀具來分類；此外還可以根據(jù)車床萬能性程度、機(jī)床工作精度、重量和尺寸、機(jī)床主要器官數(shù)目、自動(dòng)化程度不同等進(jìn)行分類。
1.2中國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
金屬切削機(jī)床行業(yè)資產(chǎn)規(guī)模在機(jī)床各子行業(yè)中居第一位，遠(yuǎn)高于其他各類子行業(yè)。 截止2008年底，中國(guó)金屬切削機(jī)床制造業(yè)擁有646家企業(yè)，比2007年增加133家；資產(chǎn)總額978.72億元，比2007年增長(zhǎng)了17.66%。2008年中國(guó)金屬切削機(jī)床和數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量較2007年有所下滑，全年金屬切削機(jī)床總產(chǎn)量61.69萬臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床12.2萬臺(tái)，同比分別降低2.4%和3.3%。2008年，金屬切削機(jī)床制造業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入783.19億元，增長(zhǎng)18.32%，但增速比2007年下滑9.92個(gè)百分點(diǎn)。2009年我國(guó)首次成為世界機(jī)床第一大生產(chǎn)國(guó)，但我國(guó)機(jī)床行業(yè)大而不強(qiáng)的局面依然沒有改變，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)、服務(wù)較國(guó)際先進(jìn)水平仍然差距很大。目前國(guó)內(nèi)所需的高檔數(shù)控機(jī)床主要依賴進(jìn)口，發(fā)展中高檔數(shù)控機(jī)床所需的數(shù)控系統(tǒng)和功能部件主要來自海外。2010年10月，國(guó)務(wù)院出臺(tái)的《加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》指出，積極發(fā)展以數(shù)字化、柔性化及系統(tǒng)集成技術(shù)為核心的智能制造裝備，其中以高檔數(shù)控機(jī)床為重中之重?！∧壳爸袊?guó)處于工業(yè)化中期，即從解決短缺為主的階段逐步向建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變，煤炭、汽車、鋼鐵、房地產(chǎn)、建材、機(jī)械、電子、化工等一批以重工業(yè)為基礎(chǔ)的高增長(zhǎng)行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。中國(guó)目前是世界第一大機(jī)床消費(fèi)國(guó)，其中數(shù)控機(jī)床逐漸成為機(jī)床消費(fèi)的主流。2010年，中國(guó)金切機(jī)床行業(yè)會(huì)有更大的需求，尤其是中高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品。預(yù)計(jì)2010年中，中國(guó)數(shù)控機(jī)床消費(fèi)有望超過60億美元，臺(tái)數(shù)超過10萬臺(tái)，中高檔數(shù)控機(jī)床比例大幅增加。
整個(gè)“十二五”期間，高端裝備制造業(yè)的發(fā)展將在很大程度上推動(dòng)機(jī)床行業(yè)快速增長(zhǎng)。以重型機(jī)床為例，雖然經(jīng)過近幾年技術(shù)改造和產(chǎn)品自主研發(fā)的鍛煉，無論是生產(chǎn)能力還是產(chǎn)品技術(shù)水平都有長(zhǎng)足進(jìn)步，但是與國(guó)外產(chǎn)品相比還有很大不足。最大的差距體現(xiàn)在核心運(yùn)行部件的技術(shù)水平和運(yùn)行速度、產(chǎn)品精度保持性、機(jī)床可靠性，以及整體機(jī)床制造工藝水平與質(zhì)量等幾個(gè)方面?？煽啃允歉邫n重型機(jī)床質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。目前，國(guó)產(chǎn)數(shù)控重型機(jī)床的平均無故障工作時(shí)間在300小時(shí)左右，而進(jìn)口的高檔重型機(jī)床平均無故障工作時(shí)間在2000小時(shí)以上。
隨著中國(guó)機(jī)床工具行業(yè)產(chǎn)品、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整力度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床、高端機(jī)床占比明顯增強(qiáng)，低端產(chǎn)品占比持續(xù)降低，目前機(jī)床工業(yè)國(guó)產(chǎn)化率已提升到70%。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，機(jī)床行業(yè)高速增長(zhǎng)的同時(shí)，進(jìn)一步加快行業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，仍是我國(guó)機(jī)床工業(yè)首要而迫切的任務(wù)。除了傳統(tǒng)的發(fā)電、石化設(shè)備外，風(fēng)電、核電等新能源裝備也正成為推動(dòng)機(jī)床業(yè)快速增長(zhǎng)和技術(shù)進(jìn)步的一大動(dòng)力。業(yè)內(nèi)人士透露，“新能源裝備的加工將成為機(jī)床需求的主力，這需要多種精密、大型數(shù)控、專用機(jī)床與之配套。先進(jìn)的裝備制造工藝，尤其是先進(jìn)的機(jī)床設(shè)備是新能源裝備制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)的根本保障”。有風(fēng)電專家表示，大型風(fēng)力機(jī)組的總體設(shè)計(jì)和載荷計(jì)算能力差，控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、軸承的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)能力差，風(fēng)機(jī)的軸承、控制系統(tǒng)等零部件還需要從國(guó)外進(jìn)口。我國(guó)風(fēng)電設(shè)備制造業(yè)雖然發(fā)展速度快，但真正擁有核心技術(shù)的企業(yè)不多，關(guān)鍵零部件基本依賴進(jìn)口。而制約其提升的關(guān)鍵就是國(guó)內(nèi)的制造工藝和加工裝備相對(duì)落后。核電設(shè)備制造也面臨著類似的情況。據(jù)介紹，一座核電站需要200多臺(tái)各種類型的泵。其中主泵是位于核島心臟部位的關(guān)鍵部件，是核電運(yùn)轉(zhuǎn)控制水循環(huán)的關(guān)鍵，雖然核島主泵的結(jié)構(gòu)并不比其他泵復(fù)雜，但是要求極高，必須具有絕對(duì)的可靠性。主泵承壓部件和功能部件的加工都需要高精度性能可靠的機(jī)床設(shè)備。正是由于沒有相應(yīng)的機(jī)床加工設(shè)備，核島主泵曾長(zhǎng)期受制于人。此外，生產(chǎn)百萬千瓦級(jí)核電站壓力容器等，需要萬噸壓力機(jī)鍛壓成型。后續(xù)切削加工需要超重型數(shù)控立式車床、超重型數(shù)控臥式車床、大鏜桿多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控鏜銑床等加工設(shè)備。這些工件的價(jià)格昂貴，而且沒有備件，要求成品率必須100%，因此對(duì)機(jī)床的可靠性和穩(wěn)定性都有很高的要求。
中國(guó)機(jī)床產(chǎn)業(yè)未來5至10年的發(fā)展趨勢(shì)如果同樣用一句話進(jìn)行概括的話，就是要“實(shí)現(xiàn)由大而不強(qiáng)，向既強(qiáng)又大的轉(zhuǎn)變”.途徑是：轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
1.市場(chǎng)變化趨勢(shì)
（1）國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求將繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)2009年，中國(guó)機(jī)床市場(chǎng)消費(fèi)額194.4億美元，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和市場(chǎng)需求提高，特別是來自汽車制造、高速鐵路建設(shè)、高速公路建設(shè)、綠色能源建設(shè)（太陽能綜合利用、核電、風(fēng)電、水電；石油天然氣的開采和輸送）、工程機(jī)械、大型飛機(jī)、支線飛機(jī)以及船舶制造等行業(yè)快速發(fā)展的拉動(dòng)，國(guó)內(nèi)機(jī)床消費(fèi)量還會(huì)有巨大的上升空間，預(yù)計(jì)年平均仍將保持兩位數(shù)增長(zhǎng)，在國(guó)際市場(chǎng)方面，中國(guó)機(jī)床產(chǎn)品的主要出口市場(chǎng)仍然是歐美和東南亞，同時(shí)新興經(jīng)濟(jì)體的需求將呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)將以中低檔產(chǎn)品為主向中高檔數(shù)控機(jī)床、高檔刃量具和成套設(shè)備為主轉(zhuǎn)變。預(yù)計(jì)今后十年，中國(guó)機(jī)床出口排名有望進(jìn)入世界前三名之列。
（2）市場(chǎng)需求水平提高，市場(chǎng)細(xì)分加劇在中國(guó)從“制造大國(guó)”向“制造強(qiáng)國(guó)”轉(zhuǎn)變的過程中，國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)行業(yè)核心制造領(lǐng)域?qū)?shù)控機(jī)床產(chǎn)品的需求結(jié)構(gòu)和水平將發(fā)生較大變化，主要表現(xiàn)在：陸路交通及交通工具制造業(yè)將成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展重點(diǎn)，其中汽車制造業(yè)將快速發(fā)展，預(yù)計(jì)2020年產(chǎn)量達(dá)到1500萬輛以上，排名將躍居世界第一。為滿足節(jié)能、環(huán)保、安全的需要，所需設(shè)備的精度、效率和自動(dòng)化要求將大幅度提高。高速鐵路建設(shè)也將全面展開，貨運(yùn)專線網(wǎng)絡(luò)初具規(guī)模，最高時(shí)速將達(dá)到300公里以上。在以上建設(shè)中，不僅需要大量通用數(shù)控機(jī)床，而且還需要大量專用數(shù)控加工設(shè)備，尤其是成套生產(chǎn)線。這些都將提升中國(guó)機(jī)床市場(chǎng)的需求水平。航空制造業(yè)將以發(fā)展支線飛機(jī)為重點(diǎn)，同時(shí)啟動(dòng)大飛機(jī)的研制，重視發(fā)展通用飛機(jī)、民用直升機(jī)和轉(zhuǎn)包生產(chǎn)，初步實(shí)現(xiàn)民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)化；航天制造業(yè)以發(fā)展載人航天與探月工程、大容量通信衛(wèi)星、新一代大推力無毒無污染運(yùn)載火箭、高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)為重點(diǎn)。
從以上幾個(gè)領(lǐng)域的需求可以預(yù)見，未來十年中國(guó)機(jī)床市場(chǎng)需求將向更高的水平發(fā)展，同時(shí)市場(chǎng)細(xì)分也將越來越明顯。
2.產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
（1）產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大，產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平提升趨勢(shì)明顯。中國(guó)機(jī)床行業(yè)目前產(chǎn)品門類比較齊全、具備一定的技術(shù)基礎(chǔ)和制造能力，在強(qiáng)勁市場(chǎng)需求拉動(dòng)下，產(chǎn)業(yè)的上升空間很大。在政府主管部門的合理規(guī)劃和支持下，中國(guó)機(jī)床行業(yè)的整體技術(shù)水平提升趨勢(shì)十分明顯。
（2）高中低需求將長(zhǎng)期存在，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與產(chǎn)能將逐步優(yōu)化中國(guó)機(jī)床產(chǎn)品目前數(shù)控化率還比較低，地區(qū)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展也不平衡，多種經(jīng)濟(jì)形式將長(zhǎng)期存在，這些因素都決定未來中國(guó)機(jī)床市場(chǎng)的高中低需求將長(zhǎng)期存在。但經(jīng)歷本次國(guó)際金融危機(jī)后，隨著市場(chǎng)需求的提升，裝備制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整也成為行業(yè)共識(shí)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步優(yōu)化?？梢灶A(yù)見未來中低檔產(chǎn)品市場(chǎng)需求將逐步下降，高檔產(chǎn)品需求將快速增長(zhǎng)。
（3）行業(yè)內(nèi)將會(huì)涌現(xiàn)出一批大而強(qiáng)、小而精或小而專的企業(yè)以研制重型機(jī)床、加工中心、數(shù)控車床、精密磨床、齒輪加工機(jī)床、電加工機(jī)床和鍛壓機(jī)床為代表的大型企業(yè)集團(tuán)或?qū)I(yè)化企業(yè)將逐漸形成并得到快速發(fā)展。產(chǎn)業(yè)的國(guó)際化水平將進(jìn)一步提升，預(yù)計(jì)未來十年內(nèi)進(jìn)入世界機(jī)床百強(qiáng)的企業(yè)將增至十家以上。
（4）產(chǎn)業(yè)地域分布更趨合理，產(chǎn)業(yè)聚集度將進(jìn)一步提高隨著國(guó)家區(qū)域經(jīng)濟(jì)規(guī)劃的逐步落實(shí)，特別是市場(chǎng)配置資源手段在地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中作用的顯現(xiàn)，機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局將呈現(xiàn)地域分布的特點(diǎn)。未來將形成以東北、西北、華東、西南、江浙等地區(qū)為代表的機(jī)床產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，在集聚區(qū)內(nèi)圍繞特色產(chǎn)品或機(jī)床產(chǎn)業(yè)集團(tuán)將形成支撐產(chǎn)業(yè)群
3.技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
（1）技術(shù)研究模式轉(zhuǎn)變，市場(chǎng)需求拉動(dòng)成為主導(dǎo)中國(guó)機(jī)床行業(yè)技術(shù)研究模式將從跟隨式向探索式、從被動(dòng)式到自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，研究主體從單一向多元轉(zhuǎn)變，市場(chǎng)需求成為研究的主要?jiǎng)恿?。如超重型龍門車銑復(fù)合機(jī)床、加工直徑28米立式車床等產(chǎn)品都是在國(guó)內(nèi)不斷提高的市場(chǎng)需求下研制成功的。因此，在市場(chǎng)需求拉動(dòng)下，中國(guó)機(jī)床行業(yè)的研究模式將發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。
（2）技術(shù)投入多元化，技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟將發(fā)揮主導(dǎo)作用在國(guó)家投資繼續(xù)發(fā)揮導(dǎo)向性作用的同時(shí)，企業(yè)自籌資金、社會(huì)化融資、外資將成為技術(shù)投入的重要組成部分。以企業(yè)為龍頭、高校和科研院所參與形成的技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)和同行業(yè)企業(yè)組成的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟將發(fā)揮主導(dǎo)作用。
（3）技術(shù)研究的國(guó)際化程度提高，人才全球化配置趨勢(shì)明顯由于研究模式的轉(zhuǎn)變和研究投入的多元化，中國(guó)機(jī)床行業(yè)的技術(shù)研究國(guó)際化參與度將顯著提升。這將主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是更多的企業(yè)開始與國(guó)際領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)或公司合作研究；二是更多的企業(yè)有能力為國(guó)際機(jī)床用戶提供技術(shù)服務(wù)。
1.3中國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)字控制機(jī)床是用數(shù)字代碼形式的信息（程序指令），控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床。加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量，可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件，加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，機(jī)床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機(jī)床的3~5倍），機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前的數(shù)控機(jī)床已實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制并在工業(yè)界得到廣泛應(yīng)用，在模具制造行業(yè)的應(yīng)用尤為普及。 針對(duì)車削、銑削、磨削、鉆削和刨削等金屬切削加工工藝及電加工、激光加工等特種加工工藝的需求，開發(fā)了各種門類的數(shù)控加工機(jī)床。數(shù)控機(jī)床種類繁多，一般將數(shù)控機(jī)床分為16大類：
數(shù)控車床(含有銑削功能的車削中心)
數(shù)控銑床(含銑削中心)
數(shù)控鏗床
以銑程削為主的加工中心．
數(shù)控磨床(含磨削中心)
數(shù)控鉆床(含鉆削中心)
數(shù)控拉床
數(shù)控刨床
數(shù)控切斷機(jī)床
數(shù)控齒輪加工機(jī)床
數(shù)控激光加工機(jī)床
數(shù)控電火花線切割機(jī)床
數(shù)控電火花成型機(jī)床(含電加工中心)
數(shù)控板村成型加工機(jī)床
數(shù)控管料成型加工機(jī)床
其他數(shù)控機(jī)床
中國(guó)于1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，發(fā)展過程大致可分為兩大階段。在1958～1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對(duì)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識(shí)，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無法用于生產(chǎn)而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國(guó)、臺(tái)灣省共11國(guó)(地區(qū))引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機(jī)床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。在20余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過利用國(guó)外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國(guó)外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏像日本“機(jī)電法”、“機(jī)信法”那樣的指引；嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。
中國(guó)今后要加速發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)，既要深入總結(jié)過往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，切實(shí)改善存在的問題，又要認(rèn)真學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，沿正確的道路前進(jìn)。中國(guó)廠多人眾，極需正確的方針、政策對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展進(jìn)行有力的指引。應(yīng)學(xué)習(xí)美、德、日經(jīng)驗(yàn)，政府高度重視、正確決策、大力扶植。在方針政策上，應(yīng)講究科學(xué)精神、經(jīng)濟(jì)實(shí)效，以切實(shí)提高生產(chǎn)率、勞動(dòng)生產(chǎn)率為原則。在方法上，深入用戶，精通工藝，低中高檔并舉，學(xué)習(xí)日本，首先解決量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，批量生產(chǎn)，占領(lǐng)市場(chǎng)，減少進(jìn)口，擴(kuò)大出口。在步驟措施上，必須使國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)先進(jìn)、可靠，狠抓產(chǎn)品質(zhì)量與配套件過關(guān)，打好技術(shù)基礎(chǔ)。近期重在打基礎(chǔ)，建立信譽(yù)，擴(kuò)大國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額，遠(yuǎn)期謀求趕超世界先進(jìn)水平，大步走向世界市場(chǎng)； 必須狠抓根本，堅(jiān)持“以人為本”，加速提高人員素質(zhì)、培養(yǎng)各種專家人才，從根本上改變目前低效、落后的狀態(tài)。人是一切事業(yè)成敗的根本，層層都要重視“培才、選才、用才”，建立學(xué)習(xí)型企業(yè)，樹立企業(yè)文化，加速培育新人，培訓(xùn)在職人員，建立師徒相傳制度，舉辦各種技術(shù)講座、訓(xùn)練班和專題討論會(huì)，甚至聘請(qǐng)外國(guó)專家、顧問等，盡力提高數(shù)控技術(shù)。
當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視，競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、高自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。長(zhǎng)期以來，歐、美、亞在國(guó)際市場(chǎng)上相互展開激烈競(jìng)爭(zhēng)，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以後加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國(guó)際機(jī)床展上各國(guó)機(jī)床制造商競(jìng)相展示先進(jìn)技術(shù)、爭(zhēng)奪用戶、擴(kuò)大市場(chǎng)的焦點(diǎn)。中國(guó)加入WTO后，正式參與世界市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，今后如何加強(qiáng)機(jī)床工業(yè)實(shí)力、加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)是緊迫而又艱巨的任務(wù)。?
1.4 設(shè)計(jì)的主要參數(shù)
本次設(shè)計(jì)的機(jī)床的主要技術(shù)規(guī)格如下：
（1） 工作臺(tái)工作面積（寬長(zhǎng)） 3201250 mm
（2） 工作臺(tái)最大行程（手動(dòng)/機(jī)動(dòng)）
縱向 700\680 mm
橫向 255 \240 mm
垂向 320 \300 mm
（3） 工作臺(tái)最大回轉(zhuǎn)角度 45°
（4） 工作臺(tái)T型槽 （寬度×距離×條數(shù)） 18 mm×70 mm×3
（5） 主軸孔錐度 7：24
（6） 主軸軸心線至橫梁的距離 30 mm
（7） 床身垂直導(dǎo)軌至工作臺(tái)中心的距離
最大 470 mm
最小 215 mm
（8） 主軸轉(zhuǎn)速 18級(jí) 30~1750 r \min
（9） 工作臺(tái)工作進(jìn)給量 18級(jí)
縱向、橫向 23.5~1500 mm \min
垂向 8~400 mm \min
（10） 主電動(dòng)機(jī)（功率×轉(zhuǎn)速） 7.5KW×1410 r \min
（11） 進(jìn)給電動(dòng)機(jī)（功率×轉(zhuǎn)速） 1.5KW×1410 r \min
（12）最大載重量 500Kg
第二章 橫向進(jìn)給主要設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1絲桿和螺母的選擇
絲桿主要用于傳導(dǎo)，且使用頻繁，要求耐用并且精確高，所以根據(jù)以上要求選擇40Cr為絲桿材料。
螺母比絲桿的要求略低，選用錫青銅ZQSn10-1
進(jìn)行絲桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是確定軸的合理外形和全部的結(jié)構(gòu)尺寸。
決定絲桿結(jié)構(gòu)的主要因素：1.軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；2.軸上零件的安裝尺寸、數(shù)量、連接方式等；3.載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；4.軸的加工工藝等。由于對(duì)軸加工的影響因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式有要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)該滿足：軸和安裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；而且軸應(yīng)該進(jìn)行強(qiáng)度疲勞計(jì)算和校核，同時(shí)軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。
2.2 絲杠的計(jì)算
電機(jī)傳動(dòng)到絲桿則經(jīng)過了十對(duì)齒輪的傳動(dòng)，則設(shè)經(jīng)過每對(duì)齒輪的傳動(dòng)效率=0.99而經(jīng)
過每對(duì)齒輪的傳動(dòng)比分別為:i1=26/44；i2=24/64；i3=18/36；i4=18/40；i5=13/45；i6=40/40；i7=28/35；i8=18/33；i9=33/37；i10=37/33。
而橫向絲桿的最小進(jìn)給量
Smin=1410r/minX26/44X24/64X18/36X18/40X13/45X40/40X28/35X18/33
X33/37X37/33X6 =23.5 r/min （2-1）
由此可知：
N絲 =N電X I總 = 3.92 r/min （2-2）
P絲=P電 X=1.5X0.895 =1.3425 （2-3）
則可計(jì)算處絲杠的扭矩為：
（2-4）
查<<機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》有絲桿的螺紋的牙型角 a=300
(2-5)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》對(duì)于梯形螺紋有h=0.5P
d=0.8 (2-6 )
式中：在傳動(dòng)精度較高，載荷較大，壽命長(zhǎng)時(shí)，取
為材料的許用壓力，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》可得=22Mpa
(2-7)
可以取d=39 mm，滿足d的要求。
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取其公稱直徑d=42 mm
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》
外螺紋 d1 =42 mm
中徑 d=39 mm
內(nèi)螺紋大徑 D=43mm
內(nèi)螺紋小徑 D=36mm
（3）絲桿強(qiáng)度計(jì)算
由扭矩
T=Ftan（） （2-8）
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得，對(duì)于M10~M16普通螺紋取tan=0.17
cos= （2-9）
已知D=100mm t=25mm
cos==0.5
所以
tan=1.732
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得，=900Mpa
（2-10）
T=Ftan（）=831353.77=54346955.41(Pa) （2-11）
危險(xiǎn)截面
== （2-12）
式中：A---是絲桿的最小截面積
A= （2-13）
=
所以
結(jié)論是之前取的絲桿數(shù)據(jù)符合強(qiáng)度要求
（4）絲桿強(qiáng)度計(jì)算
由于螺母的材料強(qiáng)度小于絲桿，故只需要校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度
螺紋牙危險(xiǎn)截面a—a的彎曲強(qiáng)度條件為
（2-14）
式中：b---螺紋牙根部的厚度，mm，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65P
l---彎曲力臂，mm，l=
[]---螺母材料的許用切應(yīng)力
[]---螺母材料的許用彎曲應(yīng)力
所以
=6.045
取=30
所以
l=P=830=240mm
所以左螺母和右螺母分別為120mm
調(diào)整螺母定為 20mm
（5）絲桿的穩(wěn)定性計(jì)算
臨界載荷Fcr可以按歐拉公式計(jì)算
Fcr= （2-15）
式中：E---絲桿材料的拉壓彈性模量，Mpa，E=2.06Mpa
I---絲桿危險(xiǎn)截面的慣性矩，I=，mm
所以：
Fcr==1400（KN）
Fcr/F=1400/340=4.2S=2.5~4.0
所以得出結(jié)論：絲桿的穩(wěn)定性可靠。
2.3 直齒輪的設(shè)計(jì)
（1）車床齒輪的設(shè)計(jì)目的和方法
在主軸箱的傳動(dòng)中用到齒輪，齒輪在傳動(dòng)中起到關(guān)鍵的橋梁作用，也就是說齒輪設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到主傳動(dòng)的成敗。在齒輪的設(shè)計(jì)中，首先應(yīng)該了解到齒輪的主要失效形式以及設(shè)計(jì)齒輪的準(zhǔn)則，使其滿足工作條件的要求而且要經(jīng)久耐用，然后要選擇齒輪材料以及各種材料的性能和硬度剛度等性質(zhì)，以及所要采取的熱處理方法，因?yàn)楹线m的熱處理能夠提高材料的各種特性，而且簡(jiǎn)要了解齒輪的各種加工方法，以便為主軸箱齒輪選擇合適的加工方法。齒輪最容易發(fā)生齒根折斷和疲勞失效，故推導(dǎo)出兩種失效的計(jì)算方法，以便為后面齒輪的設(shè)計(jì)找出理論依據(jù)。在最后具體設(shè)計(jì)主軸箱的齒輪，使設(shè)計(jì)的齒輪既滿足要求，又不浪費(fèi)材料，方面合理。
（2） 齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一,型式很多,應(yīng)用廣泛,傳動(dòng)的功率可達(dá)近十萬千瓦,圓周速度可達(dá)200m/s。
齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有:
1） 效率高,在常用的機(jī)械傳動(dòng)中,以齒輪傳動(dòng)的效率為最高。如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99%.這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要,因?yàn)榧词剐手惶岣?%,也有很大的經(jīng)濟(jì)意義。
2） 結(jié)構(gòu)緊湊,在同樣的使用條件下,齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小。
3） 工作可靠,壽命長(zhǎng)。設(shè)計(jì)制造正確合理,使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng),工作十分可靠,壽命可達(dá)一、二十年,這也是其它機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。這對(duì)車輛及礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。
4） 傳動(dòng)比穩(wěn)定。 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的最基本的要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用,也就是由于這一基本原因。
根據(jù)以上齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，故本次設(shè)計(jì)采用齒輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊而且傳動(dòng)效率高。
（3） 齒輪的失效形式
1） 輪齒折斷
齒輪工作時(shí)；若輪齒危險(xiǎn)截面的應(yīng)力超過材料所允許的極限值，輪齒將發(fā)生折斷。具體如下圖所示。
圖2-1 齒面折斷
2） 齒面磨損
互相嚙合的兩齒廓表面間有相對(duì)滑動(dòng)，在載荷作用下會(huì)引起齒面的磨損。尤其是在開式齒輪傳動(dòng)中，由于灰塵、砂粒等硬顆粒容易進(jìn)入齒面間而發(fā)生磨損.齒面嚴(yán)重磨損后，輪齒將失去正確的齒形，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重噪音和振動(dòng)，影響輪齒正常工作，最終使傳動(dòng)失效。采用閉式傳動(dòng)，減小齒面粗糙度值和保持良好的潤(rùn)滑可以減少齒面磨損。
3） 齒面點(diǎn)蝕
在潤(rùn)滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)齒輪工作了一定時(shí)間后，在輪齒工作表面上會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)小的凹坑，稱為點(diǎn)蝕.點(diǎn)蝕的產(chǎn)生主要是由于輪齒嚙合時(shí)，齒面的接觸應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化，在這種脈動(dòng)循環(huán)變化接觸應(yīng)力的多次重復(fù)作用下，由于疲勞，在輪齒表面層會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋的擴(kuò)展使金屬微粒剝落下來而形成疲勞點(diǎn)蝕，具體如下圖所示。
圖2-2 齒面點(diǎn)蝕
4）齒面膠合
在高速重載傳動(dòng)中，由于齒面嚙合區(qū)的壓力很大，潤(rùn)滑油膜因溫度升高容易破裂，造成齒面金屬直接接觸，其接觸區(qū)產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，致使兩輪齒表面焊粘在一起，當(dāng)兩齒面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使較軟的齒面金屬被撕下，在輪齒工作表面形成與滑動(dòng)方向一致的溝痕，這種現(xiàn)象稱為齒面膠合.具體如下圖所示。
圖2-3 齒面膠合
5）塑性變形
在重載的條件下，較軟的齒面上表層金屬可能沿滑動(dòng)方向滑移，出現(xiàn)局部金屬流動(dòng)現(xiàn)象，使齒面產(chǎn)生塑性變形，齒廓失去正確的齒形.在起動(dòng)和過載頻繁的傳動(dòng)中較易產(chǎn)生這種失效形式。
（4）齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
所設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)在具體的工作情況下,必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力,以保證在整個(gè)工作壽命期間不致失效。針對(duì)上述各種工作情況及失效形式,都應(yīng)分別確定相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。但是對(duì)于齒面磨損、塑性變形等,由于尚未建立起廣為工程使用而且行之有效的計(jì)算方法及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),所以目前設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動(dòng)時(shí),通常只按保證只按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。
由實(shí)踐得知,在閉式齒輪傳動(dòng)中,通常以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主。但對(duì)于齒面硬度很高,齒芯強(qiáng)度又低的齒輪(如用20、20Cr鋼經(jīng)滲碳后淬火的齒輪)或材質(zhì)較脆的齒輪,通常則以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。如果兩齒輪均為硬齒面且齒面硬度一樣高時(shí),則視具體情況而定。
開式（半開式)齒輪傳動(dòng),按理應(yīng)根據(jù)保證齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算,但如前所述,對(duì)齒面抗磨損能力的計(jì)算迄今尚不夠完善,故對(duì)開式(半開式)齒輪傳動(dòng),目前僅以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。為了延長(zhǎng)開式(半開式)齒輪傳動(dòng)的壽命,可視具體需要而將所求得的模數(shù)適當(dāng)增加。
2.4 直齒輪的計(jì)算
（1）選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù)：
1）確定齒輪類型
兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。
2）材料選擇
采用硬齒面?zhèn)鲃?dòng)，大、小齒輪材料都為20CrMnTi調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度為55~60HRC。銑床為一般工作機(jī)器，速度不高，選用7級(jí)制造精度。
小齒輪齒數(shù)為33，大齒輪齒數(shù)為37，傳動(dòng)比為i =37/33=1.12
因?yàn)樗俣鹊蜁r(shí)轉(zhuǎn)矩更大，所以在設(shè)計(jì)此對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)以低轉(zhuǎn)速時(shí)的參數(shù)來設(shè)計(jì)。
按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算即：
d≥2.32 （2-16）
確定公式中的各計(jì)算數(shù)值：
a、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào)
b、 對(duì)于直齒圓柱齒輪，試選K=1.3
c、 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩：
T=
其中P=P=1.5 Kw××=1.343 Kw；；
n===3.92 r/min
代入數(shù)據(jù)得：
T==3.27 N·mm （2-17）
d、 根據(jù)齒輪的裝置狀況，查教材表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.3
--3)金屬切削機(jī)床齒輪傳動(dòng)，若傳遞功率不大時(shí)可取到0.2
e、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類型為鍛鋼-鍛鋼，由教材表10-6查得的彈性影響系數(shù)Z=189.8 MPa
f、 由教材圖10-21e中并按齒面硬度查得大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限均為==1500 Mpa
g、 由教材式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得:(已知銑床為兩班制，工作壽命為15年)
N=60 njL=60×3.92×1×2×8×300×15=1.690 （2-18）
N==1.508×
h、根據(jù)齒輪的材料，熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查教材中圖10-19取大、小齒輪的接觸疲勞系數(shù)K=1.13 K=1.14
i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：
取失效概率為1%，對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故安全系數(shù)S=1.
由教材中式10-12得：
==1.13×1500=1695 Mpa
==1.14×1500=1710 Mpa
① 計(jì)算：
a、試算小齒輪分度圓直徑，代入與中較小的值：
≥2.32= 2.32= 148.6mm（2-19）
b、計(jì)算圓周速度為V：
V== =0.031m/s
c、計(jì)算齒寬：
b=·d=0.3×148.6=44.58mm
d、計(jì)算齒寬與齒高的比：
模數(shù) ===4.5mm
齒高 h=2.25=2.25×4.5mm=10.125mm
==4.403
e、計(jì)算載荷系數(shù)：
根據(jù)齒輪V=0.031m/s,且齒輪精度等級(jí)為7級(jí)，由教材圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.0015；
對(duì)直齒輪有==1；
由教材表10-2查得使用系數(shù)K=1；
由教材表10-4并且運(yùn)用插值法查得對(duì)于7級(jí)精度，且兩支承相對(duì)于齒輪做非對(duì)稱布置時(shí)，取=1.169；
由=7.336，=1.169查教材圖10-13得=1.15；
故載荷系數(shù)K= KK=1×1.0015×1×1.169=1.17
f、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑：
由教材式10-10a得：
d= d=148.6=143.4 mm
g、 計(jì)算模數(shù)m：
===4.345 mm
1、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：
由教材式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：
m≥ （2-20）
① 確定公式中的各個(gè)計(jì)算數(shù)值：
a、由教材圖10-20c查得兩個(gè)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限均為==920 Mpa
b、根據(jù)齒輪材料類型、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由教材圖10-18中取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)=0.95 =0.96
c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來說，一旦發(fā)生斷齒就會(huì)引起嚴(yán)重的事故，故取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4
由教材式10-12得：
===624.29 Mpa
===630.86 Mpa
d、計(jì)算載荷系數(shù)K
由前面查得的數(shù)據(jù)并代入表達(dá)式得：
K= KK=1×1.0015×1×1.15=1.152
e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)：
查教材表10-5取=2.47 =2.43
查教材表10-5取=1.64 =1.66
f、計(jì)算大小齒輪的，并加以比較：
==0.0065
==0.0064
由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大
② 設(shè)計(jì)計(jì)算：
m≥= mm=4.14 mm （2-21）
對(duì)比以上兩種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù)4.345mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為4.5mm
4、幾何尺寸的計(jì)算：
①計(jì)算分度圓直徑：
d= m×Z=4.5×32=144 mm
d= m×Z=4.5×36=162 mm
②計(jì)算中心距：
a===153 mm
③ 齒輪寬度B=·=0.3144=43.2mm
為了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷，所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬5mm，取B=45mm，B=40mm。
2.5 錐齒輪的計(jì)算
1.選定齒輪精度等級(jí)、材料熱處理方式及齒數(shù)
本機(jī)床工作速度、功率都不高，故選用8級(jí)精度。
選擇小齒輪材料為40Gr，調(diào)質(zhì)處理，硬度270HBS，大齒輪材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為230HBS，二者硬度差為40HBS。
選取小齒輪齒數(shù)Z1=16，Z2=18
2.錐齒輪的選擇和校核
已知錐齒輪的齒數(shù) Z=18
輸入功率在經(jīng)過傳導(dǎo)以后
P=P=1.5 Kw××=1.156Kw
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》可得錐齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算公式
m （2-22）
載荷系數(shù)K=KKKK=11.11.51.1=1.815
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得，=0.333
[]==314.3Mpa
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》由Z=16，得Y=2.91 Y=1.53
帶入原式
m=7.4
所以取m=8
再使用校核公式進(jìn)行校核
= （2-23）
帶入m=8及其他已知條件
==197.28=314.3
校核得此設(shè)計(jì)可用
再使用齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算和校核
d （2-24）
將以上的已知條件帶入上式
d=73
所以，Z1=16，Z2=18 m=8的錐齒輪選擇成立。
第三章 工作臺(tái)主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)
銑床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)有工作臺(tái)的縱向進(jìn)給、橫向進(jìn)給和垂向進(jìn)給，由進(jìn)給電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，與主軸傳動(dòng)無直接聯(lián)系。這是銑床傳動(dòng)的一大特點(diǎn)。
此次電動(dòng)機(jī)的功率為1.5KW，轉(zhuǎn)速為1500r/min,經(jīng)過傳動(dòng)比為×兩對(duì)齒輪的
減速傳動(dòng)，使軸Ⅲ以1500××=320 r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。再經(jīng)軸Ⅲ和軸Ⅴ上的兩個(gè)三聯(lián)滑移齒輪，分別與軸Ⅳ上的固定齒輪齒合，使軸Ⅴ有3×3=9種轉(zhuǎn)速。當(dāng)軸Ⅴ上的空套齒輪（Z=40）右移時(shí)，其右側(cè)齒狀離合器與離合器結(jié)合，將軸Ⅴ的9種轉(zhuǎn)速，經(jīng)傳動(dòng)比為1的一對(duì)齒輪及離合器傳至軸Ⅵ，使軸Ⅵ獲得與軸Ⅴ相同的9種較快的轉(zhuǎn)速。當(dāng)軸Ⅴ上的空套齒輪（Z=40）左移時(shí)（其右側(cè)離合器脫開），與軸Ⅳ上的雙聯(lián)空套齒輪中Z=18的齒輪齒合，同時(shí)仍與軸Ⅳ上的Z=40的寬齒輪齒合。則軸Ⅴ上的9種傳速
經(jīng)傳動(dòng)比為××的三對(duì)齒輪傳動(dòng)，再經(jīng)離合器傳至Ⅵ，其中因有兩次減速
×使軸Ⅵ又獲得9種較慢的轉(zhuǎn)速。因此軸Ⅵ共有9+9=18種轉(zhuǎn)速。在經(jīng)過傳動(dòng)比
為的一對(duì)齒輪傳至軸Ⅶ，最后經(jīng)過若干齒輪、軸和離合器縱、橫和垂分別傳給縱向、橫向和垂向的絲杠，使工作臺(tái)獲得三個(gè)方向18種工作進(jìn)給量。
本次設(shè)計(jì)的為橫向工作臺(tái)，在整個(gè)工作臺(tái)中起到連接的作用?？v向工作臺(tái)在工作臺(tái)底座的燕尾槽內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)，橫向滑板由橫向進(jìn)給絲桿帶動(dòng)螺母做橫向進(jìn)給。在工作臺(tái)上部用燕尾塊與縱向工作臺(tái)相連接，在工作臺(tái)用螺母與垂向工作臺(tái)相連接。
3.2 離合器的設(shè)計(jì)
離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可將傳動(dòng)系統(tǒng)隨時(shí)分離或接合。對(duì)離合器的基本要求有：接合平穩(wěn)，分離迅速而徹底；調(diào)節(jié)和休息方便；外廓尺寸??；質(zhì)量??；耐磨性好和足夠的散熱能力；操縱方便省力。離合器的類型很多，常用的可分為牙嵌式和摩擦式兩大類。
牙嵌式離合器由兩個(gè)端面上有牙的半離合器組成。其中一個(gè)半離合器固定在主動(dòng)軸上；另一個(gè)半離合器用導(dǎo)向平鍵（或花鍵）與從動(dòng)軸連接，并可由操縱機(jī)構(gòu)使其座軸向移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)離合器的分離與結(jié)合。牙嵌離合器是借牙的相互嵌合來傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的。為使兩半離合器能夠?qū)χ?，在主?dòng)軸端的半離合器上固定一個(gè)對(duì)中環(huán)，從動(dòng)軸可在對(duì)中環(huán)內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
本次設(shè)計(jì)采用牙嵌式離合器，具體如下圖
圖3-1 離合器
3.3 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
銑床的縱向進(jìn)給與橫向、升降進(jìn)給之間的互鎖是由電器保證的。而橫向與升降之間的互鎖是由操作機(jī)構(gòu)中的機(jī)械動(dòng)作獲得的（見部裝圖）。需要工作臺(tái)橫向進(jìn)給時(shí)，可將手柄向前推或向后拉。向前推時(shí)鼓輪便向后移動(dòng)鼓輪水平截面的廓形，是根據(jù)移動(dòng)橫向離合器M橫的要求而設(shè)計(jì)成凹凸相間形的。這時(shí)搖臂2的一大個(gè)支點(diǎn)m落入鼓輪的凹陷部分，而另一個(gè)支點(diǎn)n則在凸處。于是，推桿3；便推動(dòng)撥叉4使它按逆時(shí)針方向擺動(dòng)，接通橫向離合器M橫工作臺(tái)便可做橫行運(yùn)動(dòng)。
在鼓輪做軸向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，其相應(yīng)部位的斜面將觸桿7壓下，接通行程開關(guān)8，電動(dòng)機(jī)通電，工作臺(tái)開始橫向進(jìn)給。
相反，若將手柄向后拉，鼓輪1則向前移動(dòng)。但這時(shí)搖臂2和撥叉4的擺動(dòng)方向仍是逆時(shí)針的，也即離合器M橫仍處在接通狀態(tài)，所不同的只是鼓輪相應(yīng)部位的斜面壓下觸桿5,接通了另一個(gè)行程開關(guān)6,使進(jìn)給電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)作相反方向的橫向進(jìn)給。若要工作臺(tái)作上下移動(dòng)，可將手柄向上提或向下壓，使得鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。鼓輪的兩周有一個(gè)斜面，其能夠滿足方向的調(diào)節(jié)。因此手柄向上或向下移動(dòng)時(shí)，搖臂上的觸點(diǎn)n和m便做順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)使得搖臂2和撥叉4作順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，接通垂直進(jìn)給離合器M垂，而另外一方則斷開使得橫向不能夠移動(dòng)，達(dá)到運(yùn)動(dòng)自鎖的效果。
手柄上下移動(dòng)的同時(shí)，鼓輪使得電動(dòng)機(jī)獲得正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)就上下移動(dòng)。用單手柄操縱機(jī)構(gòu)能夠減少失誤，達(dá)到安全的效果。
圖3-2 操縱機(jī)構(gòu)
1- 鼓輪；2-搖臂；3-推桿；4-撥叉
致 謝
隨著畢業(yè)的臨近，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)也基本上結(jié)束。在這次設(shè)計(jì)中我感觸良多，首先是感到自己所學(xué)的不足，如果沒有指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助，要完成此次設(shè)計(jì)我會(huì)有較大的困難。其次是覺的自己的動(dòng)手能力較差，所以在設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
在這里首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師教授，馮教授是個(gè)治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦辖淌?，平常工作特別繁忙，但從我拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的那天，到設(shè)計(jì)草案的擬定再到圖紙的成型以及最后的工作結(jié)束，每一步都得到了他的悉心指導(dǎo)，最令我感動(dòng)的是他好多次指導(dǎo)我們?cè)O(shè)計(jì)連飯也沒顧上吃。您的教學(xué)精神將永遠(yuǎn)是我的學(xué)習(xí)榜樣。
其次要感謝這四年來所有領(lǐng)導(dǎo)和老師，他們的辛勤教育不但讓我們打下了專業(yè)基礎(chǔ)還讓我們學(xué)會(huì)了做人的基本東西。
感謝我的同學(xué)，有了你們我的大學(xué)生活才變的美好，我的設(shè)計(jì)才順利完成。
最后，我想要感謝的是這個(gè)偉大的校園：師者激情演講、人文氣息的熏陶、同學(xué)們風(fēng)華正茂，條條綠蔭、處處泛香。我明白，正是在他那溫潤(rùn)寬厚的胸懷上，我成長(zhǎng)起來的，我心我思永系長(zhǎng)大。
再次對(duì)所有關(guān)心、幫助我的人說一聲“謝謝”。
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