立式銑床升降工作臺(tái)設(shè)計(jì)

立式銑床升降工作臺(tái)設(shè)計(jì),立式銑床升降工作臺(tái)設(shè)計(jì),立式,銑床,升降,工作臺(tái),設(shè)計(jì) XXXX大學(xué)XXXX畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書學(xué) 院： XXXX 題 目： 立式銑床升降工作臺(tái)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： XXXX 指導(dǎo)教師： 馮 建 軍 完成日期： 2012-05-27 目錄 第一章 緒論11.1 概述21.2 簡(jiǎn)史21.3銑床的簡(jiǎn)介31.4 數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展31.5 數(shù)控銑床發(fā)展動(dòng)態(tài)41.6 原理51.7設(shè)計(jì)的主要參數(shù)6第二章 升降臺(tái)總體設(shè)計(jì)72.1 布局設(shè)計(jì)72.2升降臺(tái)的結(jié)構(gòu)和操縱8第三章 機(jī)床零件設(shè)計(jì)123.1 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)123.2 雙層絲杠設(shè)計(jì)133.3 燕尾槽導(dǎo)軌設(shè)計(jì)163.4 手輪的設(shè)計(jì)19第四章 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)214.1 直齒輪設(shè)計(jì)214.2 錐齒輪設(shè)計(jì)254.3 直齒-錐齒組合齒輪32第五章 軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核375.1 軸的尺寸設(shè)計(jì)375.2 軸的強(qiáng)度校核38總結(jié)40參考文獻(xiàn)41附 錄:翻譯42 立式銑床工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要本論文設(shè)計(jì)主要針對(duì)機(jī)床的升降機(jī)構(gòu)部分，其中包括以下幾個(gè)部分：(1)雙層升降絲杠的設(shè)計(jì)，(2)手動(dòng)換向手柄設(shè)計(jì)，（3）燕尾槽導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)，（4）直齒輪設(shè)計(jì)，（5）錐齒輪設(shè)計(jì)，（6）直齒-錐齒輪組合設(shè)計(jì)，（7）鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。部分所具有的特點(diǎn)，雙層絲杠的設(shè)計(jì)是考慮到升降行程的原因，可以將升降的距離大大的增加，手動(dòng)換向手柄的設(shè)計(jì)中，其包括了垂直方向的移動(dòng)和橫向的移動(dòng)，用一個(gè)手柄操作，可以形成互鎖，避免兩個(gè)方向的移動(dòng)干涉，起到安全的效果。導(dǎo)軌的組合形式有多種，采用燕尾槽導(dǎo)軌其特點(diǎn)是多向受力，一般多有帶塞鐵，可調(diào)間隙。齒輪的設(shè)計(jì)主要是考慮到齒輪的傳動(dòng)特點(diǎn)，其具有效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，傳動(dòng)比穩(wěn)定，設(shè)計(jì)目的是保證齒輪的壽命，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及齒面接觸疲勞強(qiáng)度。并且考慮到機(jī)床的載荷情況，對(duì)齒輪的材料進(jìn)行選擇，設(shè)計(jì)齒輪的尺寸，考慮其熱處理方式等。錐齒輪的設(shè)計(jì)同樣考慮齒輪設(shè)計(jì)的方面。設(shè)計(jì)直齒-錐齒組合齒輪，主要考慮工作的需要，并且此零件的設(shè)計(jì)也使得安裝簡(jiǎn)易，所要考慮的問(wèn)題是如何設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)尺寸，以使得零件的加工簡(jiǎn)易，強(qiáng)度可靠，生產(chǎn)成本在經(jīng)濟(jì)允許范圍內(nèi)。鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是應(yīng)機(jī)床加工精度的要求而出現(xiàn)的，為了使機(jī)床在垂直方向能夠有足夠的加工精度，故需要在此方向?qū)ぷ髋_(tái)進(jìn)行鎖緊固定，鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易。關(guān)鍵詞導(dǎo)軌，換向手柄，直齒輪，鎖緊機(jī)構(gòu)，塞鐵，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 第一章 緒論1.1 概述 為了便于機(jī)床的工件加工，機(jī)床安裝工件的工作臺(tái)必須做成活動(dòng)式的，可以在橫向、縱向、垂直方向移動(dòng)。本說(shuō)明書主要涉及垂直方向（即升降臺(tái)）的工作原理、工作方式及相關(guān)的方面。 升降臺(tái)是一種垂直運(yùn)送人或物的起重機(jī)械。也指在工廠、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)等物流系統(tǒng)中進(jìn)行垂直輸送的設(shè)備，升降臺(tái)上往往還裝有各種平面輸送設(shè)備，作為不同高度輸送線的連接裝置。一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，故稱液壓升降臺(tái)。除作為不同高度的貨物輸送外，廣泛應(yīng)用于高空的安裝、維修等作業(yè)。升降臺(tái)自由升降的特點(diǎn)目前已經(jīng)廣泛運(yùn)用于市政維修，碼頭、物流中心貨物運(yùn)輸，建筑裝潢等，安裝了汽車底盤、電瓶車底盤等能自由行走，工作高度空間也有所改變，具有重量輕、自行走、電啟動(dòng)、自支腿、操作簡(jiǎn)單、作業(yè)面大，特別是能夠跨越障礙進(jìn)行高空作業(yè)等360度自由旋轉(zhuǎn)優(yōu)點(diǎn)。 最近升降機(jī)產(chǎn)品改為柴油機(jī)、電動(dòng)兩用旋轉(zhuǎn)式升降機(jī)，又研制、生產(chǎn)出電瓶車載高空作業(yè)平臺(tái)升降臺(tái)，它的特點(diǎn)是利用電瓶驅(qū)動(dòng)、電瓶升降、無(wú)級(jí)變速，使用戶的高空作業(yè)更安全、更方便，噪音大大降低且環(huán)保節(jié)能。 1.2 簡(jiǎn)史對(duì)垂直運(yùn)送的需求與人類的文明一樣久遠(yuǎn)，最早的升降機(jī)使用人力、畜力和水力來(lái)提升重量。升降裝置直到工業(yè)革命前都一直依靠這些基本的動(dòng)力方式。 阿基米德開發(fā)了經(jīng)過(guò)改進(jìn)的用繩子和滑輪操作的升降裝置，它用絞盤和杠桿把提升繩纏繞在繞線柱上。 角斗士和野生動(dòng)物乘坐原始的升降機(jī)到達(dá)羅馬大劇場(chǎng)中競(jìng)技場(chǎng)的高度。中世紀(jì)的紀(jì)錄包括無(wú)數(shù)拉升升降裝置的人和為孤立地點(diǎn)進(jìn)行供給的圖案。其中最著名的是位于希臘的圣巴拉姆修道院的升降機(jī)。這個(gè)修道院位于距離地面大約61米高的山頂上，提升機(jī)使用籃子或者貨物網(wǎng)，運(yùn)送人員與貨物上下。 18世紀(jì)，機(jī)械力開始被用于升降機(jī)的發(fā)展。1743年，法國(guó)路易十五授權(quán)在凡爾賽的私人宮殿安裝使用平衡物的人員升降機(jī)。1833年，一種使用往復(fù)桿的系統(tǒng)在德國(guó)哈爾茨山脈地區(qū)升降礦工。1835年，一種被稱為“絞盤機(jī)”的用皮帶牽引的升降機(jī)安裝在英國(guó)的一家工廠。1846年，第一部工業(yè)用水壓式升降機(jī)出現(xiàn)。然后其他動(dòng)力的升降裝置緊跟著很快出現(xiàn)了。1854年，美國(guó)技工奧蒂斯發(fā)明了一個(gè)棘輪機(jī)械裝置，在紐約貿(mào)易展覽會(huì)上展示了安全升降機(jī)。1889年，埃菲爾鐵塔建塔時(shí)安裝了以蒸汽為動(dòng)力的升降機(jī)，后改用電梯。1892年，智利阿斯蒂列羅山的升降設(shè)備建成，直到現(xiàn)在，15臺(tái)升降機(jī)仍然使用著110多年前的機(jī)械設(shè)備。目前，瑞士格勞賓登州正在興建的“圣哥達(dá)隧道”是一條從阿爾卑斯山滑雪勝地通往歐洲其他國(guó)家的地下鐵路隧道，全長(zhǎng)57公里，預(yù)計(jì)2016年建成通車。在距地面大約800米的“阿爾卑斯”高速列車站，將興建一個(gè)直接抵達(dá)地面的升降機(jī)。建成后，它將是世界上升降距離最長(zhǎng)的一部升降機(jī)了。旅客通過(guò)升降機(jī)抵達(dá)地面后，便可搭乘阿爾卑斯冰河觀光快速列車，兩個(gè)小時(shí)后就能到達(dá)山上的度假村了。 1.3銑床的簡(jiǎn)介銑床一種用途廣泛的機(jī)床，在銑床上可以加工平面（水平面、垂直面）、溝槽（鍵槽、T形槽、燕尾槽等）、分齒零件（齒輪、花鍵軸、鏈輪乖、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對(duì)回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進(jìn)行切斷工作等。銑床在工作時(shí)，工件裝在工作臺(tái)上或分度頭等附件上，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，輔以工作臺(tái)或銑頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工件即可獲得所需的加工表面。由于是多刀斷續(xù)切削，因而銑床的生產(chǎn)率較高。 1.4 數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展 在工業(yè)生產(chǎn)中，金屬熱切割一般有氣割、等離子切割、數(shù)控銑床等。其中數(shù)控銑床與氣割相比，其切割范圍更廣、效率更高。而精細(xì)等離子切割技術(shù)在材料的切割表面質(zhì)量方面已接近了激光切割的質(zhì)量，但成本卻遠(yuǎn)低于激光切割。因此，數(shù)控銑床自20世紀(jì)50年代中期在美國(guó)研制成功以來(lái)，得到迅速發(fā)展。（1）、國(guó)外數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外數(shù)控銑床的生產(chǎn)廠家主要集中在德國(guó)、美國(guó)和日本。從機(jī)械結(jié)構(gòu)上看，其發(fā)展經(jīng)歷了十字架型（輕型）、門型（小型）、龍門型（大型）3個(gè)階段，相應(yīng)的型號(hào)種類繁多。能夠代表數(shù)控銑床技術(shù)最高水平的廠家主要集中在德國(guó)，目前，國(guó)外已有廠家在龍門式切割機(jī)上安裝一個(gè)專用切割機(jī)械手，開發(fā)出五軸控制系統(tǒng)的龍門式專用切割工具，該系統(tǒng)可以在空間切割出各種軌跡，利用特殊的跟蹤探頭，在切割過(guò)程中控制切割運(yùn)行軌跡。相比之下，國(guó)內(nèi)雖然十字架型、門型、龍門型都有所生產(chǎn)，但廣度不夠，生產(chǎn)廠家產(chǎn)品型號(hào)較為單一，尚無(wú)龍門式專用型材切割機(jī)產(chǎn)品。（2）、國(guó)內(nèi)數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)工廠的板材下料中應(yīng)用最為普遍的是數(shù)控銑床和等離子切割，所用的設(shè)備包括手工下料、仿形機(jī)下料、半自動(dòng)切割機(jī)下料及數(shù)控切割機(jī)下料等。與其他切割方式比較而言，手工下料隨意性大、靈活方便，并且不需要專用配套下料設(shè)備。但手工切割下料的缺點(diǎn)也是顯而易見的，其割縫質(zhì)量差、尺寸誤差大、材料浪費(fèi)大、后道加工工序的工作量大，同時(shí)勞動(dòng)條件惡劣。用仿形機(jī)下料，雖可大大提高下料工件的質(zhì)量，但必須預(yù)先加工與工件相適應(yīng)的靠模，不適于單件、小批量和大工件下料。半自動(dòng)切割機(jī)雖然降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，但其功能簡(jiǎn)單，只適合一種形狀的切割。上述3種切割方式，相對(duì)于數(shù)控切割來(lái)說(shuō)由于設(shè)備成本較低、操作簡(jiǎn)單，所以在我國(guó)的中小企業(yè)甚至在一些大型企業(yè)中仍在廣泛使用。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的蓬勃發(fā)展以及“以焊代鑄趨勢(shì)的加速，數(shù)控銑床的優(yōu)勢(shì)正在逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。數(shù)控銑床不僅使板材利用率大幅度提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到改進(jìn)，而且改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境，勞動(dòng)效率進(jìn)一步提高。目前，我國(guó)金屬加工行業(yè)使用的數(shù)控銑床是以火焰和普通等離子切割機(jī)為主，但純火焰切割，已不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，該類切割機(jī)可滿足不同材料、不同厚度的金屬板材的下料以及金屬零件的加工的需要，因此需求量將會(huì)越來(lái)越大，但與國(guó)外的差距仍極為明顯，主要表現(xiàn)為：發(fā)達(dá)國(guó)家金屬加工行業(yè)90%為數(shù)控切割機(jī)下料，僅10%為手工下料；而我國(guó)數(shù)控切割機(jī)下料僅占下料總量的10%，其中數(shù)控銑床下料所占比例更小。我國(guó)數(shù)控銑床每年市場(chǎng)需求量約在400500臺(tái)之間。相較而言，仿形切割機(jī)每年銷售幾千臺(tái)，半自動(dòng)切割機(jī)每年銷售達(dá)上萬(wàn)臺(tái)。由此可見，我國(guó)數(shù)控切割市場(chǎng)，尤其是數(shù)控銑床市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮摹Ｓ?jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了數(shù)控技術(shù)的更新?lián)Q代，而這也日益完善了數(shù)控銑床的高精、高速、高效功能。代表世界先進(jìn)水平的歐洲、美國(guó)、日本的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商利用工控機(jī)豐富的軟硬件資源開發(fā)的新一代數(shù)控系統(tǒng)具有開放式體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向最終用戶，通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次產(chǎn)品的開發(fā)。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。近幾年來(lái)，由于對(duì)切割質(zhì)量、勞動(dòng)環(huán)境等的要求越來(lái)越高，其相應(yīng)產(chǎn)品在我國(guó)的市場(chǎng)需求量也逐年上升。在我國(guó)的數(shù)控銑床設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)中，由于缺乏切割理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐相轉(zhuǎn)換的機(jī)制，因此新技術(shù)運(yùn)用不廣、新產(chǎn)品開發(fā)速度不快，制約了數(shù)控銑床技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和運(yùn)用。1.5數(shù)控銑床發(fā)展動(dòng)態(tài) 中國(guó)數(shù)控銑床雖說(shuō)價(jià)格便宜，但在性能方面還存在不足之處。未來(lái)數(shù)控銑床技術(shù)將朝數(shù)字化、高速 高精化、復(fù)合化、智能化等方向發(fā)展。 1、高速高精與多軸加工成為數(shù)控銑床的主流，納米控制成為高速高精加工的潮流。 2、多任務(wù)和多軸加工數(shù)控銑床越來(lái)越多地應(yīng)用到能源、航空航天等行業(yè)。 3、機(jī)床與機(jī)器人的集成應(yīng)用日趨普及，且結(jié)構(gòu)形式多樣化，應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，運(yùn)動(dòng)速度高速化，多傳感器融合技術(shù)實(shí)用化，控制功能智能化，多機(jī)器人協(xié)同普及化。 4、智能化加工與監(jiān)測(cè)功能不斷擴(kuò)充，車間的加工監(jiān)測(cè)與管理可實(shí)時(shí)獲取機(jī)床本身的狀態(tài)信息，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)機(jī)床的狀態(tài)，提前進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)，避免事故的發(fā)生，減少機(jī)床的故障率，提高機(jī)床的利用率。 5、最新的機(jī)床誤差檢測(cè)與補(bǔ)償技術(shù)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)機(jī)床的補(bǔ)償測(cè)量，與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比，對(duì)機(jī)床誤差的補(bǔ)償精度能夠提高34倍，同時(shí)效率得到大幅度提升。 6、CAD/CAM技術(shù)為多軸多任務(wù)數(shù)控銑床的加工提供強(qiáng)有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 7、刀具技術(shù)發(fā)展迅速，眾多刀具的設(shè)計(jì)涵蓋了整個(gè)加工過(guò)程，并且新型刀具能夠滿足平穩(wěn)加工以及抗振性能的要求。 1.6 原理升降臺(tái)工作原理:操縱手柄運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)主動(dòng)軸和直齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。與之嚙合的直齒錐齒組合齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。從而帶動(dòng)錐齒輪和雙層絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了升降工作臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)。雙層絲杠升降原理工作臺(tái)升降絲杠是采用雙層絲杠，這是因?yàn)樯蹬_(tái)內(nèi)安裝絲杠的距離限制，用單根絲杠又不能滿足工作臺(tái)行程的要求.當(dāng)絲杠1在絲杠套筒2內(nèi)旋至末端時(shí)，由于階臺(tái)螺母3的限制而不能再向上旋轉(zhuǎn)，此時(shí)就帶動(dòng)絲杠套筒2向上旋。絲杠套筒內(nèi)孔的上部是與絲杠1配合的螺母，其外圓是絲杠，在螺母4內(nèi)旋上或旋下。螺母4就固定在安裝底座上的套筒內(nèi)。 圖1-3-1 升降臺(tái)原理1.7 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 700680 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 mm70 mm3 （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) 301500 r min（9） 工作臺(tái)工作進(jìn)給量 18級(jí) 縱向、橫向 23.51500 mm min （10）主電動(dòng)機(jī)（功率轉(zhuǎn)速） 7.5KW1450 r min（11）進(jìn)給電動(dòng)機(jī)（功率轉(zhuǎn)速） 1.5KW1450r min（12）最大載重量 500Kg（13）工作精度 加工表面平行度 150：0.02 加工表面平面度 150：0.02 加工表面垂直度 150：0.02 第二章 升降臺(tái)總體設(shè)計(jì)2.1 布局設(shè)計(jì) 布局設(shè)計(jì)如下: 圖2-1 升降臺(tái)結(jié)構(gòu)主要部件：絲杠底座，雙層絲杠，工作箱，錐齒輪，直齒輪，推力滾子軸承, 手動(dòng)操作手柄，滑動(dòng)手柄，工作臺(tái)，連接螺栓，垂直方向?qū)к?，T形槽.2.2升降臺(tái)的結(jié)構(gòu)和操縱圖2-2所示是升降臺(tái)的的展開圖。運(yùn)動(dòng)從進(jìn)給變速箱中的軸XI，通過(guò)Z=28的齒輪帶動(dòng)軸Z=35的齒輪，傳如升降臺(tái)內(nèi)。軸XII上Z=18的齒輪1帶動(dòng)齒輪2、3、4旋轉(zhuǎn)，把運(yùn)動(dòng)傳給縱向，橫向和升降系統(tǒng)。齒輪2和軸XIII是空套的，所以必須把離合器M與齒輪2嚙合后，才能把運(yùn)動(dòng)傳給傳給垂直進(jìn)給系統(tǒng)。齒輪3通過(guò)鞘10帶動(dòng)軸XIV，再把運(yùn)動(dòng)傳給縱向進(jìn)給系統(tǒng)。齒輪4也像2一樣，必須與離合器M嚙合后才能把運(yùn)動(dòng)傳給橫向進(jìn)給絲杠。圖2-2升降臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)展開圖當(dāng)工作臺(tái)做橫向或升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，尤其做快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止因手柄旋轉(zhuǎn)而造成工傷事故，進(jìn)給結(jié)構(gòu)特設(shè)有安全裝置，即在機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)，手柄一定脫開而空套在軸上，就是使機(jī)動(dòng)與手動(dòng)產(chǎn)生的聯(lián)鎖作用。即當(dāng)撥叉把離合器M撥向里而與齒輪2嚙合時(shí)，是作垂直機(jī)動(dòng)進(jìn)給。此時(shí)由于離合器M向里移動(dòng)而帶動(dòng)絲桿6，絲杠6繞鞘5移動(dòng)時(shí)，下端向外擺而把柱鞘7向外推，柱鞘7通過(guò)套圈8把手柄連同作手動(dòng)進(jìn)給的離合器向外頂，讓手柄上的離合器脫開而使手柄不跟軸轉(zhuǎn)。橫向進(jìn)給手柄處的聯(lián)鎖裝置也是如此，而縱向手柄在彈簧力的的作用下，經(jīng)常處于脫開狀態(tài)。圖2-3是升降臺(tái)的橫截圖。運(yùn)動(dòng)從軸XIII上的齒輪9（見圖2-2）帶動(dòng)短軸上的齒輪1，在通過(guò)錐齒輪2和3使絲杠4旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到工作臺(tái)垂直進(jìn)給的目的。由于升降臺(tái)的行程比較大，升降臺(tái)內(nèi)裝絲杠處到底座之間的最大距離小于行程的2倍，用單根絲杠就不能滿足要求。因此采用雙層絲杠，雙層絲杠的結(jié)構(gòu)如圖2-4。當(dāng)絲杠4在絲杠套筒5內(nèi)旋至末端時(shí)，由于階臺(tái)螺母6的限制面不能再向上旋。此時(shí)就帶動(dòng)絲杠套筒5向上旋。絲杠套筒內(nèi)孔的上部是與絲杠4配合的螺母，其外圓是絲杠，在螺母7內(nèi)旋上或旋下。螺母7就固定在安裝于底座上的套筒內(nèi)。軸XIV通過(guò)兩對(duì)錐齒輪把運(yùn)動(dòng)傳給縱向絲杠。X62W型銑床的縱向進(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縱機(jī)構(gòu)中的機(jī)械動(dòng)作獲得的。圖2-5是橫向和升降的結(jié)構(gòu)圖，這兩個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)由一個(gè)操縱手柄控制的。當(dāng)需要時(shí)工作臺(tái)作垂直方向進(jìn)給時(shí)，可將手柄向上提或向下壓。向上提時(shí)，手柄以中間球運(yùn)動(dòng)。圖2-3升降臺(tái)布局圖圖2-5升降操縱機(jī)構(gòu)圖 第三章 機(jī)床零件設(shè)計(jì)3.1 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作原理 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使它按反時(shí)針?lè)较驍[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)方向仍是反時(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)，搖臂上的觸電n和m便做順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)使得搖臂2和撥叉4作順時(shí)針?lè)较蜣D(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3-1-1 操作機(jī)構(gòu) 1-鼓輪；2-搖臂；3-推桿；4-撥叉 3.2 雙層絲杠設(shè)計(jì)工作原理:工作臺(tái)升降絲杠是采用雙層絲杠，見圖紙（3-1）這是因?yàn)樯蹬_(tái)內(nèi)安裝絲杠的距離限制，用單根絲杠又不能滿足工作臺(tái)行程的要求.當(dāng)絲杠1在絲杠套筒2內(nèi)旋至末端時(shí)，由于階臺(tái)螺母3的限制而不能再向上旋轉(zhuǎn)，此時(shí)就帶動(dòng)絲杠套筒2向上旋。絲杠套筒內(nèi)孔的上部是與絲杠1配合的螺母，其外圓是絲杠，在螺母4內(nèi)旋上或旋下。螺母4就固定在安裝底座上的套筒內(nèi)。材料其中1-垂直進(jìn)給絲杠；2-絲杠套筒；3-螺母；4-圓錐銷；均用45鋼制作，5-階臺(tái)螺母用HT250鑄造成型后加工而來(lái)。圓錐銷具有1：50的錐度，在受到豎直方向的載荷時(shí)能夠產(chǎn)生自鎖。安裝方便，定位準(zhǔn)確，多次折裝而不影響精度。垂直進(jìn)給絲杠上升到一定高度時(shí)，其底部與絲杠套筒互鎖帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到足夠的上升行程. 圖3-2-1 工作臺(tái)升降雙層絲杠1-垂直進(jìn)給絲杠；2-絲杠套筒；3-螺母；4-圓錐銷；5-階臺(tái)螺母. 雙層絲桿設(shè)計(jì)計(jì)算已知條件：工作臺(tái)重量： W=890Kg F=8892N滾珠絲杠基本導(dǎo)程： Lo=6mm行程： S=375mm快速進(jìn)給速度： 450mm/min由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，切削功率 (3-1)式中： N-電機(jī)功率，查機(jī)床說(shuō)明書，N=7.5 KW；-主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為0.70.85取=0.7；K-進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為K=0.96。則有： Nc=7.50.70.96=5.04 kw切向銑削力：F=10 N (3-2)式中： V-主軸傳遞全部功率時(shí)的最底切削速度（m/s）則有： V=D95/60000=1.7m/s=102m/min (3-3)F=2964（N）進(jìn)給工作臺(tái)工作載荷計(jì)算從數(shù)控銑床中表2-1可得知，在一般立式銑削時(shí)，工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向載荷：F=1.0Fz=5294 N (3-4)工作臺(tái)橫向進(jìn)給方向載荷： F=0.4Fz=0.42964=1185 N (3-5)工作臺(tái)橫向進(jìn)給方向載荷： F=0.2Fz=0.22964=592 N (3-6)由簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)可知，如用燕尾導(dǎo)軌，導(dǎo)軌銑床絲杠的軸向力：采用燕尾導(dǎo)軌 (3-7)式中K=1.1 =0.15則有：3.3 燕尾槽導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 絲杠中徑在扭矩推力關(guān)系中沒(méi)有直接聯(lián)系，僅通過(guò)影響螺旋升角間接影響（但在校驗(yàn)時(shí)，須在計(jì)算推力與對(duì)應(yīng)中徑的絲杠的軸向額定負(fù)載中取小值）；當(dāng)量摩擦角僅影響滾道受力狀態(tài)（參與絲杠副受力分析），但對(duì)推力扭矩的關(guān)系不產(chǎn)生影響；上例為：F=2M/P=18692 N；（相同扭矩下，推力僅是導(dǎo)程的函數(shù)）轉(zhuǎn)速對(duì)推力沒(méi)有影響，但對(duì)于運(yùn)動(dòng)過(guò)程表征其與機(jī)械效率的函數(shù)，功率校驗(yàn)時(shí)建議取=0.85核定。注：目前業(yè)內(nèi)常常將機(jī)械效率在受力分析中體現(xiàn)，實(shí)為誤區(qū)，效率是一個(gè)過(guò)程量，力則是點(diǎn)量，好比電壓與電流分別跟電阻的關(guān)系。導(dǎo)軌的作用和設(shè)計(jì)要求： 當(dāng)運(yùn)動(dòng)件沿著承導(dǎo)件作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，承導(dǎo)件上的導(dǎo)軌起支承和導(dǎo)向的作用，即支承運(yùn)動(dòng)件和保證運(yùn)動(dòng)件在外力（載荷及運(yùn)動(dòng)件本身的重量）的作用下，沿給定的方向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。對(duì)導(dǎo)軌的要求如下： 1.一定的導(dǎo)向精度。導(dǎo)向精度是指運(yùn)動(dòng)件沿導(dǎo)軌移動(dòng)的直線性，以及它與有關(guān)基面間的相互位置的準(zhǔn)確性。 2.運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)。工作時(shí)，應(yīng)輕便省力，速度均勻，低速時(shí)應(yīng)無(wú)爬行現(xiàn)象。 3.良好的耐磨性。導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌長(zhǎng)期使用后，能保持一定的使用精度。導(dǎo)軌在使用過(guò)程中要磨損，但應(yīng)使磨損量小，且磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償或便于調(diào)整。 4. 4.足夠的剛度。運(yùn)動(dòng)件所受的外力，是由導(dǎo)軌面承受的，故導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的接觸剛度。為此，常用加大導(dǎo)軌面寬度，以降低導(dǎo)軌面比壓；設(shè)置輔助導(dǎo)軌，以承受外載 5.溫度變化影響小。應(yīng)保證導(dǎo)軌在工作溫度變化的條件下，仍能正常工作。 6.結(jié)構(gòu)工藝性好。在保證導(dǎo)軌其它要求的前提下，應(yīng)使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工、測(cè)量、裝配和調(diào)整，降低成本。不同設(shè)備的導(dǎo)軌，必須作具體分析，對(duì)其提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。必須指出，上述六點(diǎn)要求是相互影響的。2 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)導(dǎo)軌應(yīng)包括下列幾方面內(nèi)容： 1.根據(jù)工作條件，選擇合適的導(dǎo)軌類型。 2.選擇導(dǎo)軌的截面形狀，以保證導(dǎo)向精度。 3.選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)軌結(jié)構(gòu)及尺寸，使其在給定的載荷及工作溫度范圍內(nèi)，有足夠的剛度，良好的耐磨性，以及運(yùn)動(dòng)輕便和平穩(wěn)。 4.選擇導(dǎo)軌的補(bǔ)償及調(diào)整裝置，經(jīng)長(zhǎng)期使用后，通過(guò)調(diào)整能保持需要的導(dǎo)向精度 5.選擇合理的潤(rùn)滑方法和防護(hù)裝置，使導(dǎo)軌有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損。 6. 6.制訂保證導(dǎo)軌所必須的技術(shù)條件，如選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，以及熱處理、精加工和測(cè)量方法等。 3 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 滑動(dòng)導(dǎo)軌 (1) 基本形式三角形導(dǎo)軌：該導(dǎo)軌磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，故導(dǎo)向精度高。它的截面角度由載荷大小及導(dǎo)向要求而定，一般為90。為增加承載面積，減小比壓，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，采用較大的頂角（110120）；為提高導(dǎo)向性，采用較小的頂角（60）。如果導(dǎo)軌上所受的力，在兩個(gè)方向上的分力相差很大，應(yīng)采用不對(duì)稱三角形，以使力的作用方向盡可能垂直于導(dǎo)軌面。矩形導(dǎo)軌：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、檢驗(yàn)和修理方便；導(dǎo)軌面較寬，承載力較大，剛度高，故應(yīng)用廣泛。但它的導(dǎo)向精度沒(méi)有三角形導(dǎo)軌高；導(dǎo)軌間隙需用壓板或鑲條調(diào)整，且磨損后需重新調(diào)整。圓形導(dǎo)軌：制造方便，外圓采用磨削，內(nèi)孔珩磨可達(dá)精密的配合，但磨損后不能調(diào)整間隙。為防止轉(zhuǎn)動(dòng)，可在圓柱表面開鍵槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜用于承受軸向載荷的場(chǎng)合。燕尾形導(dǎo)軌：燕尾形導(dǎo)軌的調(diào)整及夾緊較簡(jiǎn)便，用一根鑲條可調(diào)節(jié)各面的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊；但制造檢驗(yàn)不方便，摩擦力較大，剛度較差。用于運(yùn)動(dòng)速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的場(chǎng)合，本設(shè)計(jì)采用燕尾槽導(dǎo)軌。(2)常用導(dǎo)軌組合形式三角形和矩形組合：這種組合形式以三角導(dǎo)軌為導(dǎo)向面，導(dǎo)向精度較高，而平導(dǎo)軌的工藝性好，因此應(yīng)用最廣。這種組合有V-平組合、棱-平組合兩種形式。V-平組合導(dǎo)軌易儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，低、高速都能采用；棱-平組合導(dǎo)軌不能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，只用于低速移動(dòng)。 為使導(dǎo)軌移動(dòng)輕便省力和兩導(dǎo)軌磨損均勻，驅(qū)動(dòng)元件應(yīng)設(shè)在三角形導(dǎo)軌之下，或偏向三角形導(dǎo)軌。矩形和矩形組合：承載面和導(dǎo)向面分開，因而制造和調(diào)整簡(jiǎn)單。導(dǎo)向面的間隙用鑲條調(diào)整，接觸剛度低。雙三角形導(dǎo)軌：由于采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，兩條導(dǎo)軌磨損均勻，磨損后對(duì)稱位置位置不變，故加工精度影響小。接觸剛度好，導(dǎo)向精度高，但工藝性差，四個(gè)表面刮削或磨削也難以完全接觸，如果運(yùn)動(dòng)部件熱變形不同，也不能保證四個(gè)面同時(shí)接觸，故不宜用在溫度變化大的場(chǎng)合。(3）間隙調(diào)整為保證導(dǎo)軌正常工作，導(dǎo)軌滑動(dòng)表面之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過(guò)小，會(huì)增加摩擦阻力；間隙過(guò)大，會(huì)降低導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌的間隙如依靠刮研來(lái)保證，要廢很大的勞動(dòng)量，而且導(dǎo)軌經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，會(huì)因磨損而增大間隙，需要及時(shí)調(diào)整，故導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。矩形導(dǎo)軌需要在垂直和水平兩個(gè)方向上調(diào)整間隙。在垂直方向上，一般采用下壓板調(diào)整它的低面間隙，其方法有：1.刮研或配磨下壓板的結(jié)合面；2.用螺釘調(diào)整鑲條位置；3.改變墊片的片數(shù)或厚度；在水平方向上，常用平鑲條或斜鑲條調(diào)整它的側(cè)面間隙。圓形導(dǎo)軌的間隙不能調(diào)整。 （4）夾緊裝置有些導(dǎo)軌（如非水平放置的導(dǎo)軌）在移動(dòng)之后要求將它的位置固定，因而要用專用的鎖（夾）緊裝置。常用的鎖緊方式有機(jī)械鎖緊和液壓鎖緊。（5）提高耐磨性措施導(dǎo)軌的使用壽命取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料、制造質(zhì)量、熱處理方法，以及使用與維護(hù)。 提高導(dǎo)軌的耐磨性，使其在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持一定的導(dǎo)向精度。 螺釘連接，應(yīng)使螺釘不受剪切；為避免導(dǎo)軌上有孔（孔內(nèi)積存贓物而加速磨損），一般采用倒裝螺釘。結(jié)構(gòu)上不便于從下面伸入螺釘固定時(shí)，可采用如圖21-16所示的方法。螺釘固緊后，將六角頭磨平，使導(dǎo)軌上的螺釘孔和螺釘頭之間沒(méi)有間隙。 用環(huán)氧樹脂膠接，膠接面之間的間隙不超過(guò)0.25毫米。膠粘導(dǎo)軌具有一定的膠接剛度和強(qiáng)度，尚有一定的抗沖擊性能，工藝簡(jiǎn)單，成本較低。塑料-用聚四氟乙烯為基材，添加不同的填充劑作為導(dǎo)軌材料。它具有耐磨、抗振以及動(dòng)、靜摩擦系數(shù)低（0.04），可消除低速爬行現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用中取得良好的效果。3)熱處理 為提高鑄鐵導(dǎo)軌的耐磨性，常對(duì)導(dǎo)軌表面進(jìn)行淬火處理。表面淬火方法有：火焰淬火、高頻淬火和電接觸淬火。2)選擇合適材料 目前常采用的導(dǎo)軌材料有以下幾種：鑄鐵- 導(dǎo)軌與承導(dǎo)件或運(yùn)動(dòng)件鑄成一體，其材料常用灰口鑄鐵。它具有成本低，工藝性好，熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。在潤(rùn)滑和防護(hù)良好的情況下，具有一定的耐磨性。常用的是HT200HT400，硬度以HB=180200較為合適。適當(dāng)增加鑄鐵中含碳量和含磷量，減少含硅量，可提高導(dǎo)軌的耐磨性。若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，可使用耐磨鑄鐵，如高磷鑄鐵，硬度為HB=180220，耐磨性能比灰口鑄鐵高一倍左右。若加入一定量的銅和鈦，成為磷銅鈦鑄鐵，其耐磨性比灰口鑄鐵高兩倍左右。但高磷系鑄鐵的脆性和鑄造應(yīng)力較大，易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)蔫T造工藝。此外，還可使用低合金鑄鐵及稀土鑄鐵。鋼-要求較高的或焊接機(jī)架上的導(dǎo)軌，常用淬火的合金鋼制造。淬硬的鋼導(dǎo)軌的耐磨性比普通灰鑄鐵高510倍。常用的有20Cr鋼滲碳淬火和40Cr高頻淬火。本設(shè)計(jì)采用燕尾槽導(dǎo)軌圖形3-3-1：由鎖緊螺母、鎖緊塊、燕尾槽導(dǎo)軌。 圖3-3-1 燕尾槽導(dǎo)軌，1- 鎖緊螺母2-鎖緊塊3-燕尾槽 3.4 手輪的設(shè)計(jì)如圖所示，手輪向里面移動(dòng)，當(dāng)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)離合器帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接絲杠機(jī)構(gòu)，絲杠機(jī)構(gòu)通過(guò)離合器連接升降工作臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)升降工作臺(tái)通過(guò)手輪實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制而調(diào)節(jié)升降工作臺(tái)的位置。如圖所示3-4-1手輪操縱機(jī)構(gòu)的俯視圖 3-4-2手輪操縱機(jī)構(gòu)的正視圖 3-4-3手輪操縱機(jī)構(gòu)的左視圖 第四章 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)4.1 直齒輪設(shè)計(jì) 圖 4-1-1 直齒輪1、選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù)： 確定齒輪類型兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 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5560HRC 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22，大齒輪齒數(shù)為33，傳動(dòng)比為i=33/22=1.5 因?yàn)樗俣人俣鹊蜁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(lái)設(shè)計(jì)。1、 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：d2.32 (4-1) 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=1.3C、計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩：T= (4-2)其中P=P=1.5 Kw0.99=1.132 Kw；n=3.99 r/min (3-11)代入數(shù)據(jù)得：T=2708394 NmmD、根據(jù)齒輪的裝置狀況，查教材表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.5E、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 MPaF、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 (4-3)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=603.9912830015=0.017310 (4-4)N=0.011510h、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= 1.10，K=1.12i、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：=1.101500=1650 Mpa (4-5)=1.121500=1680 Mpa (4-6) 計(jì)算：a、試算小齒輪分度圓直徑，代入與中較小的值：2.32 (4-7) = 2.32 = 2.32=54.122.32=125.56 mmb、計(jì)算圓周速度為V：V=0.047m/s (4-8)c、計(jì)算齒寬：b=d=0.5125.56=62.78 mm (4-9)d、計(jì)算齒寬與齒高的比：模數(shù) =5.707 mm(4-10)齒高 h=2.25=2.255.707 mm=12.841 mm(4-11)=4.889e、計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)齒輪V=0.047m/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=1.002；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)于齒輪做懸臂布置時(shí)，取=1.382；由=4.889，=1.382查教材圖10-13得=1.295；故載荷系數(shù)K= KK=11.00211.382=1.385f、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(4-12) =125.56 =125.561.021=128.23 mmg、 計(jì)算模數(shù)m：=5.829 mm2、 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(4-13) 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 Mpab、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，=0.96c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，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(4-14)=630.86 Mpa(4-15)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=11.00211.295=1.298(4-16)e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)：查教材表10-5取=2.72，=2.47查教材表10-5取=1.57，=1.64f、計(jì)算大小齒輪的，并加以比較：=0.0068(4-17)=0.0064(4-18)由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大 設(shè)計(jì)計(jì)算：m(4-19) = mm =5.864 mm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)5.864 mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為6mm，由此模數(shù)算得的d=mZ=622=132 mm大于接觸疲勞強(qiáng)度所算得的d=128.23 mm，因而能滿足接觸疲勞強(qiáng)度。4、幾何尺寸的計(jì)算： 計(jì)算分度圓直徑：d= mZ=622=132 mmd= mZ=633=198 mm 計(jì)算中心距：a=165 mm 齒輪寬度B=65 mm。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=70mm，B=65mm。4.2 錐齒輪設(shè)計(jì)4.2.1已知條件1) 工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35。2) 使用折舊期：8年，每年工作350天，每天工作16小時(shí)。3) 檢修間隔期：2年一次大修，每年一次中修，半年一次小修。4) 動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流，電壓380/220V。5) 運(yùn)輸帶速度允許誤差：5%6) 制造條件及生產(chǎn)批量：中型機(jī)械廠，單件小批生產(chǎn)。7) 滾筒效率：=0.964.2.2對(duì)軸承的效率統(tǒng)計(jì)1) 滾筒球軸承效率：=0.99（脂潤(rùn)滑）2) 開式齒輪軸承效率：=0.99（脂潤(rùn)滑）3) 減速器內(nèi)滾柱軸承效率（2對(duì)）：=0.98（油潤(rùn)滑）；=0.98（油潤(rùn)滑）4) 開式齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)：=0.95（8級(jí)精度，脂潤(rùn)滑）5) 錐齒轉(zhuǎn)動(dòng)嚙合效率：=0.96（8級(jí)精度，油潤(rùn)滑）1) 電機(jī)錐齒輪間，使用彈性套柱聯(lián)軸器：=0.9932) 錐齒輪開式齒輪間，使用滑塊聯(lián)軸器：=0.984.2.3選定齒輪精度等級(jí)、材料熱處理方式及齒數(shù)本運(yùn)輸機(jī)工作速度、功率都不高，故選用8級(jí)精度。1) 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。2) 選取小齒輪齒數(shù)Z1=22，初步確定傳動(dòng)比為U1=2.0則大齒輪齒數(shù)Z2= U1 Z1=2.02244此時(shí)傳動(dòng)比4.2.4按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算錐齒輪以大端面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，取齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為強(qiáng)度計(jì)算依據(jù)進(jìn)行計(jì)算。4.2.4.1設(shè)計(jì)齒輪 (4-20)1) 初擬載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)2) 彈性影響系數(shù) 查得3) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)使用期： (4-21) (4-22)4) 按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為：小齒輪：；大齒輪：5) 接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 選用線型1（允許少量點(diǎn)蝕）查得：；6) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由課本式10-12得 (4-23) (4-24)4.2.4.2 參數(shù)計(jì)算1) 試計(jì)算小齒輪（大端）分度圓直徑，代入較小的有： (4-25)2) 計(jì)算平均圓周速度 求平均分度圓直徑 (4-26) (4-27)3) 計(jì)算載荷系數(shù)使用系數(shù)：取動(dòng)載系數(shù)：按9級(jí)精度查取，齒間載荷分布系數(shù)：取1齒向載荷分布系數(shù)：綜上，載荷系數(shù) (4-28)4) 校正分度圓直徑， (4-29)模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值m=5.54.2.5 齒輪部分相關(guān)參數(shù) 大錐齒輪如圖4-1： 圖4-2-1 斜齒輪1) 由分度圓直徑計(jì)算齒輪2) 最終傳動(dòng)比3) 由齒數(shù)球分度圓直徑l 錐距R， (4-30)齒寬圓整取 4) 計(jì)算 則 (4-31)5) 當(dāng)量齒數(shù) (4-32) (4-33)4.2.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1) 確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)，與接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)相同 (4-34)2) 確定齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)， 3) 確定彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)，壽命系數(shù)查查得： 疲勞極限應(yīng)力，查得： 可求出許用應(yīng)力 (4-35) (4-36)4) 校核彎曲強(qiáng)度輪齒所受切向力，有 (4-37) 校核 (4-38) 彎曲強(qiáng)度滿足要求。以上所選參數(shù)合適，至此錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)完畢。4.2.7錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)匯總?cè)↓X頂高系數(shù),頂隙系數(shù)名 稱代 號(hào)小錐齒輪大錐齒輪齒數(shù)Z2244模數(shù)m5.5mm公錐角分度圓直徑(mm)d121242齒頂高(mm)ha5.5齒根高(mm)hf6.6齒頂圓直徑(mm)da132253齒根圓直徑(mm)df114.4235.4錐距(mm)R157.5頂隙(mm)c0.2mm分度圓齒厚(mm)S3.927當(dāng)量齒數(shù)ZV29.05184.36齒寬(mm)4740齒寬系數(shù)0.3平均分度圓直徑（mm）57.375144.5表3-1 錐齒輪數(shù)據(jù)匯總表傳動(dòng)比。4.2.8核算轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩參 數(shù)轉(zhuǎn)速n（r/min）功率p(KW)轉(zhuǎn)矩（）電動(dòng)機(jī)14401.519.5軸83.991.1322708394軸87.602.687293.024.3直齒-錐齒組合齒輪4.3.1設(shè)計(jì)模型如圖4-3-1 圖4-3-1 組合齒輪其中小錐齒端在上節(jié)已經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)，此處僅設(shè)計(jì)大端直齒圓柱齒輪。設(shè)計(jì)的大齒輪與4.1節(jié)所設(shè)計(jì)的小直齒輪進(jìn)行嚙合，設(shè)計(jì)過(guò)程如下：1、 選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù)： 確定齒輪類型兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 材料選擇兩個(gè)齒輪的齒數(shù)、大小一樣，兩者都采用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240HBS。 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22，大齒輪齒數(shù)為33，傳動(dòng)比為i=33/22=1.52、 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：d2.32 (4-39) 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=1.3c、 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩：T= 其中P=P=1.5 Kw=1.36Kw；n=70 r/min (4-40)代入數(shù)據(jù)得：T=185543 Nmmd、 根據(jù)齒輪的裝置狀況，查教材表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.8e、 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 MPaf、 由教材圖10-21d中并按齒面硬度查得兩個(gè)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限= =600 Mpag、 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=607012830015=0.30310N=0.30310h、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10-19兩個(gè)齒輪的接觸疲勞系數(shù)均為K=K=0.975i、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：=0.975600=585 Mpa (4-41)=0.975600=585 Mpa 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= 2.32=39.892.32=92.546 mm (4-42)b、計(jì)算圓周速度為V：V=0.339 m/sc、計(jì)算齒寬：b=d=0.892.546=74.037 mmd、計(jì)算齒寬與齒高的比：模數(shù) =2.314 mm齒高 h=2.25=2.252.314 mm=5.206 mm=14.221e、計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)齒輪V=0.339 m/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=1.01；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=1.299；由=14.221，=1.299查教材圖10-13得=1.29；故載荷系數(shù)K= KK=11.0111.299=1.312f、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=92.546=92.5461.003=92.824 mm (4-43)g、 計(jì)算模數(shù)m：=2.321 mm3、 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(4-44) 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=450 Mpab、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)=0.89c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，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：=286.07 Mpa(4-45)=286.07 Mpad、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=11.0111.29=1.303(4-46)e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)：查教材表10-5取=2.40查教材表10-5取=1.67f、計(jì)算大小齒輪的，并加以比較：=0.014(4-47)由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大 設(shè)計(jì)計(jì)算：m= mm=1.742 mm(4-48)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