畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）小型立式加工中心轉(zhuǎn)塔刀架的蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)

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1、上海大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 小型立式加工中心轉(zhuǎn)塔刀架的蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 摘 要 加工中心是數(shù)控機(jī)床各類產(chǎn)品中發(fā)展最快、所占比重最大的一類產(chǎn)品，也是制造業(yè)應(yīng)用最廣的一類設(shè)備?，F(xiàn)在加工中心逐漸成為機(jī)械加工業(yè)中最主要的設(shè)備，它加工范圍廣，使用量大。近年來(lái)在品種、性能、功能方面有很大的發(fā)展。加工中心不斷向高精、高效、高自動(dòng)化、多樣性、成套性、綜合性發(fā)展，在數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、刀具等逐步實(shí)行國(guó)際化配套的條件下，其變化提高的關(guān)鍵，將依靠主機(jī)布局、結(jié)構(gòu)、配置的千變?nèi)f化，對(duì)其基礎(chǔ)技術(shù)，和應(yīng)用技術(shù)的科研工作將更加重要。今后加工中心的發(fā)展趨勢(shì)將取決于戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)的正確性市場(chǎng)需求。 雖

2、然加工中心的功能日趨完善，能集中完成多種工序，但是當(dāng)復(fù)雜零件工序高度集中時(shí)，必須頻繁地更換刀具，以便提高生產(chǎn)效率?；谶@種考慮，我嘗試設(shè)計(jì)立式轉(zhuǎn)塔頭，在轉(zhuǎn)塔頭上附有6根短主軸，每根主軸上裝一把刀具。當(dāng)處于工作位置的刀具加工完畢之后，機(jī)床控制轉(zhuǎn)塔頭松開(kāi)、轉(zhuǎn)位，讓下一工序的刀具進(jìn)入工作位置，夾緊轉(zhuǎn)塔頭后，再繼續(xù)加工，直至完成全部工序。 本課題主要就是蝸輪蝸桿的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，蝸輪蝸桿是轉(zhuǎn)塔刀架中相當(dāng)重要的組成部分，是保證整個(gè)機(jī)床正常工作的不可或缺的部分。 關(guān)鍵字：蝸輪；蝸桿；同步帶；軸承 DESIGN ON WORM WHEEL AND WORM DRIVE OF

3、 TURRET OF LITTLE UPRIGHT MACHINING CENTER ABSTRACT Machining Center is the fastest growing products and the largest share of a product of all kinds of CNC machine tools, and the most widely used equipment in manufacturing. Machining Center is now becoming the main equipment in machining indust

4、ry. It has a wide rage of machining and it was widely used. In recent years, it has a significant development in the variety, performance and functionality. Machining center continues to a high-precision, high-efficiency, high automation, diversity, turnkey and integrated developing .Under the condi

5、tion of the NC system, functional parts, tools carrying out international matching, the key to the changes raising will rely on the position of mainframe, structure and matching. It will be more important to the research work of its basic technology and application technology. In the future the deve

6、lop trend of machining center will lie on the stratagem which meet market demand correctly. Although the machining center further improve the function and it can focus on completing various processes, when the processes of complex components highly concentrated, we should change tools frequently so

7、 as to improve production efficiency. Based on this consideration, I try to design the upright turret, the turret head with six short axis and each one has a cutter. When the cutter finishing machining at the working the location, machine tool control the turret to release, transfer and let the next

8、 tool enter the work place, clamping turret and then continue machining until all the processes be completed. The topic mainly researches drive design of worm wheel and worm. It’s the very important part of the turret,It’s the necessary part of the Machining Center to ensure to work in normal way.

9、 KEYWORDS： worm wheel；worm；synchronous belt；bearing 目 錄 中文摘要 …………………………………………………………………………………2 ABSTRACT …………………………………………………………………………………3 前言 …………………………………………………………………………………………6 一．緒論 …………………………………………………………………………………7 （一） 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程 ………………………………………7 （二） 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) …………………………………………7 1．

10、性能發(fā)展方向 ……………………………………………7 2．功能發(fā)展方向 ……………………………………………8 3．體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 …………………………………………9 （三） 數(shù)控加工中心的基本功能 ……………………………………10 （四） 加工中心的組成 ………………………………………………10 （五） 立式加工中心 …………………………………………………11 （六） 轉(zhuǎn)塔刀架的基本部件 …………………………………………12 1．轉(zhuǎn)塔刀架的定位 …………………………………………………12 2．主軸部件 …………………………………………………………12 3．中間軸部分 ……………

11、…………………………………………13 4．蝸輪蝸桿傳動(dòng)部件 …………………………………………………14 二. 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) …………………………………………………………………19 （一）小型立式加工中心及其主要參數(shù) ……………………………19 1．主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ……………………………………………………19 2.?主要規(guī)格及技術(shù)參數(shù) ……………………………………………19 （二）蝸桿蝸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的一些相關(guān)技術(shù)要求 ……………………20 （三）電動(dòng)機(jī) …………………………………………………………21 （四）同步帶 …………………………………………………………21 （五）蝸輪蝸

12、桿 ………………………………………………………23 （六）蝸桿軸軸承 ……………………………………………………26 (七) 蝸輪軸軸承 ……………………………………………………29 （八）蝸桿軸校核 ……………………………………………………31 （九）蝸輪軸校核 ……………………………………………………35 三.?結(jié)論 ………………………………………………………………………………39 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………40 謝辭…………………………………………………………………………………………41

13、 前 言 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開(kāi)始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資，對(duì)現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式向通用型開(kāi)放式實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計(jì)算機(jī)、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)

14、絡(luò)等多學(xué)科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過(guò)程中可以自動(dòng)修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。 ???? 加工中心是數(shù)控機(jī)床各類產(chǎn)品中發(fā)展最快、所占比重最大的一類產(chǎn)品，也是制造業(yè)應(yīng)用最廣的一類設(shè)備。一些主要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家都把發(fā)展加工中心作為發(fā)展數(shù)控機(jī)床的首要任務(wù)，它的發(fā)展直接關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防安全。 在面向大批大量生產(chǎn)的組合機(jī)床上，多工序復(fù)合加工概念便已得到一定的體現(xiàn)，但這屬于剛性自動(dòng)化范疇。而當(dāng)今所謂復(fù)合加工，則是指在柔性自動(dòng)化的數(shù)控加工條件下，當(dāng)工件在機(jī)床上

15、一次裝夾后，能自動(dòng)進(jìn)行同一類工藝方法的多工序加工(比如同屬切削方法的車、銑、鉆、鏜等加工)或者不同類工藝方法的多工序加工(比如切削加工和激光加工)，從而能在一臺(tái)機(jī)床上順序地完成工件的全部或大部分加工工序。 顯而易見(jiàn)，把許多加工工序集中到一臺(tái)機(jī)床上完成，不僅消除了分散加工時(shí)工件在各工序流通過(guò)程中的運(yùn)輸和等待時(shí)間，相應(yīng)縮短工件的加工周期和降低車間的在制品數(shù)量，而且由于工件不需要在不同(或同一)機(jī)床上重新定位裝夾，從而既減少了加工輔助時(shí)間，又提高了工件的加工精度特別是形位精度。所以自數(shù)控機(jī)床發(fā)明以來(lái)，復(fù)合加工便是其重要的技術(shù)發(fā)展方向之一。 一. 緒 論 (一) 數(shù)控技術(shù)

16、的發(fā)展歷程 回顧數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段，六代的發(fā)展歷程。第一個(gè)階段叫做NC階段，經(jīng)歷了電子管、晶體管、和小規(guī)模集成電路三代。自1970年開(kāi)始小型計(jì)算機(jī)開(kāi)始用于數(shù)控系統(tǒng)就進(jìn)入了第二個(gè)階段，叫做CNC階段，成為第四代數(shù)控系統(tǒng)：從1974年微處理器開(kāi)始用于數(shù)控系統(tǒng)即發(fā)展到第五代。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)從性能到可靠性都得到了根本性的提高。實(shí)際上從20世紀(jì)末期直到今天，在生產(chǎn)中使用的數(shù)控系統(tǒng)大部分都是第五代數(shù)控系統(tǒng)。但第五代數(shù)控系統(tǒng)以及以前各代都是一種專用封閉的系統(tǒng)，而第六代——開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)將代表著數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向，將在現(xiàn)代制造業(yè)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 （二）數(shù)控技術(shù)

17、發(fā)展趨勢(shì) 1．性能發(fā)展方向 ?? (1)高速高精高效化　速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。 ???(2)柔性化　包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。 ???(3)工藝復(fù)合性和多軸化　以減少工序、輔助時(shí)間為

18、主要目的的復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過(guò)自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。 ???(4)實(shí)時(shí)智能化　早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)和人工智能相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的、更現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域發(fā)展，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復(fù)雜的應(yīng)用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)

19、時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。 2. 功能發(fā)展方向 (1)用戶界面圖形化　用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同 用戶對(duì)界面的要求不同，因而開(kāi)發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之

20、一。當(dāng)前INTERNET、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)計(jì)算可視化及多媒體等技術(shù)也對(duì)用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過(guò)窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、 圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。 ???(2)科學(xué)計(jì)算可視化　科學(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語(yǔ)言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控

21、技術(shù)領(lǐng)域，可視化技術(shù)可用于CAD/CAM，如自動(dòng)編程設(shè)計(jì)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定、刀具補(bǔ)償和刀具管理數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理和顯示以及加工過(guò)程的可視化仿真演示等。 ???(3)插補(bǔ)和補(bǔ)償方式多樣化　多種插補(bǔ)方式如直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)、空間橢圓曲面插補(bǔ)、螺紋插補(bǔ)、極坐標(biāo)插補(bǔ)、2D+2螺旋插補(bǔ)、NANO插補(bǔ)、NURBS插補(bǔ)(非均勻有理B樣條插補(bǔ))、樣條插補(bǔ)(A、B、C樣條)、多項(xiàng)式插補(bǔ)等。多種補(bǔ)償功能如間隙補(bǔ)償、垂直度補(bǔ)償、象限誤差補(bǔ)償、螺距和測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、與速度相關(guān)的前饋補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、帶平滑接近和退出以及相反點(diǎn)計(jì)算的刀具半徑補(bǔ)償?shù)取? ???(4)內(nèi)裝高性能PLC　數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能PLC控制模塊，

22、可直接用梯形圖或高級(jí)語(yǔ)言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標(biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序?qū)嵗?，用戶可在?biāo)準(zhǔn)PLC用戶程序基礎(chǔ)上進(jìn)行編輯修改，從而方便地建立自己的應(yīng)用程序。 ???(5)多媒體技術(shù)應(yīng)用　多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。 3. 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 (1)集成化　采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專

23、用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過(guò)提高集成電路密度、減少互連長(zhǎng)度和數(shù)量來(lái)降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。 ???(2)模塊化　硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過(guò)積木方式

24、進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。 ???(3)網(wǎng)絡(luò)化　機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無(wú)人化操作。通過(guò)機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫(huà)面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。 ???(4)通用型開(kāi)放式閉環(huán)控制模式　采用通用計(jì)算機(jī)組成總線式、模塊化、開(kāi)放式、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁剪、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開(kāi)環(huán)控制模式提出的。由于制造過(guò)程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素

25、，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過(guò)程變量。加工過(guò)程中采用開(kāi)放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。 （三）數(shù)控加工中心的基本功能 帶有自動(dòng)換刀刀具交換裝置（ATC Automatic Tool Change）的數(shù)控機(jī)床稱為加工中心。它通過(guò)刀具的自動(dòng)交換，可以一次裝夾完成多道工序的加工，實(shí)現(xiàn)了工序的集中和工藝的復(fù)合，從而縮短了輔

26、助加工時(shí)間，提高了機(jī)床的效率，減少了零件安裝、定位次數(shù)，提高了加工精度。加工中心是目前數(shù)控機(jī)床中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的數(shù)控機(jī)床。 帶有刀具自動(dòng)交換裝置、能一次集中完成多種工序加工的數(shù)控加工設(shè)備。數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)了中、小批量加工自動(dòng)化，改善了勞動(dòng)條件。此外，它還具有生產(chǎn)率高、加工精度穩(wěn)定、產(chǎn)品成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)。為了進(jìn)一步發(fā)揮這些優(yōu)點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床遂向“工序集中”，即一臺(tái)數(shù)控機(jī)床在一次裝夾零件后能完成多任務(wù)序加工的數(shù)控機(jī)床(即加工中心)方面發(fā)展。 鉆、鏜、銑、車等單功能數(shù)控機(jī)床只能分別完成鉆、鏜、銑、車等作業(yè)，而在機(jī)械制造工業(yè)中，大部分零件都是需要多任務(wù)序加工的。在單功能數(shù)控機(jī)床的整個(gè)加工過(guò)程中，

27、真正用于切削的時(shí)間只占30％左右，其余的大部分時(shí)間都花費(fèi)在安裝、調(diào)整刀具、搬運(yùn)、裝卸零件和檢查加工精度等輔助工作上。在零件需要進(jìn)行多種工序加工的情況下，單功能數(shù)控機(jī)床的加工效率仍然不高。加工中心的數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床自動(dòng)地更換刀具，連續(xù)地對(duì)工件各加工表面自動(dòng)進(jìn)行鉆削、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲和銑削等多種工序的加工，工序高度集中。這種機(jī)床一般具有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置，有的還具有分度工作臺(tái)或雙工作臺(tái)。適用于加工凸輪、箱體、支架、蓋板和模具等復(fù)雜型面的零件。 （四）加工中心的組成 加工中心從總體來(lái)看大體上由以下幾大部分組成： 1．基礎(chǔ)部件：由床身、立柱和工作臺(tái)等大件組成。 2．主軸組件：由

28、主軸箱、主軸電機(jī)、主軸和主軸軸承等零件組成。 3.控制系統(tǒng)：?jiǎn)闻_(tái)加工中心的數(shù)控部分是由CNC裝置、可編程序控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及電機(jī)等部分組成。 4.伺服系統(tǒng)：其作用是把來(lái)自數(shù)控裝置的信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。 5.自動(dòng)換刀裝置。 6.輔助系統(tǒng)：包括潤(rùn)滑、冷卻、排屑、防護(hù)、液壓和隨機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)等部分。 7.自動(dòng)托盤更換系統(tǒng) （五）立式加工中心 立式加工中心結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，價(jià)格也便宜。中小型立式加工中心一般都采用固定立柱式，因?yàn)橹鬏S箱吊在立柱一側(cè)，通常采用方形截面框架結(jié)構(gòu)、米字形或井字形筋板，以增強(qiáng)抗扭剛度，而且立柱是中空的，以放置主軸箱的平衡重。 立式加工

29、中心通常也有三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)，由溜板和工作臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)平面上X、Y兩個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)。 圖1-1 立式加工中心 （六）轉(zhuǎn)塔刀架的基本部件 1．轉(zhuǎn)塔刀架的定位 定位是機(jī)械加工和零件裝配中的常用手段,而定位精度是保證加工質(zhì)量和裝配質(zhì)量的重要指標(biāo)。進(jìn)行合理的定位精度設(shè)計(jì),有利于提高機(jī)械產(chǎn)品的整體水平。常用的定位元件有定位銷定位、鼠牙盤定位和鋼球定位等。 定位銷的定位精度主要由定位銷和定位孔的精度來(lái)決定，同軸線孔的定位精度要求高些，其他角度的定位精度要求低些。定位銷和定位孔襯套的制造精度都要求很高，并且它們的硬度要求也很高，這樣耐磨性

30、好，可提高其使用壽命。 鼠牙盤是由兩個(gè)齒數(shù)及齒形相同的端面齒盤對(duì)合而成。通常一個(gè)齒盤固定不動(dòng)，另一個(gè)齒盤與分度回轉(zhuǎn)部件一同旋轉(zhuǎn)。當(dāng)分度轉(zhuǎn)位時(shí)，動(dòng)齒盤抬起和定齒盤分開(kāi)，然后轉(zhuǎn)位。當(dāng)轉(zhuǎn)至要求的位置時(shí)，動(dòng)齒盤下降，兩齒盤重新嚙合并壓緊。 2．主軸部件 主軸部件是加工中心的關(guān)鍵部件，由于跨距的原因，主軸的剛性比較差，其中有4根安裝鉆孔刀具，2根主軸安裝立銑刀。 鉆削的主軸部件受較大的軸向力，但徑向力不大，精度要求也不太高，因此徑向軸承可用深溝球軸承，軸向支承用推力球軸承。前之承的徑向力和軸向力都比后支承大，推力軸承的軸向間隙靠螺母調(diào)整。 圖1-2 主軸部件 銑刀安裝的主

31、軸部件，因轉(zhuǎn)速較高，前軸承用雙列短圓柱滾子軸承，后軸承因主軸的最高轉(zhuǎn)速已經(jīng)接近推力軸承的允許轉(zhuǎn)速而改用兩個(gè)角接觸軸承，既承受徑向載荷又分別承受兩個(gè)方向的軸向載荷。主軸裝在套筒中，調(diào)整這個(gè)軸承的間隙靠修磨墊圈和擰緊螺母，把主軸向上提，經(jīng)錐面把前軸承的內(nèi)環(huán)脹大。墊圈和螺母同時(shí)也可以傳遞軸向力。裝上后用螺釘固定在主軸上，以免旋轉(zhuǎn)時(shí)飛脫。兩個(gè)角接觸軸承的間隙，靠修磨墊圈的厚度來(lái)調(diào)整。 3．中間軸部分 中間軸是最主要的傳動(dòng)軸，它連接著同步帶，安裝軸承，又安裝著牙嵌離合器，離合器的嚙合，帶動(dòng)整個(gè)刀架體的工作。 圖1-3 中間軸部分 4．蝸輪蝸桿傳動(dòng)部件 蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸間

32、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)，兩軸線間的夾角可為任意值，常用的為90°。這種傳動(dòng)由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)平穩(wěn)以及在一定的條件下具有可靠的自鎖性等優(yōu)點(diǎn)，它廣泛應(yīng)用在機(jī)床、汽車、儀器、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械及其它機(jī)器或設(shè)備中。 （1） 蝸輪蝸桿的形成 蝸桿蝸輪傳動(dòng)是由交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)演變而來(lái)的。小齒輪的輪齒分度圓柱面上纏繞一周以上，這樣的小齒輪外形像一根螺桿，稱為蝸桿。大齒輪稱為蝸輪。為了改善嚙合狀況，將蝸輪分度圓柱面的母線改為圓弧形，使之將蝸桿部分地包住，并用與蝸桿形狀和參數(shù)相同的滾刀范成加工蝸輪，這樣齒廓間為線接觸，可傳遞較大的動(dòng)力?！? 蝸桿蝸輪傳動(dòng)的特征： 其一，它是

33、一種特殊的交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)，交錯(cuò)角為∑＝90°，z1很少，一般z1＝1～4； 其二，它具有螺旋傳動(dòng)的某些特點(diǎn)，蝸桿相當(dāng)于螺桿，蝸輪相當(dāng)于螺母，蝸輪部分地包容蝸桿。 （2） 蝸桿傳動(dòng)的類型 按蝸桿形狀的不同可分： 1．圓柱蝸桿傳動(dòng)-普通圓柱蝸桿（阿基米德蝸桿、漸開(kāi)線蝸桿、法向直廓蝸桿、錐面包絡(luò)蝸桿）和圓弧蝸桿。 普通圓柱蝸桿 圓弧蝸桿 2．環(huán)面蝸桿傳動(dòng) 環(huán)面蝸桿 3．錐蝸桿傳動(dòng) 錐蝸桿動(dòng) （3）蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn) 傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊 傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲 具有自鎖性 傳動(dòng)效率較低，磨損較嚴(yán)重 蝸桿軸向力較大，致使

34、軸承摩擦損失較大。 （4） 蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用 由于蝸桿蝸輪傳動(dòng)具有以上特點(diǎn)，故常用于兩軸交錯(cuò)、傳動(dòng)比較大、傳遞功率不太大或間歇工作的場(chǎng)合。當(dāng)要求傳遞較大功率時(shí)，為提高傳動(dòng)效率，常取z1＝2-4。此外，由于當(dāng)γ1較小時(shí)傳動(dòng)具有自鎖性，故常用在卷?yè)P(yáng)機(jī)等起重機(jī)械中，起安全保護(hù)作用。它還廣泛應(yīng)用在機(jī)床、汽車、儀器、冶金機(jī)械及其它機(jī)器或設(shè)備中； 利用蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)比大省力的特點(diǎn)，以及它的自鎖性能，在起重機(jī)械中廣泛應(yīng)用。 單級(jí)蝸桿傳動(dòng)減速器一 蝸桿傳動(dòng)由蝸桿相對(duì)于蝸輪的位置不同分為上置蝸桿和下置蝸桿傳動(dòng)。 （5） 蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu) 1．蝸桿結(jié)構(gòu)： 蝸桿通常與軸為一

35、體，采用車制或銑制，結(jié)構(gòu)分別見(jiàn)下圖 2．蝸輪結(jié)構(gòu)： 蝸輪常采用組合結(jié)構(gòu)，由齒冠和齒芯組成。聯(lián)結(jié)方式有：鑄造聯(lián)結(jié)、過(guò)盈配合聯(lián)結(jié)和螺栓聯(lián)接，結(jié)構(gòu)分別見(jiàn)下圖。蝸輪只有在低速輕載時(shí)采用整體式。 二.? 蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) （一）小型立式加工中心及其主要參數(shù) 1．主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)? 我選擇設(shè)計(jì)的是小型立式加工中心轉(zhuǎn)塔刀架的蝸輪蝸桿傳動(dòng)部分，我設(shè)計(jì)的的基本方向是：具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零部件少、拆裝方便、易控制、、噪聲小、性能可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 如圖所示：即為一臺(tái)小型立式加工中心的總體布置圖。 圖2-1 總體布置圖 2.?主要規(guī)格及技術(shù)

36、參數(shù) 表1 小型立式加工中心主要技術(shù)參數(shù) 主電機(jī)功率 5.5(kw) 主軸轉(zhuǎn)速 20~6000（r/min） 換刀時(shí)間 1.5(秒) 最大鉆孔直徑 20(mm) 最大攻絲直徑 16(mm) 刀庫(kù)容量 6(把) 行程(X/Y/Z) 500/380/220(mm) （二）蝸桿蝸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的一些相關(guān)技術(shù)要求 蝸桿傳動(dòng)由蝸桿、蝸輪組成。如圖4-3所示。用于傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和力，通常兩軸交錯(cuò)角為90°。一般用作減速傳動(dòng)，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備和儀表中。 圖2-2 蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)的類型和特點(diǎn)： 按蝸桿的形狀不同，蝸桿傳動(dòng)可分為圓柱蝸桿

37、傳動(dòng)、圓弧面蝸桿傳動(dòng)和錐面蝸桿傳動(dòng)。 如圖 2-3所示為我的設(shè)計(jì)中的蝸桿傳動(dòng)，其端面齒廓為阿基米德螺旋線，軸向齒廓為直線。它一般在車床上用成型車刀切制。 螺旋方向右旋。 圖2-3 蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)相比，具有以下特點(diǎn): (1)傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊。 (2)傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。 (3)可制成具有自鎖性的。 (4)傳動(dòng)效率低 。 在我的設(shè)計(jì)中使用蝸桿傳動(dòng)使機(jī)床的噪音小，結(jié)構(gòu)緊湊。由于蝸桿傳動(dòng)有大的速比，而齒輪如果要達(dá)到我設(shè)計(jì)的速比，則需要好幾對(duì)，這樣，我的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)能夠簡(jiǎn)化。 （三）電動(dòng)機(jī) 一般機(jī)床進(jìn)給電動(dòng)

38、機(jī)為主電機(jī)功率的0.2～0.25，主電機(jī)功率為5.5KW,所以選擇電動(dòng)機(jī)Y90L-6，該電機(jī)的額定功率為1.1KW，滿載轉(zhuǎn)速為910r/min。 （四）同步帶 1．設(shè)計(jì)功率 Pd 由表[5]14－26查得KA＝1.5 Pd＝KAP＝1.5×1.1KW＝1.65KW 2. 選定帶型和節(jié)距 根據(jù)Pd＝1.87KW,n1＝910r/min， 由圖[5]14－9確定為H型，節(jié)距Pb＝12.7mm 3. 小帶輪齒數(shù)z1 根據(jù)帶型H和小帶輪轉(zhuǎn)速n1， 由表[5]14－27查的小帶輪得最小齒數(shù)z1min＝16， 取z1＝16 4. 小帶輪節(jié)圓直徑d1 d1＝z1Pb/π

39、＝16×12.7/π＝64.68mm 由表[5]14-32查的其外徑da1=63.31mm 5. 大帶輪齒數(shù)z2 z2=iz1=1.3×20＝26， 由表[5]14－32取z2＝26 6．大帶輪節(jié)圓直徑d2 d2＝z2Pb/π＝26×12.7=105.11mm 由表[5]14-32查的其外徑da2=103.73mm 7. 帶速v v＝πd1n1/（60×1000）＝π×64.68×910/60000=3m/s 8. 初定軸間距 a0=200mm 9．帶長(zhǎng)及其齒數(shù) L0＝2a0＋π（d1+d2）/2＋(d1+d2)2/4a0 =2×200

40、＋π×（64.68+105.11）/2+（105.11-64.68）2/4×200＝669mm 由表[5]14－23查的應(yīng)選用帶長(zhǎng)代號(hào)為270的H型同步帶，其節(jié)線長(zhǎng)Lp＝685.8mm,節(jié)線長(zhǎng)上的齒數(shù)z＝54 10．實(shí)際軸間距a a≈a0＋（Lp－L0）/2=200+(685.8-669)/2=208.4mm 11．小帶輪嚙合齒數(shù)Zm Zm＝ent[z1/2-Pbz1(z2-z1)/2π2×a] ＝ent[16/2-12.7×16（26－16）/2×π2×208.4]＝8 12．基本額定功率P0 P0=(Ta－mv2)v/1000 由表[5]14－29查的Ta＝2

41、100.85N, m＝0.448kg/m P0=(2100.85－0.448×32)×3/1000＝6.29KW 13．所需帶寬bs bs=bs0（Pd/KzP0）1/1.14 由表[5]14－28查得H型帶bs0＝76.2mm， 按zm＝8查表[5]14－25得Kz＝1 bs=76.2(1.65/1×6.29) 1/1.14＝23.6mm 由表[5]14－24查得，應(yīng)選用帶寬代號(hào)為100得H型帶，其bs＝25.4mm 14．帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸 傳動(dòng)選用的同步帶為270H100 小帶輪：z1＝16，d1＝64.68mm，da1＝63.31mm 大帶輪：z2＝26，d2＝105

42、.11mm，da2＝103.73mm 中心距：a＝208.4mm （五）蝸輪蝸桿 1．選擇傳動(dòng)的類型，精度等級(jí)和材料 考慮到傳遞的功率不大，轉(zhuǎn)速較低，選用ZA蝸桿傳動(dòng)，精度8cGB10089-1988。蝸桿用35CrMo,表面淬火，硬度為45～50HRC；表面粗糙度Ra≤1.6μm。蝸輪輪緣選用ZCuSn10P1金屬模鑄造。 2．選擇蝸桿、蝸輪得齒數(shù) 傳動(dòng)比i=n1/n2=700/28=25 參考表[2]16.5-5,取z1＝2， z2＝iz1＝25×2＝50 3．確定許用應(yīng)力 σHP=σ′HPZVSZN 由表[2]16.5-14查得σ′HP＝22

43、0N/mm2，σ′FP=70N/mm2 按圖[2]16.5－2查得vs≈2m/s 按圖[2]16.5－3查得，采用浸油潤(rùn)滑，得ZVS＝0.97 輪齒應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： NL＝60n2jLh＝60×28×1×300×4×8×0.4＝6.45×106 查圖[2]16.5－4得ZN＝1.06，YN＝0.83 σHP＝220×0.97×1.06＝226.2N/mm2 σFP＝σ′FPYN＝70×0.83＝58.1 N/mm2 4．接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) m2d1≥（15000/σHPz2）2KT2 載荷系數(shù)取K=1.2 蝸輪軸得轉(zhuǎn)矩： T2＝9550P1η/n2＝9550×1.078×0.8

44、2/28＝301.5N·m m2d1≥（15000/226.2×50）2×1.2×301.5＝636.4mm3 查表[2]16.5－4，由于結(jié)構(gòu)取m2d1＝2500mm3，相應(yīng)m＝6.3mm，d1＝63mm 查表[2]16.5－6，按i＝25，m＝6.3mm，d1＝63mm，其a＝200mm，z2＝53，z1＝2，x2＝＋0.246，γ=11°18′36"=11.31° 蝸輪分度圓直徑d2＝mz2＝6.3×53＝333.9mm 5．求蝸輪的圓周速度，并校核效率 實(shí)際傳動(dòng)比： i＝z2/z1＝53/2＝26.5 n2＝700/26.5＝26.42r/min 蝸輪得圓周速度：

45、v2＝πd2n2/60000＝π×333.9×26.42/60000＝0.46m/s 滑動(dòng)速度： vs＝πd1n1/60000cosγ ＝π×63×700/60000cos11.31°＝2.35m/s 求傳動(dòng)的效率，η＝η1η2η3 η1＝tanγ/tan（γ+ρv） ＝tan11.31°/ tan（11.31°＋1.8°）＝0.86 ρv由表[2]16.5－16插值得ρv＝1°48′＝1.8° 取η2＝0.96，η3＝0.98，則 η＝0.86×0.96×0.98＝0.81 與暫取值0.82接近。 6. 校核蝸輪齒面的接觸強(qiáng)度 σH＝ZE（9400T2KAKVKβ/d

46、1d22）1/2≤σHP 查表[2]16.5－11得ZE＝155(N/mm2)1/2 按表[2]16.5－12取KA=0.8，取Kβ=1.1，取KV＝1.1 蝸輪傳遞得實(shí)際轉(zhuǎn)矩T2=9550×1.078×0.81/28＝297.8N·m 當(dāng)vs＝2.35m/s時(shí)，查圖[2]16.5－3得Zvs＝0.99 σHP=σ′HPZVSZN＝220×0.99×1.06＝231N/mm2 σH＝115×（9400×297.8×0.8×1.1×1.1/63×333.92）1/2 ＝71.43N/mm2<σHP＝231N/mm2 7．蝸輪齒根彎曲強(qiáng)度校核 σF＝666T2KAKVKβYFSY

47、β/d1d2m≤σFP 按zv2＝z2/cos3γ＝53/cos311.31°＝56.21及x2＝0.246 查圖[3]12－22 得YFS＝2.18 Yβ=1-γ/120°=1-11.31°/120°=0. 906 σFP＝58.1 N/mm2 σF＝666×297.8×0.8×1.1×1.1/63×333.9×6.3 ＝1.49N/mm2<σFP＝58.1 N/mm2 8. 幾何尺寸計(jì)算 a＝200mm，z1＝2，z2＝53，x2＝＋0.246，α＝20°，d1＝63mm，d2＝333.9mm da1＝d1＋2m＝63＋2×6.3＝76mm df1＝d1－2m（1＋

48、0.2）＝63－2×6.3×1.2＝48mm b1≥（8＋0.06z2）m＝（8＋0.06×53）×6.3＝70.434mm 取b1＝80mm da2＝d2＋2m（ha*＋x2）＝333.9＋2×6.3×（1＋0.246）＝350mm de2≤da2＋1.5m＝350＋1.5×6.3＝360mm b2≤0.75da1＝0.75×76＝57mm hf2=m（ha*-x2+c*）=6.3×（1－0.246＋0.2）＝6 df2=d2-2hf2＝333.9－2×6＝322mm Ra2＝d1/2－m＝63/2－6.3＝25.2mm Rf2＝da1/2＋0.2m＝76/2＋0.2×6

49、.3＝39.26mm sx1＝mπ/2＝6.3×π/2＝9.9mm sn1＝sx1cosγ＝9.9×cos11.31°＝9.7mm s2＝（0.5π＋2x2tanα）m ＝（0.5π＋2×0.246×tan20°）×6.3＝11.02mm ha1＝m＝6.3mm 9．蝸輪、蝸桿工作圖 （六）蝸桿軸軸承 初選7008AC 由表[2]20.6－7得 C=19KN，C0＝14.5KN 1． 求兩軸承受到得徑向載荷Fr1和Fr2 將軸系部件受到得空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系。其中Fte為通過(guò)另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線；Fae亦應(yīng)通過(guò)另加彎矩而平移到作用于

50、軸線上。由力分析可知 Fr1V＝（Fre×210－Fae×d/2）/420 ＝（64.93×210－178.38×31.5）/420＝19.09N Fr2V＝Fre－Fr1V＝64.93－19.09＝45.84N Fr1H=Fr2H＝Fte/2＝466.89/2＝233.44N Fr1＝（Fr1V2＋Fr1H2）1/2=(19.092＋233.442)1/2＝234.22N Fr2＝（Fr2V2＋Fr2H2）1/2=(45.842＋233.442)1/2＝237.9N 蝸桿的圓周力： Ft1＝Fte＝2T1/d1＝2×14707/63＝466.89N 蝸桿軸向力： Fx1＝

51、Fae＝2T2/d2＝2×29780/333.9＝178.38N 蝸桿徑向力： Fr1＝Fre＝Ft1tanα＝178.38×tan20°＝64.93N 2. 求兩軸承的計(jì)算軸向力Fa1和Fa2 對(duì)于70000AC型軸承，按表[7]13－7，軸承派生軸向力Fd＝eFr，其中，e為表13－5中的判斷系數(shù)，e＝0.68，因此 Fd1＝0.68Fr1＝0.68×234.22＝159.27N Fd2＝0.68Fr2＝0.68×237.9＝161.77N Fa1＝Fae＋Fd2＝178.38＋161.77＝340.15N Fa2＝Fd2＝161.77N 3. 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P1和P2

52、 因?yàn)? Fa1/Fr1＝340.15/234.22＝1.45>e1 Fa2/Fr2＝161.77/237.9＝0.68＝e2 由表[7]13－5得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為 軸承1 X1=0.41,Y1=0.87 軸承2 X2=1,Y2=0 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，按表[7]13－6，fp＝1.2～1.8，取fp＝1.5 則 P1=fp（X1Fr1＋Y1Fa1） ＝1.5×（0.41×234.22＋0.87×340.15）＝587.94N P2=fp（X2Fr2＋Y2Fa2） ＝1.5×（1×237.9＋0×161.77）＝356.85N 4. 計(jì)算軸承壽命

53、P1>P2，所以按軸承1的受力大小計(jì)算 Lh＝106（C/P1）ε/60n ＝106（19000/587.94）3/60×700＝803549.23h (七) 蝸輪軸軸承 選NA4852 由表[2]20.6－30 C=368KN，C0＝1130KN 2． 求兩軸承受到得徑向載荷Fr1和Fr2 將軸系部件受到得空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系。其中Fte為通過(guò)另加轉(zhuǎn)矩而平移到指向軸線；Fae亦應(yīng)通過(guò)另加彎矩而平移到作用于軸線上。由力分析可知 Fr1V＝（Fre×118.5－Fae×d/2）/237 ＝（64.93×118.5－466.89×333.

54、9/2）/237＝-296.43N Fr2V＝Fre－Fr1V＝64.93-296.43＝361.36N Fr1H=Fr2H＝Fte/2＝178.38/2＝89.19N Fr1＝（Fr1V2＋Fr1H2）1/2=(296.432＋89.192)1/2＝309.56N Fr2＝（Fr2V2＋Fr2H2）1/2=(361.362＋89.192)1/2＝372.2N 蝸輪的圓周力： Ft2＝Fte＝178.38N 蝸輪軸向力： Fx2＝Fae＝466.89N 蝸輪徑向力： Fr2＝Fre＝64.93N 2. 求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P1和P2 P1= Fr1＝309.56N P2=

55、 Fr2＝372.2N 3.計(jì)算軸承壽命 P2>P1，所以按軸承2的受力大小計(jì)算 Lh＝106（C/P2）ε/60n ＝106（368000/372.2）（10/3）/60×26.42＝6×1012h （八）蝸桿軸校核 軸的材料為35CrMo，經(jīng)調(diào)制處理， 由表[2]19.1－1查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為： σb＝750MPa，σs＝550 MPa，σ－1＝350 MPa，τ－1＝200 MPa 1．軸上受力分析 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1＝1.078×955×104/700＝14707N·mm＝147.07N·m 蝸桿的圓周力： Ft1＝2T1/d1＝2×14707

56、/63＝466.89N 蝸桿軸向力： Fx1＝2T2/d2＝2×29780/333.9＝178.38N 蝸桿徑向力： Fr1＝Ft2tanα＝178.38×tan20°＝64.93N 求支反力 在水平平面內(nèi)的支反力（圖b）由ΣMA=0得 RBz（a＋b）－Fr1×a＋Fx1×d1/2＝0 RBz（210＋210）－64.93×210＋178.38×63/2＝0 RBz＝19.09N Σz＝0得 RAz＝Fr1－19.09N＝64.93－19.09＝45.84N 在垂直平面內(nèi)的支反力（圖d） RAy＝RBy＝Ft1/2＝466.89/2＝233.44N 作彎矩和轉(zhuǎn)矩圖

57、 蝸桿得作用力在水平平面得彎矩圖（圖c） MDz＝RAza＝45.84×210＝9626.4N·mm＝96.26N·m M′Dz＝MDz－Fx1×d1/2＝9626.4－178.38×63/2＝4007.43N·mm＝40.07N·m 蝸桿的作用力在垂直平面的彎矩圖（圖e） MDy＝RAya＝233.44×210＝49022.4N·mm＝490.22N·m 蝸桿作用力在D截面作出的最大合成彎矩（圖f） MD＝（M2Dz＋M2Dy）1/2＝（96.262＋490.222）1/2＝499.58N·m 作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）T1＝147.07 N·m 2．軸的強(qiáng)度校核 確定危險(xiǎn)截面：

58、 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，截面D處彎矩最大，且由蝸輪蝸桿配合，故屬于危險(xiǎn)截面，現(xiàn)對(duì)D截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 安全系數(shù)校核計(jì)算： 由于該蝸桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩引起對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的為脈動(dòng)循環(huán)切應(yīng)力。 彎曲應(yīng)力幅： σa＝MD/W＝499.58×106/10.86＝46×106Pa＝46MPa 式中W－抗彎截面系數(shù)，由表[2]19.3－15查得 W＝πd3/32＝π483/32＝10857.34mm3＝10.86cm3＝10.86×10－6m3 由于是對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力σm＝0 根據(jù)式 Sσ＝σ－1/（Kσσa/βεσ＋ψσσm） ＝350×106/（2.4×4

59、6×106/2.8×0.73＋0）＝6.48 式中 σ－1－35CrMo彎曲對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限 Kσ－正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由表[2]19.3－5，取Kσ=2.4 β－表面質(zhì)量系數(shù)，蝸桿經(jīng)高頻淬火，按表[2]19.3－8查得β＝2.8 ε－尺寸系數(shù)，由表[2]19.3－11查得ε＝0.73 切應(yīng)力幅為 τm＝τα＝T1/2Wp ＝147.07×106/2×21.71＝3.39×106Pa＝3.39MPa 式中 Wp－抗扭斷面系數(shù)，由表[2]19.3－15查得 Wp＝πd3/16＝π483/16＝21.71cm3＝21.71×10－6m3 Sτ＝τ－1/（Kτ

60、τa/βετ＋ψττm） ＝200×106/（1.8×3.39×106/2.8×0.73＋0.21×3.39×106）＝54.09 式中 τ－1－35CrMo扭轉(zhuǎn)疲勞極限 Kτ－切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由表[2]19.3－5得 ，Kτ＝1.8 β，ε－同正應(yīng)力情況 ψτ－平均應(yīng)力折算系數(shù)，由表[2]19.3－13查得，ψτ＝0.21 軸D截面的安全系數(shù) S＝SσSτ/（Sσ2＋Sτ2）1/2 ＝6.48×54.09/（6.482＋54.092）1/2＝6.43 由表[2]19.3－4可知，[S]＝1.3～2.5 故S>[S]，該軸D截面是安全的 （九）蝸輪軸校核

61、軸的材料為35CrMo，經(jīng)調(diào)制處理，由表[2]19.1－1查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為 σb＝650MPa，σs＝360 MPa，σ－1＝270 MPa，τ－1＝155 MPa 1．軸上受力分析 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： T2=9550×1.078×0.81/28＝297.8N·m 蝸輪的圓周力： Ft2＝Fx1＝178.38N 蝸輪軸向力： Fx2＝Ft1＝466.89N 蝸輪徑向力： Fr2＝Ft2tanα＝178.38×tan20°＝64.93N 求支反力 在水平平面內(nèi)的支反力（圖b）由ΣMA=0得 RBz（a＋b）+Fr2×a+Fx2×d2/2＝0 RBz（118.5＋

62、118.5）+64.93×118.5＋466.89×333.9/2＝0 RBz＝361.36N Σz＝0得 RAz＝Fr2－361.36N＝64.93－361.36＝-296.43N 于RBz方向相反，RAz=296.43N 在垂直平面內(nèi)的支反力（圖d） RAy＝RBy＝Ft2/2＝178.38/2＝89.19N 作彎矩和轉(zhuǎn)矩圖 蝸輪得作用力在水平平面得彎矩圖（圖c） MDz＝RAza＝296.43×118.5＝35126.96N·mm＝351.27N·m M′Dz＝MDz－Fx2×d1/2 ＝35126.96－466.8×333.9/2＝-42805.3N·mm＝-42

63、8.05N·m 蝸桿的作用力在垂直平面的彎矩圖（圖e） MDy＝RAya＝89.19×118.5＝10569N·mm＝105.69N·m 蝸桿作用力在D截面作出的最大合成彎矩（圖f） MD＝（M2Dz＋M2Dy）1/2＝（351.272＋105.692）1/2＝366.83N·m M′D＝（M2Dz＋M2Dy）1/2＝（428.052＋105.692）1/2＝440.9N·m 作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）T2＝297.8N·m 2. 軸的強(qiáng)度校核 確定危險(xiǎn)截面: 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，截面D處彎矩最大，且由蝸輪蝸桿配合，故屬于危險(xiǎn)截面，現(xiàn)對(duì)D截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 安全系數(shù)校核

64、計(jì)算 由于該蝸桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩引起對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的為脈動(dòng)循環(huán)切應(yīng)力。 彎曲應(yīng)力幅為： σa＝MD/W＝440.9×106/1330.98＝0.25×106Pa＝0.33MPa 式中W－抗彎截面系數(shù)，由表[2]19.3－15查得 W＝πd3（1-ν4）/32-bt（d-t）2/2d ＝π2603（1-0.624）/32-63×20×（260－20）2/2×260 ＝1330981.936mm3＝1330.98cm3＝1330.98×10－6m3 ν=d0/d=160/260=0.62 由于是對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力σm＝0 根據(jù)式 Sσ＝σ－1/（Kσσa/βεσ

65、＋ψσσm） ＝270×106/（1.825×0.33×106/0.86×0.6＋0）＝231.33 式中 σ－1－45鋼彎曲對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限 Kσ－正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由表[2]19.3－5，插值得Kσ=1.825 β－表面質(zhì)量系數(shù)，按表[2]19.3－8插值得β＝0.86 ε－尺寸系數(shù)，由表[2]19.3－11查得ε＝0.60 切應(yīng)力幅為 τm＝τα＝T2/2Wp＝297.8×106/2×2801.53＝0.053×106Pa＝0.053MPa 式中 Wp－抗扭斷面系數(shù)，由表[2]19.3－15查得 Wp＝W＝πd3（1-ν4）/16-bt（d-t）2/2

66、d ＝π2603（1-0.624）/32-63×20×（260－20）2/2×260 ＝2801533.1cm3＝2801.53×10－6m3 Sτ＝τ－1/（Kττa/βετ＋ψττm） ＝155×106/（1.625×0.053×106/0.86×0.6＋0.21×0.053×106） ＝870.6 式中 τ－1－45鋼扭轉(zhuǎn)疲勞極限 Kτ－切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，由表[2]19.3－5插值得 ，Kτ＝1.625 β，ε－同正應(yīng)力情況 ψτ－平均應(yīng)力折算系數(shù)，由表[2]19.3－13查得，ψτ＝0.21 軸D截面的安全系數(shù) S＝SσSτ/（Sσ2＋Sτ2）1/2＝231.33×870.6/（231.332＋870.62）1/2＝223.57 由表[2]19.3－4可知，[S]＝1.3～2.5 故S>[S]，該軸D截面是安全的 三. 結(jié) 論? ? 經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月自己的的努力和奮斗和徐鋒導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)，終于順利的完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是小型立式加工中心轉(zhuǎn)塔刀架的蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中查閱了許多資料，通過(guò)資料，我