萬能升降臺銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計含4張CAD圖.zip

萬能升降臺銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計含4張CAD圖.zip,萬能,升降臺,銑床,工作臺,結(jié)構(gòu)設(shè)計,CAD 一、選題依據(jù) 1、論文（設(shè)計）題目及研究領(lǐng)域 題目：萬能升降臺銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計。 研究領(lǐng)域：金屬切削機床。 2、論文（設(shè)計）工作的理論意義和應(yīng)用價值 理論意義：金屬切削機床是機械加工的主要裝備，刀具和工件安裝在機床上完成加工任務(wù)，機床的結(jié)構(gòu)、功能和精度對工件的加工精度起到很大的作用。銑床是一種用途廣泛的機床，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、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進行切斷工作等。銑床在工作時，工件裝在工作臺上或分度頭等附件上，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運動，輔以工作臺或銑頭的進給運動，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。簡單來說，銑床就是用銑刀對工件進行銑削加工的機床。萬能升降臺銑床分別由床身、橫梁、主軸、升降臺、橫向工作臺、轉(zhuǎn)臺、縱向工作臺、底座構(gòu)成。其中升降臺可以帶動整個工作臺沿床身的垂直導軌上下移動，以調(diào)整工件與銑刀的距離和垂直進給。工作臺可以帶動臺面上的工件橫向或縱向移動。為了便于機床的工件加工，機床安裝工件的工作臺必須做成移動式的，可以在橫向、縱向、垂直方向移動。 應(yīng)用價值:工作臺 X/Y/Z 向有手動進給、機動進給和機動快進三種，萬能升降臺銑床進給速度能滿足不同的加工要求；快速進給可使工件迅速達到加工位置，加工方便快捷縮短非加工時間。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢 了解國內(nèi)外萬能升降臺銑床現(xiàn)狀 進口大幅度增加，出口日趨減少 隨國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)的各種銑床，尤其是數(shù)控銑床已經(jīng)滿足不了各界用戶的需求，需要大量進口。根據(jù)中國機床工具工業(yè)協(xié)會市場部提供的資料表明，1998 年到 2001 年，各種銑床進口量由 4622 臺增加到 6471 臺，增幅達 40%，其中數(shù)控銑床進口量由 563 臺增加到 2290 臺，增幅高達 258%。 與進口的快速增長形成鮮明對照的式銑床的出口增長緩慢，特別是其中數(shù)控銑床出口，2001 年比 1998 年在數(shù)量上下降了 56%，在金額上下降了 14%。 技術(shù)低于世界水平 中國銑床發(fā)展起步晚，1949 年中華人名共和國成立以后，中國的機械工業(yè)才逐步從修配性質(zhì)發(fā)展成為一個門類比較齊全、具有一定規(guī)模、技術(shù)水平和成套水平不斷提高的工業(yè)部門。與西方上百年的發(fā)展有不小的差距。 盡管我國銑床發(fā)展迅速，一些產(chǎn)品產(chǎn)量居世界第一位，然而，我國的制造業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)鏈中總體上處于下游和低端位置。什么原因呢？關(guān)鍵問題在于我們的核心零部件受到外國限制，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品比重小，缺乏國際競爭力。只有在核心零部件的技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)方面加大馬力，才能突破外國的封鎖，提高技術(shù)。 業(yè)內(nèi)人士認為，我國機械行業(yè)存在一個巨大的技術(shù)“黑洞”，最突出的表現(xiàn)是對外技術(shù)依存度高。曾幾何時，企業(yè)的進口機械成了宣傳的噱頭。以至于不重視自己的創(chuàng)新，國人在潛移默化中接受：只有外國進口的生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備是可靠的，是產(chǎn)品的保證。 數(shù)控化率低但增長快 由于數(shù)控機床的增長速度明顯快于普通機床的，數(shù)控機床在金屬加工機床總量中的比重逐年上升，我國機床的數(shù)控化逐年提高。機床的產(chǎn)量數(shù)控化率從 2001 年的59.12%上升為 2009 年的 30%左右。雖然增長很快，但是基數(shù)大，數(shù)控化的普及率還是不高，與發(fā)達國家 60%70%的水平仍存在很大差距。 專業(yè)人士指出，在中國機床行業(yè)整體高速增長的背后，仍然隱憂。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，國產(chǎn)銑床行業(yè)的增長主要依靠低端普通機床的帶動，高中檔銑床所占比例不斷減少，重型銑床市場走勢趨緩，因而目前行業(yè)的發(fā)展道路并不健康。 國家扶持的支點偏離 業(yè)內(nèi)人士普遍認為，技術(shù)黑洞的形成與國家的重視程度、投入密切相關(guān)。國家在過去的二十多年來忽視了發(fā)展機械行業(yè)，在政策、資金等方面都出現(xiàn)了偏差。 產(chǎn)權(quán)激勵制度式創(chuàng)新和研發(fā)產(chǎn)品的重要保障。Guoyouqiyeduichuangxinrencaide 產(chǎn)權(quán)激勵基本上沒有實行。一方面創(chuàng)新成果的知識產(chǎn)權(quán)沒有得到有效的保護，另一方面，創(chuàng)新著的貢獻沒有得到產(chǎn)權(quán)確認。企業(yè)研發(fā)的技術(shù)和產(chǎn)品，要么被國家無償拿走， 要么被其他的企業(yè)無償抄襲。 了解國內(nèi)外萬能升降臺銑床發(fā)展趨勢高速化發(fā)展 主要包括主軸轉(zhuǎn)速高速化、進給系統(tǒng)高速化和輔助動作高速化。通過這些高速化發(fā)展，可以有效提高產(chǎn)量。 主軸高速化主要是為了進給高速化打下結(jié)實基礎(chǔ)，為了實現(xiàn)高速化，除了考慮主軸結(jié)構(gòu)形式和冷卻方式以外，更主要的是選用軸承和其潤滑方式。 進給系統(tǒng)的高速化是指高切削進給和快速進給速度。切削進給速度 yibantigaobu 多，因為它主要決定于可能的切削規(guī)范要求，而切削規(guī)范又由道具、被切材料、加工精度及表面粗糙度的要求等因素決定?？焖龠M給大幅度提高的原因主要是為了縮短非加工時間。 輔助動作主要是指換刀動作和托盤交換動作。換到動作的高速化主要是改變傳統(tǒng)的一個動作由一個執(zhí)行元件帶動，各個動作按順序進行，而采用一種凸輪控制的機械手，凸輪上的槽控制機械手運動，只要凸輪槽形狀相互配合好，就可以是一些動作重疊在一起同時進行。 高速化的最終目的式高效化，應(yīng)用高速加工技術(shù)達到縮短切削時間和輔助時間， 從而實現(xiàn)加工制造的高質(zhì)量和高效率。 高精度化發(fā)展 通過機床結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、機床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、震動等動態(tài)誤差補償技術(shù)，從而提高機床加工的幾何精度、運動精度， 減少形位誤差、表面粗糙度。 從精密加工發(fā)展的超精密加工，其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級，更是世界各國各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提高普通機電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，減少其裝配時的工作量從而提高裝配效率的需要。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和對機電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提高，機床用戶對機床加工精度的要求也越來越高。 智能化發(fā)展 智能化就是由各種測量元件對切削前后和切削中各種參數(shù)進行監(jiān)測，并通過 CNC 判斷自動對異常現(xiàn)象加以補償和調(diào)整，保證加工順利進行和確保零件質(zhì)量，減少停機時間，提高生產(chǎn)率。 數(shù)控機床智能化技術(shù)要求： 自動抑制震動的功能。在高速加工過程中，機床容易出現(xiàn)震動，刀具也易于磨損。該機能自動抑制震動，大大提高了加工精度。 自動測量和自動補償功能。減少高速主軸、立柱、床身熱變形的影響，使機床加工精度大大提高。 自動防止刀具和工件碰撞的功能。大大減少突發(fā)事故，提高機床工作的可靠性。自動補充潤滑油和抑制噪音的功能。大大改善工作條件。 數(shù)控系統(tǒng)具有特殊的人機對話功能。在編程時能在監(jiān)測畫面上顯示出刀具軌跡等，進一步提高了切削效率。 機床故障能進行遠距離診斷。 智能化技術(shù)提升了數(shù)控機床的功能和品質(zhì)，數(shù)控機床智能化的發(fā)展前景非常廣闊。它是世界制造技術(shù)進一步提高效率、自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的努力目標。也是在今天數(shù)字控制機床技術(shù)基礎(chǔ)上向更高階段發(fā)展的努力方向。 二、論文（設(shè)計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題 萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。 萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。 萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設(shè)計思路） 萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)設(shè)計，工作臺的工作面積，工作臺的最大行程，工作臺的最大回轉(zhuǎn)角度，主軸軸心線到工作臺臺面的距離，主軸轉(zhuǎn)速。 萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)設(shè)計，電機選擇，齒輪計算，軸的計算與設(shè)計，滾動軸承的選擇。 萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)設(shè)計，工作臺外形尺寸及重量初步估算，計算切削力，直線滾動導軌副的計算與選型，滾珠絲杠螺母副的計算與選型，步進電動機的計算與選型。 萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)設(shè)計，擺塊、凸塊、縱進絲杠軸、牙嵌離合器M5 左半塊、撥叉、撥叉軸、彈簧、調(diào)節(jié)螺母、叉子、銷子、擺動軸、垂直軸、微動開關(guān) SQ1、壓塊、微動開關(guān) SQ2、手柄。 某零部件結(jié)構(gòu)三維設(shè)計。 相關(guān)外文資料翻譯。 3.本論文（設(shè)計）預(yù)期取得的成果 升降臺 A0 裝配圖紙 1 張； 工作臺 A0 裝配圖紙 1 張； 工作臺操縱機構(gòu) A0 裝配圖紙 1 張； 設(shè)計說明書 1 份； 主要零部件三維圖 1 份； 14 三、論文（設(shè)計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計參數(shù)）； 主要研究方法： (2)在網(wǎng)上搜集相關(guān)資料(2)查閱相關(guān)文獻書籍(3)向老師請教相關(guān)知識問題(4)通過計算機 CAD 繪圖(5)相關(guān)外文資料翻譯 主要技術(shù)參數(shù)： 工作臺尺寸（長寬）1250320mm 工作臺最大行程 縱向 800mm 橫向 300mm 垂直 400mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍（18 級） 301500r/min 主軸端孔錐度 7：24 主軸孔徑 29mm 主軸中心線到工作臺面間距離 30430mm 主軸中心線到懸梁間距離 155mm 床身垂直導軌到工作臺面中心距離215515mm 刀桿直徑（三種）22、27、32mm 進給量范圍（21 級）： 縱向101000mm/min 橫向101000mm/min 垂直3.3333mm/min 快速進給量： 縱向與橫向2300mm/min 垂直 766.6mm/min 主電機： 功率 7.5Kw 轉(zhuǎn)速 1400r/min 進給電機： 功率 1.5Kw 轉(zhuǎn)速 1410r/min 機床外形尺寸（長寬高）183120641718mm 2.論文（設(shè)計）進度計劃 第 1 周：安排設(shè)計任務(wù)，布置設(shè)計要求。 第 2 周：分析設(shè)計題目，了解設(shè)計內(nèi)容，復習相關(guān)專業(yè)知識。 第 3 周：查找設(shè)計資料，查找設(shè)計文獻。 第 4 周：撰寫開題報告，修改開題報告，開題答辯。 第 5 周：分析萬能升降臺銑床工作參數(shù)。 第 6 周：設(shè)計萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)，計算相關(guān)參數(shù)。 第 7 周：繪制萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)裝配圖。 第 8 周：設(shè)計萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)，計算相關(guān)參數(shù)。 第 9 周：繪制萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)裝配圖。 第 10 周：設(shè)計萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)，計算相關(guān)參數(shù)。 第 11 周：繪制萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)裝配圖。 第 12 周：某零部件結(jié)構(gòu)三維設(shè)計。 第 13 周：撰寫設(shè)計說明書和外文翻譯。 第 14 周：修改設(shè)計說明書，準備答辯。 四、需要閱讀的參考文獻 1李應(yīng)弟.數(shù)控立式銑床工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究J.山東工業(yè)技術(shù),2017(7):47- 47. 2王巖,郝寶珠.數(shù)控銑床工作臺與床身設(shè)計J.科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(6):139-13 9. 3唐三葉.數(shù)控銑床 X-Y 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效率更高。橫向進給方向中也可以去掉梯形同步帶部分，直接將滾柱絲杠與交流伺服電機相連，同樣可以將交流伺服電機改為步進電機，更經(jīng)濟，更合理，效率更高。文獻二：數(shù)控車床是對回轉(zhuǎn)體進行加工的設(shè)備，它可以實現(xiàn)復雜的回轉(zhuǎn)體加工， 但是對于其他的復雜非回轉(zhuǎn)體的零件，就不能用車床加工了，加工這種零件需要用到數(shù)控銑床，數(shù)控銑床具有智能化、加工多元化的特點，而近年來數(shù)控銑床的工作臺發(fā)展也比較迅速，與以前相比加入了一些新的技術(shù)，提高了生產(chǎn)效率，式數(shù)控銑床的整體質(zhì)量提高了很多，同時數(shù)控銑床的床身也得到了很大的提升，再床身的設(shè)計上注入了新的元素。工作臺的設(shè)計上，需要從多方未進行設(shè)計，首先是對導軌的選擇，對于工作臺，它的要求需要工作臺的定位精度高。不要有爬行現(xiàn)象，同時在傳遞效率上要高。所以工作臺的導軌選擇直線滾動副。數(shù)控銑床的伺服電機與工作臺連接，是工作臺運動，需要通過絲杠螺母副進行連接，本工作臺選取滾珠絲杠副，這樣可以使工作臺壽命長，精度高。為了是工作臺的傳動精度高，不應(yīng)使工作臺的移動速度過快，盡量減輕工作臺軸上的扭轉(zhuǎn)力，這樣可以減輕工作臺的顫動，減小工作臺的慣量所以選取聯(lián)軸起到減速裝置的作用，為了能更好地對工作臺進行檢查，需要對數(shù)控銑床工作臺增加檢測裝置，檢測裝置可以選用開環(huán)也可以選用閉環(huán)控制系統(tǒng)，本工作臺的檢測系統(tǒng)采用閉環(huán)控制系統(tǒng)，安裝光柵尺來對整個工作臺進行監(jiān)測。在機械設(shè)計專業(yè)，分析數(shù)據(jù)、查閱設(shè)計手冊、參考期刊資料設(shè)計出新型設(shè)備，或者改善現(xiàn)有設(shè)備的性能， 是設(shè)計環(huán)節(jié)最普遍也是最基礎(chǔ)的能力，本數(shù)控銑床的設(shè)計中，就是采用對數(shù)控銑床的性能提升。私服系統(tǒng)采用的步進電機，就是起到多元化驅(qū)動傳動，像這樣的性能改善， 是對數(shù)控銑床精度以及自動化的提升，同時也會是設(shè)備級元件的壽命延長，但隨之而來的也是有著成本上的提高，但可以設(shè)計出高品質(zhì)的數(shù)控銑床。文獻三：X-Y 數(shù)控工作臺的機電系統(tǒng)設(shè)計是一個開環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度。它充分的利用了微機的軟件與硬件功能以實現(xiàn)對機床的控制，使機床的加工范圍擴大，精度和可靠性進一步得到提高。設(shè)計任務(wù)是完全圍繞數(shù)控機床工作原理而展開的?？傮w方案的確定，機械傳動部件的選擇 1 伺服電動機的選用：本設(shè)計選用混合式步進電動機，以降低成本，提高性價比。2 導軌副的選用：選用直線滾動導軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點。3 絲杠螺母副的選用：選用滾珠絲杠副，它的傳動精度高、動態(tài)響應(yīng)快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高、于今后可消除反向間隙。4 減速裝置的選擇用： 選擇了步進電動機和滾珠絲杠副以后，為了圓整脈沖當量，放大電動機的輸出轉(zhuǎn)矩， 減低運動部件折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)由消間隙機構(gòu)，選用無間隙齒輪傳動減速箱。5 檢測裝置的選用：采用半閉環(huán)控制，擬在電動機的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機的轉(zhuǎn)交與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力應(yīng)與步進電動機的布距角相匹配?？紤]到 X、Y 兩個方向的加工范圍相同，承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計工作量，X、Y 兩個坐標的導軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺服電動機以及檢測裝置擬采用相同的型號與規(guī)格?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計機械傳動部件的計算與選型，按照導軌上面移動不見得重量來進行估算。包括工件、夾具、工作臺、上層電動機、減速箱、滾珠絲杠副、導軌座等?，F(xiàn)代科學技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，見算計技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透相稱機電一體化，式機械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，是工業(yè)生產(chǎn)由“機械電氣化”邁入了“機電一體化” 為特征的發(fā)展階段。文獻四：規(guī)定了數(shù)控立式升降臺銑床制造和驗收的要求，適用于工作臺面寬度200500mm 數(shù)控立式升降臺銑床。加工和裝配質(zhì)量：機床三個方向的導軌副 ，必須采取耐磨措施。床柱、升降臺、工作臺、床鞍、銑頭體、滑枕為重要鑄件，在粗加工后必須進行時效處理或采取其他消除內(nèi)應(yīng)力的措施。粘貼和涂層導軌應(yīng)牢固可靠，不應(yīng)有縫隙和氣泡，與相配導軌的接觸指標應(yīng)符合 JB/T 3579 的規(guī)定。鑲鋼導軌應(yīng)進行探傷檢測，不得有裂紋。液壓系統(tǒng)的裝配應(yīng)符合 JB/T 10051 的有關(guān)規(guī)定。電氣系統(tǒng)的裝配應(yīng)符合 GB/T 5226.1 的有關(guān)規(guī)定。高速旋轉(zhuǎn)的主軸組件，應(yīng)做平衡試驗。具有消除間隙機構(gòu)的絲杠副，裝配后的調(diào)整量應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。下列導軌與其相配件的表面，應(yīng)按“滑（滾）動導軌”的要求考核：工作臺導軌與其相配件的表面；床鞍導軌與其相配件的表面；升降臺（或滑動銑頭）導軌與其相配件的表面；滑枕導軌與其相配件的表面。下列導軌與其相配件的表面，應(yīng)按“移置導軌”的要求考核：具有回轉(zhuǎn)性能的銑頭回轉(zhuǎn)面與其相配件的表面；可移動銑頭（升降臺）導軌與其相配件的表面。文獻五：利用 ANSYS 對工作臺整體進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，根據(jù)可去除材料的分布云圖， 得到了工作臺內(nèi)部筋板的布置以及筋板上出砂孔的位置。，對基本筋格單元進行變量的動態(tài)優(yōu)化，研究了筋格結(jié)構(gòu)參數(shù)對筋格固有頻率的影響及筋格相關(guān)參數(shù)對工作臺整體的影響，再次優(yōu)化后得到理想的工作臺筋格結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后的工作臺能減輕質(zhì)量、提高剛性及動態(tài)性能。文獻六：銑床工作臺的內(nèi)在質(zhì)量要求較高，工作臺面和導軌上不允許有氣孔、夾渣、縮孔和縮松等任何缺陷。鑄造生產(chǎn)難度大，廢品率居高不下。最終利用“華鑄 CAE” 凝固模擬分析系統(tǒng)，設(shè)置好初始條件及邊界條件進行充型過程和凝固過程的數(shù)值模擬，優(yōu)化工藝，成功地解決了鑄造技術(shù)難題。銑床工作臺鑄件是我們廠銑床的重要部件，近年來，隨著加工技術(shù)的快速發(fā)展，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高。銑床產(chǎn)品種類很多，工作臺結(jié)構(gòu)大致相同。以 X5040 工作臺為例：材質(zhì)為 HT300，鑄件毛重 620kg， 工作臺六面均為加工面，采用樹脂砂造型，工作臺面和導軌面要求比較嚴格，不允許存在任何缺陷利用“華鑄 CAE”系統(tǒng)對原工藝方案進行了充型過程的流動與傳熱耦合模擬分析，找出了出現(xiàn)問題的關(guān)鍵原因，并于短時間內(nèi)在該產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)方面取得了突破。文獻七：眾所周知，不少機床使用廠家對普通升降臺銑床進行了數(shù)控化改造，工作臺縱、橫向移動機構(gòu)基本類同，但升降臺垂向進給傳動機構(gòu)大多采用同步帶傳動； 考慮到同步帶傳遞扭矩的局限性及長期使用有斷裂（斷裂后升降臺下落）的可能，所以就對機床的可靠性、安全性構(gòu)成了隱患。此機構(gòu)由伺服電動機、變速齒輪、傳動軸、滾珠絲杠副和超越阻尼器等件組成。文獻八：介紹了 X2020 龍門銑床工作臺進給箱的設(shè)計計算的主要內(nèi)容，包括傳動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、電磁離合器選擇、關(guān)鍵件校核等。各軸承的選擇，箱體內(nèi)各軸軸承均選用普通的深溝球軸承，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，主要承受徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷，而且摩擦系數(shù)小、極限轉(zhuǎn)速高，能夠滿足進給箱的要求。進給箱內(nèi)的軸承和齒輪均要有潤滑，離合器也要在有油狀態(tài)下工作。常用的箱體內(nèi)潤滑式飛濺潤滑， 但對油位高度和旋轉(zhuǎn)件線速度有一定的要求，存在不同程度的攪油損失，箱內(nèi)潤滑油易發(fā)熱。因此，我們在箱內(nèi)裝了一個潤滑泵，再由分配器將潤滑油分到各個潤滑點。文獻十：在該文獻中可以確定工作臺的基本尺寸工作臺尺寸寬長（mm）為 200900，3201320，4001700，5002000.工作臺 T 形槽寬度為（mm）14、18、22. 工作臺行程 90 橫向 L 為 500、800、1000、1250.橫向（mm）190、300、375、450.垂向 340/360、400/430、450/480、470/500.萬能銑床工作臺最大回轉(zhuǎn)角度（）-45+45.工作臺進給級數(shù)為 12、18。工作臺快速進給量（mm/min）縱向橫向 2100、2400、2400、3000.垂向 700、800、800、1000.工作臺最大拖力（kgf）700、1500、2000.工作臺最大承載重量（kgf）150、250、500、700、1200.在設(shè)計工作臺操縱機構(gòu)時擬采用滾珠絲杠副，具有軸向剛度高、傳動平穩(wěn)、傳動精度高、不易磨損、使用壽命長等優(yōu)點，但是由于滾柱絲杠不能自鎖，具有傳動的可逆性，所以在垂直傳動系統(tǒng)的設(shè)計中使用了制動器。在毛胚的選擇時先用“華鑄 CAE” 凝固模擬分析系統(tǒng)，設(shè)置好初始條件及邊界條件進行充型過程和凝固過程的數(shù)值模擬，優(yōu)化工藝。任務(wù)書論文(設(shè)計)題目：萬能升降臺銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計工作日期：2017年12月18日 2018年05月18日1.選題依據(jù):金屬切削機床是機械加工的主要裝備，刀具和工件安裝在機床上完成加工任務(wù)，機床的結(jié)構(gòu)、功能和精度對工件的加工精度起到很大的作用。本題目為萬能升降臺銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計，屬于金屬切削機床設(shè)計研究領(lǐng)域，主要設(shè)計升降臺機構(gòu)設(shè)計、工作臺機構(gòu)和工作臺操縱機構(gòu)。選題符合專業(yè)人才培養(yǎng)目標的要求，體現(xiàn)培養(yǎng)計劃對知識、能力結(jié)構(gòu)的基本要求，達到專業(yè)綜合訓練的目的。2.論文要求(設(shè)計參數(shù)):1、萬能升降臺銑床工作參數(shù)分析2、萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。3、萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。4、萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。5、某零部件結(jié)構(gòu)三維設(shè)計。6、相關(guān)外文資料翻譯。7、撰寫說明書。3.個人工作重點:1、萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。2、萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。3、萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。4.時間安排及應(yīng)完成的工作:第1周：安排設(shè)計任務(wù)，布置設(shè)計要求第2周：分析設(shè)計題目，了解設(shè)計內(nèi)容，復習相關(guān)專業(yè)知識 第3周：查找設(shè)計資料，查找設(shè)計文獻第4周：撰寫開題報告，修改開題報告，開題答辯 第5周：分析萬能升降臺銑床工作參數(shù)第6周：設(shè)計萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)，計算相關(guān)參數(shù) 第7周：繪制萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)裝配圖第8周：設(shè)計萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)，計算相關(guān)參數(shù) 第9周：繪制萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)裝配圖第10周：萬設(shè)計能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)，計算相關(guān)參數(shù) 第11周：繪制萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)裝配圖第12周：某零部件結(jié)構(gòu)三維設(shè)計第13周：撰寫設(shè)計說明書和外文翻譯第14周：修改設(shè)計說明書，準備答辯5.應(yīng)閱讀的基本文獻:1李應(yīng)弟.數(shù)控立式銑床工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究J. 山東工業(yè)技術(shù), 2017(7):47-47. 2王巖, 郝寶珠.數(shù)控銑床工作臺與床身設(shè)計J. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2017(6):139-139. 3唐三葉.數(shù)控銑床X-Y工作臺設(shè)計J. 金山, 2011(3).4佚名.數(shù)控立式升降臺銑床 技術(shù)條件 JB/T 9928.21999(代替ZB J54 015-88)J.設(shè)備管理與維修, 2008(9):67-69.5黃靜, 陳再良等. 大型機床工作臺的動態(tài)性能研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化J. 制造技術(shù)與機床, 2014(11):62-65.6李應(yīng)弟.數(shù)控立式銑床工作臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究J. 山東工業(yè)技術(shù), 2017(7):47-47. 7方道新.銑床工作臺缺陷分析J. 現(xiàn)代鑄鐵, 1991(1):49-50.8仲學軍,趙振偉, 王國憲.銑床工作臺的鑄造工藝優(yōu)化C/ 首屆中國大型鑄鍛件制造技術(shù)發(fā)展論壇論文集. 2006.9濮良貴, 陳國定, 吳立言. 機械設(shè)計M. 高等教育出版社, 2013. 10唐金松. 機械設(shè)計手冊第3版J. 中國機械工程, 2004(11):947-947.指導教師簽字：XX教研室主任意見：同意簽字：XX2017年12月14日教學指導分委會意見：同意簽字：XX 2017年12月15日 學院公章進度檢查表第-2周工作進展情況需要改進的地方：在論文的理論意義與應(yīng)用價值中，應(yīng)對題目詳細解釋如萬能升降臺銑床分別由床身、橫梁、主軸、升降臺、橫向工作臺、轉(zhuǎn)臺、縱向工作臺、底座構(gòu)成，在論文寫作大綱與設(shè)計思路中，應(yīng)有設(shè)計說明書的整體構(gòu)想，并詳細列出。參考文獻應(yīng)更換兩篇閱讀后寫出文獻綜述。2018年01月05日指導教師意見對設(shè)計內(nèi)容做了初步了解，查閱了相關(guān)的參考文獻。開題報告多處需要修改。指導教師(簽字)：XX 2018年01月05日第 3周工作進展情況分析萬能升降臺銑床工作參數(shù)，設(shè)計萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)，計算相關(guān)參數(shù)。2018年03月23日指導教師意見主動答疑，設(shè)計完成萬能銑床升降臺機構(gòu)，繪制了升降臺草圖，進行了部分計算。指導教師(簽字)：XX 2018年03月26日第 6周工作進展情況完成了升降臺機構(gòu)設(shè)計，繪制了升降臺裝配圖，完成了工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制了工作臺結(jié)構(gòu)草圖。2018年05月10日指導教師意見中期檢查，成了升降臺機構(gòu)設(shè)計，繪制了升降臺裝配圖，完成了工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計，繪制了工作臺結(jié)構(gòu)草圖，按計劃進行。指導教師(簽字)：XX 2018年04月11日第 9周工作進展情況繪制萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)裝配圖，設(shè)計萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)，計算相關(guān)參數(shù)，繪制萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)裝配圖。2018年04月13日指導教師意見繪制萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)裝配圖，設(shè)計萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)，計算相關(guān)參數(shù)，繪制工作臺機構(gòu)草圖。指導教師(簽字)：XX 2018年05月23日第 10周工作進展情況繪制萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)，進行操縱機構(gòu)三維設(shè)計。2018年05月11日指導教師意見正繪制萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)，一完成部分，完成操縱機構(gòu)三維設(shè)計。指導教師(簽字)：XX 2018年05月10日第 11周工作進展情況完成說明書的編寫，進行了裝配圖的修改，改進了三維造型的結(jié)構(gòu)2018年05月19日指導教師意見修改說明書，說明書無頁眉，內(nèi)容不夠詳實，參考文獻數(shù)量不夠，升降臺只有外形圖，應(yīng)插入剖視圖。指導教師(簽字)：XX 2018年05月20日過程管理評價表評價內(nèi)容具體要求總分評分工作態(tài)度態(tài)度認真，刻苦努力，作風嚴謹33遵守紀律自覺遵守學校有關(guān)規(guī)定，主動聯(lián)系指導教師,接受指導32開題報告內(nèi)容詳實，符合規(guī)范要求54任務(wù)完成按時、圓滿完成各項工作任務(wù)43過程管理評分合計12 過程管 理評語 工作態(tài)度比較認真，比較努力，作風比較嚴謹。能認真分析設(shè)計題目，查找設(shè)計資料，能虛心向同學學習，向老師請教。 自覺遵守學校有關(guān)規(guī)定，能主動聯(lián)系指導教師，接受指導，能帶著問題答疑，有自己的思考和見解。 開題報告內(nèi)容比較詳實，對設(shè)計的內(nèi)容進行了較完整的分析，對擬開展的工作重點進行了分析，文獻綜述較全面，符合規(guī)范要求。 具有一定的綜合知識運用能力，按照任務(wù)進度表工作，中期檢查較好，按時較好地完成各項工作任務(wù)。指導教師簽字:XX日期:2018-05-22指導教師評價表評價內(nèi)容具體要求總分評分選題質(zhì)量符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿54能力水平有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應(yīng)用能力54完成質(zhì)量文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設(shè)計、實驗等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)107指導教師評分合計15 指導教 師評語 選題符合培養(yǎng)目標要求，有一定的實踐意義，有一定的開拓性，深度、難度適宜，工作量比較飽滿。題目為萬能銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計，涉及較多的專業(yè)知識，對學生綜合能力的提高有所幫助。 該生有一定的綜合運用知識能力，有一定的中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力和計算機應(yīng)用能力。在設(shè)計過程中能獨立開展工作，有基本的分析問題和解決問題的能力。 說明書文題基本相符，概念準確，分析計算基本正確，結(jié)論明確，但插圖不夠完整，需要插入對應(yīng)的操縱機構(gòu)二維剖視圖；說明書結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)范要求。銑床工作臺方案設(shè)計正確，結(jié)構(gòu)正確，圖紙表達基本正確，符合規(guī)范要求。 該生完成了各項設(shè)計任務(wù)，同意參加答辯。指導教師簽字:XX日期:2018-05-22評閱人評價表評價內(nèi)容具體要求總分評分選題質(zhì)量符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿54能力水平有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應(yīng)用能力54完成質(zhì)量文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設(shè)計、實驗等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)107評閱人評分合計15 評閱人 評語 該生具有一定綜合運用機械學科知識的能力，能夠獨立解決該學科的基本問題。其論文文字表達與外語能力、文獻資料檢索能力，以及專業(yè)計算機應(yīng)用程序的應(yīng)用能力都較好。其論文文題相符，符合機械學科本科畢業(yè)設(shè)計要求，所使用的各種概念準確。研究過程中進行的各種分析、論證、計算豐富、設(shè)計正確，所得結(jié)論合理，其設(shè)計抓住了工作重點，并能夠較好解決。其論文結(jié)構(gòu)合理、圖表較豐富，但是格式需規(guī)范。綜上所述，該生完成了畢業(yè)設(shè)計的各項任務(wù)，推薦該生參加答辯！評閱人簽字：XX評閱人工作單位：機械工程學院日期：2018-05-23答辯紀錄 學生姓名：XX專業(yè)班級：XX 畢業(yè)論文(設(shè)計)題目： 萬能升降臺銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計答辯時間：2018年05月 日 時 分 時 分答辯委員會(答 主任委員(組長)： XX委員(組員)： XXXX辯小組)成員答辯委員會(答辯小組)提出的問題和答辯情況問題1：離合器有哪幾種回 答： 牙嵌式離合器、圓盤摩擦離合器問題2：如何控制牙嵌式離合器回 答： 操縱機構(gòu)上撥叉的擺動控制問題3：萬能升降臺銑床是什么回 答： 可以范圍更大的進行銑床加工，可以臥銑，又可以立銑問題4：7108是指什么回 答： 內(nèi)徑為40mm的腳接觸球軸承問題5：銑床有哪幾種回 答： 立式、臥式、萬能升降臺記錄人： 2018年05月24日答辯委員會評價表評價內(nèi)容具體要求總分評分自述總結(jié)思路清晰,語言表達準確,概念清楚,論點正確,分析歸納合理107答辯過程能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據(jù)107選題質(zhì)量符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿54完成質(zhì)量文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設(shè)計、實驗等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)107能力水平有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語應(yīng)用能力、文獻資料檢索能力、計算機應(yīng)用能力108答辯委員會評分合計33 答辯委員會評語 XX同學在畢業(yè)設(shè)計工作期間，工作努力，態(tài)度比較認真，能遵守各項紀律，表現(xiàn)一般。 能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)設(shè)計有關(guān)的各環(huán)節(jié)工作，具有一定的綜合分析問題和解決問題的能力。 論文立論正確，理論分析無原則性的錯誤，解決問題方案比較實用，結(jié)論正確。 論文使用的概念正確，語句通順，條理比較清楚。 論文中使用的圖表，設(shè)計中的圖紙在書寫和制作時，能夠執(zhí)行國家相關(guān)標準，基本規(guī)范。 能夠獨立查閱文獻，外語應(yīng)用能力一般，原始數(shù)據(jù)搜集得當，實驗或計算結(jié)論準確可靠。 答辯過程中，能夠簡明地闡述論文的主要內(nèi)容，回答問題基本正確，但缺乏深入地分析。答辯成績： 33答辯委員會主任：XX2018年05月31日成績評定 項目分類成績評定過程管理評分12指導教師評分15評閱人評分15答辯委員會評分33總分75成績等級C成績等級按“A、B、C、D、F”記載成績審核人簽章： XX學院審核人簽章： XX摘要本次設(shè)計的銑床為萬能升降臺銑床，萬能升降臺銑床是一種通用金屬切削機床。本機床的主軸錐孔可直接或通過附件安裝各種圓柱銑刀、成型銑刀、端面銑刀、角度銑刀等刀具，適用于加工各種零部件的平面、斜面、溝槽、孔等，是機械制造、模具、儀器、儀表、汽車、摩托車等行業(yè)的理想加工設(shè)備。具有機構(gòu)合理，操作簡單，節(jié)能高效，穩(wěn)定性好等特點。本次設(shè)計是對萬能升降臺銑床升降臺、工作臺、工作臺操縱機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動分析和主要參數(shù)計算。在本次設(shè)計中，對銑床升降臺進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動分析，并對主要零件進行了校核。銑床升降臺是工作臺的支座，在升降臺上安裝著銑床的縱向工作臺、橫向工作臺和轉(zhuǎn)臺。由手柄控制變換進給速度，允許在開車的情況下進行變速。升降臺可以沿床身的垂直導軌移動。升降臺的下面的垂直絲杠，帶動升降臺升降， 并且支撐著升降臺。在本次設(shè)計中，對工作臺進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計和運動分析，并對主要零件進行了校核。工作臺是用來安裝工件或夾具，并帶著工件作縱向、橫向進給運動。該工作臺分為三層結(jié)構(gòu)，最上層是縱向工作臺，由絲杠使其進行 X 方向的移動，中間為轉(zhuǎn)臺，控制工作臺在水平面內(nèi)進行 45的轉(zhuǎn)動，下層為橫向工作臺，通過導軌使其進行 Y 方向的移動。在本次設(shè)計中，對工作臺操縱機構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計、運動分析。工作臺操縱機構(gòu)用來控制工作臺橫向、縱向移動用以滿足不同的加工要求。關(guān)鍵詞：工作臺；升降臺；工作臺操縱機構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；運動分析IIABSTRACThe milling machine designed for this purpose is universal lifting platform milling machine. Universal lifting platform milling machine is a universal metal cutting machine tool. The main axis cone hole of this machine tool can directly or install various cylindrical milling cutters, forming milling cutter, end end milling cutter, angle milling cutter and so on. It is suitable for processing the plane, slope, groove and hole of various parts and parts. It is an ideal processing equipment for machinery manufacturing, mould, instrument, instrument, automobile and motorcycle. It has the characteristics of reasonable mechanism, simple operation, energy saving, high efficiency and good stability. This design is the structure design of the lifting platform, worktable and worktable control mechanism of the universal elevator. Through the structure design and overall plan design of the lifting platform, worktable and worktable, the lifting platform, worktable and worktable manipulating mechanism suitable for the universal lifter and the milling machine are designed.In this design, the structural design and motion analysis of the lifting platform of the milling machine were carried out, and the main parts were checked. The lifting platform of the milling machine is the support of the worktable, and the vertical table, transverse worktable and turntable of the milling machine are installed on the lifting platform. The feed rate is controlled by a mushroom handle, allowing for speed change when driving. The lifting platform can move along the vertical guide of the bed. There is a vertical screw under the lifting platform. It not only lifts up and down the platform, but also supports the lifting platform.In this design, the structural design and motion analysis of the worktable were carried out, and the main parts were checked. The worktable is used to install workpieces or fixtures, and take longitudinal and lateral feed movements with the workpiece. In this design, the worktable is divided into three layers, the top is the longitudinal worktable, the X direction is moved by the screw, the middle is the turntable, the rotation of the worktable in the horizontal plane is controlled, the lower layer is the horizontal working table, and the Y direction is moved by the guide rail.In this design, the structural design and motion analysis of the worktable manipulating mechanism are carried out. The worktable control mechanism is used to control the horizontal and vertical movement of the worktable to meet different processing requirements.Key words: worktable;lifting platform; worktable control mechanism;structural design; motion analysis萬能升降臺銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計目錄摘要IABSTRACTII1.緒論11.1 萬能升降臺銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的和意義11.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢11.3 主要設(shè)計和工作內(nèi)容32.萬能升降臺銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計52.1 萬能升降臺銑床工作臺運動分析和主要參數(shù)計算52.2 銑削力的計算62.3 直線滑動導軌副的計算與選型72.4 滾珠絲杠螺母副的計算與選型92.5 電動機的計算與選型103.萬能升降臺銑床升降臺結(jié)構(gòu)設(shè)計113.1 萬能升降臺銑床升降臺運動分析113.2 圓柱齒輪計算123.3 圓錐齒輪的計算133.4 軸的計算與設(shè)計173.5 滾動軸承的選擇214.萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計224.1 萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)224.2 萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)運動分析225.結(jié)論24參考文獻25附錄 1 外文譯文26附錄 2 外文原文29致 謝361.緒論1.1 萬能升降臺銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的和意義金屬切削機床是機械加工的主要裝備，刀具和工件安裝在機床上完成加工任務(wù)，機床的結(jié)構(gòu)、功能和精度對工件的加工精度起到很大的作用。銑床是一種用途廣泛的機床， 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、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進行切斷工作等。銑床在工作時，工件裝在工作臺上或分度頭等附件上，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運動，輔以工作臺或銑頭的進給運動，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。簡單來說，銑床就是用銑刀對工件進行銑削加工的機床。萬能升降臺銑床分別由床身、橫梁、主軸、升降臺、橫向工作臺、轉(zhuǎn)臺、縱向工作臺、底座構(gòu)成。其中升降臺可以帶動整個工作臺沿床身的垂直導軌上下移動，以調(diào)整工件與銑刀的距離和垂直進給。工作臺可以帶動臺面上的工件橫向或縱向移動。為了便于機床的工件加工，機床安裝工件的工作臺必須做成移動式的，可以在橫向、縱向、垂直方向移動1。意義：工作臺 X/Y/Z 向有手動進給、機動進給和機動快進三種，萬能升降臺銑床進給速度能滿足不同的加工要求；快速進給可使工件迅速達到加工位置，加工方便快捷縮短非加工時間2。1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢1.2.1 國內(nèi)外萬能升降臺銑床現(xiàn)狀（1）進口大幅度增加，出口日趨減少隨國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，國內(nèi)生產(chǎn)的各種銑床，尤其是數(shù)控銑床已經(jīng)滿足不了各界用戶的需求，需要大量進口。根據(jù)中國機床工具工業(yè)協(xié)會市場部提供的資料表明，1998 年到 2001 年，各種銑床進口量由 4622 臺增加到 6471 臺，增幅達 40%，其中數(shù)控銑床進口量由 563 臺增加到 2290 臺，增幅高達 258%。與進口的快速增長形成鮮明對照的式銑床的出口增長緩慢，特別是其中數(shù)控銑床出口，2001 年比 1998 年在數(shù)量上下降了 56%，在金額上下降了 14%。（2）技術(shù)低于世界水平中國銑床發(fā)展起步晚，1949 年中華人名共和國成立以后，中國的機械工業(yè)才逐步從修配性質(zhì)發(fā)展成為一個門類比較齊全、具有一定規(guī)模、技術(shù)水平和成套水平不斷提高的工業(yè)部門。與西方上百年的發(fā)展有不小的差距3。9盡管我國銑床發(fā)展迅速，一些產(chǎn)品產(chǎn)量居世界第一位，然而，我國的制造業(yè)在全球產(chǎn)業(yè)鏈中總體上處于下游和低端位置。什么原因呢？關(guān)鍵問題在于我們的核心零部件受到外國限制，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品比重小，缺乏國際競爭力4。只有在核心零部件的技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)方面加大馬力，才能突破外國的封鎖，提高技術(shù)。業(yè)內(nèi)人士認為，我國機械行業(yè)存在一個巨大的技術(shù)“黑洞”，最突出的表現(xiàn)是對外技術(shù)依存度高。曾幾何時，企業(yè)的進口機械成了宣傳的噱頭。以至于不重視自己的創(chuàng)新， 國人在潛移默化中接受：只有外國進口的生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備是可靠的，是產(chǎn)品的保證5。（3）數(shù)控化率低但增長快由于數(shù)控機床的增長速度明顯快于普通機床的，數(shù)控機床在金屬加工機床總量中的比重逐年上升，我國機床的數(shù)控化逐年提高。機床的產(chǎn)量數(shù)控化率從 2001 年的 9.12%上升為 2009 年的 30%左右。雖然增長很快，但是基數(shù)大，數(shù)控化的普及率還是不高， 與發(fā)達國家 60%70%的水平仍存在很大差距6 。專業(yè)人士指出，在中國機床行業(yè)整體高速增長的背后，仍然隱憂。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，國產(chǎn)銑床行業(yè)的增長主要依靠低端普通機床的帶動，高中檔銑床所占比例不斷減少，重型銑床市場走勢趨緩，因而目前行業(yè)的發(fā)展道路并不健康7。（4）國家扶持的支點偏離業(yè)內(nèi)人士普遍認為，技術(shù)黑洞的形成與國家的重視程度、投入密切相關(guān)。國家在過去的二十多年來忽視了發(fā)展機械行業(yè)，在政策、資金等方面都出現(xiàn)了偏差。產(chǎn)權(quán)激勵制度式創(chuàng)新和研發(fā)產(chǎn)品的重要保障。國有企業(yè)對創(chuàng)新人才的產(chǎn)權(quán)激勵基本上沒有實行。一方面創(chuàng)新成果的知識產(chǎn)權(quán)沒有得到有效的保護，另一方面，創(chuàng)新著的貢獻沒有得到產(chǎn)權(quán)確認。企業(yè)研發(fā)的技術(shù)和產(chǎn)品，要么被國家無償拿走，要么被其他的企業(yè)無償抄襲8。1.2.2 國內(nèi)外萬能升降臺銑床發(fā)展趨勢（1）高速化發(fā)展主要包括主軸轉(zhuǎn)速高速化、進給系統(tǒng)高速化和輔助動作高速化。通過這些高速化發(fā)展，可以有效提高產(chǎn)量。主軸高速化主要是為了進給高速化打下結(jié)實基礎(chǔ)，為了實現(xiàn)高速化，除了考慮主軸結(jié)構(gòu)形式和冷卻方式以外，更主要的是選用軸承和其潤滑方式10。進給系統(tǒng)的高速化是指高切削進給和快速進給速度。切削進給速度一般提高不多， 因為它主要決定于可能的切削規(guī)范要求，而切削規(guī)范又由道具、被切材料、加工精度及表面粗糙度的要求等因素決定?？焖龠M給大幅度提高的原因主要是為了縮短非加工時間。輔助動作主要是指換刀動作和托盤交換動作11。換到動作的高速化主要是改變傳統(tǒng)的一個動作由一個執(zhí)行元件帶動，各個動作按順序進行，而采用一種凸輪控制的機械手，凸輪上的槽控制機械手運動，只要凸輪槽形狀相互配合好，就可以是一些動作重疊在一起同時進行12。高速化的最終目的式高效化，應(yīng)用高速加工技術(shù)達到縮短切削時間和輔助時間，從而實現(xiàn)加工制造的高質(zhì)量和高效率。（2）高精度化發(fā)展通過機床結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、機床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、震動等動態(tài)誤差補償技術(shù)，從而提高機床加工的幾何精度、運動精度，減少形位誤差、表面粗糙度17 。從精密加工發(fā)展的超精密加工，其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級，更是世界各國各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提高普通機電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，減少其裝配時的工作量從而提高裝配效率的需要。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和對機電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提高，機床用戶對機床加工精度的要求也越來越高13。（3）智能化發(fā)展智能化就是由各種測量元件對切削前后和切削中各種參數(shù)進行監(jiān)測，并通過 CNC 判斷自動對異常現(xiàn)象加以補償和調(diào)整，保證加工順利進行和確保零件質(zhì)量，減少停機時間， 提高生產(chǎn)率。（4）數(shù)控機床智能化技術(shù)要求：自動抑制震動的功能14。在高速加工過程中，機床容易出現(xiàn)震動，刀具也易于磨損。 該機能自動抑制震動，大大提高了加工精度。自動測量和自動補償功能。減少高速主軸、立柱、床身熱變形的影響，使機床加工精度大大提高。自動防止刀具和工件碰撞的功能。大大減少突發(fā)事故，提高機床工作的可靠性。自動補充潤滑油和抑制噪音的功能。大大改善工作條件16。數(shù)控系統(tǒng)具有特殊的人機對話功能。在編程時能在監(jiān)測畫面上顯示出刀具軌跡等， 進一步提高了切削效率15。機床故障能進行遠距離診斷。智能化技術(shù)提升了數(shù)控機床的功能和品質(zhì)，數(shù)控機床智能化的發(fā)展前景非常廣闊。它是世界制造技術(shù)進一步提高效率、自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的努力目標。也是在今天數(shù)字控制機床技術(shù)基礎(chǔ)上向更高階段發(fā)展的努力方向。1.3 主要設(shè)計和工作內(nèi)容本次設(shè)計主要圍繞萬能升降臺銑床，針對設(shè)計升降臺和工作臺的結(jié)構(gòu)。重點解決的問題：(1)萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。(2)萬能升降臺銑床工作臺機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。(3)萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)設(shè)計，相關(guān)參數(shù)計算。重點研究的幾個方面：(1)能升降臺銑床工作臺機構(gòu)設(shè)計，工作臺的工作面積，工作臺的最大行程，工作臺的最大回轉(zhuǎn)角度，主軸軸心線到工作臺臺面的距離，主軸轉(zhuǎn)速。(2)萬能升降臺銑床升降臺機構(gòu)設(shè)計，電機選擇，齒輪計算，軸的計算與設(shè)計，滾動軸承的選擇。(3)萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)設(shè)計，工作臺外形尺寸及重量初步估算，計算切削力，直線滾動導軌副的計算與選型，滾珠絲杠螺母副的計算與選型，步進電動機的計算與選型。(4)萬能升降臺銑床工作臺操縱機構(gòu)設(shè)計，操縱機構(gòu)的運動分析。2.萬能升降臺銑床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 萬能升降臺銑床工作臺運動分析和主要參數(shù)計算圖 2-1 為萬能升降臺銑床工作臺的結(jié)構(gòu)圖，主要分為四個部分：縱向工作臺，工件放在縱向工作臺上，由縱向工作臺帶動工件進行運動。轉(zhuǎn)臺，位于縱向工作臺與橫向工作臺中間，使工作臺可以在水平面內(nèi)進行一定程度的回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)角度為 45。橫向工作臺，位于轉(zhuǎn)臺的下方，與底座相連，通過底座下的矩形導軌使工作臺可以沿 Y 方向運動。底座，底座下方由矩形導軌，通過矩形導軌使工作臺獲得 X 方向運動的能力。1-手輪；2-工作臺；3-手柄；4-回轉(zhuǎn)臺；5-手柄；6-底座；7-螺母；8-弧形壓板；9-螺釘；10-雙螺母；11-齒條；12-齒輪；13-雙螺母；14-齒輪；15-錐齒輪副；16-牙嵌式離合器；17-手柄；18-手輪；圖 2-1萬能升降臺銑床工作臺裝配圖在用電動機進給時，不可以進行手動操縱。橫向工作臺通過底座上的矩形導軌與升降臺配合，使橫向工作臺可以沿 Y 方向進行移動。手動進給時，通過工作臺操縱機構(gòu)使得牙嵌式離合器處于斷開狀態(tài)，通過對電器開關(guān)的控制，使電機進行正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，工作臺便獲得 X 正方向和負方向運動的能力。萬能升降臺銑床工作臺 X 方向的具體運動過程：工作臺部件由工作臺 2、回轉(zhuǎn)臺 4 和底座 6 組成。底座下部矩形導軌和升降臺相配，螺母 7 和升降臺上的橫向運動絲杠相結(jié)合，可傳動工作臺的橫向移動。回轉(zhuǎn)臺 4 可繞垂直軸在水平面作 45范圍內(nèi)的調(diào)整。另外，運動由升降臺軸上的錐齒輪傳入，經(jīng)底座下部的錐齒輪 14、錐齒輪副 15、牙嵌式離合器 16（合上），使縱向運動絲杠轉(zhuǎn)動，通過固定在回轉(zhuǎn)臺上的雙螺母 10、13 實現(xiàn)工作臺總橫向移動。轉(zhuǎn)動小絲杠，可以改變給予彈簧的壓力，使齒條 11 進行移動，經(jīng) 12 齒輪撥動 10、13 雙螺母作相對反向運動，可調(diào)整或消除工作臺縱向運動絲杠的傳動間隙。為操縱方便，縱向進給運動是采用復式手柄操縱。機動進給，手柄 3 有三種位置對應(yīng)兩種不同的結(jié)果，在手柄 3 不處于中間位置時，由工作臺操縱機構(gòu)上的軸將運動傳給豎軸上的撥叉，撥叉帶動突起的小球擺動，突起的小球使得橫軸進行一定程度內(nèi)的轉(zhuǎn)動， 橫軸上的撥叉隨橫軸擺動的時候使牙嵌式離合器處于合上狀態(tài)，同時控制電器開關(guān) E1 和E2 ，使進給電機正反轉(zhuǎn)，工作臺便獲得 X 方向上的運動。手柄 20 在中間位置時，工作臺操縱機構(gòu)不做任何運動，牙嵌式離合器便處于工作狀態(tài)，此時可用手輪 1 或 9 進行手動操縱。底座 6 用手柄 5 和 17 固緊在升降臺上?；剞D(zhuǎn)臺 4 用四個螺釘 9 和兩塊弧形壓板 8夾緊在工作臺底座上。工作臺尺寸（長寬）1250320mm 工作臺最大行程縱向800mm 橫向300mm 垂直400mm工作臺最大回轉(zhuǎn)角度 45主軸軸心線到工作臺臺面的距離30430mm主軸轉(zhuǎn)速范圍（18 級）301500r/min工作臺外形尺寸1625320300mm工作臺重量估算：使用灰口鑄鐵 HT 200 進行制造，取工作臺平局密度為7 g cm3 ；由G = mg ， m = rv可得 m=1092kg，G=10701.6N ，本次設(shè)計中 g 取 9.8N/kg；2.2 銑削力的計算在實際加工的時候，由于銑床在加工時加工條件及加工過程中受力情況較復雜，切削力的精確值最好能根據(jù)實際加工條件測定，也可以利用已有的切削數(shù)據(jù)計算確定。計算主銑削力 FC （指平均銑削力）的經(jīng)驗公式如表 2-1：表 2-1主銑削力 Fc 的經(jīng)驗公式工件材料銑刀名稱銑削力計算式碳鋼、青銅、鋁合金、可鍛鑄鐵等端銑刀F = C a1.1a0.8d -1.1a0.95 zCF eftp立銑刀、圓柱銑刀F = C a0.86 a0.72 d -0.86 a zCF eftp盤銑刀、鋸片銑刀角度銑刀半圓（凸或凹）成形銑刀灰鑄鐵立銑刀、圓柱銑刀F = C a0.83a0.65d -0.83a zCF eftp端銑刀F = C a1.1a0.72 d -1.1a0.9 zCF eftp盤銑刀、鋸片銑刀F = C a0.83a0.85d -0.83a zCF eftp表 2.2-1 中CF 系數(shù)， ae 銑削接觸弧深（mm）， a f 每齒進給量（mm/齒），dt 銑刀直徑（mm）， ap 銑削深度（mm），z銑刀齒數(shù)。假設(shè)實際加工條件：假設(shè)刀具前角g= 10 ，主偏角kt = 75 （端銑刀）；工件材料為sb= 75kgf mm2 碳鋼和 HB=190 鑄鐵；切速 v50m/min。CF =82, ae =60, a f =0.2, dt =90, ap =5,z=28; FC =1871.186N2.3 直線滑動導軌副的計算與選型導軌可以控制運動部件沿某一指定的運動方案進行運動，并且可以支撐著運動部件，承受運動部件的重量和運動部件在加工時所受的切削力。導軌在設(shè)計的時候需要限制運動部件的其他方向的運動，使其只能沿某一指定的運動方案進行運動。在本次設(shè)計中，工作臺底部的底座與導軌相配，需承受工作臺的重量以及工件的重量，工作臺可以加工最大為 500Kg 的工件，所以選擇矩形導軌。矩形導軌可以承受較大的重量，且它的制造較為簡單。導軌可以使萬能銑床的工作臺進行 Y 方向的運動，改變工作臺在 Y 方向的位置。升降臺銑床的導軌尺寸，多數(shù)升降臺銑床受力后沿工作臺縱向（x 軸）的變形最大，上下方向（z 軸）變形較小，前后方向（y 軸）最小。在 x 方向的變形中，刀具系統(tǒng)（心軸、懸梁等）與工作臺系統(tǒng)（工作臺、滑座、升降臺等）所占比例相近。在 y 向變形中， 工作臺系統(tǒng)所占比例較大。在 z 向變形中，刀具系統(tǒng)所占比例較大。在工作臺系統(tǒng)中， 導軌的層次多，會使運動部件的重心發(fā)生改變，重心會移動，同時在力矩作用下，導軌面會產(chǎn)生一定程度的彈性變形，導致運動部件可能在運動中發(fā)生一定程度的偏轉(zhuǎn)。選擇導軌尺寸時，應(yīng)保證獲得足夠的剛度，盡量減小偏轉(zhuǎn)變形。在計算中可由表 2-2 確定導軌主要參數(shù)。表 2-2升降臺銑床工作臺部分導軌尺寸關(guān)系結(jié)構(gòu)項目尺寸關(guān)系比值說明工作臺導軌寬度B1 B0.7增大 B1 可以減小偏轉(zhuǎn)角，但是B1B1 也不能太大，否則會減少導軌的接觸面寬度b1滑 座 上 導 軌長度 L1L1 L0.7 0.9L1 對偏轉(zhuǎn)角影響大，為提高剛性，新型機床都采用大的 L1滑座下（橫） 導軌寬度 B2B2 L0.30.5隨著 L1 的增大， B2 相應(yīng)增大。增大 B2 可減小偏轉(zhuǎn)角，同時增加了升降臺寬度，提高了抗彎強度，也有利于機構(gòu)的安排滑 座 下 導 軌長度 L2 L2L10.7增大 L2 可減小偏轉(zhuǎn)角。但 L2 不宜太大，以免使升降臺太長床 身 導 軌 寬度 B3B3 B11.3床身導軌結(jié)構(gòu)對 x 方向的變形影響極大，采用矩形導軌代替燕尾形 導 軌 可 提 高 抗 扭 剛 度 （ 約50%70%），同時增加h3 可減小偏轉(zhuǎn)角B3 B40.60.7床 身 導 軌 面高度h3 、寬度b3 h3B3b3B30.10.140.240.32升 降 臺 與 床身導軌接合長度L3 L3B32L3 對偏轉(zhuǎn)角均有較大影響，為了增大 L3 ，一般都在升降臺上部伸出兩條腿，將導軌延伸升 降 臺 傳 動絲杠位置 L4 L4L50.30.4L4 對偏轉(zhuǎn)角、升降臺彎曲變形及牽引力大小均有極大影響。從減小牽引力考慮，使絲杠位于重心與導軌之間較好；從減小升降臺變形考慮，絲杠靠前端較好。多數(shù)銑床絲杠均靠近床身（大尺寸銑床前端另設(shè)輔助支撐）B1 =58.94mm, L1 =256mm, B2 =128mm, L2 =179.2mm, B3 =70.728mm, h3 =7.0728mm,b3 =17.628mm, L3 =141.456mm;2.4 滾珠絲杠螺母副的計算與選型萬能升降臺銑床工作臺 X 方向的運動需要絲杠來將運動進行轉(zhuǎn)化，回轉(zhuǎn)直線?？捎呻姍C帶動，也可通過搖動手輪進行手動控制工作臺 X 方向的運動。絲杠許用軸向負載計算： P = anp2 EI L2(2-1)P：絲杠許用軸向負載；a：安全系數(shù) 0.5； E 楊氏模量2.08 105 N/ mm2 （MPa）d：絲杠軸底徑： 32mm ；L：絲杠安裝距離90mm ；I：絲杠軸界面最小慣性矩。n 取 1，pd4I =I=34457.6 P=408272.8N64絲杠許用轉(zhuǎn)速：N = b(2-2)N：絲杠許用轉(zhuǎn)速 r/min； b：安全系數(shù) 0.8；g 重力加速度9.8103 mm/ s2g：絲杠材料比重，g= rg = 7800 10-9 kg / mm3 9.8N / kg = 7.644 10-5 ；A：絲杠最小截面直徑， A = pd2 =803.84 mm2 ；l取 3.14。4N 107 l2L2d =2440r/min；(2-3)絲杠導程確定：l = VmaxNmax=9.8；(2-4)絲杠長度確定：L= 最大行程 + 螺帽長帽+ 軸端預(yù)留量 = 1010 ；軸向最大負載計算：F= mmg +ma；(2-5)工作臺最大承載為 500kg， m取 0.002，a 取 0.5 ms2 ，F(xiàn)=259.8N； 64PL21 4絲杠軸徑確定： d1 nap3 E ；(2-6)根據(jù)長徑比計算軸頸d2 。長徑比應(yīng)該小于 60；LN L2-72 60 d3 max10 dl2；取 d max（d1，d2，d3），d 32 mm；(2-7)絲杠導程角： tan（b）= lpd=4.07 10-3 ；(2-8)F 3 N t + F 3 N t + F 3 N t1基本額定載荷： Fam =（ a1 1 1a 2 2 2a3 3 3 ）3 =198.7N；(2-9)N1t1 + N2t2 + N3t3選用型號為4008 - 6 的滾珠絲杠副，公稱直徑為40mm，基本導程為10mm 。2.5 電動機的計算與選型電動機所需的功率 P = Pw ，h = 0.97 ，h = 0.9 ，h = 0.95 ；工作臺最大承重 500Kg；dh123電動機所需工作功率為： P = Pw ；(2-1)19工作機所需功率為： Pwd= Fv1000h；(2-2)傳動的總效率為：h=h7hh ,h=0.69；(2-3)所需電機功率為： P12 3=Fv=1.432kw(2-4)d1000hPed 略大于 Pd 即可。選用轉(zhuǎn)速為 1410r/min，功率 1.432kw 的電機，在本次設(shè)計中選用型號為 Y112M-4 的三相異步電動機。3.萬能升降臺銑床升降臺結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 萬能升降臺銑床升降臺運動分析圖 3-1 為萬能升降臺銑床升降臺裝配圖，升降臺是使工作臺獲得垂直運動的能力的部件，通過升降臺上的滾柱絲杠，使回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，使工作臺可以進行垂直方向的移動。升降臺中有一個垂直放置的絲杠，它使升降臺可以將電動機的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動，使工作臺獲得垂直方向的進給。從進給電機到絲杠的傳遞中經(jīng)過了 9 次運動傳遞，2 次錐齒輪傳動，7 次圓柱齒輪傳動，最終將電機的轉(zhuǎn)動傳至垂直絲杠。工作臺進行橫向與縱向機動進給運動的運動傳遞也由升降臺來完成，在工作臺的進給運動中， 升降臺起著一個關(guān)鍵的傳遞作用。圖 3-1萬能升降臺銑床升降臺裝配圖升降臺的具體運動過程：運動由進給箱中的齒輪傳入，經(jīng)升降臺中的齒輪傳至軸， 使工作臺得到垂直、縱向、橫向進給運動。手柄和電磁離合器分別操縱垂直和橫向進給運動。操縱手柄有五個位置（上、下、前、后、及中間位置）它帶動鼓輪分別控制電器開關(guān)的開合，手柄處于上、下或前、后位置時，工作臺得到垂直升降或橫向前、后運動； 在中間位置時，工作臺停止進給。升降臺的工作由一個垂直放置的絲杠來完成。在該銑床中，升降臺與工作臺通用一個電機，選用型號為 Y112M-4 的三相異步電動機。3.2 圓柱齒輪計算初步選擇小齒輪的齒數(shù)為Z1 = 22 ，齒輪精度等級為7 級，由u 得到相嚙合的大齒輪齒數(shù)應(yīng)為Z1 = 27，選取載荷系數(shù) Kt = 1.3計算齒輪傳遞的扭矩T1T1 =95.5105 Pn= 5.87 104(N mm)(3-1)d取齒寬系數(shù)f = 11選取材料的彈性影響系數(shù)ZE = 189.8MPa 2 ,slim 1 = 600 M Pa計算力循環(huán)次數(shù)：, slim 2 = 500 M PaN = 60n jL = 60 960 1 (2 8 300 15) = 4.147 10911hN4.147 1099N2 = 1= 1.29610(3-2)3.23.2取 K H N 1 = 0 .9 ， K H N 2安全系數(shù)S = 1，得：= 0.95 ,計算接觸疲勞許用應(yīng)力sH ,取失效概率值為1% ，s = KHN 1sil m1 = 0.9 600 = 540 MPa，H 1S1(3-3)s = KHN 2slim 2 = 0.95 500 = 475MPaH 2S1計算小齒輪的分度圓直徑d1t : d1t = 2.32d1r = 58.82 d 1 =d 1 t (3-4)計算載荷系數(shù)：K = K A K v K H a K H b = 1.25 1.05 1 1.424 = 1.869(3-5)模數(shù) m 的確定 mz=d，d=65.87，m=3校核齒根彎曲強度： m 取彎曲強度極限sFE1 = 500MPa ，sF E 2= 4 2 0 M P a(3-6)K FN 為彎曲疲勞壽命系數(shù)，取 KFN 1 = 0.85， K FN 2 = 0.88彎曲疲勞許用應(yīng)力計算， S 為彎曲疲勞安全系數(shù)S = 1.4sFK F N 1sF E 1=1S= 0.85 5001.4= 303.57 (MPa)(3-7)2sF=K F N 2sF E 2S= 0 .8 8 4 2 01 .4= 2 6 4 (MPa)計算出載荷系數(shù)：K = K A K v K F a K F b = 1 .2 5 1 .0 5 1 1 .3 1 = 1 .7 1 9查得齒輪齒形系數(shù)：查得齒形系數(shù)為： Y F a 1= 2 .6 5 ， YF a 2= 2 .5 3取應(yīng)力校正系數(shù)，取應(yīng)力校正系數(shù)： YS a 1= 1 .5 8 ，YSa 2 = 1.62大、小齒輪的 YFaYSa： YFa1YSa1 = 2.651.58 = 0.01379sFsF 1303.57(3-8)Y F a 2 YS a 22sF = 2 .5 3 1 .6 22 6 4= 0 .0 1 4 5 2 5經(jīng)計算分析得出大齒輪的值比小齒輪大，根據(jù)公式計算齒輪模數(shù): 根據(jù)上述公式和相關(guān)選取的參數(shù)數(shù)據(jù)進行計算得出：m 3；根據(jù)模數(shù) m 3得出： z1齒輪幾何尺寸的計算：= d1 =21.95，取 22， Zm2= 27(3-9)齒輪的分度圓直徑： d = mz ， d1 = 66 mm， d2 = 81mm；齒輪間中心距：a = d1 + d2 ，a=73.5mm；(3-10)2計算齒輪寬度： b1 = fd d1 =66mm， b2 = fd d2 =81mm；齒輪的相關(guān)校核：K Ft sF F = 2 TKFt = 27.635(3-11)tb mY F a Y S ad ， bms F =75.432Y F a Y S a二者比較得出該齒輪規(guī)格符合要求。3.3 圓錐齒輪的計算電動機輸入圓錐齒輪的功率為 P；其中 P1 =1.5Kw，P=1.5Kw，轉(zhuǎn)速為 1410r/min，齒數(shù)比為1.8，工作時會產(chǎn)生輕微的震動。選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù):(1)按傳動方案選用直齒錐齒輪傳動。(2)選用 7 級精度。(3)材料選擇，選擇小齒輪材料為40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS ，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS ，硬度差為40HBS 。(4)選小齒輪齒數(shù)z1 =17，大齒輪齒數(shù)z2 =17 1.8=32。(5)初選壓力角a=20 按齒面疲勞強度設(shè)計小齒輪分度圓直徑d1t (3-12)試選 K =1.3；齒輪 1 所傳遞的轉(zhuǎn)矩T = 9.55106 P / n， T = 10159.5 N m ；區(qū)域Ht11系數(shù)ZH = 2.5 ；齒寬系數(shù)fR = 0.3 ；材料的彈性影響系數(shù)：Z E = 189.8MPa ；計算解除疲2勞許用應(yīng)力sH ；選取小齒輪的接觸疲勞極限為600MPa ,大齒輪的接觸疲勞極限為550MPa 。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1 = 60n1jLh= 6014101 2 8 300 15 =6.091 109 ；(3-13)21N = N /u =3.383109 ；12查取接觸疲勞壽命系數(shù) K HN = 0.88 ， KHN = 0.85 。取失效概率為1% ，安全系數(shù)S = 1。1s = KHN sHlim1 = 0.88 600 MPa=557MPa(3-14)H 1S12s = KHN sHlim2 = 0.85 600 MPa=467.5MPaH 2S1可得sH =467.5MPa；計算小齒輪分度圓直徑d1t =53.489mm；(3-15)調(diào)整小齒輪分度圓直徑數(shù)據(jù)準備圓周速度 vdm1 = d（1t 1- 0.5fR）= 53.489 (1- 0.5 0.3)mm=45.465mm；(3-16)vm =pdm1n160 1000= p 45.465 1410 m/s=3.354m/s；(3-17)60 1000當量齒輪的齒寬系數(shù)fdb=fR d1t= 0.3 53.489mm=31.032mm；(3-18)fd = b/dm1 = 31.032/45.465=0.68；(3-19)計算實際載荷系數(shù) KH 。查表得使用系數(shù) K A = 1；根據(jù)vm = 3.354m/s 、八級精度,可以得到動載系數(shù) Kv = 1.14 ； 由于齒輪的精度較低，可以取齒間載荷分配系數(shù) KHa = 1； 在七級精度、小齒輪懸臂時，齒向載荷分布系數(shù) K Hb = 1.402 .可以得出實際載荷系數(shù) KH = K A KV KHaKHb=11.1411.402=1.598；(3-20)按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑為d1 = d1t=53.489=57.298mm，(3-21)相應(yīng)的模數(shù)為 m= d1/z1 =3.370mm； 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計1m 3KFtT1 （YFaYSa ）(3-22)f（1- 0.5f）2z2u 2 +1s RR1F12確定公式中的各參數(shù)值。試選 K Ft =1.3;計算 YFaYSa,由d = arctan(17 / 32) = 27.979o 和d =90-27.979=62.021，得當量齒數(shù):sF zv1 = z1/cosd1 = 17/cos（27.979）=19.24(3-23)zv2 = z2 /cos（d2）=32/cos（62.021）=68.20；(3-24)查得齒形系數(shù)YFa1 = 2.81、YFa2 = 2.32; 應(yīng)力修正系數(shù)YSa1 = 1.58 、YSa2 = 1.78 ；小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為sFlim1 = 500MPa 、sFlim2 = 380MPa ； 彎曲疲勞壽命系數(shù) K FN1 = 0.85、 KFN 2 = 0.88 ；取彎曲疲勞安全系數(shù)S = 1.7 。1s = KFN sFlim1 = 0.85 500 = 250MPa(3-25)F 1S1.72s = KFN sFlim2 = 0.88 380 = 197MPaF 2S1.7YFa1YSa1 = 2.811.58 =0.0177， YFa 2 YSa 2 = 2.32 1.78 =0.0209(3-26)sF 1250sF 2197取其中較大者可得 YFaYSasF =0.0209試算模數(shù)：1m 3KFtT1 （YFaYSa ）(3-27)f（1- 0.5f）2z2u 2 +1s RR1F= 31.310159.50.3（1- 0.5 0.3）2 172 （32/17）2 +1 0.0209 mm=2.140mm調(diào)整齒輪模數(shù)： 圓周速度 v：d1 = mt z1 =2.14017=36.380mm(3-28)dm1 = d（1 1- 0.5fR）=36.38（1-0.15）mm=30.923mm；(3-29)vm =pdm1n160 1000= p 30.9231410 =2.281m/s;(3-30)60 1000齒寬 b：b=f d=0.336.380mm=21.106mm(3-31)R 1計算實際載荷系數(shù)：根據(jù)v = 2.281m/s ，八級精度，查得動載系數(shù) Kv = 1.08 ； 由于直齒錐齒輪精度較低，取齒間載荷分配系數(shù) KFa = 1； 查得 K Hb = 1.334 ，于是 KFb = 1.262 ;則載荷系數(shù)為： KF = K A KV KFaKFb =11.0811.262=1.362；(3-32)齒輪的模數(shù)為：m = mt1.362=2.140 3mm=2.173mm；(3-33)1.3就近選擇標準模數(shù) m=3mm，按照接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1 = 57.289mm ， 算出小齒輪齒數(shù)z1 = d1 /m = 19.09 .取z1 為 20，則大齒輪齒數(shù)z2 = uz1 = 1.8 20 = 34.37 ， 在齒輪的設(shè)計中，齒輪的齒數(shù)應(yīng)為互質(zhì)的兩數(shù)，取z2 = 33 。幾何尺寸計算： 計算分度圓直徑：d1 = z1m = 203=60mm， d2 = z2 m =333=99mm計算分錐角：(3-34)d1 = arctan(1 u)=arctan（20/33）=312154；(3-35)d2 =90-312154=583806；計算齒輪寬度：b = f du 2 +1/2 =0.357 1.82 +1/2 mm=33.06mm，取bR 11= b =33mm；(3-36)2主要設(shè)計結(jié)論：齒數(shù)z1 = 20、z2 = 33 ，模數(shù)m =3mm，壓力角a= 20，變位系數(shù) 0，分錐角d1 =31o2854 ，d = 583806 ，齒寬b = b = 33mm 。小齒輪選用40C （調(diào)質(zhì)），大齒輪選212r用 45 鋼（調(diào)質(zhì)）。齒輪按七級精度計算。3.4 軸的計算與設(shè)計VIII 軸為萬能升降臺銑床升降臺中十分重要的一根軸，通過 VIII 軸上的齒輪可以將運動傳遞至絲杠上。下面對 VIII 軸進行計算與設(shè)計。按扭轉(zhuǎn)強度條件計算軸的直徑：T9550000 PWtT =T0.2d3n tT (3-37)tT 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa ；T軸所受的扭矩 N mm ；TW 軸的抗扭截面系數(shù)， mm3 ；n軸的轉(zhuǎn)速，r/min；P軸傳遞的功率，kW；d計算截面處軸的直徑，mm；PtT 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；可導出： d = 3 9550000 30.2tT n = A0 3P 式中，nA0 =(3-38)在本次設(shè)計中，選取tT 為 40MPa， A0 為 120；P1 為軸傳遞的功率；從電機中傳遞出的額定功率為 1.5kw，電機進過 7 次齒輪傳遞，一次錐齒輪傳動，六次圓柱齒輪傳動，錐齒輪傳動效率h取 0.95，圓柱齒輪傳遞效率h 取 0.99。P =hh6 P ，可得 P =1.341Kw；1211 21軸的轉(zhuǎn)速會在傳遞過程中變化，在此次傳動過程中，錐齒輪 1 的齒數(shù)為 17，錐齒輪 2的齒數(shù)為 32，第 1 對圓柱齒輪的齒數(shù)從 20 變?yōu)?44，第 2 對圓柱齒輪的齒數(shù)從 26 變?yōu)?2，第 3 對圓柱齒輪的齒數(shù)從 40 變?yōu)?18，第 4 對圓柱齒輪的齒數(shù)從 40 變?yōu)?49，第五對圓柱齒輪的齒數(shù)從 38 變?yōu)?52，第 6 對圓柱齒輪的齒數(shù)從 20 變?yōu)?47。額定轉(zhuǎn)速n=1410r/min。軸的轉(zhuǎn)速為n= n 20 26 40 40 38 20 = 293.7r/min；（3-39） 1443218495247可算得d 19.9mm ，此直徑為軸段的最小直徑。按彎扭合成強度條件計算：首先畫出軸的簡圖，通過分析軸上的零件，大概確定此軸的最小直徑，如圖 3-2。圖 3-2VIII 軸簡圖如圖 3-2，因為軸上有兩個鍵，則 d 應(yīng)21.293mm，1- 2 段軸長l1 = 34mm ， 2 - 3段軸長l2 = 320mm ， 3 - 4 段軸長為l3 = 21mm ， 4 - 5 段軸長為l4 = 48mm ， 5 - 6 段軸長為l5 = 10.5mm ， 6 - 7 段軸長為l6 = 59 mm 。1- 2 段鍵寬度b = 8mm ，高度h = 7mm ，長度L = 28mm 的普通平鍵，鍵的型號為：GB/ T 1096 鍵8 7 28。第二個鍵寬度b = 10mm ，高度h = 8mm ，長度L = 32mm 的普通平鍵，鍵的型號為：GB/ T 1096 鍵108 32 。為保證齒輪與軸由良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H 7 /m6 ；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差m6 。確定軸上圓角和倒角尺寸： 取軸端倒角為2 45 。大圓柱齒輪受力情況：Fr2 = Ft2 tana=3751N，F(xiàn)a2 = Ft2 tana= 4550N，F(xiàn)t2 = 5855N ；(3-40)小圓柱齒輪受力情況：Ft2 =3278N， F =1223N， F =817.9N；r2a2計算出位于圓柱齒輪重點截面位置處的數(shù)據(jù)，列于下表。表 3-1截面處的 M H、MV 及 M 的數(shù)據(jù)表載荷水平面垂直面支反力FNH 1 = 2315.75N , FNH 2 = 2882.07 NFV 1 = -1126.68N