94頁(yè) 35000字?jǐn)?shù) 10張圖紙+說(shuō)明書+任務(wù)書
床身上最大回轉(zhuǎn)直徑400MM數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)
目 錄
1 總體方案 3
1.1 數(shù)控車床的現(xiàn)狀和發(fā)展 4
1.2 數(shù)控車床數(shù)控臥式車床的總體方案論證與擬定 4
1.2.1 數(shù)控車床 4
1.2.2 數(shù)控車床數(shù)控臥式車床的擬定 5
2 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明 7
2.1 主運(yùn)動(dòng)部分計(jì)算 7
2.1.1 參數(shù)的確定 7
2.1.2 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 8
2.1.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定 11
2.1.4 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 15
2.1.5 傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算 23
2.1.6 展開圖設(shè)計(jì) 40
2.2進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 57
2.2.1 滾珠絲桿副的選擇 57
2.2.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用 62
2.3控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 66
2.3.1繪制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 66
2.3.2.選擇中央處理單元（CPU）的類型 66
2.3.3存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 67
3 數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)原理和依據(jù) 74
3.1數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的換刀工程 74
3.2數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)要求 75
3.3數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問(wèn)題 75
3.4本章小結(jié) 76
4 數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 77
4.1數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的分度機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 77
4.1.1分度機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的總思路 77
4.1.2分度機(jī)構(gòu)的刀架主軸設(shè)計(jì) 77
4.1.3主活塞的設(shè)計(jì) 79
4.1.4端齒盤離合器的設(shè)計(jì) 84
4.1.5分度活塞的設(shè)計(jì) 92
4.2精定位機(jī)構(gòu)——活動(dòng)插銷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 93
4.2.1定位原理、設(shè)計(jì)思路 93
4.2.2材料選擇 94
4.2.3活動(dòng)插銷機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 94
4.2.4插銷機(jī)構(gòu)的公差帶設(shè)計(jì)
4.2.5對(duì)插銷軸進(jìn)行校核
4.2.6校核結(jié)論
4.3 刀夾襯套的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述
參考文獻(xiàn)
摘 要
數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（Numbercal control，簡(jiǎn)稱NC）機(jī)床。它是基于數(shù)字控制的，采用了數(shù)控技術(shù)，是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。它是由主機(jī)，CNC，驅(qū)動(dòng)裝置，數(shù)控機(jī)床的輔助裝置，編程機(jī)及其他一些附屬設(shè)備所組成。
本次設(shè)計(jì)課題是數(shù)控車床數(shù)控臥室車床，CK是數(shù)控車床，61是臥式車床，40是床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑為400mm。
本文主要研究數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理。六角回轉(zhuǎn)刀架主要分為分度機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)、精定位機(jī)構(gòu)三大機(jī)構(gòu)。分度機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)刀架的主要?jiǎng)幼?，精定位機(jī)構(gòu)決定了刀架重復(fù)定位的精度。本文拼提出一套可行的設(shè)計(jì)方案，并就分度機(jī)構(gòu)和精定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的研究和設(shè)計(jì)。其中分度機(jī)構(gòu)的核心設(shè)計(jì)方案采用端齒盤離合器，精定位機(jī)構(gòu)的核心設(shè)計(jì)方案采用插銷機(jī)構(gòu)。最終,完成了數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：數(shù)控；車床；六角回轉(zhuǎn)刀架；機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)
數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì) 摘 要 數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（ 稱 床。它是基于數(shù)字控制的，采用了數(shù)控技術(shù)，是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。它是由主機(jī)， 動(dòng)裝置，數(shù)控機(jī)床的輔助裝置，編程機(jī)及其他一些附屬設(shè)備所組成。 本次設(shè)計(jì)課題是 數(shù)控車床 數(shù)控臥室車床， 數(shù)控車床， 61 是臥式車床， 40 是床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑為 400 本文主要研究數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和動(dòng)作原理。六角回轉(zhuǎn)刀架主要分為分度機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)、精定位機(jī)構(gòu)三大機(jī)構(gòu)。分度機(jī)構(gòu) 負(fù)責(zé)刀架的主要?jiǎng)幼鳎ㄎ粰C(jī)構(gòu)決定了刀架重復(fù)定位的精度。本文拼提出一套可行的設(shè)計(jì)方案，并就分度機(jī)構(gòu)和精定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的研究和設(shè)計(jì)。其中分度機(jī)構(gòu)的核心設(shè)計(jì)方案采用端齒盤離合器，精定位機(jī)構(gòu)的核心設(shè)計(jì)方案采用插銷機(jī)構(gòu)。最終 ,完成了數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控；車床；六角回轉(zhuǎn)刀架；機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì) he is C) It is on is It is by is is CK is 61 is 40 is on 00of a of is it is of of is of a on of of 錄 1 總體方案 22222222222222222222222222222222 2222222222222222 3 控車床 的現(xiàn)狀和發(fā)展 22222222222222222222222222222222 222 3 控車床 數(shù)控臥式車床的總體方案論證與擬定 2222222222222222222 4 控車床 22222222222222222222222222222222 22222222 4 控車床 數(shù)控臥式車床的擬定 22222222222222222222222222 4 2 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明 22222222222222222222222222222222 2222222 6 運(yùn)動(dòng)部分計(jì)算 22222222222222222222222222222222 22222222 6 參數(shù)的確定 22222222222222222222222222222222 222222 6 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 22222222222222222222222222222222 2222222 7 速圖的擬定 22222222222222222222222222222222 2222 10 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 22222222222222222222222222 14 動(dòng)件的估算和驗(yàn)算 22222222222222222222222222222222 22 開圖設(shè)計(jì) 22222222222222222222222222222222 222222 39 22222222222222222222222222222222 222222222 56 珠絲桿副的選擇 22222222222222222222222222222222 2 56 22222222222222222222222222222222 222 61 22222222222222222222222222222222 222222222 65 22222222222222222222222222222222 2 65 類型 22222222222222222222222222 65 22222222222222222222222222222222 222 66 3 數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)原理和依據(jù) 22222222222222 73 222222222222222 73 222222222222222 74 構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)主要問(wèn)題 2222222 74 222222222222222222222222222 75 4 數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22222222222222222 76 22222222222 76 222222222222222222 76 2222222222222222222 76 222222222222222222222222 78 222222222222222222222 82 22222222222222222222222 91 — 活動(dòng)插銷機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2222222222222222 92 計(jì)思路 222222222222222222222 92 22222222222222222222222222 93 2222222222222222222 93 22222222222222222222 94 2222222222222222222222 95 2222222222222222222222222222 96 夾襯套的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述 222222222222222222222222 97 參考文獻(xiàn) 2222222222222222222222222222222 99 1 總體方案 控車床 的現(xiàn)狀和發(fā)展 自第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床在美國(guó)問(wèn)世至今的半個(gè)世紀(jì)內(nèi)，機(jī)床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展迅速，經(jīng)歷了六代兩 個(gè)階段的發(fā)展過(guò)程。其中，第一個(gè)階段為 段；第二個(gè)階段為 段，從 1974 年微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng)，即為第五代數(shù)空系統(tǒng)。在近 20 多年內(nèi)，在生產(chǎn)中，實(shí)際使用的數(shù)控系統(tǒng)大多是這第五代數(shù)控系統(tǒng)，其性能和可靠性隨著技術(shù)的發(fā)展得到了根本性的提高。從 20 世紀(jì) 90 年代開始，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)， 機(jī)的發(fā)展尤為突出，無(wú)論是軟硬件還是外器件的進(jìn)展日新月異，計(jì)算機(jī)所采用的芯片集成化越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)，而成本卻越來(lái)越低，原來(lái)在大，中型機(jī)上才能實(shí)現(xiàn)的功能現(xiàn)在在微型機(jī)上就可以實(shí)現(xiàn)。在美國(guó)首先推出了基于 機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，即 統(tǒng)，它被劃入為所謂的第六代數(shù)控系統(tǒng)。 下面從數(shù)控系統(tǒng)的性能、功能和體系結(jié)構(gòu)三方面討論機(jī)床。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)： （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 5） （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 控車床 數(shù)控臥式車床的總體方案論證與擬定 控車床 數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（ 稱 床，它是 20 世紀(jì) 50 年代初發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)控制機(jī)床，而數(shù)控車床四其中的一類使用性很強(qiáng)的機(jī)床形式。數(shù)控車床是基于數(shù)字控制的，它與普通車床不同的是，數(shù)控車床的主機(jī)結(jié)構(gòu)上具有以下特點(diǎn)： （ 1） 此，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化。 （ 2） 控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有較高的動(dòng)態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性 ，熱變形較小。 （ 3） 滾動(dòng)絲桿副，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌高， 置這是數(shù)控車床的核心，用于實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的變換，插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 控車床 數(shù)控臥式車床的擬定 控臥式車床具有定位，縱向和橫向的直線插補(bǔ)功能，還能要求暫停，進(jìn)行循環(huán)加工等，因此，數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。 控臥式車床屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，在保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。 運(yùn)動(dòng)部分 z=18 級(jí)，即傳動(dòng)方案的選擇采用有級(jí)變速最高轉(zhuǎn)速是 2000r/低轉(zhuǎn)速是 40r/? 。 機(jī)控制系統(tǒng)中除了 ，還包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， I/O 接口電路，包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。此外，系統(tǒng)中還應(yīng)該包括脈沖發(fā)生電路和其他輔助電路。 們由步進(jìn)電機(jī)，齒 輪副，絲桿螺母副組成，它的傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的。 用摩擦小，傳動(dòng)效率的滾珠絲桿螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。 于工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)精確和微量移動(dòng)，且潤(rùn)滑方法簡(jiǎn)單。 （附注：伺服系統(tǒng)總體方案框圖 圖 服系統(tǒng)總體方案框圖 2 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明 運(yùn)動(dòng)部分計(jì)算 參數(shù)的確定 一 況和特點(diǎn) 1. 1、主要技術(shù)參數(shù)： 2. 床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑 (主參數(shù) ) 400. 最大工件長(zhǎng)度（第二主參數(shù)， 10004. 最大加工長(zhǎng)度 / 900. 2、主傳動(dòng)采用交、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，調(diào)速范圍： 10/1400r2 0/800r2 20/1250r2 可無(wú)級(jí)調(diào)速。 6. 3、 橫向 )、 縱向 )為微機(jī)控制，采用步進(jìn)電機(jī)或直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲杠傳動(dòng)， X 軸 (橫向 )脈沖當(dāng)量 沖， Z 軸 (縱向 )沖。 7. 4、刀架采用六角回轉(zhuǎn)刀架 8. 6、定位精度： . 7、重復(fù)定位精度：± 現(xiàn)功能：車削外圓、端面、內(nèi)圓、圓弧、圓錐及螺紋加工 作要求：起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、單步運(yùn)行、自動(dòng)循環(huán)、暫停、停止 件材料：鋼、鑄鐵 具材料：高速鋼、硬質(zhì)合金 二 1. 極限切削速度 據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類 ﹑工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考值如《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》。然而，根據(jù)本次設(shè)計(jì) 的需要選取的值如下： 取 00m/ 0m/ 2. 主軸的極限轉(zhuǎn)速 計(jì)算車床主軸的極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑，按經(jīng)驗(yàn)分別?。?D。由于 D=400主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為： m a 0 u D?r/??????????? 2000r/ m 0 ~ 0 u D?r/??????????? 40r/ 由于轉(zhuǎn)速范圍 R = 2000 / ??????????? 50 ； 因?yàn)榧?jí)數(shù) Z=18級(jí) 。 現(xiàn)以 Φ = =入 R= 1z?Ф 得 R=50和 355 ，因此取 Φ = 各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中查出。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表給出了以 Φ =～10000 的數(shù)值，因 Φ = 從表中找到 000r/可以每隔 3 個(gè)數(shù)值取一個(gè)數(shù)，得： 2000， 1600， 1250， 1000， 800， 630， 500， 400， 315， 250， 200， 160，125， 100， 80， 63， 50， 40。 3. 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 已知 : n= ： z= a b 2 x 3 18= 1 2 93 x 3 x 2 4. 主電機(jī)功率 — 動(dòng)力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率 N，使用的功率實(shí)際情況既能充分的發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。 目前，確定機(jī)床電機(jī)功率的常用方法很多，而本次設(shè)計(jì)中采用的是：估算法，它是一種按典型加工條件（工藝種類 、 加工材料 、 刀具 、 切削用量）進(jìn)行估算。根據(jù)此方法，中型車床典型重切削條件下的用量： 根據(jù)設(shè)計(jì)書表中推薦的數(shù)值： 取 P= 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 一 構(gòu)網(wǎng)的選擇 結(jié)構(gòu)式 、 結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有用的方法，但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效，可考慮到本次設(shè)計(jì)的需要可以參考一下這個(gè)方案。 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 級(jí)數(shù)為 Z 的傳動(dòng)系統(tǒng)有若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有 個(gè)傳動(dòng)副。即 Z=2 ??????????? 動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以 2或 3為合適，即變速級(jí)數(shù) 和 3的因子 : Z=23 ???????????? 以有幾種方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已經(jīng)選定了的和本次設(shè)計(jì)所須的正確的方案列出，具體的內(nèi)容如下： 傳動(dòng)齒輪數(shù)目 2x（ 3+3+2） +2=21 個(gè) 軸向尺寸 19b 傳動(dòng)軸數(shù)目 6根 操縱機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)單，兩個(gè)三聯(lián)滑移齒輪，一個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪 圖 的傳動(dòng)系統(tǒng) 二 18級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，可以安排成： 32 3擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，要考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu) 、 裝置和性能。在Ⅰ軸上摩擦離合器時(shí)，應(yīng)減小軸向尺寸，第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副不能多，以 2 為宜，本次設(shè)計(jì)中就是采用的 2，一對(duì)是傳向正傳 運(yùn)動(dòng)的，另一個(gè)是傳向反向運(yùn)動(dòng)的。 主軸對(duì)加工精度 、 表面粗糙度的影響大，因此主軸上齒輪少些為好，最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副選用 2，或者用一個(gè)定比傳動(dòng)副。 三 對(duì)于 18級(jí)的傳動(dòng)可以有三種方案，準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該不只有這三個(gè)方案，可為了使結(jié)構(gòu)和其他方面不復(fù)雜，同時(shí)為了滿足設(shè)計(jì)的需要，選擇的設(shè)計(jì)方案是： 18=3［ 1］ 3［ 3］ 2［ 9］ 傳動(dòng)方案的擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序可以一致也可以不一致，在此設(shè)計(jì)中，擴(kuò)大順序和傳動(dòng)順序就是一致的。這種擴(kuò)大順序和傳動(dòng)順序一致，稱為順序擴(kuò)大傳動(dòng)。 四 齒輪傳動(dòng)副最小傳動(dòng)比 14，最大傳動(dòng)比 2，決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍 8 因此，要按照參考書中所給出的表，淘汰傳動(dòng)組變速范圍超過(guò)極限值的所有傳動(dòng)方案。 極限傳動(dòng)比及指數(shù) x， ,x 值為： 極限傳動(dòng)比指數(shù) x： x￠=146 x’ 值； x’￠ =2 3 （ x+x’ ）值： ￠ =8 9 五 . 最后擴(kuò)大傳動(dòng)組的選擇 正常連續(xù)的順序擴(kuò)大的傳動(dòng)（串聯(lián)式）的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式為： Z=1］ 即是： Z=18=3［ 1］ 3［ 3］ 2［ 9］ 速圖的擬定 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定以后，主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定了電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上，選擇電機(jī)型號(hào)，確定各中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)圖，使主運(yùn)動(dòng)逐步具體化。 一 . 主電機(jī)的選定 中型機(jī)床上，一般都采用三相交流異步電機(jī)為動(dòng)力源，可以在系列中選用。在選擇電機(jī)型號(hào)時(shí)，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行： 1. 電機(jī)功率 N： 根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定電機(jī)功率。但電機(jī)產(chǎn)品的功率已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此，按要求應(yīng)選取相近的標(biāo)準(zhǔn)值。 N=步電機(jī)的轉(zhuǎn)速有： 3000、 1500、 1000、 750r/在此處選擇的是： 500r/ 這個(gè)選擇是根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速 的轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免采用過(guò)大的升速或過(guò)小的降速傳動(dòng)。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)機(jī)床的需要，所選用的是：雙速電機(jī) 根據(jù)電機(jī)不同的安裝和使用的需要，有四種不同的外形結(jié)構(gòu)，用的最多的有底座式和發(fā)蘭式兩種。本次設(shè)計(jì) 的機(jī)床所需選用的是外行安裝尺寸之一。具體的安裝圖可由手冊(cè)查到。 根據(jù)常用電機(jī)所提供的資料，選用： 動(dòng)機(jī) Ⅰ軸從電機(jī)得到運(yùn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)化成主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速和主軸最高轉(zhuǎn)速應(yīng)相接近。顯然，從傳動(dòng)件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下恒功率工作時(shí)所受扭矩最小來(lái)考慮，Ⅰ軸轉(zhuǎn)速不宜將電機(jī)轉(zhuǎn)速下降得太低。 但如果Ⅰ軸上裝有摩擦離合器一類部件時(shí)，高速下摩擦損耗、發(fā)熱都將成為突出矛盾，因此，Ⅰ軸轉(zhuǎn)速不宜太高。 Ⅰ軸裝有離合器的 一些機(jī)床的電機(jī)、主軸、Ⅰ軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)： 參考這些數(shù)據(jù)，可見，車床Ⅰ軸轉(zhuǎn)速一般取 700～ 1000r/外，也要注意到電機(jī)與Ⅰ軸間的傳動(dòng)方式，如用帶傳動(dòng)時(shí)，降速比不宜太大，否則Ⅰ軸上帶輪太大，和主軸尾端可能干涉。因此，本次設(shè)計(jì)選用： 60r/ 對(duì)于中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是：妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音、震動(dòng)等性能要求之間的矛盾。 中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)（如采用先升后降的傳動(dòng)），中間轉(zhuǎn)動(dòng)軸和齒輪承受扭矩小，可以使用軸徑和齒 輪模數(shù)小寫： d∝ 4M 、 m∝ 3M ，從而可以使用結(jié)構(gòu)緊湊。但是，這將引起空載功率 N 空 和噪音 般機(jī)床容許噪音應(yīng)小于 85大： N 空 = ? 01 6) ????????? 中： 支承滾動(dòng)或滑動(dòng)軸承 C=支承滾動(dòng)軸承 C=10； d 主 — 主軸前后軸頸的平均直徑（ ∑ n— 主軸轉(zhuǎn)速（ r/ ? ? ? ?? ?? ? ??? ? 主主ta o ?????? a— 所有中間傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑的平均值 （ 主 — 主軸上齒輪的分度圓的平均值 β 據(jù)機(jī)床類型及制造水平選取。我國(guó)中型車床、銑床 床 K=54，銑床 K= 從上訴經(jīng)驗(yàn)公式可知：主軸轉(zhuǎn)速 n 主 和中間傳動(dòng) 軸的轉(zhuǎn)速和∑ 定中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況作相應(yīng)修正： 般主軸轉(zhuǎn)速較低，中間軸的轉(zhuǎn)速適當(dāng)取高一些，對(duì)減小結(jié)構(gòu)尺寸的效果較明顯。 間軸轉(zhuǎn)速宜取低一些。 u∠ 8m/s（可用 7級(jí)精度齒輪）。在此條件下，可適當(dāng)選用較高的中間軸轉(zhuǎn)速。 四 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪副的極限傳動(dòng)比： 1. 升速傳動(dòng)中，最大傳動(dòng)比 2。過(guò)大，容易引起震動(dòng)和噪音。 小傳動(dòng)比 1/4。過(guò)小 ，則使主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒輪的直徑相差太大，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。 圖 運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)擬定的轉(zhuǎn)速圖上的各傳動(dòng)比，就可以確定帶輪直徑和齒輪的齒數(shù)。 一 . 帶輪直徑確定的方法、步驟 一般機(jī)床上的都采用三角帶。 根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率查圖即可確定型號(hào)（詳情見〈〈機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)〉〉 4）。但圖中的解并非只有一種，應(yīng)使傳動(dòng)帶數(shù)為 3～ 5根為宜。 本次設(shè)計(jì)中所選的帶輪型號(hào)和帶輪的根數(shù)如下： 選取 3根 D 小 ） 各種型號(hào)膠帶推薦了最小帶輪直徑，直接查表即可確定。 根據(jù)皮帶的型號(hào)，從教科書〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程〉〉 查表可?。? 40 大 根據(jù)要求的傳動(dòng)比 大。 當(dāng)帶輪為降速時(shí)： ? ?????? 11大三角膠帶的滑動(dòng)率ε =2%。 三角傳動(dòng)中，在保證最小包角大于 120度的條件下，傳動(dòng)比可取 1/7 ≤ u≤ 3。對(duì)中型通用機(jī)床，一般取 1～ 因此， D 大 ≤ 343查表取： D 大 =212 用計(jì)算法或查表法確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡(jiǎn)單。根據(jù)要求的傳動(dòng)比 u 和初步定出的傳動(dòng)齒輪副齒數(shù)和 表即可求 出小齒輪齒數(shù)。 在本次設(shè)計(jì)中采用的就是常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)（小齒輪）表就見教科書〈〈機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉。 不過(guò)在表中選取的時(shí)候應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題： 1. 不產(chǎn)生根切。一般去 18～ 20。 2. 保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過(guò)大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚δ≥ 2般取δ >56.5+體的尺寸可參考圖。 3. 同一傳動(dòng)組的各對(duì)齒輪副的中心距應(yīng)該相等。若莫數(shù)相同時(shí)，則齒數(shù)和亦應(yīng)相等。但由于傳動(dòng)比的要求，尤其是在傳動(dòng)中使用了公用齒輪后，常常滿足比 了上述要求。機(jī)床上可用修正齒輪，在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心距使其相等。但修正量不能太大，一般齒數(shù)差不能超過(guò) 3～ 4個(gè)齒。 4. 防止各種碰撞和干涉 三聯(lián)滑移齒輪的相鄰的齒數(shù)差應(yīng)大于 4。應(yīng)避免齒輪和軸之間相撞，出現(xiàn)以上的情況可以采用相應(yīng)的措施來(lái)補(bǔ)救。 5. 在同時(shí)滿足以上的條件下齒輪齒數(shù)的確定已經(jīng)可以初步定出，具體的各個(gè)齒輪齒數(shù)可以見傳動(dòng)圖上所標(biāo)寫的。 6. 確定軸間距： 軸間距是由齒輪齒數(shù)和后面計(jì)算并且經(jīng)驗(yàn)算而確定的模數(shù) 體的計(jì)算值如下（模數(shù)和齒輪的齒數(shù)而確定的軸間距必須滿足以上的幾個(gè)條件）： Ⅰ軸與Ⅱ軸之間的距離： 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定 5 5 11 2 7 5 6 0150d ??????????????? 輪 1與 2之間的中心距： 121 21 2 7 5 021 3 8 ???????????? 軸與Ⅲ軸之間的距離： 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比見圖， 38 ????33442 8952 8120d ???????????????? 輪 3與 4之間的中心距： ????????????? Ⅲ軸與Ⅳ軸之間的距離： 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比 ????9910 4119d ??????????????? 齒輪 9與 10之間的中心距： 9 103 2189 1192154?????????????? 軸Ⅴ軸之間的中心距離： 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比 ?? 1 5 1 51 6 1 63 0703 8273d ?????????????? 5 1 64 27 0 2 7 321 7 1 ???????????? 軸到脈沖軸的中心距： 取 m=動(dòng)比 1i? 19 1920 ???????????????? 9 2 05 21 1 5 1 5 5 ???????????? 軸到反轉(zhuǎn)軸Ⅵ軸的中心距： 取 m=動(dòng)比 2 1 2 12 2 2 22 01252 485d ????????????????? 2 1 2 26 21 2 5 8 52105?????????????? 齒頂高 ? ?****10 ,h c ???而 取可 知 ：??????????? 齒頂高和齒跟高只與所取的模數(shù) 可知取 m= ? ? ? ?***1 2 . 5 2 . 51 0 . 2 5 2 . 5 3 . 1 2 5h m m m m mh h c m m m m m? ? ? ?? ? ? ? ? ?取 m= ? ? ? ?***1 3 . 5 3 . 51 0 . 2 5 3 . 5 4 . 3 7 5h m m m m mh h c m m m m m? ? ? ?? ? ? ? ? ?三 主軸轉(zhuǎn)速在使用上并不要十分準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)速稍高或稍低并無(wú)太大影響。但標(biāo)牌上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實(shí)際轉(zhuǎn)速相差太大。 由確定的齒輪齒數(shù)所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)設(shè)計(jì)理論值難以完全相符合，需要驗(yàn)算主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過(guò)正負(fù) 10（ψ %。即 ? ?110 ????? ?理論理論實(shí)際或 按公式： Δ n= +6% ????????????? 果超差， 要根據(jù)誤差的正負(fù)以及引起誤差的主要環(huán)節(jié)，重新調(diào)整齒數(shù)，使轉(zhuǎn)速數(shù)列得到改善。 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式如下： ? ?主軸Ⅴ————Ⅳ————Ⅲ————Ⅱ————Ⅵ————反轉(zhuǎn)————————————正轉(zhuǎn)——Ⅰ————電動(dòng)機(jī)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????78203365493963253454572953334838283434506051212140m i n/傳動(dòng)路線 所有主軸的詳細(xì)的校核如下： 輸入到Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速 m 440 ????????? 1. m i n/i n/???????????? ％ ????? n????????????? . m i n/i n/????????????? ％ ???? n??????????????? . m i n/i n/????????????? ％ ????? n?????????????? . m i n/i n/?????????????? ％ ???? n???????????????? . m i n/i n/????????????? ％ 00 1 0 ????? n?????????????? . m i n/i n/?????? ? ? ? ? ? ? ? ％％ 01 25 1 9 ????? n?? ????????????? . m i n/i n/????????????? ％ ???? n???????????????? . m i n/i n/????????????? ％ 02 00 2 3 ????? n???????????????? . m i n/i n/?????????????? ％ 04 00 4 1 ?????? n??????????????? 0. m i n/i n/????????????? ％ 050 ???? n ????????????????? 1. m i n/i n/???????????? ％ ????? n ??????? ???????? 2. m i n/i n/????????????? ％ 21 001 00 1 1 ????? n ???????????????? 3. m i n/i n/????????????? ％ ???? n ??????????????? 4. m i n/i n/????????????? ％ 01 60 1 6 ????? n???????????????? 5. m i n/i n/????????????? ％ ???? n ???????????????? 6. m i n/i n/???????????? 0040 ???? n???????????????? 7. m i n/i n/??????? ?????? 00630 ???? n?????????????? 8. m i n/i n/????????????? 0080 ???? n????????????????? 主軸上的 18級(jí)轉(zhuǎn)速分別校核后，都合格。 四 計(jì)算結(jié)果，用規(guī)定符號(hào)，以是適當(dāng)比例方格紙上繪制出轉(zhuǎn)速圖和主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 動(dòng)件的估算和驗(yàn)算 傳動(dòng)方案確定后，要進(jìn)行方案的結(jié)構(gòu)化，確定個(gè)零件的實(shí)際尺寸和有關(guān)布置。為此，常對(duì)傳動(dòng)件的尺寸先進(jìn)行估算，如傳動(dòng)軸的直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動(dòng)器、帶輪的根數(shù)和型號(hào)等。在這些尺寸的基礎(chǔ)上，畫出草圖，得出初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸；然后按結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行主要零件的驗(yàn)算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強(qiáng)度等，必要時(shí)作結(jié)構(gòu)和方案上的修改，重新驗(yàn)算，直到滿足要求，最后才能畫正式裝備圖。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)，由于是畢業(yè)設(shè)計(jì)，所以先用手工畫出草圖，經(jīng)自己和指導(dǎo)老師的多次修改后，再用計(jì)算機(jī)繪出。 一 . 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 三角帶傳動(dòng) 中，軸間距 A 可以較大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，亦可因而緩和沖擊及隔離震動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸，機(jī)床中多用于電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。 1. 選擇三角帶的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算功率 小帶輪 r/圖選擇帶的型號(hào)。 計(jì)算功率 中 電機(jī)的額定功率， 工作情況系數(shù)。 車床的起動(dòng)載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，二班制工作時(shí)，?。?的型號(hào)是： B 型號(hào) 2. 確定帶輪的計(jì)算直徑 ） 1 皮帶輪的直徑越小， 帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的使用壽命，小帶輪直徑 求大雨許用最小帶輪直徑 各型號(hào)帶對(duì)應(yīng)的最小帶輪直徑 40r/） 2 ? ? ? ?? ???? 11111212?????????????? =212r/中 : r/r/ε 一般取 算后應(yīng)將數(shù)字圓整為整數(shù)。 3） 三角帶速度 u 具體的計(jì)算過(guò)程如下： 100060 11?? ? = 1 0 0 060 1 4 4 01 4 0? ???????????????? s 對(duì)于 O、 A、 B、 5m/s≤ u≤ 25m/s。 而 u=5～ 10m/ 此速度完全符合 B 型皮帶的轉(zhuǎn)速。 4） 0： 帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床總體布局初步選定，一般可以在下列范圍內(nèi)選?。? 2）（ 2） ???????? 352（ 2） 704 04 過(guò)小，將降低帶的壽命；中心距過(guò)大時(shí)，會(huì)引起帶振動(dòng)。中型車床電機(jī)軸至變速箱帶輪的中心距一般為 750～ 850 5） 0及內(nèi)周長(zhǎng) 三角帶的計(jì)算長(zhǎng)度是通過(guò)三角帶截面重心的長(zhǎng)度。 ? ? ? ? 22 ????? ? ?????????? ? ? ? ? 4021221214027042 ? ????? ?=整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 L=2033 查表 000 正值 Y=33 6） u 000?≤ 40 次 /s （則合格） ????????????? 中： u 超限?？杉哟?L（加大 A）或降低 u（減少 解決。 代入數(shù)據(jù)得 2033 ??u???????? ???????????? /s ≤ 40 次 /s 是合格的，不需作出任何修改。 7） 00 ??? ?????????? 020 3370 4 ??? ? = 740 ） 210 1 8 0 5 7 . 3 1 2 0?? ? ? ??????? 果а 1過(guò)小，應(yīng)加大中心距或加張緊裝置。 代入數(shù)值如下： ?????? 21 =180° = 120° 經(jīng)校核合格。 9） z 10i? ???????????? 中： а 1=180°、特定長(zhǎng)度、平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率值。 參數(shù)的選擇可以根據(jù)書中的表差?。? 1=w=入數(shù)值得： 10i? 10 ??? 所以，傳動(dòng)帶根數(shù)選 3 根。 此公式中所有的參數(shù)沒(méi)有作特別說(shuō)明的都是從〈〈機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)〉〉 二 傳動(dòng)軸除了應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此，疲勞強(qiáng)度不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過(guò)大的變形。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過(guò)大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲、發(fā)熱、過(guò)早磨損而失效。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫出草圖之后，再根據(jù)受力情況、結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺 寸，驗(yàn)算彎曲剛度。 傳動(dòng)軸直徑按扭矩剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑： ? ?d ??????????????? 中： N— 該傳動(dòng)軸的輸入功率 N= ?????? ????????? d— 電機(jī)額定功率； η — 從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積（不計(jì)該軸軸承上的效率）。 該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/ 計(jì)算轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的 傳動(dòng)關(guān)系而確定，而中型車床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為： ? ? 13 ??? ????????? ψ ]— 每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角（ m），可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取。 根據(jù)參考書中所給出的公式和本次設(shè)計(jì)所必須滿足的條件，在傳動(dòng)過(guò)程中所有軸的直徑的估算如下： ） =z/3???????? 125 r/主軸 nj=25 r/ Ⅳ 軸 nj=60 r/ Ⅲ 軸 nj=00 r/ Ⅱ 軸 nj=00 r/ Ⅰ 軸 60 r/ 由 ： ? ?d ?????????? 計(jì)算主軸Ⅴ和中間軸的直徑 Ⅴ主軸 4 Ⅳ 軸 0 Ⅲ 軸 0 Ⅱ 軸 0 Ⅰ 軸 0 3. 傳動(dòng)軸剛度的驗(yàn)算： 1） 機(jī)床主傳動(dòng)的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承處的橈度 y 和傾角θ。各類軸的橈度 小于彎曲剛度的許用值 [Y]和 [θ ]值，即： y≤ [Y]； ??????? θ≤ [θ ] ??????? 于書寫量比較大而篇幅不足的原因，所以在此就省了。 2） 計(jì)算軸本身變形產(chǎn)生的橈度 y 和傾角θ時(shí)，一般常將 軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，按參考書中的表中的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。 當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時(shí)，可把軸看作等徑軸，采用平均直徑來(lái)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算花鍵軸的剛度時(shí)可采用直徑或當(dāng)量直徑。 由于本次設(shè)計(jì)的說(shuō)明書的篇幅和時(shí)間的關(guān)系就不在此詳細(xì)的列出了。但一般的計(jì)算公式為： i??1圓軸：平均直徑???? ??????????????? 441?慣性距 ????? ????????????? 形花鍵軸：平均直徑21 ?? ??????????? 量直徑42 64???? ?????????????? 性距 ? ?? ?64624 ??? ?： ?? ???????? 次設(shè)計(jì)機(jī)床中長(zhǎng)采用矩形花鍵軸的 的數(shù)值和、 1 ： ` 花 鍵 軸 尺寸 ?? （ 平均直徑 4慣性距 4626306 ??? 28 8976 29488 1035406 ??? 00058 100029 1658656 ??? 428706 714353 根據(jù)本次設(shè)計(jì)