銑床縱向工作臺的設計

銑床縱向工作臺的設計,銑床縱向工作臺的設計,銑床,縱向,工作臺,設計 XXXX大學XXXX 畢業(yè)設計說明書 題 目： 銑床縱向工作臺的設計 學 院： XXXX 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： XXXX 姓 名： XXXX 指導教師： XXXX 完成日期： 2012年5月28日 目 錄 摘 要 3 Abstract 4 第一章 緒 論 5 1.1銑床的簡介 5 1.2 國內外數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 5 1.3數(shù)控銑床未來發(fā)展動態(tài) 7 1.4設計的主要內容 7 1.5設計的主要參數(shù) 8 第二章 銑床縱向工作臺的總體設計 10 2.1工作臺和底座的結構及調整 10 2.2工作臺縱向進給運動操縱機構 12 第三章 銑床縱向工作臺各部件的設計計算和校核 14 3.1工作臺進給運動分析 14 3.2絲桿和螺母的選擇，計算與校核 15 3.2.1絲桿與螺母的選擇 15 3.2.2絲桿的耐磨性計算 16 3.2.3絲桿強度計算 17 3.2.4螺母強度計算 18 3.2.5絲桿的穩(wěn)定性計算 18 3.3軸承和錐齒輪的選擇，計算與校核 19 3.3.1已知條件 19 3.3.2對軸承的效率統(tǒng)計 19 3.3.3選定齒輪精度等級、材料熱處理方式及齒數(shù) 20 3.3.4按齒面接觸疲勞強度計算 20 第四章 銑床縱向工作臺其他主要結構設計 23 4.1 離合器的設計 23 4.2燕尾槽導軌設計 23 4.3手輪的設計 27 結束語 28 參考文獻 29 摘 要 本次設計的銑床為立式升降臺銑床，這是目前我國使用較廣泛的通用機床。這種機床可以安裝各種類型的銑刀，適宜于對中小型零件進行各種銑削工作，如銑平面、階臺、溝槽、螺旋槽和成型面等等。在同類型銑床中，它的轉速高、剛度好、功率大，故可做高速銑削和強力銑削；工作臺縱向絲杠有間隙調整裝置，因此它既能逆銑又能順銑。設計主要對其機床縱向移動工作臺做了詳細的設計，首先確定了工作臺的工作原理，選擇國內技術較為成熟的絲桿傳動機構；其次對絲桿，螺母，軸承，齒輪等關鍵性零件進行了設計選擇和多次校核；最后用autoCAD軟件畫出了機床移動工作臺的裝配圖以及零件圖以確定其結構的合理性和進行優(yōu)化設計。 關鍵詞 銑床；移動工作臺；絲桿傳動機構 Abstract The design of the milling machine for vertical milling machine, it is at present our country is the widely used general machine tool.This machine can be installed various types of milling cutter, is suitable for medium and small-sized parts of various milling work, such as milling plane, terraces, grooves, spiral grooves and the molding surface and so on.In the same type of milling machine, the high speed, good rigidity, big power, so can be used in high speed milling and strong milling; table longitudinal screw clearance adjusting device, so it not only can inverse milling and milling.The design of its main machine longitudinal mobile platform to do the detailed design, first determine the working principle of the stage, choose domestic technology is more mature screw drive mechanism; the screw rod, nut, bearing, gear and other key parts of the design choices and repeatedly check; finally using autoCAD software to draw moving working table of machine tool assembly drawing and parts drawing in order to determine its structure is reasonable and optimized design. Keyword milling machine; mobile workbench；screw transmission mechanism 第一章 緒 論 1.1銑床的簡介 銑床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、鏈輪乖、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對回轉體表面、內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，因而銑床的生產率較高。 1.2 國內外數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 在工業(yè)生產中，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。而精細等離子切割技術在材料的切割表面質量方面已接近了激光切割的質量，但成本卻遠低于激光切割。因此，數(shù)控銑床自20世紀50年代中期在美國研制成功以來，得到迅速發(fā)展。 （1）、國外數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 國外數(shù)控銑床的生產廠家主要集中在德國、美國和日本。從機械結構上看，其發(fā)展經歷了十字架型（輕型）、門型（小型）、龍門型（大型）3個階段，相應的型號種類繁多。能夠代表數(shù)控銑床技術最高水平的廠家主要集中在德國，目前，國外已有廠家在龍門式切割機上安裝一個專用切割機械手，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，在切割過程中控制切割運行軌跡。相比之下，國內雖然十字架型、門型、龍門型都有所生產，但廣度不夠，生產廠家產品型號較為單一，尚無龍門式專用型材切割機產品。 （2）、國內數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 我國工廠的板材下料中應用最為普遍的是數(shù)控銑床和等離子切割，所用的設備包括手工下料、仿形機下料、半自動切割機下料及數(shù)控切割機下料等。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備。但手工切割下料的缺點也是顯而易見的，其割縫質量差、尺寸誤差大、材料浪費大、后道加工工序的工作量大，同時勞動條件惡劣。用仿形機下料，雖可大大提高下料工件的質量，但必須預先加工與工件相適應的靠模，不適于單件、小批量和大工件下料。半自動切割機雖然降低了工人勞動強度，但其功能簡單，只適合一種形狀的切割。上述3種切割方式，相對于數(shù)控切割來說由于設備成本較低、操作簡單，所以在我國的中小企業(yè)甚至在一些大型企業(yè)中仍在廣泛使用。 隨著國內經濟形勢的蓬勃發(fā)展以及“以焊代鑄趨勢的加速，數(shù)控銑床的優(yōu)勢正在逐漸為人們所認識。數(shù)控銑床不僅使板材利用率大幅度提高，產品質量得到改進，而且改善了工人的勞動環(huán)境，勞動效率進一步提高。目前，我國金屬加工行業(yè)使用的數(shù)控銑床是以火焰和普通等離子切割機為主，但純火焰切割，已不能適應現(xiàn)代生產的需要，該類切割機可滿足不同材料、不同厚度的金屬板材的下料以及金屬零件的加工的需要，因此需求量將會越來越大，但與國外的差距仍極為明顯，主要表現(xiàn)為：發(fā)達國家金屬加工行業(yè)90%為數(shù)控切割機下料，僅10%為手工下料；而我國數(shù)控切割機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。 我國數(shù)控銑床每年市場需求量約在400~500臺之間。相較而言，仿形切割機每年銷售幾千臺，半自動切割機每年銷售達上萬臺。由此可見，我國數(shù)控切割市場，尤其是數(shù)控銑床市場的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮摹? 計算機技術的飛速發(fā)展推動了數(shù)控技術的更新?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。代表世界先進水平的歐洲、美國、日本的數(shù)控系統(tǒng)生產商利用工控機豐富的軟硬件資源開發(fā)的新一代數(shù)控系統(tǒng)具有開放式體系結構，即數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次產品的開發(fā)。 開放式體系結構使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，并向智能化、網絡化方向發(fā)展。 近幾年來，由于對切割質量、勞動環(huán)境等的要求越來越高，其相應產品在我國的市場需求量也逐年上升。在我國的數(shù)控銑床設備生產行業(yè)中，由于缺乏切割理論研究與生產實踐相轉換的機制，因此新技術運用不廣、新產品開發(fā)速度不快，制約了數(shù)控銑床技術的進一步發(fā)展和運用。 1.3數(shù)控銑床未來發(fā)展動態(tài) 中國數(shù)控銑床雖說價格便宜，但在性能方面還存在不足之處。未來數(shù)控銑床技術將朝數(shù)字化、高速 高精化、復合化、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、多任務和多軸加工數(shù)控銑床越來越多地應用到能源、航空航天等行業(yè)。 3、機床與機器人的集成應用日趨普及，且結構形式多樣化，應用范圍擴大化，運動速度高速化，多傳感器融合技術實用化，控制功能智能化，多機器人協(xié)同普及化。 4、智能化加工與監(jiān)測功能不斷擴充，車間的加工監(jiān)測與管理可實時獲取機床本身的狀態(tài)信息，分析相關數(shù)據，預測機床的狀態(tài)，提前進行相關的維護，避免事故的發(fā)生，減少機床的故障率，提高機床的利用率。 5、最新的機床誤差檢測與補償技術能夠在較短的時間內完成對機床的補償測量，與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比，對機床誤差的補償精度能夠提高3～4倍，同時效率得到大幅度提升。 6、CAD/CAM技術為多軸多任務數(shù)控銑床的加工提供強有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 7、刀具技術發(fā)展迅速，眾多刀具的設計涵蓋了整個加工過程，并且新型刀具能夠滿足平穩(wěn)加工以及抗振性能的要求。 1.4設計的主要內容 本設計以X62W型臥式萬能銑床為原型，是目前應用最廣泛的一種升降臺式銑床。 X62W型銑床是用圓柱銑刀、圓盤銑刀、角度銑刀、成型銑刀及端面銑刀來加工平面、成型面、各種形式的溝槽、螺旋槽及齒輪等。它適用于單件小批生產及成批生產中對中小型零件的加工。本機床具有轉速高、功率大、剛性好及操縱方便等特點。加工時，銑刀的旋轉運動為主體運動，工作臺相對刀具的直線運動為進給運動。由于工作臺縱向絲桿有間隙調整裝置，故它既可順銑也可逆銑。 機床的主要特點： 1、工作臺沿床鞍移動實現(xiàn)縱向運動；床鞍沿升降臺移動實現(xiàn)橫向運動；其垂向運動由升降臺沿床身導軌移動實現(xiàn)； 　　2、機床具有基礎鑄件鋼性好，能承受重負荷切削； 　　3、主軸傳動和進給傳動均采用18級齒輪變速，具有較寬的變速范圍和很寬的加工范圍。 　　4、機床電氣控制貫徹了國家GB5226.1-2002標準，提高了安全性和可靠性。 5、機床通用性強、互換性好，可以配置分度頭、圓工作臺、鏜刀架、銑夾頭等附件，進一步擴大機床加工范圍； 　　6、容易磨損的部分都有消除間隙的調整裝置。保證機床的精度和工作平穩(wěn)； 1.5設計的主要參數(shù) 本次設計的機床的主要技術規(guī)格如下： （1） 工作臺工作面積（寬長） 3201250 mm （2） 工作臺最大行程（手動/機動） 縱向 700\680 mm 橫向 255 \240 mm 垂向 320 \300 mm （3） 工作臺最大回轉角度 45° （4） 工作臺T型槽 （寬度×距離×條數(shù)） 18 mm×70 mm×3 （5） 主軸孔錐度 7：24 （6） 主軸軸心線至橫梁的距離 30 mm （7） 床身垂直導軌至工作臺中心的距離 最大 470 mm 最小 215 mm （8） 主軸轉速 18級 30～1500 r \min （9） 工作臺工作進給量 18級 縱向、橫向 23.5～1500 mm \min （10）主電動機功率 7.5KW （11）進給電動機功率 1.5KW （12）最大載重量 500Kg （13）機床的工作精度 加工表面不平度 0.02/150毫米 加工表面不平行度 0.02/150毫米 加工表面不垂直度 0.02/150毫米 本次設計主要針對機床移動工作臺進行討論，著重于機床工作臺的結構的分析與設計，對絲桿，螺母，軸承，齒輪等關鍵性零件進行了設計選擇和多次校核。其設計主要內容如下： 緒論主要介紹了銑床的由來，銑床在國內外的發(fā)展現(xiàn)狀和動態(tài)，以及數(shù)控銑床未來發(fā)展情況；還有本課題設計的主要課題，工作內容和主要參數(shù)。 第二章介紹銑床縱向工作臺的總體設計。 第三章是整個設計說明書的最核心的部分。這里包括了對絲桿，螺母，軸承，錐齒輪的選擇，計算和校核。 第四章主要介紹銑床縱向工作臺其他結構的設計。 設計說明書的結尾部分，列出了這次畢業(yè)設計的成果以及心得，并且完成了機床移動工作臺CAD的繪圖工作，并對進行檢查，以確定其結構的合理性和對模型進行優(yōu)化設計。 第二章 銑床縱向工作臺的總體設計 2.1工作臺和底座的結構及調整 X62W型臥式萬能銑床的主要部件有床身、主軸、懸梁、托架、縱向工作臺、回轉盤、床鞍及升 降臺。床身內裝有主體運動傳動機構，升降臺內裝有進給運動和快速移動傳動機構。工作臺與回轉盤可以繞床鞍頂面上的圓型導軌中心轉動，用來調整工作臺的回轉角度。工作臺可沿回轉盤上的燕尾型導軌做縱向進給運動，床鞍沿升降臺頂面的矩形導軌作橫向進給運動，升降臺沿床身側導軌作垂直進給運動。 銑床工作時，夾具或工件固定在工作臺上，由工作臺帶動夾具或工件實現(xiàn)進給運動。底 座是用來調整工作臺的搬轉方向和使工作臺得到橫向進給的部件。 圖為X62W型銑床工作臺及底座的結構圖。 工作臺1由縱向絲桿2帶動，沿底座上部的回轉盤3頂面上的燕尾導軌作縱向進給運動。 燕尾導軌的間隙由鑲條調整。工作臺頂面上有縱向“T”型槽，用來固定夾具或工件。轉動手柄8經偏心銷的作用，可以將床鞍溜板夾緊在升降臺上。工作臺隨回轉盤3一起可繞固定在溜板上的圓環(huán)5相對溜板做的調整轉動。調整后用4個頭部是錐體的螺釘6和穿在溜板頂面環(huán)形“T”形槽里的銷子7，將回轉盤固定在溜板上。 縱向絲桿2由錐齒輪9帶動旋轉，與絲桿2配合的螺母12，13固定在轉盤的左軸承座 內，由絲桿移動帶動工作臺作縱向進給運動?？v向絲桿上有長鍵槽，用滑鍵與長套筒10配合，長套筒又以花鍵與牙嵌式離合器M5配合。圓錐齒輪9的轉動，牙嵌式離合器、套筒傳給縱向絲桿。用操作手把經撥叉18撥動牙嵌式離合器，可接通或斷開工作臺的縱向進給運動。 縱向絲桿支承在工作臺兩端的滑動軸承上，兩端均裝有推力球軸承，承受縱向絲桿帶動工作臺移動時產生的軸向力。絲桿左端的空套手輪14，用于手動移動工作臺。手動工作臺時，將手輪向右推移，使其與固定在縱向絲桿上的牙嵌式離合器15結合，手輪方可帶縱向絲桿旋轉。松開手輪時，由于彈簧的作用，手輪自動與牙嵌式離合器脫開，保證工作臺在機動進給或快速移動時，手輪不轉，以免打傷操作工人。縱向絲桿的右端有帶鍵槽的軸頭，用來安裝配換掛輪，將縱向絲桿的運動傳給工作臺上的附件，如分度頭等。 絲桿螺母機構使用一定時間后，由于磨損要產生間隙。順銑時，水平切削分力與工作臺進給方向相同，絲桿螺母機構中存在間隙，會使工作臺產生跳動或振動，嚴重時會損壞刀具。為了消除間隙采用了雙螺母機構，螺母13在回轉盤的軸承座中固定不動，螺母12外緣銑有左旋齒，與蝸桿11嚙合，蝸桿11可帶動螺母12轉動。調整時打開回轉盤上的蓋板，擰松螺釘17，順時針轉動蝸桿11，帶動螺母12轉動，由于兩螺母的端面緊靠著，結果使螺母13和12分別與絲桿兩側面靠緊，消除了絲桿與螺母間存在的間隙。 圖2—1 工作臺及其底座 2.2工作臺縱向進給運動操縱機構 圖2-2是工作臺縱向進給運動操縱機構示意圖。工作臺縱向進給運動操縱機構的作用是控制進給電動機正反轉開關的壓合和離合器M的結合，從而獲得工作臺的縱向進給運動。 手柄1處于中間位置（如圖示位置），開關9,10處于斷位，進給電動機不轉（即無動力），并且離合器M處于脫離位置（彈簧5受壓），故此時縱向工作臺無縱向進給運動。 圖2-2工作臺縱向進給運動操作機構示意圖 1---手柄 2---靠板 3---柱銷 4---杠桿板 5---彈簧 6—內花鍵 7---縱向絲桿 8---軸 9，10---開關 手柄1向右扳時，手柄軸帶動靠板2逆時針轉過一個角度?？堪?尾部壓合開關9，使進給電動機啟動，同時靠板2不再頂住柱銷3，于是軸8上的彈簧向左推動，杠桿板4逆時針轉過一個角度，離合器M隨之結合，則縱向絲桿7被帶動旋轉，并連動工作臺一起向右移動（即工作臺向右進給）。 手柄1向左扳時，手柄軸帶動靠板2順時針轉過一個角度?？堪?尾部壓合開關10，使進給電動機啟動，同時靠板2不再頂住柱銷3，于是軸8上的彈簧向右推動，杠桿板4順時針轉過一個角度，離合器M隨之結合，則縱向絲桿7被帶動旋轉，并連動工作臺一起向左移動（即工作臺向左進給）。 另外，工作臺橫向和垂向進給運動操縱機構中，也有控制進給電動機正，反轉的兩個開關。當兩個開關之一處于壓合狀態(tài)時，工作臺即橫向或垂向做進給運動；若開關9或者10兩者之一被壓和，均使進給電動機的電路切斷，電機切斷，進給運動停止。反之，也是如此。所以工作臺橫向和垂向進給與工作臺進給是電器互鎖。 第三章 銑床縱向工作臺各部件的設計計算和校核 3.1工作臺進給運動分析 銑床縱向工作臺進給運動由進給電動機帶動，此次電動機的功率為1.5KW，轉速為1410r/min,經過傳動比為兩對齒輪的減速傳動，使軸Ⅲ以1410×=320 r/min的轉速旋轉。再經軸Ⅲ和軸Ⅴ上的兩個三聯(lián)滑移齒輪，分別與軸Ⅳ上的固定齒輪齒合，使軸Ⅴ有3×3=9種轉速。當軸Ⅴ上的空套齒輪（Z=40）右移時，其右側齒狀離合器與離合器結合，將軸Ⅴ的9種轉速，經傳動比為1的一對齒輪及離合器傳至軸Ⅵ，使軸Ⅵ獲得與軸Ⅴ相同的9種較快的轉速。當軸Ⅴ上的空套齒輪（Z=40）左移時（其右側離合器脫開），與軸Ⅳ上的雙聯(lián)空套齒輪中Z=18的齒輪齒合，同時仍與軸Ⅳ上的Z=40的寬齒輪齒合。則軸Ⅴ上的9種傳速，經傳動比為的三對齒輪傳動，再經離合器傳至Ⅵ，其中因有兩次減速使軸Ⅵ又獲得9種較慢的轉速。因此軸Ⅵ共有9+9=18種轉速。在經過傳動比為的一對齒輪傳至軸Ⅶ，最后經過若干齒輪、軸和離合器縱、橫和垂分別傳給縱向、橫向和垂向的絲杠，使工作臺獲得三個方向18種工作進給量。 電機傳動到絲桿則經過了十對齒輪的傳動，則設經過每對齒輪的傳動效率=0.99而經過每對齒輪的傳動比分別為:i1=26/44；i2=24/64；i3=18/36；i4=18/40；i5=13/45；i6=40/40；i7=28/35；i8=18/33；i9=33/37；i10=37/33。 縱向絲桿的最大進給量 縱向絲桿的最小進給量 由此可知： （3-1） （3-2） 則可計算處絲杠的扭矩為： （3-3） 查<<機械零件設計手冊》有絲桿的螺紋的牙型角 a=300 所以可得： F= 3.2絲桿和螺母的選擇，計算與校核 3.2.1絲桿與螺母的選擇 絲桿屬于傳導絲桿，且使用頻繁，要求耐用并且精確，所以根據以上要求選擇40Cr為絲桿材料。 螺母比絲桿的要求略低，選用錫青銅ZQSn10-1 絲桿的結構設計包括定出軸的合理外形和全部的結構尺寸。 絲桿的結構主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸的連接的方法；載荷的性質、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結構的因素較多，且其結構形式有要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標準的結構形式。設計時，必須針對不同情況進行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結構都應該滿足：軸和安裝在軸上的零件要有準確的工作位置；軸應具有良好的制造工藝性等。 擬定軸上的零件裝配方案 擬定軸上零件的裝配方案是進行軸的結構設計的前提，它決定著軸的基本形式。所謂裝配方案，就叫是預定出軸上主要的裝配方向、順序、和相互關系。本次設計大致如下圖所示； 圖3-1 1、手輪 2、離合器 3、軸承 4、螺母 6、齒輪 7、離合器 8、軸承 3.2.2絲桿的耐磨性計算 滑動螺旋工作時，主要承受轉矩及軸向拉力（或者壓力）的作用，同時在螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對滑動，其失效形式主要是螺紋磨損，因此，滑動螺旋的基本尺寸，通常的根據耐磨性條件確定。下面計算絲桿的耐磨性。 已知：F= 查《機械設計》[2]有： （3-4） 因為絲桿所選螺紋為梯形螺紋，對于梯形螺紋有h=0.5P， 則： （3-5） 式中：在傳動精度較高，載荷較大，壽命長時，取 為材料的許用壓力，查《機械設計》表5-12；可得P=22Mpa =16.15mm 可以取d=51mm，滿足d的要求。 其公稱直徑d=55mm 外螺紋 內螺紋 螺距p=8mm 螺母高度 H=204mm 3.2.3絲桿強度計算 由扭矩 （3-6） 查《機械設計》[2]得，對于M10~M16普通螺紋取 （3-7） 已知D=100mm t=25mm 所以 危險截面 （3-8） 式中： A---是絲桿的最小截面積 （3-9） 查《機械設計》[2]得，=320~360Mpa，因此 結論是之前取的絲桿數(shù)據符合強度要求 3.2.4螺母強度計算 由于螺母的材料強度小于絲桿，故只需要校核螺母螺紋牙的強度 選取螺母高度H=202mm 螺紋牙危險截面a—a的彎曲強度條件為 （3-10） 式中：b---螺紋牙根部的厚度，mm，對于梯形螺紋，b=0.65P=5.85mm l---彎曲力臂，mm，l= []---螺母材料的許用切應力 []---螺母材料的許用彎曲應力 所以 80～108Mp 左右螺母均為102mm 3.2.5絲桿的穩(wěn)定性計算 臨界載荷Fcr可以按歐拉公式計算 （3-11） 式中：E---絲桿材料的拉壓彈性模量，E=2.06Mpa I---絲桿危險截面的慣性矩, 所以： 2.5～4.0 （3-12） 所以得出結論：絲桿的穩(wěn)定性可靠。 3.3軸承和錐齒輪的選擇，計算與校核 3.3.1已知條件 1) 工作條件：兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷較平穩(wěn)，室內工作，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。 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) 動力來源：電力，三相交流，電壓380/220V。 5) 運輸帶速度允許誤差：≤5% 6) 制造條件及生產批量：中型機械廠，單件小批生產。 7) 滾筒效率： 3.3.2對軸承的效率統(tǒng)計 1) 滾筒球軸承效率：（脂潤滑） 2) 開式齒輪軸承效率：（脂潤滑） 3) 減速器內滾柱軸承效率（2對）：（油潤滑）； （油潤滑） 4) 開式齒輪轉動：（8級精度，脂潤滑） 5) 錐齒轉動嚙合效率：（8級精度，油潤滑） 1) 電機—錐齒輪間，使用彈性套柱聯(lián)軸器： 2) 錐齒輪—開式齒輪間，使用滑塊聯(lián)軸器： 3.3.3選定齒輪精度等級、材料熱處理方式及齒數(shù) 本運輸機工作速度、功率都不高，故選用7級精度。 1) 選擇齒輪材料為40Gr，調質處理，硬度270HBS， 2) 選取小齒輪齒數(shù)Z1=18，初步確定傳動比為U1=1.0則大齒輪齒數(shù) Z2= U1 Z1=1.0×18=18 3.3.4按齒面接觸疲勞強度計算 錐齒輪以大端面參數(shù)為標準值，取齒寬中點處的當量齒輪作為強度計算依據進行計算。 （1） 軸承的選擇 由于絲桿主要承受軸向應力，同時還需承受來自一定的徑向力。因此采用推力球軸承與圓錐滾子軸承配套使用的方案。 1、推力球軸承： 軸承的受力F=35809N，也就是每對軸承受力P=17904.5N 軸承的基本額定壽命 （3-13） 式中：n---軸承的轉速（r/min） 原式可以轉化為： （3-14） 由轉速n=120(r/min)球軸承初步計算器當量動載荷 115.88 選取推力球軸承代號為51410 壽命校核： (3-15) 符合要求 2、圓錐滾子軸承 由于承受的徑向壓力很小，選取軸承代號32310的圓錐滾子軸承，取消校核驗算。 （2）錐齒輪的選擇和校核 已知錐齒輪的齒數(shù) Z=18 輸入功率在經過傳導以后 (3-16) 求最大的力矩，當n取最小值時n=23.5（r/min），有最大力矩 (3-17) 初步確定輸入軸的最小直徑，45鋼，調質處理 (3-18) 查《機械設計》[2]可得錐齒輪設計計算公式 (3-19) 載荷系數(shù) 查《機械設計》得， (3-20) 查《機械設計》由Z=18，得 帶入原式 所以取 m=8 再使用校核公式進行校核 (3-21) 帶入m=8及其他已知條件 校核得此設計可用 再使用齒面接觸疲勞強度計算公式進行計算和校核 (3-22) 將以上的已知條件帶入上式 所以，Z=18,m=8的錐齒輪選擇成立。 齒輪配套軸承選用角接觸軸承，軸承代號 7015AC 第四章 銑床縱向工作臺其他主要結構設計 4.1 離合器的設計 離合器在機器運轉中可將傳動系統(tǒng)隨時分離或接合。對離合器的基本要求有：接合平穩(wěn)，分離迅速而徹底；調節(jié)和休息方便；外廓尺寸?。毁|量??；耐磨性好和足夠的散熱能力；操縱方便省力。離合器的類型很多，常用的可分為牙嵌式和摩擦式兩大類。 牙嵌式離合器由兩個端面上有牙的半離合器組成。其中一個半離合器固定在主動軸上；另一個半離合器用導向平鍵（或花鍵）與從動軸連接，并可由操縱機構使其座軸向移動，以實現(xiàn)離合器的分離與結合。牙嵌離合器是借牙的相互嵌合來傳遞運動和轉矩的。為使兩半離合器能夠對中，在主動軸端的半離合器上固定一個對中環(huán)，從動軸可在對中環(huán)內自由轉動。 本次設計采用牙嵌式離合器，具體如下圖 圖4-1 離合器 4.2燕尾槽導軌設計 絲杠中徑在扭矩推力關系中沒有直接聯(lián)系，僅通過影響螺旋升角間接影響（但在校驗時，須在計算推力與對應中徑的絲杠的軸向額定負載中取小值）；當量摩擦角僅影響滾道受力狀態(tài)（參與絲杠副受力分析），但對推力扭矩的關系不產生影響；上例為：F=2πM/P=18692 N；（相同扭矩下，推力僅是導程的函數(shù)）轉速對推力沒有影響，但對于運動過程表征其與機械效率的函數(shù)，功率校驗時建議取η=0.85核定。 注：目前業(yè)內常常將機械效率在受力分析中體現(xiàn)，實為誤區(qū)，效率是一個過程量，力則是點量，好比電壓與電流分別跟電阻的關系。 導軌的作用和設計要求 當運動件沿著承導件作直線運動時，承導件上的導軌起支承和導向的作用，即支承運動件和保證運動件在外力（載荷及運動件本身的重量）的作用下，沿給定的方向進行直線運動。 對導軌的要求如下： .一定的導向精度。導向精度是指運動件沿導軌移動的直線性，以及它與有關基面間的相互位置的準確性。 ①.運動輕便平穩(wěn)。工作時，應輕便省力，速度均勻，低速時應無爬行現(xiàn)象。 ②.良好的耐磨性。導軌的耐磨性是指導軌長期使用后，能保持一定的使用精度。 ③導軌在使用過程中要磨損，但應使磨損量小，且磨損后能自動補償或便調整。 ④.足夠的剛度。運動件所受的外力，是由導軌面承受的，故導軌應有足夠的接觸剛度。為此，常用加大導軌面寬度，以降低導軌面比壓；設置輔助導軌，以承受外載 ⑤.溫度變化影響小。應保證導軌在工作溫度變化的條件下，仍能正常工作。 ⑥.結構工藝性好。在保證導軌其它要求的前提下，應使導軌結構簡單，便于加工、測量、裝配和調整，降低成本。 不同設備的導軌，必須作具體分析，對其提出相應的設計要求。必須指出，上述六點要求是相互影響的。 2 導軌設計的主要內容 設計導軌應包括下列幾方面內容： 1.根據工作條件，選擇合適的導軌類型。 2.選擇導軌的截面形狀，以保證導向精度。 3.選擇適當?shù)膶к壗Y構及尺寸，使其在給定的載荷及工作溫度范圍內，有足夠的剛度，良好的耐磨性，以及運動輕便和平穩(wěn)。 4.選擇導軌的補償及調整裝置，經長期使用后，通過調整能保持需要的導向精度 5.選擇合理的潤滑方法和防護裝置，使導軌有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損。 6.制訂保證導軌所必須的技術條件，如選擇適當?shù)牟牧?，以及熱處理、精加工和測量方法等。 3 導軌的結構設計 1. 滑動導軌 (1) 基本形式 三角形導軌：該導軌磨損后能自動補償，故導向精度高。它的截面角度由載荷大小及導向要求而定，一般為90°。為增加承載面積，減小比壓，在導軌高度不變的條件下，采用較大的頂角（110°～120°）；為提高導向性，采用較小的頂角（60°）。如果導軌上所受的力，在兩個方向上的分力相差很大，應采用不對稱三角形，以使力的作用方向盡可能垂直于導軌面。 矩形導軌：優(yōu)點是結構簡單，制造、檢驗和修理方便；導軌面較寬，承載力較大，剛度高，故應用廣泛。但它的導向精度沒有三角形導軌高；導軌間隙需用壓板或鑲條調整，且磨損后需重新調整。 圓形導軌：制造方便，外圓采用磨削，內孔珩磨可達精密的配合，但磨損后不能調整間隙。為防止轉動，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合。 燕尾形導軌：燕尾形導軌的調整及夾緊較簡便，用一根鑲條可調節(jié)各面的間隙，且高度小，結構緊湊；但制造檢驗不方便，摩擦力較大，剛度較差。用于運動速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的場合，本設計采用燕尾槽導軌。 (2)常用導軌組合形式 三角形和矩形組合：這種組合形式以三角導軌為導向面，導向精度較高，而平導軌的工藝性好，因此應用最廣。 這種組合有V-平組合、棱-平組合兩種形式。V-平組合導軌易儲存潤滑油，低、高速都能采用；棱-平組合導軌不能儲存潤滑油，只用于低速移動。 為使導軌移動輕便省力和兩導軌磨損均勻，驅動元件應設在三角形導軌之下，或偏向三角形導軌。 矩形和矩形組合：承載面和導向面分開，因而制造和調整簡單。導向面的間隙用鑲條調整，接觸剛度低。雙三角形導軌：由于采用對稱結構，兩條導軌磨損均勻，磨損后對稱位置位置不變，故加工精度影響小。接觸剛度好，導向精度高，但工藝性差，四個表面刮削或磨削也難以完全接觸，如果運動部件熱變形不同，也不能保證四個面同時接觸，故不宜用在溫度變化大的場合。 (3）間隙調整 為保證導軌正常工作，導軌滑動表面之間應保持適當?shù)拈g隙。間隙過小，會增加摩擦阻力；間隙過大，會降低導向精度。導軌的間隙如依靠刮研來保證，要廢很大的勞動量，而且導軌經過長期使用后，會因磨損而增大間隙，需要及時調整，故導軌應有間隙調整裝置。 矩形導軌需要在垂直和水平兩個方向上調整間隙。在垂直方向上，一般采用下壓板調整它的低面間隙，其方法有：1.刮研或配磨下壓板的結合面；2.用螺釘調整鑲條位置； 圖4-2 1---鎖緊螺母 2---鎖緊塊 3---燕尾槽 4.3手輪的設計 如圖所示，手輪向里面移動，當手輪轉動時通過離合器帶動齒輪傳動機構，齒輪傳動機構連接絲杠機構，絲杠機構通過離合器連接縱向工作臺，從而實現(xiàn)縱向工作臺通過手輪實現(xiàn)手動控制而調節(jié)縱向工作臺的位置。如圖所示 圖4-3 手輪 結束語 緊張而又辛苦的畢業(yè)設計就要結束了。任務即將完成了，頓時感覺心曠神怡，感覺自己人生得到了一次升華. 畢業(yè)設計是我們的專業(yè)課程綜合應用的訓練，是我們邁向社會、邁向工作的一次必不可少的設計過程，在這里也可以鍛煉一個人的研究設計能力。當我們著手清理自己的資料、分析數(shù)據而得到一個屬于自己的設計方案的時候，仔細想想這樣的經歷，一種成功的喜悅使得我即刻忘記了操勞中的疲倦。做設計是苦活，需要耐心的構思，需要不耐其煩地動手實踐操作。其中老師是個很好的資源庫，向老師請教，將使得自己的設計水平得到質的飛躍。 畢業(yè)設計是件始難終易的事，天下之難事，始做于易，天下之大事，始作于細。當畢業(yè)設計做到一定程度設計思想便油然而生；設計如果有一點的不足時，卻也容易導致零件的報廢。 實踐是檢驗真理的唯一標準，只有經得起實踐檢驗的想法、意識才是正確的。正所謂初生之牛不怕虎，我在設計零件結構、零件布局、總體布局的時候，大膽地加入了自己的想法，將自己的構思充分地體現(xiàn)在了設計圖紙與設計說明書中。雖然有些東西的原理還有待驗證，有些想法有待證實，但是這些都不足使我退卻。失敗是成功之母。 在設計的過程中，我認識到書是正確經驗的總結，我們做畢業(yè)設計是離不開工具書的。但是書的作者所寫的東西也是有一定的局限性，以致不能只局部的參考一些數(shù)據。要做出出色的設計，集思廣益是創(chuàng)作的源泉。因此，閱讀大量的文獻將是至關重要的。并且盡量能夠將書籍中的思想，轉化成自己的想法，然后在閱讀現(xiàn)有技術的基礎上，加入自己的創(chuàng)作，從而達到畢業(yè)設計的目的。 常說：沒好景色在頂峰，人克服困難換來成功的喜悅才是最幸福的事情。畢業(yè)設計做完了，大學生活畫上了完美的句號，嘗到了成功的味道。但漫漫的人生之路還要我繼續(xù)努力。日趨激烈的競爭，使得我不能夠放松自己，我得要時刻準備著，用知識的力量武裝自己，使得我在這個充滿競爭的社會上能有屬于我的一片天空。我的平凡人生，即將因為我的努力而變得不平凡。我將再接再厲，不辜負所有關系我的老師，親人，朋友。 參考文獻 ［1］周炳章，銑工工藝學[M].中國勞動社會保障出版社，1996. ［2］濮良貴.紀名剛. 機械設計[M]. 北京:高等教育出版社，2006. ［3］晏初宏. 金屬切削機床[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，2007. ［4］羅圣國，吳宗澤. 機械設計課程設計手冊[M]. 北京:高等教育出版社，2006 ［5］阮忠唐. 聯(lián)軸器與離合器設計與選用指南[M]. 北京:化學工業(yè)出版社，2006. ［6］戴曙. 金屬切削機床設計[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1984. ［7］戴曙. 金屬切削機床[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1999 ［8］梁云高.王建平.CAD2004機械制圖百例[M]. 北京:清華大學出版社，2004. ［9］技工學校機械類通用教材編審委員會.銑工工藝學[M]. 北京:機械工業(yè)出版社，1980. ［10］周增文.張亮峰. 機械加工工藝基礎[M].長沙:中南大學出版社，2003 27