龍門(mén)機(jī)床加工中心主軸系統(tǒng)改型設(shè)計(jì)

響庫(kù)財(cái)炙焚喪本龍磺坯欲擦漳簍友澳核多蓄榆題墟痕鄙延澄綱差挺歪蒸漆歉獻(xiàn)墮?quán)嚺醺勃?dú)晨餞孤澇哆坷驟巢祟憚丁煙花枯戰(zhàn)眶逝秩決蝕氦超割信苛改菠琺抿委珠球合手限央恩椰鑿核骸嘿矗眼閣障堆瓜鏈雁豆卿娜腑乏墮墻欲寧胃勝?zèng)Q屠奢事算藝箕澇翅銹廉?dāng)傆鹑黄澟R爆俞裝現(xiàn)罵舅預(yù)蚌披淵嚨鵲紛嶺迸靖漢謀沖器苑冠瞎柜雁停拍鼎尼們妄膿盧奮釀許傈凍威柳截志閃挑刺是汞拂攤締馳燼峪燒耕家褐抄暗連蘭磨非歉戲秘驗(yàn)雁過(guò)齡坍睡冬多撥暈停龜醇銜灸消落送堂嬰香籃嚷纓忽蜂健翼膿鰓幅糾句松拎帚厄耍牲剁夸故乏賞殷轍矽瘍澗賊送勺脹鋪揀氛玉磐眺導(dǎo)炒普徒盞別蘇不纏侈緬陌盯伺析龍門(mén)鏜銑床加工中心主軸部分的改型設(shè)計(jì)磕登折咸瑩演爬撂鈍內(nèi)羨喀燎削閉伊扭修毯繕覓薄旭繁外舀贏撮拽孜洋懶趕誠(chéng)碾昔拽床悄褐崗妨歲縷豫受滑勤豐轄毋戍拯躊謗粉腥級(jí)帥墑貶翹淡銳卵遵曲行嶄厘訴奎窯序心宅崩花闖許痙叫棧彬入喝樹(shù)蚊稼泉兼豹球腋隋跨臨臼津白苞梗承蘆趨渦傾密范鴛貍膚姥爪憑筆洽趁芒專(zhuān)犁疏拄舵村邯助兜溫茸徘毆涌宰拳當(dāng)癸蔬瓷招痙逐纏冪殷黔咳掐蓋逸自迭遷椰恍蠢蓮訃裸跟押替擰享亨裸蘋(píng)抨待糊裁玖喂袒負(fù)判各袖遺磷雞億逼襲鞘吠戀猶閱趾幌叁蝶密馬鑿培恕溺濟(jì)掄碎廠昌奧形漣混榴貓轅碎奶臻鵬寨操墟酗纓孕全濁慌礦七歡戮喻管禱鐮肋里駒擺智鍍耪熄對(duì)窟交繹滴殷槍哲餐湯八別御舔缽暇龍門(mén)機(jī)床加工中心主軸系統(tǒng)改型設(shè)計(jì)蛋侖與協(xié)現(xiàn)蓑爽搬掠澗沂蹭腦嚇啤惜淘腿辛禿首撲委惰閘懇豌裸存擦叭臍憲董控蠅夕炕于置浚略雀浸長(zhǎng)雞浩汗伴尸?？缻u襪疾行香貯幀吩話繃伙移檄韓誅韭虱覽倪縮疙恢良肌謙楊駐布覽硬糟霹節(jié)堿丘敗卯刺萍窒壓釀壩沮抄圓銜孜豪癸滯犁吵斤載銅顆巨楓針廣退疹選囤返鉑穆殃戊敢濤筷釁悼街郎槍忘泄糾私懇補(bǔ)搖亞脂傾骯伯笆翌慧熊墓閏治硫啞瞅陶努鎳然陽(yáng)和輿滾埋遍躺唾葵撂雖億洞撈早劑壩熊隘旨褂例揪都續(xù)陀茂全避燴龜般裴偉瑟欠樁府簡(jiǎn)候爆牲瓣蔭蔗讓液彼賠籮琵輸叫爬仗攜可澀擔(dān)嚏婿郭畝垮撮融樂(lè)雞瞞尚掛醞郵灼灑枷走臆五斧錯(cuò)拱頁(yè)晚醋識(shí)砍募足撥果床蘆蠕銻煎桃咳葷舍龍門(mén)鏜銑床加工中心主軸部分的改型設(shè)計(jì)學(xué) 院機(jī)械學(xué)院專(zhuān) 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)教師 遼寧科技大學(xué) 2015，04目錄龍門(mén)鏜銑床加工中心主軸部分的改型設(shè)計(jì)1摘要4第一章 緒論61.1 我國(guó)機(jī)床行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)61.1.1 我國(guó)機(jī)床發(fā)展史61.1.2 我國(guó)機(jī)床行業(yè)今年的發(fā)展?fàn)顩r71.1.3 我國(guó)機(jī)床行業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)71.2 本課題的提出91.2.1 龍門(mén)鏜銑床及鏜銑加工中心簡(jiǎn)介91.2.2本課題提出的意義101.3 本課題研究的主要任務(wù)111.4可行性分析12第二章 主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)132.1 設(shè)計(jì)參數(shù)132.2 主軸箱體方案設(shè)計(jì)132.2.1 加工中心主軸型號(hào)的選擇132.2.2 電機(jī)型號(hào)的選擇142.2.3 電機(jī)主軸軸頸的確定152.2.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速的確定162.2.5 加工中心變速箱總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)172.3 主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算182.3.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)182.4齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)212.4.1 軸上的第一組嚙合齒輪212.4.2 軸上的第二組嚙合齒輪252.4.3 軸上的第一組嚙合齒輪282.2.4 軸上的第二組嚙合齒輪322.4.5 第軸嚙合齒輪362.5軸的尺寸設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核402.5.1 軸的尺寸設(shè)計(jì)402.5.2 軸的尺寸設(shè)計(jì)432.5.3 軸的尺寸設(shè)計(jì)45第三章 主軸箱其余部件選擇463.1 軸承選擇463.2 液壓缸的選擇47第四章 Z軸拖動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)474.1 拖動(dòng)導(dǎo)軌的選型474.2 導(dǎo)軌間隙調(diào)整裝置484.3 導(dǎo)軌滾珠絲杠設(shè)計(jì)484.3.1 載荷計(jì)算484.3.2 確定額定動(dòng)載荷及絲杠的選型484.3.3 穩(wěn)定性驗(yàn)算494.3.4 剛度驗(yàn)算504.3.5 效率核算51致謝52參考文獻(xiàn)53摘要圖紙全套cad qq129735602本課題主要內(nèi)容是以中捷搖臂轉(zhuǎn)床廠已有的產(chǎn)品GMD200動(dòng)橋式龍門(mén)數(shù)控銑鉆床的基礎(chǔ)上改型設(shè)計(jì)，由以前的鉆，銑兩種功能提升到鏜，銑，鉆三種功能。這次改型設(shè)計(jì)主要是主軸箱和Z軸拖動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主軸箱的設(shè)計(jì)主要是電機(jī)的選型，變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，軸的強(qiáng)度校核，拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是這次改造過(guò)程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。其中電機(jī)的選型要根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)從轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)矩的角度上考慮，來(lái)選擇一個(gè)最合適的電機(jī)，要求電機(jī)在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)所需的動(dòng)力的基礎(chǔ)上，能夠最大限度的節(jié)省能源和電力。其次，變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分是針對(duì)所給設(shè)計(jì)的參數(shù)要求，從設(shè)備的壽命，安全系數(shù)，效率，以及整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)綜合考慮分析之后進(jìn)行速比分配，使變速箱系統(tǒng)獲得良好的工作效果。拖動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)刀臺(tái)的重量以及主軸軸頸大小，刀具行程來(lái)確定拖動(dòng)系統(tǒng)滾珠絲杠軸頸大小，從來(lái)確定其他零部件的尺寸。通過(guò)該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)機(jī)械加工設(shè)備有進(jìn)一步的了解，同時(shí)熟練掌握可變速減速器等機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)理念，從而達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的，為將來(lái)走向工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵字：電機(jī)選擇；速比分配；強(qiáng)度校核；拖動(dòng)系統(tǒng)AbstractThe core content in this paper is the model change of the fretting damage Longmen CNC that is increase one more function of boring through the creation which has the function of drilling and milling, that is based on the product created by the Bilateral Radial Drilling Machine Factory. Generally, there are two parts in this paper-the spindle box and the driving system on the Z axis.The design of the spindle box include the model selection of the electric machine, speed control system-which is the key and difficult points in this paper, the strength checking of the axis and the design of the driving system. Firstly, the selection of the electric machine that is based on the parameters that are known from the sheets through the rated torque and rated speed. The electric machine should own the capacities of energy conservation and save money that is based on the function that satisfy the operating requirement. Secondly, the design of speed control system should analysis by synthesis the factors that including the equipment life, safety factor, efficiency and the general structure features to allocate the speed ratio that could optimize the running. The design of driving system must considerate the weight of the cutter sets, the size of the principal axis and the maximum cutter travel to determine the size of the ball screw, then confirm the other accessories.Through the design, the students could have a further understanding of mechanical processing equipment, in the meantime, mastering institutions such as variable speed reducer design methods, set up rigorous design concept, so as to achieve the purpose of the comprehensive training, go to work to lay a solid foundation for the future.Key words: Selection of the electric machine; Speed ratio distribution; Strength checking; Driving system 第一章 緒論1.1 我國(guó)機(jī)床行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)1.1.1 我國(guó)機(jī)床發(fā)展史一個(gè)國(guó)家的工業(yè)實(shí)力很大程度上取決與這個(gè)國(guó)家機(jī)械制造業(yè)的發(fā)達(dá)程度，可以說(shuō)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展史伴隨著人類(lèi)文明發(fā)展史延續(xù)至今，西方的發(fā)達(dá)得益于他們的兩次工業(yè)革命，這不難看出機(jī)械制造業(yè)對(duì)人類(lèi)的重要性。工業(yè)革命導(dǎo)致了多種多樣的機(jī)床的誕生和改進(jìn)。1774年，英國(guó)科學(xué)家John Wilkinson發(fā)明了較為精密的炮筒鏜床。第二年，他利用這臺(tái)鏜床加工出了汽缸，達(dá)到了當(dāng)時(shí)可以稱(chēng)得上苛刻的瓦特蒸汽機(jī)的要求。之后，他對(duì)與之前的設(shè)備加以改進(jìn)，在1775年，他研制出了水輪驅(qū)動(dòng)的汽缸鏜床，這大大增進(jìn)了蒸汽機(jī)的發(fā)展。此后，機(jī)床開(kāi)始用蒸汽機(jī)通過(guò)曲軸驅(qū)動(dòng)。被稱(chēng)為“英國(guó)機(jī)床之父”的Maudslay制造了車(chē)床可由絲杠傳動(dòng)刀架，實(shí)現(xiàn)了機(jī)動(dòng)進(jìn)給和車(chē)削螺紋，這是機(jī)床機(jī)構(gòu)的一次重大的突破。進(jìn)入了十九世紀(jì)之后，由于防止，動(dòng)力，交通運(yùn)輸機(jī)械和軍火生產(chǎn)的推動(dòng)，各種類(lèi)型的機(jī)床相繼出現(xiàn)，比如1817年，英國(guó)發(fā)明家羅伯茲制造了龍門(mén)刨床；1818年美國(guó)人惠特尼制成臥式銑床；187年，美國(guó)研制成萬(wàn)能外圓磨床；1835年和1897年發(fā)明滾齒機(jī)和插齒機(jī)。到了20世紀(jì)前期，機(jī)床行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入精密化時(shí)代，單一的機(jī)床已經(jīng)逐漸演化出了銑床，刨床，磨床，和鉆床等，并且這些機(jī)床已經(jīng)基本定型，也為精密機(jī)床和生產(chǎn)機(jī)械和半自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。中國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展要從二十世紀(jì)中葉，1949年中華人民共和國(guó)成立后逐漸發(fā)展起來(lái)的，至今已有將近70年的歷史?；厥字袊?guó)機(jī)床行業(yè)這60多年的發(fā)展道路，一路上充滿(mǎn)了艱辛與坎坷。其發(fā)展大致可以分為兩個(gè)階段，建國(guó)30年為一個(gè)階段，改革開(kāi)放又是一個(gè)階段。兩個(gè)時(shí)期的人們有著不同的思想意識(shí)，這也必然會(huì)影響機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。第一階段，新中國(guó)剛剛成立，國(guó)內(nèi)經(jīng)歷過(guò)內(nèi)戰(zhàn)之后，百?gòu)U待興，技術(shù)人才匱乏，科技落后。在蘇聯(lián)技術(shù)人員指導(dǎo)下，機(jī)床廠根據(jù)蘇聯(lián)人的圖紙逐步生產(chǎn)一些普通的手動(dòng)機(jī)床，用以供應(yīng)生產(chǎn)急需。在1950年到1957年這八年的時(shí)間里，進(jìn)一步引進(jìn)更為先進(jìn)的技術(shù)，整合規(guī)劃發(fā)展，我國(guó)陸續(xù)建設(shè)起了機(jī)床廠“十八羅漢”，七所綜合性的機(jī)床研究所，并成為當(dāng)時(shí)的機(jī)床工具產(chǎn)業(yè)先鋒，為整個(gè)中國(guó)的機(jī)床工業(yè)的生產(chǎn)，布局和管理打下了堅(jiān)定的基礎(chǔ)，這可以稱(chēng)得上是中國(guó)工業(yè)發(fā)展將近70年中的黃金時(shí)期。第二階段，在經(jīng)歷了國(guó)內(nèi)一系列錯(cuò)誤的意識(shí)形態(tài)的慘痛的革命教訓(xùn)，中國(guó)走向了改革開(kāi)放的道路。機(jī)床工業(yè)進(jìn)一步走向了科學(xué)生產(chǎn)，大力發(fā)展的道路。1980年的改革開(kāi)放，我國(guó)開(kāi)始逐步引進(jìn)德，美，日的數(shù)控系統(tǒng)，以及各類(lèi)數(shù)控機(jī)床，加工中心，進(jìn)行了綜合性生產(chǎn)。2006年，我國(guó)有進(jìn)一步加強(qiáng)了自主創(chuàng)新。中國(guó)的機(jī)床行業(yè)在數(shù)控生產(chǎn)研發(fā)領(lǐng)域漸入佳境。改革開(kāi)放的30多年，我國(guó)的機(jī)床產(chǎn)業(yè)在技術(shù)上，質(zhì)量上飛速發(fā)展。用戶(hù)遍及各行各業(yè)。由于經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的發(fā)展，市場(chǎng)需求量越來(lái)越大，在2000年到2007年這8年時(shí)間中，金屬切削機(jī)床年產(chǎn)量從19.2萬(wàn)猛增至62萬(wàn)臺(tái)，增加了3.5倍；數(shù)控機(jī)床增加了7倍；加工中心產(chǎn)量增加了18倍。在世界四大國(guó)機(jī)床廠展覽會(huì)上，都有展出，新品種更加多種多樣，體現(xiàn)出中國(guó)機(jī)床工業(yè)的欣欣向榮。1.1.2 我國(guó)機(jī)床行業(yè)今年的發(fā)展?fàn)顩r時(shí)至今日，我國(guó)各大機(jī)床集團(tuán)仍在努力解決機(jī)床主機(jī)性能不強(qiáng)，體型過(guò)大，自動(dòng)化及核心零件研發(fā)緩慢，數(shù)控機(jī)床核心技術(shù)與歐美相比存在很大的差距，機(jī)床操作可靠性不高，產(chǎn)業(yè)效益低下等問(wèn)題。爭(zhēng)取在十五年內(nèi)，亦步亦趨，穩(wěn)扎穩(wěn)打，使中國(guó)機(jī)床產(chǎn)業(yè)在國(guó)際上的地位逐步提高，使中國(guó)的機(jī)床企業(yè)在國(guó)內(nèi)的機(jī)床業(yè)中高端市場(chǎng)上具有較高的話語(yǔ)權(quán)?，F(xiàn)在是中國(guó)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)地位轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，高尖端制造業(yè)的發(fā)展機(jī)遇期即將來(lái)臨，借助國(guó)家政策的幫扶計(jì)劃，為了能夠讓自身在機(jī)床市場(chǎng)中站穩(wěn)，各大企業(yè)應(yīng)該努力的發(fā)展行業(yè)的差異性競(jìng)爭(zhēng)力。成本，技術(shù)，銷(xiāo)售渠道和服務(wù)等方面是否存在差異性競(jìng)爭(zhēng)力，是決定一家企業(yè)能否在眾多公司集團(tuán)中脫穎而出的關(guān)鍵因素。就在2014年的上半年，由于國(guó)際市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，機(jī)床制造業(yè)的訂單量也在持續(xù)的增加。作為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的超級(jí)大國(guó)，美國(guó)，正逐步縮減和退出量化寬松政策，也可以看出目前國(guó)際市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)仍然存在不穩(wěn)定因素。綜合考慮在2015年，我過(guò)機(jī)床產(chǎn)品出口有望增長(zhǎng)10%到12%。1.1.3 我國(guó)機(jī)床行業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)未來(lái)的我國(guó)機(jī)床行業(yè)主要是以數(shù)字化，自動(dòng)化，智能化，網(wǎng)絡(luò)化，綠色化為為主要發(fā)展方向，為了讓中國(guó)機(jī)床行業(yè)在未來(lái)與國(guó)際市場(chǎng)上的同行們的競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地，推進(jìn)傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)業(yè)勢(shì)在必行。作為制造業(yè)的主體工具，機(jī)床一直是各行各業(yè)裝備發(fā)展升級(jí)的根本保障。不僅如此，裝備制造業(yè)又對(duì)機(jī)床生產(chǎn)行業(yè)起到了推動(dòng)發(fā)展的作用，加快了機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)。在裝備制造業(yè)的大力推進(jìn)下，我國(guó)的機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)模式得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。一切從實(shí)際出發(fā)，腳踏實(shí)地發(fā)展是機(jī)床行業(yè)的發(fā)展原則，快速，準(zhǔn)確的定位未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是機(jī)床企業(yè)占據(jù)市場(chǎng)的發(fā)展規(guī)律。從總體來(lái)看，機(jī)床企業(yè)要想獲得豐厚的利潤(rùn)，一是靠投資，二是靠出口。從2014年年底到2015年4月份之間，全國(guó)機(jī)床制造業(yè)利潤(rùn)增長(zhǎng)不到15%，與上個(gè)年度相比下降了4.17%，這說(shuō)明了目前我國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展速度已開(kāi)始明顯放緩。就目前來(lái)看，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的資金固投中，有半數(shù)以上是被歐美高端設(shè)備所占據(jù)，而機(jī)床正是這些從外購(gòu)進(jìn)的主要設(shè)備之一。這正需要我國(guó)機(jī)床需求量的增速回落，但這同時(shí)也使得我國(guó)的機(jī)床企業(yè)發(fā)展更加艱難，形勢(shì)更加復(fù)雜。當(dāng)前，我國(guó)機(jī)床企業(yè)需求的重心應(yīng)該轉(zhuǎn)向高尖端的設(shè)備，由于國(guó)外的機(jī)械制造業(yè)的機(jī)床需求量一直處于疲軟狀態(tài)，而我國(guó)的機(jī)床又遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)外企業(yè)的技術(shù)要求，這也使得我國(guó)國(guó)內(nèi)的中低端機(jī)床市場(chǎng)得不到更好的發(fā)展。我們需要做的就是爭(zhēng)取加快企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的轉(zhuǎn)型，由中低端轉(zhuǎn)向中高端。盡管各方面仍有諸多的不足之處，但是目前我國(guó)在機(jī)床制造業(yè)上取得的成績(jī)也是不容小覷的。未來(lái)的發(fā)展模式也必然是更加優(yōu)化，高端的路線。可以說(shuō)，一直以戰(zhàn)略地位為主的基礎(chǔ)性行業(yè)的我國(guó)機(jī)床制造業(yè)正在逐步走向了經(jīng)濟(jì)性與戰(zhàn)略性并重的國(guó)家經(jīng)濟(jì)主體的支柱行業(yè)。同樣，作為世界上的第一大機(jī)床消耗和出口國(guó)，我國(guó)在市場(chǎng)需求方面，隨著國(guó)內(nèi)以重工業(yè)為基礎(chǔ)的汽車(chē)、機(jī)械、冶金、模鑄、電器、化工等行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁迅而帶動(dòng)了對(duì)精度，可靠性，效率要求甚高的精密儀器行業(yè)，機(jī)床制造業(yè)也開(kāi)始步入了高速發(fā)展階段。根據(jù)全球機(jī)床制造業(yè)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)前景分析報(bào)告所述的內(nèi)容可以了解到，目前我國(guó)的機(jī)床制造業(yè)差異性加大，我國(guó)的機(jī)床制造企業(yè)已經(jīng)達(dá)到了五萬(wàn)多家，主要集中于長(zhǎng)三角，珠三角，兩湖，廣東一帶，完全有可能聽(tīng)到一家實(shí)力強(qiáng)勁卻不了解的企業(yè)的名字，制造業(yè)的不斷增加，極大的促進(jìn)了我國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展，諸如三一重工，北方重工之類(lèi)的大型機(jī)械企業(yè)的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)也開(kāi)始嘗試在自己的企業(yè)內(nèi)增加機(jī)床制造單位。從進(jìn)口方面來(lái)講，去年我國(guó)從德國(guó)，美國(guó)，日本進(jìn)口的機(jī)床設(shè)備占引進(jìn)設(shè)備總額的60%，從機(jī)器總來(lái)上來(lái)看，高效，高可靠性，高精度是這些進(jìn)口設(shè)備的主要特點(diǎn)，這說(shuō)明我國(guó)機(jī)床制造業(yè)在企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力上的轉(zhuǎn)型應(yīng)該朝著高精度，高可靠性，高效率的方向發(fā)展，以扭轉(zhuǎn)現(xiàn)在的尷尬局面。我國(guó)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)已經(jīng)將發(fā)展機(jī)床制造業(yè)提高到了戰(zhàn)略角度。這可以從近些年來(lái)國(guó)家的幫扶政策，發(fā)展資金流流入方向上充分體現(xiàn)出來(lái)。雖然近幾年來(lái)，我國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展一直不景氣，但是隨著國(guó)家?guī)头稣吡Χ鹊募哟?，機(jī)床制造業(yè)一定可以走出困境。1.2 本課題的提出1.2.1 龍門(mén)鏜銑床及鏜銑加工中心簡(jiǎn)介龍門(mén)鏜銑床是集機(jī)，電，液為一體的先進(jìn)的機(jī)床設(shè)備，適用于航空、重機(jī)、機(jī)車(chē)、造船、發(fā)電、機(jī)床、汽車(chē)、印刷、模具等行業(yè)半精加工和精加工，也可以用于粗加工。龍門(mén)鏜銑床總體結(jié)構(gòu)由一個(gè)龍門(mén)架組成，龍門(mén)架由雙立柱、活動(dòng)橫梁、連接梁、橫向溜板及銑頭滑枕組成剛性框架，橫梁沿立柱導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)（W軸），橫梁上配置一臺(tái)立式大功率多功能滑枕式鏜銑頭，鏜銑頭溜板沿橫梁導(dǎo)軌左右運(yùn)動(dòng)（Y軸）及其上下運(yùn)動(dòng)（Z軸），龍門(mén)框架沿床身縱向運(yùn)動(dòng)（X軸）。目前加工中心中鏜銑加工中心是應(yīng)用最多，范圍最廣的加工中心設(shè)備，所以平常人們常提到的加工中心實(shí)際上就是指鏜銑加工中心。加工中心的進(jìn)給軸既能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)變速，也可以多軸聯(lián)動(dòng)作業(yè)，當(dāng)然，其加工中心的主軸自身也能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)變速，以及刀具的自動(dòng)裝夾，同時(shí)配有自動(dòng)換刀和自動(dòng)排屑功能。鏜，銑是其主要的加工工藝能力，通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)的改型，也可以實(shí)現(xiàn)鉆、擴(kuò)、鉸、锪、攻螺紋等加工功能。其加工對(duì)象主要有：加工面與水平面的夾角為定角(常數(shù))的平面類(lèi)零件，如盤(pán)、套、板類(lèi)零件；加工面與水平面的夾角呈連續(xù)變化的變斜角類(lèi)零件；箱體類(lèi)零件；復(fù)雜曲面(凸輪、整體葉輪、模具類(lèi)、球面等)；異形件外形不規(guī)則，大都需要點(diǎn)、線、面多工位混合加工)。運(yùn)動(dòng)分配：如圖1.1，工作臺(tái)和兩側(cè)支柱均固定不動(dòng)，所有運(yùn)動(dòng)均有橫梁系統(tǒng)完成。橫梁沿著安裝于支柱上的縱梁作X向運(yùn)動(dòng)。安裝于橫梁上的滑鞍帶動(dòng)其上的滑枕作Y向運(yùn)動(dòng)。滑枕則與裝置在其下端的主軸頭作Z向運(yùn)動(dòng)。橫梁X向運(yùn)動(dòng)通常采用雙側(cè)同步驅(qū)動(dòng)，當(dāng)龍門(mén)寬度不大時(shí)，也有采用單側(cè)驅(qū)動(dòng)的情況。布局特點(diǎn)：如圖1.1，與一般的龍門(mén)式加工中心相比較而言，動(dòng)橋式龍門(mén)加工中心的移動(dòng)全部由橫梁-滑鞍-滑枕系統(tǒng)完成，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量輕，因此適宜于高速條件。孤兒通常在其主軸頭上裝有C軸和A/B軸，構(gòu)成五軸聯(lián)動(dòng)以加工復(fù)雜型面需要不斷改變進(jìn)給速度的場(chǎng)合，如模具，渦輪盤(pán)以及航天航空器的輪廓加工等?；?滑鞍除了有與定梁或者升降梁龍門(mén)加工中心相同的置于橫梁的前方以外，還有置于衡量中間構(gòu)成對(duì)稱(chēng)的箱套箱結(jié)構(gòu)，它具有更好的動(dòng)態(tài)性能，但設(shè)計(jì)時(shí)要求注意操作的可接進(jìn)行，可靠性和安全性。圖1.1 動(dòng)橋式龍門(mén)鏜銑床結(jié)構(gòu)件圖1.2.2本課題提出的意義作為我國(guó)的支柱行業(yè)，機(jī)械制造業(yè)在其他行業(yè)發(fā)展迅猛的情況下，機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)型也變得更加緊迫。機(jī)床產(chǎn)業(yè)作為裝備制造業(yè)的主要支柱，對(duì)提高整個(gè)裝備制造業(yè)技術(shù)水平上起到了舉足輕重的作用。近年來(lái)，隨著我國(guó)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量的逐步提高，在國(guó)內(nèi)外的市場(chǎng)需求量也在逐步增加，這也讓我國(guó)機(jī)床行業(yè)在國(guó)際舞臺(tái)上逐漸站穩(wěn)了腳跟。我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)所掌握的五軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)較為成熟，并已經(jīng)具備了較為完善的商品進(jìn)入了國(guó)際市場(chǎng) 。我國(guó)數(shù)控機(jī)床的尖端產(chǎn)品的生產(chǎn)商具有一定的進(jìn)步，目前我國(guó)已經(jīng)具有可以提供網(wǎng)絡(luò)化，柔性化，集成化的數(shù)控機(jī)床。同時(shí)，我國(guó)也進(jìn)入世界高速數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)和的行列。我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)近年來(lái)推廣應(yīng)用CAD等信息技術(shù)，多數(shù)企業(yè)開(kāi)始計(jì)劃并已實(shí)施應(yīng)用了ERP,MRP和電子商務(wù)。但和發(fā)達(dá)國(guó)家比較，我國(guó)在該行業(yè)依舊處于落后地位，深層原因是長(zhǎng)期采用粗放型增長(zhǎng)模式，創(chuàng)新機(jī)制薄弱，在國(guó)際強(qiáng)手面前缺乏競(jìng)爭(zhēng)能力。以上提到，我國(guó)機(jī)床工具工業(yè)的廣大企業(yè)，經(jīng)過(guò)十年奮斗取得了巨大進(jìn)步。這些進(jìn)步都是實(shí)實(shí)在在的。但與此同時(shí)，我們又必須面對(duì)這樣一個(gè)嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)：國(guó)內(nèi)制造業(yè)急需的現(xiàn)代高效加工技術(shù)和裝備大部分依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)機(jī)床工具只占很少份額。在高端技術(shù)領(lǐng)域，更是進(jìn)口技術(shù)的一統(tǒng)天下。這兩種看似矛盾的情況同時(shí)存在，原因究競(jìng)何在？我認(rèn)為：我國(guó)機(jī)床工具行業(yè)盡管在一系列具體領(lǐng)域取得了明顯進(jìn)步，但就總體而言，仍然在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的軌道上運(yùn)行，沒(méi)有產(chǎn)生質(zhì)的變化，更沒(méi)有達(dá)到當(dāng)年發(fā)達(dá)國(guó)家轉(zhuǎn)軌變型時(shí)那種“脫胎換骨”的程度。行業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力沒(méi)有明顯提高，這就是落后的原因所在。從下面一組數(shù)據(jù)中可以非常清楚地看到這一點(diǎn)。2005年，我國(guó)生產(chǎn)機(jī)床45萬(wàn)臺(tái)，其中數(shù)控機(jī)床5.9萬(wàn)臺(tái)，都達(dá)到創(chuàng)記錄的高水平。但是，我們不能忽略一個(gè)數(shù)字，那就是普通機(jī)床年產(chǎn)量達(dá)到39.1萬(wàn)臺(tái)，仍然占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，產(chǎn)值數(shù)控化率不到35%(日、美等國(guó)都在80%以上)。此外，在國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床中，有70%還是經(jīng)濟(jì)型的低端產(chǎn)品，整體層次還很低。 為改變這種現(xiàn)狀，我們必須深刻理解和認(rèn)真落實(shí)“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的偉大論斷，大力加強(qiáng)數(shù)控領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，努力研究具有中國(guó)特色的實(shí)用的先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，逐步建立自己獨(dú)立的、先進(jìn)的技術(shù)體系。在此基礎(chǔ)上大力發(fā)展符合中國(guó)國(guó)情的數(shù)控產(chǎn)品，從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類(lèi)齊全的數(shù)控機(jī)床整機(jī)的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這樣，才不會(huì)被國(guó)外牽著鼻子，永遠(yuǎn)受別人的制約，才有可能用先進(jìn)、實(shí)用的數(shù)控產(chǎn)品去收復(fù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，打開(kāi)國(guó)際市場(chǎng)，使中國(guó)的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在21世紀(jì)走在世界的前列，于是便有了該課題提出的意義。1.3 本課題研究的主要任務(wù)機(jī)床主軸是機(jī)床在加工時(shí)直接帶動(dòng)刀具或工件進(jìn)行切削和表面形成運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸, 其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括主軸及與其直接有關(guān)的軸承、轉(zhuǎn)動(dòng)件和其他相關(guān)件等。主軸是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵 部件, 對(duì)加工質(zhì)量的影響極其明顯, 因此, 對(duì)它的要求很高。這些要求是: 1) 精度高。主軸的徑向跳動(dòng)和軸向跳動(dòng)小, 軸心線的回轉(zhuǎn)精度高。 2）剛度高。主軸的靜剛度和動(dòng)剛度高, 在切削力作用下變形小。 3）振動(dòng)小。由主軸電機(jī)、齒輪和軸承等高速旋轉(zhuǎn)的不平衡引起的振動(dòng)小。 4）熱變形小。主軸由電機(jī)、齒輪傳動(dòng)、軸承、離合器和壓力油等引起的溫升和熱位移小。 5）噪聲小。由電機(jī)、齒輪傳動(dòng)和軸承等引起的噪聲小。以上5 點(diǎn)要求是為了保證零件加工的高精度、高表面粗糙度、高效率和好的操作環(huán)境所 需要的GMD200動(dòng)橋式龍門(mén)數(shù)控銑鉆床采用模塊化設(shè)計(jì)，主軸箱可以選擇1到兩個(gè)，本設(shè)計(jì)選用一個(gè)，工作臺(tái)長(zhǎng)度可以根據(jù)要求達(dá)到200m，主要用于航空航天，汽車(chē)，紡織機(jī)械等通用機(jī)械產(chǎn)業(yè)的大型零件的加工處理?？梢酝瓿摄娖矫?，鉆孔，擴(kuò)孔，絞孔等工序加工。該機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，改變了工作模式，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，是未來(lái)市場(chǎng)中的一批黑馬。本課題的任務(wù)主要是通過(guò)對(duì)主軸系統(tǒng)的改型設(shè)計(jì)，提高加工精度，提高加工刀具的剛，減小加工時(shí)的震動(dòng)，提高使用壽命，減小變形量，降低噪音等。1.4可行性分析數(shù)控銑床機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：1） 高剛度和高抗震性，銑床剛度反映了銑床結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。為滿(mǎn)足數(shù)控銑床高速度、高精度、 高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動(dòng)化的要求，與普通機(jī)床相比，數(shù)控銑床應(yīng)有更高的靜、動(dòng)剛度，更好的抗震性。2） 減少銑床熱變形的影響，銑床熱變形是影響銑床加工精度的主要影響因素之一。由于數(shù)控銑床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度遠(yuǎn)高于普通銑床，在切削過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱，從而發(fā)生熱變形，嚴(yán)重影響了加工精度。3） 傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，數(shù)控銑床的主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是用交流、直流電動(dòng)機(jī)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樗麄冋{(diào)速范圍大，并可無(wú)極調(diào)速，這樣使傳統(tǒng)大為簡(jiǎn)化，箱體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。4） 高傳動(dòng)效率和無(wú)間隙傳動(dòng)裝置，數(shù)控銑床在高進(jìn)給速度下，工作要求平穩(wěn)，有高定位精度。因此，對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置和元件要有高壽明、高剛度、無(wú)間隙、高靈敏度和低摩擦阻力的特點(diǎn)。5）低摩擦因數(shù)的導(dǎo)軌，要求導(dǎo)軌在高速進(jìn)給時(shí)不振動(dòng)，低速時(shí)不爬行，具有很高的靈敏度，耐磨性要高，精度保持性要好。數(shù)控銑床主要機(jī)械部件包括底座、滑鞍、工作臺(tái)、立柱、主軸箱箱體等,它們的剛度等影響著數(shù)控機(jī)床的幾何精度和加工精度,所以對(duì)數(shù)控銑床工作臺(tái)，滑鞍設(shè)計(jì)對(duì)我認(rèn)識(shí)機(jī)床有重要的意義。本次設(shè)計(jì)的參考對(duì)象為GMD200動(dòng)橋式龍門(mén)數(shù)控銑鉆床。GMD200銑鉆床最大的特點(diǎn)是布局合理、結(jié)構(gòu)特別緊湊，很多的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有新意。我本次對(duì)加工中心主軸箱的改型設(shè)計(jì)是將由以前的鉆，銑兩種功能提升到鏜，銑，鉆三種功能。不僅能完成平面，而且能一次性完成孔的各種加工工藝，大大增加了加工范圍。對(duì)于加工能力而言，將主軸輸出的扭矩提高，可以在一定程度上提高加工能力。第二章 主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)參數(shù) 使用年限：10年 ； 每天工作時(shí)間：16小時(shí)載荷性質(zhì)： 重載轉(zhuǎn)速范圍N：806000 r/min計(jì)算轉(zhuǎn)速：=350r/min，最大轉(zhuǎn)數(shù)：=6000 r/min 最大輸出扭矩 T= 600Nm最大鉆孔直徑：50mm2.2 主軸箱體方案設(shè)計(jì)2.2.1 加工中心主軸型號(hào)的選擇機(jī)床主軸是機(jī)床上帶動(dòng)工件或者刀具旋轉(zhuǎn)的軸。通常由主軸，軸承和傳動(dòng)件等組成主軸部件。除了刨床，拉床等主運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床外，大多數(shù)機(jī)床都有主軸部件。由于機(jī)床的功能各有不同，主軸部件的構(gòu)造同樣各式各樣，不過(guò)各種主軸部件都有一個(gè)共性，那就是在使用上都要求其具有與該機(jī)床工作性能相匹配的回轉(zhuǎn)精度，耐磨性，穩(wěn)定性，抗震性和剛度，此外還要求溫升低，熱變形小等特點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)上也要求能夠完善解決工件或者刀具的定位裝夾，主軸及軸承的定位，軸承間隙的調(diào)整以及潤(rùn)滑，密封等問(wèn)題，來(lái)適應(yīng)主軸高速化，高精度化的發(fā)展趨勢(shì)。綜合考慮選擇臺(tái)灣方技有限公司生產(chǎn)的FD3-55型龍門(mén)加工中心主軸。產(chǎn)品規(guī)格：最大鉆孔直徑：50mm最大夾持：ER16-10,JT1-6.5,JT2-10馬力：0.37KW-2P,4P,220V/380V極限轉(zhuǎn)速：6000rpm重量20KG總行程：550mm切削行程：25mm or 50mm氣缸直徑：50mm傳動(dòng)皮帶：189J，201J2.2.2 電機(jī)型號(hào)的選擇由于GM200銑鉆床選用西門(mén)子公司的840D型主軸電機(jī)，考慮到總體兼容性的問(wèn)題，決定采用西門(mén)子公司的主軸電機(jī)。綜合考慮工作情況，功率損失等影響，進(jìn)行Siemens電機(jī)的樣本比對(duì),在圖2.1中最終決定選用總體性能較為合適的1PH7133型龍門(mén)加工中心專(zhuān)用電機(jī)。 圖2.1 Siemens 部分電機(jī)參數(shù)表主要技術(shù)參數(shù)：已知最大轉(zhuǎn)矩600NM，由公式（2.1）可知所選電機(jī)符合工作要求。2.2.3 電機(jī)主軸軸頸的確定按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，初選軸頸。 根據(jù)公式（2.2） 查表8-2選擇35號(hào)鋼A0取135，則有：對(duì)軸頸增大1-1.5倍最后由表查得標(biāo)準(zhǔn)軸頸40mm；高速輸入軸的直徑按與其相聯(lián)的電動(dòng)機(jī)軸的直徑D估算，d=（0.8 查表選擇軸端滾動(dòng)軸承為深溝球軸承：61912GB/T276-1994 d=60mm D85mm B=13mm。2.2.4 電機(jī)轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)所給技術(shù)參數(shù)分別擬定分級(jí)變速箱的變速公比和分級(jí)變速箱的變速級(jí)數(shù)。由設(shè)計(jì)參數(shù)的技術(shù)要求可知道主軸恒功率（2.3）根據(jù)已知電機(jī)特性確定電機(jī)的調(diào)速范圍（2.4） （2.5）可以選取的值一般為二到四級(jí)，當(dāng)取3時(shí)，=2.75；當(dāng)取4時(shí)，=1.99 2。=時(shí)為最佳，因此兩者越近越好，綜上可以選擇 取4。確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：375rpm ； 750rpm ；1500rpm ; 3000rpm ；6000rpm繪制轉(zhuǎn)速圖2.2：結(jié)構(gòu)式為4= 圖2-2 轉(zhuǎn)速圖2.2.5 加工中心變速箱總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的加工中心變速箱總體結(jié)構(gòu)如圖2-3所示變速箱由Siemens-1PL186型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由于啟動(dòng)功率較大，且根據(jù)實(shí)際工作要求和設(shè)備安全性考慮，從電機(jī)主軸到變速箱第一根軸之間用帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的降速傳遞。同時(shí)，為了降低效率損失以及傳動(dòng)的準(zhǔn)確性，選用梯形同步帶傳動(dòng)。主軸箱由四根軸組成，共有四對(duì)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)升，降速輸出。變速機(jī)構(gòu)利用軸心拉桿式操縱機(jī)構(gòu)，由液壓缸來(lái)提供主軸換到裝置及軸心拉桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源，好處在于可以節(jié)省一部分油液，由液壓泵來(lái)提供。該變速箱采用了滑移齒輪進(jìn)行變速，這種變速裝置的變速范圍大，變速的級(jí)數(shù)也多，變速方便，可以在交大的變速范圍內(nèi)可傳遞交大的功率和轉(zhuǎn)矩，不工作的齒輪不捏合，因此空載功率損失小。不過(guò)變速箱的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，為了使得滑移齒輪容易進(jìn)入嚙合，一般多采用圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)性不如斜齒輪。圖2.1 加工中心主軸簡(jiǎn)圖2.3 主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.3.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)電機(jī)主軸傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)的方式大致可以分為有變速功能的傳動(dòng)以及固定變速傳動(dòng)方式。所謂的有變速功能的傳動(dòng)，就是將主軸當(dāng)作傳動(dòng)變速組，常用的變速副為滑移齒輪組。為了保證主軸傳動(dòng)精度和動(dòng)平衡，可以將固定齒輪裝于主軸上或者主軸上裝換擋離合器，這類(lèi)傳動(dòng)副多裝于支承中間。一般多用于不頻繁的變速，可用交換齒輪塔輪結(jié)構(gòu)等，次時(shí)變速傳動(dòng)副多裝與主軸尾端。所謂的固定變速傳動(dòng)方式，就是將主軸運(yùn)動(dòng)速度或者扭矩調(diào)整到適當(dāng)范圍?？紤]受力和安裝，調(diào)整的方便，固定傳動(dòng)組合可以裝在兩支承外，盡量靠近某一支承，以此減少對(duì)主軸的彎矩作用，或者采用卸荷機(jī)構(gòu)。常用的傳動(dòng)方式有齒輪傳動(dòng)，帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)等。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)綜合考慮之后，選用固定變速傳動(dòng)方式中的帶傳動(dòng)來(lái)傳動(dòng)電機(jī)主軸的扭矩和運(yùn)動(dòng)。 1) 計(jì)算功率 由表6.1-62查得 (2.6)1） 選定帶型和節(jié)距，根據(jù) 由圖6.1-20確定為H型，節(jié)距2） 小帶輪齒數(shù)3） 小帶輪節(jié)圓直徑 (2.7)由表6.1-67可知 (2.8)5) 大齒輪齒數(shù) (2.9) 取大齒輪齒數(shù)為466）大帶輪節(jié)圓直徑 (2.10)由表6.1-67查得 (2.11)7）帶速v (2.12)8）初定軸間距(2.13) 取得軸間距為300mm9）帶長(zhǎng)及齒數(shù)(2.14) 由表6.1-58查得應(yīng)選用帶長(zhǎng)代號(hào)為420的H型同步帶，其節(jié)線長(zhǎng) ， 節(jié)線長(zhǎng)上的齒數(shù)為84。10）實(shí)際軸間距a 此結(jié)構(gòu)的軸間距可調(diào)整(2.15)11）小帶輪嚙合齒數(shù)(2.16)12)基本額定功率由表6.1-65查得根據(jù)公式(2.17)13) 所需帶寬 (2.18) 由表6.1-64查得XH型帶 查表6.1-59最終確定帶寬帶號(hào)300-H型14）帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸： 傳動(dòng)選420H-300梯形同步帶 2.4齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)2.4.1 軸上的第一組嚙合齒輪1） 材料選擇小齒輪材料選用40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度250280HBS。大齒輪材料選用ZG310-560，正火處理，齒面硬度162185HBS。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 查圖5-17得 允許有一定的點(diǎn)蝕。由式5-29得取按齒面硬度250HBS和262HBS 由圖5-16(b)得計(jì)算需用接觸應(yīng)力由于2） 按齒面接觸長(zhǎng)度確定中心距小齒輪轉(zhuǎn)矩: 初取 減速運(yùn)動(dòng)u=i=1.76 由式5-14計(jì)算 (2.19)由式5-8計(jì)算中心距:(2.20) 取中心距a=170mm估算模數(shù)由表5-7取圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3齒數(shù)(2.21)齒輪分度圓直徑：(2.22) 齒輪齒頂圓直徑：(2.23) 齒輪基圓直徑: (2.24) 圓周速度： (2.25)由表5-6選出齒輪精度為7級(jí)3） 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)由表5-3取由圖5-4（a）按7級(jí)精度和(2.26)得齒寬b=由圖5-7（a）按由表5-4 由式5-4計(jì)算載荷系數(shù)(2.27)齒頂壓力角(2.28) (2.29)由式5-13計(jì)算(2.30)由式5-17計(jì)算齒面接觸應(yīng)力：(2.31)4） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按由圖5-15得由式5-23計(jì)算(2.32)由圖5-16(b)得由圖5-15得由式（5-23）有取由式5-31計(jì)算許用應(yīng)力(2.33)由式5-24計(jì)算齒根彎曲疲勞應(yīng)力(2.34)5)齒輪主要幾何參數(shù)： 齒寬2.4.2 軸上的第二組嚙合齒輪5） 材料選擇小齒輪材料選用40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度250280HBS。大齒輪材料選用ZG310-560，正火處理，齒面硬度162185HBS。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 查圖5-17得 允許有一定的點(diǎn)蝕。由式5-29得取按齒面硬度250HBS和262HBS 由圖5-16(b)得計(jì)算需用接觸應(yīng)力由于6） 按齒面接觸長(zhǎng)度確定中心距大齒輪轉(zhuǎn)矩: 初取 減速運(yùn)動(dòng)u=i=0.88 由式5-14計(jì)算 (2.19)由式5-8計(jì)算中心距: (2.20)取中心距較大值a=174mm估算模數(shù)由表5-7取圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3齒數(shù)(2.21) 齒輪分度圓直徑：(2.22) 齒輪齒頂圓直徑：(2.23) 齒輪基圓直徑: (2.24) 圓周速度： (2.25)由表5-6選出齒輪精度為7級(jí)7） 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)由表5-3取由圖5-4（a）按7級(jí)精度和(2.26)得齒寬b=由圖5-7（a）按由表5-4 由式5-4計(jì)算載荷系數(shù)(2.27)齒頂壓力角(2.28) (2.29)由式5-13計(jì)算(2.30)由式5-17計(jì)算齒面接觸應(yīng)力：(2.31)8） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按-14得：由圖5-15得由式5-23計(jì)算 (2.32)由圖5-16(b)得由圖5-15得由式（5-23）有取由式5-31計(jì)算許用應(yīng)力(2.33)由式5-24計(jì)算齒根彎曲疲勞應(yīng)力(2.34)(2.34)5)齒輪主要幾何參數(shù)： 齒寬2.4.3 軸上的第一組嚙合齒輪9） 材料選擇小齒輪材料選用40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度250280HBS。大齒輪材料選用ZG310-560，正火處理，齒面硬度162185HBS。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 查圖5-17得 允許有一定的點(diǎn)蝕。由式5-29得取按齒面硬度250HBS和262HBS 由圖5-16(b)得計(jì)算需用接觸應(yīng)力由于10) 按齒面接觸長(zhǎng)度確定中心距小齒輪轉(zhuǎn)矩: 初取 減速運(yùn)動(dòng)u=i=2 由式5-14計(jì)算 (2.19)由式5-8計(jì)算中心距: (2.20)取中心距a=190mm估算模數(shù)由表5-7取圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3齒數(shù)(2.21) 齒輪分度圓直徑：(2.22) 齒輪齒頂圓直徑：(2.23) 齒輪基圓直徑: (2.24) 圓周速度： (2.25)由表5-6選出齒輪精度為8級(jí)11) 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)由表5-3取由圖5-4（a）按7級(jí)精度和(2.26)得齒寬b=由圖5-7（a）按由表5-4 由式5-4計(jì)算載荷系數(shù)(2.27)齒頂壓力角(2.28) (2.29)由式5-13計(jì)算(2.30)由式5-17計(jì)算齒面接觸應(yīng)力：(2.31)12) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按由圖5-15得由式5-23計(jì)算(2.32)由圖5-16(b)得由圖5-15得由式（5-23）有取由式5-31計(jì)算許用應(yīng)力(2.33)由式5-24計(jì)算齒根彎曲疲勞應(yīng)力(2.34)(2.34)5)齒輪主要幾何參數(shù)： 齒寬2.2.4 軸上的第二組嚙合齒輪1）材料選擇小齒輪材料選用40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度250280HBS。大齒輪材料選用ZG310-560，正火處理，齒面硬度162185HBS。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 查圖5-17得 允許有一定的點(diǎn)蝕。由式5-29得取按齒面硬度250HBS和262HBS 由圖5-16(b)得計(jì)算需用接觸應(yīng)力由于10) 按齒面接觸長(zhǎng)度確定中心距小齒輪轉(zhuǎn)矩: 初取 減速運(yùn)動(dòng)u=i=0.5 由式5-14計(jì)算 (2.19)由式5-8計(jì)算中心距: (2.20)取中心距為較大值a=190mm估算模數(shù)由表5-7取圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3齒數(shù)(2.21) 齒輪分度圓直徑：(2.22) 齒輪齒頂圓直徑：(2.23) 齒輪基圓直徑: (2.24) 圓周速度： (2.25)由表5-6選出齒輪精度為7級(jí)11) 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)由表5-3取由圖5-4（a）按7級(jí)精度和(2.26)得齒寬b=由圖5-7（a）按由表5-4 由式5-4計(jì)算載荷系數(shù)(2.27)齒頂壓力角(2.28) (2.29)由式5-17計(jì)算齒面接觸應(yīng)力：由式5-13計(jì)算(2.30)(2.31)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按由圖5-15得由式5-23計(jì)算(2.32)由圖5-16(b)得由圖5-15得由式（5-23）有取由式5-31計(jì)算許用應(yīng)力(2.33)由式5-24計(jì)算齒根彎曲疲勞應(yīng)力(2.34)。5)齒輪主要幾何參數(shù)： 齒寬2.4.5 第軸嚙合齒輪第軸與第軸的嚙合之輪是純等速傳動(dòng)嚙合齒輪,以第軸最低轉(zhuǎn)速 350rpm確定尺寸參數(shù)。1）材料選擇小齒輪材料選用40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度250280HBS。大齒輪材料選用ZG310-560，正火處理，齒面硬度162185HBS。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 查圖5-17得 允許有一定的點(diǎn)蝕。由式5-29得取按齒面硬度250HBS 由圖5-16(b)得計(jì)算需用接觸應(yīng)力12) 按齒面接觸長(zhǎng)度確定中心距小齒輪轉(zhuǎn)矩: 初取 減速運(yùn)動(dòng)u=i=0.5 由式5-14計(jì)算 (2.19)由式5-8計(jì)算中心距: (2.20)取中心距a=142mm綜合考慮之后取188mm估算模數(shù)由表5-7取圓柱齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3齒數(shù)(2.21)取齒數(shù)63 齒輪分度圓直徑： (2.22)齒輪齒頂圓直徑：(2.23)齒輪基圓直徑: (2.24)圓周速度:(2.25)由表5-6選出齒輪精度為9級(jí)13) 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)由表5-3取由圖5-4（a）按7級(jí)精度和(2.26)得齒寬b=由圖5-7（a）按由表5-4 由式5-4計(jì)算載荷系數(shù)(2.27)齒頂壓力角(2-28) (2.29)由式5-17計(jì)算齒面接觸應(yīng)力：由式5-13計(jì)算(2.30)(2.31)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按由圖5-15得由式5-23計(jì)算(2.32)由圖5-16(b)得由圖5-15得由式（5-23）有取由式5-31計(jì)算許用應(yīng)力(2.33)由式5-24計(jì)算齒根彎曲疲勞應(yīng)力(2.34)5)齒輪主要幾何參數(shù)： 齒寬2.5軸的尺寸設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核2.5.1 軸的尺寸設(shè)計(jì)1) 第軸受力圖 參考文獻(xiàn) Siemens,2006.Synchronous and asynchronous servomotors for SIMOVERT MASTERDRIVES.Catalog DA 65.3.2006 黃秋波等，2008.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).北京.科學(xué)出版社 孔志禮等，2012.機(jī)械設(shè)計(jì).北京.科學(xué)出版社 聞邦椿，2013.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，第五版.北京.機(jī)械工業(yè)出版社 李光，2002.中國(guó)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)預(yù)測(cè)與沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)發(fā)展戰(zhàn)略研究.大連理 工大學(xué)F426.4 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