單面雙軸專用銑床—滑套、主軸、齒輪5、6的設(shè)計(jì)和校核

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xxx 機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文題目:單面雙軸專用銑床—滑套、主軸、齒輪 5、6 的設(shè)計(jì)和校核系 部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械制造及自動(dòng)化班 級(jí)： 機(jī)制 114 學(xué)生姓名： xxx _學(xué) 號(hào)： _指導(dǎo)教師： xxx 年 04 月 20 日目錄緒論1第 1 章 總體方案論證.21.1 機(jī)床說(shuō)明21.2 機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖21.3 機(jī)床電氣控制的選擇21.4 液壓系統(tǒng)的選擇3第 2 章 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì).42.1 工作進(jìn)給電機(jī)傳動(dòng)選擇42.2 擬定傳動(dòng)方案的任務(wù)42.3 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配.52.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5 第 3 章齒輪 5、6 的設(shè)計(jì)與校核.73.1 選擇齒輪材料、熱處理、齒面硬度、精度等級(jí)及齒數(shù)73.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)73.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)93.4 幾何圖形計(jì)算11 第 4 章軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及計(jì)算134.1 初步估算軸的最小直徑134.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)134.3 軸的受力分析以及軸的校核14第 5 章銑削頭的設(shè)計(jì).185.1 銑削頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).185.2 主軸的設(shè)計(jì).195.3 滑套的設(shè)計(jì).23結(jié)論24參考文獻(xiàn)25致謝26摘 要.4關(guān)鍵詞4Abstract4KeyWords1 緒論學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)一定簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的機(jī)械是我們大學(xué)三年來(lái)學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容，在臨畢業(yè)之際我和班里幾位同學(xué)一起設(shè)計(jì)了這臺(tái)單面兩軸專用銑床的總體設(shè)計(jì)，指導(dǎo)老師是一位來(lái)自河南第一工具廠的老師，她教導(dǎo)我們?nèi)绾卧鯓硬拍茉O(shè)計(jì)好一臺(tái)能夠被使用的機(jī)床，在這個(gè)過(guò)程中，我們也受益匪淺。銑床是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門得到廣泛應(yīng)用，它主要由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)部分、移動(dòng)臺(tái)、夾具以及底座五部分組成，構(gòu)造簡(jiǎn)單而又能滿足加工質(zhì)量。設(shè)計(jì)是以河南第一工具廠自行設(shè)計(jì)的單面兩軸專用銑床技術(shù)資料為基礎(chǔ)，結(jié)合其廠內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)資料的完成，主要介紹專用銑床部件的設(shè)計(jì)，包括選材、檢驗(yàn)、校核等部分。由于編者水平有限，時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中不足之處在所難免，懇求各位老師批評(píng)指正。1 摘要:在河南第一工具廠的指導(dǎo)老師幫助下設(shè)計(jì)關(guān)于單面兩軸專用銑床，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：課題來(lái)源及現(xiàn)實(shí)意義，機(jī)床整體設(shè)計(jì)和相關(guān)圖表內(nèi)容。其中涉及到機(jī)械制造及自動(dòng)化專業(yè)的各科專業(yè)課程，包機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造工藝學(xué)、材料力學(xué)、工程力學(xué)等。設(shè)計(jì)內(nèi)容以機(jī)械傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)、移動(dòng)臺(tái)的設(shè)計(jì)、夾具的設(shè)計(jì)、銑削頭的設(shè)計(jì)計(jì)算為主。設(shè)計(jì)包含設(shè)計(jì)的整個(gè)流程，涉及了與專業(yè)結(jié)核性較強(qiáng)的課題。銑床設(shè)計(jì)是一個(gè)綜合機(jī)械生產(chǎn)全面性課題，培養(yǎng)了自己的綜合能力、自學(xué)能力，從而適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的需要與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展需要。關(guān)鍵詞：銑床 機(jī)械設(shè)計(jì) 花鍵 主軸Abstract：The design specification is on the hot-rolled cone stalk twist drill designed to improve aircraft design including: subject sources and practical significance, the overall design of machine tools and related charts content. Relating to the mechanical manufacturing and automation professional subjects professional courses, including mechanical design basis for modern mechanical design, machinery manufacturing technology, material mechanics and engineering mechanics. Design elements to design mechanical transmission, a rolling mill structure, lubrication and transmission designs, transmission parts of the design and calculation based. Design includes the design of the entire process, involving a tuberculosis strong and professional issues. Mill improved design is a comprehensive integrated production machinery subject to cultivate their comprehensive ability, self-learning ability to adapt to the needs of the community and the future of science and technology development needs.1 KeyWords：Hot-mechanical mechanical design0第 1 章機(jī)床的總體說(shuō)明1.1 機(jī)床說(shuō)明這個(gè)機(jī)床是單面兩軸專用銑床，它是主要用于加工缸體零件的機(jī)床，通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)傳送動(dòng)力，通過(guò)減速機(jī)的齒輪組來(lái)改變傳動(dòng)力矩，最后通過(guò)銑削頭的主軸來(lái)帶動(dòng)銑刀的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)加工零件。1.2 機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖圖 1-1 機(jī)床的總體圖1.3 機(jī)床電氣控制的選擇機(jī)床采用電動(dòng)控制，三相電動(dòng)機(jī)可以很簡(jiǎn)單的控制工作時(shí)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，所以在機(jī)床的電氣控制方面選擇 PLC 控制機(jī)床。PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)1數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。它具有高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、功能強(qiáng)、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價(jià)格便宜的特點(diǎn)。因此本機(jī)床的電氣采用 PC 機(jī)控制。1.4 液壓系統(tǒng)的選擇機(jī)床在運(yùn)行時(shí)有時(shí)需要保持電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，而不允許主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)時(shí)候一般都需要有壓力作用在主軸上面。一般情況下這樣的壓力機(jī)構(gòu)有兩種，一個(gè)是機(jī)械式手動(dòng)控制，一個(gè)是液壓式控制系統(tǒng)，在這里我選擇的是液壓式控制系統(tǒng)。使用液壓夾具的主要優(yōu)勢(shì)是能節(jié)省夾緊和松卸工件時(shí)所花的大量的時(shí)間。傳統(tǒng)的機(jī)械夾具在松開(kāi)和夾緊工件時(shí)都要費(fèi)力的用扳手旋擰螺母和移動(dòng)壓板。然而液壓夾具只需要通過(guò)控制油路的通斷就可實(shí)現(xiàn)夾具的完整的順序動(dòng)作控制。有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明液壓夾緊相比機(jī)械夾緊節(jié)省 90%~95%的時(shí)間，縮小了生產(chǎn)循環(huán)周期，從而增加了產(chǎn)量也就意味著降低了成本。 液壓夾具系統(tǒng)的第二項(xiàng)重要特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)非常高的定位精度。關(guān)鍵在于夾緊力在定位和夾緊過(guò)程中保持恒定不變。從而確保了同一道工序下的加工質(zhì)量一致性，即提高重復(fù)精度，故此由于變形造成的廢品率將會(huì)微乎其微。成批零部件的互換性也會(huì)達(dá)到理想的指標(biāo)。然而這一點(diǎn)幾乎是機(jī)械夾具無(wú)法做到的。在針對(duì)無(wú)法設(shè)定剛性支撐或加工薄壁零件時(shí)，液壓輔助支撐是最佳的選擇。它可以在任意的位置對(duì)工件產(chǎn)生支撐力，起到輔助定位的作用，尤其對(duì)于非加工表面的支撐定位更是非它莫屬，有力的解決了困擾我們的過(guò)定位問(wèn)題。 液壓夾具的第三個(gè)優(yōu)勢(shì)就是最適合加工零件擺放緊湊和采用手動(dòng)夾緊時(shí)空間受限制的場(chǎng)合，這是流體控制得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。這就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)零件在一個(gè)夾具體上同時(shí)裝夾和加工。所以本設(shè)計(jì)毫無(wú)疑問(wèn)的選擇液壓夾緊。2第 2 章 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)的任務(wù)是擬定傳動(dòng)方案、選擇電動(dòng)機(jī)、確定總傳動(dòng)比并合理分配傳動(dòng)比以及計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，為各級(jí)傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)、裝配圖設(shè)計(jì)作準(zhǔn)備。2.1 工作進(jìn)給電機(jī)傳動(dòng)選擇選擇齒輪傳動(dòng)在扭矩輸出方面沒(méi)有其他的傳動(dòng)方式可以超過(guò)，因此一般要求極高扭矩輸出的情況下使用?？梢酝ㄟ^(guò)齒輪組的切換得到不同的轉(zhuǎn)速比，從而適應(yīng)更廣泛的加工需求。大、中型數(shù)控機(jī)床采用這種變速方式。通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時(shí)對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求。而帶傳動(dòng)通常是減速傳動(dòng)，以期用較小的電機(jī)獲得更好的低速性能，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速比的切換。高端鏜銑類數(shù)控設(shè)備上已經(jīng)很少看到這種傳動(dòng)方式了。主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的機(jī)床。根據(jù)本設(shè)計(jì)和生產(chǎn)要求選擇齒輪傳動(dòng)。2.2 擬定傳動(dòng)方案的任務(wù)傳動(dòng)方案一般用運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖表示。擬定傳動(dòng)方案就是根據(jù)工作機(jī)的功能要求和工作條件，選擇合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型，確定各類傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置順序以及各組成部分的聯(lián)接方式，繪出傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 2-1。3圖 2-1 減速機(jī)示意圖2.2.1 選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型由于負(fù)載比較大，考慮緩沖吸振及過(guò)載保護(hù)問(wèn)題，第一級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)選用彈性聯(lián)軸器，又因?yàn)閭鬟f功率教大，考慮較高效地傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)緊湊的要求，隨后的幾級(jí)傳動(dòng)選用閉式齒輪傳動(dòng)和交換齒輪。2.2.2 多級(jí)傳動(dòng)的合理布置傳動(dòng)裝置需要選用不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以多級(jí)傳動(dòng)方式組成。其中傳動(dòng)能力較小的聯(lián)軸器布置在高速級(jí)，有利于整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)緊湊、勻稱。同時(shí)，聯(lián)軸器傳動(dòng)布置在高速級(jí)有利于發(fā)揮其傳動(dòng)平穩(wěn)、緩沖吸振、減少噪聲的特點(diǎn)，而閉式齒輪傳動(dòng)布置在速度較低的軸上。2.2.3 選擇電動(dòng)機(jī)選擇電機(jī) Y225M-6 型臥式電動(dòng)機(jī)，額定功率為 30KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速為 980 r/min，見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 【1】 。安裝 D=55，螺栓直徑 M12，見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 【1】 。2.3 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配2.3.1 計(jì)算總傳動(dòng)比由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 和輸出的的轉(zhuǎn)速 可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為：mnn?，取 i=103.91058?wi傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比是各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積，即。78563412.ii2.3.2 合理分配各級(jí)傳動(dòng)比初選 。4.2,1,,78563412??ii2.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 【1】 得：閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率為 0.96～0.98，選 ,聯(lián)0.97??齒軸器傳動(dòng)效率為 0.99～0.995，選 ,滾動(dòng)軸承 。9.01??9.02??2.4.1 各軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)4#0min980n0r?#1i421i#2in590n342ri?# mi21562i#4in04.n7834ri?2.4.2 各軸輸入功率 ()PKW各軸輸入功率分別為： 7.29.0301d# ????KWP52.8120齒 39.581#齒 0.67903732 ???齒?KP25643#齒2.4.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 T?（ Nm）各軸輸入轉(zhuǎn)矩分別為：m42.8907.95n0# ????N.5.211# ?PT6.10743950n922# ?????Nm.25.633# ?PT5m297.45106.59n5044# ????NPT第 3 章 齒輪 5、6 的設(shè)計(jì)與校核3.1 選擇齒輪材料、熱處理、齒面硬度、精度等級(jí)及齒數(shù)（1)選擇精度等級(jí)銑削機(jī)床為一般工作機(jī)器，速度不高，故齒輪選用 8 級(jí)精度（2)選取齒輪材料、熱處理方法及齒面硬度雖傳遞功率較大，但轉(zhuǎn)速不高，選用軟齒面齒輪傳動(dòng)。齒輪選用便于制造且價(jià)格便宜的材料，小齒輪（齒輪 5）：45 鋼(調(diào)質(zhì)處理)，硬度為 250HBS；大齒輪（齒輪 6）：45 鋼(調(diào)質(zhì)處理)，硬度為 230HBS(3)選齒數(shù) Z1,Z2 Z1=31， u=1.06 ,Z2 =33。（4)選取螺旋角。 β =15o。因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后校核其彎曲疲勞強(qiáng)度。3.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)按參考文獻(xiàn)[機(jī)械設(shè)計(jì)]式 10-21，設(shè)計(jì)公式為3 21d21??????????????HEtt ZuTKd????（1）初選載荷系數(shù) t試選載荷系數(shù) 1.5t?（2）小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 T1小齒輪名義轉(zhuǎn)矩T1=1067.65 N m=1067650N mm??6（3）選取齒寬系數(shù) d?查參考文獻(xiàn)[2]，又知齒輪傳遞的功率不大，故選齒寬系數(shù) 0.25。（4）彈性系數(shù) EZ查參考文獻(xiàn)[2]，查取彈性系數(shù) 189.EaZMP?（5）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) H節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)由參考文獻(xiàn)[2]查詢得 02.()HZ??（6）接觸疲勞強(qiáng)度極限 、lim1H?li2由參考文獻(xiàn)[2]查得=500MPa, =460MPalim1H?li2（7）接觸應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 、1N設(shè)齒輪工作壽命為 10 年（每年工作 300 天） ，雙班制，由參考文獻(xiàn)[2]式 10-13 N1=60njLh， 得：N1=60n1jLh=60×245×1×（2×8×300×10）=7.056×10 8N2=N1/1.06=6.657×108（8） 接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 、1HNK2由參考文獻(xiàn)[2]查取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)=0.88， =0.91HNK2N（9）接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) S取失效概率為 1%，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù) =1S（10）計(jì)算許用接觸應(yīng)力由參考文獻(xiàn)[2]式 10-12 ，得??KNlim????MPaSHNH4018.501lim1??962li27????a427214021MPH??????（11）由參考文獻(xiàn)[2]查得 ，則 。,78.1a?.a 58.12??（12）試算小齒輪分度圓直徑 td（?? m43.169)427(06.158.20.u.d2332a1t1t ??????）（ HEZTK???13）計(jì)算圓周速度s/.53.94.16ndvtt?（14）計(jì)算齒寬 b 及模數(shù)，m ntb= m6.243.925.01???td?mnt= 8051cos6cos5?zt?h=2.25mnt=2.25× .8.73.142?hb（15）確定載荷系數(shù)由參考文獻(xiàn)[2]查取使用系數(shù) ；1?AK根據(jù) ，由參考文獻(xiàn)[2]查得動(dòng)載荷系數(shù) ；s/m17.2vt? 1.?VK直齒輪傳動(dòng)，齒間載荷分配系數(shù) ；4.Ha由參考文獻(xiàn)[2]查得齒向載荷分配系數(shù) 。81?故載荷系數(shù) 30.24??????HVAK（16）修正小齒輪分度圓直徑 。1dm98.5.1/3024.69/3tt1（17）計(jì)算模數(shù)。mn= .61cos0.5cosd51 ????z?3.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)8按參考文獻(xiàn)[2]式 10-5，設(shè)計(jì)公式為??3a215cosmFSadYzKT??????（1）計(jì)算載荷系數(shù)25.4.1.1?????Av（2）根據(jù)縱向重合度 ，由參考文71.05tan3.08.tan38.05 ???????zd獻(xiàn)[2]查得 Yβ =0.88。（3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 62.315cos3z1v????84.2v（4）查取齒形系數(shù)由參考文獻(xiàn)[2]查得；28.1a?FY06（5）查取應(yīng)力校正系數(shù)由參考文獻(xiàn)[2]查得；65.1?SaY2（6）彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 、1NY2由參考文獻(xiàn)[2]查得 ;12?FNK（7）彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) FS取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) =1.5（8）由參考文獻(xiàn)[2]查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的彎曲MPaFE4201??疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE3802??9由參考文獻(xiàn)[2]式 10-12 ，得??SKNlim???? a0.285.1401 MPaSKFEFN???3322（9）計(jì)算大小齒輪的 ,并加以比較。??FSaY?01347286501a???FS??9632aFSY?大齒輪的數(shù)值比較大。（10）設(shè)計(jì)計(jì)算??3a215cosmFSadYzKT??????= ??m37.501496.8.1.05cos67.223 ?????對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒面模數(shù)，取 mn=6,可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 d1 來(lái)計(jì)算齒數(shù)。于是由Z1 = =n?cosd3615cos98.20??取 Z1=33,Z2=33×1.06=35。3.4 幾何尺寸計(jì)算（1) 計(jì)算中心距 ????mmzan19.25cos263cos21??????將中心距圓整為 211mm。（2）按圓整后的中心距修正螺旋角????????152632)(zcosar1n?10因 值變化不大，故 、 、 等不必修正。????KHZ（3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑mmn9.20415cos63zd1????n.721?（4）計(jì)算齒輪寬度mdb2.519.2045.1????圓整后 ， 。mB501?2（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮到 2 軸的直徑設(shè)計(jì)，故設(shè)計(jì)小齒輪為軸齒輪，大齒輪選用輻板式結(jié)構(gòu)， 其他有關(guān)尺寸按推薦用的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，以小齒輪為例繪制工作圖如圖 2-1。圖 2-1 小齒輪零件圖11第 4 章軸的設(shè)計(jì)考慮到軸上的兩個(gè)齒輪分別是由軸的兩端裝拆，并且 2 軸上的齒輪與 3 軸上的齒輪不發(fā)生干涉現(xiàn)象，其中齒輪 6 一端除了采用軸環(huán)軸肩定位以外，另一端可以采用墊定位如果采用套筒定位的話，會(huì)使得零件之間的間距過(guò)大，這樣會(huì)增加結(jié)構(gòu)的重量，所以最好是采用圓螺母和止動(dòng)動(dòng)墊圈定位，圓螺母固定可靠，裝拆方便，可以承受較大的軸向力。4.1 初步估算軸的最小直徑選擇軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由參考文獻(xiàn)[2]表，于是得 ，故3/npCd?取 取最小直徑為 60mm??md 081.5632.14/30.261807????4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）擬定軸上零件的裝配方案圖 3-1 所示。（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度。1）裝軸承段：該段軸徑由滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈孔來(lái)決定，軸承 4 型號(hào)為圓錐滾子軸承30214，尺寸為 ，故取 =70mm， =168mm。5.26170d???BD1d1l122）此處存在軸肩知軸肩高度 ， =68mm， =4mm。d07.h?22l3）裝大齒輪 2 段：根據(jù)大齒輪設(shè)計(jì)尺寸，故 =85mm，已知齒輪輪轂的寬度為390mm，軸段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小，故 l3=63mm。4）齒輪的右端采用軸肩定位。軸肩高度 知 =83mm， =4mm。d07.h?44l5）過(guò)渡段：根據(jù)裝配關(guān)系，故 =90mm，l 5=36mm。5d6）齒輪的左端采用軸肩定位。軸肩高度 知 =86mm， =4mm。.44l7）裝軸承段（第 7 段）：該段軸徑由滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈孔來(lái)決定，軸承 5 型號(hào)為圓柱滾子軸承 NU216，尺寸為 ，故取 =80mm，軸段 3 的長(zhǎng)度5.31408d???BD7d由滾動(dòng)軸承寬度 B，取 =36mm。7l8）齒輪 5 段，根據(jù)齒輪 5 設(shè)計(jì)軸段，故 d8=80mm，長(zhǎng)度不長(zhǎng)于輪轂寬度，故l8=81.5mm。（3）軸上零件的周向固定齒輪與軸的周向固定采用平鍵聯(lián)接。同時(shí)為了保證帶輪與軸的良好對(duì)中性，根據(jù) =75mm 查文獻(xiàn) 【2】表 6-1 的平鍵截面 22x14x100，采用 H7/js6 的配合，滾動(dòng)3d軸承與軸的周向定位由過(guò)的配合來(lái)保證配合為 js6，螺母采用螺紋聯(lián)接 。（4）定向軸肩處的圓角半徑 R 的值見(jiàn)表 15-2。軸端倒角取 。?452?4.3 軸的受力分析以及軸的校核(1）作用在齒輪上的力作用在齒輪 5 的力 NFtt284575?r103a.645作用在齒輪 6 的力 t8576t?NFr3.05ra626（2）根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。在確定的軸承的支點(diǎn)位置 a=23mm，因此13作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距為 m17938432??L(3）計(jì)算支承反力 )()( 2511FFttAS?mL5.10732??NAS6943 NASB 36.17a45??在垂直面上 由 得?0M??LFFLBZ 824.179d214a5a3r514r ??求得 2311.176N5r4BZA??4A總支承反力：N681.3509722???BSZBAAF(4）畫(huà)出彎矩圖水平方向 AZAZMmNLFM,1.467293??BB ,3058垂直方向 LFAS.2411?mNMB73609.8572a/AS?4125/B??故 mNAZSA .02MBZB79.82??AZSA .012/// ?14mNMBZSB .537922/// ???彎矩圖如圖 3-2。圖 3-2 彎矩圖(5）軸的強(qiáng)度校核低速小齒輪剖面，因彎矩大有轉(zhuǎn)矩還有鍵槽引起的應(yīng)力集中，故低速小齒輪 5 剖面為危險(xiǎn)截面。 dtbw2)(1.04??對(duì)于單向轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，通常轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理，取折合系數(shù)為 ，對(duì)彎6.0??扭合成最大截面 C 左側(cè)剖面其中 ,d=80mm,M= ，T=T?????22TMca??dtbw2)(1.04??maxM215帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得 31.5MPa =60MPa，故安全。?ca???1-?(6）校核鍵的強(qiáng)度齒輪和軸的配合鍵 22x14x50, =75mm, ，求得 MPa3ddhl4pT?16.0p??查表 6-2 的 =100～120MPa 故強(qiáng)度足夠。??p?(7）校核軸承壽命查表 13-7 軸承 4 6287.96N?3368.0Fd軸承 5 11778.28N4向左NFaa52.723/??3/418ddF??因此左軸承被壓緊，右端被放松。故軸向力穩(wěn)定。軸承 3 = NaF52.178/4??ad軸承 4 =11778.28N因此軸承 5 為受載較大的軸承，按照軸承 5 計(jì)算故eFa??9.13pNFa.193287.01.3??=5018.36h38400h???????cnLh60故選擇的軸承滿足壽命要求。16第 5 章 銑削頭的設(shè)計(jì)5.1.銑削頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1.1 銑削頭材料選取和尺寸設(shè)計(jì)銑削頭箱體不需要大的工作載荷所以不對(duì)材料要求大的強(qiáng)度，選取一般鑄鐵即可根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)，以及人性化設(shè)計(jì)要求，取總長(zhǎng)為 1.6m 高度為 0.7m，寬為0.63m。5.1.2 銑削頭與傳動(dòng)軸的花鍵連接設(shè)計(jì)單軸兩面專用銑床的動(dòng)力由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)提供，通過(guò)軸和齒輪組的動(dòng)力傳動(dòng)來(lái)為工作傳提供動(dòng)力，所以由減速裝置的 IV 號(hào)軸和銑削頭的主軸傳動(dòng)連接部分用花鍵來(lái)銜接，如圖 5-1 所示。圖 5-1 主軸右端花鍵軸銑削頭上的花鍵采用內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)，矩形花鍵結(jié)構(gòu)，而且是動(dòng)連接。5.1.3 銑削頭的制動(dòng)方式選擇應(yīng)用于機(jī)械的制動(dòng)方式有兩種，分別是手動(dòng)控制和液壓控制，這里我選擇的是17液壓控制，因?yàn)闄C(jī)器的傳動(dòng)力比較大，使用液壓控制可以有很好的緩沖防止機(jī)器由于突然制動(dòng)而劇烈震動(dòng)，造成機(jī)器的損壞，同時(shí)液壓控制也有著精確，靈敏，快速的特點(diǎn)，可以常在頻繁的使用中保持很高的穩(wěn)定性所以，所以選擇液壓式控制。5.1.4 液壓控制圖示說(shuō)明如圖 5-2，液壓結(jié)構(gòu)為兩面對(duì)稱，當(dāng)需要對(duì)軸壓緊制動(dòng)時(shí)，液壓裝置開(kāi)始對(duì)軸施加壓力對(duì)軸抱緊，此時(shí)的兩側(cè)壓力大小是一樣的都是完全對(duì)稱的力，這樣才能保持主軸的平衡，同時(shí)使軸在壓力下無(wú)法運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)軸的制動(dòng)，如果不再需要制動(dòng)只需跳動(dòng)液壓閥門改變狀態(tài)即可，主軸在被施加壓力時(shí)，需要一層墊片來(lái)保護(hù)主軸的表面防止由于壓力導(dǎo)致主軸的表面被壓壞，出現(xiàn)劃痕從而出現(xiàn)機(jī)器運(yùn)行時(shí)放出噪音。5-2 液壓機(jī)構(gòu)示意圖5.1.5 銑削頭的工作說(shuō)明主軸的右端通過(guò)花鍵連接動(dòng)力軸，主軸獲得動(dòng)力來(lái)源開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng),主軸的左端通過(guò)內(nèi)鍵槽連接銑刀帶動(dòng)銑刀開(kāi)始工作，同時(shí)主軸也可以通過(guò)左右移動(dòng)來(lái)控制加工的范圍，通過(guò)液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作步驟的具體操作。5.1.6 銑削頭的日常維護(hù)由于銑削頭為鐵制品，所以需要防銹處理，出廠時(shí)進(jìn)行噴漆防銹處理，因?yàn)橛?8漆可以隔絕外界空氣，防止空氣中的水分和氧氣在長(zhǎng)時(shí)間的接觸中氧化腐蝕機(jī)器表面。同時(shí)在使用過(guò)程中盡量防潮，工作環(huán)境保持干燥環(huán)境，再半年進(jìn)行一次機(jī)器清理和噴漆維護(hù)。5.2 主軸的設(shè)計(jì)主軸指從發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)接受動(dòng)力并將它傳給其它機(jī)件的軸。 主軸亦稱“光軸”，是“主光軸”的簡(jiǎn)稱：在光具組中具有對(duì)稱性的直徑。如球鏡的主軸是通過(guò)鏡面中心與鏡面垂直的直線。透鏡或光軸光具組的主軸是各透鏡面中心的連線。該主軸在工作中需要一個(gè)滑套與其配合，因?yàn)闆](méi)有滑套的話主軸會(huì)直接與液壓機(jī)構(gòu)相接觸，那樣機(jī)器運(yùn)行的話很容易造成磨損，損壞機(jī)器所以一定要使用滑套來(lái)與主軸相配合。5.2.1 軸的尺寸設(shè)計(jì)銑削頭箱體中的主軸在工作運(yùn)行中，起著傳遞力矩，控制銑削頭工作位移的作用，相對(duì)于減速裝置中的幾根軸，該軸的受力也必須滿足工作需求，所以在預(yù)先設(shè)計(jì)尺寸時(shí)，需要對(duì)軸的尺寸設(shè)計(jì)的略微超過(guò)滿足需求的尺寸。圖 5-3 主軸根據(jù)銑削頭的箱體結(jié)構(gòu)和銑刀的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)主軸的尺寸，軸總長(zhǎng)為 1485mm，左端直徑最大處為 221mm 整個(gè)軸為階梯式軸直徑從左到右分別為221mm，165mm，160mm，155mm，150mm，140mm，120mm。每?jī)啥沃g都有退刀槽，每段的長(zhǎng)度分別為 65mm，95mm,113mm,55mm，619mm,,56mm，44mm，128mm,310mm。5.2.2 軸的材料選擇軸需要傳遞扭矩，所以需要滿足硬度要求，選取 45 號(hào)鋼。5.2.3 軸的維護(hù)19軸的日常使用中需要一定的保養(yǎng)，防止工作環(huán)境中有較多的灰塵，因?yàn)榛覊m會(huì)進(jìn)入機(jī)器關(guān)鍵部位造成機(jī)器的磨損，減損機(jī)器的壽命。由于液壓機(jī)構(gòu)要對(duì)主軸施加壓力，所以在主軸與壓力機(jī)構(gòu)之間的墊片需要經(jīng)常檢查防止由于墊片損壞導(dǎo)致機(jī)器損傷。5.2.4 主軸與銑刀座的連接軸的左端有一個(gè)錐度為 7:24 的內(nèi)接孔，用于安裝銑刀座，因?yàn)殂姷兜鬃菢?biāo)準(zhǔn)件，工廠里的銑刀都有這樣一個(gè)錐度的形狀，這樣也有利于定位安裝，使中心度更加精確，銑刀座的右端是一個(gè)截面為圓的長(zhǎng)柄正好安裝在主軸的中間圓孔，長(zhǎng)柄的右端在主軸的右端被一個(gè)螺母緊緊固定，這樣可以把銑刀完全固定，因?yàn)殂姷对诠ぷ髦幸┘臃浅４蟮牧?，很有可能?huì)導(dǎo)致銑刀的松動(dòng)，所以長(zhǎng)柄就起到了一個(gè)拉緊的作用，保護(hù)銑削頭能夠穩(wěn)定的工作，主軸的左端面與銑刀座的右端面用螺釘固定，這也是對(duì)銑刀座的固定，所以在日常生產(chǎn)中有必要經(jīng)常對(duì)這幾個(gè)關(guān)鍵部位進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)加工意外。5.2.5 主軸右端與傳動(dòng)齒輪的連接連接一般分為焊接，和鍵接，傳動(dòng)一般都用鍵接，當(dāng)傳動(dòng)力矩不是太大時(shí)，選用單鍵連接，而當(dāng)力矩很大時(shí)，為了保證傳動(dòng)穩(wěn)定，一般選取矩形花鍵連接，如下圖 5-4 所示。20圖 5-4 花鍵結(jié)合示意圖花鍵連接是由外花鍵和內(nèi)花鍵組成，花鍵連接是平鍵連接在數(shù)目上的發(fā)展，但是由于結(jié)構(gòu)形式和制造工藝的不同，與平鍵連接比較，花鍵連接在強(qiáng)度、工藝和使用方面一下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一是因?yàn)樵谳S上與轂孔上直接而均勻地制出較多的齒與槽，故連接受力比較均勻；第二是因槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小，軸和轂的強(qiáng)度消弱較少；第三齒數(shù)較多，總接觸面積較大，因而可承受較大的載荷，第四是軸上零件與軸的對(duì)中性好，第五點(diǎn)是導(dǎo)向性好；第六點(diǎn)是可用磨削的方法來(lái)提高加工精度及連接質(zhì)量。其缺點(diǎn)就是齒根任由應(yīng)力集中：有時(shí)需要專門的設(shè)備來(lái)加工：成本比較高。因此花鍵連接適用于定心精度高、載荷大或者經(jīng)?；瑒?dòng)的連接。由于銑削機(jī)床的工作加工力非常大，而且是粗加工，所以在傳遞力矩時(shí)不能只用一個(gè)鍵槽來(lái)帶動(dòng)主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，那樣會(huì)導(dǎo)致鍵的損壞，所以我選擇了花鍵連接，花鍵采用矩形花鍵，這樣更容易傳遞力矩。主軸的右邊一段軸是一段花鍵軸，用于和傳動(dòng)齒輪的連接，傳動(dòng)齒輪利用鍵槽帶動(dòng)外花鍵轉(zhuǎn)動(dòng)，外花鍵轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。5.2.6 花鍵的尺寸設(shè)計(jì)設(shè)花鍵長(zhǎng)度為 40mm，外花鍵直徑 120mm，內(nèi)花鍵直徑 100mm，齒數(shù) 10，齒面經(jīng)過(guò)熱處理查表得 。??a20pMP?21花鍵的連接強(qiáng)度校核 ??a20pa6.2108107.2945zhld2m3p MPT ????????所以花鍵的材料和尺寸滿足工作需求，設(shè)計(jì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，如圖 5-5 所示。圖 5-5 花鍵軸5.2.7 主軸最小半徑校核選擇軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 【1】 得 ，故取 3/npCd?md41.6805/2.13???直徑滿足要求。軸承的選擇左邊主軸上在距離左端面 180mm 處加裝型號(hào) B2268132-5 的滾動(dòng)軸承，該軸承的尺寸為 160x240x96mm。在主軸右端距離右端面 270mm 處加裝型號(hào)為 D3282130K 的滾動(dòng)軸承，該軸承的尺寸為 150x225x56mm。5.3 滑套的設(shè)計(jì)該滑套是安裝在主軸外表面上的，用于保護(hù)主軸的裝置，在工作過(guò)程中它起到一定的緩沖作用，由于液壓機(jī)構(gòu)有時(shí)需要在主軸上作用很大的壓力，所以很有可能導(dǎo)致主軸表面的損傷，而滑套就起到了一個(gè)緩沖的作用，在滑套和主軸之間是一層墊片，因?yàn)榻饘僦g不能直接相互作用比較大的力，用一層墊片會(huì)起到很好的保護(hù)22作用?；椎亩ㄎ皇歉鶕?jù)主軸而確定的，由于滑套是在主軸的外面，完全包圍主軸，所以滑套的內(nèi)徑尺寸也是完全有主軸的而決定的，外徑尺寸則由箱體，或者自身需要而決定。5.3.1 滑套的尺寸設(shè)計(jì)滑套的中心是空的用于裝填主軸，所以他的內(nèi)徑尺寸受限于主軸，必須大于主軸的半徑，所以選取第一段內(nèi)徑為 240mm，長(zhǎng)度為 178mm，第二段內(nèi)徑為 230mm，長(zhǎng)度為 132mm，第三段內(nèi)徑為 230mm，長(zhǎng)度為 300mm，第三段內(nèi)徑為 230mm，長(zhǎng)度為267mm，第四段內(nèi)徑為 215mm，長(zhǎng)度為 12，第五段內(nèi)徑為 225mm，長(zhǎng)度為 62mm；外徑尺寸根據(jù)滑套的自身要求和箱體結(jié)構(gòu)來(lái)確定，由此可以選取外徑統(tǒng)一為 300mm 。5.3.2 滑套的材料選擇滑套的作用是保護(hù)主軸，承受液壓機(jī)構(gòu)的壓力，全面積都要承受壓力，所以材料的選擇要以耐用為主，選擇 40Cr。5.3.3 滑套的日常維護(hù)滑套由于要承受液壓機(jī)構(gòu)的壓力，所以受力很均勻不容易產(chǎn)生受力變形，日常生產(chǎn)中需要多注意的是保養(yǎng)滑套與主軸之間的墊片是否損壞。23總 結(jié)隨著充滿美好回憶的大學(xué)生活的結(jié)束，我們作為畢業(yè)前最后的晚餐——畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我做的題目是單面雙軸專用銑床的滑套和主軸設(shè)計(jì)。自行設(shè)計(jì)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是非常困難的再加上時(shí)間緊促，我們只能借助網(wǎng)上搜尋相關(guān)信息、到圖書(shū)館借閱相關(guān)文獻(xiàn)資料、參考以前學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐的作品再加上自己的一些想法等方式，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的步驟最終完成此項(xiàng)大學(xué)里的最后作業(yè)。本次設(shè)計(jì)的思路支座體的工藝設(shè)計(jì)是主要從主軸和滑套的用途、生產(chǎn)量、安裝位置以及經(jīng)濟(jì)角度等方面考慮，設(shè)計(jì)了主軸和滑套的加工工藝過(guò)程以及加工過(guò)程中所使用的定位裝置。機(jī)加工過(guò)程順序的安排是依據(jù)“基面先行、先粗后精、先主后此”的原則進(jìn)行的。對(duì) Φ30 重要軸的加工則是先加工外圓，粗精加工分開(kāi)進(jìn)行并車削圓柱底面進(jìn)行的，總之，每個(gè)加工部位都是其形狀、位置和條件要求選擇的比較合適的加工方法和順序。從這次設(shè)計(jì)中我發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)習(xí)，好多理論知識(shí)記憶已經(jīng)開(kāi)始模糊了，制作 CAD 圖形的能力下降好多細(xì)節(jié)地方（如比例設(shè)置、快捷鍵等）欠佳，各方面知識(shí)的綜合能力較弱等等。我也從中學(xué)到了很多，相對(duì)于以前的課程設(shè)計(jì)多了很多思考和研究 ，鍛煉了組織能力，切身體會(huì)到了機(jī)械設(shè)計(jì)零件的整個(gè)步驟等。我相信通過(guò)本次設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)以后的工作和學(xué)習(xí)又非常重要的影響，雖然這個(gè)設(shè)計(jì)還有很多漏洞，但是設(shè)計(jì)的過(guò)程中我所學(xué)到和鍛煉的能力是我最大的收獲和財(cái)富！