CM6150型車床床頭箱三維設(shè)計

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1、 CM6150車床床頭箱三維設(shè)計 作者：ee （ee） 指導(dǎo)老師：ee [摘要]本設(shè)計主要是對CM6150型車床床頭箱三維設(shè)計，通過設(shè)計過程中能夠發(fā)現(xiàn)問題，掌握其中的設(shè)計結(jié)構(gòu)和設(shè)計思路，對其所采用的設(shè)計方案進行掌握學(xué)習，通過運用Pro-e對床頭箱進行三維建模，加深對CM6150主軸箱工作原理的理解。 [關(guān)鍵詞]CM6150車床； 床頭箱； 三維設(shè)計； 傳動 The Three-dimensional Modeling and Optimal D

2、esign of CM6150 Lathe Spindle Box Transmission System ee (ee) ee [Abstract]This design drawings marked update the information available on CM6150 lathe spindle box,draw two-dimensional drawings,establish three-dimensional model,Through the design process can be found that the problem, get the

3、design of structure and design ideas, its design scheme adopted by the master study，and the use of the Pro-e to creat the spindle part of 3D modeling, deepen understanding CM6150 spindle box works . [Keywords]CM6150; spindle box; three-dimensional modeling;transmission

4、 3 / 46文檔可自由編輯打印 目錄 第一章 緒 論 1 1.1課題意義和目的 1 1.2本課題研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域 1 1.2.1研究現(xiàn)狀 1 1.2.2發(fā)展趨勢 2 1.2.3研究方法 3 1.2.4應(yīng)用領(lǐng)域 3 1.3本課題解決的主要問題及思路與方法和擬采用的研究方法 4 1.3.1要解決的主要問題及解決問題思路 4 1.3.2擬采用的技術(shù)路線 4 1.4 CM6150簡介 4 1.4.1車床組成 4 1.4.2 車床的主要技術(shù)性能 6 第二章 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定 7 2.1確定極限轉(zhuǎn)速 7 2.2確定公比 8

5、2.3主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 8 2.4結(jié)構(gòu)式分析 8 2.5繪制轉(zhuǎn)速圖 9 2.5.1選擇電動機 9 2.5.2分配總降速傳動比 10 2.5.3確定傳動軸的軸數(shù) 10 2.5.4確定各級轉(zhuǎn)速 10 第三章 帶傳動設(shè)計 12 3.1確定計算功率 12 3.2選擇V帶的帶型 12 3.3確定帶輪的基準直徑并驗算帶速 12 3.3.1初選小帶輪的基準直徑 12 3.3.2驗算帶速 12 3.3.3計算大帶輪的基準直徑 12 3.4確定V帶的中心距和基準長度 12 3.4.1初定中心距 13 3.4.2計算帶所需的基準長度 13 3.4.3計算實際中心距 13 3.5驗算

6、小帶輪上的包角 13 3.6計算帶的根數(shù) 13 3.6.1計算單根V帶的額定功率 13 3.6.2計算V帶的根數(shù) 14 3.7計算單根V帶的拉力的最小值 14 3.8計算壓軸力 14 第四章 電磁制動器的計算 16 4.1制動片的內(nèi)徑 16 4.2選定系數(shù)值，確定制動片的外徑 16 4.3確定速度修正系數(shù) 17 4.4計算摩擦面對數(shù)Z 17 4.5計算軸向壓力Q 17 第五章 齒輪的設(shè)計 18 5.1對于a傳動組齒輪 18 5.1.1確定公式里的各計算數(shù)值 19 5.1.2對a傳動組齒輪33校核 21 5.2對于b傳動組齒輪 21 5.2.1確定公式里的各計算

7、數(shù)值 21 5.2.2對b傳動組齒輪17校核 23 5.3進給傳動齒輪 24 5.3.1 對于Ⅷ與Ⅸ傳動組齒輪 24 5.3.2對于Ⅹ與Ⅸ傳動組齒輪 26 第六章 軸的設(shè)計 29 6.1確定各軸最小直徑 29 6.1.1Ⅴ軸的直徑 29 6.1.2Ⅶ軸的直徑 29 6.1.3Ⅷ軸的直徑 30 6.1.4Ⅹ軸的直徑 30 6.1.5Ⅸ軸的直徑 30 6.2軸的校核 31 6.2.1Ⅴ軸的校核 31 6.2.2Ⅶ軸的校核 32 6.2.3Ⅷ軸的校核 33 6.2.4ⅹ軸的校核 35 6.2.5Ⅸ軸的校核 36 第七章 主軸的計算及軸承選擇 38 7.1主軸主

8、要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 38 7.1.1主軸軸頸直徑的選取 38 7.1.2軸承鋼度校核及主軸最佳跨距 38 7.2 各傳動軸支撐處軸承的選擇 39 7.3主軸剛度的校核 40 第八章 主軸箱的箱體 41 第九章 主軸部分三維建模 43 9.1主軸的三維建模 43 9.2床頭斜齒輪的三維建模 49 9.3床頭箱的總裝 58 9.3.1主軸的裝配 58 9.3.2其他軸的裝配 59 9.3.3箱體結(jié)構(gòu) 60 9.3.4總體裝配 60 結(jié) 論 62 致 謝 63 參考文獻 64 第一章　緒 論 1.1課題意義和目的　 本課題名稱是：CM

9、6150車床床頭箱的三維設(shè)計，通過建立三維模型可以更加充分了解CM6150的工作原理并加深對機械設(shè)計、制造及工藝的理解，鍛煉理論聯(lián)系實際能力。就工程實踐意義來說，在設(shè)計過程中能夠發(fā)現(xiàn)問題，掌握其中的設(shè)計方法和設(shè)計思路，對其所采用的設(shè)計方案進行掌握學(xué)習，對于優(yōu)秀的設(shè)計方案和解決問題的方法可以借鑒，使自己的的方案能進一步優(yōu)化。若沒有發(fā)現(xiàn)新的問題，設(shè)計者也可以學(xué)習原先好的設(shè)計方法。另外對個人而言，通過該設(shè)計對個人能力也是一種提高，鍛煉設(shè)計者自己發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，從而對設(shè)計者以后從事這方面的工作做了一個基墊的作用。 1.2本課題研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域 1.2.1研究現(xiàn)狀

10、 目前國內(nèi)外對機床的研究重點各不相同，針對以下三個方向作以簡單陳述。 并聯(lián)機床：并聯(lián)機床作為機床技術(shù)和機器人技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機床相比具有很多的優(yōu)點，并聯(lián)機床設(shè)計很多關(guān)鍵技術(shù)，包括構(gòu)型設(shè)計，正逆解析并聯(lián)機器人運動學(xué)、作業(yè)空間和靈活度的研究、如何讓減小誤差提高精度、動力學(xué)分析和控制、數(shù)控技術(shù)以及對一些關(guān)鍵零部件的研究。目前各國對并聯(lián)機床基本上處于研究、試制和使用階段。與國外相比，國內(nèi)對并聯(lián)機床研究、設(shè)計以及應(yīng)用等方面的關(guān)鍵技術(shù)的研究有待進步加強，如對球鉸的制造精度、運動精度的測量和控制、有效工作區(qū)的描述和所受的工作區(qū)的描述和所受的約束以及工作的可靠性問題的研究。此

11、外，對并聯(lián)機床的動力學(xué)分析及其對加工過程、加工精度以及控制策略的影響規(guī)律等方面的研究在國內(nèi)外還僅處于起步階段。由于國內(nèi)在這方面研究的投資強度和國際水平相比有相當大差距，因此必須有計劃、有目標地結(jié)合我國和國際水平開展上述研究工作，以逐步縮短這一差距，尤其在基礎(chǔ)研究方面。 組合機床：組合機床及其自動線是一種綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求二設(shè)計的，它設(shè)計到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。從2002年年底第21屆日本國籍機床展覽會獲悉，在來自世界10多個國家和地區(qū)的500多家機床制造商和團體展示的最先進機床設(shè)備中，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功

12、能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。而超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度。另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機床能夠隨時調(diào)整和適應(yīng)新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機床設(shè)備中的應(yīng)用，信息同喜技術(shù)的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度進一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機對機床的程序進行加工修改，對運轉(zhuǎn)狀況進行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)：通過網(wǎng)絡(luò)對遠程的設(shè)備進行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。 數(shù)控機床：雖然由于工業(yè)發(fā)展的強勁拉動，我國機床行業(yè)獲得了突飛猛進的發(fā)展，已經(jīng)成為世界第一大機床制造國，但是，與機床產(chǎn)值世紀第一的“榮耀”相比，我國在高檔機床以及高檔機床零部件制造上卻遠遠

13、落后于發(fā)達國家。數(shù)控機床所需要的功能零部件，比如軸承、擺頭還有光柵，國內(nèi)都處于起步階段，造不出一流水準的產(chǎn)品。而最常見的絲杠、導(dǎo)軌、刀具等部件，最優(yōu)質(zhì)的貨品也需要進口。作為數(shù)控機床的大腦，數(shù)控系統(tǒng)在整個機器的價值中占到五分之一。近幾年來，國產(chǎn)的低端數(shù)控系統(tǒng)基本把國外競爭對手擠出了中國市場；而高檔市場則正好相反，國產(chǎn)只占不到十分之一，高檔數(shù)控系統(tǒng)市場基本上在法那科和西門子等廠家的掌握中。國外高檔數(shù)控系統(tǒng)比國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)的先進性主要表現(xiàn)在高速和高精度、五軸加工和智能化方面，其平均無故障時間是國內(nèi)產(chǎn)品的4倍。數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、軟硬配件、高速高精算法都需要長時間的研究和改善。國內(nèi)電子基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)落后，決定

14、了我國高檔數(shù)控系統(tǒng)的弱勢表現(xiàn)。除了數(shù)控系統(tǒng)水平的差距，關(guān)鍵零部件領(lǐng)域的薄弱也限制了國產(chǎn)機床的高度。在一些機床展會上，也能看到應(yīng)用法那科或西門子數(shù)控系統(tǒng)的國產(chǎn)高檔機床，與國外裝配同樣“大腦”的機床相比，轉(zhuǎn)速只有國外的三分之一，誤差范圍是別人的5倍。 1.2.2發(fā)展趨勢 目前機床的研究發(fā)展方向可以概括為以下五個方面；高智能化：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料及新零件的出現(xiàn)，對精密加工技術(shù)不斷提出新的要求，提高加工精度，發(fā)展新型超精密加工機床，完善精密加工技術(shù)，適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展，已經(jīng)成為數(shù)控機床的發(fā)展方向之一。高速化：提高生產(chǎn)率是數(shù)控機床追求的基本目標之一。數(shù)控機床高速化可充分發(fā)揮現(xiàn)

15、代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率，降低 加工成本。而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度，對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)具有廣泛的適應(yīng)性。高柔性化：采用柔性自動化設(shè)備或系統(tǒng)，提高加工精度和效率，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)市場變化需求和提高競爭能力的有效手段，數(shù)控機床在 提高單機柔性化的同時，朝著單位元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。高自動化： 高自動化是指在全部加工過程中盡量減少人的介入而 自動完成規(guī)定的任務(wù)，它包括物料流和信息流的自動化。智能化：隨著人工智能在計算機領(lǐng)域的不斷滲透與發(fā)展，為適應(yīng)制造業(yè)生產(chǎn)柔性、自動化發(fā)展需求，智能化正成為數(shù)控機床研究及發(fā)展特點，

16、它不僅貫穿在生產(chǎn)加工的全過程（如智能編程、智能數(shù)據(jù)庫、智能監(jiān)控），還貫穿在產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中。 1.2.3研究方法 隨著現(xiàn)代機械制造技術(shù)的飛速發(fā)展，精密和超精密加工技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代機械制造的重要組成部分，把普通機床改造成為數(shù)控機床的技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)越來越普遍。數(shù)控機床作為機械制造行中的重要工具，它的精度指標是影響工件加工精度的重要因素。機床在工作中產(chǎn)生的運動誤差難以避免，為了提高機床的加工精度，這就需要對機床的誤差檢測及補償做出研究。合理選擇分配各軸補償點，提高數(shù)控機床精度。一般提高機床精度有兩種方法。一種是通過提高零件設(shè)計、制造和裝配的水品來消除可能的誤差源，稱為誤差防止法。該方法一方面

17、主要受到加工母機精度的制約，另一方面零件質(zhì)量的提高導(dǎo)致加工成本膨脹，致使該方法的使用受到一定限制。另一種叫誤差補償法，通常通過修改機床的加工指令，對機床進行誤差補償，達到理想的運動軌跡，實現(xiàn)機床精度的軟升級。根據(jù)數(shù)控機床各軸的精度情況，利用螺距誤差自動補償功能和反向間隙補償功能，合理地選擇分配各軸補償點，使數(shù)控機床達到最佳精度狀態(tài)，可大大提高檢測機床定位精度的效率。采用以上方法對機床各坐標軸的反向偏差、定位精度進行準確測量和補償，可以很好地減少或消除反向偏差對機床精度的不利影響，提高機床的定位精度，使機床處于最佳精度狀態(tài)，從而保證零件的加工質(zhì)量。 1.2.4應(yīng)用領(lǐng)域 隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代機

18、床已經(jīng)邁向現(xiàn)代數(shù)控方向，數(shù)控機床具有廣泛的實用性和較大的靈活性，為高精度小批量生產(chǎn)以及試制心產(chǎn)品提供了極大的方便，提高了企業(yè)的快速應(yīng)變能力。再者它的加工生產(chǎn)率高，在帶有刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控加工中心機床上，減少了半成品的周轉(zhuǎn)時間。能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜曲面加工，如應(yīng)用在螺旋槳、汽輪機葉片之類的空間曲面加工，還有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。因此機床的數(shù)控化對整個機械行業(yè)的在實際生活中的應(yīng)用都起到很重要的作用。 1.3本課題解決的主要問題及思路與方法和擬采用的研究方法 1.3.1要解決的主要問題及解決問題思路 （1） 參數(shù)擬定：根據(jù)機床類型、規(guī)格和其他特點，了解典型工藝的切削用量，結(jié)合實際條件和情況，并與同

19、類型機床對比分析后確定：極限轉(zhuǎn)速和公比(或級數(shù))，主傳動電機功率； (2)傳動設(shè)計：通過結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定傳動結(jié)構(gòu)方案和傳動系統(tǒng)圖，計算各傳動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并驗算轉(zhuǎn)速誤差； (3)動力計算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計：估算齒輪模數(shù)和直徑；將各傳動件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排、布置和設(shè)計； (4)軸和軸承的驗算：在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對一根傳動軸的剛度和該軸的軸承壽命進行驗算； (5)床頭箱裝配設(shè)計：床頭箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿”，進行設(shè)計和繪制的。圖上各零件要表達清楚，并標注尺寸和配合，并應(yīng)用Pro/E軟件進行三維建模以及生成

20、三維裝配圖。 1.3.2擬采用的技術(shù)路線 擬定設(shè)計方案，包括擬定運動參數(shù)和運動設(shè)計。然后是動力計算及傳動零件的計算，其中包括三角膠帶傳動的計算，齒輪模數(shù)的初步計算，傳動軸直徑的估算和傳動軸組件的設(shè)計。之后便是技術(shù)設(shè)計，包括繪制裝配草圖和主要零件的驗算。最后是潤滑系統(tǒng)的選擇。 1.4 CM6150簡介 1.4.1車床組成 CM6150型普通車床的主要組成部件有：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光桿、絲杠和床身。 主軸箱：又稱床頭箱，它的主要任務(wù)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱

21、中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量。一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機床的使用價值就會降低。 進給箱：又稱走刀箱，進給箱中裝有進給運動的變速機構(gòu)，調(diào)整其變速機構(gòu)，可得到所需的進給量或螺距，通過光杠或絲杠將運動傳至刀架以進行切削。 絲杠與光杠：用以聯(lián)接進給箱與溜板箱，并把進給箱的運動和動力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運動。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設(shè)置的。在進行工件的其他表面車削時，只用光杠，不用絲桿。 溜板箱：是車床進給運動操縱箱，內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運動變成刀架直線運動的機構(gòu)，通過光杠傳動實現(xiàn)刀架的縱向進給運動、橫向進給運動和快速移動，通過絲杠

22、帶動刀架作縱向直線運動，以便車削螺紋。 機床組成如圖1-1所示。 刀架 卡盤 尾座 主軸箱 床身 溜板箱 右床腿 掛輪箱 進給箱 左床腿 圖1-1 CM6150機床 1.4.2 車床的主要技術(shù)性能 CM6150的主要技術(shù)參數(shù)見表1-1。 表1-1 CM6150的主要技術(shù)參數(shù) 工件最大回轉(zhuǎn)直徑 在床面上500毫米 在床鞍上280毫米 工件最大長度 100毫米 主軸孔徑 52毫米 主軸前端孔錐度 莫氏6號 加工螺紋范圍 公制螺紋0.5~40毫米 英制螺紋7/16~40/英寸 模數(shù)螺紋0.5~40毫米 頸節(jié)螺紋

23、7/8~80頸節(jié) 主軸轉(zhuǎn)速范圍 正傳（21級）10~1600轉(zhuǎn)/分 反轉(zhuǎn)（12級）20~80轉(zhuǎn)/分 進給量范圍 縱向0.028~3.2764毫米/轉(zhuǎn) 橫向0.011~1.232毫米/轉(zhuǎn) 主電機 功率3.5/5千瓦 轉(zhuǎn)速750/1500轉(zhuǎn)/分 機床外形尺寸（長×寬×高） 2580×945×1295毫米 第二章.電機選擇 2.1電動機選擇 2.1.1選擇電動機類型 2.1.2選擇電動機容量 電動機所需工作功率為： ； 工作機所需功率為： ； 傳動裝置的總效率為： ； 傳動滾筒

24、 滾動軸承效率 閉式齒輪傳動效率 聯(lián)軸器效率 代入數(shù)值得： 所需電動機功率為： 略大于 即可。 選用同步轉(zhuǎn)速1460r/min ；4級 ；型號 Y160M-4.功率為11kW 2.1.3確定電動機轉(zhuǎn)速 取滾筒直徑 1.分配傳動比 （1）總傳動比 (2)分配動裝置各級傳動比 取兩級圓柱齒輪減速器高速級傳動比 則低速級的傳動比 2.1.4 電機端蓋組裝CAD截圖 圖2.1.4電機端蓋 2.2 運動和動力參數(shù)計算 2.2.1電動機軸 2.2.2高速軸

25、 2.2.3中間軸 2.2.4低速軸 2.2.5滾筒軸 3.齒輪計算 3.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1>按傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。 2>絞車為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB 10095-88）。 3>材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240 HBS，二者材料硬度差為40 HBS。 4>選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。取 5初選螺旋角。初選螺旋角 3.2按齒面接觸強度設(shè)計 由《機械設(shè)計》設(shè)計計算公式（10-2

26、1）進行試算，即 3.2.1確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù)1。 （2）由《機械設(shè)計》第八版圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。 （3）由《機械設(shè)計》第八版圖10-26查得，，則。 （4）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 （5）由《機械設(shè)計》第八版表10-7 選取齒寬系數(shù) （6）由《機械設(shè)計》第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) （7）由《機械設(shè)計》第八版圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 。 13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 （9）由《機械設(shè)計》第八版圖（10-19）取接觸疲勞壽命系數(shù); 。 （10）計算接觸疲勞許用

27、應(yīng)力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由《機械設(shè)計》第八版式（10-12）得 （11）許用接觸應(yīng)力 3.2.2計算 （1）試算小齒輪分度圓直徑 ===49.56mm （2）計算圓周速度 （3）計算齒寬及模數(shù) ==2mm h=2.252.252=4.5mm 49.56/4.5=11.01 （4）計算縱向重合度 0.318124tan=20.73 （5）計算載荷系數(shù)K。 已知使用系數(shù)根據(jù)v= 7.6 m/s,7級精度，由《機械設(shè)計》第八版圖10-8查得動載系數(shù) 由《機械設(shè)計》第八版表10-4查得的值與齒輪的相同，故 由《機械設(shè)計》第八版

28、圖 10-13查得 由《機械設(shè)計》第八版表10-3查得.故載荷系數(shù) 11.111.41.42=2.2 （6）按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（10-10a）得 （7）計算模數(shù) 3.3按齒根彎曲強度設(shè)計 由式（10-17） 3.3.1確定計算參數(shù) （1）計算載荷系數(shù)。 =2.09 （2）根據(jù)縱向重合度 ，從《機械設(shè)計》第八版圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) （3）計算當量齒數(shù)。 （4）查齒形系數(shù)。 由表10-5查得 （5）查取應(yīng)力校正系數(shù)。 由《機械設(shè)計》第八版表10-5查得 （6）由《機械設(shè)計》第八版圖10-24c查

29、得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪的彎曲強度極限 ； （7）由《機械設(shè)計》第八版圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，； （8）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4,由《機械設(shè)計》第八版式（10-12）得 （9）計算大、小齒輪的 并加以比較。 = 由此可知大齒輪的數(shù)值大。 3.3.2設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 大于由齒面齒根彎曲疲勞強度計算 的法面模數(shù)，取2，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度得的分度圓直徑100.677mm 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 取 ，則 取

30、 3.4幾何尺寸計算 3.4.1計算中心距 a= 將中以距圓整為141mm. 3.4.2按圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。 3.4.3計算大、小齒輪的分度圓直徑 3.4.4計算齒輪寬度 圓整后取. 低速級 取m=3; 由 取 圓整后取 表 1高速級齒輪： 名　　稱 代號 計 算 公 式 　　　小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 2 2 壓力角 20 20 分度圓直徑 d =227=54 =2109=218 齒頂高 齒根高

31、 齒全高 h 齒頂圓直徑 表 2低速級齒輪： 名　　稱 代號 計 算 公 式 　　　小齒輪 大齒輪 模數(shù) m 3 3 壓力角 20 20 分度圓直徑 d =327=54 =2109=218 齒頂高 齒根高 齒全高 h 齒頂圓直徑 4.　軸的設(shè)計 4.1低速軸 4.1.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每級齒輪的傳動的效率,則 4.1.2求作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為

32、 圓周力 ,徑向力 及軸向力 的 4.1.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)《機械設(shè)計》第八版表15-3,取 ,于是得 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時選取聯(lián)軸器型號. 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩, 查表考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則: 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標準GB/T 5014-2003或手冊,選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為2500000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長度 L=112mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度.

33、 4.1.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）擬定軸上零件的裝配方案 圖4-1 （2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1)根據(jù)聯(lián)軸器為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=65mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故1-2 段的長度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取. 2)初步選擇滾動軸承

34、.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸為dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。 3）取安裝齒輪處的軸段4-5段的直徑 ；齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為90mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 ，故取h=6mm ，則軸環(huán)處的直徑 。軸環(huán)寬度 ，取。 4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承

35、加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取 低速軸的相關(guān)參數(shù)： 表4-1 功率 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 1-2段軸長 84mm 1-2段直徑 50mm 2-3段軸長 40.57mm 2-3段直徑 62mm 3-4段軸長 49.5mm 3-4段直徑 65mm 4-5段軸長 85mm 4-5段直徑 70mm 5-6段軸長 60.5mm 5-6段直徑 82mm 6-7段軸長 54.5mm 6-7段直徑 65

36、mm （3）軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=20mm12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。 4.2中間軸 4.2.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 4.2.2求作用在齒輪上的力 （1）因已知低速級小齒輪的分度圓直徑為： （2）因已知高速級大齒輪的分度圓直徑為： 4.2

37、.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得： 軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑。 圖 4-2 4.2.4初步選擇滾動軸承. （1）因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為dD*T=35mm72mm18.25mm，故，； （2）取安裝低速級小齒輪處的軸段2-3段的直徑 ；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為95mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段

38、應(yīng)略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取h=6mm，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。 （3）取安裝高速級大齒輪的軸段4-5段的直徑齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。 4.2.5軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=22mm14mm。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為

39、 。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。 中間軸的參數(shù)： 表4-2 功率 10.10kw 轉(zhuǎn)速 362.2r/min 轉(zhuǎn)矩 263.6 1-2段軸長 29.3mm 1-2段直徑 25mm 2-3段軸長 90mm 2-3段直徑 45mm 3-4段軸長 12mm 3-4段直徑 57mm 4-5段軸長 51mm 4-5段直徑 45mm 4.3高速軸 4.3.1求輸出軸上的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每級齒輪的傳動的效率,則 4.3

40、.2求作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 4.3.3初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得： 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時選取聯(lián)軸器型號. 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 , 查表 ,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取 ,則: 按照計算轉(zhuǎn)矩 應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標準GB/T 5014-2003 或手冊,選用LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為560000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長度 L=82

41、mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度. 4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.4.1擬定軸上零件的裝配方案 圖4-3 4.4.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1)為了滿足半聯(lián) 軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3 段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=45mm .半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上 而不壓在軸的端面上,故 段的長度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取. 2)初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù) ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標

42、準精度級的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。 3）取安裝齒輪處的軸段4-5段,做成齒輪軸；已知齒輪軸輪轂的寬度為61mm，齒輪軸的直徑為62.29mm。 4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取。 5）軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按 查表查得平鍵截面b*h=14mm*9mm ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=45mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中

43、性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。 高速軸的參數(shù)： 表4-3 功率 10.41kw 轉(zhuǎn)速 1460r/min 轉(zhuǎn)矩 1-2段軸長 80mm 1-2段直徑 30mm 2-3段軸長 45.81mm 2-3段直徑 42mm 3-4段軸長 45mm 3-4段直徑 31.75mm 4-5段軸長 99.5mm 4-5段直徑 48.

44、86mm 5-6段軸長 61mm 5-6段直徑 62.29mm 6-7段軸長 26.75mm 6-7段直徑 45mm 5.齒輪的參數(shù)化建模 5.1齒輪的建模 （1）在上工具箱中單擊按鈕，打開“新建”對話框，在“類型”列表框中選擇“零件”選項，在“子類型”列表框中選擇“實體”選項，在“名稱”文本框中輸入“dachilun_gear”，如圖5-1所示。 圖5-1“新建”對話框 2>取消選中“使用默認模板”復(fù)選項。單擊“確定”按鈕，打開“新文件選項”對話框，選中其中“mmns_part_solid”選項，如圖5-2所

45、示，最后單擊”確定“按鈕，進入三維實體建模環(huán)境。 圖5-2“新文件選項”對話框 （2）設(shè)置齒輪參數(shù) 1>在主菜單中依次選擇“工具” “關(guān)系”選項，系統(tǒng)將自動彈出“關(guān)系”對話框。 2>在對話框中單擊按鈕，然后將齒輪的各參數(shù)依次添加到參數(shù)列表框中，具體內(nèi)容如圖5-4所示，完成齒輪參數(shù)添加后，單擊“確定”按鈕，關(guān)閉對話框。 圖5-3輸入齒輪參數(shù) （3）繪制齒輪基本圓 在右工具箱單擊，彈出“草繪”對話框。選擇FRONT 基準平面作為草繪平面，繪制如圖5-4所示的任意尺寸的四個圓。 （4）設(shè)置齒輪關(guān)系式，確定其尺寸參數(shù) 1>按照如圖5-5所示，在“關(guān)系”對話框

46、中分別添加確定齒輪的分度圓直徑、基圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓直徑的關(guān)系式。 2>雙擊草繪基本圓的直徑尺寸，將它的尺寸分別修改為、、、修改的結(jié)果如圖5-6所示。 圖5-4草繪同心圓 圖5-5“關(guān)系”對話框 圖5-6修改同心圓尺寸 圖5-7“曲線：從方程”對話框 （5）創(chuàng)建齒輪齒廓線 1>在右工具箱中單擊按鈕打開“菜單管理器”菜單，在該菜單中依次選擇“曲線選項” “從方程”

47、 “完成”選項，打開“曲線：從方程”對話框，如圖5-7所示。 2>在模型樹窗口中選擇坐標系，然后再從“設(shè)置坐標類型”菜單中選擇“笛卡爾”選項，如圖5-8所示，打開記事本窗口。 3>在記事本文件中添加漸開線方程式，如圖5-9所示。然后在記事本窗中選取“文件” “保存”選項保存設(shè)置。 圖5-8“菜單管理器”對話框 圖5-9添加漸開線方程 4>選擇圖5-11中的曲線1、曲線2作為放置參照，創(chuàng)建過兩曲線交點的基準點PNTO。參照設(shè)置如圖5-10所示。 曲 線1 曲 線 2

48、 圖5-11基準點參照曲線的選擇 圖5-10“基準點”對話框 5>如圖5-12所示，單擊“確定”按鈕，選取基準平面TOP和RIGHT作為放置參照，創(chuàng)建過兩平面交線的基準軸A_1，如圖6-13所示。 圖5-12“基準軸”對話框 圖5-13基準軸A_1 6>如圖5-13所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過基準點PNTO和基準軸A_1的基準平面DTM1,如圖5-14所示。 5 5-15基準平面對話框

49、 5-15基準平面DTM1 7>如圖5-16所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過基準軸A_1，并由基準平面DTM1轉(zhuǎn)過“-90/z”的基準平面DTM2，如圖5-17所示。 圖5-16“基準平面”對話框 圖5-17基準平面DTM2 8>鏡像漸開線。使用基準平面DTM2作為鏡像平面基準曲線，結(jié)果如圖5-18所示。 圖5-18鏡像齒廓曲線 （6）創(chuàng)建齒根圓實體特征 1>

50、;在右工具箱中單擊按鈕打開設(shè)計圖標版。選擇基準平面FRONT作為草繪平面，接收系統(tǒng)默認選項放置草繪平面。 2>在右工具箱中單擊按鈕打開“類型”對話框，選擇其中的“環(huán)”單選按鈕，然后在工作區(qū)中選擇圖5-19中的曲線1作為草繪剖面。再圖標中輸入拉伸深度為“b”，完成齒根圓實體的創(chuàng)建，創(chuàng)建后的結(jié)果如圖5-20所示。 圖5-19草繪的圖形 5-20拉伸的結(jié)果 （7）創(chuàng)建一條齒廓曲線 1>在右工具箱中單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對話框

51、，選取基準平面FRONT作為草繪平面后進入二維草繪平面。 2>在右工具箱單擊按鈕打開“類型”對話框，選擇“單個”單選按鈕，使用和并結(jié)合繪圖工具繪制如圖5-21所示的二維圖形。 圖 5-21 草繪曲線圖 5-22顯示倒角半徑 3>打開“關(guān)系”對話框，如圖5-22所示，圓角半徑尺寸顯示為“sd0”，在對話框中輸入如圖5-23所示的關(guān)系式。 圖5-23“關(guān)系“對話框 （8）復(fù)制齒廓曲線 1>在主菜單中依次選擇“編輯” “特征操

52、作”選項，打開“菜單管理器”菜單，選擇其中的“復(fù)制”選項，選取“移動”復(fù)制方法，選取上一步剛創(chuàng)建的齒廓曲線作為復(fù)制對象。 圖5-24依次選取的 菜單 2>選取“平移”方式，并選取基準平面FRONT作為平移參照，設(shè)置平移距離為“B”，將曲線平移到齒坯的另一側(cè)。 圖5-25輸入旋轉(zhuǎn)角度 3>繼續(xù)在“移動特征”菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”方式，并選取軸A_1作為旋轉(zhuǎn)復(fù)制參照，設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度為“asin(2*b*tan(beta/d))”，再將前一步平移復(fù)制的齒廓曲線旋轉(zhuǎn)相應(yīng)角度。最后生成如圖5-26所示的另一端齒廓曲線。

53、 圖5-26創(chuàng)建另一端齒廓曲線 （9）創(chuàng)建投影曲線 1>在工具欄內(nèi)單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對話框。選取“RIGUT”面作為草繪平面，選取“TOP”面作為參照平面，參照方向為“右”，單擊“草繪”按鈕進入草繪環(huán)境。 2>繪制如圖5-27所示的二維草圖，在工具欄內(nèi)單擊按鈕完成草繪的繪制。 圖5-27繪制二維草圖 3>主菜單中依次選擇“編輯” “投影”選項，選取拉伸的齒根圓曲面為投影表面，投影結(jié)果如下圖5-28所示。 圖5-28投影結(jié)果 （10）

54、創(chuàng)建第一個輪齒特征 1>在主菜單上依次單擊“插入” “掃描混合”命令，系統(tǒng)彈出“掃描混合”操控面板，如圖5-29所示。 2>在“掃描混合”操控面板內(nèi)單擊“參照”按鈕，系統(tǒng)彈出“參照”上滑面板，如圖6-30所示。 圖5-29 “掃描混合”操作面板 圖5-30“參照”上滑面板 3>在“參照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框內(nèi)選擇“垂直于軌跡”選項，在“水平/垂直控制”下拉列表框內(nèi)選擇“垂直于曲面”選項，如圖5-30示。 4>在繪圖區(qū)單擊選取分度圓上的投影線作為掃描混合的掃引線，如圖5-31示

55、。 掃描引線 圖5-31選取掃描引線 5>在“掃描混合”操作面板中單擊“剖面”按鈕，系統(tǒng)彈出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中選擇“所選截面”選項，如圖5-32所示。 圖5-32“剖面”上滑面板 圖5-33 選取截面 6>在繪圖區(qū)單擊選取“掃描混合”截面，如圖5-33所示。 7>在“掃描混合”操控面板內(nèi)單擊按鈕完成第一個齒的創(chuàng)建，完成后的特征如圖5-34所示。 圖5-34完成后的輪齒特征

56、圖5-35“選擇性粘貼“對話框 (11)陣列輪齒 1>單擊上一步創(chuàng)建的輪齒特征，在主工具欄中單擊按鈕，然后單擊按鈕，隨即彈出“選擇性粘貼”對話框，如圖5-35所示。在該對話框中勾選“對副本應(yīng)用移動/旋轉(zhuǎn)變換”，然后單擊“確定”按鈕。 圖5-36 旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置 圖5-37復(fù)制生成的第二個輪齒 2>單擊復(fù)制特征工具欄中的“變換”，在“設(shè)置”下拉菜單中選取“旋轉(zhuǎn)”選項，“方向參照”選取軸A_1，可在模型數(shù)中選取，也可以直接單擊選擇。輸入旋轉(zhuǎn)角度“360/z”,如圖6-36所示。最后單擊按鈕，完成輪齒的復(fù)制，生成如

57、圖6-37所示的第2個輪齒。 3>在模型樹中單擊剛剛創(chuàng)建的第二個輪齒特征，在工具欄內(nèi)單擊按鈕，或者依次在主菜單中單擊“編輯” “陣列”命令，系統(tǒng)彈出“陣列”操控面板，如圖6-38所示。 圖5-38 “陣列”操控面板 圖5-39 完成后的輪齒 圖5-40齒輪的最終結(jié)構(gòu) 4>在“陣列”操控面板內(nèi)選擇“軸”陣列，在繪圖區(qū)單擊選取齒根園的中心軸作為陣列參照，輸入陣列數(shù)為“88”偏移角度為“360/z”。在“陣列”操控面板內(nèi)單擊按鈕，完成陣列特征的創(chuàng)建，如圖5-39所示。 5&g

58、t;最后“拉伸”、“陣列”輪齒的結(jié)構(gòu)，如圖5-40所示 致謝 本論文是在ee老師的悉心指導(dǎo)下完成的。e老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學(xué)術(shù)目標、掌握了基本的研究方法，后文是被我人為屏蔽掉了，想要原版嗎？小伙伴，在第2部分電機選擇CAD圖里找我聯(lián)系方式吧，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。 在此，謹向e老

59、師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心和幫助。感謝CAD培訓(xùn)中心老師的指導(dǎo)和幫助。 參考文獻 [1]王定.礦用小絞車[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1981. [2]程居山.礦山機械[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2005.8. [3]王洪欣,李木,劉秉忠.機械設(shè)計工程學(xué)[M].徐州;中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2001. [4]唐大放,馮曉寧,楊現(xiàn)卿. 機械設(shè)計工程學(xué)[M].徐州;中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2001. [5]成大先.

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