床身上最大回轉(zhuǎn)直徑500MM數(shù)控車床總體設(shè)計及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計【11張CAD圖紙+任務(wù)書+畢業(yè)論文】【2011定做】

床身上最大回轉(zhuǎn)直徑500MM數(shù)控車床總體設(shè)計及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計

104頁  35000字?jǐn)?shù)+論文說明書+任務(wù)書+11張CAD圖紙【詳情如下】

上刀架體.dwg

中心軸.dwg

主要部件裝配圖.dwg

主軸零件圖.dwg

任務(wù)書.doc

四方刀架裝配圖.dwg

床身上最大回轉(zhuǎn)直徑500MM數(shù)控車床總體設(shè)計及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計說明書.doc

機(jī)床傳動系統(tǒng)圖.dwg

機(jī)床尺寸聯(lián)系圖.dwg

機(jī)床硬件電路圖.dwg

轉(zhuǎn)速圖.dwg

進(jìn)給圖.dwg

齒盤.dwg

目  錄

1  總體方案 3

1.1 數(shù)控車床的現(xiàn)狀和發(fā)展 3

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 4

2  機(jī)械部分設(shè)計計算說明 6

2.1 主運(yùn)動部分計算 6

2.1.1  參數(shù)的確定 6

2.1.2   傳動設(shè)計 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 16

2.1.5 傳動件的估算和驗算 26

2.1.6 展開圖設(shè)計 48

2.2進(jìn)給運(yùn)動設(shè)計 68

2.2.1 滾珠絲桿副的選擇 69

2.2.2驅(qū)動電機(jī)的選用 74

   2.3控制系統(tǒng)設(shè)計 78

2.3.1繪制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 78

2.3.2.選擇中央處理單元（CPU）的類型 79

2.3.3存儲器擴(kuò)展電路設(shè)計 79

3  數(shù)控車床四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 80

3.1蝸輪軸的設(shè)計 85

   3.2中心軸的設(shè)計 89

   3.3齒盤的設(shè)計 90

   3.4軸承的選用 103

4  參考文獻(xiàn) 104

摘  要

數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（Numbercal control，簡稱NC）機(jī)床。它是基于數(shù)字控制的，采用了數(shù)控技術(shù)，是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。它是由主機(jī)，CNC，驅(qū)動裝置，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500mm。

本文主要研究數(shù)控車床的四方回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和動作原理。四方回轉(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)刀架的主要動作，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。其中分度機(jī)構(gòu)的核心設(shè)計方案采用端齒盤離合器，精定位機(jī)構(gòu)的核心設(shè)計方案采用插銷機(jī)構(gòu)。最終,完成了數(shù)控車床的四方回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)構(gòu)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：數(shù)控；車床；四方回轉(zhuǎn)刀架；機(jī)構(gòu)；設(shè)計

  Abstract

The numerical control lathe called the numerical control (Numbercal control, is called NC) the engine bed. It is based on the numerical control, has used the numerical control technology, is loaded with the procedure control system the engine bed. It is by the main engine, CNC, the drive, the numerical control engine bed auxiliary unit, the programming machine and other some appurtenances is composed.

This design topic is the  numerical control bedroom lathe, CK is the numerical control lathe, 61 is the horizontal lathe, 40 is on the lathe bed the biggest work piece rotation diameter is 500mm.

Production become more efficient and the pursuit of the machine tool change process automation becomes necessary, a variety of automatic tool changer came into being. The most representative is hexagonal rotating turret, it is economical and practical.This paper studies the institutional structure and operation principle of the hexagonal rotating turret of lathe .The hexagonal rotating turret is divided into sub-degree rotating turret part, hydraulic pressure part, the final precise positioning mechanism part. The sub-degree rotating turret part makes the turret turning ,the final precise positioning mechanism part determines the repeat positioning accuracy of turret. This paper proposes a viable spell design, and make main design on sub-degree institutions and the final positioning mechanism for detailed study .and design of sub-degree institutions where the core design with the crown wheel clutch, precision positioning mechanism with bolt part core design . Finaly completed the instiution design of hexagonal rotating turret

Keywords:  instiution ；design ；turret ；carriage

3.8 軸承的選用

滾動軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點。并且常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動軸承時，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計”問題。

3.8.1 軸承的類型

考慮到軸各個方面的誤差會直接傳遞給加工工件時的加工誤差，因此選用調(diào)心性能比較好的深溝球軸承。此類軸承可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，安裝時可調(diào)整軸承的游隙。然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號為：6203

3.8.2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配

軸承的游隙和欲緊時靠端蓋下的墊片來調(diào)整的，這樣比較方便。

3.8.3 滾動軸承的配合

    滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)

3.8.4 滾動軸承的潤滑

    考慮到電動刀架工作時轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應(yīng)選用粘度越高的。

3.8.5 滾動軸承的密封裝置

軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類。唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應(yīng)朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，密封唇應(yīng)朝外。

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數(shù)控車床總體設(shè)計及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 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)，是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。它是由主機(jī)， 動裝置，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 500 本文主要研究數(shù)控車床的 四方 回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)和動作原理。 四方 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)刀架的主要動作，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。其中分度機(jī)構(gòu)的核心設(shè)計方案采用端齒盤離合器，精定位機(jī)構(gòu)的核心設(shè)計方案采用插銷機(jī)構(gòu)。最終 ,完成了數(shù)控車床的 四方 回轉(zhuǎn)刀架的機(jī)構(gòu)設(shè)計。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控；車床； 四方 回轉(zhuǎn)刀架；機(jī)構(gòu)；設(shè)計 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 目 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)計計算說明 22222222222222222222222222222222 2222222 6 運(yùn)動部分計算 22222222222222222222222222222222 22222222 6 參數(shù)的確定 22222222222222222222222222222222 222222 6 傳動設(shè)計 22222222222222222222222222222222 2222222 8 速圖的擬定 22222222222222222222222222222222 2222 11 帶輪 直徑和齒輪齒數(shù)的確定 22222222222222222222222222 15 動件的估算和驗算 2222222222222222222222222222222 25 開圖設(shè)計 22222222222222222222222222222222 222222 47 22222222222222222222222222222222 222222222 67 珠絲桿副的選擇 22222222222222222222222222222222 2 67 動電機(jī)的選用 22222222222222222222222222222222 222 73 22222222222222222222222222222222 222222222 77 制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 22222222222222222222222222222222 2 77 類型 2222222222222222222222222 78 儲器擴(kuò)展電路設(shè)計 22222222222222222222222222222222 22 78 3 數(shù)控車床 四方 回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 22222222222222222222222222222222 22 80 22222222222222222222222222222222 222222222 85 22222222222222222222222222222222 222222222 89 22222222222222222222222222222222 22222222222 90 22222222222222222222222222222222 22222222222 103 4 參考文獻(xiàn) 22222222222222222222222222222222 222222222222222 104 1 總體方案 控車床 的現(xiàn)狀和發(fā)展 自第一臺數(shù)控機(jī)床在美國問世至今的半個世紀(jì)內(nèi)，機(jī)床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展迅速，經(jīng)歷了六代兩個階段的發(fā)展過程。其中，第一個階段為 二個階段為 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，無論是軟硬件還是外器件的進(jìn)展日新月異，計算機(jī)所采用的芯片集成化越來越高，功能越來越強(qiáng)，而成本卻越來越低，原來在大，中型機(jī)上才能實現(xiàn)的功能現(xiàn)在在微型機(jī)上就可以實現(xiàn)。在美國首先推出了基于 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： （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 1） （ 2） 化 （ 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)展起來的一種自動控制機(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： （ 1） 此，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)得到了簡化。 （ 2） 控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有較高的動態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較小。 （ 3） 滾動絲桿副，直線滾動導(dǎo)軌高， 置這是數(shù)控車床的核心，用于實現(xiàn)輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲，數(shù)據(jù)的變換，插補(bǔ)運(yùn)算以及實現(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)動部分 z=18 級，即傳動方案的選擇采用有級變速最高轉(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)展程序存儲器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器， 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，它的傳動比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的。 用摩擦小，傳動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)。 于工作臺實現(xiàn)精確和微量移動，且潤滑方法簡單。 （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)計計算說明 運(yùn)動部分計算 參數(shù)的確定 一 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) ) 500. 最大工件長度（第二主參數(shù)， 10004. 最大加工長度 / 900. 2、主傳動采用交、直流調(diào)速電動機(jī)，調(diào)速范圍： 10/1500r2 0/800r2 20/1250r2 可無級調(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，滾珠絲杠傳動， 橫向 )脈沖當(dāng)量 沖，縱向 )脈沖當(dāng)量 沖。 7. 4、刀架采用 四方 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、點動、單步運(yùn)行、自動循環(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)計指導(dǎo)書》。然而，根據(jù)本次設(shè)計的需要選取的值如下： 取 00m/ 0m/ 2. 主軸的極限轉(zhuǎn)速 計算車床主軸的極限轉(zhuǎn)速時的加工直徑，按經(jīng)驗分別?。?D。由于 D=500主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為： m a 0 u D?r/??????????? 1800r/ m 0 ~ 0 u D?r/?????????? 38r/ 由于轉(zhuǎn)速范圍 R = 2000 / ??????????? 50 ； 因為級數(shù) Z 已知： Z=18級 。 現(xiàn)以 Φ = Φ == 1z?Ф 得 R=50和 355 ，因此取 Φ = 各級轉(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 =從 1～ 10000 的數(shù)值，因 Φ = 從表中 找到000r/可以每隔 3個數(shù)值取一個數(shù)，得： 2000， 1600， 1250，1000， 800， 630， 500， 500， 315， 250， 200， 160， 125， 100， 80， 63，50， 40。 3. 主軸轉(zhuǎn)速級數(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 — 動力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率 N，使用的功率實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)計書表中推薦的數(shù)值： 取 P= 傳動設(shè)計 一 構(gòu)網(wǎng)的選擇 結(jié)構(gòu)式 、 結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和 選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實際的方案，就并非十分有效，可考慮到本次設(shè)計的需要可以參考一下這個方案。 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目 級數(shù)為 傳動組分別有 2、 個傳動副。即 Z=2 ??????????? 動副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以 2或 3 為合適，即變速級數(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)計所須的正確的方案列出，具體的內(nèi)容如下： 傳動齒輪數(shù)目 2x（ 3+3+2） +2=21個 軸向尺寸 19b 傳動軸數(shù)目 6根 操縱機(jī)構(gòu) 簡單，兩個三聯(lián)滑移齒輪，一個雙聯(lián)滑移齒輪 圖 的傳動系統(tǒng) 二 18級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，可以安排成： 32 3擇傳動組安排方式時，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，應(yīng)減小軸向尺寸，第一傳動組的傳動副不能多，以 2為宜，本次設(shè)計中就是采用的 2，一對是傳向正傳運(yùn)動的，另一個是傳向反向運(yùn)動的。 主軸對加工精度 、 表面粗糙度的影響大，因此主軸上齒輪少些為好，最后一個傳動組的傳動副選用 2，或者用一個定比傳動副。 三 對于 18 級的傳動可以有三種方案，準(zhǔn)確的說應(yīng)該不只有這三個方案，可為了使結(jié)構(gòu)和其他方面不復(fù)雜，同時為了滿足設(shè)計的需要，選擇的設(shè)計方案是： 18=3［ 1］ 3［ 3］ 2［ 9］ 傳動方案的擴(kuò)大順序與傳動順序可以一致也可以不一致，在此設(shè)計中，擴(kuò)大順序和傳動順序就是一致的。這種擴(kuò)大順序和傳動順序一致，稱為順序擴(kuò)大傳動。 四 齒輪傳動副最小傳動比 14，最大傳動比 2，決定了一個傳動組的最大變速范圍 8 因此，要按照參考書中所給出的表，淘汰傳動組變速范圍超過極限值的所有傳動方案。 極限傳動比及指數(shù) x， ,x 值為： 極限傳動比指數(shù) x： x￠=146 x’ 值； x’￠ =2 3 （ x+x’ ）值： ￠ =8 9 五 . 最后擴(kuò)大傳動組的選擇 正常連續(xù)的順序擴(kuò)大的傳動（串聯(lián)式）的傳動結(jié)構(gòu)式為： Z=1］ 即是： Z=18=3［ 1］ 3［ 3］ 2［ 9］ 速圖的擬定 運(yùn)動參數(shù)確定以后，主軸各級轉(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，確定各中間傳動軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運(yùn)動的轉(zhuǎn)圖，使主運(yùn)動逐步具體化。 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)為動力源，可以在系 列中選用。在選擇電機(jī)型號時，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，以免采用過大的升速或過小的降速傳動。 根據(jù)本次設(shè)計機(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查到。 根據(jù)常用電機(jī)所提供的資料，選用： 圖 動機(jī) Ⅰ軸從電機(jī)得到運(yùn)動，經(jīng)傳動系統(tǒng)化成主軸各級轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速和主軸最高轉(zhuǎn)速應(yīng)相接近。顯然，從傳動件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下恒功率 工作時所受扭矩最小來考慮，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，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軸間的傳動方式，如用帶傳動時，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)計選用： 60r/ 對于中間 傳動軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是：妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音、震動等性能要求之間的矛盾。 中間傳動軸的轉(zhuǎn)速較高時（如采用先升后降的傳動），中間轉(zhuǎn)動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) ????????? 式中： 支承滾動或滑動軸承 C=支承滾動軸承 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。我國中型車床、銑床 床 K=54，銑床 K= 從上訴經(jīng)驗公式可知：主軸轉(zhuǎn)速 n 主 和中間傳動軸的轉(zhuǎn)速和∑ n 對機(jī)床噪音和發(fā)熱的關(guān)系。確定中間傳動軸的轉(zhuǎn)速時，應(yīng)結(jié)合實際情況作相應(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)床主傳動系統(tǒng)中，齒輪副的極限傳動比： 1. 升速傳動中，最大傳動比 2。過大，容易引起震動和噪音。 小傳動比 1/4。過小，則使主動齒輪與被動齒輪的直徑相差太大，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。 圖 運(yùn)動的轉(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（詳情見〈〈機(jī)床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)〉〉 4但圖中的解并非只有一種，應(yīng)使傳動帶數(shù)為 3～ 5根為宜。 本次設(shè)計中所選的帶輪型號和帶輪的根數(shù)如下： 選取 3 根 D 小 ） 各種 型號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，從教科書〈〈機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)教程〉〉 查表可?。? 40 大 根據(jù)要求的傳動比 大。 當(dāng)帶輪為降速時： ? ?????? 11大三角膠帶的滑動率ε =2%。 三角傳動中，在保證最小包角大于 120度的條件下，傳動比可取 1/7 ≤ u≤ 3。對中型通用機(jī)床，一般取 1～ 因此， D 大 ≤ 343查表?。? D 大 =212 用計算法或查表法確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡單。根據(jù)要求的傳動比 z，查表即可求出小齒輪齒數(shù)。 在本次設(shè)計中采用的就是常用傳動比的適用齒數(shù)（小齒輪）表就見教科書〈〈機(jī)床簡明設(shè)計手冊〉〉。 不過在表中選取的時候應(yīng)注意以下幾個問題： 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. 同一傳動組的各對齒輪副的中心距應(yīng)該相等。若莫數(shù)相同時，則齒數(shù)和亦應(yīng)相等。但由于傳動比的要求，尤其是在傳動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 3～ 4 個齒。 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)的措施來補(bǔ)救。 5. 在同時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，具體的各個齒輪齒數(shù)可以見傳動圖上所標(biāo)寫的。 6. 確定軸間距： 軸間距是由齒輪齒數(shù)和后面計算并且經(jīng)驗算而確定的模數(shù) m 而確定的，具體的計算值如下（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 ???????????? Ⅱ軸與Ⅲ軸之間的距離： 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動比見圖， 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)速圖而確定的傳動比 ?? 1 5 1 51 6 1 63 0703 8273d ?????????????? 5 1 64 27 0 2 7 321 7 1 ?????????? ?? 主軸到脈沖軸的中心距： 取 m=動比 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) m 有關(guān)。 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際轉(zhuǎn)速相差太大。 由確定的齒輪齒數(shù)所得的實際轉(zhuǎn)速與傳動設(shè)計理論值難以完全相符合，需要驗算主軸各級轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過正負(fù) 10（ψ %。即 ? ?110 ????? ?理論理論實際或 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)動傳動鏈的傳動路線表達(dá)式如下： ? ?主軸Ⅴ————Ⅳ————Ⅲ————Ⅱ————Ⅵ————反轉(zhuǎn)————————————正轉(zhuǎn)——Ⅰ————電動機(jī)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????78203365493963253454572953334838283434506051212140m i n/傳動路線 所有主軸的詳細(xì)的校核如下： 輸入到Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速 m 440 ??? ?????? 2 . 2 2 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 ??????????????? 1 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 ????? ????????????在主軸上的 18級轉(zhuǎn)速分別校核后，都合格。 四 計算結(jié)果，用規(guī)定符號，以是適當(dāng)比例方格紙上繪制出轉(zhuǎn)速圖和主傳動系統(tǒng)圖。 動件的估算和驗算 傳動方案確定后，要進(jìn)行方案的結(jié)構(gòu)化，確定個零件的實際尺寸和有關(guān)布置。為此，常對傳動件的尺寸先進(jìn)行估算，如傳動軸的直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動器、帶輪的根數(shù)和型號等。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)行主要零件的驗算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強(qiáng)度等，必要時作結(jié)構(gòu)和方案上的修 改，重新驗算，直到滿足要求，最后才能畫正式裝備圖。 對于本次設(shè)計，由于是畢業(yè)設(shè)計，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，再用計算機(jī)繪出。 一 . 三角帶傳動的計算 三角帶傳動中，軸間距 于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，亦可因而緩和沖擊及隔離震動，使傳動平穩(wěn)。帶傳動結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸，機(jī)床中多用于電機(jī)輸出軸的定比傳動。 1. 選擇三角帶的型號 根據(jù)計算功率 小帶輪 r/圖選擇帶的型號。 計算功率 中 電機(jī)的額定功率， 工作情況系數(shù)。 車床的起動載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，二班制工作時，取： 的型號是： 2. 確定帶輪的計算直徑 ） 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 型號帶對應(yīng)的最小帶輪直徑 40r/） 2 ? ? ? ?? ???? 111 11212?????????????? =212r/中 : r/r/ε 一般取 算后應(yīng)將數(shù)字圓整為整數(shù)。 3） u 具體的計算過程如下： 100060 11?? ? = 1 0 0 060 1 4 4 01 4 0? ???????????????? s 對于 O、 A、 B、 5m/s≤ u≤ 25m/s。 而 u=5～ 10m/s 時最為經(jīng)濟(jì)耐用。 此速度完全符合 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 過小，將降低帶的壽命；中心距過大時，會引起帶振動。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 三角帶的計算長度是通過三角帶截面重心的長度。 ? ? ? ? 22 ????? ? ?????????? ? ? ? ? 4021221214027042 ? ????? ?=整到標(biāo)準(zhǔn)的計算長度 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?? ? ? ??????? 如果а 1過小，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)書中的表差取： 1=w=入數(shù)值得： 10i? 10 ??? 所以，傳動帶根數(shù)選 3根。 此公式中所有的參數(shù)沒有作特別說明的都是從〈〈機(jī)床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)〉〉 二 傳動軸除了應(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，可以不必驗算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過大的變形。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸 的變形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動和噪聲、發(fā)熱、過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。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，驗算彎曲剛度。 傳動軸直徑按扭矩剛度用下列公式估算傳動軸直徑： ? ?d ??????????????? 中： N— 該傳動軸的輸入功率 N= ?????? ????????? d— 電機(jī)額定功率； η — 從電機(jī)到該傳動軸之間傳動件的傳動 效率的乘積（不計該軸軸承上的效率）。 該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 r/ 計算轉(zhuǎn)速 傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動關(guān)系而確定，而中型車床主軸的計算轉(zhuǎn)速為： ? ? 13 ??? ????????? ψ ]— 每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角（ m），可根據(jù)傳動軸的要求選取。 根據(jù)參考書中所給出的公式和本次設(shè)計所必須滿足的條件，在傳動過程中所有軸的直徑的估算如下 ： ） =z/3???????? 125 r/Ⅴ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. 傳動軸剛度的驗算： 1） 機(jī)床主傳動的彎曲剛度驗算，主要驗算軸上裝齒輪和軸承處的橈度y 和傾角θ。各類軸的橈度 y 和裝齒輪和軸承處傾角θ，應(yīng)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） 計算軸本身變形產(chǎn)生的橈度 y 和傾角θ時，一般常將軸簡化為集中載荷下的簡支梁，按參考書中的表中的有關(guān)公式進(jìn)行計算。 當(dāng)軸的直徑相差不大且計算精度要求不高時，可把軸看作等徑軸，采用平均直徑來進(jìn)行計算。計算花鍵軸的剛度時可采用直徑或當(dāng)量直徑。 由于本次設(shè)計的說明書的篇幅和時間的關(guān)系就不在此詳細(xì)的列出了。但一般的計算公式為： 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)計機(jī)床中長 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)計的情況，主軸的剛度要求必須進(jìn)行校核，具體的剛度校核結(jié)果如下： a） 主軸上的軸承所能承受的載荷在《機(jī)械設(shè)計手冊 3》中查出，見下： 深溝球軸承 2110055 ????? 其基本額定載荷為： r 推力球軸承 169055 ????? 其基本額定載荷 為： 列圓錐滾子軸承 其基本額定載荷為： r b） 圖 的結(jié)構(gòu)圖與彎矩扭矩圖 主軸上齒輪在高速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的載荷： 齒輪 1： ???????????????????? 輪 2： ????????????????????? c） 經(jīng)查表