萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】

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壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún)Q 197216396 或 11970985 畢業(yè)論文 題目：萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè) 、班 級(jí)： 學(xué) 生 姓 名： 指導(dǎo)教師(職稱(chēng))： 摘 要 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的銑床為萬(wàn)能升降臺(tái)銑床，萬(wàn)能升降臺(tái)銑床是一種通用金屬切削機(jī)床。本機(jī)床的主軸錐孔可直接或通過(guò)附件安裝各種圓柱銑刀、成型銑刀、端面銑刀、角度銑刀等刀具，適用于加工各種零部件的平面、斜面、溝槽、孔等，是機(jī)械制造、模具、儀器、儀表、汽車(chē)、摩托車(chē)等行業(yè)的理想加工設(shè)備。具有機(jī)構(gòu)合理，操作簡(jiǎn)單，節(jié)能高效，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)是對(duì)萬(wàn)能升降臺(tái)銑床升降臺(tái)、工作臺(tái)、工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)分析和主要參數(shù)計(jì)算。 在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)銑床升降臺(tái)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)分析，并對(duì)主要零件進(jìn)行了校核。銑床升降臺(tái)是工作臺(tái)的支座，在升降臺(tái)上安裝著銑床的縱向工作臺(tái)、橫向工作臺(tái)和轉(zhuǎn)臺(tái)。由手柄控制變換進(jìn)給速度，允許在開(kāi)車(chē)的情況下進(jìn)行變速。升降臺(tái)可以沿床身的垂直導(dǎo)軌移動(dòng)。升降臺(tái)的下面的垂直絲杠，帶動(dòng)升降臺(tái)升降， 并且支撐著升降臺(tái)。 在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析，并對(duì)主要零件進(jìn)行了校核。工作臺(tái)是用來(lái)安裝工件或夾具，并帶著工件作縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。該工作臺(tái)分為三層結(jié)構(gòu)，最上層是縱向工作臺(tái)，由絲杠使其進(jìn)行 X 方向的移動(dòng)，中間為轉(zhuǎn)臺(tái)，控制工作臺(tái)在水平面內(nèi)進(jìn)行± 45° 的轉(zhuǎn)動(dòng)，下層為橫向工作臺(tái)，通過(guò)導(dǎo)軌使其進(jìn)行 Y 方向的移動(dòng)。 在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)分析。工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)用來(lái)控制工作臺(tái)橫向、縱向移動(dòng)用以滿(mǎn)足不同的加工要求。 關(guān)鍵詞：工作臺(tái)；升降臺(tái)；工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；運(yùn)動(dòng)分析 II ABSTRACT he milling machine designed for this purpose is universal lifting platform milling machine. Universal lifting platform milling machine is a universal metal cutting machine tool. The main axis cone hole of this machine tool can directly or install various cylindrical milling cutters, forming milling cutter, end end milling cutter, angle milling cutter and so on. It is suitable for processing the plane, slope, groove and hole of various parts and parts. It is an ideal processing equipment for machinery manufacturing, mould, instrument, instrument, automobile and motorcycle. It has the characteristics of reasonable mechanism, simple operation, energy saving, high efficiency and good stability. This design is the structure design of the lifting platform, worktable and worktable control mechanism of the universal elevator. Through the structure design and overall plan design of the lifting platform, worktable and worktable, the lifting platform, worktable and worktable manipulating mechanism suitable for the universal lifter and the milling machine are designed.In this design, the structural design and motion analysis of the lifting platform of the milling machine were carried out, and the main parts were checked. The lifting platform of the milling machine is the support of the worktable, and the vertical table, transverse worktable and turntable of the milling machine are installed on the lifting platform. The feed rate is controlled by a mushroom handle, allowing for speed change when driving. The lifting platform can move along the vertical guide of the bed. There is a vertical screw under the lifting platform. It not only lifts up and down the platform, but also supports the lifting platform.In this design, the structural design and motion analysis of the worktable were carried out, and the main parts were checked. The worktable is used to install workpieces or fixtures, and take longitudinal and lateral feed movements with the workpiece. In this design, the worktable is divided into three layers, the top is the longitudinal worktable, the X direction is moved by the screw, the middle is the turntable, the rotation of the worktable in the horizontal plane is controlled, the lower layer is the horizontal working table, and the Y direction is moved by the guide rail.In this design, the structural design and motion analysis of the worktable manipulating mechanism are carried out. The worktable control mechanism is used to control the horizontal and vertical movement of the worktable to meet different processing requirements. Key words: worktable;lifting platform; worktable control mechanism; structural design; motion analysis 壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),咨詢(xún)Q 197216396 或 11970985 目錄 摘 要 I ABSTRACT II 1. 緒論 1 1.1 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的和意義 1 1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 1 1.3 主要設(shè)計(jì)和工作內(nèi)容 3 2. 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2.1 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析和主要參數(shù)計(jì)算 5 2.2 銑削力的計(jì)算 6 2.3 直線(xiàn)滑動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 7 2.4 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 9 2.5 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 10 3. 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床升降臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3.1 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析 11 3.2 圓柱齒輪計(jì)算 12 3.3 圓錐齒輪的計(jì)算 13 3.4 軸的計(jì)算與設(shè)計(jì) 17 3.5 滾動(dòng)軸承的選擇 21 4. 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 4.1 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu) 22 4.2 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 22 5.結(jié)論 24 參考文獻(xiàn) 25 附錄 1 外文譯文 26 附錄 2 外文原文 29 致 謝 36 1. 緒論 1.1 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的和意義 金屬切削機(jī)床是機(jī)械加工的主要裝備，刀具和工件安裝在機(jī)床上完成加工任務(wù)，機(jī)床的結(jié)構(gòu)、功能和精度對(duì)工件的加工精度起到很大的作用。銑床是一種用途廣泛的機(jī)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、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對(duì)回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進(jìn)行切斷工作等。銑床在工作時(shí)，工件裝在工作臺(tái)上或分度頭等附件上，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，輔以工作臺(tái)或銑頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，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(chǎn)率較高。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，銑床就是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。萬(wàn)能升降臺(tái)銑床分別由床身、橫梁、主軸、升降臺(tái)、橫向工作臺(tái)、轉(zhuǎn)臺(tái)、縱向工作臺(tái)、底座構(gòu)成。其中升降臺(tái)可以帶動(dòng)整個(gè)工作臺(tái)沿床身的垂直導(dǎo)軌上下移動(dòng)，以調(diào)整工件與銑刀的距離和垂直進(jìn)給。工作臺(tái)可以帶動(dòng)臺(tái)面上的工件橫向或縱向移動(dòng)。為了便于機(jī)床的工件加工，機(jī)床安裝工件的工作臺(tái)必須做成移動(dòng)式的， 可以在橫向、縱向、垂直方向移動(dòng)[1] 。 意義：工作臺(tái) X/Y/Z 向有手動(dòng)進(jìn)給、機(jī)動(dòng)進(jìn)給和機(jī)動(dòng)快進(jìn)三種，萬(wàn)能升降臺(tái)銑床進(jìn)給速度能滿(mǎn)足不同的加工要求；快速進(jìn)給可使工件迅速達(dá)到加工位置，加工方便快捷縮短非加工時(shí)間[2] 。 1.2 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 1.2.1 國(guó)內(nèi)外萬(wàn)能升降臺(tái)銑床現(xiàn)狀 （1） 進(jìn)口大幅度增加，出口日趨減少 隨國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的各種銑床，尤其是數(shù)控銑床已經(jīng)滿(mǎn)足不了各界用戶(hù)的需求，需要大量進(jìn)口。根據(jù)中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)市場(chǎng)部提供的資料表明，1998 年到 2001 年，各種銑床進(jìn)口量由 4622 臺(tái)增加到 6471 臺(tái)，增幅達(dá) 40%，其中數(shù)控銑床 進(jìn)口量由 563 臺(tái)增加到 2290 臺(tái)，增幅高達(dá) 258%。 與進(jìn)口的快速增長(zhǎng)形成鮮明對(duì)照的式銑床的出口增長(zhǎng)緩慢，特別是其中數(shù)控銑床出口，2001 年比 1998 年在數(shù)量上下降了 56%，在金額上下降了 14%。 （2） 技術(shù)低于世界水平 中國(guó)銑床發(fā)展起步晚，1949 年中華人名共和國(guó)成立以后，中國(guó)的機(jī)械工業(yè)才逐步從修配性質(zhì)發(fā)展成為一個(gè)門(mén)類(lèi)比較齊全、具有一定規(guī)模、技術(shù)水平和成套水平不斷提高的工業(yè)部門(mén)。與西方上百年的發(fā)展有不小的差距[3] 。 10 盡管我國(guó)銑床發(fā)展迅速，一些產(chǎn)品產(chǎn)量居世界第一位，然而，我國(guó)的制造業(yè)在全球 產(chǎn)業(yè)鏈中總體上處于下游和低端位置。什么原因呢？關(guān)鍵問(wèn)題在于我們的核心零部件受到外國(guó)限制，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品比重小，缺乏國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力[4] 。只有在核心零部件 的技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)方面加大馬力，才能突破外國(guó)的封鎖，提高技術(shù)。 業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，我國(guó)機(jī)械行業(yè)存在一個(gè)巨大的技術(shù)“黑洞”，最突出的表現(xiàn)是對(duì)外技術(shù)依存度高。曾幾何時(shí)，企業(yè)的進(jìn)口機(jī)械成了宣傳的噱頭。以至于不重視自己的創(chuàng)新， 國(guó)人在潛移默化中接受：只有外國(guó)進(jìn)口的生產(chǎn)線(xiàn)和生產(chǎn)設(shè)備是可靠的，是產(chǎn)品的保證[5] 。 （3） 數(shù)控化率低但增長(zhǎng)快 由于數(shù)控機(jī)床的增長(zhǎng)速度明顯快于普通機(jī)床的，數(shù)控機(jī)床在金屬加工機(jī)床總量中的比重逐年上升，我國(guó)機(jī)床的數(shù)控化逐年提高。機(jī)床的產(chǎn)量數(shù)控化率從 2001 年的 9.12% 上升為 2009 年的 30%左右。雖然增長(zhǎng)很快，但是基數(shù)大，數(shù)控化的普及率還是不高， 與發(fā)達(dá)國(guó)家 60%～70%的水平仍存在很大差距[6] 。 專(zhuān)業(yè)人士指出，在中國(guó)機(jī)床行業(yè)整體高速增長(zhǎng)的背后，仍然隱憂(yōu)。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)看， 國(guó)產(chǎn)銑床行業(yè)的增長(zhǎng)主要依靠低端普通機(jī)床的帶動(dòng)，高中檔銑床所占比例不斷減少，重型銑床市場(chǎng)走勢(shì)趨緩，因而目前行業(yè)的發(fā)展道路并不健康[7] 。 （4） 國(guó)家扶持的支點(diǎn)偏離 業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，技術(shù)黑洞的形成與國(guó)家的重視程度、投入密切相關(guān)。國(guó)家在過(guò)去的二十多年來(lái)忽視了發(fā)展機(jī)械行業(yè)，在政策、資金等方面都出現(xiàn)了偏差。 產(chǎn)權(quán)激勵(lì)制度式創(chuàng)新和研發(fā)產(chǎn)品的重要保障。國(guó)有企業(yè)對(duì)創(chuàng)新人才的產(chǎn)權(quán)激勵(lì)基本上沒(méi)有實(shí)行。一方面創(chuàng)新成果的知識(shí)產(chǎn)權(quán)沒(méi)有得到有效的保護(hù)，另一方面，創(chuàng)新著的貢獻(xiàn)沒(méi)有得到產(chǎn)權(quán)確認(rèn)。企業(yè)研發(fā)的技術(shù)和產(chǎn)品，要么被國(guó)家無(wú)償拿走，要么被其他的企 業(yè)無(wú)償抄襲[8] 。 1.2.2 國(guó)內(nèi)外萬(wàn)能升降臺(tái)銑床發(fā)展趨勢(shì) （1） 高速化發(fā)展 主要包括主軸轉(zhuǎn)速高速化、進(jìn)給系統(tǒng)高速化和輔助動(dòng)作高速化。通過(guò)這些高速化發(fā)展，可以有效提高產(chǎn)量。 主軸高速化主要是為了進(jìn)給高速化打下結(jié)實(shí)基礎(chǔ)，為了實(shí)現(xiàn)高速化，除了考慮主軸結(jié)構(gòu)形式和冷卻方式以外，更主要的是選用軸承和其潤(rùn)滑方式[10] 。 進(jìn)給系統(tǒng)的高速化是指高切削進(jìn)給和快速進(jìn)給速度。切削進(jìn)給速度一般提高不多， 因?yàn)樗饕獩Q定于可能的切削規(guī)范要求，而切削規(guī)范又由道具、被切材料、加工精度及表面粗糙度的要求等因素決定。快速進(jìn)給大幅度提高的原因主要是為了縮短非加工時(shí)間。 輔助動(dòng)作主要是指換刀動(dòng)作和托盤(pán)交換動(dòng)作[11] 。換到動(dòng)作的高速化主要是改變傳統(tǒng) 的一個(gè)動(dòng)作由一個(gè)執(zhí)行元件帶動(dòng)，各個(gè)動(dòng)作按順序進(jìn)行，而采用一種凸輪控制的機(jī)械手， 凸輪上的槽控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)，只要凸輪槽形狀相互配合好，就可以是一些動(dòng)作重疊在一起同時(shí)進(jìn)行[12] 。 高速化的最終目的式高效化，應(yīng)用高速加工技術(shù)達(dá)到縮短切削時(shí)間和輔助時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)加工制造的高質(zhì)量和高效率。 （2） 高精度化發(fā)展 通過(guò)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、機(jī)床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán) 控制及溫度、震動(dòng)等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，從而提高機(jī)床加工的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度，減少形位誤差、表面粗糙度[17] 。 從精密加工發(fā)展的超精密加工，其精度從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)，更是世界各國(guó)各工業(yè)強(qiáng)國(guó)致力發(fā)展的方向。精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提高普通機(jī)電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，減少其裝配時(shí)的工作量從而提高裝配效率的需要。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和對(duì)機(jī)電產(chǎn)品性能與質(zhì)量要求的提高，機(jī)床用戶(hù)對(duì)機(jī)床加工 精度的要求也越來(lái)越高[13] 。 （3） 智能化發(fā)展 智能化就是由各種測(cè)量元件對(duì)切削前后和切削中各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過(guò) CNC 判斷自動(dòng)對(duì)異?，F(xiàn)象加以補(bǔ)償和調(diào)整，保證加工順利進(jìn)行和確保零件質(zhì)量，減少停機(jī)時(shí)間， 提高生產(chǎn)率。 （4） 數(shù)控機(jī)床智能化技術(shù)要求： 自動(dòng)抑制震動(dòng)的功能[14] 。在高速加工過(guò)程中，機(jī)床容易出現(xiàn)震動(dòng)，刀具也易于磨損。該機(jī)能自動(dòng)抑制震動(dòng)，大大提高了加工精度。 自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)補(bǔ)償功能。減少高速主軸、立柱、床身熱變形的影響，使機(jī)床加工精度大大提高。 自動(dòng)防止刀具和工件碰撞的功能。大大減少突發(fā)事故，提高機(jī)床工作的可靠性。自動(dòng)補(bǔ)充潤(rùn)滑油和抑制噪音的功能。大大改善工作條件[16] 。 數(shù)控系統(tǒng)具有特殊的人機(jī)對(duì)話(huà)功能。在編程時(shí)能在監(jiān)測(cè)畫(huà)面上顯示出刀具軌跡等， 進(jìn)一步提高了切削效率[15] 。 機(jī)床故障能進(jìn)行遠(yuǎn)距離診斷。 智能化技術(shù)提升了數(shù)控機(jī)床的功能和品質(zhì)，數(shù)控機(jī)床智能化的發(fā)展前景非常廣闊。它是世界制造技術(shù)進(jìn)一步提高效率、自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的努力目標(biāo)。也是在今天數(shù)字控制機(jī)床技術(shù)基礎(chǔ)上向更高階段發(fā)展的努力方向。 1.3 主要設(shè)計(jì)和工作內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要圍繞萬(wàn)能升降臺(tái)銑床，針對(duì)設(shè)計(jì)升降臺(tái)和工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)。 重點(diǎn)解決的問(wèn)題：(1)萬(wàn)能升降臺(tái)銑床升降臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，相關(guān)參數(shù)計(jì)算。(2)萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，相關(guān)參數(shù)計(jì)算。(3)萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，相關(guān)參數(shù)計(jì)算。 重點(diǎn)研究的幾個(gè)方面：(1)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，工作臺(tái)的工作面積，工作臺(tái)的最大行程，工作臺(tái)的最大回轉(zhuǎn)角度，主軸軸心線(xiàn)到工作臺(tái)臺(tái)面的距離，主軸轉(zhuǎn)速。(2)萬(wàn)能升降臺(tái)銑床升降臺(tái)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，電機(jī)選擇，齒輪計(jì)算，軸的計(jì)算與設(shè)計(jì)，滾動(dòng)軸承的選擇。(3)萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估算，計(jì)算切削力，直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型，滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型。(4)萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，操縱機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。 2. 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析和主要參數(shù)計(jì)算 圖 2-1 為萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖，主要分為四個(gè)部分：①縱向工作臺(tái)，工件放在縱向工作臺(tái)上，由縱向工作臺(tái)帶動(dòng)工件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。②轉(zhuǎn)臺(tái)，位于縱向工作臺(tái)與橫向工作臺(tái)中間，使工作臺(tái)可以在水平面內(nèi)進(jìn)行一定程度的回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)角度為± 45o。③橫向工作臺(tái)，位于轉(zhuǎn)臺(tái)的下方，與底座相連，通過(guò)底座下的矩形導(dǎo)軌使工作臺(tái)可以沿 Y 方向運(yùn)動(dòng)。④底座，底座下方由矩形導(dǎo)軌，通過(guò)矩形導(dǎo)軌使工作臺(tái)獲得 X 方向運(yùn)動(dòng)的能力。 1-手輪；2-工作臺(tái)；3-手柄；4-回轉(zhuǎn)臺(tái)；5-手柄；6-底座；7-螺母； 8-弧形壓板；9-螺釘；10-雙螺母；11-齒條；12-齒輪；13-雙螺母； 14-齒輪；15-錐齒輪副；16-牙嵌式離合器；17-手柄；18-手輪； 圖 2-1 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái)裝配圖 在用電動(dòng)機(jī)進(jìn)給時(shí)，不可以進(jìn)行手動(dòng)操縱。橫向工作臺(tái)通過(guò)底座上的矩形導(dǎo)軌與升降臺(tái)配合，使橫向工作臺(tái)可以沿 Y 方向進(jìn)行移動(dòng)。手動(dòng)進(jìn)給時(shí)，通過(guò)工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)使得牙嵌式離合器處于斷開(kāi)狀態(tài)，通過(guò)對(duì)電器開(kāi)關(guān)的控制，使電機(jī)進(jìn)行正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)便獲得 X 正方向和負(fù)方向運(yùn)動(dòng)的能力。 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái) X 方向的具體運(yùn)動(dòng)過(guò)程：工作臺(tái)部件由工作臺(tái) 2、回轉(zhuǎn)臺(tái) 4 和底座 6 組成。底座下部矩形導(dǎo)軌和升降臺(tái)相配，螺母 7 和升降臺(tái)上的橫向運(yùn)動(dòng)絲杠相結(jié)合，可傳動(dòng)工作臺(tái)的橫向移動(dòng)?；剞D(zhuǎn)臺(tái) 4 可繞垂直軸在水平面作± 45o范圍內(nèi)的調(diào)整。 另外，運(yùn)動(dòng)由升降臺(tái)軸上的錐齒輪傳入，經(jīng)底座下部的錐齒輪 14、錐齒輪副 15、 牙嵌式離合器 16（合上），使縱向運(yùn)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)固定在回轉(zhuǎn)臺(tái)上的雙螺母 10、13 實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)總橫向移動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)小絲杠，可以改變給予彈簧的壓力，使齒條 11 進(jìn)行移動(dòng)，經(jīng) 12 齒輪撥動(dòng) 10、13 雙螺母作相對(duì)反向運(yùn)動(dòng)，可調(diào)整或消除工作臺(tái)縱向運(yùn)動(dòng)絲杠的傳動(dòng)間隙。 為操縱方便，縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是采用復(fù)式手柄操縱。機(jī)動(dòng)進(jìn)給，手柄 3 有三種位置對(duì) 應(yīng)兩種不同的結(jié)果，在手柄 3 不處于中間位置時(shí)，由工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)上的軸將運(yùn)動(dòng)傳給豎軸上的撥叉，撥叉帶動(dòng)突起的小球擺動(dòng)，突起的小球使得橫軸進(jìn)行一定程度內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)， 橫軸上的撥叉隨橫軸擺動(dòng)的時(shí)候使牙嵌式離合器處于合上狀態(tài)，同時(shí)控制電器開(kāi)關(guān) E1 和E2 ，使進(jìn)給電機(jī)正反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)便獲得 X 方向上的運(yùn)動(dòng)。手柄 20 在中間位置時(shí)，工作臺(tái)操縱機(jī)構(gòu)不做任何運(yùn)動(dòng)，牙嵌式離合器便處于工作狀態(tài)，此時(shí)可用手輪 1 或 9 進(jìn)行手動(dòng)操縱。 底座 6 用手柄 5 和 17 固緊在升降臺(tái)上?；剞D(zhuǎn)臺(tái) 4 用四個(gè)螺釘 9 和兩塊弧形壓板 8 夾緊在工作臺(tái)底座上。 工作臺(tái)尺寸（長(zhǎng)×寬） 1250×320mm 工作臺(tái)最大行程 縱向 800mm 橫向 300mm 垂直 400mm 工作臺(tái)最大回轉(zhuǎn)角度 ± 45o 主軸軸心線(xiàn)到工作臺(tái)臺(tái)面的距離 30～430mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍（18 級(jí)） 30～1500r/min 工作臺(tái)外形尺寸 1625×320×300mm 工作臺(tái)重量估算：使用灰口鑄鐵 HT 200 進(jìn)行制造，取工作臺(tái)平局密度為7 g cm3 ； 由G = mg ， m = rv 可得 m=1092kg，G=10701.6N ，本次設(shè)計(jì)中 g 取 9.8N/kg； 2.2 銑削力的計(jì)算 在實(shí)際加工的時(shí)候，由于銑床在加工時(shí)加工條件及加工過(guò)程中受力情況較復(fù)雜，切削力的精確值最好能根據(jù)實(shí)際加工條件測(cè)定，也可以利用已有的切削數(shù)據(jù)計(jì)算確定。計(jì)算主銑削力 FC （指平均銑削力）的經(jīng)驗(yàn)公式如表 2-1： 表 2-1 主銑削力 Fc 的經(jīng)驗(yàn)公式 工件材料 銑刀名稱(chēng) 銑削力計(jì)算式 碳鋼、青銅、鋁合 金、可鍛鑄鐵等 端銑刀 F = C a1.1a0.8d -1.1a0.95 z C F e f t p 立銑刀、圓柱銑刀 F = C a0.86 a0.72 d -0.86 a z C F e f t p 盤(pán)銑刀、鋸片銑刀 角度銑刀 半圓（凸或凹）成形銑刀 灰鑄鐵 立銑刀、圓柱銑刀 F = C a0.83a0.65d -0.83a z C F e f t p 端銑刀 F = C a1.1a0.72 d -1.1a0.9 z C F e f t p 盤(pán)銑刀、鋸片銑刀 F = C a0.83a0.85d -0.83a z C F e f t p 表 2.2-1 中CF ——系數(shù)， ae ——銑削接觸弧深（mm）， a f ——每齒進(jìn)給量（mm/齒）， dt ——銑刀直徑（mm）， ap ——銑削深度（mm），z——銑刀齒數(shù)。 假設(shè)實(shí)際加工條件：假設(shè)刀具前角g= 10 °，主偏角kt = 75 °（端銑刀）；工件材 料為sb = 75kgf mm2 碳鋼和 HB=190 鑄鐵；切速 v<50m/min。 CF =82, ae =60, a f =0.2, dt =90, ap =5,z=28; FC =1871.186N 2.3 直線(xiàn)滑動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 導(dǎo)軌可以控制運(yùn)動(dòng)部件沿某一指定的運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，并且可以支撐著運(yùn)動(dòng)部件，承受運(yùn)動(dòng)部件的重量和運(yùn)動(dòng)部件在加工時(shí)所受的切削力。 導(dǎo)軌在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要限制運(yùn)動(dòng)部件的其他方向的運(yùn)動(dòng)，使其只能沿某一指定的運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。 在本次設(shè)計(jì)中，工作臺(tái)底部的底座與導(dǎo)軌相配，需承受工作臺(tái)的重量以及工件的重量，工作臺(tái)可以加工最大為 500Kg 的工件，所以選擇矩形導(dǎo)軌。矩形導(dǎo)軌可以承受較大的重量，且它的制造較為簡(jiǎn)單。 導(dǎo)軌可以使萬(wàn)能銑床的工作臺(tái)進(jìn)行 Y 方向的運(yùn)動(dòng)，改變工作臺(tái)在 Y 方向的位置。升降臺(tái)銑床的導(dǎo)軌尺寸，多數(shù)升降臺(tái)銑床受力后沿工作臺(tái)縱向（x 軸）的變形最大， 上下方向（z 軸）變形較小，前后方向（y 軸）最小。在 x 方向的變形中，刀具系統(tǒng)（心軸、懸梁等）與工作臺(tái)系統(tǒng)（工作臺(tái)、滑座、升降臺(tái)等）所占比例相近。在 y 向變形中， 工作臺(tái)系統(tǒng)所占比例較大。在 z 向變形中，刀具系統(tǒng)所占比例較大。在工作臺(tái)系統(tǒng)中， 導(dǎo)軌的層次多，會(huì)使運(yùn)動(dòng)部件的重心發(fā)生改變，重心會(huì)移動(dòng)，同時(shí)在力矩作用下，導(dǎo)軌面會(huì)產(chǎn)生一定程度的彈性變形，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)部件可能在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生一定程度的偏轉(zhuǎn)。選擇導(dǎo)軌尺寸時(shí)，應(yīng)保證獲得足夠的剛度，盡量減小偏轉(zhuǎn)變形。在計(jì)算中可由表 2-2 確定導(dǎo)軌主要參數(shù)。 表 2-2 升降臺(tái)銑床工作臺(tái)部分導(dǎo)軌尺寸關(guān)系 結(jié)構(gòu)項(xiàng)目 尺寸關(guān)系 比值 說(shuō)明 工作臺(tái)導(dǎo)軌寬度 B1 B 0.7 增大 B1 可以減小偏轉(zhuǎn)角，但是 B1 B1 也不能太大，否則會(huì)減少導(dǎo)軌的 接觸面寬度b1 滑座 上導(dǎo)軌長(zhǎng)度 L1 L1 L 0.7 ~ 0.9 L1 對(duì)偏轉(zhuǎn)角影響大，為提高剛 性，新型機(jī)床都采用大的 L1 滑座下（橫） 導(dǎo)軌寬度 B2 B2 L 0.3~0.5 隨著 L1 的增大， B2 相應(yīng)增大。 增大 B2 可減小偏轉(zhuǎn)角，同時(shí)增加了 升降臺(tái)寬度，提高了抗彎強(qiáng)度，也有利于機(jī)構(gòu)的安排 滑座 下導(dǎo)軌 長(zhǎng)度 L2 L2 L1 0.7 增大 L2 可減小偏轉(zhuǎn)角。但 L2 不宜太大，以免使升降臺(tái)太長(zhǎng) 床身 導(dǎo)軌寬度 B3 B3 B 1~1.3 床身導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)對(duì) x 方向的變形影響極大，采用矩形導(dǎo)軌代替燕尾形 導(dǎo) 軌 可 提 高 抗 扭 剛 度 （ 約 50%~70%），同時(shí)增加h3 可減小偏轉(zhuǎn)角 B3 B4 0.6~0.7 床身 導(dǎo)軌面 高度h3 、寬度b3 h3 B3 0.1~0.14 b3 B3 0.24~0.32 升降 臺(tái)與床身導(dǎo)軌接合長(zhǎng)度 L3 L3 B3 2 L3 對(duì)偏轉(zhuǎn)角均有較大影響，為 了增大 L3 ，一般都在升降臺(tái)上部伸出兩條腿，將導(dǎo)軌延伸 升降 臺(tái)傳動(dòng)絲杠位置 L4 L4 L5 0.3~0.4 L4 對(duì)偏轉(zhuǎn)角、升降臺(tái)彎曲變形 及牽引力大小均有極大影響。從減 小牽引力考慮，使絲杠位于重心與 導(dǎo)軌之間較好；從減小升降臺(tái)變形 考慮，絲杠靠前端較好。多數(shù)銑床 絲杠均靠近床身（大尺寸銑床前端 另設(shè)輔助支撐） B1 =58.94mm, L1 =256mm, B2 =128mm, L2 =179.2mm, B3 =70.728mm, h3 =7.0728mm, b3 =17.628mm, L3 =141.456mm; 2.4 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床工作臺(tái) X 方向的運(yùn)動(dòng)需要絲杠來(lái)將運(yùn)動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，回轉(zhuǎn)——直線(xiàn)。可由電機(jī)帶動(dòng)，也可通過(guò)搖動(dòng)手輪進(jìn)行手動(dòng)控制工作臺(tái) X 方向的運(yùn)動(dòng)。 絲杠許用軸向負(fù)載計(jì)算： P = a np2 EI L2  (2-1) P：絲杠許用軸向負(fù)載；a：安全系數(shù) 0.5； E 楊氏模量2.08 ′105 N/ mm2 （MPa）d：絲杠軸底徑： 32mm ；L：絲杠安裝距離90mm ；I：絲杠軸界面最小慣性矩。n 取 1， pd4 I = I=34457.6 P=408272.8N 64 絲杠許用轉(zhuǎn)速：N = b (2-2) N：絲杠許用轉(zhuǎn)速 r/min； b：安全系數(shù) 0.8；g 重力加速度9.8′103 mm/ s2 g：絲杠材料比重，g= rg = 7800 ′10-9 kg / mm3 ′ 9.8N / kg = 7.644 ′10-5 ； A：絲杠最小截面直徑， A = pd2 =803.84 mm2 ；l取 3.14。 4 N ? 10 7 l2 L2  d =2440r/min； (2-3) 絲杠導(dǎo)程確定：l = Vmax Nmax =9.8； (2-4) 絲杠長(zhǎng)度確定：L= 最大行程+ 螺帽長(zhǎng)帽+ 軸端預(yù)留量 = 1010 ； 軸向最大負(fù)載計(jì)算：F= mmg +ma； (2-5) 工作臺(tái)最大承載為 500kg， m取 0.002，a 取 0.5 m s2 ，F(xiàn)=259.8N； ? 64PL2 ?1 4 絲杠軸徑確定： d1 3 ? nap3 E ÷÷ ； (2-6) è ? 根據(jù)長(zhǎng)徑比計(jì)算軸頸d2 。長(zhǎng)徑比應(yīng)該小于 60； L N ′ L2 -7 2 ￡ 60 d3 3 max ′10 d l2 ；取 d 3 max（d1，d2，d3），d 3 32 mm； (2-7) 絲杠導(dǎo)程角： tan（b）= l pd =4.07 ′10-3 ； (2-8) F 3 N t + F 3 N t + F 3 N t 1 基本額定載荷： Fam =（ a1 1 1 a 2 2 2 a3 3 3 ）3 =198.7N； (2-9) N1t1 + N2t2 + N3t3 選用型號(hào)為4008 - 6 的滾珠絲杠副，公稱(chēng)直徑為40mm ，基本導(dǎo)程為10mm 。 2.5 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 電動(dòng)機(jī)所需的功率 P = Pw ，h = 0.97 ，h = 0.9 ，h = 0.95 ；工作臺(tái)最大承重 500Kg； d h 1 2 3 電動(dòng)機(jī)所需工作功率為： P = Pw ； (2-1) 19 工作機(jī)所需功率為： Pw d = Fv 1000 h ； (2-2) 傳動(dòng)的總效率為：h=h7hh ,h=0.69； (2-3) 所需電機(jī)功率為： P 1 2 3 = Fv  =1.432kw (2-4) d 1000h Ped 略大于 Pd 即可。選用轉(zhuǎn)速為 1410r/min，功率3 1.432kw 的電機(jī)，在本次設(shè)計(jì)中選用型號(hào)為 Y112M-4 的三相異步電動(dòng)機(jī)。 3. 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床升降臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析 圖 3-1 為萬(wàn)能升降臺(tái)銑床升降臺(tái)裝配圖，升降臺(tái)是使工作臺(tái)獲得垂直運(yùn)動(dòng)的能力的部件，通過(guò)升降臺(tái)上的滾柱絲杠，使回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)可以進(jìn)行垂直方向的移動(dòng)。升降臺(tái)中有一個(gè)垂直放置的絲杠，它使升降臺(tái)可以將電動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)獲得垂直方向的進(jìn)給。從進(jìn)給電機(jī)到絲杠的傳遞中經(jīng)過(guò)了 9 次運(yùn)動(dòng)傳遞，2 次錐齒輪傳動(dòng)，7 次圓柱齒輪傳動(dòng)，最終將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳至垂直絲杠。工作臺(tái)進(jìn)行橫向與縱向機(jī)動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)傳遞也由升降臺(tái)來(lái)完成，在工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中， 升降臺(tái)起著一個(gè)關(guān)鍵的傳遞作用。 圖 3-1 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床升降臺(tái)裝配圖 升降臺(tái)的具體運(yùn)動(dòng)過(guò)程：運(yùn)動(dòng)由進(jìn)給箱中的齒輪傳入，經(jīng)升降臺(tái)中的齒輪傳至軸， 使工作臺(tái)得到垂直、縱向、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。手柄和電磁離合器分別操縱垂直和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。操縱手柄有五個(gè)位置（上、下、前、后、及中間位置）它帶動(dòng)鼓輪分別控制電器開(kāi)關(guān)的開(kāi)合，手柄處于上、下或前、后位置時(shí)，工作臺(tái)得到垂直升降或橫向前、后運(yùn)動(dòng)； 在中間位置時(shí)，工作臺(tái)停止進(jìn)給。升降臺(tái)的工作由一個(gè)垂直放置的絲杠來(lái)完成。 在該銑床中，升降臺(tái)與工作臺(tái)通用一個(gè)電機(jī)，選用型號(hào)為 Y112M-4 的三相異步電動(dòng)機(jī)。 3.2 圓柱齒輪計(jì)算 初步選擇小齒輪的齒數(shù)為Z1 = 22 ，齒輪精度等級(jí)為7 級(jí)，由u 得到相嚙合的大齒輪齒數(shù)應(yīng)為Z1 = 27，選取載荷系數(shù) Kt = 1.3 計(jì)算齒輪傳遞的扭矩T1 T1 = 95.5′105 ′ P n  = 5.87 ′104  (N × mm)  (3-1) d 取齒寬系數(shù)f = 1 1 選取材料的彈性影響系數(shù)ZE = 189.8MPa 2 ,slim 1 = 600 MPa 計(jì)算力循環(huán)次數(shù)： , slim 2 = 500 MPa N = 60n jL = 60 ′ 960 ′1′ (2 ′ 8 ′ 300 ′15) = 4.147 ′109 1 1 h N 4.147 ′109 9 N2 = 1 = = 1.296′10 (3-2) 3.2 3.2 取 K HN 1 = 0 .9 ， K HN 2 安全系數(shù)S = 1 ，得：  = 0.95 ,計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力sH ,取失效概率值為1% ， [s ] = KHN 1sil m1 = 0.9 ′ 600 = 540 MPa， H 1 S 1 (3-3) [s ] = KHN 2slim 2 = 0.95′ 500 = 475 MPa H 2 S 1 計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d1t : d1t = 2.32′ d1r = 58.82 d 1 = d 1 t · (3-4) 計(jì)算載荷系數(shù)： K = K A · Kv · K H a · K H b = 1.25 ′ 1.05 ′ 1′ 1.424 = 1.869 (3-5) 模數(shù) m 的確定 mz=d，d=65.87，m=3 校核齒根彎曲強(qiáng)度： m 3 取彎曲強(qiáng)度極限sFE1 = 500MPa ，sFE 2  = 420 M Pa  (3-6) KFN 為彎曲疲勞壽命系數(shù)，取 KFN 1 = 0.85 ， KFN 2 = 0.88 彎曲疲勞許用應(yīng)力計(jì)算， S 為彎曲疲勞安全系數(shù) S = 1.4 [sF K FN 1sF E 1 ] = 1 S = 0.85 ′ 500 1.4 = 303.57 (MPa) (3-7) ] 2 [sF = K FN 2sFE 2 S = 0 .88 ′ 420 1 .4 = 264 (MPa) 計(jì)算出載荷系數(shù)： K = K A · K v · K F a · K F b = 1 .25 ′ 1 .05 ′ 1 ′ 1 .31 = 1 .719 查得齒輪齒形系數(shù)：查得齒形系數(shù)為： YF a 1 = 2 .6 5 ， YFa 2 = 2 .53 取應(yīng)力校正系數(shù)，取應(yīng)力校正系數(shù)： YSa 1 = 1 .5 8 ， YSa 2 = 1.62 大、小齒輪的 YFaYSa ： YFa1YSa1 = 2.65′1.58 = 0.01379 sF [sF ]1 303.57 (3-8) YF a 2 YSa 2 2 [sF ] = 2 .5 3 ′ 1 .6 2 2 6 4  = 0 .0 1 4 5 2 5 經(jīng)計(jì)算分析得出大齒輪的值比小齒輪大，根據(jù)公式計(jì)算齒輪模數(shù): 根據(jù)上述公式和相關(guān)選取的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得出：m 3 3 ； 根據(jù)模數(shù) m 3 3 得出： z1 齒輪幾何尺寸的計(jì)算： = d1 =21.95，取 22， Z m 2 = 27 (3-9) 齒輪的分度圓直徑： d = mz ， d1 = 66 mm， d2 = 81 mm； 齒輪間中心距：a = d1 + d2 ，a=73.5mm； (3-10) 2 計(jì)算齒輪寬度： b1 = fd ′ d1 =66mm， b2 = fd ′ d2 =81mm；齒輪的相關(guān)校核： K Ft < [sF ] F = 2 T KFt = 27.635  (3-11) t b m YF a YS a d ， bm [s F ]  = 75.432 Y F a Y S a 二者比較得出該齒輪規(guī)格符合要求。 3.3 圓錐齒輪的計(jì)算 電動(dòng)機(jī)輸入圓錐齒輪的功率為 P；其中 P1 =1.5Kw，P=1.5Kw，轉(zhuǎn)速為 1410r/min，齒數(shù)比為1.8 ，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生輕微的震動(dòng)。 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù): (1)按傳動(dòng)方案選用直齒錐齒輪傳動(dòng)。(2)選用 7 級(jí)精度。 (3)材料選擇，選擇小齒輪材料為40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS ，大齒輪材料為 45 鋼 （調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS ，硬度差為40HBS 。 (4)選小齒輪齒數(shù)z1 =17，大齒輪齒數(shù)z2 =17 ′ 1.8=32。(5)初選壓力角a=20° 按齒面疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)小齒輪分度圓直徑 d1t 3 (3-12) 試選 K =1.3；齒輪 1 所傳遞的轉(zhuǎn)矩T = 9.55′106 P / n ， T == 10159.5 N × m ；區(qū)域 Ht 1 1 系數(shù)ZH = 2.5 ；齒寬系數(shù)fR = 0.3 ；材料的彈性影響系數(shù)：Z E = 189.8MPa ；計(jì)算解除疲 2 勞許用應(yīng)力[sH ] ；選取小齒輪的接觸疲勞極限為600MPa ,大齒輪的接觸疲勞極限為 550MPa 。 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1 = 60n1 jLh = 60×1410×1′ 2 ′ 8′ 300 ′15 =6.091 ′109 ； (3-13) 2 1 N = N /u =3.383×109 ； 1 2 查取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN = 0.88 ， KHN = 0.85 。取失效概率為1% ，安全系數(shù)S = 1 。 1 [s ] = KHN sHlim1 = 0.88 ′ 600 MPa=557MPa (3-14) H 1 S 1 2 [s ] = KHN sHlim2 = 0.85 ′ 600 MPa=467.5MPa H 2 S 1 可得[sH ]=467.5MPa；計(jì)算小齒輪分度圓直徑 d1t 3 =53.489mm； (3-15) 調(diào)整小齒輪分度圓直徑數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 v dm1 = d（1t 1- 0.5fR）= 53.489× (1- 0.5′ 0.3)mm=45.465mm； (3-16) vm = pdm1n1 60 ′1000 = p′ 45.465 ′1410 m/s=3.354m/s； (3-17) 60 ′1000 當(dāng)量齒輪的齒寬系數(shù)fd b=fR d1t = 0.3 ×53.489× mm=31.032mm； (3-18) fd = b/dm1 = 31.032/45.465=0.68； (3-19) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) KH 。查表得使用系數(shù) KA = 1 ； 根據(jù)vm = 3.354m/s 、八級(jí)精度,可以得到動(dòng)載系數(shù) Kv = 1.14 ； 由于齒輪的精度較低，可以取齒間載荷分配系數(shù) KHa = 1； 在七級(jí)精度、小齒輪懸臂時(shí)，齒向載荷分布系數(shù) KHb = 1.402 . 可以得出實(shí)際載荷系數(shù) KH = KAKV KHaKHb =1×1.14×1×1.402=1.598； (3-20) 按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑為 d1 = d1t =53.489× =57.298mm， (3-21) 相應(yīng)的模數(shù)為 m= d1/z1 =3.370mm； 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1 m 3 3 KFtT1 （× YFaYSa ）  (3-22) f（1- 0.5f）2z2 u 2 +1 [s ] R R 1 F 1 2 確定公式中的各參數(shù)值。試選 KFt =1.3; 計(jì)算 YFaYSa ,由d = arctan(17 / 32) = 27.979o 和d =90-27.979°=62.021°，得當(dāng)量齒數(shù): [sF ] zv1 = z1/cosd1 = 17/cos（27.979°）=19.24 (3-23) zv2 = z2 /cos（d2）=32/cos（62.021°）=68.20； (3-24) 查得齒形系數(shù)YFa1 = 2.81 、YFa2 = 2.32 ; 應(yīng)力修正系數(shù)YSa1 = 1.58 、YSa2 = 1.78 ； 小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為sFlim1 = 500MPa 、sFlim2 = 380MPa ； 彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1 = 0.85 、 KFN 2 = 0.88 ； 取彎曲疲勞安全系數(shù)S = 1.7 。 1 [s ] = KFN sFlim1 = 0.85 ′ 500 = 250MPa  (3-25) F 1 S 1.7 2 [s ] = KFN sFlim2 = 0.88 ′ 380 = 197MPa F 2 S 1.7 YFa1YSa1 = 2.81′1.58 =0.0177， YFa 2 YSa 2 = 2.32 ′1.78 =0.0209 (3-26) [sF ]1 250 [sF ]2 197 取其中較大者可得 YFaYSa [sF ]  =0.0209 試算模數(shù)： 1 m 3 3 KFtT1 （× YFaYSa ）  (3-27) f（1- 0.5f）2z2 u 2 +1 [s ] R R 1 F = 3 1.3′10159.5 0.3′（1- 0.5′ 0.3）2 ′172 ′ （32/17）2 +1 ′ 0.0209 mm=2.140mm 調(diào)整齒輪模數(shù)： 圓周速度 v： d1 = mt z1 =2.140×17=36.380mm (3-28) dm1 = d（1 1- 0.5fR）=36.38×（1-0.15）mm=30.923mm； (3-29) vm = pdm1n1 60 ′1000 = p′ 30.923′1410 =2.281m/s; (3-30) 60 ′1000 齒寬 b： b=f d  =0.3×36.380×  mm=21.106mm (3-31) R 1 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)： 根據(jù)v = 2.281m/s ，八級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù) Kv = 1.08 ； 由于直齒錐齒輪精度較低，取齒間載荷分配系數(shù) KFa = 1 ； 查得 KHb = 1.334 ，于是 KFb = 1.262 ; 則載荷系數(shù)為： KF = KAKV KFaKFb =1×1.08×1×1.262=1.362； (3-32) 齒輪的模數(shù)為： m = mt 1.362 = 2.140× 3 mm=2.173mm； (3-33) 1.3 就近選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3mm，按照接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1 = 57.289mm ， 算出小齒輪齒數(shù)z1 = d1 /m = 19.09 .取z1 為 20，則大齒輪齒數(shù)z2 = uz1 = 1.8× 20 = 34.37 ， 在齒輪的設(shè)計(jì)中，齒輪的齒數(shù)應(yīng)為互質(zhì)的兩數(shù)，取z2 = 33 。 幾何尺寸計(jì)算： 計(jì)算分度圓直徑： d1 = z1m = 20×3=60mm， d2 = z2 m =33×3=99mm 計(jì)算分錐角： (3-34) d1 = arctan(1 u)=arctan（20/33）=31°21′54″； (3-35) d2 =90°-31°21′54″=58°38′06″； 計(jì)算齒輪寬度： b = f d u 2 +1/2 =0.3×57× 1.82 +1/2 mm=33.06mm，取b R 1 1 = b =33mm； (3-36) 2 主要設(shè)計(jì)結(jié)論： 齒數(shù)z1 = 20 、z2 = 33 ，模數(shù)m =3mm，壓力角a= 20°，變位系數(shù) 0，分錐角d1 = 31o28￠542 ，d = 58°38￠062 ，齒寬b = b = 33mm 。小齒輪選用40C （調(diào)質(zhì)），大齒輪選 2 1 2 r 用 45 鋼（調(diào)質(zhì)）。齒輪按七級(jí)精度計(jì)算。 3.4 軸的計(jì)算與設(shè)計(jì) VIII 軸為萬(wàn)能升降臺(tái)銑床升降臺(tái)中十分重要的一根軸，通過(guò) VIII 軸上的齒輪可以將運(yùn)動(dòng)傳遞至絲杠上。下面對(duì) VIII 軸進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì)。 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算軸的直徑： T 9550000 P W tT = ? T  0.2d3 n ￡ [tT ] (3-37) tT — —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa ；T——軸所受的扭矩 N × mm ； T W ——軸的抗扭截面系數(shù)， mm3 ；n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min； P——軸傳遞的功率，kW；d——計(jì)算截面處軸的直徑，mm； P [tT ]——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa； 可導(dǎo)出： d 3 A0 = = 3 9550000 3 0.2[tT ] n = A0 3 P 式中， n  (3-38) 在本次設(shè)計(jì)中，選取tT 為 40MPa， A0 為 120；P1 為軸傳遞的功率；從電機(jī)中傳遞出的額定功率為 1.5kw，電機(jī)進(jìn)過(guò) 7 次齒輪傳遞，一次錐齒輪傳動(dòng)，六次圓柱齒輪傳動(dòng)， 錐齒輪傳動(dòng)效率h取 0.95，圓柱齒輪傳遞效率h 取 0.99。P =hh6 P ，可得 P =1.341Kw； 1 2 1 1 2 1 軸的轉(zhuǎn)速會(huì)在傳遞過(guò)程中變化，在此次傳動(dòng)過(guò)程中，錐齒輪 1 的齒數(shù)為 17，錐齒輪 2 的齒數(shù)為 32，第 1 對(duì)圓柱齒輪的齒數(shù)從 20 變?yōu)?44，第 2 對(duì)圓柱齒輪的齒數(shù)從 26 變?yōu)? 32，第 3 對(duì)圓柱齒輪的齒數(shù)從 40 變?yōu)?18，第 4 對(duì)圓柱齒輪的齒數(shù)從 40 變?yōu)?49，第五 對(duì)圓柱齒輪的齒數(shù)從 38 變?yōu)?52，第 6 對(duì)圓柱齒輪的齒數(shù)從 20 變?yōu)?47。額定轉(zhuǎn)速 n=1410r/min。 軸的轉(zhuǎn)速為n = n ′ 20 ′ 26 ′ 40 ′ 40 ′ 38 ′ 20 = 293.7r/min； （3-39） 1 44 32 18 49 52 47 可算得d 3 19.9mm ，此直徑為軸段的最小直徑。按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算： 首先畫(huà)出軸的簡(jiǎn)圖，通過(guò)分析軸上的零件，大概確定此軸的最小直徑，如圖 3-2。 圖 3-2 VIII 軸簡(jiǎn)圖 如圖 3-2，因?yàn)檩S上有兩個(gè)鍵，則 d 應(yīng)≥21.293mm，1- 2 段軸長(zhǎng)l1 = 34mm ， 2 - 3 段軸長(zhǎng)l2 = 320mm ， 3 - 4 段軸長(zhǎng)為l3 = 21mm ， 4 - 5 段軸長(zhǎng)為l4 = 48mm ， 5 - 6 段軸長(zhǎng)為l5 = 10.5mm ， 6 - 7 段軸長(zhǎng)為l6 = 59 mm 。1- 2 段鍵寬度b = 8mm ，高度h = 7mm ，長(zhǎng)度 L = 28mm 的普通平鍵，鍵的型號(hào)為：GB/ T 1096 鍵8× 7 × 28 。第二個(gè)鍵寬度b = 10mm ， 高度h = 8mm ，長(zhǎng)度L = 32mm 的普通平鍵，鍵的型號(hào)為：GB/ T 1096 鍵10×8× 32 。為 保證齒輪與軸由良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 H 7 /m6 ；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的尺寸公差m6 。確定軸上圓角和倒角尺寸： 取軸端倒角為2× 45° 。 大圓柱齒輪受力情況： Fr2 = Ft2 tana=3751N，F(xiàn)a2 = Ft2 tana= 4550N，F(xiàn)t2 = 5855N ； (3-40) 小圓柱齒輪受力情況： Ft2 ￠ =3278N， F ￠ =1223N， F ￠ =817.9N； r2