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沈 陽 化 工 大 學 科 亞 學 院 本科畢業(yè)論文 設計題目 數(shù)控車床裝配設計 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 機制 1103 學生姓名 李澤春 指導教師 于玲 論文提交日期 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期 2015 年 6 月 5 日 摘 要 自從 1946 年世界上首次電子計算機制造以來 這說明人們制造了工具 能增 加和替換腦力 它和工具 人類在農業(yè)和工業(yè)社會 有了質的飛躍 為人類進入奠 定了基礎信息社會 在 1952 年 計算機技術應用于機器 第一個數(shù)控機床的誕生 在美國 從那時起 近年來傳統(tǒng)的機床 數(shù)控機床公司逐年增加 并被應用在大中 型企業(yè)中 有了質量的變化 近半個世紀以來 數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代 的發(fā)展 在中小企業(yè)甚至個人企業(yè)也普遍開始使用 在這些數(shù)控機床 除了少量 的機床在 FMS 模式集成 主要是在獨立的運行狀態(tài) 和相當部分的使用效率不高 落后的管理模式 近年來 中國的出口增長的大型數(shù)控機床是數(shù)控車床 數(shù)控磨 床 數(shù)控加工專用機床 數(shù)控剪板機 數(shù)控折彎 折彎機 數(shù)控壓鑄機 通用機床 在車床主傳動系統(tǒng)的畢業(yè)設計中 使學生建立不錯的的規(guī)劃和了解車床主傳 動系統(tǒng)設計的一般方法 鞏固和加深所學理論知識 加深知識儲備 運用所學知識剖析和處理設計 工作中的實際問題 從機械制造裝備畢業(yè)設計中 使我們在制定車床主傳動機構 車床的結構 設計 一般的提案的設計 零件等的計算 編繪技術文稿和設計理論的表現(xiàn)等 方面 得到整體性的鍛煉 輕車熟路相關準則 圖冊和參照素材的使用 以懂得具有粗淺的結構剖析 和構造的設計演算的能力 關鍵詞 主傳動系統(tǒng) 傳動設計 動力設計 Abstract 1946 birth of the world s first electronic computer which suggests that human created can be enhanced and part instead of the mental work tools It with humans in agriculture industrial society to create those is only a means of enhancing physical labor compared to a qualitative leap which laid a foundation for human into the information society Six years later in 1952 the computer technology application in machine tools was born in the United States the first CNC machine tool Since then traditional machine tools produced in recent years our country enterprise of nc machine tools share rise year by year in large and medium sized enterprises have more use a qualitative change Nearly half a century the CNC system has experienced two stages and the development of six generations Also common in small and medium sized enterprises and individual enterprises begin to use In the nc machine tools in addition to a small amount of machine tools used in FMS model integration mostly in single machine running state and some in the efficiency is not high management way backward state In recent years China s exports was bigger nc machine tool with CNC lathe CNC grinding machine numerical control special machine tools CNC bending machine CNC shearing machine CNC forming die casting machine such as the common machine tools have a drilling machine sawing machine slotting machine broaching machine combination machine tools hydraulic press Through the lathe main drive system of curriculum design causes the student to set up the correct design ideas and master the basic method of lathe main transmission system design Consolidate and deepen the theory knowledge the expanded aspect of knowledge and apply what they have learned the theory analysis and solve specific problems in the design work By machinery and equipment course design causes the student to the structure of the main transmission mechanism in forming lathe lathe parts design all kinds of scheme design calculation write technical documents and the expression of design ideas and so on to get basic training comprehensive Be familiar with the relevant standards and manuals and the use of the resources to foster a preliminary structural analysis and the ability to structure design and calculation Keywords main drive system transmission design dynamic design 目 錄 摘要 1 第一章 概述 1 1 1 國內數(shù)控機床現(xiàn)狀 1 1 2 設計參數(shù) 1 第二章 參數(shù)的擬定 2 2 1 確定極限轉速 2 2 2 電機的選擇 2 第三章 傳動設計 3 3 1 主傳動方案擬定 3 3 2 傳動結構式 結構網(wǎng)的選擇 3 3 3 轉速圖的擬定 3 第四章 主傳動部分的改造和設計 6 4 1 主傳動部分方案擬定 6 4 2 主傳動部分設計改造設計計算 9 4 3 數(shù)控機床分級變速箱的設計 11 4 4 電磁離合器的設計計算 15 4 5 齒輪的結構設計 16 4 6 帶輪結構設計 17 4 7 傳動軸間的中心距 17 4 8 軸承的選擇 17 第五章 動力設計 18 5 1 傳動軸的驗算 18 5 2 齒輪效驗 22 5 3 軸承的效驗 23 第六章 結構設計及說明 24 6 1 結構設計的內容 24 6 2 I 軸的設計 24 6 3 齒輪塊的設計 25 6 4 傳動軸的設計 25 結論 27 參考文獻 28 致謝 29 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第一章 概述 0 第一章 概述 1 1 國內數(shù)控機床現(xiàn)狀 最近幾年我國企業(yè)的數(shù)控機床占的比重也在增長 在大的公司中就有很多 的使用 在小公司和個體的企業(yè)中也在開始使用中 在數(shù)控機床中 除少量用 于 FMS 模型集成工具機 主要是單機運行狀態(tài) 并在一些效率不高 管理方式 落后的狀態(tài) 2001 在中國機床行業(yè)的生產已經(jīng)進入世界機床消費的第五 而 高達第三的世界排名 47 4 億美元 在 53 4 億美元 支出同比增長 25 但隨 著國產數(shù)控機床不能滿足市場的需求量逐年上升 我國的機床引進 進口的 2001 臺躍升至世界第二位 和 24 05 億美元 比上年增長 27 3 近年來 中 國的出口額較大的數(shù)控機床有數(shù)控車床 數(shù)控磨床 數(shù)控專用機床 數(shù)控折彎 機 數(shù)控剪板機 數(shù)控壓鑄成型機 如普通機床有鉆床 鋸床 插床 拉床 組合機床 液壓 1 2 設計參數(shù) 普通車床傳動系統(tǒng)設計的設計參數(shù) 1 主軸轉速級數(shù) Z 12 2 主軸轉速范圍 r min min 31 5 3 公比 1 41 4 電機功率為 7 5KW 5 電機轉速為 1440r min 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第二章 參數(shù)的擬定 1 第 2 章 參數(shù)的擬定 2 1 確定極限轉速 由 nR miax 1 zn 2 1 因為 1 41 得 44 64 取 45nRnR r min 取標準轉速 1440r minmaxi1386n 2 2 主電機選擇 已知異電動機的轉速有 3000 1000 1500 minr inr minr 740 我們知道 是 4000W 依據(jù) 車床設計手冊 附錄信息 3 選 minr額P Y133S 4 4500W 滿載的轉速 1500 額 ir87 0 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第三章 傳動設計 2 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第三章 傳動設計 3 第三章 傳動設計 3 1 主傳動方案擬定 預想的設計有不少 但是好的的設想也因環(huán)境而有區(qū)別 在這個設計方案 中 我們采取的是集合傳導方式的主軸變速機構 3 2 傳動結構式 結構網(wǎng)的選擇 類型結構 網(wǎng)絡結構分析和選擇簡單的串聯(lián)驅動不失為一種有用的方法 但 對于分析復雜的傳輸和想要得到實際的方案不是很有效 1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目 Z 驅動系統(tǒng)系列是由幾個連續(xù)的傳動組 分別傳動組 和傳動副 即傳動 副由于結構的制約以 2 或 3 為合適 即 Z 系列應該是 2 和 3 的可變速度的因素 可以有三種解決方案 12 3 2 2 12 2 3 2 12 2 2 3 2 傳動式的擬定 傳動組 12 級變速傳動系統(tǒng) 選擇驅動組的安排 考慮機床主軸變速箱的具體結 構 安裝和性能 主軸的加工精度 表面粗糙度的影響 最終傳動副往往選擇 兩 綜上所述 傳動式為 12 3 2 2 3 結構式的擬定 12 2 3 2 主傳動形式 有六種結構的方式和相應的結構系統(tǒng) 621 6132 1423 43366 根據(jù)主變速傳動系統(tǒng)設計的一般原則 13 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第三章 傳動設計 4 3 3 轉速圖的擬定 圖 3 1 轉速圖 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 5 第四章 主傳動部分改造與設計 在改造設計之前 我們先看一下數(shù)控機床主傳動和普通機床的區(qū)別 1 使用主軸的速度驅動電動機 以滿足需要為自動變速器根據(jù)數(shù)控指令 2 傳動路線短 從而簡化了主傳動系統(tǒng)機械結構 3 轉速高 功率大 應滿足如下要求 1 有一個更大的速度范圍 實現(xiàn)無級調速 數(shù)控機床以確保處理可以選擇合 理的切削參數(shù)和充分發(fā)揮切削性能 以獲得最高的生產效率 加工精度和表面質 量 必須有更高的速度和更多的速度范圍 為了滿足各種需求的流程和材料 主 要運動的速度范圍應進一步擴大 2 與更高的精度和剛度 傳輸平穩(wěn) 噪音低 數(shù)控機床的加工精度與主傳動系 統(tǒng)的剛度密切相關 因此 我們應該改善傳輸部分的制造精度和剛度 齒輪齒面 高頻感應加熱淬火增加耐磨性 最后水平螺旋齒輪傳動 傳動穩(wěn)定 使用高精度軸 承和合理的軸承壽命和提高剛度的主要部分 3 具有良好的抗振動和熱穩(wěn)定性 數(shù)控機床是粗加工 而且精制加工 加工可 能干擾打斷切割和機械加工余量不均造成的 移動部件和切割過程中自激振動影 響或交變力 主軸振動 影響加工精度和表面粗糙度 嚴重時甚至破壞工具和 或 部件 使處理 因此 主要部分在主傳動系統(tǒng)不僅需要一定程度上的靜態(tài)剛度 還 要求能夠抑制各種干擾引起的振動力量 使用地震動態(tài)剛度和動態(tài)測量的靈活 性 如果主軸組件被視為一個等效單自由度體系 動態(tài)剛度和動態(tài)參數(shù)之間的關 系是 4 1 dk 221 nn 式中 機床主軸結構系統(tǒng)的靜剛度 mN 外加激振力的激振頻率 Hz 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 6 主軸組成構件的應有頻率 為當量質量 為當量靜n n mkk 剛度 阻尼比 是阻尼系數(shù) 是臨界阻尼系數(shù) c c c nm 2 由上式可見 為提高主軸組件的抗震性 須使 值較大 為此應盡量使阻dk 尼比 當量剛度值或固有頻率的值較高 在設計數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)時 要 注意選擇上述幾個參數(shù)的正確聯(lián)系 4 1 主傳動部分改造方案擬定和設計的內容 異步電動機速度控制方法具有頻率轉換 變速 差動調速三種 為異步電動 機速度公式 ni p60f1 從這個公式可以看出電動機的同步轉速可以不斷改變 如果改變電源的頻率 f1 調用此方法變頻速度控制 這是完全不同于其他調速方法 改變的方法對數(shù)極 異步電動機的速度稱為變速調節(jié) 感應電動機轉差率的變化速度控制方法被稱 為可變滑動速度 表 4 1 異步電動機各種調速方法性能指標的比較 調 速 方 法 變 轉 差 率項 目 變 頻 變 極 轉子串電 阻 串極調速 調壓調速 電磁調速電 機 是否改變 同步轉速 變 變 不 變 不 變 不 變 不 變 靜差率 小 好 小 好 大 差 小 好 開環(huán)時大 閉環(huán)時小 開環(huán)時大 閉環(huán)時小 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 7 調速范 圍 D 較大 10 以 上 較小 2 4 小 2 較小 2 4 閉環(huán)時 較大 閉環(huán)時 較大 調速平 滑性 好 無 級調速 差 有 級調速 差 有級調 速 好 無級 調速 好 無級 調速 好 無級調速 適應負 載類型 恒轉矩 恒功率 恒轉矩 恒功率 恒轉矩 恒轉矩 通風機 恒轉矩 通風機 恒轉矩 設備 投資 多 少 少 較 多 較 少 較 少 調 速 指 標 電能 損耗 較 小 小 大 較 小 大 大 變頻速度控制的感應電動機具有廣泛的調速 光滑的高 力學性能好的優(yōu)勢 可以方便實現(xiàn)恒功率和恒轉矩速度和調速特性和直流電機調節(jié)壓力和速度和弱 磁速度非常相似 目前 變頻異步電動機已經(jīng)成為主要的調速方法 通過比較的 電機設計中電機速度控制方法使用變頻方法 改變主軸電機 電機速度控制 由電動機變頻調速來執(zhí)行一個簡單的齒輪速度實 現(xiàn)自動變速器 齒輪速度磁離合器控制裝置 數(shù)控機床主軸轉速變化主要是無級速度 無級調速 內置電動機轉速等 無級 變速可以選擇最合理的切削用量 可以改變操作 操作簡單 簡化了機械結構 無 級變速是主要用于直流和交流電動機 但直流電機速電動機恒功率速度范圍小 一般只有 1 2 很少 4 3 和變換是有限的 現(xiàn)在大部分的交流變頻主軸驅動系統(tǒng) 交流變頻調速電動機的性能類似于直流電機電機速度 交流電動機的速度是恒 定的額定轉速 電機的速度和在額定轉速不變 恒功率主軸驅動系統(tǒng)的轉速范圍 和需要增加的傳動裝置 確保主軸在一個大的恒功率范圍 考慮交流變頻電動機 和變量的需求與方案 分段無級變速傳動 數(shù)控指令直接控制電機實現(xiàn)機床的設 計 逆變器的速度控制系統(tǒng)由交流異步電動機 逆變器和數(shù)字控制單元 交流 電動機 電機的速度和頻率的對數(shù)和 滑移之間的關系 可以預見的是 改變電源 頻率 你可以改變電動機的速度 速度和頻率成正比 考慮設計機床的要求 以交 流變頻電機和齒輪箱的方案 即子 一步變速 積極的主要軸扭轉由數(shù)控直接 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 8 控制電機和剎車停止發(fā)動機 如圖 4 2 所示 兩曲線計算速度 NJ 作為分界線 從新澤西到最大速度對 n 地區(qū)我恒功率區(qū)域 在區(qū)域內 在任何速度的軸可以額定輸出功率 在該地區(qū) 主 軸的最大轉矩 轉速會降低 從該地區(qū)的最低轉速 N 恒轉矩區(qū)域 在該地區(qū) 最 大轉矩與速度不再是減少和增加 任何速度可以提供轉矩不能超過計算的速度轉 矩 轉矩是機床主軸最大扭矩 max 區(qū)內的最大力量 Pmax 軸輸出 然后主軸速度 降低和瀑布 一般來說 恒功率區(qū)域約占 3 4 2 3 的整個范圍的軸 和恒轉矩 區(qū)域約占 1 3 1 4 如圖 4 3 所示 變速電動機的特性 從額定速度和最高速度地區(qū)我恒功率區(qū)域 從 最低轉速的地區(qū) 直流電機的額定轉速通常是 1000 r min 1500 r min 從和調整磁通的方法 稱為磁調速 從監(jiān)管的電力驅動電壓 稱為可調速度 調節(jié)器 的目的調整頻交流調頻電機調速 額定轉速通常是 1500 r min 兩 個電機的恒功率調速范圍 2 4 恒轉矩的范圍傳播超過 100 圖 4 2 主軸的功率轉矩特性 圖 4 3 變速電動機的功率特性 所謂子 步驟變速交流或直流電機無級調速基于變速 它可以實現(xiàn)恒功 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 9 率傳輸?shù)闹挟a和高速度 和低速恒轉矩驅動的部分 在此系統(tǒng)中 主軸 主軸的扭 轉和停止 控制電機直接通過數(shù)控指令的變速主軸的變速齒輪的電動機和有機速 度 4 2 主傳動部分改造設計計算 計算轉換的主傳動部分設計包括電動機設計選擇 分段連續(xù)變量的主傳動 系統(tǒng)傳動方案確定和分析 設計數(shù)控機床變速箱畢業(yè) 電磁離合器的設計計算 機 床調速電機控制電路的設計 一 電動機的選擇 根據(jù)原來的機器參數(shù)和要求車床主軸轉速范圍的基本轉換 Rn 100 nmax 3000 r min nmin 30 r min 主傳動總體機械效率系數(shù) 0 9 最大切削功 率 10 千瓦 最小切削功率 3000W 電機主電源應該 PD 10 vkw 根據(jù)電機規(guī)格 可以選擇 11 千瓦或 15 千瓦的電動機 表格 4 2 電機選擇兩種方案對比 交 流 主 軸 電 機 主 軸 與 變 速 機 構 型 號 PD kw RDP NDsmi n RDT nj RnP RnT RF i YP160M2 4 11 3 450 3 3 83 30 3 3 10 1 18 YP160L 4 15 3 335 4 5 112 22 3 4 5 7 44 1 13 4 2 電機最小輸出功率 1 電動機的功率輸出達到至少最低速度的軸 Pdsmin 3 0 9 3 3kw 4 2 nmi 2 算電機實用的最底轉速 nDsmin r min 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 10 由式 nDsmin 4 3 DdsminP 式中 n d 電機的基本轉速 r min PD 電機額定功率 kw 二 主傳動系統(tǒng)分段無級變速傳動方案的確定與分析 1 電機額定轉速的計算電機的選擇 1 電機額定轉矩 TDd N m 為 TDd 70N M 4 4 1509n9PdD 2 電機最小轉矩 Tdmin N M Tdmin 23 2N M 4 5 dMaxn9 其中電機最大轉速 ndmax 4500r min 3 電機實用恒轉矩區(qū)變速范圍 RDT 3 3 4 6 dmin 4 主軸恒轉矩區(qū)變速范圍 RnT RDT 3 3 4 7 5 電機恒功率區(qū)變速范圍 RdP 3 4 8 dmaxn 2 主軸參數(shù)計算 1 主軸計算轉速 nj nj 120r min 4 9 3 0minaxi 3 0 2 主軸恒功率變速范圍 RnP R 30r min 4 10 3 分級變速機構的變速范圍 RF 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 11 RF 8 3 4 11 DPnp325 其中 R nP 主軸恒功率區(qū)變速范圍 RDP 電機恒功率區(qū)變速范圍 4 主傳動系統(tǒng)總降速比 i i 1 12 5 4 12 djn1502 4 3 數(shù)控機床分級變速箱的設計 1 數(shù)控機床主軸轉速自動變換過程 在數(shù)控機床 特別是在自動工具改變數(shù)控機床應根據(jù)工具和工藝要求進行 主軸轉速自動變速 在加工程序與年代兩個代碼指定序列號主軸轉速 或指定的 主軸速度轉每分鐘四位數(shù)的代碼 和 M 代碼指定軸向前和向后的啟動和停止 直流或交流調速電機主電機無級變速系統(tǒng) 主軸正面和負面的啟動和停止制動實 現(xiàn)直接控制電機 主軸轉速的變換 轉換的電動機的轉速和齒輪傳導機制轉換匹 配來實現(xiàn)的 運動機床的主傳動系統(tǒng)主軸轉速 n 是電動機轉速 齒輪傳動系匹配 以 獲得一個主軸轉速必須連接到相應的變量系列和運動速度可調磁場速度數(shù)控的 壓力 理論 電機轉速可無級調速 然而 主軸轉速只有 99 年代代碼 即使使用年 代四代碼直接指定的主軸轉速 只有通過增加傳輸和等級的數(shù)量更多的指示信號 更 加難以實現(xiàn) 因此 事實上或主軸轉速根據(jù)幾何級數(shù)分為多個級別 根據(jù)主軸轉 速年代代碼發(fā)布相應的一系列水平和電動機速度控制信號 實現(xiàn)主軸的現(xiàn)場直播 電動機的驅動電路是根據(jù)信號改變電動機的轉速 齒輪變速變量 實現(xiàn)了電磁離 合器 2 分級變速箱的設計 數(shù)控機床變速箱畢業(yè) 因為它位于電動機與主軸之間 因此 設計除了遵循一 般有舞臺變速箱設計原則 必須處理好公共選擇 在數(shù)控機床的設計變速箱畢業(yè) 公 比的選擇以下三個條件 A 傳動比等于電動機恒功率速度范圍是直徑的 RdP RdP B 如果為了簡化齒輪箱的結構 傳動系列少希望 必須采取一個更大的比例 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 12 C 數(shù)控車床的切削階梯軸 螺旋槳飛機表面或結束 有時需要進行恒線速切削 通過一個案例的綜合分析和比較比率 1 取變速箱的公比 等于電機的恒功率調速范圍 RdP 即 RdP 則機 床主軸的恒功率變速范圍 變速箱的變速級數(shù) Z 2 93 4 14 lgRnpl325 其中 R nP 主軸恒功率區(qū)變速范圍 R nP 25 變速箱的公比 R dP 3 Z 必須是一個整數(shù) 變速系列變速箱的 Z 3 它的轉速是如圖 4 4 所示 一 電 機的速度是由 2 3 的比例變速箱的速度 和 1000 轉 分鐘的速度 3000 r min 恒功率 和 1000 r min r min 270 恒轉矩 是獲得 如果 r min 的齒輪傳動是由兩對 1 1 主軸能 3000 1000 r min 恒功率速度范圍 當 n 的主軸轉速 1000 r min 電動機轉速下降到 1500 r min 額定轉速 如果 電動機的速度繼續(xù)下跌 那么最大輸出功率也將減少 性能的特征圖的圖 4 4 b 主軸轉速 3000 r min r min 1000 AB 段 是恒功率 當電機轉速低 于額定轉速 最大輸出功率將下降沿虛線的 BC 段 圖 4 4 傳動系統(tǒng)及功率特性圖 當主軸轉速降低到 1000 r min 傳輸速度 1 1 1 3 驅動主軸 此時電 機轉速自動返回到最大速度 當電動機從 4500 轉 分鐘下降到 1500 r min 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 13 主軸從 1000 轉 分鐘減少到 1000 r min 還是恒功率 在 BD 的動力特性圖部 分 當主軸轉速降低到 333 r min 傳輸速度 1 3 1 3 1 9 旋轉主軸 電 動機最大速度 的主要軸軸從 333 r min 111 r min DF 的特征圖 主軸的轉速 111 r min 低于原始請求的計算轉速 和下面進入恒轉矩區(qū) 通過 一個電動馬達速度下降 當電動機轉速降低到 405 R min 主軸轉速到 405 2 3 1 9 30 R min 最小主軸轉速 電機的最大輸出功率為 Pd P2 Pd 0 27 4 15 即為 27 額定功率 Pd 在圖 4 4 b abdf 應該是一條直線 為了清晰 把它分成三段 略交錯 可以看出房顫的主軸恒功率傳輸范圍由三段組成 每個變量范圍電動機恒功率速 度范圍 RdP 3 所以 RdP 的傳動比 選擇電動機的功率根據(jù)主軸的需要 主軸的速度是 f 111 r min 表 4 3 主軸的轉速之間的關系和電動機的磁 旋轉速度等級系列和電動機 3 分段有級變速傳動方案確定 1 傳動方案的設計計算 由前面計算得 3 3 帶傳動的傳動比 i0 2 3 z 取 i 1 1 i2 1 3 I3 1 i4 1 3 故取 40 401z 1z 20 602 2 40 403z 3z 20 604 4 2 齒輪的設計計算 45 鋼齒輪的大小調節(jié) 選擇 290 年的齒輪硬度 hb 260 hb 齒輪的硬度 250 hb 220 hb 六個選擇的準確性 模數(shù) m 2 5 毫米 齒寬度 b 30 mm 螺 旋角 20 度 所以 2 40 80 4 16 1d 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 14 2 5 40 100 1dm 2 5 20 50 2 2 5 60 150 2 5 40 100 3dm 2 5 40 100 2 5 20 50 4 2 5 60 150 dm 接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度的齒輪表面也應檢查 合格的檢查過程和驗 證過程略 4 4 電磁離合器的設計計算 有類型的自動傳輸速度的轉換方法 有兩種類型的液壓或電磁離合器 液壓傳動機制是通過液壓缸 活塞桿驅動叉 將滑動齒輪實現(xiàn)速度和雙液壓缸將 滑動齒輪 和一個三重滑動齒輪必須使用兩個液壓缸來實現(xiàn)三個轉變 電磁離合器的應用電磁實用程序連接或切斷運動元素 因為它很容易實現(xiàn)自動操 作 使用現(xiàn)成的系列產品 因此 它已成為操作元素通常用于自動裝置 電磁離 合器的數(shù)控機床主要旋轉 可以簡化傳輸機制 操作方便 通過多元化的轉軸安裝 在離合器吸引和分離的不同組合來改變傳輸線的齒輪 軸轉速 分析選擇電磁離合器的設計與自動變速器控制數(shù)控車床 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 15 圖 4 5 電磁離合器變速的主傳動系統(tǒng)圖 4 5 齒輪結構設計 當 時 可做成腹板式結構 再考慮到加工問題 現(xiàn)敲16050amd 定把齒輪 14 做成腹板式結構 齒輪 14 如下 4 22 0 42712anDM 486Ddm 3 6 813d 2005 m 103 218 2DmC 4 6 帶輪結構設計 D 是軸承的直徑 檢查 機械零件手冊 確定的選擇軸承 6211 D 55 毫米 D 100 毫米 內孔的大小帶軸承的外徑 100 毫米 牙 8 10 的機械設計決定 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 16 的參數(shù) min8 5 2 0 9 12 85 38dafbhef 4 23 帶輪寬度 764Bz 分度圓直徑 8d1 9 105 242dDmCB 64 LBm 4 7 傳動軸間的中心距 md1025 9721 I 3dIV5 162805 4 24 4 8 軸承的選擇 軸 6208 D 80 B 18 深溝球軸承 軸 7207C D 72 B 17 圓錐滾子軸承 軸 7207C D 72 B 17 圓錐滾子軸承 軸 7208C D 80 B 18 圓錐滾子軸承 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第四章 主傳動部分改造與設計 17 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第五章 動力設計 第五章 動力設計 5 1 傳動軸的驗算 由于齒輪箱的壓力很小 通常使用復合應力的計算公式 57 022bbWM MPa 5 1 為復合應力 MPa b 為許用應力 MPa W 為軸危險斷面的抗彎斷面模數(shù) 實心軸 5 2 323md 空心軸 5 3 1 340D 花鍵軸 5 232324 mdZbdW 4 d 為空心軸直徑 花鍵軸內徑 D 為空心軸外徑 花鍵軸外徑 d0為空心軸內徑 b 為花鍵軸的鍵寬 Z 為花鍵軸的鍵數(shù) M 為在危險斷面的最大彎矩 2yx N mm 5 5 T 為在危險斷面的最大扭矩 jN 4109 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第五章 動力設計 19 N 為該軸傳遞的最大功率 Nj為該軸的計算轉速 齒輪的圓周力 DTPt2 齒輪的徑力 5 6 tr5 0 1 軸的強度計算 軸 26 9 87 2 IP mN njI 408 2176 59 4 2 作用在齒輪上的力的計算 已知大齒輪的分度圓直徑 d mz 2 5 39 97 5mm 圓角力 NDFt 9 1532 97482 徑向力 tr 4 605 軸向力 ta 132 方向如圖所示 圖 5 1 齒輪力的方向圖 由受力平衡 0Fr12 拉拉F 1759 2Nr 766 45N 所以 1759 2 766 45 2525 65N12 以 a 點為參考點 由彎矩平衡得 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第五章 動力設計 20 105 105 40 300 40 105 01Fr 2F 所以 2245 5N 2 280 1N 在 V 面內的受力情況如下 圖 5 2 受力分析圖 受力平衡 021 FtE 即 1759 2 1532 9 0 以 a 點為參考點 由彎矩平衡 1F 105 105 40 300 105 40 0t 2F 所以 3629N 2 3653N 在 V 面的彎矩圖如下 圖 5 3 V 面的彎矩圖 3 主軸抗震性的驗算 支撐剛度 包括軸承的彈性變形和坐圈接觸變形 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第五章 動力設計 21 向心推力球軸承 0 7 0 002 d 圓錐孔雙列向力短圓柱滾子軸承 mm 5 Rd 3104 7 前軸承處 d 100 R 5400kgf 10 dkgfR1250 所以 r 0 0108mm r 0 0251mm 坐圓外變形 5 8 4Ddbkr 對于向心球軸承 D 150 d 100 b 60 取 k 0 01 所以 mr 016 51 6014 3 5 5 9 r 372 5 10 所以軸承的徑向變形 r r 06 1 06 1r 0 05 0 053 0 103mm1r 支撐徑向剛度 k kgfRr 63 7052 4 fkr 19 1 5 11 量主要支撐的剛度折算到切削點的變形 12 8 9 LakAPYBz 5 12 其中 L 419mm K A 121359 2kg mm 所以 12 1 8 9 LakPYBAz 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第五章 動力設計 22 m045 149251 89 702135 2 1398 2 5 13 主軸本身引起的切削點的變形 FILPaYs32 5 14 其中 P 2940N a 125mm L 419mm E 2 10 7N cm D 91mm I 0 05 D 4 d4 0 05 91 4 464 3163377 25mm 2 所以 FILPaYs3 2 m372105 45 6499 5 15 主軸部件剛度 mNYPKsz 36 360425 0 9 驗算抗振性 cos 1 2lim bcd 則 sli cdK 5 16 所以 o 1 2lim cdbmD102 6 28 s4 3 03ax 所以主軸抗振性滿足要求 5 2 齒輪校驗 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第五章 動力設計 23 檢查變速箱中的齒輪壓力時 壓力和齒輪的彎曲應力的最小數(shù)量相同的模量 和最小數(shù)量的牙齒檢查 在這里檢查齒輪 齒輪 齒輪三 2 檔 1 接觸應力公式 41208vasf jukNQzmBn 5 17 u 大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比 k 齒向載荷分布系數(shù) 動載荷系數(shù) 工況系數(shù) 壽命vkAksk 系數(shù) 查 機械裝備設計 表 10 4 及圖 10 8 及表 10 2 分布得1 5 20 1 5 2HBFBvAkk 假定齒輪工作壽命是 48000h 故應力循環(huán)次數(shù)為 964801 hNnjL 次 查 機械裝備設計 圖 10 18 得 所以 0 FNHNK 23 3721 501 297 56 98208 1 047148f MPa 2 彎曲應力 52190vaswjkNQzmBYn 5 18 查 金屬切削手冊 有 Y 0 378 代入公式求得 158 5MpawQ 檢查圖 10 21e 機械設計 齒輪材料的生產 大齒輪的硬度 齒輪 60 人權 委員會 所以從圖 10 21e 宣讀 因為 滿足需求的原因 另外兩個齒輪計算方法 如上所述 所有符合要求 5 3 軸承的校驗 軸 I 選用 7206 角接觸軸承的基本額定負載 30 5 kn 因為軸的速度是常數(shù) 設備越小 越接近軸承 軸承要求越高 根據(jù)設計 要求 滾子軸承可以檢查軸的結束 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第五章 動力設計 24 齒輪的直徑 24 560dm 軸傳遞的轉矩 nPT97 509 31T Nm 5 19 齒輪受力 N2514260rFd 根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為 1021 lRrv N35642 v N 5 20 按 機械設計 表 10 5 查得 為 1 2 到 1 8 取 則有 pf 3 1 pf17802 11 RXfPp N6 45322 N 軸承的壽命 因為 所以按軸承 1 的受力大小計算 21P 3809 7 8506 016 CnLh 5 21 故該軸承能滿足要求 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第六章 結構設計及說明 25 第六章 結構設計及說明 6 1 結構設計的內容 技術要求和方案 主軸變速箱結構設計包括傳輸 傳動軸 軸承 皮帶輪 齒輪 離合器和制 動器 紡錘體組裝 運行機制 潤滑系統(tǒng) 盒子和接縫密封結構設計和布局 與 張開始圖和截面說 課程設計由于時間限制 一般只有擴張計劃 主軸箱是機床的重要組成部分 除了一般機械傳動的設計的相關要求 以下 的重點是考慮以下方面 精度要求 剛度和抗震要求 傳輸效率 在主軸軸承溫度和溫度控制 結構 工藝 操作方便 安全可靠的原則 遵循通用的標準和原則 主軸箱的結構設計是整個機床設計的關鍵 由于結構復雜 設計必須得反復思考 和反復修改 你應該畫一個草圖之前你畫一個正式的圖紙 其目的是 1 布置傳動件及選擇結構方案 2 測試驅動設計的結果是免費的干擾 碰撞或其他不合理的情況下 為了及 時修正 3 確定傳動軸軸承跨距 齒輪軸的位置和軸線的相對位置 以確定的軸力和 力的方向 軸和軸承的計算提供了必要的數(shù)據(jù) 6 2I 軸 輸入軸 的設計 帶輪的運動到變速箱通常安裝在軸端 軸變形很大 和結構應注意軸的剛度 或拉力 卸貨設備 我軸裝有摩擦離合器 由于離合器組件 組裝方便 一般的 盒子組裝我軸在整個負載箱 卸貨設備我們使用一般凸緣板上的軸承 通過凸緣 板將拉的輪框墻 車床通常用于過程的反向螺旋回 當汽車螺絲 變換頻率較高 轉換的實 現(xiàn)政府扭轉很多 我們使用反向離合器 相反的轉換是在禁止停車的情況 進行 摩擦離合器是經(jīng)常使用 因為 通常使用濕 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第六章 結構設計及說明 26 在選定軸向尺度時 摩擦片不壓緊時 應有 0 2mm 0 4mm 的間隔 間隔應該可 以調整 離合器及其壓緊裝置中有三點值得注意 1 軸向定位 摩擦板實現(xiàn)了閥瓣花兩個洞 磁盤安裝在樣條之一 另一個是安裝 在環(huán)形槽在花鍵軸上 并轉過一個花鍵齒 和軸上的花鍵對正 然后用螺釘把 錯開的兩個圓盤連接在一起 所以就限制了軸向和周向他們的自由度 能做到 了定位 2 夾緊的摩擦板是通過提高環(huán)軸向移動 在紡錘體形成的彈性力封閉的系統(tǒng) 在 不增加軸承軸向復合 3 結構設計應環(huán)驅動擺桿和一個鋼球運動是不可逆的 也就是說 權力的操 縱撤軍后 自鎖功能 軸配備一個摩擦離合器 齒輪兩端有袖的軸 軸旋轉時 離合器連接 但在另 一端的齒輪的軸向旋轉方向相反 兩者的相對速度高 約兩倍 這應該被認為是 在設計一個結構 齒輪和軸之間的軸承可用于滾動軸承和滑動軸承 滑動軸承是不如滾動軸 承在某些性能和維護 但其徑向尺寸很小 空氣套齒輪需要軸向方向 軸承需要 潤滑 6 3 齒輪塊設計 齒輪變速箱的重要元素 牙齒的數(shù)量同時定期改變 也就是說 負載設備改 變了 同時由于齒輪制造和安裝誤差 不可避免地產生動載荷引起的振動和噪聲 通常成為變速箱的主要噪聲源 并影響主軸旋轉均勻性 齒輪 設計中應考慮的 問題 齒輪塊的結構形式很多 取決于下列有關因素 是固定齒輪還是滑移齒輪 移動滑移齒輪的方法 齒輪精度和加工方法 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 第六章 結構設計及說明 27 6 4 傳動軸的設計 機床傳動軸 廣泛采用滾動軸承作支撐 軸上要安裝齒輪 離合器和制動器 等 傳動軸需要確保這多的傳動件和機構可以正常運行 驅動軸應該有足夠的強度和剛度 如角和偏差太大 會使齒輪嚙合不好 軸 承的工作條件惡化 振動 噪聲 空載功率 磨損和熱增加 兩軸中心距誤差和 軸芯的組裝和加工誤差的并行程度也將導致上述問題 驅動軸可以視軸 花鍵軸 沒有困難的特殊加工銑床和磨床加工花鍵成批 所以齒輪的軸采用花鍵軸 和滑動齒輪的軸通常用于花鍵軸 花鍵軸承載力高 與單軸加工和組裝方便 軸上的花鍵部分長度 終端高不完全 不能匹配樣條空間 這是過濾處理的 一部分 花鍵滾刀的平均大小是 65 85 滾動軸承的驅動軸機床通常用于球軸承和滾柱軸承 在溫度上升 空載功 率和噪聲 球軸承優(yōu)于滾錐軸承 錐和滾子軸承在軸的加工精度相對較高的剛性 和支持洞 所以滾珠軸承 但滾錐軸承內外圈可分離 容易裝配 調整間隙容易 所以有時當沒有軸向力 但也經(jīng)常使用這個軸承 軸承的選擇模型和維度 首先 取決于承載能力 但也要考慮其他結構性條件 沈陽化工大學科亞學院學士學位畢業(yè)論文 結論 28 結論 課題是對主傳動系統(tǒng)的一個詳細設計 通過這次畢業(yè)設計 對當前主傳動 技術的發(fā)展概況和未來的發(fā)展有了很多了解 改進學習方法的絕好機會 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng) 其中包括數(shù)控車床的主傳動鏈 縱向進給傳動鏈 還包括齒輪的計算和校核 主軸剛度校核等 與通用車床相比 數(shù)控車床的進 給傳動采用間隙傳動措施 并可以對反向間進行自動進給 可以獲得更高的加 工精度 同時 數(shù)控車床允許強力切削 主軸和進給才用無級變速 可以達到 最佳切削用量有效降低切削加工時間 課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗 而且也是對自己能力的一種 提高 目前 數(shù)控車床的價格還比較昂貴 在目前的條件下 主要應用于加工 精度要求較高形狀較復雜 和小工件 但隨著機床成本的降低和機床技術的發(fā) 展 數(shù)控車床的使用會越來越大 將在機械加工中普遍才用 29 參 考 文 獻 1 鞏 云 鵬 田 萬 祿 機械設計課程設計 M 沈陽 東北大學出版 2000 2 孫 志 禮 冷 興 聚 魏 嚴 剛 機械設計 M 沈陽 東北大學出版 2000 3 劉鴻文主編 材 料 力 學 M 北京 高等教育出版 1991 4 哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學 理 論 力 學 教 研 組 編 J 理論力學 北京 高等教育出版 1997 5 大 連 理 工 大 學 工 程 畫 教 研 室 編 J 機械制圖 北京 高等教育出版 1993 6 章宏甲 黃誼 液壓傳動 M 北京機械工業(yè)出版社 2000 7 官忠范 液壓傳動系統(tǒng) M 北京機械工業(yè)出版社 1997 8 李壽剛 液壓傳動 M 北京北京理工大學出版社 1994 9 董林福 趙艷春 液壓與氣動 M 北京化學工業(yè)出版社 2005 10 俞新陸 液壓機的設計與應用北京 J 機械工業(yè)出版社 2006 11 孫桓 陳 作 模 機械原理 M 北京 高等教育出版社 2000 12 高澤遠 王金 機械設計基礎課程設計手冊 沈陽 東北工學院出版社 1987 13 喻子建 張磊 邵 偉 平 喻子建主編 機械設計習題與解題分析 沈陽 東北大學出 版 2000 14 張玉 劉平主編 幾何量公差與測量技術 J 沈陽 東北大學出版社 1999 15 成大先 機 械 設 計 手 冊 減 變 速器電機與電器 M 化學工業(yè)出版社 2000 30 致謝 我的畢業(yè)論文是在老師的精心指導和大力支持下完成的 她淵博的知識開 闊的視野給了我深深的啟迪 論文凝聚著他的血汗 他以嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和敬 業(yè)精神深深的感染了我對我的工作學習產生了深淵的影響 在此我向他表示衷 心的謝意 這四年來感謝沈陽化工大學科亞學院機械系的老師對我專業(yè)思維及專業(yè)技 能的培養(yǎng) 他們在學業(yè)上的心細指導為我工作和繼續(xù)學習打下了良好的基礎 在這里我要像諸位老師深深的鞠上一躬 在這三年來 老師們在思想以及生活 上給予我鼓舞與關懷讓我走出了很多失落的時候 明師之恩 誠為過于天地 重于父母 對老師的感激之情我無法用語言來表達 在此向老師們致以最崇 高的敬意和最真誠的謝意 感謝這四年來我的朋友以及同班的四十多位同學對我的學習 生活和工作 的支持和關心 四年來我們真心相待 和睦共處 不是兄弟勝是兄弟 正是一 路上有你們我的求學生涯才不會感到孤獨 馬上就要各奔前程了 希望你們有 好的前途 失敗不要灰心 你的背后還有我們的這個大家庭 最后我要感謝我的父母 你們生我養(yǎng)我 縱有三世也無法回報你們 要離開你 們出去工作了 我在心里默默的祝福你們平安健康 我不會讓你們失望的 會 好好工作回報社會的