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摘要
本設(shè)計(jì)目的就是設(shè)計(jì)一臺(tái)可以加工制動(dòng)蹄蹄片的專(zhuān)用銑床，此工件原來(lái)在車(chē)床上加工，切削的蹄片材料是石棉酚醛混合物，存在工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，裝卸和夾緊困難，由于材料的特殊性、表面不連續(xù)性、以及其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性等原因。存在切削時(shí)材料不宜脫落，生產(chǎn)效率低等缺陷。為克服以前采用車(chē)削加工時(shí)所產(chǎn)生的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了此專(zhuān)用銑床，采用旋轉(zhuǎn)銑削法加工，成功解決了上述問(wèn)題。
專(zhuān)用機(jī)床是通過(guò)縮小機(jī)床的工藝用途來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率的機(jī)床。這類(lèi)機(jī)床結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，調(diào)整和操作方便，自動(dòng)化程度較高，易于保證質(zhì)量并有較高的生產(chǎn)率。適于成批生產(chǎn)。
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為機(jī)床的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和床身部件，床身部件包括減速器，滑臺(tái)和箱體。減速器采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)，其整體內(nèi)置于床身內(nèi)部，減小了機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)；通過(guò)皮帶傳動(dòng)將電動(dòng)機(jī)功率輸入其內(nèi)，其輸出端連接機(jī)床的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用渦輪渦桿傳動(dòng)，控制加工臺(tái)的旋轉(zhuǎn)。調(diào)整機(jī)構(gòu)用于調(diào)整銑削頭與工件之間的位置關(guān)系，以保證工件的加工精度；其結(jié)構(gòu)采用可垂直相對(duì)運(yùn)動(dòng)的十字滑臺(tái)結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)靠絲杠螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)并采用了可靠的鎖緊結(jié)構(gòu)，既能保證機(jī)床結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)整又能保證在加工過(guò)程中保持位置不變，可使加工過(guò)程順利進(jìn)行。
關(guān)鍵詞：專(zhuān)用銑床；減速器；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；十字滑臺(tái)
Abstract
The design objective is to design a milling machine which can process the brake shoes, the original part was processed in a lathe, cutting the shoes, phenolic mixture of asbestos materials, labour-intensive existence of workers, handling and clamping difficult, because the special nature of the surface discontinuities, and the complexity of its structure and other reasons. There exist two problems :cutting material difficult and low production efficiency .In order to overcome the past by turning on when the problems arising from the design of this special milling machine, used by rotary milling processing, successfully resolve the issue.
Special Machine through the narrow use of the machine tool to achieve high efficiency of the machine. Such a simple machine structure, adjustment and easy to operate, a higher degree of automation and easy to ensure the quality and higher productivity. Suitable for mass production.
The design of the main elements of the rotation for the machine tool and bed parts, components, including bed reducer, slider and Cabinet. Reducer a simple structure of the double-cylinder gear transmission, its overall internal built-in bed, reducing the overall structure of the machine; belt through the motor drive will enter its power, its output connected machine rotating bodies. Adopted by turbine rotating vortex-transmission, processing control of Taiwan's rotation. Adjustment of institutions used to adjust milling head and the location of relations between the workpiece to ensure that the workpiece processing accuracy of its use of the vertical structure of relative movement of cross-Taiwan sliding structure, movement by screw and nut agencies to achieve a reliable locking structure , The machine can ensure that structural adjustment can guarantee that the parameters in the process of keeping the same process can proceed smoothly.
Keywords: dedicated milling machine reducer rotate slide coss-Taiwan
I
目 錄
1 緒論 1
1.1 前言 1
2 專(zhuān)用機(jī)床概述 2
3 零件分析與加工方案確定 4
3．1 零件分析 4
3.1.1 零件的用途 4
3.1.2 零件的工藝分析 4
3.2 工藝方案的確定 5
4 機(jī)床設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 7
4.1 機(jī)床參數(shù)設(shè)定 7
4.2 銑削后圓柱面的側(cè)母線(xiàn) 7
4.3 參數(shù)a、b值大小及精度 9
4.4 機(jī)床參數(shù)確定 10
4.5 銑削用量的確定 11
4.6確定制動(dòng)蹄片專(zhuān)用銑床總體方案 12
4.7確定制動(dòng)蹄片專(zhuān)用銑床的傳動(dòng) 14
5 減速器的設(shè)計(jì) 15
5.1 減速器的類(lèi)型與選擇 15
5.2 電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型與選擇 15
5.3 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配 16
5.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 17
5.4.1 各軸轉(zhuǎn)速 17
5.4.2 各軸輸入功率 17
5.4.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 18
5.5 V型帶的設(shè)計(jì)與選擇 18
5.6 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 19
5.6.1 選擇模數(shù) 19
5.6.2 齒面接觸強(qiáng)度的校核 20
5.7 軸的校核 21
5.8 軸承的選擇與校核 24
5.9 鍵的校核 24
6 滑臺(tái)的設(shè)計(jì) 26
6.1 導(dǎo)軌的確定 26
6.1.1 導(dǎo)軌的選擇與設(shè)計(jì) 26
6.1.2 導(dǎo)軌的截面形狀與組合 26
6.1.3 導(dǎo)軌間隙的調(diào)整 27
6.2 絲杠的選擇 27
6.3 滑臺(tái)的聯(lián)結(jié) 28
7 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29
7.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)定 29
7.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用及工作原理 29
7.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的確定 30
結(jié) 論 31
致 謝 32
參考文獻(xiàn) 33
附錄 34
33
1 緒論
1.1 前言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論展示的重要體現(xiàn)，是大學(xué)中必要的教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)大學(xué)生具有一定的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神。畢業(yè)設(shè)計(jì)在培養(yǎng)大學(xué)生探求真理、強(qiáng)化社會(huì)意識(shí)、進(jìn)行科學(xué)研究基本訓(xùn)練、提高綜合實(shí)踐能力與素質(zhì)等方面，具有不可替代的作用，也是教育與生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合的重要體現(xiàn)。同時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量也是衡量教學(xué)水平、學(xué)生畢業(yè)與學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)。
通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化。其次，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，尤其注重培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)發(fā)創(chuàng)造能力和獨(dú)立獲取新知識(shí)的能力。最后，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法，獲得從事系統(tǒng)科學(xué)研究的初步訓(xùn)練，注重科學(xué)能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，學(xué)生可以得到所學(xué)過(guò)的理論基礎(chǔ)，技術(shù)基礎(chǔ)，專(zhuān)業(yè)課全面的訓(xùn)練，為將來(lái)做好機(jī)械設(shè)計(jì)方面的工作，提供全面的鍛煉機(jī)會(huì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生對(duì)所學(xué)理論課的綜合運(yùn)用，是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)造能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)業(yè)精神的重要過(guò)程。畢業(yè)設(shè)計(jì)在培養(yǎng)大學(xué)生探求真理、強(qiáng)化科學(xué)意識(shí)、進(jìn)行科學(xué)研究基本訓(xùn)練、提高綜合實(shí)踐能力與素質(zhì)等方面，具有不可替代的作用，也是教育與生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合的重要體現(xiàn)。同時(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量也是衡量教學(xué)水平、學(xué)生畢業(yè)與學(xué)位資格認(rèn)證的重要依據(jù)。
我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是設(shè)計(jì)一臺(tái)專(zhuān)用銑床，我個(gè)人主要負(fù)責(zé)機(jī)床的減速器及滑臺(tái)的設(shè)計(jì)。由于本機(jī)床采用了大量的非通用部件，還應(yīng)該考慮制造中的問(wèn)題、提高了機(jī)床的可靠性、降低了機(jī)床的制造成本、達(dá)到了機(jī)床設(shè)計(jì)的目的。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我遵循“能標(biāo)準(zhǔn)，不專(zhuān)用，能選擇，不專(zhuān)造”原則，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件，在減速器的設(shè)計(jì)中，齒輪、軸承、鍵、帶輪和螺釘均是標(biāo)準(zhǔn)件，僅有箱體、箱蓋、和轉(zhuǎn)動(dòng)軸無(wú)法采用標(biāo)準(zhǔn)件，才根據(jù)其實(shí)際情況，設(shè)計(jì)合適的非標(biāo)件。而由于調(diào)整機(jī)構(gòu)的專(zhuān)用性，滑臺(tái)則大部分采用的是非標(biāo)件，僅有螺釘是標(biāo)準(zhǔn)件。
畢業(yè)設(shè)計(jì)使我輩大學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法，獲得從事系統(tǒng)科學(xué)研究的初步訓(xùn)練，科學(xué)能力和素質(zhì)得到培養(yǎng)。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，可以使所學(xué)過(guò)的理論基礎(chǔ)，技術(shù)基礎(chǔ)，專(zhuān)業(yè)課得到系統(tǒng)的使用全面的訓(xùn)練，為將來(lái)做好機(jī)械設(shè)計(jì)工程師的工作，提供全面的鍛煉機(jī)會(huì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)一步鞏固和加深對(duì)所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化。對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，尤其注重培養(yǎng)學(xué)生開(kāi)發(fā)創(chuàng)造能力和獨(dú)立獲取新知識(shí)的能力。
由于本人水平有限，文中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正
2 專(zhuān)用機(jī)床概述
專(zhuān)用機(jī)床是一種專(zhuān)門(mén)適用于特定零件和特定工序加工的機(jī)床，而且往往是組成自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)式生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，不可缺的機(jī)床品種。比如數(shù)控車(chē)床由于改為專(zhuān)用設(shè)計(jì)，這臺(tái)數(shù)控車(chē)床則不用原機(jī)床型號(hào)，而采取編專(zhuān)用機(jī)床號(hào)的辦法。由于專(zhuān)用機(jī)床是一種《量體裁衣》產(chǎn)品，具有高效自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)，是大批量生產(chǎn)企業(yè)的理想裝備。隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)的普及，專(zhuān)用機(jī)床的數(shù)控化發(fā)展也很快，專(zhuān)用機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)踐中占有一定的比重。據(jù)有關(guān)資料介紹，日本2001年專(zhuān)用機(jī)床產(chǎn)值占機(jī)床產(chǎn)值的比達(dá)到8.8%；我國(guó)臺(tái)灣省這一數(shù)字達(dá)到6.9%;而我國(guó)僅為0.67%。所以，在當(dāng)前產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整中，發(fā)展專(zhuān)用機(jī)床是行業(yè)發(fā)展中的一個(gè)值得注意的問(wèn)題。
專(zhuān)用機(jī)床適用于單件中、小批量生產(chǎn)的小型零件的加工.它是由已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專(zhuān)用部件組成的高效專(zhuān)用機(jī)床，便于更換受損部件，因此提高了工件加工的整體效率。目前，在汽車(chē)，拖拉機(jī)，柴油機(jī)，電機(jī)，儀表，軍工等等重，輕工業(yè)大批大量生產(chǎn)中獲得了廣泛應(yīng)用。一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床，機(jī)車(chē)，工程機(jī)械等制造業(yè)中業(yè)已廣泛應(yīng)用。專(zhuān)用機(jī)床可以用來(lái)完成軸套類(lèi)，輪盤(pán)類(lèi)，叉架類(lèi)以及蓋板類(lèi)零件的部分工序的加工。專(zhuān)用機(jī)床主要由調(diào)整機(jī)構(gòu)，動(dòng)力頭，夾具，動(dòng)力箱，底座以及控制部件和輔助部件等組成。
專(zhuān)用機(jī)床及其自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的制造，與大量生產(chǎn)汽車(chē)等性質(zhì)不一樣，也與普通機(jī)床的制造性質(zhì)不一樣，它具有兩個(gè)極其鮮明的特征：一是集成性。用戶(hù)訂購(gòu)專(zhuān)用機(jī)床都是要求交鑰匙工程，它集加工工藝（含工藝方法及工藝參數(shù)），機(jī)床、夾具、工具（包含輔助）的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)與選擇，檢驗(yàn)測(cè)量（包括進(jìn)入機(jī)床前的毛坯檢驗(yàn)、加工中及成品的檢驗(yàn)測(cè)量）物流的輸送，切屑和冷卻液的防護(hù)與處理等于一體。它不僅僅解決其中的某一問(wèn)題，而是要解決好涉及較寬的技術(shù)領(lǐng)域可能遇到的每一個(gè)問(wèn)題。二是單一性。專(zhuān)用機(jī)床幾乎都是單臺(tái)性生產(chǎn)，要根據(jù)用戶(hù)提出的要求，進(jìn)行一次性開(kāi)發(fā)，一次性制造，而且還要保證一次性成功。
根據(jù)對(duì)專(zhuān)用機(jī)床及其自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)等相關(guān)資料的研讀，我將專(zhuān)用機(jī)床制造業(yè)的工作歸納為以下五個(gè)特點(diǎn)：
1）是技術(shù)難度大。由于它是集中加工工藝、機(jī)床、夾具、輔具、刀具、檢驗(yàn)測(cè)量、物流等于一體，實(shí)現(xiàn)交鑰匙工程，從而涉及技術(shù)領(lǐng)域?qū)捛覐?fù)雜，又是一次性制造，要保證一次成功，所以技術(shù)難度大。
2）是經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)率高。專(zhuān)用機(jī)床（或自動(dòng)線(xiàn)）根據(jù)用戶(hù)訂單“量體裁衣”制造的，不可能有試制探索過(guò)程，要確保一次成功，有相當(dāng)大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。由于技術(shù)方案不當(dāng)，造成局部或整體報(bào)廢的情況屢見(jiàn)不鮮；由于一次性制造，在制造調(diào)試過(guò)程中難保不出現(xiàn)問(wèn)題，解決這些問(wèn)題總是需要時(shí)間，從而按期交貨也有一定的風(fēng)險(xiǎn)；由于裝備是專(zhuān)門(mén)為某一用戶(hù)訂做的，當(dāng)該用戶(hù)因種種原因不能如期付款、甚至無(wú)力付款時(shí)，勢(shì)必造成制造企業(yè)的損失；在現(xiàn)行的金融制造還無(wú)法約束對(duì)方，產(chǎn)品無(wú)法轉(zhuǎn)讓他人的情況下，經(jīng)營(yíng)顯而易見(jiàn)。
3）是協(xié)作困難大。由于是一次性制造，它不像汽車(chē)零部件那樣大量生產(chǎn)，也不像通用設(shè)備那樣批量生產(chǎn)，找協(xié)作廠家很困難。條件一般的企業(yè)，很難保證一次性制造出合格的產(chǎn)品；條件好的企業(yè)，又不愿當(dāng)配角，對(duì)這種委托協(xié)作看不上。
4）是技術(shù)依賴(lài)性強(qiáng)。專(zhuān)用機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)從設(shè)計(jì)、工藝編制、生產(chǎn)制造到裝配調(diào)試的全過(guò)程，都需要一批有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員、管理人員和技術(shù)工人。
5）是技術(shù)成長(zhǎng)期長(zhǎng)。專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)制造涉及專(zhuān)業(yè)面廣，要具備較豐富的工藝知識(shí)，要比較熟悉用戶(hù)的制造工藝，要保證一次成功，培養(yǎng)一名熟練的主管設(shè)計(jì)師，要花幾年時(shí)間，才能做出好的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、好的制造工藝，生產(chǎn)出好的產(chǎn)品，技術(shù)成長(zhǎng)期要長(zhǎng)。
五個(gè)特點(diǎn)，五種原因，既相互關(guān)聯(lián)，又各具特性，但確實(shí)是影響我國(guó)專(zhuān)用機(jī)床制造業(yè)發(fā)展的重要方面。今天，我們要調(diào)整機(jī)床工業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展專(zhuān)用機(jī)床是一項(xiàng)十分重要的工作。
3 零件分析與加工方案確定
3．1 零件分析
3.1.1 零件的用途
此零件是汽車(chē)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)蹄部件，它的作用是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的制動(dòng)。汽車(chē)的剎車(chē)機(jī)構(gòu)是汽車(chē)的重要部件之一，此部件的性能好壞事關(guān)人的生命安全，需要對(duì)其工藝性能及其機(jī)械性能進(jìn)行深入研究與分析。
3.1.2 零件的工藝分析
本設(shè)計(jì)題目是加工制動(dòng)蹄工件，切削石棉酚醛混合物材料。由于制動(dòng)蹄圓柱表面其材料的特殊性、表面不連續(xù)以及其結(jié)構(gòu)的特殊性，此工件原來(lái)在車(chē)床上加工，存在裝夾困難，勞動(dòng)強(qiáng)度大，用常規(guī)的車(chē)削加工難以保證其加工精度和表面質(zhì)量，切削時(shí)不易脫落，致使采用車(chē)削加工很難得到要求，而且生產(chǎn)成本也很高。
圖3-1 工件簡(jiǎn)圖
根據(jù)工件結(jié)構(gòu)，尺寸要求分析，可以采取車(chē)削、磨削以及銑削的加工方法來(lái)滿(mǎn)足工件的精度要求。以下對(duì)各種加工方案進(jìn)行分析比較：
1）采用車(chē)外圓的方法。車(chē)床工作時(shí)，工件作旋轉(zhuǎn)的主運(yùn)動(dòng)，刀具作直線(xiàn)或曲線(xiàn)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。車(chē)外圓是車(chē)床的主要工作之一。車(chē)削應(yīng)用范圍廣泛，適合于加工各種形狀的內(nèi)外回轉(zhuǎn)面。它對(duì)于工件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、加工精度和表面粗糙度以及生產(chǎn)批量的適應(yīng)性都較強(qiáng)，因而得到廣泛的應(yīng)用。加工精度高，表面粗糙小。車(chē)刀是刀具中最簡(jiǎn)單的一種，制造、刃磨和安裝均較方便，有利于提高加工質(zhì)量。具有較高的生產(chǎn)率。從以上車(chē)床的特點(diǎn)分析可知，車(chē)削加工的方法能滿(mǎn)足工件的精度要求和生產(chǎn)率，但唯一的不足是，考慮到工件的外形尺寸比較大，在車(chē)床上加工R210mm的圓柱面，存在裝夾困難，勞動(dòng)強(qiáng)度大；切削石棉酚醛混合物材料，不易脫落，生產(chǎn)效率低等問(wèn)題。
2）采用磨削的加工方法來(lái)磨削R210mm的圓柱面。磨床是以砂輪作為刀具的金屬切削機(jī)床。磨削不僅可以對(duì)外圓面、孔、平面、螺紋、齒輪和各種成形面進(jìn)行加工，而且可以加工一般金屬切削刀具難于加工的硬質(zhì)合金等高硬度材料。磨削加工能經(jīng)濟(jì)地獲得高的加工精度和低的表面粗糙度，因此用作精加工。砂輪是磨削用的刀具，它是用結(jié)合劑把磨料粘結(jié)在一起，經(jīng)過(guò)焙燒而成的疏松物體，因此砂輪的表面有好多高低不平的凹坑，加工石棉酚醛混合物的時(shí)候難于脫落，會(huì)粘到砂輪的凹坑里，這嚴(yán)重影響了加工的效率還有工件的精度要求。
3）采用銑削加工的方法銑削R210mm的圓柱面。銑削加工是金屬切削加工的重要組成部分，是一種加工范圍廣、生產(chǎn)效率較高的加工方法。銑削加工的精度也較高，其經(jīng)濟(jì)加工精度一般為IT9—IT8級(jí)、表面粗糙度為Ra12.5—Ra1.60mm。銑削時(shí)銑刀高速旋轉(zhuǎn)，銑刀刀齒之間間距比較大，當(dāng)加工石棉酚醛混合物這種難以脫落的材料的時(shí)候，并不會(huì)粘在刀具上，即對(duì)加工不會(huì)產(chǎn)生影響，而且能滿(mǎn)足工件的加工精度要求。另一方面，在臥式銑床上，可以很容易把工件加緊，達(dá)到加工的要求。
綜上分析比較可得，采用銑削的加工方法比較適合，更能滿(mǎn)足加工的精度要求還有生產(chǎn)率也比較高。從經(jīng)濟(jì)上考慮，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一臺(tái)專(zhuān)用銑床來(lái)加工工件，更能實(shí)現(xiàn)低成本和高效率。
3.2 工藝方案的確定
由于本次設(shè)計(jì)只需要加工石棉酚醛混合物曲面，可以采用一次裝夾，加工完成的方式，這樣大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。但由于使用盤(pán)狀銑刀，采用旋轉(zhuǎn)銑削方法，所加工的線(xiàn)條均為曲線(xiàn)，理論上不能實(shí)現(xiàn)加工要求，但是在實(shí)踐上，只要控制加工曲線(xiàn)的直線(xiàn)度的公差，使其在一定范圍，就可以得到我們的加工要求。要想得到設(shè)計(jì)要求，就需要理論求證，確定機(jī)床的主要參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化。
本設(shè)計(jì)思路就是在這一點(diǎn)作為突破點(diǎn)并進(jìn)一步展開(kāi)的，由于使用的是使用銑削頭，其方案如下：首先是通過(guò)建立工件—銑床的工作坐標(biāo)系，經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)分析，得到刀尖的運(yùn)動(dòng)方程和側(cè)母線(xiàn)的方程，要是工件的誤差在允許范圍內(nèi)，用數(shù)學(xué)函數(shù)來(lái)表達(dá)即是求其側(cè)母線(xiàn)的一階導(dǎo)數(shù)，得到其極點(diǎn)，極點(diǎn)的位置即是工件直線(xiàn)度的誤差范圍的邊沿，只要保證極點(diǎn)的位置在允許的公差范圍內(nèi)，此專(zhuān)用銑床就能滿(mǎn)足加工的要求。
當(dāng)極點(diǎn)的存在范圍被確定后，即可根據(jù)所寫(xiě)的函數(shù)表達(dá)式來(lái)確定其他重要的機(jī)車(chē)參數(shù)，通過(guò)對(duì)函數(shù)方程的求解，可以確定銑刀回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與零件工件回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)錯(cuò)移距離的大小，刀尖回轉(zhuǎn)平面至工件回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)距的大小，和刀盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)直徑，從而是機(jī)床的設(shè)計(jì)在理論得到了證明，也使設(shè)計(jì)工作有了可操作性，能夠進(jìn)行具體的和整體設(shè)計(jì)。并最終完成整個(gè)專(zhuān)用銑床的設(shè)計(jì)。
4 機(jī)床設(shè)計(jì)參數(shù)的確定
4.1 機(jī)床參數(shù)設(shè)定
工件裝夾在盤(pán)形工作臺(tái)上，該機(jī)床，每次對(duì)稱(chēng)裝夾兩個(gè)零件加工。因?yàn)?，旋轉(zhuǎn)銑削加工出的圓柱面的母線(xiàn)不是直線(xiàn)，為了保證圓柱面與A、B(圖4-1為基準(zhǔn))的平行度不超過(guò)0.2mm,必須合理確定工件與刀具之間的位置。
如圖4-1所示，端銑刀軸線(xiàn)與零件外圓柱面的軸心線(xiàn)（銑削時(shí)，工件回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)）錯(cuò)移距離為a,刀尖運(yùn)動(dòng)平面與零件外圓柱面軸心線(xiàn)平行且距離為b ,銑刀半徑為r,在零件寬度方向（垂直于紙面）上，銑刀軸線(xiàn)與零件對(duì)稱(chēng)面等高，a、b及銑刀直徑的大小和精度直接影響工件的精度，因此應(yīng)根據(jù)零件的精度，合理確定a、b、r的值及允許的變化范圍。
圖4-1 刀具調(diào)整圖
4.2 銑削后圓柱面的側(cè)母線(xiàn)
建立坐標(biāo)系：設(shè)工件位于坐標(biāo)系O-XYZ中，取工件的外圓柱面軸心為Z軸，X軸位于工件寬度對(duì)稱(chēng)面內(nèi)；設(shè)端銑刀位于坐標(biāo)系-xyz平面內(nèi)；取Y軸為端銑刀軸線(xiàn)，X軸位于刀尖運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)，兩坐標(biāo)系的關(guān)系為：xy與XOY共面，z軸平行于Z軸。根據(jù)運(yùn)動(dòng)相對(duì)性原理，可把加工運(yùn)動(dòng)看成工件不動(dòng)，刀尖繞坐標(biāo)系-xyz的y軸轉(zhuǎn)動(dòng)并隨-xyz繞坐標(biāo)系O-XYZ的Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。
已加工面的方程：設(shè)初始位置時(shí)，y軸平行與X軸，當(dāng)坐標(biāo)系-xyz繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)任意角，刀尖在坐標(biāo)系-xyz內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)任意角時(shí)，設(shè)刀尖在坐標(biāo)系O-XYZ坐標(biāo)系為K（X，Y，Z）。
由以上分析計(jì)算可得出，刀尖的運(yùn)動(dòng)軌跡，亦即工件的加工面的方程為
式（4-1）
已加工面的側(cè)母線(xiàn)方程；在加工面式（4-1）中，令Y=0，得側(cè)母線(xiàn)方程
式（4-2）
亦就是刀尖在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)XOZ平面依次位置。由式（4-2）可知，側(cè)母線(xiàn)左右對(duì)稱(chēng)于Z軸，上下對(duì)稱(chēng)于XOY平面，下面僅考查X0，Z0的部分。 側(cè)母線(xiàn)上極值點(diǎn)，對(duì)式（4-2）求導(dǎo)得
（1）駐點(diǎn)A（圖4-2）在上式中若
a- rsin=0時(shí)，有，
（2）駐點(diǎn)B（圖4-2）在上式中若ctg=0時(shí)
有，
（3）端點(diǎn)C（圖4-2）設(shè)工件高為H，根據(jù)加工原理，此加工為對(duì)稱(chēng)銑削，選硬質(zhì)合金刀具直徑d=2r=1.8H。因，所以/2，，代入式（4-2）得
由此可以得到：在X＞0，Z內(nèi)考查側(cè)母線(xiàn)時(shí)，三個(gè)幾極限點(diǎn)的X坐標(biāo)關(guān)系為：＜＜，而側(cè)母線(xiàn)是左、右、上、下對(duì)稱(chēng)，所以，其直線(xiàn)度理論誤差為
圖4-2 直線(xiàn)度理論誤差示意圖
4.3 參數(shù)a、b值大小及精度
本工序主要是圓柱面半徑及母線(xiàn)與A、B（圖4-1基準(zhǔn)）的并行度要求，本工序的定位誤差及外圓柱面的母線(xiàn)直線(xiàn)度誤差等，是影響并行度的主要原因。取母線(xiàn)直線(xiàn)度理論誤差占工序允許的平行度誤差t的倍（即=）。由此可以確定機(jī)床的主參數(shù)。
確定a、b值的大?。喝」ぜ霃絉=，由圖4-3得
。通常，
即
式（4-3）
式（4-4）
確定a、b值的精度：式（4-3）全微分，得
式（4-5）
對(duì)式（4-4）全微分，得
式（4-6）
把式（4-5）帶入式（4-6）
式（4-7）
圖4-3 誤差分析示意圖
4.4 機(jī)床參數(shù)確定
由圖4-1知：本工序t=0.2mm，R=mm，H=125mm.
刀具選硬制合金端銑刀，直徑d=2r=1.8H=1.8125=225mm；選標(biāo)準(zhǔn)刀具：直徑d=250 調(diào)整至d=250mm.
銑刀回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)與零件工件回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)錯(cuò)移距離為a=122.1mm,因mm,所以a=122.1mm.
刀尖回轉(zhuǎn)平面至工件回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)距b=209.98mm，
所以b=210mm。
4.5 銑削用量的確定
已知刀具為硬質(zhì)合金端銑刀以及刀盤(pán)直徑d=250mm，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表9.4-3，=,選擇=0.10mm/z。
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表9.4-4、表9.4-5、表9.4-7,=1.0mm, =453，=240min，=3，=0.1，=125，Z=26，=250，=0.22，m=0.33，=0.17，=0.1，=0.22，=0。
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表9.4-11，= = =1.0，所以=. .=1.0
計(jì)算銑削速度：
式中 ——銑削速度m/min
——銑削條件改變時(shí)銑削速度修正系數(shù)
代入得，
=108.9m/min
==138.7r/min
式中 ——銑刀轉(zhuǎn)速r/min
計(jì)算銑削力、扭矩和銑削功率
式（4-8）
式中 ——圓周銑削力N
——銑削條件改變時(shí)銑削力修正系數(shù)
——扭矩N.m
——銑削功率KW
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表9.4-10，=4816，=1.0，=0.75，=1.1，=0.2，=1.3，=1.0
代入式（4-8）得，
設(shè)機(jī)床效率=0.8，則實(shí)際所須的銑削頭功率：
，
所以選擇TX25A-N型號(hào)的銑削頭，>，能滿(mǎn)足要求。
4.6確定制動(dòng)蹄片專(zhuān)用銑床總體方案
根據(jù)對(duì)工件的分析，結(jié)合工件與刀具之間相對(duì)位置以及銑削用量的確定，為了實(shí)現(xiàn)工件的加工，該專(zhuān)用銑床應(yīng)包括以下幾部分：夾具、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、減速器、調(diào)整機(jī)構(gòu)、動(dòng)力部件及床身。各部件的布局具體如圖4-4所示。
圖4-4 制動(dòng)蹄片圓柱面專(zhuān)用銑床的總體布局
以下為各部件的具體作用：
受工件外形的限制，夾具的設(shè)計(jì)有一定的難度，從圖4-5可知要加工該零件，只要限制工件的五個(gè)自由度就可以滿(mǎn)足加工要求，但實(shí)際加工中，還得限制工件的自由度才能加工工件。
為實(shí)現(xiàn)各個(gè)自由度的限制，設(shè)計(jì)了以下的夾具，結(jié)構(gòu)如4-6所示。
圖4-5 自由度分析圖
圖4-6夾具
機(jī)床的旋轉(zhuǎn)部件的主要作用是實(shí)現(xiàn)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),它的具體結(jié)構(gòu)是由蝸桿蝸輪組成的傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，然后轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)上的夾具，從而帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)。
調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在床身上，而調(diào)整機(jī)構(gòu)上安裝著動(dòng)力部件，即銑削頭。一方面，調(diào)整機(jī)構(gòu)把銑削頭跟床身連接在一起；另一方面，調(diào)整機(jī)構(gòu)起到調(diào)節(jié)的作用，調(diào)整銑削頭在兩個(gè)方向的位置，從而調(diào)整了銑刀相對(duì)于工件的位置，保證工件加工的精度要求，因此，此機(jī)構(gòu)對(duì)于該機(jī)床來(lái)說(shuō)，是必要的。此機(jī)構(gòu)在市場(chǎng)上有各種各樣的產(chǎn)品，但對(duì)于該機(jī)床來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)一種比較合理。
動(dòng)力部件根據(jù)刀盤(pán)直徑，以及轉(zhuǎn)速選擇TX25A-N型號(hào)的銑削頭。銑削頭的作用是完成銑削運(yùn)動(dòng)。型號(hào)的選擇很重要，選擇的型號(hào)要求滿(mǎn)足加工要求，能夠提供加工所須的轉(zhuǎn)速。
減速器在傳動(dòng)過(guò)程中起到減速的作用，它聯(lián)系著電機(jī)及工件，決定了整個(gè)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)比，傳動(dòng)比的準(zhǔn)確性很到程度上由減速器來(lái)決定，工件的轉(zhuǎn)速也很大程度上靠減速器來(lái)保證。因此，減速器的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)很關(guān)鍵。
由圖4-4可見(jiàn)，床身占了整臺(tái)機(jī)床的一般空間，它起到的作用也是相當(dāng)?shù)拇?，是整臺(tái)機(jī)床的框架，床身上安裝了調(diào)整機(jī)構(gòu)、動(dòng)力部件及減速器，很明顯，床身支撐了整臺(tái)機(jī)床。
4.7確定制動(dòng)蹄片專(zhuān)用銑床的傳動(dòng)
為了實(shí)現(xiàn)該機(jī)床的運(yùn)轉(zhuǎn)以及保證加工要求的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了以下的傳動(dòng)路線(xiàn)。傳動(dòng)路線(xiàn)總體分為三個(gè)部分。第一，根據(jù)工件的加工要求，工件的轉(zhuǎn)速比較低，為了實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)變，采用了蝸桿渦輪的傳動(dòng)來(lái)降低轉(zhuǎn)速。第二，為保證電機(jī)與蝸桿渦輪的傳動(dòng)連接，實(shí)現(xiàn)給定的傳動(dòng)比，因而還設(shè)計(jì)了減速器。最后，確定電機(jī)的型號(hào)。這樣，整個(gè)傳動(dòng)路線(xiàn)就出來(lái)了，具體的傳動(dòng)原理如圖4-7所示。
圖4-7 傳動(dòng)原理
5 減速器的設(shè)計(jì)
5.1 減速器的類(lèi)型與選擇
減速器是一種常見(jiàn)的減速機(jī)構(gòu)，它有許多種類(lèi)，可分展開(kāi)式，整體式兩大類(lèi)。展開(kāi)式可分水平分箱面式，斜面式兩種。其特點(diǎn)：下體箱底凸緣抬高，可以減小減速箱中心高度，減小了油池容積，但下箱體加工時(shí)比較困難，一般為用露天環(huán)境下，而且是大功率的情況下，整體式特點(diǎn)：箱體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，但裝配比較困難，軸和齒輪的配合，軸承和箱體的配合都比前面的幾種要松一些，對(duì)承受沖擊能力和傳動(dòng)精度有不利影響。一般用于封閉的空間里，受力不大的情況，由以上分析，選擇整體式的減速器是比較合適的。
5.2 電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型與選擇
減速器的選擇包括選擇類(lèi)型、結(jié)構(gòu)形式、功率、和轉(zhuǎn)速，并確定其型號(hào)。電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式的選擇，工業(yè)上一般使用三相交流電源，無(wú)特殊要求一般選用三相交流電機(jī)，最常用是Y系列籠型三相異步交流電動(dòng)機(jī)。其效率高，工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、價(jià)格低，適宜于不宜燃、不宜爆、無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的場(chǎng)合。
電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，按位置的不同，有臥式和立式兩種，可根據(jù)安裝要求和防護(hù)要求選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。常有的是臥式封閉性電動(dòng)機(jī)。
選擇電動(dòng)機(jī)的功率，選擇電動(dòng)機(jī)的功率要考慮三方面的因素：電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱、過(guò)載能力和啟動(dòng)能力。但在一般情況下電動(dòng)機(jī)的功率主要有發(fā)熱條件而定。電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱情況與其工作情況有關(guān)。對(duì)于變化不大，且常溫下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，只要其所需輸出功率不超過(guò)其額定功率，工作時(shí)就不會(huì)過(guò)熱，可不進(jìn)行發(fā)熱計(jì)算。此電動(dòng)機(jī)按以下確定
1） 工作機(jī)所需功率
工作機(jī)所需功率應(yīng)有機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定
式（5-1）
式中 T ——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)距，單位N·m
——電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，單位r/min
有蝸輪和蝸桿的計(jì)算結(jié)果可知，
T=576N·m
=31r/min
57631/9550=1.86kW
2） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率
考慮到傳動(dòng)功率的損耗，電動(dòng)機(jī)輸出的功率
= 式（5-2）
式中 ——從電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主軸之間的總效率
式（5-3）
這里圓柱齒輪、V帶、軸承、聯(lián)軸器機(jī)械傳遞效率分別為0.97，0.96，0.99，0.99。
所以：
==0.86767
=1.86/0.86767=2.1436kW，
3） 選擇電動(dòng)機(jī)的速度
同一類(lèi)型、功率相同的電動(dòng)機(jī)具有多種轉(zhuǎn)速。經(jīng)過(guò)對(duì)成本，重量、價(jià)格的比較分析得出同步轉(zhuǎn)速為1000r/min最合適。
查表20-3（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)）得出電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132M-6，額定功率為2.2kW。
5.3 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配
計(jì)算總傳動(dòng)比，由電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速和工作主軸轉(zhuǎn)速可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為
式（5-4）
式中 ——電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速
——工作主軸轉(zhuǎn)速
==30.3225
傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比是各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積，即
式（5-5）
合理分配傳動(dòng)比，各級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)比如何分配，在機(jī)械設(shè)計(jì)中是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，分配轉(zhuǎn)動(dòng)比要考慮
1） 應(yīng)使各級(jí)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)、勻稱(chēng)。
2） 應(yīng)使傳動(dòng)裝置外輪廓尺寸緊湊、重量輕。
3） 在減速器設(shè)計(jì)中常使各級(jí)大齒輪直徑相近，以使大齒輪有相接近的浸油深度。
4） 應(yīng)避免傳動(dòng)零件之間發(fā)生碰撞。在設(shè)計(jì)兩級(jí)臥式減速器時(shí)，為使兩級(jí)的大齒輪有相接近的浸油深度，高速級(jí)傳動(dòng)比和低速級(jí)的傳動(dòng)比可為：
初設(shè)=1.8，=3.5，=4.6。
5.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
5.4.1 各軸轉(zhuǎn)速
如圖5-1，各軸的轉(zhuǎn)速為
圖5-1 傳動(dòng)路線(xiàn)簡(jiǎn)圖
5.4.2 各軸輸入功率
各軸輸入功率分別為
式（5-6）
式中 ——電動(dòng)機(jī)與1軸之間皮帶的效率；
——包括高速級(jí)齒輪軸和1軸的軸上的一對(duì)軸承的效率；
——包括低速級(jí)齒輪軸和2軸的軸上的一對(duì)軸承的效率；
計(jì)算：
=2.112kW；
=2.028kW；
=1.948kW。
5.4.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩
如圖5-1轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中各軸轉(zhuǎn)距為
表5-1 減速器主要?jiǎng)恿瓦\(yùn)動(dòng)參數(shù)表
項(xiàng)目
電動(dòng)機(jī)軸
高速軸1
中間軸2
低速軸3
轉(zhuǎn)速(r/min)
940
522
146.5
31
功率(kW)
2.2
2.112
2.028
1.948
轉(zhuǎn)距()
2.2
38.6
132.2
576
轉(zhuǎn)動(dòng)比
0.96
0.9603
0.9603
5.5 V型帶的設(shè)計(jì)與選擇
1) 確定帶輪的直徑
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《機(jī)》）表13-8選=1.2
式（5-7）
1.22.2=2.64 kW，
根據(jù)2.64 kW，940 r/min，由《機(jī)》圖13-5確定選A型，由表13-9取小帶輪=105mm,
大帶輪直徑：
式（5-8）
代入數(shù)據(jù)（940/522）1050.98185取185.5mm.
2）確定V帶長(zhǎng)度
初選中心距=300mm符合0.7＜＜2
= 式（5-9）
帶長(zhǎng)得=600+456.316+5.4=1061.716mm,對(duì)A帶選用基準(zhǔn)長(zhǎng)度1100mm。
小帶輪包角：
180—[（）/]57 式(5-10)
＞
3) V帶根數(shù)Z
Z= 式(5-11)
式(5-12)
分別查《機(jī)》表13-5，13-6得=，=1.14代入=0.31kW，
查《機(jī)》表13-7，13-8得=0.9=0.98，采用化學(xué)纖維，=1，有內(nèi)插法可得=1.55。
Z==1.637，
所以取Z=2。
5.6 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
由實(shí)踐可知，在閉式齒輪傳動(dòng)中，通常以保證齒面的接觸疲勞強(qiáng)度為主，校核彎曲強(qiáng)度。在開(kāi)式齒輪傳動(dòng)中，目前僅以保證齒根彎曲強(qiáng)度為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。此設(shè)計(jì)用于閉式齒輪傳動(dòng)，保證齒面的接觸疲勞強(qiáng)度為主，校核彎曲強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
5.6.1 選擇模數(shù)
材料：大齒輪：45鋼，表面淬火，HRC45，小齒輪：45鋼，表面淬火，HRC45。齒輪按8級(jí)精度制造，載荷系數(shù)k=1.5，齒寬系數(shù)=0.25。
由《機(jī)》中的圖11-7，
由《機(jī)》中的表11-5，
=1.2，
由《機(jī)》中的圖11-10，
由《機(jī)》中的表11-5，
=1.4
小齒輪上的轉(zhuǎn)距
=9.55=3.86。
初選直齒輪的齒數(shù)=23，=82，=21，=97。它們的齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)分別為2.69，1.575；2.22，1.78；2.76，1.56；2.19，1.79。由于一、二軸均為齒輪軸，所以只用按大齒輪的彎強(qiáng)，齒輪2的模數(shù)即可，
式(5-13)
代入數(shù)據(jù)，
1.951
取m=2，應(yīng)用式（5-13）計(jì)算齒輪4，
m1.6708
取m=2。所以整個(gè)齒輪組系的模數(shù)取2。
1、2齒輪中心距==105mm，齒寬=0.25105=26.25mm，取30mm，大齒輪取30mm，小齒輪取36mm。
3、4齒輪中心距==118mm，齒寬=0.25118=29.5mm，取30mm。大齒輪取30mm，小齒輪取36mm。
5.6.2 齒面接觸強(qiáng)度的校核
由校核公式
式（5-14）
式中 ——區(qū)域系數(shù)
——彈性影響系數(shù)
——齒面接觸強(qiáng)度
稱(chēng)為區(qū)域系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)直齒輪=時(shí)，=2.5，為彈性影響系數(shù)，鍛鋼-鍛鋼為189.9。分別校核大齒輪2和4。
對(duì)于大齒輪2：
=189.92.5
=749.781＜958，
滿(mǎn)足要求。
對(duì)于大齒輪4：
=189.92.5
=1288.98＜1552，
滿(mǎn)足要求。
5.7 軸的校核
軸是減速器中結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)的部件，其他部件均通過(guò)裝配在其上，實(shí)現(xiàn)可靠的工作，除了滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)上的需要，軸要具有足夠的強(qiáng)度、剛度。因此對(duì)軸的危險(xiǎn)區(qū)域要進(jìn)行校核。
5-2（減速箱剖視圖）
由于第一軸所受的力不大，不會(huì)存在剛度不足的情況，如上圖5-2最危險(xiǎn)截面應(yīng)出現(xiàn)在第二軸的小齒輪的軸頭上，所以應(yīng)對(duì)其校核。
分析計(jì)算：
===1612.2
==586.8
===5938.20
==2161.3
圖5-3 軸受力分析簡(jiǎn)圖
由以上分析和計(jì)算列方程組
式（5-15）
代入數(shù)據(jù)=37mm，=91mm，=141mm。計(jì)算得
=1199.135N
=1548.86N
畫(huà)出扭距和力距圖
式（5-16）
圖5-4 軸的力矩圖
因?yàn)檩S的扭切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取折合系數(shù)=0.6，代入數(shù)據(jù)
=346289.3491
軸為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)》中的表14-1查得=650，由《機(jī)》中的表14-3查得許用彎曲應(yīng)力=60，
式(5-17)
代入數(shù)據(jù)
38.645mm。
而軸頭的直徑為35mm。然不能滿(mǎn)足要求，必須擴(kuò)大直徑，或更換材料。由于軸的直徑擴(kuò)大，會(huì)產(chǎn)生一系列的尺寸更改，同時(shí)由于軸的體積和尺寸很小，更換材料其成本也不會(huì)有多大的提高。材料中40較為合適。重新校核
33.8mm＜35mm
可以滿(mǎn)足要求。
5-5 軸組件的實(shí)際模型
5.8 軸承的選擇與校核
此機(jī)床的工作環(huán)境是六年就需要大修，每天需要工作10個(gè)小時(shí)。根據(jù)此要求選擇軸承的直徑， 由此=360610=21600，第二軸軸承的選擇。若第二軸軸承滿(mǎn)足，其他軸一定也滿(mǎn)足。
1）求比值，==0，
2）初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷，
= 式(5-18)
按照《機(jī)》中的表13-6，=，取=1.2。
按照表13-5，=1，=0，
=1.211548.86=1858.632N，
1）求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷
==10483.05N
2）按照軸承設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇=43200N的6002軸承，由于結(jié)構(gòu)的需要，軸的直徑需為30mm,所以所選軸承直徑大于理論直徑，二軸軸承的型號(hào)為6006，直徑為30mm。
5.9 鍵的校核
平鍵在傳遞扭距時(shí)，對(duì)于采用常見(jiàn)的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵連接，其主要失效形式是工作面被壓潰，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常只按工作面上的擠壓進(jìn)行強(qiáng)度校核。
式（5-19）
1） 帶輪平鍵的校核，由式（5-19）得
2）二軸上平鍵校核
3）三軸上平鍵校核
由以上校核減速器上的鍵全部符合要求。
6 滑臺(tái)的設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)是可以橫向，也可以縱向滑動(dòng)的十字形滑臺(tái)，此滑臺(tái)的功用是調(diào)整調(diào)整刀具的位置，具體的說(shuō)就是銑削頭的加工位置，當(dāng)加工位置調(diào)整好后，對(duì)于一批加工零件來(lái)說(shuō)，不再需要進(jìn)行調(diào)整。而且橫向、縱向的調(diào)整距離都很小，由于空間的限制，滑臺(tái)的體積也不能太大。基于對(duì)以上分析，滑臺(tái)的首要設(shè)計(jì)部件是導(dǎo)軌。
6.1 導(dǎo)軌的確定
6.1.1 導(dǎo)軌的選擇與設(shè)計(jì)
導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載，運(yùn)動(dòng)的一方叫動(dòng)導(dǎo)軌，不動(dòng)的一方叫支撐導(dǎo)軌，按運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)可分為主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和移置導(dǎo)軌。主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌與支撐導(dǎo)軌之間，相對(duì)速度較高，例龍門(mén)刨床的底座和工作臺(tái)導(dǎo)軌。進(jìn)給導(dǎo)軌的導(dǎo)軌與支撐導(dǎo)軌之間，相對(duì)速度較低，例如車(chē)床的溜板和床身的導(dǎo)軌，移置導(dǎo)軌只用于調(diào)整部件之間的相對(duì)位置，移置后固定，再加工時(shí)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，例臥式銑床的后立柱和床身導(dǎo)軌。由以上分析得出，設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌應(yīng)是移置導(dǎo)軌。
導(dǎo)軌的材料有鑄鐵、鋼、有色金屬和塑料等，對(duì)導(dǎo)軌的要求是：耐磨性高、工藝性小和成本低。
1）鑄鐵
由于鑄鐵是一種成本低，有良好的減振性和耐磨性，易于鑄造和切削加工的金屬材料。在動(dòng)導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌中都有應(yīng)用。
2）鋼
采用淬火鋼或氮化鋼的鑲鋼支承導(dǎo)軌，可大幅度提高導(dǎo)軌的耐磨性。
3）有色金屬
用于鑲裝導(dǎo)軌的有色金屬板材料，主要是熄青銅ZQSn6-6-3和鋁青銅ZQA19-4。
4）塑料
在動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料具有摩擦系數(shù)低，耐磨性高，抗撕傷能力強(qiáng)，低速時(shí)不易出現(xiàn)爬行，加工性和化學(xué)穩(wěn)定性好，工藝簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各類(lèi)機(jī)車(chē)都有應(yīng)用，特別是精密、數(shù)控和重型機(jī)床的導(dǎo)軌上。
由以上分析選擇鑄鐵，灰鑄鐵HT200，其工作條件是在日潤(rùn)滑與防護(hù)比較好條件有一定的耐磨性即可，鑄鐵—鑄鐵的導(dǎo)軌摩擦副多應(yīng)用于移置導(dǎo)軌。
6.1.2 導(dǎo)軌的截面形狀與組合
本設(shè)計(jì)的是是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，它的截面形狀主要有三角形、矩形、燕尾形和圓形。
1） 雙三角導(dǎo)軌，它的導(dǎo)向性和精度保持性都很高，當(dāng)導(dǎo)軌有了磨損時(shí)會(huì)自動(dòng)下沉補(bǔ)償磨損量。但是超定位、加工、檢驗(yàn)、和維修都比較困難。多用于精度比較高的機(jī)床上。
2） 雙矩形導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌的剛度高，當(dāng)量摩擦系數(shù)比三角形導(dǎo)軌低，承載能力高。加工、檢驗(yàn)、和維修都比較方便，而被廣泛采用。矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須有鑲條進(jìn)行調(diào)整。
3） 三角形和矩形導(dǎo)軌的組合，此種組合兼有導(dǎo)向好，制造方便和剛度高的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。
4） 燕尾形導(dǎo)軌，它的高度小，可以承受顛覆力矩，是閉式導(dǎo)軌中接觸面最小的一種。間隙調(diào)整方便。
由于此次設(shè)計(jì)的滑臺(tái)不需要經(jīng)常調(diào)整，而且有一定的體積限制，要有足夠的剛度來(lái)保證加工精度。經(jīng)過(guò)以上分析，選擇雙矩形導(dǎo)軌。
6.1.3 導(dǎo)軌間隙的調(diào)整
導(dǎo)軌結(jié)合面的松緊對(duì)機(jī)床的工作性能有相當(dāng)大的影響，配合過(guò)緊不僅費(fèi)力，而且加快磨損，配合過(guò)松又影響運(yùn)動(dòng)精度，甚至?xí)a(chǎn)生振動(dòng)，因此除在裝配過(guò)程中應(yīng)仔細(xì)地調(diào)整導(dǎo)軌的間隙外，在使用一段時(shí)間后因磨損還需要重新調(diào)整。常用的是鑲條和壓板來(lái)調(diào)整導(dǎo)軌的間隙。
本次設(shè)計(jì)選擇鑲條來(lái)調(diào)整，鑲條用來(lái)調(diào)整矩形導(dǎo)軌的側(cè)隙,鑲條應(yīng)放在受力較小的一側(cè)。常見(jiàn)的有平鑲條和楔形鑲條兩種。考慮到加工的難易程度，選擇平鑲條較為合適。它是靠調(diào)整螺釘和移動(dòng)鑲條的位置來(lái)調(diào)整間隙。在間隙調(diào)整好后，再用螺釘將移動(dòng)鑲條固緊。平鑲條容易制造，調(diào)整方便。
6.2 絲杠的選擇
根據(jù)機(jī)床的類(lèi)比和以前設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，選擇直徑為25mm的普通絲杠，螺距為1mm,將絲杠的一端加工成四方頭，并配有相應(yīng)的手輪，手輪和絲杠配合后，沒(méi)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)手輪對(duì)絲杠驅(qū)動(dòng)，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變成滑臺(tái)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)一周，滑臺(tái)平移1mm,通過(guò)對(duì)絲杠角度的調(diào)整，來(lái)調(diào)整銑削頭的加工位置。從而得到加工要求。
絲杠要和絲杠套配合，如果絲杠的兩端都要支撐的話(huà)，穿過(guò)絲杠的那一端一定要有光滑，沒(méi)有螺紋，而且其公稱(chēng)直徑還要小于螺紋的公稱(chēng)直徑，不然無(wú)法安裝，在設(shè)計(jì)的后期，借鑒了其他專(zhuān)用機(jī)車(chē)的這一部分設(shè)計(jì)，去掉后支撐，只留下前支撐，因?yàn)椴⒉皇芟蛳碌牧Γ匀サ舨粫?huì)影響其工作原理和精度，這樣，還簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，節(jié)省了成本。
由于在工作狀態(tài)時(shí)，絲杠只能轉(zhuǎn)動(dòng)而不能平動(dòng)，在螺紋結(jié)束幾毫米處，需在絲杠上增加直徑為35mm的軸肩,經(jīng)過(guò)和絲杠座的配合，絲杠在進(jìn)給時(shí)可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)而不能平動(dòng)，但是在絲杠退出時(shí)就不能實(shí)現(xiàn)，絲杠要直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這就不能滿(mǎn)足我們的使用要求，為了克服這個(gè)問(wèn)題，必須設(shè)計(jì)另外一個(gè)可以阻擋絲杠在另外一個(gè)方向平動(dòng)的組件，為此在絲杠座設(shè)計(jì)了四個(gè)螺釘孔，并設(shè)計(jì)了一個(gè)防止軸肩脫出的軸肩套，通過(guò)螺釘固定軸肩套，從而使絲杠只能旋轉(zhuǎn)，而不會(huì)出現(xiàn)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的情況。
6.3 滑臺(tái)的聯(lián)結(jié)
因設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌是移置導(dǎo)軌。其上放的是銑削頭，由于T形槽必須有一定的間距，而且有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，此次選擇的銑削頭的底座孔很難和T形槽對(duì)應(yīng)， 而且銑削頭位置安裝的時(shí)候還需要調(diào)試，才能最后確定其位置。所以滑鞍上不開(kāi)T形槽，等裝配時(shí)確定孔的位置，然后鉆孔裝配。
滑臺(tái)和底座的連接比較普遍，在滑座上打螺紋孔即可。
7 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
7.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)定
本設(shè)計(jì)為專(zhuān)業(yè)銑床的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，作用是控制工作臺(tái)面的旋轉(zhuǎn)，其連接在減速器的輸出端。初步判定使用蝸輪蝸桿旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
7.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用及工作原理
1）用途：
蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)常用來(lái)傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸輪與蝸桿在其中間平面內(nèi)相當(dāng)于齒輪與齒條,蝸桿又與螺桿形狀相似。
2）基本參數(shù)：
模數(shù)m、壓力角、蝸桿直徑系數(shù)q、導(dǎo)程角、蝸桿頭數(shù) 、蝸輪齒數(shù)、齒頂高系數(shù)（取1）及頂隙系數(shù)（取0.2）。其中，模數(shù)m和壓力角是指蝸桿軸面的模數(shù)和壓力角，亦即蝸輪端面的模數(shù)和壓力角，且均為標(biāo)準(zhǔn)值；蝸桿直徑系數(shù)q為蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)m的比值，
3）蝸輪蝸桿正確嚙合的條件
（1）中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的模數(shù)和壓力角分別相等，即蝸輪的端面模數(shù)等于蝸桿的軸面模數(shù)且為標(biāo)準(zhǔn)值；蝸輪的端面壓力角應(yīng)等于蝸桿的軸面壓力角且為標(biāo)準(zhǔn)值，即
（2） 當(dāng)蝸輪蝸桿的交錯(cuò)角為時(shí)，還需保證，而且蝸輪與蝸桿螺旋線(xiàn)旋向必須相同。
4）幾何尺寸計(jì)算與圓柱齒輪基本相同，需注意的幾個(gè)問(wèn)題是：
（1）蝸桿導(dǎo)程角()是蝸桿分度圓柱上螺旋線(xiàn)的切線(xiàn)與蝸桿端面之間的夾角,與螺桿螺旋角的關(guān)系為，蝸輪的螺旋角，大則傳動(dòng)效率高，當(dāng)小于嚙合齒間當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)自鎖。
（2）引入蝸桿直徑系數(shù)q是為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目，使蝸桿分度圓直徑進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化m一定時(shí)，q大則大，蝸桿軸的剛度及強(qiáng)度相應(yīng)增大；一定時(shí)，q小則導(dǎo)程角增大，傳動(dòng)效率相應(yīng)提高。
（3）蝸桿頭數(shù)推薦值為1、2、4、6，當(dāng)取小值時(shí)，其傳動(dòng)比大，且具有自鎖性；當(dāng)取大值時(shí)，傳動(dòng)效率高。
蝸桿蝸輪傳動(dòng)中蝸輪轉(zhuǎn)向的判定方法，可根據(jù)嚙合點(diǎn)K處方向、方向（平行于螺旋線(xiàn)的切線(xiàn)）及應(yīng)垂直于蝸輪軸線(xiàn)畫(huà)速度矢量三角形來(lái)判定；也可用“右旋蝸桿左手握，左旋蝸桿右手握，四指拇指”來(lái)判定。
5）蝸輪及蝸桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)
（1）可以得到很大的傳動(dòng)比，比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊。
（2）兩輪嚙合齒面間為線(xiàn)接觸，其承載能力大大高于交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu) 。
（3）蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音很小。
（4）具有自鎖性。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿。如在其重機(jī)械中使用的自鎖蝸桿機(jī)構(gòu)，其反向自鎖性可起安全保護(hù)作用。
（5）傳動(dòng)效率較低，磨損較嚴(yán)重。蝸輪蝸桿嚙合傳動(dòng)時(shí)，嚙合輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對(duì)滑動(dòng)速度大使齒面磨損嚴(yán)重、發(fā)熱嚴(yán)重，為了散熱和減小磨損，常采用價(jià)格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤(rùn)滑裝置，因而成本較高。
（6）蝸桿軸向力較大 。
6）應(yīng)用
蝸輪及蝸桿機(jī)構(gòu)常被用于兩軸交錯(cuò)、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)功率不大或間歇工作的場(chǎng)合。
7.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的確定
考慮到其結(jié)構(gòu)緊湊性和傳動(dòng)比要求，選擇較為簡(jiǎn)單的蝸輪蝸桿傳動(dòng)，使其控制工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到加工工件圓周面的目的。
結(jié) 論
為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，歷經(jīng)三月，完成了“汽車(chē)制動(dòng)蹄圓柱面專(zhuān)用銑床旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和床身部件設(shè)計(jì)”這一題目的設(shè)計(jì)。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的收獲概括起來(lái)主要有以下幾方面：
第一方面：通過(guò)具體設(shè)計(jì)的步驟；完成機(jī)械部分設(shè)計(jì)，得到了熟悉并實(shí)踐機(jī)械設(shè)計(jì)的基本思想和一般方法的設(shè)計(jì)的目的,