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附錄I 外文原文 附錄II 外文翻譯 非圓齒輪與機(jī)械壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化 1997年1月8日研制 摘 要：使用金屬成形方法來(lái)加工生產(chǎn)零件的質(zhì)量很大取決于壓力桿。在機(jī)械壓力傳動(dòng)時(shí)，有一種依賴于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)角度速度比的非圓齒輪，提供了一種獲得這么動(dòng)作時(shí)間的新途徑，我們致力于為不同的優(yōu)化金屬成型運(yùn)作的制造。本文闡述了由漢諾威的大學(xué)研究所建成的金屬成形和金屬成形加工機(jī)床的使用原型原則，它就是目前運(yùn)動(dòng)學(xué)以及在原型產(chǎn)生的力和力矩。此外，本文展示了如何使用拉深和鍛造的一個(gè)例子，幾乎所有的金屬成形操作可有利用于機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的非圓齒輪。 關(guān)鍵詞：壓力，齒輪，運(yùn)動(dòng)學(xué)。 1. 簡(jiǎn)介 提高質(zhì)量的要求在生產(chǎn)工程制造，所有的金屬成形以及在鍛造，有必要去攜手制定生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)。日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)定位要求技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件都得到滿足。提高質(zhì)量、生產(chǎn)力、生產(chǎn)手段的創(chuàng)新解決方案,是一種用來(lái)維持和擴(kuò)大的市場(chǎng)地位的關(guān)鍵所在。 所生產(chǎn)的金屬部件,我們需要分清期間所需的形成過(guò)程和處理零件所需的時(shí)間。隨著我們必須添加一些必要的額外工作，例如冷卻或潤(rùn)滑的模具一次成型過(guò)程。根據(jù)質(zhì)量和產(chǎn)量?jī)蓚€(gè)方面，產(chǎn)生了兩個(gè)最優(yōu)化方法。為了滿足這兩個(gè)方面，我們的任務(wù)是設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)學(xué)形成過(guò)程中考慮到該進(jìn)程的要求，也考慮到的是改變部分以及與一個(gè)優(yōu)先線輔助運(yùn)作所需的時(shí)間短周期的時(shí)間。 2. 壓力機(jī)的要求 　 一個(gè)生產(chǎn)周期,這相當(dāng)于一個(gè)沖程來(lái)回壓的過(guò)程,大致經(jīng)歷了三個(gè)階段:加載、成型和移除零件。相反,在加載和移除零件階段，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)送料的薄板,尤其是在純粹的切割時(shí)候。為此，壓力泵必須要一個(gè)確定時(shí)間的最小高度。成型周期中桿應(yīng)該有一個(gè)特別速度曲線,它將會(huì)降到最低。這個(gè)轉(zhuǎn)變期之間應(yīng)盡快來(lái)確保短周期時(shí)間。 短周期的要求是事件的原因,以確保通過(guò)高產(chǎn)量低成本的部分?；谶@個(gè)原因，關(guān)于對(duì)大型汽車車身沖壓片機(jī)和自動(dòng)1200/min、拉深24/min的沖程數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)的做法。增加沖程數(shù)是為了減少設(shè)計(jì)的周期變化導(dǎo)致增加的壓實(shí)機(jī)械應(yīng)變率, 然而，這對(duì)成形過(guò)程有很明顯影響,使它必須考慮參數(shù)確定過(guò)程和被它所影響。 　在拉深成形過(guò)程中,當(dāng)敲打板塊時(shí)的撞擊速度應(yīng)盡量避免產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。一方面,速度成形時(shí)必須充分潤(rùn)滑。另一方面,我們必須要考慮提高產(chǎn)量的相應(yīng)的壓力來(lái)增加造成更大的應(yīng)變速率力,這可能導(dǎo)致沖床半徑一側(cè)的一部分過(guò)渡疲勞而導(dǎo)致斷裂。在鍛造時(shí)，停留時(shí)間短的壓力是可取的。隨著停留時(shí)間的壓力下降了模具的表面溫度將降低，其結(jié)果是熱磨損。這是提高抵消了由于機(jī)械磨損形成更大的力量，但由于增加的應(yīng)變率是較低的，因?yàn)檩^低的部分冷卻屈服應(yīng)力補(bǔ)償。目前，最佳短住壓力可以用有限元分析 法萊分析。此外,避免由于成本降低磨損、短壓住時(shí)間也是一個(gè)重要的技術(shù)要求的精密鍛造，近凈形部分有一個(gè)光明的未來(lái)?！? 高質(zhì)量的要求和高產(chǎn)量將只能通過(guò)一個(gè)機(jī)技術(shù),考慮到金屬成形過(guò)程的考察要求等同于減少工作的目標(biāo)成本。以前按設(shè)計(jì)已經(jīng)不能同時(shí)滿足這些技術(shù)要求和經(jīng)濟(jì)的充分程度，或他們是非常昂貴的設(shè)計(jì)和制造，例如鏈接驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)。這就需要尋找對(duì)泵創(chuàng)新設(shè)計(jì)的解決方案，它的設(shè)計(jì)應(yīng)主要標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化，以降低成本。 3．非圓齒輪的壓力傳動(dòng) 3.1 原則 使用非圓齒輪傳動(dòng)機(jī)械曲柄壓力機(jī)，它提供了一種新方式的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)需求的壓力桿運(yùn)動(dòng)。一對(duì)非圓齒輪有不變的中心距, 因此采用了電動(dòng)馬達(dá)，或由飛輪、曲柄和驅(qū)動(dòng)機(jī)制本身。制服驅(qū)動(dòng)器的速度傳送是通過(guò)一對(duì)非圓齒輪傳遞給非均勻的偏心軸。如果非圓齒輪的適當(dāng)設(shè)計(jì)，從動(dòng)齒輪的非均勻驅(qū)動(dòng)器會(huì)導(dǎo)致泵所需的行程時(shí)間行為。調(diào)查中心的金屬成形和金屬成型機(jī)床(IFUM)漢諾威的大學(xué)已經(jīng)表明,在這個(gè)簡(jiǎn)單的方式所有相關(guān)的壓力桿的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，可以達(dá)到各種成形過(guò)程。 此外從運(yùn)動(dòng)學(xué)和縮短生產(chǎn)周期，驅(qū)動(dòng)概念導(dǎo)致新的驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)被以下的良好性能所區(qū)分。因?yàn)樗且粋€(gè)機(jī)械壓力機(jī)，它具有高可靠性、低維護(hù)性和可預(yù)期性。對(duì)連桿壓力機(jī)的數(shù)量和軸承零件顯然是減少。首先，一個(gè)基本泵類型可以通過(guò)安裝不同的齒輪而進(jìn)一步改變?cè)O(shè)計(jì)，它根據(jù)客戶的要求而設(shè)計(jì)。不同環(huán)節(jié)的驅(qū)動(dòng)器，軸承的安裝位置不會(huì)隨著單一載荷方向的不同運(yùn)動(dòng)而改變。因此，上述要求的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化是考慮到時(shí)間和成本，它降低了設(shè)計(jì)和沖壓生產(chǎn)成本。 3.2 原型 在金屬成型和金屬成型工具機(jī)（IFUM）1架的c型泵，它已經(jīng)進(jìn)行了修整和安裝了非圓齒輪副。為達(dá)到這種目的，先前的背輪背一個(gè)行星齒輪組做取代。這項(xiàng)工作表明了存在的新型傳動(dòng)印刷機(jī)是可能的，在最后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)壓力泵的改造在Fig. 2中進(jìn)行說(shuō)明。 圖表1 壓力機(jī)設(shè)計(jì)是為了所受1000KN的柱塞力和200KN的沖壓模具緩沖力?！∵@一對(duì)非圓齒輪傳動(dòng)比平均為1，每個(gè)齒輪輪齒有59，直齒，模數(shù)10mm（圖2）齒面寬是150mm，這些齒輪有漸開(kāi)線輪齒。我假設(shè)了非圓曲線設(shè)計(jì)是以側(cè)面幾何設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)。因此，一個(gè)非圓齒輪的齒形沿齒輪圓周而改變。盡管如此,它可以來(lái)自知名的梯形齒條. 然而[4.5],提出了一種計(jì)算方法，它精確地把齒頂高和齒根高考慮在內(nèi)，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。 壓力機(jī)是為了在單一沖程模式下對(duì)零件進(jìn)行深拉而設(shè)計(jì)的。最高滑塊行程為180mm，行程數(shù)32/min。在140毫米的沖壓速度幾乎保持71mm/s不變，它是靜點(diǎn)中心線到靜點(diǎn)中心線之前的速度。見(jiàn)圖3。這種速度就相當(dāng)于液壓機(jī)工作的速度。這個(gè)速度影響到曲柄機(jī)構(gòu)，使其與擊打具有相同的數(shù)目相比較，速度都是220m/。為了跟一個(gè)曲柄壓力機(jī)具有相同的平均速度擊打的數(shù)目不得不將減少一半。短周期內(nèi)的機(jī)械改造將導(dǎo)致最后的向上運(yùn)動(dòng)。由于壓力機(jī)是運(yùn)行在單一的操作模式,在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)其做相關(guān)的處理沒(méi)有提出特別的要求。 驅(qū)動(dòng)機(jī)制的原型與非圓齒輪有另外一個(gè)有利的影響及其驅(qū)動(dòng)力矩（圖4）。對(duì)于一個(gè)曲柄壓力機(jī)的公稱力通?？梢越档挽o點(diǎn)之前把曲柄軸按正常方式旋轉(zhuǎn)。這對(duì)應(yīng)于公稱力作用下相對(duì)于擊打力的75%。若要達(dá)到1000kN標(biāo)準(zhǔn)力，該驅(qū)動(dòng)器已提供45 kNm 的曲柄軸扭矩。該原型只要求對(duì)非圓齒輪傳動(dòng)增加額外的30kNm力矩。他們被傳送一個(gè)循環(huán)，非均勻的曲柄轉(zhuǎn)矩，將導(dǎo)致一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)力在靜點(diǎn)范圍內(nèi)變化。這相當(dāng)于27.5%的行程。如果非圓齒輪副是在壓力機(jī)的工作范圍，我們總能找到類似的條件。這幾乎總是與板料成形及沖壓件有關(guān)。這樣可以設(shè)計(jì)一些較弱的機(jī)器零件弱，而且節(jié)約成本。 4. 進(jìn)一步的設(shè)計(jì)實(shí)例 利用二沖程時(shí)間行為的設(shè)計(jì)實(shí)例說(shuō)明了以下幾點(diǎn)。假設(shè)一系列的零件時(shí)通過(guò)壓力機(jī)來(lái)加工的。為了達(dá)到這一目的，壓力桿所需的速度和擊打成形速度要求假設(shè)成立必須量化。再者，處理零件所需的時(shí)間必須確定，而且必須假設(shè)在處理時(shí)壓力桿的最小高度。由此，我們?cè)O(shè)計(jì)動(dòng)作的順序，我們用數(shù)學(xué)含義來(lái)描述它。在IFUM中，由該研究所開(kāi)發(fā)使用軟件程序。從這個(gè)數(shù)學(xué)描述的沖程運(yùn)動(dòng),我們可以計(jì)算出所需要的非圓齒輪速度比，從這我們可以得到齒輪的圓周曲線[1.2.7]。 在第一個(gè)例子，在深拉伸沖壓速度應(yīng)該是在靜止點(diǎn)前，金屬板材成形保持在至少超過(guò)100mm，它的速度應(yīng)該是約400m/s。讓行程數(shù)定為30/min。第450mm以上擊打的地方，讓處理零件時(shí)間和曲柄壓力機(jī)在25min/n的擊打時(shí)間相同。圖5表明了沖程運(yùn)動(dòng)情況，這是由一對(duì)齒輪的描繪所獲得。該齒輪是通過(guò)他們的圓周率所描繪。在25/min傳統(tǒng)的余弦曲線作為比較。除了生產(chǎn)周期時(shí)間減少了20％，應(yīng)把桿速度的影響也大大減少。下靜點(diǎn)前110mm，當(dāng)使用曲柄機(jī)構(gòu)時(shí)，沖擊速度為700mm/s，而當(dāng)使用非圓齒輪時(shí)僅僅只有410mm/s。 第二個(gè)例子顯示了驅(qū)動(dòng)裝置是用于鍛造。在圖6中，常規(guī)鍛造曲軸的行程時(shí)間是相對(duì)于在圖片中說(shuō)明非圓齒輪壓力運(yùn)動(dòng)學(xué)。曲柄壓力機(jī)的周期時(shí)間是0.7s、行程數(shù)是85/min和標(biāo)準(zhǔn)力是20mn。它的保壓時(shí)間為86ms與50mm的成形部份時(shí)間。非圓齒輪壓力機(jī)描繪的保壓描繪時(shí)間67%減少至28ms。因此，它達(dá)到了和錘子一樣的幅度。通過(guò)增加1.5倍的沖程數(shù)，周期時(shí)間縮短至46mm。盡管如此,處理時(shí)間依舊與常規(guī)非圓齒輪曲柄壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)相同。在這種情況下為了實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動(dòng),傳統(tǒng)的圓弧齒輪可以作為驅(qū)動(dòng)裝置，安排偏心。這為齒輪制造降低了成本。 這些例子表明，不同的運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)使用非圓齒輪驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)。在同一時(shí)間內(nèi)，這個(gè)驅(qū)動(dòng)器的實(shí)用潛力用實(shí)現(xiàn)理想的運(yùn)動(dòng)學(xué)變得清晰，而且生產(chǎn)周期時(shí)間減少。例如，通過(guò)不同的例子，如果運(yùn)動(dòng)的順序?qū)σ幌盗袎毫C(jī)生產(chǎn)零件有利，可能增加拉深成形后的速度。 5．總結(jié) 高生產(chǎn)率，降低成本和保證產(chǎn)品質(zhì)量的高要求，這時(shí)所有制造公司所期望的，特別適用于公司的金屬加工領(lǐng)域。這種情況導(dǎo)致我們重新考慮壓力傳動(dòng)機(jī)的使用。 對(duì)曲柄與非圓齒輪傳動(dòng)壓力機(jī)的描述，使我們能夠優(yōu)化簡(jiǎn)單的機(jī)械壓力機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)。這意味著周期時(shí)間縮短,以達(dá)到高生產(chǎn)率和運(yùn)動(dòng)學(xué)的成形工藝的要求。這個(gè)設(shè)計(jì)工作需要很低。相對(duì)于多連桿壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)器，可以實(shí)現(xiàn)其他運(yùn)動(dòng)學(xué)在其他齒輪軸承位置不改變 時(shí)的壓力機(jī)構(gòu)建使用。這使壓力機(jī)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化。 6．致謝 作者想表達(dá)他們的謝意，感謝德國(guó)機(jī)床制造商協(xié)會(huì)(VDW),位于德國(guó)法蘭克福，其經(jīng)濟(jì)援助以及一些成員，感謝他們的支持。 44 大 學(xué) XXXX 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū) 論文（設(shè)計(jì)）題目： 立式銑床升降工作臺(tái)設(shè)計(jì) 姓名 學(xué)號(hào)：XXXX 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求: 1. 本論文題目為《立式銑床升降工作臺(tái)設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)主要針對(duì)立式銑床升降工作臺(tái)部分。 其工作具體內(nèi)容包括：①查詢收集相關(guān)資料，做準(zhǔn)備工作；②雙層升降絲杠的設(shè)計(jì)，③手動(dòng)換向手柄設(shè)計(jì)，④燕尾槽導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)，⑤直齒輪設(shè)計(jì)，⑥錐齒輪設(shè)計(jì)，⑦直齒-錐齒輪組合設(shè)計(jì)，⑧升降工作臺(tái)總體設(shè)計(jì)。最后就是將上述設(shè)計(jì)結(jié)果寫(xiě)成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并繪出圖。 二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題 其工作內(nèi)容具體為：①雙層升降絲杠的設(shè)計(jì)，②手動(dòng)換向手柄設(shè)計(jì)，③燕尾槽導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)，④直齒輪設(shè)計(jì)，⑤錐齒輪設(shè)計(jì)，⑥直齒-錐齒輪組合設(shè)計(jì)，⑦鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 該部分所具有的特點(diǎn):雙層絲杠的設(shè)計(jì)是考慮到升降行程的原因，可以將升降的距離增大 ，手動(dòng)換向手柄的設(shè)計(jì)中， 其包括了垂直方向的移動(dòng)和橫向的移動(dòng) ， 用一個(gè)手柄操作，可以形成互鎖，避免兩個(gè)方向的移動(dòng)干涉，起到安全的效果。導(dǎo)軌的組合形式有多種，采用燕尾槽導(dǎo)軌其特點(diǎn)是多向受力，一般多有帶塞鐵，可調(diào)間隙。齒輪的設(shè)計(jì)主要是考慮到齒輪的傳動(dòng)特點(diǎn)，其具有效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，傳動(dòng)比穩(wěn)定，設(shè)計(jì)目的是保證齒輪的壽命，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及齒面接觸疲勞強(qiáng)度。并且考慮到機(jī)床的載荷情況，對(duì)齒輪的材料進(jìn)行選擇，設(shè)計(jì)齒輪的尺寸，考慮其熱處理方式等。錐齒輪的設(shè)計(jì)同樣考慮齒輪設(shè)計(jì)的方面。設(shè)計(jì)直齒-錐齒組合齒輪，主要考慮工作的需要，并且此零件的設(shè)計(jì)也使得安裝簡(jiǎn)易，所要考慮的問(wèn)題是如何設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)尺寸，以使得零件的加工簡(jiǎn)易，強(qiáng)度可靠，生產(chǎn)成本在經(jīng)濟(jì)允許范圍內(nèi)。鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是應(yīng)機(jī)床加工精度的要求而出現(xiàn)的，為了使機(jī)床在垂直方向能夠有足夠的加工精度，故需要在此方向?qū)ぷ髋_(tái)進(jìn)行鎖緊固定，鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易。 三、進(jìn)度安排 序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 收集論文資料，填寫(xiě)課題申報(bào)表 三月初 2 撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 三月中旬 3 方案設(shè)計(jì)，論證 三月底 4 總體設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算 四月初 5 繪制主要零件圖和裝配圖紙 四月中 6 撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)翻譯資料 五月初 7 參加答辯 五月底 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)： [1]孫恒，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].七版.高等教育出版社，2006.第5、10、11章. [2]姜繼海.液壓傳動(dòng)[M].四版.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007. [3]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社，2008.第五章，第十章，第十二章，第十五章. [4]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002.第一卷第2篇，第三卷第11篇、第14篇 [5]周良德，朱泗芳.現(xiàn)代工程圖學(xué)[M]湖南科學(xué)技術(shù)出版社.第9、10、11、12章. [6]吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]高等教育出版社.第三、四、五、九章. [7]周增文.機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)[M].中南大學(xué)出版社.第4章. [8]銑工工藝學(xué)（初級(jí)本）．北京：科學(xué)普及出版社．1982.12 [10]趙家齊．機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)（第二版）．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.10 [11]牛錫傳、王文生編．軸的設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1993.3 XXXX大學(xué)XXXX 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 學(xué) 院： XXXX 題 目： 立式銑床升降工作臺(tái)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： XXXX 指導(dǎo)教師： 馮 建 軍 完成日期： 2012-05-27 目錄 第一章 緒論 1 1.1 概述 2 1.2 簡(jiǎn)史 2 1.3銑床的簡(jiǎn)介 3 1.4 數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展 3 1.5 數(shù)控銑床發(fā)展動(dòng)態(tài) 4 1.6 原理 5 1.7設(shè)計(jì)的主要參數(shù) 6 第二章 升降臺(tái)總體設(shè)計(jì) 7 2.1 布局設(shè)計(jì) 7 2.2升降臺(tái)的結(jié)構(gòu)和操縱 8 第三章 機(jī)床零件設(shè)計(jì) 12 3.1 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 3.2 雙層絲杠設(shè)計(jì) 13 3.3 燕尾槽導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 16 3.4 手輪的設(shè)計(jì) 19 第四章 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 21 4.1 直齒輪設(shè)計(jì) 21 4.2 錐齒輪設(shè)計(jì) 25 4.3 直齒-錐齒組合齒輪 32 第五章 軸的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核 37 5.1 軸的尺寸設(shè)計(jì) 37 5.2 軸的強(qiáng)度校核 38 總結(jié) 40 參考文獻(xiàn) 41 附 錄:翻譯 42 立式銑床工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 本論文設(shè)計(jì)主要針對(duì)機(jī)床的升降機(jī)構(gòu)部分，其中包括以下幾個(gè)部分：(1)雙層升降絲杠的設(shè)計(jì)，(2)手動(dòng)換向手柄設(shè)計(jì)，（3）燕尾槽導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)，（4）直齒輪設(shè)計(jì)，（5）錐齒輪設(shè)計(jì)，（6）直齒-錐齒輪組合設(shè)計(jì)，（7）鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 部分所具有的特點(diǎn)，雙層絲杠的設(shè)計(jì)是考慮到升降行程的原因，可以將升降的距離大大的增加，手動(dòng)換向手柄的設(shè)計(jì)中，其包括了垂直方向的移動(dòng)和橫向的移動(dòng)，用一個(gè)手柄操作，可以形成互鎖，避免兩個(gè)方向的移動(dòng)干涉，起到安全的效果。導(dǎo)軌的組合形式有多種，采用燕尾槽導(dǎo)軌其特點(diǎn)是多向受力，一般多有帶塞鐵，可調(diào)間隙。齒輪的設(shè)計(jì)主要是考慮到齒輪的傳動(dòng)特點(diǎn)，其具有效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，傳動(dòng)比穩(wěn)定，設(shè)計(jì)目的是保證齒輪的壽命，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及齒面接觸疲勞強(qiáng)度。并且考慮到機(jī)床的載荷情況，對(duì)齒輪的材料進(jìn)行選擇，設(shè)計(jì)齒輪的尺寸，考慮其熱處理方式等。錐齒輪的設(shè)計(jì)同樣考慮齒輪設(shè)計(jì)的方面。設(shè)計(jì)直齒-錐齒組合齒輪，主要考慮工作的需要，并且此零件的設(shè)計(jì)也使得安裝簡(jiǎn)易，所要考慮的問(wèn)題是如何設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)尺寸，以使得零件的加工簡(jiǎn)易，強(qiáng)度可靠，生產(chǎn)成本在經(jīng)濟(jì)允許范圍內(nèi)。鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是應(yīng)機(jī)床加工精度的要求而出現(xiàn)的，為了使機(jī)床在垂直方向能夠有足夠的加工精度，故需要在此方向?qū)ぷ髋_(tái)進(jìn)行鎖緊固定，鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易。 關(guān)鍵詞 導(dǎo)軌，換向手柄，直齒輪，鎖緊機(jī)構(gòu)，塞鐵，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 第一章 緒論 1.1 概述 　 為了便于機(jī)床的工件加工，機(jī)床安裝工件的工作臺(tái)必須做成活動(dòng)式的，可以在橫向、縱向、垂直方向移動(dòng)。本說(shuō)明書(shū)主要涉及垂直方向（即升降臺(tái)）的工作原理、工作方式及相關(guān)的方面?！? 升降臺(tái)是一種垂直運(yùn)送人或物的起重機(jī)械。也指在工廠、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)等物流系統(tǒng)中進(jìn)行垂直輸送的設(shè)備，升降臺(tái)上往往還裝有各種平面輸送設(shè)備，作為不同高度輸送線的連接裝置。一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，故稱液壓升降臺(tái)。除作為不同高度的貨物輸送外，廣泛應(yīng)用于高空的安裝、維修等作業(yè)。升降臺(tái)自由升降的特點(diǎn)目前已經(jīng)廣泛運(yùn)用于市政維修，碼頭、物流中心貨物運(yùn)輸，建筑裝潢等，安裝了汽車底盤、電瓶車底盤等能自由行走，工作高度空間也有所改變，具有重量輕、自行走、電啟動(dòng)、自支腿、操作簡(jiǎn)單、作業(yè)面大，特別是能夠跨越障礙進(jìn)行高空作業(yè)等360度自由旋轉(zhuǎn)優(yōu)點(diǎn)。 最近升降機(jī)產(chǎn)品改為柴油機(jī)、電動(dòng)兩用旋轉(zhuǎn)式升降機(jī)，又研制、生產(chǎn)出電瓶車載高空作業(yè)平臺(tái)升降臺(tái)，它的特點(diǎn)是利用電瓶驅(qū)動(dòng)、電瓶升降、無(wú)級(jí)變速，使用戶的高空作業(yè)更安全、更方便，噪音大大降低且環(huán)保節(jié)能。 1.2 簡(jiǎn)史 　　對(duì)垂直運(yùn)送的需求與人類的文明一樣久遠(yuǎn)，最早的升降機(jī)使用人力、畜力和水力來(lái)提升重量。升降裝置直到工業(yè)革命前都一直依靠這些基本的動(dòng)力方式。 　 阿基米德開(kāi)發(fā)了經(jīng)過(guò)改進(jìn)的用繩子和滑輪操作的升降裝置，它用絞盤和杠桿把提升繩纏繞在繞線柱上。 　　角斗士和野生動(dòng)物乘坐原始的升降機(jī)到達(dá)羅馬大劇場(chǎng)中競(jìng)技場(chǎng)的高度。中世紀(jì)的紀(jì)錄包括無(wú)數(shù)拉升升降裝置的人和為孤立地點(diǎn)進(jìn)行供給的圖案。其中最著名的是位于希臘的圣巴拉姆修道院的升降機(jī)。這個(gè)修道院位于距離地面大約61米高的山頂上，提升機(jī)使用籃子或者貨物網(wǎng)，運(yùn)送人員與貨物上下。 　　18世紀(jì)，機(jī)械力開(kāi)始被用于升降機(jī)的發(fā)展。1743年，法國(guó)路易十五授權(quán)在凡爾賽的私人宮殿安裝使用平衡物的人員升降機(jī)。 　　1833年，一種使用往復(fù)桿的系統(tǒng)在德國(guó)哈爾茨山脈地區(qū)升降礦工。 　　1835年，一種被稱為“絞盤機(jī)”的用皮帶牽引的升降機(jī)安裝在英國(guó)的一家工廠。 　　1846年，第一部工業(yè)用水壓式升降機(jī)出現(xiàn)。然后其他動(dòng)力的升降裝置緊跟著很快出現(xiàn)了。 　　1854年，美國(guó)技工奧蒂斯發(fā)明了一個(gè)棘輪機(jī)械裝置，在紐約貿(mào)易展覽會(huì)上展示了安全升降機(jī)?！? 　　1889年，埃菲爾鐵塔建塔時(shí)安裝了以蒸汽為動(dòng)力的升降機(jī)，后改用電梯。 　　1892年，智利阿斯蒂列羅山的升降設(shè)備建成，直到現(xiàn)在，15臺(tái)升降機(jī)仍然使用著110多年前的機(jī)械設(shè)備。 目前，瑞士格勞賓登州正在興建的“圣哥達(dá)隧道”是一條從阿爾卑斯山滑雪勝地通往歐洲其他國(guó)家的地下鐵路隧道，全長(zhǎng)57公里，預(yù)計(jì)2016年建成通車。在距地面大約800米的“阿爾卑斯”高速列車站，將興建一個(gè)直接抵達(dá)地面的升降機(jī)。建成后，它將是世界上升降距離最長(zhǎng)的一部升降機(jī)了。旅客通過(guò)升降機(jī)抵達(dá)地面后，便可搭乘阿爾卑斯冰河觀光快速列車，兩個(gè)小時(shí)后就能到達(dá)山上的度假村了。 　　 1.3銑床的簡(jiǎn)介 銑床一種用途廣泛的機(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、鏈輪乖、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。 1.4 數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展 在工業(yè)生產(chǎn)中，金屬熱切割一般有氣割、等離子切割、數(shù)控銑床等。其中數(shù)控銑床與氣割相比，其切割范圍更廣、效率更高。而精細(xì)等離子切割技術(shù)在材料的切割表面質(zhì)量方面已接近了激光切割的質(zhì)量，但成本卻遠(yuǎn)低于激光切割。因此，數(shù)控銑床自20世紀(jì)50年代中期在美國(guó)研制成功以來(lái)，得到迅速發(fā)展。 （1）、國(guó)外數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外數(shù)控銑床的生產(chǎn)廠家主要集中在德國(guó)、美國(guó)和日本。從機(jī)械結(jié)構(gòu)上看，其發(fā)展經(jīng)歷了十字架型（輕型）、門型（小型）、龍門型（大型）3個(gè)階段，相應(yīng)的型號(hào)種類繁多。能夠代表數(shù)控銑床技術(shù)最高水平的廠家主要集中在德國(guó)，目前，國(guó)外已有廠家在龍門式切割機(jī)上安裝一個(gè)專用切割機(jī)械手，開(kāi)發(fā)出五軸控制系統(tǒng)的龍門式專用切割工具，該系統(tǒng)可以在空間切割出各種軌跡，利用特殊的跟蹤探頭，在切割過(guò)程中控制切割運(yùn)行軌跡。相比之下，國(guó)內(nèi)雖然十字架型、門型、龍門型都有所生產(chǎn)，但廣度不夠，生產(chǎn)廠家產(chǎn)品型號(hào)較為單一，尚無(wú)龍門式專用型材切割機(jī)產(chǎn)品。 （2）、國(guó)內(nèi)數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)工廠的板材下料中應(yīng)用最為普遍的是數(shù)控銑床和等離子切割，所用的設(shè)備包括手工下料、仿形機(jī)下料、半自動(dòng)切割機(jī)下料及數(shù)控切割機(jī)下料等。與其他切割方式比較而言，手工下料隨意性大、靈活方便，并且不需要專用配套下料設(shè)備。但手工切割下料的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，其割縫質(zhì)量差、尺寸誤差大、材料浪費(fèi)大、后道加工工序的工作量大，同時(shí)勞動(dòng)條件惡劣。用仿形機(jī)下料，雖可大大提高下料工件的質(zhì)量，但必須預(yù)先加工與工件相適應(yīng)的靠模，不適于單件、小批量和大工件下料。半自動(dòng)切割機(jī)雖然降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，但其功能簡(jiǎn)單，只適合一種形狀的切割。上述3種切割方式，相對(duì)于數(shù)控切割來(lái)說(shuō)由于設(shè)備成本較低、操作簡(jiǎn)單，所以在我國(guó)的中小企業(yè)甚至在一些大型企業(yè)中仍在廣泛使用。 隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的蓬勃發(fā)展以及“以焊代鑄趨勢(shì)的加速，數(shù)控銑床的優(yōu)勢(shì)正在逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。數(shù)控銑床不僅使板材利用率大幅度提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到改進(jìn)，而且改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境，勞動(dòng)效率進(jìn)一步提高。目前，我國(guó)金屬加工行業(yè)使用的數(shù)控銑床是以火焰和普通等離子切割機(jī)為主，但純火焰切割，已不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，該類切割機(jī)可滿足不同材料、不同厚度的金屬板材的下料以及金屬零件的加工的需要，因此需求量將會(huì)越來(lái)越大，但與國(guó)外的差距仍極為明顯，主要表現(xiàn)為：發(fā)達(dá)國(guó)家金屬加工行業(yè)90%為數(shù)控切割機(jī)下料，僅10%為手工下料；而我國(guó)數(shù)控切割機(jī)下料僅占下料總量的10%，其中數(shù)控銑床下料所占比例更小。 我國(guó)數(shù)控銑床每年市場(chǎng)需求量約在400~500臺(tái)之間。相較而言，仿形切割機(jī)每年銷售幾千臺(tái)，半自動(dòng)切割機(jī)每年銷售達(dá)上萬(wàn)臺(tái)。由此可見(jiàn)，我國(guó)數(shù)控切割市場(chǎng)，尤其是數(shù)控銑床市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮摹? 計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了數(shù)控技術(shù)的更新?lián)Q代，而這也日益完善了數(shù)控銑床的高精、高速、高效功能。代表世界先進(jìn)水平的歐洲、美國(guó)、日本的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商利用工控機(jī)豐富的軟硬件資源開(kāi)發(fā)的新一代數(shù)控系統(tǒng)具有開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向最終用戶，通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。 開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。 近幾年來(lái)，由于對(duì)切割質(zhì)量、勞動(dòng)環(huán)境等的要求越來(lái)越高，其相應(yīng)產(chǎn)品在我國(guó)的市場(chǎng)需求量也逐年上升。在我國(guó)的數(shù)控銑床設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)中，由于缺乏切割理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐相轉(zhuǎn)換的機(jī)制，因此新技術(shù)運(yùn)用不廣、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度不快，制約了數(shù)控銑床技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和運(yùn)用。 1.5數(shù)控銑床發(fā)展動(dòng)態(tài) 中國(guó)數(shù)控銑床雖說(shuō)價(jià)格便宜，但在性能方面還存在不足之處。未來(lái)數(shù)控銑床技術(shù)將朝數(shù)字化、高速 高精化、復(fù)合化、智能化等方向發(fā)展。 1、高速高精與多軸加工成為數(shù)控銑床的主流，納米控制成為高速高精加工的潮流。 2、多任務(wù)和多軸加工數(shù)控銑床越來(lái)越多地應(yīng)用到能源、航空航天等行業(yè)。 3、機(jī)床與機(jī)器人的集成應(yīng)用日趨普及，且結(jié)構(gòu)形式多樣化，應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，運(yùn)動(dòng)速度高速化，多傳感器融合技術(shù)實(shí)用化，控制功能智能化，多機(jī)器人協(xié)同普及化。 4、智能化加工與監(jiān)測(cè)功能不斷擴(kuò)充，車間的加工監(jiān)測(cè)與管理可實(shí)時(shí)獲取機(jī)床本身的狀態(tài)信息，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)機(jī)床的狀態(tài)，提前進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)，避免事故的發(fā)生，減少機(jī)床的故障率，提高機(jī)床的利用率。 5、最新的機(jī)床誤差檢測(cè)與補(bǔ)償技術(shù)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)機(jī)床的補(bǔ)償測(cè)量，與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比，對(duì)機(jī)床誤差的補(bǔ)償精度能夠提高3～4倍，同時(shí)效率得到大幅度提升。 6、CAD/CAM技術(shù)為多軸多任務(wù)數(shù)控銑床的加工提供強(qiáng)有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 7、刀具技術(shù)發(fā)展迅速，眾多刀具的設(shè)計(jì)涵蓋了整個(gè)加工過(guò)程，并且新型刀具能夠滿足平穩(wěn)加工以及抗振性能的要求。 1.6 原理 升降臺(tái)工作原理: 　　操縱手柄運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)主動(dòng)軸和直齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。與之嚙合的直齒錐齒組合齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。從而帶動(dòng)錐齒輪和雙層絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了升降工作臺(tái)的上下運(yùn)動(dòng)。 雙層絲杠升降原理 工作臺(tái)升降絲杠是采用雙層絲杠，這是因?yàn)樯蹬_(tái)內(nèi)安裝絲杠的距離限制，用單根絲杠又不能滿足工作臺(tái)行程的要求.當(dāng)絲杠1在絲杠套筒2內(nèi)旋至末端時(shí)，由于階臺(tái)螺母3的限制而不能再向上旋轉(zhuǎn)，此時(shí)就帶動(dòng)絲杠套筒2向上旋。絲杠套筒內(nèi)孔的上部是與絲杠1配合的螺母，其外圓是絲杠，在螺母4內(nèi)旋上或旋下。螺母4就固定在安裝底座上的套筒內(nèi)。 圖1-3-1 升降臺(tái)原理 1.7 設(shè)計(jì)的主要參數(shù) 本次設(shè)計(jì)的機(jī)床的主要技術(shù)規(guī)格如下： （1） 工作臺(tái)工作面積（寬長(zhǎng)） 3201250 mm （2） 工作臺(tái)最大行程（手動(dòng)/機(jī)動(dòng)） 縱向 700\680 mm 橫向 255 \240 mm 垂向 320 \300 mm （3） 工作臺(tái)最大回轉(zhuǎn)角度 45° （4） 工作臺(tái)T型槽 （寬度×距離×條數(shù)） 18 mm×70 mm×3 （5） 主軸孔錐度 7：24 （6） 主軸軸心線至橫梁的距離 30 mm （7） 床身垂直導(dǎo)軌至工作臺(tái)中心的距離 最大 470 mm 最小 215 mm （8） 主軸轉(zhuǎn)速 18級(jí) 30～1500 r \min （9） 工作臺(tái)工作進(jìn)給量 18級(jí) 縱向、橫向 23.5～1500 mm \min （10）主電動(dòng)機(jī)（功率×轉(zhuǎn)速） 7.5KW×1450 r \min （11）進(jìn)給電動(dòng)機(jī)（功率×轉(zhuǎn)速） 1.5KW×1450r \min （12）最大載重量 500Kg （13）工作精度 加工表面平行度 150：0.02 加工表面平面度 150：0.02 加工表面垂直度 150：0.02 第二章 升降臺(tái)總體設(shè)計(jì) 2.1 布局設(shè)計(jì) 布局設(shè)計(jì)如下: 圖2-1 升降臺(tái)結(jié)構(gòu) 主要部件：絲杠底座，雙層絲杠，工作箱，錐齒輪，直齒輪，推力滾子軸承, 手動(dòng)操作手柄，滑動(dòng)手柄，工作臺(tái)，連接螺栓，垂直方向?qū)к?，T形槽. 2.2升降臺(tái)的結(jié)構(gòu)和操縱 圖2-2所示是升降臺(tái)的的展開(kāi)圖。運(yùn)動(dòng)從進(jìn)給變速箱中的軸XI，通過(guò)Z=28的齒輪帶動(dòng)軸Z=35的齒輪，傳如升降臺(tái)內(nèi)。軸XII上Z=18的齒輪1帶動(dòng)齒輪2、3、4旋轉(zhuǎn)，把運(yùn)動(dòng)傳給縱向，橫向和升降系統(tǒng)。齒輪2和軸XIII是空套的，所以必須把離合器M與齒輪2嚙合后，才能把運(yùn)動(dòng)傳給傳給垂直進(jìn)給系統(tǒng)。齒輪3通過(guò)鞘10帶動(dòng)軸XIV，再把運(yùn)動(dòng)傳給縱向進(jìn)給系統(tǒng)。齒輪4也像2一樣，必須與離合器M嚙合后才能把運(yùn)動(dòng)傳給橫向進(jìn)給絲杠。 圖2-2升降臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)圖 當(dāng)工作臺(tái)做橫向或升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，尤其做快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，為了防止因手柄旋轉(zhuǎn)而造成工傷事故，進(jìn)給結(jié)構(gòu)特設(shè)有安全裝置，即在機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí)，手柄一定脫開(kāi)而空套在軸上，就是使機(jī)動(dòng)與手動(dòng)產(chǎn)生的聯(lián)鎖作用。即當(dāng)撥叉把離合器M撥向里而與齒輪2嚙合時(shí)，是作垂直機(jī)動(dòng)進(jìn)給。此時(shí)由于離合器M向里移動(dòng)而帶動(dòng)絲桿6，絲杠6繞鞘5移動(dòng)時(shí)，下端向外擺而把柱鞘7向外推，柱鞘7通過(guò)套圈8把手柄連同作手動(dòng)進(jìn)給的離合器向外頂，讓手柄上的離合器脫開(kāi)而使手柄不跟軸轉(zhuǎn)。橫向進(jìn)給手柄處的聯(lián)鎖裝置也是如此，而縱向手柄在彈簧力的的作用下，經(jīng)常處于脫開(kāi)狀態(tài)。 圖2-3是升降臺(tái)的橫截圖。運(yùn)動(dòng)從軸XIII上的齒輪9（見(jiàn)圖2-2）帶動(dòng)短軸上的齒輪1，在通過(guò)錐齒輪2和3使絲杠4旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到工作臺(tái)垂直進(jìn)給的目的。 由于升降臺(tái)的行程比較大，升降臺(tái)內(nèi)裝絲杠處到底座之間的最大距離小于行程的2倍，用單根絲杠就不能滿足要求。因此采用雙層絲杠，雙層絲杠的結(jié)構(gòu)如圖2-4。當(dāng)絲杠4在絲杠套筒5內(nèi)旋至末端時(shí)，由于階臺(tái)螺母6的限制面不能再向上旋。此時(shí)就帶動(dòng)絲杠套筒5向上旋。絲杠套筒內(nèi)孔的上部是與絲杠4配合的螺母，其外圓是絲杠，在螺母7內(nèi)旋上或旋下。螺母7就固定在安裝于底座上的套筒內(nèi)。 軸XIV通過(guò)兩對(duì)錐齒輪把運(yùn)動(dòng)傳給縱向絲杠。 X62W型銑床的縱向進(jìn)給與橫向、升降進(jìn)給之間的互鎖，是由電器保證的。而橫向與升降之間的互鎖是由操縱機(jī)構(gòu)中的機(jī)械動(dòng)作獲得的。圖2-5是橫向和升降的結(jié)構(gòu)圖，這兩個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)由一個(gè)操縱手柄控制的。 當(dāng)需要時(shí)工作臺(tái)作垂直方向進(jìn)給時(shí)，可將手柄向上提或向下壓。向上提時(shí)，手柄以中間球運(yùn)動(dòng)。 圖2-3升降臺(tái)布局圖 圖2-5升降操縱機(jī)構(gòu)圖 第三章 機(jī)床零件設(shè)計(jì) 3.1 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作原理 銑床的縱向進(jìn)給與橫向、升降進(jìn)給之間的互鎖是由電器保證的。而橫向與升降之間的互鎖是由操作機(jī)構(gòu)中的機(jī)械動(dòng)作獲得的（見(jiàn)部裝圖）。需要工作臺(tái)橫向進(jìn)給時(shí)，可將手柄向前推或向后拉。向前推時(shí)鼓輪便向后移動(dòng)鼓輪水平截面的廓形，是根據(jù)移動(dòng)橫向離合器,M橫的要求而設(shè)計(jì)成凹凸相間形的。這時(shí)搖臂2的一大個(gè)支點(diǎn)m落入鼓輪的凹陷部分，而另一個(gè)支點(diǎn)n則在凸處。于是，推桿3；便推動(dòng)撥叉4使它按反時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，接通橫向離合器M橫工作臺(tái)便可做橫行運(yùn)動(dòng)。 在鼓輪做軸向運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，其相應(yīng)部位的斜面將觸桿7壓下，接通行程開(kāi)關(guān)8，電動(dòng)機(jī)通電，工作臺(tái)開(kāi)始橫向進(jìn)給。 相反，若將手柄向后拉，鼓輪1則向前移動(dòng)。但這時(shí)搖臂2和撥叉4的擺動(dòng)方向仍是反時(shí)針的，也即離合器M橫仍處在接通狀態(tài)，所不同的只是鼓輪相應(yīng)部位的斜面壓下觸桿5,接通了另一個(gè)行程開(kāi)關(guān)6,使進(jìn)給電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)作相反方向的橫向進(jìn)給。若要工作臺(tái)作上下移動(dòng)，可將手柄向上提或向下壓，使得鼓輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。鼓輪的兩周有一個(gè)斜面，其能夠滿足方向的調(diào)節(jié)。因此手柄向上或向下移動(dòng)時(shí)，搖臂上的觸電n和m便做順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)使得搖臂2和撥叉4作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，接通垂直進(jìn)給離合器M垂，而另外一方則斷開(kāi)使得橫向不能夠移動(dòng)，達(dá)到運(yùn)動(dòng)自鎖的效果。 手柄上下移動(dòng)的同時(shí)，鼓輪使得電動(dòng)機(jī)獲得正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，工作臺(tái)就上下移動(dòng)。用單手柄操縱機(jī)構(gòu)能夠減少失誤，達(dá)到安全的效果。 圖3-1-1 操作機(jī)構(gòu) 1-鼓輪；2-搖臂；3-推桿；4-撥叉 3.2 雙層絲杠設(shè)計(jì) 工作原理: 工作臺(tái)升降絲杠是采用雙層絲杠，見(jiàn)圖紙（3-1）這是因?yàn)樯蹬_(tái)內(nèi)安裝絲杠的距離限制，用單根絲杠又不能滿足工作臺(tái)行程的要求. 當(dāng)絲杠1在絲杠套筒2內(nèi)旋至末端時(shí)，由于階臺(tái)螺母3的限制而不能再向上旋轉(zhuǎn)，此時(shí)就帶動(dòng)絲杠套筒2向上旋。絲杠套筒內(nèi)孔的上部是與絲杠1配合的螺母，其外圓是絲杠，在螺母4內(nèi)旋上或旋下。螺母4就固定在安裝底座上的套筒內(nèi)。 材料 其中1-垂直進(jìn)給絲杠；2-絲杠套筒；3-螺母；4-圓錐銷；均用45鋼制作，5-階臺(tái)螺母用HT250鑄造成型后加工而來(lái)。圓錐銷具有1：50的錐度，在受到豎直方向的載荷時(shí)能夠產(chǎn)生自鎖。安裝方便，定位準(zhǔn)確，多次折裝而不影響精度。垂直進(jìn)給絲杠上升到一定高度時(shí)，其底部與絲杠套筒互鎖帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到足夠的上升行程. 圖3-2-1 工作臺(tái)升降雙層絲杠 1-垂直進(jìn)給絲杠；2-絲杠套筒；3-螺母；4-圓錐銷；5-階臺(tái)螺母. 雙層絲桿設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件： 工作臺(tái)重量： W=890Kg F=8892N 滾珠絲杠基本導(dǎo)程： Lo=6mm 行程： S=375mm 快速進(jìn)給速度： 450mm/min 由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，切削功率 (3-1) 式中： N---電機(jī)功率，查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，N=7.5 KW； ---主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為0.7～0.85取=0.7； K---進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為K=0.96。 則有： Nc=7.5×0.7×0.96=5.04 kw 切向銑削力： F=×10 N (3-2) 式中： V---主軸傳遞全部功率時(shí)的最底切削速度（m/s） 則有： V=D×95/60000=1.7m/s=102m/min (3-3) F==2964（N） 進(jìn)給工作臺(tái)工作載荷計(jì)算 從《數(shù)控銑床》中表2-1可得知，在一般立式銑削時(shí)， 工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向載荷： F=1.0Fz=5294 N (3-4) 工作臺(tái)橫向進(jìn)給方向載荷： F=0.4Fz=0.4×2964=1185 N (3-5) 工作臺(tái)橫向進(jìn)給方向載荷： F=0.2Fz=0.2×2964=592 N (3-6) 由《簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)》可知，如用燕尾導(dǎo)軌，導(dǎo)軌銑床絲杠的軸向力： 采用燕尾導(dǎo)軌 (3-7) 式中K=1.1 =0.15 則有： 3.3 燕尾槽導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 絲杠中徑在扭矩推力關(guān)系中沒(méi)有直接聯(lián)系，僅通過(guò)影響螺旋升角間接影響（但在校驗(yàn)時(shí)，須在計(jì)算推力與對(duì)應(yīng)中徑的絲杠的軸向額定負(fù)載中取小值）；當(dāng)量摩擦角僅影響滾道受力狀態(tài)（參與絲杠副受力分析），但對(duì)推力扭矩的關(guān)系不產(chǎn)生影響；上例為：F=2πM/P=18692 N；（相同扭矩下，推力僅是導(dǎo)程的函數(shù)）轉(zhuǎn)速對(duì)推力沒(méi)有影響，但對(duì)于運(yùn)動(dòng)過(guò)程表征其與機(jī)械效率的函數(shù)，功率校驗(yàn)時(shí)建議取η=0.85核定。 注：目前業(yè)內(nèi)常常將機(jī)械效率在受力分析中體現(xiàn)，實(shí)為誤區(qū)，效率是一個(gè)過(guò)程量，力則是點(diǎn)量，好比電壓與電流分別跟電阻的關(guān)系。 導(dǎo)軌的作用和設(shè)計(jì)要求： 當(dāng)運(yùn)動(dòng)件沿著承導(dǎo)件作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，承導(dǎo)件上的導(dǎo)軌起支承和導(dǎo)向的作用，即支承運(yùn)動(dòng)件和保證運(yùn)動(dòng)件在外力（載荷及運(yùn)動(dòng)件本身的重量）的作用下，沿給定的方向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。 對(duì)導(dǎo)軌的要求如下： 1.一定的導(dǎo)向精度。導(dǎo)向精度是指運(yùn)動(dòng)件沿導(dǎo)軌移動(dòng)的直線性，以及它與有關(guān)基面間的相互位置的準(zhǔn)確性。 2.運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)。工作時(shí)，應(yīng)輕便省力，速度均勻，低速時(shí)應(yīng)無(wú)爬行現(xiàn)象。 3.良好的耐磨性。導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌長(zhǎng)期使用后，能保持一定的使用精度。導(dǎo)軌在使用過(guò)程中要磨損，但應(yīng)使磨損量小，且磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償或便于調(diào)整。 4. 4.足夠的剛度。運(yùn)動(dòng)件所受的外力，是由導(dǎo)軌面承受的，故導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的接觸剛度。為此，常用加大導(dǎo)軌面寬度，以降低導(dǎo)軌面比壓；設(shè)置輔助導(dǎo)軌，以承受外載 5.溫度變化影響小。應(yīng)保證導(dǎo)軌在工作溫度變化的條件下，仍能正常工作。 6.結(jié)構(gòu)工藝性好。在保證導(dǎo)軌其它要求的前提下，應(yīng)使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工、測(cè)量、裝配和調(diào)整，降低成本。不同設(shè)備的導(dǎo)軌，必須作具體分析，對(duì)其提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。必須指出，上述六點(diǎn)要求是相互影響的。 2 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)導(dǎo)軌應(yīng)包括下列幾方面內(nèi)容： 1.根據(jù)工作條件，選擇合適的導(dǎo)軌類型。 2.選擇導(dǎo)軌的截面形狀，以保證導(dǎo)向精度。 3.選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)軌結(jié)構(gòu)及尺寸，使其在給定的載荷及工作溫度范圍內(nèi)，有足夠的剛度，良好的耐磨性，以及運(yùn)動(dòng)輕便和平穩(wěn)。 4.選擇導(dǎo)軌的補(bǔ)償及調(diào)整裝置，經(jīng)長(zhǎng)期使用后，通過(guò)調(diào)整能保持需要的導(dǎo)向精度 5.選擇合理的潤(rùn)滑方法和防護(hù)裝置，使導(dǎo)軌有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損。 6. 6.制訂保證導(dǎo)軌所必須的技術(shù)條件，如選擇適當(dāng)?shù)牟牧希约盁崽幚?、精加工和測(cè)量方法等。 3 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 滑動(dòng)導(dǎo)軌 (1) 基本形式 三角形導(dǎo)軌：該導(dǎo)軌磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，故導(dǎo)向精度高。它的截面角度由載荷大小及導(dǎo)向要求而定，一般為90°。為增加承載面積，減小比壓，在導(dǎo)軌高度不變的條件下，采用較大的頂角（110°～120°）；為提高導(dǎo)向性，采用較小的頂角（60°）。如果導(dǎo)軌上所受的力，在兩個(gè)方向上的分力相差很大，應(yīng)采用不對(duì)稱三角形，以使力的作用方向盡可能垂直于導(dǎo)軌面。 矩形導(dǎo)軌：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、檢驗(yàn)和修理方便；導(dǎo)軌面較寬，承載力較大，剛度高，故應(yīng)用廣泛。但它的導(dǎo)向精度沒(méi)有三角形導(dǎo)軌高；導(dǎo)軌間隙需用壓板或鑲條調(diào)整，且磨損后需重新調(diào)整。 圓形導(dǎo)軌：制造方便，外圓采用磨削，內(nèi)孔珩磨可達(dá)精密的配合，但磨損后不能調(diào)整間隙。為防止轉(zhuǎn)動(dòng)，可在圓柱表面開(kāi)鍵槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜用于承受軸向載荷的場(chǎng)合。 燕尾形導(dǎo)軌：燕尾形導(dǎo)軌的調(diào)整及夾緊較簡(jiǎn)便，用一根鑲條可調(diào)節(jié)各面的間隙，且高度小，結(jié)構(gòu)緊湊；但制造檢驗(yàn)不方便，摩擦力較大，剛度較差。用于運(yùn)動(dòng)速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的場(chǎng)合，本設(shè)計(jì)采用燕尾槽導(dǎo)軌。 (2)常用導(dǎo)軌組合形式 三角形和矩形組合：這種組合形式以三角導(dǎo)軌為導(dǎo)向面，導(dǎo)向精度較高，而平導(dǎo)軌的工藝性好，因此應(yīng)用最廣。 這種組合有V-平組合、棱-平組合兩種形式。V-平組合導(dǎo)軌易儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，低、高速都能采用；棱-平組合導(dǎo)軌不能儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，只用于低速移動(dòng)。 為使導(dǎo)軌移動(dòng)輕便省力和兩導(dǎo)軌磨損均勻，驅(qū)動(dòng)元件應(yīng)設(shè)在三角形導(dǎo)軌之下，或 偏向三角形導(dǎo)軌。 矩形和矩形組合：承載面和導(dǎo)向面分開(kāi)，因而制造和調(diào)整簡(jiǎn)單。導(dǎo)向面的間隙用鑲條調(diào)整，接觸剛度低。雙三角形導(dǎo)軌：由于采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，兩條導(dǎo)軌磨損均勻，磨損后對(duì)稱位置位置不變，故加工精度影響小。接觸剛度好，導(dǎo)向精度高，但工藝性差，四個(gè)表面刮削或磨削也難以完全接觸，如果運(yùn)動(dòng)部件熱變形不同，也不能保證四個(gè)面同時(shí)接觸，故不宜用在溫度變化大的場(chǎng)合。 (3）間隙調(diào)整 為保證導(dǎo)軌正常工作，導(dǎo)軌滑動(dòng)表面之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過(guò)小，會(huì)增加摩擦阻力；間隙過(guò)大，會(huì)降低導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌的間隙如依靠刮研來(lái)保證，要廢很大的勞動(dòng)量，而且導(dǎo)軌經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用后，會(huì)因磨損而增大間隙，需要及時(shí)調(diào)整，故導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。 矩形導(dǎo)軌需要在垂直和水平兩個(gè)方向上調(diào)整間隙。在垂直方向上，一般采用下壓板調(diào)整它的低面間隙，其方法有：1.刮研或配磨下壓板的結(jié)合面；2.用螺釘調(diào)整鑲條位置；3.改變墊片的片數(shù)或厚度； 在水平方向上，常用平鑲條或斜鑲條調(diào)整它的側(cè)面間隙。 圓形導(dǎo)軌的間隙不能調(diào)整。 （4）夾緊裝置 有些導(dǎo)軌（如非水平放置的導(dǎo)軌）在移動(dòng)之后要求將它的位置固定，因而要用專用的鎖（夾）緊裝置。常用的鎖緊方式有機(jī)械鎖緊和液壓鎖緊。 （5）提高耐磨性措施 導(dǎo)軌的使用壽命取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料、制造質(zhì)量、熱處理方法，以及使用與維護(hù)。 提高導(dǎo)軌的耐磨性，使其在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持一定的導(dǎo)向精度。 螺釘連接，應(yīng)使螺釘不受剪切；為避免導(dǎo)軌上有孔（孔內(nèi)積存贓物而加速磨損），一般采用倒裝螺釘。結(jié)構(gòu)上不便于從下面伸入螺釘固定時(shí)，可采用如圖21-16所示的方法。螺釘固緊后，將六角頭磨平，使導(dǎo)軌上的螺釘孔和螺釘頭之間沒(méi)有間隙。 用環(huán)氧樹(shù)脂膠接，膠接面之間的間隙不超過(guò)0.25毫米。膠粘導(dǎo)軌具有一定的膠接剛度和強(qiáng)度，尚有一定的抗沖擊性能，工藝簡(jiǎn)單，成本較低。 塑料-用聚四氟乙烯為基材，添加不同的填充劑作為導(dǎo)軌材料。它具有耐磨、抗振以及動(dòng)、靜摩擦系數(shù)低（0.04），可消除低速爬行現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用中取得良好的效果。 3)熱處理 為提高鑄鐵導(dǎo)軌的耐磨性，常對(duì)導(dǎo)軌表面進(jìn)行淬火處理。表面淬火方法有：火焰淬火、高頻淬火和電接觸淬火。 2)選擇合適材料 目前常采用的導(dǎo)軌材料有以下幾種： 鑄鐵- 導(dǎo)軌與承導(dǎo)件或運(yùn)動(dòng)件鑄成一體，其材料常用灰口鑄鐵。它具有成本低，工藝性好，熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。在潤(rùn)滑和防護(hù)良好的情況下，具有一定的耐磨性。常用的是HT200～HT400，硬度以HB=180～200較為合適。適當(dāng)增加鑄鐵中含碳量和含磷量，減少含硅量，可提高導(dǎo)軌的耐磨性。若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，可使用耐磨鑄鐵，如高磷鑄鐵，硬度為HB=180～220，耐磨性能比灰口鑄鐵高一倍左右。若加入一定量的銅和鈦，成為磷銅鈦鑄鐵，其耐磨性比灰口鑄鐵高兩倍左右。但高磷系鑄鐵的脆性和鑄造應(yīng)力較大，易產(chǎn)生裂紋，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)蔫T造工藝。 此外，還可使用低合金鑄鐵及稀土鑄鐵。 鋼-要求較高的或焊接機(jī)架上的導(dǎo)軌，常用淬火的合金鋼制造。淬硬的鋼導(dǎo)軌的耐磨性比普通灰鑄鐵高5～10倍。常用的有20Cr鋼滲碳淬火和40Cr高頻淬火。 本設(shè)計(jì)采用燕尾槽導(dǎo)軌圖形3-3-1：由鎖緊螺母、鎖緊塊、燕尾槽導(dǎo)軌。 圖3-3-1 燕尾槽導(dǎo)軌， 1- 鎖緊螺母2-鎖緊塊3-燕尾槽 3.4 手輪的設(shè)計(jì) 如圖所示，手輪向里面移動(dòng)，當(dāng)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)離合器帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接絲杠機(jī)構(gòu)，絲杠機(jī)構(gòu)通過(guò)離合器連接升降工作臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)升降工作臺(tái)通過(guò)手輪實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制而調(diào)節(jié)升降工作臺(tái)的位置。如圖所示 3-4-1手輪操縱機(jī)構(gòu)的俯視圖 3-4-2手輪操縱機(jī)構(gòu)的正視圖 3-4-3手輪操縱機(jī)構(gòu)的左視圖 第四章 傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 4.1 直齒輪設(shè)計(jì) 圖 4-1-1 直齒輪 1、選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù)： ① 確定齒輪類型 兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 ② 材料選擇 采用硬齒面?zhèn)鲃?dòng)，大、小齒輪材料都為20CrMnTi調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度為55~60HRC ③ 銑床為一般工作機(jī)器，速度不高，選用7級(jí)制造精度 ③ 小齒輪齒數(shù)為22，大齒輪齒數(shù)為33，傳動(dòng)比為i=33/22=1.5 ④ 因?yàn)樗俣人俣鹊蜁r(shí)轉(zhuǎn)矩更大，所以在設(shè)計(jì)此對(duì)齒輪傳動(dòng)時(shí)以低轉(zhuǎn)速時(shí)的參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)。 1、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算即： d≥2.32 (4-1) ① 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值： A、由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào) B、對(duì)于直齒圓柱齒輪，試選K=1.3 C、計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩： T= (4-2) 其中P=P=1.5 Kw×0.99×××=1.132 Kw；； n===3.99 r/min (3-11) 代入數(shù)據(jù)得： T==2708394 N·mm D、根據(jù)齒輪的裝置狀況，查教材表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.5 E、根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類型為鍛鋼-鍛鋼，由教材表10-6查得的彈性影響系數(shù)Z=189.8 MPa F、由教材圖10-21e中并按齒面硬度查得大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限均為==1500 Mpa (4-3) G、由教材式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得:(已知銑床為兩班制，工作壽命為15年) N=60 njL=60×3.99×1×2×8×300×15=0.0173×10 (4-4) N==0.0115×10 h、根據(jù)齒輪的材料，熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查教材中圖10-19取大、小齒輪的接觸疲勞系數(shù)K= 1.10，K=1.12 i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為1%，對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故安全系數(shù)S=1. 由教材中式10-12得： ==1.10×1500=1650 Mpa (4-5) ==1.12×1500=1680 Mpa (4-6) ② 計(jì)算： a、試算小齒輪分度圓直徑，代入與中較小的值： ≥2.32 (4-7) = 2.32 = 2.32=54.12×2.32=125.56 mm b、計(jì)算圓周速度為V： V===0.047m/s (4-8) c、計(jì)算齒寬： b=·d=0.5×125.56=62.78 mm (4-9) d、計(jì)算齒寬與齒高的比： 模數(shù) ===5.707 mm (4-10) 齒高 h=2.25=2.25×5.707 mm=12.841 mm (4-11) ==4.889 e、計(jì)算載荷系數(shù)： 根據(jù)齒輪V=0.047m/s,且齒輪精度等級(jí)為7級(jí)，由教材圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.002； 對(duì)直齒輪有==1； 由教材表10-2查得使用系數(shù)K=1； 由教材表10-4并且運(yùn)用插值法查得對(duì)于7級(jí)精度，且兩支承相對(duì)于齒輪做懸臂布置時(shí)，取=1.382； 由=4.889，=1.382查教材圖10-13得=1.295； 故載荷系數(shù)K= KK=1×1.002×1×1.382=1.385 f、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑： 由教材式10-10a得： d= d (4-12) =125.56 =125.56×1.021=128.23 mm g、 計(jì)算模數(shù)m： ===5.829 mm 2、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 由教材式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為： m≥ (4-13) ① 確定公式中的各個(gè)計(jì)算數(shù)值： a、由教材圖10-20c查得兩個(gè)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限均為==920 Mpa b、根據(jù)齒輪材料類型、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由教材圖10-18中取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)=0.95，=0.96 c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，一旦發(fā)生斷齒就會(huì)引起嚴(yán)重的事故，故取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 由教材式10-12得： ====624.29 Mpa (4-14) ===630.86 Mpa (4-15) d、計(jì)算載荷系數(shù)K 由前面查得的數(shù)據(jù)并代入表達(dá)式得： K= KK=1×1.002×1×1.295=1.298 (4-16) e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)： 查教材表10-5取=2.72，=2.47 查教材表10-5取=1.57，=1.64 f、計(jì)算大小齒輪的，并加以比較： ==0.0068 (4-17) ==0.0064 (4-18) 由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大 ② 設(shè)計(jì)計(jì)算： m≥ (4-19) = mm =5.864 mm 對(duì)比以上兩種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度所算得的模數(shù)5.864 mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值為6mm，由此模數(shù)算得的d=m×Z=6×22=132 mm大于接觸疲勞強(qiáng)度所算得的d=128.23 mm，因而能滿足接觸疲勞強(qiáng)度。 4、幾何尺寸的計(jì)算： ① 計(jì)算分度圓直徑： d= m×Z=6×22=132 mm d= m×Z=6×33=198 mm ② 計(jì)算中心距： a===165 mm ③ 齒輪寬度B=65 mm。為了防止齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷，所以將小齒輪齒寬在圓整的基礎(chǔ)上人為地加寬5mm，取B=70mm，B=65mm。 4.2 錐齒輪設(shè)計(jì) 4.2.1已知條件 1) 工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35℃。 2) 使用折舊期：8年，每年工作350天，每天工作16小時(shí)。 3) 檢修間隔期：2年一次大修，每年一次中修，半年一次小修。 4) 動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流，電壓380/220V。 5) 運(yùn)輸帶速度允許誤差：≤5% 6) 制造條件及生產(chǎn)批量：中型機(jī)械廠，單件小批生產(chǎn)。 7) 滾筒效率：=0.96 4.2.2對(duì)軸承的效率統(tǒng)計(jì) 1) 滾筒球軸承效率：=0.99（脂潤(rùn)滑） 2) 開(kāi)式齒輪軸承效率：=0.99（脂潤(rùn)滑） 3) 減速器內(nèi)滾柱軸承效率（2對(duì)）：=0.98（油潤(rùn)滑）； =0.98（油潤(rùn)滑） 4) 開(kāi)式齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)：=0.95（8級(jí)精度，脂潤(rùn)滑） 5) 錐齒轉(zhuǎn)動(dòng)嚙合效率：=0.96（8級(jí)精度，油潤(rùn)滑） 1) 電機(jī)—錐齒輪間，使用彈性套柱聯(lián)軸器：=0.993 2) 錐齒輪—開(kāi)式齒輪間，使用滑塊聯(lián)軸器：=0.98 4.2.3選定齒輪精度等級(jí)、材料熱處理方式及齒數(shù) 本運(yùn)輸機(jī)工作速度、功率都不高，故選用8級(jí)精度。 1) 選擇小齒輪材料為40Gr，調(diào)質(zhì)處理，硬度270HBS，大齒輪材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為230HBS，二者硬度差為40HBS。 2) 選取小齒輪齒數(shù)Z1=22，初步確定傳動(dòng)比為U1=2.0則大齒輪齒數(shù)Z2= U1 Z1=2.0×22≈44此時(shí)傳動(dòng)比 4.2.4按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 錐齒輪以大端面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，取齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為強(qiáng)度計(jì)算依據(jù)進(jìn)行計(jì)算。 4.2.4.1設(shè)計(jì)齒輪 (4-20) 1) 初擬載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù) 2) 彈性影響系數(shù) 查得 3) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 使用期： (4-21) (4-22) 4) 按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為： 小齒輪：；大齒輪： 5) 接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 選用線型1（允許少量點(diǎn)蝕）查得： ； 6) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由課本式10-12得 (4-23) (4-24) 4.2.4.2 參數(shù)計(jì)算 1) 試計(jì)算小齒輪（大端）分度圓直徑，代入較小的有： (4-25) 2) 計(jì)算平均圓周速度 求平均分度圓直徑 (4-26) (4-27) 3) 計(jì)算載荷系數(shù) 使用系數(shù)：取 動(dòng)載系數(shù)：按9級(jí)精度查取， 齒間載荷分布系數(shù)：取1 齒向載荷分布系數(shù)： 綜上，載荷系數(shù) (4-28) 4) 校正分度圓直徑， (4-29) 模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)值m=5.5 4.2.5 齒輪部分相關(guān)參數(shù) 大錐齒輪如圖4-1： 圖4-2-1 斜齒輪 1) 由分度圓直徑計(jì)算齒輪 2) 最終傳動(dòng)比 3) 由齒數(shù)球分度圓直徑 l 錐距R， (4-30) 齒寬 圓整取 4) 計(jì)算 則 (4-31) 5) 當(dāng)量齒數(shù) (4-32) (4-33) 4.2.6 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 1) 確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)，與接觸強(qiáng)度載荷系數(shù)相同 (4-34) 2) 確定齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)， 3) 確定彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，壽命系數(shù)查 查得： 疲勞極限應(yīng)力， 查得： 可求出許用應(yīng)力 (4-35) (4-36) 4) 校核彎曲強(qiáng)度 輪齒所受切向力，有 (4-37) 校核 (4-38) 彎曲強(qiáng)度滿足要求。 以上所選參數(shù)合適，至此錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)完畢。 4.2.7錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)匯總 取齒頂高系數(shù),頂隙系數(shù) 名 稱 代 號(hào) 小錐齒輪 大錐齒輪 齒數(shù) Z 22 44 模數(shù) m 5.5mm 公錐角 δ 分度圓直徑(mm) d 121 242 齒頂高(mm) ha 5.5 齒根高(mm) hf 6.6 齒頂圓直徑(mm) da 132 253 齒根圓直徑(mm) df 114.4 235.4 錐距(mm) R 157.5 頂隙(mm) c 0.2mm 分度圓齒厚(mm) S 3.927 當(dāng)量齒數(shù) ZV 29.05 184.36 齒寬(mm) β 47 40 齒寬系數(shù) 0.3 平均分度圓直徑（mm） 57.375 144.5 表3-1 錐齒輪數(shù)據(jù)匯總表 傳動(dòng)比。 4.2.8核算轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩 參 數(shù) 轉(zhuǎn)速n（r/min） 功率p(KW) 轉(zhuǎn)矩（） 電動(dòng)機(jī) 1440 1.5 19.5 軸8 3.99 1.132 2708394 軸 87.60 2.687 293.02 4.3直齒-錐齒組合齒輪 4.3.1設(shè)計(jì)模型如圖4-3-1 圖4-3-1 組合齒輪 其中小錐齒端在上節(jié)已經(jīng)設(shè)計(jì)過(guò)，此處僅設(shè)計(jì)大端直齒圓柱齒輪。設(shè)計(jì)的大齒輪與4.1節(jié)所設(shè)計(jì)的小直齒輪進(jìn)行嚙合，設(shè)計(jì)過(guò)程如下： 1、 選定精度等級(jí)、材料及齒數(shù)： ① 確定齒輪類型 兩齒輪均為標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪。 ② 材料選擇 兩個(gè)齒輪的齒數(shù)、大小一樣，兩者都采用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240HBS。 ③ 銑床為一般工作機(jī)器，速度不高，選用7級(jí)制造精度 ④ 小齒輪齒數(shù)為22，大齒輪齒數(shù)為33，傳動(dòng)比為i=33/22=1.5 2、 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式10-9a進(jìn)行試算即： d≥2.32 (4-39) ① 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值： a、 由設(shè)計(jì)對(duì)象知外嚙合時(shí)公式中的正負(fù)號(hào)取正號(hào) b、 對(duì)于直齒圓柱齒輪，試選K=1.3 c、 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩： T= 其中P=P=1.5 Kw××=1.36Kw；；n===70 r/min (4-40) 代入數(shù)據(jù)得： T==185543 N·mm d、 根據(jù)齒輪的裝置狀況，查教材表10-7中選取齒寬系數(shù)=0.8 e、 根據(jù)配對(duì)齒輪的材料類型為鍛鋼-鍛鋼，由教材表10-6查得的彈性影響系數(shù)Z=189.8 MPa f、 由教材圖10-21d中并按齒面硬度查得兩個(gè)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限= =600 Mpa g、 由教材式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)得:(已知銑床為兩班制，工作壽命為15年) N=60 njL=60×70×1×2×8×300×15=0.303×10 N==0.303×10 h、根據(jù)齒輪的材料、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查教材中圖10-19兩個(gè)齒輪的接觸疲勞系數(shù)均為K=K=0.975 i、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為1%，對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，由于點(diǎn)蝕破壞發(fā)生后只引起噪聲、振動(dòng)增大，并不立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果，故安全系數(shù)S=1 由教材中式10-12得： ==0.975×600=585 Mpa (4-41) ==0.975×600=585 Mpa ② 計(jì)算： a、試算小齒輪分度圓直徑，代入與中較小的值： ≥2.32= 2.32= 2.32=39.89×2.32=92.546 mm (4-42) b、計(jì)算圓周速度為V： V===0.339 m/s c、計(jì)算齒寬： b=·d=0.8×92.546=74.037 mm d、計(jì)算齒寬與齒高的比： 模數(shù) ===2.314 mm 齒高 h=2.25=2.25×2.314 mm=5.206 mm ==14.221 e、計(jì)算載荷系數(shù)： 根據(jù)齒輪V=0.339 m/s,且齒輪精度等級(jí)為7級(jí)，由教材圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.01； 對(duì)直齒輪有==1； 由教材表10-2查得使用系數(shù)K=1； 由教材表10-4并且運(yùn)用插值法查得對(duì)于7級(jí)精度，且兩支承相對(duì)于齒輪做非對(duì)稱布置時(shí)，取=1.299； 由=14.221，=1.299查教材圖10-13得=1.29； 故載荷系數(shù)K= KK=1×1.01×1×1.299=1.312 f、按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑： 由教材式10-10a得： d= d=92.546=92.546×1.003=92.824 mm (4-43) g、 計(jì)算模數(shù)m： ===2.321 mm 3、 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 由教材式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為： m≥ (4-44) ① 確定公式中的各個(gè)計(jì)算數(shù)值： a、由教材圖10-20c查得兩個(gè)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限均為==450 Mpa b、根據(jù)齒輪材料類型、熱處理方法及應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由教材圖10-18中取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)==0.89 c、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 對(duì)于彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，一旦發(fā)生斷齒就會(huì)引起嚴(yán)重的事故，故取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 由教材式10-12得： ===286.07 Mpa (4-45) ===286.07 Mpa d、計(jì)算載荷系數(shù)K 由前面查得的數(shù)據(jù)并代入表達(dá)式得： K= KK=1×1.01×1×1.29=1.303 (4-46) e、查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)： 查教材表10-5取==2.40 查教材表10-5取==1.67 f、計(jì)算大小齒輪的，并加以比較： ===0.014 (4-47) 由上述計(jì)算值知大齒輪的數(shù)值更大 ② 設(shè)計(jì)計(jì)算： m≥= mm=1.742 mm (4-48) 對(duì)比以上兩種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根