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學(xué)生實習(xí)報告 院 系 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級 姓名 一 實習(xí)的主要內(nèi)容 2007年 1月份開始 我在廣東的一個日資企業(yè)技術(shù)部實習(xí) 主要從事注塑機(jī) 周邊設(shè)備的設(shè)計 主要有除濕干燥機(jī) 模溫機(jī) 粉碎機(jī)等系列產(chǎn)品 我們實習(xí)的主 要內(nèi)容是 1 參加由公司組織的理論知識的學(xué)習(xí) 由有經(jīng)驗的領(lǐng)導(dǎo) 工程師授課 學(xué) 習(xí)公司的文化 以及公司的發(fā)展前景 主要產(chǎn)品的生產(chǎn)流程和必要的 技術(shù)要求以及一些改進(jìn)方向 公司必須保留和更新發(fā)展的技術(shù)核心等 等 2 在公司 實習(xí)期間我主要完成了新款除濕機(jī) NS 25系列的機(jī)箱鈑金件的 二維圖繪制和三維繪制 將零件裝配起來 完成一個實體圖 以便校核和 模擬 同時繪制了 NS 100系列的二維圖 并在設(shè)計過程中制作機(jī)器明細(xì) 表等 所需零件全部準(zhǔn)備好之后 再行組裝 在組裝過程中進(jìn)一步了解 到哪個零件是否合理 如果不合理怎么樣加以改進(jìn) 使以后批量生產(chǎn)中不 會出現(xiàn)同樣的錯誤 3 熟悉了除濕干燥機(jī)的工作原理 并對新開發(fā)的除濕機(jī)做彩頁說明 包括中 英文對照 參數(shù)等的設(shè)定 為銷售作好前期工作 4 對新機(jī)器制作網(wǎng)頁 因為網(wǎng)絡(luò)是一個最快速且先進(jìn)的交流工具 使客戶 能夠第一時間了解我們公司的產(chǎn)品及開發(fā)進(jìn)程 5 對機(jī)器上的每一個零件攝影 并且用 PhotoShop對圖片進(jìn)行處理 完成 了公司里面全部零件的處理工作 并且熟悉了 PhotoShop軟件的應(yīng)用 二 實習(xí)取得的經(jīng)驗及收獲 通過一段時間在公司的實習(xí) 使我受益匪淺 1 首先讓自己對社會有了一定的了解 對公司的文化 產(chǎn)品有了一定的認(rèn) 識 為自己在以后的人生路上做了一個很好的鋪墊 并逐步養(yǎng)成了吃苦耐勞的 精神 培養(yǎng)了團(tuán)結(jié)一致的團(tuán)隊精神 2 了解了一般公司要想發(fā)展所應(yīng)具備的基本要求 必須具備創(chuàng)新能力開發(fā) 出新型的能夠符合市場競爭需要的新產(chǎn)品 才能夠在市場競爭中立于不敗之地 3 通過這一段時間的實習(xí) 使我對學(xué)校里學(xué)的理論知識有了更深入的了解 并且能夠熟練應(yīng)用 CAD PROE PhotoShop 等軟件 對辦公軟件也更加熟練 4 經(jīng)過了這段實習(xí)生活后 加深鞏固了以前學(xué)校里學(xué)的知識 同時也了解 到了以前學(xué)校里面學(xué)不到的東西 極大的拓寬了我的視野及知識面 為今后的 正式工作生活奠定了一個良好的基礎(chǔ) 三 存在的不足及建議 通過實習(xí)我本人感覺到還有很多不足的地方 a 我們學(xué)習(xí)了四年的理論知識 初步了解了機(jī)械行業(yè)的基礎(chǔ)知識 但在實 際生產(chǎn)中這些還是不夠的 書到用時方恨少 真實的說明了這個道理 b 初到公司缺乏工作經(jīng)驗 很多的工作感到無從下手 沒有一個完整的頭 緒 很難單獨(dú)去接受一個實際的課題 通過實習(xí)我想對學(xué)校一點(diǎn)建議 1 學(xué)校是否考慮注重學(xué)生的實際動手能力 加強(qiáng)學(xué)生的實踐能力的培養(yǎng) 如增加學(xué)生的在校實習(xí)的機(jī)會和延長學(xué)生的實踐活動的時間 更加注 重在老師的指導(dǎo)下讓學(xué)生真正的參與到實踐中去 2 畢業(yè)設(shè)計期間學(xué)校是否能考慮組織學(xué)生到生產(chǎn)現(xiàn)場去參觀實習(xí) 讓學(xué) 生接 受最為直接的設(shè)計基本知識 比憑空去設(shè)想更有效果 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 題 目 XK5040 數(shù)控立式銑床結(jié)構(gòu)設(shè)計 專 業(yè) 機(jī)械制造及其自動化 學(xué) 號 1109511131 學(xué) 生 羅東洋 指 導(dǎo) 教 師 趙躍超 答 辯 日 期 2013 12 17 哈工大華德學(xué)院 哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 評語 姓名 羅東洋 學(xué)號 109511131 專業(yè) 數(shù) 控 技 術(shù) 畢業(yè)設(shè)計 論文 題目 XK5040 數(shù)控立式銑床結(jié)構(gòu)設(shè)計 工作起止日期 2013 年 9 月 20 日起 2013 年 12 月 17 日止 指導(dǎo)教師對畢業(yè)設(shè)計 論文 進(jìn)行情況 完成質(zhì)量及評分意見 指導(dǎo)教師簽字 指導(dǎo)教師職稱 評閱人評閱意見 評閱教師簽字 評閱教師職稱 答辯委員會評語 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計 論文 的材料和學(xué)生的答辯情況 答辯委員會作出如下評定 學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計 論文 答辯成績評定為 對畢業(yè)設(shè)計 論文 的特殊評語 答辯委員會主任 簽字 職稱 答辯委員會副主任 簽字 答辯委員會委員 簽字 年 月 日 哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 論文 任務(wù)書 姓 名 羅東洋 院 系 汽車與機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī) 械 制 造 及 其 自 動 化 班 號 1095111 任務(wù)起至日期 2013 年 9 月 20 日至 2013 年 12 月 17 日 畢業(yè)設(shè)計 論文 題目 XK5040 數(shù)控立式銑床結(jié)構(gòu)設(shè)計 立題的目的和意義 數(shù)控機(jī)床是一種加工效率高 集成度高 用途廣泛的機(jī)床 現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各 個領(lǐng)域 對數(shù)控機(jī)床研究成為現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計重要課題 銑床主要是利用刀具的旋轉(zhuǎn) 將工件表面多余的部分一層一層的切削而除去 從而形成具有一定尺寸 形狀和精 度的工件 在一般的生產(chǎn)體系中 銑床的加工范圍占整個機(jī)器生產(chǎn)的重要部分 所 以對數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有很重要的意義 技術(shù)要求與主要內(nèi)容 分析 XK5040 數(shù)控立式銑床的加工特點(diǎn) 確定新設(shè)計數(shù)控立式銑床的主要技術(shù) 參數(shù) 進(jìn)行數(shù)控立式銑床的總體方案設(shè)計 進(jìn)行主運(yùn)動和進(jìn)給的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 進(jìn)度安排 1 9 月 10 日 畢業(yè)設(shè)計動員導(dǎo)師與學(xué)生見面 下達(dá)設(shè)計任務(wù)書 J103 2 9 月 20 日 開題 T207 T205 T204 T201 Q209 3 11 月 5 日 中期檢查 T204 T201 T206 4 12 月 5 日 結(jié)題驗收 T204 T201 T206 5 12 月 15 日 上交論文 Q209 6 12 月 17 日 12 月 18 日 導(dǎo)師交叉批閱論文 T204 7 12 月 19 20 日 答辯委員會分組答辯 Q209 T207 T205 T204 T201 各組同時進(jìn)行 同組設(shè)計者及分工 獨(dú)立完成 指導(dǎo)教師簽字 年 月 日 系 教研室 主任意見 系 教研室 主任簽字 年 月 日 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 I 摘 要 數(shù)控機(jī)床即數(shù)字程序控制機(jī)床 是一種自動化機(jī)床 數(shù)控技術(shù)是數(shù)控機(jī)床 研究的核心 是制造業(yè)實現(xiàn)自動化 網(wǎng)絡(luò)化 柔性化 集成化的基礎(chǔ) 隨著制 造技術(shù)的發(fā)展 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床借助現(xiàn)代設(shè)計技術(shù) 工序集約化和新的功能部件 使機(jī)床的加工范圍 動態(tài)性能 加工精度和可靠性有了極大的提高 本文主要對 XK5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計 首先分析立式銑床 的加工特點(diǎn)和加工要求確定其主參數(shù) 包括運(yùn)動和動力參數(shù) 根據(jù)主參數(shù)和設(shè) 計要求進(jìn)行主運(yùn)動系統(tǒng) 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 主要進(jìn)行主運(yùn)動系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī) 械結(jié)構(gòu)設(shè)計及滾珠絲杠和步進(jìn)電機(jī)的選型和校核 關(guān)鍵詞 數(shù)控技術(shù) 立式銑床 結(jié)構(gòu)設(shè)計 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 II Abstract The numerical control engine bed is the digital process control engine bed is one kind of automated engine bed the numerical control technology is the core which the numerical control engine bed studies is the manufacturing industry realization automation the network the flexibility the integrated foundation Along with the manufacture technology development the modern numerical control engine bed with the aid of the modern design technology the working procedure intensification and the new function part caused the engine bed the processing scope the dynamic performance the processing precision and the reliability had the enormous enhancement This article mainly carries on the design to the XK5040 numerical control vertical milling machine first analyzes the vertical milling machine the processing characteristic and the processing request determines its host parameter including movement and dynamic parameter Carry on the host kinematic scheme according to the host parameter and the design request enters for the system and the control system hardware circuit design Mainly carries on the host kinematic scheme and enters for the system mechanism design and the ball bearing guide screw and electric stepping motor shaping and the examination Key words Numerical control technology Vertical milling machine Design 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 III 目 錄 摘 要 I Abstract II 第 1章 總體設(shè)計 1 1 1 銑床簡介 1 1 2 XK5040 型數(shù)控銑床的總體布局主要技術(shù)參數(shù)及總傳動系統(tǒng)圖 1 1 2 1 XK5040 型數(shù)控銑床的總體布局 1 1 2 2 XK5040 型數(shù)控銑床的主要技術(shù)參數(shù) 3 1 2 3 總傳動系統(tǒng)圖 4 第 2章 主運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計 6 2 1 傳動系統(tǒng)設(shè)計 6 2 1 1 參數(shù)的擬定 6 2 1 2 傳動結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 6 2 1 3 轉(zhuǎn)速圖擬定 7 2 1 4 齒輪齒數(shù)的確定及傳動系統(tǒng)圖的繪制 10 2 2 傳動件的估算與驗算 14 2 2 1 傳動軸的估算和驗算 14 2 2 2 齒輪模數(shù)的估算 17 2 3 展開圖設(shè)計 22 2 3 1 結(jié)構(gòu)實際的內(nèi)容及技術(shù)要求 22 2 3 2 齒輪塊的設(shè)計 24 2 3 3 傳動軸設(shè)計 26 2 3 4 主軸組件設(shè)計 29 2 4 制動器設(shè)計 35 2 4 1 按扭矩選擇 35 2 5 截面圖設(shè)計 37 2 5 1 軸的空間布置 37 2 5 2 操縱機(jī)構(gòu) 38 2 5 3 潤滑 38 2 5 4 箱體設(shè)計的確有關(guān)問題 39 第 3章 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計 40 3 1 總體方案設(shè)計 40 3 1 1 對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求 40 3 1 2 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計要求 40 3 1 3 總體方案 40 3 2 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計 41 3 2 1 確定脈沖當(dāng)量計算切削力 41 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 IV 3 2 2 滾珠絲桿螺母副的計算和造型 43 3 2 3 齒輪傳動比計算 53 3 2 4 步進(jìn)電機(jī)的計算和選型 54 3 2 5 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計 65 結(jié)論 69 致謝 70 參考文獻(xiàn) 71 附錄 1 72 附錄 2 74 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 1 第 1章 總體設(shè)計 1 1銑床簡介 銑床是一種用途廣泛的機(jī)床 它可以加工平面 水平面 垂直面等 溝槽 鍵槽 T 型槽 燕尾槽等 多齒零件上齒槽 齒輪 鏈輪 棘輪 花鍵軸等 螺旋形表面 螺紋和螺旋槽 及各種曲面 此外 它還可以用于加工回轉(zhuǎn)體 表面及內(nèi)孔 以及進(jìn)行切斷工作等 由于銑床使用旋轉(zhuǎn)的多齒刀具加工工件 同時有數(shù)個刀齒參加切削 所以 生產(chǎn)效率高 但是 由于銑刀每個刀齒的切削過程是斷續(xù)的 且每一個的切削 厚度又是變化的 這就使切削力相應(yīng)地發(fā)生變化 容易引起機(jī)床振動 因此 銑床在結(jié)構(gòu)上要求有較高的剛度和抗振性 銑床的類型很多 主要類型有 臥式升降臺銑床 立式升降臺銑床 龍門 銑床 工具銑床和各種專門化銑床等 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步 數(shù)控銑床得到了越來越廣泛的應(yīng)用 它一般分為立 式和臥式兩種 一般數(shù)控銑床是指規(guī)格較小的升降臺數(shù)控銑床 其工作臺寬度 多在 400mm 以下 規(guī)格較大的數(shù)控銑床 例如工作臺寬度在 500mm 以上的 其 功能已向加工中心靠近 進(jìn)而演變成柔性制造單元 數(shù)控銑床多為三坐標(biāo) 兩 軸聯(lián)動的機(jī)床 也稱兩軸半控制 即 X Y Z 三個坐標(biāo)軸中 任意兩個都可以 聯(lián)動 一般情況下 在數(shù)控銑床上只能用來加工平面曲線的輪廓 對于有特殊 要求的數(shù)控銑床 還可以加進(jìn)一個回轉(zhuǎn)的 A 坐標(biāo)或 C 坐標(biāo) 即增加一個數(shù)控分 度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 這是機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)為四坐 標(biāo)的數(shù)控系統(tǒng) 它可用 來加工旋轉(zhuǎn)槽 葉片等立體曲面零件 我們本次設(shè)計過程中要接觸到的為 XK5040 數(shù)控立式銑床 它的工作臺寬 度為 400mm 1 2 XK5040型數(shù)控銑床的總體布局主要技術(shù)參數(shù)及總傳動系統(tǒng) 圖 1 2 1 XK5040型數(shù)控銑床的總體布局 圖 1 1 所示為 XK5040 型數(shù)控銑床的布局圖 床身 6 固定在底座 1 上 用 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 2 于 安裝與支承機(jī)床各部件 操縱臺 10 上有 CT 顯示器 機(jī)床操作按鈕和各種 開關(guān)及指示燈 縱向工作臺 16 橫向溜板 12 安裝在升降臺 15 上 通過縱向進(jìn) 給伺服電動機(jī) 13 橫向進(jìn)給伺服電動機(jī) 14 和垂直升降進(jìn)給服電動機(jī) 4 的驅(qū)動 完成 X Y Z 坐標(biāo)進(jìn)給 強(qiáng)電柜 2 中裝有機(jī)床電器部分的接觸器 繼電器等 變壓器器箱 3 安裝在床身立柱的后面 數(shù)控柜 7 內(nèi)裝有機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) 保護(hù)開 關(guān) 8 11 可控制縱向行程硬限位 擋鐵 9 為縱向參考點(diǎn)設(shè)定擋鐵 主軸變速手 柄和按鈕板 5 用于手動控制主軸的正 反轉(zhuǎn) 停止及切削液開停等 圖 1 1 XK5040 銑床外觀圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 3 1 2 2 XK5040型數(shù)控銑床的主要技術(shù)參數(shù) 機(jī)床設(shè)計的初使 首先需確定有關(guān)參數(shù) 它們是傳動設(shè)計和就億個度微 設(shè)計的依據(jù) 影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求 因此 參數(shù)擬定是機(jī) 床設(shè)計中的重要問題 機(jī)床參數(shù)有主參數(shù)和基本參數(shù) 主參數(shù)是最重要的 它直接反映機(jī)床的加 工能力 特性 決定和影響其他基本參數(shù)的數(shù)值 如銑床的工作臺寬度等 基 本參數(shù)是一些與加工工件尺寸 機(jī)床結(jié)構(gòu) 運(yùn)動和動力特性有關(guān)的參數(shù) 可歸 納為 尺寸參數(shù) 運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù) XK5040 型數(shù)控銑床的主要技術(shù)參數(shù)如下 工作臺 工作臺尺寸 長 寬 1600 400mm 工作臺最大縱向行程 900mm 工作臺最大橫向行程 375mm 工作臺最大垂直行程 400mm 工作臺 T 型槽數(shù) 3 工作臺 T 型槽寬 18mm 工作臺 T 型間距 100mm 主軸 主軸錐度 50 7 24 主軸孔徑 27mm 刀桿直徑 32mm 或 50mm 主軸前軸承直徑 90mm 主軸軸向移動距離 70mm 部件間主要尺寸 立銑頭最大回轉(zhuǎn)角度 45 主軸端面到工作臺面的距離 50 400mm 主軸中心線至床身垂直導(dǎo)軌距離 430mm 工作臺側(cè)面至床身垂直導(dǎo)軌距離 30 405mm 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 4 機(jī)動性能 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 18 主軸轉(zhuǎn)速范圍 30 1500r min 動力外形 主電機(jī)功率 7 5KW 主電機(jī)轉(zhuǎn)速 1450r min 工作臺進(jìn)給量 縱向 10 1500mm min 橫向 10 1500mm min 垂直 10 600mm min 定位精度 ISO 標(biāo)準(zhǔn) X 0 07mm Y 0 05mm Z 0 06mm 重復(fù)定位精度 ISO 標(biāo)準(zhǔn) 0 03mm 工作臺最大承載 200kg 機(jī)床外形尺寸 長 寬 高 2495mm 2100mm 2170mm 機(jī)床重量 約 2700kg 1 2 3 總傳動系統(tǒng)圖 XK5040 立式銑床的總的傳動系統(tǒng)圖如圖 1 2 所示 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 5 圖 1 2 XK5040 總傳動系統(tǒng)圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 6 第 2章 主運(yùn)動系統(tǒng)設(shè)計 2 1 傳動系統(tǒng)設(shè)計 2 1 1參數(shù)的擬定 選定公比 確定各級傳送機(jī)床常用的公比 為 1 26 或 1 41 考慮適當(dāng)減少 相對速度損失 這里取公比為 1 26 根據(jù)給出的條件 主運(yùn)動部分 Z 18 級 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表 確定各級轉(zhuǎn)速為 30 37 5 47 5 60 75 95 118 150 190 235 300 375 475 600 750 950 1180 1500R min 2 1 2 傳動結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 1 確定變數(shù)組數(shù)目和各變數(shù)組中傳動副的數(shù)目 該機(jī)床的變數(shù)范圍較大 必須經(jīng)過較長的傳動鏈減速才能把電機(jī)的轉(zhuǎn)速降 到主軸所需的轉(zhuǎn)速 級數(shù)為 Z 的傳動系統(tǒng)由若干個傳動副組成 各傳動組分別 有 個傳動副 即 Z 傳動副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制 通1z23z123z 常采用 P 2 或 3 即變速 Z 應(yīng)為 2 或 3 的因子 Z xa2b 因此 這里 18 3x3x2 共需三個變速組 2 傳動組傳動順序的安排 18 級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組 可以排成 3x3x2 或 3x2x3 選擇傳動組安排方式時 要考慮到機(jī)床主軸變速率的具體結(jié)構(gòu) 裝置和性 能 I 軸如果安置制動的電磁離和器時 為減少軸向尺寸 第一傳動組的傳動 副數(shù)不能多 以 2 為宜 有時甚至用一個定比傳動副 主軸對加工精度 表面 粗糙度的影響很大 因此主軸上齒輪少些為好 最后一個傳動組的傳動副選用 2 或一個定比傳動副 這里 根據(jù)前多后少的原則 選擇 18 3x3x2 方案 3 傳動系統(tǒng)的擴(kuò)大順序安排 對于 18 3x3x2 的傳動 有 3 6 種可能安排 亦即有 6 種機(jī)構(gòu)副和對應(yīng) 的結(jié)構(gòu)網(wǎng) 傳動方案中 擴(kuò)大順序與傳動順序可以一致 結(jié)構(gòu)式 18 x x13 的傳動中 擴(kuò)大順序與傳動順序一致 稱為順序擴(kuò)大傳動 而 18 x x92 的傳動順序不一致 根據(jù) 前密后疏 的原則 選擇 18 x x 的結(jié)構(gòu)式 1392 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 7 4 驗算變速組的變速范圍 齒輪的最小傳動 1 4 最大傳動比 2 決定了一個傳動組的最minU maxU 大變速范圍 axY 根據(jù)傳動比及指數(shù) x 的值 因此 可選擇 18 x x 的傳動方案 1392 5 最后擴(kuò)大傳動組的選擇 正常連續(xù)順序擴(kuò)大傳動 串聯(lián)式 的傳動式為 Z 1z 21z3 2 最后擴(kuò)大傳動組的變速范圍為 r 123 z 2 z 按 原則 導(dǎo)出系統(tǒng)的最大收效 Z 和變速范圍為 8r 因此 傳動方案 18 3 3 2 符合上述條件 其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖 2 1 圖 2 1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 2 1 3 轉(zhuǎn)速圖擬定 運(yùn)動參數(shù)確定后 主軸各級轉(zhuǎn)速就已知 切削耗能確定電機(jī)功率 在此基 礎(chǔ)上 選擇電機(jī)的型號 分配個變速組的最小傳動比 擬定轉(zhuǎn)速圖 確定各中 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 8 間軸的轉(zhuǎn)速 1 主電機(jī)的選擇 中型機(jī)床上 一般都采用交流異步電動機(jī)為動力源 可在下列中選用 在 選擇電機(jī)型號時 應(yīng)注意 1 電機(jī)的 N 根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定電機(jī)功率 但電機(jī)產(chǎn)品的功率已標(biāo)準(zhǔn)化 因 此 按要求應(yīng)選取相近的標(biāo)準(zhǔn)值 2 電機(jī)的轉(zhuǎn)速 dn 異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有 3000 1500 1000 750 r min 這取決于電動機(jī) 的極對數(shù) P 60f p 60 x50 p r min d 機(jī)床中最常用的是 1500 r min 和 3000r min 兩種 選用是要使電機(jī)轉(zhuǎn)速 與主軸最高速度 和工軸轉(zhuǎn)速相近為宜 以免采用過大或過小的降速傳動 maxn 根據(jù)以上要求 我們選擇功率為 7 5KW 轉(zhuǎn)速為 1500r min 的電機(jī) 查 表 其型號為 Y132M 4 2 分配最小傳動比 擬定轉(zhuǎn)速圖 1 軸的轉(zhuǎn)速 軸從電機(jī)得到運(yùn)動 經(jīng)傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為主軸各級轉(zhuǎn)速 電機(jī)轉(zhuǎn)速和主 軸最小轉(zhuǎn)速應(yīng)相近 顯然 從動件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下功率工作時所受扭矩最小來 考慮 軸轉(zhuǎn)速不宜將電機(jī)轉(zhuǎn)速降得太低 弱軸上裝有離合器等零件時 高 速下摩檫損耗 發(fā)熱都將成為突出矛盾 因此 軸轉(zhuǎn)速也不宜也太高 軸轉(zhuǎn)速一般取 700 1000r min 左右較合適 因此 使中間變速組降速緩慢 以減少結(jié)構(gòu)的徑向尺寸 在電機(jī)軸 I 到 主傳動系統(tǒng)前端軸 增加一對 26 54 的降速齒輪副 這樣 也有利于變型機(jī) 床的設(shè)計 改變降速齒輪傳動副的傳動比 就可以將主軸 18 級轉(zhuǎn)速一起提 高或降低 2 中間軸的轉(zhuǎn)速 對于中間傳動軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是 妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小和噪音 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 9 振動等性能要求之間的矛盾 中間傳動軸轉(zhuǎn)速較高時 中間傳動軸和齒輪承受扭矩小 可以使軸徑和 齒輪模數(shù)小些 d m 從而可使結(jié)構(gòu)緊湊 但這樣引起空載功率 和噪音加大 4M3 pL 1 3 5 c n KWN空 610n da主 式中 C 系數(shù) 兩支承滾動軸承和滑動軸承 C 8 5 三支承滾動軸承 C 10 所有中間軸軸徑的平均值 da 主軸前后軸徑的平均值主 中間傳動軸的轉(zhuǎn)速之和n n 主軸轉(zhuǎn)速 r min 20lg KpL610lg 4 5 1tan ancmzqmz 主 主 式中 所有中間傳動齒輪的分度圓直徑的平均值 mm amz 主軸上齒輪分度圓直徑的平均值 mm 主 q 傳到主軸上所經(jīng)過的齒輪對數(shù) 主軸齒輪螺旋角 K 系數(shù) 根據(jù)機(jī)床類型及制造水平選取 我國中型車床 銑床1c 3 5 車床 K 54 銑床 K 50 51 從上述經(jīng)驗公式可知 主軸 n 和中間傳動軸的轉(zhuǎn)速和 對機(jī)床噪音和發(fā) 熱的關(guān)系 確定中間軸轉(zhuǎn)速時 應(yīng)結(jié)合實際情況做相應(yīng)的修正 a 對高速輕載或精密機(jī)床 中間軸轉(zhuǎn)速宜取低些 b 控制齒輪圓周速度 v 8m s 可用 級齒輪精度 在此條件下 可適當(dāng)選用 較高的中間軸轉(zhuǎn)速 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 10 3 齒輪傳動比的限制 機(jī)床主傳動系統(tǒng)中 齒輪副的極限傳動比 a 升速傳動中 最大傳動比 2 過大 容易引起振動的噪音 maxU b 降速傳動中 最小傳動比 1 4 過小 則主動齒輪與被動齒輪的直in 徑相差太大將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大 4 分配最小傳動比 a 決定軸 V VI 和 VI 的傳動比 根據(jù)臺式銑床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 及對同類車V 床的比較 為使傳動平穩(wěn)取其傳動比為 1 b 決定各變速組的傳動比 由前面 2 軸的轉(zhuǎn)速及中間軸轉(zhuǎn)速的分析 及齒輪傳動比的現(xiàn)在 根據(jù) 前緩 后急 的原則 取軸 IV V 的最小降速比為極限值的 1 4 1 26 4 61 2 軸 III IV 和軸 II III 均取 1 minU4 5 擬定轉(zhuǎn)速圖 根據(jù)結(jié)構(gòu)圖及結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖及傳動比的分配 擬定轉(zhuǎn)速圖 如下圖 2 2 所示 圖 2 2 傳動系統(tǒng)圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 11 2 1 4齒輪齒數(shù)的確定及傳動系統(tǒng)圖的繪制 1 齒輪齒數(shù)的確定的要求 可用計算法或查表確定齒輪齒數(shù) 后者更為簡便 根據(jù)要求的傳動比 u 和初步定出的傳動副齒數(shù)和 查表即可求出小齒輪齒數(shù) ZS 選擇是應(yīng)考慮 a 傳動組小齒輪不應(yīng)小于允許的最小齒數(shù) 即 miniZ 推薦 對軸齒輪 12 特殊情況下 11 minZ minZ 對套裝在軸上的齒輪 16 特殊情況下 14 in minZ 對套裝在滾動軸承上的空套齒輪 20 min 當(dāng)齒數(shù)少于不發(fā)生根切的最小齒數(shù)時 壓力角 a 20 的直齒標(biāo)準(zhǔn) 17 minZ 一般需對齒輪進(jìn)行正變位修正 b 保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過大 齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 一般2 取 圖 2 3 齒輪 則 如圖 2 3 所示 5m in26 5Tz c 同一傳動組的個齒輪副的中心矩應(yīng)相等 若摸數(shù)相等時 則齒數(shù)和亦相等 但由于傳動比要求 尤其是在傳動中使用了公用齒輪后 常常滿足不了上述要 求 機(jī)床上可用修正齒輪 在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心矩使其相等但修正量不能太 大 一般齒數(shù)差不能夠超過 3 4 個齒 2 變速傳動組中齒輪齒數(shù)的確定 為了減少齒輪數(shù)目和縮短變速箱的軸向尺寸 這里采用了公用齒輪 但由 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 12 于公用齒輪的采用 使兩個傳動組間的傳動比互相牽制 不能獨(dú)立地按照最緊 湊的原則決定傳動件的尺寸 因此 徑向尺寸一般較大 此外 公用齒輪的兩 側(cè)齒面同時嚙合會影響其磨損和壽命 這里我們采用查表法來確定齒輪的齒數(shù) 查 機(jī)床設(shè)計手冊 確定個齒輪齒數(shù)如下 軸 II III 間變速齒輪齒數(shù)的確定 由于公比 1 26 傳動比為 1 1 1 1U4 4 26 2U3 31 6 U21 6 設(shè) 傳動組中最小齒輪齒數(shù) 16 查 機(jī)床設(shè)計手冊 表 7 3 14Z 可查得 16 39 0 1 19 36 0 9 22 33 0 3 1U2 3 齒數(shù)和為 55zS 公用齒輪選為 39 1Z 軸 III IV 間變速組齒輪齒數(shù)的確定 傳動比為 1 1 1U4 23U2 根據(jù) 主動輪齒數(shù)為 39 從表 7 3 14 可查得 18 47 0 1 3U2 6 1 28 37 0 9 39 26 0 3 23 齒數(shù)和為 65zS 軸 IV V 間變速組齒輪齒數(shù)的確定 由于變數(shù)組齒輪傳動比和各傳動副上受力差別較大齒輪副的速度變化 受力差 別較大 為了得到合理的結(jié)構(gòu)尺寸 可采用不同模數(shù)的齒輪副 軸 IV V 間的兩對齒輪 其傳動比為 1 4 2 分別取 則1U21m2 1ZS2e1 取 x3 90 30 x4 1201ZS2ZS 按傳動比將齒數(shù)分配如下 1 4 18 72 19 71 2 80 40 82 38 軸 V VI 及 VI VII 間齒數(shù)確定 1U 2U 由于這兩個傳動組只是改變傳動方向 不起便速度作用 只需考慮其結(jié)構(gòu)尺寸 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 13 及磨損振動和噪音等因素 取 V VI 軸間錐材料齒輪齒數(shù)為 I VII 軸 間齒輪齒數(shù)為 67 3 主軸轉(zhuǎn)速系列的驗算 主軸轉(zhuǎn)速在使用上并要求十分準(zhǔn)確 轉(zhuǎn)速稍高或稍低并無太大影響 但標(biāo) 牌上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實際轉(zhuǎn)速相差太大 由確定的齒輪齒數(shù)所得的實際轉(zhuǎn)速與傳動設(shè)計理論值難以完全相符 需要驗 算主軸各級轉(zhuǎn)速 最大誤差不得超過 即10 n 理 論實 際 理 論 10 主軸的各級實際轉(zhuǎn)速分別為 29 4 37 8 47 7 58 74 6 94 3 115 148 187 236 7 304 5 384 6 468 602 760 927 1192 6 1526 5 r min 2 n 理 論實 際 理 論 29 430 而 2 6 故符合條件10 同理 經(jīng)驗算 其他各級轉(zhuǎn)速也滿足要求 4 傳動系統(tǒng)圖的繪制 轉(zhuǎn)速圖和齒輪齒數(shù)確定后 變速箱的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度也基本確定了 如齒輪 個數(shù) 軸數(shù) 支承軸 為使變速箱的結(jié)構(gòu)緊湊 合理布置齒輪是一個重要的問 題 因為它直接影響變速箱的尺寸 變速操作的方便性和結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可行性問 題 在考慮主軸適當(dāng)?shù)闹С芯嗪蜕釛l件下 一般應(yīng)盡可能減少變速箱尺寸 這里為使變速操作的方便 提高效率采用電磁離合器操縱方式 根據(jù)計算結(jié)果 繪制出傳動系統(tǒng)圖 如圖 2 4 所示 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 14 圖 2 4 主傳動系統(tǒng)圖 主運(yùn)動傳動鏈的傳動路線表達(dá)式如下 電動機(jī) I II III IV V VI 265 13923 18472396 19238 67 VIII 主軸 2 2傳動件的估算與驗算 2 2 1傳動軸的估算和驗算 傳動軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外 還應(yīng)滿足剛度要求 強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù) 載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞 機(jī)床主傳動系統(tǒng)精度要求高 不允許 有較大的變形因此 疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾 除載荷很大的情況下 可以 不必驗算軸的強(qiáng)度 剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過大的變形 彎曲 失 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 15 穩(wěn) 轉(zhuǎn)角 若剛度不足 軸上的零件如齒輪 軸承等將由于軸的變形過大而 不能正常工作 或產(chǎn)生振動和噪聲 發(fā)熱 過早磨損而失效 因此 必須保證 傳動軸有足夠的剛度 可以先扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑 畫出草圖后 再根據(jù)受 力情況 結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸 驗算彎曲剛度 1 傳動軸直徑的估算 傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動軸直徑 d 91 mm 4jNn 式中 N 該傳動軸的輸入功率 N KWy 電機(jī)額定功率 從電機(jī)到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積 不計該軸軸承y 上的效率 該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 jn 計算轉(zhuǎn)速 是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速 各傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從j 轉(zhuǎn)速圖上 按主軸的計算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動關(guān)系而確定 而中型車 銑床主軸 的計算轉(zhuǎn)速為 主 jn213min 每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角 deg m 可根據(jù)傳動軸的要求選取 估算時應(yīng)注意 1 值為每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角 而估算的傳動軸的長度往往不足 1m 因此 在計算 時應(yīng)按軸的實際長度計算和修正 如軸為 500mm 取 1deg m 則 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 16 d 91 mm4105jNn 2 效率 y 對估算軸徑 d 影響不大 可以忽略 3 如使用花鍵是可根據(jù)估算的軸徑 d 選取相近的標(biāo)準(zhǔn)花鍵軸的規(guī)格 主 軸總軸徑可參考統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定 各軸的計算轉(zhuǎn)速 95 r min 813min6vjjjn 從主 118 m min 300 r minIVj Ij 750 r min 1450 r minIj Ij 軸徑的估算 91x 24 4Id47 510 91x 28 78 91x 36 18I4 Id47 5301 91x 45 69 91x 48 24IVd47 518 V4 9 2 傳動軸剛度的驗算 1 軸的彎曲變形的條件和允許值 機(jī)床的主傳動軸的彎曲剛度驗算 主要驗算軸上裝齒輪和軸承出的撓度 y 和傾 角 各類軸的撓度 y 裝齒輪和軸承處的傾角 應(yīng)小于彎曲剛度的許用值 和 即 y 軸的彎曲變形的允許值 2 軸的彎曲復(fù)形計算公式 計算花鍵軸的剛度時可采用平均直徑 或當(dāng)量直徑1d2d 計算公式 矩形花鍵軸 平均直徑 D d 2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 17 當(dāng)量直徑 2d46I 慣性矩 I 2 zDd 確定矩形花鍵軸的平均直徑 d1 當(dāng)量直徑 d 2和慣性 In 慣性 In查 機(jī)床設(shè)計 指導(dǎo) 35 頁表可定 表 2 1 花鍵軸尺寸ZDdb GB1144 74 平均直徑 1d mm 當(dāng)量直徑 2d mm 極慣性矩 n 4m慣性矩 n 4 軸 63421039 39 26 233341 116671 軸 8 45 45 3 414840 207420 軸 IV 552 5 52 7 758297 379148 軸 V 601452 5 52 7 758297 379148 2 2 2齒輪模數(shù)的估算 1 估算 按接觸疲勞和彎曲強(qiáng)度計算次論模數(shù)比較復(fù)雜 而且有些系數(shù)只有在齒輪 各參數(shù)都已知的情況先才能確定 所以只在草圖畫完之后校核用 在畫草圖之 前 先估算 再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù) 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的估算 mmwm 32njNZ 齒面點(diǎn)蝕的估算 A mm370j 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 18 其中 為大齒輪的計算轉(zhuǎn)速 A 為齒輪中心矩 由中心矩 A 及齒數(shù) 求jn 1z2 出模數(shù) 2A mmjm12 z 根據(jù)估算所得 和 中較大的值 選擇相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) wj 各齒輪的計算轉(zhuǎn)數(shù)為 1450r min 695r min 300r min 26zjn2zjn18zjn 235r min 95r min 273r min 235r min 38zj 71zj 36zj 37zjn 695r min 475r min 54zj 3zj 118r min 695r min 695r min 300r min 7zjn19zjn16zjn39zj 300r min 118r min28zj 82zj 軸 I II 間傳動組齒輪模數(shù)的估算 齒輪彎曲疲勞估算 32 1 87wm 3njNZ37 5469 齒輪點(diǎn)蝕的估算 A 370 x 81 76 mm370j3 2A 2x81 76 26 54 2 04 mmj12 z 所以模數(shù)為 m 3 軸 II III 傳動組齒輪模數(shù)的估算 齒輪彎曲疲勞估算 32 2 759wm 32njNZ37 590 齒面點(diǎn)蝕估算 A 370 x 108 18370j3 2A 2x108 18 16 39 3 93 mmj12 z 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 19 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m 4 軸 III IV 間傳動組齒輪模數(shù)的估算 齒輪彎曲疲勞估算 32x 3 046wm 32njNZ37 52 齒面點(diǎn)蝕估算 A 370 x 117 3370j3 2A 2x147 3 28 37 3 61j12 z 所以取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m 4mm 軸 V VI 間傳動組齒輪模數(shù)的估算 齒輪彎曲疲勞計算 4 4632wnjNMZ 37 529 齒面點(diǎn)蝕估算 A x 153 4370j3 08 2A 2x153 4 29 29 5 29jm12 z 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值 m 5 軸 VI VII 間齒輪模數(shù)的確定 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度計算 32wnjNMZ 37 5 69 齒面電蝕估算 A x 158 7370j3 5 2A 2x158 7 67 67 2 37jm12 z 取模數(shù)值為 m 4 2 計算 驗算 結(jié)構(gòu)確定后 齒輪的工作條件 空間安排 材料和精度等級都已經(jīng)確定 才可以核驗齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度值是否滿足要求 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 20 根據(jù)接觸疲勞強(qiáng)度計算齒輪模數(shù)的公式 mm jm 1233 sjikNZn 根據(jù)彎曲疲勞強(qiáng)度計算齒輪模數(shù) 公式 mmw1233smjwY 式中 N 計算齒輪傳遞的額定功率 N KW dN 計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速 r minjn 齒寬系數(shù) b m 常取 6 10 m m 大齒輪與小齒輪齒數(shù) 一般取傳動中最小齒輪的齒數(shù)1Z i 大齒輪與小齒輪的傳動比 i 1 用于外嚙合 2Z1 用于內(nèi)嚙合 壽命系數(shù) skskrnq 工作期限系數(shù) t t06mtC 齒輪等傳動件在接觸和彎曲交變載荷下的指數(shù) m 和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù) 0C n 齒輪的最低轉(zhuǎn)速 r min T 預(yù)先的齒輪工作期限 中型機(jī)床推薦 T 15000 20000h 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)nk 功率利用系數(shù) 材料強(qiáng)化系數(shù) 幅值低的交變載荷可使金屬材料的晶粒邊界強(qiáng)qk 化 起阻止疲勞的刃縫擴(kuò)大的作用 工作情況系數(shù) 中等沖擊的主運(yùn)動 1 2 1 6 1 1k 動載荷系數(shù)2k 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 21 齒向載荷分布系數(shù)3k 齒形系數(shù)Y 許用彎曲 接觸應(yīng)力 MPa w j 1 軸 I II 間齒輪模數(shù)的計算 驗算 a 按接觸疲勞計算齒輪模數(shù) N y 0 98 7 5 7 35WNd min 1450rnJ 8 261Z079 541 iqNnTsK 查表 取 9 0 nK 58 0N64 0 18 516370 mTC 則 90 4 589 15 qNnS 取 4 1K 線速度 smmzV 83 132606023 查表 取 2 376 8211 mdz 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 22 查表 取 13 K 查表取 MPa650 因此 76 314506079289 41 792 132 jm b 根據(jù)彎曲疲勞計算 45132wjswmnYZNK 查表取 4 1K 2 3 qNnTs 而 82 10656068 mTCn 查表取 7 9 qNnKK Y 0 43 MPaw275 91 08 09 38 1 s 因此 67 254 263 175 wm 由以上計算結(jié)果知 齒輪模數(shù)合格 其它齒輪模數(shù)的驗算 其它齒輪的驗算過程與上面相同 將有關(guān)數(shù)值代入上式 經(jīng)計算均滿足 要求 2 3 展開圖設(shè)計 2 3 1結(jié)構(gòu)實際的內(nèi)容及技術(shù)要求 1 設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件 傳動軸 軸承 齒輪 離合器和 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 23 制動器等 主軸組件 操縱機(jī)構(gòu) 潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其連接件的結(jié)構(gòu)設(shè) 計與布置 用一張展開圖和若干張橫截面圖表示 2 技術(shù)要求 主軸變速箱是指機(jī)床的主要部分 設(shè)計時除考慮一般機(jī)械傳動的有關(guān)要求 外 著重考慮以下幾個方面的問題 1 精度 立式銑床主軸部分要求比較高的精度主軸的徑向跳動 0 01mm 主軸軸 向串動 0 01mm 2 剛度和抗振性 綜合剛度 主軸刀架之間的力與相對變形之比 綜合剛度 3400 N m3D 主軸與刀架之間的相對振幅的要求 表 2 2 等級 I II III 振幅 0 001mm 1 2 3 3 傳動效率要求 表 2 3 等級 I II III 效率 0 85 0 8 0 75 4 主軸總軸承處溫升和溫升應(yīng)控制在以下范圍 表 2 4 條件 溫度 溫升 用滾動軸承 70 C 40 C 用滑動軸承 60 30 噪聲要控制在以下范圍 表 2 5 等級 I II III 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 24 dB 78 80 83 噪音 pL 20logp1 4 5 1tan ancmzqmzk 主 主 式中 所有中間傳動齒輪分度圓直徑的平均值 mm az 主軸上齒輪的分度圓直徑的平均值 mm主 傳到主軸所經(jīng)過的齒輪對數(shù)q k 系數(shù) 根據(jù)個類型及制造水平選取 我國中型車床 銑床1c 3 5 車床 K254 銑床 K50 51 結(jié)構(gòu)簡單 緊湊 加工和裝配工藝性好 便于維修和調(diào)整 操作方便 安全可靠 遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則 2 3 2齒輪塊的設(shè)計 1 特點(diǎn) 齒輪是變速箱中的重要元件 齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的 也就 是說 作用在一個齒上的載荷是變化的 同時由于齒輪制造及安裝誤差 不可 避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音 常常成為變速箱的主要噪聲源 并影響 主軸回轉(zhuǎn)均勻性 在設(shè)計齒輪時 應(yīng)充分考慮這些問題 2 精度等級的選擇 變速箱中齒輪用于傳遞動力和運(yùn)動 它的精度選擇主要取決于周圍速度 采用同一精度時 周圍速度越高 振動和噪聲越大 根據(jù)實驗結(jié)果 周圍速度 增加一倍 噪音約增加 6dB 工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪音的影響比運(yùn) 動誤差更大 所以這兩項精度應(yīng)選高一級 為了控制噪音 機(jī)床上主傳動齒輪 都選用較高的精度 大都用 7 6 6 這里主運(yùn)動齒輪的精度選為 7 6 6 3 結(jié)構(gòu)與加工方法 不同精度等級的齒輪 要采用不同的加工方法 對結(jié)構(gòu)要求也有不同 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 25 8 級精度齒輪 一般滾齒或插齒就可以達(dá)到 7 級精度齒輪 用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到 但淬火后 由于變 形 精度下降 因此 需淬火的 7 級齒輪一般滾 插 后要剃齒 使精度高于 7 級或淬火和衍齒才能達(dá)到 6 級 機(jī)床主軸變速箱中齒輪一般都需要淬火 多 聯(lián)齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式如下圖 2 5 所示 各部分的尺寸推薦如下 1 空刀槽 kb 插齒時 模數(shù) 1 2mm 5mm kb 模數(shù) 2 5 4mm 6mm 剃齒時 采用公式 4 5 k 1 1 0 038 0 03 mm 及計算 kb1d2 試中 k 為與剃齒刀傾斜角 有關(guān)的系數(shù)若齒面要高頻淬火 為避免互相 影響 應(yīng)大于 8 由于這里采用的齒輪的精度為 7 6 6 需要剃齒或珩齒 需齒面淬火 所 以 8 取 8 kb k 齒寬 b 齒寬影響齒的強(qiáng)度 但如果太寬 由于齒輪誤差和軸的變形 可能接觸不 均勻 反而容易引起振動和噪音 一般取 6 10 m 齒輪模數(shù) m 小 裝在軸的中部或單片齒輪 取大值齒輪模數(shù) m 大 裝在靠近支 承處或多聯(lián)齒輪 取小值 薄的大齒輪容易產(chǎn)生板振動 成為噪音發(fā)射體 因 此 齒輪基體不宜太薄 設(shè)計單片齒輪時要注意 這里均是單片齒輪 取齒寬 m 為模數(shù) 3 其他問題 滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒 有規(guī)定的形狀和尺寸 見圖 2 6 圓齒 和倒角性質(zhì)不同 加工方法和畫法也不一樣 部分 圖 一 用于安裝撥動齒輪的滑塊 一般取 或1bh 1bh 05 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 26 這里我們選 126 126 選折齒輪塊的結(jié)構(gòu)時要考慮毛坯形式 棒料 自由鍛或模鍛 和機(jī)械加工 時的安裝和定位基面 盡可能做到省工 省料又容易保證精度 4 組合齒輪 齒輪磨齒時 要求有叫大的空刀 砂輪 距離 因此 多聯(lián)齒輪不便作成 一整體一般都作成組合的齒輪塊 有時為了縮短軸向尺寸 也采用組合齒輪 這里軸 的三聯(lián)滑移齒輪可做成浮動連接的組合齒輪 其結(jié)構(gòu)如下圖 2 7 圖 2 7 組合齒輪 說明 齒輪 3 的左邊挖一圓溝槽 端面上有若干個徑向缺口 齒輪 1 的右 側(cè)有 2 個銷子 2 安裝時將銷子 2 對證齒輪端面的缺口 把齒輪 1 和齒輪 3 拼 裝后 相對轉(zhuǎn)過一個角度 一起裝在花鍵軸上 這種結(jié)構(gòu) 連接后的兩個齒輪成為一體 但連接是浮動的 不影響兩個齒 輪在花鍵軸上的定心 5 齒輪的軸向定位 要保證正確嚙合 齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠 空套齒輪和固定在軸上的齒輪 的軸向定位可采用隔套定位 2 3 3傳動軸設(shè)計 1 特點(diǎn) 機(jī)床傳動軸 廣泛采用滾動軸承作支承 軸上要安裝齒輪 離合器和制動 器等 傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機(jī)構(gòu)能正常工作 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 27 首先 傳動軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 如撓度和傾角過大 將使齒輪嚙合 不良 軸承工作條件惡化 使振動 噪音 空載功率 磨損和發(fā)熱增大 兩軸中心距誤差和軸心線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題 2 軸的結(jié)構(gòu) 傳動軸可以是光軸也可以是化鍵軸 成批生產(chǎn)中 有專門加工花鍵軸的洗 床和磨床 工藝上并無困難 所以一般都采用化鍵軸 花鍵軸承載能力高 加 工如轉(zhuǎn)盤也比但單鍵的光軸方便 這里 I 軸與電機(jī)軸相連 I 軸上只裝有一個齒輪 可選光軸 II III IV V 軸采用花鍵軸 VI 軸采用光軸 3 軸承的選擇 機(jī)床傳動軸常用的滾動軸承有球軸承和滾錐軸承 在溫升 空載功率和噪 音等方面 球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越 而且滾錐軸承對軸的剛度 支承孔的加 工精度要求都比較高 異常球軸承用得更多 但滾錐軸承的內(nèi)外圈可以公開 裝配方便 間隙容易調(diào)整 所以有時在沒有軸向力時 也常采用這種軸承 選 擇軸承的型式和尺寸 首先取決于承載能力 但也要考慮其它結(jié)構(gòu)條件 即要滿足承載能力要求 又要符合孔的加工工藝 可以用輕 中 或重系列的 軸承來達(dá)到支承孔直徑的安排要求 花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑 一般傳動軸上軸 承選用 G 級精度 1 滾動軸承的選擇計算 a 壽命計算公式 滾動軸承的壽命計算公式如下 L cp 試中 L 額定壽命 x 轉(zhuǎn)610 C 額定動載荷 Kgf P 當(dāng)量負(fù)載荷 Kgf 壽命指數(shù) 對球軸承 3 對滾子軸承 10 3 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 28 在實際計算中 一般采用工作小時數(shù)表示軸承的額定壽命 這時上試可變?yōu)?hL610n 試中 額定壽命 h L n 軸承的計算轉(zhuǎn)速 r min 當(dāng)量動載荷 P X YrFa 試中 徑向負(fù)荷 Kgf r 軸向負(fù)荷 Kgf a X 徑向系數(shù) Y 軸向系數(shù) 2 按照負(fù)載荷選擇軸承 按額定靜負(fù)載選擇軸承的基本公式如下 0CS0P 試中 當(dāng)量靜負(fù)荷 kgf 按下列兩式計算 取大值0P 0rapxFY 0rpF 額定靜負(fù)荷 kgf 0C 安全系數(shù)S 3 軸承的選擇 I 軸兩端軸承的選擇 根據(jù)前面估算的直徑及該軸的結(jié)構(gòu)和受力情況 選 擇單列向心球軸承 GB276 64 軸承型號為 7000308 左軸承 右軸承 7000307 II 軸兩端軸承的選擇 左軸承 7000307 右軸承 7000306 III 軸 左 7000309 右 7000308 IV 軸 左 7000310 右 7000409 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 29 V 軸軸承的選擇 由于軸 V 右端懸伸部分與錐齒輪不相連 承受一定的軸向負(fù) 荷及徑向負(fù)荷 因此 可選用圓錐磙子軸承左端型號 27310 GB298 64 右端 27610 VI 軸垂直布置 下端軸承承受到大的軸向力 可選用向心推力球軸承 型號為 36107 上端軸承可選用向心球軸承 7000309 4 軸的軸向定位 傳動軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確的位置 相對保證安裝在軸上各傳動件的位 置正確性 不論軸是否轉(zhuǎn)動 是否受軸向力 都必須有軸的定位 對受軸向力 的軸 其軸向定位更重要 回轉(zhuǎn)軸的軸向包括軸承在軸上的定位和在箱體孔中定位 在選擇定位方式時應(yīng) 注意 1 軸的長度 長度要考慮熱伸長的問題 宜有一端定位 2 軸承的間隙是否需要調(diào)整 3 整個軸的軸向位置是否需要調(diào)整 4 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈 5 加工和裝配的工藝性等 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和收里情況 I II III IV V 軸均采用彈簧卡圈定位或 壓蓋和軸肩定位 傳遞軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸 I 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 選聯(lián)軸器 軸 I 與電機(jī)軸用聯(lián)軸器相連 需同時選取連軸器 軸 I 上的轉(zhuǎn)矩 T 為 9026 4815 7905 mNnpNTj 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 查表取 則 根據(jù)工作需要 選 TKAca 1A 用彈性柱銷連軸器 型號為 HL3 聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為 聯(lián)軸器T 3 的軸孔直徑 d 38mm 半聯(lián)軸器的長度為 L 82mm 聯(lián)軸器標(biāo)記為 HL3 聯(lián)軸器 38 82 GB5014 85 2 按軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 30 2 3 4主軸組件設(shè)計 主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜 技術(shù)要求高 安裝工件 車床 或者刀具 銑床 鉆床 的 主軸參予切削成形運(yùn)動 因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量 加工精度和表 面粗糙度 設(shè)計時主要圍繞著保證精度 剛度和抗振性 減小溫度和熱變形等幾 個方面考 慮 對主軸部件的基本要求 主軸組件是機(jī)床主要部件之一 它的性能對整機(jī)性能影響很大 主軸直接 承受切削力 轉(zhuǎn)速范圍又很大 所以對主軸組件的主要性能基本要求如下 1 回轉(zhuǎn)精度 主軸組件的回轉(zhuǎn)精度是指主軸的回轉(zhuǎn)精度 造成主軸回 轉(zhuǎn)誤差的原因是主要是由于主軸的結(jié)構(gòu)及其加工精度 主軸軸承的選用及剛度 等 而主軸及其回轉(zhuǎn)零件的不平衡 在回轉(zhuǎn)時引起的激振力也會造成主軸的回轉(zhuǎn) 誤差 2 剛度 主軸組件的剛度指受外力作用時 主軸組件抵抗變形的能力 主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸 支承跨距 所選用的軸承類型及配置形式 軸 承間隙的調(diào)整 主軸上傳動元件的位置等有關(guān) 3 抗振性 主軸組件的抗振性是指切削加工時 主軸保持平衡運(yùn)轉(zhuǎn)而 不發(fā)生振動的能力 提高主軸抗振性 必須提高主軸組件的靜剛度 采用較大阻 尼比的前軸承 以及在必要時安裝阻尼 消振 器 另外 使主軸的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于激振力的頻率 4 溫度 主軸組件在運(yùn)轉(zhuǎn)時 溫度過高會引起很多不良結(jié)果 數(shù)控機(jī) 床在解決溫度問題時 一般采用注溫主軸箱 5 耐磨性 主軸組件必須有足夠的耐磨性 以便能長期保持精度 主軸部件的傳動方式和布置形式 1 傳動方式 主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳動方式的選擇 決定于主軸轉(zhuǎn)速的高低 所傳遞扭矩的大小 對 遠(yuǎn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性的要求及結(jié)構(gòu)緊湊 裝卸維修方便 這里我們選擇齒輪傳動 這樣結(jié) 構(gòu)簡單 緊湊和能傳遞較大的扭矩 2 傳動件位置的合理布置 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 31 對于傳動件直接裝在主軸上的主軸部件 工作時主要承受傳動力 Q 切削力 P 和支承反力 合理布置傳動件的軸向位置 可以改善主軸的受力情況 減少主 軸的變形 改善傳動件的軸承工作條件 減少軸承的受力 提高主軸部件的抗振 性等 合理布置的原則 傳動力 Q 引起的主軸彎曲變形小 且能部分抵消切削力 P 引起的主軸彎 曲變形 傳動力 Q 引起的支承反力能部分抵消切削力引起的支承反力 傳動力 Q 引起的主軸端位移小 并且盡可能部分地抵消切削力引起的端 位移 尤其在影響加工精度的敏感方向上 結(jié)構(gòu)緊湊 主軸箱尺寸小 裝配維修方便 綜合所上述原則 選擇傳動件的軸向布置形式 主軸部件軸承的選擇 1 主軸軸承的選擇 主軸部件上的軸承應(yīng)具有旋轉(zhuǎn)精度高 剛度高 承載能力強(qiáng) 抗振性好 極限 轉(zhuǎn)速高 適應(yīng)變速范圍大 摩擦功耗小 噪音低 壽命長的性能 同時應(yīng)滿足制造 簡單 使用維修方便 成本低 結(jié)構(gòu)尺寸小等要求 滾動軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 并有專 門工程批量生產(chǎn) 而且它在旋轉(zhuǎn)精度高 剛度 承載能力 轉(zhuǎn)速 發(fā)熱等主要性能 上能滿足大多數(shù)主軸部件的要求 特別是它具有能在轉(zhuǎn)速和載荷變動范圍很大 的的條件下穩(wěn)定工作的的優(yōu)點(diǎn) 這里前支承選用 3182100 型 可承受徑 向力 反支承選用一對推力球軸承 承受徑向和軸軸向載荷 使主軸軸向定位 2 軸承的配置 大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個支承 結(jié)構(gòu)簡單 制造方便 在配置軸承時 應(yīng)注意 以下幾點(diǎn) 沒個支承點(diǎn)都要能承受徑向回力 每個方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受 徑向力和兩個方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上 即負(fù)載都由機(jī)床支承件 承受 軸承配置簡圖 2 9 如下 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 32 圖 2 9 軸承配置簡圖 3 軸承的精度配合 主軸軸承的精度要求比一般傳動高 前軸承的誤差對主軸前端的影響最大 所以前軸承的精度一般比后軸承的選擇要高一級 普通精度級機(jī)床的主軸 前 軸承選 C 或 D 級 后軸承選 D 或 E 級 精密或高精級機(jī)床 前軸承選 B 或 C 級 后軸承選 C 或 D 級 這里前軸承選 C 精度 后軸承選 D 級精度軸承與軸和軸承 與箱體孔之間 一般都采用過渡配合 采用比一般軸要松一些 如 j5 js5 j6 js6 另外 軸承內(nèi)外環(huán)都是薄壁件 軸的孔和形狀誤差都會反映到軸承滾道上 去 如果配合精度選得過低 會降低軸承的回轉(zhuǎn)精度 所以 軸承孔的精度應(yīng)與 軸承精度相匹配 內(nèi)圓選 外圓選 1gd 1Gd 主軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計 支承中的軸承應(yīng)定位可靠 精度保證性好 安裝調(diào)整方便 支承中各零部件 的加工和裝配工藝性好 維修更換方便 1 軸承 3182118 型 內(nèi)圈的軸向定位 雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對外圈可以移動 當(dāng)內(nèi)圈向大端移動時 由于 1 12 的內(nèi)錐孔 內(nèi)圈將脹大消除間隙 主軸端部的結(jié)構(gòu)型式 主軸端部的型式取決于機(jī)床的類型和安裝夾具或刀具的型式 主軸端部的結(jié)構(gòu) 應(yīng) 保證夾具頂尖或刀具可靠 定位準(zhǔn)確 高的聯(lián)結(jié)剛度以傳遞足夠的扭矩 并盡量 縮短主軸懸伸長度 以及裝卸方便等 通用銑床主軸端部結(jié)構(gòu)型式如下圖 2 10 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 33 圖 2 10 主軸端部結(jié)構(gòu) 7 24 錐孔作定位面 供安裝銑刀或銑刀心軸的尾錐 再用拉桿從主軸后端拉緊四 個螺孔供安裝銑刀用 兩個長槽供安裝端面鍵以傳遞扭矩 主軸主要參數(shù)的確定 主軸的主要參數(shù)是指 主軸平均直徑 D 主軸前軸頸直徑 D1 主軸內(nèi)孔直徑 d 主軸懸伸量 a 和主軸支承跨距 L 這些參數(shù)直接影響主軸的工作性能 但為 簡化問題 主要從靜剛度條件出發(fā)來確定這些參數(shù) 即選擇 D d a L 使主軸獲 得最大的靜剛度 也就是使主軸軸端位移最小 同時兼顧其他的要求 如高速性 抗振性能等 1 主軸軸頸直徑 的確定1D 主軸軸頸直徑 對主軸部件剛度影響最大 加大直徑 可減少主軸本身1D 彎曲變形引起的主軸軸端位移和軸承彈性變形所引起的軸端位移 從而提高主 軸部件剛度 但加大直徑受到軸承 值的限制 同時造成相配零件尺寸加大 n 制造困難 結(jié)構(gòu)龐大和重量增加等 因此在滿足剛度要求下應(yīng)取小值 查 取 90mm 后軸頸1Dm852 平均軸頸 取 d 27mm 72 2 主軸內(nèi)孔直徑 d 的確定 主軸內(nèi)孔主要用于通過棒料夾緊刀具或工件的控桿 冷卻管等 大型 重型 機(jī)床的空心主軸還可以減輕重量 確定孔徑 d 的原則是在滿足對空心主軸孔徑 的要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求下盡量去大些 由材料力學(xué) 知 軸剛度 K 與抗彎截面慣性矩 I 成正比 與直徑之間有下列關(guān)系 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 論文 34 41 KIdD 空 空實 實 由上式可知 當(dāng) 時 空心主軸的剛度 與實心主軸的剛度 相 0 56dD K空 K實 差甚小 即內(nèi)孔對主軸剛度降低的影響很小 當(dāng) 時 剛度降低約 25 0 7d 因此 為了不至于過分地削弱主軸剛度 一般應(yīng)使 另外 還應(yīng)考慮主 軸的頸外壁厚是否足夠 推薦 銑床 d 拉桿直徑 5 10 mm 根據(jù)銑床 XK5040 的主參數(shù) 取 d 29mm 則 22 滿足要求 27 903d 3 主軸懸伸量 a 的確定 主軸懸伸量 a 是指主軸前端大炮前支承徑向反力作用中點(diǎn) 一般為前徑向 支承中點(diǎn) 的距離 它主要取決于主軸端部結(jié)構(gòu)型式和尺寸 大多都有軸端標(biāo)準(zhǔn) 前 支承的軸承配置和密封裝置等 有的還與機(jī)床其它結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān) 如工作臺的 行程等 因此主要由結(jié)構(gòu)設(shè)計確定 參考同類機(jī)床和 取 則懸伸量 a 63mm 1 0 7 aD 4 主軸跨距 的確定l 根據(jù) 金屬切削設(shè)計機(jī)床 計算前支承剛度 1 41 459020 AKNm 計算綜合變量 3AEIKa 此處取彈性橫量 鋼的 5210MP 5210EMPa 主軸的截面慣性距 4464 973 966IDdm 則 53 92 75 210 由主軸跨距計算線圖 得