0043-T611鏜床主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)及尾柱設(shè)計(jì),t611,鏜床,主軸,傳動(dòng),設(shè)計(jì) 第1章 緒 論 1.1 項(xiàng)目的研究意義 在當(dāng)今時(shí)代，任何一個(gè)具備完整工業(yè)體系的國(guó)家，都會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的制造業(yè)，如汽車、機(jī)車、電力、船舶、航空航天、冶金礦山、石油化工、機(jī)床工具、通信、輕工、建材、家電、食品、儀器、儀表等。上述這些部門(mén)大多與機(jī)械工業(yè)有關(guān)，有的是實(shí)質(zhì)上就是機(jī)械工業(yè)，它們都是用機(jī)械設(shè)備制造各種各樣的產(chǎn)品。所以說(shuō)機(jī)械工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備部，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的先導(dǎo)，是國(guó)家重要的基礎(chǔ)工業(yè)。如果一個(gè)國(guó)家的機(jī)械工業(yè)水平不高，它生產(chǎn)的產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上是很難有競(jìng)爭(zhēng)力的，也是很難立于世界民族之林的！美國(guó)是世界工業(yè)強(qiáng)國(guó)，70年代美國(guó)曾認(rèn)為制造業(yè)是“夕陽(yáng)工業(yè)”，經(jīng)濟(jì)重心應(yīng)由制造業(yè)轉(zhuǎn)向高科技產(chǎn)業(yè)及服務(wù)業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)?？蒲兄乩碚摮晒?，不重視實(shí)際應(yīng)用，政府不支持產(chǎn)業(yè)技術(shù)，使美國(guó)制造業(yè)產(chǎn)生衰退。而同期日本重視制造技術(shù)，重視高素質(zhì)人才的培養(yǎng)，注重將高科技成果應(yīng)用于制造業(yè)，加之嚴(yán)密的社會(huì)組織，很快把原來(lái)美國(guó)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)如汽車、照相機(jī)、家電、機(jī)床、復(fù)印機(jī)、半導(dǎo)體等變成自己的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，占領(lǐng)了世界市場(chǎng)。這很快引起了美國(guó)政界、科技界、企業(yè)界有識(shí)之士的關(guān)注。為此，80年代后期，美國(guó)政府和企業(yè)迅速組織調(diào)查，MIT在調(diào)查報(bào)告中指出：“一個(gè)國(guó)家要想生活的好，必須生產(chǎn)的好。振興經(jīng)濟(jì)的出路在于振興制造業(yè)”，當(dāng)前國(guó)際間“經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)歸根到底是制造技術(shù)和制造能力的競(jìng)爭(zhēng)”。 鏜床是一種主要用鏜刀在工件上加工孔的機(jī)床。通常用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔，特別是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求較高的孔，如各種箱體、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等零件上的孔。所以對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，其意義十分重大。 1.2 國(guó)內(nèi)外的科技現(xiàn)狀 國(guó)外現(xiàn)狀： 德國(guó)政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。特別講究“實(shí)際”與“實(shí)效”，堅(jiān)持“以人為本”，師徒相傳，不斷提高人員素質(zhì)。在發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，于1956年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，一直堅(jiān)持實(shí)事求是，講求科學(xué)精神，不斷穩(wěn)步前進(jìn)。德國(guó)特別注重科學(xué)試驗(yàn)，理論與實(shí)際相結(jié)合，基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門(mén)緊密合作，對(duì)用戶產(chǎn)品、加工工藝、機(jī)床布局結(jié)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床的共性和特性問(wèn)題進(jìn)行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。德國(guó)的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí)，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國(guó)特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用，其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門(mén)子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)和Heidenhain公司之精密光柵，均為世界聞名，競(jìng)相采用。 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀： 在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上，國(guó)內(nèi)支柱企業(yè)重點(diǎn)放在數(shù)控機(jī)床上，年生產(chǎn)機(jī)床臺(tái)數(shù)和數(shù)控機(jī)床所占比例逐年上升。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2004年鉆鏜床行業(yè)共開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品81種，其中數(shù)控機(jī)床新產(chǎn)品61種，占開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的近80%。數(shù)控產(chǎn)品中在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先水平的有36種，包括車銑鏜等復(fù)合加工中心，高速（最高轉(zhuǎn)速在15000r/min至36000r/min）立、臥式加工中心、高速銑削中心、大型臥式加工中心（工作臺(tái)尺寸2000mm×4000mm及以上）、龍門(mén)式加工中心（龍門(mén)五面、龍門(mén)五軸）、五軸聯(lián)動(dòng)加工中心、高精度數(shù)控機(jī)床等。 1.3設(shè)計(jì)產(chǎn)品的用途和應(yīng)用領(lǐng)域 該產(chǎn)品主要用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔，特別是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求較高的孔，如各種箱體、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等零件上的孔。臥式鏜床的主軸水平布置并可軸向進(jìn)給，主軸箱沿前立柱導(dǎo)軌垂向運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)可縱向或橫向運(yùn)動(dòng)，可鉆、擴(kuò)、鉸、和鏜孔及車削內(nèi)、外螺紋、攻螺紋、車外圓柱面、端面及用端銑刀、圓柱銑刀銑平面等。 1.4 設(shè)計(jì)方案 1.4.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 設(shè)計(jì)目標(biāo)： 完成對(duì)T611型鏜床主軸箱體傳動(dòng)設(shè)計(jì)以及尾柱設(shè)計(jì) 研究?jī)?nèi)容： （1）T611鏜床主軸箱設(shè)計(jì) （2）T611鏜床尾柱設(shè)計(jì) 解決的關(guān)鍵問(wèn)題：T611型鏜床主軸箱體傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1.4.2 設(shè)計(jì)方案 對(duì)T611型鏜床主軸箱體傳動(dòng)設(shè)計(jì)以及尾柱設(shè)計(jì) 1.4.3 題目的可行性分析 當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視，競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、高自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。中國(guó)加入WTO后，正式參與世界市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，今後如何加強(qiáng)機(jī)床工業(yè)實(shí)力、加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)是緊迫而又艱巨的任務(wù)。 1.4.4本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處 對(duì)主軸箱傳動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。 第2章 機(jī)床總體設(shè)計(jì) 該型號(hào)鏜床是一種主要用鏜刀在工件上加工孔的機(jī)床。通常用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔，特別是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求較高的孔，如各種箱體、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等零件上的孔。臥式鏜床的主軸水平布置并可軸向進(jìn)給，主軸箱沿前立柱導(dǎo)軌垂向運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)可縱向或橫向運(yùn)動(dòng)，可鉆、擴(kuò)、鉸、和鏜孔及車削內(nèi)、外螺紋、攻螺紋、車外圓柱面、端面及用端銑刀、圓柱銑刀銑平面等。 根據(jù)機(jī)床的精度等級(jí)和工作性能要求，構(gòu)思主傳動(dòng)系統(tǒng)，初步擬定采用集中傳動(dòng)，采用三相異步電動(dòng)機(jī)，經(jīng)分級(jí)變速箱實(shí)現(xiàn)主軸所需的各級(jí)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速范圍。 （1）確定變速組傳動(dòng)副數(shù)目 實(shí)現(xiàn)18級(jí)主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng) 2.1確定電機(jī) 根據(jù)功率要求查表選取電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y160M-4 11kw n=1460r/min 2.2機(jī)床布局 ①確定結(jié)構(gòu)方案 ②主軸傳動(dòng)系統(tǒng)采用普通V帶，齒輪傳動(dòng) ③傳動(dòng)型式采用集中傳動(dòng) ④主軸正反轉(zhuǎn)方向，制動(dòng)采用能耗制動(dòng)器 ⑤變速齒輪系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪 ⑥潤(rùn)滑系統(tǒng)采用飛濺油潤(rùn)滑 （2）布局 采用臥式鏜床常規(guī)的布局型式，機(jī)床主要組成部件有床身、前立柱、主軸箱、工作臺(tái)和后立柱等。此次設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸及相關(guān)部件。 第3章 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1擬定結(jié)構(gòu) （1）確定變速組傳動(dòng)副數(shù)目： 18=3×3×2 （2）確定基本組和擴(kuò)大組： 18=3×3×2 （3）驗(yàn)算最后擴(kuò)大組變速范圍： 所以符合設(shè)計(jì)原則 3.2分配降速比 該鏜床主軸系統(tǒng)共設(shè)有四個(gè)傳動(dòng)組，其中有一個(gè)是帶傳動(dòng)，根據(jù)降速比分配應(yīng)“前快后慢”的原則，確定各傳動(dòng)組最小傳動(dòng)比： = 3.3繪制轉(zhuǎn)速圖 由1.26=1.06，查表4.2-1（文獻(xiàn)13）轉(zhuǎn)速有31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600。 3.4確定齒輪齒數(shù) 利用查表法及各對(duì)齒數(shù)比求出個(gè)傳動(dòng)組齒輪齒數(shù)。 變速組 一 二 三 齒數(shù)和 90 95 99 齒輪 齒數(shù) 40 50 35 55 30 60 53 42 37 58 23 72 66 33 20 79 3.5確定帶輪直徑 帶傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)學(xué)科的一個(gè)重要分支，主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。它是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)形式，也是電機(jī)設(shè)備的核心，聯(lián)接部件，種類異常繁多，用途極為廣泛。其最大的特點(diǎn)是可以自由變速，遠(yuǎn)近傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換方便。 設(shè)計(jì)功率由表3.2-5（文獻(xiàn)2）查得載荷修正系數(shù) kw 查表2.4-3，圖2.4-1（文獻(xiàn)1）。取小帶輪基準(zhǔn)直徑： mm 大帶輪直徑由公式求得： mm 3.6驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值由公式： 其中，，分別為第一、二、三變速齒輪傳動(dòng)比。 =50.1 =63.1 =79.6 =100.2 1.26=126.3 1.26=159.1 1.26=200.5 =252.6 =318.3 =401.1 = 505.4 =636.8 =802.3 1.26=1010.9 1.26=1273.8 1.26=1604.9 轉(zhuǎn)速誤差： =4.1% 所以轉(zhuǎn)速誤差表為： 主軸轉(zhuǎn)速 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速r/min 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 實(shí)際轉(zhuǎn)速r/min 31.56 39.8 50.1 63.1 79.6 100.2 126.3 159.1 200.5 轉(zhuǎn)速誤差% 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2 1.0 0.6 0.3 主軸轉(zhuǎn)速 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速r/min 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 實(shí)際轉(zhuǎn)速r/min 252.6 318.3 401.1 505.4 636.8 802.3 1010.9 1273.8 1604.9 轉(zhuǎn)速誤差% 1.0 1.0 0.3 1.1 1.1 0.3 1.1 1.9 0.3 易知轉(zhuǎn)速誤差滿足要求 3.7繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 根據(jù)傳動(dòng)情況及齒輪分布情況，繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下： 第4章 估算傳動(dòng)件參數(shù)并確定其結(jié)構(gòu)尺寸 4.1確定傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速 由轉(zhuǎn)速圖可得各軸轉(zhuǎn)速及各齒輪轉(zhuǎn)速： 傳動(dòng)件 計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸 Ⅰ 800 Ⅱ 400 Ⅲ 125 Ⅳ 100 齒 輪 800 630 800 500 800 400 630 800 500 315 400 125 800 1600 125 31.5 4.2確定主軸支承軸頸尺寸 參照?qǐng)D2.3-2（文獻(xiàn)1），選取前支承軸頸直徑： =100mm 后支承軸頸直徑： =（0.7～0.8）=70～85mm 取=80mm 4.3估算傳動(dòng)軸直徑 (mm) 其中為軸危險(xiǎn)截面的直徑 （mm） P為該傳動(dòng)軸的載入功率（kw） P= (kw) 計(jì)算公式 軸號(hào) 計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 傳動(dòng)效率 輸入功率P kw 允許扭轉(zhuǎn)角[] deg/m 傳動(dòng)軸長(zhǎng)度 mm 估 計(jì) 軸 直 徑 mm 花鍵軸尺寸 N×d×D×B Ⅰ 800 0.96 10.56 1.5 400 35.0 8×36×42×7 Ⅱ 400 0.96×0.995 10.51 1.5 400 41.6 8×42×48×8 Ⅲ 125 0.96×0.995×0.99 10.4 1.5 500 52.5 8×52×60×10 4.4估算傳動(dòng)齒輪模數(shù) 許用接觸應(yīng)力=0.96，查表2.4-17，圖2.4-8（文獻(xiàn)1） 得 =1100N/ 由表2.4-17（文獻(xiàn)1）有=，查圖2.4-13（文獻(xiàn)1）取 =518 N/ 查表2.4-17取齒寬系數(shù) =b/m=7。 由圖2.4-10 （文獻(xiàn)1）取 =30時(shí) =4.1； =23時(shí) =4.24； =20時(shí) =4.34 按齒面疲勞強(qiáng)度： 按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度： 可得下表： 傳 動(dòng) 組 小 齒 輪 齒 數(shù) 比 齒寬系數(shù) 傳 遞 功 率 P 載荷系數(shù) K 系 數(shù) 系 數(shù) 許 用 接 觸 應(yīng) 力 許 用 齒 根 應(yīng) 力 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速 系 數(shù) 模 數(shù) 模 數(shù) 選 取 模 數(shù) 第一變速組 30 2 7 10.56 1 61 1 1100 518 800 4.1 2.23 2.12 2.5 第二變速組 23 3.17 7 10.51 1 61 1 1100 518 400 4.24 3.22 2.94 3.5 第三變速組 20 4 9 10.4 1 61 1 1100 518 125 4.34 3.96 4.19 4.5 4.5制動(dòng)器的選擇與計(jì)算 選擇電機(jī)能耗制動(dòng)方式，特點(diǎn)是制動(dòng)比較平穩(wěn)，制動(dòng)時(shí)間可以調(diào)整，簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，但需要直流電源，功率大，設(shè)備復(fù)雜。 由于電機(jī)制動(dòng)采用電氣方法直接制動(dòng)電動(dòng)機(jī)使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。制動(dòng)器安裝位置應(yīng)根據(jù)機(jī)床具體結(jié)構(gòu)，使用條件、綜合全面考慮來(lái)確定。一般情況下，力爭(zhēng)將制動(dòng)器安放在靠近主軸（或其他執(zhí)行元件上）、且轉(zhuǎn)速較高，變速范圍較小的軸上，可達(dá)到制動(dòng)時(shí)間短、沖擊小、制動(dòng)靈敏、結(jié)構(gòu)尺寸?。ㄖ苿?dòng)轉(zhuǎn)矩?。┑木C合效果。因此將制動(dòng)器放在Ⅰ軸上。 4.6普通V帶的選擇與計(jì)算 計(jì)算內(nèi)容 符 號(hào) 單 位 計(jì)算公式 計(jì)算過(guò)程 結(jié)果 設(shè)計(jì)功率 kw ,表2.4-2（文獻(xiàn)1） =1.3×11 14.3 帶型選擇 mm 圖2.4-1（文獻(xiàn)1） =120mm, r/mm A型 初選中心距 mm 根據(jù)機(jī)床的布局及結(jié)構(gòu)方案 600 計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mm 1728.3 選擇的帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mm 表2.4-4（文獻(xiàn)1） 1800 實(shí)際中心距 mm =318.8 635.9 V帶輪包角 ° 171.5 合格 帶速 5~25m/s 9.17 合格 帶的撓曲次數(shù) 10.2 合格 帶的根數(shù) Z 表2.4-6 表2.4-9 表2.4-10（文獻(xiàn)1） 8.16 取8 其中表示接觸弧的包角修正系數(shù)； 表示帶長(zhǎng)修正系數(shù)。 4.7幾何計(jì)算 計(jì)算的尺寸： 端面齒形角： 20° 分度圓直徑： mm 齒頂高： mm 齒根高： mm 全齒高： mm 齒頂圓直徑： =125+2×2.5=130 mm 齒根高直徑： =125-2×3.125=118.75 mm 中心矩： =112.5 mm 同理算出的幾何尺寸： 20° mm mm mm mm =137.5+2×2.5=142.5 mm =137.5-2×3.125=131.25 mm 的幾何尺寸： 20° mm mm mm mm =150+2×2.5=155 mm =150-2×3.125=143.75 mm 第5章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1帶輪設(shè)計(jì) 根據(jù)V帶計(jì)算選用8根A型V帶，由于Ⅰ軸安裝制動(dòng)器及傳動(dòng)齒輪，為了改善它們的工作條件，保證加工精度，采用卸荷帶輪結(jié)構(gòu)。 5.2齒輪塊設(shè)計(jì) 齒輪采用滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)，根據(jù)各傳動(dòng)組的工作特點(diǎn)，第一擴(kuò)大組的滑移齒輪采用銷釘聯(lián)接裝配式結(jié)構(gòu)，基本組采用了整體滑移式齒輪。第二擴(kuò)大組，由于傳遞轉(zhuǎn)矩較大，采用鏈接裝配式齒輪，所有滑移齒輪與傳動(dòng)軸間均采用花鍵聯(lián)接。 5.3軸承選擇 為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，主軸采用了軸向后端定位的兩支承軸組件、前支承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用角接觸球軸承和推力軸承，為了保證主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸前后軸承均用壓塊式防松螺母調(diào)整軸承的間隙。 5.4操縱機(jī)構(gòu) 為了適應(yīng)不同的加工狀態(tài)，主軸的轉(zhuǎn)速經(jīng)常需要調(diào)整。根據(jù)各滑移變速傳動(dòng)組的特點(diǎn)，分別采用了集中變速操縱機(jī)構(gòu)和單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。 5.5潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主軸內(nèi)采用飛濺式潤(rùn)滑，卸荷皮帶輪軸承采用脂潤(rùn)滑方式。 5.6密封裝置 為了保證密封效果，采用接觸密封，主軸直徑大，線速度高，采用非接觸式密封，卸荷皮帶輪的潤(rùn)滑采用毛氈式密封以防止雜物進(jìn)入。 第6章 傳動(dòng)件驗(yàn)算 6.1驗(yàn)算軸彎曲剛度 （1）受力分析 Ⅱ軸上的齒輪為滑移齒輪。根據(jù)本鏜床齒輪排列特點(diǎn)。主軸轉(zhuǎn)速為100r/min時(shí)，Ⅱ軸受力變形最大，故采用此時(shí)的齒輪位置為計(jì)算位置。 （2）計(jì)算撓度、傾角 齒輪受力計(jì)算 ； ； ； ； 傳 遞 功 率 P kw 轉(zhuǎn) 速 n r/min 傳 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 T N·mm 齒 輪 壓 力 角 ° 齒 面 摩 擦 角 ° 齒輪 齒輪 切 向 力 N 合 力 N 在 X 軸上的投影 N 在 Z 軸上的投影 N 分 度 圓 直 徑 mm 切 向 力 N 合 力 N 在 X 軸上的投影 N 在 Z 軸上的投影 N 分 度 圓 直 徑 mm 10.51 630 159318 20 6 2317.4 2578.3 359.8 2554.3 137.5 2460.5 2737.6 -1515 -2280.2 129.5 6.2花鍵鍵側(cè)擠壓應(yīng)力計(jì)算 其中為計(jì)算擠壓應(yīng)力 為許用擠壓應(yīng)力 為花鍵軸傳遞的最大轉(zhuǎn)矩 為花鍵軸的大徑 為花鍵軸的小徑 為花鍵的赤數(shù) 為載荷分布不均系數(shù)=0.7~0.8 計(jì)算公式 最 大 轉(zhuǎn) 矩 N·mm 花鍵軸小徑 mm 花鍵軸大徑 mm 花 鍵 數(shù) 載 荷 系 數(shù) 工 作 長(zhǎng) 度 mm 許 用 擠 壓 應(yīng) 力 MPa 計(jì) 算 擠 壓 應(yīng) 力 MPa 結(jié) 論 250926.3 42 48 8 0.8 70 30 8.30 合格 6.3驗(yàn)算齒輪模數(shù) 驗(yàn)算公式 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 序 號(hào) 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算用圖表或公式 計(jì)算過(guò)程 結(jié)果 名稱 符號(hào) 單位 1 齒數(shù) Z 23 2 使用系數(shù) 表3.4-31（文獻(xiàn)2） 1.0 3 功率系數(shù) 表3.4-32（文獻(xiàn)2） 0.84 表3.4-32（文獻(xiàn)2） 0.83 4 轉(zhuǎn)速變化系數(shù) 表3.4-33（文獻(xiàn)2） 0.97 表3.4-33（文獻(xiàn)2） 0.97 5 變動(dòng)工作用量系數(shù) =0.84×0.97×1.27 1.03 =0.83×0.97×2.02 取1 6 工作期限系數(shù) = 1.27 = 2.02 7 名義切向力 N ； =× 8 分度圓圓周速度 m/s 26.6 9 動(dòng)載系數(shù) 1.12 10 齒向載荷分布系數(shù) =1+0.2+0.17 1.37 11 齒間載荷分配系數(shù) 表3.4-38（文獻(xiàn)2） 1.1 表3.4-38（文獻(xiàn)2） 1.1 12 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 圖3.4-7（文獻(xiàn)2） 2.5 13 彈性系數(shù) 表3.4-39（文獻(xiàn)2） 189.8 14 接觸強(qiáng)度重合度及螺旋角系數(shù) 圖3.4-8（文獻(xiàn)2） 0.9 15 許用接觸應(yīng)力 N/mm = =1200×0.89 1068 16 復(fù)合齒形系數(shù) 插齒、滾齒查圖3.4-10（文獻(xiàn)2） 剃齒、磨齒查圖3.4-11（文獻(xiàn)2） 4.0 17 彎曲強(qiáng)度重合度及螺旋角系數(shù) 圖3.4-12（文獻(xiàn)2） 0.8 18 許用齒根應(yīng)力 N/mm =1.3×446 579.8 19 接觸強(qiáng)度模數(shù) mm 3.24 20 彎曲強(qiáng)度模數(shù) mm 3.31 6.4滾動(dòng)軸承驗(yàn)算 根據(jù)Ⅱ軸的受力狀態(tài)，分別計(jì)算出左（A端）、右（B端）兩支承端支反力。 在xoy平面內(nèi)： N N 在zoy平面內(nèi)： N N 左、右端支反力為： N N 兩端支承受力相同、左端受力大，所以只驗(yàn)算左端軸承。 軸承驗(yàn)算： 計(jì)算公式 疲勞壽命驗(yàn)算 （h） 靜負(fù)荷驗(yàn)算 （N） 序 號(hào) 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算用表或公式 計(jì)算過(guò)程 結(jié)果 名稱 符號(hào) 單位 1 額定動(dòng)負(fù)荷 C N 查軸承手冊(cè) 20000 2 速度系數(shù) 0.47 3 使用系數(shù) 表2.4-19 （文獻(xiàn)1） 1.0 4 功率利用系數(shù) 表2.4-20 （文獻(xiàn)1） 0.80 5 轉(zhuǎn)速變化系數(shù) 表2.4-21 （文獻(xiàn)1） 0.97 6 齒輪輪換工作系數(shù) 表2.4-27 （文獻(xiàn)1） 0.75 7 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 N 640.8 8 許用壽命 h 10000 9 壽命指數(shù) 3.33 10 額定壽命 h 將上述參數(shù)代入公式 計(jì)算得 合格 11 額定靜負(fù)荷 N 查軸承手冊(cè) 15200 12 安全系數(shù) 表2.4-32 （文獻(xiàn)1） 1.2 13 當(dāng)量靜負(fù)荷 N 已計(jì)算求得 640.8 14 靜負(fù)荷 N 合格 6.5尾柱設(shè)計(jì) 尾柱安裝在床身的左端，它由后立柱和支架組成，支架用來(lái)支承懸伸較長(zhǎng)的刀桿，以增加刀桿的剛度。后立柱還可沿床身導(dǎo)軌作縱向移動(dòng)，以調(diào)整位置。尾柱的動(dòng)力來(lái)源于主軸箱，通過(guò)安裝在床身導(dǎo)軌上的光杠，再經(jīng)由一對(duì)錐齒輪傳遞過(guò)來(lái)，支架的上下移動(dòng)是通過(guò)立柱上的絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 尾柱對(duì)于提高加工精度有很大作用，加工大型缸體，特別是對(duì)于加工深孔。其高度為1280mm，具體參數(shù)見(jiàn)圖。 第7章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 技術(shù)與經(jīng)濟(jì)之間存在著極為密切的關(guān)系，它們既相互聯(lián)系，相互制約，又相互促進(jìn)。技術(shù)進(jìn)步是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力；經(jīng)濟(jì)條件是技術(shù)進(jìn)步的必要前提。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析就是研究怎么把一項(xiàng)技術(shù)政策，技術(shù)設(shè)施或技術(shù)方案在技術(shù)上的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)上的合理性，有機(jī)結(jié)合起來(lái)。科學(xué)的加以評(píng)定，使之達(dá)到完善統(tǒng)一的一門(mén)科學(xué)。 制定機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，通常應(yīng)提幾種方案。這些方案都應(yīng)滿足工件的設(shè)計(jì)要求—精度，表面質(zhì)量和其他技術(shù)要求，而其生產(chǎn)率和成本則有所不同，為了選取最佳方案，就必須要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 工藝過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析有兩種方法：一是對(duì)不同的工藝過(guò)程進(jìn)行成本的分析和評(píng)比，二是按相對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行宏觀比較。 經(jīng)濟(jì)性是機(jī)械產(chǎn)品的重要指標(biāo)之一，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的加工制造，應(yīng)始終貫徹經(jīng)濟(jì)性原則。 投資回收期計(jì)算 按動(dòng)態(tài)投資回收計(jì)算： 公式 = 該鏜床初步定價(jià)為=20萬(wàn)元，預(yù)期年凈收益為=5萬(wàn)元，貼現(xiàn)率=12%。 由表7.1-3（文獻(xiàn)2），=12%，且=20/5=4 有（A/P，12%，5）=3.805〈；（A/P，12%，6）=4.1117〉 可見(jiàn)，=5 所以 =5+0.64 =5.64 年 經(jīng)過(guò)5.64年，能收回投資。 第8章 綠色制造技術(shù) 機(jī)械制造業(yè)為社會(huì)生產(chǎn)機(jī)器的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢液、廢氣、固體廢氣物等污染。隨著全社會(huì)保健意識(shí)的增長(zhǎng)，企業(yè)家和技術(shù)人員也都意識(shí)到，若在延伸用這種粗放式的機(jī)械制造模式，將不利于整個(gè)行業(yè)和社會(huì)的可持續(xù)法展，因此急需探索符合環(huán)保要求的節(jié)能、降耗、少污染的綠色機(jī)械制造模式，采取相應(yīng)的綠色模式，適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求。綠色制造是龐大的系統(tǒng)工程是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的制造技術(shù)。它著眼在產(chǎn)品的制造過(guò)程中，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益共同提高的制造模式。 目前機(jī)械制造工業(yè)存在的主要問(wèn)題有： （1）廢舊或閑置設(shè)備回收和再利用率較低； （2）能源和原材料的浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重； （3）環(huán)境保護(hù)意識(shí)在機(jī)制工業(yè)廠家頭腦中還比較淡薄尤其是一些中小企業(yè)對(duì)環(huán)境的污染還比較嚴(yán)重； （4）產(chǎn)品的回收利用率很低。 近幾年開(kāi)始開(kāi)發(fā)的綠色制造，正是針對(duì)以上這些現(xiàn)象，提出綜合考慮環(huán)境因素和資源利用效率的現(xiàn)代制造模式。傳統(tǒng)制造和綠色制造的最大區(qū)別就是傳統(tǒng)制造只是根據(jù)市場(chǎng)信息設(shè)計(jì)生產(chǎn)和銷售產(chǎn)品，而其余就考慮得較少。綠色制造則通過(guò)綠色生產(chǎn)過(guò)程（綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理）生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過(guò)綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，同時(shí)原材料和能源的利用效率能達(dá)到最高。目前已經(jīng)頒布的 ISO9000系列國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和ISO14000國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)更為綠色制造提供了廣闊的應(yīng)用空間。 一、低物耗的綠色制造技術(shù) 原材料（尤其是一些不可再生的金屬材料）大量消耗，將不利于全社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，因此，機(jī)械工業(yè)應(yīng)積極推廣資源消耗少的綠色技術(shù)，也就是在機(jī)械制造中，優(yōu)化工藝方案，采用先進(jìn)的加工技術(shù)，可采取以下綠色工藝技術(shù)。 1、綠色材料：綠色設(shè)計(jì)與制造所選擇的材料既要有良好的適用性能，又要與環(huán)境有較好的協(xié)調(diào)性。為此，可改善機(jī)械產(chǎn)品的功能，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少所用材料的種類；選用易加工的材料，低耗能、少污染的材料，可回收再利用的材料。 2、少無(wú)切削：隨著新技術(shù)、新工藝的發(fā)展、精鑄、冷擠壓等成型技術(shù)和工程塑料在機(jī)械制造中的應(yīng)用日趨成熟，從近似成形向凈成形仿形發(fā)展。有些成形件不需要機(jī)械加工，就可直接使用，不僅可以節(jié)約毛坯制造時(shí)的能耗、物耗，也大大減少了產(chǎn)品的制造周期和生產(chǎn)費(fèi)用。 3、節(jié)水制造技術(shù)：水是寶貴的資源在機(jī)械制造中起著重要作用。但由于我國(guó)北方缺水，從綠色可持續(xù)發(fā)展的角度，應(yīng)積極探討節(jié)水制造的新工藝。干式切削就是一例，它可消除在機(jī)加工時(shí)使用切削液所帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)，是理性的機(jī)械加工綠色工藝。它的應(yīng)用不局限于鑄鐵的干銑削，也可擴(kuò)展到機(jī)加工的其它方面，但要有其特定的邊界條件，如要求刀具具有較高的耐熱性、耐磨性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，機(jī)床則要求高速切削，有冷風(fēng)、吸塵等裝置。 4、減少加工余量：若機(jī)件的毛坯粗糙，機(jī)加工余量較大，不僅消耗較多的原材料，而且生產(chǎn)效率低下。因此，有條件的地區(qū)可組織專業(yè)化毛坯制造，提高毛坯精度；另一方面，采用先進(jìn)的制造技術(shù)，如高速切削，隨著切削速度的提高，則切削力下降，且加工時(shí)間短，工件變形小，以保證加工質(zhì)量 5、新型刀具材料：減少刀具，尤其是復(fù)雜、貴重刀具材料的磨耗是降低材料消耗的另一重要途徑，對(duì)此可采用新型刀具材料，發(fā)展涂層刀具。 6、回收利用：綠色設(shè)計(jì)與制造，非?？粗貦C(jī)械產(chǎn)品廢棄后回收利用，它使傳統(tǒng)的物料運(yùn)行模式從開(kāi)放式變?yōu)椴糠珠]環(huán)式。 二、低能耗的綠色制造技術(shù) 機(jī)械制造企業(yè)在生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備時(shí)，需要大量鋼鐵、電力、煤炭和有色金屬等資源，隨著地球上礦物資源的減少和近期國(guó)際市場(chǎng)石油的不斷波動(dòng)，節(jié)能降耗已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，對(duì)此可采取以下綠色技術(shù)。 1、技術(shù)節(jié)能：加強(qiáng)技術(shù)改造，提高能源利用率，如采用節(jié)能型電機(jī)、風(fēng)扇，淘汰能耗大的老式設(shè)備。 2、工藝節(jié)能：改變?cè)瓉?lái)能耗大的機(jī)械加工工藝，采用先進(jìn)的節(jié)能新工藝和綠色新工裝。 3、管理節(jié)能：加強(qiáng)能源管理及時(shí)調(diào)整設(shè)備負(fù)荷，消除滴、漏、跑、冒等浪費(fèi)現(xiàn)象，避免設(shè)備空車運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)期處于待電狀態(tài)。 4、適度利用新能源：可再生利用、無(wú)污染的新能源是能源發(fā)展的一個(gè)重要方向。如把太陽(yáng)能聚焦，可以得到利用輻射加工的高能量光速。太陽(yáng)能、天然氣、風(fēng)扇、地?zé)崮艿刃滦蜐崈舻哪茉催€有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。 5、綠色設(shè)備：機(jī)械制造裝備將向著低能耗，與環(huán)境相協(xié)調(diào)的綠色設(shè)備方向發(fā)展，現(xiàn)在已出現(xiàn)了干式切削加工機(jī)床、強(qiáng)冷風(fēng)磨削機(jī)床等。綠色化設(shè)備減少了機(jī)床材料的用量，優(yōu)化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床性能，不使用對(duì)人和生產(chǎn)環(huán)境有害的工作介質(zhì)。 三、廢棄物少的綠色制造技術(shù) 機(jī)械制造目前多是采用材料去除的加工方式，產(chǎn)生大量的切屑、廢品等廢棄物，既浪費(fèi)了資源，有污染了環(huán)境，對(duì)此可采取以下綠色技術(shù)。 　 1、切削液的回收再利用：已使用過(guò)的廢乳化液中，一般含油，此外還含有S,P等化學(xué)添加劑，如直接排放或燃燒，則將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，綠色制造對(duì)切削液的使用、回收利用或再生非常重視。 　 2、磨屑二次資源利用：在磨削中，磨屑的處理有些困難，若采用干式磨削，磨削處理則較為方便，由于CBN砂輪的磨削比較高，磨屑中很少有砂輪的微粒，磨屑純度很高，可通過(guò)一定的裝置，搜集被加工材料的磨粒，作二次資源利用。 一臺(tái)機(jī)器的全生命周期要經(jīng)歷設(shè)計(jì)、毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配、包裝、使用和維修、報(bào)廢回收等階段，每一個(gè)階段都與環(huán)境保護(hù)緊密相連，都有可能造成環(huán)境污染。 結(jié) 論 時(shí)光如水，畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成代表大學(xué)生活的即將結(jié)束，同時(shí)也是對(duì)我四年學(xué)業(yè)的綜合檢驗(yàn)。本次我設(shè)計(jì)的是T611鏜床主軸箱傳動(dòng)及后立柱。鏜床通常用于加工尺寸較大，要求精度較高的孔，如各種箱體、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等。 對(duì)于一臺(tái)機(jī)床來(lái)講，主軸箱是其最重要的部件，它關(guān)系到傳遞各種轉(zhuǎn)速，扭矩。而再設(shè)計(jì)它的傳動(dòng)系統(tǒng)，目的主要有：提高其工作效率、減少各種損耗、降低成本、減小噪音。盡管目前數(shù)控機(jī)床大量的使用，效率也大大高于普通機(jī)床，但價(jià)格相對(duì)便宜的普通機(jī)床還是有其廣闊的市場(chǎng)，如何提高競(jìng)爭(zhēng)就只能在提高工作效率和降低成本上做文章。因此就有必要不斷地對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)。 在近三個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)的每個(gè)過(guò)程，我都嚴(yán)格按照國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制圖和設(shè)計(jì)。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)自己很多方面的不足，只有通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，通過(guò)設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，再設(shè)計(jì)，才能最終設(shè)計(jì)出滿意的產(chǎn)品。 幾個(gè)月的設(shè)計(jì)，最大的收獲是對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的研發(fā)有了很高的認(rèn)識(shí)以及極大的鍛煉了自己的自主設(shè)計(jì)能力，為以后步入工作崗位打下了很好的基礎(chǔ)。 由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免會(huì)存在不合理之處，還請(qǐng)各位老師指出，深表謝意。 致 謝 感謝馬老師在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)我的幫助和支持，正是因?yàn)橛辛笋R老師的指導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才得一完成。同時(shí)也感謝胡老師和蘇老師在參考資料方面對(duì)我的幫助。 參考文獻(xiàn) 1.李洪。機(jī)械制造工藝金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)。東北工學(xué)院出版社。1989 2.李洪。實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)。遼寧科學(xué)技術(shù)出版社。1999 3.成大先。機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?；瘜W(xué)工業(yè)出版社。2002 4.陳宏鈞。鏜工操作技能手冊(cè)。機(jī)械工業(yè)出版社。2004 5.劉維民、夏延秋、付興國(guó)。齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑材料。化學(xué)工業(yè)出版社。2005 6.齒輪手冊(cè)編委會(huì)。齒輪手冊(cè)。機(jī)械工業(yè)出版社。2001 7.張展。減速器設(shè)計(jì)選用手冊(cè)。上海科學(xué)技術(shù)出版社。2002 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Richard P。Groover，Mitchell Weiss，Roger N﹒Nagel，and Nicholas G﹒Odrey，Industrial Robotics，Technology，Programming，and Applications，Mcgraw — Hill Book company ，1989 附錄 1 NOVEL METHOD OF REALIZING THE OPTIMAL TRANSMISSION OF THE CRANK-AND-ROCKER MECHANISM DESIGN Abstract: A novel method of realizing the optimal transmission of the crank-and-rocker mechanism is presented. The optimal combination design is made by finding the related optimal transmission parameters. The diagram of the optimal transmission is drawn. In the diagram, the relation among minimum transmission angle, the coefficient of travel speed variation, the oscillating angle of the rocker and the length of the bars is shown, concisely, conveniently and directly. The method possesses the main characteristic. That it is to achieve the optimal transmission parameters under the transmission angle by directly choosing in the diagram, according to the given requirements. The characteristics of the mechanical transmission can be improved to gain the optimal transmission effect by the method. Especially, the method is simple and convenient in practical use. Keywords：Crank-and-rocker mechanism, Optimal transmission angle, Coefficient of travel speed variation INTRODUCTION By conventional method of the crank-and-rocker design, it is very difficult to realize the optimal combination between the various parameters for optimal transmission. The figure-table design method introduced in this paper can help achieve this goal. With given conditions, we can, by only consulting the designing figures and tables, get the relations between every parameter and another of the designed crank-and-rocker mechanism. Thus the optimal transmission can be realized. The concerned designing theory and method, as well as the real cases of its application will be introduced later respectively. 1 ESTABLISHMENT OF DIAGRAM FOR OPTIMAL TRANSMISSION DESIGN It is always one of the most important indexes that designers pursue to improve the efficiency and property of the transmission. The crank-and-rocker mechanism is widely used in the mechanical transmission. How to improve work ability and reduce unnecessary power losses is directly related to the coefficient of travel speed variation, the oscillating angle of the rocker and the ratio of the crank and rocker. The reasonable combination of these parameters takes an important effect on the efficiency and property of the mechanism, which mainly indicates in the evaluation of the minimum transmission angle. The aim realizing the optimal transmission of the mechanism is how to find the maximum of the minimum transmission angle. The design parameters are reasonably combined by the method of lessening constraints gradually and optimizing separately. Consequently, the complete constraint field realizing the optimal transmission is established. The following steps are taken in the usual design method. Firstly, the initial values of the length of rocker and the oscillating angle of rocker are given. Then the value of the coefficient of travel speed variation is chosen in the permitted range. Meanwhile, the coordinate of the fixed hinge of crank possibly realized is calculated corresponding to value . 1.1 Length of bars of crank and rocker mechanism As shown in Fig.1, left arc is the permitted field of point . The coordinates of point are chosen by small step from point to point . The coordinates of point are (1) (2) where , the step, is increased by small increment within range(0,). If the smaller the chosen step is, the higher the computational precision will be. is the radius of the design circle. is the distance from to . (3) Calculating the length of arc and , the length of the bars of the mechanism corresponding to point is obtained[1,2]. 1.2 Minimum transmission angle Minimum transmission angle (see Fig.2) is determined by the equations[3] (4) (5) (6) where ——Length of crank(mm) ——Length of connecting bar(mm) ——Length of rocker(mm) ——Length of machine frame(mm) Firstly, we choose minimum comparing with . And then we record all values of greater than or equal to and choose the maximum of them. Secondly, we find the maximum of corresponding to any oscillating angle which