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摘 要
應(yīng)用組合機(jī)床加工大批量零件，快捷高效，生產(chǎn)效率高是機(jī)械加工的發(fā)展方向。本次設(shè)計(jì)任務(wù)是針對(duì)減速箱體零件數(shù)控加工時(shí)專用的移動(dòng)交換式工作臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)任務(wù)是針對(duì)利用專用三面鉆床減速箱體三面鉆孔時(shí)所對(duì)應(yīng)的專用機(jī)床夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，以及對(duì)工件輸送所用的移動(dòng)交換式APC系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
在工藝制定過(guò)程中，通過(guò)對(duì)該零件加工特點(diǎn)的分析確定夾具的特性及特點(diǎn)，確定三面鉆模的定位方式以及與之相配套的氣壓傳送鉸鏈夾緊方式和特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)APC系統(tǒng)時(shí)，考慮到傳動(dòng)系統(tǒng)以及位置定位系統(tǒng)，工作臺(tái)進(jìn)入鉆床工作位置利用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)滾子鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，工作臺(tái)的精確定位利用圓柱銷定位，并利用PLC編程以達(dá)到實(shí)現(xiàn)APC的功能。
關(guān)鍵詞：三面鉆床 氣壓傳動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)
Abstract
Application portfolio processing machine parts in large quantities, fast efficient, high-productivity machining is the direction of development. The task is to design components for deceleration box at the NC for the mobile switching-table design, according to the design requirements, the design task is dedicated for use of three drilling slowdown box on three sides by drilling machine for the corresponding fixture design, and the parts used in mobile carrier switched APC system design.
In the course of the development process, through the processing parts of the characteristics of the fixture determine the characteristics and features, identified three drilling mode, and the way the position of supporting the hinge clamping pressure transmission modes and features, while APC in the design of the system, taking into account the transmission system and the location positioning system, table into the drilling work location using stepper motor driven roller chain drive to achieve, table of the precise positioning of cylindrical pin location and use of PLC programming to achieve the realization of the function of APC.
Key Words: pneumatic drill three stepper motor drive
目 錄
緒論 1
一 設(shè)計(jì)題目 1
二 課題研究的目的與意義 1
第一章 減速箱體零件工藝技術(shù)分析 3
1.1主要平面的形狀精度和表面粗糙度 3
1.2孔的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度 3
1.3主要孔和平面相互位置精度 4
第二章 工藝方案擬定 5
2.1、減速箱體零件工藝技術(shù)分析 5
2.2、移動(dòng)交換式APC系統(tǒng)工藝特性分析設(shè)計(jì) 7
第三章 夾具設(shè)計(jì) 8
3.1、定位方式設(shè)計(jì) 8
3.2、夾緊裝置設(shè)計(jì) 9
3.3、鉆套位置設(shè)計(jì) 12
第四章 工作臺(tái)設(shè)計(jì) 12
4.1 導(dǎo)軌的作用和設(shè)計(jì)要求 12
4.2 工作臺(tái)導(dǎo)軌截面形式的選擇 13
4.3 夾緊力選擇 15
4.4 電機(jī)選擇 18
4.5 導(dǎo)軌傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì) 18
4.6 傳遞齒輪設(shè)計(jì) 21
4.6.1 設(shè)計(jì)參數(shù) 21
4.6.2 布置與結(jié)構(gòu) 21
第五章 T傳送設(shè)計(jì) 22
5.1 T導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 22
5.2 T傳動(dòng)設(shè)計(jì) 22
5.2.1 求工作力F 22
5.2.2 傳遞功率 23
5.2.3 求修正功率 23
5.2.4 確定節(jié)距P 23
5.2.5 確定鏈節(jié)數(shù) 23
5.2.6鏈輪設(shè)計(jì) 24
5.2.7 鏈輪主傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 24
5.2.8 從動(dòng)鏈輪傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 26
5.2.9軸承選定 26
5.2.10傳動(dòng)電機(jī)選擇 26
5.2.11 V帶選擇 27
5.2.12 張緊裝置布置 27
第六章 總結(jié) 28
第七章 參考文獻(xiàn) 29
第八章 致謝 30
附錄 總體布局圖示意圖 31
II
緒論
一 設(shè)計(jì)題目
減速器箱體專用機(jī)床夾具及移動(dòng)式交換工作臺(tái)設(shè)計(jì)
二 課題研究的目的與意義
本課題針對(duì)臥式機(jī)床三面鉆孔設(shè)計(jì)機(jī)床夾具，設(shè)計(jì)減速器箱體零件數(shù)控加工時(shí)專用的移動(dòng)式交換工作臺(tái)。
變速器箱體在整個(gè)減速器總成中的作用是起支撐和連接的作用的，它把各個(gè)零件連接起來(lái)，支撐傳動(dòng)軸，保證各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的正確安裝。變速器箱體的加工質(zhì)量的優(yōu)劣，將直接影響到軸和齒輪等零件位置的準(zhǔn)確性，也為將會(huì)影響減速器的壽命和性能。
變速器箱體是典型的箱體類零件，其結(jié)構(gòu)和形狀復(fù)雜，壁薄，外部為了增加其強(qiáng)度加有很多加強(qiáng)筋。有精度較高的多個(gè)平面、軸承孔，螺孔 等需要加工，因?yàn)閯偠容^差，切削中受熱大，易產(chǎn)生震動(dòng)和變形。
本課題研究的是對(duì)減速箱體零件數(shù)控加工時(shí)專用的移動(dòng)式交換工作臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于變速箱體上多加工面以及加工孔，所以加工方法的選擇直接影響加工效率，而機(jī)床夾具和工作臺(tái)的性能又會(huì)直接影響到機(jī)械加工的復(fù)雜程度和加工工序數(shù)和工步數(shù)，從而會(huì)影響到變速箱體的性能和機(jī)加工效率。因而，本課題的研究無(wú)論是對(duì)變速箱生產(chǎn)工廠，還是對(duì)變速箱使用機(jī)械都具有非常重要的意義。
第一章 減速箱體零件工藝技術(shù)分析
箱體主要是由平面和孔組成，這也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱體加工的一般規(guī)律。因?yàn)橹饕矫媸窍潴w往機(jī)器上的裝配基準(zhǔn)，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，從而消除因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。
先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣，可為孔的加工提供穩(wěn)定可靠的定位基準(zhǔn)，并且加工平面時(shí)切去了鑄件的硬皮和凹凸不平，對(duì)后序孔的加工有利，可減少鉆頭引偏和崩刃現(xiàn)象，對(duì)刀調(diào)整也比較方便。
1.1主要平面的形狀精度和表面粗糙度
箱體的主要平面是裝配基準(zhǔn)，并且往往是加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，所以，應(yīng)有較高的平面度和較小的表面粗糙度值，否則，直接影響箱體加工時(shí)的定位精度，影響箱體與機(jī)座總裝時(shí)的接觸剛度和相互位置精度。
一般箱體主要平面的平面度在0.1～0.03mm，表面粗糙度Ra2.5~0.63μm，各主要平面對(duì)裝配基準(zhǔn)面垂直度為0.1/300。
1.2孔的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度
箱體上的軸承支承孔本身的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度都要求較高，否則，將影響軸承與箱體孔的配合精度，使軸的回轉(zhuǎn)精度下降，也易使傳動(dòng)件（如齒輪）產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。一般機(jī)床主軸箱的主軸支承孔的尺寸精度為IT6，圓度、圓柱度公差不超過(guò)孔徑公差的一半，表面粗糙度值為Ra0.63～0.32μm。其余支承孔尺寸精度為IT7～I(xiàn)T6，表面粗糙度值為Ra2.5～0.63μm。
1.3主要孔和平面相互位置精度
同一軸線的孔應(yīng)有一定的同軸度要求，各支承孔之間也應(yīng)有一定的孔距尺寸精度及平行度要求，否則，不僅裝配有困難，而且使軸的運(yùn)轉(zhuǎn)情況惡化，溫度升高，軸承磨損加劇，齒輪嚙合精度下降，引起振動(dòng)和噪聲，影響齒輪壽命。
支承孔之間的孔距公差為0.12～0.05mm，平行度公差應(yīng)小于孔距公差，一般在全長(zhǎng)取0.1~0.04mm。同一軸線上孔的同軸度公差一般為0.04～0.01mm。支承孔與主要平面的平行度公差為0.1~0.05mm。主要平面間及主要平面對(duì)支承孔之間垂直度公差為0.1～0.04mm。
本設(shè)計(jì)的工序即為利用三面鉆孔對(duì)零件表面鉆孔并攻絲。
第二章 工藝方案擬定
2.1、減速箱體零件工藝技術(shù)分析
零件圖如圖2－1所示
圖2－1零件圖
根據(jù)零件圖上面所標(biāo)注的需加工表面，設(shè)計(jì)安排零件的加工工序，繪制零件的工序表
表2－1 減速箱體零件工序表
序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
表面粗糙度
加工方法
機(jī)床及其型號(hào)
1
銑箱體下側(cè)面
6.3
銑
2
銑箱體上側(cè)面
6.3
銑
3
鏜上表面孔內(nèi)表面
3.2
鏜
4
鏜下表面孔內(nèi)表面
3.2
鏜
5
銑前孔端面
6.3
銑
6
銑后端面
6.3
銑
7
鏜前孔內(nèi)表面
3.2
鏜
8
鏜后孔內(nèi)表面
3.2
鏜
9
銑上表面兩孔锪平臺(tái)
6.3
銑
10
銑后孔锪平臺(tái)
6.3
銑
11
三面鉆孔、攻絲
鉆上表面6XM12、6XM6，前面4XM6后面6XM6螺紋孔并攻絲
3.2
鉆
專用組合鉆床
12
鉆上表面锪平臺(tái)螺紋孔、攻絲
鉆上表面锪平臺(tái)8XM6螺紋孔并攻絲
3.2
鉆
專用組合鉆床
13
鉆下表面螺紋孔、攻絲
鉆下表面8XM6
4XM8螺紋孔并攻絲
3.2
鉆
專用組合鉆床
14
鉆后孔锪平臺(tái)螺紋孔、攻絲
鉆后孔锪平臺(tái)4XM6螺紋孔并攻絲
3.2
鉆
專用組合鉆床
本設(shè)計(jì)所對(duì)應(yīng)的工序?yàn)? 工序11利用三面鉆床對(duì)零件上表面6XM12、6XM6，前面4XM6后面6XM6螺紋孔并攻絲
2.2、移動(dòng)交換式APC系統(tǒng)工藝特性分析設(shè)計(jì)
圖2－2 移動(dòng)式工作臺(tái)示意圖
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采取移動(dòng)交換式工作臺(tái)，采用采取移動(dòng)交換式工作臺(tái)可以提高加工效率，減少人工裝夾工件次數(shù)，減少裝夾誤差，減少裝夾時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。如圖2－2所示交換式工作臺(tái)示意圖，工件和夾具體裝在工作臺(tái)上順著T型導(dǎo)軌移動(dòng)，當(dāng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到導(dǎo)軌2左端時(shí)，伺服系統(tǒng)控制工作臺(tái)支座停止運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)脫離工作臺(tái)支座進(jìn)入導(dǎo)軌2，并運(yùn)動(dòng)到加工機(jī)床工作位置停止，然后機(jī)床開始對(duì)零件進(jìn)行加工，待加工完了之后，工作臺(tái)便攜帶加工零件沿導(dǎo)軌2向左返回，進(jìn)入導(dǎo)軌1上的工作臺(tái)支座后由工作臺(tái)支座帶著繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)進(jìn)入下一道工序。同時(shí)下一個(gè)待加工零件也沿導(dǎo)軌1運(yùn)至導(dǎo)軌2左端，并進(jìn)入導(dǎo)軌2進(jìn)行加工。
第三章 夾具設(shè)計(jì)
3.1、定位方式設(shè)計(jì)
如圖3－1所示定位基準(zhǔn)選擇圖，零件定位基準(zhǔn)選擇下側(cè)平面，下側(cè)圓柱孔內(nèi)側(cè)面和下側(cè)小圓柱孔內(nèi)側(cè)面。其中，下側(cè)平面用夾具體平面定位，可限制一個(gè)z方向移動(dòng)自由度和繞x軸、y軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)自由度，共限制三個(gè)自由度；下側(cè)圓柱孔內(nèi)側(cè)面用短圓柱銷定位，可限制x軸方向和y軸方向移動(dòng)兩個(gè)自由；下側(cè)小圓柱孔內(nèi)側(cè)面用一個(gè)削邊銷定位，限制繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。從而零件的六個(gè)自由度全部被限定。
圖3－1 零件定位基準(zhǔn)
3.2、夾緊裝置設(shè)計(jì)
如圖3－2所示的零件夾緊位置圖，圖中標(biāo)的位置即為夾緊位置。夾緊力方向應(yīng)朝向定位元件，并使所需的夾緊力最小．確定夾緊力作用點(diǎn)的位置時(shí)應(yīng)不破壞定位．夾緊力作用點(diǎn)的位置應(yīng)盡可能靠近加工部位，以減小切削力繞夾緊力作用點(diǎn)的力矩，防止工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)或震動(dòng)．應(yīng)保證夾緊變形不影響加工精度．夾緊力作用點(diǎn)數(shù)目應(yīng)使工件在整個(gè)接觸面上受力均勻，接觸變形小。夾緊位置放在圖示位置可較合適的實(shí)現(xiàn)零件的夾緊和定位。并且作用點(diǎn)在靠近立壁的位置，工件在該位置強(qiáng)度大，不會(huì)產(chǎn)生較大影響。
圖3－2 零件夾緊位置
夾緊裝置采取鉸鏈機(jī)構(gòu)，夾緊力源為氣缸驅(qū)動(dòng)力，其形式簡(jiǎn)圖如圖3－3所示，ABO為壓緊用壓板，AC為連桿，D點(diǎn)為氣缸作用點(diǎn)，DC為氣缸行程，B點(diǎn)為夾緊作用點(diǎn)，當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)，在氣缸的作用下，通過(guò)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，氣缸作用力時(shí)壓板在B點(diǎn)對(duì)工件產(chǎn)生壓緊作用力，即夾緊力，實(shí)現(xiàn)工件的夾緊。
根據(jù)夾具設(shè)計(jì)方案，對(duì)夾具體及其他相關(guān)聯(lián)機(jī)構(gòu)三維建模，其中夾緊氣缸選取國(guó)產(chǎn)QGJ系列夾緊氣缸，行程為50mm，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下
缸徑/mm: φ63
最大行程/mm: 50
工作壓力/MPa: 0.05～1.0
使用溫度范圍/℃: -5～60
工作介質(zhì): 空氣
計(jì)算夾緊力
以工作壓力P＝0.5MPa計(jì)算
圖3－3 夾緊裝置簡(jiǎn)圖
由夾具三維模型得，，若以Ｏ為參考原點(diǎn)，則其余各點(diǎn)坐標(biāo)O(0,0)、A(-27.982,91.5)、B(72.5,125.5)、C(-117.425,11.5)D(-167.425,11.5)。由力矩平衡得，即
總夾緊力
由于本工序內(nèi)容為鉆孔攻絲，所需所需夾緊力較小，因而該夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力足夠工作要求。
3.3、鉆套位置設(shè)計(jì)
鉆套為導(dǎo)向件，其作用是導(dǎo)引鉆頭進(jìn)給方向。
針對(duì)本工序加工特點(diǎn)，分析鉆套布置位置和方式。由于本工序?yàn)槿驺@孔，本工序加工面為三個(gè)面，分別位于工作臺(tái)的左右聯(lián)測(cè)和上方三個(gè)位置。需要在左側(cè)裝4個(gè)d6的鉆套、右側(cè)裝6個(gè)d6的鉆套，上方裝6個(gè)d6鉆套6個(gè)d12鉆套共12個(gè)鉆套，在左側(cè)、右側(cè)和上方三個(gè)位置需安裝三個(gè)鉆模板以便固定三套鉆模套組。考慮到工件的裝卸方便和鉆套的精確定位，在左右兩側(cè)的兩個(gè)鉆模板采用固定式布置，上方鉆模板采取隨動(dòng)式布置，即左右兩側(cè)鉆模板用螺釘固定在夾具體上，上方鉆模板利用四根導(dǎo)向軸連接在動(dòng)力頭上。
第四章 工作臺(tái)設(shè)計(jì)
4.1 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. 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。 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。
4.2 工作臺(tái)導(dǎo)軌截面形式的選擇
可選導(dǎo)軌截面形式有：
1）、矩形導(dǎo)軌；2）、雙三角形導(dǎo)軌；3）、矩形和三角形（V－平）導(dǎo)軌。
三種導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分別為：
截面形狀
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
矩形導(dǎo)軌
1、承載能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
2、側(cè)導(dǎo)想面用鑲條調(diào)整間隙，接觸剛度低，而且必須留有間隙降低了導(dǎo)向精度；
3、寬式組合導(dǎo)向面之間距離大，熱膨脹時(shí)變形量大，要求間隙大，導(dǎo)向精度和導(dǎo)向性能不好；
4、用兩條導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)面導(dǎo)向，當(dāng)傳動(dòng)件位于中心線上時(shí)，可減小牽引力引起的運(yùn)動(dòng)部件偏轉(zhuǎn)，提高導(dǎo)向精度。
雙三角形導(dǎo)軌
1、不需鑲條調(diào)整間隙，接觸剛度好，導(dǎo)向面間無(wú)間隙，導(dǎo)向精度高；
2、磨損后相對(duì)位置變化小，對(duì)機(jī)床精度影響小；
3、對(duì)溫度變化較敏感，熱變形會(huì)引起導(dǎo)軌面接觸不良，降低導(dǎo)向精度；
4、不能承受大的側(cè)向力；
5、工藝性能差，制造困難。
矩形和三角形（V－平）導(dǎo)軌
1、不需鑲條調(diào)整間隙，導(dǎo)向精度好；
2、加工裝配比較方便；
3、兩條導(dǎo)軌磨損不同，對(duì)位置精度有影響；
4、溫度變化不會(huì)改變導(dǎo)軌面接觸情況，但熱變形會(huì)引起移動(dòng)部件水平偏移；
5、凹三角形導(dǎo)軌的動(dòng)壓浮升量比矩形導(dǎo)軌大，會(huì)引起移動(dòng)部件偏移。
比較三種導(dǎo)軌的優(yōu)缺點(diǎn)可看出，導(dǎo)軌截面形狀3矩形和三角形（V－平）導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌具有矩形導(dǎo)軌和雙三角形導(dǎo)軌優(yōu)點(diǎn)，是目前廣泛應(yīng)用于車床、磨床、龍門刨床、龍門銑床、坐標(biāo)鏜床床身導(dǎo)軌等機(jī)械上的導(dǎo)軌形式。因而工作臺(tái)導(dǎo)軌采取這種形式較為合適。
4.3 夾緊力選擇
A氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)
1） 以空氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易，用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動(dòng)相比不必設(shè)置回收的油箱和管道。
2） 因空氣的粘度很?。s為液壓油動(dòng)力粘度的萬(wàn)分之一），其損失也很小，所以便于集中供氣、遠(yuǎn)距離輸送。外泄漏不會(huì)像液壓傳動(dòng)那樣嚴(yán)重污染環(huán)境。
3）與液壓傳動(dòng)相比，氣壓傳動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快、維護(hù)簡(jiǎn)單、工作介質(zhì)清潔，不存在介質(zhì)變質(zhì)等問(wèn)題。
4）工作環(huán)境適應(yīng)性好，特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境中，比液壓、電子、電氣控制優(yōu)越。
5）成本低，過(guò)載能自動(dòng)保護(hù)。
氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)
1） 由于空氣具有可壓縮性，因此工作速度穩(wěn)定性稍差。但采用氣液聯(lián)動(dòng)裝置會(huì)得到較滿意的效果。
2） 因工作壓力低（一般為0.31.0MPa），又因結(jié)構(gòu)尺寸不宜過(guò)大，總輸出力不宜大于10～40kN。
3） 噪聲較大，在高速排氣時(shí)要加消聲器。
4） 氣動(dòng)裝置中的氣信號(hào)傳遞速度在聲速以內(nèi)比電子及光速慢，因此，氣動(dòng)控制系統(tǒng)不宜用于元件級(jí)數(shù)過(guò)多的復(fù)雜回路。
B 液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)
1） 傳動(dòng)平穩(wěn) 在液壓傳動(dòng)裝置中，由于油液的壓縮量非常小，在通常壓力下可以認(rèn)為不可壓縮，依靠油液的連續(xù)流動(dòng)進(jìn)行傳動(dòng)。油液有吸振能力，在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，故不像機(jī)械機(jī)構(gòu)因加工和裝配誤差會(huì)引起振動(dòng)扣撞擊，使傳動(dòng)十分平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向；因此它廣泛地應(yīng)用在要求傳動(dòng)平穩(wěn)的機(jī)械上，例如磨床幾乎全都采用了液壓傳動(dòng)。
2） 質(zhì)量輕體積小 液壓傳動(dòng)與機(jī)械、電力等傳動(dòng)方式相比，在輸出同樣功率的條件下，體積和質(zhì)量可以減少很多，因此慣性小、動(dòng)作靈敏；這對(duì)液壓仿形、液壓自動(dòng)控制和要求減輕質(zhì)量的機(jī)器來(lái)說(shuō)，是特別重要的。例如我國(guó)生產(chǎn)的1m3挖掘機(jī)在采用液壓傳動(dòng)后，比采用機(jī)械傳動(dòng)時(shí)的質(zhì)量減輕了1t。
3） 承載能力大 液壓傳動(dòng)易于獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，因此廣泛用于壓制機(jī)、隧道掘進(jìn)機(jī)、萬(wàn)噸輪船操舵機(jī)和萬(wàn)噸水壓機(jī)等。
4） 容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速 在液壓傳動(dòng)中，調(diào)節(jié)液體的流量就可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)凋速，并且凋速范圍很大，可達(dá)2000：1，很容易獲得極低的速度。
5） 易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù) 液壓系統(tǒng)中采取了很多安全保護(hù)措施，能夠自動(dòng)防止過(guò)載，避免發(fā)生事故。
6） 液壓元件能夠自動(dòng)潤(rùn)滑 由于采用液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動(dòng)裝置能自動(dòng)潤(rùn)滑，因此元件的使用壽命較長(zhǎng)。
7） 容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作 采用液壓傳動(dòng)能獲得各種復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)作，如仿形車床的液壓仿形刀架、數(shù)控銑床的液壓工作臺(tái)，可加工出不規(guī)則形狀的零件．
8） 簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu) 采用液壓傳動(dòng)可大大地簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而減少了機(jī)械零部件數(shù)目。
9） 便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 液壓系統(tǒng)中，液體的壓力、流量和方向是非常容易控制的，再加上電氣裝置的配合，很容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。目前，液壓傳動(dòng)在組合機(jī)床和自動(dòng)線上應(yīng)用得很普遍。
10） 便于實(shí)現(xiàn)“三化” 液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列比、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化．也易于設(shè)計(jì)和組織專業(yè)性大批量生產(chǎn)，從而可提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。
(2) 液壓傳動(dòng)缺點(diǎn)
1） 液壓元件制造精度要求高 由于元件的技術(shù)要求高和裝配比較困難，使用維護(hù)比較嚴(yán)格。
2） 實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)困難 液壓傳動(dòng)是以液壓油為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不可避免的要有泄漏，同時(shí)油液也不是絕對(duì)不可壓縮的。因此不宜應(yīng)用在在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。
3） 油液受溫度的影響 由于油的粘度隨溫度的改變而改變，故不宜在高溫或低溫的環(huán)境下工作。
4） 不適宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力 由于采用油管傳輸壓力油，壓力損失較大，故不宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力。
5） 油液中混入空氣易影響工作性能 油液中混入空氣后，容易引起爬行、振動(dòng)和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響。
6） 油液容易污染 油液污染后，會(huì)影響系統(tǒng)工作的可靠性。
7） 發(fā)生故障不易檢查和排除。
C 氣-液傳動(dòng)
氣-液增壓夾緊綜合了氣動(dòng)加緊與液動(dòng)夾緊的優(yōu)點(diǎn)，部分客服了它們的缺點(diǎn)。
故，選擇氣-液傳動(dòng)為夾緊設(shè)置的最優(yōu)方案。
4.4 電機(jī)選擇
傳動(dòng)電機(jī)選擇步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)成本較低，且控制方便、定位精度高，同步運(yùn)行特性好。其參數(shù)如下
感應(yīng)子式永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)
型號(hào): 86BYG001 相數(shù): 4 電壓/V: 5
相電流/A: 1.9 步距角(°): 1.8 步進(jìn)角誤差(%): ±0.13
每轉(zhuǎn)步數(shù): 200 每相電阻/Ω: 2.75 每相電感/mH: －靜態(tài)轉(zhuǎn)矩/(N·m): 7.4×10^(-2)
4.5 導(dǎo)軌傳動(dòng)鏈設(shè)計(jì)
1） 求工作力F
工件、夾具體、工作臺(tái)及導(dǎo)軌總質(zhì)量：
導(dǎo)軌之間的最大靜摩擦系數(shù)，正常工作時(shí)動(dòng)摩擦系數(shù)
正常工作時(shí)鏈條所傳遞的力
鏈條可能傳遞的最大力
2） 傳遞功率
3） 考慮到工件在傳送導(dǎo)軌上應(yīng)快速運(yùn)動(dòng)，取鏈速υ=0.06m/s
則傳遞功率為P=Fυ=454x0.06w=27.24w=0.027Kw
取安全系數(shù)為5(設(shè)計(jì)分析以及制造控制有限)，則
3）求修正功率
，查相關(guān)圖表的，，故
4）確定節(jié)距P
選A型鏈，小鏈輪轉(zhuǎn)速約為50r/min，雙排鏈傳動(dòng)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖5－22選20A鏈，節(jié)距P＝31.75mm，排距
5）確定鏈節(jié)數(shù)
鏈張緊裝置
為了對(duì)鏈進(jìn)行張緊，將一個(gè)小鏈輪做成位置可調(diào)式，以便調(diào)整鏈輪位置，從而達(dá)到對(duì)鏈的張緊。
軸承選擇
由于鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是垂直放置，整體向下有一個(gè)重力作用，因而軸下端需用推力軸承支撐，軸上端安裝角接觸球軸承，以固定軸。
參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和軸的尺寸，選取軸承，參數(shù)如下：
大鏈輪軸承參數(shù)
上端軸承：?jiǎn)瘟薪墙佑|球軸承
軸承代號(hào)|70000C(AC，B)型: 7012 AC基本尺寸/mm|d: 60
基本尺寸/mm| D: 95基本尺寸/mm|B: 18
安裝尺寸/mm|da(min): 67安裝尺寸/mm| Da(max): 88
安裝尺寸/mm|ra(max): 1其他尺寸/mm|d2≈: 71.4
其他尺寸/mm| D2≈: 85.7其他尺寸/mm|a: 27.1
其他尺寸/mm|r(min): 1.1其他尺寸/mm|r1(min): 0.6
基本額定載荷/kN|Cr: 36.2基本額定載荷/kN|C0r: 31.5
極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|脂: 5600極限轉(zhuǎn)速/(r/min|油: 7500
重量/kg|W≈: 0.4
下端軸承：?jiǎn)蜗蛲屏η蜉S承
軸承代號(hào)|51000型: 51110基本尺寸/mm|d: 50
基本尺寸/mm| D: 70基本尺寸/mm|T: 14
安裝尺寸/mm|da(min): 62安裝尺寸/mm|Da(max): 58
安裝尺寸/mm|ra(max): 0.6其他尺寸/mm|d1(min): 52
其他尺寸/mm|D1(max): 70其他尺寸/mm|r(min): 0.6
基本額定載荷/kN|Ca: 27.2基本額定載荷/kN|C0a: 69.2
最小載荷常數(shù)|A: 0.027極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|脂: 3000
極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|油: 4300重量/kg|W≈: 0.15
小鏈輪軸承參數(shù)：
上端軸承：?jiǎn)瘟薪墙佑|球軸承
軸承代號(hào)|70000C(AC，B)型: 7008 AC基本尺寸/mm|d: 40
基本尺寸/mm| D: 68基本尺寸/mm|B: 15
安裝尺寸/mm|da(min): 46安裝尺寸/mm| Da(max): 62
安裝尺寸/mm|ra(max): 1其他尺寸/mm|d2≈: 48.8
其他尺寸/mm| D2≈: 59.2其他尺寸/mm|a: 20.1
其他尺寸/mm|r(min): 1其他尺寸/mm|r1(min): 0.3
基本額定載荷/kN|Cr: 19.0基本額定載荷/kN|C0r: 14.5
極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|脂: 8000極限轉(zhuǎn)速/(r/min|油: 11000
重量/kg|W≈: 0.18
下端軸承：?jiǎn)蜗蛲屏η蜉S承
軸承代號(hào)|51000型: 51106基本尺寸/mm|d: 30
基本尺寸/mm| D: 47基本尺寸/mm|T: 11
安裝尺寸/mm|da(min): 40安裝尺寸/mm|Da(max): 37
安裝尺寸/mm|ra(max): 0.6其他尺寸/mm|d1(min): 32
其他尺寸/mm|D1(max): 47其他尺寸/mm|r(min): 0.6
基本額定載荷/kN|Ca: 16.0基本額定載荷/kN|C0a: 34.2
最小載荷常數(shù)|A: 0.007極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|脂: 4000
極限轉(zhuǎn)速/(r/min)|油: 5600重量/kg|W≈: 0.062
4.6 傳遞齒輪設(shè)計(jì)
4.6.1 設(shè)計(jì)參數(shù)
傳遞功率 P=4.5(kW) 傳遞轉(zhuǎn)矩 T=29.43(N·m)
齒輪1轉(zhuǎn)速 n1=1460(r/min) 齒輪2轉(zhuǎn)速 n2=500(r/min)
傳動(dòng)比 i=2.92 原動(dòng)機(jī)載荷特性 SF=輕微振動(dòng)
工作機(jī)載荷特性 WF=均勻平穩(wěn) 預(yù)定壽命 H=10000(小時(shí))
4.6.2 布置與結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)形式 ConS=閉式 齒輪1布置形式 ConS1=懸臂布置
齒輪2布置形式 ConS2=對(duì)稱布置
第五章 T傳送設(shè)計(jì)
5.1 T導(dǎo)軌設(shè)計(jì)
1、導(dǎo)軌截面形狀選擇
由于T傳送對(duì)導(dǎo)軌傳動(dòng)導(dǎo)向精度要求不高，因而綜合考慮制造成本和安裝方便各方面因素，選取雙矩形導(dǎo)軌，矩形導(dǎo)軌有承載能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工裝配比較方便，制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，較適合本處傳動(dòng)。
2、導(dǎo)軌材料選擇
考慮到成本問(wèn)題，導(dǎo)軌材料選擇鑄鐵，鑄鐵導(dǎo)軌加工成本低，工藝性能好。
5.2 T傳動(dòng)設(shè)計(jì)
5.2.1 求工作力F
工件、夾具體、工作臺(tái)及導(dǎo)軌總質(zhì)量：
導(dǎo)軌之間的最大靜摩擦系數(shù)，正常工作時(shí)動(dòng)摩擦系數(shù)
正常工作時(shí)鏈條所傳遞的力
鏈條可能傳遞的最大力
5.2.2 傳遞功率
考慮到工件在傳送導(dǎo)軌上應(yīng)快速運(yùn)動(dòng)，取鏈速
則傳遞功率為
取安全系數(shù)為5，則
5.2.3 求修正功率
，查相關(guān)圖表的，，故
5.2.4 確定節(jié)距P
選A型鏈，小鏈輪轉(zhuǎn)速約為50r/min，三排鏈傳動(dòng)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖5－22選10A鏈，節(jié)距P＝15.875mm
排距
5.2.5 確定鏈節(jié)數(shù)
考慮到安裝問(wèn)題取
5.2.6鏈輪設(shè)計(jì)
鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)特點(diǎn)為鏈輪上有兩排齒，與鏈條的兩側(cè)排滾子相嚙合，滾子鏈的中間排與固定在T導(dǎo)軌連接在一起的齒條相嚙合，從而達(dá)到傳動(dòng)的目的。
鏈輪為雙排齒，排距，
分度圓直徑
齒根圓直徑為
齒頂圓直徑為
5.2.7 鏈輪主傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)
圖5－1 T傳動(dòng)軸受力簡(jiǎn)圖
忽略的影響，軸為彎扭組合變形，作彎距圖和扭距圖
圖5－2 T傳動(dòng)軸彎距圖
圖5－2 T傳動(dòng)軸扭距圖
，
軸材料選用45鋼正火
，取，故有
按第三強(qiáng)度理論，得
取
5.2.8 從動(dòng)鏈輪傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)
從東鏈輪軸上載荷很小，參照主動(dòng)鏈輪軸設(shè)計(jì)從動(dòng)鏈輪軸，一定會(huì)符合傳動(dòng)要求。
5.2.9軸承選定
主傳動(dòng)軸承，內(nèi)徑為35mm，選取單列角接觸球軸承，代號(hào)為7007AC。
從動(dòng)鏈輪軸承，考慮到從動(dòng)軸上有兩個(gè)從動(dòng)鏈輪，且兩個(gè)從動(dòng)輪得動(dòng)作不得相互影響，因此軸做成固定式，鏈輪裝在輪轂軸承上繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，即從動(dòng)軸承選用輪轂軸承。
5.2.10傳動(dòng)電機(jī)選擇
根據(jù)傳遞功率的要求以及控制方面的要求，Ｔ傳送驅(qū)動(dòng)電機(jī)選取步進(jìn)電機(jī)，其參數(shù)如下：
感應(yīng)子式永磁步進(jìn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)
型號(hào): 70BYG003 相數(shù): 4 電壓/V: 16
相電流/A: 1 步距角(°): 1.8/0.9 步進(jìn)角誤差(%): ±10
每轉(zhuǎn)步數(shù): 200/400 每相電阻/Ω: 8 每相電感/mH: －起動(dòng)頻率/pps: 500 運(yùn)行頻率/pps: 600
靜態(tài)轉(zhuǎn)矩/(N·m): 98×10^(-2) 定位轉(zhuǎn)矩/(N·m): 6.87×10^(-2)
5.2.11 V帶選擇
5.2.11.1 初始條件
傳動(dòng)功率P1為：1（KW） 主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1為：4500（r/min）
從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n2為：3000（r/min） 傳動(dòng)比i：1.5
5.2.11.2 選定帶型和基準(zhǔn)直徑
設(shè)計(jì)功率Pd:5kW 帶型:A型 小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1:56mm
小帶輪基準(zhǔn)直徑dd2:85mm
5.2.11.3 軸間距的確定
初定軸間距a0:400mm 所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld:990mm
實(shí)際軸間距a:384mm
5.2.11.4 額定功率及增量的確定
單跟V帶傳遞的額定功率P1:400kW
傳動(dòng)比i≠1的額定功率增量ΔP1:990kW
5.2.11.5 帶速、包角和V帶根數(shù)
帶速v:13m/s 小帶輪包角α:176° V帶的根數(shù)z :1
5.2.11.6 各項(xiàng)力的計(jì)算
V帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量m:400mg/m 單跟V帶的預(yù)緊力Fo:88N
作用在軸上得力Fr :6N
5.2.12 張緊裝置布置
鏈傳動(dòng)張緊裝裝置采取螺紋調(diào)節(jié)方式，調(diào)節(jié)螺釘采取細(xì)牙螺紋并帶鎖緊螺母方式。帶傳動(dòng)張緊采取張緊帶輪張緊，張緊帶輪靠近大帶輪布置，以防影響小帶輪包角。
第六章 總結(jié)
本文結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中涉及到的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行闡述說(shuō)明，基本將畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容說(shuō)明清楚。
由于變速箱體零件工藝的復(fù)雜性，決定了減速箱體零件加工工藝的特殊性。本課題針對(duì)減速箱體零件加工工序的三面鉆孔加工工序，對(duì)零件加工所需要的專用機(jī)床夾具和移動(dòng)交換式APC系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)建模設(shè)計(jì)以及演算驗(yàn)證和模擬仿真，可以看出，本課題設(shè)計(jì)基本滿足加工要求，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)變速箱體零件三面鉆孔加工工序的工件定位、夾緊，并利用移動(dòng)交換式APC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)在生產(chǎn)自動(dòng)線上和加工工位的傳送、精確定位。但由于設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)閱歷有限和手頭的設(shè)計(jì)資料不是非常齊全，因而在本課題的研究中難免存在許多不足之處，對(duì)于這方面的問(wèn)題，有待以后工作中提高。
通過(guò)本課題的研究，使我在機(jī)械系統(tǒng)、夾具設(shè)計(jì)、零件工藝性能分析以及自動(dòng)位置控制（APC）系統(tǒng)等專業(yè)知識(shí)和領(lǐng)域方面有了更深刻的認(rèn)識(shí)和了解，鞏固了專業(yè)知識(shí)，拓展了設(shè)計(jì)理念，開放了設(shè)計(jì)思路。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究，使我初步具備了自行設(shè)計(jì)研究的能力和獨(dú)立工作的能力。為以后的工作和繼續(xù)從事相關(guān)方面的研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
第七章 參考文獻(xiàn)
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第八章 致謝
經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，在此，我要感謝每一個(gè)幫助過(guò)我的人。
首先,我要感謝的是我的指導(dǎo)老師陳玲。陳老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，都給予我悉心的指導(dǎo)和幫助?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有陳老師的悉心指導(dǎo)和幫助，我是不可能順利完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的。另外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。
其次我要感謝我的父母,在我畢業(yè)設(shè)計(jì)最艱苦的那段日子,是他們給了我最大的精神支持。父母為了我的成長(zhǎng)，一直在背后默默的付出和辛勤的工作，他們的養(yǎng)育之恩，我將用自己的一生去回報(bào)。
最后我要感謝的是機(jī)電工程學(xué)院以及機(jī)電工程學(xué)院的每一位老師和同學(xué)。
總之，感謝每一位關(guān)心過(guò)我，幫助過(guò)我的人。滴水之恩，當(dāng)涌泉相報(bào)。最后，再次感謝我的輔導(dǎo)老師陳玲。
附錄 總體布局圖示意圖