万向节滑动叉39孔两端面粗铣组合机床总体及主轴箱设计

万向节滑动叉39孔两端面粗铣组合机床总体及主轴箱设计 XXXX大学毕 业 设 计 说 明 书学生姓名 学 号 学 院 专 业 题 目万向节滑动叉加工39孔端面铣削组合机床设计指导教师 职称 职称 20年12月5日目录1 前言12 总体方案论证321 工艺方案设计322 加工设备方案选择323 确定机床总体布局43 切削用量的选择和计算431 切削刀具的选择432 切削用量的选择533 确定切削力切削转矩切削功率54 组合机床通用部件的选择641 进给动力部件选择742 主运动动力部件选择743 通用主轴部件选择85 组合机床总体设计951 被加工零件工序图952 加工示意图1053 机床总联系尺寸图1154 机床生产率计算卡116 组合机床主轴箱设计1361主轴箱设计的原始依据1362 运动参数和动力参数的确定1363主轴箱的坐标计算267 结论28参 考 文 献29致 谢301 前言组合机床是根据工件加工要求以大量通用部件为基础配以少量专用部件组成的一种高效专用机床组合机床的设计有以下两种情况其一是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计其二随着组合机床在我国机械行业的广泛使用广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性可设计成通用部件而且一些行业的在完成一定工艺范围的组合机床是极其相似的有可能设计为通用机床这种机床称为专能组合机床这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产而是可以设计成通用品种组织成批生产然后按被加工的零件的具体需要配以简单的夹具及刀具即可组成加工一定对象的高效率设备组合机床是一种专用高效自动化技术装备目前由于它仍是大批量机械产品实现高效高质量和经济性生产的关键装备因而被广泛应用于汽车拖拉机内燃机和压缩机等许多工业生产领域其中特别是汽车工业是组合机床和自动线最大的用户如德国打众汽车厂在Salzgitter的发动机工厂90年代初所采用的金属切削机床主要是自动线 60 组合机床 20 加工中心 20 显然在大批量生产的机械工业部门大量采用的设备是组合机床和自动线因此组合机床的应用在很大程度上决定了这些部门的生产效率及产品质量也很大程度上决定了企业产品的竞争力特别是近20年来随发展 1 组合机床品种的发展 2 组合机床柔性化的发展随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备据国际生产研究协会的统计表明目前中小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代以适应市场激烈的竞争然而一般企业仍习惯于大采用传统的专用夹具另一方面在多品种生产的企业中约隔4年就要更新80左右的专用夹具面夹具的实际磨损量仅为15左右特别是近年来数控机床NC加工中心MC成组技术GT柔性制造系统FMS等新技术的应用对机床夹具提出了如下新的要求a能迅速面方便地装备新产品的投产以缩短生产准备周期降低生产成本b能装夹一组具有相似性特征的工件c适用于精密加工的高精度机床夹具d适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具e采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置以进一步提高劳动生产率f提高机床夹的标准化程度现代机床夹具的发展方向主要表现在以下几个方面a精密化b高效化c柔性化d标准化 本次毕业设计的课题是万向节滑动叉39孔两端面粗铣组合机床总体及主轴箱设计根据万向节滑动叉两侧面的位置加工精度等主要的设计原始数据设计出技术上先进经济上合理和工作上可靠的双面粗铣的组合机床本次设计的组合机床夹具主要对万向节滑动叉39孔两端面的粗铣本次设计的组合机床能同时粗铣万向节滑动叉39孔两端面大大提高了生产效率降低了劳动强度从而降低了零件的加工成本谢谢朋友对我文章的赏识充值后就可以下载说明书我这里还有一个压缩包里面有相应的word说明书和CAD图纸共计5张图纸需要压缩包的朋友请联系客服11459919609或客服21969043202下载后我可以将压缩包免费送给你需要其他设计题目直接联系2 总体方案论证设计的机床要满足加工要求保证加工精度尽可能选用通用件以降低成本因此根据上述要求和柴油机气缸体的加工特点来确定设计方案21 工艺方案设计工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析只有制定出先进合理的工艺方案才能设计出先进合理的组合机床根据指定的加工要求提出若干个工艺方案择其佳者工艺方案确定了组合机床的结构性能运动传动布局等一系列问题也就解决了所以工艺方案设计是组合机床设计的重要环节而且工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能因此必须认真分析被加工零件图纸深入了解被加工零件的结构特点加工部位尺寸精度表面粗糙度和技术要求及生产率要求等一些因素拟定组合机床工艺方案的一般步骤如下a分析研究加工要求和现场工艺在制订组合机床工艺方案时首先要分析研究被加工零件如被加工零件的用途及其结构特点加工部位及其精度表面粗糙度技术要求及生产纲领其次深入现场调查分析零件的加工工艺方法定位夹紧方式所采用的设备刀具及切用量生产率情况等 b定位基准和夹压部位的选择组合机床一般为工序集中的多刀加工不但切削负荷大而且工件受力方面变化因此正确选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件本道工序主要是加工毛坯因此还要对毛坯基准选择考虑有关工序加工余量的均匀性定位夹压部位的选择应在有足够的夹紧力下工件产生的变形最小并且夹具易于设置导向和能过刀具本道工序万向节滑动叉39孔两端面22 加工设备方案选择在机械制造业中金属切削机床占机械设备总台数的5070它负担的工作量约占一半左右其中有3050的工作量是由组合机床来完成的同时机械加工方法是机电产品及零部件生产的主要方法且机械加工质量又是提高整个产品质量的关键因此组合机床的开发设计是机械制造行业一项非常重要的工作组合机床是根据工件加工需要以大量通用部件为基础配以少量专用部件组成的一种高效专用机床具有如下特点a生产率高b加工精度稳定c研制周期快便于设计制造和使用维护d自动化程度高劳动强度低e配置灵活可按工件或工序要求灵活组成机床自动线易于改装产品或工艺变化时通用部件还可以重复利用f使用稳定结构紧凑机床费用低由于被加工零件已定型生产批量较大加工要求较高所以必须采用组合机床来进行生产同时又是针对双面加工因此采用组合机床来进行加工是较适宜理想的生产方案23 确定机床总体布局根据上述确定的加工工艺方案按照工序集中程度和生产批量大小机床总体布局主要有如下配制型式a多工位组合机床多工位组合机床主要用于中小零件加工生产占地面积大但生产率高这种方式若配合工作台的移动和精确定位可以组成组合机床自动线则自动化程度和生产率均很高b单工位组合机床各种型式的单工位组合机床通常可安装一个工件特别适宜于大中型箱体类零件的加工根据配置动力部件的型式和数量这类机床可分为单面多面及复合式这种方式组成灵活结构简单由于单工位加工其机动时间与辅助时间不能重合因而生产率比多工位机床低根据以上所述 柴油机气缸体的结构是比较规则的长方体从装夹的角度来看卧式平放比较方便采用卧式组合机床加平面有利于排屑也减轻了工人的劳动强度且柴油机气缸体属于中型加工零件在本次设计中铣平面工序是主要工序内容因此为了保证铣平面的加工精度和结合被加工零件加工特点卧式单工位组合机床是较好的选择卧式单工位组合机床又可分为卧式单面组合机床卧式多面组合机床等若采用卧式单面组合机床加工两端面需经过两次装夹增加辅助时间成本高生产效率低工人劳动强度大因此采用卧式双面组合机床是合理的选择其特点工件安装在夹具里工件和夹具装在铣削工作台上刀具相对固定铣削工作台实现进给运动生产占地面积小加工精度高3 切削用量的选择和计算31 切削刀具的选择在生产线上由于铣削平面的走刀长度一般比孔加工的走刀长度长的多因此铣削工序通常是限制性工序为了提高切削用量应采用硬质合金不重磨式面铣刀由参考文献4粗齿、中齿、细齿面铣刀刀片材料为YG6 铣铸铁 及YT14 铣钢 密齿面铣刀刀片材料为YG6铣铝合金面铣刀刀片材料为YT14由于本件的材料是铸铁因此选用刀片材料为YG6又因为本道工序是粗铣粗糙度要求不高选中齿铣刀齿数选择由参考文献4表2-8得中齿铣刀的齿数为34所以设计的组合铣床选择的刀具为硬质合金不重磨式中齿面铣刀材料为YG6齿数为3432 切削用量的选择在组合机床工艺方案确定过程中工艺方法和切削用量选择是否合理对组合机床的加工精度生产率刀具耐用度机床的结构形式及工作可靠性均有较大的影响A组合机床切削用量的选择特点a在大多情况下组合机床为多轴多刀多面同时切削因此切削用量比一般万能机床单刀加工低30左右 b组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给由于多轴箱上同时工作的刀具种类不同且直径大小不同其切削用量也各有特点因此一般先按各刀具选择较合理的切削速度v mmin 和每转进给量f mmr 再根据其中工作时间最长负荷最重刃磨较困难的刀具来确定并调整每转进给量和转速通常用试凑法来满足每分钟进给量相同的要求参照1即 c在选择切削用量时要注意既要保证生产批量要求又要保证刀具一定的耐用度d选择切削用量时还须考虑可选动力滑台的性能B组合机床切削用量选择方法从实际出发根据加工精度工件材料工作条件技术要求等进行分析按照经济地满足加工要求的原则合理的选择切削用量本次设计中采用查表法选择加工柴油机气缸体孔的切削用量由参考文献1表6-18查得每齿进给量fz 02mmz切削速度vc 75mminn 47rmin 3-1进给速度vf fn fzzn 3-2 023447 320mmmin33 确定切削力切削转矩切削功率根据选择的切削用量确定切削力作为选择动力部件滑台及夹具设计的依据确定切削扭矩用以确定主轴及其他传动件的尺寸确定切削功率用以选择主传动电机功率切削功率选择由vc 75mmin工件材料铸铁HBS250ap 4mmfz 02mmzvf 320mmmin由参考文献4表324得pc 159KW电动机选择由pc 159KW由参考文献9表20-3得电动机型号Y180L-6同步转速1000rmin满载转速975rminP电机 185KW铣削切削力的计算由参考文献10表1-2-9P 490t10Sz074D-10B090z 3-3式中 P-铣削力 N t-铣削削深度 mm Sz-每齿进给量 mmz D-铣刀直径 mm B-铣削宽度 mm z-铣刀的齿数由前面计算的切削用量得 t 4mm Sz 02mmz D 512mm B 425mm z 34将上述数值代入式3-3得P 490 t10Sz074D-10B090z 490 410com512-1042509034 93981 N 4 组合机床通用部件的选择通用部件是按标准化系列化通用化原则设计制造的组合机床基础部件我国通用部件不仅具有完整的国家标准并已贯彻了国际标准许多标准与国际标准等效通用部件按其尺寸大小可分为大型和小型通用部件按驱动和控制方式的不同可分为机械驱动液压驱动风动或数控通用部件按单机和自动线的不同可分为组合机床和组合机床自动线通用部件按其功能不同可分为动力部件支承部件控制部件辅助部件41 进给动力部件选择进给动力部件主要为刀具或工件提供进给运动最新动力部件共有液压滑台机械滑台数控滑台长台面液压滑台十字滑台铣削工作台回转盘等九个品种对于组合铣床来说进给动力部件主要是铣削工作台其上通常安装夹具或工件铣削工作台与1TX系列铣削头1XS系列床身组成铣削组合机床可用于大走刀强力铣削和高效高精度铣削由于待加工的工件的外形尺寸由参考文献2表79选取1XG63型铣削工作台铣削工作台的联系尺寸如下表4-1表4-1 铣削工作台联系尺寸型号BA台长C行程LL1B1L21XG63型630160016003180584808888由表78查得1XG63型铣削工作台与传动装置配套及其性能如下表表4-2 1XG63型铣削工作台与传动装置配套及其性能型号传动装置快进功率 kW 快进速度 mmin 工进功率 kW 工进速度 mmmin 许用切削功率 kW 1XG63F414923200-2500371XG铣削工作台还具有以下特点a刚性好 导轨与底座铸成一体底座采用封闭式的箱体结构采用米字形斜肋等大大提高其结构刚性采用一个V形导轨和一个平导轨导向通常铣削力压向导轨面这种导轨可以提高导向精度和导向刚度从而保证机床加工精度提高机床的切削抗振性例如1XG63铣削工作台大走刀强力铣削功率达到40KW仍能保证切削平稳b精度高 由于结构刚性好可以使导轨达到较高的加工精度并且工作台台面较长以是V形导轨导向从而保证机床的加工粗度接近平面磨床的水平c生产率高 从性能表可以看出最大进给速度为2500mmmin实践证明当进给速度为2080mmmin时进行大走刀强力铣削和高效高精度铣削切削性能良好传动效率高 采用双螺母可调隙的滚珠丝杠传动效率比滑动丝杠高一倍节能效果显著另外由于间隙可调可保证切削平稳42 主运动动力部件选择 主运动部件用来实现组合机床的主运动切削运动它安在滑台或其他进给部件的结合面上通常主轴部件或多轴箱专用部件和主运动驱动装置组成的com 主运动驱动装置主运动驱动装置主要有两大类一类是与通用主轴部件配套使用的主运动传动装置另一类是与多轴箱 专用部件 相配的动力箱 由于1NG系列主运动装置具有通用化程度高选配灵活便于生产管理等优点因此本组合机床采用的是1NG系列主运动传动装置它的联系尺寸符合JB3557-83标准 1NG系列主运动传动装置主要有1Nga1NGb1NGc1NGd等四种特点与用途如下a1Nga型带传动装置 它采用聚氨脂同步齿形带传动及交换带轮方式变速具有传动平稳噪声小传动准确及传动效率高等优点适用于转速要求高的场合如与镗销头配套适宜对各种工件的半精镗和精镗b1NGb型顶置式齿轮传动装置 它适用于中低速加工场合如卧式配置时的粗精镗孔一般适用于卧式配置c1NGc型尾置式齿轮传动装置 它适用于中低速加工不经常变速的场合一般配置成立式机床d1NGd型手柄变速传动装置 它采用手柄操纵滑移齿轮变速适用于经常变速场合一般组成卧式配置的给合机床加工小批量生产多品种零件如粗精镗孔 由于本组合铣床采用卧式配置形式因此选用第二种类型1NGb型顶置式齿轮传动装置 1NGb型顶置式齿轮传动装置结构大体为通用主轴部件的主轴尾部伸入到传动装置的空心轴V内以花键连接传动装置以轴V左端法兰的外圆与主轴部件壳体尾端的内止口配合定位用四个螺钉紧固旋转运动由电动机轴1经联轴器轴2345及其上的齿轮传动主轴根据23轴间的齿轮传动比的不同配置1NGb型传动装置分为A 低速级 和B型 高速级 每组又可通过34轴间齿轮的不同得到8级转速润滑泵由轴2通过一对齿轮传动对传动装置中的传动件及轴承进行润滑43 通用主轴部件选择主轴部件又称单轴头或工艺切削头其端部安装刀尾部连接传动装置就可进行切削如进行铣削镗削钻削及攻螺纹等加工工序每种主轴部件均采用刚性主轴结构在加工时刀杆或刀具一般不需要导向装置加工精度主要由主轴部件本身以及滑台或工作台的精度来保证主轴部件与相应规格的主运动传动装置跨系列配套使用主轴部件配上传动装置安装在动力滑台上可以组成立式或卧式组合机床这类机床不设导向装置夹具结构较简单机床配置灵活主轴部件种类较多对于组合铣床来说主要采用1TX系列铣削头1TX系列铣削头与1XG系列铣削工作台等进给动力部件配套可组成各种类型的铣削组合机床由切削功率pc 159KW由参考文献1表5-13选型号1TX501TX50铣削头主轴端部尺寸如下表表4-4 1TX50铣削头主轴端部尺寸型号d h5 d1d2d3d4D03b h5 l1l21TX502214410795M24M30M201178254119451TX50铣削头主要性能及参数如下表表4-5 1TX50铣削头主要性能及参数型号b1L1dL2b2d1h功率 kw 1TX5050080022144200450M162501518522由于所设计的组合铣床选用顶置式齿轮传动所以铣削头联系尺寸如下表表4-6 铣削头联系尺寸型号BB1B2LL1L2L3L4L5HH1H2H31TX50500450470800200275126665942504689115005 组合机床总体设计组合机床总体设计通常是根据与用户签订的合同和技术协议书针对具体加工零件拟订工艺和结构方案并进行方案图样和有关技术文件设计并且在选取定加工方法和机床总体布局结构的基础上绘制组合机床三图一卡其内容包括绘制被加工零件工序图机床联系尺寸图和进行机床生产率的计算绘制给合机床三图一卡就是针对具体零件在先定的工艺和结构方案的基础上进行总体方案图样文件设计其内容包括绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产效率计算卡等51 被加工零件工序图本次设计的组合机床主要对柴油机气缸体两端面的粗铣在实践中在大多数情况下工件的一个平面在夹具中不是支承在三个点上而是支承在四个或者更多一些的支承点上有时放在两条长的支承板上这样可以提高机床-夹具-刀具-工件系统的刚性避免夹压力和切削力超出支承点引起工件的弹性变形这种变形不仅影响加工精度还会引起振动严重时造成刀具的折断A由于本次的加工的工序是要加工好柴万向节滑动叉底面的情况下进行的因此被加工零件的顶底面是较光滑的因此采用万向节滑动叉的下底面作为定位基准a被加工零件图是在用户提供的产品图样的基础上选定的工艺方案定本机床的加工内容加上必要的说明而绘制的它是组合机床设计的主要依据也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件它的要求如下b被加工零件的形状和主要轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构开头及尺寸c加工用定位基准、夹压部位及夹压方向以便依次进行夹具定位支承、夹紧、导向装置的设计d本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术要求还包括本道工序对前道工序提出的要求e要有必要的文字说明本组合机床以柴油机气缸体为加工对象进行设计对工序图简要说明及与本机床B设计有关的技术指标如下a定位方法 b零件材料HT250c硬度187255HBSd方框内尺寸及相应粗糙度为本机床所保证其余尺寸及相应光洁度为前序保证e单边加工余量4mm52 加工示意图零件的加工方案要通过加工示意图反映出来加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程、工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系因此加工示意图是组合机床设计的主要图样之一在总体设计中占据重要地位其主要内容为a反映机床的加工方法切削用量及工作循环b决定刀具类型、数量、结构、尺寸c决定主轴的结构类型规格尺寸及外伸长度d选择标准或设计专用的接杆浮动卡头导向装置刀杆托架等e标明主轴、接杆、夹具与工件之间的联系尺寸配合及精度加工示意图的画法如下a加工示意图的绘制顺序是先按比例用细实线绘出工作加工部位和局部结构的展开图加工表面用粗实线画为简化设计相同加工部位的加工示意图只需表示其中之一亦即同一多轴箱上结构尺寸相同的主轴可只画一根b一般情况下在加工示意图上主轴分布可不按真实距离绘制c主轴应从多轴箱端面画起刀具应处于加工终了位置标准的通用结构只画外轮廓但需加注规格代号53 机床总联系尺寸图机床总联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系可用以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求通用部件的选择是否合适并为进一步开展多轴箱夹具等专用部件的设计提供依据总联系尺寸图它表示机床的配置型式及总体布局A绘制总联系尺寸图的要求a以适当数量的视图按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位置表明机床的配置型式及总体布局主视图应与机床实际加工状态一致b图上应尽量减少不必要的线条及尺寸但反映各部件的联系尺寸专用部件的主要轮廓尺寸运动部件的极限位置及行程尺寸必须完整齐全至于各部件的详细结构不必画出留在具体设计部件时完成c为便于开展部件设计联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号电动机型号功率及转速并注明机床部件的分组情况及总行程确定机床的装料高度H装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离考虑刚度结构要功能和使用要求等因素新颁国家标准装料高度为1060mm与国际标准ISO一致实际设计时常在8501060之间选取由于铣削工作台高度为700mm夹具体高度为220mm支承板高度为475mm则装料高度为H 700mm220mm475mm 9675mm确定侧床身侧床身为XS10B型号其高度H 950mm宽度B 470mm长度L 930mm图5-3 机床总联系尺寸图54 机床生产率计算卡 根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等就可以计算出机床生产率度编制生产率计算卡组合机床生产率计算卡是按一定格式要求编制的反映零件在机床上的加工过程工作时间机床生产率机床负荷率的简明表格它是用户验收机床生产效率的重要依据a理想生产率Q理想生产率Q单件为件h是指完成年生产纲领A包括备品及废品率所要求的机床生产率它与全年工时总数tk有关一般情况下单班制取2350h两班制取4600h则 Q 5-1有已知条件知A 65000件tk 4600h则 由式5-1得Q 1413件b实际生产率Q1实际生产率单位为件h是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量则 Q1 5-2式中T单生产一个零件所需时间min可按下式计算T单 t切t辅 t停 t移t装卸 5-3式中 L1、L2分别为刀具第、第工作进给长度单位为mmvf1、vf2分别为刀具第、第工作进给量单位为mmmint停当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时滑台在死挡铁上的停留时间通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需的时间单位为minL快进、L快退分别为动力部件快进快退行程长度单位为mmvfk动力部件快行程速度用机械动力部件时取56mmin用液压动力部件时取310mmint移直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间一般取01mint装卸工件装、卸包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及吊运工件等时间它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度通常取0515min由已知条件知L1 320mm250mm 570mmvf1 320mmmint停 0L快进 300mmt移 01minL快退 320mm822mm 1122mmvfk 92mmin 9200mmmint移 01mint装卸 15min0115 353min则由式5-2得Q1 17件h由于Q1 Q负I当Q1 Q机床负荷率为二者之比即负 0836 组合机床主轴箱设计61主轴箱设计的原始依据主轴箱设计的原始依据图是根据三图一卡整理编绘出来的其内容包括主轴箱设计的原始要求和已知条件 在编辑此图时从三图一卡中一已之主轴箱轮廓尺寸500500mm工件位置尺寸及连杆大小头中心位置尺寸工件与主轴箱位置尺寸根据这些数据可编制出主轴箱设计原始依据图62 运动参数和动力参数的确定com 传动系统传动比分配 本机床主轴箱采用三级传动 传动比为3765 根据所提供数据估算各对齿轮齿轮数及传动比 第一对 22 32 其传动比 i 145 第二对 26 38 其传动比 i 146第三对 32 57 其传动比 i 178 按任务书的要求本机床要同时粗铣两端面因被加工零件两端面所要达到的各级参数都完全相同故设计成相互对称的传动系统com 计算传动装置的运动和设计参数推算出各轴的转速和转矩各轴的转速 各轴输入功率分别为齿轮传动效率各轴输入转矩com数的估算及其叫校核1 估算 齿轮弯曲疲劳的估算 齿面点蚀的估算 其中为大齿轮的计算转速A为齿轮的中心距由中心距A 及齿数Z1Z2求其摸数 根据估算所得和中较大的值选取相近的标准摸数对于第一对齿轮 第二对齿轮 mm 276mm 取摸数m为3 第二对齿轮 24mm mm 取摸数m为3 第三对齿轮 取摸数m 为3齿轮模数计算及强度校核选定齿轮类型精度材料及齿数 1 按照所示的传动方案选用直齿圆拄齿轮传动 2 组合机床为一般工作机器速度不高故选用7级精度 3 材料选择选用小齿轮材料40硬度为280HBS大齿轮材料为45号钢硬度为240HBS二者材料硬度为40HBS 4 选小齿轮齿数Z1 22 大齿轮齿数Z2 32 2 按齿面接触强度设计 由设计计算公式机械设计第七版进行试算所涉及的公式到机械设计的第七版得 1 确定公式内的各计算数值 1 试选择载荷系数 2 计算小齿轮传递的转矩 3 由表中可得选取齿宽系数为1 4 由表中可查材料弹性系数 5 由图可知 按齿轮面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限 6 计算应力循环次数7 由图可知 查得接触疲劳寿命系数8 计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1 安全系数S 1 则有计算试算小齿轮分度圆直径代入中较小的值由于大于等于58286毫米故取为66毫米计算摸数按齿轮弯曲强度设计由公式得弯曲强度的设计公式为由图则有小齿轮的弯曲强度疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由表上则有弯曲的疲劳强度寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S 14由书中的公式有计算载荷系数K K com35 1814 查取齿形系数 查取应力系数计算大小齿轮的并加以比较 大齿轮的计算值大2 设计计算 对比计算结果取则有 这样设计出的齿轮传动既满足了齿面接触疲劳强度又满足了齿根弯曲疲劳强度并做到结构紧凑避免浪费 此时关于几何计算 1 计算分度圆的直径 2 计算中心距 3 计算齿轮宽度通过查阅组合机床手册得 3 第二对齿轮的计算经校核有4第三对齿轮的计算经校核有com 轴各参数估算及强度校核一传动轴的估算 1估算轴的最小直径按扭转强度条件计算先按照下列初步估算的最小直径选取轴的材料45号钢调质处理 式中 扭转切应力单位兆帕 T 轴所受的扭矩 轴的抗扭截面系数 n 轴的转速 p轴的传递的功率 d 计算截面处轴的直径 许用扭转切应力 由以上公式可得轴的直径 取 取 取 取二 主轴的强度校核 对传递动力轴满足强度条件是最基本的要求通过结构设计初步确定出轴的尺寸后根据受载情况进行轴的强度校核计算首先作出轴的计算图如果轴上零件的位置已知即已知外载荷及支反力的作用位置将齿轮带轮等级装配宽度的分布简化为集中力并视为作用在轮毂宽度的中点上略去轴和轴上的自重略去轴上产生的拉压应力把轴看成铰链支承支反力作用在轴承上其作用点的位置可用如下图所示确定则将双支点轴当作受集中力的简支梁进行计算然后绘制弯矩图和扭矩图并进行轴的强度校核求出输出轴的功率转速和转矩设分别为齿轮传动轴承的传动效率 097 098 则 55 454 KW又 255 rm于是 9550000 172580 nmm求作用在齿轮上的力因已知低速大齿轮的分度圆直径 357 171mm而 20185 N 20185 7347 N式中 主轴上大齿轮传递的转矩单位为Nmm 主轴上大齿轮的节圆直径对标准齿轮即为分度圆直径单位为mm 啮合角对标准齿轮 求轴上的载荷首先根据轴的结构图见主轴箱图作出计算简图在确定轴承的支点位置时应从手册中查得a值对于7216E型圆锥滚子轴承由手册中查得a 22对于7220E型圆锥滚子轴承由手册中查得a 29mm因此作为简支梁的轴的轴承跨距 1195mm9345mm 21294mm图3-1主轴箱图从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面现将计算截面C处的及M的值确定支座处的约束力水平H由 0和 0可求得 - 0 其中 1195mm 9345 mm 20185 N因此 8858 N 11327 N又由 8858 N 1195mm可求得 com 1058531 Nmm确定支座处垂直约束力由 0和 0可求得 - 0 其中 1195mm 9345mm 7347 N因此 3224 N 4123 N由上式可求得 com 385265 Nmm 172580 Nmm由可求得M 1126463 Nmm按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面即危险截面强度由式 式中轴的计算应力单位为Mpa M轴所受的弯矩单位为Nmm T轴所受的扭矩单位为Nmm W轴的抗弯截面系数单位为对于圆环形截面W 01其中 031查表得 06 因此 Mpa 116 Mpa前已选定轴的材料为45号钢调质处理由表查得 60 Mpa因此 故安全满足要求三轴的强度校核求轴上的功率转速和转矩设分别为齿轮传动轴承传动的效率 097 098 539 487 kw又 454 rmin于是 9550000 101990 Nmm求作用在齿轮上的力因已知低速大齿轮的分度圆直径为 mm而 N 17893tan 65125 N式中轴上大齿轮传递的转矩单位为 Nmm 轴上大齿轮的节度圆直径对标准齿轮即为分度圆直径单位为mm 为啮合角对标准齿轮 对于轴上小齿轮受力 因轴上小齿轮与轴上大齿轮相啮合由主轴校核已知 20185 N 7347 N由牛顿第三定律可知 20185 N 7347 N求轴的载荷 首先根据轴的结构图见主轴箱装配图作出轴的计算简图如下图所示对于10008061000807型深沟球轴承起其作用支点在其轴承中心因此作为简支梁的轴的支承跨矩 854841114 2448mm3-2轴的结构图从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面心是轴的危险截面现将计算截面C处及M的值确定支座处水平的约束力由 0和 0可求得 - 从而推得 2921 N 5213 N由可求得 -248285 Nmm 127262 Nmm 19972648 Nmm -6954142 Nmm M 12761424 Nmm由上可推出 19972648确定支座处垂直方向约束力由 0 0可求得 - 将公式 7347 N 65125 N 代入 因此 908 N 1742 N由已知可求得 -7718 Nmm 4763825Nmm 7476 Nmm -2324496 Nmm M 426564 Nmm由上可推出 74764 Nmm 由 可求得 213261 Nmm两齿轮之间 101990 Nmm按弯扭和成应力校核轴的强度进行校核时通常只校核轴上承受最大的弯矩和扭矩的截面即危险截面C的强度由式 对于圆柱形截面 W 01查手册得 06 347mps前已选定轴的材料为45号钢经过调质量处理查手册得 60mpa因此故安全满足要求同理可得轴轴校核安全63主轴箱的坐标计算坐标计算是机床主轴箱设计中的一个重要问题坐标计算就是根据已知的驱动轴和主轴的位置及传动关系计算中间传动轴的坐标以便在绘制主轴零件加工图时将各孔的坐标尺寸完整地出来并用已绘制的坐标检查图作为传动设计的全面检查加工基准坐标架的选择及确定各主轴的坐标 为了便于主轴箱的加工设计时必须基准坐标架通常采用直角坐标用xoy表示它的选择是根据主轴箱的安置情况和加工所用设备条件而定针对本设计的组合机床采用以下的方法确定主轴及驱动轴坐标坐标架原点选在定位销孔上坐标架的横架x轴选在主轴箱底面纵轴Y轴通过定位销孔如上图这是因为坐标架的x轴与主轴箱底面重合则工艺基准与设计基准统一可减少因基准转换引起的加工误差坐标原点确定后便可以根据主轴箱设计原始依据图在基准坐标架xoy上标出各主轴及其驱动轴的坐标根据设计要求 两主轴中心BC 3325mmBC与y轴的夹角为驱动轴在BC的垂直平分线上点D在主轴箱中心线上则有对于驱动轴 X sinsin 1003172573 389mm cossin 70163250 2832mm sin 1634mm 70 100 cos 703264 3964由以上分析可知驱动轴主轴主轴的坐标分别是389283216347010039647 结论所设计的组合机床能满足以下要求a机床应能满足加工要求保证加工精度b机床应运转平稳工作可靠结构简单c装卸方便便于维修调整d各动力头分别由电机拖动可单独控制参 考 文 献1 谢家瀛组合机床设计简明手册M第一版 北京机械工业出版社199682 姚永明 非标准设备设计M 上海上海交通大学出版社1999123 大连组合机床研究所编组合机床设计机械部分M第一版机械工业出版社19754 孟宪倚组合机床及其调整与使用M第一版科学技术出版社19875 艾兴肖诗纲编切削用量简明手册M北京机械工业出版社19986 范云涨 陈兆年编金属切削机床设计简明手册M北京机械工业出版社199477 徐锦康机械设计M北京机械工业出版社20018 薛源顺机床夹具设计M北京机械工com9 徐灏机械设计手册M第二版 北京机械工业出版社200210 东北重型com制造厂职工大学机床夹具设计手册M上海上海科学技术出版社19884致 谢本次为期三个月的毕业设计已结束这次毕业设计是我大学四年的最后一次作业也是最后一次考试之前几次课程设计累积的经验给了我很大的帮助对于我来说 它不仅仅是毕业设计更是一次实战演习个人的孤军奋战是不行了要注重团队合作精神总的来说在整个设计过程我意识到了团队的重要性作为一个整体彼此间的协助合作很重要这对于即将踏上工作岗位的我来说无疑更具有意义和价值在这次毕业设计期间我得到了xxx老师的悉心指导同组同学的热心帮助也在其他同学身上学到很多东西在此对设计过程中所有帮助过我的人表示深深的谢意本次设计任务业已顺利完成但由于本人水平有限且是第一次做这样的工作缺乏经验难免存在错误在此恳请各位老师教导指正附件图纸被加工零件主轴零件图机床尺寸联系总图主轴箱装配图加工示意图谢谢朋友对我文章的赏识充值后就可以下载说明书我这里还有一个压缩包里面有相应的word说明书和CAD图纸共计5张图纸需要压缩包的朋友请联系客服11459919609或客服21969043202下载后我可以将压缩包免费送给你需要其他设计题目直接联系 21