铣床彻底清除装置设计

毕业设计（论文）课题名称 铣床切屑的彻底清除装置设计 0学 院专 业班 级学 号姓 名指导教师日期： 年 5 月 10 日铣床切屑的清除装置设计 I摘要铣床切屑的彻底清除装置是伴随着切削加工机床、加工中心的出现而发展起来的。但是长期以来，重主机、轻配套的状况使得自动排屑装置处理技术及其设备发展迟缓。80 年代始，重主机轻配套的状况引起了机床工具行业的注意，促使自动排屑装置处 理技术及其设备在此后的 20 多年里得到长足的发展。切屑的排除是机械加工必须要考虑的重要问题。这个问题对于数控机床来说显得更为重要。数控机床的加工效率高，单位时间内数控机床的金属切屑大量战胜加工区域，如果不及时削除，必然会覆盖或缠绕在工件上，使自动加工无法继续进行。排屑装置是一种具有独立功能的部件，它的工作可靠性和自动化程度随着数控机床技术的发展而不断提高，并逐步趋向标准化和系列化，由专业工厂生产。数控机床排屑装置的结构和工作形式应根据机床的种类、规格、加工工艺特点、工件的材质和使用冷却液种类等来选择。自动排屑装置组要应用于数控机床、加工中心等要求高效率的机械。本课题为了实现切削液的彻底净化然后循环利用。设计中铁屑与切削液的分离主要为两步：大切屑的初步分离，以及细微粉末切屑与切削液的彻底分离。通常铁屑分离的机器有磁性排屑机、刮板排屑机、磁性刮板排屑器、磁辊排屑机、螺旋排屑器、磁性螺旋排屑机、步进排屑机、震动排屑机、环形排屑机。相比之下利用磁性原理有定量排屑、不产生过载、工作可靠、运转平稳、噪音低、寿命长等优点。通过磁性排屑装置对切削液进行初步的过滤，然后再利用纸带过滤机实现粉末状切屑的彻底分离，同时达到切屑液净化的目的，最终实现切屑液的自动化循环利用。所以整体机构的设计方案分为两个机构，即磁性排屑机和纸带过滤机。关键词：磁性排屑器、排屑装置、铣床切屑的彻底清除装置铣床切屑的清除装置设计 IIAbstractMilling chips thorough cleaning device with the advent of cutting machine tools, machining centers and developed. But for a long, heavy hosts, light package so that the condition of the automatic chip conveyor equipment and processing technology development slow. Beginning of the 1980s, supporting the light weight of the host machine tool industry situation has aroused the attention, prompting the automatic chip conveyor processing techniques and equipment have made great progress in the next 20 years. Swarf machining exclusion is an important issue that must be considered. This issue is even more important for CNC machine tools. High efficiency of CNC machine tools, CNC machine tools unit time to overcome a lot of metal chips processing region, if not promptly deleted, or wound covering bound on the workpiece, the automatic process can not continue.Chip device is a member, having individual functions, its reliability and the degree of automation with the development of CNC machine tools and technology continues to improve, and gradually becoming standardized and serialized by professional factory. Construction and operation of CNC machine tools in the form of chip devices shall be based on the type of machine tools, specifications, process characteristics, the workpiece material and the use of coolants and other species to choose. To set automatic chip conveyor used in CNC machine tools, machining centers that require high mechanical efficiency.In order to achieve this topic thoroughly clean cutting fluid is then recycled. Design separating iron and cutting fluid mainly two steps: preliminary separation of large chips, as well as the complete separation of fine powder chips and cutting fluid. Figure 4-1 shows the principle of the overall program.Usually iron isolated machine magnetic chip conveyor, scraper conveyor machine, magnetic scraper conveyor, magnetic roller chip conveyor, screw conveyor, magnetic chip auger, stepper chip conveyor, vibration row scrap machine, circular chip conveyor. In contrast the use of the principles of quantitative magnetic chip, no overload, reliable, smooth operation, low noise, long life and other advantages. Magnetic chip by means of a preliminary cutting fluid filter, and then use filter paper tape to achieve complete separation of powdered chips, while chip solution to achieve the purpose of purification, the final solution to automate chip recycling. Therefore, the overall design of the mechanism is divided into two bodies, namely magnetic chip conveyor and filter paper tape.铣床切屑的清除装置设计 IIIKeywords: Magnetic chip conveyor, chip equipment, milling chips thorough cleaning device铣床切屑的清除装置设计 IV目录第 1 章 绪论 .11.1 选题背景及其意义 11.2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势） 11.3 研究内容 2第 2 章 系统总体方案的确定 .42.1 总体方案 .42.1.1 磁性排屑机方案设计 52.1.2 纸带过滤机方案的设计 62.1.3 拟采取的技术措施 .72.2 本章小结 7第 3 章 主要零件的选择与设计 .83.1 磁性排屑机设计 .83.2 纸带过滤装置设计 .263.2.1 设计要求 263.2.2 原动机的选择 263.2.2.1 选择电动机的类型 .263.3.2.2 选择电动机容量 .263.2.3 运动和动力参数的计算 .273.2.3.1 计算总传动比和分配各级传动比 273.2.3.2 计算传动装置的运动和动力参数 273.2.3.3 运动和动力参数的计算值可以整理列表如下： 283.2.4 链传动的设计计算 .283.2.5 传动轴的设计计算 .313.2.5.3 轴上零件的校核 .383.2.6 维修与保养 40结 论 .42参 考 文 献 .43致 谢 .43铣床切屑的清除装置设计 1第 1 章 绪论1.1 选题背景及其意义铣床切屑的彻底清除装置是伴随着切削加工机床、加工中心的出现而发展起来的。但是长期以来，重主机、轻配套的状况使得自动排屑装置处理技术及其设备发展迟缓。80 年代始，重主机轻配套的状况引起了机床工具行业的注意，促使自动排屑装置处 理技术及其设备在此后的 20 多年里得到长足的发展。切屑的排除是机械加工必须要考虑的重要问题。这个问题对于数控机床来说显得更为重要。数控机床的加工效率高，单位时间内数控机床的金属切屑大量战胜加工区域，如果不及时削除，必然会覆盖或缠绕在工件上，使自动加工无法继续进行。而且炙热的切屑还会向机床工件散发热量，使机床或工件产生热变形，影响加工精度。因此，迅速、有效地排除切屑对数控机床加工来说十分重要，而排屑装置的主要作用是将切屑从加工区域排到数控机床之外。在数控车床和磨床上的切屑中往往混合着切削液，排屑装置从其中分离出切屑，并将它们送入切屑收集箱（车）内，而切削液则被回收到冷却液箱。数控铣床、加工中心和数控镗铣床的工件安装在工作台上，切屑不能直接落入排屑装置，故往往需要采用大流量冷却液冲刷，或采用压缩空气吹扫等方法使切屑进入排屑槽，然后再回收切削液并排出切屑。排屑装置是一种具有独立功能的部件，它的工作可靠性和自动化程度随着数控机床技术的发展而不断提高，并逐步趋向标准化和系列化，由专业工厂生产。数控机床排屑装置的结构和工作形式应根据机床的种类、规格、加工工艺特点、工件的材质和使用冷却液种类等来选择。自动排屑装置组要应用于数控机床、加工中心等要求高效率的机械。1.2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）目前常见的排屑装置有以下几种：平板链式排屑装置：平板链式排屑装置以滚动链轮牵引钢质平板链带在封闭箱中运转，切屑用链条带出机床。这种装置在数控车床使用时要与机床冷却箱合为一体，以简化机床结构。刮板式排屑装置：刮板式排屑装置的传动原理与平板链式基本相同，只是链板不同，带有刮板链板。这种装置常用于输送各种材料的短小切屑，排屑能力较强。螺旋式排屑装置：螺旋式排屑装置是利用电动机经减速装置驱动安装在沟槽中的一根绞龙式螺旋杆进行工作的。螺旋杆工作时，沟槽中的切屑即由螺旋杆推动连续向前运动，最终排入切屑收集箱。这种装置占据空间小，适用于安装在机床与立柱间间隙狭小的位置上。螺旋排屑结构简单、性能良好，但只适合沿水平或小角度倾斜的直线运动排运切屑，不能大角度倾斜、提升和转向排屑。我国在 20 世纪 50 年代开始了机床加工配套产品的设计工作，在 1953 年 10 月 27铣床切屑的清除装置设计 2日，我们国家就自行设计并且生产出来了第一代的排屑机，虽然参考了国外的一些技术经验，但却是我们国家自主创新的成果，自此摆脱了一再依赖国外排屑装置的困境。在这之后我们国家的重视加工轻视配套设施的情况有所好转，大量大排屑产品出现在市场上。在中国崛起成为了制造业大国之后，我们国家和国外的技术差距就在不断缩小，但是西方发达国家依靠其自己悠久的工业发展，使得他们的一些技术优势依然存在，在工业发达国家的切屑处理技术，无论其设备的机构形式还是所完成的工艺内容都是紧紧伴随着切削加工工艺和切屑加工设备的不断革新而迅速发展的，根据一些资料数据可以看出，在工业发达国家，处理切屑有三个演变阶段，即（1）、单纯的人工清理。（2）、人工与半自动化排屑机械混合工作组合。（3）、单纯的自动化排屑机构。我国现有的排屑机原理与国外大致相似，但是由于知识产权等问题，并不能做到完全仿制，所以从我国现有的排屑机情况就能看出国外现有的成果，随着大型机床越来越多，所要加工的零部件越来越大，产生的切屑越来越多，现有的排屑机已经满足不了现在的生产需要了，目前，国外已经开始研制气动式排屑机和真空排屑机了，在满足现代化生产要求中走在了前面。所以面对现代化生产的要求与现代化加工的趋势，我们国家也要做出一定的改善，在现有的大量老式排屑机的基础上，进行改进，提高排屑效率，改变排屑原理，使排屑不再受到种类的限制，这是今后的发展趋势，也是我国排屑机需要改革的地方，所以我们要突破并且创新，从而展现我们现代化制造大国的面貌，继续创新设计出更好的产品。当前排屑装置主要有着以下几方面发展趋势：（1）.复合型排屑机的需求将会大幅度增加。复合型排屑机有很多优点：1）能处理复合式加工所产生的任何形态之铁屑；2）不论是长短屑还是金属粉屑都能完全处理；3）具有大量处理切屑液之过滤系统，过滤精度 50 微米；4）可用于各种机床，中心加工机，钻孔机，龙门式加工机，特殊专用加工机等小屑量排屑。未来几年内，复合型排屑机将具有广泛的应用。（2）.易维修排屑机将大量增加。由于一般排屑装置属于辅助型生产设备，不易维修，保养维护成本机会较少，经常是出现小毛病时无人注意，出大毛病无法运转时才去修理，影响整条生产线的正常工作。故易维修排屑机将是一种趋势。（3）. 在环保、节能方面，今后在排屑机的设计及制造中应引起各制造企业的足够重视。这方面要做好以下几点工作：1）排屑机的装机效率，减少工作中的能量损失。2）提高密封质量，减少油垢、切削液等对环境的污染。3）减少噪声，对大的噪声源进行隔离和封闭。铣床切屑的清除装置设计 31.3 研究内容(1) 系统方案设计方案了解铣床切屑的彻底清除装置的工作理及其主要组成结构，拟定总体方案，主要包括排屑装置和过滤装置两大部分。(2)磁性排屑装置设计根据工作条件要求，选择合适类型的电动机，进行传动装置的运动和动力参数的计算。设计 V 带传动设计、链条传动、箱体装置，主要计算包括传动带，齿轮，轴的设计校核，轴承的计算校核，键的计算校核，链轮的结构设计等。(3)纸带过滤装置设计在实际的工作情况条件下，选择合适类型的电机，进行传动装置的运动和动力参数的计算。设计链传动，包括轴的设计校核，轴承的计算校核，键的计算校核，链轮的结构设计等计算。铣床切屑的清除装置设计 4第 2 章 系统总体方案的确定2.1 总体方案（1）设计思路本课题为了实现切削液的彻底净化然后循环利用。设计中铁屑与切削液的分离主要为两步：大切屑的初步分离，以及细微粉末切屑与切削液的彻底分离。总体方案原理如图 4-1 所示。通常铁屑分离的机器有磁性排屑机、刮板排屑机、磁性刮板排屑器、磁辊排屑机、螺旋排屑器、磁性螺旋排屑机、步进排屑机、震动排屑机、环形排屑机。相比之下利用磁性原理有定量排屑、不产生过载、工作可靠、运转平稳、噪音低、寿命长等优点。通过磁性排屑装置对切削液进行初步的过滤，然后再利用纸带过滤机实现粉末状切屑的彻底分离，同时达到切屑液净化的目的，最终实现切屑液的自动化循环利用。所以整体机构的设计方案分为两个机构，即磁性排屑机和纸带过滤机。磁性排屑机属于定量排屑机构，即吸附切屑的能量是一个固定的数值，用于铁质及钢制材料的断屑或长度小于 100mm 的钢铁部件的输送，结构简单变形容易。利用磁性材料所产生的磁力，将切屑吸附在排屑机的工作磁版上，或者将油中，乳化液中的颗粒状，粉末状的铁屑吸附分离出来，输送到指定的排屑地点或者集屑箱中，该排屑方式因为铁屑与传动部分隔离封闭，所以外形美观，故障率低。但是由于铁屑受到磁力作用在板带上滑动，因此，当切屑量较大时、排屑面板上粘油、非吸磁性物品在面板上堆积时、都不能顺畅排屑。另外，当有重物意外撞击面板时，会导致机器严重损伤，即磁条被刮掉，内部链条脱落。同时诸多生产实际显示，该装置不适合于从油中排除粉末状，如含石墨铸铁屑。从而又提出了纸带过滤机的进一步进化方案。纸带过滤机利用纸带的过滤作用，来清除冷却液中的金属和其他非金属杂质，保证切削液的清洁度，冷却液的使用期限相比原来可以提高 10-20 倍，并且加工表面质量得以提高。纸带滤纸机效果可以高达 98%左右，可以实现自动控制。铣床切屑的清除装置设计 5图2-1 总体原理示意图2.1.1 磁性排屑机方案设计（1）设计思想由于设计的多解性和复杂性，满足某种功能要求的机械系统运动方案可能会有很多种，因此，在考虑机械系统运动方案时，除满足基本的功能要求外，还应遵循以下原则：机械系统尽可能简单；尽量缩小机构尺寸；机构应具有较好的动力特性；机械系统应具有良好的人机性能。针对原动机、传动机构和执行机构三部分，本机构的设计重点在磁铁在输送链上的安装方式，以及输送链路径的控制。其中包括传动件（链传动、带传动）和支承件（轴、轴承、机体等）两部分。如图2-2所示磁性排屑机原理示意图。图2-2磁性排屑机原理示意图（2）原动机的选择选择电动机的类型主要根据工作机械的工作载荷特性，有无冲击、过载情况，调速范围，起动、制动的频繁程度等。对恒转矩负载特性的机械，应选用机械特性为硬特性的电动机；对恒功率负载特性的机械，应选用变速直流电动机或带机械变速的交流异步电动机。在考虑电机位置时，有两种方案。一是电机固定在机身上，另一种则是电机放在机身底部。原课题方案中，拟将电机位置放在机身底部，同时考虑带传动和减速器的位置，因为若电机安装在机身上端，就增加了机身的载荷，而且电机都是通过侧面螺栓固定在机身侧板上，在电机工作时的震动对整个装置的影响也增大。但是电机放在机身底部没能实现结构简单、尺寸紧凑的要求。所以经过综合考虑决定选用减速电机，其优点就是结构尺寸简单，产生载荷和震动较小。这样就可以将减速电机安装在机身上端以达到两全其美的效果。 （3）带传动带传动是一种挠性传动，基本组成零件为带轮（主动带轮和从动带轮）和传动带。铣床切屑的清除装置设计 6当主动带轮转动时，利用带轮和传动带间的摩擦或啮合作用，将运动和动力通过传动带传递个从动带轮。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点，在机械中应用广泛。带传动的设计内容包括带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带轮的材料、基准直径以及结构尺寸等。带传动的必要性：不仅能够分担传动比，使减速器分配一个合理的传动比，还由于带传动本身的特点，并且造价低廉，能够对整个装置起到一个过载保护的作用。（4）链传动链传动是一种挠性传动，通过链轮轮齿与链条链节的啮合来传递运动和动力。与摩擦型的带传动相比，链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因而能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张得很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；链条采用金属材料制造，在同样的使用条件下，链传动的整体尺寸较小，结构较为紧凑；同时，链传动能在高温和潮湿的环境中工作。链条按用途不同可以分为传动链、输送链和起重链，作为执行机构使用的是输送链。磁铁块输送方案：链条输送,便于实现磁铁的安装，不会出现弹性滑动和打滑现象,传动效率高,不需特别的张紧装置，并且作用在轴上的径向压力较小。同时链传动又能够在高温和速度较低的情况工作，实现较远的距离传送。并且能够通过实现一定形状路径的输送。磁铁块的安装方案：因为磁铁要依附在面板背面，为了满足输送路径，磁铁是以条状并排的方式安装的。磁铁选用永磁材料，其中可分为钕铁硼和铁氧体等，钕铁硼永磁材料磁性最强，磁场强度约为4000高斯，即0.4特斯拉，单排能吸附的重量约为20kg，相对于排屑量不大的该装置，完全符合要求。链传动由两个链轮和绕在两轮上的中间挠性件链条所组成。靠链条与链轮之间的啮合来传递两平行轴之间的运动和动力，属于具有啮合性质的强迫传动。其中，应用最广泛的是滚子链传动。与带传动、齿轮传动相比，链传动的主要特点是：没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，传动效率较高（封闭式链传动传动效率=0.950.98）；链条不需要象带那样张得很紧，所以压轴力较小；传递功率大，过载能力强；能在低速重载下较好工作；能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。但链传动也有一些缺点：瞬时链速和瞬时传动比不为常数，工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。2.1.2 纸带过滤机方案的设计（1）设计思想过滤机设计为一组长方形的机组，分别由链网总成、滤纸、减速电机、支架、集液箱、接近开关等组成。利用长压的工作原理，液体和固体的混合物经过常压通过滤纸，使液体和固体分开，当固体在滤纸上堆积到一定高度，接触到液位传感器，液位传感器马上发出电信铣床切屑的清除装置设计 7号，经过电器控制箱使减速机带动链网总成以一定的速度向机外移动，使液体和固体一同带出机外，新的滤纸露出液位下降，减速机停止工作，一个过滤流程结束，周而复始，经分离下来的液体进入带式过滤器下面的集液箱，经过溢流管流出，或当接液箱中的液体达到一定高度后，液位开关则控制管道泵把清洁液体打出。纸带过滤装置原理如图2-3所示。图2-3纸带过滤装置原理示意图（2）原动机的选择本装置还是选用减速电机。但更改为直角中空减速电机，由电机和直角中空减速箱组合而成，减速比能达到 1：10180。（3）链传动传动方案再次选择链传动。与带传动、齿轮传动相比，链传动的主要特点是：没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比，传动效率较高（封闭式链传动传动效率=0.950.98） ；链条不需要象带那样张得很紧，所以压轴力较小；传递功率大，过载能力强；能在低速重载下较好工作；能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。但链传动也有一些缺点：瞬时链速和瞬时传动比不为常数，工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。2.1.3 拟采取的技术措施磁性排屑机结构紧凑，可以改善组成机构零部件的受力情况，零件数量相对较少，加工制造比较容易。 过滤装置采用纸袋过滤装置，体积小、结构简单、容易解决过滤不好的问题。整体方案设计分为两部分，可以切屑彻底清除，并且结构设计的相对简单，可拆卸性能强，便于机械进行维修，结构上较小，与机床进行配套使用，能达到较好的复合程度。2.2 本章小结本章是介绍了在整体装置设计之前，对设计方案进行选定。包括基本的设计思想和整体的结构设计。最后再对几种方案进行最后选定和验算。确定最终的设计方案。铣床切屑的清除装置设计 8第 3 章 主要零件的选择与设计3.1 磁性排屑机设计3.1.1 设计要求（1）要求利用磁性原理，设计铣床自动排屑装置，实现铁屑与切削液的分离。（2）已知参数1）设计阻力F=4000N；2）输送链工作速度1m/min（允许输送链速度误差 5%）；3）链节距为31.75mm；4）工作情况两班制，连续单向运转，载荷平稳，无过载；5）动力来源：电动机，三相交流，电压380/220V；6）工作环境：室内；7）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。3.1.2 原动机的选择3.1.2.1 选择电动机的类型根据工作机械的平稳运转，冲击小，以及过载情况，调速范围，启动、制动的频繁程度等选用小型减速电机。3.1.2.2 选择电动机容量标准的电动机容量由额定功率表示，所选电动机功率应等于或稍大于工作要求：所需电动机功率为：（3-1）wdpk式中： 为工作机实际需要的电动机输出功率， ； 为工作机所需输入功率， ;dp wpkw为电动机至工作机之间的传动装置总效率。工作机所需功率 ：wp（3-2）wwFv10k或：（3-3）wwTnp950k式中：F为工作机阻力，N；v为工作机的线速度，m/s;T为工作机阻力矩， ； mN为工作机的转速，r/min； 为工作机的效率。wnw总效率 为：铣床切屑的清除装置设计 9（3-4）n321其中， ， ， ， 分别为传动装置中每一传动副，每对轴承，每个联轴器效123n率，可由查表得。根据已知数据，由（3-2）式计算工作机所需功率06910/4wwFvpkw查表得各级传动装置结构效率如下：、 V带传动 =0.961、轴承（初选深沟球轴承，2对）： =0.992故由（3-4）得94.0.621由（3-1）式，电动机功率073.dpkw3.1.2.3 电动机转速的确定链轮的转速（初选链轮齿数Z=11）（3-5）106znvw则min/86.2.3/rzpnw 按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围，推算传动及转速的可选范围：r/min （3-6）wni)(21式中：n为电动机可选转速范围； 为各级传动机构合理传动比范围i查表得：v带传动 421i由（3-6)式计算得r/min4.127.586.)42(wni经查阅相关产品说明书选用：G系列小型齿轮减速机型号为GHW22-120-200，其输出额定功率为0.12KW，机型号22，减速比1:200，输出转矩225Nm,输出转速6.9r/min。总长度=337mm，总宽度=154mm，总高度=140mm，轴径=22mm，轴伸尺度=40mm。3.1.3 运动和动力参数计算3.1.3.1 计算总传动比和分配各级传动比铣床切屑的清除装置设计 10传动装置总传动比要求应为（3-7）wmni式中： 为电动机满载转速，r/min； 为电动机转速，r/min。mn故由（3-7）式得总传动比41.286.9i则V带传动 =2.9 合理1i)42(3.1.3.2 计算装置的运动和动力参数此方案传动装置从电动机到工作机由、有三轴，减速电机输出轴为I轴，带轮与链轴连接的为II轴，以及另一链轮支撑轴轴。（1）各轴转速r/min9.6mnIr/min8.241.1iIr/minII式中： 为电动机满载转速，r/min； 为带轮传动比mn1i（2）各轴功率KW073.dpKWPIKW7.961IIKW0022II式中： 为电动机输出功率，KW； ， ， ，分别为I，II，III，轴输出功率，dPIKW； ， ， ， 分别为传动装置中传动副、轴承、联轴器的效率。123n（3）各轴转矩Nm109.673590mddPTNm1Nm7.236.4.2iIINm907322IIT式中： 为电动机轴的输出转矩，Nm； ， , 分别为I，II，III轴的输出转矩。dTIIT铣床切屑的清除装置设计 11表3-1运动和动力参数轴 转速（n/ r/min）功率（P/KW) 转矩（T/Nm)I 6.9 0.073 101II 2.86 0.070 233.7III 2.86 0.069 2293.1.4 带传动的设计计算3.1.4.1 带传动的设计计算已知从减速电机输入主动轮的功率为 KW，主动带轮 r/min，连续073.dP9.6mn单向运转，两班制，每年按300天计算。（1）确定计算功率 caP（3-8）KAca查表，取得工作情况系数 ，带入式中得1.AKW083.7.ca（2）选择V带类型根据 KW，n=6.9r/min083.caP查表，选择A型带。（3）确定小带轮直径 并验算带速vd1)初选小带轮基准直径 ，取小带轮的基准直径 mm1 751d2）验算带速。 m/s25m/s 合适02.609751nvd3）计算大带轮的基准直径mm75.184.12di根据表，圆整为 mm。182d（4）确定V带的中心距a和基准长度 dL1）根据0.7 2 ，初步确定中心距)(21d0a)(21代入 、 ，得：1d2178.5mm 510mm0mm42)计算所需的基准长度铣床切屑的清除装置设计 12（3-9）maddaLd9.80640)751()0(24 20212100查表，选取带的基准长度 Ld03）计算实际中心距a（3-10）mad5.396280.64000（5）验算主动轮上的包角（3-11） 9016539.7)5180(a.121d所以，主动轮上的包角合适（6）计算 V 带根数1）计算单根 V 带的额定功率 rp由 mm 和 n=6.9r/min，查表得 。75d KWP26.0根据 n=6.9r/min，i=2.41 和 A 型带，查表得 。5.另查表得 和 ，于是9.0K89.L（3-12）L26.089.5)0.26(Pr 2）计算 V 带根数 z 。（3-13）31.026.8PrcaZ取 1 根。（7）计算单根 V 带的初拉力的最小值 min0)(F由表查得 A 型带的单位长度质量 q=0.1kg/m，所以铣床切屑的清除装置设计 13（3-14）NqvZKPFca246027.1027.195.83)(0.2)( 2min0应使带的实际初拉力 。min00)(对于新安装的 V 带，初拉力为NF369245.1.in0对于运转后的 V 带，初拉力应为8)(3.1min0（8）计算压轴力 p压轴力的最小值为（3-15）N4810265sin412)()(1mi0min Fzp3.1.4.2V 带与带轮的结构设计标准 V 带都制成无接头的环形带，强力层的结构形式有帘布结构和线绳结构。（1）主动带轮1）基准直径 md752）根据减速电机伸出轴径为 22mm，取主动带轮的孔径 d=22mm， 2.5d=2.522=55mm，2.5d=55mm =75mm300mm，所以带轮选择用腹板式。d3)基准宽度为 bp14）基准线上槽深 ha75.25）基准线下槽深 mf86）槽对称面相对于端面的距离为 f=10mm7）最小轮缘厚 C=4mm8）带轮宽为 B=20mm9) 外径为 =80.5mmad10)轮槽角为 34（2）从动带轮1）基准直径 md22）孔径 d=35mm，2.5d=2.535=87.5mm,2.5d=87.5mm =224mm300mm,所以带d轮选择采用腹板式3)基准宽度为 bp14）基准线上槽深 ha75.2铣床切屑的清除装置设计 145）基准线下槽深 mhf7.86）槽对称面相对于端面的距离为 f=9mm7）最小轮缘厚 C=5mm8）带轮宽为 B=20mm9) 外径为 =185.5mmad10)轮槽角为 343.1.5 链传动的设计计算3.1.5.1 链传动的设计计算（1）已知：输送链条的节距为 P=31.75mm，链轮转速 n=2.86r/min（2）根据 P=31.75mm，查表得：滚子直径 ，内链节内宽 ，销轴直径 ，内md05.19mb56.19md19.02链板高度为 ，抗拉载荷=95KNh426（3）选择设计齿数为 z=11in/1/601607.38.210snzpv（4）计算圆周力 和压轴力eFp1）II 轴上的链轮已知： ，v=1m/minKWpI7.则：有效圆周力为NvPFIe 4206/17.01取压轴力系数 ，则压轴力为5.pKeFpp 835.2）III 轴上的链轮已知： ，v=1m/minWPI069.则：有效圆周力为NvPFIe 4106/9.10取压轴力系数 ，则压轴力为15.pKeFpp 75.表3-2链轮受力分析链轮 （N)e （ N)pFII 轴上的链轮 4200 4830III 轴上的链轮 4140 4761铣床切屑的清除装置设计 153.1.5.2 链与链轮的结构设计（1）本课题中链条作为输送装置，其上要安装磁铁快，并按照设计路线输送，通过查阅资料手册，以 20A 型链条为基础，借鉴了长销轴链条和啤酒罐头输送链条（可以在托板上安装磁铁）的结构，确定输送链条的结构。（2）链轮的基本参数及主要尺寸1）分度圆直径 dmp7.12)80sin(5.3)z1si(2)齿顶圆直径 addP3.105.9.35.725.1mx mzpa 782)6(1)6(in 取 =130mma3)齿根圆直径 fdmf 65.930.17214）最大轴凸缘直径 gmhpdg 8076.420.18cot.6.04.z8cot2 5）齿侧圆弧半径 er最大齿槽形状：zde 87.45)10(5.908.)1(08. 22max 最小齿槽形状：mre .9.1in 取 =38mmer6）滚子定位圆弧半径 i最大齿槽形状：dri 8.905.16.0519.069.5. 3311max 最小齿槽形状：mri 2.5.1max取 ri7.97）滚子定位角 最大齿槽形状：铣床切屑的清除装置设计 168.13904z10max最小齿槽形状： .12ax取 o1288）齿宽 ：单排fbmbf 582.6.95.09.11 9）齿侧倒角 apa 47.3110）齿侧半径 xrrx5.11）齿全宽 nfbmbpnff 82.1.0)1(13.1.6 传动轴的设计计算3.1.6.1 II轴的设计计算（1）根据 II 轴上的功率，转速，以及转矩，初步确定轴的最小直径：由前面的计算可以知道，输入功率 ，KWpI07.in/38.2rnI初步确定轴的最小直径（3-16）30minIAd选取轴的材料为 40Cr，调制处理，根据下表取 =1000表3-3 轴常用几种材料的 及 值T轴的材料 Q235-A、20 Q275、35(1Cr18Ni9Ti)45 40Cr、35SiMn38SiMnMo、3Cr13MPaT/15-25 20-35 25-45 35-550A149-126 135-112 126-103 112-97注：表中 值是考虑了弯矩影响而降低了的许用扭转切应力。T在下述情况时， 取较大值， 取较小值：弯矩较小或只受扭矩作用、T0A载荷较平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴只做单向旋转；反之， 取较小值， 取较大值。T0A于是得铣床切屑的清除装置设计 17mnpAdI 2986.071330min 输出轴的最小直径显然是安装在带轮处的直径上，可以初步取带轮的直径为35mm,也就是该轴段的直径取35mm。（2）轴的结构设计1） 拟定轴上零件的装配方案2） 根据轴向定位的要求确定轴的各轴段直径和长度 初步选择滚动轴承 因为该轴承仅作为滚动承受件，没有轴向力作用，仅承受径向力的作用，故可以选用深沟球轴承。参照工作要求，并根据 ，由轴mdIXV35承产品目录中初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承 6308，其尺寸 ，故 ，轴承和链轮采用套筒定位 ，取mBDd2394 mdVII40套 筒 的尺寸为 d=40mm ， , ,B=40mm ,所以 。D6512 lI8 安装链轮处的轴段-和-处的直径 ，链轮的一端dVII5采 用套筒定位，已知链轮的轮毂宽度为 42mm, 为了使套筒端面可靠的压紧链轮，此轴段应该略微短于轮毂的宽度，故取 ，链轮的另一端采用轴肩定lVII40位，轴肩的高度 h0.07d ，取 h=4mm，则轴环处的直径 ，轴环mVII2的宽度 b1.4h, 取 。mllVII12 轴承端盖的总宽度为 17 mm（由轴承端盖的结构设计而定） ，根据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，取 。带轮的轴端采用-段轴肩lVI78固 定，取 ， 。lIXV38dIXV35 -段轴承的长度，根据设计的机体内部总长为 200 mm，以及以上设计的轴段的尺寸，所以该轴段的长度 ，为了加工方便，所以该轴段的直径取mlI6，与轴承处一样。mdVI403）轴上零件的周向定位链轮和带轮的周向定位均采用平键联接。按 由手册查得mdVII4(GB/T1096-2003)，键槽用键槽铣刀加工，长度为 36 mm，同时为了保 hb812证链轮与轴的配合有良好的对中性，故选取链轮轮毂与轴的配合为 H7/n6；同样，带轮 与轴的联接，选用平键为 10 mm8 mm36 mm，带轮轮毂与轴配合为 H7/n6。轴承与轴 的周向定位是借助过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 m6。4）确定轴上的倒角和圆角尺寸表 3-4 零件倒角C 与圆角半径 R 的推荐值直径d 610 10 18183030 50508080 120120 180C 或R 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0铣床切屑的清除装置设计 18参考上表来选取。5）确定轴上的载荷 轴的受力分析图3-1图 3-1水平面受力分析图 3-2图 3-2垂直面弯矩图 M V3-3图 3-3铣床切屑的清除装置设计 19M V1 66.5 FNV1 66.5 3906.4=259775.6 NmmM H2 196.5 FNV1 130 Fr1 196.5 3906.4 130 4830=139707.6 NmmM H3 313.5 FNV1 247 Fr1 117 Fr 2 50.5 FNV2 313.5 3906.4 247 4830 117 4830 50.510563.6=-1.8 Nmm合成弯矩M 图 3-4图 3-4扭矩T 图 3-5图 3-5Nm7.238.095T数据汇总如下：表 3-5 轴载荷分析表载荷 水平面 H 垂直面 V支反力 FFNH1 3734.2 NFNH2 7091.8 NFNV1 3906.4 NFNV2 10563.6 NM H1 248324.NmmM H2 187770.NmmM V1 259775.NmmM V2 139707.Nmm铣床切屑的清除装置设计 201弯矩 MM H3 7.6 Nmm M V3 1.8 Nmm总弯矩 mN1.359726.273.48214019708.).(6.221扭矩 TNmm370.2095I6）按照弯矩扭合校核上的强度 轴的弯扭合成强度条件为：(3-17)()2(4)( 122WTMTWca式 中 ： ca 为轴的计算应力，单位MPa；M 为轴所受的弯矩，单位N mm； T 为轴所受的扭矩，单位 Nmm； W 为轴的抗弯截面系数，单位 mm3 ； 是对称循环变应力时 轴的许用弯曲应力，单位MPa。轴的抗弯、抗扭截面系数的计算图 3-6 截面(3-18)32236.7214)5(4.)(mdtbW式中： t 可由表查得。 根据计算所得数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 ,6.0所以轴的计算应力为：铣床切屑的清除装置设计 21MPaWTMca 7.526.7321)0(.59)(22 前已选定轴的材料为 40Cr,调质处理，查表可得 。因此 ，1ca故安全。3.1.6.2 III轴的设计计算（1） 根据轴上的功率,转速以及转矩，初步确定轴的最小直径： 由前面的计算可知道，输入功率 PIII 0.069 kW， nIII 2.38 r/min初步确定轴的最小直径30minIpAd选取轴的材料为40Cr，调质处理。根据表3 -3 取A 0 100 。于是得mnPdI 9.286.10330min因、轴的传动比 i=1，所以轴的尺寸可适当参考轴而得。轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案2）根据轴向定位的要求确定轴的各轴段直径和长度 初步选择滚动轴承 因为该轴承仅作为滚动承受件,没有轴向力作用,仅承受径向力的作用,故可以选用深沟球轴承。参照工作要求及轴的情况，由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承 6380，其尺寸 ，故mBDd23904，轴承和链轮采用套筒定位，套筒的尺寸为 d=40mm，mdVII 40， B=40mm ，所以 。D5,621 lVII58 安装链轮处的轴段-和-处的直径 ，链轮的一端采dVII 4用套筒定位，已知链轮的轮毂宽度为 42mm, 为了使套筒端面可靠的压紧链轮，此轴段应该略微短于轮毂的宽度，故取 ,链轮的另一端采用轴肩定位，轴mlVII 40肩的高度 h0.07d，取 h=4mm，则轴环处的直径 ，轴环的宽度 mVIIV52b1.4h,取 。mlVII12 轴承端盖的总宽度为 17 mm（由轴承端盖的结构设计而定） -段轴承的长度，根据设计的机体内部总长为 200 mm，以及以上设计的轴 段的尺寸，所以该轴段的长度 ，为了加工方便，所以该轴段的直径取lVI6，与轴承处一样。dVI403）轴上零件的周向定位铣床切屑的清除装置设计 221链轮和带轮的周向定位均采用平键联接。按 由手册查得mdVII 4(GB/T1096-2003),键槽用键槽铣刀加工，长度为 36 mm,同时为了保证mhb812链 轮与轴的配合有良好的对中性，故选取链轮轮毂与轴的配合为 H7/n6；同样，带轮与轴 的联接，选用平键为 10 mm8 mm16 mm，带轮轮毂与轴配合为 H7/n6。轴承与轴的周 向定位是借助过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 m6。4）确定轴上的倒角和圆角尺寸参考表 3-4 来选取。5）确定轴上的载荷具体计算过程同 II 轴，数据汇总如下：表 3-6 载荷计算结果载荷 水平面 H 垂直面 V支反力 FFNH1 FNH2 4140N FNV1 FNV2 4761 N弯矩 MM H 275310 Nmm M V 316606.5 Nmm总弯矩 6.4195.360275121扭矩 TmNTI 8.96）按照弯矩扭合校核轴上的强度 轴的弯扭合成强度条件为：(3-17)()2(4)( 122WTMTWca式 中 ： ca 为轴的计算应力，单位 MPa； M 为轴所受的弯矩，单位 Nmm； T 为轴所受的扭矩，单位 Nmm； W 为轴的抗弯截面系数，单位 mm3 ； 是对称循环变应力时 轴的许用弯曲应力，单位MPa。轴的抗弯、抗扭截面系数的计算铣床切屑的清除装置设计 2332236.7214)5(4.)(mdtbW式中： t 可由表查得。 根据计算所得数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取 ,6.0所以轴的计算应力为：MPaWTMca 3.606.7321)90(.495)(222 前已选定轴的材料为 40Cr,调质处理，查表可得 。因此 ，1ca故安全。3.1.6.3 轴上零件的校核（ 1） I 轴 根据减速电机输出轴的尺寸确定键为单圆头普通平键（C 型） ，具体尺寸为bhL=6636。 校核键连接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，可由表查得许用挤压应力 。键的工作MPaP120长度为 ，键与轮毂键槽的接触高度 。所mbLl362 mhk365以：（3-7.9231023ppMPakldT19）合适，键的标记为：键 C636GB/T 1096-2003。（2）II 轴1）轴端处的键 由于键处于轴端，所以选择单圆头普通平键（C 型）根据 d=35mm，确定键的尺寸截面尺寸为：宽度 b=10mm，高度 h=8mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键的长为 36mm（比轮毂宽度小一些） 。校核键连接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，可由表查得许用挤压应力 。键的工作MPaP120铣床切屑的清除装置设计 24长度为 ，键与轮毂键槽的接触高度 。所mbLl31562 mhk485.0.以：7.10354.2103ppMPakldT合适，键的标记为：键 C836GB/T 1096-2003。2）链轮处的键 由于键不处于轴端，所以选择圆头普通平键（A 型）根据 d=44mm，确定键的尺寸截面尺寸为：宽度 b=12mm，高度 h=8mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键的长为 36mm（比轮毂宽度小一些） 。校核键连接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，可由表