CA6140车床主传动系统操纵机构三维建模及动态演示设计

机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 正文模板 封面 见附件 3 任务书 见附件 3 中文摘要 含关键词 英文摘要 含关键词 目录 第 1 章 绪论 第 章 全文总结 参考文献 致谢 毕业设计小结 附录 可选 格式说明 1 未加说明的所有数字 英文统一使用小四号 Times New Roman 未加说明的所有汉字统一使用小四号宋体 2 正文段落行距统一为 1 25 行 各级标题间距根据相应的说明设 置 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 i 摘 要 随着科学技术的不断发展 机械产品趋精密 复杂 改型也益频繁 对机 床的性能 精度 自动化程度等提出了越来越高的要求 机械加工工艺过程自 动化是实现上述要求的重要技术措施之一 不仅能提高产品质量和生产率 降 低生产成本 还能改善工人的劳动条件 为此 许多企采用自动机床 组合机 床和专用机床组成自动或半自动生产线 但是 采用这种自动 高效的设备 需要很大的初期投资以及较长的生产准备周期 只有在大批量的生产条件 如 汽车 拖拉机 家用电器等工业主要零件的生产 下 才会有显著的经济效益 车床变速操纵机构是车床主传动系统操纵机构中最重要的一个 其作用是根据 工件加工工艺的要求 通过旋转变速操纵机构的操作手柄来得到满足当前加工 工艺的速度 近年来 随着时代技术的进步 对车床主传动系统变速操纵机构 的要求越来越高 众多车床设计工程师在改进车床变速操纵机构性能的研究中 倾注了大量的心血 车床变速箱操纵机构加工技术得到了飞速的发展 车床变 速箱操纵机构的零件质量的优劣直接影响到其他等零件的相互位置准确性及整 个车床主轴箱体使用的灵活性和寿命 本论文主要论述车床主传动系统变速操纵机构的三维设计 利用 PRO E 软 件 针对 CA6140 普通车床主传动系统变速操纵机构的结构特征 利用三维软 件绘制三维装配图 和二维工程图 这样更加有利于加深对 CA6140 普通车床 主传动系统变速操纵机构的结构的了解以及使学生们运用三维 二维设计软件 的熟练程度更一步加强 为将来的工作和研究做准备 关键词 机床 主传动系统 操纵机构 三维 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 ii ABSTRACT Enable producing the target in process of production such as raw materials the blank parts and so on take place direct course of change ask craft course if the blank is made machining heat treatment etc and call it the craft course In the course of making the craft is it confirm every erector various processes of positioning clamping scheme and the process step of the process the locomotive of processing this process and the entering the giving amount of the lathe cut depth the rotational speed of the main shaft and speed of cutting the jig of this process the cutter and measuring tool a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves calculate basic time of this process This paper analyzes China s domestic and foreign institutions fried tea machine status the prospect of the future to design a new type of small fried tea institutions The machine body is small fry tea barrel by the rubbing rubbing plates pressure devices gear box and electric motor Bevel gear reducer and the link with Rotary mainly rely on three rotating rod so that kneading the bucket on the relative eccentricity of the fixed plate for rotary movement tea rub it in the barrel by the pressure plate cover and a fixed role on the edge of bone the rolling until the completion of rolling operations The rub is located in the bottom of the cone on the lid with edge of bone so the barrel to ensure that the lower part of the normal kneading kneading tea is also a barrel on the upper part of the tea rubbing the implementation of rolling kneading tea effectively improve efficiency make more tea rub uniform which can improve the quality and level of tea The difference between the rolling machine is mainly reflected in the processing advantages First reduce the labor intensity of farmers improve work efficiency second strips rolled the high breakage rate of leaf cells moderately stable and reliable quality 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 iii KEY WORDS virtual auditory kneading neural network 目 录 第一章 绪论 5 1 1 课题研究的背景 6 1 2 选题的意义 6 1 3 CA6140 卧式车床简介 7 1 3 1 CA6140 卧式车床主传动系统的组成 7 第二章 CA6140 卧式普通车床主传动系统变速操纵机构的设计 8 2 1 链传动设计计算 8 2 2 传动齿轮的设计计算 9 2 3 传动轴的设计计算 9 第三章主传动系统变速操纵机构中主要零件强度的校核 10 3 1 传动轴的强度校核 11 3 2 传动齿轮的强度校核 12 第四章 主传动系统变速操纵机构中主要零件的三维建模 14 4 1 盘型凸轮的三维建模 16 4 2 传动链轮的三维建模 16 4 3 曲柄的三维建模 18 4 4 花键轴的三维建模 18 4 5 拨叉的三维建模 19 4 6 操纵机构的三维建模 20 参考文献 21 致 谢 22 毕业设计小结 23 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 4 第一章 绪论 1 1 课题研究的背景 机床设计和制造的发展速度是很快的 由原先的只为满足加工成形而要求 刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度 发展至今的高度 科学技术成果综合应用的现代机床的设计 也包括计算机辅助设计 CAD 的 应用 但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统 经验 设计方法 因此 探索科学理论的应用 科学地分析的处理经验 数据和资料 既能提高机床设计和制造水平 也将促进设计方法的现代化 随着科学技术的不断发展 机械产品趋精密 复杂 改型也益频繁 对机 床的性能 精度 自动化程度等提出了越来越高的要求 机械加工工艺过程自 动化是实现上述要求的重要技术措施之一 不仅能提高产品质量和生产率 降 低生产成本 还能改善工人的劳动条件 为此 许多企采用自动机床 组合机 床和专用机床组成自动或半自动生产线 但是 采用这种自动 高效的设备 需要很大的初期投资以及较长的生产准备周期 只有在大批量的生产条件 如 汽车 拖拉机 家用电器等工业主要零件的生产 下 才会有显著的经济效益 1 2 选题意义 毕业设计是我们对大学四年所学知识的一次综合运用 也是学校对我们所 掌握的知识的一次综合评审 旨在培养我们的设计实践能力和工作能力 利用 所掌握的基本设计理论知识完成一次较全面的设计 因此在设计过程中 我们 应该严格要求自己 客观实在的分析各个阶段的数据计算 按照指导教师的计 划要求 完成此次毕业设计 毕业设计课题包含主要零件加工和典型夹具设计 及机械加工工艺规程的制定几方面的内容 其目的是 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 5 1 具体应用 巩固加深和扩大本课题及有关所修课程的理论知识 生产 知识 培养学生的实际设计能力 为以后的就业工作能力打下扎实的基础 2 通过拟定设计方案 结构方案 结合生产和使用条件 独立完成机械 零件夹具设计及机械加工工艺规程设计 并全面考虑涉及内容及过程 熟悉和 运用设计资料 如有关国家及行业标准 设计规范等 加深对机械夹具设计及 制造的总体认识 培养我们全面考虑工程技术问题的独立工作能力 1 3 CA6140 卧式车床简介 CA6140 型车床是我国自行设计的卧式车床 其外型结构由床身 主轴箱 变 换齿轮箱 进给箱 溜板箱 滑板和床鞍 刀架 尾座及冷却 照明等部分组 成 CA6140 型车床通用性强 加工范围广 适用于加工各种轴类 套筒类和盘类 零件上的回转表面 例如车削内外圆柱面 圆锥面 环槽及成型回转表面 加 工端面及加工各种常用的公制 英制 模数制和径节制螺纹 还能进行钻孔 铰孔 滚花等工作 CA6140 型卧式车床的万能性较大 但结构较复杂而且自 动化程度低 在加工形状比较复杂的工件时 换刀较麻烦 加工过程中的辅助 时间较多 所以适合于单件 小批生产及修理车间 作为主要的车削加工机床 CA6140 机床广泛的应用于机械加工行业中 针对 CA6140 机床的主轴箱进行设计 设计的内容主要有机床主要参数的确定 传动方案和传动系统图的拟定 对主 要零件进行了计算和验算 利用三维画图软件进行了零件的设计和处理 CA6140 型卧式车床工艺范围广 能完成多种加工工序 进行各种车削工作 加工轴类 套筒类和盘类的回转表面 如车削内外圆柱面 圆锥面 环槽及成 型回转面 车削端面及各种常用螺纹 主要有 公制 有称米制 英制 模 数制和径节制四种 还可以进行扩孔 钻孔 铰孔和滚花等工作 车床主轴 三支 承均用滚动轴承 进给系统用双轴滑移公用齿轮机构 纵向与横进给由十字手 柄操作 并附有快速电动机 该机床刚性好 功率大 操作方便 1 3 1 CA6140 卧式车床主传动系统的组成 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 6 一般常规的卧式车床基本上都是由 主轴箱 刀架 尾座 右床腿 光 杆 丝杠 溜班箱 左床腿 进给箱 挂论变速机构组成 其结构参考图如下 第二章 CA6140 卧式普通车床主传动系统变速操纵机构的 设计 CA6140 主传动系统变速操纵机构结构图如下 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 7 2 1 链传动设计计算 1 传动名义功率 P 0 5kW 2 假定主动链轮转速 n1 350r min 从动链轮 350r min 3 中心距 a 307mm 左右 求设计功率 P K0 Pm 0 4 2 0 8Kw 式中 Ko 为载荷修正系数 由设计功率 0 8Kw 和 n 1500r min 查得节距 P 9 525mm 1 选择小链轮齿数 由小链轮转速 n 350r min 查表得小链轮最小许用齿数 Z1 12 则大链轮齿 数 Z2 i Z1 其中 i 1 所以大小链轮齿数相等 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 8 2 确定链轮基圆直径 dI 42 736mmzpdsin180 d2 42 736mmi 3 确定滚子链的节线长度 L L 2acos d2 d1 2 d2 d1 180 式中 sin 1 d2 d1 2a 0 218 12 6 以 a 100mm 代入 则 L 150 54 选 择最接近计算值的标准 节线长 见表 4 L 160 20mm 2 2 传动齿轮的设计计算 1 初步计算 1 材料选择 因传动尺寸已经在图纸上面有注明 批量较小 故齿轮用 45 调质 硬 度 241HB 286HB 平均取为 280HB 选齿轮精度为 7 级 由文献 2 表 可知 34 8 15 06 2cosin12cosin21mi ahz 3 14 式中 齿顶高系数 a ah 取小齿轮齿数 301z 3 15 8 496 12 iz 取大齿轮齿数 502z 3 根据工作条件的要求 大端模数为 m 3 16 4 齿轮分度圆的直径 mm 10251 zd 3 17 mm 7 6 齿轮齿顶 齿根圆直径 由文献 3 表 可知 910 齿顶高 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 9 mm 12 mha 3 20 齿顶圆直径 mm 104 62cos360cos1 d 3 21 mm 3 57122 ah 3 22 齿根高 mm 4 0 mcaf 3 23 齿轮基圆直径 mm 3 24 9528 1365 1 Rd mm 1002 3 25 7 齿宽 由文献 2 表 可知 314 mm 96 78 2 0 Rb 3 26 8 节圆周速度 m s 48 10605314 6031ndv 3 27 其他齿轮的计算后的结果图纸上面已经有注明 1 初步确定轴的直径 mm 3 32 45360 npAd 根据工作条件 取 mm9d 2 传动轴受力分析 N 3 33 4 513602 1 mtTF N 3 34 54 173062cos 4cos tggtr N 2in in ta 3 35 2 3 传动轴的设计计算 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 10 3 绘制传动轴的受力简图 如图所示 求支座反力 垂直面支反力 由 得 0CM 3 36 025732 arBYFLR N13 6295 761 3024 13 62 由 得 0 N 3 37 0 295 7 BYrCYRF 水平面支反力 由 得 M 3 38 032 LtBZ N 02 13685 762412 R 由 得 N 3 39 5 9 3 BZrCZF 4 作弯矩图 垂直面弯矩 图 YM C 点 N mm 3 40 495 70825 613 29 LRBY 水平面弯矩 图 Z C 点 N mm 3 41 6 3 02 BZ 合成弯矩 图 C 点 图 4 1 传动轴的受力简图 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 11 N mm 153 6785 4780395 4702 22 CZYM 3 42 5 作转矩 T 图 N mm61 3 6 校核轴的强度 按弯扭合成应力校核轴的强度 校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面 即危险截面 C 的强度 由文献 1 15 5 可知 取 轴的计算应力 0 MPa 3 14150 26 9 3678 3252232 WTMc 3 43 选定轴的材料为 45 钢 调质处理 由文献 1 表 可知 MPa 因此 601 故安全 1 ca 7 精确校核轴的疲劳强度 判断危险截面 从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看 截面 IV 和 V 引起的应力集中最严重 而 V 受的弯矩较大 从受载的情况来看 截面 C 的应力最大 但应力集中不大 故 C 面不用校 核 只需校核截面 V 截面 V 左侧 抗弯截面系数 mm 3 44 27401 0 33 dW3 抗扭截面系数 mm 3 45 582T 截面 V 左侧的弯矩 M 为 Mpa 3 46 6 7615 68 截面 V 上的扭矩 T 为 MPa 3201 截面上的弯曲应 Mpa 3 47 28 4 Wb 截面上的扭转切应力 MPa 3 48 3 501 T 轴的材料为 45 钢 调质处理 由文献 1 表 可知 1 MPa MPa MPa 640 B 2751 1 由文献 1 附表 可知 用插入法求出83 k24 8 0 轴按精车加工 由文献 1 附图 可知 表面质量系数为 3 4 轴未经表面强化处理 1q 固得综合系数为 3 49 9 284 02 kK 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 12 43 218 024 1 kK 由文献 1 可知 碳钢的特性系数3 取 0 取5 5 所以轴在截面 V 左侧的安全系数为 3 50 34 01 289 71 mbKS 3 51 2 9 503 4 a 3 52 5 1 72 19 2 SSca 故该轴在截面 V 左侧的强度是足够的 截面 V 右侧 抗弯截面系数 mm903 0 3 dW3 抗扭截面系数 mm412 T 截面 V 左侧的弯矩 M 为 MPa 628 57 65 678 截面 V 上的扭矩 T 为 MPa 320 截面上的弯曲应力 MPa 192 Wb 截面上的扭转切应力 MPa 8 7430T 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数 及 按文献 1 附表 查取 因 23 023 1 dr 8 104 dD 5 3 又由文献 1 附图 可得轴的材料的敏感系数为 q7 故有效应力集中系数按文献 1 附 为4 3 53 87 1 05 2 83 1 1 k 6 由文献 1 附图 可得轴的截面形状系数为23 由文献 1 附图 可得轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数为 76 0 综合系数为 41 38 05 71 kK 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 13 84 1 076 21 kK 所以轴在截面 V 左侧的安全系数为 29 524 31 maS 6 483 0 87 K 5 12 96 24 2 SSca 故该轴在截面 V 左侧的强度是足够的 第三章 主传动系统变速操纵机构中主要零件强度的校核 3 1 传动轴的强度校核 根据以上工况可知 力 328016 tTFNd 径向力 2186 20679 3 rtFgtgN 求垂直面的支反力 32311 186 79 3 5 314 62 rrVFll232 4 10 rVr N 计算垂直弯矩 314 6871092 aVmMFl m 322 4 6 875 69 251096 nrl Nm 求水平面的支承力 32311 90 23 ttHllF2386 7 65 1879 ttH N 计算 绘制水平面弯矩图 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 14 3165 9287109 aHmMFl Nm 323 2875 902 5102 8 ntl Nm 求危险截面当量弯矩 从图可见 m m n n 处截面最危险 其当量弯矩为 取折合系数 6 2222 0 8 61 6 eanTNm M2193 5 m 计算危险截面处轴的直径 n n 截面 333126 07128 0 ebd m m 截面 3331 59 eb m 由于 所以该轴是安全的 420 dmd 弯矩及轴的受力分析图如下 传动轴的弯矩简图 3 2 传动齿轮的强度校核 校核齿面接触疲劳强度 1 接触应力的计算 由文献 4 表 可知 齿面接触应力计算公式 即395 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 15 ubdKTZREH1 5 01 22 3 28 确定公式内的各计算数值 计算载荷系数 电动机驱动 载荷平稳 由文献 4 表 可知 取25 1 AK 平均分度圆直径 mm 95 38 0136 01 Rmd 平均分度圆圆周速度 m s4694 nvm 由文献 4 图 a 可知 按 得 45 7 210z 2 1 VK 由文献 4 图 b 可知 按 齿轮悬臂布置 7 3691 db 21 K 由文献 4 表 可知 45 K 65 12 41 VA 由文献 1 表 可知 弹性系数 608 9EZ 节点区域系数 49 20cos2incosin2 HZ 计算得 MPa 32 106 5 01369 728149 2 22 RH 1 接触疲劳强度的许用应力 由文献 4 表 可知 许用接触应力计算公式 即285 LVRWXNHPZSminl 3 29 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 16 确定公式内的各计算数值 小齿轮的接触疲劳强度极限 MPa601lim H 最小安全系数 0 min HS 由文献 1 10 13 可知 计算应力循环系数 81 1046 9235166 hjLN 由文献 1 图 10 19 可知 查得接触疲劳寿命系数 87 01 NZ 尺寸系数 X 工作硬化系数 按 1 7032 1 HBSW 润滑油膜影响系数 85 LVRZ 计算得 MPa7 43 017 016 HP 3 由于 MPa MPa 故安全 32 HP 校核齿根弯曲疲劳强度 1 齿根应力的计算 由文献 4 表 可知 弯曲应力计算公式 即5 SFRFYmbdKT21 0 3 30 确定公式内的各计算数值 由文献 1 表 可知 510 85 21 FY 由文献 1 表 可知 4S 计算得 MPa 85 42 1852 05123609 7 1 F 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 17 2 弯曲强度的齿根许用应力 由文献 4 表 可知 齿根许用应力计算公式 即315 XNFSTHPYminl 3 31 确定公式内的各计算数值 弯曲疲劳极限 MPa30lim F 齿轮的应力修正系数 2STY 弯曲强度的最小安全系数 4 1minF 弯曲疲劳寿命系数 93 01 NY96 02N 弯曲疲劳的尺寸系数 85 XY 计算得 MPaF 3 094 1230 3 由于 MPa Mpa 故安全 85 8 1 F 第四章 主传动系统变速操纵机构中主要零件的三维建模 4 1 盘型凸轮的三维建模 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 18 4 2 传动链轮的三维建模 4 3 曲柄的三维建模 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 19 4 4 花键轴的三维建模 4 5 拨叉的三维建模 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 20 4 6 操纵机构的三维建模 参考文献 1 徐灏等 机械设计手册 第2 3册 M 第二版 北京 机械工业出版社 2003 2 程悦荪 拖拉机变速箱的设计 M 北京 中国农业出版社 1981 3 周纪良 拖拉机及类似车辆传动系统的设计 M 北京 机械工业出版社 1991 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 21 4 吉林工业大学拖拉机教研室编 拖拉机的构造 M 北京 中国农业出版社 1982 5 成大先主编 机械设计手册 减 变 速箱 电机与电箱 M 北京 化学 工业出版社 1999 6 朱冬梅 画法几何及机械制图 M 北京 高等教育出版社 2000 7 陈立德 机械设计基础 M 北京 高等教育出版社 2002 8 陈立德 机械设计基础课程设计指导书 M 北京 高等教育出版社 2002 9 刘劲 机械制图国家标准 M 北京 机械工业出版社 2000 10 陈立周 机械优化设计方法 M 北京 冶金工业出版社 1985 11 拖拉机 编辑部主编 拖拉机变速箱的设计和计算 M 上海 上海科学技 术出版社 1980 12 周纪良 拖拉机变速箱结构型式和结构图谱 J 农业机械学报 1979 2 47 63 13 周纪良 孔维恭 于瑞玺 拖拉机圆柱齿轮承载能力计算方法的研究 J 农业 机械学报 1988 2 32 39 14 高象平 李齐隆等 拖拉机零部件优化设计 M 广州 广东科技出版社 1987 15 周纪良 孔维恭 拖拉机直齿圆柱齿轮承载能力的研究和齿轮设计 J 拖拉机 1983 3 12 21 16 Charles W Beardsly Mechanical Engineering ASME Regents Publishing Company Inc 1998 17 UCT FAMILY UNDER STOCHASTIC TECHNOLOGICAL CHANGES INT J PRODUCTION ECONOMICS 122 2009 567 580 18 Queen Y Beardsly Regents Publishing Company Inc 2003 致 谢 在论文完成之际 我首先向我的导师致以衷心的感谢和崇高的敬意 在这 期间 导师在学业上严格要求 精心指导 在生活上给了我无微不至的关怀 给了我人生的启迪 使我在顺利的完成学业阶段的学业的同时 也学到了很多 做人的道理 明确了人生目标 导师严谨的治学态度 渊博的学识 实事求是 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 22 的作风 平易近人 宽以待人和豁达的胸怀 深深感染着我 使我深受启发 必将终生受益 经过近半年努力的设计与计算 论文终于可以完成了 我的心里无比的激 动 虽然它不是最完美的 也不是最好的 但是在我心里 它是我最珍惜的 因为它是我用心 用汗水成就的 也是我在大学四年来对所学知识的应用和体 现 四年的学习和生活 不仅丰富了我的知识 而且锻炼了我的能力 更重要 的是从周围的老师和同学们身上潜移默化的学到了许多 在此 向他们表示深 深的谢意与美好的祝愿 毕业设计小结 时间过得真快啊 转眼间四年时间都过去了 在这四年中 我学到了许多 专业知识 就拿这次的毕业设计来说吧 我查阅了 机械设计手册 机床 机械设计制造及其自动化专业综合课程设计论文 23 主轴箱操纵机构设计 使我充分掌握了机床的设计方法和步骤 更重要的复 习所学专业的知识 以前总认为学这些专业知识没用 那是我太天真了 当这 次的毕业设计 它帮了我不少的忙 特别是 机械制造工艺编制及实施 这课 对我的毕业设计帮助特别大 都怪上课没认真听讲 导致做毕业设计时要问比 我学的好的同学 通过这次做毕业设计让我认识到学习不是个坏事 是为了自 己的将来着想