ZX32专用机床铣削头的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您CAD图纸，Q号交流197216396或11970985 本 科 毕 业 设 计题 目专用机床铣削头ZX32的设计系 别学生姓名专 业 学 号指导教师 职 称摘 要专用机床铣削头ZX32的设计社会在不断发展的过程中对各种行业的发展需求也有了新的认识若要满足机械制造业下现在发展那么快的情况下，一些新型机床的品种也变得越来越多；其中就包括效率比较高的自动化机床和适应性比较强的特种加工机床；各大新型的难加工的材料无疑离不开机床，其中机床上的零部件所使用的铣削头是专用机床的相对比较复杂和重要的我们通过研究铣削头的结构设计对我们对未来的学习很有帮助，与此同时也会有很大的积极意义。这篇文章再通过专用机床铣削头ZX32传动系统的结构设计的过程中，计算出了设计所需的传动比，结构式相对比较简单，对完成铣削头齿轮传动设计及轴的结构设计有了一个初步的了解和认识，通过大量的计算说明来分析齿轮的模数；并以此确定铣削头尺寸及设计传动路线。完事之后必须进行一系列的检验，验算传动轴的直径，齿轮模数，如果可以的话，也把刚度求出来。文章很顺利的完成了铣削头结构设计，通过软件的辅助制了完整的图纸。我们研究的课题在很大程度上对铣削加工有了新的理解和突破。关键词：专用机床； 铣削头； 齿轮传动； 结构设计ABSTRACTSpecial MachineMilling HeadZX32 Design Society in the process of growing demand for the development of various industries and a new understanding to meet the mechanical manufacturing industry developing so fast, now under some new machine varieties also become more and more; Including high efficiency automated machine tools and adaptability is strong special machine tools; The new type of difficult-to-machine materials will surely leave the machine tool, the machine tool are the components of the milling head used on the dedicated machine tools is relatively complex and important we through the research of the structure of milling head design of our study is very helpful for the future, at the same time also can have a lot of positive significance. This article through design of special-purpose machine tools milling head ZX32 transmission system in the process of the required transmission ratio, calculated the design formula is relatively simple, to complete the milling head and shaft structure design of gear transmission design have a preliminary understanding and the understanding, to analyze gear modulus is illustrated through a lot of computation; And to determine the milling head size and design of transmission line. Done to carry out a series of inspection, check the diameter of the shaft, gear modulus, if you can, and the stiffness out. The article very smoothly completed the milling head structure design, through software of auxiliary system, a full set of drawings. Our research topic in the very great degree of milling has a new understanding and breakthrough.Keywords:Design of specialmilling； machinehead； geartransmission structure目 录摘 要IIABSTRACT01 绪论11.1 机床的地位及发展11.2组合机床的重要性21.3 本课题的目的、内容31.3.1设计的目的31.3.2设计内容32 组合机床铣削头主传动设计32.1确定结构型式32.2 确定传动比42.3 确定各齿轮的齿数42.4 传动系统图的拟定53铣削头电动机的选择63.1 电动机的功率计算63.2 电动机参数的选择74.铣削头齿轮传动的设计计算74.1 模数的估算74.2齿轮分度圆直径的计算94.3齿轮宽度的确定94.4齿轮其他参数的计算94.5齿轮结构的设计94.6齿轮的校核105 铣削头轴的设计计算105.1各传动轴轴径的估算105.2 各轴段长度值的确定125.3 轴的强度校核与刚度125.3.1轴的强度校核125.3.2主轴材料的选择175.3.3主轴结构的确定175.3.4主轴的刚度验算176专用机床铣削头的总体结构设计257 结 论27致 谢291 绪论1.1 机床的地位及发展在现在的社会发展中，各种机械装备都有了新的变化，人们对经济、高效的生产有了新的要求，从而哎后续的生产中我们会对工具的使用和高新技术的使用有了新的看法，为了研究和创造出更好的技术设备和加工设备，我们进行了大量的更新，例如我们必须具备各种金属加工零件设备，这些设备在使用的过程中都是很重要的，在锻造、铸造、冲压、焊接等加工方式中有了最大的改进，因为机械零件的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度，都是一个严重的指标；这些都是金属切削加工所要求的，特别是形状相对比较复杂、精度比较高和零件表面粗糙度的要求并不是很高的一些加工零件，某些加工工艺不能再一步工部中就能完成，也可能需要很多步；因此在现代机械制造业中机床相对于其他的来说是最重要的加工机械设备了。在比较普通的机械加工厂里，我们通过对机床的机床加工工作量进行分析，大约承担了约为总工作量的百分之五十左右，这些在某种程度上会直接影响机械产品的加工质量和技术要求；毫不夸张的说：假如我们国家的机床没有多好的发展，将很可能不具有今天这样结构那么多的、种类那么多的改变。国家的繁荣发展离不开机械的大发展，实现工业、农业、国防和科学技术的现代化才是国家的发展指标，这也是社会进步所必须的。在无形中我们对正在发展的制造业不得不加以重视，保证新型的加工设备和技术要求，通过对各种机器、仪器和工具的大力使用。我们清楚的发现了一些重要问题那就是一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做强大的支撑。所以，越来越多的国家也都相当重视本国机床工业的发展，只有这样才能使机床的用途有所提高，从而使我们的国家国民经济的发展进行最大的宏观调控；这些都是建立在坚实可靠的技术提高上的。机床是进行社会生产和社会实践的必需品，人类在长期生产实践中，越来越发现生产工具在不断的更新；在社会的不断发展中科学技术的进步也慢慢地完善了起来。最原始的好像是木制的，再那个时候一般都是由人力或畜力驱动来所有运动，也可以分为好几种了例如陶瓷制品的泥坯、石料和加工木料，从某种方面来分析看它们并不是一种完整机器。通过研究发现金属机械零件的加工大概是从18世纪中期才开始慢慢发展起来的。在那个时候一些工业最发达的欧美国家也迅速的开始证明自己，开始了从工场手工业向机器大工业生产方式大力涌进，这就需要更多的时间和精力来进行研究，逐渐的推动了机床的快速发展。在以前的那个时候我们发明了车床，在其中带有刀架，这在无意之中开创了由机械代替人手控制刀具运动的最开端，人们用双手的时代过去了，这是一个飞跃的突变，同时也是机床的加工精度和工效的有力保证，在目前现代机床的发展模型也慢慢的有了新的形成。在车床进行大幅度的发展之后，随着机械制造业的发展，慢慢的也陆续被创制出来了其他各种机床。至19世纪快要结束的时候，相继形成了铣床、钻床、拉床、车床、镗床、刨床、磨床、这些机床的相继使用让我们在制造业上有了新的自信心。20世纪最开始的时候，一些新型的材料制造出来硬质合金和高速钢等新型刀具材料是最为常用的，为了不断提高了刀具切削性能，使机床的工艺性能更加稳定我们做了巨大的调整；与此同时，一些其他方面也有了新的改变，液压、齿轮、电动机、电气和轴承等技术在后续也慢慢的有了很大的改进，非常明显的提高了加工精度和实际生产率。除此之外，我们知道机械制造业越来越多被应用了，也慢慢的发展了机床的品种，例如，一些高效率精密机床、重型机床和自动化机床的相继出来。在50年代的时候，数控机床逐渐发展了计算技术、电子技术和检测技术，与早期发展的一些仅仅仅适用在大批量生产的继电器接触器控制形成了鲜明的对比；机床自动化具有很高的柔性和稳定性，也就是说在小批量和单件生产中也能得到经济的使用，在经济上作出了巨大的调整从而使机床自动化进入了新型的发展阶段。通过分析机床的发展历史，知道了它的经历，随着科学技术的进步和机械工业的扩大而发展，我们越来越多的了解到必须提高扩大产品品种、自动化程度、加工精度和生产效率才能发展，现代机床及时遵循着是继续沿着这一方向发展。我们国家的机床工业是在新中国成立的时候有了新的开始，当时的时候我们没有自己的制造业；解放后，机床工业的发展受到了国家的强烈重视；在解放初期的时候，一些专业厂在改变的时候就是就把一些原来的机械修配厂通过改编成为新的厂子；我国机床工业从前到后，经历了那么多从没有到有的过程是很困难度的，大概经过了50多年的打造建设，跟现在已然是无法相比的机床通用品种中数控机床多达1500多种；这些数据显示出我们国家不仅每年还有一定数量的机床出口，通过这些还了解到国内的工业是如何发展的。相比之下，我国机床行业的发展历史是比较悠久的，发展也是迅速的。但是最开始的时候没有很好地基础导致了与世界先进水平相比，还有很大的差距。为此，我们国家相应的有了新的措施，为了适应我国国防、农业、科学技术现代化和工业的需要，陆续的在国际市场上提高了新的凝聚力和竞争力，因此我们必须加强工艺试验研究，在研究的同时还要深入开展机床基础理论研究，通过大力开发重型、精密数控机床，慢慢的将国家带入领先的国际地位。 1.2组合机床的重要性现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。1.3 本课题的目的、内容1.3.1设计的目的组合机床铣削头是机床加工使用的重要部件，我们在这个设计任务中主要是想通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，通过一些数据计算使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，慢慢的得到设计构思以及方案的分析；熟悉自己的设计要求，和设计方法掌握结构工艺性通过参考机械制图进行零件计算、编计方法培养自己的画图能力和计算能力，最终的目的是并培养自己能够认真对待一件事的同时要自立。1.3.2设计内容(1)运动设计 设计之前需要分析零件的一些性质，比如要确定机床的切削用量，查阅机械原理课本来分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数。(2)动力设计 先传动轴的直径大概的算一下、计算完之后再把齿轮的模数确定好，从而才能很好地确定动力箱；才能更好地计算出多轴箱的实际尺寸，在我们必须制定好及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内，并验算主轴的刚度。(3)结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体等机构设计。绘制装配图和零件工作图。(4)编写设计说明书2 组合机床铣削头主传动设计2.1确定结构型式1.主传动的确定，和公比的确定：确定好了之后再根据设计过程要求必须选择主轴转速范围，我们设定主轴转速范围在95r/min1600rmin之间； 则=1.29 (2-1)由设计手册取标准值得：=1.26。令，则 (2-2)则取。2.确定变速组和传动副数目设计并计算出机床的切削速度，我们很清楚的知道其广泛应用滑移齿轮的变速是相当厉害的，因此我们必须按照这些特点来适应结构设计和操纵方便的要求，在这里我们通常采用双联或三联滑移齿轮，要注意的是铣削头共设计两个变速组。3.确定传动顺序方案：传动顺序的确定有很多需要在意的地方，特别是从电机到主轴，这一部分一般都是通过降低速度来进行的。为了不断的接近电机处的零件我们必须加快速度，这个时候转速较高，转矩相对就较小了。假如我们在设计的传动副较多地方接近电机，那么在某些定义上可使小尺寸的零件多些，让一些大尺寸的零件可以尽量少些，这样就节省省材料与此同时，经济上也会明显的有所减少，这些都非常符合“前多后少”的原则。4.确定扩大顺序方案：通过顺序方案把传动顺序方案确定，我们慢慢的可列出若干不同扩大顺序方案。假如么有特殊要求，就可以根据“前密后疏”的原则进行设计和计算。2.2 确定传动比根据结构式来选择好转速图，这是比较直接的方法，我们应注意解决好传动和分配传动比，通过这些，我们再合理确定传动轴的转速。 定比传动在变速传动系统中我们首先采用定比传动，参照传动系统图，我们设计了在钻铣床的加工工艺以及国产中总降速比为u=125/1440=0.087。在这个有你的数据下，如果设计的每一个变速组的最小降速比在相应的程度上都经过分析后取为1/4。也就是说这两个两个变速组的总降速很可能达到。从此我们有了经验，我们知道了这个地方不需要增加设计的传动比；这样做在某种意义上为了有利于减少中间两个变速组，这样以利于减小设计的变速箱在直径方面上的径向尺寸和有利于制动方便问题，在轴间增加一对降速传动齿轮（），同时，再设计的问题和因素下也有利于设计变型机床，由于只要改 变这对降速齿轮传动比，我们就可以改进传动比。 分配降速比在轴间增加一对降速传动齿轮完事之后很快的确定好最小传动比。 2.3 确定各齿轮的齿数通过设计和计算我们在确定齿轮齿数的过程中：难免会出现一些问题，就是尽量减少齿轮传动之和，防止两轴之间的中心距加大，造成机床的结构变得很大还有增大齿数可能在噪声的问题上加以改进，所以在设计时饿哦们必须把讲要设计的齿数和控制在；我们为了控制每组啮合齿轮不产生根切现象，尽可能的最小齿数，所以齿轮的齿数和最好不应太小了。在IIII轴间： 则可查表1.58和2.51。又而最小齿轮的齿数是在的齿轮副中，令 则由于在高速轴中我们为了尽可能的使齿轮的几何尺寸小不能过大，所以我们可取。用计算法：取，则则 取0 则 2.4 传动系统图的拟定根据以上分析及计算，拟定如下传动系统图：3铣削头电动机的选择3.1 电动机的功率计算 钻头材料选用W18Cr4V, 根据加工要求选用钻头直径D32mm， 则查表得进给量S0.390.47mm， 根据钻孔切削用量表查得：n377r/min，M=8580Nm 则 (3-1)3.2 电动机参数的选择电动机的选择也相当重要，我们在在选择电动机时，一定要使得PP，这是选择原则；根据这个原则，我们再通过选择查询机械设计手册在书中明显的看到并选取Y112M-4型电动机，其基本参数如下（单位为mm）：A=190 B=140 C=70 D=28 E=60 F=8G=24 H=112 K=12 AB=245 AC=230AD=190 HD=265 BB=180 L=4004.铣削头齿轮传动的设计计算由于直齿圆柱齿轮具有加工简单安装方便的特点这无疑在设计的过程中我们要进行详细分析；我们在设计计算时通过分析其工艺性来计算基本的信息；很清楚的得知生产效率高加工成本也是很高；渐开线齿轮是直齿圆柱齿轮传动的一种加工方式，这样也能满足设计要求，因此所以本次设计选用渐开线直齿圆柱齿轮传动；然后主轴箱中的齿轮用于传递动力和运动，保证好它的精度直接与工作的平稳性不存在接触误差。噪声的问题不可避免，只能减少，这样是好，也有一定的局限性，如果要考虑到制造成本和工时我们慎重的选择齿轮参数：4.1 模数的估算在估算模数的时候我们按照接触疲劳和弯曲疲劳得到有段问题计算齿轮模数比较复杂，在这我们要减小误差，而且有些系数只有在齿轮各参数都已知道后方可确定，所以只在草图画完之后才能进行完整的校核和审定。在画草图之前，我们必须对它先估算，估算之后才可以选用标准齿轮模数。齿轮弯曲疲劳的估算公式：mm （式中即为齿轮所传递的功率） （4-1）齿面点蚀的估算公式：mm （式中即为齿轮所传递的功率）（4-2）其中为大齿轮的计算转速，为齿轮中心距。由中心距及齿数求出模数：mm (4-3)根据估算所得和中较大的值，选取相近的标准模数。我们在之前的计算中得到了得各轴所传递的功率，所以，各轴上齿轮模数估算如下：第一对齿轮副 mm mm mm所以，第一对齿轮副传动的齿轮模数应为mm第二对齿轮副 mm mm mm所以，第二对齿轮副传动的齿轮模数应为mm第三对齿轮副 mm mm mm所以，第三对齿轮副传动的齿轮模数应为mm综上所述，我们不得不考虑几个非常重要的问题，一个是降低成本，一个是效率问题；选取机床中的各个齿轮模数值仔细选取，但是我们有知道了因为这个轴的转速比较小，与此同时扭矩又比较大，造成了我们再在计的过程中为了增加其强度和在主轴上很容易的能起到飞轮的作用，我们通常需增加轴齿轮的几何尺寸。因此，本次设计中在III间各个齿轮模数均为=2.5mm。4.2齿轮分度圆直径的计算我们通过查的渐开线标准直齿圆柱齿轮分度圆直径，得知其计算具有一定的规律，下面是相应的计算公式： 4.3齿轮宽度的确定齿宽对齿的强度有很大的影响，因为齿轮制造误差和轴的变形，在接触的过程中可能不均匀，这样反儿容易引起振动和噪声。因此我们一般取B=（610）m。本次设计中，取主动齿轮宽度B=8m=82.5=20mm根据计算其啮合的从动齿轮的宽度一致。我们再而取多联齿轮的宽度B=8m=82.5=20mm，宽度确定之后，为了使啮合更容易和平稳，我们通常在啮合处选择一个从动，最后选定为取B=6m62.515mm。4.4齿轮其他参数的计算根据机械原理中关于渐开线圆柱齿轮有一些相对比较容易的参数的计算公式和有关计算公式的查询，我们清楚的知道了齿轮的其它参数同样可以由以上计算所得的参数计算出来，因此本次设计中，我们只计算一些重要参数即可。4.5齿轮结构的设计面对不同精度等级的齿轮，我们要要采用不同的加工方法来对待，首先对结构的要求也不同，如7级精度的齿轮，我们就会用较高精度的滚齿机或插齿机，这种方式用于机械的很多地方和领域，根本问题是淬火后会产生变形，导致精度将下降。所以，需要淬火的7级齿轮在正常的情况下需要进行剃齿，这是相当重要的。4.6齿轮的校核我们必须计算齿轮强度用的载荷系数K，它包含了几个参数；包括使用系数,动载荷系数,齿间载荷分配系数及齿向载荷分布系数，也就是说包括： =1.251.071.11.12=1.65 (4-4)查表得：=0.88 =2.5 =189.8= (4-5)将数据代入得：1100mpa齿轮接触疲劳强度在设计和计算的过程中要使它满足一些特定的要求，因此接触的应力在计算后小于许用的接触应力。其它齿轮也符合要求，因此其余齿轮省略了验算。5 铣削头轴的设计计算5.1各传动轴轴径的估算滚动轴承的型号是根据轴端直径确定的，而且轴的设计是在初步计算轴径的基础上进行的，因此先要初算轴径。轴的直径可按扭转强度法用下列公式进行估算。 (5-1)对于空心轴，则 (5-2)式中，轴传递的功率，kW； 轴的计算转速，r/min； 其经验值见表15-3； 取的值为0.5。（1）、计算各传动轴传递的功率P我们根据电动机的选择和进行计算，知道了本次设计所选用的电动机就是额定功率 按下式计算： (5-3) 电机到传动轴之间传动效率；由传动系统图可以看出，本次设计在选择一些参数时，主要采用了联轴器和齿轮传动，那么各轴传递的功率为：=0.96， =0.93， =0.904 =0.877 所以，各传动轴传递的功率分别为： 3.509(2) 估算各轴的最小直径本次设计中，我们分析了好多关于直径的问题，也逐渐的考虑到主轴的强度与刚度会造成经济方面的不同，在这个过程中我们先选择主轴的材料为40Cr，其它各轴的材料都是选择45钢，取A0值为115，各轴的计算转速由转速图得出：n1j=1002r/min, n2j=631r/min, n3j=315r/min, n4j=250r/min, 所以各轴的最小直径为： 在以上各轴中，每根轴都开有平键或花键，通过增加或者减少花键的个数来增加强度；所以为了使键槽不影响轴的强度，我们决定了应将轴的最小直径增大5%，将增大后的直径圆整后分别取各轴的最小直径为： =18, =23, =34, 5.2 各轴段长度值的确定各轴段的长度值，应根据主轴箱的具体结构而定，且必须满足以下的原则：（1）最好可以满足轴承及齿轮的定位要求；（2再是从安全的问题上满足滑移齿轮能够滑移平稳；5.3 轴的强度校核与刚度根据本次设计的要求，我们需要选择除主轴外的一根轴进行强度校核，经过校核之后再进行刚度校核。在此我们决定选择第根轴进行强度校核。5.3.1轴的强度校核 1、轴的受力分析及受力简图由主轴箱的展开图可知，我们将该轴的动力源由电动机通过齿轮来传递然后通过一个三联齿轮将动力传递到下一根轴。以此类推，我们实现了轴的稳定性；分析知道我们只要校核其在xz平面及yz平面的受力。就会很容易的进行下面的校核；从其载荷分布段的中点我们可以暂时选为基准点。作用在轴上的扭矩，不会因此而发生改变；通常从传动件轮毂宽度的中点算起。通常情况下主要是把轴当作铰链支座上的梁以及，支反力的作用点与轴承的布置方式和类型有关。其受力简图如下所示：在xz平面内： 在yz平面内： 2、作出轴的弯矩图根据上述简图，分别按xz平面及yz平面进而来去确定扭矩和弯力；从而计算各力产生的弯矩，并按计算结果相应的作出两个平面的上的弯矩图。在xz平面内，根据力的平衡原理可得：R1+R2+Ft2=Ft1 (5-4)将各个力对R1取矩可得：Ft1a=Ft2（l-b）+R2l (5-5) Ft1=2/d7 Ft2=2/d11 (5-6) 由以上两式可解出：R1=Ft1（l-a）/l-Ft2b/l (5-7)R2=Ft1a/l-F2xz+Ft2b/l (5-8)因为这里存在好几个力，这样会导致表达和计算的不准确弯矩无法用一个方程来表示，用x来表示所选截面距R1的距离，则每段的弯矩方程为： 在AB段： M=R1x （ax0） 在BC段： M=R1（a+x）-Ft1x （l-bxa） 在CD段： M=R2（l-x） （lxl-b）则该轴在xz平面内的弯矩图为：同理可得在yz平面内的弯矩图为： 3、作出轴的扭矩图由受力分析及受力简图可知，该轴只在yz平面内存在扭矩。其扭矩大小为： T1=Ft1r7 T2=Ft2r11 则扭矩图为：4、作出总的弯矩图根据上述计算和相关要求，我们由以上求得的在xz、yz平面的弯矩图，根据M=可得总的弯矩图为：5、作出计算弯矩图根据我们设计好的，进行理论分析，主要是分析好扭矩图和弯矩图，这两个是很重要的，那么我们可以由公式Mca=求出计算弯矩，在计算的过程中，我们说明一下是考虑扭矩和弯矩的加载情况通过一段时间的加载会产生一定的差异性，因而我们在求解计算弯矩时，必须找准位置，不能盲目计算各个力。也就是说当扭转切应力为静应力时，我们暂时选取取0.30；通过分析在精细的的结构之间，我们面对的是扭转切应力为脉动循环变应力时，取0.60；假如扭转切应力也是相对比较稳定的对称循环变应力时，这个时候我们就必须选取=1。还好本次设计中扭转切应力为静应力，不用考虑那么多，所以取0.3，那么计算弯矩图为：6、校核轴的强度选择轴的材料为45钢，处理方式我们选择调制解调；由机械设计手册查得其许用弯曲应力为80MP，由计算弯矩图可知，这个轴存在危险截面该轴的危险截面在B的作用点上，分析并计算扭矩：W= d4+（D-d）（D+d）2zb/32D (5-9)其中z可以定为花键的数目，通过本次设计，我们确定了D=28mm，d=23mm，z=6mm b=6mm 这是最后的结果；所以其截面的惯性矩为W=524.38mm3 根据标准直齿圆柱齿轮受力计算公式我们利用其稳定性可得圆周力与径向力分别为：Ft=2T1/d1 Fr=Fttg (5-10)其中T1我们可以定为小齿轮传递的扭矩，单位是Nmm；我们取压力角a为20但是Ft与Fr分别对应与xz平面及yz平面的力。通过分析计算来确定各段轴的长度，在这我们可以可从2号A0图中得出，那么根据前面的公式可得出该轴危险截面的计算弯矩为：Mca=25014.22Nm，那么该轴危险截面所受的弯曲应力为：ca=25014.22/524.3847.7MP60MP，通过分析说明了所以该轴的强度满足要求。5.3.2主轴材料的选择 考虑到主轴的刚度和强度在设计的过程中都会有一定的影响，所以我们选择主轴的材料为40Cr，并经过调质解调处理；5.3.3主轴结构的确定主轴直径的选择 根据机床手册 分析了主电机功率一次来确定 分析的 结果是P4KW，属于中等以上转速，中等以下载荷的机床可取 主轴内孔直径 (5-11) 其中 ，-空心主轴的刚度和截面惯性矩 K, I -实心主轴的刚度和截面惯性矩当则主轴的刚度急剧下降，故取0.7主轴的结构应根据主轴上应安装的组件以及在主轴箱里的具体布置来确定，主轴的具体结构不需要表现在这个地方，已在三维图上表达清楚，在此不在绘出。 其中： D=31.750 d18 L=735.3.4主轴的刚度验算 轴的变形和允许值轴上必须安装好齿轮的位置，装齿轮和轴承处的绕度和倾角（y和）再设计的时候应该小于或者等于弯曲变形的许用值即y 轴的类型（mm）变形部位（rad）一般传动轴4.00030.0005l装向心轴承处0.0025刚度的要求较高-0.0002l装齿轮处0.001安装齿轮轴（0.010.00）m装单列圆锥滚子轴承0.006其中：L表跨距，m表模数轴的变形计算公式计算轴本身弯曲变形产生的绕度y及倾角时，一般常将轴简化为集中载荷下的简支梁。按材料力学相关公式计算，主轴的直径相差不大且计算精度要求不高的时候，可把轴看作等径轴，采用平均直d来计算，计算花键时同样选择用平均直径圆轴： d (5-12)惯性矩： I= (5-13)矩形花键轴： d1= (5-14) (5-15)惯性矩： (5-16)轴的分解和变形合成 在我们分析的过程中如果存在变形的问题我们必须考虑力对变形的作用；为此我们将受力分解为三个垂直面上的分力；子相同的条件上下，我们看懂了在同以平面内的可进行代数叠加，由此分析可知在两平面内的按几何公式，求出该截面的总绕度和总倾角会有一定的误差我们应该减小这些误差。危险工作面的判断验算刚度是一个相对来说比较重要的问题；我们应选择最危险的工作条件进行，首先进行设计计算转速低传动齿轮的直径小，相比较之下，我们取代在它的位置中间的时候，轴受力将将会变得非常严重。如对：二、三种工作条件难以判断那一种相对来说比较危险，就分别进行设计和计算，在计算的过程中找到最大弯曲变形值和y。 提高轴刚度的一些措施为了加大轴的直径和稳定性，为此我们需要适当减少轴的跨度，并在新的条件下重新安排齿轮在轴上的位置从而改变轴的具体变化位置。 轴的校核计算 轴的计算简图在xz平面内： 同理可得在yz平面内的受力图，在此不在画出。主轴的传动功率：P主=3.513KW 主轴转矩： T主=156900 支点上的力： 根据弯矩平衡： 求得：RHE=-84.9根据力得平衡：则弯矩图为：2）垂直平面得弯矩图：=951.71N =761.4N 根据平面内得弯矩平衡有： 再根据力得平衡： 则可得B、C点得弯矩图：在B点和C 点为最危险截面，要满足要求，B、C点满足就可以了，在B、C截面得弯矩为：=803403.1N =675702.3 N 扭矩图为：经数据分析我们可以知道B所在得位置为是危险截面而且是最危险的截面，所以，只要B满足条件即可，刚度满足。计算弯矩 (5-17)=862517.2 N轴得抗弯截面系数为： 53.96 故满足第三强度理论刚度验算：在水平面内，单独作用时： = =-0.02598mm其中I=2747500 在单独作用下： = =-0.0182mm在两力得共同作用下： 在垂直面内有(在单独作用时) = =-0.0072mm其中I=2747500 在单独作用下： = =-0.0182mm在两力得共同作用下： 故在共同作用下，x处为危险截面，其最大绕度为 而一般的刚度 =0.210.35mm故符合刚度要求，其转角就不验算了。1）下面校核由III传到主轴时的强度，刚度，校核，主轴的传动功率：P主=5.9974KW 主轴转矩：T主=143188Nmm 支点上的力： 根据弯矩平衡： 求得：RHE=-244.9N根据力得平衡：2）垂直平面得弯矩：=868.6N =501.1 N 根据平面内得弯矩平衡有： 再根据力得平衡： 则可得B、C点得弯矩图：在B点和C 点是最危险截面，因此这里我们必须要满足要求，分析可知B、C点满足即可，在B、C截面得弯矩为：=110489.6N =708402.5 N 扭矩图为：经分析可知B所在得位置为最危险截面，只要B满足条件即可，则刚度满足。计算弯矩 =942100 N 轴得抗弯截面系数为： =58.94 故满足第三强度理论刚度验算：在水平面内，单独作用时： = =-0.018147mm其中I=2747500 在单独作用下： = =-0.00551mm在两力的共同作用下： 在垂直面内有(在单独作用时) = =-0.0066mm其中I=2747500 在单独作用下： = =-0.001515mm在两力得共同作用下： 9)故在共同作用下，x处为危险截面，其最大绕度为 而一般的刚度=0.210.35mm故符合刚度要求。6专用机床铣削头的总体结构设计本文前面章节完成了专用机床铣削头的主传动设计，确定了结构型式与传动比，同时完成了铣削头电动机的选择，并对铣削头齿轮传动和轴系进行了详细设计。在完成了这些设计计算的基础上，对专用机床铣削头的总体结构进行了设计，所设计的铣削头总体结构如图6-1所示。图6-1 专用机床铣削头总装图7 结 论本次设计成我通过体用自己的专业知识，认真分析，在后续的工作中找到了自己的不足之处，从而知道如何组合机床铣削头，并在设计过程中对很多系统设计进行了详细的设计计算，选择的电动机以及设计出铣削头的传动，铣削头的齿轮，铣削头主轴都达到了我需要的标准。本次设计十分成功。参考文献1 机械设计手册 机械工业出版社2实用机床设计手册 辽宁科技出版社3机床设计图册 上海科技出版社4TTL集成电路手册 5存储器手册6机床主轴变速箱设计指导书 机械工业出版社7机床数控系统设计设计指导书 中国科技出版社8机电综合设计指导书 中国人民大学出版社9 原ZJK-7532数控立式钻铣床说明书一套10数控机床与编程实用教程 化学工业出版社11数控铣床设计 机械工业出版社12金属切削机床概论 机械工业出版社13机械设计课程设计手册 高等教育出版社14机电一体化系统设计手册 国防工业出版社15金属切削机床设计手册 机械工业出版社 16机械零件设计手册 （第二版）（上册） 冶金工业出版社17机械设计 濮良贵 主编 （第七版） 高等教育出版社 18数控技术 王永章、杜君文主编 高等教育出版社19机床设计手册 （1-3册） 机械工业出版社 1980年20单片机原理及应用 杨恢先主编 国防科技大学出版社21异步电动机变频调速系统及其应用邓想珍主编 华中理工大学出版社22几何量公差与检测 甘永立主编 （第七版）上海科学技术出版社致 谢 毕业设计使我们在不断地成长，因为这真的是我们在大学四年做的最后一次了，做完了这次之后我们就回到自己的工作岗位了，我们在这次设计的过程中有很大的进步，所以在这次设计中我很感谢老师，我深感荣幸能够遇到如此负责认真的老师来指导我做这次毕业设计，这次设计是关于组合机床铣削头的设计，我也很认真的分析了方案的具体参数，通过设计具体的结构。我懂得了很多关于机床的知识。通过毕业设计，我感觉到自己在以前的学习和生活中不够努力，我并没有好好珍惜时间，更没有把该学的东西都学好，我很惭愧；但是通过这次设计我成长了很多，我觉得这次设计我真的收获了最多。大学生活四年，我也非常感谢我所生活和学习四年的学校，在这个学校里我感觉到了家的感觉她给我提供了良好的学习生活环境，从而使能充实顺利的完成这四年的大学生活和学习，还有我的同学，感谢他们对我的帮助支持，让我度过了大学里这美好的时光。在此本人瑾表深深地感谢！ 我做人也比较实在，不会说一些甜言蜜语，阿谀奉承的话，我只表现我的真诚，真的很感谢你们，亲爱的老师，也许这个设计会出现错误疏漏或不完善之处，希望老师给我严加批评。我非常感谢你们 谢谢所有的老师！ 第 28 页