畢業(yè)設計（論文）小型立式加工中心轉塔刀架的蝸輪蝸桿傳動設計

《畢業(yè)設計（論文）小型立式加工中心轉塔刀架的蝸輪蝸桿傳動設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《畢業(yè)設計（論文）小型立式加工中心轉塔刀架的蝸輪蝸桿傳動設計（40頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、上海大學畢業(yè)設計論文1小型立式加工中心轉塔刀架的蝸輪蝸桿傳動設計小型立式加工中心轉塔刀架的蝸輪蝸桿傳動設計摘摘 要要 加工中心是數(shù)控機床各類產(chǎn)品中發(fā)展最快、所占比重最大的一類產(chǎn)品，也是制造業(yè)應用最廣的一類設備?，F(xiàn)在加工中心逐漸成為機械加工業(yè)中最主要的設備，它加工范圍廣，使用量大。近年來在品種、性能、功能方面有很大的發(fā)展。加工中心不斷向高精、高效、高自動化、多樣性、成套性、綜合性發(fā)展，在數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、刀具等逐步實行國際化配套的條件下，其變化提高的關鍵，將依靠主機布局、結構、配置的千變?nèi)f化，對其基礎技術，和應用技術的科研工作將更加重要。今后加工中心的發(fā)展趨勢將取決于戰(zhàn)略戰(zhàn)術的正確性市場需求。

2、 雖然加工中心的功能日趨完善，能集中完成多種工序，但是當復雜零件工序高度集中時，必須頻繁地更換刀具，以便提高生產(chǎn)效率?；谶@種考慮，我嘗試設計立式轉塔頭，在轉塔頭上附有 6 根短主軸，每根主軸上裝一把刀具。當處于工作位置的刀具加工完畢之后，機床控制轉塔頭松開、轉位，讓下一工序的刀具進入工作位置，夾緊轉塔頭后，再繼續(xù)加工，直至完成全部工序。本課題主要就是蝸輪蝸桿的傳動設計，蝸輪蝸桿是轉塔刀架中相當重要的組成部分，是保證整個機床正常工作的不可或缺的部分。 關鍵字：關鍵字：蝸輪；蝸桿；同步帶；軸承蝸輪；蝸桿；同步帶；軸承上海+大學畢業(yè)設計論文2DESIGN ON WORM WHEEL AND WOR

3、M DRIVE OF TURRET OF LITTLE UPRIGHT MACHINING CENTERABSTRACTMachining Center is the fastest growing products and the largest share of a product of all kinds of CNC machine tools, and the most widely used equipment in manufacturing. Machining Center is now becoming the main equipment in machining ind

4、ustry. It has a wide rage of machining and it was widely used. In recent years, it has a significant development in the variety, performance and functionality. Machining center continues to a high-precision, high-efficiency, high automation, diversity, turnkey and integrated developing .Under the co

5、ndition of the NC system, functional parts, tools carrying out international matching, the key to the changes raising will rely on the position of mainframe, structure and matching. It will be more important to the research work of its basic technology and application technology. In the future the d

6、evelop trend of machining center will lie on the stratagem which meet market demand correctly.Although the machining center further improve the function and it can focus on completing various processes, when the processes of complex components highly concentrated, we should change tools frequently s

7、o as to improve production efficiency. Based on this consideration, I try to design the upright turret, the turret head with six short axis and each one has a cutter. When the cutter finishing machining at the working the location, machine tool control the turret to release, transfer and let the nex

8、t tool enter the work place, clamping turret and then continue machining until all the processes be completed.The topic mainly researches drive design of worm wheel and worm. Its the very important part of the turret,Its the necessary part of the Machining Center to ensure to work in normal way.KEYW

9、ORDS： worm wheel；worm；synchronous belt；bearing上海大學畢業(yè)設計論文3目目 錄錄中文摘要2ABSTRACT3前言 6一緒論7（一） 數(shù)控技術的發(fā)展歷程 7（二） 數(shù)控技術發(fā)展趨勢 7 1性能發(fā)展方向 72功能發(fā)展方向 83體系結構的發(fā)展 9（三） 數(shù)控加工中心的基本功能 10（四） 加工中心的組成 10（五） 立式加工中心 11（六） 轉塔刀架的基本部件121轉塔刀架的定位 122主軸部件 123中間軸部分 134蝸輪蝸桿傳動部件14二. 蝸輪蝸桿傳動設計 19（一）小型立式加工中心及其主要參數(shù)191主要結構特點 192. 主要規(guī)格及技術參數(shù) 19（

10、二）蝸桿蝸輪傳動設計的一些相關技術要求20（三）電動機21（四）同步帶21（五）蝸輪蝸桿23（六）蝸桿軸軸承26 (七) 蝸輪軸軸承29上海+大學畢業(yè)設計論文4（八）蝸桿軸校核31（九）蝸輪軸校核35三. 結論39參考文獻40謝辭41上海大學畢業(yè)設計論文5前前 言言 隨著計算機技術的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目

11、前，數(shù)控技術正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等多學科技術，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡化基礎上，CAD/CAM 與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。 加工中心是數(shù)控機床各類產(chǎn)品中發(fā)展最快、所占比重最大的一類產(chǎn)品，也是制造業(yè)應用最廣的一類設備。一些主要經(jīng)濟發(fā)達國家都把發(fā)展加工中心作為發(fā)展數(shù)控機床的首要任務，它的發(fā)展直接關系到

12、國家經(jīng)濟建設和國防安全。在面向大批大量生產(chǎn)的組合機床上，多工序復合加工概念便已得到一定的體現(xiàn)，但這屬于剛性自動化范疇。而當今所謂復合加工，則是指在柔性自動化的數(shù)控加工條件下，當工件在機床上一次裝夾后，能自動進行同一類工藝方法的多工序加工(比如同屬切削方法的車、銑、鉆、鏜等加工)或者不同類工藝方法的多工序加工(比如切削加工和激光加工)，從而能在一臺機床上順序地完成工件的全部或大部分加工工序。顯而易見，把許多加工工序集中到一臺機床上完成，不僅消除了分散加工時工件在各工序流通過程中的運輸和等待時間，相應縮短工件的加工周期和降低車間的在制品數(shù)量，而且由于工件不需要在不同(或同一)機床上重新定位裝夾，從

13、而既減少了加工輔助時間，又提高了工件的加工精度特別是形位精度。所以自數(shù)控機床發(fā)明以來，復合加工便是其重要的技術發(fā)展方向之一。上海+大學畢業(yè)設計論文6一一. . 緒緒 論論( (一一) )數(shù)控技術的發(fā)展歷程數(shù)控技術的發(fā)展歷程回顧數(shù)控技術的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了兩個階段，六代的發(fā)展歷程。第一個階段叫做 NC 階段，經(jīng)歷了電子管、晶體管、和小規(guī)模集成電路三代。自 1970 年開始小型計算機開始用于數(shù)控系統(tǒng)就進入了第二個階段，叫做 CNC 階段，成為第四代數(shù)控系統(tǒng)：從 1974 年微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng)即發(fā)展到第五代。經(jīng)過十多年的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)從性能到可靠性都得到了根本性的提高。實際上從 20 世紀末期直到

14、今天，在生產(chǎn)中使用的數(shù)控系統(tǒng)大部分都是第五代數(shù)控系統(tǒng)。但第五代數(shù)控系統(tǒng)以及以前各代都是一種專用封閉的系統(tǒng)，而第六代開放式數(shù)控系統(tǒng)將代表著數(shù)控系統(tǒng)的未來發(fā)展方向，將在現(xiàn)代制造業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。（二）（二）數(shù)控技術發(fā)展趨勢數(shù)控技術發(fā)展趨勢1 1性能發(fā)展方向性能發(fā)展方向 (1)高速高精高效化速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速 CPU 芯片、RISC 芯片、多 CPU 控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。 (2)柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設計，

15、功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。 (3)工藝復合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、上海大學畢業(yè)設計論文7多表面的復合加工。數(shù)控技術軸，西門子 880 系統(tǒng)控制軸數(shù)可達 24 軸。 (4)實時智能化早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務，以確保任務在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則

16、試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W技術發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實時響應的、更現(xiàn)實的領域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領域。在數(shù)控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設定和刀具自動管理及補償?shù)茸赃m應調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，

17、從而達到最佳控制的目的。2.2. 功能發(fā)展方向功能發(fā)展方向(1)用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同 用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前 INTERNET、虛擬現(xiàn)實、科學計算可視化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、 圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。 (2)科學計算可視化科學計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局

18、限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬夹g與虛擬環(huán)境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產(chǎn)品設計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術領域，可視化技術可用于 CAD/CAM，如自動編程設計、參數(shù)自動設定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。 (3)插補和補償方式多樣化多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2 螺旋插補、NANO 插補、NURBS上海+大學畢業(yè)設計論文8插補(非均勻有理 B 樣條插補)、樣條插補(A、B、C 樣

19、條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取?(4)內(nèi)裝高性能 PLC數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能 PLC 控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準 PLC 用戶程序?qū)嵗脩艨稍跇藴?PLC 用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。 (5)多媒體技術應用多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處

20、理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應用價值。3.3. 體系結構的發(fā)展體系結構的發(fā)展(1)集成化采用高度集成化 CPU、RISC 芯片和大規(guī)模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD 以及專用集成電路 ASIC 芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應用 FPD 平板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和 CRT 抗衡的新興顯示技術，是 21 世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長

21、度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。 (2)模塊化硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標準化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如 CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。 (3)網(wǎng)絡化機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。 (4)通用型開放式閉環(huán)控制模式采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結構，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次

22、、不同類型、不上海大學畢業(yè)設計論文9同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術、網(wǎng)絡技術、多媒體技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能

23、化、網(wǎng)絡化。（三）數(shù)控加工中心的基本功能（三）數(shù)控加工中心的基本功能 帶有自動換刀刀具交換裝置（ATC Automatic Tool Change）的數(shù)控機床稱為加工中心。它通過刀具的自動交換，可以一次裝夾完成多道工序的加工，實現(xiàn)了工序的集中和工藝的復合，從而縮短了輔助加工時間，提高了機床的效率，減少了零件安裝、定位次數(shù)，提高了加工精度。加工中心是目前數(shù)控機床中產(chǎn)量最大、應用最廣的數(shù)控機床。 帶有刀具自動交換裝置、能一次集中完成多種工序加工的數(shù)控加工設備。數(shù)控機床實現(xiàn)了中、小批量加工自動化，改善了勞動條件。此外，它還具有生產(chǎn)率高、加工精度穩(wěn)定、產(chǎn)品成本低等一系列優(yōu)點。為了進一步發(fā)揮這些優(yōu)點，數(shù)

24、控機床遂向“工序集中”，即一臺數(shù)控機床在一次裝夾零件后能完成多任務序加工的數(shù)控機床(即加工中心)方面發(fā)展。 鉆、鏜、銑、車等單功能數(shù)控機床只能分別完成鉆、鏜、銑、車等作業(yè)，而在機械制造工業(yè)中，大部分零件都是需要多任務序加工的。在單功能數(shù)控機床的整個加工過程中，真正用于切削的時間只占 30左右，其余的大部分時間都花費在安裝、調(diào)整刀具、搬運、裝卸零件和檢查加工精度等輔助工作上。在零件需要進行多種工序加工的情況下，單功能數(shù)控機床的加工效率仍然不高。加工中心的數(shù)控系統(tǒng)能控制機床自動地更換刀具，連續(xù)地對工件各加工表面自動進行鉆削、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲和銑削等多種工序的加工，工序高度集中。這種機床一般具

25、有刀庫和自動換刀裝置，有的還具有分度工作臺或雙工作臺。適用于加工凸輪、箱體、支架、蓋板和模具等復雜型面的零件。上海+大學畢業(yè)設計論文10（四）加工中心的組成（四）加工中心的組成加工中心從總體來看大體上由以下幾大部分組成：1基礎部件：由床身、立柱和工作臺等大件組成。2主軸組件：由主軸箱、主軸電機、主軸和主軸軸承等零件組成。3.控制系統(tǒng)：單臺加工中心的數(shù)控部分是由 CNC 裝置、可編程序控制器、伺服驅(qū)動裝置以及電機等部分組成。4.伺服系統(tǒng)：其作用是把來自數(shù)控裝置的信號轉換為機床移動部件的運動。5.自動換刀裝置。6.輔助系統(tǒng)：包括潤滑、冷卻、排屑、防護、液壓和隨機檢測系統(tǒng)等部分。7.自動托盤更換系統(tǒng)

26、 （五）立式加工中心（五）立式加工中心立式加工中心結構簡單，占地面積小，價格也便宜。中小型立式加工中心一般都采用固定立柱式，因為主軸箱吊在立柱一側，通常采用方形截面框架結構、米字形或井字形筋板，以增強抗扭剛度，而且立柱是中空的，以放置主軸箱的平衡重。立式加工中心通常也有三個直線運動坐標，由溜板和工作臺來實現(xiàn)平面上 X、Y 兩個坐標軸的移動。底 座橫 向 工 作 臺 （ Y ）縱 向 工 作 臺 （X）操 作 面 板紙 帶 讀 入 裝 置數(shù) 控 柜刀 庫主 軸 箱換 刀 機 械 手(X)(Y)上海大學畢業(yè)設計論文11圖 1-1 立式加工中心（六）轉塔刀架的基本部件（六）轉塔刀架的基本部件1 1轉

27、塔刀架的定位轉塔刀架的定位定位是機械加工和零件裝配中的常用手段,而定位精度是保證加工質(zhì)量和裝配質(zhì)量的重要指標。進行合理的定位精度設計,有利于提高機械產(chǎn)品的整體水平。常用的定位元件有定位銷定位、鼠牙盤定位和鋼球定位等。定位銷的定位精度主要由定位銷和定位孔的精度來決定，同軸線孔的定位精度要求高些，其他角度的定位精度要求低些。定位銷和定位孔襯套的制造精度都要求很高，并且它們的硬度要求也很高，這樣耐磨性好，可提高其使用壽命。鼠牙盤是由兩個齒數(shù)及齒形相同的端面齒盤對合而成。通常一個齒盤固定不動，另一個齒盤與分度回轉部件一同旋轉。當分度轉位時，動齒盤抬起和定齒盤分開，然后轉位。當轉至要求的位置時，動齒盤下

28、降，兩齒盤重新嚙合并壓緊。2 2主軸部件主軸部件主軸部件是加工中心的關鍵部件，由于跨距的原因，主軸的剛性比較差，其中有 4 根安裝鉆孔刀具，2 根主軸安裝立銑刀。鉆削的主軸部件受較大的軸向力，但徑向力不大，精度要求也不太高，因此徑向軸承可用深溝球軸承，軸向支承用推力球軸承。前之承的徑向力和軸向力都比后支承大，推力軸承的軸向間隙靠螺母調(diào)整。上海+大學畢業(yè)設計論文12 圖 1-2 主軸部件銑刀安裝的主軸部件，因轉速較高，前軸承用雙列短圓柱滾子軸承，后軸承因主軸的最高轉速已經(jīng)接近推力軸承的允許轉速而改用兩個角接觸軸承，既承受徑向載荷又分別承受兩個方向的軸向載荷。主軸裝在套筒中，調(diào)整這個軸承的間隙靠修

29、磨墊圈和擰緊螺母，把主軸向上提，經(jīng)錐面把前軸承的內(nèi)環(huán)脹大。墊圈和螺母同時也可以傳遞軸向力。裝上后用螺釘固定在主軸上，以免旋轉時飛脫。兩個角接觸軸承的間隙，靠修磨墊圈的厚度來調(diào)整。 3 3中間軸部分中間軸部分中間軸是最主要的傳動軸，它連接著同步帶，安裝軸承，又安裝著牙嵌離合器，離合器的嚙合，帶動整個刀架體的工作。上海大學畢業(yè)設計論文13圖 1-3 中間軸部分4 4蝸輪蝸桿傳動部件蝸輪蝸桿傳動部件蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動，兩軸線間的夾角可為任意值，常用的為 90。這種傳動由于具有結構緊湊、傳動比大、傳動平穩(wěn)以及在一定的條件下具有可靠的自鎖性等優(yōu)點，它廣泛應用在機床、汽車

30、、儀器、起重運輸機械、冶金機械及其它機器或設備中。（1 1） 蝸輪蝸桿的形成蝸輪蝸桿的形成蝸桿蝸輪傳動是由交錯軸斜齒圓柱齒輪傳動演變而來的。小齒輪的輪齒分度圓柱面上纏繞一周以上，這樣的小齒輪外形像一根螺桿，稱為蝸桿。大齒輪稱為蝸輪。為了改善嚙合狀況，將蝸輪分度圓柱面的母線改為圓弧形，使之將蝸桿部分地包住，并用與蝸桿形狀和參數(shù)相同的滾刀范成加工蝸輪，這樣齒廓間為線接觸，可傳遞較大的動力。 蝸桿蝸輪傳動的特征：其一，它是一種特殊的交錯軸斜齒輪傳動，交錯角為90，z1 很少，一般 z114；其二，它具有螺旋傳動的某些特點，蝸桿相當于螺桿，蝸輪相當于螺母，蝸輪部分地包容蝸桿。 上海+大學畢業(yè)設計論文1

31、4（2 2） 蝸桿傳動的類型蝸桿傳動的類型按蝸桿形狀的不同可分： 1圓柱蝸桿傳動-普通圓柱蝸桿（阿基米德蝸桿、漸開線蝸桿、法向直廓蝸桿、錐面包絡蝸桿）和圓弧蝸桿。 普通圓柱蝸桿圓弧蝸桿上海大學畢業(yè)設計論文152環(huán)面蝸桿傳動 環(huán)面蝸桿3錐蝸桿傳動 錐蝸桿動（3 3）蝸桿傳動的特點）蝸桿傳動的特點 傳動比大，結構緊湊 傳動平穩(wěn)，無噪聲 具有自鎖性 傳動效率較低，磨損較嚴重 蝸桿軸向力較大，致使軸承摩擦損失較大。 上海+大學畢業(yè)設計論文16（4 4） 蝸桿傳動的應用蝸桿傳動的應用 由于蝸桿蝸輪傳動具有以上特點，故常用于兩軸交錯、傳動比較大、傳遞功率不太大或間歇工作的場合。當要求傳遞較大功率時，為提高

32、傳動效率，常取 z12-4。此外，由于當 1 較小時傳動具有自鎖性，故常用在卷揚機等起重機械中，起安全保護作用。它還廣泛應用在機床、汽車、儀器、冶金機械及其它機器或設備中； 利用蝸桿傳動傳動比大省力的特點，以及它的自鎖性能，在起重機械中廣泛應用。 單級蝸桿傳動減速器一蝸桿傳動由蝸桿相對于蝸輪的位置不同分為上置蝸桿和下置蝸桿傳動。 上海大學畢業(yè)設計論文17（5 5） 蝸輪蝸桿結構蝸輪蝸桿結構 1蝸桿結構： 蝸桿通常與軸為一體，采用車制或銑制，結構分別見下圖 2蝸輪結構： 蝸輪常采用組合結構，由齒冠和齒芯組成。聯(lián)結方式有：鑄造聯(lián)結、過盈配合聯(lián)結和螺栓聯(lián)接，結構分別見下圖。蝸輪只有在低速輕載時采用整

33、體式。 上海+大學畢業(yè)設計論文18二. 蝸輪蝸桿傳動設計（一）小型立式加工中心及其主要參數(shù)1 1主要結構特點主要結構特點 我選擇設計的是小型立式加工中心轉塔刀架的蝸輪蝸桿傳動部分，我設計的的基本方向是：具有結構簡單、零部件少、拆裝方便、易控制、噪聲小、性能可靠、壽命長等優(yōu)點。如圖所示：即為一臺小型立式加工中心的總體布置圖。圖 2-1 總體布置圖2.2. 主要規(guī)格及技術參數(shù)主要規(guī)格及技術參數(shù)表 1 小型立式加工中心主要技術參數(shù)主電機功率5.5(kw)主軸轉速206000（r/min）換刀時間1.5(秒)最大鉆孔直徑20(mm)最大攻絲直徑16(mm)上海大學畢業(yè)設計論文19刀庫容量6(把)行程(

34、X/Y/Z)500/380/220(mm)（二）蝸桿蝸輪傳動設計的一些相關技術要求蝸桿傳動由蝸桿、蝸輪組成。如圖 4-3 所示。用于傳遞空間兩交錯軸之間的運動和力，通常兩軸交錯角為 90。一般用作減速傳動，廣泛應用于各種機械設備和儀表中。圖 2-2 蝸桿傳動蝸桿傳動的類型和特點：按蝸桿的形狀不同，蝸桿傳動可分為圓柱蝸桿傳動、圓弧面蝸桿傳動和錐面蝸桿傳動。 如圖 2-3 所示為我的設計中的蝸桿傳動，其端面齒廓為阿基米德螺旋線，軸向齒廓為直線。它一般在車床上用成型車刀切制。螺旋方向右旋。圖 2-3 蝸桿傳動蝸桿傳動與齒輪傳動相比，具有以下特點:(1)傳動比大，結構緊湊。 (2)傳動平穩(wěn)，噪聲小。

35、(3)可制成具有自鎖性的。 (4)傳動效率低 。 上海+大學畢業(yè)設計論文20在我的設計中使用蝸桿傳動使機床的噪音小，結構緊湊。由于蝸桿傳動有大的速比，而齒輪如果要達到我設計的速比，則需要好幾對，這樣，我的設計結構能夠簡化。（三）電動機（三）電動機一般機床進給電動機為主電機功率的 0.20.25，主電機功率為 5.5KW,所以選擇電動機 Y90L-6，該電機的額定功率為 1.1KW，滿載轉速為 910r/min。（四）同步帶（四）同步帶1設計功率 Pd由表51426 查得 KA1.5PdKAP1.51.1KW1.65KW2. 選定帶型和節(jié)距 根據(jù) Pd1.87KW,n1910r/min，由圖51

36、49 確定為 H 型，節(jié)距 Pb12.7mm3. 小帶輪齒數(shù) z1根據(jù)帶型 H 和小帶輪轉速 n1，由表51427 查的小帶輪得最小齒數(shù) z1min16，取 z1164. 小帶輪節(jié)圓直徑 d1d1z1Pb/1612.7/64.68mm由表514-32 查的其外徑 da1=63.31mm5. 大帶輪齒數(shù) z2z2=iz1=1.32026，由表51432 取 z2266大帶輪節(jié)圓直徑 d2 d2z2Pb/2612.7=105.11mm由表514-32 查的其外徑 da2=103.73mm7. 帶速 v上海大學畢業(yè)設計論文21 vd1n1/（601000）64.68910/60000=3m/s8.

37、初定軸間距 a0=200mm9帶長及其齒數(shù)L02a0（d1+d2）/2(d1+d2)2/4a0=2200（64.68+105.11）/2+（105.11-64.68）2/4200669mm由表51423 查的應選用帶長代號為 270 的 H 型同步帶，其節(jié)線長 Lp685.8mm,節(jié)線長上的齒數(shù) z5410實際軸間距 a aa0（LpL0）/2=200+(685.8-669)/2=208.4mm11小帶輪嚙合齒數(shù) ZmZmentz1/2-Pbz1(z2-z1)/22aent16/2-12.716（2616）/22208.4812基本額定功率 P0P0=(Tamv2)v/1000由表51429

38、查的 Ta2100.85N, m0.448kg/mP0=(2100.850.44832)3/10006.29KW13所需帶寬 bsbs=bs0（Pd/KzP0）1/1.14由表51428 查得 H 型帶 bs076.2mm，按 zm8 查表51425 得 Kz1bs=76.2(1.65/16.29) 1/1.1423.6mm由表51424 查得，應選用帶寬代號為 100 得 H 型帶，其 bs25.4mm14帶輪結構和尺寸傳動選用的同步帶為 270H100小帶輪：z116，d164.68mm，da163.31mm大帶輪：z226，d2105.11mm，da2103.73mm中心距：a208.4

39、mm上海+大學畢業(yè)設計論文22（五）蝸輪蝸桿（五）蝸輪蝸桿1選擇傳動的類型，精度等級和材料考慮到傳遞的功率不大，轉速較低，選用 ZA 蝸桿傳動，精度 8cGB10089-1988。蝸桿用 35CrMo,表面淬火，硬度為 4550HRC；表面粗糙度 Ra1.6m。蝸輪輪緣選用ZCuSn10P1 金屬模鑄造。2選擇蝸桿、蝸輪得齒數(shù)傳動比 i=n1/n2=700/28=25參考表216.5-5,取 z12，z2iz1252503確定許用應力HP=HPZVSZN由表216.5-14 查得 HP220N/mm2，F(xiàn)P=70N/mm2按圖216.52 查得 vs2m/s按圖216.53 查得，采用浸油潤滑

40、，得 ZVS0.97輪齒應力循環(huán)次數(shù)：NL60n2jLh60281300480.46.45106查圖216.54 得 ZN1.06，YN0.83HP2200.971.06226.2N/mm2FPFPYN700.8358.1 N/mm24接觸強度設計m2d1（15000/HPz2）2KT2載荷系數(shù)取 K=1.2蝸輪軸得轉矩：T29550P1/n295501.0780.82/28301.5Nmm2d1（15000/226.250）21.2301.5636.4mm3查表216.54，由于結構取 m2d12500mm3，相應 m6.3mm，d163mm上海大學畢業(yè)設計論文23查表216.56，按 i2

41、5，m6.3mm，d163mm，其a200mm，z253，z12，x20.246，=111836=11.31蝸輪分度圓直徑 d2mz26.353333.9mm5求蝸輪的圓周速度，并校核效率實際傳動比：iz2/z153/226.5n2700/26.526.42r/min蝸輪得圓周速度：v2d2n2/60000333.926.42/600000.46m/s滑動速度：vsd1n1/60000cos63700/60000cos11.312.35m/s求傳動的效率，1231tan/tan（+v）tan11.31/ tan（11.311.8）0.86v由表216.516 插值得 v1481.8取 20.9

42、6，30.98，則0.860.960.980.81與暫取值 0.82 接近。6. 校核蝸輪齒面的接觸強度HZE（9400T2KAKVK/d1d22）1/2HP查表216.511 得 ZE155(N/mm2)1/2按表216.512 取 KA=0.8，取 K=1.1，取 KV1.1蝸輪傳遞得實際轉矩 T2=95501.0780.81/28297.8Nm當 vs2.35m/s 時，查圖216.53 得 Zvs0.99HP=HPZVSZN2200.991.06231N/mm2H115（9400297.80.81.11.1/63333.92）1/271.43N/mm2HP231N/mm27蝸輪齒根彎曲

43、強度校核F666T2KAKVKYFSY/d1d2mFP上海+大學畢業(yè)設計論文24按 zv2z2/cos353/cos311.3156.21 及 x20.246查圖31222得 YFS2.18Y=1-/120=1-11.31/120=0. 906FP58.1 N/mm2F666297.80.81.11.1/63333.96.31.49N/mm2e1Fa2/Fr2161.77/237.90.68e2由表7135 得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為軸承 1 X1=0.41,Y1=0.87軸承 2 X2=1,Y2=0因軸承運轉中有中等沖擊載荷，按表7136，fp1.21.8，取 fp1.5則P1=fp（X

44、1Fr1Y1Fa1）1.5（0.41234.220.87340.15）587.94NP2=fp（X2Fr2Y2Fa2）1.5（1237.90161.77）356.85N4. 計算軸承壽命P1P2，所以按軸承 1 的受力大小計算Lh106（C/P1）/60n106（19000/587.94）3/60700803549.23h上海大學畢業(yè)設計論文27上海+大學畢業(yè)設計論文28( (七七) ) 蝸輪軸軸承蝸輪軸軸承選 NA4852 由表220.630 C=368KN，C01130KN2求兩軸承受到得徑向載荷 Fr1和 Fr2將軸系部件受到得空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個平面力系。其中 Fte為通過

45、另加轉矩而平移到指向軸線；Fae亦應通過另加彎矩而平移到作用于軸線上。由力分析可知Fr1V（Fre118.5Faed/2）/237（64.93118.5466.89333.9/2）/237-296.43NFr2VFreFr1V64.93-296.43361.36NFr1H=Fr2HFte/2178.38/289.19NFr1（Fr1V2Fr1H2）1/2=(296.43289.192)1/2309.56NFr2（Fr2V2Fr2H2）1/2=(361.36289.192)1/2372.2N蝸輪的圓周力：Ft2Fte178.38N蝸輪軸向力：Fx2Fae466.89N蝸輪徑向力：Fr2Fre64

46、.93N2. 求軸承當量動載荷 P1和 P2P1= Fr1309.56N上海大學畢業(yè)設計論文29P2= Fr2372.2N3.計算軸承壽命P2P1，所以按軸承 2 的受力大小計算Lh106（C/P2）/60n106（368000/372.2）（10/3）/6026.4261012h上海+大學畢業(yè)設計論文30（八）蝸桿軸校核（八）蝸桿軸校核軸的材料為 35CrMo，經(jīng)調(diào)制處理，由表219.11 查得材料力學性能數(shù)據(jù)為：b750MPa，s550 MPa，1350 MPa，1200 MPa1軸上受力分析軸傳遞的轉矩T11.078955104/70014707Nmm147.07Nm蝸桿的圓周力：Ft1

47、2T1/d1214707/63466.89N蝸桿軸向力：Fx12T2/d2229780/333.9178.38N蝸桿徑向力：Fr1Ft2tan178.38tan2064.93N求支反力在水平平面內(nèi)的支反力（圖 b）由 MA=0 得RBz（ab）Fr1aFx1d1/20RBz（210210）64.93210178.3863/20RBz19.09Nz0 得RAzFr119.09N64.9319.0945.84N在垂直平面內(nèi)的支反力（圖 d）RAyRByFt1/2466.89/2233.44N上海大學畢業(yè)設計論文31作彎矩和轉矩圖蝸桿得作用力在水平平面得彎矩圖（圖 c）MDzRAza45.84210

48、9626.4Nmm96.26NmMDzMDzFx1d1/29626.4178.3863/24007.43Nmm40.07Nm蝸桿的作用力在垂直平面的彎矩圖（圖 e）MDyRAya233.4421049022.4Nmm490.22Nm蝸桿作用力在 D 截面作出的最大合成彎矩（圖 f）MD（M2DzM2Dy）1/2（96.262490.222）1/2499.58Nm作轉矩圖（圖 g）T1147.07 Nm2軸的強度校核確定危險截面：根據(jù)軸的結構尺寸及彎矩圖、轉矩圖，截面 D 處彎矩最大，且由蝸輪蝸桿配合，故屬于危險截面，現(xiàn)對 D 截面進行強度校核。安全系數(shù)校核計算：由于該蝸桿軸轉動，彎矩引起對稱循

49、環(huán)應力，轉矩引起的為脈動循環(huán)切應力。彎曲應力幅：aMD/W499.58106/10.8646106Pa46MPa式中 W抗彎截面系數(shù)，由表219.315 查得Wd3/32483/3210857.34mm310.86cm310.86106m3由于是對稱循環(huán)彎曲應力，故平均應力 m0根據(jù)式S1/（Ka/m）350106/（2.446106/2.80.730）6.48式中135CrMo 彎曲對稱循環(huán)應力時的疲勞極限K正應力有效應力集中系數(shù)，由表219.35，取 K=2.4表面質(zhì)量系數(shù)，蝸桿經(jīng)高頻淬火，按表219.38 查得 2.8尺寸系數(shù)，由表219.311 查得 0.73切應力幅為上海+大學畢業(yè)設

50、計論文32mT1/2Wp147.07106/221.713.39106Pa3.39MPa式中Wp抗扭斷面系數(shù)，由表219.315 查得Wpd3/16483/1621.71cm321.71106m3S1/（Ka/m）200106/（1.83.39106/2.80.730.213.39106）54.09式中135CrMo 扭轉疲勞極限K切應力有效應力集中系數(shù)，由表219.35 得 ，K1.8，同正應力情況平均應力折算系數(shù)，由表219.313 查得，0.21軸 D 截面的安全系數(shù)SSS/（S2S2）1/26.4854.09/（6.48254.092）1/26.43由表219.34 可知，S1.32.

51、5故 SS，該軸 D 截面是安全的上海大學畢業(yè)設計論文33上海+大學畢業(yè)設計論文34（九）蝸輪軸校核（九）蝸輪軸校核軸的材料為 35CrMo，經(jīng)調(diào)制處理，由表219.11 查得材料力學性能數(shù)據(jù)為b650MPa，s360 MPa，1270 MPa，1155 MPa1軸上受力分析軸傳遞的轉矩：T2=95501.0780.81/28297.8Nm蝸輪的圓周力：Ft2Fx1178.38N蝸輪軸向力：Fx2Ft1466.89N蝸輪徑向力：Fr2Ft2tan178.38tan2064.93N求支反力在水平平面內(nèi)的支反力（圖 b）由 MA=0 得RBz（ab）+Fr2a+Fx2d2/20RBz（118.51

52、18.5）+64.93118.5466.89333.9/20RBz361.36N上海大學畢業(yè)設計論文35z0 得RAzFr2361.36N64.93361.36-296.43N于 RBz 方向相反，RAz=296.43N在垂直平面內(nèi)的支反力（圖 d）RAyRByFt2/2178.38/289.19N作彎矩和轉矩圖蝸輪得作用力在水平平面得彎矩圖（圖 c）MDzRAza296.43118.535126.96Nmm351.27NmMDzMDzFx2d1/235126.96466.8333.9/2-42805.3Nmm-428.05Nm蝸桿的作用力在垂直平面的彎矩圖（圖 e）MDyRAya89.191

53、18.510569Nmm105.69Nm蝸桿作用力在 D 截面作出的最大合成彎矩（圖 f）MD（M2DzM2Dy）1/2（351.272105.692）1/2366.83NmMD（M2DzM2Dy）1/2（428.052105.692）1/2440.9Nm作轉矩圖（圖 g）T2297.8Nm2. 軸的強度校核確定危險截面:根據(jù)軸的結構尺寸及彎矩圖、轉矩圖，截面 D 處彎矩最大，且由蝸輪蝸桿配合，故屬于危險截面，現(xiàn)對 D 截面進行強度校核。安全系數(shù)校核計算由于該蝸桿軸轉動，彎矩引起對稱循環(huán)應力，轉矩引起的為脈動循環(huán)切應力。彎曲應力幅為：aMD/W440.9106/1330.980.25106Pa

54、0.33MPa式中 W抗彎截面系數(shù)，由表219.315 查得Wd3（1-4）/32-bt（d-t）2/2d2603（1-0.624）/32-6320（26020）2/22601330981.936mm31330.98cm31330.98106m3=d0/d=160/260=0.62由于是對稱循環(huán)彎曲應力，故平均應力 m0上海+大學畢業(yè)設計論文36根據(jù)式S1/（Ka/m）270106/（1.8250.33106/0.860.60）231.33式中145 鋼彎曲對稱循環(huán)應力時的疲勞極限K正應力有效應力集中系數(shù)，由表219.35，插值得 K=1.825表面質(zhì)量系數(shù)，按表219.38 插值得 0.86

55、尺寸系數(shù)，由表219.311 查得 0.60切應力幅為mT2/2Wp297.8106/22801.530.053106Pa0.053MPa式中Wp抗扭斷面系數(shù)，由表219.315 查得WpWd3（1-4）/16-bt（d-t）2/2d2603（1-0.624）/32-6320（26020）2/22602801533.1cm32801.53106m3S1/（Ka/m）155106/（1.6250.053106/0.860.60.210.053106）870.6式中145 鋼扭轉疲勞極限K切應力有效應力集中系數(shù)，由表219.35 插值得 ，K1.625，同正應力情況平均應力折算系數(shù)，由表219.3

56、13 查得，0.21軸 D 截面的安全系數(shù)SSS/（S2S2）1/2231.33870.6/（231.332870.62）1/2223.57由表219.34 可知，S1.32.5故 SS，該軸 D 截面是安全的上海大學畢業(yè)設計論文37上海+大學畢業(yè)設計論文38三三. . 結結 論論 經(jīng)過兩個多月自己的的努力和奮斗和徐鋒導師的悉心指導，終于順利的完成了此次畢業(yè)設計。本次畢業(yè)設計的課題是小型立式加工中心轉塔刀架的蝸輪蝸桿傳動設計，在設計的過程中查閱了許多資料，通過資料，我對機械結構設計有了相當深度的認識，了解到了許多知識，并且完善了自己的原有知識。首先，了解了數(shù)控技術的發(fā)展趨勢，我國數(shù)控技術發(fā)展的

57、情況；其次，了解了數(shù)控機床，尤其是加工中心的分類、特點等；當然，還有了解到了蝸輪蝸桿的傳動形式。我設計的東西是蝸輪蝸桿傳動中的 ZA 蝸桿傳動的設計。雖然這是在蝸輪蝸桿傳動中一個相對來說比較簡單的傳動形式，但是需要考慮的問題還是很多的，例如如何解決各種配合，強度的問題，如何讓傳動結構變的更簡單等。對我而言，通過本次畢業(yè)設計，不僅讓我了解到了很多關于數(shù)控方面的各種知識，而且更重要的是培養(yǎng)了我獨立完成一件事情的能力，培養(yǎng)了我發(fā)現(xiàn)問題、分析問題的并解決問題的能力，更給了我把理論運用到實際的機會，使我在踏上工作崗位之前有了一次很好的綜合實踐機會。覺得自己充實了很多。我相信，本次畢業(yè)設計會給我以后的發(fā)展

58、，產(chǎn)生極大的影響。應該說這次畢業(yè)設計對我個人受益匪淺，覺得很有意義。上海大學畢業(yè)設計論文39參參 考考 文文 獻獻1 唐增寶，何永然，劉安俊.機械設計課程設計,華中科技大學出版社，1999.2 機械設計手冊編委會.機械設計手冊.機械工業(yè)出版社,2004.8.3 東北工學院機械零件設計手冊編寫組.機械零件設計手冊.冶金工業(yè)出版社，1980.4 單輝祖.材料力學.高等教育出版社.2004，8.5 吳宗澤.機械零件設計手冊.機械工業(yè)出版社,2003.11.6 成大先.機械設計手冊.化學工業(yè)出版社，2002.7 濮良貴，紀名剛.機械設計.高等教育出版社，2001.8 JOHN E.NEELY RICH

59、ARD R.KIBBE. MODERN MATERIALS AND MANUFACTURING PROCESSES，Prentice-Hall,Inc,1987.9 朱景梓.英漢機械工程技術詞匯.科學出版社，1983，9.10 周開勤.機械零件手冊.高等教育出版社，1994.11 Creamer R H.Machine Design.Addison-Wesley Pub.Co.,1976.上海+大學畢業(yè)設計論文40謝謝 辭辭 在此論文完成之時,謹向所有關心,支持和幫助我的老師,同學表示我最忠心的感謝,感謝他們對我長期得教導和悉心周到的幫助。 本文是在我的導師徐鋒的悉心指導下完成得,論文每一部分得工作都凝聚著徐老師的心血,在我寫論文得時間里,徐老師悉心幫我審閱我得論文,提供指導意見,對論文的完成起了相當大得作用.把我一個在機械設計方面沒什么經(jīng)驗的學生,教到能夠獨立完成畢業(yè)設計,徐老師對機床結構設計有著非常深入得研究,在蝸輪蝸桿傳動方面有許多獨到的見解,通過他的指導,我順利的完成了畢業(yè)設計,徐老師誨人不倦,我再次向徐老師表示衷心的感謝! 最后,向所有未提及的其他老師和同學表示感謝。