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鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 1 引言 本設(shè)計是利用原絲杠車床的床腳 床身 床鞍 絲杠進行改裝設(shè)計 要求 銑頭轉(zhuǎn)速一定 銑頭高低位置可手工微調(diào) 銑頭轉(zhuǎn)速傳動采用電機 減速機通過皮 帶輪實現(xiàn) 在銑頭部件設(shè)計時要驗算銑刀銑槽加工時的進給量是否合理 立柱的 行程要滿足加工不同深度的銑槽加工 皮帶輪處用張緊裝置調(diào)節(jié)皮帶松緊 總體方案認(rèn)證 此設(shè)計主要是運用了普通車床也能進行鍵槽加工的特點 在廢舊車床的主體 機架上進行改裝設(shè)計 提高了機床的回收率 借助原車床的床腳 床身 床鞍 絲杠進行設(shè)計 銑頭部件選擇適合三面刃盤銑刀的銑刀柄 以保持銑頭的轉(zhuǎn)速一 定同時為適應(yīng)加工不同深度的鍵槽 銑頭高低位置通過手工轉(zhuǎn)輪來調(diào)整 從而使 調(diào)整 改換銑刀簡單易操作 通過電機 減速機 皮帶輪實現(xiàn)傳動 提高了工作 效率 保證了銑頭的轉(zhuǎn)速保持一定數(shù)值 皮帶輪傳動處用張緊裝置來調(diào)節(jié)松緊 防止皮帶松脫打滑 同時 該類型張緊裝置結(jié)構(gòu)簡單 調(diào)節(jié)方便 便于維修更換 總之 改裝之后的銑床性能優(yōu)越于改造前的車床 提高加工精度 同時滿足了 不同深度鍵槽的加工要求 達到了廢舊機床的合理改造 提高了機床的回收率 為 企業(yè)節(jié)約了機床的處理費用 1 1 機床初步設(shè)計 機床的初步設(shè)計是機床部件和零件的依據(jù) 這是一項全局性工作 在機床產(chǎn) 品中占有重要地位 1 2 機床工藝方案的擬定 工件是機床的加工對象 是機床設(shè)計的依據(jù) 不同的工件形狀可以采用不同 的加工方法來實現(xiàn) 另外 工件的工藝基準(zhǔn) 夾具件及刀具選擇等等 也是各式各 樣的 可見 一種工件的加工 可采用多種方案來實現(xiàn) 而選用的工藝方案不同 則設(shè)計的機床也就不同 這說明是由工藝方案把工件 刀具與機床聯(lián)系在一起 也可以說明機床是實現(xiàn)工藝方案的一種工具 新工藝的出現(xiàn) 必然成為促進機床 發(fā)展的重要因素 工藝方法在很大程度上決定了機床的類別 價格 技術(shù)參數(shù) 運動 布局 及生產(chǎn)率等 因此 對工件進行工藝分析 通過調(diào)查研究擬訂出經(jīng)濟合理的工藝方 案 是機床設(shè)計的重要基礎(chǔ) 工藝方案的確定 應(yīng)考慮加工質(zhì)量 生產(chǎn)率與經(jīng)濟性 這三者的關(guān)系 即在滿足加工質(zhì)量的前提下 提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟性機床工藝方案的 主要內(nèi)容有 確定工件的工藝標(biāo)準(zhǔn) 工藝方法 包括加工方法 刀具選擇 切 削用量等 及夾具部件 2 1 3 機床運動方案的擬定 機床的工藝方案確定后 可進一步擬定機床的運動方案 以便在此基礎(chǔ)上 進行機床傳動系統(tǒng)的設(shè)計 機床運動方案的主要內(nèi)容有 確定成形運動和輔助運動 各運動特點 功 用 復(fù)雜程度 特殊要求及變速方向等 運動的分配 傳動聯(lián)系 內(nèi)聯(lián)系與外 聯(lián)系 傳動方式 機械 液壓 電氣 等 1 4 機床技術(shù)參數(shù)的確定 機床技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和一般技術(shù)參數(shù) 其中一般技術(shù)參數(shù)是指機床的 尺寸參數(shù) 運動參數(shù)及動力參數(shù) 1 主參數(shù) 主參數(shù)是機床各數(shù)中最主要的一個或兩個參數(shù) 它反映機床的加工能力 是確定機床主要零 部件尺寸的依據(jù) 2 一般技術(shù)參數(shù) 尺寸參數(shù) 一般是機床的主要結(jié)構(gòu)尺寸 運動參數(shù) 一般是指成形運動和主要輔助運動參數(shù) 成形運動參數(shù) 包括 主運動參數(shù) 如進給量或進給速度 進給級數(shù)等 輔助運動參數(shù) 包括 快速行程速度 工件夾緊速度 轉(zhuǎn)位速度等 1 5 機床總體布局的確定 合理確定機床的總體布局 是機床設(shè)計的重要布署 它對設(shè)計 制造與使 用都有很大的影響 在機床的工藝方案 運動方案及主要技術(shù)參數(shù)確定之后 就 可著手進行機床的總體布局 其主要內(nèi)容包括機床具有的主要零部件及其相對 位置關(guān)系等 機床的總體布局應(yīng)注意下述問題 1 工件特征 2 機床性能 對加工精度 表面粗糙度要求高的機床 在總體布局上應(yīng)采取相應(yīng)的措 施 使之提高傳動精度 剛度 見效振動 熱變形等 例如 為了提高機床剛 度 可采用框式支承件結(jié)構(gòu) 為了減少機床加工過程的振動 可使用電動機等 振動較大的部件與工作部件分離 中間采用帶傳動等 3 生產(chǎn)批量 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 3 用語單件小批量生產(chǎn)的機床 其布局應(yīng)能保證工藝范圍廣 調(diào)整方便 而 生產(chǎn)率可低些 用于大批量生產(chǎn)的機床 布局則應(yīng)適合于提高生產(chǎn)率要求 而 工藝范圍和調(diào)整方便程度可低些 1 6 機床原理圖的擬定 1 7 機床總體尺寸聯(lián)系圖的繪制 1 8 其他 在機床初步設(shè)計中 還有下述工作 1 試驗研究 采用新材料 新工藝 新結(jié)構(gòu)時 應(yīng)提出必要的試驗課題 得出滿意的試 驗研究結(jié)果 才允許用于機床產(chǎn)品上 此外要注意試驗結(jié)果的完善和推廣工作 2 方案比較 對不同方案進行價值分析 必要時還需要繪出主要部件結(jié)構(gòu)草圖進行比較 還要對不同的造型與色彩方案進行對比 注意某些容易忽視的問題 如操作 防護等 4 計算部分 2 1 銑刀銑削功率的確定 每齒進給量和銑削速度的參考數(shù)值表 3 表 1 1 由圖視表格選取進給量 S 0 06mm 銑削速度 40m min 切削深度 1mm 銑 刀直徑 d 80mm 齒數(shù) 16 主銑削力 P c t s BZkk DZ 86 074 186 0 23 42kg C 工作材料性能影響銑削力常數(shù) t 銑削深度 毫米 S 銑刀每齒進給量 毫米 齒 B 銑削密度 毫米 Z 銑刀齒數(shù) D 銑刀直徑 毫米 K 銑刀前角影響銑削力的系數(shù) K1 銑削速度影響銑削力的系數(shù) 銑削功率 N P x40 6120z 0 1513kw 2 2 電機的選擇 已知銑削功率 P 0 1513kwz 鑄 鐵 鋼刀具名 稱 每齒進給 量 銑削速 度 每齒進給 量 銑削速 度 圓柱形銑 刀 0 12 0 2 15 20 0 1 0 15 30 35 三面刃銑 刀 0 15 0 25 20 25 0 06 0 08 35 40 立銑刀 0 08 0 15 12 20 0 03 0 06 18 22 端銑刀 0 15 0 3 20 25 0 06 0 1 25 35 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 5 由 P P zc 一般取 0 75 0 85 所以 P 0 18kwz 2 2 1 初選電機 初選電機功率 P 1 5KW 取工作裝置的效率 0 94w 則 P P 1 5X0 94 1 41KWw 2 2 2 確定電動機傳動裝置總效率 取 V 帶傳動效率 0 96 滾動軸承效率 0 995b r 2 2 3 確定轉(zhuǎn)速 工作軸轉(zhuǎn)速 n 6x10 v Dw4w V 帶傳動比范圍 i 2 4b 故電機轉(zhuǎn)速范圍為 n i n 2 4 x414 01w 828 02 1656 04r min 故符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 1000r min 1500r min 為了減小電 動機重量和價格 選常用的同步周轉(zhuǎn)速為 1000r min 的 Y 系列電機 100L 6 型 其滿載轉(zhuǎn)速 940r min 2 3 減速機的選擇 按此類鍵槽加工銑床的銑刀轉(zhuǎn)速需求 查 星河傳動機械產(chǎn)品選型手冊 得所選電機參數(shù) Na Ma 1 min Nm f size KW p 149 70 2 10 2 1 1 4 Na 輸出轉(zhuǎn)速 Ma 輸出轉(zhuǎn)矩 f 使用系數(shù) size 機型號 KW p 電機功率 極數(shù) 6 2 4V 帶設(shè)計 2 4 1 確定計算功率 Pca 1 由表 1 4 1 查得工作情況系數(shù) Ka 1 1 2 2 由 Pca KaP 1 1x1 1kw 1 21kw 2 4 2 選擇 V 帶型號 由 機械設(shè)計 普通 V 帶選型圖 5 12a 選 A 型 V 帶 2 4 3 確定帶輪直徑 1 參考下表選取小帶輪直徑 d1 112mm V 帶帶輪的基準(zhǔn)直徑系列 2 截 型 Y Z A B C D E基準(zhǔn)直徑 外 徑 50 53 2 54 63 66 2 67 71 74 2 75 75 74 2 79 80 5 80 83 2 84 85 5 85 83 2 84 90 5 90 93 2 94 95 5 95 93 2 94 100 5 100 103 2 104 105 5 106 103 2 104 115 5 112 115 2 116 117 5 118 115 2 116 123 5 125 128 2 129 130 5 132 132 136 137 5 139 140 144 145 5 147 150 154 155 5 157 160 164 165 5 167 170 164 165 5 177 180 184 185 5 187 200 204 205 5 207 212 204 205 5 219 224 228 229 5 231 236 228 229 5 243 250 254 255 5 257 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 7 表 1 2 2 驗算帶速 v d n 60000 8 4m s1 3 從動帶輪直徑 d2 ixd n d n 293 2412 查表 V 帶帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 取 d 280mm 2 4 傳動比 i d d 280 112 2 52d1 5 從動帶輪轉(zhuǎn)速 n n i 1440 2 5 576r min21 2 4 4 確定中心距 a 和帶長 Ld 1 初選中心距 0 7x 112 280 mm a 2x 112 280 0 274 4mm a 120 所以包角合適 2 4 6 確定 V 帶根數(shù) Z 1 由 機械設(shè)計 包角 180 特定帶長 工作平穩(wěn)情況下普0 通 V 帶的額定功率 P0 表查得 d1 112mm n1 1200r min 及 n1 1460r min 時 單根 A 型 V 帶的額定功率分別為 1 39kw 和 1 26kw 用線性插值法求 n1 1440r min 時的額定功率 P0 值 2 由表單根普通 V 帶額定功率值的增量 P 查得 0 2 P 0 17kw0 3 由表 1 3 查得包角系數(shù) K 0 95a 包角系數(shù) K 2 表 1 3 4 由表 1 4 查得長度系數(shù) K 0 99L 小帶輪包角 1 180 175 165 160 155 150 145 140 135 K 1 0 99 0 96 0 95 0 93 0 92 0 91 0 89 0 88 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 9 長度系數(shù) K L 2 表 1 4 5 計算 V 帶根數(shù) Z Z P P P k kca0aL 6 05 1 60 2 17 x0 95x0 99 1 47 所以取 Z 2 根 2 4 7 計算單根 V 帶的初拉力 F 0 K 普通 V 帶基準(zhǔn)長度 Y Z A B C D E 400 0 96 0 87 450 1 0 89 500 1 02 0 91 560 0 94 630 0 96 0 81 710 0 99 0 82 800 1 0 85 900 1 03 0 87 0 81 1000 1 06 0 89 0 84 1120 1 08 0 91 0 86 1250 1 11 0 93 0 88 1400 1 14 0 96 0 9 1600 1 16 0 99 0 93 0 84 1800 1 18 1 01 0 95 0 85 2000 1 03 0 98 0 88 2240 1 06 1 0 91 2500 1 09 1 03 0 93 2800 1 11 1 05 0 95 0 83 3150 1 13 1 07 0 79 0 86 3550 1 17 1 1 0 98 0 89 4000 1 19 1 13 1 02 0 91 4500 1 15 1 04 0 93 0 9 5000 1 18 1 07 0 96 0 92 10 F 500 P 2 5 k 1 v qv0caaz2 500 x6 05x 2 5 0 95 1 8 44x4 0 1x8 44 2 153 43N q 為每米帶長的質(zhì)量 可查表得到 2 4 8 計算對軸的壓力 F Q F 2ZF sina d 2 Q01 1204N 2 4 9 確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 繪制帶輪工作圖 2 5 主軸剛度 強度校核 2 5 1 選擇軸的材料及熱處理 由于減速器傳遞的功率不大 對其重量和尺寸也無特殊要求 故 常選擇材料 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 2 5 2 初估軸徑 按扭矩初估軸的直徑 查表 1 5 得 C 106 117 2 表 1 5 2 5 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 各軸段直徑的確定 初估軸徑后 就可按軸上零件 的安裝順序 從 d 處開始逐步確定直徑 下一級軸由于連接許要有退刀槽 min 故選擇下一級軸徑為 60mm 同理 可選出另外一級軸的直徑 66mm 由于第四 段軸上裝有軸承 軸承的直徑由銑刀柄處尺寸確定 其徑向便于軸承安裝 又 材料 Q215 20 Q275 35 45 40Cr 等高強度鋼 Mpa 12 20 20 35 30 40 40 52 C 158 134 134 117 117 106 106 97 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 11 應(yīng)符合軸承內(nèi)徑系列 故取直徑 72mm 2 軸的受力分析 見機械設(shè)計書 P249 F F L F d 2 1600 x60 600 x240 x2 60 60 HR1r3a 1400N F F F 1600 1400 NR2rHR1 200N 在垂直面上 F F F 2 4500 2 2250NVR12t 3 畫彎矩圖 如圖示 c d e 在水平面上 a a 剖面左側(cè) M F L2 1400 x60 84000NmmaHR1 a a 剖面右側(cè) M F xL 2250 x60 135000Nmm aR23 在垂直面上 M F xL 2 2250 x60 135000NmmavR1 合成彎矩 a a 剖面左側(cè) M 161640Nmma a a 剖面右側(cè) M 261100Nmma 4 畫轉(zhuǎn)矩圖 如圖示 f 在 a a 截面左側(cè)合成彎矩最大 扭矩為 T 該 截面左側(cè)可能是危險截面 b b 截面處合成彎矩雖不是最大 但該截面左側(cè)軸徑 小于 a a 截面處軸徑 故 b b 截面左側(cè)也可能是危險剖面 若以疲勞強度考慮 12 a a b b 截面均有應(yīng)力集中 且 b b 截面處應(yīng)力集中更嚴(yán)重 故 a a 截面左側(cè)和 b b 截面左右側(cè)又均有可能是危險剖面 2 5 4 軸的彎扭合成強度校核 由表 14 5 查得 60MP 100Mp 21 0 1 a a 截面左側(cè) w 0 1d bl d t 2d 12107mm323 30MP e 2 b b 截面左側(cè) w 0 1d 0 1x50 3 12500mm 33 b b 截面處合成彎矩 M b M M L2 28 L2 84800Nmmba 26 8MP e 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 13 設(shè)計部份 3 1 蝸輪傳動部分 蝸輪蝸桿傳動是用來傳遞空間交錯軸之間的運動和動力的 它廣泛的運用 于機器和儀器設(shè)備中 蝸輪蝸桿傳動的主要優(yōu)點有 1 傳動比大 結(jié)構(gòu)緊湊 2 傳動平穩(wěn)振動 小 噪聲低 3 具有自鎖性 故本設(shè)計中運用蝸輪蝸桿傳動 正是利用它的這 些優(yōu)點 傳動比大 加工精度高 生產(chǎn)效益高 傳動平穩(wěn) 刀具跳動小 加工 出的鍵槽平整均齊 容易達到加工精度要求 其主要缺點是摩擦損失大 效率 低 因采用減摩材料 故成本高 同時對制造和安裝誤差很敏感 安裝時對中 心距的尺寸精度要求較高 綜上所述 蝸輪蝸桿常用于傳動效率在 50KW 以下 滑動速度在 15m s 以 下的機器設(shè)備中 蝸桿傳動的失效形式主要有輪齒的點蝕 彎曲折斷 磨損及膠合失效等 根據(jù)蝸輪蝸桿的失效形式可知 制造蝸桿副的組合材料首先應(yīng)具有足夠強度 更重要的還應(yīng)具有良好的跑合性 減摩性和耐磨性 因此蝸桿一般采用碳鋼或 合金鋼 而蝸輪則一般采用鑄造錫青銅 鑄造鋁青銅 灰鑄鐵等 同時實踐證 明比較理想的材料組合是淬硬并經(jīng)過磨削的鋼蝸桿和青銅蝸輪齒圈 本設(shè)計中 正是采用了此類組合 使得機床的效率達到最佳生產(chǎn)狀況 3 2 帶傳動部分 帶傳動是機械設(shè)備中應(yīng)用較多的傳動裝置之一 主要有主動帶輪 從動帶 輪和傳動帶 3 部分組成 工作時 靠帶與帶輪間的摩擦或嚙合實現(xiàn)主從動輪間 的運動和動力的傳遞 帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單 傳動平穩(wěn) 價格低廉 緩沖吸振及過載打滑以保護 氣壓零部件等優(yōu)點 缺點主要是傳動比不穩(wěn)定 傳動裝置外形尺寸較大 效率 較低 帶的壽命較短以及不適合高溫易燃場合等 帶傳動多用于高速級 一般 不宜用于大功率傳動 通常不超過 50Kw 帶的工作速度一般為 5 30m s 高速帶可達 60m s 平帶傳動比通常在 3 左右 最大可達 6 有張緊輪時可用到 10 V 帶傳動比一般不超過 7 最大用到 10 V 帶與平帶相比 由于槽面摩擦 原理 在同樣的張緊力下 V 帶傳動能產(chǎn)生跟大的摩擦力 加之 V 帶已標(biāo)準(zhǔn)化 并大量生產(chǎn) 因而 V 帶傳動的應(yīng)用比平帶傳動廣泛的多 故本課題設(shè)計中采用 V 帶進行傳動 不僅因為該類傳動具有較大的傳動比 同時它也適合小功率傳 14 動的需求 結(jié)構(gòu)簡單 市場運用廣泛 更換維修容易 適合于經(jīng)濟化的生產(chǎn)需 求 3 3 銑刀的選用 3 3 1 銑削方式的選擇 銑刀的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進給方向相反叫逆銑 這種銑削形式在刀具剛接 觸工件時刀齒不能立即切下切屑 知識對工件一面擠壓 一面滑行 從而使工 件表面在這一段上形成了冷硬層 當(dāng)切削厚度增大到一定數(shù)值時 刀齒才真正 的切入工件 因此 它的切屑厚度是由小到大的 當(dāng)?shù)诙€刀齒切入工件時 在這已冷硬的表面又?jǐn)D壓又滑行了一段 再切入工件 如此下去 使刀刃后面 的磨損較大 同時 由于切屑分力的作用 銑切時有使工件從夾具中拉出的趨 勢 易使機床振動 逆向銑削適宜加工有硬皮一類的工件 如鑄件等 它的特 點是不受機床絲杠螺母間隙的影響 是一種常用的銑削方法 3 3 2 銑削用量的選擇 銑削用量包括銑削速度 v 每齒進給量 s 銑削深度 t 銑削寬度 B 等 銑 削用量選擇的合理與否將直接影響銑削效果 它隨機床 刀具 夾具和加工要 求等條件的不同而變化 盡管如此 但首先應(yīng)保證在工件的加工精度和刀具耐 用度的前提下 盡一切可能提高銑削用量 銑削用量的選擇原則是 首先選取銑削深度 t 和銑削寬度 B 然后選取每 齒進給量 s 最后確定銑削速度 v 銑削寬度 B 一般決定工件的加工寬度 3 3 3 銑刀材料的選擇 銑刀材料的基本切屑性能比較 8 表 1 6 由上表可以看出高速鋼的整體性能較其他材料均較為突出 可以滿足生產(chǎn) 實際中機床的生產(chǎn)要求 通用型高速鋼材料 W18Cr4V 其硬度為 62 65HRC 主要用于制造中等 的麻花鉆 螺紋刀具 銑刀 車刀和齒輪刀具 故本設(shè)計中采用此種材料的銑 材料名稱 冷硬性 熱硬性 韌性 切削速度 碳素工具 鋼 最差 最差 較好 7 高速鋼 好 好 好 30 硬質(zhì)合金 最好 最好 較差 90 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 15 刀作為加工刀具 可以滿足刀具冷硬性 熱硬性 韌性等各種不同的加工要求 達到產(chǎn)品生產(chǎn)的合理化配置 3 3 4 銑刀形狀的選擇 三面刃銑刀有兩種齒型 一種為直齒 另一種為交錯齒 直齒用于加工一 定寬度 深度較淺的溝槽 錯齒用于加工較深的溝槽或作粗加工用 其材料主 要是 W18Cr4V 或其他類型的高速鋼制造 其硬度為 HRC63 66 因此可以看 出該類刀具滿足刀具的材料及加工要求的需要 銑刀直徑越大 散熱條件好 刀桿剛度高 所允許的切削速度高 但直徑 過大時 銑刀的切入長度增加 工作時間長 另外直徑增加后 細(xì)小力矩增加 刀具材料消耗也大 所以直徑是根據(jù)工件寬度和切削深度來選擇的 一般用硬 質(zhì)合金銑刀頭銑削時 銑刀直徑和工件寬度之比為 1 6 1 到 1 2 1 銑刀參數(shù)示意表 3 表 1 7 由上述直徑選用原則 在這三類直徑的銑刀中 最理想的銑刀直徑就是 80mm 的這一組數(shù)據(jù)參數(shù) 得到銑刀直徑和齒數(shù) 以用于設(shè)計計算中 3 4 軸的選用 軸是組成機器的重要兩件之一 其主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件 如齒輪 蝸 輪 帶輪 鏈輪 聯(lián)軸器等 并傳遞運動和動力 基本尺寸 參 考 數(shù) 據(jù) D B d 直 齒 公稱尺寸 d1 1 型 型 6 8 10 12 63 14 22 35 16 14 8 10 12 15 14 80 16 27 40 20 18 16 10 12 14 15 16 18 100 20 32 45 15 20 12 6 20 18 16 它一般可分為軟軸和剛性軸兩大類 3 4 1 軸的設(shè)計要求及設(shè)計步驟 軸的設(shè)計主要要解決的兩方面問題 1 設(shè)計計算 為了保證軸具有足 夠的稱載能力 要根據(jù)軸的工作要求對軸承進行強度計算 有些軸還要進行剛 度或振動穩(wěn)定性計算 如機床主軸及汽輪機軸 2 結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)軸 上零件裝拆定位和加工等結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 確定軸的外形結(jié)構(gòu)和部分尺寸 轉(zhuǎn)軸在工作中既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩 因此 可把心軸和傳動軸看作轉(zhuǎn)軸的特 例 對于轉(zhuǎn)軸 如果知道了軸所受的轉(zhuǎn)矩和彎矩 利用材料力學(xué)的知識 就可 以算出軸的各段尺寸 直徑和長度 但在一般情況下 開始計算時并不知道軸 的結(jié)構(gòu)和尺寸 無法確定軸的跨矩和力的作用點 也就無法求出彎矩 為了解 決這個問題 軸的設(shè)計分三步進行 第一 初定軸徑 包括擬定軸上零件的布 置 選擇軸的材料及初步估算軸的直徑等 第三 校核計算 包括計算軸的受 力 驗算軸的強度和必要時驗算軸的剛度 臨界轉(zhuǎn)速 以及繪制工作圖等 3 4 2 軸的材料及其選擇 選擇軸的材料 應(yīng)靠下列因素 1 軸的強度 剛度及耐磨性要求 2 日處理方法 3 材料的來源 4 材料的加工工藝性 5 材料價 格等 軸的常用材料有以下幾種 1 碳素結(jié)構(gòu)鋼 35 45 及 50 等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼具有較好的綜合性 能 其中尤以 45 鋼最為常用 為了提高其力學(xué)性能 通常進行調(diào)質(zhì)或正火處理 不重要的或受力較小的軸 可采用 Q235 Q255 Q275 等碳素結(jié)構(gòu)剛 2 合金結(jié)構(gòu)鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能和淬火性能比碳素鋼要好 但對應(yīng)力集中比較敏感 而且價格較貴 多用于對強度和耐磨性能要求較高的 場合 3 球墨鑄鐵 球墨鑄鐵具有較好的制造工藝性和吸振性 對應(yīng)力 集中不敏感 適于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的軸 3 4 3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是使軸的各部分具有合理的結(jié)構(gòu)和尺寸 影響軸的結(jié)構(gòu) 的因素很多 因此軸的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)形式 設(shè)計時 必須針對軸的具體情況作 具體分析 全面考慮解決 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要要求是 1 裝載軸上的零件有確定的位置 且布置合理 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 17 2 軸受力合理 能可靠地傳遞力和轉(zhuǎn)矩 有利于提高強度和剛度 3 具有良好的工藝性 4 便于裝配和調(diào)整 5 節(jié)省材料 減輕質(zhì)量 為了便于軸上零件的裝拆 常將軸做成階梯形 它的直徑從軸端逐漸向 中間增大 因而為了便于拆裝齒輪 軸段的直徑比軸段略大些 分析軸上零件的固定 齒輪用軸環(huán)和套筒作軸向固定 用平鍵作圓周方向 的固定 裝在軸段上的滾動軸承用軸肩和軸承蓋固定其軸向位置 軸承內(nèi)圈于 軸之間的配合實現(xiàn)的 軸的結(jié)構(gòu)工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工和裝配 并保證精度 以提高勞 動生產(chǎn)率和降低成本 為了減少加工刀具的種類和減少刀具的更換時間 軸 的一些應(yīng)力求同意并符合規(guī)定 如各軸段的過渡圓角 倒角 退刀槽和砂輪越 程槽等尺寸 當(dāng)軸上有兩個以上的鍵槽時 槽寬應(yīng)盡量一致且置于同一母線上 為了便于裝拆軸上的零件 軸端及各軸段的端部均應(yīng)制成 45 的倒角 過盈配 合的軸段 軸上零件壓入端可做出錐度或在同一直徑段上采用不同的尺寸公差 3 4 4 提高軸的疲勞強度 由于大多數(shù)軸工作時承受變應(yīng)力 因此設(shè)計時要采取措施來提高軸的疲勞 強度 特別要注意結(jié)構(gòu)的每個具體部分的設(shè)計 1 降低應(yīng)力集中 1 盡量避免截面形狀的突然變化 在截面尺寸變化處盡量采用較大的過 渡圓角 盡量避免在軸上開橫孔 切口或凹槽 2 對于安裝平鍵的軸槽 用盤銑刀銑出的鍵槽槽底比端銑刀銑出的過渡 平緩 因而應(yīng)力集中小 3 過盈配合的軸段 除了在保證傳遞載荷的前提下盡量減少過盈外 還 可以在軸上或輪轂上加工載槽 4 打穿的銷孔比未打穿的銷孔的應(yīng)力集中小 3 4 箱體 箱體是主傳動不見的基本零件 在箱體內(nèi)外還安裝著許多其他的零件 機 床工作時 箱體應(yīng)使各零件 尤其是主軸 保持足夠準(zhǔn)確的相對位置 以便保 證部件的正常工作并滿足加工質(zhì)量的需求 因此 對箱體的要求是 有一定的 制造精度 有足夠的強度和剛度 內(nèi)應(yīng)力要小 節(jié)省材料 結(jié)構(gòu)緊湊 工藝性 好 3 4 1 箱體材料及熱處理 18 主軸變速箱體一般尺寸較大 形狀復(fù)雜 大多采用鑄造結(jié)構(gòu) 鑄鐵材料常 用 HT150 如果形狀簡單 強度要求較高時 可用 HT200 只有在特殊情況下 才采用合金鑄鐵 與床身做成一體的箱體 材料應(yīng)根據(jù)床身或?qū)к壱蠖?為了減少鑄件箱體的殘留內(nèi)應(yīng)力 鑄件澆鑄后的冷卻速度要緩慢 并應(yīng)進行時 效處理 3 4 2 箱體結(jié)構(gòu)形狀及尺寸 箱體結(jié)構(gòu)形狀及尺寸的確定 必須考慮結(jié)構(gòu)和工藝性等方面的要求 1 結(jié)構(gòu)要求 緊固方式 固定式箱體用螺釘緊固在床身或底座上 為了減小聯(lián)接處 的受力變形 緊固螺釘不少于 4 6 個 螺釘分布要使結(jié)合面的壓強均勻 緊固 螺釘裝在箱體外部的凸緣上或凹槽內(nèi)應(yīng)有足夠的緊固厚度 以提高聯(lián)接處的剛 度 不要使用過長的螺釘 輪廓尺寸 箱體輪廓尺寸的確定 應(yīng)根據(jù)總體設(shè)計要求 在能夠安裝 全部零件的前提下 考慮制造 維修及調(diào)整的條件 盡量做到尺寸小 重量輕 結(jié)構(gòu)緊湊 壁厚 根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu) 剛度及輪廓儲存 并參考同類型的機 床的合理壁厚 過大過小的壁厚都是不合理的 潤滑與密封 箱體上應(yīng)設(shè)有必要的油孔 油槽 并安裝油標(biāo)等 其他 為了降低噪聲 可增加壁厚或涂一定厚度的吸聲材料等 3 4 3 箱體技術(shù)要求 一般傳動軸承的孔徑公差等級多為 7 級 主軸孔徑公差等級為 5 6 級 主軸的后孔徑公差等級可比前一級孔徑低一級 各空的圓度和圓柱度不超過孔 徑公差的 1 4 1 2 需要標(biāo)注基準(zhǔn)面的直線度 平面度 基準(zhǔn)面之間的平行度 或垂直度 各孔軸心線對端面的垂直度公差等 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 19 結(jié)論 經(jīng)過各類方案的比較 得出的設(shè)計數(shù)據(jù)能夠符合設(shè)計的要求 加工出的鍵槽 寬度也符合設(shè)計要求的需要 證明此類設(shè)計方案是切實可行的 不僅起到了廢 舊機床的合理運用 同時增加了工廠的產(chǎn)品生產(chǎn)范圍 這在大型機床里是一項 很好的舉措 使得企業(yè)不用耗費大量資金用于廢舊機床的維護 所以我們可以 看出這一設(shè)計方案很有市場前景 可向企業(yè)進行宣傳推廣 最大限度的節(jié)約能 源 充分發(fā)掘出廢舊品的利用價值 為企業(yè)和國家減輕負(fù)擔(dān) 加速企業(yè)的現(xiàn)代 化改造步伐 振興機床工業(yè)的發(fā)展 20 工作小結(jié) 通過進三個月的畢業(yè)設(shè)計 我已圓滿的完成了所分配的設(shè)計任務(wù) 雖然過 程是辛苦的 但讓我學(xué)到了很多東西 反而是苦中也有樂了 首先是通過設(shè)計 使我們大學(xué)四年所學(xué)的各類知識進行了依次綜合的運用 從各類大件的配合關(guān)系到小件的型號選擇 都是靠以前的專業(yè)知識為基礎(chǔ)的 同 時結(jié)合工廠參觀實習(xí) 翻閱有關(guān)文獻 經(jīng)過計算校核 從而得出設(shè)計成果 三個月 的實習(xí)過程 也充分鍛煉了我們的動手能力 在輔導(dǎo)老師的指導(dǎo)下 所有的圖紙 設(shè)計計算全是靠我們自己獨立完成的 同時 借鑒前人的技術(shù)成果 充分發(fā)揮我 們的主觀能動性 在原有的基礎(chǔ)上大膽的提出改良方案 從而提高了我們的創(chuàng)新 能力 然而四年的學(xué)習(xí)內(nèi)容畢竟是有限的 很多實際生產(chǎn)中的問題很難從書本中找 到答案并得以解決 這就需要我們在生產(chǎn)實際中去發(fā)現(xiàn)差異 找出差異的原因 從 而在實際設(shè)計中充分考慮這一類因素的存在性 再通過進行各類方案的比較 從 而得出生產(chǎn)實際的合理數(shù)據(jù) 因此 實習(xí)過程也是我們設(shè)計中不可忽視的一個重 要環(huán)節(jié) 它是我們理論聯(lián)系實際的一個戰(zhàn)場 也是我們接觸了解生產(chǎn)實際工作情 況的一次機會 在實習(xí)過程中 我們帶著各種問題去參觀實習(xí) 工人師傅作為企 業(yè)的主人 在生產(chǎn)實際操作方面具有絕對的經(jīng)驗 這正是我們學(xué)習(xí)的一個絕好的 機會 通過工人師傅的耐心講解 我們的疑問被一一解答 我們的思路也不斷得 到拓展 各種新思路 新方法被大膽的提出 借助工人師傅的長年經(jīng)驗基礎(chǔ) 從而 能夠變?yōu)榍袑嵖尚械木唧w方案 通過不斷的驗算校核 力求做出最合理的原始數(shù) 據(jù) 但畢竟生產(chǎn)實踐經(jīng)驗有限 做出的成果和理論生產(chǎn)還有一定的差距 這就需 要我們在以后的生活中不斷的改進和改良 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束 但這段特殊的經(jīng)歷必然會給我們以后的生活 學(xué)習(xí)產(chǎn)生 重要的影響 它不僅使我們形成了自己獨自的思考問題 解決問題的方式 同時 也增強了我們的個人能力 為我們以后走出校園步入社會 解決各種問題打下堅 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 21 實的基礎(chǔ) 同時 增強了我們的自信心 面對未來的挑戰(zhàn) 我們能夠從容不迫的去 對待 在日益發(fā)達的現(xiàn)代社會為我們自己謀得一席生存之地 致謝 在三個月的課題研究過程中 自始至終得到了導(dǎo)師沙愛明的無微不至的關(guān) 懷和悉心指導(dǎo) 使本論文的研究工作得以順利完成 導(dǎo)師學(xué)識淵博 經(jīng)驗豐富 思維敏捷 時時給我熱情的鼓勵和不倦的教誨 在研究思想和研究方法上給我 諸多啟示 解答了許多難題 從課程學(xué)習(xí) 論文選題 課題研究到論文撰寫無 不凝聚著老師的心血和汗水 導(dǎo)師待人誠懇 心胸寬大 精深的知識令我受益匪淺 對事業(yè)的執(zhí)著追求精 神和求實創(chuàng)新的工作作風(fēng)體現(xiàn)了一個現(xiàn)代學(xué)者的風(fēng)采 是我人生的楷模 在此 特向沙老師表示忠心的感謝和誠摯的敬意 同時此課題能夠順利完成也離不開本組王成 石耀宇等同學(xué)的悉心幫助和 熱情指導(dǎo) 朝夕相伴 和睦相處的同學(xué)為我營造了一個良好的學(xué)習(xí)生活環(huán)境 使我感到了家庭般的溫暖 共度的這段時光令我難以忘懷 感謝他們在生活和 學(xué)習(xí)中給予我的關(guān)心與鼓勵 在此也特別向他們表示深深的謝意 感謝我的父母多年來對我的教誨與鼓勵 感謝我的朋友們對我的理解 支 持與鼓勵 謝謝所有關(guān)心 愛護我的人 最后 向?qū)忛啽菊撐牡睦蠋熤戮?22 參考文獻 1 陳易新 金屬切削機床課程設(shè)計指導(dǎo)書 北京 機械工業(yè)出版社 1987 2 徐錦康 機械設(shè)計 北京 機械工業(yè)出版社 1996 3 沈海珊 實用銑工手冊 上海 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1987 4 蔡群禮 李華 金屬切削機床課程設(shè)計指導(dǎo)書 沈陽 東北工學(xué)院 1988 5 陳秀寧 施高義 機械設(shè)計課程設(shè)計 浙江 浙江大學(xué)出版社 1995 6 胡家秀 簡明機械零件設(shè)計實用守則 北京 機械工業(yè)出版社 1999 7 王定國 周光 機械原理與機械零件 北京 高等教育出版社 1995 8 機械工業(yè)部統(tǒng)編 銑工工藝學(xué) 科學(xué)普及出版社 1992 9 閻蔭棠 幾何量精度設(shè)計與檢測 北京 機械工業(yè)出版社 1995 10 喻懷仁 陳世忠譯 金屬切削刀具 北京 機械工業(yè)出版社 1985 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 23 附件清單 設(shè)計過程中所涉及的圖紙包含 銑頭立柱部件裝配圖及機床總裝圖 XZ001 A0 一張 箱體零件圖 XZ120 A1 一張 立柱零件圖 XZ136 A1 一張 主軸零件圖 XZ119 A2 一張 滑板零件圖 XZ121 A1 一張 銑刀柄零件圖 XZ112 A2 一張 螺母零件圖 XZ134 A3 一張 銑刀零件圖 XZ111 A3 一張 帶輪零件圖 XZ131 A3 一張 軸承蓋零件圖 XZ127 A4 一張 軸承蓋零件圖 XZ110 A4 一張 隔套零件圖 XZ128 A4 一張 隔套零件圖 XZ135 A4 一張 24 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 25