雙軸臥式銑床及夾具設計【含11張CAD圖紙】,含11張CAD圖紙,臥式,銑床,夾具,設計,11,CAD,圖紙
雙軸臥式銑床及夾具設計
摘要
本設計為雙軸臥式銑床及夾具設計。由于此設計需要根據(jù)工廠的具體情況（條件），自行設計，制造，能供本廠生產(chǎn)使用的簡單的機床，所以本設計是按照工廠生產(chǎn)需要，進行有針對性的設計制造。
在設計過程中發(fā)現(xiàn)，可以利用方案有很多種，但是大部分傳動方案由于傳動比和結構方面的原因不能使用，只有采用蝸桿—圓錐齒輪減速器。傳動比的分配本著機體結構簡單、體積小、重量輕的原則來確定，傳動零件的設計應盡量選用既能滿足要求有是價格低廉的材料。根據(jù)臥式銑床的特點主要使用了兩級傳動裝置，第一級使用了蝸桿減速器，第二級采用了圓錐齒輪減速器，并且這兩級減速器分別獨立，各為一體。主要是考慮其以后的改裝方便和經(jīng)濟性易維護等方面，例如：蝸桿減速器為多用途設計，在本設計中為下置式，若需要上置式則能很快捷方便的進行改裝。
本設計的重點和難點部分為多功能蝸桿減速器的設計，它能改成蝸桿上置式工作，也能改成蝸桿下置式進行工作。可利用有限的物力和財力對機床做多功能的改造。
關鍵詞 雙軸臥式銑床 減速裝置 傳動
Abstract
This design for simple horizontal milling machine transmission device design. As a result of this design needs according to the factory special details (condition), independently to design, the manufacture, can supply this factory production use the simple engine bed, therefore this design defers to the plant production need, carries on has the pointed design manufacture.
Discovered in the design process that, may have very many kinds using the plan, but majority of transmissions plan because the velocity ratio and the structure aspect reason cannot use, only then uses the worm bearing adjuster bevel gear reduction gear. The velocity ratio assignment in line with the body structure simple, the volume is small, the weight light principle determined that, the transmission components design should select as far as possible already can answer the purpose has is the price inexpensive material. Has mainly used two levels of transmission devices according to the horizontal milling machine characteristic, the first level has used the worm reducer, the second level has used the bevel gear reduction gear, and these two levels of reduction gears distinction is independent, each is a body. Mainly is considered its later the reequipment convenience and the efficiency will be easy to maintain and so on the aspect, for example: The worm reducer is the multipurpose design, in this design for down-alex, if needs on to set at the type then can very quick Czechoslovakia facilitate carries on the reequipment.
This design key point and the difficulty partially for the multi-purpose worm reducer design, it can alter to on the worm bearing adjuster to set at the type work, also can alter to the worm bearing adjuster down-alex to carry on the work. May use the limited physical resource and the financial resource makes the multi-purpose transformation to the engine bed.
Keyword: Simple engine-bed decelerating device transmission
目錄
雙軸臥式銑床傳動裝置設計 1
1 . 雙軸臥式銑床的傳動裝置的設計 5
1.1前言 5
2．傳動裝置設計 7
2.1銑床的認識 7
2.2?銑床的傳動方式 7
3.選擇電動機 9
3.1 原始參數(shù) 9
3.2 電動機的選擇 9
4.傳動方案的選擇： 10
4.1 計算總傳動比 10
4.2 選擇傳動形式 10
4.3傳動方案的選擇 11
4.3.1 方案一： 11
4.3.2 方案二： 12
4.3.3 方案三： 13
4.3.4 方案四： 14
4.4方案綜合考慮并選用 15
5.根據(jù)傳動方案計算運動參數(shù) 16
5.1傳動比的分配 16
5.2蝸桿,蝸輪傳動計算(<機械設計手冊>機械工業(yè)出版社) 16
5.2.1 選擇材料 16
5.2.2選擇蝸桿蝸輪的齒數(shù) 17
5.2.3確定許用應力 17
5.2.4按接觸強度計算； 17
5.2.5求蝸輪的圓周速度，并校核效率，實際傳動比： 18
5.2.6校核蝸輪齒面的接觸強度 19
5.2.7蝸輪齒根強度校核 19
5.2.8計算幾何尺寸 20
5.2.9蝸輪軸的結構設計： 21
5.2.10各軸段軸向長度的確定 22
5.2.11按許用彎曲應力校核軸 22
5.2.12蝸桿，蝸輪簡圖 24
5.3蝸桿減速器軸承的選用 25
5.3.1蝸桿軸軸承的選用 25
5.3.2蝸輪軸軸承的選用 27
5.4 錐齒輪傳動設計：（過程見《機械零件設計手冊》第三版） 28
5.4.1初步設計： 28
5.4.2．幾何計算。（按表14-4進行計算。） 29
5.4.3 接觸疲勞強度校核 30
5.4.5計算接觸應力 31
5.4.6錐齒輪的軸的結構設計 32
5.4.7按彎扭合成強度校核軸的直徑 33
5.4.8 軸承的選用 34
6.減速器箱體結構及設計 36
6.1箱體的結構 36
6.2箱體的設計 36
6.3箱體的附件設計 36
6.3.1觀察孔和觀察孔蓋 37
6.3.2通氣孔 37
6.3.3油面指示器 37
6.3.4軸承端蓋和密封裝置 37
7. 鍵的選用 38
7.1蝸桿減速器鍵的校核 38
7.2 圓錐齒輪減速器的鍵的選用 39
8 聯(lián)軸器的選擇 39
8.1高速軸輸入端聯(lián)軸器的選擇 39
8.2減速器之間的聯(lián)軸器 39
9.夾具設計 40
結論： 42
致謝 42
參考文獻 43
1 . 雙軸臥式銑床的傳動裝置的設計
1.1前言
隨著社會的不斷進步，在新經(jīng)濟的逼迫下我國的制造業(yè)獲得了很大的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結構的不斷調整，新設備，新技能的折舊速度也不斷加快。隨著機床技術的不斷發(fā)展，機床加工在制造業(yè)中的重要地位是不可動搖的，但有了新的設備，舊的設備如何解決呢？只有對這種舊的設備進行改革，創(chuàng)新，進行升級改造。
金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器，它是制造機器的機器。金屬切削機床是加工機器零件的主要設備，它所擔負的工作量約占機器總制造工作的40%---60%。機床的技術水平直接影響機械制造行業(yè)的產(chǎn)品質量和勞動生產(chǎn)率。
20世紀以來，齒輪變速箱的出現(xiàn)，使機床的結構和性能發(fā)生了根本性的變化，隨著電氣，液壓等科學技術的出現(xiàn)并在機床上得到普遍應用，使機床技術有了迅速發(fā)展。除了通用機床外，又出現(xiàn)了許多變型品種和各式各樣的專用機床，在機床發(fā)展的這個階段，機床的動力已有自然力代替了人力，現(xiàn)在人們只需要操縱機床即可。
自動化，精密化，高效化和多樣化成為機床發(fā)展的特征，用以滿足社會的各種需要。我國的機床工業(yè)是在解放后建立起來的，經(jīng)過50多年的發(fā)展，已經(jīng)取得了很大的成就，但與世界先進水平相比還有差距。
隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，機械制造加工和制造業(yè)出現(xiàn)在了各個地方，利用陳舊的機床設備來進行改裝，使其重新煥發(fā)青春，會有很好的前景。
根據(jù)調查發(fā)現(xiàn)，立足已有的舊設備對它們進行技術改造是很受工廠青睞的。它主要有以下特點：
1． 經(jīng)濟性好，便于制造。
2． 小型化，不受場地條件的限制。
3． 專用化，提高了工作效率。
4． 便于維護，減輕了勞動力。
5． 運輸方便。
本設計的指導思想是：將機械運動方案設計，機構運動尺寸設計，機械傳動強度設計以及零部件結構設計等內容有機結合，達到機械產(chǎn)品的系統(tǒng)設計。對現(xiàn)有設備進行創(chuàng)新設計，解決傳動裝置的復雜工作。
2．傳動裝置設計
2.1銑床的認識
銑床是用銑刀對工件進行銑削加工的機床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復雜的型面，效率較刨床高，在機械制造和修理部門得到廣泛應用。
??? 最早的銑床是美國人惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床；為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國人布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺萬能銑床，這是升降臺銑床的雛形；1884年前后又出現(xiàn)了龍門銑床；二十世紀20年代出現(xiàn)了半自動銑床，工作臺利用擋塊可完成“進給-決速”或“決速-進給”的自動轉換。
??? 1950年以后，銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快，數(shù)字控制的應用大大提高了銑床的自動化程度。尤其是70年代以后，微處理機的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動換刀系統(tǒng)在銑床上得到應用，擴大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效率。
??? 銑床種類很多，一般是按布局形式和適用范圍加以區(qū)分，主要的有升降臺銑床、龍門銑床、單柱銑床和單臂銑床、儀表銑床、工具銑床等。
??? 升降臺銑床有萬能式、臥式和立式幾種，主要用于加工中小型零件，應用最廣；龍門銑床包括龍門銑鏜床、龍門銑刨床和雙柱銑床，均用于加工大型零件；單柱銑床的水平銑頭可沿立柱導軌移動，工作臺作縱向進給；單臂銑床的立銑頭可沿懸臂導軌水平移動，懸臂也可沿立柱導軌調整高度。單柱銑床和單臂銑床均用于加工大型零件。
??? 儀表銑床是一種小型的升降臺銑床，用于加工儀器儀表和其他小型零件；工具銑床主要用于模具和工具制造，配有立銑頭、萬能角度工作臺和插頭等多種附件，還可進行鉆削、鏜削和插削等加工。其他銑床還有鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等，它們都是為加工相應的工件而制造的專用銑床。
2.2?銑床的傳動方式?
銑床中的傳動裝置大部分為減速裝置。如果對其進行分析可以知道專用的銑床的減速裝置就是減速器。
減速器是用于原動機和工作機之間的獨立機械傳動部件。由封閉在剛性箱體內的齒輪傳動或蝸桿傳動組成，具有固定的傳動比，常用來降低轉速并相應增大轉矩，以適應工作需要。在某些場合也用來增大轉速，稱為增速器。
由于減速器的結構緊湊，效率高，傳遞運動準確可靠，使用維護簡單，并可批量生產(chǎn)，故在現(xiàn)代機械中應用很廣。
工作機械示意圖
3.選擇電動機
3.1 原始參數(shù)
傳動裝置的輸出轉矩：；傳動裝置的輸出轉速：。
3.2 電動機的選擇
1． 計算減速機構所需功率
2． 估算電動機額定功率P
電動機所需輸出的功率
3． 選用電動機。
根據(jù)實際情況，設計的傳動裝置不能過大，應該選擇體積小，重量輕的電動機 ； 查表12-1選用Y90L-4電動機，其主要參數(shù)如下：
電動機額定功率
1.5KW
電動機滿載轉速
1400r/min
電動機軸伸出端直徑
24mm
電動機伸出端安裝長度
50mm
重量
27Kg
4.傳動方案的選擇：
4.1 計算總傳動比
根據(jù)前面文中所選的電動機的轉速，可以確定出總傳動比：
4.2 選擇傳動形式
一般來說，傳動裝置的設計要求是：傳動鏈短，傳動效率高，不同類型機構在傳動鏈中的位置順序安排合理。選擇傳動型式的基本原則如下：
1．簡化傳動環(huán)節(jié)
在保證實現(xiàn)機器的預期功能的條件下，傳動環(huán)節(jié)應盡量簡短。傳動鏈越短，使用的機構和零件數(shù)就越少。同時減少了能量損耗，機器的效率也就提高了，有利于提高機器的傳動精度和可靠性。
2．提高傳動效率
3．合理安排傳動機構的順序
4．合理的傳動比
合理分配傳動比，是傳動系統(tǒng)設計中的一個重要問題。它將直接影響到傳動系統(tǒng)的外廓尺寸，重量，潤滑及傳動機構的中心距等很多方面。
傳動比的具體分配應該注意：
a.選取每一級的傳動比時，其值應該在常用的范圍內。
b.分配傳動比應該注意使各傳動件的尺寸協(xié)調，結構合理，避免各零件干涉與安裝不便。
c.當一級傳動的傳動比過大時，應分成多級傳動，以減少尺寸并改善傳動性能。
4.3傳動方案的選擇
題中所給的傳動示意圖
4.3.1 方案一：
根據(jù)圖的傳動裝置的路線可知：輸入軸和輸出軸相交，電動機要水平輸入，然后由傳動裝置垂直輸出到絲桿完成傳動工作，由此可知：傳動裝置要求有變相機構，且這種機構要求簡單可靠，圓錐齒輪在機械傳動中用于相交兩軸的傳動，因此可以選擇方案如下圖，此方案的優(yōu)點是：
a． 結構簡單可靠，傳動效率高；
b． 運動平穩(wěn)，噪聲?。?
缺點是：
a． 傳動比太小，得不到所需要的70的傳動比；
b． 制造安裝精度高；
此方案不行。
4.3.2 方案二：
方案介紹：本方案使用了帶傳動和一級的錐齒輪傳動的組合結構，此方案的優(yōu)點是：
a.結構簡單，傳動效率高；
b.能緩和載荷沖擊，有過載保護作用；
c.運動平穩(wěn)，無噪聲；
d.經(jīng)濟性好，利于生產(chǎn)，維護；
e．中心距變化范圍廣；
缺點是：
a.不能保證可以得到允許高傳動比的狀態(tài)；
b.有彈性滑動和打滑現(xiàn)象，使效率降低和不能保持準確的傳動比；
c.外型尺寸較大。
此方案也不行。
4.3.3 方案三：
由于照顧到工作環(huán)境和體積，選用閉式齒輪傳動。
為了能達到要求的傳動比，可以使用兩極圓錐——圓柱齒輪減速器，齒輪可以做成直齒，斜齒或曲線齒，特點是：
*可以用于兩軸垂直相交的傳動中，也可以用于兩軸垂直相錯的運動中。
缺點是：
*制造安裝復雜，成本較高，僅在傳動布置需要時才采用。
此減速器用于輸入軸與輸出軸相交且傳動比大的傳動，可以達到所需的傳動模式，但其致命的缺點是傳動比最大為40，小于70，因此此方案也不行。
為了達到要求的傳動比可以采用三級圓柱——圓錐齒輪減速器，這樣就可以得到高傳動比和變向模式，但是采用大傳動比后，減速器體積變的極為龐大，噪音也很大，潤滑要求高，不利于維護修理。
4.3.4 方案四：
選擇蝸桿減速器，其傳動比大，結構緊湊，但傳動效率低，用于中小功率，輸入軸與輸出軸垂直交錯的傳動，下置式蝸桿減速器潤滑條件較好，應優(yōu)先使用由傳動裝置路線：水平輸入,垂直輸出,因此可以選擇蝸桿減速器中的立式蝸桿減速器。其傳動比最大可得到80，大于70，理論上可行，但手冊推薦值為在i小于63的范圍內最合適，因為傳動比大后其尺寸龐大，加工時就很困難，價格昂貴；綜合上述：傳動比太大帶來的后果是蝸輪直徑變大，蝸輪的材料價格較高，且蝸輪軸為豎直放置，下端的密封要求較高，不利于維護和工廠的改造，本著改造和合理節(jié)約利用的條件，此方案不用。
4.4方案綜合考慮并選用
由前述的機械運動方案可知，對于同一種功能，可選用不同的工作原理來滿足要求，而同一種工作原理，還可選用，創(chuàng)造不同的機構及其組合來實現(xiàn)。因此，對于要求滿足某種功能的機械，可能的運動方案就有多種，故有必要對機械運動方案進行比較和優(yōu)選。
因為總的傳動比為70，比較大，考慮其為雙軸臥式銑床，所以要求其重量輕，體積小，易于改造，即：傳動比大，體積方便布置?？偨Y以上幾種方案：將其中的優(yōu)點結合起來，可以組成所需要的方案。方案如下：利用蝸桿減速器能很好降速，圓錐齒輪能變向，選用下置式的蝸桿減速器進行第一級的降速，變向傳動，電動機的水平輸入，經(jīng)過降速，蝸輪軸與輸入軸垂直相交，且在同一水平面上，第二級用圓錐齒輪變速器并主要起變向的作用，其輸入軸與蝸桿軸用聯(lián)軸器連接，然后使用圓錐齒輪的輸出軸豎直輸出，使其與絲桿離合器相聯(lián)，機構簡圖如下：
5.根據(jù)傳動方案計算運動參數(shù)
5.1傳動比的分配
根據(jù)上述方案比較，確定兩級減速裝置的傳動比，并且合理進行分配。
可以得到
5.2蝸桿,蝸輪傳動計算(<機械設計手冊>機械工業(yè)出版社)
蝸桿減速器示意圖
5.2.1 選擇材料
考慮到傳動功率不大,轉速不高,選用ZA蝸桿傳動,精度等級為8,GB10089-1988
蝸桿用45#鋼,表面淬火,表面硬度為45~55HRC,
蝸輪輪緣選用ZCuSn10P1金屬模鑄造.
5.2.2選擇蝸桿蝸輪的齒數(shù)
傳動比: i=40
參考表16.5-5,取=1,=i=401=40
5.2.3確定許用應力
由表16.5-14查得220N/，=70 N/，
按圖16.5-2查得。再查圖16.5-3，采用浸油潤滑，得=0.95。
輪赤應力循環(huán)次數(shù)，
查圖16.5-4得=0.90，=0.74
2200.950.90=188.1，
==700.74=51.8
5.2.4按接觸強度計算；
載荷系數(shù)取K=1.2
蝸輪軸的轉矩：
=
帶入上式
查表16.5-4，接近于1250，相應m=5，
查表16.5-6，按i=40 ，m=5，
其a=125mm，，，
蝸輪分度圓直徑：
導程角
5.2.5求蝸輪的圓周速度，并校核效率，實際傳動比：
蝸輪的圓周速度
滑動速度：
求傳動的效率，按式（16.5-3）
式中
查表16.5-16查得
取=0.96；=0.98，則
與前面0.72接近
5.2.6校核蝸輪齒面的接觸強度
按表16.5-10，齒面接觸強度驗算公式
式中查表16.5-11得=
按表16.5-12取=0.9（間歇工作）；取=1.1，取=1.1；
蝸輪傳遞的實際轉矩
當=3.68m/s時，查圖16.5-3得 ；
所以=。
將上述值代入公式
5.2.7蝸輪齒根強度校核
按表16.5-10，齒根的彎曲強度驗算公式：
式中，按 ，及 ，
查圖16.5-4得，，
5.2.8計算幾何尺寸
已知：a=125， =1 ， =41 ，，，，，m=5.
.
取
蝸桿齒
5.2.9蝸輪軸的結構設計：
蝸輪軸的材料用45#鋼
由表19.3-2選取A=118，則得
取軸的最小直徑為d1=40mm.
d1 d2 d3 d4 d5 d6
由軸承表查出軸承的安裝尺寸d3=d6=50mm
齒輪d4=52mm
d2 =45mm
軸肩定位高度d5=57mm
5.2.10各軸段軸向長度的確定
按軸上零件的軸向尺寸及零件的相對位置，查表確定出軸向長度，如圖所示。
5.2.11按許用彎曲應力校核軸
1.軸上離的作用點及支點跨距的確定
齒輪對軸的力的作用點按簡化原則應在齒輪寬的中點，因此可決定蝸輪的作用點位置。具體尺寸見圖。
2.對軸進行受力計算并校核
求嚙合處的作用力
求出軸承的支反力
求嚙合出的作用力
，，
求出軸承的支反力：
根據(jù)蝸輪軸的結構設計，?。?
作出蝸輪軸的受力簡圖，并表示出作用線及其方向，圖2-10
作出蝸輪軸垂直面上的受力簡圖，并求出L、N兩處的支反力見圖2-1
作出蝸輪軸垂直面上的相應彎矩圖，;
作出蝸輪軸垂直面上的受力簡圖，并求出L、N兩處的支反力;
作出蝸輪軸水平面上的受力簡圖，;
作出蝸輪軸的合成彎矩圖，;
作出蝸輪軸的轉矩圖，.
危險截面處當量彎矩：
，危險截面處軸的直徑：，考慮到鍵槽對軸的強度的削弱，故所以該軸的設計也合格。
5.2.12蝸桿，蝸輪簡圖
蝸桿簡圖
蝸輪簡圖
5.3蝸桿減速器軸承的選用
5.3.1蝸桿軸軸承的選用
選用圓錐滾子軸承，軸承代號為30207
1. d=35 D=72 B=17
查表15-24 c=51500N；；（脂潤滑）。
e=0.37
時，X=0.4，Y=1.6；
時，X=1，Y=0；
時，其中=0.9，
時，
2. 按額定載荷計算
；；
查表15-12，
由式 ，
，均小于51500N，滿足要求。
5.3.2蝸輪軸軸承的選用
選用圓錐滾子軸承，軸承代號為30310
1. d=50 D=110 B=27
查表15-24 c=130000N；；（脂潤滑）。
e=0.35
時，X=0.35，Y=1.7；
時，X=1，Y=0；
時，其中=1，
時，
2. 按額定載荷計算
；；
查表15-12，
由式 ，
同上，均小于51500N，滿足要求。
5.4 錐齒輪傳動設計：（過程見《機械零件設計手冊》第三版）
錐齒輪結構
5.4.1初步設計：
小齒輪選用45號鋼調質，HB=260，大齒輪用45號鋼正火，HB=180。
（查表14-23，閉式直齒錐齒輪）。
載荷系數(shù) K=1.5
傳動比
估計時的齒輪許用接觸應力
式中，試驗齒輪的接觸疲勞強度極限 （查圖12-12），估計時的安全系數(shù)
估算結果
5.4.2．幾何計算。（按表14-4進行計算。）
齒數(shù) 取，
分錐角
大端模數(shù) 取，
大端分度圓直徑：
外錐距
齒寬系數(shù) 取
齒寬
取b=36.
實際齒寬系數(shù)
中點平均模數(shù)
頂隙：（GB12369-90）齒制
大端齒頂高 ；；
大端齒根高
全齒高
大端齒頂圓直徑
大端分度圓齒厚
；
當量齒數(shù) =31.308
5.4.3 接觸疲勞強度校核
計算公式
（式14-2）
中點分度圓的切向力
使用系數(shù)（表12-22）
動載荷系數(shù)
載荷分布系數(shù)
載荷分配系數(shù)
（按 查表13-26）
節(jié)點區(qū)域系數(shù) 查圖14-27
彈性系數(shù) （表12-24）
重合度和螺旋角系數(shù)：
5.4.5計算接觸應力
許用接觸應力
=1300N/m
=1
=0.985
=1
=1
=1.1
〈1164.09
合適通過
5.4.6錐齒輪的軸的結構設計
右端軸的設計是根據(jù)聯(lián)軸器的選擇而定的直徑為40mm
中間的跨度不能太大，所以直徑為50mm長度在65mm
左端的軸的直徑根據(jù)錐齒輪的具體尺寸可以得到直徑為40mm，長度為60mm
直立軸的結構
根據(jù)軸的強度結構來確定軸的結構尺寸：
左邊為安裝錐齒輪的軸頭直徑為50mm，長度由錐齒輪的結構確定，為60mm；
軸承部分為52mm,長度由軸承確定L為21；
中間軸肩為64mm,長度為90mm；
5.4.7按彎扭合成強度校核軸的直徑
根據(jù)前面圓錐齒輪的相關數(shù)據(jù)
1．做出軸的空間受力簡圖
2．做出垂直面受力圖，彎矩土圖。（圖b）2567N 2553N
3．做出水平面受力圖，彎矩圖。（圖c）
4．合成彎矩圖。
5．做出扭矩圖。（為0.6）
6．校核軸的強度。查得
< ,滿足強度要求。
同上述計算其它軸的校核也合格。
5.4.8 軸承的選用
圓錐齒輪軸軸承的選用
選用圓錐滾子軸承，軸承代號為30207
（1） d=35 D=72 B=17
查表15-24 c=51500N；；（脂潤滑）。
e=0.37
時，X=0.4，Y=1.6；
時，X=1，Y=0；
時，其中=0.9，
時，
（2）按額定載荷計算
；；
查表15-12，
由式 ，
，均小于51500N，滿足要求。
6.減速器箱體結構及設計
6.1箱體的結構
箱體是減速器的重要組成部件。它是傳動零件的機座，應具有足夠的強度和剛度。本設計根據(jù)實際情況，為了保證減速器的工作性能，加工工藝，材料的消耗及成本等采用了灰鐵鑄造。灰鑄鐵具有鑄造性好，易于切削加工，承壓強度高和件振性好等優(yōu)點。
機體可以做成整體式或是剖分式，整體式機體一般用于蝸輪蝸桿減速器中，其加工量少，重量輕。零件少，但是裝配比較麻煩，而大多數(shù)的減數(shù)器都是采用的剖分式箱體，剖分式的剖分面與傳動軸線在同一平面內，裝配方便。
本設計的分為兩部分，為了密封性和其他的裝配關系采用整體結構。
6.2箱體的設計
箱體是減速器中結構和受力最復雜的零件，目前還沒有完整的理論設計方法，因此都是在滿足強度，剛度的前提下，同時考慮結構緊湊，制造方便，重量輕等方面要求作經(jīng)驗設計。
具體的尺寸如附圖中的裝配圖的CAD圖紙中。
6.3箱體的附件設計
為了保證減速器正常工作，除了對齒輪，軸，軸承組合和箱體的結構設計應給予足夠重視外，還應考慮為減速器潤滑油池注油，排油，檢查油面高度及其他附屬零件的設計。
6.3.1觀察孔和觀察孔蓋
為了檢查傳動零件的嚙合情況，接觸斑點，側隙，并向箱體內注入潤滑油，應在箱體的上部適當位置設置觀察孔。
在本設計中的蝸桿減速器部分中，由于蝸桿減速器是多功能式，為了密封安全，所以沒有觀察孔蓋，而是采用了通氣器和排油孔一體的設計。
6.3.2通氣孔
減速器工作時，箱體內工作溫度升高，氣體膨脹，壓力增大。為使箱體內受熱膨脹的空氣能自由排出，以保證箱體內外壓力平衡，不致使?jié)櫥偷男孤逗拖潴w變形，通常在箱體頂部裝通氣器。
考慮其對環(huán)境的適應性，其規(guī)格與尺寸為：
d
D
S
L
l
a
30
25.4
22
28
15
4
6
6.3.3油面指示器
油面指示器應設置在便于觀察且油面較穩(wěn)定的部位。為了保證箱體結構的完整和對箱體的具體要求本設計采用了圓形油標。具體結構尺寸見裝配圖。
6.3.4軸承端蓋和密封裝置
為了固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋密封。根據(jù)設計，采用了凸緣式軸承蓋，利用六角螺釘固定在箱體上。其優(yōu)點是：拆裝，調整軸承方便，但和嵌入式相比，零件數(shù)目多，尺寸大，外觀不夠平整。
本設計的箱體均為整體鑄造式，為了達到所需的結構和尺寸關系，采用了凸緣式軸承蓋。
7. 鍵的選用
7.1蝸桿減速器鍵的校核
1．蝸桿軸
a.選用圓頭普通平鍵（A型），鍵的材料用45鋼
安裝聯(lián)軸器處的軸直徑是，，所以選擇鍵：
軸的， 轂的；
b.鍵的強度校核
因為載荷分布均勻，可以知道平鍵的擠壓條件為：；鍵的工作長度：
；
所以鍵的強度為：
；鍵的選擇是安全的。
鍵的標記為：鍵845 GB1096-79.
2．蝸輪軸
a.選用圓頭普通平鍵（A型），鍵的材料用45鋼
安裝聯(lián)軸器處的軸直徑是，，所以選擇鍵：
b.鍵的強度校核
因為載荷分布均勻，可以知道平鍵的擠壓條件為：；鍵的工作長度：
；
所以鍵的強度為：
；鍵的選擇是安全的。
鍵的標記為：鍵1650 GB1096-1979.
7.2 圓錐齒輪減速器的鍵的選用
兩根軸的鍵采用相同的尺寸。
過程同7.1，經(jīng)過校核，鍵是安全的。
鍵的標記為：鍵1228 GB1096-1979.
8 聯(lián)軸器的選擇
8.1高速軸輸入端聯(lián)軸器的選擇
高速級的轉速較高，選用有緩沖功能的彈性套柱銷聯(lián)軸器
由手冊表查出載荷系數(shù)K=1.5，則
計算轉矩
工作轉速n=1400
軸徑，電動機，
查手冊表選用聯(lián)軸器為：
合乎上述工作要求。
8.2減速器之間的聯(lián)軸器
兩根軸的尺寸均為40mm，所以選擇的聯(lián)軸器為
。
9.離合器的選擇
考慮到設計中有過載保護的作用，能夠可以自動結合和脫開。牙嵌式離合器常用于安裝在動力傳動系中間，通過電流控制其吸合或者斷開，主要性能特點如下：
1. 大扭矩，牙嵌離合器的動力傳遞扭矩是其他類型離合器的5－10倍；
2. 小體積，有效節(jié)約了機械的安裝空間；
牙嵌離合器
牙嵌離合器
本設計主要采用的是梯形齒（雙向轉動）牙嵌離合器。
牙嵌離合器結構簡單，外廓尺寸小，能傳遞較大的轉矩，故應用較廣，但牙嵌離合器只在兩軸不回轉或轉速差很小的時候接合，否則牙齒可能會因受撞擊而折斷。本設計要求的轉速為20r/min,屬于低速，所以是適合的。
具體的尺寸為：
離合方法
齒數(shù)
D
b=(D-D1)/2
h
正常齒，自動結合
5
40
6
4
5
二 夾具設計
（一）確定毛坯的制造形式
根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。由題目知零件的生產(chǎn)綱領為1萬件/年。由參考文獻[2]表1-4、表1-3可知，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。零件有肋板結構，故需要挖砂造型。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。
由參考文獻[3]表2.3-6可知，該種鑄件的尺寸公差等級為IT8-10級，加工余量等級MA為G級。故取IT為10級，MA為G級。
（二）基面的選擇
1．精基準的選擇：氣門搖臂軸支座的A面和mm孔是設計基準，用它們做精基準，其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。此外，A面的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。
2．粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇mm孔上端面，以及mm和mm兩端面為粗基準，第一，在保證各加工面均有余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；第二，保證裝入各孔的零件定位準確，夾緊可靠，且能夠按要求正常工作。
（三）定位與夾緊方案
最先進行機械加工的表面是精基準A面和mm孔，因此可用一塊支撐板限制A面的3個自由度，用一跟心棒插入mm孔限制2個自由度，再用一個防轉銷頂在mm孔的旁側，這樣，工件的6個自由度全部被限定。最后，用螺栓與支撐板進行夾緊。
綜上所述，考慮到方案的可操作性，兼顧工作效率，本方案采用一根特殊的，兩端帶螺紋，中間帶支撐板的定位銷來完成定位與夾緊。
（四）制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用專用夾具，并盡量使工序集中以提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。因此，確定各表面的加工方法為，A面：粗銑→半精銑；mm孔另一端面：粗銑；mm孔兩端面：粗銑→半精銑；mm孔兩端面：粗銑；mm孔：鉆；mm孔：鉆→擴→鉸；mm孔：鉆→擴→鉸。
因為mm孔與mm孔有較高的平行度及位置精度要求，故它們的加工宜采用工序集中的原則，即分別在一次裝夾下將兩空同時加工出來，以保證其精度要求。
根據(jù)先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將A面、mm孔另一端面，以及mm孔與mm孔兩端面的粗加工放在前面，精加工放在后面。
因此，擬訂工藝路線方案如下：
序號
工序內容
簡要說明
鑄造
時效
消除內應力
涂底漆
防止生銹
10
鉗工劃線
校正各孔中心
20
粗銑A面及mm孔另一端面
先加工基準面
30
半精銑A面
提高基準精度
40
鉆mm孔
后加工孔
50
粗銑mm孔及mm孔兩端面
先加工面
60
鉆擴鉸mm孔至mm，孔口倒角1×
留精擴鉸余量
70
鉆擴鉸mm孔至mm，孔口倒角1×
留精擴鉸余量
80
精擴鉸mm孔，并提高精度至mm
提高精度
90
精擴鉸mm孔，并提高精度至mm
提高精度
100
檢驗
110
入庫
（五）選擇加工設備及刀、夾、量具
由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，加工設備易以通用機床為主，配以專用夾具，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。
粗銑A面及孔另一端面，采用臥式雙面組合銑床，因切削功率較大，應采用功率為5.5KW的1T×32型銑削頭，選擇直徑為φ40mm的C類可轉位面銑刀(參考文獻[3]表4.4-40)、專用夾具，游標卡尺。
半精銑A面，采用臥銑，選擇X62W臥式銑床(參考文獻[3]表3.1-73)，刀具型號與粗銑相同。采用半精銑專用夾具及游標卡尺、刀口型直尺。
粗銑φ16孔及φ18孔兩端面，采用功率為φ5.5KW的1T×32型銑削頭，選擇直徑為φ35mm的C類可轉位面銑刀，機床為臥式雙面組合銑床，專用夾具、游標卡尺。
鉆孔鉸φ16孔直φ15，φ18孔直φ17，孔口倒角1×，鉆孔選用搖臂鉆床Z3025(參考文獻[3]表3.1-30)錐柄麻花鉆(參考文獻[1]表4.3-9)錐柄擴孔復合鉆，擴孔時倒角。選用錐柄機用絞刀、專用夾具、快換夾頭、游標卡尺及塞規(guī)。
（六）加工工序設計
1.工序20粗銑及工序30半精銑A面工序
查參考文獻[3]表2.3-59，得平面加工余量為0.9mm，已知A面總余量為4mm，故粗加工余量=4-0.9=3.1mm。
查參考文獻[3]表2.4-73，取粗銑的每齒進給量為，取精度銑的每轉進給量?=，粗銑走刀1次，=3.5mm，精銑走刀1次，=1.5mm。
查參考文獻[3]表3.1-74，取粗銑的主軸轉速為，取精銑的主軸轉速為。又前面已選定銑刀直徑D為φ40mm，故相應的切削速度為:
校核機床功率(只校核粗加工工序)：
切削功率為:=
取z=10個齒，則
代入式中得：
××××168×10×2.5×1=
由文獻[3]表得機床功率為7.5kw，取效率為0.85，則7.5×0.85=6.375kw<6.62kw
故重新選擇主軸轉速為，則：
帶入公式得：××××168×10××1≈5.2kw<6.375kw
故機床功率足夠。
2.工序40鉆φ11孔工序
因φ11孔為一次鉆出，故其鉆削余量為=11/2=5.5mm，φ11孔的公差等級F9。
參考文獻[3]表2.4-41，用插入法求得鉆φ11孔的切削速度v=，由此算出轉速為：
n=1000v/πd=1000×26.7/3.14×11=
按機床實際轉速取n=，則實際切削速度為：
v=3.14×11×630/1000=
參考文獻[3]表2.4-69，得：=9.81×42.7(N)
M=9.81×0.021(Nm)
分別求出鉆φ11孔和M如下：
=9.81×42.7×11××1=2427N
M=9.81×0.021×××1=15.63Nm
它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉力矩196Nm，故機床剛度足夠。
3．粗銑mm孔及mm孔兩端面工序
計算與工序20相同，取粗銑的每齒進給量為，取精度銑的每轉進給量?=，粗銑走刀1次，=3.5mm，精銑走刀1次，=1.5mm。
查參考文獻[3]表3.1-74，取粗銑的主軸轉速為，取精銑的主軸轉速為。又前面已選定銑刀直徑D為φ19mm，故相應的切削速度為:
機床的功率校核同工序20。
4．鉆擴鉸mm孔至mm工序
mm孔的擴鉸余量參考文獻[3]表2.3-48取=1.3mm，0.2mm，由此可算出-1.3-0.2=7mm。各工序的余量和工序尺寸及公差列于表1。
表1mm孔各工序余量和工序尺寸及公差(mm)
加工表面 加工方法 余量 公差等級 工序尺寸及公差
鉆 7.5 ─ φ15
擴 1.3 H9
鉸 0.2 F8
參考文獻[3]表2.4-38，并參考Z3025機床說明書，取鉆φ15孔的進給量f=0.5mm/r。
參考文獻[3]表2.4-41，用插入法求得鉆φ15孔的切削速度v=0.545=32.7，由此算出轉速為：
n===650.88
按機床實際轉速取n=590，則實際切削速度為：
v=3.14×15×590/1000=27.789
參考文獻[3]表2.4-41，得：
=98.1×42.7kF(N)
M=9.81×0.021kM(Nm)
分別求出鉆φ18孔的和M如下：
=98.1×42.7×15××1=2836N
M=9.81×0.021×××1=22.73Nm
它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉力矩196Nm，故機床剛度足夠。
擴孔，參考文獻[3]表2.4-50，并參考機床實際進給量，取f=。
參考文獻[1]表3-54，擴孔的切削速度為()，故取=×27.789=13.89
由此算出轉速為:
n==1000×13.89/3.14×16.8=263.4
按機床實際轉速取n=270
參考文獻[3]表2.4-58，鉸孔的進給量取f=0.4
參考文獻[3]表2.4-60，取鉸孔的切削速度為：
v=0.3=18,
由此算出轉速n===337.2
按機床實際轉速取n=350，則實際切削速度為：
v===18.68
5.鉆擴鉸mm孔至mm工序
取進給量為f=0.7mm/r，則v=25.4m/min
n===622.2
按機床實際轉速取n=650
則實際切削速度為:
v=3.14×13×650/1000=26.53
參考文獻[3]表2.4-41，得：
=98.1×42.7kF(N)
M=9.81×0.021kM(Nm)
分別求出鉆φ16孔的和M如下：
=98.1×42.7×13××1=2616N
M=9.81×0.021×××1=16.73Nm
它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉力矩196Nm，故機床剛度足夠。
擴孔，參考文獻[3]表2.4-50，并參考機床實際進給量，取f=。
參考文獻[1]表3-54，擴孔的切削速度為()，故取=×26.53=13.265
由此算出轉速為:
n==1000×13.265/3.14×14.8=285.4
按機床實際轉速取n=300。
參考文獻[3]表2.4-58，鉸孔的進給量取f=0.4
參考文獻[3]表2.4-60，取鉸孔的切削速度為：
v=0.3=18,
由此算出轉速n===382.2
按機床實際轉速取n=400，則實際切削速度為：
v===18.84
6.時間定額計算
根據(jù)本次設計要求，只計算一道工序工時。
下面計算工序70鉆擴鉸mm孔的時間定額。
①機動時間
由參考文獻[3]表2.5-7，得鉆孔的計算公式為：
鉆φ15孔：
l=37mm 取
將以上數(shù)據(jù)及已選定的f、n代入公式，得
參考文獻[3]表2.5-7，得擴孔和鉸孔的計算公式為：
擴φ16.8mm孔：
l=37mm 取
將以上數(shù)據(jù)及已選定的f、n代入公式，得
鉸φ17mm孔：
l=37mm
將以上數(shù)據(jù)的前面已選定的f及n帶入公式，得：
總機動時間，也即基本時間為：
=0.156+0.478+0.297=0.931min
②輔助時間
參考文獻[3]表2.5-41確定如表2所示
表2 輔助時間
操作內容
每次需用時間
鉆φ15
擴φ16.8
鉸φ17
操作次數(shù)、時間
次數(shù)、時間
次數(shù)、時間
主軸變速
0.025
1 0.025
1 0.025
1 0.025
變換進給量
0.025
1 0.025
移動搖臂
0.015
2 0.03
1 0.015
1 0.015
升降鉆桿
0.015
2 0.03
2 0.03
2 0.03
裝卸刀具
0.06
1 0.06
1 0.06
1 0.06
卡尺測量
0.1
2 0.2
2 0.2
塞規(guī)測量
2 0.5
開停車
主軸運轉
清洗銑屑
0.015
0.02
0.04
各工序的輔助時間為：鉆φ15孔0.37min，擴φ16.8mm孔0.33min，鉸φ17mm孔0.63min。
裝卸工件時間參考文獻[3]表2.5-42取1.5min
所以輔助時間為：
=0.37+0.33+0.63+1.5=2.83min
③作業(yè)時間
=+=0.931+2.83=3.761min
④布置工作地時間
參考文獻[2]取a=3%,則
=a=3.761×3%0.113min
⑤體息與生理需要時間
參考文獻[2]取β=3%,則
=β=3.761×3%=0.113min
⑥準備與終結時間
參考文獻[3]表2.5-44,取各部分時間為：
中等件：33min
升降搖臂：1min
深度定位：0.3min
使用回轉夾具：10min
試鉸刀：7min
由題意已知生產(chǎn)批量為：1萬件,則
/n=(33+1+0.3+10+7)/6000=0.008min
⑦單件時間
=+++=0.931+2.83+0.113+0.113=3.987min
⑧單件計算時間
=+/n=3.987+0.008=3.995min
三 夾具設計
圖1所示為氣門搖臂軸支座零件圖，根據(jù)老師布置的要求，現(xiàn)需設計銑φ18mm孔兩端面的銑夾具。
（一）零件本工序的加工要求分析
本工序的加工要求，銑φ18mm孔的兩端面，兩端面表面粗糙度為3.2μm，圓跳動不允許超過0.1mm。故本工序采用兩把高速鋼三面刃銑刀，對工件的兩個端面同時進行銑削加工。
（二）擬定定位方案和選擇定位元件
1.定位方案
以A面和φ11mm孔作為定位基準，限制五個自由度，再加一個防轉銷限定工件一個自由度，這樣工件六個自由度全部被限定。
2.選擇定位元件
根據(jù)定位方式，采用帶臺肩的定位銷，其它裝工件部分的直徑為φ11。
（三）定位誤差計算
工序尺寸36mm定位誤差分析如下：
由于定位孔與定位銷為任意邊接觸，則：
△Y=D+d+=(0.039+0.016+0.009)mm=0.064mm
所以△D=△B+△Y=(0+0.064)mm=0.064
收藏