T611型鏜床主軸箱設(shè)計(jì)【18級(jí)】【功率11kw】【轉(zhuǎn)速1460r-min】【說(shuō)明書+CAD】
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摘 要鏜床是機(jī)械零件切削加工的常用機(jī)床,鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng),鏜刀或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng),它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多個(gè)孔的精加工。本文在介紹了T611鏜床的主要作用和應(yīng)用現(xiàn)狀后,對(duì)鏜床總體布局進(jìn)行了設(shè)計(jì),確定了原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī),傳動(dòng)方案采用V帶加齒輪傳動(dòng)的方案,進(jìn)而重點(diǎn)設(shè)計(jì)了主傳動(dòng)系統(tǒng),對(duì)V帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)和軸進(jìn)行了參數(shù)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),校核了軸、軸承、鍵的安全系數(shù),設(shè)計(jì)了其它附件結(jié)構(gòu),最后做出主軸箱裝配圖和零件圖。本設(shè)計(jì)的計(jì)算和繪圖都用到了相關(guān)專業(yè)軟件,用本文的方法,具有設(shè)計(jì)快捷、方便等特點(diǎn)。研究結(jié)果對(duì)提高設(shè)計(jì)的速度、質(zhì)量具有重要意義。關(guān)鍵詞:鏜床,齒輪傳動(dòng),傳動(dòng)比,主軸箱目 錄第1章 緒 論1.1 概述1.2 鏜床基本概念1.3 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀1.4 本課題研究?jī)?nèi)容及意義第2章 總體設(shè)計(jì)與原動(dòng)機(jī)選擇1.1 電動(dòng)機(jī)確定1.2 總體布局第3章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1擬定結(jié)構(gòu)3.2分配傳動(dòng)比3.3繪制轉(zhuǎn)速圖3.4齒輪齒數(shù)確定3.5帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.6驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差3.7繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖第4章 結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)4.1 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.2 確定主軸支撐軸頸尺寸4.3傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)4.4 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算第5章 附件設(shè)計(jì)5.1齒輪塊設(shè)計(jì)5.2軸承選擇5.3 操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.4潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.5密封裝置第6章 校核6.1驗(yàn)算軸彎曲剛度6.2花鍵鍵側(cè)擠壓應(yīng)力計(jì)算6.3滾動(dòng)軸承驗(yàn)算結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)第1章 緒 論1.1 概述在科技飛速發(fā)展的今天, 科學(xué)技術(shù)日新月異,工業(yè)生產(chǎn)不斷進(jìn)步,市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率提出了越來(lái)越高的要求,任何一個(gè)具備完整工業(yè)體系的國(guó)家,都會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的制造業(yè),如汽車、機(jī)車、電力、船舶、航空航天、冶金礦山、石油化工、機(jī)床工具、通信、輕工、建材、家電、食品、儀器、儀表等。上述這些部門大多與機(jī)械工業(yè)有關(guān),有的是實(shí)質(zhì)上就是機(jī)械工業(yè),它們都是用機(jī)械設(shè)備制造各種各樣的產(chǎn)品。所以說(shuō)機(jī)械工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備部,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的先導(dǎo),是國(guó)家重要的基礎(chǔ)工業(yè)。如果一個(gè)國(guó)家的機(jī)械工業(yè)水平不高,它生產(chǎn)的產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上是很難有競(jìng)爭(zhēng)力的,也是很難立于世界民族之林的!美國(guó)是世界工業(yè)強(qiáng)國(guó),70年代美國(guó)曾認(rèn)為制造業(yè)是“夕陽(yáng)工業(yè)”,經(jīng)濟(jì)重心應(yīng)由制造業(yè)轉(zhuǎn)向高科技產(chǎn)業(yè)及服務(wù)業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)??蒲兄乩碚摮晒恢匾晫?shí)際應(yīng)用,政府不支持產(chǎn)業(yè)技術(shù),使美國(guó)制造業(yè)產(chǎn)生衰退。而同期日本重視制造技術(shù),重視高素質(zhì)人才的培養(yǎng),注重將高科技成果應(yīng)用于制造業(yè),加之嚴(yán)密的社會(huì)組織,很快把原來(lái)美國(guó)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)如汽車、照相機(jī)、家電、機(jī)床、復(fù)印機(jī)、半導(dǎo)體等變成自己的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),占領(lǐng)了世界市場(chǎng)。這很快引起了美國(guó)政界、科技界、企業(yè)界有識(shí)之士的關(guān)注。為此,80年代后期,美國(guó)政府和企業(yè)迅速組織調(diào)查,MIT在調(diào)查報(bào)告中指出:“一個(gè)國(guó)家要想生活的好,必須生產(chǎn)的好。振興經(jīng)濟(jì)的出路在于振興制造業(yè)”,當(dāng)前國(guó)際間“經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)歸根到底是制造技術(shù)和制造能力的競(jìng)爭(zhēng)”。鏜床是一種主要用鏜刀在工件上加工孔的機(jī)床。通常用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔,特別是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求較高的孔,如各種箱體、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等零件上的孔。所以對(duì)其進(jìn)行合理設(shè)計(jì),其意義十分重大。機(jī)械制造業(yè)為社會(huì)生產(chǎn)產(chǎn)品的同時(shí),也產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢液、廢氣、固體廢氣物等污染。隨著全社會(huì)保健意識(shí)的增長(zhǎng),企業(yè)家和技術(shù)人員也都意識(shí)到,若在延伸用這種粗放式的機(jī)械制造模式,將不利于整個(gè)行業(yè)和社會(huì)的可持續(xù)法展,因此急需探索符合環(huán)保要求的節(jié)能、降耗、少污染的綠色機(jī)械制造模式,采取相應(yīng)的綠色模式,適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求。綠色制造是龐大的系統(tǒng)工程是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的制造技術(shù)。它著眼在產(chǎn)品的制造過(guò)程中,對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小,與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益共同提高的制造模式。目前機(jī)械制造工業(yè)存在的主要問(wèn)題有:(1)廢舊或閑置設(shè)備回收和再利用率較低;(2)能源和原材料的浪費(fèi)現(xiàn)象十分嚴(yán)重;(3)環(huán)境保護(hù)意識(shí)在機(jī)制工業(yè)廠家頭腦中還比較淡薄尤其是一些中小企業(yè)對(duì)環(huán)境的污染還比較嚴(yán)重;(4)產(chǎn)品的回收利用率很低。近幾年開始開發(fā)的綠色制造,正是針對(duì)以上這些現(xiàn)象,提出綜合考慮環(huán)境因素和資源利用效率的現(xiàn)代制造模式。傳統(tǒng)制造和綠色制造的最大區(qū)別就是傳統(tǒng)制造只是根據(jù)市場(chǎng)信息設(shè)計(jì)生產(chǎn)和銷售產(chǎn)品,而其余就考慮得較少。綠色制造則通過(guò)綠色生產(chǎn)過(guò)程(綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理)生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品,產(chǎn)品使用完以后再通過(guò)綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響,同時(shí)原材料和能源的利用效率能達(dá)到最高。目前已經(jīng)頒布的 ISO9000系列國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和ISO14000國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)更為綠色制造提供了廣闊的應(yīng)用空間。(一)低物耗的綠色制造技術(shù)原材料(尤其是一些不可再生的金屬材料)大量消耗,將不利于全社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展,因此,機(jī)械工業(yè)應(yīng)積極推廣資源消耗少的綠色技術(shù),也就是在機(jī)械制造中,優(yōu)化工藝方案,采用先進(jìn)的加工技術(shù),可采取以下綠色工藝技術(shù)。1、綠色材料:綠色設(shè)計(jì)與制造所選擇的材料既要有良好的適用性能,又要與環(huán)境有較好的協(xié)調(diào)性。為此,可改善機(jī)械產(chǎn)品的功能,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),減少所用材料的種類;選用易加工的材料,低耗能、少污染的材料,可回收再利用的材料。2、少無(wú)切削:隨著新技術(shù)、新工藝的發(fā)展、精鑄、冷擠壓等成型技術(shù)和工程塑料在機(jī)械制造中的應(yīng)用日趨成熟,從近似成形向凈成形仿形發(fā)展。有些成形件不需要機(jī)械加工,就可直接使用,不僅可以節(jié)約毛坯制造時(shí)的能耗、物耗,也大大減少了產(chǎn)品的制造周期和生產(chǎn)費(fèi)用。3、節(jié)水制造技術(shù):水是寶貴的資源在機(jī)械制造中起著重要作用。但由于我國(guó)北方缺水,從綠色可持續(xù)發(fā)展的角度,應(yīng)積極探討節(jié)水制造的新工藝。干式切削就是一例,它可消除在機(jī)加工時(shí)使用切削液所帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng),是理性的機(jī)械加工綠色工藝。它的應(yīng)用不局限于鑄鐵的干銑削,也可擴(kuò)展到機(jī)加工的其它方面,但要有其特定的邊界條件,如要求刀具具有較高的耐熱性、耐磨性和良好的化學(xué)穩(wěn)定性,機(jī)床則要求高速切削,有冷風(fēng)、吸塵等裝置。4、減少加工余量:若機(jī)件的毛坯粗糙,機(jī)加工余量較大,不僅消耗較多的原材料,而且生產(chǎn)效率低下。因此,有條件的地區(qū)可組織專業(yè)化毛坯制造,提高毛坯精度;另一方面,采用先進(jìn)的制造技術(shù),如高速切削,隨著切削速度的提高,則切削力下降,且加工時(shí)間短,工件變形小,以保證加工質(zhì)量5、新型刀具材料:減少刀具,尤其是復(fù)雜、貴重刀具材料的磨耗是降低材料消耗的另一重要途徑,對(duì)此可采用新型刀具材料,發(fā)展涂層刀具。6、回收利用:綠色設(shè)計(jì)與制造,非??粗貦C(jī)械產(chǎn)品廢棄后回收利用,它使傳統(tǒng)的物料運(yùn)行模式從開放式變?yōu)椴糠珠]環(huán)式。(二)低能耗的綠色制造技術(shù)機(jī)械制造企業(yè)在生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備時(shí),需要大量鋼鐵、電力、煤炭和有色金屬等資源,隨著地球上礦物資源的減少和近期國(guó)際市場(chǎng)石油的不斷波動(dòng),節(jié)能降耗已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí),對(duì)此可采取以下綠色技術(shù)。1、技術(shù)節(jié)能:加強(qiáng)技術(shù)改造,提高能源利用率,如采用節(jié)能型電機(jī)、風(fēng)扇,淘汰能耗大的老式設(shè)備。2、工藝節(jié)能:改變?cè)瓉?lái)能耗大的機(jī)械加工工藝,采用先進(jìn)的節(jié)能新工藝和綠色新工裝。3、管理節(jié)能:加強(qiáng)能源管理及時(shí)調(diào)整設(shè)備負(fù)荷,消除滴、漏、跑、冒等浪費(fèi)現(xiàn)象,避免設(shè)備空車運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)電設(shè)備長(zhǎng)期處于待電狀態(tài)。4、適度利用新能源:可再生利用、無(wú)污染的新能源是能源發(fā)展的一個(gè)重要方向。如把太陽(yáng)能聚焦,可以得到利用輻射加工的高能量光速。太陽(yáng)能、天然氣、風(fēng)扇、地?zé)崮艿刃滦蜐崈舻哪茉催€有待于進(jìn)一步開發(fā)。5、綠色設(shè)備:機(jī)械制造裝備將向著低能耗,與環(huán)境相協(xié)調(diào)的綠色設(shè)備方向發(fā)展,現(xiàn)在已出現(xiàn)了干式切削加工機(jī)床、強(qiáng)冷風(fēng)磨削機(jī)床等。綠色化設(shè)備減少了機(jī)床材料的用量,優(yōu)化了機(jī)床結(jié)構(gòu),提高了機(jī)床性能,不使用對(duì)人和生產(chǎn)環(huán)境有害的工作介質(zhì)。(三)廢棄物少的綠色制造技術(shù)機(jī)械制造目前多是采用材料去除的加工方式,產(chǎn)生大量的切屑、廢品等廢棄物,既浪費(fèi)了資源,有污染了環(huán)境,對(duì)此可采取以下綠色技術(shù)。 1、切削液的回收再利用:已使用過(guò)的廢乳化液中,一般含油,此外還含有S,P等化學(xué)添加劑,如直接排放或燃燒,則將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,綠色制造對(duì)切削液的使用、回收利用或再生非常重視。 2、磨屑二次資源利用:在磨削中,磨屑的處理有些困難,若采用干式磨削,磨削處理則較為方便,由于CBN砂輪的磨削比較高,磨屑中很少有砂輪的微粒,磨屑純度很高,可通過(guò)一定的裝置,搜集被加工材料的磨粒,作二次資源利用。一臺(tái)機(jī)器的全生命周期要經(jīng)歷設(shè)計(jì)、毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理、裝配、包裝、使用和維修、報(bào)廢回收等階段,每一個(gè)階段都與環(huán)境保護(hù)緊密相連,都有可能造成環(huán)境污染。因此,產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段就要考慮綠色制造的要求,盡量設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu),保證加工制造簡(jiǎn)單方便。1.2 鏜床的基本概念及分類鏜床系指主要用鏜刀在工件上加工已有預(yù)制孔的機(jī)床。通常,鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng),鏜刀或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它的加工精度和表面質(zhì)量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設(shè)備,用于加工高精度孔或一次定位完成多個(gè)孔的精加工,此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其他加工面的加工。加工特點(diǎn):加工過(guò)程中工件不動(dòng),讓刀具移動(dòng),將刀具中心對(duì)正孔中心,并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng))。按結(jié)構(gòu)和被加工對(duì)象分(1)臥式鏜床:鏜軸水平布置并做軸向進(jìn)給,主軸箱沿前立柱導(dǎo)軌垂直移動(dòng),工作臺(tái)做縱向或橫向移動(dòng),進(jìn)行鏜削加工。這種機(jī)床應(yīng)用廣泛且比較經(jīng)濟(jì),它主要用于箱體(或支架)類零件的孔加工及其與孔有關(guān)的其他加工面加工。(2)坐標(biāo)鏜床:具有精密坐標(biāo)定位裝置的鏜床,它主要用于鏜削尺寸、形狀、特別是位置精度要求較高的孔系,也可用于精密坐標(biāo)測(cè)量、樣板劃線、刻度等工作。(3)精鏜床:用金剛石或硬質(zhì)合金等刀具,進(jìn)行精密鏜孔的鏜床。(4)深孔鏜床:用于鏜削深孔的鏜床。(5)落地鏜床:工件安置在落地工作臺(tái)上,立柱沿床身縱向或橫向運(yùn)動(dòng)。用于加工大型工件。此外還有能進(jìn)行銑削的銑鏜床,或進(jìn)行鉆削的深孔鉆鏜床。1.3 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)外現(xiàn)狀:德國(guó)政府一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位,在多方面大力扶植。特別講究“實(shí)際”與“實(shí)效”,堅(jiān)持“以人為本”,師徒相傳,不斷提高人員素質(zhì)。在發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上,于1956年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后,一直堅(jiān)持實(shí)事求是,講求科學(xué)精神,不斷穩(wěn)步前進(jìn)。德國(guó)特別注重科學(xué)試驗(yàn),理論與實(shí)際相結(jié)合,基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作,對(duì)用戶產(chǎn)品、加工工藝、機(jī)床布局結(jié)構(gòu)、數(shù)控機(jī)床的共性和特性問(wèn)題進(jìn)行深入的研究,在質(zhì)量上精益求精。德國(guó)的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí),出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機(jī)床。德國(guó)特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件之先進(jìn)實(shí)用,其機(jī)、電、液、氣、光、刀具、測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件,在質(zhì)量、性能上居世界前列。如西門子公司之?dāng)?shù)控系統(tǒng)和Heidenhain公司之精密光柵,均為世界聞名,競(jìng)相采用。國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀:在產(chǎn)品開發(fā)上,國(guó)內(nèi)支柱企業(yè)重點(diǎn)放在數(shù)控機(jī)床上,年生產(chǎn)機(jī)床臺(tái)數(shù)和數(shù)控機(jī)床所占比例逐年上升。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2004年鉆鏜床行業(yè)共開發(fā)新產(chǎn)品81種,其中數(shù)控機(jī)床新產(chǎn)品61種,占開發(fā)新產(chǎn)品的近80%。數(shù)控產(chǎn)品中在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先水平的有36種,包括車銑鏜等復(fù)合加工中心,高速(最高轉(zhuǎn)速在15000r/min至36000r/min)立、臥式加工中心、高速銑削中心、大型臥式加工中心(工作臺(tái)尺寸2000mm4000mm及以上)、龍門式加工中心(龍門五面、龍門五軸)、五軸聯(lián)動(dòng)加工中心、高精度數(shù)控機(jī)床等。1.4 本課題研究?jī)?nèi)容及意義本課題主要對(duì)T611型鏜床主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì),主軸箱設(shè)計(jì)最重要的部分是傳動(dòng)設(shè)計(jì),主要內(nèi)容有:V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì),齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì),軸的設(shè)計(jì)以及其它附件的設(shè)計(jì),要求實(shí)現(xiàn)18級(jí)主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)。本次設(shè)計(jì)的意義在于:綜合已學(xué)知識(shí),提高學(xué)生專業(yè)水平、計(jì)算機(jī)水平、綜合能力、創(chuàng)新開發(fā)研究能力以及與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。第2章 總體設(shè)計(jì)與原動(dòng)機(jī)選擇鏜床是一種主要用鏜刀在工件上加工孔的機(jī)床。通常用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔,特別是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求較高的孔,如各種箱體、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等零件上的孔。臥式鏜床的主軸水平布置并可軸向進(jìn)給,主軸箱沿前立柱導(dǎo)軌垂向運(yùn)動(dòng),工作臺(tái)可縱向或橫向運(yùn)動(dòng),可鉆、擴(kuò)、鉸、和鏜孔及車削內(nèi)、外螺紋、攻螺紋、車外圓柱面、端面及用端銑刀、圓柱銑刀銑平面等。根據(jù)機(jī)床的精度等級(jí)和工作性能要求,構(gòu)思主傳動(dòng)系統(tǒng),初步擬定采用集中傳動(dòng),采用三相異步電動(dòng)機(jī),經(jīng)分級(jí)變速箱實(shí)現(xiàn)主軸所需的各級(jí)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速范圍。1.1 電動(dòng)機(jī)確定1.1.1 電動(dòng)機(jī)的確定原則選擇電動(dòng)機(jī)時(shí),除了正確的選擇功率外,還要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求及工作環(huán)境等,正確的選擇電動(dòng)機(jī)的種類、型式、電壓和轉(zhuǎn)速。A 電動(dòng)機(jī)種類的選擇:電動(dòng)機(jī)的種類分為直流和交流電動(dòng)機(jī)兩大類。直流電動(dòng)機(jī)又分為他勵(lì)、并勵(lì)串勵(lì)電動(dòng)機(jī)等。交流電動(dòng)機(jī)又分為籠型、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)及同步電動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)種類的選擇主要是從生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)性能的要求來(lái)考慮,例如,對(duì)于調(diào)速范圍、調(diào)速精度、調(diào)速平滑性、低速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等性能來(lái)考慮。凡是不需要調(diào)速的拖動(dòng)系統(tǒng),總是考慮采用交流拖動(dòng),特別是采用籠型異步電動(dòng)機(jī)。長(zhǎng)期工作、不需要調(diào)速、且容量相當(dāng)大的生產(chǎn)機(jī)械,如空氣壓縮機(jī)、球磨機(jī)等,往往采用同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),因?yàn)樗芨纳齐娋W(wǎng)的功率因數(shù)。如果拖動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速范圍不廣,調(diào)速級(jí)數(shù)少,且不需要在低速下長(zhǎng)期工作,可以考慮采用交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)或變級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)。因?yàn)槟壳皯?yīng)用的交流調(diào)速范圍拖動(dòng),大部分由于低速運(yùn)行時(shí)能量損耗大,鼓一般均不宜在低速下長(zhǎng)期運(yùn)行。對(duì)于調(diào)速范圍寬、調(diào)速平滑性要求較高的場(chǎng)合,通常采用支流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),或者采用近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的交流變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。B電動(dòng)機(jī)型式的選擇:各種生產(chǎn)機(jī)械的工作環(huán)境差異很大,電動(dòng)機(jī)與工作機(jī)械也有各種不同的連接方式,所以應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的生產(chǎn)機(jī)械類型、工作環(huán)境等特點(diǎn),來(lái)確定電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式,如直立式、臥式、開啟式、封閉式、防滴式、防暴式等各種型式。C 電動(dòng)機(jī)容量的選擇:(1)等效電流法等效電流法的基本的基本思想是用一個(gè)不變的電流Icq來(lái)等效實(shí)際上變化的負(fù)載帶暖流,要求在同一個(gè)周期內(nèi),等效電流Icq與實(shí)際變化的負(fù)載電流所產(chǎn)生的損耗等。假定電動(dòng)機(jī)的鐵損耗與繞組電阻不變,損耗只與電流的平 方成正比,由此可得等效電流為Icq = I12t1+I22t2+In2tn t1+t2+tn式中,tn為對(duì)應(yīng)負(fù)載電流In時(shí)的工作時(shí)間。求出Icq后,則選用電動(dòng)機(jī)的額定電流In應(yīng)大雨或等于Icq。采用等效電流法時(shí),必須先求出用電流表示的負(fù)載圖。(2) 等效轉(zhuǎn)矩法如果電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí),其轉(zhuǎn)矩與電流成正比(如他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁保持不變,異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和氣隙磁通保持不變時(shí)),則式(9.3.1)可以改寫成等效轉(zhuǎn)矩公式。 Teq= T12t1+T22t2+Tn2tn t1+t2+tn 此時(shí),選用電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩T應(yīng)大于或等于T,當(dāng)然,這時(shí)應(yīng)先求出用轉(zhuǎn)矩表示的負(fù)載。(3)等效功率法如果電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí),其轉(zhuǎn)速保持不變,則功率與轉(zhuǎn)矩成正比,于是由式可得等效功率為 Peq= P12t1+P22t2+Pn2tnt1+t2+tn此時(shí),選用電動(dòng)機(jī)的功率P大于或等于P即可。必須注意的是用等效法選擇電動(dòng)機(jī)容量時(shí),要根據(jù)最大負(fù)載來(lái)校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力是否要求,如果過(guò)載能力不能滿足,應(yīng)當(dāng)按過(guò)載能力來(lái)選擇較大容量的電動(dòng)機(jī)。1.1.2 電動(dòng)機(jī)選擇根據(jù)鏜床功率要求及上述方法測(cè)量和評(píng)估,查表選取電動(dòng)機(jī)型號(hào):Y160M-4 功率: 11kw 轉(zhuǎn)速: n=1460r/min1.2 總體布局采用臥式鏜床常規(guī)的布局型式,機(jī)床主要組成部件有床身、前立柱、主軸箱、工作臺(tái)和后立柱等。此次設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)包括、軸及相關(guān)部件。1)主軸傳動(dòng)系統(tǒng)采用普通V帶,齒輪傳動(dòng)2)傳動(dòng)型式采用集中傳動(dòng)3)主軸正反轉(zhuǎn)方向,制動(dòng)采用能耗制動(dòng)器4)變速齒輪系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪5)潤(rùn)滑系統(tǒng)采用飛濺油潤(rùn)滑圖1 鏜床的主要組成第3章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1擬定結(jié)構(gòu)(1)確定變速組傳動(dòng)副數(shù)目:18=332(2)確定基本組和擴(kuò)大組:18=332(3)驗(yàn)算最后擴(kuò)大組變速范圍:所以符合設(shè)計(jì)原則3.2分配傳動(dòng)比該鏜床主軸系統(tǒng)共設(shè)有四個(gè)傳動(dòng)組,其中有一個(gè)是帶傳動(dòng),根據(jù)降速比分配應(yīng)“前快后慢”的原則,確定各傳動(dòng)組最小傳動(dòng)比: =3.3繪制轉(zhuǎn)速圖及確定各軸與齒輪的轉(zhuǎn)速由1.26=1.06,查表4.2-1(文獻(xiàn)13)轉(zhuǎn)速有31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600。圖2 轉(zhuǎn)速圖由轉(zhuǎn)速圖可得各軸轉(zhuǎn)速及各齒輪轉(zhuǎn)速:傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速軸800400125100齒輪8006308005008004006308005003154001258001600 125 31.53.4齒輪齒數(shù)確定利用查表法及各對(duì)齒數(shù)比求出個(gè)傳動(dòng)組齒輪齒數(shù)。 變速組一二三齒數(shù)和909599齒輪齒數(shù)405035553060534237582372663320793.5帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)學(xué)科的一個(gè)重要分支,主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。它是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)形式,用途極為廣泛。其最大的特點(diǎn)是過(guò)載保護(hù),遠(yuǎn)近傳動(dòng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,更換方便。V帶傳動(dòng)帶選為A型普通V帶傳動(dòng)。 1、 確定計(jì)算功率:1)、由機(jī)械設(shè)計(jì)(參考文獻(xiàn)5)表8-7查得工作情況系數(shù) 2)、計(jì)算得 2、選擇V帶型號(hào) 查圖8-11 5選A型普通V帶。3.確定帶輪直徑 (1)、參考表8-65及表8-85選取小帶輪直徑 由于電機(jī)高度為H100mm,所以 (電機(jī)中心高符合要求)(2)、驗(yàn)算帶速 由式8-135(3)、確定從動(dòng)帶輪直徑 大帶輪直徑由公式求得:mm 查表885 ?。?)、傳動(dòng)比 i (5)、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速4.確定中心距和帶長(zhǎng)(1)、按式8-235初選中心距 ?。?)、按式(8-225)求帶的計(jì)算基礎(chǔ)準(zhǔn)長(zhǎng)度L0查表82 (機(jī)設(shè))取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1600mm(3)、按式8-23(機(jī)設(shè))計(jì)算中心距:a (4)、確定中心距調(diào)整范圍 5.驗(yàn)算小帶輪包角1 6.確定V帶根數(shù)Z (1)、由表84a5。 (2)、由表85d5查得P0=0.15Kw (3)、由表8-55查得包角系數(shù) (4)、由表8-2(機(jī)設(shè))查得長(zhǎng)度系數(shù)KL=1.18 (5)、計(jì)算V帶根數(shù)Z,由式8-265 取Z=7根 7計(jì)算單根V帶初拉力F0,由式8-27(機(jī)設(shè))。 q由表8-3(機(jī)設(shè))查得為:0.1 8計(jì)算對(duì)軸的壓力FQ,由式8-285得 9確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸,給制帶輪工作圖 小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=125mm采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2=24mm,采用孔板式結(jié)構(gòu)。3.6驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值由公式:其中,分別為第一、二、三變速齒輪傳動(dòng)比。=49.86=62.83=79.16=99.751.26=125.681.26=158.361.26=199.53=251.4=316.78 =399.14=502.92=633.68=798.431.26=10061.26=1267.61.26=1597.2轉(zhuǎn)速誤差:=4.1%所以轉(zhuǎn)速誤差表為:主軸轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速r/min31.540506380100125160200實(shí)際轉(zhuǎn)速r/min3240.3849.8662.8379.1699.75125.68158.36199.53轉(zhuǎn)速誤差%1.580.950.280.261.050.250.5441.0250.235主軸轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速r/min250315400500630800100012501600實(shí)際轉(zhuǎn)速r/min251.4316.78399.14502.92633.68798.4310061267.61597.2轉(zhuǎn)速誤差%0.560.5650.20.580.580.20.61.40.175所以轉(zhuǎn)速誤差滿足要求3.7繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖根據(jù)傳動(dòng)情況及齒輪分布情況,繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下:圖3 傳動(dòng)系統(tǒng)圖第4章 結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)4.1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1) 齒輪的材料,精度和齒數(shù)選擇:齒輪采用45號(hào)鋼,鍛選毛坯,調(diào)質(zhì)處理。齒輪精度用7級(jí),輪齒表面精糙度為Ra1.6,齒輪硬度280HBC。2) 模數(shù)計(jì)算:許用接觸應(yīng)力=0.96,查表2.4-17,圖2.4-81得 =1100N/ 由表2.4-171有=,查圖2.4-131取=518 N/查表2.4-17取齒寬系數(shù)=b/m=7。由圖2.4-10 1取 =30時(shí) =4.1; =23時(shí) =4.24; =20時(shí) =4.34按齒面疲勞強(qiáng)度:按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度:代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得下表: 傳動(dòng)組小齒輪齒數(shù)比齒寬系數(shù)傳遞功率P載荷系數(shù)K系數(shù)系數(shù)許用接觸應(yīng)力許用齒根應(yīng)力計(jì)算轉(zhuǎn)速系數(shù)模數(shù)模數(shù)選取模數(shù)第一變速組302710.56161111005188004.12.232.122.5第二變速組233.17710.51161111005184004.243.222.943.5第三變速組204910.4161111005181254.343.964.194.52) 齒輪模數(shù)驗(yàn)算以Z5為例驗(yàn)算公式按齒面接觸疲勞強(qiáng)度按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度序號(hào)計(jì)算內(nèi)容計(jì)算用圖表或公式計(jì)算過(guò)程結(jié)果名稱符號(hào)單位1齒數(shù)Z302使用系數(shù)表3.4-3121.03功率系數(shù)表3.4-3220.84表3.4-3220.834轉(zhuǎn)速變化系數(shù)表3.4-3320.97表3.4-3320.975變動(dòng)工作用量系數(shù)=0.840.971.271.03=0.830.972.02取16工作期限系數(shù)=1.27=2.027名義切向力N;=8分度圓圓周速度m/s34.69動(dòng)載系數(shù) 1.1810齒向載荷分布系數(shù)=1+0.2+0.171.3711齒間載荷分配系數(shù)表3.4-3821.1表3.4-3821.112節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)圖3.4-722.513彈性系數(shù)表3.4-392189.814接觸強(qiáng)度重合度及螺旋角系數(shù)圖3.4-820.915許用接觸應(yīng)力N/mm=12000.89106816復(fù)合齒形系數(shù)插齒、滾齒查圖3.4-102剃齒、磨齒查圖3.4-1124.017彎曲強(qiáng)度重合度及螺旋角系數(shù)圖3.4-1220.818許用齒根應(yīng)力N/mm=1.3446579.819接觸強(qiáng)度模數(shù)mm2.2820彎曲強(qiáng)度模數(shù)mm2.153)幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算確定了模數(shù)和齒數(shù),即可計(jì)算出齒輪結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)計(jì)算、的尺寸: 端面齒形角: 20分度圓直徑: mm mm齒頂高: mm齒根高: mm全齒高: mm齒頂圓直徑: =100+22.5=105 mm =125+22.5=130 mm齒根高直徑: =105-23.125=98.75 mm=125-23.125=118.75 mm中心矩: =112.5 mm計(jì)算出,的幾何尺寸: 端面齒形角: 20 分度圓直徑: mm齒頂高: mm齒根高: mm全齒高: mm齒頂圓直徑:=87.5+22.5=92.5 mm=137.5+22.5=142.5 mm齒根高直徑:=87.5-23.125=81.25 mm=137.5-23.125=131.25 mm、的幾何尺寸: 端面齒形角:20 分度圓直徑: mm mm齒頂高: mm齒根高: mm全齒高: mm齒頂圓直徑:=75+22.5=80 mm=150+22.5=155 mm齒根高直徑:=150-23.125=143.75 mm=150-23.125=143.75 mm 4.2確定主軸支承軸頸尺寸參照?qǐng)D2.3-21,選取前支承軸頸直徑:=100mm 后支承軸頸直徑: =(0.70.8)=7085mm取=80mm4.3設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸直徑確定軸的直徑 選材料為45鋼,查5表14-2取 C=112。 (mm)其中為軸危險(xiǎn)截面的直徑 (mm)P為該傳動(dòng)軸的載入功率(kw)P= (kw)代入計(jì)算如下表:計(jì)算公式軸號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min傳動(dòng)效率輸入功率Pkw允許扭轉(zhuǎn)角deg/m傳動(dòng)軸長(zhǎng)度mm估計(jì)軸直徑mm花鍵軸尺寸NdDB8000.9610.561.540034.58364274000.960.99510.511.5400418424881250.960.9950.9910.41.550054.58566510第5章 附件設(shè)計(jì)5.1齒輪塊設(shè)計(jì)齒輪采用滑移齒輪變速機(jī)構(gòu),根據(jù)各傳動(dòng)組的工作特點(diǎn),第一擴(kuò)大組的滑移齒輪采用銷釘聯(lián)接裝配式結(jié)構(gòu),基本組采用了整體滑移式齒輪。第二擴(kuò)大組,由于傳遞轉(zhuǎn)矩較大,采用鏈接裝配式齒輪,所有滑移齒輪與傳動(dòng)軸間均采用花鍵聯(lián)接。5.2軸承選擇為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),主軸采用了軸向后端定位的兩支承軸組件、前支承采用雙列圓柱滾子軸承,后支承采用角接觸球軸承和推力軸承,為了保證主軸的回轉(zhuǎn)精度,主軸前后軸承均用壓塊式防松螺母調(diào)整軸承的間隙。5.3操縱機(jī)構(gòu)為了適應(yīng)不同的加工狀態(tài),主軸的轉(zhuǎn)速經(jīng)常需要調(diào)整。根據(jù)各滑移變速傳動(dòng)組的特點(diǎn),分別采用了集中變速操縱機(jī)構(gòu)和單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。5.4潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)主軸內(nèi)采用飛濺式潤(rùn)滑,卸荷皮帶輪軸承采用脂潤(rùn)滑方式。5.5密封裝置為了保證密封效果,采用接觸密封,主軸直徑大,線速度高,采用非接觸式密封,卸荷皮帶輪的潤(rùn)滑采用毛氈式密封以防止雜物進(jìn)入。第6章 校核6.1驗(yàn)算軸彎曲剛度(1)受力分析軸上的齒輪為滑移齒輪。根據(jù)本鏜床齒輪排列特點(diǎn)。主軸轉(zhuǎn)速為100r/min時(shí),軸受力變形最大,故采用此時(shí)的齒輪位置為計(jì)算位置。(2)計(jì)算撓度、傾角齒輪受力計(jì)算;傳遞功率Pkw轉(zhuǎn)速nr/min傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩TNmm齒輪壓力角齒面摩擦角齒輪齒輪切向力N合力N在X軸上的投影N在Z軸上的投影N分度圓直徑mm切向力N合力N在X軸上的投影N在Z軸上的投影N分度圓直徑mm10.516301593182062317.42578.3359.82554.3137.52460.52737.6-1515-2280.2129.56.2花鍵鍵側(cè)擠壓應(yīng)力計(jì)算其中為計(jì)算擠壓應(yīng)力 為許用擠壓應(yīng)力 為花鍵軸傳遞的最大轉(zhuǎn)矩 為花鍵軸的大徑 為花鍵軸的小徑 為花鍵的赤數(shù) 為載荷分布不均系數(shù)=0.70.8 計(jì)算公式最大轉(zhuǎn)矩Nmm花鍵軸小徑mm花鍵軸大徑mm花鍵數(shù)載荷系數(shù)工作長(zhǎng)度mm許用擠壓應(yīng)力MPa計(jì)算擠壓應(yīng)力MPa結(jié)論250926.3424880.870308.30合格6.3滾動(dòng)軸承驗(yàn)算根據(jù)軸的受力狀態(tài),分別計(jì)算出左(A端)、右(B端)兩支承端支反力。在xoy平面內(nèi): N N在zoy平面內(nèi): N N左、右端支反力為: N N兩端支承受力相同、左端受力大,所以只驗(yàn)算左端軸承。軸承驗(yàn)算:計(jì)算公式疲勞壽命驗(yàn)算 (h)靜負(fù)荷驗(yàn)算 (N)序號(hào)計(jì)算內(nèi)容計(jì)算用表或公式計(jì)算過(guò)程結(jié)果名稱符號(hào)單位1額定動(dòng)負(fù)荷CN查軸承手冊(cè)200002速度系數(shù)0.473使用系數(shù)表2.4-1911.04功率利用系數(shù)表2.4-2010.805轉(zhuǎn)速變化系數(shù)表2.4-2110.976齒輪輪換工作系數(shù)表2.4-2710.757當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷N640.88許用壽命h100009壽命指數(shù)3.3310額定壽命h將上述參數(shù)代入公式計(jì)算得合格11額定靜負(fù)荷N查軸承手冊(cè)1520012安全系數(shù)表2.4-3211.213當(dāng)量靜負(fù)荷N已計(jì)算求得640.814靜負(fù)荷N合格結(jié) 論研究完本課題,通過(guò)理論學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)計(jì)算,可得到如下結(jié)論:1. 鏜床的主要功能是鏜削工件上各種孔和孔系,特別適合于多孔的箱體類零件的加工:(1)在鏜床上可以對(duì)工件進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔等一般加工。 (2)能對(duì)各種大、中型零件的孔或孔系進(jìn)行鏜削加工。 (3)能利用鏜床主軸,安裝銑刀盤或其他銑刀,對(duì)工件進(jìn)行銑削加工。 (4)在臥式鏜床上,還可以利用平旋盤和其他機(jī)床附件,鏜削大孔、大端面、槽及進(jìn)行螺紋等一些特殊的鏜削加工。2. 臥式鏜床主要由床身、主軸箱、主軸部件、工作臺(tái)和帶尾座的后立柱組成。其中工作臺(tái)部件由下滑座、上滑座和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)三部分組成。3. 主軸箱是T611最重要的部件,本次設(shè)計(jì)目的主要有:提高其工作效率、減少各種損耗、降低成本、減小噪音。盡管目前數(shù)控機(jī)床大量的使用,效率也大大高于普通機(jī)床,如果提高工作效率和降低生產(chǎn)成本,價(jià)格相對(duì)便宜的普通機(jī)床還是有其廣闊的市場(chǎng), 參考文獻(xiàn)1 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(3)(新版).機(jī)械工業(yè)出版社,20052李洪.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)。遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.19993現(xiàn)代傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì).現(xiàn)代傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)(第二版).機(jī)械工業(yè)出版社,20024李洪.機(jī)械制造工藝金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo).東北工學(xué)院出版社。19895濮良貴。機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)。高等教育出版社。20066齒輪手冊(cè)編委會(huì)。齒輪手冊(cè)。機(jī)械工業(yè)出版社。20017寶鋼減速器圖冊(cè)編寫組. 寶鋼減速器圖冊(cè)M.機(jī)械工業(yè)出版社,19958鄒慧君主編.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.高等教育出版社, 19989王昆,何小柏,汪信遠(yuǎn)主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.高等教育出版社, 199641
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