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目 錄 1 前言 .1 1.1 本課題的來源、設計的主要目的和技術要求： .1 1.2 本課題要解決的主要問題和設計總體思路: .1 2.國內外的發(fā)展狀況及現(xiàn)狀的介紹: 3 3 總體方案論證: 4 4 具體設計說明 5 4.1 被加工零件分析 .5 4.1.1 被加工零件毛坯圖 .5 4.1.2 擬定機械加工工藝路線： .5 4.1.3 確定機械加工余量,工序尺寸及公差 .5 4.2 夾具的設計 .6 4.2.1 斜面定心夾緊機構 .6 4.2.2 夾緊力 .7 4.2.3 影響夾緊力的因素 .7 4.3 金屬切削用量的選擇與計算: .8 4.3.1 刀具的選擇: .9 4.4 減速機的選擇與計算： .10 4.4.1 減速機的選擇： 10 4.4.2 電動機的選擇： .11 4.5 V 帶輪的設計計算: .12 4.6 擋銷的強度計算: .14 4.7 軸的設計計算與強度校核: .16 5 結論 .21 主要參考文獻 22 致 謝 23 附 錄 24 1 1 前言 半自動撥叉銑床專機是為了實踐，公司主要是為了減少工人的勞動強度， 同時提高公司的生產效率，不斷滿足公司的生產規(guī)模的不斷擴大的要求。 1.1 本課題的來源、設計的主要目的和技術要求： 本課題來源于生產實踐，公司在加工拖拉機齒輪箱的撥叉腳厚度時，利用 立式銑床 X62W 人工操作，工人勞動強度大，生產率低。隨生產規(guī)模不斷擴大， 產品質量要求不斷提高，迫切要求改變這種生產現(xiàn)狀。本課題旨在設計一臺半 自動立式銑專機，以取代現(xiàn)役的立式銑床 X62W；加工時，人工上料—自動定 位—自動夾緊—自動銑削，銑畢自動松開工件后由操作者取下。 本課題研究的主要目的是降低工人勞動強度，提高生產率，滿足生產規(guī)模 不斷擴大，產品質量要求不斷提高的要求。實現(xiàn)半自動化加工，在加工時，實 現(xiàn)：人工上料- 自動定位- 自動夾緊-自動銑削，銑削完畢后自動松開，工作由操 作者取下。同時，設計時要滿足以下幾點要求： 1.加工時該工件的主軸孔呈立式安置。 2.工作節(jié)拍為每分鐘加工 18 件。 3.工件以其主軸孔定位，定位心軸置于圓盤工作臺上，圓盤工作臺主軸呈 立式安置。 4.專機工作安全，可靠，運行平衡，產品質量穩(wěn)定，操作維護簡單。 5.專機結構緊湊，高度為 800mm 左右。 1.2 本課題要解決的主要問題和設計總體思路: 原來的立式 X62W 型銑床，單純的人工操作，工人勞動強度大，生產率低。 因此，本課題要解決的主要問題是：設計一款半自動立式撥叉銑專機來取代原 有的立式 X62W 型銑床，設計后的機床主要是采用人工上、下料，自動夾緊和 自動加工的結構,該機床在降低工人勞動強度的同時提高了生產率，滿足了公司 規(guī)模不斷擴大的要求。 由于要滿足一分鐘加工 18 件的要求，而且要實現(xiàn)半自動化加工。因此，必 須要設計出一個大的圓盤來支撐工件，實現(xiàn)邊加工，邊上下工件，使得裝夾時 間和加工時間重疊，才能滿足一分鐘加工 18 件的要求。在裝夾工件時，采用彈 簧卡頭來固定工件。同時，還應設計出與支撐臺相應大小的圓盤，在圓盤上設 計一凸輪，通過推動彈簧卡頭的推桿來實現(xiàn)工件的自動夾緊和自動松開。除了 彈簧卡頭，還要設計固定銷來實現(xiàn)完全固定，保證加工精度和要求。 機床設計要滿足每分鐘加工 18 件的要求，實現(xiàn)專機結構緊湊，工作安全， 可靠，運行平穩(wěn)，產品質量穩(wěn)定，操作維護簡單。在加工時，實現(xiàn)：人工上料 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 2 —自動定位—自動夾緊—自動銑削，銑削完畢后自動松開，工作由操作者取下。 本專機的設計充分迎合了了操作者，使得操作者在操作機器的時候感覺到安全、 舒適，人性化的設計理念貫穿銑專機的整個設計過程。 3 2.國內外的發(fā)展狀況及現(xiàn)狀的介紹: 近年來，該行業(yè)獲得了快速發(fā)展，特別是數(shù)控機床更是發(fā)展迅猛。在國內， 機床產品的種類，規(guī)模，技術含量上都有較大的提高，但和日本，美國，德國 等先進機床大國相比，我國機床產品還存在很大的差距。首先，機床產品技術 水平落后，加工精度低，可靠性差。其次，產品結構不合理，存量構成依然落 后，數(shù)控化率很低。 高速，高效，復合，智能，高精度，高可靠性和環(huán)保是未來幾年機床的發(fā) 展趨勢。機床復合化是提高機床精度和效率的主要措施。用復合化機床加工工 件，可在一裝夾情況下，完成全部工件加工，消除了裝夾位置誤差，大大減少 了零件工序間運輸和等待時間，提高了工作效率。智能，代表機床產品較高水 平的柔性生產線，可以實現(xiàn)智能化生產，適合批量加工大型零部件等；通過計 算機聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)遠程診斷和遠程服務等。 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 4 3 總體方案論證: 對于機床的設計布局要合理，而合理的布局的基本要求是： 1.保證工藝方法所要求的工件和刀具的相對位置和相對運動。 2.保證機床具有與所要求的加工精度相適應的剛度和抗振性。 3.便于操作、調整、修理機床；便于輸送、裝卸工件、排除切屑。 4.經(jīng)濟效果好，如節(jié)省材料、減少機床占地面積等。 5.造型美觀。 機床總體布局設計的一般步驟是，首先根據(jù)工藝分析分配機床部件的運動， 選擇傳動形式和支承形式；然后安排操作部位，并擬定在布局上改善機床性能 和技術經(jīng)濟指標的措施。 5 4 具體設計說明 4.1 被加工零件分析 4.1.1 被加工零件毛坯圖 圖 1 零件毛坯圖 4.1.2 擬定機械加工工藝路線： 表 1 工序Ⅰ 車撥叉頭端面,鉆,鉸 φ14H9 的孔,孔口倒角; 工序Ⅱ 校正撥叉腳; 工序Ⅲ 粗銑撥叉腳兩端面; 工序Ⅳ 銑撥叉腳內側面; 工序Ⅴ 銑撥叉腳內側面倒角 0.5×45°; 工序Ⅵ 銑操縱槽; 工序Ⅶ 鉆 的孔 ;7.810?? 工序Ⅷ 去毛刺; 工序Ⅸ 撥叉局部淬火; 工序Ⅹ 校正撥叉腳; 工序Ⅺ 清洗; 工序Ⅻ 檢驗; 4.1.3 確定機械加工余量,工序尺寸及公差 根據(jù)機械加工工藝，查《機械制造工藝設計簡明手冊》 ，分別確定各加工表 面的加工余量、工序尺寸及公關如下： 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 6 表 2 工序 工序內容 單邊余量 (mm) 工序尺寸 表面粗糙度 (μm) 1.車撥叉端面 3.5 70 25 2.鉆 φ14H9 的孔 6.3 φ13.6 12.5 3.鉸 φ14H9 的孔 0.2 φ14H9 3.2 工序Ⅰ 4.孔口倒角 1 1×45° 25 工序Ⅱ 粗銑撥叉腳兩端面 2 6 6.3 工序Ⅲ 銑撥叉內側面 40B13 12.5 工序Ⅳ 撥叉內側面倒角 0.5 0.5×45 ° 25 工序Ⅴ 銑操縱槽 7 14H13 12.5 工序Ⅵ 鉆 的孔1.078??4.35 1.078??25 4.2 夾具的設計 圖 2 彈簧夾頭的結構 4.2.1 斜面定心夾緊機構 常見的定心夾緊機構有:利用斜面作用的定心夾緊機構;利用杠桿作用的定 心夾緊機構以及利用薄壁彈性元件的定心夾緊機構等。 彈簧夾頭亦屬于利用斜面作用和定心夾緊機構的一種，上圖所示為彈簧夾 頭的結構簡圖。 7 彈簧套筒是一個薄壁帶錐面的彈性套筒，帶錐面一端開有三條軸向槽。它 有三個基本基本部分：一是夾爪 A；二是包括夾爪在內的彈性部分 B，稱為簧瓣； 三是導向部分 C。當原始作用力 Q 通過操縱件 1 拉桿往左側移動時,通過錐面的 作用使簧瓣擴張,從面對工件進行定心夾緊采用彈簧夾頭夾緊工件時,工件被夾 緊表面的尺寸偏差不宜太大.這是因為夾頭變形在時,夾爪與工件以及夾頭錐面 與外套錐面的接觸不良,造成定位精確和夾緊剛度降低。 在機床結構也在以飛快速度變換著的形勢下，能繼續(xù)保持原彈簧夾頭基本 結構保持不變的這一奇跡，主要歸功于它特具有的靈巧、精致的結構和功能強 大、使用方便以及經(jīng)濟性好等特點。彈簧夾頭雖小，但在機床工業(yè)中確實起到 了很重要的作用，這是都是由于它具有以下很強的功能： 1.能精確地定位與夾緊工件(或刀具)，具有抵抗扭矩和承受來自多方向切 削力的功能。 2.具有增大驅動力(拉力)和轉換驅動力為工件(或刀具)夾緊力的功能。 3.具有快速松開工件(或刀具)的功能。 4.具有在不降低加工精度和使工件不受損害前提下的高重復精度。 5.具有能在較寬的主軸轉速范圍內工作與只有極小的夾緊力損失的能力。 6.在高速切削中的轉動慣量最小。 4.2.2 夾緊力 總的來說，彈簧夾頭的設計和使用是一個涉及面很寬的領域，它是需要相 對應于多種機床系列，以及包括了為體現(xiàn)它與機床各自不同風格和特征 而設計 的產品，所以總數(shù)已有成千上萬。但是現(xiàn)在還有一個普遍的錯誤觀念，認為彈 簧夾頭只用以夾緊圓柱形工件毛坯。這是不符合事實的，實際上它幾乎能對任 何形狀的工件(或刀具)，包括正方形或六邊形工件進行定位夾緊。 下面主要介紹影響各種彈簧夾頭正確裝夾定位和夾緊力的有關因素和工作原理。 4.2.3 影響夾緊力的因素 夾緊力是機床經(jīng)彈簧夾頭施加在工件上的力。本文中插圖是一個在車床上 使用的用以定位、夾緊工件的彈簧夾頭 , 同樣也可以被用來對刀具、磨削的工 件實行 定位、夾緊或許多別的場合。拉桿(圖中未示出)的外螺紋與彈簧夾頭的 后端內螺紋連接拉緊，產生軸向拉力。然后由機床主軸前端的被稱為鎖緊角的 錐面，將軸向拉力轉換成一垂直于彈簧夾頭中心的夾緊力。不僅如此，夾緊力 還可以通過鎖緊角將其擴大，經(jīng)過計算得知，根據(jù)不同的鎖緊角，彈簧夾頭夾 緊力可擴大 3-4 倍。 彈簧夾頭是一個結構簡單的工藝裝置，卻有許多影響夾緊力的主要因素 。 對于基本原理的了解可以幫助工件(或刀具)正確裝夾和迅速查找故障。以下介 紹幾個影響夾緊力的主要因素和總結的使用經(jīng)驗： 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 8 1.軸向作用力。如圖所示為拉桿施于彈簧夾頭的軸向拉力 。在彈簧夾頭的 使用中，軸向力拉力可由不同的方式施加，但其作用原理基本相同。很明顯， 大的軸向拉力將產生大的夾緊力，反之亦然。一般拉桿的軸向拉力可由操作員 進行調整。 2.在彈簧夾頭使用中，設計的鎖緊角(或頭部傾角)大小將決定著夾緊力經(jīng) 擴大后能達到的指標， 通常由機床制造商和彈簧夾頭制造商決定。當彈簧夾頭 新的設計還正在探求之中， 從經(jīng)濟性和可靠性考慮， 設計師建議用戶使用現(xiàn) 有彈簧夾頭結構。標準錐度(或頭部傾角)已根據(jù)機床類型(如車床等)、使用條 件(動態(tài)與靜態(tài))和用途(工件與刀具)不同，由設計時確定。 3.工件(或刀具)與彈簧夾頭之間的總摩擦力將直接 影響夾緊力。小的摩擦 值將導致小的夾緊力，反之亦然 。彈簧夾頭供應商能采取各種措施，克服彈簧 夾頭與工件(或刀具)之間的相對轉動或軸向竄動等，比如彈簧夾頭內孔有意制 出鋸齒形狀或將硬質合金微晶粒浸漬在夾緊表面等。 4.主軸錐面與彈簧夾頭在鎖緊角處產生摩擦。其摩擦力大小也直接影響彈 簧夾頭對工件的夾緊力大小。摩擦力太小時夾緊力不夠，太大的夾緊力，會加 快彈簧夾頭磨損。使用中彈簧夾頭要經(jīng)常松開實行工件交換，例如在車削加工 中心上使用，需在松開時在彈簧夾頭內孔表面噴涂一薄層潤滑劑。有條件采用 冷卻劑潤滑更好，因為冷卻劑提供可沖洗彈簧夾頭，而且潤滑性效果好。尤其 在鎖緊角處定期施加冷卻劑，則能減少長期磨損和增加夾緊力。一些更多潤滑 效果更好的材料也可以使用，包括有 EP(極限壓力)特性的高質量潤脂油或蠟基 材料。似乎有些奇怪的是，一些聰明的操作者在加工難度大，而且在一般的冷 卻潤滑的效果都不佳時，選用女士們使用的唇膏，據(jù)稱效果很好。 5.選擇合適的彈簧夾頭名義直徑尺寸，以保證彈簧夾頭對工件的完全支撐 是增大夾緊力和可靠夾緊保證高質量加工的必要條件。如果彈簧夾頭的名義孔 直徑選擇太大，工件僅僅由彈簧夾頭的孔口部分將工件夾緊，將引起工件外圓 和彈簧夾頭內孔之間幾何形狀的不匹配，因而降低夾緊力。如果如果夾頭名義 孔直徑選擇太小，只有頭部傾角的內部與工件接觸，相對而言，夾緊力增大， 但引起夾頭與工件的不同心問題。在一個名義尺寸下，它可對名義直徑相同的 工件進行裝夾定位。當選擇彈簧夾頭名義的孔徑尺寸，Hardinge 公司推薦指標 為能在 0.0254mm 范圍發(fā)生變化 。 4.3 金屬切削用量的選擇與計算: 取圓盤的直徑 D=1000mm,刀具的直徑 =80mm 銑刀的中心軌跡線距圓盤的中0d 心距離 R=545mm 即 2R=1090mm. 由條件:1 分鐘加工 18 件,得加工 1 個工件的時間為 t= = s 令兩相鄰兩工件之間的距離 s=95mm,所以18603 v= =28.5mm/s=2πRn 所以)(95 9 n= ≈0.5r/min1094.3528? 故每 2 分鐘圓盤轉 1 圈,活動盤上放工件的個數(shù)為: Z= = ≈33 個·D?. 4.3.1 刀具的選擇: 根據(jù)零件的材料,選擇鑲齒三面刃銑刀,YT15 刀片，查表得:銑刀的尺寸為 D×d×B=80×22×12，齒數(shù) z=10。專用夾具，柴油冷卻。 工序Ⅱ 粗銑撥叉腳兩端面: 1. 確定背吃刀量:由毛坯圖已知銑削寬度 =18mm,銑削深度 =2mm。eapa 2. 每齒進給量:根據(jù)表 3.7:銑刀刀 齒后面最大磨損量為 1-1.2mm, 取最大磨損量為 1.2mm,由銑刀的直徑為 =80mm, 根據(jù) 表 3.27 得:fv =600; =0.21; =0; =0.12; =0.4; =0;m=0.35; =1.1vcvqvxyuvpvk 由公式: 0 qvxyvuvmpeCdVckTafZpz?? = =130.07m/min04.12.035.089126?? n = =517.79r/min84.7 根據(jù)表 4.2-40,X62W 銑床與 54mm/min 相近的工作臺進給量為 47.5mm/min 和 60mm/min,選擇 =47.5mm/min.所以,實際進給量為 = mm/zMZf Zf079.61.?? 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 10 4.4 減速機的選擇與計算： 4.4.1 減速機的選擇： 實際進給量為 = mm/zZf079.615.4?? 得進給速度 : = =fvZfnz? min/25.37.1?? 由式 0.860.741. 0pezcakFd??? 根據(jù)表 2.5 得, ,表 2.6 得, ,表 2.782?cp 2.1?k 得, 94.01k 所以 0.860.741. 0pezcafkFd????? = N23.10498.29.26.074.86.0 ?? KwPc .1349?? 由于 ( )pc528.0??實 85.0~7.? 由于 ，根據(jù)《機械設計課程設計》表 20-6 得，選擇電動機的型Kw5.2?實 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 12 號為：Y100L2，電動機主要參數(shù)為：P=3kw;轉速 =1500r/min。Y 系列1n （IP44）封閉式三相異步電動機的主要性能及結構特點：效率高，耗電少，性 能好，噪聲低，振動小，重量輕，運行可靠，維修方便。為 B 級絕緣。結構為 全封閉，自扇冷式，能防灰塵，鐵屑，雜物侵入電動機內部。冷卻方式為 ICO141。其他安裝尺寸及外形尺寸見表。 4.5 V 帶輪的設計計算: 由 Y 系列的三相異步電動機驅動，轉速 =1500r/min；從動輪轉速1n =475r/min,電動機的功率 P=3 Kw。每天工作 16 小時（2 班工作制） 。2n 1. 選擇 V 帶的類型:查表 4.6 得,工作情況系數(shù): =1.2AK (1)確定功率計算公式: 由式 4.22 = =1.2×3=3.6KwcapPA? (2)選擇 V 帶型號: 按 =3.6Kw, =1500r/min 查圖 4.1,得:選皮帶的型號為 A 型 Vcap1n 帶. 2. 確定帶輪直徑 和1d2 (1)選取小帶輪的直徑 :參考圖 4.11 及表 4.4,選取小帶輪直徑1d =90mm2d (2) 驗算帶速:由式 4.8 得, = = =7.07m/s (在 5~25m/s 之間,合v160dn???061594.3? 適) (3)確定從動輪直徑 : = = =284.21mm2d1di?90475? 查表 4.4 得, =280mm (4)計算實際傳動比 : = = 3.1i21d908? (5)驗算從動輪實際轉速 : = = r/min2ni.354 =1.9%表 2.5 得, ,表 2.6 得, ,表 2.782?cp 2.1?k 得, 94.01k 所以,工件所受到的削銑力: 0.86.741. 0pec azafkFd?????? = N23.14980.29.26.74.86.0 ?? 電動機主軸所受到的轉矩: mdFMc ???? ?83.57213.1423 假設作用在擋銷上的作用力為 ,根據(jù)力矩平衡原理得:F? 作用在擋銷上的力矩 ?M83.5714? 64dIz?? 彎曲正應力 [ ]PaIyz 79.4061358.7??????? 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 16 彎曲時的切應力: MPadF1542?????a80? 4.7 軸的設計計算與強度校核: 1、計算軸上轉矩和齒輪作用力 軸傳遞的轉矩： mNnpT ??????637150.9105.9661 2、選擇軸的材料和熱處理方式 選擇軸的材料為 45 鋼，經(jīng)調質處理, 其機械性能由 表 7-1 查得： ＝650MPa， =360MPa， =300MPa， ＝155MPa； 查 表 7-3 得， ＝60MPa。 3、初算軸的最小軸徑 由 表 7-2，選 =110 則軸的最小直徑為： mnPCd145033mi ?? 4、初選軸承 選用滾動軸承。根據(jù)工作要求及輸入端的直徑(為 42mm)，由軸承產品目錄 中選取型號為 6207 的滾動軸承，其尺寸（內徑×外徑×寬度）為 d×D×b=35×72×17。 5、軸的結構設計 (1)擬定軸上零件的裝配方案 據(jù)軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的結構設計 的基本要求，得出如圖所示結構。 軸的結構設計 17 (2)確定軸的各段直徑 故軸段 6 的直徑即為相配合的半聯(lián)軸器的直徑，取為 45mm。 聯(lián)軸器是靠軸段 5 的軸肩來進行軸向定位的，為了保證定位可靠，軸段 5 要比軸段 6 的直徑大 5～10mm，取軸段 5 的直徑為 52mm。 軸段 1 和軸段 4 均是放置滾動軸承的，所以直徑與滾動軸承內圈直徑一樣，為 55mm。 考慮拆卸的方便，軸段 3 的直徑只要比軸段 4 的直徑大 1～2mm 就行了，這里取為 58mm。 軸段 2 是一軸環(huán)，右側用來定位齒輪，左側用來定位滾動軸承，查滾動軸承的手冊， 可得該型號的滾動軸承內圈安裝尺寸最小為 64mm，同時軸環(huán)的直徑還要滿足比軸段 3 的直 徑(為 58mm)大 5～10mm 的要求，故這段直徑最終取為 66mm。 (3)確定軸的各段長度 軸段 6 的長度比半聯(lián)軸器的轂孔長度要(為 84mm)短 2～3mm，這樣可保證軸 端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故該段軸長取為 82mm。 同理，軸段 3 的長度要比齒輪的輪轂寬度(為 100mm)短 2～3mm，故該段軸 長取為 98mm。 軸段 1 的長度即為滾動軸承的寬度，查手冊為 21mm。 軸環(huán) 2 寬度取為 18mm。 軸承端蓋的總寬度為 20mm（由減速器及軸承端蓋的結構設計而定）。根據(jù) 軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器 右端面間的距離 l=25mm，故取軸段 5 的長度為 45mm。 取齒輪距箱體內壁之距離為 10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸 承位置時，應距箱體內壁一段距離，取 5mm。已知滾動軸承寬度為 21mm，齒輪 輪轂長為 100mm,則軸段 4 的長度為：10＋5＋(100-98)+21=38mm (4) 軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。對于齒輪，由手冊查得 平鍵的截面尺寸寬×高=16×10(GB1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 80mm(標準鍵長見 GB1096-79),同時為了保證齒輪輪轂與軸的配合為 H7/n6；同 樣，半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為 14×9×63，半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸 公差為 k6。 (5)確定軸上圓角和倒角尺寸。 取軸端倒角為 2×45° 7、按彎扭合成校核 (1)畫受力簡圖(如圖 7-21) 畫軸空間受力簡圖 c，將軸上作用力分解為垂直面受力圖 d 和水平受力圖 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 18 e。分別求出垂直面上的支反力和水平面上支反力。對于零件作用于軸上的分布 載荷或轉矩(因軸上零件如齒輪、聯(lián)軸器等均有寬度)可當作集中力作用于軸上 零件的寬度中點。對于支反力的位置，隨軸承類型和布置方式不同而異，一般 可按 圖 7-21 取定，其中 a 值參見滾動軸承樣本，跨距較大時可近似認為支反力 位于軸承寬度的中點。 (2)計算作用于軸上的支反力 水平面內支反力 N 垂直面內支反力 N N (3)計算軸的彎矩，并畫彎、轉矩圖 分別作出垂直面和水平面上的彎矩圖 f、g，并按 計算合 成彎矩。 畫轉矩圖 h。 (4)計算并畫當量彎矩圖 轉矩按脈動循環(huán)變化計算, 取 , 則 N.mm (5)校核軸的強度 一般而言，軸的強度是否滿足要求只需對危險截面進行校核即可，而軸的 危險截面多發(fā)生在當量彎矩最大或當量彎矩較大且軸的直徑較小處。根據(jù)軸的 結構尺寸和當量彎矩圖可知， a-a 截面處彎矩最大, 且截面尺寸也非最大, 屬 于危險截面； b-b 截面處當量彎矩不大但軸徑較小，也屬于危險截面。而對于 c-c、 d-d 截面尺寸，僅受純轉矩作用，雖 d-d 截面尺寸最小，但由于軸最小 直徑是按扭轉強度較為寬裕地確定的，故強度肯定滿足，無需校核彎扭合成強 度。 a-a 截面處當量彎矩為： N.mm b-b 截面處當量彎矩為 N.mm 19 強度校核: 考慮鍵槽的影響，查附表 7-8 計算， MPa MPa 顯然： ， 故安全。 8、按安全系數(shù)校核 一般用途的軸按前述彎扭合成強度校核后就足夠了，對于重要的軸可直接 用下述的安全系數(shù)法校核。這兩種方法不必同時進行。 (1)判斷危險截面 截面 a-a、 b-b、 c-c、 d-d 和 e-e 都有應力集中源(鍵槽、齒輪和軸的配合、 過渡圓角等)，且當量彎矩均較大，故確定為危險截面，下面僅以 a-a 截面為例 進行安全系數(shù)校核。 (2)疲勞強度校核 a、 a-a 截面上的應力： 彎曲應力幅（對稱循環(huán)）： MPa 扭剪應力幅（脈動循環(huán)）： MPa 彎曲平均應力： =0 扭剪平均應力： = =7.92 MPa b、材料的疲勞極限：根據(jù) ＝650MPa， ＝360MPa 查表 7-1 附注得： ＝0.2， ＝0.1 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 20 c、 a-a 截面應力集中系數(shù)：查 附表 7-1 得： ＝1.825 ， ＝1.625 d、表面狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)：查 附表 7-5、 附表 7-4, 得： ＝0.81， ＝0.76 e、分別考慮彎矩或轉矩作用時的安全系數(shù)： 故安全。 21 5 結論 通過此次設計徹底解決了工人勞動強度大，生產率低的問題，在很大程度 上滿足了工廠對生產規(guī)模的不斷擴大，產品質量不斷提高的要求。實現(xiàn)了零件 的半自動化加工。此次設計的半自動立式銑專機用以取代現(xiàn)役的立式銑床 X62W；實現(xiàn)加工時，人工上料——自動定位——自動夾緊——自動銑削，銑 畢自動松開工件后由操作者取下。解決了以下幾個問題： 1.加工時該工件的主軸孔呈立式安置； 2.工作節(jié)拍為每分鐘加工 18 件； 3.加工時，由操作員人工上料——自動定位——自動夾緊——全速連續(xù) 自動銑削；銑畢工件被自動松開，后由操作者取下并上下一個料(上料、 下料時不停機)； 4.工件以其主軸孔定位，定位心軸置于圓盤工作臺上，圓盤工作臺主軸 呈立式安置； 5.專機工作安全、可靠，運行平穩(wěn)，產品質量穩(wěn)定，操作維護簡單； 6.專機結構緊湊，裝料高度為 800mm 左右。 同時，在設計的過程中還充分考慮到操作者的操作安全和和操作者的舒適性問 題，充分體現(xiàn)了人性化的設計思想。 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 22 主要參考文獻 [1] 徐 灝. 機械設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1991. [2] 機械工程手冊，電機工程手冊編輯委員會 . 機械工程手冊[M]. 北京：機 械工業(yè)出版社，1995. [3] 徐 灝. 新編機械設計師手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1995. [4] 胡家秀. 機械零件設計實用手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1999. [5] 李益民. 機械制造工藝設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1995. [6] 艾 興，肖詩綱. 金屬切削用量手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1996. [7] 云漲. 金屬切削機床設計簡明手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1993. [8] 彭國勛，肖正揚. 自動機械的凸輪機構設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1990. [9] 賈鳳銅. 簡明銑工手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1995. [10] 劉文劍，曹天河，趙維緣. 夾具工程師手冊[M]. 哈爾濱：黑龍江科學技 術出版社，1987. [11] 《金屬切削加工工藝人員手冊》修訂組. 金屬切削加工工藝人員手冊[M]. 上海：上海科學技術出版社，1965. [12] 張耀宸. 機械加工工藝設計手冊[M]. 北京：航空工業(yè)出版社，1987. [13] 南京機械研究所. 金屬切削機床夾具圖冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社， 1984. [14] 《常見機構原理及應用》編寫組. 常見機構原理及應用[M]. 北京：機械 工業(yè)出版社，1978. [15] 周開勤.《機械零件手冊》[M].北京:高等教育出版社,2001. [16] 哈爾濱工業(yè)大學，上海工業(yè)大學生.《機床夾具設計》[M].上海:上?？?學技術出版社,1980. 23 致 謝 為期三個月的畢業(yè)設計業(yè)已經(jīng)結束?；仡櫿麄€畢業(yè)設計過程，雖然充滿了 困難與曲折，但我感到受益匪淺。本次畢業(yè)設計課題是拖拉機撥叉銑專機(立式)。 本設計是為了解決實際生產過程中的生產力低，提高生產率的問題。本次設計 是學完所有大學期間本專業(yè)課程相關知識以后所進行的，是我們大學階段最重 要的教學環(huán)節(jié)，是對我兩年半來所學知識的一次大檢驗。使我能夠在畢業(yè)前將 理論與實踐更加融會貫通，加深了我對理論知識的理解，強化了實際生產中的 感性認識。 通過這次畢業(yè)設計，培養(yǎng)了自己理論聯(lián)系實際的設計思想,綜合運用了已修 課程的基礎理論并結合生產實際進行分析和解決工程實際問題的能力。鞏固、 深化和擴展了自己對普通機械獨立設計的能力。通過對通用機械零件、常用機 械傳動和簡單機械的設計，使我掌握了一般機械設計程序和方法，樹立了正確 的工程設計思想，培養(yǎng)了獨立、全面、科學的工程設計能力。同時，通過這次 設計還培養(yǎng)了我查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關技術資料的能力以 及計算、繪圖、數(shù)據(jù)處理、計算機輔助設計等方面的能力并能熟練地運用相關 知識和技能。畢業(yè)設計使我基本上掌握了銑削專用機床設計的方法和步驟，以 及設計時應注意的問題等。 總的來說，這次設計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題 等方面得到了一次較好的鍛練，提高了我獨立思考問題、解決問題以及創(chuàng)新設 計的能力，縮短了我與工廠工程技術人員的差距，為我以后從事實際工程技術 工作奠定了一個堅實的基礎。但正是通過這次設計也暴露了自己的不足之處， 缺乏機械相關的實踐經(jīng)驗，對機床的總體結構和布局的能力還有待進一步加強 和提高。鞭策我以后要更加努力地學習和工作，通過工作不斷地豐富和完善自 己在各方面的能力。 本次設計任務業(yè)已順利完成，但由于本人水平有限，缺乏經(jīng)驗，難免會留 下一些遺憾，在此懇請各位專家、老師及同學不吝賜教。 此次畢業(yè)設計是在吳松乾老師的認真指導下進行的。吳老師經(jīng)常為我解答 一系列的疑難問題，以及指導我的思想，引導我的設計思路。在歷經(jīng)三個多月 的設計過程中，一直熱心的輔導，兢兢業(yè)業(yè)，對待問題絕不敷衍、搪塞而是耐 心輔導,在設計的過程中還時刻提醒我們在工程設計的過程中應該注意的問題， 豐富了我的知識，提高了我對機械設計的興趣和能力，在此，我要向吳松乾老 師深深地鞠一個躬，感謝他這三個月來對我的關心和教導。 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 24 附 錄 1 機床總裝圖 BCXL60.00 A0 2 銑削和動力部件 BCXL60.11 A0 3 銑削部件 BCXL60.11.06 A1 4 大帶輪 BCXL62.11.06-12 A3 5 軸 BCXL62.11.06-15 A3 6 小 帶 輪 BCXL62.11-08 A3 7 底板 BCXL62-05 A3 8 零件毛坯圖 12-37-112 A3 9 立板 BCXL62.11-03 A3