CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置設(shè)計(jì)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)中文摘要
CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置設(shè)計(jì)
摘 要
隨著信息化時(shí)代的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越發(fā)普遍。而數(shù)控機(jī)床在加工工件中產(chǎn)生的切屑與切削液的處理就成為了需要解決的問題。自動(dòng)排屑裝置的設(shè)計(jì)就是為了：更好的分離切屑與切削液。從而更好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流水作業(yè)，降低人力的消耗。
本設(shè)計(jì)是對CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：根據(jù)CK6140數(shù)控車床產(chǎn)生切屑的情況對自動(dòng)排屑裝置的整體方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定了CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的整體裝置是由運(yùn)送切屑的輸送裝置，分離裝置和傳動(dòng)裝置組成；其中輸送裝置包括了鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，分離裝置包括了刮板鏈與磁性材料的設(shè)計(jì)計(jì)算，而傳動(dòng)裝置中含有電機(jī)的選擇，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算。并對關(guān)鍵的零部件進(jìn)行強(qiáng)度校核，例如鏈輪軸與軸承的強(qiáng)度校核，減速器中齒輪與齒輪軸的強(qiáng)度校核。對裝置的輸送裝置的箱體與減速器箱體進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。
本裝置是將刮板式與磁式的排屑機(jī)進(jìn)行融合設(shè)計(jì)，從而更好地加強(qiáng)處理不同切屑的能力，相較于以前的機(jī)器類型有更高的效率。
關(guān)鍵字：數(shù)控車床；自動(dòng)排屑裝置；刮板；磁式
畢業(yè)設(shè)計(jì)英文摘要
CK6140 CNC lathe automatic chip removal device design
Abstract
With the progress of the information age, the application of CNC machine tools is more and more common.And the processing of chip and cutting fluid produced by CNC machine tool in machining workpiece has become a problem that needs to be solved.Automatic chip removal device is designed for: better separation of chip and cutting fluid.So as to better achieve automatic flow operations, reduce the consumption of manpower.
This design is to CK6140 CNC lathe automatic chip removal device design calculation.The main contents of this design are: according to the CK6140 CNC lathe chip produced on the overall scheme of the automatic chip removal device design, determine the CK6140 CNC lathe automatic chip removal device of the overall device is composed of conveying device, separation device and transmission device;The conveying device includes the design and calculation of the chain drive, the separation device includes the design and calculation of the scraper chain and the magnetic material, and the transmission device contains the choice of the motor, the design and calculation of the belt drive and the design and calculation of the reducer.And the key parts of the strength check, such as sprocket shaft and bearing strength check, reducer gear and gear shaft strength check.The box body of conveying device and the box body of reducer are designed and calculated.
This device is designed to integrate scraper type and magnetic type chip removal machine, so as to better strengthen the ability to deal with different chips, compared to the previous machine type has a higher efficiency.
Key words: CNC lathe;Automatic chip removal device;Scraper;magnet
目 錄
1 前言 1
1.1 數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置研究的背景與意義 1
1.2 數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3 數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的發(fā)展趨勢 3
2 技術(shù)任務(wù)書 5
2.1 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置整體方案的設(shè)計(jì)與類型選擇 5
2.2 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的特點(diǎn) 6
3 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 7
3.1 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的輸送廢屑裝置設(shè)計(jì) 7
3.1.1 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 7
3.1.2 鏈傳動(dòng)的基本參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 8
3.1.3 鏈輪結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì) 10
3.1.4 鏈輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)的計(jì)算 14
3.1.5 刮板鏈的設(shè)計(jì) 18
3.1.6 軸承校核 19
3.2 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置分離裝置的設(shè)計(jì) 19
3.3 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 21
3.3.1 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的電機(jī)選擇 21
3.3.2 電機(jī)的功率轉(zhuǎn)速計(jì)算 21
3.3.3 電機(jī)的具體型號選擇 22
3.3.4 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
3.3.5 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 26
3.4 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的各部分箱體設(shè)計(jì) 42
3.4.1 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的減速器箱體設(shè)計(jì) 42
3.4.2 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的輸送部分箱體設(shè)計(jì) 43
4 總結(jié)與審核 44
4.1 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告 44
4.2 總結(jié) 45
參 考 文 獻(xiàn) 46
致 謝 48
1 前言
1.1 數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置研究的背景與意義
隨著信息化時(shí)代的推進(jìn),機(jī)械加工制造業(yè)所需要使用的一些傳統(tǒng)加工數(shù)控機(jī)床已經(jīng)變成了更先進(jìn)的現(xiàn)代化自動(dòng)式數(shù)控機(jī)床,然而更快速的加工過程就變成了人們對現(xiàn)代機(jī)械加工更為迫切需要。這些高效率的自動(dòng)化裝置在正常工作的情況下會(huì)使其產(chǎn)生很多的切屑,如何及時(shí)清理堆放在機(jī)床上的切屑成為一個(gè)難題。切屑中往往需要包括大量的機(jī)油和水及切削中的乳化液等,由于其本身具有能使切屑蓬松的彈性物質(zhì)流動(dòng)特性,易直接將其散落移動(dòng)到整個(gè)機(jī)床四周及其他車間的工作通道上,不僅難以及時(shí)進(jìn)行日常清理,而且嚴(yán)重地直接污染了機(jī)床車間的工作環(huán)境。并且會(huì)影響到加工精度。自動(dòng)排屑裝置的設(shè)計(jì)就是為了更方便快捷的處理因機(jī)械加工產(chǎn)生的切屑,從而更好的提高加工效率。
1.2 數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
自動(dòng)排屑器,是隨著自動(dòng)化加工機(jī)械、加工集成器和中心化的進(jìn)步發(fā)展。但長期以來,重主機(jī)、輕配套的情況使得自動(dòng)化排屑器裝置的污水處理技術(shù)和其他設(shè)備的發(fā)展滯后。80年代初開始,重主機(jī)輕配套的情況逐漸引起機(jī)床和工具制造行業(yè)的關(guān)注,促使自動(dòng)化排屑器和污水處理設(shè)備技術(shù)和其他污水處理器械技術(shù)在此后的20多年里取得了長足的進(jìn)步?，F(xiàn)在常見的排屑器有以下幾種：
刮板式的排屑器,刮板式的排屑器主要是由鏈輪、鏈條和焊接刮板等四個(gè)部件所結(jié)合組成,其中兩個(gè)鏈條分別安裝在兩個(gè)焊接鏈輪上,焊接時(shí)用到兩個(gè)鏈條兩側(cè)的一塊刮板把全部位于整個(gè)地溝內(nèi)的這些切屑和地溝冷卻液通過刮板送到地溝儲(chǔ)物池中,用一臺(tái)切屑提升機(jī)把這些切屑從整個(gè)地溝中全部提起后再將其倒入一輛裝卸切屑用的小車中。這類快速排屑器主要用途是因?yàn)檫m合于快速排除沒有任何冷卻液的小或顆粒狀及微型或葉卷形狀的切屑,如大型鑄造鋼鐵片片和短型不銹鋼片片片。例如,當(dāng)一塊小型長卷形狀的鐵屑中仍然包括了磁性冷卻液或者是磁性切削油,就只能可以通過考慮同時(shí)采用一種新的磁性排屑刮板或者排屑儀儀器來對它們分別進(jìn)行鐵屑分離。而且一個(gè)切屑的一次傳遞輸送數(shù)量主要還是依賴于切屑鏈條的每個(gè)節(jié)距,節(jié)距變得越多,每小時(shí)所用的需要一次輸送的一個(gè)切屑鏈條數(shù)量就可能會(huì)隨之變得越大更多[6]。
鏈板式廢料排屑器,鏈板式的廢料排屑器主要是由鏈輪驅(qū)動(dòng)通過拉力牽引鋼質(zhì)排屑平板上的鏈帶在排屑密封盒中滑動(dòng)進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng),加工完成后所運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的任何切屑物不會(huì)掉到平板鏈帶上并自動(dòng)送出排屑機(jī)床。在各種車削型鏜銑機(jī)床上它在進(jìn)行綜合使用時(shí),多與其他類型機(jī)床的空氣冷卻箱和水蒸氣箱進(jìn)行整合而再組成,以便于有效簡化其他型機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)。鏈板式的金屬排屑器主要用途是專門快速收集和處理輸送各種卷、團(tuán)、塊狀的金屬切屑,以及解決傳統(tǒng)使用磁性材料排屑器無法輕松解決的銅、鋁、碳塊、尼龍等各種金屬切屑復(fù)合材料,廣泛應(yīng)用于各種大型數(shù)控機(jī)床、加工數(shù)控中心、組合型數(shù)控機(jī)床。鏈板切屑是一種可以按照實(shí)際用戶的不同要求分別加工制作而已形成的有不銹鋼和冷軋板兩種,切屑的快速傳遞和質(zhì)量同樣還可以需要充分依賴于輸送鏈條的每個(gè)節(jié)距,節(jié)距越大,每個(gè)小時(shí)所用的需要一次輸送的鏈條切屑量和物品就可能會(huì)增加更多[6]。
螺旋式的自動(dòng)排屑器。螺旋式的驅(qū)動(dòng)排屑器主要由驅(qū)動(dòng)減速器、萬向聯(lián)軸節(jié)和驅(qū)動(dòng)螺旋器三個(gè)大部分共同組成,電動(dòng)機(jī)需要攜帶一個(gè)減速器而推上去需要驅(qū)動(dòng)排屑螺桿。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿高速向前轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),排屑材料溝內(nèi)部的一些切屑物被轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿的力推動(dòng)著連續(xù)地往前高速移動(dòng),最終再次高速進(jìn)入輸送到一個(gè)切屑材料盒內(nèi)。螺桿主要應(yīng)用有兩種工作類型,一種就是用扁型的螺旋鋼條將其主軸圍繞成一個(gè)螺旋型彈簧狀;另一類則主要是在螺桿主軸上與其它零件之間進(jìn)行焊接以形成嚴(yán)密相互緊緊貼合的圓形螺旋片。螺旋式的物料排屑器不僅可以直接通過自動(dòng)關(guān)節(jié)調(diào)整輸送螺桿的直線長度位置來自動(dòng)完整調(diào)節(jié)其他切屑進(jìn)行輸送的直線長度,螺桿也同樣可一節(jié)一節(jié)地將其他切屑輸送連通在一起,螺旋式的自動(dòng)排屑器整體結(jié)構(gòu)簡單,所需要占據(jù)的物料空間小,使用方便,但是螺旋式排屑器的效率相對比較低,僅僅是適合于以水平或者小心的角度進(jìn)行傾斜或者直線排屑方向的方式排屑,不能以較大的角度進(jìn)行傾斜、提升或者以螺旋轉(zhuǎn)向式的方式進(jìn)行排屑。螺旋式的自動(dòng)排屑器主要只適用于一些小型的物料，例如卷狀，塊裝；如鋼屑、鋁屑和其他一些有利于冷卻的帶狀顆粒性物料切屑,不太適合于其他大型帶狀顆粒切屑物的輸送運(yùn)輸[6]。
皮帶型排屑器。皮帶式的快速排屑器主要包括皮帶傳動(dòng)裝置、張緊輪、主動(dòng)張緊車輪和復(fù)合皮帶等幾個(gè)部分部件組成,一般適用于幾臺(tái)大型機(jī)床或者甚至是一條成型的線路在機(jī)床上的快速排屑,它特別適用于對沒有機(jī)油冷卻液或者甚至是沒有機(jī)油的大型鑄鐵件碎屑進(jìn)行各種顆粒狀、塊態(tài)的快速切屑。在實(shí)際進(jìn)行使用時(shí)還需要特別注意到為防止橡膠皮帶因?yàn)榻邮苡湍闹苯忧治g而容易發(fā)生損壞變形,應(yīng)盡量不要選擇優(yōu)質(zhì)耐油、易受熱腐蝕、比較厚的動(dòng)力傳動(dòng)型橡膠皮帶。切屑物容易飛濺在小區(qū)域應(yīng)用范圍很廣的工作場所中則不宜優(yōu)先考慮直接采用此類型的排屑器[6]。
臥式推桿型自動(dòng)排屑機(jī)。推桿型臥式排屑器一般可以安裝在一個(gè)排屑槽槽溝內(nèi),但是在某些特殊的應(yīng)用情況下也不能可以將其直接通過鑄造安裝到一個(gè)地面以上或者采用架空式進(jìn)行安裝。該傳動(dòng)設(shè)備主要是由四個(gè)關(guān)鍵的零部件共同設(shè)計(jì)組成:第一個(gè)零件就是一個(gè)可以同時(shí)容納大量切屑和其他切削液的油缸u(yù)型槽;第二個(gè)就是全部采用一臺(tái)魚刺型的形傳動(dòng)推桿,它依靠重力支撐在u型槽內(nèi)的一根圓形立柱上,魚刺型就是朝著槽內(nèi)輸送液和鐵屑的運(yùn)動(dòng)方向;第三個(gè)就是用一臺(tái)推動(dòng)式油缸魚刺型的形推桿和它作為整個(gè)油缸的傳動(dòng)活塞副;第四個(gè)就是全部采用一臺(tái)液壓電機(jī)驅(qū)動(dòng)的油缸活塞壓力傳感器,整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)全部采用的都是液壓驅(qū)動(dòng)傳感器。推桿式的輸送排屑機(jī)經(jīng)常被應(yīng)用于各種大型長距離輸送切屑以及物料的輸送運(yùn)輸,它特別適用于高速輸送較長的長條帶狀和巨大的小型狀和團(tuán)體狀的切屑,同時(shí)因?yàn)槠鋬?nèi)部獨(dú)特的傳動(dòng)結(jié)構(gòu),也使其可以廣泛應(yīng)用于各種大型鑄鐵材料碎片的切屑等[6]。
1.3 數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的發(fā)展趨勢
在分析和總結(jié)目前國內(nèi)外污水處理排屑設(shè)備的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,當(dāng)前國內(nèi)外污水處理排屑設(shè)備仍然存在以下幾點(diǎn)發(fā)展趨勢:
對于這種復(fù)合類排屑機(jī)的技術(shù)要求將大幅度提高。復(fù)合式物料排屑機(jī)主要具備許多樣的優(yōu)勢:一個(gè)就是它們完全可以直接除屑處理由于復(fù)合式物料排屑的隨機(jī)加工而直接產(chǎn)生的任意一種碎屑形態(tài)之間的鐵屑;二,不管它們是具有長期性的粉碎短屑或者者還是具有金屬性的粉屑均可以能完全直接進(jìn)行除屑處理;三,具有大量的碎屑處理粉碎切屑液之后的過濾處理系統(tǒng),其碎屑過篩處理精度50pum;四,可以廣泛適用于各類切削機(jī)床,中心切屑加工機(jī),鉆孔機(jī),龍門式切屑加工機(jī),特殊機(jī)床專用切屑加工機(jī)等的粉碎小屑及其數(shù)量可以排除。未來幾年內(nèi),復(fù)合型干式排屑機(jī)將在整個(gè)我國工業(yè)市場上也將具有更為普遍的廣泛應(yīng)用。
容易拆卸維護(hù)的老式排屑處理機(jī)數(shù)量自然會(huì)很多。由于普通的大型排屑器設(shè)備生產(chǎn)維護(hù)設(shè)備都主要是作為屬于一種輔助型的日常生產(chǎn)維護(hù)設(shè)備,不易及時(shí)進(jìn)行日常維修,保養(yǎng)和日常維護(hù)的使用機(jī)會(huì)相對較少,經(jīng)常都認(rèn)為是在產(chǎn)品出現(xiàn)了一些小毛病后無人會(huì)去關(guān)心,當(dāng)表現(xiàn)出大的或小毛病后又覺得無法正常生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才需要進(jìn)行保養(yǎng)修理,影響了整條普通排屑器設(shè)備生產(chǎn)線的正常生產(chǎn)運(yùn)行。因而易運(yùn)行維護(hù)和易于檢修的臥式排屑機(jī)必然在社會(huì)發(fā)展成為一種發(fā)展趨勢。
在環(huán)境、節(jié)約資源等方面,今后我們在進(jìn)行排屑機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中,應(yīng)該引起廣大的制造廠家和企業(yè)的高度重視。這個(gè)方面我們需要注意做好以下幾個(gè)方面:
大大降低了干式排屑機(jī)在機(jī)械工作運(yùn)行過程系統(tǒng)中的機(jī)械裝機(jī)傳動(dòng)功率,減少了傳動(dòng)能量和機(jī)械動(dòng)力的巨大損失。改善和提高密封材料的質(zhì)量,減少油垢、切削夜等對室內(nèi)環(huán)境的破壞。為了減少噪音,對較大的噪音源應(yīng)采用隔離或者關(guān)閉。
2 技術(shù)任務(wù)書
2.1 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置整體方案的設(shè)計(jì)與類型選擇
CK6140數(shù)控車床是一種臥式車床，工業(yè)加工生產(chǎn)中所產(chǎn)生的切削液與切屑會(huì)從車床的走刀處直接落在車床的下部，所以應(yīng)該在車床下部放入混合物的收集裝置。而如何將混合物進(jìn)行分離收集便是需要解決的問題所在。
考慮到切削液與切屑會(huì)直接落下來，所以刮板式排屑裝置無疑是非常好的選擇。相較于其他集中類型，刮板排屑裝置所帶有的儲(chǔ)液箱可以非常容易的接收從車床加工處落下來的混合物。這樣收集的問題已經(jīng)解決。還有一個(gè)問題便是如何更好的分離?，F(xiàn)有的刮板排屑裝置是單靠刮板將廢屑直接從裝滿混合液的箱子中依靠推的方式分離出來。但是在切削液毫無疑問的存在許多粉末狀的廢屑，只利用刮板是無法將這種廢屑分離出來。所以就需要第二種分離裝置的介入，因?yàn)榇蟛糠值募庸すぜ际氰F或者鋼，所以利用磁性進(jìn)行分離無疑是較優(yōu)的方法。但是電磁鐵的使用并不能瞬間將磁性降為0，并且考慮到成本問題，使用永磁材料便是非常好的選擇。
則CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的類型為磁式刮板排屑裝置。
因?yàn)椴捎霉伟迨脚判佳b置，所以廢屑的輸送裝置便是由焊接刮板的鏈條組成，這部分既為整體裝置的工作部分，這部分的設(shè)計(jì)計(jì)算是以鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為模板來進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
對于驅(qū)動(dòng)部分，選擇用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在選擇的時(shí)候，應(yīng)注意工作條件，并且滿足滿載功率與滿載轉(zhuǎn)速，保證裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
驅(qū)動(dòng)裝置與輸送裝置中間應(yīng)該由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接起來，并且達(dá)到減速的功能，根據(jù)文獻(xiàn)10可以知道電機(jī)-帶傳動(dòng)-減速器-工作機(jī)，是最合理的機(jī)構(gòu)組成，可以達(dá)到有效的減速，并且?guī)鲃?dòng)的打滑失效也可以最大程度的的保護(hù)電機(jī)與減速器，防止因某一裝置的失效而導(dǎo)致所有機(jī)構(gòu)全部損壞，從而大大降低使用風(fēng)險(xiǎn)，并使維修變得更為方便。
由此我們可以得到整體的機(jī)構(gòu)的簡圖圖 1：
圖 1整體機(jī)構(gòu)簡圖
2.2 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的特點(diǎn)
本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)排屑裝置擁有刮板與永磁裝置兩種廢屑分離收集裝置，所以在工作時(shí)對于切削液中切屑的分離會(huì)更加徹底，從而使切削液的回收更加容易。由于輸送裝置是由鏈傳動(dòng)為主，所以一旦切屑體積過大，可能卡在鏈條里面，導(dǎo)致無法正常工作。
3 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書
3.1 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的輸送廢屑裝置設(shè)計(jì)
3.1.1 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算
鏈傳動(dòng)的方案設(shè)計(jì)
按照工作條件，可以設(shè)定鏈傳動(dòng)裝置需要承受的鐵屑，即工作載荷為，將運(yùn)輸切屑的速度定為,由于鏈傳動(dòng)在運(yùn)動(dòng)的過程中鏈條會(huì)受到摩擦力的影響，同時(shí)刮板本身的重量還會(huì)產(chǎn)生重力，所以總載荷
（1）
查文獻(xiàn)[11]選鏈傳動(dòng)型號為08A ,節(jié)距 ,單排質(zhì)量，總長度為。刮板的尺寸設(shè)為，刮板材料定為（不銹鋼）該材料無磁性，且在正常工作環(huán)境不會(huì)被磁化，密度為，刮板與相鄰刮板之間隔四個(gè)節(jié)距
，則可以大約得出重力，摩擦力。則輸送裝置的有效功率為：
（2）
因?yàn)殒渹鲃?dòng)是利用刮板將廢屑帶出來，且由低往高運(yùn)輸，所以可以基本確定鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)圖圖 2
圖 2鏈傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)圖
3.1.2 鏈傳動(dòng)的基本參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)文獻(xiàn)[11]由鏈條的型號與選擇主動(dòng)鏈輪的齒數(shù)，取傳動(dòng)比為根據(jù)鏈速和傳動(dòng)比齒數(shù)。由此可以選擇從動(dòng)鏈輪的齒數(shù)：
（3）
對于惰輪的鏈輪齒數(shù)，是根據(jù)主動(dòng)輪的齒數(shù)來選擇的：
（4）
在鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，首先需要確定計(jì)算功率：
（5）
式中：是傳遞功率為；是工況系數(shù)為1.0；是主動(dòng)鏈輪齒數(shù)為1.5；是多排鏈系數(shù)為1。
由于選擇了08A鏈條，所以節(jié)距。初定鏈條的總長為8m。
鏈傳動(dòng)中的主動(dòng)鏈輪的輪轂孔徑：
（6）
式中：是由支承軸的設(shè)計(jì)確定數(shù)據(jù)；則是鏈輪輪轂孔的最大許用直徑，
第一步先計(jì)算四個(gè)鏈輪的基本尺寸：
（7）
初步設(shè)定中心距的大小，為后面的實(shí)際計(jì)算打下基礎(chǔ)：
（8）
由此我們能得到。所以初定中心距為:
（9）
根據(jù)鏈條的長度可以確定鏈條的節(jié)數(shù)：
（10）
則節(jié)數(shù)為，考慮到實(shí)際使用減少磨損，所以取偶數(shù)節(jié)：630。
計(jì)算實(shí)際中心距，因?yàn)橹行木嗍强梢哉{(diào)整的，所以取則
可以得到：
（11）
對于鏈傳動(dòng)的工作速度：
（12）
所以該裝置為低速運(yùn)動(dòng)。
對于有效圓周力的計(jì)算如下：
（13）
對于作用在軸上的力的計(jì)算如下：
（14）
3.1.3 鏈輪結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)
先進(jìn)行主從動(dòng)輪結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算，主從動(dòng)鏈輪的材料選用45號鋼，硬度為。對于鏈輪的結(jié)構(gòu)和尺寸，由前文可以得知，所以根據(jù)文獻(xiàn)[11]中圖9-6可以確定鏈輪結(jié)構(gòu)為整體式。
則輪轂厚度：
（15）
輪轂長度：
（16）
輪轂直徑：
（17）
所以直徑大小合理。
式中：—齒輪凸緣直徑
（18）
齒寬：
（19）
齒側(cè)倒角：.
（20）
齒側(cè)半徑：
（21）
齒全寬：
（22）
開始計(jì)算主從動(dòng)鏈輪的基本參數(shù)和尺寸，如下：
分度圓直徑
（23）
齒頂圓直徑
（24）
齒根圓直徑
（25）
分度圓弦齒高
（26）
最大齒根距高
（27）
齒輪凸緣直徑
（28）
接下來根據(jù)文獻(xiàn)[12]計(jì)算鏈輪的公差：由得齒表面粗糙度:
齒根圓極限偏差：根據(jù)文獻(xiàn)[12]表10-51可以知道；上偏差為0，下偏差為-0.25
量柱測量距[12]
（29）
鏈輪孔和根圓直徑之間的跳動(dòng)量：不能大于
對于軸孔到鏈輪齒側(cè)平直部分的端面跳動(dòng)量：
不能大于
則孔徑：H8齒頂圓直徑：h11齒寬：h14
對于惰輪的進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算，惰輪的材料選擇45號鋼，硬度有前文得知，所以根據(jù)文獻(xiàn)[11]中圖9-6結(jié)構(gòu)選為整體式。具體的數(shù)據(jù)計(jì)算如下：
輪轂厚度：
（30）
輪轂長度：
（31）
輪轂直徑：
（32）
因?yàn)樗暂嗇炛睆匠叽绱笮『侠怼?
齒寬：
（33）
齒側(cè)倒角：
（34）
齒側(cè)半徑：
（35）
齒全寬：
（36）
分度圓直徑：
（37）
齒頂圓直徑：
（38）
齒根圓直徑：
（39）
分度圓弦齒高：
（40）
最大齒根距高：
（41）
齒輪凸緣直徑：
（42）
根據(jù)文獻(xiàn)[12]計(jì)算鏈輪公差：齒表面粗糙度:
齒根圓極限偏差：由于；上偏差為0，下偏差-0.25
量柱測量距：
（43）
鏈輪孔和根圓直徑之間的跳動(dòng)量：
不能大于
軸孔到鏈輪齒側(cè)平直部分的端面跳動(dòng)量：
不能大于
孔徑：H8齒頂圓直徑：h11齒寬：h14
3.1.4 鏈輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與參數(shù)的計(jì)算
將主動(dòng)鏈輪的承載軸定位軸1。
軸1為主動(dòng)鏈輪的承載軸。其功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩分別為：
（44）
根據(jù)文獻(xiàn)[11]計(jì)算鏈輪軸1的最小直徑，因?yàn)檩S1的材料選為45號鋼，所以取。
（45）
因?yàn)檩S1需要與減速器的輸出軸相連，所以需要選用聯(lián)軸器，則先確定計(jì)算扭矩
（46）
根據(jù)文獻(xiàn)[12]表8-5選用LT5型聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩，符合工作使用條件。
對于軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與基本尺寸計(jì)算，首先確定軸的簡圖，簡圖如下圖 3
圖 3軸1簡圖
由前面計(jì)算得知軸的最小直徑，；此段與聯(lián)軸器鏈接。為達(dá)成聯(lián)軸器的定位要求，需要通過軸肩進(jìn)行固定縱向坐標(biāo)，因?yàn)?，所以?
因?yàn)橹饕休d徑向力，所以查閱文獻(xiàn)[12]中表6-1選擇圓柱孔調(diào)心軸承1000型22系列。根據(jù)最小軸徑的尺寸選擇2205號軸承取軸肩的高度為4mm所以。
因?yàn)檩S的12段鏈接聯(lián)軸器，所以。而鏈輪的右端與右軸承的中間需要使用套筒進(jìn)行徑向坐標(biāo)定位，而鏈輪的輪轂寬度為，為了固定順利，所以。同時(shí)為了保證鏈輪的正常使用。
軸的裝配總長：
（47）
根據(jù)文獻(xiàn)[11]表6-1，聯(lián)軸器處的鍵選擇為普通平鍵，尺寸：
（48）
鏈輪配合處的鍵定位普通平鍵，尺寸：
（49）
將從動(dòng)鏈輪的承載軸定為軸2。其功率，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩分別為：
（50）
首先計(jì)算軸2的最小直徑，軸2的材料選為45號鋼。則取。
。 （51）
先確定軸2的結(jié)構(gòu)簡圖，在進(jìn)行基本參數(shù)的計(jì)算
圖 4軸2簡圖
因?yàn)橹饕休d徑向力，查閱文獻(xiàn)[12]中表6-1選擇圓柱孔調(diào)心軸承1000型22系列。根據(jù)最小軸徑的尺寸選擇2205號軸承所以；軸23與45段搭載鏈輪所以；取軸肩的高度為4mm所以。
鏈輪的右端與右軸承的中間需要使用套筒進(jìn)行軸向定位，鏈輪的輪轂寬度為，為了固定順利，所以。為保證鏈輪的正常使用軸的裝配總長，則。
根據(jù)文獻(xiàn)[11]表6-1，鏈輪配合處的鍵選擇普通平鍵，尺寸為：
設(shè)惰輪的軸為軸3與軸4，目的是張緊裝置與改變鏈條方向，所以其本身不會(huì)承受過大的力，但為了計(jì)算方便，按照主動(dòng)輪的工作條件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，但不參與校核。
（52）
軸3與軸4的材料選擇為45號鋼。取
所以最小直徑
（53）
對軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)簡圖
圖 5軸3，4簡圖
因?yàn)橹饕休d徑向力，所以查閱文獻(xiàn)[12]中表6-1選擇圓柱孔調(diào)心軸承1000型22系列。根據(jù)最小軸徑的尺寸選擇2205號軸承所以；軸23與45段搭載鏈輪所以；取軸肩的高度為4mm所以。
惰輪的與軸承中間需要使用套筒進(jìn)行軸向定位，惰輪的輪轂寬度為，為了固定順利，所以。為保證鏈輪的正常使用。軸的裝配總長則。
根據(jù)文獻(xiàn)[11]表6-1，鏈輪配合處的鍵選擇普通平鍵，尺寸為：。
對于軸1與軸2，因?yàn)榇钶d主從動(dòng)鏈輪，承受較大的力與轉(zhuǎn)矩，所以需要進(jìn)行校核。
軸的校核需要計(jì)算三個(gè)力的大小與各自力矩，三個(gè)力分別為：鏈輪的有效圓周力，鏈條的離心力所引起的拉力以及由鏈條松垂度引起的懸重拉力。
（54）
因?yàn)樗?。由前文可?
（55）
（56）
對軸進(jìn)行受力分析：
（57）
畫軸的空間受力圖與轉(zhuǎn)矩圖
圖 6彎矩扭矩圖
（58）
（59）
因?yàn)椴牧蠟?5號鋼，所以許用應(yīng)力為
（60）
強(qiáng)度足夠，可以使用。
3.1.5 刮板鏈的設(shè)計(jì)
鏈條選擇為08A鏈條，。
鉸鏈板的數(shù)據(jù)如下：板寬
板長
板厚
側(cè)鏈板高側(cè)鏈板長側(cè)臉板厚
刮板的具體數(shù)據(jù)如下：刮板間距刮板寬刮板長刮板厚
3.1.6 軸承校核
對于每天工作八個(gè)小時(shí)的機(jī)器，其利用率不高，根據(jù)文獻(xiàn)[11]表13-3，預(yù)計(jì)壽命在12000-20000h。軸承全部選擇的是2205型軸承。
計(jì)算兩個(gè)軸承所受到的徑向載荷
（61）
該軸承所受軸向力過小，忽略不計(jì)。
查閱文獻(xiàn)[12]表6-1得到軸承的基本額定動(dòng)載荷：且。
軸承壽命由計(jì)算公式[11]得到：
（62）
符合使用條件。
3.2 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置分離裝置的設(shè)計(jì)
對于分離裝置的磁性來源，有兩種：一種是永磁材料，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，工作時(shí)沒有復(fù)雜的操作流程；一種是電磁鐵，利用通電線圈產(chǎn)生磁性，可以通過電流的強(qiáng)弱與方向，改變電磁的大小與方向。
兩種方案在功能上都可以滿足正常的工作使用，但是電磁鐵的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，且發(fā)生故障不容易維修，性價(jià)比低；所以永磁材料則是最好的選擇，價(jià)格低，維修簡單。
對于永磁材料的選擇為磁性材料選擇為釤鈷磁體，牌號。具體參數(shù)如下：
上述參數(shù)中：T代表磁場單位特斯拉 。
KGS代表的是千高斯磁場強(qiáng)度單位kA/m磁場強(qiáng)度H的單位。
kOe代表的是在厘米克秒制單位里，把具有1單位磁場強(qiáng)度的磁極放在這個(gè)磁場的磁場力正好是1達(dá)因那么這一點(diǎn)的磁場單位叫做1奧斯特。
kJ/m3代表的是每立方米具有的能量。
MGOe代表的是磁能積單位。
將其放置在排屑水平箱體的第二層中，對應(yīng)于進(jìn)液口所處的位置，保證帶有廢屑的切削液落入排屑箱體中時(shí)便可以得到第一次分離。
3.3 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
3.3.1 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的電機(jī)選擇
根據(jù)各種直流動(dòng)力機(jī)的功率配置需要及其實(shí)際工作使用情況,選擇交流式電機(jī), 系列三相異步直流電動(dòng)機(jī)。
3.3.2 電機(jī)的功率轉(zhuǎn)速計(jì)算
按照工作條件，可以設(shè)定鏈傳動(dòng)裝置需要承受的鐵屑，即工作載荷為，將運(yùn)輸切屑的速度定為,由于鏈傳動(dòng)在運(yùn)動(dòng)的過程中鏈條會(huì)受到摩擦力的影響，同時(shí)刮板本身的重量還會(huì)產(chǎn)生重力，所以總載荷
（63）
設(shè)所選鏈型號為08A ,節(jié)距 ,單排質(zhì)量，總長度為。刮板尺寸定為，刮板材料定為（不銹鋼）該材料無磁性，且在正常工作環(huán)境不會(huì)被磁化，密度為，刮板與相鄰刮板之間隔四個(gè)節(jié)距
，則可以大約得出重力，摩擦力。則鏈條工作機(jī)的有效功率為：
（64）
因?yàn)樗械臋C(jī)構(gòu)都會(huì)損耗功率,所以電動(dòng)機(jī)的功率,其中是電力系統(tǒng)和工作設(shè)備的傳動(dòng)效能系數(shù)。分析整個(gè)工作設(shè)備的構(gòu)成部件和機(jī)構(gòu), 可知從一臺(tái)電動(dòng)機(jī)到另一臺(tái)工作機(jī)的傳動(dòng)效能系數(shù)為。式中：代表帶傳動(dòng)的工作效率，代表閉式齒輪的工作效率，代表圓錐滾子軸承的傳動(dòng)效率，代表齒式聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，代表鏈傳動(dòng)的工作效率。查文獻(xiàn)12設(shè)計(jì)手冊得；；；；。代入上式中得到,因此電機(jī)所要輸出功率至少為
(65)
則所選電機(jī)型號的額定功率必須大于。
3.3.3 電機(jī)的具體型號選擇
根據(jù)上述條件可以得到本裝置的輸送速度：。其中P為鏈傳動(dòng)節(jié)距，為鏈輪齒數(shù)取17，得到。
由滿載需要的額定功率和滿載必須的同步轉(zhuǎn)速從文獻(xiàn)[12]中選出型號為的電機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速為；同步轉(zhuǎn)速為，額定功率為.則傳動(dòng)比為。
3.3.4 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.傳動(dòng)比的分配以及每個(gè)軸的轉(zhuǎn)速功率與轉(zhuǎn)矩計(jì)算
總傳動(dòng)比：
（66）
帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比：；
一級圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比：。
各軸的轉(zhuǎn)速，功率和轉(zhuǎn)矩：
（67）
（68）
（69）
2.帶傳動(dòng)的方案設(shè)計(jì)
首先確定方案為普通V帶，再根據(jù)使用要求和經(jīng)濟(jì)性來考慮，工作情況系數(shù)，然后先確定計(jì)算功率:
（70）
根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速，選擇普通V帶中的A帶型。
3.帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)V帶的帶型，查閱文獻(xiàn)[11]可以得到小帶輪的基準(zhǔn)直徑。將基準(zhǔn)直徑帶入得到：
（電機(jī)的中心高）符合要求。
驗(yàn)算帶速：
（71）
計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑，由于
（72）
再根據(jù)文獻(xiàn)[11]中表8-9調(diào)整得
初定中心距，計(jì)算V帶的基準(zhǔn)長度。根據(jù)下列公式：
（73）
取
基準(zhǔn)長度：
（74）
查文獻(xiàn)[11]中表8-2取
確定實(shí)際中心距：
（75）
計(jì)算中心距的可調(diào)范圍：
（76）
（77）
驗(yàn)算小帶輪上的包角：
（78）
確定帶的根數(shù)z：
（79）
帶的根數(shù)一般為偶數(shù)，所以取Z=4
計(jì)算帶的初拉力F0：
（80）
計(jì)算帶傳動(dòng)的壓軸力Fp1
（81）
4.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對于小帶輪的設(shè)計(jì)如下:
由于小帶輪具有較小的基準(zhǔn)直徑，故可已選擇實(shí)心式結(jié)構(gòu)。
帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式：
帶輪寬：
（82）
式中：e為槽間距，取e=15mm
f為第一槽對稱面至端面的距離，取f=10m
z為輪槽數(shù)，由前面設(shè)計(jì)可知道取Z=4
輪轂寬：
（83）
輪轂外直徑：
（84）
帶輪外徑：
（85）
式中為基準(zhǔn)線下槽深，查文獻(xiàn)[11]表8-10得=2.75
輪緣寬：=8mm
基準(zhǔn)線下槽深：=10mm
大帶輪設(shè)計(jì)如下
因?yàn)榛鶞?zhǔn)直徑，故可采用腹板式結(jié)構(gòu)。
帶輪結(jié)構(gòu)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式：
帶輪寬：
（86）
輪轂寬：
（87）
輪轂外直徑：
（88）
帶輪外徑：
（89）
輪緣寬：
基準(zhǔn)線下槽深：
3.3.5 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.齒輪設(shè)計(jì)
在減速器的設(shè)計(jì)中，首先要確定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)。根據(jù)傳動(dòng)比的大小，減速器的選擇定為一級圓柱直齒減速器。因?yàn)槭且话愕墓ぷ鳈C(jī)器選擇7級精度。由文獻(xiàn)[11]表10-1選擇齒輪的材料，小齒輪材料定為并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，小齒輪的材料硬度為，大齒輪材料定為號鋼并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，材料的硬度為，二者硬度值相差，符合材料選擇的標(biāo)準(zhǔn)。
小齒輪的齒數(shù)定為，大齒輪的齒數(shù)定為，則取
壓力角定為。
根據(jù)文獻(xiàn)[11]按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)
由文獻(xiàn)[11]得到公式：
（90）
以此式計(jì)算小齒輪分度圓的直徑。
首先確定公式中的各參數(shù)：確定載荷系數(shù)；小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩；確定齒寬系數(shù)；確定區(qū)域系數(shù)；材料彈性影響系數(shù)。
計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)
端面壓力角[11]：
（91）
端面重合度[11]：
（92）
重合度系數(shù)[11]：
（93）
按照齒面硬度值的大小我們可以分別知道小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別是；。
對應(yīng)力循環(huán)次數(shù)進(jìn)行計(jì)算：
（94）
（95）
從而可以取得接觸疲勞壽命系數(shù)：。
按照失效概率為，安全系數(shù)可以得到：
（96）
（97）
取；中的較小者為該齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力，即
（98）
則可以得到小齒輪分度圓直徑為：
（99）
調(diào)整小齒輪分度圓直徑，需要計(jì)算以下參數(shù)：
計(jì)算圓周速度V：
（100）
計(jì)算齒寬b：
（101）
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH:
有文獻(xiàn)[11]可得使用系數(shù)
根據(jù)速度和7級精度，可以得到動(dòng)載系數(shù)。
從而計(jì)算齒輪的圓周力：
（102）
查閱文獻(xiàn)[11]得到齒間載荷分配系數(shù)：；
可以得到
則實(shí)際的分度圓直徑為：
（103）
計(jì)算齒輪模數(shù)：
（104）
所以模數(shù)取2
對兩個(gè)齒輪進(jìn)行具體的尺寸計(jì)算：
計(jì)算分度圓直徑：
（105）
計(jì)算中心距：
（106）
計(jì)算齒輪寬度b：
（107）
取
對于齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核：
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的公式[11]：
（108）
確定公式中各個(gè)數(shù)值：
計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)
（109）
有齒數(shù)的齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)：；。
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)，其中齒間載荷分配系數(shù)，根據(jù)得。
則載荷系數(shù)：
（110）
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：
高速齒輪和低速齒輪的彎曲疲勞極限分別是，；彎曲疲勞壽命系數(shù)，。取安全系數(shù)S=1.4：
（111）
（112）
進(jìn)行齒輪的強(qiáng)度校核：
（113）
（114）
所以強(qiáng)度滿足要求。
大小齒輪的具體尺寸如下表：
表 1齒輪基本尺寸表
代號名稱
高速級齒輪
低速級齒輪
模數(shù)m
2mm
2mm
齒數(shù)z
21
89
齒寬b
47mm
42mm
分度圓直徑d
42mm
178mm
齒頂高系數(shù)ha
1.0
1.0
頂隙系數(shù)c
0.25
0.25
齒頂高h(yuǎn)a
2mm
2mm
代號名稱
高速級齒輪
低速級齒輪
齒根高h(yuǎn)f
2.5mm
2.5mm
全齒高h(yuǎn)
4.5mm
4.5mm
齒頂圓直徑da
46mm
182mm
齒根圓直徑df
37mm
173mm
2.軸的設(shè)計(jì)
減速器里有兩個(gè)軸，分別是搭載小齒輪的高速軸和搭載大齒輪的低速軸。先進(jìn)行高速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
高速軸上的功率；轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩分別為：
（115）
對于作用在軸上的承載力
已知小齒輪的分度圓直徑為:
則:
（116）
先簡單計(jì)算軸的最小直徑。選擇軸的材料為45號鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，取，得：
（117）
高速軸的最小直徑是與大帶輪配合處的軸的直徑，由于安裝鍵將使軸徑增大，故選取:。
對軸的結(jié)構(gòu)簡圖進(jìn)行設(shè)計(jì)：
圖 7高速軸簡圖
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：
為了使帶輪完成軸向定位標(biāo)準(zhǔn)，軸的12段右端需要軸肩來參與固定帶輪，故取軸23段的直徑；軸的左端通過擋圈進(jìn)行軸向定位，按照軸端直徑的大小取擋圈直徑。因?yàn)榇髱л喌膶挾?，為了保證軸端擋圈能更好的固定大帶輪的軸向定位，故12段的長度應(yīng)比大帶輪的寬度B略短，則定。
為了保證軸的正常工作選擇滾動(dòng)軸承。因?yàn)檩S承只承載徑向力的作用，所以選擇深溝球軸承。根據(jù)實(shí)際工作情況與設(shè)計(jì)要求，同時(shí)因?yàn)椋殚單墨I(xiàn)[12]選擇深溝球軸承6205，其尺寸為，則，設(shè)擋油環(huán)的寬度為15mm，則。軸承使用擋油環(huán)進(jìn)行軸向定位。由文獻(xiàn)[12]上查得6205型軸承所需要的定位軸肩高度，所以定。
因?yàn)楦咚傩↓X輪的直徑較小，所以為了確保齒輪輪體的傳動(dòng)強(qiáng)度足夠滿足工作需求，齒輪和軸必須做成一體，整體稱為齒輪軸。所以
為了保證軸承端蓋方便拆卸與安裝，軸承端蓋的外端面與大帶輪右端面中間需要一定距離，取。
設(shè)齒輪距箱體內(nèi)壁的直線距離為16 mm，考慮到減速器箱體在鑄造的過程中可能出現(xiàn)的誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置后，應(yīng)該與箱體內(nèi)壁相隔一段距離s，取，則
至此，已基本完成了高速軸的各段直徑和長度的計(jì)算確定。
對于高速軸需要進(jìn)行受力分析與強(qiáng)度校核。
根據(jù)6205型軸承查文獻(xiàn)[12]得T = 15 mm
帶輪中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離
齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離
齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離
V帶壓軸力
計(jì)算軸的支反力：
水平面支反力（見圖b）：
（118）
垂直面支反力（見圖d）：
（119）
計(jì)算軸的彎矩，并做彎矩圖：
截面C處的水平彎矩：
（120）
截面A處的垂直彎矩：
（121）
截面C處的垂直彎矩：
（122）
分別制作水平面的彎矩圖（圖c）和垂直面的彎矩圖（圖e）。
截面C處的合成彎矩：
（123）
作合成彎矩圖（圖f）。
作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。
按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度：
通常只針對軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（危險(xiǎn)截面C）的進(jìn)行強(qiáng)度的校核。必要時(shí)也會(huì)對其他截面的強(qiáng)度進(jìn)行校核。取，則有：
（124）
故設(shè)計(jì)的軸的強(qiáng)度足夠，且能很好的滿足工作情況與使用要求，軸的彎扭受力圖如下：
圖 8彎矩扭矩圖
高速軸設(shè)計(jì)完成，再對搭載大齒輪的低速軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
計(jì)算低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
（125）
計(jì)算作用在軸上的力，已知大齒輪的分度圓直徑是d2 = 178 mm
則:
（126）
初步確定軸的最小直徑。確定低速軸的材料為45號鋼，并對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，則 A0 = 112，于是可以得到：
（127）
低速軸的最小直徑是需要安裝聯(lián)軸器處的軸的直徑，為了保證所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑可以順利配合，則先選取聯(lián)軸器的型號。
聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為，查文獻(xiàn)[12]，同時(shí)考慮到轉(zhuǎn)矩大小基本不發(fā)生改變，所以取，
則:
（128）
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)該小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的要求，查文獻(xiàn)[12]，選擇型號聯(lián)軸器。與低速軸配合的半聯(lián)軸器的孔徑為25 mm故取，半聯(lián)軸器與低速軸配合的其孔長度為44 mm。
低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如下
圖 9低速軸簡圖
根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度。
為了保證聯(lián)軸器的軸向定位標(biāo)準(zhǔn)，12軸段右端應(yīng)該設(shè)計(jì)出一軸肩，故取軸23段的直徑；軸23段的左端用擋圈進(jìn)行軸向定位，按軸端的直徑得擋圈的直徑。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈能更好的固定聯(lián)軸器，所以軸12段的長度應(yīng)該比L略短一部分，現(xiàn)取。
為了使低速軸正常轉(zhuǎn)動(dòng)，需要先確定滾動(dòng)軸承的型號。因?yàn)檩S承主要承受的載荷是徑向力，所以選擇深溝球軸承。根據(jù)實(shí)際使用情況與設(shè)計(jì)要求，并依據(jù)軸23段的直徑，所以文獻(xiàn)[12]選取深溝球軸承6207型，其尺寸為，故，設(shè)擋油環(huán)的寬度為15，則。由手冊上知道6207型軸承的定位軸肩高度，因此，取。
因?yàn)榕c齒輪配合處的軸段的是45段，所以45段軸的直徑與齒輪的孔徑相同；齒輪的左端與左軸承的中間使用擋油環(huán)進(jìn)行定位。已知大齒輪輪轂的寬度為，為了確保擋油環(huán)的端面可以穩(wěn)定的壓緊齒輪，此軸段的長度應(yīng)該稍微短于輪轂寬度，故取。
軸承端蓋需要便于安裝與拆卸，則保證軸承端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面要有一定距離，所以。
設(shè)大齒輪的端面到箱體內(nèi)壁的距離為16 mm，考慮到箱體在鑄造過程中產(chǎn)生的精度誤差，在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)考慮到距箱體內(nèi)壁需要有一段距離s，取，已知滾動(dòng)軸承的寬度，則
已基本完成了了低速軸的各段直徑和長度的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
對低速軸進(jìn)行受力分析和校核
首先作軸的計(jì)算簡圖（見圖a）:
根據(jù)6207型軸承查文獻(xiàn)[12]得T = 17 mm
第一段軸中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離
齒寬中點(diǎn)距左支點(diǎn)距離
齒寬中點(diǎn)距右支點(diǎn)距離
再計(jì)算軸的支反力：
水平面支反力（見圖b）：
（129）
垂直面支反力（見圖d）：
（130）
計(jì)算軸的彎矩，并做彎矩圖：
截面C處的水平彎矩：
（131）
截面C處的垂直彎矩：
（132）
根據(jù)前面的計(jì)算分別作低速軸的水平面彎矩圖（圖c）與垂直面彎矩圖（圖e）。
截面C處的合成彎矩：
（133）
由前面的數(shù)據(jù)作合成彎矩圖（圖f）；作轉(zhuǎn)矩圖（圖g）。
按彎扭組合強(qiáng)度條件校核軸的強(qiáng)度：
通常情況下只會(huì)對軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度進(jìn)行校核。如果必要時(shí)也會(huì)對其他的危險(xiǎn)截面進(jìn)行強(qiáng)度的校核。根據(jù)文獻(xiàn)[11]公式（14-4），取，則有：
（134）
因此設(shè)計(jì)的低速軸有足夠的強(qiáng)度來滿足正常使用，并有大量的額外使用強(qiáng)度。軸的彎扭受力圖如下：
圖 10彎矩扭矩圖
3.軸承校核
首先對高速軸處軸承的校核，根據(jù)文獻(xiàn)[11]得到預(yù)計(jì)壽命：
初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P:因?yàn)樵撦S承只承受徑向力的作用，有文獻(xiàn)[11]表12-5查得軸承的徑向動(dòng)載荷系數(shù)X和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y分別為：X = 1，Y = 0。所以:
（135）
求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為:
（136）
選擇:6205軸承，Cr = 14 KN，由文獻(xiàn)[11]有：
（137）
所以軸承預(yù)期壽命足夠。
再對低速軸處軸承的校核，根據(jù)文獻(xiàn)[11]得到預(yù)計(jì)壽命：
初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P；因?yàn)榇溯S承只需要承受徑向載荷的作用，所以徑向動(dòng)載荷系數(shù)X和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y分別為：所以:
（138）
計(jì)算軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為:
（139）
選擇:6207軸承，Cr = 25.5 KN，根據(jù)文獻(xiàn)[11]有：
（140）
所以軸承預(yù)期壽命足夠。
4.選擇聯(lián)軸器
公稱轉(zhuǎn)矩：
（141）
由文獻(xiàn)[11]查得，故得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為：
（142）
選用型聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為，許用最大轉(zhuǎn)速為，軸孔的直徑為25 mm，軸孔的長度為44 mm。
（143）
聯(lián)軸器滿足要求，故合用。
3.4 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的各部分箱體設(shè)計(jì)
3.4.1 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的減速器箱體設(shè)計(jì)
對于減速的箱體數(shù)據(jù)，通過參考文獻(xiàn)[12]可以得到具體的算法。根據(jù)減速器內(nèi)部零件的大小，對減速器的箱體尺寸進(jìn)行計(jì)算。
表 2減速器箱體尺寸數(shù)據(jù)
名稱
符號
公式與計(jì)算
結(jié)果取值
箱座壁厚
0.025a+3=0.025×110+3=3.8
取8mm
箱蓋壁厚
0.02a+3=0.02×110+3=3.2
取8mm
箱蓋凸緣厚度
b1
1.5δ1=1.5×8=12
取12mm
箱座凸緣厚度
b
1.5δ=1.5×8=12
取12mm
箱座底凸緣厚度
b2
2.5δ=2.5×8=20
取20mm
地腳螺釘直徑
df
0.036a+12=0.036×110+12=16
取M16
地腳螺釘數(shù)目
n
a≤250時(shí)，取n=4
取4
軸承旁連接螺栓直徑
d1
0.75df=0.75×16=12
取M12
蓋與座連接螺栓直徑
d2
(0.5-0.6)df=(0.5-0.6)×16=8-9.6
取M8
連接螺栓d2的間距
l
150-200
取150
軸承端蓋螺釘直徑
d3
(0.4-0.5)df=(0.4-0.5)×16=6.4-8
取M8
視孔蓋螺釘直徑
d4
(0.3-0.4)df=(0.3-0.4)×16=4.8-6.4
取M5
定位銷直徑
d
(0.7-0.8)d2=(0.7-0.8)×8=5.6-6.4
取6mm
df、d1、d2至外箱壁距離
C1
根據(jù)螺栓直徑查閱文獻(xiàn)[12]
取22、18、14
df、d1、d2至凸緣邊緣距離
C2
根據(jù)螺栓直徑查閱文獻(xiàn)[12]
取20、16、12
名稱
符號
公式與計(jì)算
結(jié)果取值
軸承旁凸臺(tái)半徑
R1
=16
取16
凸臺(tái)高度
h
根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)
外箱壁至軸承座端面距離
L1
C1+C2+(5-10)=18+16+(5-10)
取39
大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離
Δ1
＞1.2δ=1.2×8=9.6
取12
齒輪端面與內(nèi)箱壁距離
Δ
＞δ=8
取16
箱蓋、箱座肋厚
m1、m
≈0.85δ=0.85×8=6.8
取7
3.4.2 CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置的輸送部分箱體設(shè)計(jì)
鏈傳動(dòng)的軸承座的選擇是根據(jù)前面所選擇的軸承，選擇SN205型軸承座，
進(jìn)屑口法蘭的尺寸：需要16顆螺栓螺栓直徑
機(jī)頭尺寸：
機(jī)尾設(shè)計(jì)：
第一層
第二層
總體尺寸
在箱體的第二層安裝永磁石。
4 總結(jié)與審核
4.1 標(biāo)準(zhǔn)化審查報(bào)告
CK6140數(shù)控車床的自動(dòng)排屑裝置的設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成，根據(jù)相關(guān)的規(guī)定，對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查，結(jié)果如下：
（1）設(shè)計(jì)圖紙和文件
圖紙和文件所用的編號原則符合以下標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定：
GB/T 17710—1999數(shù)據(jù)處理校驗(yàn)系統(tǒng)；
JB/T 5054.8—1991產(chǎn)品圖樣涉及文件和通用借用件管理辦法；
JB/T 5054.4—2000c產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件編號原則；
JB/T 8823—1998機(jī)械工業(yè)企業(yè)計(jì)算輔助管理信息分類編碼導(dǎo)則；
（2）產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件符合以下標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定：
GB/T 10609.1—1989技術(shù)制圖標(biāo)題欄；
GB/T 10609.2—1989技術(shù)制圖明細(xì)欄；
GB/T 14689—1993技術(shù)制圖圖紙幅面和格式；
GB/T 17825.2—1999技術(shù)制圖比例；
GB/T 17825.10—1999 CAD文件管理基本格式；
GB/T 17825.10—1999 CAD文件管理基本格式；
JB/T 5054.6—2000產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件編號原則；
JB/T 5054.6—2000產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件更改辦法。
4.2 總結(jié)
本設(shè)計(jì)通過對各文獻(xiàn)調(diào)查與市場的研究，設(shè)計(jì)出了一款混合型的磁式刮板自動(dòng)排屑裝置，相對于單一類型的自動(dòng)排屑裝置，該裝置擁有兩種分離切屑的裝置，所以它有著更強(qiáng)的分離能力，從而更好的加快工業(yè)生產(chǎn)的速度。并且還具有工作穩(wěn)定，人力消耗少，維修簡單等優(yōu)點(diǎn)。
該設(shè)計(jì)完成了對CK6140數(shù)控車床自動(dòng)排屑裝置整體裝置系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與類型的選擇，完成了輸送裝置中鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與鏈傳動(dòng)中鏈輪和鏈輪軸的強(qiáng)度校核，使其可以滿足工作需要；完成了分離裝置中刮板與磁性材料的設(shè)計(jì)計(jì)算；在傳動(dòng)系統(tǒng)部分，完成了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇，對傳動(dòng)比進(jìn)行了合理的分配，完成了帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與帶輪的強(qiáng)度校核，完成了減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算與齒輪和齒輪軸的強(qiáng)度校核；還完成了輸送裝置箱體與減速器箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算。
本設(shè)計(jì)中，CK6140數(shù)控排屑裝置的總體尺寸可以承載最大150kg的切屑，運(yùn)送速度最高可以達(dá)到12m/min。可以穩(wěn)定分離切屑與切削液。
本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的自動(dòng)排屑裝置是一種混合型排屑裝置，融合了刮板式與磁式兩種排屑裝置的特點(diǎn)，擁有了更好的處理切屑的能力。刮板與磁性材料的運(yùn)用使切削液與切屑的分離變得更加方便。從而更好的加快日常生產(chǎn)中的加工速度。此次設(shè)計(jì)的自動(dòng)排屑裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易維修，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]. 王云平,劉永財(cái),趙金鵬.基于數(shù)控機(jī)床自動(dòng)排屑過濾系統(tǒng)的技術(shù)研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2020(05):136-139.
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[3]. 王林焱,孫冠琳,李成才,王芬,趙敬.一種用于機(jī)床排屑機(jī)的濾框的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2017(16):59-60.
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[6]. 覃莉莉.機(jī)械加工車間排屑方式探析[J].輕工科技,2014,30(01):48-49.
[7]. 紀(jì)琳.德
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