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床身上最大回轉直徑400MM數(shù)控車床總體設計及六角回轉刀架設計
目 錄
1 總體方案 3
1.1 數(shù)控車床的現(xiàn)狀和發(fā)展 4
1.2 數(shù)控車床數(shù)控臥式車床的總體方案論證與擬定 4
1.2.1 數(shù)控車床 4
1.2.2 數(shù)控車床數(shù)控臥式車床的擬定 5
2 機械部分設計計算說明 7
2.1 主運動部分計算 7
2.1.1 參數(shù)的確定 7
2.1.2 傳動設計 8
2.1.3 轉速圖的擬定 11
2.1.4 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 15
2.1.5 傳動件的估算和驗算 23
2.1.6 展開圖設計 40
2.2進給運動設計 57
2.2.1 滾珠絲桿副的選擇 57
2.2.2驅(qū)動電機的選用 62
2.3控制系統(tǒng)設計 66
2.3.1繪制控制系統(tǒng)結構框圖 66
2.3.2.選擇中央處理單元（CPU）的類型 66
2.3.3存儲器擴展電路設計 67
3 數(shù)控車床的六角回轉刀架的設計原理和依據(jù) 74
3.1數(shù)控車床的六角回轉刀架的換刀工程 74
3.2數(shù)控車床的六角回轉刀架的設計要求 75
3.3數(shù)控車床的六角回轉刀架的機構設計中的幾個主要問題 75
3.4本章小結 76
4 數(shù)控車床的六角回轉刀架的機構設計 77
4.1數(shù)控車床的六角回轉刀架的分度機構結構設計 77
4.1.1分度機構結構設計的總思路 77
4.1.2分度機構的刀架主軸設計 77
4.1.3主活塞的設計 79
4.1.4端齒盤離合器的設計 84
4.1.5分度活塞的設計 92
4.2精定位機構——活動插銷機構設計 93
4.2.1定位原理、設計思路 93
4.2.2材料選擇 94
4.2.3活動插銷機構的結構設計 94
4.2.4插銷機構的公差帶設計
4.2.5對插銷軸進行校核
4.2.6校核結論
4.3 刀夾襯套的設計簡述
參考文獻
摘 要
數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（Numbercal control，簡稱NC）機床。它是基于數(shù)字控制的，采用了數(shù)控技術，是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床。它是由主機，CNC，驅(qū)動裝置，數(shù)控機床的輔助裝置，編程機及其他一些附屬設備所組成。
本次設計課題是數(shù)控車床數(shù)控臥室車床，CK是數(shù)控車床，61是臥式車床，40是床身上最大工件回轉直徑為400mm。
本文主要研究數(shù)控車床的六角回轉刀架的機構結構和動作原理。六角回轉刀架主要分為分度機構、液壓機構、精定位機構三大機構。分度機構負責刀架的主要動作，精定位機構決定了刀架重復定位的精度。本文拼提出一套可行的設計方案，并就分度機構和精定位機構進行詳細的研究和設計。其中分度機構的核心設計方案采用端齒盤離合器，精定位機構的核心設計方案采用插銷機構。最終,完成了數(shù)控車床的六角回轉刀架的機構設計。
關鍵詞：數(shù)控；車床；六角回轉刀架；機構；設計
1 題目 1、床身上最大回轉 直徑 400控車床總體設計及四方回轉刀架設計 2、床身上最大回轉 直徑 500控車床總體設計及四方回轉刀架設計 3、床身上最大回轉 直徑 400控車床總體設計及六角回轉刀架設計 4，床身上最大回轉 直徑 500控車床總體設計及六角回轉刀架設計 一． 主要設計參數(shù)及技術指標 1、主要技術參數(shù) ： 床身最大工件回轉直徑 (主參數(shù) ) 400320 500 大 工件長度（第二主參數(shù)， 10007001500 最大加工長度 / 900650 1400 、主傳動采用交、直流調(diào)速電動機，調(diào)速范圍： 10/1400r· 0/800r· 20/1250r· 可無級調(diào)速。 3、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )為微機控制，采用步進電機或直流伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠傳動， X 軸 (橫向 )脈沖當量 沖， Z 軸 (縱向 )脈沖當量 沖。 4、刀架采用四方回轉刀架、六角回轉刀架 6、定位精度： 、重復定位精度：± 、實現(xiàn)功能：車削外圓、端面、內(nèi)圓、圓弧、圓錐及螺紋加工 9、操作要求：起動、點動、單步運行、自動循環(huán)、暫停、停止 2 10、 工件材料：鋼、鑄鐵 11、 刀具材料：高速鋼、硬質(zhì)合金 二． 畢業(yè)設計內(nèi)容及工作量 (一 )設計說明書 1、數(shù)控機床發(fā)展概述 ① 數(shù)控機床及其特點。 ② 數(shù)控機床的工藝范圍及加工精度。 ③ 數(shù)控機床的經(jīng)濟分析。 ④ 數(shù)控機床的發(fā)展趨向 。 2、數(shù)控機床總體方案的制訂及比較 3、確定切削用量及選擇刀具 4、傳動系統(tǒng)圖的設計計算 5、 主軸箱裝配圖 的設計計算 6、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )機械 裝配 圖的設計計算 7、 床鞍、刀架裝配圖的設計 計算 8、 主軸箱（進給變速箱、床身、主軸、主軸箱齒輪、絲杠、開合螺母）的零件圖 的設計計算 9、機床硬件電路圖的設計 （二）、圖紙部分 1、機床尺寸聯(lián)系圖 張 2、機床傳動系統(tǒng)圖 張 3 3、主要部件裝配 圖 張 4、機床硬件電路圖 張 四． 畢業(yè)設計的基本要求： 能按時獨立完成畢業(yè)設計規(guī)定的全部內(nèi)容，方案選擇正確，論據(jù)充分，對設計中的主要問題分析深入，解決合理，有獨立見解，能很好運用所學理論和提供的資料解決設計中的問題，能獨立查閱和正確引用中外文參考資料，說明書文字通順、清楚、選用數(shù)據(jù)論證合理、計算準確，圖面整潔。 五、 進程安排 序號 主 要 任 務 預定完成 日期 時間 備注 1 查閱文獻，收集資料 1 周 2 工廠調(diào)研、參觀 1 周 3 機床總體方案圖 4 機床傳動 系統(tǒng)圖 5 主軸箱裝配圖 2 周 5 進給系統(tǒng)裝配 圖 2 周 5 尾座、刀架裝配圖 2 周 6 機床硬件電路圖 1 周 7 設計說明書 1 周 六、主要參考文獻 《經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設計》張新義主編 機械工業(yè)出版社 4 《新編機床數(shù)控技術》 任玉田主編 北京理工大學出版社 《機床設計圖冊》 上海紡織工學院等主編 上?？茖W技術出版社 《機械設計手冊》 成大先主編 化學工業(yè)出版社 數(shù)控車床總體設計及六角回轉刀架設計 摘 要 數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（ 稱 床。它是基于數(shù)字控制的，采用了數(shù)控技術，是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床。它是由主機， 動裝置，數(shù)控機床的輔助裝置，編程機及其他一些附屬設備所組成。 本次設計課題是 數(shù)控車床 數(shù)控臥室車床， 數(shù)控車床， 61 是臥式車床， 40 是床身上最大工件回轉直徑為 400 本文主要研究數(shù)控車床的六角回轉刀架的機構結構和動作原理。六角回轉刀架主要分為分度機構、液壓機構、精定位機構三大機構。分度機構 負責刀架的主要動作，精定位機構決定了刀架重復定位的精度。本文拼提出一套可行的設計方案，并就分度機構和精定位機構進行詳細的研究和設計。其中分度機構的核心設計方案采用端齒盤離合器，精定位機構的核心設計方案采用插銷機構。最終 ,完成了數(shù)控車床的六角回轉刀架的機構設計。 關鍵詞： 數(shù)控；車床；六角回轉刀架；機構；設計 he is C) It is on is It is by is is CK is 61 is 40 is on 00of a of is it is of of is of a on of of 錄 1 總體方案 22222222222222222222222222222222 2222222222222222 3 控車床 的現(xiàn)狀和發(fā)展 22222222222222222222222222222222 222 3 控車床 數(shù)控臥式車床的總體方案論證與擬定 2222222222222222222 4 控車床 22222222222222222222222222222222 22222222 4 控車床 數(shù)控臥式車床的擬定 22222222222222222222222222 4 2 機械部分設計計算說明 22222222222222222222222222222222 2222222 6 運動部分計算 22222222222222222222222222222222 22222222 6 參數(shù)的確定 22222222222222222222222222222222 222222 6 傳動設計 22222222222222222222222222222222 2222222 7 速圖的擬定 22222222222222222222222222222222 2222 10 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 22222222222222222222222222 14 動件的估算和驗算 22222222222222222222222222222222 22 開圖設計 22222222222222222222222222222222 222222 39 22222222222222222222222222222222 222222222 56 珠絲桿副的選擇 22222222222222222222222222222222 2 56 22222222222222222222222222222222 222 61 22222222222222222222222222222222 222222222 65 22222222222222222222222222222222 2 65 類型 22222222222222222222222222 65 22222222222222222222222222222222 222 66 3 數(shù)控車床的六角回轉刀架的設計原理和依據(jù) 22222222222222 73 222222222222222 73 222222222222222 74 構設計中的幾個主要問題 2222222 74 222222222222222222222222222 75 4 數(shù)控車床的六角回轉刀架的機構設計 22222222222222222 76 22222222222 76 222222222222222222 76 2222222222222222222 76 222222222222222222222222 78 222222222222222222222 82 22222222222222222222222 91 — 活動插銷機構設計 2222222222222222 92 計思路 222222222222222222222 92 22222222222222222222222222 93 2222222222222222222 93 22222222222222222222 94 2222222222222222222222 95 2222222222222222222222222222 96 夾襯套的設計簡述 222222222222222222222222 97 參考文獻 2222222222222222222222222222222 99 1 總體方案 控車床 的現(xiàn)狀和發(fā)展 自第一臺數(shù)控機床在美國問世至今的半個世紀內(nèi)，機床數(shù)控技術的發(fā)展迅速，經(jīng)歷了六代兩 個階段的發(fā)展過程。其中，第一個階段為 段；第二個階段為 段，從 1974 年微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng)，即為第五代數(shù)空系統(tǒng)。在近 20 多年內(nèi)，在生產(chǎn)中，實際使用的數(shù)控系統(tǒng)大多是這第五代數(shù)控系統(tǒng)，其性能和可靠性隨著技術的發(fā)展得到了根本性的提高。從 20 世紀 90 年代開始，微電子技術和計算機技術的發(fā)展突飛猛進， 機的發(fā)展尤為突出，無論是軟硬件還是外器件的進展日新月異，計算機所采用的芯片集成化越來越高，功能越來越強，而成本卻越來越低，原來在大，中型機上才能實現(xiàn)的功能現(xiàn)在在微型機上就可以實現(xiàn)。在美國首先推出了基于 機的數(shù)控系統(tǒng)，即 統(tǒng)，它被劃入為所謂的第六代數(shù)控系統(tǒng)。 下面從數(shù)控系統(tǒng)的性能、功能和體系結構三方面討論機床。 數(shù)控技術的發(fā)展趨勢： （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 5） （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 控車床 數(shù)控臥式車床的總體方案論證與擬定 控車床 數(shù)控車床又稱數(shù)字控制（ 稱 床，它是 20 世紀 50 年代初發(fā)展起來的一種自動控制機床，而數(shù)控車床四其中的一類使用性很強的機床形式。數(shù)控車床是基于數(shù)字控制的，它與普通車床不同的是，數(shù)控車床的主機結構上具有以下特點： （ 1） 此，數(shù)控機床的機械傳動結構得到了簡化。 （ 2） 控車床機械結構，具有較高的動態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性 ，熱變形較小。 （ 3） 滾動絲桿副，直線滾動導軌高， 置這是數(shù)控車床的核心，用于實現(xiàn)輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲，數(shù)據(jù)的變換，插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 控車床 數(shù)控臥式車床的擬定 控臥式車床具有定位，縱向和橫向的直線插補功能，還能要求暫停，進行循環(huán)加工等，因此，數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。 控臥式車床屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床，在保證一定加工精度的前提下，應簡化結構、降低成本，因此，進給伺服系統(tǒng)應采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。 運動部分 z=18 級，即傳動方案的選擇采用有級變速最高轉速是 2000r/低轉速是 40r/? 。 機控制系統(tǒng)中除了 ，還包括擴展程序存儲器，擴展數(shù)據(jù)存儲器， I/O 接口電路，包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進電機驅(qū)動電路。此外，系統(tǒng)中還應該包括脈沖發(fā)生電路和其他輔助電路。 們由步進電機，齒 輪副，絲桿螺母副組成，它的傳動比應滿足機床所要求的。 用摩擦小，傳動效率的滾珠絲桿螺母副，并應有預緊機構，以提高傳動剛度和消除間隙。齒輪副也應有消除齒側間隙的機構。 于工作臺實現(xiàn)精確和微量移動，且潤滑方法簡單。 （附注：伺服系統(tǒng)總體方案框圖 圖 服系統(tǒng)總體方案框圖 2 機械部分設計計算說明 運動部分計算 參數(shù)的確定 一 況和特點 1. 1、主要技術參數(shù)： 2. 床身最大工件回轉直徑 (主參數(shù) ) 400. 最大工件長度（第二主參數(shù)， 10004. 最大加工長度 / 900. 2、主傳動采用交、直流調(diào)速電動機，調(diào)速范圍： 10/1400r2 0/800r2 20/1250r2 可無級調(diào)速。 6. 3、 橫向 )、 縱向 )為微機控制，采用步進電機或直流伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠傳動， X 軸 (橫向 )脈沖當量 沖， Z 軸 (縱向 )沖。 7. 4、刀架采用六角回轉刀架 8. 6、定位精度： . 7、重復定位精度：± 現(xiàn)功能：車削外圓、端面、內(nèi)圓、圓弧、圓錐及螺紋加工 作要求：起動、點動、單步運行、自動循環(huán)、暫停、停止 件材料：鋼、鑄鐵 具材料：高速鋼、硬質(zhì)合金 二 1. 極限切削速度 據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類 ﹑工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考值如《機床主軸變速箱設計指導書》。然而，根據(jù)本次設計 的需要選取的值如下： 取 00m/ 0m/ 2. 主軸的極限轉速 計算車床主軸的極限轉速時的加工直徑，按經(jīng)驗分別?。?D。由于 D=400主軸極限轉速應為： m a 0 u D?r/??????????? 2000r/ m 0 ~ 0 u D?r/??????????? 40r/ 由于轉速范圍 R = 2000 / ??????????? 50 ； 因為級數(shù) Z=18級 。 現(xiàn)以 Φ = =入 R= 1z?Ф 得 R=50和 355 ，因此取 Φ = 各級轉速數(shù)列可直接從標準數(shù)列表中查出。標準數(shù)列表給出了以 Φ =～10000 的數(shù)值，因 Φ = 從表中找到 000r/可以每隔 3 個數(shù)值取一個數(shù)，得： 2000， 1600， 1250， 1000， 800， 630， 500， 400， 315， 250， 200， 160，125， 100， 80， 63， 50， 40。 3. 主軸轉速級數(shù) 已知 : n= ： z= a b 2 x 3 18= 1 2 93 x 3 x 2 4. 主電機功率 — 動力參數(shù)的確定 合理地確定電機功率 N，使用的功率實際情況既能充分的發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。 目前，確定機床電機功率的常用方法很多，而本次設計中采用的是：估算法，它是一種按典型加工條件（工藝種類 、 加工材料 、 刀具 、 切削用量）進行估算。根據(jù)此方法，中型車床典型重切削條件下的用量： 根據(jù)設計書表中推薦的數(shù)值： 取 P= 傳動設計 一 構網(wǎng)的選擇 結構式 、 結構網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復雜的傳動并想由此導出實際的方案，就并非十分有效，可考慮到本次設計的需要可以參考一下這個方案。 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目 級數(shù)為 Z 的傳動系統(tǒng)有若干個順序的傳動組組成，各傳動組分別有 個傳動副。即 Z=2 ??????????? 動副數(shù)由于結構的限制以 2或 3為合適，即變速級數(shù) 和 3的因子 : Z=23 ???????????? 以有幾種方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已經(jīng)選定了的和本次設計所須的正確的方案列出，具體的內(nèi)容如下： 傳動齒輪數(shù)目 2x（ 3+3+2） +2=21 個 軸向尺寸 19b 傳動軸數(shù)目 6根 操縱機構 簡單，兩個三聯(lián)滑移齒輪，一個雙聯(lián)滑移齒輪 圖 的傳動系統(tǒng) 二 18級轉速傳動系統(tǒng)的傳動組，可以安排成： 32 3擇傳動組安排方式時，要考慮到機床主軸變速箱的具體結構 、 裝置和性能。在Ⅰ軸上摩擦離合器時，應減小軸向尺寸，第一傳動組的傳動副不能多，以 2 為宜，本次設計中就是采用的 2，一對是傳向正傳 運動的，另一個是傳向反向運動的。 主軸對加工精度 、 表面粗糙度的影響大，因此主軸上齒輪少些為好，最后一個傳動組的傳動副選用 2，或者用一個定比傳動副。 三 對于 18級的傳動可以有三種方案，準確的說應該不只有這三個方案，可為了使結構和其他方面不復雜，同時為了滿足設計的需要，選擇的設計方案是： 18=3［ 1］ 3［ 3］ 2［ 9］ 傳動方案的擴大順序與傳動順序可以一致也可以不一致，在此設計中，擴大順序和傳動順序就是一致的。這種擴大順序和傳動順序一致，稱為順序擴大傳動。 四 齒輪傳動副最小傳動比 14，最大傳動比 2，決定了一個傳動組的最大變速范圍 8 因此，要按照參考書中所給出的表，淘汰傳動組變速范圍超過極限值的所有傳動方案。 極限傳動比及指數(shù) x， ,x 值為： 極限傳動比指數(shù) x： x￠=146 x’ 值； x’￠ =2 3 （ x+x’ ）值： ￠ =8 9 五 . 最后擴大傳動組的選擇 正常連續(xù)的順序擴大的傳動（串聯(lián)式）的傳動結構式為： Z=1］ 即是： Z=18=3［ 1］ 3［ 3］ 2［ 9］ 速圖的擬定 運動參數(shù)確定以后，主軸各級轉速就已知，切削耗能確定了電機功率。在此基礎上，選擇電機型號，確定各中間傳動軸的轉速，這樣就擬定主運動的轉圖，使主運動逐步具體化。 一 . 主電機的選定 中型機床上，一般都采用三相交流異步電機為動力源，可以在系列中選用。在選擇電機型號時，應按以下步驟進行： 1. 電機功率 N： 根據(jù)機床切削能力的要求確定電機功率。但電機產(chǎn)品的功率已經(jīng)標準化，因此，按要求應選取相近的標準值。 N=步電機的轉速有： 3000、 1500、 1000、 750r/在此處選擇的是： 500r/ 這個選擇是根據(jù)電機的轉速與主軸最高轉速 的轉速相近或相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動。 根據(jù)本次設計機床的需要，所選用的是：雙速電機 根據(jù)電機不同的安裝和使用的需要，有四種不同的外形結構，用的最多的有底座式和發(fā)蘭式兩種。本次設計 的機床所需選用的是外行安裝尺寸之一。具體的安裝圖可由手冊查到。 根據(jù)常用電機所提供的資料，選用： 動機 Ⅰ軸從電機得到運動，經(jīng)傳動系統(tǒng)化成主軸各級轉速。電機轉速和主軸最高轉速應相接近。顯然，從傳動件在高速運轉下恒功率工作時所受扭矩最小來考慮，Ⅰ軸轉速不宜將電機轉速下降得太低。 但如果Ⅰ軸上裝有摩擦離合器一類部件時，高速下摩擦損耗、發(fā)熱都將成為突出矛盾，因此，Ⅰ軸轉速不宜太高。 Ⅰ軸裝有離合器的 一些機床的電機、主軸、Ⅰ軸轉速數(shù)據(jù)： 參考這些數(shù)據(jù)，可見，車床Ⅰ軸轉速一般取 700～ 1000r/外，也要注意到電機與Ⅰ軸間的傳動方式，如用帶傳動時，降速比不宜太大，否則Ⅰ軸上帶輪太大，和主軸尾端可能干涉。因此，本次設計選用： 60r/ 對于中間傳動軸的轉速的考慮原則是：妥善解決結構尺寸大小與噪音、震動等性能要求之間的矛盾。 中間傳動軸的轉速較高時（如采用先升后降的傳動），中間轉動軸和齒輪承受扭矩小，可以使用軸徑和齒 輪模數(shù)小寫： d∝ 4M 、 m∝ 3M ，從而可以使用結構緊湊。但是，這將引起空載功率 N 空 和噪音 般機床容許噪音應小于 85大： N 空 = ? 01 6) ????????? 中： 支承滾動或滑動軸承 C=支承滾動軸承 C=10； d 主 — 主軸前后軸頸的平均直徑（ ∑ n— 主軸轉速（ r/ ? ? ? ?? ?? ? ??? ? 主主ta o ?????? a— 所有中間傳動齒輪的分度圓直徑的平均值 （ 主 — 主軸上齒輪的分度圓的平均值 β 據(jù)機床類型及制造水平選取。我國中型車床、銑床 床 K=54，銑床 K= 從上訴經(jīng)驗公式可知：主軸轉速 n 主 和中間傳動 軸的轉速和∑ 定中間傳動軸的轉速時，應結合實際情況作相應修正： 般主軸轉速較低，中間軸的轉速適當取高一些，對減小結構尺寸的效果較明顯。 間軸轉速宜取低一些。 u∠ 8m/s（可用 7級精度齒輪）。在此條件下，可適當選用較高的中間軸轉速。 四 機床主傳動系統(tǒng)中，齒輪副的極限傳動比： 1. 升速傳動中，最大傳動比 2。過大，容易引起震動和噪音。 小傳動比 1/4。過小 ，則使主動齒輪與被動齒輪的直徑相差太大，將導致結構龐大。 圖 運動的轉速圖 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)擬定的轉速圖上的各傳動比，就可以確定帶輪直徑和齒輪的齒數(shù)。 一 . 帶輪直徑確定的方法、步驟 一般機床上的都采用三角帶。 根據(jù)電機轉速和功率查圖即可確定型號（詳情見〈〈機床主軸變速箱設計指導〉〉 4）。但圖中的解并非只有一種，應使傳動帶數(shù)為 3～ 5根為宜。 本次設計中所選的帶輪型號和帶輪的根數(shù)如下： 選取 3根 D 小 ） 各種型號膠帶推薦了最小帶輪直徑，直接查表即可確定。 根據(jù)皮帶的型號，從教科書〈〈機械設計基礎教程〉〉 查表可?。? 40 大 根據(jù)要求的傳動比 大。 當帶輪為降速時： ? ?????? 11大三角膠帶的滑動率ε =2%。 三角傳動中，在保證最小包角大于 120度的條件下，傳動比可取 1/7 ≤ u≤ 3。對中型通用機床，一般取 1～ 因此， D 大 ≤ 343查表取： D 大 =212 用計算法或查表法確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡單。根據(jù)要求的傳動比 u 和初步定出的傳動齒輪副齒數(shù)和 表即可求 出小齒輪齒數(shù)。 在本次設計中采用的就是常用傳動比的適用齒數(shù)（小齒輪）表就見教科書〈〈機床簡明設計手冊〉〉。 不過在表中選取的時候應注意以下幾個問題： 1. 不產(chǎn)生根切。一般去 18～ 20。 2. 保證強度和防止熱處理變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚δ≥ 2般取δ >56.5+體的尺寸可參考圖。 3. 同一傳動組的各對齒輪副的中心距應該相等。若莫數(shù)相同時，則齒數(shù)和亦應相等。但由于傳動比的要求，尤其是在傳動中使用了公用齒輪后，常常滿足比 了上述要求。機床上可用修正齒輪，在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心距使其相等。但修正量不能太大，一般齒數(shù)差不能超過 3～ 4個齒。 4. 防止各種碰撞和干涉 三聯(lián)滑移齒輪的相鄰的齒數(shù)差應大于 4。應避免齒輪和軸之間相撞，出現(xiàn)以上的情況可以采用相應的措施來補救。 5. 在同時滿足以上的條件下齒輪齒數(shù)的確定已經(jīng)可以初步定出，具體的各個齒輪齒數(shù)可以見傳動圖上所標寫的。 6. 確定軸間距： 軸間距是由齒輪齒數(shù)和后面計算并且經(jīng)驗算而確定的模數(shù) 體的計算值如下（模數(shù)和齒輪的齒數(shù)而確定的軸間距必須滿足以上的幾個條件）： Ⅰ軸與Ⅱ軸之間的距離： 取 m=轉速圖而確定 5 5 11 2 7 5 6 0150d ??????????????? 輪 1與 2之間的中心距： 121 21 2 7 5 021 3 8 ???????????? 軸與Ⅲ軸之間的距離： 取 m=轉速圖而確定的傳動比見圖， 38 ????33442 8952 8120d ???????????????? 輪 3與 4之間的中心距： ????????????? Ⅲ軸與Ⅳ軸之間的距離： 取 m=轉速圖而確定的傳動比 ????9910 4119d ??????????????? 齒輪 9與 10之間的中心距： 9 103 2189 1192154?????????????? 軸Ⅴ軸之間的中心距離： 取 m=轉速圖而確定的傳動比 ?? 1 5 1 51 6 1 63 0703 8273d ?????????????? 5 1 64 27 0 2 7 321 7 1 ???????????? 軸到脈沖軸的中心距： 取 m=動比 1i? 19 1920 ???????????????? 9 2 05 21 1 5 1 5 5 ???????????? 軸到反轉軸Ⅵ軸的中心距： 取 m=動比 2 1 2 12 2 2 22 01252 485d ????????????????? 2 1 2 26 21 2 5 8 52105?????????????? 齒頂高 ? ?****10 ,h c ???而 取可 知 ：??????????? 齒頂高和齒跟高只與所取的模數(shù) 可知取 m= ? ? ? ?***1 2 . 5 2 . 51 0 . 2 5 2 . 5 3 . 1 2 5h m m m m mh h c m m m m m? ? ? ?? ? ? ? ? ?取 m= ? ? ? ?***1 3 . 5 3 . 51 0 . 2 5 3 . 5 4 . 3 7 5h m m m m mh h c m m m m m? ? ? ?? ? ? ? ? ?三 主軸轉速在使用上并不要十分準確，轉速稍高或稍低并無太大影響。但標牌上標準數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實際轉速相差太大。 由確定的齒輪齒數(shù)所得的實際轉速與傳動設計理論值難以完全相符合，需要驗算主軸各級轉速，最大誤差不得超過正負 10（ψ %。即 ? ?110 ????? ?理論理論實際或 按公式： Δ n= +6% ????????????? 果超差， 要根據(jù)誤差的正負以及引起誤差的主要環(huán)節(jié)，重新調(diào)整齒數(shù)，使轉速數(shù)列得到改善。 主運動傳動鏈的傳動路線表達式如下： ? ?主軸Ⅴ————Ⅳ————Ⅲ————Ⅱ————Ⅵ————反轉————————————正轉——Ⅰ————電動機??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????78203365493963253454572953334838283434506051212140m i n/傳動路線 所有主軸的詳細的校核如下： 輸入到Ⅱ軸的轉速 m 440 ????????? 1. m i n/i n/???????????? ％ ????? n????????????? . m i n/i n/????????????? ％ ???? n??????????????? . m i n/i n/????????????? ％ ????? n?????????????? . m i n/i n/?????????????? ％ ???? n???????????????? . m i n/i n/????????????? ％ 00 1 0 ????? n?????????????? . m i n/i n/?????? ? ? ? ? ? ? ? ％％ 01 25 1 9 ????? n?? ????????????? . m i n/i n/????????????? ％ ???? n???????????????? . m i n/i n/????????????? ％ 02 00 2 3 ????? n???????????????? . m i n/i n/?????????????? ％ 04 00 4 1 ?????? n??????????????? 0. m i n/i n/????????????? ％ 050 ???? n ????????????????? 1. m i n/i n/???????????? ％ ????? n ??????? ???????? 2. m i n/i n/????????????? ％ 21 001 00 1 1 ????? n ???????????????? 3. m i n/i n/????????????? ％ ???? n ??????????????? 4. m i n/i n/????????????? ％ 01 60 1 6 ????? n???????????????? 5. m i n/i n/????????????? ％ ???? n ???????????????? 6. m i n/i n/???????????? 0040 ???? n???????????????? 7. m i n/i n/??????? ?????? 00630 ???? n?????????????? 8. m i n/i n/????????????? 0080 ???? n????????????????? 主軸上的 18級轉速分別校核后，都合格。 四 計算結果，用規(guī)定符號，以是適當比例方格紙上繪制出轉速圖和主傳動系統(tǒng)圖。 動件的估算和驗算 傳動方案確定后，要進行方案的結構化，確定個零件的實際尺寸和有關布置。為此，常對傳動件的尺寸先進行估算，如傳動軸的直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動器、帶輪的根數(shù)和型號等。在這些尺寸的基礎上，畫出草圖，得出初步結構化的有關布置與尺寸；然后按結構尺寸進行主要零件的驗算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強度等，必要時作結構和方案上的修改，重新驗算，直到滿足要求，最后才能畫正式裝備圖。 對于本次設計，由于是畢業(yè)設計，所以先用手工畫出草圖，經(jīng)自己和指導老師的多次修改后，再用計算機繪出。 一 . 三角帶傳動的計算 三角帶傳動 中，軸間距 A 可以較大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，亦可因而緩和沖擊及隔離震動，使傳動平穩(wěn)。帶傳動結構簡單，但尺寸，機床中多用于電機輸出軸的定比傳動。 1. 選擇三角帶的型號 根據(jù)計算功率 小帶輪 r/圖選擇帶的型號。 計算功率 中 電機的額定功率， 工作情況系數(shù)。 車床的起動載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，二班制工作時，?。?的型號是： B 型號 2. 確定帶輪的計算直徑 ） 1 皮帶輪的直徑越小， 帶的彎曲應力就越大。為提高帶的使用壽命，小帶輪直徑 求大雨許用最小帶輪直徑 各型號帶對應的最小帶輪直徑 40r/） 2 ? ? ? ?? ???? 11111212?????????????? =212r/中 : r/r/ε 一般取 算后應將數(shù)字圓整為整數(shù)。 3） 三角帶速度 u 具體的計算過程如下： 100060 11?? ? = 1 0 0 060 1 4 4 01 4 0? ???????????????? s 對于 O、 A、 B、 5m/s≤ u≤ 25m/s。 而 u=5～ 10m/ 此速度完全符合 B 型皮帶的轉速。 4） 0： 帶輪的中心距，通常根據(jù)機床總體布局初步選定，一般可以在下列范圍內(nèi)選?。? 2）（ 2） ???????? 352（ 2） 704 04 過小，將降低帶的壽命；中心距過大時，會引起帶振動。中型車床電機軸至變速箱帶輪的中心距一般為 750～ 850 5） 0及內(nèi)周長 三角帶的計算長度是通過三角帶截面重心的長度。 ? ? ? ? 22 ????? ? ?????????? ? ? ? ? 4021221214027042 ? ????? ?=整到標準的計算長度 L=2033 查表 000 正值 Y=33 6） u 000?≤ 40 次 /s （則合格） ????????????? 中： u 超限?？杉哟?L（加大 A）或降低 u（減少 解決。 代入數(shù)據(jù)得 2033 ??u???????? ???????????? /s ≤ 40 次 /s 是合格的，不需作出任何修改。 7） 00 ??? ?????????? 020 3370 4 ??? ? = 740 ） 210 1 8 0 5 7 . 3 1 2 0?? ? ? ??????? 果а 1過小，應加大中心距或加張緊裝置。 代入數(shù)值如下： ?????? 21 =180° = 120° 經(jīng)校核合格。 9） z 10i? ???????????? 中： а 1=180°、特定長度、平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率值。 參數(shù)的選擇可以根據(jù)書中的表差?。? 1=w=入數(shù)值得： 10i? 10 ??? 所以，傳動帶根數(shù)選 3 根。 此公式中所有的參數(shù)沒有作特別說明的都是從〈〈機床主軸變速箱設計指導〉〉 二 傳動軸除了應滿足強度要求外，還應滿足剛度要求。強度要求保證軸在反復載荷和扭轉載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此，疲勞強度不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過大的變形。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動和噪聲、發(fā)熱、過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉剛度估算軸的直徑，畫出草圖之后，再根據(jù)受力情況、結構布置和有關尺 寸，驗算彎曲剛度。 傳動軸直徑按扭矩剛度用下列公式估算傳動軸直徑： ? ?d ??????????????? 中： N— 該傳動軸的輸入功率 N= ?????? ????????? d— 電機額定功率； η — 從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積（不計該軸軸承上的效率）。 該傳動軸的計算轉速 r/ 計算轉速 傳動件的計算轉速可以從轉速圖上，按主軸的計算轉速和相應的 傳動關系而確定，而中型車床主軸的計算轉速為： ? ? 13 ??? ????????? ψ ]— 每米長度上允許的扭轉角（ m），可根據(jù)傳動軸的要求選取。 根據(jù)參考書中所給出的公式和本次設計所必須滿足的條件，在傳動過程中所有軸的直徑的估算如下： ） =z/3???????? 125 r/主軸 nj=25 r/ Ⅳ 軸 nj=60 r/ Ⅲ 軸 nj=00 r/ Ⅱ 軸 nj=00 r/ Ⅰ 軸 60 r/ 由 ： ? ?d ?????????? 計算主軸Ⅴ和中間軸的直徑 Ⅴ主軸 4 Ⅳ 軸 0 Ⅲ 軸 0 Ⅱ 軸 0 Ⅰ 軸 0 3. 傳動軸剛度的驗算： 1） 機床主傳動的彎曲剛度驗算，主要驗算軸上裝齒輪和軸承處的橈度 y 和傾角θ。各類軸的橈度 小于彎曲剛度的許用值 [Y]和 [θ ]值，即： y≤ [Y]； ??????? θ≤ [θ ] ??????? 于書寫量比較大而篇幅不足的原因，所以在此就省了。 2） 計算軸本身變形產(chǎn)生的橈度 y 和傾角θ時，一般常將 軸簡化為集中載荷下的簡支梁，按參考書中的表中的有關公式進行計算。 當軸的直徑相差不大且計算精度要求不高時，可把軸看作等徑軸，采用平均直徑來進行計算。計算花鍵軸的剛度時可采用直徑或當量直徑。 由于本次設計的說明書的篇幅和時間的關系就不在此詳細的列出了。但一般的計算公式為： i??1圓軸：平均直徑???? ??????????????? 441?慣性距 ????? ????????????? 形花鍵軸：平均直徑21 ?? ??????????? 量直徑42 64???? ?????????????? 性距 ? ?? ?64624 ??? ?： ?? ???????? 次設計機床中長采用矩形花鍵軸的 的數(shù)值和、 1 ： ` 花 鍵 軸 尺寸 ?? （ 平均直徑 4慣性距 4626306 ??? 28 8976 29488 1035406 ??? 00058 100029 1658656 ??? 428706 714353 根據(jù)本次設計 1 題目 1、床身上最大回轉 直徑 400控車床總體設計及四方回轉刀架設計 2、床身上最大回轉 直徑 500控車床總體設計及四方回轉刀架設計 3、床身上最大回轉 直徑 400控車床總體設計及六角回轉刀架設計 4，床身上最大回轉 直徑 500控車床總體設計及六角回轉刀架設計 一． 主要設計參數(shù)及技術指標 1、主要技術參數(shù) ： 床身最大工件回轉直徑 (主參數(shù) ) 400320 500 大 工件長度（第二主參數(shù)， 10007001500 最大加工長度 / 900650 1400 、主傳動采用交、直流調(diào)速電動機，調(diào)速范圍： 10/1400r· 0/800r· 20/1250r· 可無級調(diào)速。 3、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )為微機控制，采用步進電機或直流伺服電機驅(qū)動，滾珠絲杠傳動， X 軸 (橫向 )脈沖當量 沖， Z 軸 (縱向 )脈沖當量 沖。 4、刀架采用四方回轉刀架、六角回轉刀架 6、定位精度： 、重復定位精度：± 、實現(xiàn)功能：車削外圓、端面、內(nèi)圓、圓弧、圓錐及螺紋加工 9、操作要求：起動、點動、單步運行、自動循環(huán)、暫停、停止 2 10、 工件材料：鋼、鑄鐵 11、 刀具材料：高速鋼、硬質(zhì)合金 二． 畢業(yè)設計內(nèi)容及工作量 (一 )設計說明書 1、數(shù)控機床發(fā)展概述 ① 數(shù)控機床及其特點。 ② 數(shù)控機床的工藝范圍及加工精度。 ③ 數(shù)控機床的經(jīng)濟分析。 ④ 數(shù)控機床的發(fā)展趨向 。 2、數(shù)控機床總體方案的制訂及比較 3、確定切削用量及選擇刀具 4、傳動系統(tǒng)圖的設計計算 5、 主軸箱裝配圖 的設計計算 6、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )機械 裝配 圖的設計計算 7、 床鞍、刀架裝配圖的設計 計算 8、 主軸箱（進給變速箱、床身、主軸、主軸箱齒輪、絲杠、開合螺母）的零件圖 的設計計算 9、機床硬件電路圖的設計 （二）、圖紙部分 1、機床尺寸聯(lián)系圖 張 2、機床傳動系統(tǒng)圖 張 3 3、主要部件裝配 圖 張 4、機床硬件電路圖 張 四． 畢業(yè)設計的基本要求： 能按時獨立完成畢業(yè)設計規(guī)定的全部內(nèi)容，方案選擇正確，論據(jù)充分，對設計中的主要問題分析深入，解決合理，有獨立見解，能很好運用所學理論和提供的資料解決設計中的問題，能獨立查閱和正確引用中外文參考資料，說明書文字通順、清楚、選用數(shù)據(jù)論證合理、計算準確，圖面整潔。 五、 進程安排 序號 主 要 任 務 預定完成 日期 時間 備注 1 查閱文獻，收集資料 1 周 2 工廠調(diào)研、參觀 1 周 3 機床總體方案圖 4 機床傳動 系統(tǒng)圖 5 主軸箱裝配圖 2 周 5 進給系統(tǒng)裝配 圖 2 周 5 尾座、刀架裝配圖 2 周 6 機床硬件電路圖 1 周 7 設計說明書 1 周 六、主要參考文獻 《經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設計》張新義主編 機械工業(yè)出版社 4 《新編機床數(shù)控技術》 任玉田主編 北京理工大學出版社 《機床設計圖冊》 上海紡織工學院等主編 上?？茖W技術出版社 《機械設計手冊》 成大先主編 化學工業(yè)出版社