单面双轴专用铣床机械制造及自动化毕业设计说明书.doc
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1、xxx机电高等专科学校毕业设计说明书论文题目:单面双轴专用铣床 滑套、主轴、齿轮5、6的设计和校核系 部: 机械工程系 专 业: 机械制造及自动化班 级: 机制114 学生姓名: xxx _学 号: _指导教师: xxx 2014年04月20日 目录 绪论.1 第1章 总体方案论证.2 1.1 机床说明.2 1.2 机床结构示意图.2 1.3 机床电气控制的选择.2 1.4 液压系统的选择.3 第2章 传动装置设计.4 2.1 工作进给电机传动选择.4 2.2 拟定传动方案的任务.4 2.3 传动装置的总传动比及分配.5 2.4计算传动装置的运动和动力参数.5 第3章齿轮5、6的设计与校核.7
2、 3.1选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数.7 3.2按齿面接触疲劳强度设计.7 3.3按齿根弯曲强度设计.9 3.4几何图形计算.11 第4章轴的结构设计以及计算.13 4.1初步估算轴的最小直径.13 4.2轴的结构设计.13 4.3轴的受力分析以及轴的校核.14 第5章铣削头的设计.18 5.1 铣削头的结构设计.18 5.2 主轴的设计.19 5.3 滑套的设计.23结论.24参考文献.25致谢.26 摘 要.4 关键词.4Abstract.4 KeyWords. 绪论 学习设计一定简单结构的机械是我们大学三年来学习的主要内容,在临毕业之际我和班里几位同学一起设计了这台单面
3、两轴专用铣床的总体设计,指导老师是一位来自河南第一工具厂的老师,她教导我们如何怎样才能设计好一台能够被使用的机床,在这个过程中,我们也受益匪浅。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外,还能加工比较复杂的型面,效率较刨床高,在机械制造和修理部门得到广泛应用,它主要由电动机、传动部分、移动台、夹具以及底座五部分组成,构造简单而又能满足加工质量。设计是以河南第一工具厂自行设计的单面两轴专用铣床技术资料为基础,结合其厂内生产经验及相关资料的完成,主要介绍专用铣床部件的设计,包括选材、检验、校核等部分。由于编者水平有限,时间仓促,书中不足之处在所难免,恳求各位
4、老师批评指正。 摘要:在河南第一工具厂的指导老师帮助下设计关于单面两轴专用铣床,设计内容包括:课题来源及现实意义,机床整体设计和相关图表内容。其中涉及到机械制造及自动化专业的各科专业课程,包机械设计基础、现代机械设计、机械制造工艺学、材料力学、工程力学等。设计内容以机械传动装置总体设计、移动台的设计、夹具的设计、铣削头的设计计算为主。设计包含设计的整个流程,涉及了与专业结核性较强的课题。铣床设计是一个综合机械生产全面性课题,培养了自己的综合能力、自学能力,从而适应未来社会的需要与科学技术的发展需要。 关键词:铣床 机械设计 花键 主轴 Abstract:The design specifica
5、tion is on the hot-rolled cone stalk twist drill designed to improve aircraft design including: subject sources and practical significance, the overall design of machine tools and related charts content. Relating to the mechanical manufacturing and automation professional subjects professional cours
6、es, including mechanical design basis for modern mechanical design, machinery manufacturing technology, material mechanics and engineering mechanics. Design elements to design mechanical transmission, a rolling mill structure, lubrication and transmission designs, transmission parts of the design an
7、d calculation based. Design includes the design of the entire process, involving a tuberculosis strong and professional issues. Mill improved design is a comprehensive integrated production machinery subject to cultivate their comprehensive ability, self-learning ability to adapt to the needs of the
8、 community and the future of science and technology development needs. KeyWords:Hot-mechanical mechanical design 第1章机床的总体说明1.1 机床说明这个机床是单面两轴专用铣床,它是主要用于加工缸体零件的机床,通过电动机带动动力轴转动传送动力,通过减速机的齿轮组来改变传动力矩,最后通过铣削头的主轴来带动铣刀的转动来加工零件。1.2 机床的结构示意图图1-1 机床的总体图1.3 机床电气控制的选择机床采用电动控制,三相电动机可以很简单的控制工作时电动机的正反转,所以在机床的电气控制方面
9、选择PLC控制机床。 PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。 它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强、灵活,易学易用、体积小,重量轻,价格便宜的特点。 因此本机床的电气采用PC机控制。1.4 液压系统的选择机床在运行时有时需要保持电机的转动,而不允许主轴的转动,这个时候一般都需要有压力作用在主轴上面。一般情况下这样的压力机构有两种,一个是机械式手动控制,一个是液压式控制系统,在这里我选择的是液压式控制系
10、统。 使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。传统的机械夹具在松开和夹紧工件时都要费力的用扳手旋拧螺母和移动压板。然而液压夹具只需要通过控制油路的通断就可实现夹具的完整的顺序动作控制。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省90%95%的时间,缩小了生产循环周期,从而增加了产量也就意味着降低了成本。 液压夹具系统的第二项重要特点是可实现非常高的定位精度。 关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变。从而确保了同一道工序下的加工质量一致性,即提高重复精度,故此由于变形造成的废品率将会微乎其微。成批零部件的互换性也会达到理想的指标。然而这一点几乎是机械夹具无法做到的。 在
11、针对无法设定刚性支撑或加工薄壁零件时,液压辅助支撑是最佳的选择。它可以在任意的位置对工件产生支撑力,起到辅助定位的作用,尤其对于非加工表面的支撑定位更是非它莫属,有力的解决了困扰我们的过定位问题。 液压夹具的第三个优势就是最适合加工零件摆放紧凑和采用手动夹紧时空间受限制的场合,这是流体控制得天独厚的优势。这就可以实现多个零件在一个夹具体上同时装夹和加工。所以本设计毫无疑问的选择液压夹紧。 第2章 传动装置设计 传动装置总体设计的任务是拟定传动方案、选择电动机、确定总传动比并合理分配传动比以及计算传动装置的运动和动力参数,为各级传动零件设计、装配图设计作准备。2.1 工作进给电机传动选择 选择齿
12、轮传动 在扭矩输出方面没有其他的传动方式可以超过,因此一般要求极高扭矩输出的情况下使用。可以通过齿轮组的切换得到不同的转速比,从而适应更广泛的加工需求。大、中型数控机床采用这种变速方式。通过少数几对齿轮降速,扩大输出转矩,以满足主轴低速时对输出转矩特性的要求。 而带传动通常是减速传动,以期用较小的电机获得更好的低速性能,但无法实现转速比的切换。高端镗铣类数控设备上已经很少看到这种传动方式了。主要应用于转速较高、变速范围不大的机床。根据本设计和生产要求选择齿轮传动。2.2 拟定传动方案的任务 传动方案一般用运动简图表示。拟定传动方案就是根据工作机的功能要求和工作条件,选择合适的传动机构类型,确定
13、各类传动机构的布置顺序以及各组成部分的联接方式,绘出传动装置的运动简图2-1。图2-1减速机示意图2.2.1 选择传动机构类型由于负载比较大,考虑缓冲吸振及过载保护问题,第一级转动选用弹性联轴器,又因为传递功率教大,考虑较高效地传动和结构紧凑的要求,随后的几级传动选用闭式齿轮传动和交换齿轮。2.2.2 多级传动的合理布置传动装置需要选用不同的传动机构,以多级传动方式组成。其中传动能力较小的联轴器布置在高速级,有利于整个传动系统机构紧凑、匀称。同时,联轴器传动布置在高速级有利于发挥其传动平稳、缓冲吸振、减少噪声的特点,而闭式齿轮传动布置在速度较低的轴上。2.2.3 选择电动机选择电机Y225M-
14、6型卧式电动机,额定功率为30KW,电机转速为980 r/min,见机械设计【1】。安装D=55,螺栓直径M12,见机械设计【1】。2.3 传动装置的总传动比及其分配2.3.1 计算总传动比 由电动机转速和输出的的转速可确定传动装置应有的总传动比为: ,取i=10 传动装置总传动比是各级传动比的连乘积,即。2.3.2合理分配各级传动比 初选。2.4 计算传动装置的运动和动力参数 由机械设计【1】得:闭式圆柱齿轮传动效率为0.960.98,选,联轴器传动效率为0.990.995,选,滚动轴承。2.4.1各轴转速n(r/min) 2.4.2各轴输入功率各轴输入功率分别为:2.4.3各轴输入转矩 各
15、轴输入转矩分别为: 第3章 齿轮5、6的设计与校核3.1选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数(1)选择精度等级铣削机床为一般工作机器,速度不高,故齿轮选用8级精度(2)选取齿轮材料、热处理方法及齿面硬度虽传递功率较大,但转速不高,选用软齿面齿轮传动。齿轮选用便于制造且价格便宜的材料,小齿轮(齿轮5):45钢(调质处理),硬度为250HBS;大齿轮(齿轮6):45钢(调质处理),硬度为230HBS (3)选齿数Z1,Z2 Z1=31,u=1.06 ,Z2 =33。(4)选取螺旋角。=15。因选用闭式软齿面传动,故按齿面接触疲劳强度设计,然后校核其弯曲疲劳强度。3.2按齿面接触疲劳强度设
16、计按参考文献机械设计式10-21,设计公式为(1)初选载荷系数试选载荷系数(2)小齿轮传递转矩T1小齿轮名义转矩T1=1067.65 Nm=1067650Nmm(3)选取齿宽系数查参考文献2,又知齿轮传递的功率不大,故选齿宽系数0.25。(4)弹性系数查参考文献2,查取弹性系数(5)节点区域系数节点区域系数由参考文献2查询得(6)接触疲劳强度极限、由参考文献2查得=500MPa,=460MPa(7)接触应力循环次数、设齿轮工作寿命为10年(每年工作300天),双班制,由参考文献2式10-13 N1=60njLh,得:N1=60n1jLh=602451(2830010)=7.056108N2=N
17、1/1.06=6.657108(8) 接触疲劳强度寿命系数、 由参考文献2查取接触疲劳强度寿命系数=0.88,=0.9(9)接触疲劳强度寿命系数取失效概率为1%,接触强度最小安全系数=1(10)计算许用接触应力由参考文献2式10-12,得 (11)由参考文献2查得 ,则。(12)试算小齿轮分度圆直径(13)计算圆周速度 (14)计算齿宽b及模数,mnt b= mnt= h=2.25mnt=2.25 (15)确定载荷系数由参考文献2查取使用系数;根据,由参考文献2查得动载荷系数;直齿轮传动,齿间载荷分配系数;由参考文献2查得齿向载荷分配系数。故载荷系数(16)修正小齿轮分度圆直径。 (17) 计
18、算模数。 mn=3.3按齿根弯曲强度设计按参考文献2式10-5,设计公式为(1) 计算载荷系数 (2)根据纵向重合度,由参考文献2查得Y=0.88。(3)计算当量齿数(4) 查取齿形系数 由参考文献2查得 ; (5)查取应力校正系数 由参考文献2查得 ; (6)弯曲疲劳强度寿命系数、 由参考文献2查得(7)弯曲疲劳强度安全系数取弯曲强度最小安全系数=1.5(8)由参考文献2查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限;大齿轮的弯曲疲劳强度极限 由参考文献2式10-12,得(9)计算大小齿轮的,并加以比较。 大齿轮的数值比较大。(10) 设计计算 =对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的齿面模数大于由齿根弯曲疲
19、劳强度计算的齿面模数,取mn=6,可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1来计算齿数。于是由 Z1 = =取Z1=33,Z2=331.06=35。3.4几何尺寸计算(1) 计算中心距 将中心距圆整为211mm。(2) 按圆整后的中心距修正螺旋角 因值变化不大,故、等不必修正。(3) 计算大、小齿轮的分度圆直径 (4) 计算齿轮宽度 圆整后,。(5)结构设计 考虑到2轴的直径设计,故设计小齿轮为轴齿轮,大齿轮选用辐板式结构, 其他有关尺寸按推荐用的结构尺寸设计,以小齿轮为例绘制工作图如图2-1。 图2-1 小齿轮零件图 第4章轴的设计考虑到轴上的两个齿轮分
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