毕业论文利用普通车床车削圆弧装置的设计18065.doc
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1、毕业设计(论文)利用普通车床加工球面装置的设计Uses the conventional lathe processing spherical surface installment the design班级 计算机辅助设计与制造 学生姓名 丁小宇 学号 830404004 指导教师 许大华 职称 高级工程师 导师单位 机械工程系 论文提交日期 徐州工业职业技术学院毕业设计(论文)任务书 课题名称利用普通车床加工球面装置的设计课题性质 工程设计类 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 导师职称 一、 选题意义及背景机械加工工艺中,在普通车床上对球面的加工一般采用两种方法,一种是成形刀具加工法,另
2、一种是靠机床的主运动和进给运动来切削球面的。第一种方法对加工半径较小的球面比较方便,而对半径比较大的球面就不易加工。第二种方法要求工人的操作技术较高,加工出来的球面的圆度较差,一般将超过0.5mm,达不到零件的精度要求。设计机械传动机构,以解决在普通车床上对球面进行加工的难题。二、毕业设计(论文)主要内容:主要是设计机械传动机构,通过机械传动使刀尖的运动轨迹成为圆弧,使所加工的工件作旋转运动,以达到加工球面的目的。三、计划进度: 1、第一周:根据毕业设计题目收集有关资料,并确定设计方案,绘制装配草图。 2、第二周:绘制装配图。 3、第三周:绘制相关零件图。 4、第四周:撰写毕业设计论文。5、第
3、五周:修改完善,准备答辩。 6、第六周:参加毕业答辩。四、毕业设计(论文)结束应提交的材料:1、毕业设计论文一篇。2、装配图张。3、相关零件图 张。指导教师 教研室主任 年 月 日年 月 日摘 要采用车削方法加工球面其原理是一个旋转的刀具沿着一个旋转的物体运动,两轴线相交,但又不重合,那么刀尖在物体上形成的轨迹则为一球面。车削时,工件中心线应在同一平面上。其加工方法是将普通车床的小溜板卸去,安装上能进行回转运动的专用工具,以车削内外圆弧面。球面加工方法大概有如下几种:双手控制法 对于数量较少或单件成形面工件,可采用双手控制法进行车削,就是用右手握小溜板手柄,左手握中溜板手柄,使车刀运动为纵、横
4、进给的合成运动,从而车出所要求的成形面。双手控制成形法车削成形面,难度较大、生产效率低、表面质量差、精度低,所以只适用于精度要求不高、数量较少或单件产品的生产;成形刀车削法 把切削刀具刃磨成工件成形面的形状,从纵向或横向进给将成形面加工成形的车削方法,称为成形法。这种方法适合车削较大的内外圆弧槽或数量较多的成形面;仿形法 用仿形法车削成形面,劳动强度小、生产效率高、质量好,是一种比较先进的车削方法。仿形法车成形面特别适用于数量大,质量要求较高的大批量生产。用专用工具车削成形面 用专用工具车削内、外圆弧的原理是:车刀刀尖运动轨迹是一个圆弧,圆弧半径和成形面圆弧半径相等。 关键词 :球面 专用工具
5、 运动轨迹 AbstractUses turning method processing spherical surface its principle is a cutting tool along a revolving object movement, its knife point path is take some one as the center of circle circular motion, then the knife point forms on the object the path is a spherical surface.When turning, the
6、work piece middle line should in the identical plane.Its processing method is removes the conventional lathe small apron, in the installment can carry on the gyroscopic motion the special-purpose tool, by turning in outer annulus cambered surface.The spherical surface processing method probably has
7、the following several kinds: Both hands control method are few regarding quantity or the single unit forming surface work piece, may use both hands control method to carry on the turning, is grasps the small apron handle with the right hand, the left hand grasps the apron handle, causes the lathe to
8、ol movement for vertical, the infeed resultant motion, thus turns out the formed surface which requests.The two-hand control forming turning forming surface, the difficulty is big, the production efficiency lowly, the surface quality bad, the precision is low, therefore is only suitable for the prec
9、ision request not high, quantity are few or the single unit product production; The forming tool turning law sharpens the work piece forming surface shape the cutting tool, will form the surface processing forming from longitudinal or the cross feed the turning method, will be called the forming.Thi
10、s method suits the turning big inside and outside circular arc trough or quantity many forming surface; The profiling law forms the surface slightly with the profiling law turning, the labor intensity, the production efficiency high, the quality is good, is one quite advanced turning method.The prof
11、iling law vehicle forming surface is suitable specially in quantity is big, quality requirement high mass production.Uses the special-purpose tool turning inside and outside circular arc with the special-purpose tool turning forming surface the principle is: The lathe tool knife point path is a circ
12、ular arc, the circular arc radius and the formed surface circular arc radius is equal. Key words: Spherical surface Special-purpose tool Path目 录第一章 蜗轮蜗杆概述11.1蜗杆传动的类型11.2蜗杆传动特点11.3蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算方法21.3.1蜗轮蜗杆传动的基本参数2第二章 蜗轮蜗杆尺寸计算及结构设计82.1蜗杆蜗轮材料82.2蜗杆头数及蜗轮齿数82.3 切削力82.4按蜗轮齿面接触疲劳强度进行设计92.5蜗杆、蜗轮各部分尺寸计算10
13、2.6蜗杆传动的润滑112.7 蜗杆、蜗轮的结构设计11第三章 设计过程1231加工原理和方法1232确定设计方案123.2.1 靠模法车削圆弧123.2.2 平面连杆机构车削圆弧法133.2.3蜗轮蜗杆车削圆弧法13参考文献15致谢16 第一章 蜗轮蜗杆概述 图1 蜗轮蜗杆结构示意图 蜗轮蜗杆传动机构因其具有空间交错轴之间的运动转换特性,被广泛应用在生产生活中。1.1蜗杆传动的类型蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成,用于传递空间两交错轴间的运动和动力。通常两轴交角=90,一般蜗杆为主动件。根据蜗杆形状可分为圆柱蜗杆传动和圆环面蜗杆传动,见图2-2。圆柱蜗杆加工方便,圆环面蜗杆承载能力强。图2 蜗杆传动
14、类型1.2蜗杆传动特点 1)传动比大 在动力传动中,一般传动比为810,在分度机构中可达1000以上。与其他传动形式相比,传动比相同时,机构尺寸小,因而结构紧凑。2)传动平稳 蜗杆齿是连续的螺旋齿,与蜗轮的啮合是连续的,因此传动平稳,噪声低。3)可以自锁 当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时,若蜗轮为主动件,机构将自锁。这种蜗杆传动常用于起重装置中。4)效率低 蜗杆传动时,齿面上具有较大的滑动速度,摩擦磨损大,故效率约为0.70.8,具有自锁性的蜗杆传动效率仅为0.4左右。5)制造成本高 为了提高减磨性和耐磨性,蜗轮通常采用价格较为昂贵的有色金属制造。1.3蜗杆传动的基本参数和几何尺寸计算方
15、法图3 蜗杆传动的基本参数与几何尺寸1.3.1蜗轮蜗杆传动的基本参数图3 所示为阿基米德蜗杆传动的啮合图。通过蜗杆曲轴线垂直的水平面称中间平面,在中间平面内,相当于齿条与渐开线齿轮的啮合。因此,蜗杆传动规定以中间平面上的参数为基准,并沿用齿轮传动的计算关系。1 模数和压力角 蜗轮蜗杆啮合时,在中间平面上,蜗杆的轴向模数和轴压力角应分别与蜗轮的端面模数和端面压力角相等,亦取标准值,由于两轴线正交,所以蜗杆分度圆上的导程角应与蜗轮分度圆上的螺旋角大小相等旋向相同,即蜗杆传动的正确啮合条件为: = = =2 蜗杆头数蜗轮齿数和传动比 蜗杆头数即为蜗杆螺旋线的数目,一般取=16。当传动比大于40或要求
16、自锁时,取=1;当传动功率较大时,为提高传动效率取较大值,且蜗杆头数过多,加工精度难于保证。蜗轮齿数一般取=2780。过少将产生根切;过大,蜗轮直径增大,与之相应的蜗杆长度增加,刚度减小。蜗杆传动的传动比等于蜗杆与蜗轮的转速之比。当蜗杆回转一周时,蜗轮被蜗杆推动转过个齿(或圈),因此,其传动比为 (1.1)式中, 、分别为蜗杆和蜗轮的转速(r/min)。在蜗杆传动设计中,传动比的公称值按下列数值选取:5、7.5、10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、70、80。其中10、20、40、80为基本传动比,应优先选用。蜗杆头数z1和可根据传动比查表1确定。表1 蜗杆头数i5671
17、615323083z164213 蜗杆分度圆直径d1和蜗杆导程角图4 为蜗杆分度圆柱展开图,由图可得 (1.2) 式中,为蜗杆轴向齿距(mm);为蜗杆分度圆直径(mm)。图 4 为蜗杆分度圆柱展开图蜗杆的螺旋线与螺纹相似,也分左旋和右旋,一般多为右旋。对动力传动,为提高效率应采用较大的值,即采用多头蜗杆;对要求具有自锁性能的传动,应采用330的蜗杆传动,此时蜗杆的头数为1。由式(1.2)得 (1.3)式中,称为蜗杆的直径系数,当一定时,值增大,蜗杆刚度提高。小模数蜗杆一般有较大的值,以使蜗杆有足够的刚度。蜗杆与蜗轮正确啮合,加工蜗轮的滚刀直径和齿形参数必须和相应的蜗杆相同,为限制蜗轮滚刀的数量
18、,亦标准化。与有一定的匹配如表2所示。表2 m、z1、d1配置表m/mmd1/mmz1md1/mm2181,2,47222.412,496281,2,411235.511422.5201,2,4125251,2,4,615631.51,2,41974512814 中心距蜗杆传动中,当蜗杆节圆与蜗轮分度圆重合时称为标准传动,其中心距为 (1.4)1.3.2 蜗杆传动几何尺寸计算方法圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算公式见表2表3 圆柱蜗杆传动几何尺寸计算公式名称符号计算公式中心距=0.5m(q+)蜗轮轮缘宽度b根据表2-3选择蜗杆的螺纹部分长度根据表2-3中的公式计算蜗杆轴向模数或蜗轮端面模数m取为标准
19、值蜗杆头数设计时取定蜗轮齿数=i传动比ii=/蜗杆直径系数qq=/m齿顶高系数一般=1蜗杆轴向齿距=*m蜗杆螺旋线导程=蜗杆轴平面的齿形角=20蜗杆分度圆柱面上的导程角=/q顶隙cc=(0.20.3)m蜗杆齿顶高=m蜗杆的齿根高=m+c蜗杆的全齿高=+=2m+蜗杆分度圆直径=qm蜗杆齿顶圆直径=+2m蜗杆齿根圆直径=-2m-2c蜗轮分度圆直径=蜗轮圆直径(主平面)=蜗轮齿根圆直径(主平面)=-2m-2c蜗轮外圆直径根据表2-3选取蜗轮齿宽建议取=2蜗轮齿宽角蜗轮咽喉母圆半径=表4 蜗轮宽度b、外圆直径以及蜗杆螺纹部分长度的计算公式1磨削的蜗杆需加长16,加长50mm24表 5 工作情况系数工作
20、类型载荷性质均匀、无冲击不均匀、小冲击不均匀、大冲击每小时起动次数50起动载荷小较大大1.01.151.2表6 铝铁青铜及铸铁蜗轮的许用接触应力蜗轮材料蜗杆材料滑动速度0.5193468ZcuAl10Fe3淬火钢25013021018016012090HT150 HT200渗碳钢13011590ZcuSn5Pb5Zn5调质钢1109070注:蜗杆未经淬火时表中值需降低20%。表 7 按蜗杆头数估算总效率蜗杆头数1234总效率0.70.80.850.9表8 普通圆柱蜗杆传动的当量摩擦角蜗轮齿圈材料锡青铜无锡青铜灰铸铁蜗轮齿面硬度HRC45HRC45HRC45HRC45HRC45滑动速度当量摩擦角
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