立柱及平衡部件的设计机械设计设计论文.doc
《立柱及平衡部件的设计机械设计设计论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《立柱及平衡部件的设计机械设计设计论文.doc(22页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、立柱及平衡部件的设计目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1课题来源11.2研究的意义及目的11.3国内外研究现状11.4本文的研究内容22. 总体结构分析23. 立柱部件设计43.1立柱部件总体结构分析43.2立柱结构分析43.2.1立柱应满足的基本要求43.3 丝杠传动结构的设计63.4 蜗轮蜗杆的设计74 平衡部件设计104.1 平衡部件结构分析104.2 液压缸的设计11总结与体会19参考文献20致 谢21摘 要本文是基于对三峡水电站发电机基座安装孔专用钻床的研究时,而引出主要对其立柱及平衡部件设计的研究。开始,对加工零件及其加工环境的特殊性进行了具体的描述:然后对这种特殊性
2、要求引出对机床的性能及结构的要求:进而对普通摇臂钻床和要设计的专用钻床进行了比较。所得结果对于水电站发电机基座安装孔的加工具有重要意义,并且为同类产品的设计和研制提供一定的参考价值。论文主要研究了立柱及平衡部件的设计,主要是对这两方面的结构和性能进行了研究,并且对设计进行了认真的计算和校核。研究结果表明:在立柱上安装一个导套,导套中安装竖直的丝杠,然后利用立柱顶端安装的电机通过蜗轮蜗杆减速箱来使横臂和主轴箱一起上下移动:在空心立柱中安装液压缸来作为平衡部件是完全符合要求的。本文的特色在于对于实现该类专用钻床的自主研制具有重大的工程应用价值意义,毕竟国内在大型水电站发电机基座安装孔专用钻床的研究
3、有待开发。关键词:立柱:液压缸:平衡;移动。AbstractThis article is based on the three gorges hydropower installation special drill holes in a pedestal of research, and leads to the pillar and balance the main parts of the design. Begin to processing parts and machining, the special environment of specific description: t
4、hen the special requirements for the machine performance and structure of the requirements of ordinary radial drilling machine, and then to design and special drill. The results for hydropower station, the processing of a pedestal, and have important significance for the similar product design and d
5、evelopment to provide certain reference value. The paper mainly studies the mast and balance parts design, mainly for the two aspects of the structure and properties were studied, and the design calculation, and has carried on the earnest.Research results show that: in the installation of a guide, g
6、uide in the installation of the vertical bar, then use the motor installed top post by worm gear and worm reducer to cross arm and spindle box together in the hollow columns move: installation of hydraulic cylinder for balance components is fully meet the requirements.This feature is to realize the
7、self-developed special drill this has great significance to the engineering application value in large-scale hydropower station, domestic special drill holes in a pedestal installation of the research and developmentKeywords: pillar;hydraulic ;balance; movement.1 绪论1.1 课题来源本课题的来源是三峡水电站发电机基座安装孔专用钻床的设
8、计1.2 研究的意义及目的水电站发电机机座环由于其尺寸和重量非常大, 并在混凝土浇筑后对座环与顶盖和底环的联接面等进行现场加工。为确保基础环与底环、顶盖与座环的正确、可靠联接以及机组轴线和导叶端面间隙符合设计要求, 必须用专用钻床对座环进行现场钻孔及攻丝。然而长期以来, 我国大型水电站加工发电机机座环螺孔的专用钻床一直依赖进口。因此实现该类专用钻床的自主研制具有重大的工程应用价值和良好的市场前景。所以,水电站发电机机座安装孔专用钻床立柱及平衡部件设计的研究是非常有必要的,当然前景也是光明的,也可以为同类产品的设计和研制提供一定的参考价值。同时通过本次设计,我们很好的理论联系实际,锻炼了与具体项
9、目、课题相结合开发、设计产品的能力。这样既让我们懂得了怎样把理论联系实际,又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。1.3 国内外研究现状 专用钻床现已广泛地在我国纺织机械、石油机械、印刷机械、包装机械、医疗器械、航空航天、汽车拖拉机、橡塑模具以及发电机制造、机床制造等行业。近年来专用钻床的发展速度很快,其中主要发展方向为:钻削孔径向小方向延伸,说明技术含量高,质量要求严格; 主轴向多轴发展,可以同时加工多件工件,提高加工效率;主轴转速高,应用先进的电主轴,运转平稳、精度提高;进给速度范围广且大,因此专用钻床这些年来由于先进技术的应用,水平提高很快。然而长期以来, 我国大型水电站加工发
10、电机机座环螺孔的专用钻床的自主研发产品基本处于空白,并且一直依赖进口,而欧美国家在该技术上发展较早,并且技术较成熟。因此,实现该类专用钻床的自主研制具有重大的工程应用价值和良好的市场前景,也可以为同类产品的设计和研制提供一定的参考价值。1.4 本文的研究内容 本文的设计题目是水电站发电机基座安装孔专用钻床立柱及平衡部件设计,该专用钻床的加工工件体积重量远远超过机床本身的重量,且工件是固定不动的,需要调整钻头的位置来适应加工孔位置的要求,应此立柱及平衡部件区别与普通的摇臂钻床。因此本文的研究内容是该专用钻床的立柱及平衡部件。2. 总体结构分析 我们本次毕业设计的内容是水电站发电机基座安装孔专用钻
11、床的设计,本机床是用于三峡右岸电站12台机组的水轮机安装,并对其基础环平面和座环进行各种加工,而工作环境是在发电机的地坑里,钻床的地脚与钢平台固定,考虑, 座环专用钻床的设计要求如下:1) 横臂能绕立柱转动,横臂沿立柱上下移动行程Z=1800mm,主轴箱横向行程X=1000mm,保证钻床移动一个位置能加工多个孔;2) 要求钻头在水平面内能在X和Y两个方向上实现50 的摆动, 保证钻头轴线与将要加工孔的轴线的重合度;3) 要求自身重量不小于21t,工现场机床不能进行混凝土浇筑固定,设备质量大,有利于加工过程中的稳定性;4) 要求钻床在机组座环及基础环窄小空间野外作业钻攻M806 螺孔; 能锪20
12、0的沉孔平面, 平面度要求。 根据设计要求,首先应设计该专用钻床的总体设计,本机床的总体方案如下图所示:1. 横臂;2.横臂垂直移动丝杆;3.立柱;4.主轴箱;5.主轴机床总体图 被加工零件时大型水电站发电机底座,由于体积和重量过大的缘故,加工时工件处于固定状态,故加工时专用钻床要放在一个吊起的支承平台上,通过调整钻床位置来完成工件不同方位的加工。一般钻床的X方向移动是主轴箱在横臂上移动,而因工作环境是在发电机的地坑里,所要加工的部位离坑壁很近,所以在加工时,主轴箱离坑壁不能太远,要求在更换加工点时,主轴箱和坑壁的距离能够保持不变,即钻床的横臂和主轴箱是一起相对于立柱相对移动的,主轴箱设计在横
13、臂的最前端,这样,当加工点的位置相对于机床发生改变时,仍然可以保证主轴箱和坑壁的距离保持不变,因此一般的摇臂钻床不能被加工零件的要求,横臂的结构应该采用左右横臂,左臂用于移动,右臂传动主电机的动力,钻床可以在3个方向上的所能实现的移动分别是:在立柱上安装一个导套,导套中安装竖直的丝杠,然后利用立柱顶端安装的电机通过蜗轮蜗杆减速箱来使横臂和主轴箱一起上下移动,即W方向上的移动;导套外面再安装一个滑块,该滑块可以绕导套作圆周运动,可以在滑块上开一个T型槽,横臂和主轴箱一起放在滑块的T型槽上,驱动电机安装在左横臂上,利用利用丝杠传动使横臂完成X方向上的移动;最后便是主轴箱钻头的移动,即Z方向移动,是
14、通过齿轮齿条运动来实现,其动力来自主传动电机。另外,利用锥齿轮来实现钻床的主轴箱在水平面内能在X和Y两个方向上实现的摆动,以补偿大型钻床底座的水平度。3. 立柱部件设计3.1 立柱部件总体结构分析 我本次毕业设计的题目是水电站发电机基座安装孔专用钻床立柱及平衡部件设计,立柱主要是起支承作用的,支承着专用钻床的横臂和主轴箱,并使之可以沿立柱上下移动,有前面的分析可知,我们本次毕业设计的专用钻床与一般的摇臂钻床不同。一般的摇臂钻床横臂只能绕立柱作圆周运动及上下移动,主轴箱在横臂上作X方向上下移动,而本次毕业设计的钻床的横臂不仅能绕立柱作圆周运动和X方向的上下移动,而且还要求横臂和主轴箱一起作X方向
15、的上下移动,主轴箱相对于横臂不作运动。在结构设计时,将立柱放在一个座体上,然后在将座体固定在底座上,整个机床放在支承平台上。横臂的上下移动靠丝杆传动,由于采用双横臂,重量非常大,因此在立柱里面安装一个液压缸作为平衡部件,可以将横臂及主轴箱大部分重力平衡掉,以达到减少丝杠的轴向载荷。3.2 立柱结构分析 机床立柱是整个机床系统的重要部件之一,其结构连接横臂结构和床身。它是机床的核心结构,是加工中心刚度的主要影响部件,直接影响到整机的工作性能。所以提高立柱的静态刚度和动态特性,对于保证零件的加工精度具有十分重要的意义。3.2.1 立柱应满足的基本要求3.2.1.1 立柱应满足的静态刚度和较高的固有
16、频率 立柱的静态刚度包括整体刚度、局部刚度和接触刚度。立柱的的整体刚度又称自身刚度,与立柱的材料以及截面形状、尺寸等影响惯性矩的参数有关。而局部刚度是指立柱载荷集中的局部结构处抵抗变形的能力。接触刚度是指立柱的结合面在外载荷作用下抵抗接触变形的能力,接触刚度用结合面的平均压强与变形量之比表示;由于结合面在加工中存在着圆柱度误差,当接触压强很小时结合面只有几个高点接触,实际接触面积很小,接触变性大,接触刚度低;当接触压强较大时,结合面上的高点产生变形,接触面积扩大,变形量的增加比率小于;接触压强的增加,因而接触刚度较高,即接触刚度是压强的函数,随接触压强的增加而增加。接触刚度还与结合面的结合形式
17、有关,等接触面积情况下活动接触的接触刚度小于固定接触的接触刚度。由此可见,立柱的接触刚度主要取决于结合面的表面粗糙度和立柱的圆柱度,结合面面积的大小,材料的硬度,接触面的压强大小等因素。立柱的固有频率是刚度和质量之比的平方,当切削力的接近固有频率时,立柱将产生共振现象。所以在设计时应当使固有频率高于切削频率的30%。由于切削力的频率较低,所以相对来说立柱应有较高的固有频率。因此在满足刚度的情况下,可以尽量减小立柱的质量。3.2.2.1 良好的动态特性立柱设计时除了保证机床的各阶固有频率远离切削频率以免产生共振外,立柱还要有较大的阻尼,来抑制共振的振幅,以此来获得较好的动态特性。3.2.1.3
18、其他要求性好,易于制造,成本低;还要充分考虑立柱质量、动态特性、静态特性三者之间的关系,通过多目标优化,使设计更加合 立柱应结构合理,成形后进行实效处理,充分消除内应力,热变形小;公艺理。3.2.2 立柱的结构设计 立柱的变形,主要是弯扭变形。而抗弯强度、抗扭强度都是截面惯性矩的函数,随立柱截面惯性矩的增大而增大。同时可以得出如下结论:1)空心截面比实心截面的惯性矩大;加大轮廓尺寸,减少壁厚,可以提高支承 件的刚度;设计时在满足工艺要求的前提下,应尽量减小壁厚。 2)方形界面的抗弯刚度比圆形截面的刚度大,而抗扭刚度比圆形截面低;矩形截面在高度方向上的抗弯刚度比方形截面大,而宽度方向上的抗弯刚度
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 立柱及平衡部件的设计 机械设计设计论文 立柱 平衡 部件 设计 机械设计 论文
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2952080.html