數(shù)控車(chē)床4工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、目錄目錄1第1節(jié)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架總體設(shè)計(jì)21.1 概述21.2 數(shù)控車(chē)床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的發(fā)展趨勢(shì)21.3 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的工作原理3第2節(jié)主動(dòng)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算52.1 蝸桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算52.2 軸承的選用7第3節(jié)刀架體的設(shè)計(jì)8第4節(jié)控制系統(tǒng)的選擇81 單片機(jī)的工作原理91 刀架控制流程圖10第5節(jié)結(jié)論12參考文獻(xiàn)14第3章刀架體的設(shè)計(jì)24第4章結(jié)論25致謝26參考文獻(xiàn)27附件清單28摘要數(shù)控車(chē)床今后將向中高當(dāng)發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預(yù)計(jì)近年來(lái)對(duì)數(shù)控刀架需求量將大大增加。數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車(chē)床的發(fā)展，數(shù)控刀架開(kāi)始向快速換

2、刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。根據(jù)加工對(duì)象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圓盤(pán)式軸向裝刀刀架等多種形式?；剞D(zhuǎn)刀架上分別安裝四把、六把或更多刀具，并按數(shù)控裝置的指令換刀。本部分主要對(duì)四工位立式電動(dòng)刀架的機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)用繼電-接觸控制系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)。并對(duì)以上部分運(yùn)用CAX微圖，對(duì)電動(dòng)刀架有更直觀的了解。最后的提出了對(duì)電動(dòng)刀架提出了意見(jiàn)和措施。關(guān)鍵詞：數(shù)控刀架，電動(dòng)刀架，四工位ABSTRACTNumericalcontrollathe,willinthefuturewhenthedevelopmenttothehigh,middle-gradeusinguniversaltyp

3、etoolrestfacilities,high-gradeUSESdynamictypehead,withhydraulichead,servohead,verticalheadetcvarieties,inrecentyearsisexpectedtoCNCtoolpostdemandwillincreasegreatly.CNCtoolisthedevelopmenttrendof:withthedevelopmentofnumericalcontrollathe,numericalcontrolheadbegantorapidchangeknife,electrohydraulicco

4、mbineddriveandservodrivedirection.Accordingtotheprocessingobjectisdifferent,therearefoursquarehead,turretandeight(ormore)locationdisctypeaxialloadingkniferest,andotherforms.Rotaryheadseparatelyontheinstallationoffour,sixormoretool,andaccordingtothenumericalcontroldeviceofinstructioninknife.Thispartm

5、ainlyfourstationverticalelectrictoolrestofmechanicaldesignandapplicationofrelay-contactcontrolsystemcontrolpartofthedesign.AndtheabovepartusingCAXAdochart,theelectrictoolrestmoreintuitiveunderstanding.Theproposedtotheelectrictoolpostputsforwardopinionsandmeasures.正文第1章引言概述數(shù)控車(chē)床的刀架是機(jī)床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用

6、的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和切削效率。在一定程度上，刀架的結(jié)構(gòu)和性能體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平。隨著數(shù)控車(chē)床的不斷發(fā)展，刀架結(jié)構(gòu)形式也在不斷翻新。其中按換刀方式的不同，數(shù)控車(chē)床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀裝置等多種形式。傳統(tǒng)的車(chē)床例如CA6140的刀架上只能裝一把刀，換刀的速度慢，換刀后還須重新對(duì)刀，并且精度不高，生產(chǎn)效率效率低，不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，因此有必要對(duì)機(jī)床的換刀裝置進(jìn)行改進(jìn)。自1958年首次研制成功數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀裝置以來(lái)，自動(dòng)換刀裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制方式不斷得到改進(jìn)和完善。自動(dòng)換刀裝置是加工中心的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的形式多種多樣，目

7、前常見(jiàn)的有：回轉(zhuǎn)刀架換刀，更換主軸頭換刀以及帶刀庫(kù)的自動(dòng)換刀系統(tǒng)。初步了解了設(shè)計(jì)題目（電動(dòng)刀架）及發(fā)展概況，設(shè)計(jì)背景，對(duì)刀架有了一些印象，對(duì)整理設(shè)計(jì)思路安排設(shè)計(jì)時(shí)間有很好的輔助作用。對(duì)一些參數(shù)的進(jìn)行了解同時(shí)按準(zhǔn)則要求來(lái)完成設(shè)計(jì)。數(shù)控車(chē)床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控刀架的發(fā)展趨勢(shì)是：隨著數(shù)控車(chē)床的發(fā)展，數(shù)控刀架開(kāi)始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)數(shù)控刀架以電動(dòng)為主，分為立式和臥式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能數(shù)控車(chē)床。另外臥式刀架還有液動(dòng)刀架和伺服驅(qū)動(dòng)刀架。電動(dòng)刀架是數(shù)控車(chē)床重要的傳

8、統(tǒng)結(jié)構(gòu)，合理地選配電動(dòng)刀架，并正確實(shí)施控制，能夠有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，消除人為誤差，提高加工精度與加工精度的一致性等等。另外，加工工藝適應(yīng)性和連續(xù)穩(wěn)定的工作能力也明顯提高：尤其是在加工幾何形狀較復(fù)雜的零件時(shí)，除了控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制指令外，很重要的一點(diǎn)是數(shù)控車(chē)床需配備易于控制的電動(dòng)刀架，以便一次裝夾所需的各種刀具，靈活方便地完成各種幾何形狀的加工。數(shù)控刀架的市場(chǎng)分析：國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床今后將向中高檔發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，近年來(lái)需要量可達(dá)10001500臺(tái)。國(guó)外數(shù)控車(chē)床的發(fā)展目的在于提高加工精度和縮短制造周期

9、。實(shí)現(xiàn)上述目的之手段是實(shí)現(xiàn)機(jī)床多功能化和工序工種集成，開(kāi)發(fā)多種多樣復(fù)合化加工的機(jī)種，如增添銃削功能的復(fù)合加工車(chē)削中心、雙主軸多刀塔(雙刀塔或四刀塔)數(shù)控車(chē)床和車(chē)削中心、雙主軸同步驅(qū)動(dòng)，雙刀塔同時(shí)進(jìn)行加工車(chē)削中心、五軸聯(lián)動(dòng)車(chē)銃復(fù)合中心、車(chē)磨復(fù)合加工機(jī)床、具有車(chē)、銃、鏈、磨和激光熱處理多種功能的高度復(fù)合化的復(fù)合加工中心等等。我國(guó)數(shù)控車(chē)床經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，特別是近幾年迅速的發(fā)展，與國(guó)際先進(jìn)水平的差距在逐年縮小。對(duì)于某些依賴(lài)于進(jìn)口的高檔數(shù)控車(chē)床，如高精度數(shù)控車(chē)床和車(chē)削中心(主軸徑跳軸跳00.001mm適用耐熱合金和鈦合金零件加工的大功率、高扭矩?cái)?shù)控車(chē)床和車(chē)削中心等等要加強(qiáng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究攻關(guān)，突破其核心技術(shù)

10、。數(shù)控刀架的高、中、低檔產(chǎn)品市場(chǎng)數(shù)控刀架作為數(shù)控機(jī)床必需的功能部件，直接影響機(jī)床的性能和可靠性，是機(jī)床的故障高發(fā)點(diǎn)。這就要求設(shè)計(jì)的刀架具有具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大的特點(diǎn)。它的原理采用蝸桿傳動(dòng)，上下齒盤(pán)嚙合，螺桿夾緊的工作原理。刀架的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則我們的設(shè)計(jì)過(guò)程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則)創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能)控制不需要的物理性能)判別功能載荷及其意義)預(yù)測(cè)意外載荷)創(chuàng)造有利的載荷條件)提高合理的應(yīng)力分布和剛度)重量達(dá)到最輕)應(yīng)用基本公式求相稱(chēng)尺寸和最佳尺寸)根據(jù)性能組合選擇材料10)在儲(chǔ)備零件與整體零件之間精心的進(jìn)行選擇11)進(jìn)行功能設(shè)計(jì)以適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求1.4主要技術(shù)參

11、數(shù)(1)最大許用力矩(N6Mq100Mx200Ms100(2)重復(fù)定位精度：(mg<0.005(3)電機(jī)功率(w)20(4)電機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)125第2章數(shù)控車(chē)床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計(jì)刀架的工作原理回轉(zhuǎn)刀架的工作原理為機(jī)械螺母升降轉(zhuǎn)位式。工作過(guò)程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個(gè)步驟。圖2.1為螺旋升降式四方刀架，其工作過(guò)程如下：刀架抬起當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，通過(guò)接口電路使電機(jī)正轉(zhuǎn)，經(jīng)傳動(dòng)裝置2、驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)1、蝸輪帶動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)8逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此時(shí)由于齒盤(pán)4、5處于嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機(jī)構(gòu)8轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使上刀架體產(chǎn)生向上的軸向力將齒盤(pán)松開(kāi)并抬起,直至兩定位齒盤(pán)4、5脫離嚙合

12、狀態(tài)，從而帶動(dòng)上刀架和齒盤(pán)產(chǎn)生“上臺(tái)”動(dòng)作。刀架轉(zhuǎn)位當(dāng)圓套9逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)150°時(shí)，齒盤(pán)4、5完全脫開(kāi)，此時(shí)銷(xiāo)釘準(zhǔn)確進(jìn)入圓套9中的凹槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。刀架定位當(dāng)上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°）,數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開(kāi)關(guān)10中的某一個(gè)選通，當(dāng)磁性板11與被選通的霍爾開(kāi)關(guān)對(duì)齊后，霍爾開(kāi)關(guān)反饋信號(hào)使電機(jī)反轉(zhuǎn)，插銷(xiāo)7在彈簧力作用下進(jìn)入反靠盤(pán)6地槽中進(jìn)行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，使其在該位置落下，通過(guò)螺母絲桿機(jī)構(gòu)8使上刀架移到齒盤(pán)4、5重新嚙合，實(shí)現(xiàn)精確定位。刀架壓緊刀架精確定位后，電機(jī)及許反轉(zhuǎn)，夾緊刀架，當(dāng)兩齒盤(pán)增加

13、到一定夾緊力時(shí)，電機(jī)由數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn)，防止電機(jī)不停反轉(zhuǎn)而過(guò)載毀壞，從而完成一次換刀過(guò)程。圖2.1螺旋升降式四方刀架步進(jìn)電機(jī)的選用許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。要實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給，步進(jìn)電機(jī)、直流伺服交流伺服電機(jī)都可作為驅(qū)動(dòng)元件。對(duì)于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，廣泛采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行單元。這是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：直接采用數(shù)字量進(jìn)行控制；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，啟動(dòng)、停止方便；成本低；無(wú)誤差積累；定位準(zhǔn)確；低頻率特性比較好；調(diào)速范圍較寬；采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元，其機(jī)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，主要是變速齒輪副、滾珠絲杠副，以克服爬行和間隙等不足。通常步進(jìn)電機(jī)每加一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)過(guò)

14、一個(gè)脈沖當(dāng)量；但由于其脈沖當(dāng)量一般較大，如0.01mm在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)。因?yàn)榈都苌仙?、下降各轉(zhuǎn)150°,刀架轉(zhuǎn)位至少需90°,所以蝸輪轉(zhuǎn)的角度a=390°由課題要求的刀架選位少于3S。n0.36r/s=21.6r/min,為便于計(jì)算n取24r/min蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為45電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n'=i*z1=45考慮刀架只需小功率驅(qū)動(dòng)，為減少生產(chǎn)成本，選用JD60t動(dòng)機(jī)，具轉(zhuǎn)速為1400r/min,額定功率為60W蝸桿及蝸輪的選用與校核選擇傳動(dòng)的類(lèi)型考慮到傳遞的功率不大，轉(zhuǎn)速較低，選用2A蝸桿，精度8級(jí)，GB10089-88選

15、擇材料和確定許用應(yīng)力由機(jī)械基礎(chǔ)表17-4查得蝸桿選用45鋼，表面淬火，硬度為4555HRC蝸輪齒圈用ZCuSn10P1砂模鑄造，為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT15(®造。由表17-6查得eh=200MPaef=51MPa按接觸強(qiáng)度確定主要參數(shù)根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距：ZeZ：21)確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2按Zi=2,估取效率4=0.8,則T2=T*/i=3.5382N.M(2-2)(2)確定載荷系數(shù)K因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)K尸1;由使用系數(shù)K表從而選取&=i.i

16、5；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)&=1.1;則K=K*Kb*K產(chǎn)1*1.15*1.1=1.265=1.27(2-3)(3)確定彈性影響系數(shù)Ze因選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配，故1Ze=160MPa"(4)確定接觸系數(shù)Zpd1先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距a的比值/a=0.30,從而可查出Zp=3.12(5)確定許用應(yīng)力0H根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1,金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度45HRC從而可查得蝸輪的基本許用應(yīng)力oh=268MPA因?yàn)殡妱?dòng)刀架中蝸輪蝸桿的傳動(dòng)為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為KhN=0.92,則oh|=Khoh=0.92X2

17、68=246.56=247MPA(2-4)(6)計(jì)算中心距.1602.72(2-5)a-31.273538.2()2=24mm247di取中心距a=50mmm=1.25mm蝸桿分度圓直徑di=22.4mm這時(shí)/a=0.448,從一'一，而可查得接觸系數(shù)ZP=2.72,因?yàn)閆P<ZP,因此以上計(jì)算結(jié)果可用。蝸桿和蝸輪主要幾何尺寸計(jì)算蝸桿分度圓直徑：di=8mm直徑系數(shù)：q=17.92,蝸桿頭數(shù)：乙=1分度圓導(dǎo)程角：y=301i38蝸桿軸向齒距：P=二m=3.94mm(2-6)*蝸桿齒頂圓直徑：da1=d12ham=32.2mm(2-7)蝸桿齒根圓直徑：df1=d1-2(ha*c*)

18、m=24.16mm(2-8)蝸桿軸向齒厚：Sa=1/2二m=2.512mm(2-9)蝸桿軸向齒距：pa1-二m=1.6二mm=5.04mm(2-10)蝸輪蝸輪齒數(shù)：Z2=45變位系數(shù)X=0驗(yàn)算傳動(dòng)比：i=z2/Z1=45/1=45(2-11)蝸輪分度圓直徑：d2=mz=72mm(2-12)蝸輪喉圓直徑：da2=d2+2ha2=93.5mm(2-13)蝸輪喉母圓直徑：rg2=a-1/2da2=50-1/293.5=3.25mm(2-14)蝸輪齒頂圓直徑：da2=d2+2ha*m=75.2mm(2-15)蝸輪齒根圓直徑：df2=d2-2(ha*_c*)m=68.16mm(2-16)蝸輪外圓直徑：當(dāng)

19、在z=1時(shí)，de2<da2+2m=78.4mm(2-17)蝸桿軸的設(shè)計(jì)蝸桿軸的材料選擇，確定許用應(yīng)力考慮軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩，為普通用途中小功率減速傳動(dòng)裝置選用45號(hào)鋼，正火處理，肪=600MPa按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑M2(aT)2ca_l(2-18)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取a=0.6抗彎截面系數(shù)W=0.1d3取dmin=15.14mm2.4.3確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長(zhǎng)度。D2D3D4L4L3d1=d5同一軸上的軸承選用同一型號(hào)，以便于軸承座孔鍵制和減少軸承類(lèi)型d5軸上有一個(gè)鍵槽，故槽徑增大5%d1=d5=dT義(1+5

20、%)=15.89mm，圓整d1=d5=17mm所選軸承類(lèi)型為深?球軸承，型號(hào)為6203,B=12mmD=40mmd2起固定作用，定位載荷高度可在(0.070.1)d1范圍內(nèi)，d2=d1+2a=19.3820.04mm故d2取20mmd3為蝸桿與蝸輪嚙合部分，故d3=24mmd4=d2=20mn®于加工和安裝L1為與軸承配合的軸段，查軸承寬度為12mm端蓋寬度為10mm則L1=22mmL2尺寸長(zhǎng)度與刀架體的設(shè)計(jì)有關(guān),蝸桿端面到刀架端面距離為65mm故L2=43mmL3為蝸桿部分長(zhǎng)度L3>(11+0.06z2)m=21.92mm圓整L3取30mmL4取55mmL5ft刀架體部分長(zhǎng)度

21、為(12+8)mm伸出刀架部分通過(guò)聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)相連長(zhǎng)度為50mm故L5=70mm兩軸承的中心跨度為128mm軸的總長(zhǎng)為220mm2.4.4蝸桿軸的校核作用在蝸桿軸上的圓周力2Tl一(2-19)T二9550000P=95500001056N.mm=2.16105N.mmn467其中d1=28mm2T322.07106Kl4KI3203=N=1.2910N徑向力Fr=Fttan=1.29104tan20=4.69103N(2-20)4切向力Fn=Ft/cos：=1.2910=1.37104N(2-21)cos20r圖2.1軸向受力分析Fbh=Fncos30Frcos60=1.37104cos30

22、4,69103cos60=1.42104N(2-22)Fbv=Frsin60-Fnsin30=4.69103sin60-1.37104sin30=-2.79103N(2-23)求水平方向上的支承反力,F汨LL1二L-I1一F-HIr.h圖2.2水平方向支承力FbhL2-Fah(L112)=0_一4一，F(xiàn)ah3=5.410N1.4210181一N294.5181Fch=Fbh-Fah=1.42104-5.4103=8.8103(N)(2-25)求水平彎矩，并繪制彎矩圖313MBH=FahL1=5.410294.510Nm=1.5910NmI卜水平彎矩圖圖2.3水平彎矩圖求垂直方向的支承反力F切=

23、9.81CFyapXFyfYFyvZFyKFy(2-26)查文獻(xiàn)9表2.24,Cf,=142,Xf0.73,YFy=0.67,Zpy=0其中ap=6mm,f=0.6mm/r,v=100m/minpx_YZpF切=9.81CFyapFyfyvyKFy=9.81M142M6M0.6N=3658N(2-27)L.FLhL.irj圖2.4垂直方向支承反力FbvL2+F切L3Fav(Li+L2)=033FAV一一一3N=1.99103N2.791031813.66103120.5294.5181FCV=Fbv-Fav-F切=2.79x103-1.99x103-3.66x103=2.86父103(N)求垂

24、直方向彎矩，繪制彎矩圖MBV=FAVL1=1.99103294.510-=586.1NmMCV=5切13=3.6610120.5103Nm=441NmI垂直彎矩圖圖2.5垂直彎矩圖求合成彎矩圖，按最不利的情況考慮MB=MBH2MBV2=(1.59103)2586.12Nm=1.69103Nm(2-28)Me=Mcv-441Nm圖2.6合成彎矩圖計(jì)算危險(xiǎn)軸的直徑0.1二/(2-29)3d一查文獻(xiàn)9表151,材料為38C.MoAIA調(diào)質(zhì)的許用彎曲應(yīng)力仃=75,則6-mm=60.8mm3,1.6910dB-.,0.175所以該軸符合要求。2.4.5鍵的選取與校核考慮到d5=105%<15.14

25、=15.89mm,實(shí)際直徑為17mm所以強(qiáng)度足夠由GB1095-79查得，尺寸bXh=5X5,l=20mm的A型普通平鍵。3按公式仃p=X進(jìn)行校核kldT=2070N.m,k=0.5h=0.5父14mm=7mm,l=110mm,d=92mm。查文獻(xiàn)9表62,取Op=130MPa則p2T10322070二p=58.44MPa：70MPa(2-30)pkld711092該鍵符合要求。由普通平鍵標(biāo)準(zhǔn)查得軸槽深t=30mm轂槽深t1=2.3mm蝸輪軸的設(shè)計(jì)蝸輪軸材料的選擇，確定需用應(yīng)力考慮到軸主要傳遞蝸輪轉(zhuǎn)矩，為普通中小功率減速傳動(dòng)裝置選用45號(hào)鋼，正火處理，&】=600MPa,eb-1=55

26、MPa按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，初步估計(jì)軸的最小直徑Me0.1二查文獻(xiàn)9表151,取45號(hào)調(diào)質(zhì)剛的許用彎曲應(yīng)力產(chǎn)=60,則de676.3103.0.160mm=48.3mm596103.0.160mm=46.3mm由于軸的平均直徑為34mm因此該軸安全確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長(zhǎng)度d1即蝸輪輪芯為68mmd2為蝸輪軸軸徑最小部分取34mmd3軸段與上刀架體有螺紋聯(lián)接，牙形選梯形螺紋，根據(jù)文獻(xiàn)表8-45取公稱(chēng)直徑為d3=44mm螺距P=12mmH=6.5mm查表8-46得，外螺紋小徑為31mm內(nèi)、外螺紋中徑為38mm內(nèi)螺紋大徑為45mm內(nèi)螺紋小徑為32mm旋合

27、長(zhǎng)度取55mmL2尺寸長(zhǎng)度為34mm蝸輪齒寬b2當(dāng)z103時(shí)，b2<0.75da1=15.6mm取b2=15mm中心軸的設(shè)計(jì)中軸的材料選擇，確定許用應(yīng)力考慮到軸主要起定位作用，只承受部分彎矩，為空心軸，因此只需校核軸的剛度即可。選用45號(hào)鋼，正火處理，cb=600MPa,ee-1=55MPa確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長(zhǎng)度d1=15mm,d2與軸承配合，軸承類(lèi)型為推力球軸承，型號(hào)為51203,d=17mm,d1=19,T=12mm,D=35mm所以d2=17mmd3與軸承配合，軸承類(lèi)型為推力球軸承，型號(hào)為51204,d=25mm,d1=27

28、mm,T=15mm,D=47mm圖2.7中心軸受力圖分配各軸段的長(zhǎng)度L1=80mm,L2=93mm,L3=20mm2.6.3軸的校核軸橫截面的慣性矩二44I=(D4-d4)=1993.16mm64車(chē)床切削力F=2KN,E=210GPa3321019562101031993.16=-5.910”3_qay一一24EI一a)21014533(4195-145)-8.44103mm242101993.16因此Vy中心軸滿足剛度條件齒盤(pán)的設(shè)計(jì)齒盤(pán)的材料選擇和精度等級(jí)上下齒盤(pán)均選用45號(hào)鋼，淬火，180HBS初選7級(jí)精度等級(jí)確定齒盤(pán)參數(shù)考慮齒盤(pán)主要用于精確定位和夾緊，齒形選用三角齒形，上下齒盤(pán)由于需相互

29、嚙合，參數(shù)可相同當(dāng)蝸輪軸旋轉(zhuǎn)150°時(shí)，上刀架上升5mm齒盤(pán)的齒高取4mm由h=(2ha*c*)m(2-33)得算式4=(2X1+0.25)m標(biāo)準(zhǔn)值ha*=1.0,c*=0.25求出m=1.78mmj(標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm故齒盤(pán)齒全高h(yuǎn)=(2ha*+c*)m=(2X1+0.25)x2=4.5mm取齒盤(pán)內(nèi)圓直徑d為120mm外圓直徑為140mm齒頂高h(yuǎn)a=ha*m=1x2=2m齒根高h(yuǎn)f=(ha*+c*)m=2.5mm齒數(shù)z=38齒寬b=10mm齒厚s=m2=3.14mm齒盤(pán)高為5mm按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算確定有關(guān)計(jì)算參數(shù)和許用應(yīng)力_6pl660100.75T=9.55106-=9.551

30、06=17906.25N*mmn24(2-35)取載荷系數(shù)kt=1.5由文獻(xiàn)表9-12取齒寬系數(shù)d=1.0由表9-10查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8而而，取a=20°,故ZH=2.5查圖9-34取6Hlim1=380取6Hlim2=380(6)Lh=60X24X1X(8X300X15)N2=5.18X107由圖9-35查得接觸疲勞壽命系數(shù)ZN1=1.1,ZN2=1.1計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力取安全系數(shù)SH=1由式(9-44)得l：H1IZNTiHiini，362MPa(2-36)Sh.ZNHlin1.362MPaSh按齒根抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（9-46）得抗彎強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為2kT1

31、(Yf,Y力dZ；(1(2_37)確定公式內(nèi)的各參數(shù)數(shù)值由文獻(xiàn)圖9-37查得，抗彎疲勞強(qiáng)度極限,Flim1三Flim2=160MPa由文獻(xiàn)圖9-38查得，抗彎疲勞壽命系數(shù)YN1=1.0,YN2=1.0查圖取YFai=2.63,Yf32=2.63Ysai-1.65,Ysa2=1.65計(jì)算抗彎疲勞許用應(yīng)力，取抗彎疲勞安全系數(shù)Sf=1.4由式(9-47)得L-F1I-L,F21=Ynfl1M1=256MPa(2-38)Sf彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算2k二21.517906.25,1、.門(mén)=、.F2=*YFa1*YSa1=2.631.65：46MPa、F11bd1m101202(2-39)故滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求

32、2.8軸承的選用滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動(dòng)接觸來(lái)支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。并且常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動(dòng)軸承時(shí)，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類(lèi)型和尺寸。驗(yàn)算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤(rùn)滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計(jì)”問(wèn)題。軸承的類(lèi)型考慮到軸各個(gè)方面的誤差會(huì)直接傳遞給加工工件時(shí)的加工誤差，因此選用調(diào)心性能比較好的深溝球軸承。此類(lèi)軸承可以同時(shí)承受徑向載荷及軸向載荷，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號(hào)為：6203。軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配軸承

33、的游隙和欲緊時(shí)靠端蓋下的墊片來(lái)調(diào)整的，這樣比較方便。滾動(dòng)軸承的配合滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑考慮到電動(dòng)刀架工作時(shí)轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤(rùn)滑,轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤(rùn)滑油；載荷越大，應(yīng)選用粘度越高的。滾動(dòng)軸承的密封裝置軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類(lèi)。唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封

34、作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應(yīng)朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，密封唇應(yīng)朝外。第3章刀架體設(shè)計(jì)刀架體設(shè)計(jì)首先要考慮刀架體內(nèi)零件的布置及與刀架體外部零件的關(guān)系，應(yīng)考慮以下問(wèn)題：(a)滿足強(qiáng)度和剛度要求。因?yàn)榈都荏w的剛度不僅影響傳動(dòng)零件的正常工作，而且還影響部件的工作精度。(b)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。如支點(diǎn)的安排、開(kāi)孔位置和連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等均要有利于提高刀架體的強(qiáng)度和剛度。(c)工藝性好。包括毛坯制造、機(jī)械加工及熱處理、裝配調(diào)整、安裝固定、吊裝運(yùn)輸、維護(hù)修理等各方面的工藝性。(d)造型好、質(zhì)量小。刀架體的常用材料有：鑄鐵，多數(shù)刀架體的材料為鑄鐵，鑄鐵流動(dòng)性好，收縮較小，容易獲得