活塞連桿鏜床設(shè)計(jì)

哈爾濱華德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章緒論課題背景現(xiàn)如今國內(nèi)針對活塞連桿生產(chǎn)和修理時國內(nèi)的企業(yè)大多數(shù)還是使用專用的機(jī)床為主。比如加工镋削活連桿大、小頭孔和塞銷孔的過程中時需要用到重型立式或臥式，用不同的重型磨床來加工開口和活塞環(huán)端面。這些機(jī)器消耗的能源比較多，費(fèi)用比普通的機(jī)床要高出許多，體積占地面積也比較大，使得生產(chǎn)發(fā)動機(jī)的企業(yè)和修理的企業(yè)盈利的利潤相對較小并且不宜生產(chǎn)和維修，所以這需要一個結(jié)構(gòu)和組成較為簡單，占地面積較小，消耗能源相對來說比較少的，價格也比較適宜的并且可以完成修理和工作的一種新型機(jī)床。研究的意義設(shè)備研究意義如今內(nèi)燃機(jī)當(dāng)中活塞連桿的加工中最重要的設(shè)備就是活塞連桿綜合作業(yè)臺了。在這當(dāng)中有一種高精度的加工的機(jī)床就是鏜床，其主要用于孔和孔之間距離的高精度要求加工零件的機(jī)床。而且連桿大小頭孔和活塞銷孔是加工工序的關(guān)鍵，每種孔的尺寸精度大小要求都比較高。這篇文章的切入點(diǎn)是可以大量的生產(chǎn)，加工精度達(dá)標(biāo)和其結(jié)構(gòu)組成比較簡便。與現(xiàn)在所現(xiàn)有的先進(jìn)的設(shè)備所結(jié)合融合它們的優(yōu)點(diǎn),提出了對機(jī)床的幾個重要零部件的設(shè)計(jì)方案。依據(jù)推薦的工藝參數(shù)來進(jìn)行連桿大、小頭孔和活塞銷孔的加工，所選用的都是專業(yè)化廠家所生產(chǎn)出的功能零部件,來進(jìn)行專用鏜床的生產(chǎn)、制造的方式均使用國際間配套的方式，是進(jìn)一步取代進(jìn)口鏜床的一條值得探索的途徑?？梢栽谀承┢髽I(yè)的生產(chǎn)流水線上和企業(yè)售后的維修廠里使用這種機(jī)床，這使得企業(yè)的工作效率與產(chǎn)品的質(zhì)量可以達(dá)到國內(nèi)較高的水準(zhǔn)。設(shè)備構(gòu)成設(shè)備是由活塞環(huán)開口磨床、活塞環(huán)端面磨床、鏜床和連桿襯套壓床和一些電子電器設(shè)備等一同構(gòu)成的。適用的方向：該設(shè)備主要適用于拆裝連桿的襯套，組合活塞的連桿，镋削銷孔和連桿的大小頭的镋削以及磨削活塞端面與環(huán)開口。鏜床傳動原理如圖1.1所示，皮帶輪4和主軸2的運(yùn)動，是由電動機(jī)29通過皮帶輪28和三角皮帶所帶動。其中螺桿3作為連接使得鏜桿6和主軸相聯(lián)，使得鏜桿可以旋轉(zhuǎn)。設(shè)備的進(jìn)給過程為兩個平皮帶輪27，26和皮帶輪23的運(yùn)動由電動機(jī)29所帶動，蝸桿25是由蝸桿軸24所提供的動力轉(zhuǎn)動，使得蝸輪22運(yùn)動，動力傳遞到離合器21（咬合）帶動光桿20開始旋轉(zhuǎn)，光桿20和蝸桿16相連接，光桿使得蝸桿16開始旋轉(zhuǎn)，從而帶動著蝸輪14的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過軸把動力傳遞到直齒輪13上，直齒輪13與齒料12相嚙合，使得齒條12開始運(yùn)動，工件開始縱向運(yùn)動通過齒條12帶動縱托板11的縱向運(yùn)動。當(dāng)手輪17松開時，縱拖板就可以通過手輪17來控制其縱向移動。1-手輪2-主軸3-螺桿4-v型皮帶輪5-軸承6-鏜桿7-刀頭8-卡具手鈕9-頂尖10-橫拖板11-縱拖板12-齒條13-齒輪14-蝸輪15-手輪16-蝸桿17-手輪18-手鈕19-絲杠20-光桿21-離合器22-蝸輪23-平皮帶輪24-蝸桿軸25-蝸桿26-皮帶27-皮帶輪28-v型皮帶輪29電動機(jī)圖1-1傳動原理示意圖手輪18和絲杠19用套合螺母使橫拖板10作橫向運(yùn)動。結(jié)合鏜床的裝配圖，把連桿卡具107和102安裝在縱拖板104（A-A剖面）上。芯軸105被連桿大頭孔套上，對之間的距離進(jìn)行調(diào)整，鏜桿29再套上小頭孔套；通過調(diào)整再確定小頭孔的位置，使用錐形來套定位在鏜桿上的位置，然后夾緊連桿大小頭孔。首先將縱拖板縱移，之后把定位套取下，然后對刀，這樣就能加工連桿襯套了。該機(jī)床擁有自動和手動兩種進(jìn)刀方式，除去了加工需要手動調(diào)整加工時的不便并且在不需要手動時使用的方便，結(jié)合鏜床裝配圖，選定要自動進(jìn)刀加工的時候，將壓板螺栓80擰緊，夾緊手輪79與自動進(jìn)刀壓板86使其親密接觸，長柄齒輪96通過夾緊摩擦所帶來的摩擦力帶動縱拖板104完成縱向運(yùn)動，以上就是自動進(jìn)給加工的原理。選定手動加工的時候滾花螺母81被松開，壓板螺栓與自動進(jìn)刀壓板背離，這時快速進(jìn)刀與快速退刀可以通過自由轉(zhuǎn)動手輪來完成。除此之外，設(shè)置了一個離合器56，其設(shè)置在蝸輪55和光桿接觸的位置上，當(dāng)蝸輪和離合器分開后，蝸輪和光桿就不能一起轉(zhuǎn)動，從而將自動進(jìn)刀關(guān)閉，這樣就可以通過轉(zhuǎn)動手輪來實(shí)現(xiàn)手動進(jìn)刀和退刀，這樣的裝置既可以提高設(shè)備的精度同時也可以延長設(shè)備的使用時間。發(fā)展現(xiàn)狀鏜床按照加工的對象和結(jié)構(gòu)可分為坐標(biāo)鏜床、精鏜床、深孔鏜床、臥式鏜床和落地鏜床幾種不同的鏜床。國內(nèi)主要的生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備大多是以進(jìn)口為主，因?yàn)樵诩庸みB桿小頭孔的加工過程中對鏜床的加工精度，穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率等方面的都有很高的要求。目前國內(nèi)的機(jī)床水品還達(dá)不到國際的標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)也不如國外的產(chǎn)品，國內(nèi)外的產(chǎn)品差距主要在于設(shè)計(jì)的方法，制作的過程，產(chǎn)品樣式的單一化，用戶購買的選擇性比較單一；同時機(jī)床的性能和制造工藝也大大不如國外的機(jī)床主要差距在于機(jī)床的穩(wěn)定性，生產(chǎn)效率等方面；并且國外機(jī)床的制造水品也遠(yuǎn)高于國內(nèi)，其外觀的對比就有很明顯的差距，國外可以把機(jī)床設(shè)計(jì)出完美的造型讓其更為人性化讓消費(fèi)者更能接受，機(jī)床的細(xì)節(jié)的地方國外做的也要比國內(nèi)的好，國外很注重細(xì)節(jié)使機(jī)床更加的完美。除此之外現(xiàn)在世界主流的發(fā)展方向就是工業(yè)的自動化，所以本機(jī)床也應(yīng)該追隨世界發(fā)展的腳步達(dá)到數(shù)控操控設(shè)備，比如世界先進(jìn)的設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的連續(xù)檢測和機(jī)電液一體化，并且可以智能完成工作時所需要的進(jìn)給量。相對于國內(nèi)發(fā)展的就比較慢了。主要工作及方案設(shè)想第一部分是對活塞連桿綜合作業(yè)臺進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)，通過加工的精度和進(jìn)給的速度為重心設(shè)計(jì)鏜床，設(shè)計(jì)的思路主要是首先確定了機(jī)床的總體布局和需要的主要組成的構(gòu)件，然后確定了電動機(jī)的傳動的方法和種類，之后又確定了主軸傳動的種類和參數(shù)，選擇了自動進(jìn)給和手動進(jìn)給的結(jié)合方式并且介紹了自動進(jìn)給與手動進(jìn)給的原理并且檢測了各部分選擇的零件的強(qiáng)度達(dá)到所需要的強(qiáng)度后組裝機(jī)床，檢測達(dá)到預(yù)期的想法，最后完成整體的設(shè)計(jì)。第2章總體的設(shè)計(jì)方案介紹了總體的設(shè)計(jì)方案，包括參數(shù)與規(guī)格，活塞連桿鏜床的組成以及驅(qū)動部分的設(shè)計(jì)方案，還詳細(xì)講解了電動機(jī)的設(shè)計(jì)原則，主軸電動機(jī)的選擇和自動進(jìn)給裝置電動機(jī)的選擇，還設(shè)計(jì)了傳動部分的方案和機(jī)架等等，并介紹了鏜床的運(yùn)動方式。2.1主要參數(shù)與規(guī)格鏜孔直徑28—28.2mm鏜桿轉(zhuǎn)速705r/min電動機(jī)1.1千瓦，1410r/min加工精度2級自動走刀進(jìn)給量0.031mm/r鏜床中心到床面距離142mm縱拖板最大移動距離240mm2.2活塞連桿綜合作業(yè)臺鏜床的組成1-電動機(jī)2-機(jī)床殼體3-傳動機(jī)構(gòu)4-自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)5-機(jī)床夾具6-主軸運(yùn)動系統(tǒng)及鏜桿部分圖2-1活塞連桿綜合作業(yè)臺鏜床結(jié)構(gòu)簡圖通過工作臺的工作需要把鏜床的總體分為以下幾個部分，如圖2.1所示：1、電動機(jī)2、機(jī)床殼體3、傳動機(jī)構(gòu)4、自動進(jìn)給機(jī)構(gòu)5、機(jī)床夾具6、主軸運(yùn)動系統(tǒng)及鏜桿部分。2.3驅(qū)動部分的設(shè)計(jì)方案2.3.1電動機(jī)的設(shè)計(jì)原則電動機(jī)的選擇應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對拖動性能的要求，除此之外還要考慮價格合適，結(jié)構(gòu)組成相對比較簡單的，運(yùn)行穩(wěn)定不宜出現(xiàn)事故并且維修比較方便便宜這些問題。選擇電動機(jī)使應(yīng)主要考慮的內(nèi)容是：（1）所選擇的電動機(jī)的特性要滿足生產(chǎn)機(jī)械拖動性能；（2）所選電動機(jī)應(yīng)該滿足生產(chǎn)時的調(diào)速性能。對調(diào)速性能的要求在很大程度上決定了電動機(jī)的種類、調(diào)速方法以及相應(yīng)的控制方法；（3）電動機(jī)的啟動性能應(yīng)滿足生產(chǎn)機(jī)械對電動機(jī)啟動性能的要求，電動機(jī)的啟動性能主要是啟動轉(zhuǎn)矩的大小，同時還應(yīng)注意電網(wǎng)容量對電動機(jī)啟動電流的限制；（4）電源種類，在滿足性能的前提下應(yīng)優(yōu)先采用交流電動機(jī)；（5）經(jīng)濟(jì)性，一是電動機(jī)及其相關(guān)設(shè)備（如：啟動設(shè)備、調(diào)速設(shè)備等）的經(jīng)濟(jì)性；二是電動機(jī)拖動系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，最重要選擇一些有較高效率并且耗能不多的。發(fā)動機(jī)的安裝方式分為臥式安裝和立式安裝。根據(jù)轉(zhuǎn)軸所在的位置不同來分別采取不同的安裝方式，如果轉(zhuǎn)軸處于水平的位置就用臥式安裝反之處于處置地面時用立式安裝，通常安裝處于水平位置的比較多。這兩種安裝的方法所使用的電動機(jī)的軸承也是有所區(qū)別的。在電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速選擇的時候，需要綜合考慮生產(chǎn)機(jī)械和電動機(jī)這兩個方面來做決定性的選擇。（1）對泵和鼓風(fēng)機(jī)等這種不用調(diào)速的機(jī)械裝置，額定轉(zhuǎn)速的電動機(jī)就是很好的選擇，這樣可以省去一個體積很大的減速裝置。（2）對粉碎機(jī)和球磨機(jī)等這種不用調(diào)速的低速設(shè)備，低速電動機(jī)或者傳動比比較小的就是很好的選擇。（3）對經(jīng)常開啟和關(guān)閉的機(jī)械裝置，就應(yīng)該選擇額定轉(zhuǎn)速的電動機(jī)并且要考慮其開啟和關(guān)閉的時間，這樣有助于提高機(jī)械的生產(chǎn)效率。電動機(jī)的飛輪矩和額定轉(zhuǎn)速決定了啟動和制動時間的長與短，所以需要選擇較小的額定轉(zhuǎn)速與飛輪矩。（4）對生產(chǎn)設(shè)備在生產(chǎn)時對調(diào)速的要求不高的時候盡可能的選擇多轉(zhuǎn)速的電動機(jī)或者選擇比正常工作轉(zhuǎn)速高一點(diǎn)的電動機(jī)選擇這種轉(zhuǎn)速稍高的電動機(jī)時一定要配備一個減速器。如果在條件允許的條件下可以選用電氣調(diào)速。（5）對生產(chǎn)設(shè)備有較高的調(diào)速要求時，選用電器調(diào)速，因?yàn)樾枰妱訖C(jī)的最高轉(zhuǎn)速與機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速持平。2.3.2主軸電動機(jī)的選擇根據(jù)以上所說，來計(jì)算出主軸的受力，通過機(jī)床鏜孔時的切削最大用量時確定主軸的受力情況，從而來選擇電動機(jī)。最后選定型號為JO2-21-4的三相異步電動機(jī)作為該設(shè)備的電動機(jī)，改電動機(jī)采用臥式安裝的方式安裝。該機(jī)床的主要參數(shù)和技術(shù)特性都能達(dá)到機(jī)床所需要的標(biāo)準(zhǔn)。2.3.3自動進(jìn)給裝置電動機(jī)的選擇主軸電動機(jī)選定三相異步電機(jī)功率足夠，并且自動進(jìn)刀裝置不需要多少的功率，完全可以和主軸共同使用這個三項(xiàng)異步電動機(jī)來完成工作，這樣可以降低該機(jī)床的成本，維修起來比較簡便，這樣也是的機(jī)床的耗能減少并且還能提高機(jī)床的工作效率。所以最終決定使其和主軸共用同一個電動機(jī)來完成工作。2.4傳動部分的設(shè)計(jì)方案2.4.1傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則根據(jù)傳動的種類分為以下幾種傳動分別是：齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、鏈傳動、帶傳動幾種。2.4.2主軸傳動設(shè)計(jì)該機(jī)械設(shè)備必須擁有較大的中心距在主軸傳動部分的傳動，鏜床工作時有很大的影響是振動對于加工精度的影響，所以需要有一定的吸振能力的主軸傳動。其次要滿足大量的工作，所以傳遞的力也比較大，主軸所受到的力也比較大，最為主要的是要滿足結(jié)構(gòu)簡單，價格較低，耗能少，效率高。為了滿足這些條件，經(jīng)過之前的對比最終主軸選擇v帶傳動的傳動方式來完成動力的傳動最為合適。2.4.3自動進(jìn)給裝置的傳動設(shè)計(jì)總體來說還是用平帶傳動傳動動力最為合適。并且要安裝一個傳動比比較大的減速器來減小主軸傳遞到自動進(jìn)到裝置的速度，因?yàn)樽詣舆M(jìn)到裝置的轉(zhuǎn)速要低于主軸的轉(zhuǎn)速。傳動比的大小是通過計(jì)算而得到，依據(jù)之前所提出來的傳動方案最終確定渦輪蝸桿減速器是最為合適的。通過減速裝置之后，就需要把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的方式轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動的方式才可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給的運(yùn)動，這個時候就需要用齒輪齒條傳動來完成運(yùn)動方式的轉(zhuǎn)化，因?yàn)檫@時需要傳動的精度比較高，齒輪齒條傳動剛好符合這個要求，所以最終選定齒輪齒條傳動方式來做最后的傳動，這樣自動進(jìn)到裝置的運(yùn)動過程就完成了。2.5機(jī)架的設(shè)計(jì)機(jī)架作為機(jī)床的框架必須可以完成機(jī)床的指定工作，在工作的時候不可以發(fā)生機(jī)架的散落，以至于發(fā)生危險，選材時一定要達(dá)到加工時所需的剛度要求和強(qiáng)度的要求，在設(shè)計(jì)機(jī)架的時候要保證開啟式達(dá)到最大的載荷時，應(yīng)力在各點(diǎn)上都是均勻的且不能超過機(jī)架材料本身的應(yīng)力情況，這樣才可以保證機(jī)架的安全，在使用時一定要考慮到其疲勞的強(qiáng)度，避免超過機(jī)器本身的疲勞強(qiáng)度導(dǎo)致機(jī)架的損壞或者發(fā)生事故，并且要在機(jī)架上要安裝減震裝置來減少機(jī)架受到的震動而導(dǎo)致的機(jī)架松動，并且在設(shè)計(jì)的時候要盡可能的注意機(jī)架外形的美觀程度。圖2-2機(jī)架結(jié)構(gòu)簡圖機(jī)架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法：（1）設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要與選材所契合，要保證機(jī)架各處的壓力均勻。（2）設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)最好越省材料越好盡可能地減少設(shè)計(jì)的成本，并且盡可能地簡短傳遞的路線這樣使得能量的流失不多。（3）設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)盡可能地不要拼接，這樣不穩(wěn)定并且比較耗費(fèi)材料而且在連接處受到的應(yīng)力比較大。根據(jù)以上的設(shè)計(jì)方法，選用HT200的鑄鐵澆筑出整體的機(jī)架，機(jī)架的支撐由四個角來支撐，為了減小機(jī)架本身的所受到的應(yīng)力需要把機(jī)架內(nèi)部掏空，達(dá)到受力均勻以及使用材料較少的目的，并且減小了機(jī)架本身的自重，這樣就可以增加機(jī)架的抗震能力。具體的設(shè)計(jì)方案如圖2-2。2.6鏜床的運(yùn)動方式通過以上的設(shè)計(jì)，機(jī)床最終的運(yùn)動方式如下：（1）通過主軸電動機(jī)使得主軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，帶動鏜桿的旋轉(zhuǎn)以帶動鏜刀進(jìn)行孔的鏜削，這樣就可以對孔進(jìn)行加工了。（2）自動進(jìn)到裝置是通過主軸的電動機(jī)將動力經(jīng)過渦輪蝸桿的減速裝置達(dá)到自動裝置的轉(zhuǎn)速，之后通過齒輪齒條把動力傳遞到縱托板上，使其做縱向的運(yùn)動，把加工的工件固定在縱托板上隨著縱托板做縱向運(yùn)動以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動，來完成工件的加工。（3）在工件進(jìn)給的過程中工件固定在縱托板上只能做縱向的運(yùn)動，在對刀的時候有需要一個橫向的對刀，這時又不能移動工件來達(dá)到目的，這樣就需要添加一個絲杠和旋鈕來完成工件的橫向移動，當(dāng)工件需要橫向移動的時候就通過扭動旋鈕完成工件在絲杠上的橫向移動。本章小結(jié)本章主要對懸臂式斗輪機(jī)的參數(shù)進(jìn)行確定，包括主參數(shù)和工作性能參數(shù)，給出了生產(chǎn)率、鏟斗切割深度和料堆的尺寸，對設(shè)計(jì)的斗輪機(jī)的要求進(jìn)行初步給定。再根據(jù)主參數(shù)對工作性能參數(shù)進(jìn)行推導(dǎo)。第3章主軸的傳動完成了主要的設(shè)計(jì)方案之后，接下來是主軸大具體設(shè)計(jì)，先選擇電動機(jī)和V帶的類型，還有主動輪上的包角的驗(yàn)算以及V帶的根數(shù)的計(jì)算等等，設(shè)計(jì)帶輪的張緊裝置也即將說明，最終完成主軸的設(shè)計(jì)。3.1電動機(jī)和V帶的設(shè)計(jì)機(jī)床使用V帶傳動在電動機(jī)和主軸間的傳動方式，使用型號為JO2-21-4的電動機(jī)，額定功率為，轉(zhuǎn)速，主軸轉(zhuǎn)速。日常工作時間為10小時，可使用的壽命為20年。3.1.1確定計(jì)算功率通過表3.1查得工作情況系數(shù)，通過文獻(xiàn)[11]得：（3-1）通過公式（3-1）得：3.1.2選取V帶帶型依據(jù)，通過文獻(xiàn)[11]表12-2最終選用SPA型。3.2帶輪的設(shè)計(jì)3.2.1帶輪基準(zhǔn)直徑和傳動比的計(jì)算通過文獻(xiàn)[11]和表12-3查得：決定主動輪基準(zhǔn)直徑，從動輪基準(zhǔn)直徑驗(yàn)證帶的速度：帶速符合要求。3.2.2帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距地計(jì)算首先選定帶的中心距為。通過文獻(xiàn)[11]得：（3-2）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度，通過（3-2）得表3-1帶輪的工況系數(shù)工況軟起動負(fù)載起動每天工作小時數(shù)/h<1010～16<1010～16載荷變動小液體攪拌機(jī)，通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（≤7.5kw），離心式水泵機(jī)和壓縮機(jī)，輕型輸送機(jī)1.01.21.11.3載荷變動較大帶式輸送機(jī)（不均勻載荷），通風(fēng)機(jī)（＞7.5kw）,旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)，發(fā)電機(jī)，金屬切削機(jī)床，印刷機(jī)，旋轉(zhuǎn)篩，鋸木機(jī)和木工機(jī)械1.21.31.41.5載荷變動較大制磚機(jī)，斗式提升機(jī)，往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)，起重機(jī)，磨粉機(jī)，沖剪機(jī)床，橡膠機(jī)械，振動篩，紡織機(jī)械，重載輸送機(jī)1.21.31.41.5載荷變動很大破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等），磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.6通過文獻(xiàn)[13]和表8-2查得：選定帶的基準(zhǔn)長度。通過文獻(xiàn)[11]得：（3-3）實(shí)際中心距的計(jì)算，通過（3-3）得：中心距可調(diào)范圍3.2.3主動輪上的包角的驗(yàn)算通過文獻(xiàn)[11]得：結(jié)論:包角符合設(shè)計(jì)的要求。3.2.4V帶的根數(shù)Z的計(jì)算通過文獻(xiàn)[11]得：表3.2包角系數(shù)小帶輪包角（）Ka小帶輪包角（）Ka18017517016516015515010.990.980.960.950.930.921451401351301251200.910.890.880.860.840.82式中查表3.2得通過（3-4）得：取z=2根。3.2.5初拉力的計(jì)算通過文獻(xiàn)[11]得：（3-5）通過文獻(xiàn)[11]表12-2查得：取q=0.12,通過（3-5）得：=103.5N3.2.6作用在軸上的壓力的計(jì)算通過文獻(xiàn)[11]得：（3-6）通過（3-6）得： 3.3設(shè)計(jì)帶輪的張緊裝置傳動帶沒有很大的彈力，張緊的V帶在去掉初拉力后，并不能恢復(fù)原來的長度，因此傳動帶工作一段時間后，皮帶的恢復(fù)變形的能力就會降低，使得不能再保持一定的拉力，這樣會使得皮帶變松不能再正常的傳遞動能，影響正常的工作，所以需要定期的對機(jī)床的皮帶進(jìn)行檢查，做好防護(hù)的功能，及時的更換皮帶或者安裝自動張緊的裝置來保證機(jī)床的正常工作。以下是幾種常見的張緊皮帶的的辦法：1、調(diào)節(jié)中心距以控制初拉力的定期張緊裝置 在水平或傾斜較小時的驅(qū)動，它可以配備安裝有滑動形成在基板上的電機(jī)皮帶輪，用于調(diào)整螺釘?shù)囊苿右愿淖儚闹行碾妱訖C(jī)皮帶驅(qū)動的距離，以實(shí)現(xiàn)初始張力控制。在垂直或接近垂直的傳輸，并且可被安裝有可調(diào)節(jié)的滑輪擺動架電機(jī)。然而，這種方法僅周期性張緊皮帶。2、采用張緊輪的張緊裝置當(dāng)傳動帶由于結(jié)構(gòu)的限制的中心距不能調(diào)節(jié)，該張緊裝置可以與靠近大帶輪的內(nèi)部或所在外側(cè)的帶張緊張力皮帶輪使用。當(dāng)張緊輪的內(nèi)側(cè)，以避免在小帶輪的角部有很大的影響盡可能接近。3、自動張緊裝置將電動機(jī)的帶輪裝配在一個浮動式框架上，利用其電動機(jī)的自重和皮帶輪一同轉(zhuǎn)動以一個固定軸為中心達(dá)到張力的維持這種主軸中心和電動機(jī)軸的中心距離是調(diào)節(jié)不了的情況的傳輸機(jī)構(gòu)只能選擇了第二種通過來張緊張緊裝置來完成張緊的功能，并且需要多注意使用的時間。3.4主軸的設(shè)計(jì)3.4.1鏜床的主軸設(shè)計(jì)已知：輸出速度為帶輪分度圓直徑為，壓力角。求鏜床主軸上的轉(zhuǎn)矩，通過文獻(xiàn)[11]得：（3-7）通過（3-7）得：為V帶的傳動效率，通常取0.9。求鏜床主軸上的作用力，通過文獻(xiàn)[11]得：圓周力；徑向力；軸向力。 1、最小軸的直徑的初步確定依據(jù)規(guī)定，選擇材料為45號鋼的軸，調(diào)質(zhì)處理，查表3.3得選擇通過參考文獻(xiàn)[11]查的空心軸的計(jì)算公式d≥（3-8）通過（3-8）得d=故d≥表3.3軸常用幾種材料的[]及A值軸的材料Q235-A，20Q275,35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr,35SiMn38SiMnMo,3Cr13[]/MPa15-2520-3525-4535-55A149-126135-112126-103112-972、結(jié)構(gòu)組成的設(shè)計(jì)依據(jù)軸的確定要求來完成各段長度和直徑的確定軸的首節(jié)直徑取得，由于手輪與首段相連，又因?yàn)檩灴滓仁锥伍L點(diǎn)，故取首段長度為15mm。在首段與第二段相接觸的位置開槽寬為2mm的退刀槽，把軸的第二段密封，首段的直徑要小于第二段的直徑，所以第二段的直徑選取，第二段的長度選擇為14mm。把主軸小頭軸瓦安裝在第三段的位置上，這段比相比較之前的兩段較長，通過軸瓦的內(nèi)徑來確定第三段軸的直徑為，因軸瓦的內(nèi)徑是40mm，軸的直徑為軸瓦的內(nèi)經(jīng)，確定其長度為136mm。將帶輪和帶輪的軸承安裝在軸承的第四部分，這樣就確定了軸的第四段直徑為，通過帶輪的寬度和其內(nèi)徑，確定了第四段的長度為128mm。并且在第四段上開一個同樣槽寬為2mm退刀槽。把主軸的大頭軸瓦安裝在第五段上，因?yàn)檩S瓦的直徑為52所以確定第五段軸的直徑和長度分別為。把防塵密封圈安裝在最后一段的軸上，通過防塵密封圈確定了最后一段的直徑和長度分別取。除此之外的軸承直徑和長度均為。因?yàn)檩S向力和徑向里共同作用于軸承上，這樣使得軸承需要選擇一個可以承受兩個方向的力的軸承，最終選定滾動軸承。通過帶輪的直徑與機(jī)床本身的工作的條件確定選用深溝球軸承其型號為6012。該設(shè)備的軸向定位是通過軸用彈性擋圈和軸肩一同完成的。通過平鍵連接把帶輪和主軸做軸向定位。通過左右兩端的直徑大小，翻查手冊確定平鍵截面大小為，使用銑刀加工鍵槽，把鍵的長度取作50mm，最后確定帶輪輪轂與軸的配合為。3.4.2檢驗(yàn)鏜床主軸的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度是通過彎矩的合成條件軸上的強(qiáng)度計(jì)算是在已經(jīng)確定力，方向和作用點(diǎn)的前提下，依據(jù)反力和彎矩，結(jié)合彎曲和扭矩的合成條件來完成計(jì)算的，具體計(jì)算過程如下：3.4.2.1畫出軸的計(jì)算簡圖一般將在鉸鏈支座上的雙支點(diǎn)梁處置放軸，軸承組合方式和類型可以決定支點(diǎn)的位置，通過圖3.1發(fā)現(xiàn)通過傳動件傳遞的載荷可以看作作用在零件輪緣中央的應(yīng)力，如果軸上的轉(zhuǎn)矩在從動間的中央算起并且每一個載荷都可以構(gòu)成空間的力系，那么就可以分解這個力，這個力分別分解到兩個相互垂直的平面呢。圖3.1a中為受集中力作用的鉸支梁的主軸簡化圖。通過文獻(xiàn)[11]得：（3-9）（3-10）已知條件知通過（3-9）、（3-10）得：。由（3-11）（3-12）通過（3-11）、（3-12）得：根據(jù)以上數(shù)據(jù)在受力簡圖中畫出主軸在水平面和豎直面的受力情況，見圖3.1b、3.1c。3.4.2.2畫出軸的彎矩圖通過簡圖3.1，分別算出軸上的豎直面內(nèi)彎矩和水平面內(nèi)彎矩。之后按矢量法求得合成彎矩（3-13）通過（3.13）得：畫出如圖3.1d的水平面內(nèi)的彎矩圖、如圖3.1e的豎直面內(nèi)彎矩，和如圖3.1f的合成彎矩圖。3.4.2.3畫出軸的扭矩圖如圖3-1圖3-1軸的載荷分析圖3.4.2.4畫出主軸的相當(dāng)彎矩圖依據(jù)第三強(qiáng)度理論并且通過已經(jīng)得到的合成彎矩和扭矩，算出相當(dāng)彎矩，并且畫出相應(yīng)得彎矩圖。通過文獻(xiàn)[11]得：（3-14）式中，是考慮不同的彎矩和轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的應(yīng)力時的循環(huán)特性而引入的修正系數(shù)，脈動循環(huán)就是這處的應(yīng)力循環(huán)特性，所以扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力按脈動循環(huán)變化時取。通過（3-14）得：3.4.2.5軸直徑的計(jì)算相比較空心軸，軸選用45號鋼為材料，通過看表3.4得，故軸的許用應(yīng)力。截面處的直徑的計(jì)算：通過文獻(xiàn)[11]得空心軸截面處的直徑：≥（3-15）表3-4軸的許用彎曲應(yīng)力[]（）材料碳鋼40013070405001707545600200955570023011065通過參考文獻(xiàn)[11]得軸截面上的強(qiáng)度條件：（3-16）通過（3-15）得：通過（3-16）得：≤結(jié)論:可以達(dá)到機(jī)械生產(chǎn)時的所需強(qiáng)度。3.4.2.6計(jì)算軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)驗(yàn)證抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：；彎矩：；轉(zhuǎn)矩：；彎矩應(yīng)力；扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力；查表3.4得。帶入新值后的軸肩的有效應(yīng)力集中系數(shù)。通過文獻(xiàn)[13]表10-1查得：尺寸系數(shù)；許用安全系數(shù)由表3-5查得，取。表3-5許用安全系數(shù)[S]、[S0]疲勞強(qiáng)度計(jì)算靜強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算精確程度[S]計(jì)算精確程度[S0]載荷可以精確計(jì)算，材料性能卻有把握；計(jì)算不夠精確，材質(zhì)不夠均勻時；計(jì)算的精確性很差，材質(zhì)均勻性很差；1.3-1.51.5-1.81.8-2.5最大載荷作用時間很少，其數(shù)值可精確計(jì)算時；高塑性材料的鋼軸；中等塑性材料的鋼軸；低塑性材料的鋼軸；鑄造以及脆性材料的軸；最大載荷很難準(zhǔn)確計(jì)算時；1.2-1.41.4-1.81.8-2.02.0-3.03-4對于轉(zhuǎn)軸是對稱循環(huán)應(yīng)力，所以平均應(yīng)力。轉(zhuǎn)矩應(yīng)力幅,在軸的計(jì)算中，常把轉(zhuǎn)矩看成是脈沖循環(huán)載荷，所以平均應(yīng)力。只關(guān)注轉(zhuǎn)矩作用時的安全系數(shù),通過文獻(xiàn)[11]得：（3-17）通過（3-17）得；只關(guān)注轉(zhuǎn)矩作用的安全系數(shù),通過文獻(xiàn)[11]得：（3-18）（3-19）通過（3-18）、（3-19）得結(jié)論:達(dá)到機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)時所要求的系數(shù)。本章小結(jié)該章節(jié)詳細(xì)的介紹的主要部分的設(shè)計(jì)過程和幾個重要部分的參數(shù)確定的過程，進(jìn)一步的確定了電動機(jī)的選擇和三角帶的選擇，還設(shè)計(jì)了主軸的帶輪種類及最終的選擇，并且詳細(xì)的分析了如何選擇皮帶的張緊輪，之后又對主軸的設(shè)計(jì)進(jìn)行了檢驗(yàn)，繪制了彎矩圖、扭矩圖更加直觀的表示了受力的情況，并且檢測了所有零件，零件均符合正常運(yùn)行的條件。第4章自動進(jìn)刀裝置的設(shè)計(jì)接下來是自動進(jìn)刀裝置的設(shè)計(jì)，對蝸桿對各個功率進(jìn)行了計(jì)算，然后計(jì)算并驗(yàn)證齒輪，開始了齒輪材料的選擇、所選精度等級和熱處理的方式，然后再進(jìn)行傳動主要尺寸的初步計(jì)算，最終確定傳動尺寸。4.1平帶傳動和蝸輪蝸桿的計(jì)算4.1.1計(jì)算電動機(jī)的扭矩選定，傳動比i=1.6得自動進(jìn)刀裝置是通過平帶帶用的，所需要的功率不大，先設(shè)輸入功率為0.04kw，通過文獻(xiàn)[11]得：（4-1）通過（4-1）得：=2714.1.2計(jì)算蝸桿的輸入功率4.1.2.1選材及其熱處理方法，蝸桿的轉(zhuǎn)速。傳動比i=50，載荷比較平穩(wěn)在單向傳動時，工作最大時間為20年，每天加工時間為8小時。由此可得：（1）對材料的選擇和熱處理方法如下：選擇45號鋼作為蝸桿的材料，因?yàn)槲仐U需要傳遞的功率較小，轉(zhuǎn)速也不是很快，45號鋼完全能滿足其使用的性能并且價格比較便宜所以選材為45號鋼。而對蝸桿的如處理方法也很簡單淬火加高溫回火來完成對其的熱處理，至于生產(chǎn)的方式選擇澆鑄，因?yàn)樯a(chǎn)量比較大。（2）選擇蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)。查表得；按i=50，選擇，則4.1.2.2確定模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑通過齒面接觸疲勞強(qiáng)度通過文獻(xiàn)[11]得：≥（4-2）完成轉(zhuǎn)矩的選擇。按=1，初取，通過文獻(xiàn)[11]得：（4-3）通過（4-3）得：確定載荷系數(shù)，通過文獻(xiàn)[11]得：表4-1使用系數(shù)原動機(jī)工作特點(diǎn)平穩(wěn)中等沖擊嚴(yán)重沖擊電動機(jī)0.8-1.250.9-1.51-1.75多缸內(nèi)燃機(jī)0.9-1.51-1.751.25-2單缸內(nèi)燃機(jī)1-1.751.25-21.5-2.25查表4-1查取使用系數(shù)；比如蝸輪圓周速度，取動載荷系數(shù)；因?yàn)閾碛衅椒€(wěn)的工作載荷，所以取齒向載荷分布系數(shù)。故4.1.2.3許用接觸應(yīng)力的確定通過文獻(xiàn)[11]得：（4-4）（4-5）通過文獻(xiàn)[11]表10-5和10-7查得：取基本許用接觸應(yīng)力應(yīng)力循環(huán)次數(shù)通過（4-4）所以壽命系數(shù)通過（4-5）故（1）材料彈性系數(shù)的選定。（2）模數(shù)m和蝸桿分度圓直徑的選定通過（4-2）得：=通過文獻(xiàn)[11]表10-1查得：依照≥，選取m=1，=30。4.1.2.4傳動中心距a的計(jì)算蝸輪分度圓直徑。（4-6）通過（4.6）得：4.1.2.5蝸輪圓周速度、相對滑動速度及傳動效率的驗(yàn)證通過文獻(xiàn)[11]得：（4-7）通過式（4-7）得：顯然，與一開始的設(shè)想一致，取=1.0合適。通過文獻(xiàn)[11]得：得故m/s顯然，和一開始設(shè)想的數(shù)一樣，做輪緣材料選用45號鋼完全符合要求。通過，通過文獻(xiàn)[13]表9-7查得：當(dāng)量摩擦角，故和一開始的數(shù)值相同。4.1.2.6計(jì)算熱平衡和所需的散熱面積通過文獻(xiàn)[11]得：（4-8）取油溫，周圍空氣溫度，假設(shè)通風(fēng)正常，通過文獻(xiàn)[13]表9-8查得：故散熱系數(shù)，傳動效率。通過（4-8）得:如果散熱面不能達(dá)到這個面積，就必須添加風(fēng)扇，散熱片等散熱裝置已達(dá)到散熱的目的。4.1.2.7精度等級和側(cè)隙種類的選擇這是一種非常常見的傳動系統(tǒng)，并且，c為所選8級精度側(cè)隙種類的代號，就是傳動8CGB/T10089—1988。所得結(jié)論：:蝸輪蝸桿達(dá)到機(jī)床正常運(yùn)行的條件。4.2計(jì)算與驗(yàn)證齒輪4.2.1齒輪材料的選擇、所選精度等級和熱處理的方式選用的材料為45號鋼，熱處理方法為淬火，加工精度為8級，齒面的硬度為，齒面粗糙度≤。4.2.2傳動主要尺寸的初步計(jì)算設(shè)計(jì)通過齒面接觸疲勞強(qiáng)度來進(jìn)行，通過文獻(xiàn)[11]得：≥（4-9）式中各計(jì)算參數(shù)：（1）齒輪1傳遞的轉(zhuǎn)矩==（2）首次選擇的載荷系數(shù)表4-2圓柱齒輪的齒寬系數(shù)裝置情況小齒輪相對兩支撐作對稱布置小齒輪相對兩支撐作不對稱布置小齒輪作懸臂梁布置0.9-1.4（1.2-1.9）0.7-1.15（1.1-1.65）0.4-0.6（3）查表4-2查得（4）同文獻(xiàn)[11]表9-10查得：得彈性系數(shù)（5）查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)（6）齒數(shù)比（7）初選（8）允許接觸應(yīng)力通過文獻(xiàn)[11]圖9-34d查得：。齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為通過文獻(xiàn)[11]圖9-35查得：壽命系數(shù)取安全系數(shù)初步計(jì)算齒輪的分度圓直徑通過式（4-9）得=4.2.3傳動尺寸的確定（1）載荷系數(shù)K的計(jì)算，通過文獻(xiàn)[11]表9-7查得：得齒輪線速度依照8級精度通過文獻(xiàn)[11]圖9-31查得：動載系數(shù)通過文獻(xiàn)[11]圖9-32查得：齒向載荷分布系數(shù)，通過文獻(xiàn)[11]表9-8查得：齒間載荷分配系數(shù)，故（2）齒輪分度圓直徑的修正（4-10）通過式（4-10）得（3）模數(shù)m的確定，?。?）中心矩齒寬4.2.4齒根彎曲疲勞強(qiáng)度檢查通過文獻(xiàn)[11]得：≤（4-11）式中各計(jì)算參數(shù)：表4-3齒形系數(shù)及應(yīng)力修正系數(shù)171819202122232425262728292.972.912.852.802.762.722.692.652.622.602.572.552.531.521.531.541.551.561.571.5751.581.591.5951.601.611.623035404550607080901001502002.522.452.402.352.322.282.242.222.202.182.142.122.061.6251.651.671.681.701.731.751.771.781.791.831.8651.97（1）K、T、、m、同上（2）齒寬mm（3）齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)（4）許用彎曲應(yīng)力（4-12）通過文獻(xiàn)[11]表9-37d查得：彎曲疲勞極限應(yīng)力通過文獻(xiàn)[11]表9-38查得：壽命系數(shù)通過文獻(xiàn)[11]表9-38查得：安全系數(shù)通過式（4-12）得:圓周力通過（4-11）得：總結(jié)：齒輪可以達(dá)到正常工作時所需要的疲勞強(qiáng)度。本章小結(jié)這一部分主要介紹了自動進(jìn)到裝置的設(shè)計(jì)，分別計(jì)算了平帶傳動和渦輪蝸桿并且對其強(qiáng)度進(jìn)行了檢測確定了精度等級，而且計(jì)算了熱平衡及散熱的面積，對齒輪進(jìn)行了選材等級分析和熱處理方法的介紹，檢測了其疲勞強(qiáng)度。第5章產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析內(nèi)部的工作方式基本上已經(jīng)完成了，但是其經(jīng)濟(jì)也十分重要，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)勢將會使其有很大的市場，材料的選擇也比較廉價，節(jié)約資源和成本，驅(qū)動源和控制系統(tǒng)分工合作，也比較前端。5.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面本設(shè)計(jì)過程中，在結(jié)構(gòu)方面嚴(yán)格按照產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原則，在滿足設(shè)計(jì)要求的同時，還力求結(jié)構(gòu)簡單，占用空間少等。在機(jī)架設(shè)計(jì)部分，在確保結(jié)構(gòu)尺寸要求的基礎(chǔ)上，力求節(jié)省材料。在結(jié)構(gòu)尺寸密度大的部位，零部件的相對位置通過精確計(jì)算，保證零部件在能夠完成特定功能的基礎(chǔ)上，不相互干涉。傳動方面力求選用常見的傳動機(jī)構(gòu)，如選用同步帶傳動和滾子鏈傳動。本設(shè)計(jì)的鏜床具有一定的通用性，它能夠方便生產(chǎn)企業(yè)加工工件和開發(fā)。5.2材料選擇方面為了使零部件在生產(chǎn)過程中有利于加工和處理，在使用中滿足特定工況的要求，且不會增加機(jī)械產(chǎn)品的成本，在零部件設(shè)計(jì)過程中，必須在選擇適當(dāng)材料的基礎(chǔ)上，確定零部件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，并通過適當(dāng)?shù)奶幚砗凸に?，使材料的性能得到充分的發(fā)揮。本設(shè)計(jì)過程中，各個零件嚴(yán)格按照材料選擇的要求，考慮到零件在工作過程中的載荷情況，工作時的環(huán)境特點(diǎn)，工作溫度，摩擦磨損等情況，同時考慮到各個零件的加工性能及加工的難易程度。另外，在滿足零件使用要求和制造工藝要求的前提下，還盡可能地選用價格低廉的材料，從而以達(dá)到降低零件生產(chǎn)總成本的要求。5.3驅(qū)動源方面本設(shè)計(jì)過程中，在選擇驅(qū)動源方面,通過比較幾種驅(qū)動方式，最終選擇三線異步電機(jī)作為驅(qū)動源，一方面考慮到電機(jī)是最常見的動力源，另一方面由于步進(jìn)電機(jī)本身的優(yōu)點(diǎn)，三相異步電機(jī)價格比較合適，占地面積比較小的，效率又比較高，額定的轉(zhuǎn)速也比較高。5.4控制系統(tǒng)方面本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)以自動化為主，由電腦控制機(jī)床實(shí)行自動進(jìn)給，自動換刀，有自動監(jiān)測系統(tǒng)來保證機(jī)床的正常運(yùn)行。也設(shè)有手動調(diào)節(jié)裝置，可以手動調(diào)節(jié)進(jìn)刀速度5.5維修和保養(yǎng)方面在設(shè)計(jì)過程中，力求使零部件裝拆方便，以有利于方便對機(jī)器的維修。在設(shè)計(jì)中，大量使用標(biāo)準(zhǔn)件，零件的互換性好，使維修和替換零部件很方便。測試所需的力和力矩不大，但測試時間較長，測試結(jié)束后，需進(jìn)行簡單的保養(yǎng)工作。5.6成本與費(fèi)用估算5.6.1成本的介紹1、總成本費(fèi)