龍門式家用數(shù)控銑床設計【全套CAD圖紙+畢業(yè)答辯論文】

買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 摘 要 龍門式數(shù)控銑床是機床中加工工藝較為繁多的一種，其龍門立柱可承載較大載荷，以保證加工精度。因此此次課題著重對龍門式數(shù)控銑床進行了機械結(jié)構(gòu)方面設計。 龍門式數(shù)控銑床是根據(jù)龍門式受力特點，用以加工同等條件下較高精度要求的工件。與普通機床相比，龍門式數(shù)控銑床其良好的工藝性，簡約的結(jié)構(gòu)，極其便于進行數(shù)控自動化，集成化?？商峁嶒炇业瓤蒲袉挝贿M行設計試制造使用，極大的縮短了設計制造周期，減少了制造中可能出現(xiàn)的問題，提高了設計課題的可靠性，同時降低了制造生產(chǎn)成本。 本設計說明書主要介紹了龍門式家用數(shù)控銑床機械結(jié) 構(gòu)部分的設計計算。其中包括電動機選型，導軌強度校核，主軸剛度校核，皮帶輪設計等。 本次組合機床的設計主要是在滿足技術(shù)要求的前提下，盡量使設計方案簡單，簡化生產(chǎn)，降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)率和增加自動化程度。 關(guān)鍵詞 ：龍門；數(shù)控；銑床；機械結(jié)構(gòu) 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 NC in of a be a so as to on of NC NC is on a is to C as of a of in of of of NC of of to of as as of to of of 文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 前 言 新的世紀面臨新的挑戰(zhàn)。不經(jīng)意間大學四年的生活已接近尾聲，畢業(yè)后進入工作崗位也已成為期盼。此時，畢業(yè)設計成了我們離校前最重要的任務。它是對我們這四年學業(yè)的全面檢驗，也是對我們理論與實踐相結(jié)合能力的高度體現(xiàn)，更是對我們理解問題、處理問題、開放思維、靈活應變能力的全面驗收。 畢業(yè)設計是大學畢業(yè)之前所進行的唯一一次時間最長、設計內(nèi)容最多、涉及范圍最廣的最后一次課程實踐性教學環(huán)節(jié)。畢業(yè)設計是在我們綜合四年所學專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，在畢業(yè)設計老師指導下進行的具有專業(yè)性和代表性的工程設計 ，并鞏固和運用我們所學到的知識，進行一次較為深入和復雜的綜合訓練。通過畢業(yè)設計，使我們能綜合運用所學的理論知識和生產(chǎn)實際相結(jié)合，去分析和解決機械設計問題，使所學的知識得以鞏固、深化和發(fā)展。通過畢業(yè)設計培養(yǎng)我們正確的設計思想，在理論聯(lián)系實際的基礎(chǔ)上，鍛煉我們獨立思考問題、分析問題、解決問題的綜合能力，進一步了解和運用所學過的各種理論知識，并通過學習，不斷地積累自己的實踐經(jīng)驗，為即將步入社會工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。 在本次畢業(yè)設計中，我的設計內(nèi)容均采用 圖、 多種三維制圖軟件進行實物 模擬，使我真正體會到了現(xiàn)代化工具的先進性，同時也為將來能應用高科技技術(shù)設備打下了一定的基礎(chǔ)，又培養(yǎng)了我的動手操作能力。通過同學間與指導老師的相互合作與協(xié)調(diào)，真正認識到具有查閱技術(shù)資料能力的重要性，深刻體會到知識的廣博性，理論與實踐的結(jié)合性，創(chuàng)新思維的重要性。 邁出作為合格設計者的第一步，我深感其中的艱辛。本次設計的任務是設計龍門式家用數(shù)控銑床的機械結(jié)構(gòu)部分。 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 目 錄 摘 要 前 言 緒 論 1 1 機械結(jié)構(gòu)概述 3 控機床概述 4 控機床的特點 4 控機床使用中應注意的事項 5 控機床的維護 6 用銑床機械零件的失效形式及設計計算準則 8 效形式 8 計計算準則 9 的基本設計 11 比法 11 計計算法 11 的強度計算 12 的扭轉(zhuǎn)強度計算 12 的彎扭合成強度 12 的剛度計算 13 的材料及選擇 15 2 結(jié)構(gòu)設計計算 17 削力的計算 17 削功率的計算 18 速鋼立銑刀銑削用量及功率 18 杠選擇 19 距的選擇 19 杠直徑的選擇 19 軌設計計算 及選擇 20 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 軌撓度的計算 20 軌的選擇 20 進電機的計算和選用 21 動慣量計算 21 動機力矩的計算 21 進電機的選擇 22 結(jié) 論 24 致 謝 25 參考文獻 26 交流 14951605 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 緒 論 隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)選用數(shù)控設備已是大勢所趨。并且隨著生產(chǎn)的多元化，機械加工已走入實驗教學及家用生產(chǎn)之中。 本次 龍門式家用數(shù)控模擬銑床設計是結(jié)合教學實訓要求，設計的簡單易學，具有教學實驗功能的簡易數(shù)控銑床。其結(jié)構(gòu)參考南京機械?？茖W校教學設備立柱式模擬數(shù)控銑床。 原產(chǎn)品為單立柱式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)單一，切削范圍較窄，穩(wěn)定性和加工精度較差，現(xiàn)將原單立柱式結(jié)構(gòu)改為龍門式結(jié)構(gòu)，其機床剛度和精度比以前有所提高，工藝范圍也大大提高。結(jié)構(gòu)簡圖如下圖 a。 對一個制造企業(yè)來說，提高生產(chǎn)能力往往從生產(chǎn)管理、制造工藝、生產(chǎn)設備等方面入手進行技術(shù)改造，而這幾部分內(nèi)容又是互為影響和制約的。在技改中對生產(chǎn)設備、數(shù)控機床的更新、維修、采購等的選擇上必 須考慮到要在什么樣環(huán)境下使用、如何管理、買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 怎樣能達到最好的經(jīng)濟效果等問題。 選擇制造設備是要為制造某一些產(chǎn)品服務的，選擇的設備可能用于產(chǎn)品零件的一部分工序加工、也可能用于全部工序加工。制造水平的高低首先取決于工藝過程的設計，它將決定用什么方法和手段來加工，從而也決定了對使用設備的基本要求，這也是對生產(chǎn)進行技術(shù)組織和管理的依據(jù)。設備選擇的基本要求確定后還要根據(jù)市場上能提供什么樣技術(shù)水平的裝備來選擇，針對大部分中小批量生產(chǎn)的制造企業(yè)，選擇數(shù)控機床來替代舊機床或增強生產(chǎn)能力已是發(fā)展趨勢。 比較普通和數(shù)控兩類機床的 性能，數(shù)控機床具有加工復雜形面零件能力強、適應多種加工對象（柔性強）；加工質(zhì)量、精度和加工效率高；適應 網(wǎng)、適合制造加工信息集成管理；設備的利用率高、正常運行費用低等特點。 圖 a. 龍門式家用數(shù)控銑床簡圖 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 1 機械結(jié)構(gòu)概述 機床特征規(guī)格應包括機型、機床規(guī)格參數(shù)和機床主電機功率等。在確定工藝內(nèi)容的前提下，機型選擇就較明確了。 目前，數(shù)控機床已發(fā)展成品種繁多、可供廣泛選擇的商品，在機型選擇中應在滿足加工工藝要求的前提下越簡單越好。例如，車削中心和數(shù)控車床都可以加工軸類零件，但一臺滿足同樣加工規(guī)格的車削中 心價格要比數(shù)控車床貴幾倍，如果沒有進一步工藝要求，選數(shù)控車床應是合理的。在加工型腔模具零件中，同規(guī)格的數(shù)控銑床和加工中心都能滿足基本加工要求，但兩種機床價格相差 20% 50%，所以在模具加工中要采用常更換刀具的工藝可安排選用加工中心，而固定一把刀具長時間銑削的可選用數(shù)控銑床。 數(shù)控機床的最主要規(guī)格是幾個數(shù)控軸的行程范圍和主軸電機功率。選用工作臺面比典型工件稍大一些是出于安裝夾具考慮的。機床工作臺面尺寸和三個直線坐標行程都有一定的比例關(guān)系，比如工作臺（ 80 100 機床， 100 200）y 軸為（ 80 120） z 軸為（ 60 100） 右。因此，工作臺面的大小基本上確定了加工空間的大小。個別情況下也允許工件尺寸大于坐標行程，這時必須要求零件上的加工區(qū)域處在行程范圍之內(nèi)，而且要考慮機床工作臺的允許承載能力，以及工件是否與機床交換刀刀具的空間干涉、與機床防護罩等附件發(fā)生干涉等系列問題。 數(shù)控機床的主電機功率在同類規(guī)格機床上也可以有各種不同的配置，一般情況下反映了該機床的切削剛性和主軸高速性能。主軸電機功率反映了機床的切削效率，從另一買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 個側(cè)面也反映了切削剛性和機床整體剛度。在 現(xiàn)代中小型數(shù)控機床中，主軸箱的機械變速已較少采用，往往都采用功率較大的交流可調(diào)速電機直聯(lián)主軸，甚至采用電主軸結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)在低速中扭矩受到限制，即調(diào)速電機在低轉(zhuǎn)速時輸出功率下降，為了確保低速輸出扭矩，就得采用大功率電機，所以同規(guī)格機床數(shù)控機床主軸電機比普通機床大好幾倍。當使用單位的一些典型工件上有大量的低速加工時，也必須對選擇機床的低速輸出扭矩進行校核。輕型機床在價格上肯定便宜，要求用戶根據(jù)自己的典型工件毛坯余量大小、切削能力（單位時間金屬切除量）、要求達到的加工精度、實際能配置什么樣刀具等因素綜合選擇機 床。 在機床精度的選擇中，要考慮典型零件的關(guān)鍵部位的加工精度要求，這就決定了選擇數(shù)控機床的精度等級。數(shù)控機床根據(jù)用途又分為簡易型、全功能型、超精密型等，其能達到的精度也是各不一樣的。簡易型目前還用于一部分車床和銑床，其最小運動分辯率為 動精度和加工精度都在 (精密型用于特殊加工，其精度可達 里主要討論應用最多的全功能數(shù)控機床（以加工中心為主）。 按精度可分為普通型和精密型，一般數(shù)控機床精度檢驗項目都有 20 30 項，但其最有特征項目是：單軸定位 精度、單軸重復定位精度和兩軸以上聯(lián)動加工出試件的圓度。 定位精度和重復定位精度綜合反映了該軸各運動部件的綜合精度。尤其是重復定位精度，它反映了該軸在行程內(nèi)任意定位點的定位穩(wěn)定性，這是衡量該軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標。目前數(shù)控系統(tǒng)中軟件都有豐富的誤差補償功能，能對進給傳動鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進行穩(wěn)定的補償。 控機床概述 控機床的特點 (1)具有高度柔性 在數(shù)控機床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機床不同，不必制造、更換許多工具、夾具，不需要經(jīng)常調(diào)整機床。因此，數(shù)控機床適 用于零件頻繁更換的場合。也就是適合單件、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，縮短了生產(chǎn)準備周期，節(jié)省了大量工藝設備的費用。 (2)加工精度高 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 數(shù)控機床的加工精度，一般可達到 控機床是按數(shù)字信號形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一個脈沖信號，則機床移動部件移動一個脈沖當量（而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進行補償，因此，數(shù)控機床定位精度比較高。 (3)加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠 加工同一批零件，在同一機床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走 刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。 (4)生產(chǎn)率高 數(shù)控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間，數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給量的范圍大，允許機床進行大切削量的強力切削，數(shù)控機床目前正進入高速加工時代，數(shù)控機床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率。 (5)改善勞動條件 數(shù)控機床加工前經(jīng)調(diào)整好后，輸入程序并啟動，機床就能自動連續(xù)的進行加工，直至加工結(jié)束。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具準備、加工狀態(tài)的觀測，零件的檢驗等工作，勞動強度極大降 低，機床操作者的勞動趨于智力型工作。另外，機床一般是封閉式加工，即清潔，又安全。 (6)利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化 數(shù)控機床的加工，可預先精確估計加工時間，所使用的刀具、夾具可進行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理。數(shù)控機床使用數(shù)字信號與標準代碼為控制信息，易于實現(xiàn)加工信息的標準化，目前已與計算機輔助設計與制造（ 機地結(jié)合起來，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。 控機床使用中應注意的事項 使用數(shù)控機床之前，應仔細閱讀機床使用說明書以及其他有關(guān)資料，以便正確操作使用機床，并注意以下幾點： (1)機床操作 、維修人員必須是掌握相應機床專業(yè)知識的專業(yè)人員或經(jīng)過技術(shù)培訓的人員，且必須按安全操作規(guī)程及安全操作規(guī)定操作機床； (2)非專業(yè)人員不得打開電柜門，打開電柜門前必須確認已經(jīng)關(guān)掉了機床總電源開關(guān)。只有專業(yè)維修人員才允許打開電柜門，進行通電檢修； 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 (3)除一些供用戶使用并可以改動的參數(shù)外，其它系統(tǒng)參數(shù)、主軸參數(shù)、伺服參數(shù)等，用戶不能私自修改，否則將給操作者帶來設備、工件、人身等傷害； (4)修改參數(shù)后，進行第一次加工時，機床在不裝刀具和工件的情況下用機床鎖住、單程序段等方式進行試運行，確認機床正常后再使用機 床； (5)機床的 序是機床制造商按機床需要設計的，不需要修改。不正確的修改，操作機床可能造成機床的損壞，甚至傷害操作者； (6)建議機床連續(xù)運行最多 24小時，如果連續(xù)運行時間太長會影響電氣系統(tǒng)和部分機械器件的壽命，從而會影響機床的精度； (7)機床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作，否則將引起嚴重的后果。 控機床的維護 科學技術(shù)的發(fā)展，對機械產(chǎn)品提出了高精度、高復雜性的要求，而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代也在加快，這對機床設備不僅提出了精度和效率的要求，而且也對其提出了通用性和靈活性 的要求。數(shù)控機床就是針對這種要求而產(chǎn)生的一種新型自動化機床。數(shù)控機床集微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)及伺服驅(qū)動技術(shù)、精密機械技術(shù)于一體，是高度機電一體化的典型產(chǎn)品。它本身又是機電一體化的重要組成部分，是現(xiàn)代機床技術(shù)水平的重要標志。數(shù)控機床體現(xiàn)了當前世界機床技術(shù)進步的主流，是衡量機械制造工藝水平的重要指標，在柔性生產(chǎn)和計算機集成制造等先進制造技術(shù)中起著重要的基礎(chǔ)核心作用。 而數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心部件，因此，數(shù)控機床的維護主要是數(shù)控系統(tǒng)的維護。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過一段較長時間的使用，電子元器件性能要老化甚至損 壞，有些機械部件更是如此，為了盡量地延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，防止各種故障，特別是惡性事故的發(fā)生，就必須對數(shù)控系統(tǒng)進行日常的維護。概括起來，要注意以下幾個方面。 1、 制訂數(shù)控系統(tǒng)日常維護的規(guī)章制度 根據(jù)各種部件特點，確定各自保養(yǎng)條例。如明文規(guī)定哪些地方需要天天清理（如 出單元 光電閱讀機的清潔，檢查機械結(jié)構(gòu)部分是否潤滑良好等），哪些部件要定期檢查或更換（如直流伺服電動機電刷和換向器應每月檢查一次）。 2、 應盡量少開數(shù)控柜和強電柜的門 因為在機加工車間的空氣中一般都含 有油霧、灰塵甚至金屬粉末。一旦它們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導致元器件及買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 印制線路的損壞。有的用戶在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)超負荷長期工作，打開數(shù)控柜的門來散熱，這是種絕不可取的方法，最終會導致數(shù)控系統(tǒng)的加速損壞。正確的方法是降低數(shù)控系統(tǒng)的外部環(huán)境溫度。因此，應該有一種嚴格的規(guī)定，除非進行必要的調(diào)整和維修，不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用時敞開柜門。 3、 定時清掃數(shù)控柜的散熱通風系統(tǒng) 應每天檢查數(shù)控系統(tǒng)柜上各個冷卻風扇工作是否正常，應視工作環(huán)境狀況，每半年或每季度 檢查一次風道過濾器是否有堵塞現(xiàn)象。如果過濾網(wǎng)上灰塵積聚過多，需及時清理，否則將會引起數(shù)控系統(tǒng)柜內(nèi)溫度高（一般不允許超過 55），造成過熱報警或數(shù)控系統(tǒng)工作不可靠。 4、 經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)用的電網(wǎng)電壓 本次畢業(yè)設計數(shù)控系統(tǒng)欲采用 許電網(wǎng)電壓在額定值的 85% 110%的范圍內(nèi)波動。如果超出此范圍，就會造成系統(tǒng)不能正常工作，甚至會引起數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電子部件損壞。 5、 定期更換存儲器用電池 (1)不需電池保持的磁泡存儲器。 (2)需要用電池保持的 了在數(shù)控系統(tǒng)不通電期間能保持存儲的內(nèi)容，內(nèi)部設有可充電電池維持電路，在數(shù)控系統(tǒng)通電時，由 +5電，并對可充電電池進行充電；當數(shù)控系統(tǒng)切斷電源時，則改為由電池供電來維持 的信息，在一般情況下，即使電池尚未失效，也應每年更換一次電池，以便確保系統(tǒng)能正常工作。另外，一定要注意，電池的更換應在數(shù)控系統(tǒng)供電狀態(tài)下進行。 6、 數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維護 為提高數(shù)控系統(tǒng)的利用率和減少數(shù)控系統(tǒng)的故障，數(shù)控機床應滿負荷使用， 而不要長期閑置不用，由于某種原因，造成數(shù)控系統(tǒng)長期閑置不用時，為了避免數(shù)控系統(tǒng)損壞，需注意以下兩點： (1)要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，特別是在環(huán)境濕度較大的梅雨季節(jié)更應如此，在機床鎖住不動的情況下（即伺服電動機不轉(zhuǎn)時），讓數(shù)控系統(tǒng)空運行。利用電器元件本身的發(fā)熱來驅(qū)散數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的潮氣，保證電子器件性能穩(wěn)定可靠，實踐證明，在空氣濕度較買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 大的地區(qū)，經(jīng)常通電是降低故障率的一個有效措施。 (2)數(shù)控機床采用直流進給伺服驅(qū)動和直流主軸伺服驅(qū)動的，應將電刷從直流電動機中取出，以免由于化學腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向 性能變壞，甚至使整臺電動機損壞。 用銑床機械零件的失效形式及設計計算準則 機械零件喪失預定功能或預定功能指標減低至許用值以下的現(xiàn)象，稱為機械零件的失效。機械零件設計時必須根據(jù)零件的失效形式分析其失效原因，提出防止或減輕失效的措施，根據(jù)不同的失效形式得出不同的設計計算準則。 效形式 主要的失效形式大致上有以下幾種： 1、 斷裂 機械零件的斷裂通常有以下兩種情況： （ 1） 、零件在外載荷的作用下，某一危險截面上的應力超過零件的強度極限時將發(fā)生斷裂。 （ 2）、 零件在循環(huán)交變應力的作用下，危險截面上的應力超過零件的疲勞強度而發(fā)生疲勞斷裂。 2、 過大的變形 當零件的應力超過材料屈服極限時，零件將發(fā)生塑性變形，使零件的尺寸和形狀改變，破壞各零件的相對位置和配合，使機器不能正常工作。 3、 表面失效 （ 1）、 在過大的表面接觸應力作用下，可能造成零件的表面失效，有如下幾種形式： 1） 、膠合失效（又稱粘著磨損） 2）、 點蝕失效（又稱疲勞磨損） 3）、 磨損失效（又稱磨粒磨損） 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 4）、 塑性變形 （ 2） 、壓潰 面接觸的零件，在外載荷作用下，接觸表面因互相擠壓作用將產(chǎn)生擠壓應力。 （ 3）、 腐蝕失效 多產(chǎn)生在化學腐蝕物質(zhì)的接觸和作用下而造成表面腐蝕失效。 （ 4）、 破壞正常工作條件引起的失效 有些零件只有在一定的工作條件下才能正常工作，否則就會引起失效，如帶傳動因過載發(fā)生打滑，使傳動不能正常工作，但帶本身未發(fā)生疲勞失效等。 計計算準則 同一零件對于不同失效形式的承載能力也各不相同。根據(jù)不同的失效原因建立起來的工作能力的判定條件，稱為設計計算準則。零件設計時的主要計算準 則有： 1、強度準則 強度是零件必須首先滿足的基本計算準則。強度是指零件在載荷作用下抵抗斷裂，塑性變形及表面失效（磨粒磨損、腐蝕除外）的能力。強度可分為整體強度和表面強度（接觸和擠壓強度）兩種。 整體強度的計算準則為：零件在危險截面處的最大應力、不應超過零件的許用應力 ，即 另一種表達形式為：危險截面處的實際安全系數(shù) ，即 S S （ 1）、 許用應力 1）、靜壓力下， = B/S 或 = s/S,式中 據(jù)不同的工況，選用 s。 2)、變應力下，當零件中應力為變應力時，由于其失效除與材料性質(zhì)、熱處理和使用條件等因素有關(guān)外，還與零件形狀（不同形狀的應力集中不同）、尺買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 寸、表面狀態(tài)、要求的壽命以及工作的重要性等因素有關(guān)，故在計算其許用應力時，應在其計算公式中考慮。 對許用切應力 ，上述關(guān)系式概念上亦適用。 （ 2）、 強度計算內(nèi)容 在強度計算中，一般有兩種計算形式：設計計算，可求出零件的主要幾何參數(shù)；校核計算，判斷是否符合強度條件。 2、剛度準則 剛度是指零件受載后抵抗彈性變形的能力，其設計計算準則為：零件在載荷作用下產(chǎn)生彈性變形量應小于或等于機器工作性能允許的極限值，其表達式為 撓度 Y Y 偏轉(zhuǎn)角 扭轉(zhuǎn)角 3、耐磨性標準 耐磨性是指零件抗磨損的能力。設計時應使零件的磨損量在預定限度內(nèi)，并部超過允許量。通過對接觸表面的正壓力 p 與 等參數(shù)的計算，使其小于許用值，即零件的耐磨性合格，用公式表示為 p p 4、熱平衡準則 零件工作時因摩擦產(chǎn)生過多的熱量導致潤滑劑失去作用，從而使零件不能正常工作。熱平衡準則是：根據(jù)熱平衡條件，工作溫度 t,即 t t 5、可靠性準則 可靠性用可靠度表示。零件的可靠度用零件在規(guī)定的使用條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)能正常工作的概率來表示，即用在規(guī)定的壽命時間內(nèi)能連續(xù)工作的件數(shù)占總件數(shù)的百分比表示。如有 預期壽命內(nèi)只有 其系統(tǒng)的可靠度為 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 R=S 的基本設計 通?，F(xiàn)場對于一般軸的設計方法有類比法和設計計算法兩種。 比法 這種方法是根據(jù)軸的工作條件，選擇與其相似的軸進行類比及結(jié)構(gòu)設計，畫出軸的零件圖。用類比法 設計軸一般不進行強度計算。由于完全依靠現(xiàn)有資料及設計者的經(jīng)驗進行軸的設計，設計結(jié)果比較可靠、穩(wěn)妥，同時又可加快設計進程，因此類比法較為常用，但有時這種方法也會帶有一定的盲目性。 計計算法 用設計計算法設計軸的一般步驟為： (1)根據(jù)軸的工作條件選擇材料，確定許用應力。 (2)按扭轉(zhuǎn)強度估算出軸的最小直徑。 (3)設計軸的結(jié)構(gòu)，繪制出軸的結(jié)構(gòu)草圖。具體內(nèi)容包括以下幾點： 1)根據(jù)工作要求確定軸上零件的位置和固定方式； 2)確定各軸段的直徑； 3)確定各軸段的長度； 4)根據(jù)有關(guān)設計手冊確定軸的結(jié)構(gòu)細節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。 (4)按彎扭合成進行軸的強度校核。一般在軸上選取 2 3 個危險截面進行強度校核。若危險截面強度不夠或強度裕度太大，則必須重新修改軸的結(jié)構(gòu)。 (5)修改軸的結(jié)構(gòu)后再進行校核計算。這樣反復交替地進行校核和修改，直至設計出較為合理的軸的結(jié)構(gòu)。 （ 6)繪制軸的零件圖。 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 需要指出的是： (1) 一般情況下設計軸時不必進行軸的剛度、振動、穩(wěn)定性等校核。如需進行軸的剛度校核時，也只作軸的彎曲剛度校核。 (2) 對用于重要場合的軸、高速轉(zhuǎn)動的軸應采用疲勞強度 校核計算方法進行軸的強度校核。具體內(nèi)容可查閱機械設計方面的有關(guān)資料。 的強度計算 的扭轉(zhuǎn)強度計算 開始設計軸時，通常還不知道軸上零件的位置及支點位置，無法確定軸的受力情況，只有待軸的結(jié)構(gòu)設計基本完成后，才能對軸進行受力分析及強度、剛度等校核計算。因此，一般在進行軸的結(jié)構(gòu)設計前先按純扭轉(zhuǎn)受力情況對軸的直徑進行估算。 設軸在轉(zhuǎn)矩 生剪應力 。對于圓截面的實心軸，其抗扭強度條件為 639 . 5 50 . 210d （ 式中 T 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為 N軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 為軸所傳遞的功率，單位為 n 為軸的轉(zhuǎn)速，單位為 r r， r分別為軸的剪應力、許用剪應力，單位為 d 為軸的估算值徑，單位為 6333 9 . 5 50 . 2 0 . 2 10 （ 常用材料 r值、 c 值。 r值、 c 值的大小與軸的材料 及受載情況有關(guān)。當作用在軸上的彎矩比轉(zhuǎn)矩小，或軸只受轉(zhuǎn)矩時 : 值取較大值 、 較小值 ;否則相反 。 表 用材料的 值和 C 值 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 由式 (1 2)求出的直徑值，需圓整成標準直徑，并作為軸的最小直徑。如軸上有一個鍵槽。 可將算得的最小直徑增大 3 5 ，如有兩個鍵槽可增大 7 10 。 的彎扭合成強度計算 完成軸的結(jié)構(gòu)設計后，作用在軸上外載荷 (轉(zhuǎn)矩和彎矩 )的大小、方向、作用點、載荷種類及支點反力等就已確定，可按彎扭合成的理論進行軸危險截面的強度校核。 進行強度計算 時通常把軸當作置于鉸鏈支座上的梁，作用于軸上零件的力作為集中力，其作用點取為零件輪轂寬度的中點。支點反力的作用點一般可近似地取在軸承寬度的中點上。具體的計算步驟如下： (1)畫出軸的空間力系圖。將軸上作用力分解為水平面分力和垂直面分力，并求出水平面和垂直面上的支點反力。 (2)分別作出水平面上的彎矩 (和垂直面上的彎矩 (。 (3)計算出合成彎矩 22 M，繪出合成彎矩圖。 (4)作出轉(zhuǎn)矩 T 圖。 (5)計算當量彎矩 22M M a T。，繪出當量彎矩圖。 式中 常彎曲應力為對稱循環(huán)變化應力，而扭轉(zhuǎn)剪應力隨工作情況的變化而變化。對于不變轉(zhuǎn)矩取a= +1bO 3； 對于脈動循環(huán)轉(zhuǎn)矩取 a= +1b0 6；對于對稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩取a=1。 其中 0b、 +1b分別為對稱循環(huán)、脈動環(huán)及靜應力狀態(tài)下的許用彎曲應力，其值列于表 1. 2 中。對正反轉(zhuǎn)頻繁的軸，可將轉(zhuǎn)矩 當不能確切知道載荷的性質(zhì)時，一般軸的轉(zhuǎn)矩可按脈動循環(huán)處理： (6)校核危險截面的強度。 根據(jù)當量彎矩圖技出危險截面，進行軸的強度校核，其公式如下 ： 23 120 . 1() （ 式中 W 為軸的抗彎截面系數(shù)單位為 M、 T、 d 的單買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 位為 單位為 表 的許用應力 的剛度計算 軸受載荷的作用后會發(fā)生彎曲、扭轉(zhuǎn)變形，如變形過大會影響軸上零件的正常工作，例如愛有齒輪的軸，如果變形過大會使嚙合狀態(tài)惡化。因此對于有剛度要求的軸必須要進行軸的剛 i 校核計算。軸的剛度有彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度兩種， n 面分別討論這兩種剛度的計算方法。 1、 軸的彎曲剛度校核計算 應用材料力學的計算公式和方法算出軸的撓度 使其滿足 下式 式中 y、 分別為許用撓度和許用轉(zhuǎn)角，其值列于表 1. 3 中。 2、 軸的扭轉(zhuǎn)剛度計算 應用材料力學的計算公式和方法算出軸每米的扭轉(zhuǎn)角 ，并使其滿足下式 式中 為軸每米長的許用扭轉(zhuǎn)角。一般傳動的 值列表 表 的許用應力變形量 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 圖 的彎矩圖 3、 軸的校核： 軸的剪應力為： =T/06P/( 式中 P=d=12mm n=200r/=(06(23200) = 據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，滿足使用強度。 的材料及選擇 軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼：軸的毛坯一毀采用碾壓件和鍛件，很少采用買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 鑄件。由于碳素鋼比合金鋼成本低，且對于應力集中的敏感性較小， 所 以得到廣泛的應用。常用的碳素鋼有 30、 40、 45 鋼等，其中最常用的為 45鋼 ：為保證軸材料的機械性能，應對軸材料進行調(diào)質(zhì)或正火處理。軸受載荷較小或用于不重要 的 場 合 時可用普通碳素鋼 (如 )作為軸的材料。合金鋼具有較高的機械性能，可淬火性也較好可以 于 傳遞大動 力 、要求減輕軸的重量和提高軸頸耐磨性時采用，如 2040軸也可以采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵制造其毛坯是鑄造型的 所 以易于得到更合理的形狀。合金鑄鐵和球墨鑄鐵的吸振性高，可用熱處理方法提高材料的耐 蝕 性材料對應力集中的敏感性也較低。但是鑄造軸的質(zhì)量不易控制，可靠性較差。 軸的常用材料及其部分機械性能見表 1 4。 表 的常用材料及部分機械性能 經(jīng)查表可確定，本次設計所需主軸材料為 45 鋼。 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 2 結(jié)構(gòu)設計計算 削力的計算 在銑削過程中，銑刀上所有參與切削的各切削部分所產(chǎn)生的總切削力的合力，稱為切削力，用符號 F 表示。 通常把切削力分解成三個分力： 主切削力 總切削力在主運動方向上的正投影。 背向力 總切削力在垂直于工作平面上的分力。 進給力 總切削力在進給運動方向上的正投影。 在以上三個分力中，主切削力 計算切削功率和零件強度的主要依據(jù)。 主切削力常用金屬材料的單位切削力來近似計算。在實際生產(chǎn)中，為了方便起見，常用下列計算式近似計算主切削力 ) 中 P 單位切削力 （ N/ f 每轉(zhuǎn)進給量 （ mm/r） 背吃刀量 （ 摘取機械設計手冊可得： 表 常用金屬材料的單位切削 力（ N/ 類別 材料 牌號 單位切削力 P 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 鑄造合金 鑄造錫青銅 00 鑄造鋁合金 20 根據(jù)設計要求 轉(zhuǎn)進給量 f=r，銑床材料為鋁合金，取 P=720 N/ ，主切削力 () c =720*1*5（ N） = 3600 （ N） 削功率的計算 同一瞬間切削刃基點上的主切削力與切削速度的乘積，稱為切削功率，用符號 位為： 切削功率 計算公式如下： ()6 0 1 0 0 0vP k W 中 主切削力 （ N） 切削速度 （ m/ 因為切削時，在 向上的運動速度等于零，在 向上的 運動速度也很小，故 耗功率很少，約占總功率的 1%2%，所以在上式（ 可略去不計。 根據(jù)設計要求， m/600N， 則 切削功率： 5 3 6 0 0()6 0 1 0 0 0cP k W = 0.3 速鋼立銑刀銑削用量及功率 根據(jù)龍門式家用數(shù)控銑床設計要求： 銑削深度 5具直徑 d0=8刀具齒數(shù) 。 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 查機械加工工藝手冊選取其中部分表格 知： 表 V(m/s) w) 耐用度T*103 (S)Do/f(mm/z)Ap(5 10 15 20 30 v pm v pm v pm v pm v , ，選擇電動機功率應 P 又，根據(jù)切削要求，刀具直徑 削速度 m/新編銑工計算手冊劉承啟編著，有： 01000 ( / m i n ) 入數(shù)值，則有： 1000*5*8n = n=200r/絲杠選擇 買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 螺距的確定 根據(jù)機床設計要求，銑床其切削進給速度為 500mm/杠轉(zhuǎn)速選擇為100r/ 則根據(jù)螺距計算公式： P=v/n ： P=v/n=500/100=5mm/r 據(jù)螺距選擇直徑 計算出絲杠螺距 P=5據(jù)強度要求，選擇絲杠直徑為 12 導軌設計計算及選擇 導軌撓度的計 算 1、龍門式家用數(shù)控銑床的 Y 方向?qū)к壠鸪兄刈饔?，故只需計算并校?Y 方向?qū)к墦隙茸冃问欠穹显O計要求。 假設龍門式家用數(shù)控銑床 軸電機和主軸頭塊重力 重力集中于中心位置時撓度變形量最大）。分析可知，導軌撓度變形是由于均布載荷 q 和集中力 均布載荷 軌跨度中點 明材料力學中表 欄查出為： 集中力 軌跨度中點 欄 查出為： 加以上結(jié)果，求得在 q、 軌跨度中點的撓度是： 中： 計中 l=表得 45鋼 10布載荷 q= 112N/m,買文檔送全套 紙 Q 號交流 414951605 含 紙和論文 最新答辯完整資 料 集中力 P=50N。代入公式（ 得（ （ = 足設計要求 f l/500= 軌的選擇 根據(jù)設計計算要求，滑動導軌滿足其使用要求。如圖