數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計（論文）立式加工中心機(jī)TH5940橫屑裝置的設(shè)計

1、引 言數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對國計民生的一些重要行業(yè)(it、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制造技術(shù)的進(jìn)步，以及社會對產(chǎn)品質(zhì)量和品種多樣化的要求越來越強(qiáng)烈，中小批量生產(chǎn)的比例明顯增加，要求現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床成為一種精密、高效、符合的自動化加工設(shè)備。立式加工中心機(jī)th5940是根據(jù)國際市場上數(shù)控車床的最新發(fā)展趨勢研制開發(fā)的高精度數(shù)控車床，具有雙工位回轉(zhuǎn)工作臺，移動式立柱結(jié)構(gòu)的特點。加工過程中回轉(zhuǎn)工作臺固定不動，立柱移動

2、，機(jī)床運(yùn)動部件質(zhì)量恒定不變，保證了非常好的動態(tài)響應(yīng)特性。移動部件始終處于熱對稱狀態(tài)，機(jī)床熱特性好，工作臺采用無撓曲結(jié)構(gòu)，適用于高精度加工。加工過程中雙工位回轉(zhuǎn)工作臺因固定不動，可以更換另一工作臺上的零件，大大節(jié)約上下工件的輔助時間，提高生產(chǎn)效率。主軸套筒采用繞循環(huán)油冷設(shè)計，循環(huán)冷卻充分，加上高效的溫控機(jī)，能有效控制主軸溫升，恒保主軸運(yùn)轉(zhuǎn)精度。x、y、z三軸采用滾珠絲杠雙螺母預(yù)緊，配合兩端支承座的拉伸設(shè)計，能消除傳動間隙，補(bǔ)償溫升造成的誤差。 x、y、z三個方向采用滾動導(dǎo)軌，動態(tài)性能好，精度保持性好等優(yōu)點，機(jī)床控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶要求選配siemens或fanuc系統(tǒng)。排屑系統(tǒng)作為立式加工中心機(jī)t

3、h5940系統(tǒng)中的一個組成部分，占有重要的地位，對立式加工中心機(jī)th5940中的排屑系統(tǒng)的研究有著重要的理論和實際應(yīng)用價值。本設(shè)計主要針對數(shù)控加工中心鐵屑的合理處理，并對橫屑裝置的體積、效率以及經(jīng)濟(jì)性等多方面考慮，做出比較合理的設(shè)計。向著體積小，效能高，為cnc、nc及產(chǎn)業(yè)機(jī)械最合適之搭配機(jī)型；鏈板寬度多元化，提供了絕佳的搭配彈性及有效的應(yīng)用；一體成型的鏈板組合，強(qiáng)度高，配合精準(zhǔn)，動作穩(wěn)定安靜；扭力限制設(shè)定，有效降低操作不當(dāng)所造成的損害的方向發(fā)展。第一章 概 述目前，數(shù)控鏜銑床已成為機(jī)械制造的主要工具機(jī)，特別是立式加工中心機(jī)th5940在朝高速度，大功率，高精度的方向發(fā)展，其可靠性能已成為衡量

4、其性能的重要指標(biāo)。要保證數(shù)控鏜銑床可靠穩(wěn)定地工作，除了在機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)等方面要達(dá)到一定的要求之外，橫屑裝置的合理設(shè)計也是不可忽視的一部分，他們對延長數(shù)控銑床的使用壽命和周期，提高切削加工效率，保證數(shù)控鏜銑床正常運(yùn)行具有重要意義。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制造技術(shù)的進(jìn)步，以及社會對產(chǎn)品質(zhì)量和品種多樣化的強(qiáng)烈需求，中小批生產(chǎn)的比例顯著增加，要求現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床成為一種精密、高效的自動化設(shè)備。在自動化制造系統(tǒng)中，對切屑的排除、運(yùn)輸和循環(huán)利用非常重要，這對環(huán)境保護(hù)、節(jié)省費(fèi)用、增加廢物利用價值有重要意義。1.1 排屑裝置的特點及應(yīng)用橫屑裝置又稱排屑裝置，主要針對數(shù)控加工中心所排鐵屑的合理處理，并對橫屑裝置的體

5、積、效率以及經(jīng)濟(jì)性等多方面考慮，做出比較合理的設(shè)計。 排屑機(jī)主要用于短屑及碎屑的連續(xù)輸送,有不受切屑材質(zhì)限制的優(yōu)點,主要適用于干式或濕式加工中長度小于150mm鋼屑及鑄鐵屑的輸送，將切屑沿排屑機(jī)底部輸送出的工作方式，工作可靠，穩(wěn)定。1.2 排屑裝置的發(fā)展趨勢目前國內(nèi)擁有數(shù)控加工中心的生產(chǎn)廠家具不完全統(tǒng)計每年生產(chǎn)機(jī)床有11.34萬臺，但在數(shù)控加工中心中同時具備側(cè)排屑、后排屑的廠家卻不多見，高轉(zhuǎn)速、高精度、潤滑油和冷卻液分離并被回收重復(fù)利用，這些特點在眾多企業(yè)中也并不同時具備。目前主要問題是核心技術(shù)嚴(yán)重缺乏，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)，由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)和各種開關(guān)、傳感器

6、構(gòu)成，中國90%需要國外進(jìn)口，國內(nèi)能做的中、高端數(shù)控機(jī)床，更多處于組裝和制造環(huán)節(jié)，普遍未掌握核心技術(shù)。國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵零部件和關(guān)鍵技術(shù)主要依賴進(jìn)口，國內(nèi)真正大而強(qiáng)的企業(yè)并不多。切屑處理技術(shù)及其設(shè)備，是隨著切削加工機(jī)床的發(fā)展而發(fā)展的。但是，長期以來重主機(jī)、輕配套的狀況使得切屑處理技術(shù)及其設(shè)備發(fā)展遲緩、水平低下。八十年代始，重主機(jī)輕配套的狀況引起了機(jī)床工具行業(yè)的注意，促使切屑處理技術(shù)及其設(shè)備在此后的二十多年里得到長足的發(fā)展?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展以及世界先進(jìn)制造技術(shù)的興起和不斷成熟，對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求；超高速切削，超精密加工的應(yīng)用，對數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，伺服性能，主軸驅(qū)動，機(jī)床結(jié)構(gòu)等提出了更

7、高的性能指標(biāo)；fms的迅速發(fā)展和cims的不斷成熟，又將對數(shù)控機(jī)床的可靠性，通信功能，人工智能和自適應(yīng)控制等技術(shù)提出更高的要求。隨著為電子和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的性能日臻完善，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。1.3 排屑機(jī)的分類及選用為了th5940數(shù)控加工中心的自動加工順利進(jìn)行和減少數(shù)控機(jī)床的發(fā)熱，數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有合適的排屑裝置。在數(shù)控機(jī)床的切屑中往往混合著切屑液，排屑裝置應(yīng)從中分離出切屑，并將切屑送入切屑收集箱內(nèi)，因此選用合適的排屑機(jī)對數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行有很大的決定性作用。排屑機(jī)在現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的使用中主要包括以下幾種類型：（1）磁性板式排屑機(jī)用于鐵質(zhì)、鋼質(zhì)材料的斷屑或長度100mm的鐵屑輸送，

8、結(jié)果簡單變形容易。該排屑方式因其鐵屑與傳動部分隔離封閉，外形美觀，故障率低。但是，由于鐵屑受磁力作用在板帶上滑動。因此，僅適合碎屑干式或油冷加工狀態(tài)下使用，且排屑量受到限制，磁性板式排屑機(jī)屬于定量排屑形式，即吸附切屑的力量是個固定值。當(dāng)切屑量較大、排屑面板上粘油、非吸磁性物品在面板上堆積時，都不能順暢排屑。另外，當(dāng)有重物意外原因撞擊面板，會導(dǎo)致機(jī)器嚴(yán)重?fù)p傷，即磁塊條被刮掉，內(nèi)部鏈條脫落。（2）螺旋式排屑機(jī)本裝置通過減速機(jī)驅(qū)動帶有螺旋葉的旋轉(zhuǎn)軸推動物料向前或向后，集中在出料口，落入指定位置，該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，安裝使用方便，傳動環(huán)節(jié)少，故障率低，適合各種材質(zhì)的碎屑，一般不單獨使用，多用于偏

9、離排屑中心線短距離輸送。螺旋式排屑機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，性能良好，但只適合沿水平或小角度傾斜的直線運(yùn)動排屑，不能大角度傾斜、提升和轉(zhuǎn)向排屑，應(yīng)用較少，可根據(jù)螺旋軸的結(jié)構(gòu)不同區(qū)分為有芯螺旋和無芯螺旋兩種。（3）鏈板式排屑機(jī)鏈板式排屑機(jī)又稱平板鏈?zhǔn)脚判紮C(jī)，屬于一種多功能性排屑裝置，主要用于收集和輸送各種卷狀、團(tuán)狀、塊狀切屑，以及磁性排屑器不能解決的銅屑、鋁屑、不銹鋼鋼屑，非常適合鋼、鋁等材質(zhì)的卷屑輸送，但最不適合粉末狀、粘稠切屑的輸送。該裝置以滾動鏈輪牽引鋼質(zhì)平板鏈帶在封閉箱中運(yùn)轉(zhuǎn)，切屑用鏈帶帶出機(jī)床。本次設(shè)計的立式加工中心機(jī)th5940在實際排屑操作過程有如下特點： 流水化作業(yè)，產(chǎn)生的切屑量較大，尤其在粗

10、加工階段。 切屑呈碎片狀、卷狀、團(tuán)狀、塊狀。 由于工人不注意，小工件、工夾具、破布煙頭、掃地的垃圾均可能進(jìn)入排屑裝置中。 機(jī)床各運(yùn)動部分的潤滑油能夠流入排屑裝置中。 生產(chǎn)線上的排屑裝置是安裝機(jī)床在機(jī)床外部的，由于在潮濕的空氣外露情況下，使機(jī)器的一些部件容易生銹、腐蝕以至卡死無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 排屑裝置屬于輔助性生產(chǎn)設(shè)備，保養(yǎng)維護(hù)機(jī)會較少，經(jīng)常是小毛病時無人注意照常工作，出大毛病無法運(yùn)轉(zhuǎn)時才去修理，影響整條線的正常工作。從上述數(shù)控生產(chǎn)線排屑裝置的特點來看，鏈板排屑機(jī)在六個方面均優(yōu)于其他兩種型式，所以最適合th5940數(shù)控加工中心生產(chǎn)線排屑裝置并符合工作需要和實際情況的為鏈板排屑機(jī)。鏈板排屑機(jī)廣泛應(yīng)用

11、于各類數(shù)控加工中心組合機(jī)床和柔性生產(chǎn)線，如圖1所示，本排屑機(jī)在運(yùn)行工作過程中的動力是帶減速器的電動機(jī)，通過v帶傳遞動力帶動軸的轉(zhuǎn)動，在軸上安裝一對滾輪鏈輪帶動鏈，軸在轉(zhuǎn)動的同時將動力傳遞到鏈板。以滾輪鏈輪牽引的鋼質(zhì)平板鏈帶在封密箱中運(yùn)轉(zhuǎn)，加工中的切屑落到鏈帶上被帶出機(jī)床，這種裝置在數(shù)控機(jī)床使用時與機(jī)床冷卻箱合為一體，以簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)。 圖1 鏈板式排屑機(jī)第二章 電動機(jī)的選擇立式加工中心機(jī)th5940排屑系統(tǒng)的動力是由電動機(jī)提供的，它帶動排屑機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以合理的選擇電動機(jī)是設(shè)計排屑機(jī)的首要工作。電動機(jī)是專門工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件，要選出具體型號以便購置，選擇電動機(jī)包括確定類型、結(jié)構(gòu)、容量（功率）和轉(zhuǎn)

12、速，并在產(chǎn)品目錄中查出其型號和尺寸。2.1 選擇電動機(jī)的類型電動機(jī)分交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩種。由于直流電動機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價格較高，維護(hù)比較不便，因此選用交流電動機(jī)。我國新設(shè)計的y系列三相籠型異步電動機(jī)屬于一般用途的全封閉電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格低廉、維護(hù)方便，使用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的器械上。根據(jù)立式加工中心機(jī)th5940排屑裝置的工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機(jī)，電壓380v，y型。2.2 選擇電動機(jī)的功率及轉(zhuǎn)速電動機(jī)功率選得合適與否，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率小于工作要求，就不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動機(jī)長期過載而過早損

13、壞；功率過大則電動機(jī)價格高，能力又不能充分利用，由于經(jīng)常不滿載運(yùn)行，效率和功率因數(shù)都較低，增加電能消耗，造成很大浪費(fèi)。電動機(jī)所需工作功率 =kw (2-1)式中：-排屑機(jī)所需功率，指排屑機(jī)主動端所需功率，單位為kw；-電動機(jī)至排屑機(jī)的總效率。 =kw (2-2)由式(2-1) 、(2-2)得=kw （2-3）立式加工中心機(jī)th5940排屑系統(tǒng)鏈板的有效拉力=1000n，運(yùn)輸帶速度=0.1m/s,帶傳動的傳動效率=0.96。因此，由公式（2-3）得=100000.1/10000.96=1.04kw主動帶輪轉(zhuǎn)速=180r/min根據(jù)合理傳動比范圍，取v帶傳動的傳動比=24，故電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的可選范

14、圍為=180720r/min根據(jù)要求，立式加工中心機(jī)th5940排屑系統(tǒng)采用帶減速器的電機(jī)，因此電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速應(yīng)在180720r/min內(nèi)選擇。因為此排屑系統(tǒng)采用帶減速器的電動機(jī)，所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速不須特殊規(guī)定，因此有三種方案，如表1所示，綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量和價格，選用第二種方案比較合適。表1 y系列電動機(jī)參數(shù)方案電動機(jī)型號額定功率（kw）電動機(jī)異步轉(zhuǎn)速電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速電動機(jī)重量（n）參考價格（元）1y112m-44150014404702302y132m-6410009607303503y160m-847507201180500本立式加工中心機(jī)th5940排屑系統(tǒng)的電動機(jī)采用的是

15、帶減速器的電動機(jī)，選用電動機(jī)的型號y132m-6，主要功率因數(shù)及性能指標(biāo)見表2，最后的輸出轉(zhuǎn)速為500r/min。表2 y132m-6型電動機(jī)性能型 號額定功率 kw滿載時轉(zhuǎn)速r/min滿載時電流 380v時滿載時效率%功率因數(shù)啟動電流啟動轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩y132m-649609.4840.776.52.02第三章 帶傳動設(shè)計立式加工中心機(jī)th5940排屑系統(tǒng)中要求結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉和緩沖吸震的傳動系統(tǒng)，帶傳動在傳動過程中正具備這些特點，并且在近代機(jī)械中應(yīng)用廣泛。在機(jī)械傳動系統(tǒng)中，經(jīng)常采用皮帶傳動來傳遞運(yùn)動（減速或增速）和動力，帶傳動是一種撓性傳動，一般由固定于主動軸上的帶輪（主動輪）、

16、固定于從動軸上的帶輪（從動輪）和緊套在兩輪上的皮帶組成當(dāng)電動機(jī)驅(qū)動主動輪轉(zhuǎn)動時，由于皮帶和帶輪間摩擦力的作用，便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞一定的動力。3.1 帶及帶輪的設(shè)計計算1.確定計算功率= （3-1）查工作情況系數(shù)手冊得ka=1.1，加工中心機(jī)th5940排屑系統(tǒng)的電動機(jī)功率故p =4kw，故=1.14kw=4.4kw根據(jù)、選用a型v帶。2.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗算帶速1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，查帶輪標(biāo)準(zhǔn)手冊可取小帶輪的基準(zhǔn)直徑=200mm。2）驗算帶速。按式驗算帶的速度= （3-2）根據(jù)帶減速器的電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速=500r/min，按式（3-2）驗算帶的速度=5.23m/s因為5m/s3

17、0m/s，故帶速合適。3)計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式 （3-3）由（3-3）得大帶輪的基準(zhǔn)直徑= （3-4）根據(jù)小帶輪的基準(zhǔn)直徑=200mm，由式（3-4）得大帶輪的基準(zhǔn)直徑=1.5200=300mm查帶輪標(biāo)準(zhǔn)手冊得，圓整為=315mm。3.確定v帶的中心距和基準(zhǔn)長度1)根據(jù)式0.7(+)2(+) （3-5）根據(jù)=200mm，= 300mm，由式（3-5）得350mm1000mm初定中心距=380mm。2)由式計算帶所需的基準(zhǔn)長度2+(+)/2+(-)/4 （3-6）根據(jù)=200mm，= 300mm，=380mm，由式（3-6）得帶的基準(zhǔn)長度2+(+)/2+(-)/41576mm查帶標(biāo)準(zhǔn)手冊

18、選帶的基準(zhǔn)長度=1400mm。3)按式計算實際中心距+(-)/2 （3-7）根據(jù)=1400mm，=1576mm，由式（3-7）得實際中心距+(-)/2=380+(1400-1576)/2mm295mm中心距的變化范圍274337mm。4.驗算小帶輪上的包角180-(-)57.3/ （3-8）根據(jù)=200mm，= 300mm，=295mm,由式（3-8）得小帶輪包角180-(-)57.3/=180-（315-200）57.3/295156905.計算帶根數(shù)1) 計算單根v帶的額定功率=（+） （3-9）由=200mm和=500查帶的額定功率表得=2.56kw。根據(jù)=500r/m, =1.5和a型

19、帶，查帶額定功率增量表表得=0.019kw。查包角修正系數(shù)表得=0.935，=0.96，由式（3-9）得額定功率=（+）=2.314kw2) 計算v帶的根數(shù)= （3-10）根據(jù)=4.4kw，=2.314kw，由式（3-10）得v帶的根數(shù)=1.9取2根。6.計算單根v帶的初拉力的最小值（）（）=500(2.5-)/+ （3-11）查a型v帶單位長度質(zhì)量表得的單位長度質(zhì)量=0.1kg/m，由式（3-11）得初拉力最小值（）=500(2.5-)/+355n應(yīng)使帶的實際初拉力（）。7.計算壓軸力 ()=2（）sin （3-12）根據(jù)（）=355n，156由式（3-12）得壓力軸最小值()=2（）sin

20、=22355sin78n=1389n第四章 軸的設(shè)計立式加工中心機(jī)th5940排屑系統(tǒng)中，軸作為傳遞運(yùn)動和動力的橋梁，并且軸還有支撐的作用，所以軸是排屑機(jī)的主要零件，一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動及動力的傳遞。因此合理的軸的設(shè)計是不可缺少的，軸的設(shè)計也和其他零件的設(shè)計相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是軸設(shè)計中的重要內(nèi)容。軸的工作能力計算是

21、指軸的強(qiáng)度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算，多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時只需對軸進(jìn)行強(qiáng)度計算，以防止斷裂或塑性變形。而對鋼度要求高的軸和受力大的細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計算，以防止工作時產(chǎn)生過大的彈性變形，對高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動穩(wěn)定性計算，以防止發(fā)生共振而破壞。4.1 求軸上載荷并初步確定軸的最小直徑電動機(jī)的功率為，則軸上的功率= （4-1）立式加工中心機(jī)th5940排屑系統(tǒng)的電動機(jī)功率=4kw，傳遞效率=0.96，則軸的功率為=40.96kw=3.84kw軸的轉(zhuǎn)速=/ （4-2）根據(jù)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速=500r/min,=1.5,由式（4-2）得軸的轉(zhuǎn)速=/=500/1.5=3

22、33 r/min于是轉(zhuǎn)矩 t=9550000 （4-3）根據(jù)=3.84kw，=333 r/min，由式（4-3）得軸的轉(zhuǎn)矩t=9550000=9550000nmm110126 nmm先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理= （4-4）取a0=110mm，根據(jù)=3.84kw，=333 r/min，由式（4-4）得軸的最小直徑= =110mm=61mm軸的最小直徑與帶輪配套使用，選小軸直徑d=65mm。4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)結(jié)構(gòu)工藝性原則，使其結(jié)構(gòu)形式便于加工和裝配軸上零件，并且生產(chǎn)率高，成本低。一般地說，軸的結(jié)構(gòu)簡單，工藝性越好，因此，在滿足使用要求

23、的前提下，軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡化，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）為了滿足帶輪的軸向定位要求，-軸端右端需制出一軸肩，故取-段的直徑 dii-iii70mm,l=10mm；左端用鍵定位。帶輪與軸配合的轂孔長度l1=50mm,為了保證帶輪與軸穩(wěn)定配合，故-段的長度應(yīng)比 l1 略長一些， 現(xiàn)取l= 60mm。2） 初步選擇滾動軸承。因軸承受徑向力的作用。故選用單列向心球軸承。參照工作要求并根據(jù)d=65mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選取標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列向心球軸承(gb276-64)216型，其尺寸為以ddb=8014026,故d=80mm,又因有鏈輪在其中用鍵配合，故取圖

24、2 軸的結(jié)構(gòu)圖l=45mm；所d=80mm，l=45mm，由于在排屑機(jī)內(nèi)裝配使用， d=90mm,根據(jù)鏈板寬度為180mm，所以選l=180mm。3. 軸上零件的周向定位 鏈輪、帶輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按d由平鍵尺寸手冊查得平鍵截面的尺寸為bh=2214(gb1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為14mm(gb1096-79),同時為了保證齒輪輪轂與軸的配合為h7/n6；同樣，帶輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵規(guī)格181140，帶輪與軸的配合為h7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4.確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為345。4.3 校核軸的

25、強(qiáng)度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大計算彎矩的截面（即危險截面）的強(qiáng)度。= （4-5）根據(jù)=636540 nmm,=0.170mm= mpa=18.6 mpa 軸的材料為45號鋼，由軸常用性能表可查得-1=60mpa，因此-1，故安全。第五章 鏈傳動設(shè)計立式加工中心機(jī)th5940排屑裝置以滾輪鏈輪牽引的鋼質(zhì)平板鏈帶在封密箱中運(yùn)轉(zhuǎn)，加工中的切屑落到鏈帶上被帶出機(jī)床，所以鏈傳動中的鏈輪及鏈板在排屑系統(tǒng)中起到極其重要的作用。鏈傳動是一種撓性傳動,它由鏈條和鏈輪組成。通過鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動和動力。鏈傳動在機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛。與摩擦型的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能

26、保持準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率高；又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳遞的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊，同時鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。鏈傳動一般是由分別安裝在彼此平行的主從動軸上的兩個鏈輪，和跨繞兩鏈輪的閉合鏈條組成的，鏈輪上制有特殊齒形的齒，通過輪齒與鏈結(jié)相嚙合而達(dá)到傳動的目的。因此，鏈傳動是一種具有中間撓性零件的嚙合傳動。鏈傳動可以保持準(zhǔn)確的平均傳動比，結(jié)構(gòu)比皮帶傳動緊湊，作用在軸上的載荷小，承載能力大，效率高。但安裝精度要求高，工作時有噪音，無過載保護(hù)性，而且鏈結(jié)磨損后由于鏈條伸長而容易引起脫鏈。鏈傳動主要用于

27、要求平均傳動比準(zhǔn)確，且兩軸相距較遠(yuǎn)，工作條件惡劣（如溫度高，灰塵大，淋水、淋油等），不宜采用皮帶傳動和齒輪傳動的場合。5.1 鏈傳動的承載能力鏈傳動在不同的工作情況下，其主要的失效形式也不同，如圖3所示就是鏈在一定 圖3 各種條件下的極限功率曲線壽命下，小鏈輪在不同轉(zhuǎn)速下由于各種失效形式限定的極限功率曲線。圖3中曲線1是在良好而充分潤滑條件下由磨損破壞限定的極限功率曲線；曲線2是在變應(yīng)力作用下鏈板疲勞破壞限定的極限功率曲線；曲線3是由滾子套筒沖擊疲勞強(qiáng)度限定的極限功率曲線；曲線4是由銷軸與套筒配合限定的極限功率曲線；曲線5是良好潤滑情況下的額定功率曲線，它是設(shè)計時實際使用的功率曲線；曲線6是潤

28、滑條件不好或工作環(huán)境惡劣情況下的極限功率曲線，在這種情況下鏈磨損嚴(yán)重，所能傳遞的功率比良好潤滑情況下的功率低得多。如圖4所示為a系列滾子鏈的實用功率曲線圖，它是在=19、=100p、單排鏈、圖4 a系列滾子鏈實用功率曲線載荷平穩(wěn)、按照推薦的潤滑方式潤滑（見圖5）、工作壽命為15000h、鏈因磨損而引起的伸長率不超過3的情況下由實驗得到的極限功率曲線（即在如圖3所示的2、3、4曲線基礎(chǔ)上作了一些修正得到的）。根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速由此圖可查出該情況下各種型號的鏈在鏈速0.6m/s情況下允許傳遞的額定功率。當(dāng)實際情況不符合實驗規(guī)定的條件時，如圖4所示，查得的值應(yīng)乘以一系列修正系數(shù)，如小鏈輪齒數(shù)系數(shù)、鏈長系

29、數(shù)、多排鏈系數(shù)和工作情況系數(shù)等。當(dāng)不能按如圖5所示的方式潤滑而使?jié)櫥涣紩r，則磨損加劇。此時，鏈主要是磨損破壞，額定功率值應(yīng)降低。當(dāng)0.6m/s時，鏈傳動的主要失效形式是過載拉斷，此時應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。靜強(qiáng)度安全系數(shù)應(yīng)滿足下式要求=48 (5-1)圖5 推薦的潤滑方式 人工定期潤滑 滴油潤滑 油浴或飛濺潤滑 壓力噴油潤滑鏈的極限拉伸載荷=，為鏈的排數(shù)，單排鏈的極限拉伸載荷見表；工況系數(shù)見表3。當(dāng)實際工作壽命低于15000h時，則按有限壽命進(jìn)行設(shè)計，其允許傳遞的功率可高些，設(shè)計時可參考有關(guān)資料。5.2 鏈傳動主要參數(shù)的選擇鏈傳動設(shè)計需要確定的主要參數(shù)有：鏈節(jié)距、排數(shù)及鏈輪齒數(shù)、傳動比、中心距、鏈

30、節(jié)數(shù)等，下面就這些參數(shù)的選擇進(jìn)行分析。1.鏈的節(jié)距和排數(shù)鏈的節(jié)距大小反映了鏈節(jié)和鏈輪齒的各部分尺寸的大小，在一定條件下，鏈的節(jié)距越大，承載能力越高，但傳動不平穩(wěn)性、動載荷和噪聲越嚴(yán)重，傳動尺寸也增大。因此設(shè)計時，在承載能力足夠的條件下，盡量選取較小節(jié)距的單排鏈，高速重載時可采用小節(jié)距的多排鏈。一般載荷大、中心距小、傳動比大時，選小節(jié)距多排鏈；中心距大、傳動比小，而速度不太高時，選大節(jié)距單排鏈。鏈條所能傳遞的功率p0可由下式確定 （5-2） = （5-3）式中 在特定條件下，單排鏈所能傳遞的功率(kw)（見圖4）；鏈傳動的計算功率(kw)；工況系數(shù)（表3），若工作情況特別惡劣時，值應(yīng)比表值大得多

31、；小鏈輪齒數(shù)系數(shù)（表4），當(dāng)工作在如圖5所示的曲線頂點左側(cè)時（鏈板疲勞），查表中的kz，當(dāng)工作在右側(cè)時（滾子套筒沖擊疲勞），查表中的kz；多排鏈系數(shù)（表5）；鏈長系數(shù)（見圖6），鏈板疲勞查曲線1，滾子套筒沖擊疲勞查曲線2。 根據(jù)式（5-2）求出所需傳遞的功率，再由圖5查出合適的鏈號和鏈節(jié)距。表3 工況系數(shù)ka載荷種類內(nèi)燃機(jī)液力傳動電動機(jī)或汽輪機(jī)內(nèi)燃機(jī)機(jī)械傳動平穩(wěn)載荷1.01.01.2中等沖擊載荷1.21.31.4較大沖擊載荷1.41.51.72.傳動比 鏈傳動的傳動比一般應(yīng)小于6，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允許到10，推薦=23.5，鏈條在小鏈輪上的包角不應(yīng)小于120。傳動比過大將使鏈在小

32、鏈輪上的包角過小，因而使同時嚙合的齒數(shù)少，這將加速鏈條和輪齒的磨損，且易出現(xiàn)跳齒和脫齒現(xiàn)象，并使傳動外廓尺寸增大。表4 小鏈輪齒數(shù)系數(shù)kzz191011121314151617kz0.4460.5000.5540.6090.6640.7190.7750.8310.887kz0.3260.3820.4410.5020.5660.6330.7010.7730.846z1192123252729313335kz1.001.111.231.341.461.581.701.821.93kz1.001.161.331.511.691.892.082.292.50表5 多排鏈系數(shù)kp排數(shù)123456kp11

33、.72.53.34.04.6圖6 鏈長系數(shù)3.鏈輪齒數(shù)z鏈輪齒數(shù)不宜過多或過少。齒數(shù)太少時，1）增加傳動的不均勻性和動載荷；2）增加鏈節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角，從而增大功率消耗；3）增加鏈的工作拉力（當(dāng)小鏈輪轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和節(jié)距一定時，齒數(shù)少時鏈輪直徑小，鏈的工作拉力增加），從而加速鏈和鏈輪的損壞。但鏈輪的齒數(shù)太多，除增大傳動尺寸和重量外，還會因磨損而實際節(jié)距增長后發(fā)生跳齒或脫鏈現(xiàn)象機(jī)率增加，從而縮短鏈的使用壽命，通常限定最大齒數(shù)120。從提高傳動均勻性和減少動載荷考慮，建議在動力傳動中，滾子鏈的小鏈輪齒數(shù)按表6選取。表6 滾子鏈小鏈輪參數(shù)鏈速v(m/s)0.63388172125從限制大鏈輪齒數(shù)和減小傳動

34、尺寸考慮，傳動比大、鏈速較低的鏈傳動建議選取較少的鏈輪齒數(shù)，滾子鏈最少齒數(shù)為=9。4.鏈節(jié)數(shù)和鏈輪中心距 在傳動比1時，鏈輪中心距過小，單位時間內(nèi)鏈條的繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，因而增加了鏈的磨損和疲勞。同時，由于中心距小，則鏈在小鏈輪上的包角?。?），與小鏈輪嚙合的鏈節(jié)數(shù)少，每個輪齒所受的載荷增大，且易出現(xiàn)跳齒和脫齒現(xiàn)象；因總的鏈節(jié)數(shù)減少，鏈速一定時，單位時間鏈節(jié)的應(yīng)力變化次數(shù)增加，使鏈的壽命降低。但中心距太大時，除結(jié)構(gòu)不緊湊外，松邊垂度過大，傳動時還會使鏈的松邊顫動。在不受機(jī)器結(jié)構(gòu)的限制時，一般情況可初選中心距=(3050)p，最大可取=80p，當(dāng)有張緊裝置或托板時，可

35、大于80p。最小中心距可先按初步確定。當(dāng)3時 + (3050) mm （5-4）當(dāng)3時 mm （5-5）式中、-兩鏈輪齒頂圓直徑。鏈的長度常用鏈節(jié)數(shù)表示= （5-6）為鏈長。鏈節(jié)數(shù)的計算公式為=+ （5-7）計算出的值應(yīng)圓整為相近的整數(shù)，而且最好為偶數(shù)，以免使用過渡鏈節(jié)。根據(jù)鏈長就能計算最后中心距= (5-8)為了便于鏈的安裝以及使松邊有合理的垂度，安裝中心距應(yīng)較計算中心距略小。當(dāng)鏈條磨損后，鏈節(jié)增長，垂度過大時，將引起嚙合不良和鏈的振動。為了在工作過程中能適當(dāng)調(diào)整垂度，一般將中心距設(shè)計成可調(diào)，調(diào)整范圍2，松邊垂度f=(0.010.02)。立式加工中心機(jī)th5940排泄系統(tǒng)的主動鏈輪選齒數(shù)=2

36、3，從動鏈輪齒數(shù)=/=23/1.3=17查鏈輪系數(shù)手冊得=1.0，=1.52，則鏈功率為=1.01.523.84=5.84kw根據(jù)=5.84kw及n=333r/min可選16a-1,查滾子鏈主要參數(shù)手冊得鏈條節(jié)距p=25.4mm初選中心距=（20200）25.4mm=5085080mm取=5000mm。相應(yīng)的鏈長結(jié)數(shù)由公式（5-4）得=413節(jié)。查中心距系數(shù)手冊得中心距計算系數(shù)=0.24467，則鏈傳動的最大中心距為=2-（+）=4886mm為使立式加工中心機(jī)th5940排泄系統(tǒng)的鏈傳動張緊及正常運(yùn)行,故在減速器安置四組鏈輪, 且在鏈傳動布置時，鏈輪必須位于鉛垂面內(nèi)，兩鏈輪共面或同軸。緊邊在上，松邊在下，以免在上的松邊下垂量過大而阻礙鏈輪的順利運(yùn)轉(zhuǎn)，潤滑方式采用滴油潤滑。 查鏈板設(shè)計手冊選鏈板寬度為180mm，厚度為3mm,材質(zhì)：不銹鋼材料1cr13、1cr18。表面處理淬火、鍍鉻