5m數(shù)控立式車床橫梁、刀架和升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、山東理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題 目： 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 李明哲 指導(dǎo)教師： 王勇 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文時(shí)間：二一二年 三 月 一 日 六 月 二十七 日 共 十七 周摘 要眾所周知，數(shù)控立式車床在機(jī)械加工行業(yè)應(yīng)用比擬廣泛，是機(jī)械制造行業(yè)所必不可少的重要設(shè)備，尤其對(duì)于大型盤類零件，其外表的加工更是需要數(shù)控立式車床。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)主要是設(shè)計(jì)數(shù)控立式車床中橫梁升降機(jī)構(gòu)、刀架機(jī)構(gòu)、以及橫梁結(jié)構(gòu)這三局部?jī)?nèi)容。橫梁升降機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了橫梁的快速升降。由于整個(gè)刀架聯(lián)接在橫梁上，而且所加工的工件一般尺寸都較大，為使刀具能迅速到達(dá)加工位置就需要加快橫梁升降的速度。橫梁的快

2、速升降節(jié)約了加工時(shí)間從而提高了生產(chǎn)率、降低了本錢。橫梁的升降是由滾珠絲杠螺母副完成，在螺旋傳動(dòng)時(shí)要求傳動(dòng)平穩(wěn)，且滾珠絲杠具有一定承載能力。刀架轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是數(shù)控立式車床中的重要一局部。刀架轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由蝸輪蝸桿組成。刀架轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了刀架可以在一定范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)，使的加工的形式和范圍更為多樣。在設(shè)計(jì)橫梁時(shí)主要計(jì)算其所承受的剪力與彎矩。整個(gè)刀架機(jī)構(gòu)都聯(lián)接在橫梁上，故橫梁所承受的剪力與彎矩主要來(lái)自與切削工件時(shí)產(chǎn)生的各力。為使橫梁輕便，故采用空心鋼管。關(guān)鍵詞：平穩(wěn)，承載，輕便AbstractAs we all know ，CNC vertical lathe is widely applicated in

3、 the machining industry , CNC vertical lathe is the essential equipment of the machinery manufacturing industry, especially for large-scale disk parts, the surface processing is required CNC vertical lathe. the main task of this graduation project is to design beam lifting institutions, the turret i

4、nstitutions, as well as the beam structure of these three sections of CNC vertical lathe.Beam lifting institutions achieve the rapid movements of the beams. The entire turret connects on the beam, and the l size of the workpiece is very large, we need to accelerate the speed of the beam lift to ensu

5、re the turret can quickly reach the processing position on the workpiece. The rapid movements of the beam saves processing time and improve productivity and reduce costs. The rise and fall of the beam is completed by the ball screw pair, smooth transmission requirements in the screw drive and ball s

6、crew has a certain carrying capacity.The turret rotating institutions is an important part of the CNC lathe. Turret rotating institutions is mainly composed by the worm. Turret rotation institutions make the turret can rotate within a certain range, the form and scope of the processing become more d

7、iverse.In the design of beam structure, we mainly calculate the shear and bending moment that the beam bear. The entire turret bodies are connected on the beam, so the the shear and bending moment is mainly from the cutting force, we chose steel tube as beam to ensure that it is light.Keywords: Smoo

8、th, Carrying, Light 目 錄摘 要IAbstractII目 錄III第一章 引 言11.1 課題的背景和意義11.2 數(shù)控機(jī)床國(guó)內(nèi)外開展?fàn)顩r11.2.1 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀11.2.2 國(guó)外數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀2第二章 課題設(shè)計(jì)的各機(jī)構(gòu)部件選取及工作過(guò)程32.1 課題設(shè)計(jì)的各機(jī)構(gòu)部件選取32.2 課題設(shè)計(jì)的各機(jī)構(gòu)工作過(guò)程3第三章 刀架上力的分析與計(jì)算43.1 刀架上力的分析43.2 刀架上力的計(jì)算4第四章 橫梁升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)84.1 減速器的選取84.2 絲杠螺旋傳動(dòng)的計(jì)算選取與校核84.2.1 絲杠螺旋傳動(dòng)的計(jì)算選取8絲杠螺旋傳動(dòng)的校核124.3 絲杠上軸承的計(jì)算選取與校核15同步軸的

9、選取17第五章 橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)195.1 作用在橫梁上的各力分析195.2 橫梁的計(jì)算選取與校核195.2.1 橫梁的計(jì)算與選取195.2.2 橫梁的校核225.3 滑動(dòng)軸承的計(jì)算選取24第六章 刀架轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)256.1 蝸輪蝸桿的計(jì)算選取與校核256.2 蝸桿軸上軸承的計(jì)算選取與校核28總 結(jié)31致謝及聲明32參考文獻(xiàn)33第一章 引 言1.1 課題的背景和意義數(shù)控機(jī)床在目前的生產(chǎn)加工過(guò)程中處于十分重要的地位，數(shù)控技術(shù)的開展程度往往代表一個(gè)國(guó)家工業(yè)化程度的上下。在當(dāng)下的興旺國(guó)家?guī)缀鮽€(gè)個(gè)都是生產(chǎn)制造強(qiáng)國(guó)，代表國(guó)家如德國(guó)、日本、意大利和美國(guó)等，其數(shù)控技術(shù)的開展程度令其他國(guó)家望塵莫及。數(shù)控機(jī)床的開展

10、程度關(guān)乎到社會(huì)的方方面面:在軍事方面如武器的研發(fā)與制造，在資源方面如石油機(jī)械與采礦機(jī)械的制造，在生活方面如家庭常備工具等都與數(shù)控機(jī)床關(guān)系密切，故許多國(guó)家在數(shù)控機(jī)床方面的研發(fā)和投入都是巨大的，我國(guó)也在大力致力與數(shù)控技術(shù)的開展。與以前的機(jī)床加工相比數(shù)控機(jī)床更為省時(shí)省力，大大節(jié)約了本錢的投入，且能夠到達(dá)更高的精度。精度的提高往往帶來(lái)產(chǎn)品的質(zhì)量更為可靠和高效。一方面節(jié)約了開支，另一方面還提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，故數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而對(duì)于數(shù)控機(jī)床這一課題的研究也具有重大意義。1.2 數(shù)控機(jī)床國(guó)內(nèi)外開展?fàn)顩r 國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀 目前國(guó)內(nèi)對(duì)于數(shù)控機(jī)床的投資研發(fā)正在一步步加大，國(guó)內(nèi)的數(shù)控機(jī)床的開展速度也在大大

11、加快。許多國(guó)內(nèi)數(shù)控車床企業(yè)正一步步趨近并趕超世界先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠商。陜西漢江機(jī)床主要從事滾珠絲杠副的研發(fā)，滾珠絲杠副的精密性決定了機(jī)床的精密程度，而漢江機(jī)床的的滾珠絲杠副在精密程度上已經(jīng)趨于國(guó)外同類廠家，其滾珠絲杠的生產(chǎn)量和市場(chǎng)占有率都位居前列。武漢重機(jī)集團(tuán)在越南的一次招標(biāo)會(huì)上擊敗了德國(guó)、日本等國(guó)家企業(yè)，成功簽下加工直徑達(dá)8m的數(shù)控雙柱重型立車訂單，是我國(guó)在機(jī)床方面出口最多的一次。武重的CKX53160型16m超重型數(shù)控單軸立式車銑床在國(guó)際上原來(lái)只有捷克、德國(guó)、俄羅斯的三家公司可以生產(chǎn)，武重自主研制并生產(chǎn)5臺(tái)，并且功能不斷完善。國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床正在不斷的進(jìn)步并一步步趕超國(guó)外先進(jìn)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)

12、。中國(guó)的數(shù)控機(jī)床正逐漸被認(rèn)可。 國(guó)外數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床正在快速開展的過(guò)程中，但與國(guó)外先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)相比，差距仍是巨大的。高精度是數(shù)控機(jī)床中的一個(gè)重要指標(biāo)，在精度方面，國(guó)外的機(jī)床已經(jīng)到達(dá)較高水平，這正是我國(guó)許多重要領(lǐng)域例如航天、軍事等都不得不依賴國(guó)外的機(jī)床來(lái)加工重要部件，而且往往最為先進(jìn)機(jī)床都是保密的，這大大制約了這些重要領(lǐng)域的開展。目前數(shù)控機(jī)床正朝著信息化、智能化、系統(tǒng)化、個(gè)性化方向開展，而這都是由國(guó)外先進(jìn)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)領(lǐng)導(dǎo)。德國(guó)已經(jīng)研發(fā)出十軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，為制造更為復(fù)雜的產(chǎn)品提供了便利。美國(guó)某公司研制的機(jī)床轉(zhuǎn)速可達(dá)6000r/min，加工航天精密薄壁件僅用時(shí)幾十分鐘。國(guó)外數(shù)控技術(shù)仍在快速開

13、展，數(shù)控機(jī)床未來(lái)的開展仍將不可限量。第二章 課題設(shè)計(jì)的各機(jī)構(gòu)部件選取及工作過(guò)程2.1 課題設(shè)計(jì)的各機(jī)構(gòu)部件選取本次設(shè)計(jì)中的橫梁升降機(jī)構(gòu)主要由滾珠絲杠螺母副、雙向推力球軸承、深溝球軸承、減速器、步進(jìn)電機(jī)等組成。滾珠絲杠螺母副的選取是根據(jù)傳動(dòng)時(shí)所承受的軸向力，該軸向力由電機(jī)功率傳遞時(shí)所產(chǎn)生。由于橫梁升降機(jī)構(gòu)是上下兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)應(yīng)選取雙向推力球軸承來(lái)承受軸向載荷，其徑向力那么由深溝球軸承承受。減速器的選取那么是根據(jù)其所能傳遞的功率。刀架轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由蝸輪蝸桿組成。蝸輪蝸桿的選取主要根據(jù)電機(jī)給予的蝸桿軸的功率。由于在蝸桿軸上既有徑向力又有軸向力，應(yīng)選取蝸桿軸的軸承時(shí)采用了角接觸球軸承。橫梁的選取也是要

14、計(jì)算出其所承受的剪力、彎矩以及扭矩，剪力彎矩以及扭矩也是由刀具切削工件時(shí)的各力所產(chǎn)生。為使橫梁更加輕便應(yīng)選用空心鋼管。 課題設(shè)計(jì)的各機(jī)構(gòu)工作過(guò)程橫梁升降機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程如下：電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)第一級(jí)減速器將動(dòng)力傳遞到同步軸上，然后由同步軸再將動(dòng)力傳遞到第二級(jí)減速器上，最終由第二級(jí)減速器將動(dòng)力傳遞到滾珠絲杠上，由于滾珠絲杠螺母固定在T型橫梁上，然后滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為滾珠絲杠螺母的上下的直線運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)橫梁實(shí)現(xiàn)橫梁的升降，由于減速器選取的都為蝸輪蝸桿減速器，故可防止?jié)L珠絲杠的翻轉(zhuǎn)。刀架轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程如下：由人工利用扳手?jǐn)Q動(dòng)方頭桿，方頭桿與蝸桿軸相連帶動(dòng)蝸桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)由于蝸桿軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，與其配合

15、的蝸輪也進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪與刀架的滑座聯(lián)接，故帶動(dòng)整個(gè)刀架進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。由此完成刀架在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于是蝸桿傳動(dòng)，故可防止蝸輪翻轉(zhuǎn)。第三章 刀架上力的分析與計(jì)算3.1 刀架上力的分析圖3-2刀具切削時(shí)的受力分析如下圖：刀具在加工工件的時(shí)候主要受到三個(gè)力的作用，即進(jìn)給力或軸向力背向力切削力。3.2 刀架上力的計(jì)算由?金屬切削原理?查得，計(jì)算切削時(shí)各力的公式如下： 式中：、決定于被加工金屬和切削條件的系數(shù)。、分別為三個(gè)分力公式中，背吃刀量、進(jìn)給量和切削速度的指數(shù)。、 分別為三個(gè)分力計(jì)算中，當(dāng)實(shí)際加工條件與所求經(jīng)驗(yàn)公式的條件不符時(shí)，各種因素對(duì)切削力的修正系數(shù)的積，1.確定刀具材料和加工工件材料刀具材

16、料為硬質(zhì)合金，刀具主偏角=，前角=，刃傾角=。加工工件的材料為結(jié)構(gòu)鋼及鑄鋼，故查得。查?機(jī)械加工工藝手冊(cè)?得，最大參考切削力為=36790N，應(yīng)選擇=10mm, , , 上面各個(gè)參數(shù)：背吃刀量 進(jìn)給量 切削速度2.各切削力的計(jì)算1) 計(jì)算主切削力 由?金屬切削原理?查得：=270 =1.0 =0.75 由表查得計(jì)算鋼和鑄鐵的強(qiáng)度和硬度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)公式： 式中：指數(shù)，由表查得，因?yàn)?，故?由表加工鋼及鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù) 主偏角=， 前角=， 刃傾角=, 2計(jì)算背向力 由?金屬切削原理?查得 ：=199 =0.9 =0.6 由表查的計(jì)算鋼和鑄鐵的強(qiáng)度和硬度改變時(shí)切削

17、力的修正系數(shù)公式： 式中：指數(shù)，由?金屬切削原理?查得。因?yàn)?gt;0.588GPa，故=1.35 由表查得加工鋼及鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù) 主偏角=，前角=， 刃傾角=, 3計(jì)算進(jìn)給力由?金屬切削原理?查得：=294 =1.0 =0.5 由表查得計(jì)算鋼和鑄鐵的強(qiáng)度和硬度改變時(shí)切削力的修正系數(shù)公式 式中：指數(shù)，由?金屬切削原理?查得。因?yàn)?，?由表查得加工鋼及鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù) 當(dāng)主偏角為，前角， 刃傾角,第四章 橫梁升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 減速器的選取電機(jī)的功率為7.5kw，電機(jī)型號(hào)為Y132M-4型，轉(zhuǎn)速為n=2900r/min，最大轉(zhuǎn)矩為2.2kN/m。

18、根據(jù)電機(jī)功率選取第一級(jí)減速器型號(hào)為WPKS175，經(jīng)過(guò)第一級(jí)減速器減速后，電機(jī)功率由同步軸傳遞到第二級(jí)減速器，故傳遞的電機(jī)功率由兩個(gè)第二級(jí)減速器共同承當(dāng)，故根據(jù)傳遞的功率選擇第二級(jí)減速器的型號(hào)為WPX120。4.2 絲杠螺旋傳動(dòng)的計(jì)算選取與校核 絲杠螺旋傳動(dòng)的計(jì)算選取1.由?現(xiàn)代傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)?，可由下式推出絲杠所受軸向力=式中：每根絲杠所分擔(dān)的電機(jī)功率故可得絲杠所承受的軸向力正行程效率，傳動(dòng)損耗效率，經(jīng)查得傳動(dòng)損耗效率為初估絲杠的螺距為p=16mm，那么可得絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的線速度為2.計(jì)算螺桿中徑式中：螺紋型式系數(shù)，查?現(xiàn)代傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)?梯形矩形螺紋螺母長(zhǎng)度與螺桿中徑之比，整體式螺母取為滿足剛度要

19、求故取=100mm 螺距3.計(jì)算螺紋導(dǎo)程式中：Z螺紋線數(shù)4，螺母旋合長(zhǎng)度 5. 旋合圈數(shù)6.螺紋工作高度梯形螺紋7螺紋外表工作壓強(qiáng)壓強(qiáng)校核 校核合格8.計(jì)算螺紋升角當(dāng)量摩擦角，取9.計(jì)算螺旋傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩10.計(jì)算絲杠當(dāng)量應(yīng)力驗(yàn)算強(qiáng)度條件，11.計(jì)算螺紋牙底寬度12.對(duì)絲杠剪切應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算螺桿剪切應(yīng)力：螺母剪切應(yīng)力：只校驗(yàn)螺母剪切應(yīng)力 剪切應(yīng)力足夠13.彎曲應(yīng)力驗(yàn)算螺桿彎曲應(yīng)力：螺母彎曲應(yīng)力：只在此校驗(yàn)螺母彎曲應(yīng)力剪切應(yīng)力與彎曲應(yīng)力均足夠故螺紋牙強(qiáng)度足夠14.對(duì)絲杠柔度進(jìn)行驗(yàn)算式中：長(zhǎng)度系數(shù)，經(jīng)查表得取螺桿的最大工作長(zhǎng)度2310mm螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑臨界載荷的驗(yàn)算由于故式中：A螺桿危險(xiǎn)截面的面

20、積穩(wěn)定性的合格條件驗(yàn)算 故螺桿的穩(wěn)定性合格15.計(jì)算軸向載荷使每個(gè)螺紋導(dǎo)程產(chǎn)生的變形量式中：E螺桿材料的彈性模量 鋼材的E= 16.計(jì)算轉(zhuǎn)矩T使每個(gè)螺紋導(dǎo)程產(chǎn)生的變形量式中：G螺桿材料的切變模量 鋼材的G= 16計(jì)算每個(gè)螺紋導(dǎo)程的總變形量計(jì)算單位長(zhǎng)度變形量為一般普通機(jī)床的許用變形量，螺桿剛度合格17.計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速式中：鋼的密度工作轉(zhuǎn)速n的校核 轉(zhuǎn)速滿足要求查取手冊(cè)，暫取滾珠絲杠10016-64.2.2絲杠螺旋傳動(dòng)的校核 對(duì)選取滾珠絲杠進(jìn)行壽命校核1. 計(jì)算絲杠等效軸向載荷最大軸向載荷查取資料得所選取滾珠絲杠根本額定動(dòng)載荷2.計(jì)算絲杠壽命條件式中：壽命系數(shù)， 使用壽命載荷系數(shù)，查表得中等沖擊取載

21、荷系數(shù)動(dòng)載荷硬度影響系數(shù) 取短行程系數(shù) 取轉(zhuǎn)速系數(shù) 因?yàn)?，故滿足壽命要求對(duì)其靜載荷條件進(jìn)行校核查表得靜載荷3.計(jì)算絲杠靜載荷式中：靜載荷硬度影響系數(shù) 查表得 故滿足靜載荷條件4.計(jì)算絲杠的轉(zhuǎn)矩T式中：滾珠絲杠中徑 在前面螺旋滑動(dòng)時(shí)得 式中：絲杠螺紋底徑 ，故絲杠滿足強(qiáng)度條件6.計(jì)算軸向載荷F產(chǎn)生的軸向變形量式中：絲杠兩支撐間距離 L=2310mm絲杠計(jì)算長(zhǎng)度，指軸向力和扭矩作用處到固定支承的距離，長(zhǎng)度為285mm絲杠的計(jì)算截面面積 鋼球直徑 經(jīng)查得鋼球直徑為7.計(jì)算轉(zhuǎn)矩T產(chǎn)生的軸向變形量式中：絲杠材料的切變模量，鋼材的絲杠計(jì)算截面的極慣性矩 8.計(jì)算軸向載荷F使鋼球與螺紋滾道間產(chǎn)生的軸向變形量

22、式中：Z工作螺母中的鋼球總數(shù) 經(jīng)查表得圈數(shù)j=3.5, 列數(shù)k=1， 每圈中的鋼球個(gè)數(shù)=33 載荷分布不均勻系數(shù) 經(jīng)查表取預(yù)緊力，一般取9.計(jì)算軸向總變形量10.計(jì)算絲杠的軸向剛度 絲杠滿足剛度條件11.絲杠的穩(wěn)定性校核對(duì)絲杠柔度進(jìn)行驗(yàn)算式中：長(zhǎng)度系數(shù)，取螺桿的最大工作長(zhǎng)度2310mm螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑臨界載荷的驗(yàn)算由于 故計(jì)算式中：A螺桿危險(xiǎn)截面的面積穩(wěn)定性的合格條件驗(yàn)算 故螺桿的穩(wěn)定性合格12.計(jì)算臨界轉(zhuǎn)速式中：鋼的密度13.工作轉(zhuǎn)速n的校核 ，轉(zhuǎn)速滿足要求故所取的滾珠絲杠滿足要求4.3 絲杠上軸承的計(jì)算選取與校核1.計(jì)算徑向力，軸向力與徑向力關(guān)系如圖4-1所示， 暫選用雙向推力球軸承

23、來(lái)承受軸向力，雙向推力球軸承時(shí)只承受軸向載荷，故當(dāng)量動(dòng)載荷軸承受中等沖擊力，查表得負(fù)荷系數(shù)，溫度系數(shù)2.計(jì)算速度系數(shù)由于選用的是球軸承故取3.計(jì)算壽命系數(shù)預(yù)計(jì)軸承使用3年，每年工作300天，每天工作8小時(shí)故軸承使用壽4.計(jì)算額定動(dòng)載荷圖4-1 滾珠絲杠螺紋示意圖查?軸承手冊(cè)?，雙向推力球軸承52324額定動(dòng)載荷為330000N對(duì)雙向推力球軸承進(jìn)行校核5.計(jì)算雙向推力球軸承的壽命由于應(yīng)選取軸承52324適宜暫選取深溝球軸承來(lái)承受徑向載荷選用深溝球軸承時(shí)，軸承主要承受徑向力故當(dāng)量動(dòng)載荷軸承受中等沖擊力，查表得負(fù)荷系數(shù)，溫度系數(shù)6.計(jì)算速度系數(shù)由于選用的是球軸承故7.計(jì)算壽命系數(shù)預(yù)計(jì)軸承使用3年，每

24、年工作300天，每天工作8小時(shí)故軸承使用壽命8.計(jì)算額定動(dòng)載荷查?軸承手冊(cè)?，軸承6220的額定動(dòng)載荷為122000N對(duì)深溝球軸承進(jìn)行校核9.計(jì)算計(jì)算深溝球軸承的壽命由于故可選取軸承型號(hào)為6220電機(jī)輸出最大扭矩為2.2KN/m，功率為經(jīng)過(guò)一級(jí)減速后扭矩式中：減速器傳輸效率，查表得減速器減速比，減速比為3選取第一級(jí)減速器型號(hào)為WPKX175，由于減速器出力軸直徑為80mm，為能承受扭矩故查表可選擇鋼管外徑d=80mm，內(nèi)徑=64mm按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度對(duì)所選取帶鍵槽空心軸進(jìn)行校核其許用外徑因?yàn)榭招妮S上由鍵槽故其外徑應(yīng)該增大105%110%間故由下式計(jì)算空心軸許用外徑式中：由?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?查得A1261

25、03，故可取A=120為鋼管內(nèi)外徑之比，選取的空心軸適宜。通過(guò)查表選擇鋼管的直徑為為80mm，壁厚為14mm。 第五章 橫梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 作用在橫梁上的各力分析刀具在切削工件時(shí)所產(chǎn)生的軸向力，背向力以及切削力將作用在橫梁上。由于左刀架的切削力較大，故取左刀架進(jìn)行受力分析，其受力情況可簡(jiǎn)化為圖5-1所示 圖 5-1橫梁受力示意圖 橫梁的計(jì)算選取與校核 橫梁的計(jì)算與選取圖5-2，刀架示意圖：其中L1=1650mm，L2=950mm,L= L1+ L2=2600mm。1.如圖5-2，橫梁與刀架滑動(dòng)軸承處的滑座聯(lián)接，故橫梁上的徑向受力可由與算出。在Y向上，對(duì)螺母座處點(diǎn)取矩，由彎矩平衡得， 在Z向上，

26、對(duì)螺母座處點(diǎn)取矩，由彎矩平衡得， 將與疊加，計(jì)算疊加力作用在橫梁上。2.如圖5-3，左刀架處距左端橫梁距離取=860mm，取橫梁長(zhǎng)度為=6720mm那么對(duì)左端橫梁處取矩那么算得由力的平衡得那么計(jì)算橫梁處最大彎矩作剪力彎矩圖如下3.計(jì)算橫梁直徑橫梁采用鋼管，內(nèi)徑與外徑之比取根據(jù)空心軸外徑計(jì)算公式式中：空心鋼管許用強(qiáng)度，空心管材料選用45號(hào)鋼，查表取得=10Mpa為使鋼管強(qiáng)度加強(qiáng)，故取直徑d=620mm，那么內(nèi)徑取圖5-35 橫梁的校核由圖5-3看出，左刀架處截面上彎矩最大，故該截面為最危險(xiǎn)截面橫梁的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)，查表得，2.脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限 4. 彎曲應(yīng)力幅在左刀架處的彎矩為 如圖5-1，

27、橫梁上的扭矩可以看作是，對(duì)橫梁產(chǎn)生的扭矩的疊加求在作用下橫梁承受的扭矩由前面 求在作用下橫梁承受的扭矩由前面 那么總扭矩計(jì)算扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 7.選取有效應(yīng)力集中系數(shù)，根據(jù)，查表得。 8.外表狀態(tài)系數(shù)查表得 9.尺寸系數(shù)查表得， 設(shè)為無(wú)限壽命，10.彎曲平安系數(shù) 在這里由于橫梁尺寸很大固可取5.3 滑動(dòng)軸承的計(jì)算選取 滑動(dòng)軸承軸瓦的材料選為錫青銅，許用壓強(qiáng)根據(jù)限制軸承平均壓強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算式中：軸承徑向載荷，在橫梁計(jì)算時(shí)已經(jīng)算出 軸頸直徑，在這里軸頸直徑可近似等于橫梁直徑 滑動(dòng)軸承寬度 在機(jī)床的設(shè)計(jì)中不允許有任何的強(qiáng)度問(wèn)題，故可將其寬度增大60倍，可取滑動(dòng)軸承的寬度為255mm。第六章 刀架轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6

28、.1 蝸輪蝸桿的計(jì)算選取與校核刀架轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入選擇，刀架轉(zhuǎn)動(dòng)由人力通過(guò)扳手轉(zhuǎn)動(dòng)，其輸入功率定為4kw。 計(jì)算蝸輪轉(zhuǎn)矩式中：傳動(dòng)嚙合效率，由表查得計(jì)算轉(zhuǎn)速系數(shù)式中：蝸輪轉(zhuǎn)速 彈性系數(shù)選取，選取渦輪副材料為鑄錫青銅，查表得 計(jì)算壽命系數(shù)接觸系數(shù)由圖查得接觸疲勞極限由表查得解除疲勞最小平安系數(shù)由表查得計(jì)算中心距取其中心距為480mm由圖查得導(dǎo)程角，蝸桿頭數(shù)蝸輪齒數(shù)模數(shù)為增強(qiáng)蝸輪蝸桿強(qiáng)度取模數(shù)蝸桿分度圓直徑蝸輪分度圓直徑蝸輪寬度計(jì)算蝸桿圓周速度相對(duì)滑動(dòng)速度當(dāng)量摩擦系數(shù)經(jīng)查表得查表得當(dāng)量摩擦角3.齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算許用接觸應(yīng)力最大接觸應(yīng)力，故合格齒根彎曲疲勞極限由表查得彎曲疲勞最小平安系數(shù)取許用彎曲

29、應(yīng)力輪齒最大彎曲應(yīng)力由于，故合格轉(zhuǎn)慣性矩允許蝸桿撓度計(jì)算蝸桿軸撓度式中：蝸桿軸嚙合傳動(dòng)中的周向力 蝸桿軸兩支撐間的距離，此處取端面壓力角E彈性模量 蝸桿軸撓度驗(yàn)算合格計(jì)算傳動(dòng)嚙合效率選取攪油效率選取軸承效率計(jì)算總效率對(duì)散熱面積進(jìn)行估算計(jì)算箱體工作溫度式中：工作環(huán)境溫度，通常取 外表傳熱系數(shù)，一般情況下可取7.潤(rùn)滑油粘度和潤(rùn)滑方法根據(jù)相對(duì)滑動(dòng)速度5.48m/s,由表選取運(yùn)動(dòng)粘度潤(rùn)滑方法由表查得可采用浸油或噴油潤(rùn)滑。6.2 蝸桿軸上軸承的計(jì)算選取與校核1.計(jì)算蝸桿傳動(dòng)時(shí)，蝸桿軸所承受的徑向力與軸向力計(jì)算蝸桿軸承受的軸向力計(jì)算蝸桿軸承受的徑向力式中：蝸桿傳動(dòng)中，蝸輪承受的轉(zhuǎn)矩 蝸桿傳動(dòng)中，蝸輪的周向

30、力 蝸輪分度圓直徑蝸輪端面壓力角 由于軸承承受軸向力與徑向力，故可選取角接觸球軸承 由于， 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷沖擊力，查表得負(fù)荷系數(shù)，溫度系數(shù)4.計(jì)算速度系數(shù)由于選用的是球軸承故5.計(jì)算壽命系數(shù)取6.計(jì)算額定動(dòng)載荷故經(jīng)查取手冊(cè)取角接觸球軸承7210C，角接觸球軸承7210C的額定動(dòng)載荷為42800N計(jì)算軸承靜載荷查表得的角接觸球軸承的，計(jì)算當(dāng)量靜載荷 ，兩者取大者 故取 計(jì)算額定靜載荷 角接觸球軸承7210C，根本額定靜載荷 故軸承選取適宜。 總 結(jié)經(jīng)歷了13周的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)幾年來(lái)所學(xué)的機(jī)械知識(shí)有了更為深刻的理解，很多在學(xué)習(xí)的時(shí)候不能夠理解的地方也在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到了理解。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到

31、了許多問(wèn)題，這恰好提供了一個(gè)讓我利用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題的時(shí)機(jī)，在解決問(wèn)題的過(guò)程中，我又學(xué)到了以前所沒(méi)有接觸到的知識(shí)。培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我掌握了一些機(jī)械設(shè)計(jì)的方法，學(xué)會(huì)了使用各種手冊(cè)來(lái)查取參數(shù)或計(jì)算，并逐漸鍛煉熟練的運(yùn)用CAD來(lái)進(jìn)行繪圖的能力。在此次課程設(shè)計(jì)中收獲很多，受益匪淺。在設(shè)計(jì)中，畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師王勇老師給予了我很大的幫助，使我對(duì)我所設(shè)計(jì)的各機(jī)構(gòu)的構(gòu)造以及工作過(guò)程有了深刻的理解。在很多細(xì)節(jié)方面，王老師對(duì)我的指導(dǎo)令我收獲頗豐。在CAD制圖方面自己也存在著缺陷，例如：標(biāo)注的方式不正確、圖紙的布局不夠合理等，當(dāng)然改正這些錯(cuò)誤的同時(shí)自己也將這局部知識(shí)收獲。本