手動平面磨床的總體設(shè)計(jì)

1、<p>　　2手動平面磨床的總體設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　確定設(shè)計(jì)的M250手動平面磨床的類型為臥軸矩臺平面磨床。</p><p>　　2.1.1設(shè)計(jì)方案一</p><p>　　方案一拖板移動式：磨頭主軸做垂直進(jìn)給運(yùn)動，工作臺做橫/縱向進(jìn)給運(yùn)動。如圖2—1所

2、示：</p><p>　　圖2—1 臥軸矩臺平面磨床—拖板移動式</p><p>　　2.1.2設(shè)計(jì)方案二</p><p>　　方案二磨頭移動式：磨頭主軸做垂直進(jìn)給運(yùn)動以及橫向進(jìn)給運(yùn)動，工作臺做縱向進(jìn)給運(yùn)動。如圖2—2所示：</p><p>　　圖2—2 臥軸矩臺平面磨床—磨頭移動式</p><p>　　2.1.3設(shè)計(jì)

3、方案對比</p><p>　　方案1的結(jié)構(gòu)熱邊形小，精度穩(wěn)定性好，垂直進(jìn)給靈敏度高，操作方便；橫向進(jìn)給穩(wěn)定性好，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝要求高。</p><p>　　方案2的結(jié)構(gòu)磨頭做垂直進(jìn)給和橫向進(jìn)給，其中重心位置變化會引起結(jié)構(gòu)變形；熱變形影響大，故橫向進(jìn)給精度低；磨頭攻率大，磨削效率高，但因剛度低，垂直進(jìn)給靈敏度差。</p><p>　　通過兩個方案的對比，根據(jù)本設(shè)計(jì)

4、的機(jī)床是用于精加工，所以采用方案1。</p><p>　　臥軸矩臺平面磨床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由微型直流電機(jī)驅(qū)動，能實(shí)現(xiàn)斷續(xù)、快速、自動橫向進(jìn)給，砂輪端面磨削工件側(cè)面橫向進(jìn)給運(yùn)動。此橫向進(jìn)給運(yùn)動還設(shè)計(jì)有橫向進(jìn)給手輪和微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)手動進(jìn)給以及微進(jìn)給，提高加工精度。</p><p>　　對進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)的目的是為了提高精度，因此使用滾珠絲杠作為傳動元件，滾珠絲杠副作為精密、高效的傳動元件

5、在精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床得到廣泛應(yīng)用，可用精密定位自動控制、動力傳遞和運(yùn)動轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　2.1.4設(shè)計(jì)改進(jìn)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是在原機(jī)床設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，針對設(shè)計(jì)的要求對M250手動平面磨床的橫向以及縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。</p><p>　　原設(shè)計(jì)的M250手動平面磨床采用的是滑動絲杠，并且設(shè)計(jì)了橫向以及

6、縱向手動進(jìn)給裝置，相對精度較低。</p><p>　　改進(jìn)設(shè)計(jì)中，用滾珠絲杠代替原有的滑動絲杠，在保留橫向以及縱向手動進(jìn)給裝置的基礎(chǔ)上為了適應(yīng)不同型號砂輪，以及不同類型的工件，在加工中都能達(dá)到同等精度要求，所以在橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)使用齒輪變速機(jī)構(gòu)以及微量進(jìn)給裝置，提高了加工精度，操作簡單、省力。</p><p>　　2.2 進(jìn)給系統(tǒng)的組成</p><p>　　2.2

7、.1機(jī)動進(jìn)給裝置</p><p>　　手動平面磨床的進(jìn)給系統(tǒng)包括縱向進(jìn)給和橫向進(jìn)給兩部分。對于縱向進(jìn)給裝置機(jī)動進(jìn)給系統(tǒng)主要是完成工作臺在縱向快速移動的需要和實(shí)現(xiàn)零件加工時工作臺的往復(fù)運(yùn)動。機(jī)動進(jìn)給裝置采用三相交流異步電動機(jī)，調(diào)速方式是變頻無級調(diào)速。工作臺由行程開關(guān)組成的電氣系統(tǒng)控制電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)工作臺的往復(fù)運(yùn)動。</p><p>　　橫向進(jìn)給裝置的機(jī)動進(jìn)給系統(tǒng)同樣可以完成工作臺在橫向

8、進(jìn)給方向上的快速移動，由于橫向進(jìn)給系統(tǒng)對磨削過程起到至關(guān)重要的作用，因此橫向進(jìn)給系統(tǒng)在調(diào)速時要平穩(wěn)，因此選用直流電動機(jī)。直流電動機(jī)的調(diào)速范圍較交流異步電動機(jī)的范圍窄，在設(shè)計(jì)的同時為擴(kuò)大調(diào)速范圍滿足更大的加工范圍，設(shè)計(jì)了2級變速。</p><p>　　2.2.2手動進(jìn)給裝置</p><p>　　設(shè)計(jì)中的手動進(jìn)給裝置包括兩部分，手動進(jìn)給和微量進(jìn)給。主</p><p>　

9、　要的作用就是人為的調(diào)整進(jìn)給量，擴(kuò)大加工范圍,提高加工精度。</p><p><b>　　2.3小結(jié)</b></p><p>　　通過兩個方案的對比，確定了最終的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　工作臺由電動機(jī)或手動裝置驅(qū)動進(jìn)行橫向以及縱向運(yùn)動，還在橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中增設(shè)了變速機(jī)構(gòu)以及微量進(jìn)給裝置，提高適用范圍。</p><p&g

10、t;　　3 進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.1.1切削力的計(jì)算</p><p>　　1.切削用量的選擇與計(jì)算</p><p>　　磨削用量的選擇原則通常是：在保證工件表面質(zhì)量的前提下盡量提高生產(chǎn)率。換言之，磨削用量是在保證磨削溫度較低、磨削表面粗糙度較低的條件下，盡量選取較大的徑向

11、進(jìn)給量、軸向進(jìn)給量和工件速度。</p><p>　　砂輪速度一般為，普通磨削時砂輪速度固定不變，不必選擇；高速磨削時或更高些。砂輪速度一般比車削時的速度大倍左右。</p><p>　　工件速度在粗磨時常取為精磨時為。外圓磨削時，速比；內(nèi)圓磨削時，太低時，工件易燒傷；太高時機(jī)場可能產(chǎn)生振動。</p><p>　　背吃刀量或徑向進(jìn)給量：粗磨時可取，精磨時可取，鏡面磨時可

12、取。</p><p>　　砂輪的軸向進(jìn)給量：粗磨時可取;精磨時可取，為砂輪寬度，是指工件每轉(zhuǎn)或每一個工作行程時砂輪的軸向位移量。</p><p>　　因此 磨輪寬度B=63 </p><p>　　砂輪直徑=500 </p><p><b>　　進(jìn)給吃刀量</b></p><p><

13、b>　　磨削吃刀量</b></p><p><b>　　砂輪線速度</b></p><p><b>　　（3—1）</b></p><p><b>　　根據(jù)已知砂輪轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　所以</b></p>

14、<p><b>　　工件速度</b></p><p><b>　　（3—2）</b></p><p>　　L—工作臺行程長度 </p><p><b>　　—工作臺往復(fù)頻率 </b></p><p><b>　　所以</b></

15、p><p><b>　　表3—1 切削用量</b></p><p><b>　　2.切削力的計(jì)算</b></p><p>　　選取工件材料為淬火鋼 </p><p>　　由《機(jī)械工程手冊》[1]查得公式 </p><p><b>　?。?—3）</

16、b></p><p><b>　?。?—4）</b></p><p>　　其中 ——磨削吃刀量，取</p><p>　　——砂輪線速度，由計(jì)算得</p><p>　　——工件速度，由計(jì)算得</p><p>　　由《機(jī)械工程手冊》表1.2—9查得</p><p&g

17、t;　　將上述參數(shù)帶入式（3—3）解得磨削力</p><p><b>　　知背向吃刀力： </b></p><p><b>　　3. 磨削功率</b></p><p>　　由《機(jī)械工程手冊》[1]查得磨削功率公式</p><p><b>　?。?—5）</b></p&g

18、t;<p>　　其中 ——磨削力，由計(jì)算得</p><p>　　——砂輪線速度，由計(jì)算得</p><p>　　由公式（3—5）計(jì)算得</p><p>　　3.1.2滾珠絲杠的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　1.滾珠絲杠副設(shè)計(jì)和使用注意事項(xiàng)</p><p>　　主要尺寸參數(shù)的選擇應(yīng)根據(jù)機(jī)床使用要求

19、全面綜合考慮，因?yàn)榻z杠副的公稱直徑、基本導(dǎo)程、預(yù)緊力、負(fù)載滾珠的有效圈數(shù)與絲杠的壽命、位移精度、剛度、驅(qū)動力矩等有密切關(guān)系。如果某一項(xiàng)特性不能滿足時，可以重新選擇絲杠直徑、導(dǎo)程、有效圈數(shù)等，直到完全滿足。</p><p>　　為使?jié)L珠絲杠受力均勻，提高耐用度和精度保持性，螺母不應(yīng)受徑向力和傾覆力矩，并應(yīng)盡量使作用在螺母上的軸向合力通過絲杠軸心。</p><p>　　以螺母外圓柱面和凸緣面為

20、安裝基面，螺母安裝直徑和座孔的配合為，應(yīng)保持螺母座孔與絲杠支撐軸承孔同心且螺母座孔端面與軸心線垂直。</p><p>　　設(shè)計(jì)單螺母的滾珠絲杠副時，應(yīng)使絲杠和螺母同時受拉應(yīng)力壓應(yīng)力，而不要一個受拉一個受壓，以使?jié)L珠受力均勻。</p><p>　　如果絲杠不轉(zhuǎn)，螺母旋轉(zhuǎn)，則應(yīng)將螺母和齒輪安裝在套筒上，套筒由軸承支撐以承受軸向和徑向力，這就可以避免螺母承受徑向載荷。</p>&l

21、t;p>　　如果要使?jié)L珠絲杠和螺母分開，可在絲杠軸徑上套一個輔助套筒，套的外徑略小于絲杠螺紋滾道的前徑，這樣在擰出螺母時，滾珠不致失落。</p><p>　　支撐滾珠絲杠軸的兩軸承座孔與滾珠螺母座孔應(yīng)保證同軸。同軸度公差建議取6—7級或高于6級。螺母座軸線與導(dǎo)軌面軸線要保證平行，平行度公差可取為，當(dāng)插管式滾珠絲杠副水平安裝時，應(yīng)將螺母上的插管，置于滾珠絲杠副軸線的下方。這樣的安裝方式可使?jié)L珠易于進(jìn)入插管，滾

22、珠絲杠副的摩擦力矩較小。</p><p>　　要注意螺母座、軸承座及其緊固螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)保證有足夠的剛度。</p><p>　　有恒溫要求的高精度滾珠絲杠可將絲杠軸做成中空，通過恒溫油，以降低絲杠軸的溫升。</p><p>　　為了減少滾珠之間的相互摩擦可以采用間隔滾珠或在閉合回路內(nèi)減少幾個滾珠的方法，采用間隔滾珠時，間隔滾珠的直徑比負(fù)載滾珠小數(shù)，可消除滾珠之間的摩擦，

23、對提高滾珠絲杠副的靈敏度有非常明顯的效果。但負(fù)載滾珠數(shù)只剩了一半，因此剛度和承載能力也都相應(yīng)降低。</p><p>　　滾珠絲杠副的承載能力用額定負(fù)載荷表示，其定義、計(jì)算和選用方法與滾動軸承基本相同。一般根據(jù)額定動載荷選用滾珠絲杠副，只有當(dāng)時按額定靜載荷選用。對于細(xì)長承受壓縮的滾珠絲杠副需作壓桿穩(wěn)定性計(jì)算，對轉(zhuǎn)速高、支撐跨距大的滾珠絲杠副作臨界轉(zhuǎn)速的校核，對精度要求高的傳動進(jìn)行剛度驗(yàn)算，轉(zhuǎn)動慣量校核，對閉環(huán)控制系

24、統(tǒng)還要進(jìn)行諧振頻率的驗(yàn)算。</p><p>　　2.絲杠的導(dǎo)程和轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　由額定壽命公式</b></p><p><b>　　（3—6）</b></p><p>　　其中 、——修正后的額定壽命</p><p><b>　　——額

25、定軸向動負(fù)荷</b></p><p>　　——絲杠的軸向當(dāng)量負(fù)荷</p><p><b>　　——絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　——溫度系數(shù)</b></p><p><b>　　——硬度系數(shù)，常取</b></p><p>

26、;<b>　　——精度系數(shù)</b></p><p><b>　　——負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)</b></p><p><b>　　——可靠性系數(shù)</b></p><p>　　知 （3—7）</p><p>　　由《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊

27、》[15]查得（取機(jī)床精度為5級） </p><p>　　初選電動機(jī)型號為Y90S—4型異步電動機(jī)，額定轉(zhuǎn)速，取使用時最高轉(zhuǎn)速為，電動機(jī)與絲杠通過減速器連接。工作臺最大進(jìn)給速度，故絲杠導(dǎo)程應(yīng)為。絲杠轉(zhuǎn)速：磨削時取 ，快速移動時取。</p><p>　　由《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》[15]查得絲杠所受總的軸向力由公式</p><p><

28、b>　?。?—8）</b></p><p>　　式中 ——載荷系數(shù)，取</p><p><b>　　——摩擦系數(shù)，取</b></p><p>　　——工作臺重量，設(shè)工作臺重量為</p><p>　　將參數(shù)帶入公式（3—8）得</p><p><b>　　所以，</

29、b></p><p>　　初選絲杠為內(nèi)循環(huán)浮動反向器雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠 ， 5列，型號為FFZD4010，額定動負(fù)載，大于算出的值。預(yù)緊力，大于最大軸向載荷的，這種絲杠可用。</p><p>　　3.絲杠螺紋部分長度</p><p>　　等于工作臺最大行程加螺母長度加兩端余程</p><p>　　支撐跨距 應(yīng)略大于，取為&l

30、t;/p><p>　　4.臨界轉(zhuǎn)速 </p><p><b>　　（3—9）</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　—絲杠支撐方式系數(shù)，查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》[16]表3.7—37</p><p>　　—臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度，查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊

31、》[16]表3.7—37</p><p>　　查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》[15]表3.7—37 （兩端固定）</p><p>　　兩端固定，絲杠一般不會受壓，故不需進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p><b>　　5.預(yù)拉伸計(jì)算</b></p><p>　?。?）溫升引起的伸長量</p><p>

32、　　設(shè)溫升為，則螺紋部分伸長量為</p><p><b>　?。?—10）</b></p><p>　　絲杠全長的伸長量為 ，為此，絲杠的目標(biāo)行程可定為比公稱行程小。絲杠在安裝時，進(jìn)行預(yù)拉伸，伸長量為。</p><p><b>　　（2）預(yù)拉伸力</b></p><p><b>　　根據(jù)學(xué)

33、歐拉公式</b></p><p><b>　　（3—11）</b></p><p>　　6.潤滑、防護(hù)和密封</p><p>　　潤滑 滾珠絲杠必須潤滑。滾珠軸承用的各種潤滑劑原則上都可用。主軸用的各種潤滑劑和潤滑方式都可用于緊密滾珠絲杠。一般情況下采用鋰基潤滑脂，高速和需要嚴(yán)格控制溫升時，可用汽輪機(jī)油，循環(huán)潤滑或噴霧潤滑。<

34、;/p><p>　　防護(hù)和密封 絲杠防護(hù)套有伸縮套管式、折疊套管式和螺旋鋼帶保護(hù)套。后者有專業(yè)廠生產(chǎn)，應(yīng)用較大。</p><p>　　3.1.3軸承的選擇</p><p>　　根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》[15]表3.7—46 軸承型號采用7603030TVP mm mm mm 動負(fù)載，預(yù)負(fù)荷</p><p><b>　　表3—2

35、軸承參數(shù)</b></p><p><b>　　1.預(yù)負(fù)荷 </b></p><p>　　軸承的預(yù)負(fù)荷不應(yīng)小于軸承最大載荷的，絲杠兩端固定，故軸承的最大載荷等于拉伸力加最大外載荷的一半。</p><p><b>　　，故符合要求。</b></p><p>　　2.疲勞壽命計(jì)算 <

36、;/p><p>　　軸承要求的動負(fù)荷可按公式計(jì)算 </p><p><b>　?。?—12）</b></p><p>　　考慮到機(jī)床特點(diǎn)，上式中系數(shù)、、、均取1，進(jìn)給力的方向是可變的軸承負(fù)荷可能是，也可能是。</p><p>　　兩者機(jī)會均等，故取其平均值，當(dāng)量轉(zhuǎn)速，故，如壽命為1500，則，，可以看出所以軸承可用。<

37、/p><p>　　3.1.4電動機(jī)的選擇</p><p>　　縱向進(jìn)給運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的是工作臺的縱向往復(fù)運(yùn)動，它連續(xù)運(yùn)行，負(fù)載平衡，對于啟動制動沒有特殊要求，所以優(yōu)先選用三相異步電動機(jī)。并且采用變頻調(diào)速方式。</p><p>　　初選電動機(jī)型號為Y90S—4型異步電動機(jī)。其主要參數(shù)：額定功率為，效率，額定電流，功率因數(shù)，額定轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)動慣量。</p>&

38、lt;p>　　3.1.5減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p><b>　　1.基本尺寸的計(jì)算</b></p><p><b>　　材料的選擇</b></p><p>　　選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。傳動比</p&

39、gt;<p>　　取小齒輪齒數(shù) 。 </p><p><b>　　模數(shù) 齒高 </b></p><p><b>　　2.強(qiáng)度校核計(jì)算</b></p><p>　　齒根危險截面的彎曲強(qiáng)度條件</p><p><b>　?。?—13）</b></p

40、><p>　　式中 ——圓周力，，單位為</p><p><b>　　——載荷系數(shù)，</b></p><p>　　——齒形系數(shù)，可由《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊》[16]表10—5查得</p><p><b>　　——應(yīng)力校正系數(shù)</b></p><p>　　齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算

41、</p><p><b>　　（3—14）</b></p><p>　　式中 ——彈性影響系數(shù)，單位為</p><p><b>　　——傳動比</b></p><p><b>　　——齒輪的許用應(yīng)力</b></p><p><b>　

42、?。?—15）</b></p><p>　　式中 ——壽命系數(shù)</p><p><b>　　——齒輪的疲勞極限</b></p><p>　　——疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)</p><p>　　（1）按齒輪接觸疲勞強(qiáng)度校核</p><p>　　按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 &l

43、t;/p><p>　　大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 </p><p><b>　　計(jì)算循環(huán)次數(shù)</b></p><p><b>　?。?—16）</b></p><p>　　式中 ——齒輪轉(zhuǎn)速，單位為</p><p>　　——齒輪每轉(zhuǎn)一圈時，

44、同一齒面嚙合的次數(shù)</p><p>　　——齒輪的工作壽命，單位</p><p>　　由公式（3—16）計(jì)算得</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊》[16]圖10—19查得，接觸疲勞壽命系數(shù)</p><p>　　計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效概率為10%，安全系數(shù)</p><

45、p><b>　　（3—17）</b></p><p><b>　　取彈性模量</b></p><p>　　由電動機(jī)的參數(shù)知 </p><p>　　由上述計(jì)算得齒輪的分度圓直徑為</p><p>　　為了使機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，且金屬切削機(jī)床的齒輪傳動，若傳遞的功率不大時可小到0.2所以，取齒寬系數(shù)&

46、lt;/p><p><b>　　由公式計(jì)算得 </b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊》[16]表10—2查得，使用系數(shù)</p><p><b>　　根據(jù)，7級精度</b></p><p>　　由圖10—8[16]查得動載荷系數(shù) </p><p>　　假設(shè)，由《機(jī)械設(shè)

47、計(jì)使用手冊》[16]表10—3查得</p><p>　　由表10—4，7級精度小齒輪相對支撐非對稱布置</p><p><b>　　查得</b></p><p>　　所以，齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　?。?）按齒根彎曲強(qiáng)度校核</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊》[16]圖

48、10—20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限</p><p>　　大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 </p><p>　　由圖10—18[16]查得彎曲疲勞壽命系數(shù)</p><p>　　計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)，</p><p><b>　　（3—18）</b></p

49、><p>　　由，查圖10—13[16]得</p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　查取齒形系數(shù)</b></p><p>　　由表10—5[16]查得 </p><p><b>　　查取應(yīng)力校正系數(shù)</b><

50、;/p><p>　　由表10—5[16]查得 </p><p><b>　　齒根彎曲強(qiáng)度校核</b></p><p>　　由公式（3—13） </p><p><b>　　得</b></p><p>　　所以，滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。<

51、;/p><p><b>　　3.轉(zhuǎn)動慣量的計(jì)算</b></p><p>　?。?）齒輪轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算 </p><p><b>　?。?—19）</b></p><p>　　其中 ——齒輪分度圓直徑</p><p><b>　　——齒厚</b>

52、;</p><p>　?。?）絲杠轉(zhuǎn)動慣量計(jì)算</p><p><b>　　（3—20）</b></p><p>　　其中 ——絲杠直徑</p><p><b>　　——絲杠長度</b></p><p>　?。?）絲杠傳動，一級齒輪降速時傳動系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的

53、總轉(zhuǎn)動慣量</p><p><b>　　（3—21）</b></p><p><b>　　4.功率的計(jì)算</b></p><p>　　，所以選用電機(jī)合適。</p><p>　　3.1.6手動傳動裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　1.錐齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)</p>

54、<p>　　縱向進(jìn)給傳動的行程大，為了提高效率所以在進(jìn)行手動進(jìn)給的時候提高速度，手輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)絲杠行程兩個導(dǎo)程即20。由此知，錐齒輪的傳動比為。</p><p><b>　　即，，取， </b></p><p><b>　　分錐角：，</b></p><p><b>　　齒寬系數(shù)：</b>&

55、lt;/p><p>　　分度圓直徑： </p><p><b>　　外錐距：</b></p><p><b>　　中錐距：</b></p><p><b>　　齒寬：</b></p><p>　　齒輪中點(diǎn)分度圓直徑：</p><p&

56、gt;<b>　　齒頂高：</b></p><p><b>　　齒根高：</b></p><p><b>　　頂圓直徑：</b></p><p><b>　　齒根角：</b></p><p><b>　　齒頂角：</b></p&

57、gt;<p><b>　　頂錐角：</b></p><p><b>　　根錐角：</b></p><p><b>　　冠頂距：</b></p><p>　　2.手動傳動裝置的結(jié)構(gòu)及其工作原理</p><p>　　進(jìn)行手動進(jìn)給時將電機(jī)前的電磁離合器脫開嚙合，并且牙嵌

58、式離合器有一半固定，另一半可以隨時活動使得離合器可以靈活的實(shí)現(xiàn)脫開以及嚙合，半離合器的活動由緊固在離合器上的緊定螺釘進(jìn)行導(dǎo)向并且起到限位的作用。推動手輪使牙嵌式離合器嚙合，轉(zhuǎn)動手柄進(jìn)行進(jìn)給。當(dāng)不需要手動進(jìn)給時，手柄處的彈簧可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位的功能。常態(tài)下牙嵌式離合器是脫開嚙合的狀態(tài)。</p><p>　　手動裝置是個獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，它與縱向進(jìn)給的聯(lián)結(jié)是依靠螺栓，并且為了安裝方便采用上下箱封裝。</p><

59、;p>　　1—緊定螺釘 2—進(jìn)給手輪 3—錐齒輪 4—牙嵌式離合器 5—彈簧 </p><p>　　圖3—1 縱向手動裝置結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.2 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.2.1切削力的計(jì)算</p><p>　　根據(jù)查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊》[16]知，橫向進(jìn)給時的切削力遠(yuǎn)小于縱向進(jìn)給時切

60、削力，可以忽略不計(jì)，但是在橫向移動時要克服工作臺產(chǎn)生的摩擦力，所以橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的主要計(jì)算力為：</p><p><b>　?。?—22）</b></p><p>　　式中 ——摩擦系數(shù)，取</p><p>　　——背向磨削力，單位</p><p><b>　　——機(jī)床總重，單位<

61、/b></p><p>　　因此由前計(jì)算結(jié)果計(jì)算得</p><p>　　3.2.2滾珠絲杠的計(jì)算</p><p>　　由《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》[15]查得 (取機(jī)床精度為5級) </p><p><b>　　精磨取，取</b></p><p>　　1.絲杠的導(dǎo)程和轉(zhuǎn)速&

62、lt;/p><p>　　初選電動機(jī)最大速度為，取使用時最高轉(zhuǎn)速為，電動機(jī)與絲杠通過減速器連接。工作臺最大進(jìn)給速度，故絲杠導(dǎo)程應(yīng)為。絲杠轉(zhuǎn)速： 快速進(jìn)給時，所以當(dāng)量轉(zhuǎn)速。</p><p>　　所以將參代入公式（3—7）得</p><p>　　初選絲杠為內(nèi)循環(huán)浮動反向器雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠 ， ，5列，型號為FFZD4006，額定動負(fù)載，大于算出的值。預(yù)緊力，大于

63、最大軸向載荷的，這種絲杠可用。</p><p>　　2.絲杠螺紋部分長度</p><p>　　等于工作臺最大行程加螺母長度加兩端余程</p><p>　　支撐跨距 應(yīng)略大于，取為</p><p>　　3.臨界轉(zhuǎn)速 </p><p>　　查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》[15]表3.7—37 （兩端固定）<

64、/p><p>　　兩端固定，絲杠一般不會受壓，故不需進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p><b>　　4.預(yù)拉伸計(jì)算</b></p><p>　?。?）溫升引起的伸長量</p><p>　　設(shè)溫升為，則螺紋部分伸長量為</p><p>　　絲杠全長的伸長量為，</p><p>　

65、　為此，絲杠的目標(biāo)行程可定為比公稱行程小。絲杠在安裝時，進(jìn)行預(yù)拉伸，伸長量為。</p><p><b>　?。?）預(yù)拉伸力</b></p><p>　　根據(jù)材料力學(xué)歐拉公式 </p><p>　　3.2.3軸承的選擇</p><p>　　根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》[15]表3.7—46 選取軸承型號。 </p>

66、;<p><b>　　表3—3 軸承參數(shù)</b></p><p><b>　　1.預(yù)負(fù)荷 </b></p><p>　　軸承的預(yù)負(fù)荷不應(yīng)小于軸承最大載荷的，絲杠兩端固定，故軸承的最大載荷等于拉伸力加最大外載荷的一半。</p><p><b>　　，故符合要求。</b></p&g

67、t;<p>　　2.疲勞壽命計(jì)算 </p><p>　　軸承要求的動負(fù)荷可按公式計(jì)算 ，考慮到機(jī)床特點(diǎn)，上式中系數(shù)、、、均取1，進(jìn)給力的方向是可變的，軸承負(fù)荷可能是，也可能是。兩者機(jī)會均等，</p><p>　　故取其平均值，當(dāng)量轉(zhuǎn)速，故，如壽命為1500，則</p><p>　　，可以看出所以軸承可用</p><p>　

68、　3.2.4電動機(jī)的選擇</p><p><b>　　1.電機(jī)的初選</b></p><p>　　初選電動機(jī)型號為Z2—32型直流電動機(jī)，額定功率1.1，額定電流6.58，效率76％，最高轉(zhuǎn)速2000，額定轉(zhuǎn)速1000，飛輪轉(zhuǎn)矩 。</p><p><b>　　2.功率的驗(yàn)算</b></p><p>

69、;　　，所以選用電機(jī)合適。</p><p>　　3.2.5減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p><b>　　1.基本尺寸的計(jì)算</b></p><p><b>　　材料的選擇</b></p><p>　　選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)制），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HB

70、S，二者材料硬度差為40HBS。傳動比</p><p>　　取小齒輪齒數(shù) 。 </p><p><b>　　模數(shù) 齒高 </b></p><p><b>　　2.強(qiáng)度校核計(jì)算</b></p><p>　?。?）按齒面疲勞強(qiáng)度校核</p><p>　　按齒面硬度查

71、得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 </p><p>　　大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 </p><p>　　由公式（3—16）計(jì)算循環(huán)次數(shù)</p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊》[16]圖10—19查得，接觸疲勞壽命系數(shù)</p><p>　　計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取失效

72、概率為10%，安全系數(shù)</p><p><b>　　彈性模量取</b></p><p>　　為了使機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，且金屬切削機(jī)床的齒輪傳動，若傳遞的功率不大時可小到0.2所以，取齒寬系數(shù)</p><p><b>　　由公式計(jì)算得 </b></p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊》[16]表10—2

73、查得，使用系數(shù)</p><p><b>　　根據(jù)，7級精度</b></p><p>　　由圖10—8查得動載荷系數(shù) </p><p>　　假設(shè)，由表10—3[16]查得</p><p>　　由表10—4，7級精度小齒輪相對支撐非對稱布置</p><p><b>　　查得</b>

74、;</p><p>　　所以，齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。</p><p>　　（2）按齒根彎曲強(qiáng)度校核</p><p>　　由圖10—20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限</p><p>　　大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 </p><p>　　由圖10—18[16]查得彎曲疲勞壽命系數(shù)</p><p&g

75、t;　　計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p><b>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)</b></p><p>　　由，查圖10—13[16]得</p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　查取齒形系數(shù)</b></p><p>　

76、　由表10—5[16]查得 </p><p><b>　　查取應(yīng)力校正系數(shù)</b></p><p>　　由表10—5[16]查得 </p><p><b>　　齒根彎曲強(qiáng)度校核</b></p><p><b>　　由公式得</b></p><

77、p>　　所以，滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。</p><p>　　3.2.6手動進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　1.手動裝置設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　設(shè)計(jì)的橫向進(jìn)給系統(tǒng)中通過手輪裝置能夠?qū)崿F(xiàn)的最小進(jìn)給量為手輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)運(yùn)動，通過上面計(jì)算知絲杠的導(dǎo)程為，所以手動裝置的降速比為， 。</p><p>　　2

78、.手動裝置的結(jié)構(gòu)及其工作原理</p><p><b>　　（1）工作原理</b></p><p>　　橫向進(jìn)給手動裝置的工作原理與縱向進(jìn)給裝置的工作原理相似，為了提高加工范圍，使得裝置適應(yīng)精加工，減小進(jìn)給量，所以在設(shè)計(jì)傳動的過程中設(shè)計(jì)了齒輪降速，以齒輪作為傳動件帶動滾珠絲杠進(jìn)行進(jìn)給。</p><p>　?。?）手動裝置的結(jié)構(gòu)</p>

79、<p>　　1—進(jìn)給手輪 2—緊定螺釘 3—牙嵌式離合器</p><p>　　4—蝸輪 5—蝸桿 6—彈簧</p><p>　　圖3—2 橫向進(jìn)給手動裝置</p><p>　　3.微量進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　微量進(jìn)給裝置由蝸輪蝸桿傳動。因?yàn)樵谖仐U傳動中，當(dāng)使用單頭蝸桿時，蝸桿旋

80、轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過一個齒，因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動比。在動力傳動中，一般傳動比；在分度機(jī)構(gòu)或手動機(jī)構(gòu)的傳動中，傳動比可達(dá)300；若只傳遞運(yùn)動，傳動比可達(dá)1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。</p><p>　　（1）選擇蝸桿傳動類型</p><p>　　根據(jù)GB/T10085—1988的推薦采用漸開線蝸桿</p><p><b>　?。?）選擇

81、材料</b></p><p>　　考慮到蝸桿傳動傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用45鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45～55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅鑄造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。</p><p><b>　　（3）尺寸計(jì)算</b></p><p

82、>　　規(guī)定微量進(jìn)給裝置的進(jìn)給量為每一轉(zhuǎn)，在通過上級傳動所以蝸桿傳動的降速比為，所以選取蝸桿的頭數(shù) 由《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》[15]查得 變位系數(shù) </p><p><b>　　蝸桿直徑系數(shù) </b></p><p><b>　　蝸桿軸向齒距 </b></p><p><b>　　蝸桿

83、導(dǎo)程 </b></p><p><b>　　蝸桿齒頂圓直徑 </b></p><p><b>　　蝸桿齒根圓直徑</b></p><p><b>　　頂隙</b></p><p><b>　　蝸桿齒頂高</b></p>&l

84、t;p><b>　　蝸桿齒根高</b></p><p><b>　　蝸桿齒高</b></p><p><b>　　蝸桿齒寬</b></p><p><b>　　蝸輪分度圓直徑</b></p><p><b>　　蝸輪齒頂圓直徑</b&

85、gt;</p><p><b>　　蝸輪齒根圓直徑</b></p><p><b>　　蝸輪齒頂高</b></p><p><b>　　蝸輪齒根高</b></p><p><b>　　蝸輪齒寬</b></p><p>　　4.微量進(jìn)

86、給裝置的結(jié)構(gòu)及其工作原理</p><p>　?。?）微量進(jìn)給裝置的結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3—3 偏心套工作原理圖</p><p>　　1—蝸輪 2—蝸桿 3—偏心套</p><p>　　4—微量進(jìn)給手柄 5—彈簧 6—調(diào)整手柄</p><p>　　圖3—4 橫向微量進(jìn)給裝置</p&

87、gt;<p>　　（2）微量進(jìn)給裝置的工作原理</p><p>　　微量進(jìn)給裝置由蝸輪蝸桿組成，因?yàn)槲佪單仐U可以達(dá)到很大的傳動比，所以可以實(shí)現(xiàn)很小的進(jìn)給量。</p><p>　　在常態(tài)下蝸輪與蝸桿保持脫開嚙合的狀態(tài)，當(dāng)需要進(jìn)行微量進(jìn)給時調(diào)整手柄6，使得蝸輪與蝸桿嚙合，在轉(zhuǎn)動微量進(jìn)給手柄5進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動，穿透偏心套的螺釘起一個導(dǎo)向的作用，實(shí)現(xiàn)蝸輪與蝸桿嚙合與脫開嚙合的運(yùn)動。<

88、;/p><p>　　偏心套的結(jié)構(gòu)是外圓與安裝孔同心，內(nèi)圓相對外圓偏心。本設(shè)計(jì)偏心套的工作原理是，偏心套與調(diào)整手柄一起運(yùn)動，當(dāng)需要調(diào)整偏心套實(shí)現(xiàn)蝸輪與蝸桿的嚙合或脫開嚙合時搬動調(diào)整手柄使得偏心套在安裝孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，由于是偏心套在做整體運(yùn)動因此安裝在偏心套內(nèi)圓的蝸桿實(shí)現(xiàn)偏心運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)蝸輪蝸桿嚙合脫開嚙合的運(yùn)動，為了準(zhǔn)確的控制偏心套的運(yùn)動位置，在偏心套的安裝面上開四分之一的環(huán)形槽，由螺釘導(dǎo)向。</p><

89、;p><b>　　3.3小結(jié)</b></p><p>　　依據(jù)傳動關(guān)系確定設(shè)計(jì)參數(shù)，通過計(jì)算確定各個部分尺寸。由尺寸確定具體的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　4其他零部件的選取</b></p><p><b>　　4.1 導(dǎo)軌的選取</b></p><p>　　按

90、運(yùn)動學(xué)原理，所謂導(dǎo)軌就是將運(yùn)動構(gòu)件約束到只有一個自由度的裝置。這一個自由度可以是直線運(yùn)動或者是回轉(zhuǎn)運(yùn)動。</p><p>　　導(dǎo)軌裝置，在機(jī)械中是使用頻率較高的零部件之一。沒有不使用導(dǎo)軌的金屬切削機(jī)床；在測量機(jī)、繪圖機(jī)上，導(dǎo)軌是它們的工作基準(zhǔn)；在其他機(jī)械中，例如軋機(jī)、壓力機(jī)、紡織機(jī)等也都離不開導(dǎo)軌的導(dǎo)向。由此可見，導(dǎo)軌的精度、承載能力和使用壽命等都將直接影響機(jī)械的工作原理。</p><p>

91、;　　1.導(dǎo)軌類型、特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p><b>　　見表。</b></p><p><b>　　2.導(dǎo)軌形式的選擇</b></p><p>　　磨床理想的進(jìn)給機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌應(yīng)為液靜壓導(dǎo)軌，但是這種導(dǎo)軌加工難度大，需要配備專門的恒溫油箱，使用維護(hù)復(fù)雜。通過對經(jīng)濟(jì)性和制造難易程度的考慮，選用燕尾形滑導(dǎo)軌動。選用燕尾形導(dǎo)軌還考

92、慮到整體結(jié)構(gòu)的，由于橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和縱向進(jìn)給結(jié)構(gòu)的安裝位置不是在正中，為了避免在運(yùn)動過程中機(jī)床產(chǎn)生傾斜影響精度，所以最終確定選用燕尾形滑動導(dǎo)軌。</p><p>　　導(dǎo)軌間隙調(diào)整裝置廣泛采用鑲條和壓板，結(jié)構(gòu)形式很多，設(shè)計(jì)時一般要求如下：調(diào)整方便，保證剛性，接觸良好；鑲條一般應(yīng)放在受力較小一側(cè)、如要求調(diào)整后中心位置不變，可在導(dǎo)軌兩側(cè)各放一根鑲條；導(dǎo)軌長度較長（>120mm）時,可采用兩根鑲條在兩端調(diào)節(jié)，使結(jié)合面

93、加工方便，接觸良好；選擇燕尾導(dǎo)軌的鑲條時，應(yīng)考慮部件裝配的方式，即便與裝配。</p><p>　　3.導(dǎo)軌材料與熱處理</p><p>　?。?）導(dǎo)軌材料的要求和匹配</p><p>　　用于導(dǎo)軌的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、摩擦系數(shù)小動靜摩擦系數(shù)差小。加工和使用時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，尺寸穩(wěn)定性好等性能。</p><p>　　表4—2 導(dǎo)軌材料匹配及

94、其相對壽命</p><p>　　注：導(dǎo)軌材料前邊為動導(dǎo)軌后邊為固定導(dǎo)軌</p><p>　　導(dǎo)軌副應(yīng)盡量由不同材料組成，如果選用相同材料，也應(yīng)采用不同的熱處理或不同的硬度。通常動導(dǎo)軌（短導(dǎo)軌）用腳軟耐磨性低的材料，固定導(dǎo)軌（長導(dǎo)軌）用較硬和耐磨材料制造。</p><p>　?。?）導(dǎo)軌材料與熱處理</p><p>　　機(jī)床滑動導(dǎo)軌常用材料主要

95、是灰鑄鐵和耐磨鑄鐵。</p><p>　　灰鑄鐵通常以HT200或HT300做固定導(dǎo)軌，以HT150或HT200做動導(dǎo)軌。</p><p>　　導(dǎo)軌熱處理：一般重要的導(dǎo)軌，鑄件粗加工后進(jìn)行一次時效處理，高精度導(dǎo)軌鑄件半精加工后還需進(jìn)行第二次時效處理。</p><p>　　常用導(dǎo)軌淬火方法： </p><p>　　高、中頻淬火 淬硬層深度（1

96、～2）。硬度（45～50）HRC。</p><p>　　電接觸加熱自冷表面淬火，淬硬層深度（0.2～0.25），顯微硬度600HM左右。這種淬火方法主要用于大型鑄件導(dǎo)軌。</p><p>　　4.2 離合器的選取</p><p>　　1.對離合器的基本要求</p><p>　　(1)接合平穩(wěn)、分離徹底，動作準(zhǔn)確可靠；</p>&

97、lt;p>　　(2)結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、外形尺寸小、從動部分轉(zhuǎn)動慣量小；</p><p>　　(3)散熱好，接合元件耐磨損，使用壽命長；</p><p>　　(4)操縱省力，調(diào)整、維修方便。</p><p>　　2.分類及特性，見表。</p><p><b>　　3.離合器的選取</b></p><

98、;p>　　為了優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使得操縱方便，實(shí)現(xiàn)自動控制，遠(yuǎn)程操縱，迅速的實(shí)現(xiàn)接合，提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，所以選用電磁式離合器。</p><p>　　4.電磁離合器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　1—集電環(huán) 2—磁軛 3—線圈</p><p>　　4—壓縮彈簧 5—聯(lián)接環(huán) 6—銜鐵</p><p>　　圖4—1 電磁離合

99、器</p><p>　　5.電磁離合器的工作原理</p><p>　　電磁離合器種類非常多，但工作原理只有一個，就是磁力線圈產(chǎn)生磁場，使主動和從動聯(lián)接機(jī)構(gòu)產(chǎn)生摩擦接合或者嚙合，從而獲得扭矩的傳遞。</p><p>　　摩擦接合一般為片式，有多片和單片。其優(yōu)點(diǎn)為價格低，允許高速結(jié)合，分為干式和濕式，可以在有油和無油的環(huán)境中工作。</p><p>

100、;　　摩擦接合還有磁粉離合器，其工作原理為電磁的兩極間填充有一種非常細(xì)的金屬粉，當(dāng)磁力線圈通電后，金屬粉磁化聯(lián)接主動和從動，這種離合器有明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)快，根據(jù)電流大小可實(shí)現(xiàn)精度的微調(diào)，缺點(diǎn)是溫升高，價格貴。</p><p>　　嚙合式電磁離合器，一般叫牙嵌式離合器。和單片磨擦式電磁離合器的原理及結(jié)構(gòu)非常近似，只是結(jié)合方式為齒式嚙合。該離合器的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)輸扭矩大，沒有積累誤差，可以做分度和定位結(jié)合。缺點(diǎn)