畢業(yè)設(shè)計(jì)---小型自動(dòng)車床旋轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　小型自動(dòng)車床旋轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院（系）： 機(jī)電信息工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p&

2、gt;　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　評 閱 教 師： </p><p>　　完 成 日 期： </p><p><b>　

3、　摘 要</b></p><p>　　自動(dòng)車床今后將向中高當(dāng)發(fā)展，中檔采用普及型自動(dòng)車床刀架配套，高檔采用動(dòng)力型刀架，兼有伺服刀架、液壓刀架、立式刀架等品種，預(yù)計(jì)近年來自動(dòng)車床刀架的需求量將會(huì)大大增加。</p><p>　　自動(dòng)車床刀架的發(fā)展趨勢是：隨著自動(dòng)車床的發(fā)展，自動(dòng)車床刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。根據(jù)加工對象不同，有四方刀架、六角刀架和八（

4、或更多）工位的圓盤式軸向裝刀刀架等多種形式。回轉(zhuǎn)刀架上分別安裝四把、六把或更多刀具，并按數(shù)控裝置的指令換刀。</p><p>　　本部分主要對臥式車床電動(dòng)刀架的機(jī)械設(shè)計(jì)和尾座的設(shè)計(jì)。并且對以上部分運(yùn)用CAD軟件做圖，從而對電動(dòng)刀架有更直觀的了解。最后對自動(dòng)車床電動(dòng)刀架的發(fā)展提出個(gè)人意見和個(gè)人展望。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)車床、電動(dòng)刀架、回轉(zhuǎn)刀架</p><p&

5、gt;<b>　　Abstract</b></p><p>　　CNC lathe in the future will be high when the development of mid-range universal CNC turret with matching high-end model with power tool holder, both servo turret, h

6、ydraulic turret, vertical turret and other species, is expected to demand in recent years, CNC turret Volume will increase. CNC turret trend is: With the development of CNC lathes, CNC turret began to fast tool change,

7、electro-hydraulic servo drive combo drive and direction. According to different processing object, a square turret,</p><p>　　Keywords: CNC lathe、electric knife、rotary tool holder</p><p><b>

8、;　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 引言1</b></p><p><b>　　1.1 概述1</b></p><p&g

9、t;　　1.2 自動(dòng)車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.3 自動(dòng)車床刀架的設(shè)計(jì)要求2</p><p>　　1.4 主要技術(shù)參數(shù)2</p><p>　　2 自動(dòng)車床電動(dòng)刀架的設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 刀架的工作原理3</p><p>　　2.2 步進(jìn)電機(jī)的選用3</p>

10、<p>　　2.3 蝸桿及蝸輪的選用與校核4</p><p>　　2.4 蝸桿軸的設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.5 蝸輪軸的設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.6 中心軸的設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.7 齒盤的設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.8 軸承的選用14</p>&

11、lt;p>　　3 刀架體設(shè)計(jì)16</p><p><b>　　結(jié) 論17</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)18</p><p><b>　　致 謝19</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p&g

12、t;<b>　　1.1 概述</b></p><p>　　自動(dòng)車床的刀架是機(jī)床的重要組成部分。刀架用于夾持切削用的刀具，因此其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削效率和切削性能。從某方面說，刀架的性能和結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平。隨著自動(dòng)車床的不斷進(jìn)步和發(fā)展，刀架的結(jié)構(gòu)形式也在不斷更新。其中按換刀方式的不同，自動(dòng)車床的刀架系統(tǒng)主要有排式刀架、回轉(zhuǎn)刀架和帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置等多種方式。傳統(tǒng)的車床中的

13、CA6140的刀架上只能安裝一把刀，換刀的速度很慢，換刀后還須重新對刀，從而導(dǎo)致精度不高，生產(chǎn)效率低，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，因此有必要對機(jī)床的換刀裝置進(jìn)行改進(jìn)。自1958年首次研制成功數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀裝置以來，自動(dòng)換刀裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制方式不斷得到完善和改進(jìn)。自動(dòng)換刀裝置相當(dāng)于車床的心臟，它是加工中心的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)。自動(dòng)換刀裝置的形式多種多樣，目前常見的有：更換主軸頭換刀、回轉(zhuǎn)刀架換刀以及帶刀庫的自動(dòng)換刀系統(tǒng)。 </

14、p><p>　　初步了解了自動(dòng)車床刀架的發(fā)展概況，設(shè)計(jì)背景，對刀架有了一些印象。對整理設(shè)計(jì)思路、安排設(shè)計(jì)時(shí)間有很好的幫襯作用。對一些參數(shù)的進(jìn)行了解同時(shí)按照準(zhǔn)則來完成刀架設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.2 自動(dòng)車床自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架的發(fā)展趨勢</p><p>　　自動(dòng)車床刀架的發(fā)展趨勢是：隨著社會(huì)的進(jìn)步，自動(dòng)車床刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展。 目

15、前我國自動(dòng)車床刀架以電動(dòng)為主，分為臥式和立式兩種。立式刀架有四、六工位兩種形式，主要用于簡易、方便的自動(dòng)車床；臥式刀架有八、十、十二等工位，可以正、反方向旋轉(zhuǎn)，就近選刀，用于全功能型的自動(dòng)車床。此外臥式車床刀架還有伺服驅(qū)動(dòng)刀架和液動(dòng)刀架。電動(dòng)刀架是自動(dòng)車床重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，合理的選擇電動(dòng)刀架，并且正確實(shí)施控制，能夠有效的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)省準(zhǔn)備時(shí)間、消除人為誤差，提高加工精度地一致性等等。此外，連續(xù)的工作能力和加工工藝得適應(yīng)性也會(huì)有明顯的

16、提高。特別是在加工形狀相對繁瑣的零件時(shí)，在控制系統(tǒng)能提供相應(yīng)的控制指令時(shí)，很關(guān)鍵的一點(diǎn)是自動(dòng)車床應(yīng)該配備易于控制的電動(dòng)刀架，以便一次性安裝各種所需的刀具，從而，靈活、方便的完成各種復(fù)雜形狀的加工。</p><p>　　自動(dòng)車床刀架的市場分析：我國自動(dòng)車床的刀架正在向中高檔趨勢發(fā)展中檔采用的是普及型自動(dòng)車床的刀架，而高檔則采用動(dòng)力型刀架其中包含液壓刀架、伺服刀架、立（臥）式刀架等品種。最近幾年需求量很大,平均每年需

17、求量達(dá)到1000~2000臺(tái)。</p><p>　　目前自動(dòng)車床的發(fā)展目的在于減少制造周期和提高加工的精度。為了實(shí)現(xiàn)上述目的就必須對車床本身進(jìn)行改進(jìn)：如更換刀架從而使喚到速度加快、開發(fā)多種多樣的復(fù)合式加工的機(jī)種?，F(xiàn)如今成型的機(jī)種如雙主軸多刀塔、刀塔同時(shí)進(jìn)行加工車削中心、五軸聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合中心、車磨復(fù)合加工機(jī)床等等。上述這些機(jī)種都很好的縮短制造周期和提高加工精度。不僅僅提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率也是加工出的產(chǎn)品更加合理化。&l

18、t;/p><p>　　自動(dòng)車床刀架作為數(shù)控機(jī)床重要的功能部件，其性能直接影響機(jī)床的性能和可靠性，機(jī)床的刀架最容易發(fā)生故障。這就要求設(shè)計(jì)的刀架具有具有定位精度高、轉(zhuǎn)位快、切向扭矩大的特點(diǎn)。自動(dòng)車床刀架的原理采用蝸桿傳動(dòng)，上下齒盤嚙合，螺桿夾緊的工作原理。</p><p>　　1.3 自動(dòng)車床刀架的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　我在設(shè)計(jì)過程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)要求</

19、p><p>　　（1）創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能</p><p>　?。?）判別功能載荷及其意義</p><p><b>　　（3）預(yù)測意外載荷</b></p><p>　?。?）創(chuàng)造有利的載荷條件</p><p>　?。?）提高合理的應(yīng)力分布和剛度</p><p>　?。?

20、）應(yīng)用基本公式求最佳尺寸和相稱尺寸</p><p>　?。?）根據(jù)性能組合選擇材料</p><p>　?。?）在整體零件和儲(chǔ)備零件之間精心的進(jìn)行選擇</p><p>　?。?）進(jìn)行功能設(shè)計(jì)以適應(yīng)制造工藝和降低加工成本的要求</p><p>　　1.4 主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　?。?）電機(jī)功率(w) 60<

21、/p><p>　　（2）重復(fù)定位精度：（mm）<0.005</p><p>　?。?）電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）1400</p><p>　　2 自動(dòng)車床電動(dòng)刀架的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 刀架的工作原理</p><p>　　微機(jī)程序發(fā)出換刀信號(hào)，刀架控制箱繼電器動(dòng)作，電機(jī)正轉(zhuǎn)，通過蝸桿蝸輪副，螺紋副將上刀體上升

22、到一定位置時(shí)，撥盤起作用，帶動(dòng)定位銷，定位銷帶動(dòng)上刀體旋轉(zhuǎn)到可需刀位。發(fā)信盤（霍爾元件）電路發(fā)出刀架信號(hào)，刀架控制繼電器使電機(jī)反轉(zhuǎn)，反靠銷初定位，上刀體下降，端齒盤嚙合，完全精定位動(dòng)作，并使刀架鎖緊，電機(jī)停轉(zhuǎn)，并向微機(jī)發(fā)出信號(hào)，加工開始。</p><p>　　電機(jī)減速機(jī)構(gòu)升降機(jī)構(gòu)上刀體上升轉(zhuǎn)位信號(hào)符合粗定位機(jī)構(gòu)上刀體下降精定位刀體鎖緊電機(jī)停轉(zhuǎn)換刀答信加工順序執(zhí)行</p><p>　　電動(dòng)刀

23、架的工作原理為機(jī)械螺母升降轉(zhuǎn)位式。工作過程可分為刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位并壓緊等幾個(gè)步驟。</p><p>　　刀架抬起：當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀的命令后, 通過接口電路使電機(jī)正轉(zhuǎn), 經(jīng)傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)、蝸輪帶動(dòng)絲桿螺母機(jī)構(gòu)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) ,此時(shí)由于齒盤處于嚙合狀態(tài)，在絲桿螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使上刀架體產(chǎn)生向上的軸向力將齒盤松開并抬起,直至兩定位齒盤脫離嚙合狀態(tài),從而帶動(dòng)上刀架和齒盤產(chǎn)生“上臺(tái)”動(dòng)作。</p

24、><p>　　刀架轉(zhuǎn)位 :當(dāng)圓套逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)150°時(shí)，齒盤完全脫開，此時(shí)銷釘準(zhǔn)確進(jìn)入圓套中的凹槽中，帶動(dòng)刀架體轉(zhuǎn)位。</p><p>　　刀架定位:當(dāng)上刀架轉(zhuǎn)到需要到位后（旋轉(zhuǎn)90°、180°或270°），數(shù)控裝置發(fā)出的換刀指令使霍爾開關(guān)中的某一個(gè)選通,當(dāng)磁性板與被選通的霍爾開關(guān)對齊后,霍爾開關(guān)的反饋信號(hào)驅(qū)使電機(jī)反轉(zhuǎn),插銷在彈簧力作用下進(jìn)入反靠盤地槽中進(jìn)

25、行粗定位，上刀架體停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)繼續(xù)反轉(zhuǎn)，使其在該位置落下，通過螺母絲桿機(jī)構(gòu)使上刀架移到齒盤重新嚙合, 實(shí)現(xiàn)精確定位。</p><p>　　刀架壓緊:刀架精確定位后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，夾緊刀架，當(dāng)上下兩齒盤增加到一定夾緊力時(shí)， 電機(jī)經(jīng)數(shù)控裝置停止反轉(zhuǎn)，防止電機(jī)不停反轉(zhuǎn)而過載毀壞，從而完成一次換刀過程。</p><p>　　2.2 步進(jìn)電機(jī)的選用</p><p>　　現(xiàn)如今很

26、多機(jī)械加工需要少量進(jìn)給。為了是實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給，必須使用精密的傳感器并且形成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)都可以作為驅(qū)動(dòng)元件實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。開環(huán)系統(tǒng)中通常采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。主要步進(jìn)電機(jī)具有以下好處：</p><p><b>　　成本低</b></p><p><b>　　定位準(zhǔn)確</b></p>

27、<p><b>　　無誤差積累</b></p><p><b>　　調(diào)速范圍較寬</b></p><p><b>　　低頻率特性比較好</b></p><p>　　直接采用數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行控制</p><p>　　轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，啟動(dòng)、停止方便</p><

28、p>　　選用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)單元，其機(jī)構(gòu)比較簡單，主要是變速齒輪副、滾珠絲杠副，以克服間隙和爬行等缺陷。由于脈沖當(dāng)量一般比較大，如0.01mm，在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，通常采用步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)。</p><p>　　因?yàn)榈都苌仙?、下降各旋轉(zhuǎn)150°，刀架轉(zhuǎn)位至少需要90°，所以蝸輪轉(zhuǎn)的角度ａ=390°</p><p>　　n≈0.36r/s=

29、21.6r/min,為了方便計(jì)算n取24r/min</p><p>　　蝸輪蝸桿傳動(dòng)比為45</p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n′=i*z1=45</p><p>　　由于刀架只需小功率驅(qū)動(dòng)，為了減少成本，選用JD60電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速為1400r/min,額定功率為60W。</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)</b><

30、;/p><p>　　2.3 蝸桿及蝸輪的選用與校核</p><p><b>　　渦輪蝸桿 </b></p><p>　　2.3.1 選擇傳動(dòng)的類型</p><p>　　因?yàn)閭鬟f的功率不大，轉(zhuǎn)速較低，選用2A蝸桿，精度8級。</p><p>　　2.3.2 選擇材料和確定許用應(yīng)力</p>

31、<p>　　由《機(jī)械基礎(chǔ)》表17-4查得蝸桿選用45鋼，表面淬火，硬度為45～55HRC，蝸輪齒圈用ZCuSn10P1 砂模鑄造。</p><p>　　由表17-6查得［ð］h=200MPa，［ð］f=51MPa</p><p>　　2.3.3 按接觸強(qiáng)度確定主要參數(shù)</p><p>　　根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先對齒面接觸疲勞強(qiáng)

32、度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。傳動(dòng)中心距：</p><p>　?。?）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2</p><p>　　Z1=2，估取效率η=0.8，則：</p><p>　　T2=T*η*i=3.4968N.M </p><p>　?。?）確定載荷系數(shù)K</p><p>　　因?yàn)楣ぷ鬏d荷穩(wěn)定，估取載荷分布不均系數(shù)

33、Kβ=1；使用系數(shù)KA選取KA=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，取動(dòng)載系數(shù)KV=1.1；則： </p><p>　　K=KA*Kβ*KV=1*1.15*1.1=1.271≈1.27</p><p>　　（3）確定彈性影響系數(shù)ZE</p><p>　　因選用的鑄錫磷青銅蝸桿和蝸輪相配，則：</p><p>

34、　?。?）確定接觸系數(shù)Zρ</p><p>　　假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動(dòng)中心距a的比值=0.30，從而查出Zρ=3.14。</p><p>　　（5）確定許用應(yīng)力[σH]</p><p>　　由于蝸輪材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞45HRC，查得蝸輪的基本許用應(yīng)力[σH]’=268MPA。</p><p&g

35、t;　　在電動(dòng)刀架中蝸輪蝸桿的傳動(dòng)為間隙性的，故初步選定其壽命系數(shù)為KHN=0.93，則：</p><p>　　[σH]= KHN[σH]’=0.93×268=246.64≈247MPA</p><p><b>　?。?）計(jì)算中心距</b></p><p>　　取中心距a=50mm，m=1.25mm，蝸桿分度圓直徑d1=22.6mm，

36、這時(shí)d1/a=0.448，查表可得接觸系數(shù)=2.72，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。</p><p>　　蝸桿和蝸輪主要幾何尺寸計(jì)算</p><p><b>　?。?）蝸桿</b></p><p>　　分度圓直徑：d1=8mm</p><p>　　直徑系數(shù)：q=17.94</p><p><b>

37、;　　蝸桿頭數(shù)：Z1=1</b></p><p>　　分度圓導(dǎo)程角：γ=3°11′37″</p><p>　　蝸桿軸向齒距：PA=3.96mm；</p><p>　　蝸桿齒頂圓直徑：da1=d1+2ha*m=32.3mm</p><p>　　蝸桿齒根圓直徑：df1=d1-2(2ha+c)*m=24.18mm</p&

38、gt;<p>　　蝸桿軸向齒厚：Sa=1/2*π*m=2.514mm</p><p>　　蝸桿軸向齒距：Pa1=πm=1.6π=5.04mm</p><p><b>　?。?）蝸輪</b></p><p><b>　　輪齒數(shù)：Z2=45</b></p><p><b>　　變

39、位系數(shù)Χ=0</b></p><p>　　驗(yàn)算傳動(dòng)比：i=Z2/Z1=45/1=45</p><p>　　蝸輪分度圓直徑：d2=mZ2=72mm</p><p>　　蝸輪喉圓直徑：da2=d2+2ha2=93.6</p><p>　　蝸輪喉母圓直徑：rg2=a-1/2*da2 =50-1/2*93.6=3.17</p>

40、<p>　　蝸輪齒頂圓直徑：da2=d2+2ha*m=75.3mm</p><p>　　蝸輪齒根圓直徑：df2=d2-2(ha-c)*m=68.18mm</p><p>　　蝸輪外圓直徑：當(dāng)z=1時(shí)，de2≤da2+2m=78.5mm</p><p>　　2.4 蝸桿軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4.1 蝸桿軸的材料選擇，

41、確定許用應(yīng)力</p><p>　　根據(jù)軸主要傳遞蝸輪的轉(zhuǎn)矩，為用途中小功率減速傳動(dòng)裝置，</p><p>　　選用45號(hào)鋼，正火處理。</p><p>　　2.4.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑</p><p>　　扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6</p><p>　　抗彎截面系數(shù)W=0.1d3</

42、p><p>　　取dmin=15.16mm</p><p>　　2.4.3 確定各軸段的直徑和長度</p><p>　　根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長度。</p><p>　　d1=d5 同一軸上的軸承選用同一型號(hào)，以便于軸承座孔鏜制和減少軸承類型。</p><p>　　d5軸上有一個(gè)鍵槽，故槽

43、徑增大5%</p><p>　　d1=d5=d1′×(1+5%)=15.89mm ,圓整d1=d5=17mm</p><p>　　所選軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6203，B=12mm，D=40mm，</p><p>　　d2起固定作用，定位載荷高度可在（0.07～0.1）d1范圍內(nèi)，</p><p>　　d2=d1+2a=19.3

44、8～20.04mm，故d2取20mm</p><p>　　d3為蝸桿與蝸輪嚙合部分，故d3=24mm</p><p>　　d4=d2=20mm,便于安裝和加工</p><p>　　L1為與軸承配合的軸段，查軸承寬度為12mm，端蓋寬度為10mm，</p><p><b>　　則L1=22mm</b></p>

45、<p>　　L2尺寸長度與刀架體的設(shè)計(jì)相關(guān)，蝸桿端面到刀架端面距離為65mm</p><p><b>　　故L2=43mm</b></p><p>　　L3為蝸桿部分長度L3≥（11+0.06z2）m=21.94mm</p><p><b>　　圓整L3取30mm</b></p><p>

46、;　　L4取55mm，L5在刀架體部分長度為（12+8）mm，伸出刀架部分通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)相連長度為50mm，故L5=70mm</p><p>　　兩軸承的中心跨度為128mm，軸的總長為220mm</p><p>　　2.4.4 蝸桿軸的校核</p><p>　　作用在蝸桿軸上的圓周力</p><p><b>　　Ft=2T1/

47、d1</b></p><p><b>　　其中d1=28mm</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　徑向力 </b></p><p><b>　　切向力 </b></p>

48、<p><b>　　軸向受力分析</b></p><p>　　求水平方向上的支承反力</p><p><b>　　水平方向支承力</b></p><p>　　求水平彎矩,并繪制彎矩圖</p><p><b>　　水平彎矩圖</b></p><p&g

49、t;　　求垂直方向的支承反力</p><p><b>　　查表得：，，，</b></p><p><b>　　其中，，</b></p><p><b>　　垂直方向支承反力</b></p><p>　　求垂直方向彎矩，繪制彎矩圖</p><p>　　求合

50、成彎矩圖，按最不利的情況考慮</p><p><b>　　計(jì)算危險(xiǎn)軸的直徑</b></p><p>　　查表得：材料為調(diào)質(zhì)的許用彎曲應(yīng)力，則</p><p><b>　　所以該軸符合要求。</b></p><p>　　2.4.5 鍵的選取與校核</p><p>　　考慮到d5

51、=105%×15.14=15.89mm, 實(shí)際直徑為17mm，所以強(qiáng)度足夠。</p><p>　　由GB1095-79查得，尺寸b×h=5×5，l=20mm的A型普通平鍵。</p><p><b>　　按公式進(jìn)行校核</b></p><p><b>　　，</b></p><

52、;p><b>　　查表得：取則</b></p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　該鍵符合要求。</b></p><p>　　由普通平鍵標(biāo)準(zhǔn)查得軸槽深t=30mm,轂槽深t1=2.3mm</p><p>　　2.5 蝸輪軸的設(shè)計(jì)</p&g

53、t;<p>　　2.5.1 蝸輪軸材料的選擇，確定需用應(yīng)力</p><p>　　考慮到軸主要傳遞蝸輪轉(zhuǎn)矩，為小功率減速傳動(dòng)裝置，</p><p>　　選用45號(hào)鋼，正火處理，， ［ðь］-1=55MPa</p><p>　　2.5.2 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，初步估計(jì)軸的最小直徑</p><p>　　查文獻(xiàn)[9]表15—1，取45

54、號(hào)調(diào)質(zhì)剛的許用彎曲應(yīng)力，則</p><p>　　由于軸的平均直徑為34mm，因此該軸安全。</p><p>　　2.5.3 確定各軸段的直徑和長度</p><p>　　根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長度</p><p>　　d1即蝸輪輪芯為68mm</p><p>　　d2為蝸輪軸軸徑最小部分取

55、34mm</p><p>　　d3軸段與上刀架體有螺紋聯(lián)接，牙形選梯形螺紋，根據(jù)文獻(xiàn)得</p><p>　　取公稱直徑為d3=44mm，螺距P=12mm，H=6.5mm</p><p>　　查表得：外螺紋小徑為31mm</p><p>　　內(nèi)、外螺紋中徑為38mm</p><p>　　內(nèi)螺紋大徑為45mm</p&

56、gt;<p>　　內(nèi)螺紋小徑為32mm</p><p><b>　　旋合長度取55mm</b></p><p>　　L2尺寸長度為34mm，蝸輪齒寬b2 當(dāng)z1≤3時(shí)，b2≤0.75da1=15.6mm</p><p><b>　　取b2=15mm</b></p><p>　　2.6

57、中心軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.6.1 中軸的材料選擇,確定許用應(yīng)力</p><p>　　軸的主要作用是定位作用，只承受部分彎矩，為空心軸，因此只需校核軸的剛度。</p><p>　　選用45號(hào)鋼，正火處理，， ［ðь］-1=55MPa</p><p>　　2.6.2 確定各軸段的直徑和長度</p><p&

58、gt;　　根據(jù)各個(gè)零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及直徑和長度</p><p><b>　　d1=15mm,</b></p><p>　　d2與軸承配合，軸承類型為推力球軸承，型號(hào)為51203，d=17mm,d1=19,T=12mm,D=35mm</p><p><b>　　所以d2=17mm</b></p&g

59、t;<p>　　d3與軸承配合，軸承類型為推力球軸承，型號(hào)為51204，</p><p>　　d=25mm,d1=27mm,T=15mm,D=47mm</p><p>　　分配各軸段的長度L1=80mm,L2=93mm,L3=20mm</p><p>　　2.6.3 軸的校核</p><p><b>　　軸橫截面的慣性

60、矩</b></p><p>　　車床切削力F=2KN,E=210GPa</p><p><b>　?。迹郏?lt;/b></p><p><b>　　y＜［y］</b></p><p>　　中心軸滿足剛度條件。</p><p><b>　　2.7 齒盤的設(shè)計(jì)

61、</b></p><p>　　2.7.1 齒盤的材料選擇和精度等級</p><p>　　上下齒盤均選用45號(hào)鋼，淬火，180HBS</p><p><b>　　初選7級精度等級</b></p><p>　　2.7.2 確定齒盤參數(shù)</p><p>　　齒盤主要用于精確夾緊和定位，齒形選

62、用三角齒形，上下齒盤由于需相互嚙合，參數(shù)可以相同</p><p>　　當(dāng)蝸輪軸旋轉(zhuǎn)150°時(shí)，上刀架上升5mm，齒盤的齒高取4mm</p><p><b>　　由</b></p><p>　　得算式 4=（2×1+0.25）m</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)值ha*=1.0, c*=0.25</p&g

63、t;<p>　　求出m=1.78mm,取標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm</p><p>　　故齒盤齒全高h(yuǎn)=（2ha*+c*）m=(2×1+0.25)×2=4.5mm</p><p>　　取齒盤內(nèi)圓直徑d為120mm，</p><p>　　外圓直徑為140mm</p><p>　　齒頂高 ha=ha*m=1×2=

64、2m</p><p>　　齒根高 hf=(ha*+c*)m=2.5mm </p><p><b>　　齒數(shù)z=38</b></p><p><b>　　齒寬b=10mm</b></p><p><b>　　齒厚</b></p><

65、p><b>　　齒盤高為5mm</b></p><p>　　2.7.3 按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算</p><p>　　⑴確定有關(guān)計(jì)算參數(shù)和許用應(yīng)力</p><p>　?、迫≥d荷系數(shù)kt=1.5</p><p>　?、怯晌墨I(xiàn)表9-12取齒寬系數(shù)Фd=1.0</p><p>　?、扔杀?-10查得

66、材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8，</p><p>　　?。?20°，故ZH=2.5</p><p>　?、刹閳D取бHlim1=380</p><p>　　取бHlim2=380</p><p>　　⑹Lh=60×24×1×(8×300×15)</p><p&g

67、t;　　N2=5.18×107</p><p>　?、擞蓤D9-35查得接觸疲勞壽命系數(shù)ZN1=1.1 ，ZN2=1.1</p><p>　　⑻計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力</p><p>　　取安全系數(shù)SH=1，由式得</p><p><b>　　按齒根抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)</b></p><p>　　

68、⑷計(jì)算抗彎疲勞許用應(yīng)力，取抗彎疲勞安全系數(shù)SF=1.4</p><p><b>　　⑸彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p>　　故滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。</p><p><b>　　2.8 軸承的選用</b></p><p><b>　　推力球軸承</b></p>

69、;<p><b>　　深溝球軸承</b></p><p>　　滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的部件之一。它的工作原理是依靠主要元件的滾動(dòng)接觸來支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承功率消耗少、摩擦力小、啟動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。而且我們常用的滾動(dòng)軸承大部分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動(dòng)軸承時(shí)，只要根據(jù)具體的工作環(huán)境來正確選擇軸承的尺寸和類型。查看軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的“軸承裝

70、置設(shè)計(jì)”問題。以及驗(yàn)算軸承的承載能力。</p><p>　　2.8.1 軸承的類型</p><p>　　考慮到軸各個(gè)方面的誤差會(huì)直接影響到加工工件時(shí)的加工誤差，因此選用調(diào)心性能比較好的深溝球軸承。這種軸承可以同時(shí)承受軸向載荷及徑向載荷，安裝時(shí)可調(diào)整軸承的游隙。然后根據(jù)安裝使用壽命和尺寸選出軸承的型號(hào)為：6203。</p><p>　　2.8.2 軸承的游隙及軸上零件

71、的調(diào)配</p><p>　　軸承的欲緊和游隙是用端蓋下的墊片來調(diào)整的，這樣使工作方便些。</p><p>　　2.8.3 滾動(dòng)軸承的配合</p><p>　　滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為了使軸承很好的互換和大量的生產(chǎn)，軸承外徑與外殼的配合采用基軸制配合，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。軸承內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制配合，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)。</p><p&

72、gt;　　2.8.4 滾動(dòng)軸承的潤滑</p><p>　　由于電動(dòng)刀架工作時(shí)轉(zhuǎn)速很高，并且連續(xù)不斷的工作，溫度也很高。所以采用油潤滑。當(dāng)轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤滑油。當(dāng)載荷越大，應(yīng)選用粘度越高的。</p><p>　　2.8.5 滾動(dòng)軸承的密封裝置</p><p>　　軸承的密封裝置是為了防止灰塵，水，酸氣和其他雜物等進(jìn)入軸承內(nèi)部，并且阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密

73、封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大種類。</p><p>　　唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。如果主要是為了防止外物浸入，密封唇應(yīng)朝外。如果是為了油封，密封唇應(yīng)朝內(nèi)。</p><p><b>　　3 刀架體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖3.1 車

74、床總體裝配圖</p><p>　　設(shè)計(jì)刀架體便要想好刀架體的內(nèi)部零件和刀架體的外部零件的的關(guān)系以及刀架體內(nèi)部零件的布置。需要考慮一下問題： </p><p>　　（1）滿足剛度和強(qiáng)度的要求。刀架體是夾持刀架的，其剛度不僅僅影響傳動(dòng)零件的工作情況還會(huì)影響部件的加工精度。 </p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。在刀架體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，刀架體的開孔位置、支點(diǎn)安排和連接結(jié)

75、構(gòu)等都需要有利于提高刀架體的剛度和強(qiáng)度。 </p><p>　?。?）工藝性好。其中包含毛坯制造、機(jī)械零件加工及熱處理、裝配的調(diào)整、安裝固定、吊裝運(yùn)輸、維護(hù)修理等各方面的工藝性。 </p><p>　　（4）造型好、質(zhì)量小。 </p><p>　　刀架體的常用材料有： </p><p>　　鑄鐵，多數(shù)刀架體的材料為鑄鐵，鑄鐵流動(dòng)性好，收縮較小

76、，容易獲得形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體。鑄鐵的阻尼作用強(qiáng)，動(dòng)態(tài)剛性和機(jī)加工性能好，價(jià)格適度。加入合金元素還可以提高耐磨性。 </p><p>　　鑄造鋁合金，用于要求減小質(zhì)量且載荷不太大的箱體。大部分可以通過熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，有較好的塑性和足夠的強(qiáng)度。 </p><p>　　我所設(shè)計(jì)的下刀架體采用HT150鑄造。</p><p><b>　　結(jié) 論</b

77、></p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用了四工位刀架，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，渦輪蝸桿的傳動(dòng)，有效的實(shí)現(xiàn)了縮短換刀時(shí)間,減少多次安裝零件引起的誤差。本次設(shè)計(jì)的四工位自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)相對簡單，滿足時(shí)間短、刀具重復(fù)定位精度高、儲(chǔ)存足夠的刀具以及安全可靠等設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　電動(dòng)刀架在結(jié)構(gòu)上必須具有良好的剛度及強(qiáng)度，以減少刀架在切削力作用下的位移變形與承受粗加工時(shí)的切削抗力作用，從而提高加工

78、精度。車削加工的精度在很大程度上取決于刀尖的位置，對于自動(dòng)車床來說，加工過程中刀架部位需要進(jìn)行人工調(diào)整，而且還需要選擇合理的定位結(jié)構(gòu)和可靠的定位方案從而保證回轉(zhuǎn)刀架在每次轉(zhuǎn)餓、位之后都可以有很高的重復(fù)定位精度（一般為0.001～0.005mm)。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]廖效果、朱啟逑.數(shù)字控制機(jī)床.華中科技大學(xué)出

79、版社； </p><p>　　[2]吳振彪.機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo).中國人民大學(xué)出版社； </p><p>　　[3]顧熙榮、遲寶珍.金屬切削機(jī)床-下冊.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社； </p><p>　　[4]華東紡織工學(xué)院.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社； <

80、/p><p>　　[5]任殿閣、張佩勤.機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo). 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社； </p><p>　　[6]王昆.機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).高等教育出版社；</p><p>　　[7]蔡春源.新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社； </p><p>　　[8]廖念釗.互換性與技術(shù)測量基

81、礎(chǔ).中國計(jì)量出版社； </p><p>　　[9]曹鑫橫.機(jī)床主軸、變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo).機(jī)械工業(yè)出版社； </p><p>　　[10]陣統(tǒng)堅(jiān).機(jī)械工程專業(yè)英語.機(jī)械工業(yè)出版社；</p><p>　　[11]陳秀寧.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).浙江大學(xué)出版社；</p><p>　　[12]徐灝.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊.機(jī)械工業(yè)出

82、版社；</p><p>　　[13]王三民.機(jī)械原理與設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社； </p><p>　　[14]陳嬋娟.自動(dòng)車床設(shè)計(jì).化學(xué)工業(yè)出版社；</p><p>　　[15]王愛玲.現(xiàn)代自動(dòng)車床結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).兵器工業(yè)出版社；</p><p>　　[16] Hongqi Li,Yung C．Shin．Analysis of bearing

83、 configuration effects of high speed spindles using an integrated dynamic thermo—mechanical spindle mode1．International Journal of Machine Tool&Manufacture；</p><p>　　[17] RaShid MH Electronics.Prentice

84、-Hall，Inc；</p><p>　　[18]John G，Kassakian.Princes of Power Electronic.Addis on Wesley publishing conpony；</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)了，在幾個(gè)月的緊張生活中，首先我要感謝我的指導(dǎo)

85、老師xx老師，在xx老師的指點(diǎn)和教誨下，讓我完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，他在我無能為力的時(shí)候給我提出了很多建設(shè)性的意見和建議，開拓了我的思路 ，讓我更好的完成本次設(shè)計(jì)，同時(shí)也感謝其它的各科老師。此次設(shè)計(jì)要求把大學(xué)期間所學(xué)到的專業(yè)課知識(shí)貫通起來，使我對以前所學(xué)的知識(shí)得到了鞏固和加深了對知識(shí)的理解，有一種重新學(xué)習(xí)四年知識(shí)的感覺，對我今后的學(xué)習(xí)和工作有很大幫助。</p><p>　　最后，對所有幫助過我的老師和同學(xué)表示感謝!&