畢業(yè)設(shè)計（論文）數(shù)控銑床外齒銑刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 遼寧省高等教育自學(xué)考試 專業(yè)(本科段)畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文)設(shè)計題目: 數(shù)控銑床外齒銑刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計 助學(xué)單位 東北大學(xué) 姓 名 準考證號 指導(dǎo)教師 2012 年 03 月 10 日the cnc milling machine milling cutter tooth frame structure design by jiao xin supervisor:miaojunming northeastern university2012 march 10, 數(shù)控銑床外齒銑刀架結(jié)構(gòu)設(shè)計摘要: 銑齒是一種常用的機械加工方法，普通銑齒不僅生產(chǎn)效率低、加工質(zhì)量不穩(wěn)定

2、，而且齒尺寸變化的適應(yīng)性差，加工成本較高。為了解決這些問題，使加工過程自動化，設(shè)計一種專用的數(shù)控機床數(shù)控滾銑一體機。本文介紹了數(shù)控銑齒機的刀架以及分度盤的基本結(jié)構(gòu)，工作原理，銑齒機有關(guān)部件的計算及控制。該數(shù)控滾銑一體機利用展成法原理，加工直、斜圓柱齒輪、蝸輪、小錐度齒輪、鼓形齒輪、及花鍵,該機床適用于重型汽車制造、起重機械、礦山、船舶制造、電梯、冶金、發(fā)電設(shè)備、工程機械行業(yè)等。關(guān)鍵詞： 銑齒，數(shù)控，一體機，刀架，減速器the cnc milling machine milling cutter tooth frame structure designabstract: the milling

3、gear is a kind of common mechanical processing method and common milling gear production not only low efficiency processing quality is not stable, and tooth the size change of flexible, processing cost is higher in order to solve these problems, so that processing process automation, design a kind o

4、f special numerical control machine tool cnc milling all-in-one pc is introduced in this paper roll cnc milling gear machine tool and indexing plate basic structure, working principle, milling gear machine relevant parts of the calculation and control the nc milling body roll of recent exhibition pr

5、inciple, processing straight diagonal cylindrical gears worm gear drum small taper gear and spline, this machine is suitable for heavy automobile manufacture lifting machinery manufacturing metallurgy mine ship elevator power generation equipment engineering machinery industry, etckey words: milling

6、 gear, numerical control, all-in-one pc, the frame, reducer目錄任務(wù)書i中文摘要iiabstractiii第1章緒論11.1引言11.2設(shè)計任務(wù)及參數(shù):1第2章設(shè)計方案計算說明書22.1 傳動方案的擬定32.2切削傳動系統(tǒng)設(shè)計42.2.1 伺服電機的特點及工作原理42.2.2 切削力的計算以及電機的選擇：62.3 銑齒機刀架系統(tǒng)圖及傳動計算82.4 伺服進給系統(tǒng)的設(shè)計步驟及計算102.4.1 修正計算結(jié)果122.4.2 再修正計算結(jié)果132.4.3 計算幾何尺寸152.4.4 校核齒根彎曲疲勞強度152.5 低速級齒輪傳動的尺寸152.

7、5.1 選定低速級齒輪的類型、材料及齒數(shù)162.5.2修正計算結(jié)果182.5.3 再修正計算結(jié)果192.5.4 計算幾何尺寸202.5.5校核齒根彎曲疲勞強度212.6 軸的設(shè)計252.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算252.6.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計262.7軸的校核282.7.1 軸的力學(xué)模型的建立282.7.2計算軸上的作用力292.7.3計算支反力292.7.4彎扭強度校核322.8 鍵的選擇與校核322.9 滾動軸承的選擇與校核33第3章液壓分度盤的設(shè)計和計算343.1 齒盤式分度工作臺353.2水平液壓缸的選取41第4章使用說明書（sm）424.1 主要參數(shù)434.1.1 數(shù)控銑齒機的結(jié)

8、構(gòu)434.1.2 刀架結(jié)構(gòu)434.1.3 驅(qū)動機構(gòu)444.2 數(shù)控銑齒機的工作原理44第5章標準化審核報告（bs）455.1 產(chǎn)品圖樣的審查455.2 產(chǎn)品技術(shù)文件的審查455.3 標注件的使用情況455.4 審查結(jié)論46第6章結(jié) 論46參考文獻47結(jié)束語48附錄- 7 -第1章 緒論1.1引言 大模數(shù)齒輪在大型工程車輛，工程機械以及礦山煤礦的傳送有著廣泛的作用。對于模數(shù)大于16mm的漸開線直齒圓柱齒輪，受加工范圍的限制，在普通銑齒機上跟本無法完成。在數(shù)控機床上加工大模數(shù)齒輪的前提是數(shù)控系統(tǒng)具有漸開線軌跡的加工功能。目前大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)（除西門子840d、fanuc-oi的高檔數(shù)控系統(tǒng)）均不具有

9、漸開線軌跡的加工功能。實際應(yīng)運中，使用經(jīng)濟數(shù)控系統(tǒng)，在普通銑床上采用特殊結(jié)構(gòu)的數(shù)控改造，可以使用指狀銑刀采用展成法來直接加工齒輪的漸開線齒形，并且加工精度遠超出規(guī)定要求，使得我國機械加工水平無論在加工質(zhì)量方面還是在加工效率方面都有提高。 數(shù)控滾銑一體機，主要功能是在一個機床本體上，既能完成工件外齒的滾削任務(wù)，又能完成內(nèi)齒銑削任務(wù)。當進行滾削加工時，機床大立柱上安裝滾齒刀架，這時候相當于一個數(shù)控滾齒機。進行內(nèi)齒加工時，更換銑刀架1。 該機床是采用成型齒輪銑刀對圓柱內(nèi)、外齒輪的齒型進行銑削加工的機床，該機床可以加工圓柱直齒內(nèi)、外齒輪，也可以加工圓柱斜齒內(nèi)、外齒輪。該機床具有高效，高剛度的特點。 畢

10、業(yè)設(shè)計是對大學(xué)期間所學(xué)知識的一次總的檢驗和鞏固，是一次很好的理論聯(lián)系實際的鍛煉，相比以前的幾次課程設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的涉及面更加廣泛，是知識與實踐的有機結(jié)合。做好本次畢業(yè)設(shè)計可以為以后的工作打下堅實的基礎(chǔ)和積累豐富的經(jīng)驗，因此本次畢業(yè)設(shè)計具有很重要的意義。1.2設(shè)計任務(wù)及參數(shù): 1. 設(shè)計參數(shù)如表1-1。 1-1設(shè)計參數(shù)工藝條件及要求工件直徑最大模數(shù)30工件材料硬度刀具垂直行程滾刀中心距工作臺面距離滾刀轉(zhuǎn)速3000hbs2401000mm450-145020-200工藝條件及要求銑刀盤最大直徑工作臺最大承重立柱水平行程內(nèi)銑齒最小加工直徑電機420mm40000kg17001

11、000mm西門子 2、本次設(shè)計是加工30模數(shù)齒輪的機床（直齒，斜齒，蝸輪蝸桿）。由于加工時間比較長，刀具磨損嚴重，要求能在不停機狀態(tài)下完成，滾刀的自動竄刀（100mm）。本機床可以進行，外齒輪滾削加工，和內(nèi)齒輪銑削加工，加工時通過更換刀架，刀架上的電機隨同刀架一起更換。根據(jù)設(shè)計要求查閱相關(guān)資料，掌握機械設(shè)計中減速器和分度盤有關(guān)知識，了解各個零件的作用和工藝，在設(shè)計中合理運用了解的專業(yè)知識，繪制裝配圖、零件圖及剖視圖，使所畫圖紙能清晰的表達設(shè)計者思想。本次的任務(wù)是設(shè)計外齒銑刀架以及帶動刀架轉(zhuǎn)動的分度盤2。第2章設(shè)計方案計算說明書 (1) 設(shè)計任何一項設(shè)計，在設(shè)計前都要經(jīng)過充分的論證才能確定最優(yōu)設(shè)

12、計方案。該課題設(shè)計思路是先設(shè)計出刀架部分，根據(jù)刀架部分的體積、質(zhì)量等定出分度盤旋轉(zhuǎn)速度、分度盤大小、驅(qū)動力及剛度等，最后和立柱部分能夠合理的銜接。初步討論，有種方案可供參考：1：刀架銑內(nèi)齒和銑外齒的設(shè)計成一個刀架分度盤選用液壓齒條式的液壓缸來驅(qū)動2：刀架銑內(nèi)齒和銑外齒設(shè)計成兩個刀架 分度盤選用步進電機串聯(lián)一個減速器3：刀架銑內(nèi)齒和銑外齒的設(shè)計成兩個刀架分度盤選用液壓齒條式的液壓缸來驅(qū)動 (2) 設(shè)計方案分析第一種方案刀架銑內(nèi)外齒用同一個刀架，這樣設(shè)計的優(yōu)點是自動化程度高，節(jié)省了一定的人力物力，但是這樣設(shè)計結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，會給后期的工作帶來不小的麻煩。用液壓缸來帶動分度盤的方案結(jié)構(gòu)簡單，可以得到較

13、高的分度精度，且運行可靠，穩(wěn)定，角度任意完全符合要求。第二種方案刀架銑內(nèi)外齒用兩個刀架，這樣設(shè)計會使結(jié)構(gòu)簡單，只需要機械傳動達到要求即可，但是這樣會浪費一定的材料，而且換取刀架需要人力來幫助完成。分度盤用步進電機來串聯(lián)一個減速器,這樣結(jié)構(gòu)龐大，且比較復(fù)雜，后期的計算也比較大，不可取。第三種方案刀架銑內(nèi)齒和銑外齒的設(shè)計成兩個刀架，分度盤選用液壓齒條式的液壓缸來驅(qū)動，這樣結(jié)合了前兩種方案的優(yōu)點，可以考慮選取第三種方案來設(shè)計。2.1 傳動方案的擬定經(jīng)過上節(jié)方案的討論，最終選取第三種方案，銑內(nèi)齒和銑外齒的設(shè)計成兩個刀架，分度盤選用液壓齒條式的液壓缸來驅(qū)動。（1）刀架部分：用一個步進電機來帶動銑刀的旋轉(zhuǎn)

14、運動,傳動部分可以用一個減速器來實現(xiàn)，初擬傳動圖如下：圖2-1 初擬傳動圖（2）分度盤部分：用液壓缸來帶動齒條，齒條的帶動一個齒輪，通過軸來連接分度盤，是分度盤能夠旋轉(zhuǎn)任意角度。液壓回路如下圖所示，通過控制電磁換向閥b來控制液壓缸，帶動齒條左右移動。通過電磁換向閥a來控制分度盤的鎖緊。圖2-2分度盤液壓回路2.2切削傳動系統(tǒng)設(shè)計：2.2.1 伺服電機的特點及工作原理隨著永磁材料制造工藝的不斷完善，新一代的伺服電機大都采用了最新的nd2fe14b1（銣鐵硼）材料，該材料的剩余磁密、矯頑力和最大磁能積均好于其他永磁材料，再加上合理的磁極、磁路及電機結(jié)構(gòu)設(shè)計，大大地提高了電機的性能，同時又縮小了電機

15、的外形尺寸。新一代的伺服電機大都采用了新型的位置編碼器，這種位置編碼器的信號線數(shù)量從9根減少到5根，并支持增量型和絕對值型兩種類型，通信速率達4m/s，通信周期為62.5s，數(shù)據(jù)長度為12位，編碼器分辨率為20bit/rev，即每轉(zhuǎn)生成100萬個脈沖，最高轉(zhuǎn)速達6000r/min，編碼器電源電流僅為16a。伺服電機按照容量可以分為超小型（mini型）、小容量型、中容量型和大容量型。超小容量型的功率范圍為10w到20w，小容量型的功率范圍為30w750w，中容量型的功率范圍為300w15kw，大容量型的功率范圍為22kw55kw。伺服電機的供電電壓范圍從100v400v（單三相）。 伺服電動機又

16、稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子式永磁鐵，驅(qū)動器控制的u/v/w三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時低級自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度3。伺服電機又分直流伺服電機和交流伺服電機直流伺服電機分為有刷和無刷電機交流伺服電機也是無刷電機，分為同步和異步電機伺服電機的顯著特點：1、起動轉(zhuǎn)矩大 2、運行范圍較寬 3、無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象不同類型的交流伺服電機具有不同的特點?；\型轉(zhuǎn)子交流伺服電動機具有勵磁電流較小，體積較小，機械強度搞等特

17、點;但是低速運行不夠平穩(wěn)，有抖動現(xiàn)象。空心杯型轉(zhuǎn)子交流伺服電動機具有結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，轉(zhuǎn)動慣量小，運行平滑，噪聲小，沒有無線電干擾，無抖動等現(xiàn)象；但是勵磁電流較大，體積也較大，轉(zhuǎn)子易變形，性能上不及直流伺服電動機。伺服電機內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的u/v/w三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標值進行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。 伺服電動機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類，其主要特點

18、是，當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降， 20世紀80年代以來，隨著集成電路、電力電子技術(shù)和交流可變速驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國著名電氣廠商相繼推出各自的交流伺服電動機和伺服驅(qū)動器系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。交流伺服系統(tǒng)已成為當代高性能伺服系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，使原來的直流伺服面臨被淘汰的危機。90年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全數(shù)字控制的正弦波電動機伺服驅(qū)動。交流伺服驅(qū)動裝置在傳動領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。永磁交流伺服電動機同直流伺服電動機比較，主要優(yōu)點有： 無電刷和換向器，因此工作可靠，對維護和保養(yǎng)要求低。 定子繞組散熱比較方便

19、。 慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。 適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。 同功率下有較小的體積和重量。2.2.2 切削力的計算以及電機的選擇7：主軸和主電機的初選，主要先考慮主要的受力和功率，進行初選。1 （2-1）取： （2-2）銑刀主軸直徑 校驗：力學(xué)模型圖2-1 力學(xué)模型2、彎矩圖 以為原點，其中為剪應(yīng)力值等于，為距離原點的距離得： （2-3）彎矩圖： 圖2-2彎矩圖3、做出扭矩圖 （2-4）圖2-3扭矩圖4、校核軸的強度根據(jù)第三強度理論得 （2-5）扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈沖循環(huán)變應(yīng)力取，直徑為的軸，彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，代入上式得軸的彎矩合成強度條件為 (2-6)軸的抗彎截面系數(shù)代入計算得： (2-7)

20、考慮到傳遞效率和空載功率初選電機的功率65kw，主軸直徑180mm。 電動機的選擇：查 查表9.1-8，選取電機型號為mdfqa132-32.76，異步伺服電動機的額定技術(shù)參數(shù)。連接方式為三角形連接,中心角132，額定轉(zhuǎn)速為2235,額定轉(zhuǎn)矩為257,額定功率為60.1,最大轉(zhuǎn)矩為1100，功率因數(shù),最高轉(zhuǎn)速為4500，質(zhì)量為。2.3 銑齒機刀架系統(tǒng)圖及傳動計算7： 圓錐-圓柱齒輪減速器，錐齒輪應(yīng)布置在高速級，使其不宜過大，便于加工，對減速器的傳動比進行分配時，要盡量避免圓錐齒輪尺寸過大，制造困難，因而高速級圓錐齒輪的傳動比不宜過大，通常取=0.25,最好使，當要求兩級傳動打齒輪的浸油深度大致

21、相等時，也可取。錐齒輪傳動時，利用閉式齒輪傳動，傳動比的推薦值選2-3。圓柱齒輪傳動時，利用閉式齒輪傳動，傳動比的推薦值選3-5。最終選定三角圓錐-圓柱齒輪減速器。結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：圖2-4減速器結(jié)構(gòu)圖（一） 傳動比 （二）傳動比的分配 選擇傳動比為31.5，為了便于大錐齒輪加工，高速級錐齒輪傳動比，取，則，考慮兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應(yīng)有相近的浸油深度，兩級齒輪減速器高速級傳動比與低速級傳動比的比值取為1.3，即（三）傳動裝置的運動和動力參數(shù)1各軸轉(zhuǎn)速的計算 （2-8） 各軸輸入功率計算聯(lián)軸器，錐齒輪8級閉式齒輪傳動，滾動軸承，圓柱齒輪9級精度傳動。 （2-9）3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （2-1

22、0） 2.4 伺服進給系統(tǒng)的設(shè)計步驟及計算 中間級齒輪傳動的設(shè)計選定中間級齒輪的類型、材料及齒數(shù)(1)按傳動方案選用斜齒圓柱齒輪傳動（精度級）(2)選擇小齒輪材料為40cr，調(diào)制處理，硬度范圍為241286.hbw，取為263hbw，大齒輪材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度取為217236hbw，取為236hbw，二者硬度差為27hbw(3)選小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)，取，（4）初選螺旋角按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 試選載荷系數(shù)， 由表8-6選取齒寬系數(shù)（對稱布置） 由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù)（均采用鍛鋼制造） 由圖8-15查得節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由圖8-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大

23、齒輪的接觸疲勞強度極限，計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （2-11） 由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)， 計算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)，由式（8-11）得 （2-12） 端面重合度按式（8-16）近似計算（2-13） 螺旋角按式（8-18）計算 計算小齒輪分度圓直徑，代入中的小者 （2-14）取2.4.1 修正計算結(jié)果 計算圓周速度 （2-15） 確定模數(shù)，取為標準值 （2-16）修正齒數(shù)，取 （2-17）修正螺旋角 （2-18） 確定齒寬確定載荷系數(shù)k由表8-2查得使用系數(shù)，由表8-6查得動載荷系數(shù)， （2-19）由表-查得齒間分布系數(shù)，由表-4查得齒向載荷分布系數(shù) （2-20）由圖8

24、-15查得（2-21）螺旋角系數(shù)修正小齒輪分度圓直徑 （2-22） 取2.4.2 再修正計算結(jié)果 計算圓周速度仍選8級精度確定模數(shù)，取為標準值修正齒數(shù)，取修正螺旋角確定齒寬確定載荷系數(shù)k由表8-2查得使用系數(shù)，由表8-6查得動載荷系數(shù)，由表-查得齒間分布系數(shù)，由表-4查得齒向載荷分布系數(shù) 由圖8-15查得螺旋角系數(shù)修正小齒輪分度圓直徑 兩次修正后，結(jié)果已相近，故最終取2.4.3 計算幾何尺寸 法向模數(shù)齒數(shù)，分度圓直徑，齒寬螺旋角端面模數(shù)中心距2.4.4 校核齒根彎曲疲勞強度 ，且, （2-23）由圖8-12查得 （2-24） 由圖8-17，圖8-18查得齒形系數(shù)，應(yīng)力修正系數(shù)，由圖8-22c按

25、齒面硬度查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限，由圖8-20查得接觸疲勞壽命系數(shù)，計算接觸疲勞許用應(yīng)力，取安全系數(shù)，由式（8-11）得 （2-25） ， 8 (2-26) 強度足夠2.5 低速級齒輪傳動的尺寸2.5.1 選定低速級齒輪的類型、材料及齒數(shù)(1)按傳動方案選用斜齒圓柱齒輪傳動（精度8級）(2)選擇小齒輪材料為40cr，調(diào)制處理，硬度范圍為241286.hbw，取為280hbw，大齒輪材料為45鋼，調(diào)制處理，硬度取為217255hbw，取為240hbw，二者硬度差為40hbw(3)選小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)，取，（4）初選螺旋角按齒面接觸疲勞強度設(shè)計（1）確定公式內(nèi)的

26、各計算數(shù)值，試選載荷系數(shù)， 由表8-6選取齒寬系數(shù)（對稱布置）由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù)（均采用鍛鋼制造）由圖8-15查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)由圖8-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限，由式（8-12）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) (2-27)由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)，計算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)，由式（8-11）得 (2-28) 端面重合度按式（8-16）近似計算 (2-29)螺旋角按式（8-18）計算 （2）計算小齒輪分度圓直徑，由式（8-19），代入中的小者 (2-30)取2.5.2 修正計算結(jié)果12（1）計算圓周速度，（2）仍選8級精度

27、，確定模數(shù)，取為標準值（3）修正齒數(shù)，取，?。?）修正螺旋角（5）確定齒寬（6）確定載荷系數(shù)k由表8-2查得使用系數(shù)，由表8-6查得動載荷系數(shù)，由表8-3查得齒間分布系數(shù)，由表8-4查得齒向載荷分布系數(shù) （7）由圖8-15查得（8）（9）螺旋角系數(shù)（10）修正小齒輪分度圓直徑取2.5.3再修正計算結(jié)果（1）計算圓周速度（2）仍選8級精度（3）確定模數(shù)，取為標準值（4）修正齒數(shù)，取，?。?）修正螺旋角（6）確定齒寬（7）確定載荷系數(shù)k由表8-2查得使用系數(shù)，由表8-6查得動載荷系數(shù)，由表8-3查得齒間分布系數(shù)，由表8-4查得齒向載荷分布系數(shù) （8）由圖8-15查得（9）（10）螺旋角系數(shù)（11）

28、修正小齒輪分度圓直徑兩次修正后，結(jié)果已相近，故最終取2.5.4 計算幾何尺寸 法向模數(shù)齒數(shù)，分度圓直徑，齒寬螺旋角端面模數(shù)中心距2.5.5 校核齒根彎曲疲勞強度 ，且, 由圖8-12查得 由圖8-17，圖8-18查得齒形系數(shù)，應(yīng)力修正系數(shù)，由圖8-22c按齒面硬度查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限，由圖8-20查得接觸疲勞壽命系數(shù)，計算接觸疲勞許用應(yīng)力，取安全系數(shù)，由式（8-11）得 由式（8-22）得， 由式（8-20）得 (2-31) 強度足夠. 表2-1高速級大齒輪結(jié)構(gòu)尺寸10名稱結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗計算公式結(jié)果/mm板孔分布圓直徑268板孔直徑70腹板厚度c22.4腹板最大

29、直徑408轂孔直徑d由中間軸設(shè)計而定68輪轂寬度l112輪轂直徑108表2-2低速級大齒輪結(jié)構(gòu)尺寸名稱結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗計算公式結(jié)果/mm轂孔直徑d由中間軸設(shè)計而定105輪轂直徑168輪轂寬度l165腹板最大直徑456.53板孔分布圓直徑156.13板孔直徑72.13腹板厚度c32.4表2-3中速級齒輪傳動尺寸名稱計算公式結(jié)果/mm法面模數(shù)5法面壓力角螺旋角齒數(shù)2288傳動比4分度圓直徑83336齒頂圓直徑93346齒根圓直徑79.5335.5中心距280表2-4低速級齒輪傳動尺寸名稱計算公式結(jié)果/mm法面模數(shù)5法面壓力角螺旋角 齒數(shù)3195傳動比3.065分度圓直徑122371齒頂圓直徑13238

30、1.56齒根圓直徑109.5358.3中心距329.15齒寬127122的2.6軸的設(shè)計72.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算 根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，按扭矩強度法進行最小直徑估算，即，初算軸徑時，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強度的影響，當該軸段截面上有一個鍵槽時，d增大5%-7%，兩個鍵槽時，d增大10%-15%，值由表14-4確定：， ， 高速軸，因高速軸最小直徑處安聯(lián)軸器，沒有一個鍵槽，則，取整為38mm，安裝滾動軸承，取標準值，安裝滾動軸承，取標準值， 取2.6.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）各軸段直徑的確定：最小直徑，滾動軸承處軸段，。滾動

31、軸承取30210，其 尺寸結(jié)構(gòu)為：錐齒輪軸段，：軸環(huán)，根據(jù)軸向定位要求，：圓柱齒輪軸段，：滾動軸承處軸段，（2）各軸段長度的確定：由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系等的確定，：圓錐齒輪的寬度, ：軸環(huán)寬度，：由圓柱齒輪的轂孔寬度，：由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系確定， （3）細部結(jié)構(gòu)的設(shè)計 由表10-1查出，圓柱齒輪處鍵，錐齒輪處鍵選用，齒輪輪轂與軸的配合選為；滾動軸承與軸的配合采用過渡配合，此軸轂的直徑公差選用，查表7-19，各軸肩出處的圓角半徑見圖f-18，查表7-19，各側(cè)角為c2，參考表17-10，各軸段表面粗糙度見圖f-182 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3 （1）各軸段直徑的確定：最小直徑，滾動軸承處

32、軸段，。滾動軸承取30214，其尺寸結(jié)構(gòu)為：低速小齒輪軸段，：軸環(huán)，根據(jù)軸向定位要求，：高速級大齒輪軸段，：滾動軸承處軸段，（2）各軸段長度的確定：由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系等的確定，：由低速級小齒輪的轂孔寬度確定, ：軸環(huán)寬度，：由高速級大齒輪的轂孔寬度，：由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系確定， （3）細部結(jié)構(gòu)的設(shè)計 由表10-1查出，高速級大齒輪處鍵，低速級小輪處鍵選用，滾動軸承與軸的配合采用過渡配合，此軸段的直徑公差選用，查表7-19，各軸肩出處的圓角半徑見圖f-18，查表7-19，各側(cè)角為c23低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）各軸段直徑的確定：滾動軸承處軸段，。滾動軸承取30219，其尺寸結(jié)構(gòu)為

33、：低速級大齒輪軸段，：軸環(huán)，根據(jù)軸向定位要求，：錐齒輪軸段，：滾動軸承處軸段，（2）各軸段長度的確定：由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系等的確定，：由低速級大齒輪的轂孔寬度確定, ：軸環(huán)寬度，2.7軸的校核以中間軸為例：2.7.1 軸的力學(xué)模型的建立12 軸上里的作用點位置和指點跨距的確定齒輪對軸的力作用點按簡化原則應(yīng)在齒輪寬度的重點，因此可決定中間軸上兩齒輪力的作用點位置，軸上的30214軸承，從表12-6可知它的負荷中心到軸承外斷面的距離a=25.8mm，故可計算出支點跨距和軸上各力作用點相互位置尺寸。支點（實際33.5mm），低速級小齒輪的力作用點c到支點a距離（實際106.7mm），兩齒輪的

34、力作用點之間的距離（實際147.5mm），高速級大齒輪的力作用點d到右支點b的距離（實際79.2mm）。 繪制軸的力學(xué)模型圖 初步選定高速級小齒輪右旋，高速級大齒輪左旋，根據(jù)中間軸左受軸向力最小的要求，低速級小齒輪的為右旋，低速級大齒輪為右旋，根據(jù)要求的傳動速度方向，控制的軸力學(xué)模型圖5-5。 圖2-5軸力學(xué)模型圖2.7.2計算軸上的作用力 齒輪3： （ 2-32） 齒輪4： 2.7.3計算支反力 垂直面的支反力（xz平面）繞支點b的力矩和，得 方向向下同理由繞支點a的力矩和，得 （2-33） （2-34）方向向下由軸上的合力校核： 計算無誤 水平面支反力（xy平面） 繞支點b的力矩和，得 （

35、2-35）方向向下同理由繞支點a的力矩和，得 方向向下由軸上的合力校核： 計算無誤1 a點總支反力 （2-36） b點總支反力繪制轉(zhuǎn)矩彎矩圖 垂直面內(nèi)的彎矩圖 c處彎矩： （2-37） d處彎矩： 水平面內(nèi)的彎矩圖c處彎矩： d處彎矩： 合成彎矩圖c處： d處： 轉(zhuǎn)矩： 因為是單向回轉(zhuǎn)軸，所以扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力視為脈動循環(huán)變應(yīng)力，折算小數(shù)c處： d處： 2.7.4彎扭強度校核 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和最大轉(zhuǎn)矩的界面（即危險界面c）的強度： （2-38）根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由所引用教材表15-1查得，因，故強度足夠。2.8 鍵的選擇與校核 這里只以中間軸上的鍵為例，由中間

36、部的細部結(jié)構(gòu)設(shè)計，選定高速級大齒輪處鍵為，標記：鍵,低速級小齒輪處鍵2為，由于是同一根軸上的鍵，傳遞的轉(zhuǎn)矩相同，所以，只需要校核斷的鍵1即可，齒輪軸段d=80mm，鍵的工作長度l-b=100-22=78mm，鍵的接觸角度，傳遞的轉(zhuǎn)矩，按所引用教材表5-2查處鍵靜聯(lián)接時的擠壓許用應(yīng)力為，（鍵，齒輪輪轂，軸的材料均為45鋼調(diào)質(zhì)） 鍵聯(lián)接強度足夠2.9 滾動軸承的選擇與校核9以中間軸上的滾動軸承為例滾動軸承的選擇 根據(jù)載荷及速度情況，擬定選用圓錐滾子軸承，由中間軸的設(shè)計，選取30214，其基本參數(shù)查表，,，,滾動軸承的校核 軸承受力圖如圖所示：圖2-6軸承受力圖 徑向載荷根據(jù)軸的分析，可知：a點總支

37、反力b點總支反力 軸向載荷外部軸向力,從最不利受力情況考慮，指向a處1軸承（方向向左），軸承派生軸向力由圓錐滾子軸承的計算公式求出：，（方向向右） （2-39），（方向向左）因為：所以a處1軸承被壓緊，b處2軸承放松，故 當量動載荷p 根據(jù)工況（中等沖擊，中等慣性力），由所引用教材表12-6查處載荷系數(shù) 1軸承：因 由表12-5可知 （2-40）2軸承：因 第3章液壓分度盤的設(shè)計和計算4： 數(shù)控機床（主要是鉆床、鏜床和銑鏜床）的分度工作臺與數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺不同，它只能完成分度運動，而不能實現(xiàn)圓周進給。由于結(jié)構(gòu)上的原因，通常分度工作臺的分度運動只限于某些規(guī)定的角度（如90、60或45等）。機床上的

38、分度傳動機構(gòu)，它本身很難保證工作臺分度的高精度要求，因此常需要定位機構(gòu)和分度機構(gòu)結(jié)合在一起，并由夾緊裝置保證機床工作時的安全可靠。3.1 齒盤式分度工作臺齒盤式分度工作臺是數(shù)控機床和其他加工設(shè)備中應(yīng)用很廣大的一種分度裝置。它既可以作為機床的標準附件，用t型螺釘緊固在機床工作臺上使用，也可以和數(shù)控機床的工作臺設(shè)計成一個整體。齒盤分度機構(gòu)的向心多齒嚙合，應(yīng)用了誤差平均原理，因而能夠獲得較高的分度精度和定心精度（分度精度為0.53s）。現(xiàn)介紹z65258型轉(zhuǎn)塔式坐標臥式鉆床的齒盤式分度工作臺，下圖為分度工作臺的結(jié)構(gòu)圖。圖3-1分度工作臺結(jié)構(gòu)圖齒盤式分度工作臺主要由工作臺、底座、壓緊液壓缸、分度液壓缸

39、和一對齒盤等零件組成。齒盤是保證分度精度的關(guān)鍵零件，每個齒盤的端面均加工有數(shù)目相同的三角形齒（z=120或180），兩個齒盤嚙合時，能自動確定周向和徑向的相對位置。齒盤式分度工作臺分度運動時，其工作過程分為四個步驟：(1)分度工作臺上升且齒盤脫離嚙合當需要分度時，數(shù)控裝置發(fā)出分度指令（也可用手動按鈕進行手動分度）。這是，二位三通電磁換向閥a的電磁鐵通電，分度工作臺1中央的差動式壓緊液壓缸下腔13從管道4進壓力油，于是活塞3向上移動，液壓缸上腔14的油液經(jīng)管道2、電磁閥a再進入液壓缸下腔13，形成差動?；钊?上移時，通過推力軸承5使分度工作臺1也向上抬起，齒盤6和7脫離嚙合（上齒盤6固定在工作臺

40、1上，下齒盤7固定在底座上）。同時，固定在工作臺回轉(zhuǎn)軸下端的推力軸承10和齒輪11也向上與外齒輪12嚙合，完成了分度前的準備。 (2)工作臺回轉(zhuǎn)分度當分度工作臺1向上抬起時，推桿8在彈簧作用下也同時抬起，推桿9向右移動，于是微動開關(guān)d的觸頭松開，使二位四通電磁換向閥的電磁鐵通電，壓力油從管道15進入分度液壓缸左腔16，于是齒條活塞17向右移動，右腔19中油液經(jīng)管道18、節(jié)流閥流回郵箱。當齒條活塞17向右移動時，與它嚙合的外齒輪12便做逆時針方向回轉(zhuǎn)，由于外齒輪12與內(nèi)齒輪11已經(jīng)嚙合，分度工作臺也隨著一起回轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。分度運動的速度，可由回油管道18中的節(jié)流閥控制。當外齒輪12開始回轉(zhuǎn)時，其

41、上的擋塊21就離開推桿22，微動開關(guān)c的觸頭松開，通過互鎖電路，使電磁閥的電磁鐵不準通電，始終保持工作臺處于抬升狀態(tài)。按設(shè)計要求，當齒條活塞17移動113時，工作臺回轉(zhuǎn)90，回轉(zhuǎn)角度的近似值由微動開關(guān)和擋鐵20控制。 (3)分度工作臺下降并定位壓緊當工作臺回轉(zhuǎn)90位置附近，其上的擋鐵20壓推桿23，微動開關(guān)e的觸頭被壓緊，使電磁閥a的電磁鐵斷電，壓緊液壓缸上腔14從管道2進壓力油，下腔13中的油從管道4經(jīng)節(jié)流閥回油箱，活塞3帶動分度工作臺下降，上、下齒盤在新的位置重新嚙合，并定位夾緊。管道4中的節(jié)流閥用來限制工作臺的下降速度，保護齒面不受沖擊。(4)分度齒條活塞退回當分度工作臺下降時，推桿8受

42、壓，使推桿9左移，于是微動開關(guān)d的觸頭被壓緊，使電磁換向閥b的電磁鐵斷電，壓力油從管道18進入分度液壓缸右腔19，齒條活塞17左移，左腔16的油液從管道15流回油箱。齒條活塞17左移時，帶動外齒輪12作順時針回轉(zhuǎn)，但因工作臺下降時，內(nèi)齒輪11也同時下降與外齒輪12脫開，故工作臺保持靜止狀態(tài)。外齒輪12作順時針回轉(zhuǎn)90時，其上擋塊21又壓推桿22，微動開關(guān)c的觸頭又被壓緊，外齒輪就停止轉(zhuǎn)動而回到原始位置。當擋鐵20離開推桿23，微動開關(guān)e的觸頭又被松開，通過自保電路保證電磁換向閥a的電磁鐵斷電，工作臺始終處于壓緊狀態(tài)。齒盤式分度工作臺和其他分度工作臺相比，具有重復(fù)定位精度高、定位剛性好和結(jié)構(gòu)簡單

43、等優(yōu)點。齒盤接觸面大、磨損小和壽命長，而且隨著使用時間的延續(xù)，定位精度還有進一步提高的趨勢【8】。 液壓式數(shù)控分度工作臺總體方案設(shè)計 隨著人類生活的物質(zhì)要求不斷提高和人類社會的不斷發(fā)展，越來越復(fù)雜的零件被設(shè)計運動到各個領(lǐng)域。所以對加工它們的機床提出了更高的要求。液壓式數(shù)控分度工作臺實現(xiàn)工件的多工位加工，滿足工件的加工要求。液壓式數(shù)控分度工作臺為五工位組合機床的重要部件，其功能與加工中心的功能密切關(guān)系。 在液壓式數(shù)控分度工作臺總體設(shè)計關(guān)鍵是要確定工作臺的參數(shù)，回轉(zhuǎn)工作臺最主要的參數(shù)為工作臺尺寸等，根據(jù)確定的零件的典型零件進行選擇。工作臺尺寸是回轉(zhuǎn)工作臺的主參數(shù)，主要取決于典型零件的外廓尺寸、裝夾

44、方式等。應(yīng)選比典型零件稍大一些的工作臺，以便留出安裝夾具所需的空間，還應(yīng)考慮工作臺的承載能力，承載能力不足時應(yīng)考慮加大工作臺尺寸，以提高承載能力。液壓式數(shù)控分度工作臺原理設(shè)計 圖3-2 圖3-3 端齒盤式分度工作臺 圖圖3-2、圖3-3所示是端齒盤式液壓分度工作臺的結(jié)構(gòu)原理圖。它主要由工作臺臺面、底座、夾緊油缸、分度油缸及齒盤等部件組成，其工作過程如下： 1、 分度工作臺抬起、松開 機床需要分度時，根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)出分度指令，由電磁鐵控制液壓閥（圖中未標出），使壓力油進入管道進入分度工作臺7中央的夾緊油缸油腔10，并推動活塞6移動（油缸上腔9的油經(jīng)管道22排除回油）?；钊?通過推力球軸承5（軸承

45、13與之配套使用），使工作臺7抬起，上端齒盤4和下端齒盤3脫離嚙合。在工作臺7向上移動時帶動內(nèi)齒圈12與齒輪11下部嚙合，完成分度前的準備工作。同時，工作臺7向上抬起，推桿2在彈簧作用下向上移動，使推桿1能在彈簧的作用下右移松開微動開關(guān)d，發(fā)出松開到位信號。 2、分度工作臺回轉(zhuǎn)、分度 控制系統(tǒng)在接到松開到位信號后，控制電磁鐵（液壓閥）動作，使壓力油經(jīng)管道21進入分度油缸左腔19，并推動齒條8右移（分度油缸右腔的油經(jīng)管道20排出回油）。齒條8帶動齒輪11做回轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)工作臺的回轉(zhuǎn)。改變油腔的行程，即可以改變齒輪11的回轉(zhuǎn)角度。圖中的分度工作臺為：油缸的行程163.28mm，齒輪回轉(zhuǎn)的角度為72

46、。當齒輪回轉(zhuǎn)的過程中，擋塊14放開推桿15；72到位后，擋塊17壓上推桿16，微動開關(guān)e發(fā)出到位信號，回轉(zhuǎn)動作結(jié)束。分度工作臺的回轉(zhuǎn)速度可以通過液壓系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。 3、分度工作臺落下、夾緊 控制系統(tǒng)在接收到信號后，由電磁鐵液壓閥（圖中未標出），使壓力油經(jīng)管道22進入分度工作臺的夾緊油缸的油腔9，并推動活塞6下移（油缸下腔10的油緊管道23排除回油）。活塞6通過推力球軸承5（軸承13與之配套使用），使工作臺7落下，上端齒盤4和下端齒盤3嚙合、夾緊、定位。工作臺夾緊后，壓下推桿2，使推桿1左移，壓上微動開關(guān)c動作，發(fā)出夾緊完成信號。 4、分度油缸返回 控制系統(tǒng)在接收到加緊完成信號后，控制電磁鐵（液壓閥）動作使壓力油經(jīng)管道20進入