12刀位星型伺服刀塔設(shè)計

1、目 錄前言11 緒論31.1 數(shù)控機(jī)床發(fā)展歷程以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的思考31.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢41.3 研究方法51.4 設(shè)計內(nèi)容52 運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)計算92.1 伺服電機(jī)的選擇計算92.1.1選擇電動機(jī)的類型92.1.2選擇電動機(jī)的功率92.2 計算總傳動比及分配各級傳動比102.3 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)112.3.1計算各齒輪的轉(zhuǎn)速112.3.2計算各齒輪的功率122.3.3計算各齒輪的轉(zhuǎn)矩123 傳動零件的設(shè)計計算133.1 齒輪的設(shè)計計算133.1.1電機(jī)到刀盤的傳動鏈的設(shè)計計算133.1.2電機(jī)到刀具的傳動鏈的設(shè)計計算203.2 軸的設(shè)計計算303.2.1軸1的設(shè)計計算3

2、03.2.2軸2的設(shè)計計算333.2.3軸3的設(shè)計計算343.3 刀盤的設(shè)計364液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算384.1 液壓油泵的選擇384.2 液壓缸的設(shè)計384.2.1 選擇液壓缸類型384.2.2液壓缸主要尺寸的計算384.3 擬定液壓系統(tǒng)圖405箱體的設(shè)計與計算415.1 確定箱體內(nèi)傳動件輪廓及其相對位置415.2 箱體內(nèi)壁位置的確定425.3 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定42總 結(jié)44致 謝45參考文獻(xiàn)46前 言現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展其實(shí)就是制造工藝的發(fā)展，而這其中一個非常重要的因素就是制造工具機(jī)床的發(fā)展?，F(xiàn)代機(jī)床的發(fā)展都趨向于自動化、復(fù)合化以及高速化。而作為制造業(yè)主力軍的數(shù)控機(jī)床來說，它的發(fā)展更是日新月

3、異。自從20世紀(jì)60年代世界上第一臺數(shù)控機(jī)床問世以來，隨著計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)等各相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已成為現(xiàn)代先進(jìn)制造系統(tǒng)(fms，cims等)中不可缺少的基礎(chǔ)技術(shù)。由于機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，種類繁多?，F(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的“使用難、維修難”問題，已經(jīng)是影響數(shù)控機(jī)床有效利用的首要問題。當(dāng)前，數(shù)控機(jī)床發(fā)展迅猛，一方面向高速、高效、高精度方面發(fā)展，同時，在制造行業(yè)中廣泛存在原有設(shè)備的數(shù)控改造和系統(tǒng)升級問題。作為關(guān)鍵附件，高性能的刀塔對于提高機(jī)床整體運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性和效率有著重要意義，數(shù)控刀塔是由數(shù)控系統(tǒng)來控制的，因此，在刀塔

4、本身性能提高的情況下，如何實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)就顯得十分重要了。國內(nèi)數(shù)控車床轉(zhuǎn)塔刀架的設(shè)計和生產(chǎn)都是依賴先進(jìn)國家的，而且產(chǎn)品的性能方面跟國外還有一定的差距，期待開發(fā)設(shè)計一種性能最優(yōu)，最有實(shí)用價值的轉(zhuǎn)塔刀架，來適應(yīng)市場，替代進(jìn)口產(chǎn)品低價位的數(shù)控車床用轉(zhuǎn)塔刀架，占領(lǐng)國內(nèi)市場，并達(dá)到國際領(lǐng)先水平，為國產(chǎn)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。數(shù)控車床今后將向中高當(dāng)發(fā)展，中檔采用普及型數(shù)控刀架配套，高檔采用動力型刀架，兼有液壓刀架、伺服刀架、立式刀架等品種，預(yù)計近年來對數(shù)控刀架需求量將大大增加，隨著數(shù)控車床的發(fā)展，數(shù)控刀架開始向快速換刀、電液組合驅(qū)動和伺服驅(qū)動方向發(fā)展，因此對刀塔的設(shè)計以及它本身性能的研究就顯得十分重要。本次

5、的課題是12刀位星型伺服刀塔設(shè)計，該機(jī)構(gòu)可以一次裝夾12把動力刀，可以在加工過程中一次性的進(jìn)行多道工序的加工，大大提高了加工精度和生產(chǎn)效率。本次設(shè)計的主要內(nèi)容是：對刀塔的結(jié)構(gòu)，刀塔的傳動形式以及驅(qū)動方式的設(shè)計；刀塔與刀座的連接形式、刀座的選擇；刀具的交換動作設(shè)計、交換時間以及定位鎖緊計算；刀塔其他輔助部件的設(shè)計其結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行選擇設(shè)計，根據(jù)課題所要求的刀塔的驅(qū)動方式，對其進(jìn)行設(shè)計進(jìn)而加以優(yōu)化。總之，本課題的意義在于:1根據(jù)設(shè)計要求，在最短的時間內(nèi)設(shè)計出最優(yōu)的12位星型刀塔結(jié)構(gòu)，并對其進(jìn)行伺服驅(qū)動；2.減少物質(zhì)的浪費(fèi)，用最少的材料設(shè)計出滿足其設(shè)計要求及加工精度的刀塔結(jié)構(gòu)；3.為解決同類問題即關(guān)于刀

6、塔的結(jié)構(gòu)形式、刀塔的驅(qū)動方式，提供一種研究方法；4.培養(yǎng)綜合運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)技能來解決工程實(shí)際問題的能力；5.強(qiáng)化工程實(shí)踐能力和意識,提高本人綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力；6.，使本人受到從事本專業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作的基本訓(xùn)練,提高工程繪圖、計算、數(shù)據(jù)處理、外文資料文獻(xiàn)閱讀、使用計算機(jī)、使用文獻(xiàn)資和手冊、文字表達(dá)等各方面的能力；7.培養(yǎng)正確的設(shè)計思想和工程經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度以及積極向上的團(tuán)隊合作精神。1 緒論刀塔目前主要應(yīng)用于數(shù)控車床、數(shù)控銑床以及車銑復(fù)合加工中心，所以與刀塔發(fā)展最相關(guān)的領(lǐng)域就是數(shù)控車床、數(shù)控銑床以及車銑復(fù)合加工中心的發(fā)展。1.1 數(shù)控機(jī)床發(fā)展

7、歷程以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的思考1949年帕森公司正式接受美國空軍委托，在麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)試驗(yàn)室的協(xié)助下，開 始從事數(shù)控機(jī)床的研制工作。經(jīng)過三年時間的研究，于1952年試制成功世界第一臺數(shù)控機(jī)床試驗(yàn)性樣機(jī)，這是一臺采用脈沖乘法器原理的直線插補(bǔ)三坐標(biāo)連續(xù)控制銑床，這便是數(shù)控機(jī)床的第一代。 1953年，美國空軍與麻省理工學(xué)院協(xié)作，開始從事計算機(jī)自動編程的研究，這就是創(chuàng)制apt(automatically programmed tools )自動編程系統(tǒng)的開始。 1955年，美國空軍花費(fèi)巨額經(jīng)費(fèi)訂購了大約100臺數(shù)控機(jī)床,此后兩年，數(shù)控機(jī)床在美國進(jìn)入迅速發(fā)展階段,市場上出現(xiàn)了商品化數(shù)控機(jī)床。1958

8、年，美國克耐杜列克公司(keaney &trecker co.)在世界上首先研制成功帶自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱為”加工中心”。 1959年，計算機(jī)行業(yè)研制出晶體管元器件，因而數(shù)控裝置中廣泛采用晶體管和印制電路板，從而跨入第二代數(shù)控時代。同時美國航空工業(yè)協(xié)會(aia)和麻省理工學(xué)院發(fā)展了apt程序語言。 1960年以后，點(diǎn)位控制機(jī)床在美國得到迅速發(fā)展,數(shù)控技術(shù)不僅在機(jī)床上得到實(shí)際應(yīng)用，而且逐步推廣到?jīng)_壓機(jī)、繞線機(jī)、焊接機(jī)、火焰切割機(jī)、包裝機(jī)和坐標(biāo)測量機(jī)等，在程序編制方面，已由手工編程逐步發(fā)展到采用計算機(jī)自動編程。除了apt數(shù)控語言外，又發(fā)展了許多自動騙程語言。 從1960年開始，德國，日本等先

9、進(jìn)工業(yè)國家都陸續(xù)開發(fā)，生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床， 1965年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路。由于它體積小，功耗低，使用數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得以進(jìn)一步提高，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展到第三代。 1967年，英國首先把幾臺數(shù)控機(jī)床聯(lián)接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是最初的fms(flexible manufacturing system，柔性制造系統(tǒng))。之后，美，歐，日也相繼進(jìn)行開發(fā)與應(yīng)用。 1970年前后，美國英特爾公司開發(fā)和使用了微處理器。1974年美，日等國首先研制出以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)。近20年來，微處理機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的摟控機(jī)床得到飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，這就是第五代數(shù)控系統(tǒng)(mnc)。20世紀(jì)80年代初，國際上又出現(xiàn)了柔性

10、制造單元fmc(fleibiemanufacturing cell) 。通過以上介紹，我們了解了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷程，而目前我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，19982004年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長率分別為39.3%、34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢頭依然強(qiáng)勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國、機(jī)床進(jìn)口第一大國，2004年中國機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，但進(jìn)出口逆差嚴(yán)重，國產(chǎn)機(jī)床市場占有率連年下降

11、，1999年是33.6%，2003年僅占27.7%。1999年機(jī)床進(jìn)口額為8.78億美元（7624臺），2003年達(dá)27.1億美元（23320臺），相當(dāng)于同年國內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值的2.7倍。國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識與能力欠缺、數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等?？偟膩碚f“我國的數(shù)控系統(tǒng)在中、高檔領(lǐng)域還基本上是靠進(jìn)口?，F(xiàn)階段我國的機(jī)床行業(yè)在高精尖數(shù)控技術(shù)

12、方面還處于模仿階段, 基礎(chǔ)研究遠(yuǎn)跟不上世界先進(jìn)水平的發(fā)展”2，因此我們應(yīng)看清形勢，充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國家之間的差距。1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢目前，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、并聯(lián)驅(qū)動化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢和方向。中國作為一個制造大國，主要還是依靠勞動力、價格、資源等方面的比較優(yōu)勢，而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國外同行的差距還很大。中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該抓住機(jī)會不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與人才培訓(xùn)力度，提高企業(yè)綜合服務(wù)能力，努

13、力縮短與發(fā)達(dá)國家之間的差距。力爭早日實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品從低端到高端、從初級產(chǎn)品加工到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)從中國制造到中國創(chuàng)造、從制造大國到制造強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。1.3 研究方法一般在機(jī)加工過程中，一個零件的加工往往需要多道工序才能完成，因此數(shù)控機(jī)床研究的一個重要領(lǐng)域就是如何在這一方面提高效率，壓縮非切削時間以提高生產(chǎn)效率，同時也為了盡量減少由于多次安裝工件所引起的加工誤差，一次數(shù)控加工過程中一般對工件只進(jìn)行一次裝夾，然后在加工過程中通過自動換刀完成多道工序或全部工序的加工，所以對數(shù)控木工機(jī)床的自動換刀方式的研究就成為了目前研究的一個重要領(lǐng)域?！白詣訐Q刀方式主要有更換主軸頭換刀方式和帶刀庫的自動換

14、刀方式兩種形式， 更換主軸頭換刀方式應(yīng)用于數(shù)控鏤銑機(jī)，而帶刀庫的自動換刀方式應(yīng)用于數(shù)控加工中心”“在具有多根主軸的數(shù)控鏤銑銑床上， 通過更換主軸頭進(jìn)行換刀是一種簡單的換刀方式，由于在換刀過程中并不拆卸刀具，而是將刀具和主軸一起更換，所以省去了自動松夾卸刀裝刀夾緊以及刀具搬運(yùn)等一系列復(fù)雜的操作， 從而顯著減少了換刀時間。所以這種換刀方式的換刀速度很快，同時也提高了換刀的可靠性。根據(jù)主軸頭布置方式不同， 通常有平行刀軸式換刀和回轉(zhuǎn)刀架式換刀兩種方式”“ 數(shù)控加工中心的一個顯著結(jié)構(gòu)特征是配置有帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)， 刀庫可以存放較多的刀具，能滿足復(fù)雜零件的多工序加工需要，可明顯提高機(jī)床的適應(yīng)性和加工

15、效率，應(yīng)用廣泛。換刀系統(tǒng)的整個換刀過程較為復(fù)雜：首先&應(yīng)把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上，在機(jī)外進(jìn)行尺寸調(diào)整之后&按一定的方式放入刀庫，換刀的時候，按一定的選擇方法進(jìn)行選刀，并由刀具交換裝置實(shí)現(xiàn)刀具在刀庫和主軸之間的傳遞和裝卸。刀具的交換方式通常分為無機(jī)械手換刀和有機(jī)械手換刀兩大類”?？偟膩碚f為了提高機(jī)加工的效率以及機(jī)加工的精度，換刀裝置無可厚非的成了其研究的一個重要領(lǐng)域。1.4 設(shè)計內(nèi)容本次設(shè)計所選擇的題目是：12刀位星型伺服刀塔設(shè)計。圖1.1為德國米邁提克加工中心/cnc 車床的兩種形式的刀塔。課題涉及到的有關(guān)知識包括：數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)、車削加工中心、自動換刀裝置等等方面；其

16、次還包括一些機(jī)械設(shè)計、機(jī)械傳動、液壓、分度機(jī)構(gòu)等方面的知識，在校圖書館借閱了一些關(guān)于本次設(shè)計有關(guān)的資料，而且還在網(wǎng)上搜索了一些相關(guān)資料：1）現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計手冊；2）實(shí)用機(jī)床設(shè)計手冊；3）機(jī)械設(shè)計手冊；4）數(shù)控車床設(shè)計；5）數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與維修等等；6）機(jī)械原理。而主要的資料則是現(xiàn)在已有的各種刀塔及其參數(shù)，比如肖特的動力刀座，迪普馬等。詳細(xì)資料見本說明書最后的參考資料。圖1.2刀塔外觀圖：圖 1.1圖 1.2 刀塔外觀圖本課題主要研究數(shù)控車床（車削中心、車銑復(fù)合中心）的刀具交換系統(tǒng)（atc）的主要部件刀塔。刀塔的使用可以有效擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，提高機(jī)床的加工效率。本次選題的目的是對刀塔的結(jié)構(gòu)，刀

17、塔的傳動形式以及驅(qū)動方式的設(shè)計；刀塔與刀座的連接形式、刀座的選擇；刀具的交換動作設(shè)計、交換時間以及定位鎖緊計算；刀塔其他輔助部件的設(shè)計。通過對本課題的設(shè)計，達(dá)到對數(shù)控機(jī)床中換刀機(jī)構(gòu)的充分了解，以便于以后應(yīng)用。本次課題為12刀位星型伺服刀塔設(shè)計，簡單的來說就是對刀塔進(jìn)行伺服驅(qū)動設(shè)計。機(jī)械系統(tǒng)的伺服驅(qū)動設(shè)計大的來說分為兩部分：機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計和電子部分的設(shè)計。機(jī)械系統(tǒng)是對刀塔的外形尺寸進(jìn)行設(shè)計及選擇；而電子部分的設(shè)計首先要選擇伺服類型：液壓伺服驅(qū)動或電機(jī)伺服驅(qū)動。對于電機(jī)伺服驅(qū)動來說，在選定這種類型以后，還要考慮是用交流伺服驅(qū)動還是直流伺服驅(qū)動，之后在進(jìn)行伺服驅(qū)動系統(tǒng)以及伺服電機(jī)進(jìn)行選擇。最后對兩大

18、部分進(jìn)行綜合的考慮，將其合理的組裝在一起以達(dá)到做佳的效果。所以本次設(shè)計的大概思路如圖1.3所示：12位星型伺服刀塔 電氣部分機(jī)械部分伺服類型及驅(qū)動方式結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計刀位選擇形狀選擇電機(jī)伺服驅(qū)動 交直流伺服驅(qū)動驅(qū)動器選擇伺服電機(jī)選擇12位星型圖 1.3由上圖我們可以看出設(shè)計的大概過程，機(jī)械部分主要是對刀塔的結(jié)構(gòu)外形尺寸設(shè)計，在設(shè)計過程中所設(shè)計的參數(shù)要與現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)刀架的參數(shù)相匹配，不能脫離標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的限制，否則最終所設(shè)計的刀塔將無法與標(biāo)準(zhǔn)件刀架進(jìn)行匹配。電氣部分的兩個重點(diǎn)問題是伺服方式、伺服驅(qū)動器選擇及伺服電機(jī)選擇。在方案選擇中，我們可以寫出以交流伺服驅(qū)動與直流伺服驅(qū)動的雙重方案，然后再進(jìn)行對比，篩選

19、出較為合理，更加實(shí)用以及實(shí)惠的方案。對于伺服驅(qū)動器的選擇，可以進(jìn)行多種選擇再對比篩選。而對伺服電機(jī)來說，電機(jī)的尺寸最終要與刀塔的外形結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行匹配，在選擇過程中這一點(diǎn)要引起注意。根據(jù)設(shè)計思路設(shè)計的系統(tǒng)傳動原理圖如圖1.4所示：圖1.42 運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)計算2.1 伺服電機(jī)的選擇計算電動機(jī)的選擇內(nèi)容包括電動機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)形式、功率、額定轉(zhuǎn)速、額定電壓等。2.1.1選擇電動機(jī)的類型由于本次設(shè)計的題目為12刀位星型伺服刀塔的設(shè)計，所以選用同步伺服電動機(jī)驅(qū)動。2.1.2選擇電動機(jī)的功率標(biāo)準(zhǔn)電動機(jī)的功率由額定功率表示，所選電動機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。刀具的切削功率計算公式為：切削力計

20、算公式：式中：b：切削寬度（mm）； d：銑刀直徑（mm）； ：刀具前角對切削力的影響系數(shù)； ：切削速度對切削力的影響系數(shù)； ：加工材料的影響系數(shù)； ：吃刀量（mm）切削速度計算公式：取銑刀直徑d=60mm,前角為零度，刀具轉(zhuǎn)速n=750r/min, =0.05mm/z , =4mm, b=40mm, z=8查簡明金屬切削計算手冊，工件材料為鋼，圓柱銑刀，查得工件材料對切削利的影響系數(shù)=68；刀具前角為零度，查簡明金屬切削計算手冊，查得刀具前角對切削力的影響系數(shù)=1.2；切削速度=141.3m/min, 查簡明金屬切削計算手冊,查得切削速度對切削力的影響系數(shù)=0.92,則： =2550n經(jīng)查閱

21、同步伺服電機(jī)選型手冊，選用dsm200t0378s15h型電機(jī)，該電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為=1500r/min，額定轉(zhuǎn)矩t=37.8n.m，額定功率p=6.445kw。2.2 計算總傳動比及分配各級傳動比 設(shè)取刀塔到盤的轉(zhuǎn)位時間t=0.0125s，刀位為12把，則則從電機(jī)到刀盤的總傳動比為 從電機(jī)到刀盤的各級傳動比的分配：=1.5 =2.5 由于前面在計算電機(jī)功率時已選刀具的轉(zhuǎn)速n=750r/min，則從電機(jī)到刀具的總傳動比為： 齒輪2為惰輪，則=2。2.3 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)2.3.1計算各齒輪的轉(zhuǎn)速 齒輪1的轉(zhuǎn)速： 齒輪3的轉(zhuǎn)速： 齒輪4的轉(zhuǎn)速： 齒輪5的轉(zhuǎn)速： 齒輪6的轉(zhuǎn)速： 齒輪7的

22、轉(zhuǎn)速： 齒輪8的轉(zhuǎn)速： 齒輪9的轉(zhuǎn)速：2.3.2計算各齒輪的功率查機(jī)械課程設(shè)計手冊，取電動機(jī)的傳動效率為=0.95，齒輪的傳動效率為=0.99齒輪1的功率： 齒輪3的功率：齒輪4的功率：齒輪5的功率：齒輪6的功率：齒輪7的功率：齒輪8的功率：齒輪9的功率：2.3.3計算各齒輪的轉(zhuǎn)矩齒輪1的轉(zhuǎn)矩：齒輪3的轉(zhuǎn)矩： 齒輪4的轉(zhuǎn)矩：齒輪5、6的轉(zhuǎn)矩：齒輪7的轉(zhuǎn)矩：齒輪8、9的轉(zhuǎn)矩：3 傳動零件的設(shè)計計算3.1 齒輪的設(shè)計計算齒輪傳動有兩條傳動鏈:從電機(jī)出來經(jīng)齒輪1、4、5、6、7到刀盤和從電機(jī)出來經(jīng)齒輪1、2、3、8、9到刀具。3.1.1電機(jī)到刀盤的傳動鏈的設(shè)計計算（1）齒輪4、5的設(shè)計計算：1） 選

23、定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)選用直齒圓柱齒輪傳動，7級精度，材料的選擇，齒輪4的材料為40cr(調(diào)質(zhì))， 齒輪5的材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240hbs，二者材料硬度相查40hbs。 選齒輪4的齒數(shù)=22 ，齒輪5的齒數(shù)。2） 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即 試選載荷系數(shù)。齒輪4的轉(zhuǎn)矩： 。 由機(jī)械設(shè)計表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。 由機(jī)械設(shè)計圖10-21d按齒面硬度查得齒輪4的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600mpa, 齒輪5的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550mpa。 由公式計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：由機(jī)械設(shè)計圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)；。計算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為1%，安全系數(shù)

24、s=1，得:試計算齒輪4分度圓直徑，代入中較小的值: 計算圓周速度:計算齒寬b:計算齒寬與齒高之比： 計算載荷系數(shù)：根據(jù)，7級精度，由機(jī)械設(shè)計圖10-8查得動載系數(shù)；直齒輪，；由機(jī)械設(shè)計表10-2查得使用系數(shù)；由機(jī)械設(shè)計表10-4用插值法查得。由，由機(jī)械設(shè)計查圖10-13得；故載荷系數(shù)：按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑：計算模數(shù)：3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計彎曲強(qiáng)度設(shè)計公式：由機(jī)械設(shè)計查圖10-20c查得齒輪4的彎曲疲勞極限，齒輪5的彎曲疲勞極限；由機(jī)械設(shè)計查圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；計算彎曲疲勞許用應(yīng)力；取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，得計算載荷系數(shù)k：查取齒形系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計表10-5

25、查得，；查取應(yīng)力校正系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計表10-5查得，。計算齒輪的并加以比較：設(shè)計計算： 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與 齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)1.6并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出齒輪4的齒數(shù) ，取4） 幾何尺寸計算計算分度圓直徑計算中心距計算齒輪寬度取，。如圖3.1a、3.1b所示分別為齒輪4、5：圖 3.1a 圖 3.1b（2）齒輪6、7的設(shè)計計算：1） 選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)選用直

26、齒圓柱齒輪傳動，7級精度，材料的選擇，齒輪6的材料為40cr(調(diào)質(zhì))， 齒輪7的材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240hbs，二者材料硬度相查40hbs。 選齒輪6的齒數(shù)=20 ，齒輪7的齒數(shù)2)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即 試選載荷系數(shù)。齒輪6的轉(zhuǎn)矩：。 由機(jī)械設(shè)計表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。 由機(jī)械設(shè)計圖10-21d按齒面硬度查得齒輪6的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600mpa,齒輪7的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550mpa。 由公式計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 由機(jī)械設(shè)計圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù),。計算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，得:試計算齒輪6分度圓直徑，代入中較小

27、的值: 計算圓周速度:計算齒寬b:計算齒寬與齒高之比： 計算載荷系數(shù)：根據(jù)，7級精度，由機(jī)械設(shè)計圖10-8查得動載系數(shù)；直齒輪，；由機(jī)械設(shè)計表10-2查得使用系數(shù)；由機(jī)械設(shè)計表10-4用插值法查得。由，由機(jī)械設(shè)計查圖10-13得；故載荷系數(shù)：按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑：計算模數(shù)： 3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計彎曲強(qiáng)度設(shè)計公式：由機(jī)械設(shè)計查圖10-20c查得齒輪6的彎曲疲勞極限，齒輪7的彎曲疲勞極限；由機(jī)械設(shè)計查圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；計算彎曲疲勞許用應(yīng)力；取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，得計算載荷系數(shù)k：查取齒形系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計表10-5查得，；查取應(yīng)力校正系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計表10-

28、5查得，。 計算齒輪的并加以比較：設(shè)計計算： 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與 齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出齒輪6的齒數(shù)，取4）幾何尺寸計算計算分度圓直徑計算中心距計算齒輪寬度取，。3.1.2電機(jī)到刀具的傳動鏈的設(shè)計計算（1）齒輪1、3的設(shè)計計算：1）選定齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù)選用直齒圓柱齒輪傳動，7級精度，材料的選擇，齒輪1的材料為40cr(調(diào)質(zhì))， 齒輪3的材料為

29、45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240hbs，二者材料硬度相查40hbs。 選齒輪1的齒數(shù)=25 ，齒輪3的齒數(shù)2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計計算公式進(jìn)行試算，即 試選載荷系數(shù)。齒輪1的轉(zhuǎn)矩： 由機(jī)械設(shè)計表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。 由機(jī)械設(shè)計圖10-21d按齒面硬度查得齒輪1的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600mpa, 齒輪3的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550mpa。 由公式計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 由機(jī)械設(shè)計圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)；。計算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，得: 試計算齒輪1分度圓直徑，代入中較小的值: 計算圓周速度:計算齒寬b:計算齒寬與齒高之比： 計算載荷系數(shù)：根據(jù)，7級精度

30、，由機(jī)械設(shè)計圖10-8查得動載系數(shù)；直齒輪，；由機(jī)械設(shè)計表10-2查得使用系數(shù)；由機(jī)械設(shè)計表10-4用插值法查得；由，由機(jī)械設(shè)計查圖10-13得；故載荷系數(shù)：按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑：計算模數(shù)：3）按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計彎曲強(qiáng)度設(shè)計公式：由機(jī)械設(shè)計查圖10-20c查得齒輪1的彎曲疲勞極限，齒輪3的彎曲疲勞極限；由機(jī)械設(shè)計查圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；計算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，得計算載荷系數(shù)k：查取齒形系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計表10-5查得，；查取應(yīng)力校正系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計表10-5查得，。計算齒輪的并加以比較：設(shè)計計算： 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)

31、m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與 齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出齒輪1的齒數(shù)，取4）幾何尺寸計算計算分度圓直徑 計算中心距計算齒輪寬度取，。（2）齒輪8、9的設(shè)計計算1）選擇齒輪的類型、精度等級、材料選用直齒錐齒輪傳動，精度等級6級，材料選擇均采用20cr滲碳、淬火，齒面硬度5863hrc。2）初步計算設(shè)計計算公式 選取載荷系數(shù)k=1.3。查機(jī)械設(shè)計手冊單行本齒輪傳動圖16.2-17h，齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，估算時的安全系

32、數(shù)，則估算時的齒輪許用接觸應(yīng)力：估算結(jié)果 3）幾何計算取齒數(shù) ，； 分錐角： ， ： 大端模數(shù)： 查機(jī)械設(shè)計手冊單行本齒輪傳動表16.2-3，取； 大端分度圓直徑： 外錐距： 齒寬系數(shù)：； 齒寬： ，??； 實(shí)際齒寬系數(shù)：； 中點(diǎn)模數(shù)：；中點(diǎn)分度圓直徑：； ；切向變位系數(shù)：，；高變位系數(shù)：，；頂隙：；大端齒頂高：，大端齒根高：； ；全齒高：；齒根角：，；齒頂角：，；頂錐角：，；根錐角：，；大端齒頂圓：，；大端分度圓弧齒厚：； ；大端分度圓弦齒厚：； ；大端分度圓弦齒高：； ；當(dāng)量齒數(shù)：，；當(dāng)量齒輪分度圓直徑： ； 當(dāng)量齒輪根圓直徑： ； ；當(dāng)量齒輪頂圓直徑： ； ；當(dāng)量齒輪傳動中心距：；當(dāng)量齒輪

33、基圓齒距：；嚙合線長度：端面重合度：；齒中部接觸線長度：；齒中部接觸線的投影長度：。4）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核設(shè)計計算公式：中點(diǎn)分度圓上的切向力：查機(jī)械設(shè)計手冊表16.2-36，查得；由6級精度和中點(diǎn)節(jié)線速度：查機(jī)械設(shè)計手冊圖16.4-28查得；由機(jī)械設(shè)計手冊表16.4-28查得，有效工作齒寬，則由，查機(jī)械設(shè)計手冊表16.2-29，查得；查機(jī)械設(shè)計手冊圖16.4-29，查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；中點(diǎn)區(qū)域系數(shù)的計算：參數(shù)、按機(jī)械設(shè)計手冊表16.4-30計算；，；由機(jī)械設(shè)計手冊表16.4-43查得；直齒輪，；查機(jī)械設(shè)計手冊查得，；計算接觸應(yīng)力：許用接觸應(yīng)力：查機(jī)械設(shè)計手冊圖16.2-17h，查得齒輪的接觸疲

34、勞極限；壽命系數(shù)：；潤滑油影響系數(shù)：；工作硬化系數(shù)：；尺寸系數(shù)；最小安全系數(shù)：；許用接觸應(yīng)力值：齒面接觸強(qiáng)度校核結(jié)果：，通過。5）齒根抗彎疲勞強(qiáng)度校核計算公式：，；按，查機(jī)械設(shè)計手冊圖16.4-25，查得復(fù)合齒形系數(shù)；重合度系數(shù)：錐齒輪系數(shù)：載荷分配系數(shù)：；齒根彎曲應(yīng)力計算：齒根許用彎曲應(yīng)力的計算公式；查機(jī)械設(shè)計手冊圖16.2-26，查得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度基本值；壽命系數(shù)：；相對齒根圓角敏感系數(shù)：；相對齒根表面狀況系數(shù)：；查機(jī)械設(shè)計手冊圖16.2-28，查得尺寸系數(shù)：；最小安全系數(shù)：；許用彎曲應(yīng)力：齒根彎曲強(qiáng)度校核結(jié)果：，通過。圖3.2所示為計算所得的錐齒輪示意圖：圖 3.23.2 軸的設(shè)計計算

35、3.2.1軸1的設(shè)計計算電機(jī)出來與軸1通過聯(lián)軸器相連，把電機(jī)的動力傳遞到軸1，通過齒輪傳動鏈最后傳遞給刀盤或刀具。（1）先求出軸1的傳遞功率p、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)距t（2）初步確定軸的最小直徑由公式 可初步估算設(shè)計軸的最小直徑。 式中：為系數(shù)，軸的材料不同，則的值會不同； 為軸傳遞的功率，單位為； 為計算截面處軸的直徑，單位為mm； 為軸的轉(zhuǎn)速，單位為；選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計師手冊根據(jù)表2123，取，于是得從而取軸的最小直徑=18mm。（3）聯(lián)軸器的選擇輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器的型號，工作平穩(wěn)振動不大，選

36、用凸緣聯(lián)軸器；載荷的計算：公稱轉(zhuǎn)矩 查機(jī)械設(shè)計表14-1查得，故由公式得計算轉(zhuǎn)矩為；型號的選擇：從gb/t5843-2003中查得gy2型凸緣聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為63n.mm，許用的最大轉(zhuǎn)速為10000r/min，軸徑為16、18、19mm，故合用。（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）擬定軸上零件的裝配方案軸1的裝配方案經(jīng)過分析，現(xiàn)采用圖3.3所示的裝配方案。2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度圖3.1a與圖3.1b通過內(nèi)花鍵相連，內(nèi)花鍵與撥叉相連由液壓系統(tǒng)控制。當(dāng)?shù)毒咿D(zhuǎn)動時活塞向左移動兩段軸斷開；當(dāng)?shù)侗P轉(zhuǎn)位時活塞向右移動兩段軸連接，電機(jī)到刀盤的傳動鏈接通。圖 3.3a圖 3.3b圖3.3a軸從右到左

37、分別為1、2、3、4、5軸，1軸與聯(lián)軸器相連；2軸主要是為了滿足空間要求而做的一段軸肩，軸長為55mm；3軸段是齒輪1，軸長與齒寬相等為54mm；4軸為一段軸肩，軸長為6mm；5軸為一段外花鍵，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表4-3查得花鍵規(guī)格為，軸長為30mm。圖3.3b軸從右到左分別為1、2、3、4、5軸，1軸與內(nèi)花鍵相連規(guī)格為，軸長為30mm；2軸是齒輪4長為56mm；3軸段是一段軸肩為了滿足空間要求避免干涉，長為74mm；4軸段裝軸承，長為11mm；5軸裝有螺母用于軸向定位軸承。3.2.2軸2的設(shè)計計算（1）先求出軸2的傳遞功率p、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)距t（2）初步確定軸的最小直徑由公式 可初步估算設(shè)計

38、軸的最小直徑。 式中：為系數(shù)，軸的材料不同，則的值會不同； 為軸傳遞的功率，單位為； 為計算截面處軸的直徑，單位為mm； 為軸的轉(zhuǎn)速，單位為；選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計師手冊根據(jù)表2123，取，于是得取，軸的最小直徑。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）擬定軸上零件的裝配方案軸2的裝配方案經(jīng)過分析，現(xiàn)采用圖3.4所示的裝配方案。圖 3.42）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度軸2是一個齒輪軸，最右端齒輪為齒輪6齒寬為60mm；軸肩直徑為35mm,長為6mm；帶鍵槽軸的直徑為30mm,長為59mm，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表4-1所選的鍵為鍵（a型）；軸上裝有套筒和軸承，直徑為25mm,長

39、為17mm。3）軸承的選擇選用深溝球軸承，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊表6-1，選取深溝球球軸承6004,d=20mm,d=42mm,b=12mm。3.2.3軸3的設(shè)計計算（1）先求出軸3的傳遞功率p、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)距t（2）初步確定軸的最小直徑由公式 可初步估算設(shè)計軸的最小直徑。 式中：為系數(shù)，軸的材料不同，則的值會不同； 為軸傳遞的功率，單位為； 為計算截面處軸的直徑，單位為mm； 為軸的轉(zhuǎn)速，單位為；選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計師手冊根據(jù)表2123，取，于是得取軸的最小直徑為20mm。(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計擬訂軸上零件的裝配方案,圖3.5所示：圖 3.5為了滿足齒輪能在軸上滑移，在錐齒輪

40、軸開內(nèi)花鍵孔與外花鍵軸間隙配合，齒輪軸在液壓系統(tǒng)的控制下可以在花鍵軸上滑移，實(shí)現(xiàn)錐齒輪的脫開和嚙合。花鍵軸的花鍵規(guī)格為，花鍵軸最左端做出一段軸肩軸向定位錐齒輪，齒輪軸上開有槽與撥叉配合在液壓系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)齒輪軸的滑移，齒輪軸最右端接齒輪7右端用圓螺母固定齒輪7?；ㄦI軸最右端裝軸承，選用深溝球軸承，選取角接觸球軸承6004。3.3 刀盤的設(shè)計參考迪普馬中的一個伺服電機(jī)驅(qū)動，徑向刀盤動力刀塔資料設(shè)計刀盤。如圖3.6： 圖 3.6查看表3.1設(shè)計刀盤：表 3.1查閱相關(guān)資料，最終設(shè)計的刀盤如下圖3.7所示：圖 3.7 4液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算由于該刀塔鎖緊部分的松開和夾緊均由液壓系統(tǒng)接通才能使液壓缸活

41、塞的往反運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)動力刀座驅(qū)動電機(jī)停轉(zhuǎn)，刀盤將要進(jìn)行轉(zhuǎn)位時，液壓缸推動活塞沿軸向右運(yùn)動，使離合器脫開，刀盤轉(zhuǎn)位電機(jī)驅(qū)動刀盤進(jìn)行轉(zhuǎn)位；當(dāng)?shù)侗P轉(zhuǎn)位結(jié)束時，液壓缸又推動活塞桿沿軸向左運(yùn)動，使離合器連接刀盤被鎖緊，從而使刀塔在加工過程中不會因?yàn)槭艿角邢蛄Χl(fā)生轉(zhuǎn)動。刀具所受的切削力由齒盤通過設(shè)定的移動軌道卸荷給箱體，再由箱體卸載給機(jī)床，為使刀架在強(qiáng)力切削下能穩(wěn)妥可靠地工作，液壓缸必須有足夠的拉緊力拉住刀盤，使用于夾緊定位的離合器在車床切削過程中始終處于連接狀態(tài)。因而液壓泵及油泵電動機(jī)的配置對液壓系統(tǒng)的工作性能有重要的影響。4.1 液壓油泵的選擇選擇油泵的主要依據(jù)是壓力和流量，一般來說，齒輪泵價格低

42、，維修方便，但當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到較大值時，輸油壓力脈動大，噪聲大。不宜作數(shù)控機(jī)床的油源；葉片泵的輸油壓力脈動小，噪聲小。因而被廣泛用于數(shù)控機(jī)床的主要油源。所以本液壓系統(tǒng)的液壓泵選用葉片泵。4.2 液壓缸的設(shè)計4.2.1 選擇液壓缸類型在刀塔的液壓進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計中，液壓缸是執(zhí)行元件，活塞桿推動主軸作往復(fù)直線運(yùn)動，因此采用雙作用單活塞桿液壓缸，由于輕型拉桿式液壓缸，可根據(jù)工作壓力的不同選擇不同壁厚的鋼管，其內(nèi)徑加工精度高，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝形式多樣低速性能好，具有穩(wěn)定的緩沖性能等特點(diǎn)。壓力范圍3.5mp21mp，廣泛運(yùn)用于機(jī)床、輕工、紡織、塑料加工等機(jī)械設(shè)備上，所以初選為輕型拉桿式液壓缸。根據(jù)結(jié)構(gòu)的

43、要求，液壓缸安裝于箱體內(nèi)壁上，因而采用中間法蘭安裝的形式。 4.2.2液壓缸主要尺寸的計算初選執(zhí)行元件的工作壓力，工作壓力是確定執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)。它的大小影響執(zhí)行元件的尺寸和成本，乃至整個系統(tǒng)的性能，工作壓力選得高執(zhí)行元件和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊，但對元件的強(qiáng)度，剛度及密封要求高，且要采用較高壓力的液壓泵。反之，如果工作壓力選得低，就會增大執(zhí)行元件及整個系統(tǒng)的尺寸，使結(jié)構(gòu)變得龐大，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)墓ぷ鲏毫?，?zhí)行元件工作壓力可以根據(jù)總負(fù)載值選取。見表4.1:表4.1按負(fù)載選擇執(zhí)行元件的工作壓力負(fù)載 (kn)50工作壓力(mpa)0.81.21.52.53.04.04.05.05.0

44、由計算知，刀具的最大切削力 = 2550n，活塞桿要推動軸運(yùn)動，考慮傳動與摩擦因素。確定液壓缸的最大推力 = 2.55kn,由此來計算液壓缸的有效工作面積。單桿活塞式液壓缸的推力:式中:a 液壓缸有效面積()液壓缸最大推力(n)液壓缸工作壓力,取p = 1.2mpa液壓缸總效率, = 0.95將相關(guān)數(shù)據(jù)代入,經(jīng)計算得到:a= 0.00404； 設(shè)液壓缸活塞往復(fù)速度比值為，即=。由于活塞往復(fù)運(yùn)動的速度相等，所以=1。由相關(guān)資料可知，當(dāng)時，一般取d/d=。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入，得到液壓缸直徑:d = 33.304mm，d=13.322mm;查標(biāo)準(zhǔn)取d=40mm, d=18mm。 液壓缸最低速度驗(yàn)算：對有

45、低速運(yùn)動要求的系統(tǒng)，尚需對液壓缸有效工作面積進(jìn)行驗(yàn)算，根據(jù)工藝要求,當(dāng)鉆孔直徑 = 8mm 時,選擇最小進(jìn)給量f = 0. 1mm/ r。a 式中: 調(diào)速閥的最小穩(wěn)定流量, = 0. 05l/ min 液壓缸的最低速度, 查表 =8mm/ min得到a = 0. 006 ,滿足低速要求。4.3 擬定液壓系統(tǒng)圖綜合以上分析和所擬定的方案，將各種回路合理地組合成為該車床液壓系統(tǒng)原理圖，如下圖4.1所示。圖 4.15箱體的設(shè)計與計算箱體起著支撐和固定軸系零件，保證軸系運(yùn)轉(zhuǎn)精度、良好潤滑及可靠密封等重要作用。5.1 確定箱體內(nèi)傳動件輪廓及其相對位置畫出箱體內(nèi)傳動件的中心線、齒輪圓、節(jié)圓、輪緣及輪轂寬等

46、輪廓線。各齒輪的參數(shù)在前面的齒輪計算時已經(jīng)算出，各個軸段的軸徑軸長已經(jīng)在前面軸的設(shè)計計算時已經(jīng)確定。為了避免各零件之間發(fā)生干涉或零件之間應(yīng)有的位置不能得到保證，必須進(jìn)行計算。各軸在箱體內(nèi)的空間布置應(yīng)根據(jù)齒輪之間的嚙合來進(jìn)行計算，如圖5.1所示：圖 5.1三角形的三個頂點(diǎn)分別表示三根軸的軸線，齒輪1、4在軸1上，齒輪5、6在軸2上，齒輪3、7在軸3上，根據(jù)這些齒輪之間的嚙合關(guān)系可以用余弦公式求出各軸之間的相對坐標(biāo)。在前面已經(jīng)得出齒輪1、3的中心距為135mm，齒輪1、3的中心距為135mm，齒輪4、5的中心距為70mm，齒輪6、7的中心距為105mm，即得出了三角形的三邊長度，根據(jù)余弦公式可以得

47、出圖5.1中所示的數(shù)據(jù)53.77mm、44.81mm、90.19mm。于是各軸之間的相對位置已經(jīng)確定。5.2 箱體內(nèi)壁位置的確定箱體內(nèi)壁與齒輪端面及齒輪頂圓之間應(yīng)留有一定的間距，電機(jī)出來連接軸1，電機(jī)尺寸大于軸1上齒輪的尺寸，所以軸1離箱體的距離必須大于電機(jī)離電機(jī)箱體的距離，否則電機(jī)無法裝在箱體上。軸1離箱體上面的距離為75mm，后面的距離為118mm。齒輪7為傳動齒輪中尺寸最大的一個，為了避免它與箱體底面干涉，軸3離箱體底面的距離為115mm，前面的距離為87mm,同時將1、3軸布置在同一水平面上，齒輪1、3之間裝有惰輪分度圓直徑54mm，則箱體內(nèi)壁寬為340mm，高為190mm。由于我所設(shè)

48、計的箱體為左右合箱體，右邊箱體要裝在左邊箱體上，同時由于左邊箱體上裝有液壓缸左邊箱體的尺寸大于右邊，右邊箱體的寬為380mm,高為230mm。箱體的長度根據(jù)前面軸的設(shè)計計算可以確定箱體的長度，箱體左右總長為380mm。5.3 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定箱體的制造工藝對箱體的質(zhì)量和成本，以及加工、裝配、使用和維修都有直接的影響。圖 5.2箱體的壁厚應(yīng)力求均勻，一般采用鑄鐵箱體，箱體的壁厚大于8mm,取箱體的壁厚為10mm，在上述箱體內(nèi)壁長寬高分別加20mm就是箱體的尺寸，如圖5.2、圖5.3所示。箱體上鏜有軸承孔，孔徑與軸承外圈相配合，如在圖5.3中帶有螺紋孔的凸臺，孔內(nèi)裝有軸承，端部用軸承端蓋固定

49、，軸承內(nèi)圈為20mm，外圈為42mm，由此可以計算軸承端蓋的尺寸，螺釘?shù)闹睆綖?mm， 螺釘數(shù)為4。箱體應(yīng)盡量減少外凸形體，箱體的凸緣、軸承座凸臺伸到箱體內(nèi)，并設(shè)置內(nèi)肋代替外肋，這種構(gòu)型不僅提高了剛性，而且有的還克服了造型形象支離破碎，使外形更加整齊、協(xié)調(diào)和美觀。圖 5.3總 結(jié)通過三個多月的畢業(yè)設(shè)計讓我學(xué)到了很多，它和以往的課程設(shè)計不同，是對我們大學(xué)所學(xué)知識的匯總。通過此次畢業(yè)設(shè)計得到最大提高的應(yīng)該是我的計算機(jī)制圖水平，以前cad、proe都會但是都僅是知道而已不能說是會，在設(shè)計期間也出現(xiàn)過很多錯誤，畫了刪，刪了又畫，那時候真的很煩，有時候做了一整天卻做了個負(fù)功，錯了就得返工，不錯又怎么會對

50、呢。在畢業(yè)設(shè)計期間，我們同學(xué)基本都在圖書館四樓，大家互相幫助，畢業(yè)設(shè)計增進(jìn)了大家的友誼。通過這次的畢業(yè)設(shè)計讓我變的不那么浮躁，開始的時候做了幾天的計算快要出結(jié)果的時候卻發(fā)現(xiàn)是錯的，當(dāng)時真的都做不下去了。但是我還是堅持了下來，別人能做到的我也可以。我的三維裝配圖連我自己也不知道到底裝配了多少次，有次，圖都裝好了，因?yàn)殡娔X里的圖太多機(jī)子運(yùn)行太慢，我就刪了一些沒有用的零件圖，沒有想到卻刪了裝配圖中的有用零件結(jié)果裝配模型無法生成，我又要重裝。就這樣反復(fù)的失敗，讓我變的有耐心了。當(dāng)我的三維生成二維的時候有出問題了，生成的二維圖亂七八糟的，不到一個星期就要答辯我的圖成這樣的，只有晚上加班了重畫二維了，我別

51、想有好覺睡了，但是當(dāng)我把圖改好后，我的同學(xué)都很吃驚，他們見過生成的二維圖，當(dāng)時我很開心自己的付出終于有了結(jié)果。 目前，國內(nèi)對數(shù)控車床刀塔的設(shè)計和生產(chǎn)都是依賴于先進(jìn)國家的，而且產(chǎn)品的性能方面跟國外還有一定的差距，期待開發(fā)設(shè)計一種性能最優(yōu)，最有實(shí)用價值的刀塔，適應(yīng)市場，替代進(jìn)口產(chǎn)品低價位的數(shù)控車床用刀塔，占領(lǐng)國內(nèi)市場，并達(dá)到國際領(lǐng)先水平，為國產(chǎn)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。車削加工中心是目前國際上比較前端的一種數(shù)控機(jī)床，可以進(jìn)行多工序加工，如車削、鉆削、銑削等。有關(guān)人士指出，數(shù)控機(jī)床附件及其配套功能附件是我國機(jī)床工具制造業(yè)“十五”計劃重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品。雖然我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品附件的研制由無到有，取得了顯著成績，但與國外先進(jìn)水平相比還是有一定差距的。為確保國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的大發(fā)展，就必須把數(shù)控機(jī)床附件盡快搞上去。為此他們建議國家有關(guān)部門，盡快制定有關(guān)鼓勵、扶持國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床附件發(fā)展的相關(guān)政策，加大數(shù)控機(jī)床附件行業(yè)科研和技術(shù)改進(jìn)投入，使國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床附件行業(yè)有一個大發(fā)展。而且刀塔是數(shù)控機(jī)床附件中尤為重要的一個部件，把這一技術(shù)提高是我們義不容辭的事情。致 謝 本次課題是針對12刀位星型伺服刀塔的設(shè)計，刀塔是數(shù)控機(jī)床的主要部件之一。刀塔的精度，剛度以及可靠性都直接影響機(jī)床的使用性能，在機(jī)床的致命性分析中刀塔的致命度是最高的，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令后刀盤不轉(zhuǎn)位、刀盤轉(zhuǎn)位錯誤、刀盤錯位