機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中型加工中心刀具庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、徐州工程學(xué)院07屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書xx 工 程 學(xué) 院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)姓 名：xx 學(xué) 號： 2xx 系 部： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 設(shè)計(jì)題目： 中型加工中心刀具庫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 題： 中型加工中心刀具庫系統(tǒng)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： xx 職 稱： 講 師 2007年5月 徐州徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院 機(jī)電工程系 專業(yè)年級 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期：2006年12月26日畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 2006年12月26日 至 2007年5月17日畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：中型加工中心刀具庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：中型加工中心刀具庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：最大刀具直徑為2

2、50，刀間距130，刀具平均質(zhì)量5，刀具庫的容量30把刀具。1.刀具庫總裝配圖 1張2.刀具庫箱體零件圖 1張3.零件的加工工藝卡片 1張4.夾具圖 1張5.電氣接線圖及plc程序圖 1張6.說明書（20000以上）及外文翻譯 1份工藝要求：1.工序集中2.提高生產(chǎn)率3.降低工人的勞動強(qiáng)度4.降低成本系主任簽字： 指導(dǎo)教師簽字：徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評語（基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 指導(dǎo)教師簽字：年 月 日徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)

3、計(jì)評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；工作量的大?。蝗〉玫闹饕晒皠?chuàng)新點(diǎn)；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評閱教師評閱書評閱教師評語（選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；工作量的大??；取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；寫作的規(guī)范程度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）：成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確基本正確有一般性

4、錯誤有原則性錯誤沒有回答答辯委員會評語及建議成績：答辯委員會主任簽字： 年 月 日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展世界先進(jìn)制造技術(shù)的興起和不斷成熟，而對作為現(xiàn)代制造業(yè)非常重要的加工中心提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，對加工中心的各種組成部分提出了更高的性能指標(biāo)。由于加工中心備有刀具庫，大大增加了刀具的儲存容量。有利于提高主軸的剛度，獨(dú)立的刀庫，大大增加了刀具的儲存數(shù)量，有利于擴(kuò)大機(jī)床的功能，并能較好的隔離各種影響加工精度的干擾因素本設(shè)計(jì)采用plc對刀具庫系統(tǒng)的自動控制，自動換刀裝置在隨機(jī)換刀時只識別刀具不識別刀套，因此可

5、以把刀具編號，并且按順序?qū)⒌毒卟迦氲稁熘袑?yīng)號和刀套上。由數(shù)控系統(tǒng)的plc設(shè)定刀號，使刀具號和刀庫中的刀套地址對應(yīng)的記在plc上，一經(jīng)設(shè)定，機(jī)床在以后的使用中，不論刀具在哪個刀套上plc始終記憶著它的蹤跡。簡化了控制系統(tǒng)的硬件和界限，減小了控制器的體積，提高了控制系統(tǒng)的靈活性，同時，plc有較完善的自診斷和自保護(hù)能力，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)的可靠性。應(yīng)用表明，plc的簡潔、快捷在自動換刀裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：刀庫；存儲；功能；自動控制abstractalong with the technicial develop of science, the forerunner i

6、n the world makes the technical rise and continuously nature, but processed the center to put forward the technical application, such as, highter requst, and superhigh speed cutting,super precision finishingect. toward being the moder manufactureing industry count for muchly, put forward the higher

7、function index sign towards processing the each composition division of the center. because processing the cencer to have the database of tool angel fully, increasing the storage quantity of the tool angel consumedly. be advantageous to the stiffness that raises the main shaft; independent cut datab

8、ase, increased the storage quantity of the tool angel consumely, be advantageous to the function that extends the engine bed, and can insulate varcious interference factor that effects to process the accuracy on good termsly.this design adopts the plc to the angel database system automatic control,

9、changing the cut the apparatus automatically while changing the cut random of tool angel, and insert the angel into the cut database in order to should number controls and the cut set up. from the plc enactment cut number that the number controls the system, make number of tool angel and the cut set

10、 address within the database to deserve to record on the plc, set the engine bed as soon as in latterly use, in spite of which cut tool angel is set up the trace that the plc remember it always.simplified the hardward andwirings of the electricity control system. at the same time, the plc is more pe

11、rfect form examine a patient and form protection ability, can intensify the antienunciation, plc of simple and direct and fast got the extensive usage in automatically chang the cut equip.keyword: cut database; saving; function; automatic control目 錄前言（1） 1、估算刀具的重量（3）2、電動機(jī)的選擇（5）3、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動與動力參數(shù)（7） 3.

12、1各軸的轉(zhuǎn)速（7） 3.2各軸的輸入功率（7） 3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（7）4、減速器齒輪的設(shè)計(jì)（8） 4.1選擇齒輪材料及精度等級（8） 4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（8） 4.3齒輪傳動的主要尺寸設(shè)計(jì)（10） 4.4按接觸疲勞強(qiáng)度校核（11） 4.5驗(yàn)算齒輪的圓周速率（12）5、軸的設(shè)計(jì)（13） 5.1軸的設(shè)計(jì)（13） 5.2軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算（14） 5.3軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算（17） 5.4軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算（21）6、鍵的選用與計(jì)算（24）7、軸承的選用與計(jì)算（25）8、鏈輪的設(shè)計(jì)（28）9、槽輪的設(shè)計(jì)（29）10、箱體零件的分析與箱體加工切削用量的計(jì)算（30） 10.1零件的工藝分析（30） 10

13、.2選擇毛坯（30） 10.3定位基準(zhǔn)的選擇（30） 10.4箱體加工工藝路線的制定（30） 10.5箱體加工工藝的計(jì)算（32）11、夾具的設(shè)計(jì)（50）12、電氣及plc的設(shè)計(jì)（54）13、翻譯部分 英文原文 中文譯文總結(jié) 謝詞（50）參考文獻(xiàn)（51）68前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了全部課程之后的一次全面的綜合性的練習(xí)，是我們在校期間最后一次作業(yè)和考試，是檢查我們能否運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)課理論和專業(yè)課知識的最有效的形式，是對我們進(jìn)行的最好的一次訓(xùn)練。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界先進(jìn)制造技術(shù)的興起和成熟，而對作為現(xiàn)代制造業(yè)非常重要的加工中心提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，對加工中心的組成

14、部分提出了更高的性能指標(biāo)。加工中心是備有刀庫，并能自動更換刀具，對工件多工序的數(shù)字控制機(jī)床，其主要特點(diǎn)是具有自動換刀的刀具庫，工件經(jīng)一次裝夾后，通過更換各種刀具，在同一臺機(jī)床，對工件各加工面連續(xù)進(jìn)行銑（車）、鏜、鉆、攻螺紋等各種工序。由于加工中心備有刀具庫，大大增加了刀具的存儲數(shù)量。有利于提高主軸的剛度；獨(dú)立的刀庫，大大增加了刀具的存儲熟量，有利于擴(kuò)大機(jī)床的功能，并能較好的隔離各種影響加工精度的干擾因素。加工中心利用刀庫實(shí)現(xiàn)換刀，按換刀過程有無機(jī)械手參與，分成機(jī)械手換刀和無機(jī)械手換刀兩種情況。在機(jī)械手換刀的過程中，使用一個機(jī)械手將加工完畢的刀具從主軸拔出，與此同時，另一個機(jī)械手將在刀具庫中待命

15、的刀具從刀庫拔出，然后兩者交換位置，完成換刀過程。無機(jī)械手換刀時，刀具庫存放方向與主軸平行，刀具放在主軸可達(dá)到的位置。換刀時，主軸箱移到刀庫換刀位置的上方，利用主軸z方向?qū)⒓庸ね戤叺毒卟迦氲稁熘幸蟮目瘴惶帲缓蟮稁齑鼡Q刀具轉(zhuǎn)到待命位置，z方向運(yùn)動將待命的刀具從刀庫中取出，并將刀具插入主軸。有機(jī)械手的系統(tǒng)在刀庫配置，與主軸的相對位置及刀具的數(shù)量都比較靈活，換刀的時間短。無機(jī)械手方式結(jié)果簡單，只是換刀時間更長。加工中心有多種形式，常見的有盤式、鏈?zhǔn)絻煞N刀庫。盤式結(jié)構(gòu)中，刀具可以沿著主軸的軸向、徑向、斜向按放，刀具軸向的按裝的結(jié)構(gòu)最為緊密，但為了換到時與主軸同向，有的刀具庫中刀具需要在換刀位作9

16、0度翻轉(zhuǎn)。在刀庫容量較大時，為在存放方便的同時保持結(jié)構(gòu)緊湊，可采用彈倉式結(jié)構(gòu)，目前大量的刀庫安裝在機(jī)車立柱的頂面或側(cè)面，在刀庫較大時，也有安裝在專門的地基上，以隔離刀庫轉(zhuǎn)動造成的震動。鏈?zhǔn)降稁齑娣诺毒呷萘勘缺P式大，設(shè)計(jì)題目刀具較多，為32把刀，所以特選用鏈?zhǔn)降稁煸O(shè)計(jì)。鏈?zhǔn)降稁旖Y(jié)構(gòu)比較靈活，可以采用加長鏈帶方式加大刀庫容量，也可以采用鏈帶折疊回繞的方式提高空間利用率，在需要刀具容量較大時，還利用采用多鏈帶結(jié)構(gòu)。對加工中心刀庫管理、運(yùn)行，這些功能是plc來完成的，通過接口與主控裝置進(jìn)行信息交換，以達(dá)到協(xié)調(diào)一致。提高可編程控制器的運(yùn)行速度，來滿足數(shù)控機(jī)床高速加工的要求，新型的plc具有專用的cpu，

17、基本指令執(zhí)行的時間可達(dá)到0.2us/步，編程步數(shù)達(dá)到16000步以上，利用plc的高速處理功能，使cncplc之間有機(jī)的結(jié)合起來，滿足數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中的各種時控要求。由于plc使用方便，操作靈活，價格低廉，在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛的工作實(shí)踐性的訓(xùn)練。1、估算刀具庫的重量1.1設(shè)定鏈片的尺寸結(jié)構(gòu)如圖所示：1. 2設(shè)定鏈節(jié)的尺寸如圖所示： 1.3整個鏈片的體積為：1. 4鏈片的重量為：（材料為45鋼）由參考文獻(xiàn)2表1-1得 該材料的密度為即1. 5鏈節(jié)的體積1. 6鏈節(jié)的重量1.7 30把刀具鏈片鏈節(jié)的總重量為1.8 30把刀具的總重量為 （式中1.2為安全系數(shù)）1. 9整個刀庫的總重量 （式

18、中8.4為一些標(biāo)準(zhǔn)件及其它零件）2、電動機(jī)的選擇 由參考文獻(xiàn)3得 撥銷的轉(zhuǎn)速 設(shè)槽輪的停留時間為4.5s r/min 則槽輪的轉(zhuǎn)速 r/min 槽輪的角速度 rad/s 鏈輪的角速度 m/s 電動機(jī)的輸出功率 為電動機(jī)所驅(qū)動的載荷,v=0.57m/s為鏈條的速度，,軸套傳動效率取0.99，鏈傳動效率取0.93，齒輪傳動效率取0.98，滾動軸承效率取0.98，則，則kw 取電動機(jī)的功率為1.5kw 由參考文獻(xiàn)3附表f1-7選用y90l-4型電動機(jī)，其額定功率為1.5kw，同步轉(zhuǎn)速為 r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min總傳動比 因?yàn)辇X輪的總傳動比，所以該減速機(jī)構(gòu)應(yīng)采用三級傳動，在該減速器中把總傳動比平均

19、分配及各級傳動比均為3.5。 3、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動與動力參數(shù)3.1各軸的轉(zhuǎn)速r/min r/min r/min r/min3.2各軸的輸入功率（整個減速器的效率=0.96）kw kwkw kw3.3個軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩： n.m n.m n.m n.m n.m4、減速器齒輪的設(shè)計(jì)（根據(jù)參考文獻(xiàn)1）4.1選擇齒輪材料及精度等級 在這個減速器齒輪傳動中，所有主動輪（小齒輪）的材料都選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250hbs，所有大齒輪都選用45鋼正火，硬度為170210hbs。因?yàn)槭羌庸ぶ行牡毒邘鞙p速器，由表10.21選用7級精度，要求齒面粗糙度為1.63.2m.4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)

20、計(jì)因齒輪均為剛質(zhì)齒輪，可以運(yùn)用式10.22求出大小齒輪的分度圓直徑，確定有關(guān)參數(shù)及系數(shù)。4.2.1轉(zhuǎn)矩t由前面計(jì)算可知：=1.38nm =4.6nm =15.8nm =52.2nm4.2.2載荷系數(shù)k查表10.11取k=1.04.2.3齒數(shù)z和齒寬系數(shù) 小齒輪的齒寬系數(shù)取為=18，則大齒輪的齒數(shù)為=63.由表10.20選用=1.04.2.4許用接觸應(yīng)力由圖10.24查得： mpa mpa由表10.10查得安全系數(shù)： 由圖10.27得接觸疲勞壽命系數(shù)為： 由式10.13可得： mpa mpampa mpa mpa mpa由于齒輪材料都選用鋼，由公式10.22得：即 由表10.3選用標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)為：

21、4.3齒輪傳動的主要計(jì)算 經(jīng)圓整后為 經(jīng)圓整后為 4.4接觸疲勞強(qiáng)度的校核 由公式10.24得，則校核合格確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：4.4.1齒形系數(shù)：由表10.13得 4.4.2應(yīng)力修正系數(shù)：由表10.14得 4.4.3許用彎曲應(yīng)力：由表10.25得 mpa mpa由表10.10得： 由圖10.26得由公式10.14得齒根彎曲疲勞許用應(yīng)力公式為： 則 mpa mpa mpa mpa mpa mpa mpa mpa 故 即齒根彎曲強(qiáng)度校核合格4.5驗(yàn)算齒輪的圓周速率 m/s m/s m/s由表10.22可得， m/s，選7級精度是合適的.由上可知所選用的參數(shù)又是合格的。5、軸的設(shè)計(jì)（根據(jù)參考文獻(xiàn)1）

22、5.1軸的設(shè)計(jì)5.1.1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由以上條件知減速器傳遞的功率屬小功率，對材料無特殊要求，故選用45號鋼并調(diào)質(zhì)處理。由表13.4查得強(qiáng)度極限mpa，再由表13.2得許用彎曲應(yīng)力=60mpa。5.1.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑根據(jù)表13.1得c=118107. 又由式（13.2）得軸的最小直徑考慮到軸的最小直徑處要按裝制動器，會有鍵槽的存在，故將估算直徑加大3%5%，取，由參考文獻(xiàn)表3.13-4取標(biāo)準(zhǔn)直徑。5.1.3設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖 5.1.3.1確定軸上零件的位置和固定方式 要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定周上零件的裝拆順序和固定方式。參考圖，由于齒輪的軸徑較小所以要采

23、用齒輪軸的形式。軸上制動器從軸的左端裝入，軸的左端尺寸為最小直徑，制動器的軸采用平鍵作軸向固定，采用軸套與右軸肩作周向固定。5.1.3.2定各軸段的直徑 如圖所示，軸段（1）的最小直徑，軸段上要安裝軸承，軸段（2）必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故取軸段（2）的直徑。由參考文獻(xiàn)2表61選用6002型深溝球滾子軸承，軸承與軸向采用過盈配合固定，軸向采用彈性擋圈固定。5.1.3.3各段軸的長度 齒輪輪轂寬度為24，為了保證齒輪能夠順利的加工所以要在齒輪的左端開個退刀槽長度為5，為了保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)有一定的距離，取該距離為10，為了保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為

24、8），并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為5，制動器的總長l=100（制動器安裝在軸（1）與（2）上）軸（1）的長度為75，軸（2）的長度取為62。5.1.4由于該軸所受的彎矩較小故不需要進(jìn)行彎曲合成強(qiáng)度校核軸徑5.2軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.2.1選擇軸的材料確定許用應(yīng)力由已知條件知減速器傳遞的功率屬于小功率，對材料無特殊要求，故選用45號鋼并調(diào)質(zhì)處理。由表13.4查得強(qiáng)度極限 mpa，在由表13.2地許用彎曲應(yīng)力=60mpa 。5.2.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑根據(jù)表13.1得c=118117。又由式（13.2）得軸的最小直徑考慮到軸上會有鍵槽存在，故將估算直徑加大3%5%，取。由參考文獻(xiàn)

25、3表3.134取標(biāo)準(zhǔn)直徑。5.2.3設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖（a）5.2.3.1確定軸上零件的位置和固定方式 要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式。參考圖，齒輪從軸的右端裝入，齒輪的左右端均用軸套固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪的周向固定采用平鍵聯(lián)接。軸承對稱安裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定。5.2.3.2各軸段的直徑 如圖所示，左軸段安裝軸承，軸段必須滿足軸承的內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故取軸的直徑為15。由參考文獻(xiàn)2表61選用6202型深溝球滾子軸承，軸承與軸周向采用過盈配合固定，軸向采用彈性擋圈固定。5.2.3.3確定各軸段的長度齒輪的輪轂寬度為24，為了保證齒輪

26、的端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面間與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定的距離，該間距為10，為了軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為8），并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為5，齒輪左右軸套的長度均為12，左軸承的左段伸出14，所以左軸段的長度取80，軸承支點(diǎn)距離l=56，鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510，鍵槽的寬度按軸段直徑查手冊得到，詳見13.6節(jié)。該軸段最右端是齒輪軸，其齒寬為25。5.2.4按彎曲合成強(qiáng)度校核軸徑5.2.4.1畫出軸的受力圖，如圖（b）所示：圓周力為：n n徑向力為：n n5.2.4.2作水平面內(nèi)的彎矩圖（c）支點(diǎn)的反應(yīng)力為： n n截面的彎矩為：n·截面的彎

27、矩為：n·5.2.4.3作垂直面內(nèi)的彎矩圖（e）支點(diǎn)反力為： n n 截面左側(cè)彎矩為：n· 截面右側(cè)彎矩為：n· 截面處的彎矩為：n·5.2.4.4合成彎矩 截面：n· n·截面:n·5.2.4.5轉(zhuǎn)矩 n·5.2.4.6求當(dāng)量彎矩 取修正系數(shù)為0.6 截面： n·截面: n·5.2.4.7確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度截面： mpa截面: mpa查表13.2得 mpa，滿足的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕度。5.2.5修改軸的結(jié)構(gòu)因?yàn)樗O(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度裕度不大，此軸不必在做修改。5.3軸的設(shè)計(jì)與

28、計(jì)算5.3.1選擇軸的材料確定許用應(yīng)力由已知條件知減速器的傳遞的功率屬與小功率，對材料無特殊要求，故選用45號鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由表13.4查得強(qiáng)度極限 mpa，再由表13.2得許用彎曲應(yīng)力 mpa。5.3.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑根據(jù)表13.1得c=118117。又由式（13.2）得軸的最小直徑考慮到軸的最小直徑處會有鍵槽的存在，故將估算直徑加大3%5%，取為。由參考文獻(xiàn)3表3.134取標(biāo)準(zhǔn)直徑。5.3.3設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪構(gòu)結(jié)構(gòu)草圖（a）5.3.3.1確定軸上零件的位置和固定方式要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式。參考圖，齒輪從軸的左端裝入，齒輪的左端用軸套與墊片定位，

29、左端用彈性擋圈固定，這樣齒輪在軸上的位置被完全確定，齒輪的周向固定采用平鍵聯(lián)接。軸段的最右是齒輪軸。軸兩端最小直徑（軸）處安裝軸承，其軸向均用軸套固定，周向采用過盈配合固定。5.3.3.2確定各段軸的直徑如土所示，軸段上應(yīng)安裝軸承，軸段上必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故取軸段的直徑的直徑為10；用相同的方法確定軸段的直徑為17；由參考文獻(xiàn)2表61可查得軸段上安裝軸承為6000型深溝球滾子軸承。5.3.3.3確定各軸段的長度左端齒輪輪轂的寬度為30，為了保證齒輪的端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面間與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定的距離，該間距為10，為了軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為9），并考慮軸承的潤滑，

30、取軸承端面幾距箱體內(nèi)壁的距離為5，取軸段長度為62，軸段長度為20。軸承支點(diǎn)距離為l=141；軸段的鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510，鍵槽的寬度按軸段直徑查手冊得到，詳見13.6節(jié)。5.3.4按彎曲合成強(qiáng)度校核軸徑5.3.4.1畫出軸的受力圖，如圖（b）所示：圓周力為：n n徑向力為：n n5.3.4.2作水平面的彎矩圖（c）由平衡條件可得ab軸的平衡方程式為： 上式得 水平面內(nèi)支點(diǎn)的反力為：n n截面的彎矩為：n.截面的彎矩為：n.截面的彎矩為：n.5.3.4.3作垂直面內(nèi)的彎矩圖（d），支點(diǎn)反力為：n n 截面左側(cè)彎矩為：n. 截面右側(cè)彎矩為：n. 截面處的彎矩為：n. 截面的彎矩為：

31、n.5.3.4.4合成彎矩截面：n. n.截面：n.截面：n.5.3.4.5轉(zhuǎn)矩 n.5.3.4.6求當(dāng)量彎矩 取修正系數(shù)為0.8 截面： n. 截面：n. 截面：n.5.3.4.7確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度截面： mpa截面： mpa截面： mpa查表13.2得mpa，滿足的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕量。5.3.5修改軸的結(jié)構(gòu)因?yàn)樗O(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度裕度不大，此軸不必在做修改。5.4軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.4.1選擇軸的材料確定許用應(yīng)力由已知條件知減速器傳遞的功率屬于小功率，對材料無特殊要求，故選用45號鋼并調(diào)質(zhì)處理。由表13.4查得強(qiáng)度極限 mpa，在由表13.2地許用彎曲應(yīng)力=60mpa

32、。5.4.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑根據(jù)表13.1得c=108107。又由式（13.2）得軸的最小直徑考慮到軸的最小直徑處會有鍵槽存在，故將估算直徑擴(kuò)大3%5%，取為。由參考文獻(xiàn)3表3.134去標(biāo)準(zhǔn)直徑。5.4.3設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪構(gòu)結(jié)構(gòu)草圖（a）5.4.3.1確定軸上零件的位置和固定方式要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式。參考圖，軸段（1）上的齒輪從軸的左端裝入，齒輪的左端均用軸套定位，右端采用軸肩固定，這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪的周向固定采用平鍵聯(lián)接。軸承對稱安裝與齒輪兩側(cè)（齒輪右端軸承安裝與軸段（2）上），其軸向用軸套、彈性擋圈及軸承端蓋固定。軸段（3）

33、上的主動曲柄從軸的右端裝入，其周向固定采用平鍵聯(lián)接，軸向采用擋環(huán)固定，這樣曲柄在軸上的軸向位置被完全確定。5.4.3.2確定各軸段直徑如圖所示，軸段（1）上安裝軸承，軸段（1）必須滿足軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故取軸段（1）的直徑為20；用相同的方法確定軸段（2）的直徑為25。由參考文獻(xiàn)2表61可查出軸段（1）上安裝的軸承為6004型深溝球滾子軸承，軸段（2）上安裝的軸承為6005型深溝球滾子軸承。5.4.3.3確定各軸段的長度左端齒輪輪轂的寬度為45，為了保證齒輪的端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面間與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定的距離，該間距為10，為了軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為9），并考慮軸承的潤滑，

34、取軸承端面幾距箱體內(nèi)壁的距離為5，所以軸段長度為65，取軸段長度為25，。軸承支點(diǎn)距離為l=70；在軸段、上分別加工出鍵槽，使鍵槽處于軸的同一圓柱母線上，鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510，鍵槽的寬度按軸段直徑查手冊得到，詳見13.6節(jié)。5.4.4按彎曲合成強(qiáng)度校核軸徑5.4.4.1畫出軸的受力圖（b），如圖所示：圓周力為：n徑向力為： n5.4.4.2作水平面內(nèi)的彎矩圖（c）支點(diǎn)反力為：n截面的彎矩為：n.截面的彎矩為：n.5.4.4.3作垂直面內(nèi)的彎矩圖（d）支點(diǎn)反力為： n n 截面左側(cè)彎矩為： n.截面右側(cè)彎矩為： n.截面處的彎矩為： n.5.4.4.4合成彎矩 截面： n. n.

35、截面： n.5.4.4.5轉(zhuǎn)矩 n.5.4.4.6求當(dāng)量彎矩 取修正系數(shù)為0.8-截面： n.截面： n.5.4.4.7確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度截面： mpa截面： mpa查表13.2得mpa，滿足的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕量。5.4.5修改軸的結(jié)構(gòu)因?yàn)樗O(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度裕度不大，此軸不必在做修改。6、鍵的選用與計(jì)算（由參考文獻(xiàn)3） 因?yàn)殒I是靜聯(lián)接，所以選用普通的平鍵（圓頭）6.1軸上鍵的選擇 由表3.25得鍵的寬度,高，長6.2驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度 由表3.22得鍵的強(qiáng)度公式為：mpa 由表3.23得mpa 即鍵的強(qiáng)度足夠。6.3軸上鍵的選擇 由表3.25得鍵的寬度 高 長6.4驗(yàn)算鍵的強(qiáng)

36、度 由表3.22得鍵的強(qiáng)度公式為：mpa 由表3.23得mpa 即鍵的強(qiáng)度足夠。6.5軸（左、右）端上鍵的選擇由表3.25得鍵的寬度 高 長6.6驗(yàn)算鍵的強(qiáng)度 由表3.23得鍵的強(qiáng)度公式為： 由表3.23得 即鍵的強(qiáng)度足夠。7、軸承的選用與計(jì)算7.1軸與軸上軸承的選用 表61由軸的直徑在選用6002型深溝球滾子軸承7.1.2軸上軸承進(jìn)行計(jì)算 已知軸的直徑，轉(zhuǎn)速r/min,軸承所受的徑向載荷為n，工作溫度正常，要求軸承的預(yù)期壽命為.7.1.2.1求當(dāng)量動載荷p因?yàn)樵撦S承只承受徑向載荷，由參考文獻(xiàn)1表14.12得載荷系數(shù)由公式14.2得n7.1.2.2計(jì)算徑向動載荷值由式14.6得（式中的為壽命指

37、數(shù)，對于球軸承=3，是溫度系數(shù)）。由表14.14得=1.0則 kw 由表61可知6002型深溝球滾子軸承的基本額定動載荷kw，基本額定靜載荷n7.1.2.3驗(yàn)算軸承壽命 由公式14.5得 即 軸承的壽命大于軸承的預(yù)期使用壽命。7.1.2.4靜強(qiáng)度計(jì)算 由公式14.7 由表14.18得滾動軸承的安全系數(shù) 由公式14.11可得所以所用的軸承是合格的。7.2軸上軸承的選用與計(jì)算7.2.1軸承的選用 由表61由軸的直徑暫選用6002深溝球滾子軸承7.2.2軸承的進(jìn)行計(jì)算 已知軸的直徑，轉(zhuǎn)速/min,軸承所受的徑向載荷為n，工作溫度正常，要求軸承的預(yù)期壽命為.7.2.2.1求當(dāng)量動載荷p 因?yàn)樵撦S承只承

38、受徑向載荷，由參考文獻(xiàn)1表14.12得載荷系數(shù)由公式14.2得n7.2.2.2計(jì)算徑向額定動載荷值 由式14.6得（式中的為壽命指數(shù)，對于球軸承=3，是溫度系數(shù)）。由表14.14得=1.0則 kw 由表61可知6002型深溝球滾子軸承的基本額定動載荷kw，基本額定靜載荷n7.2.2.3驗(yàn)算軸承壽命 由公式14.5得即軸承的壽命大于軸承的預(yù)期使用壽命。7.2.2.4靜強(qiáng)度計(jì)算 由公式14.7 由表14.18得滾動軸承的安全系數(shù) 由公式14.11可得所以所用的軸承是合格的。7.3軸（右端）軸承的選用與計(jì)算7.3.1軸承的選用 由表61軸的直徑暫選用6005深溝球滾子軸承7.3.2軸承的進(jìn)行計(jì)算 已

39、知軸的直徑，轉(zhuǎn)速r/min,軸承所受的徑向載荷為n，工作溫度正常，要求軸承的預(yù)期壽命為.7.3.2.1求當(dāng)量動載荷p 因?yàn)樵撦S承只承受徑向載荷，由參考文獻(xiàn)1表14.12得載荷系數(shù)由公式14.2得n7.3.2.2計(jì)算徑向動載荷值由式14.6得（式中的為壽命指數(shù)，對于球軸承=3，是溫度系數(shù)）。由表14.14得=1.0則 kw 由表61可知6002型深溝球滾子軸承的基本額定動載荷kw，基本額定靜載荷n7.3.2.3驗(yàn)算軸承壽命 由公式14.5得即軸承的壽命大于軸承的預(yù)期使用壽命。7.3.2.4靜強(qiáng)度計(jì)算 由公式14.7 由表14.18得滾動軸承的安全系數(shù) 由公式14.11可得所以所用的軸承是合格的。

40、8、鏈輪的設(shè)計(jì) 已知鏈輪的材料為45號鋼，鏈的節(jié)距，先設(shè)定齒數(shù)z=8。 由參考文獻(xiàn)3表3.61得 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒側(cè)槽間直徑 齒寬 取雙列鏈輪總寬度 鏈的排距為 9、槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 已知槽輪的材料為45好剛，設(shè)槽輪的槽數(shù)為8，撥銷的直徑為中心距，由參考文獻(xiàn)3表3.67得 主動曲柄半徑 槽輪半徑 槽輪高 槽深 鎖止弧半徑 槽輪寬 輪轂寬 10、箱體加工工藝路線的制定10.1箱體的工藝分析由圖可知，其材料為ht200，該材料具有較高的強(qiáng)度耐磨性耐熱性及減振性，適用與承受較大的應(yīng)力，要求耐磨的零件。該零件主要加工面為abcd面和鏜孔，其中32和47的一組通孔的同軸度要求很高，因

41、此在加工它們時，最好能在一次裝夾下加工出來。由以上分析可知，對加工精度的要求很高，但是一般機(jī)床是可以加工的，我們按照工序集中的原則，力求簡化工藝過程，對其加工機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)。10.2選擇毛坯確定機(jī)械加工余量及毛坯尺寸，根據(jù)零件的材料確定毛坯為主見。又由題目一知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批量，通過可計(jì)算零件的重量約為5kg。毛坯的鑄造方式選用金屬鑄造方式，此外為了消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效處理。由參考文獻(xiàn)4表2.2-4，用查表法確定各表面的總余量、加工余量，公差等見工藝卡。10.3定位基準(zhǔn)的選擇基面的選則是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中最重要的工作之一，基面選擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到可靠的保證，生產(chǎn)率得到

42、提高，否則，不但在工藝規(guī)程中出現(xiàn)問題，甚至?xí)斐沙膳膱?bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。根據(jù)對工件的分析，根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則，選擇孔作為粗基準(zhǔn)，加工箱體的下接合面（a），然后以a面作為基準(zhǔn)加工其余的面。此外，a面的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠、操作方便。10.4箱體加工工藝路線的制定制定工藝的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的大中批生產(chǎn)條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配已專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。箱體的加工一般是先進(jìn)行面的加工，在進(jìn)行孔的加工。按照先加工基

43、準(zhǔn)面及先粗后精的原則，箱體可按下述方案進(jìn)行加工：1.工藝路線方案一工序10 鑄造工序20時效工序30 油漆工序40 粗銑箱體的下接合面（a面） 工序50鉆鉸箱體在下接合面的定位孔工序60精銑箱體的下接合面（a面）工序70 粗精銑箱體兩側(cè)面（c、d面）和上接合面（b面）工序80 粗鏜32、35、26、28、42、47的孔工序90 精鏜32、35、26、28、42、47的孔工序100 鏜在47孔上的彈簧擋圈槽工序110 鉆箱體下接合面5.5的通孔并锪孔，鉆3的孔并攻絲工序120 鉆箱體左接合面5的孔并攻絲工序130鉆箱體右接合面4孔并攻絲工序140 去毛刺工序150 檢驗(yàn)工序160清洗工序170入

44、庫2.工藝路線方案二工序10 鑄造工序20 時效工序30 油漆工序40 粗銑箱體的下接合面（a面）工序50 鉆鉸箱體在下接合面的定位孔工序60 精銑箱體的下接合面（a面）工序70 粗銑箱體上接合面（b面）工序80 精銑箱體的上接合面（b面）工序90 粗銑箱體的左接合面（c面）工序100 精銑箱體的左接合面（c面）工序110 粗銑箱體的右接合面（d面）工序120 精銑箱體的右接合面（d面）工序130 粗鏜32、35、26、28、42、47的孔工序140 精鏜32、35、26、28、42、47的孔工序150鏜在47孔上的彈簧擋圈槽工序160 鉆箱體下接合面5.5的通孔并锪孔，鉆3的孔并攻絲工序17

45、0鉆箱體左接合面5的孔并攻絲工序180 鉆箱體右接合面4孔并攻絲工序190去毛刺工序200 檢驗(yàn)工序210清洗工序220入庫3.工藝路線的比較與分析上述兩個工藝路線的特點(diǎn)在于：方案一是以32、47兩孔作為粗基準(zhǔn)加工a面，然后以a面作為精基準(zhǔn)，粗鏜、精鏜一道工序加工b、c、d面。而方案二與方案一的不同之處在于在加工b、c、d面時分為了六道工序進(jìn)行加工。兩者比較可以看出方案一中的工序70裝夾次數(shù)少這時的位置精度較易得到保證，并且定位及裝夾都比較方便，因此需要組合機(jī)床進(jìn)行加工。方案二工序70120對b、c、d面進(jìn)行加工，在成批生產(chǎn)時，在能保證加工工藝精度的情況下，雖然盡量不選用專用組合機(jī)床，但此時加工位置精度卻無法保證，因此為了保證加工位置精度的要求，應(yīng)選擇方案一比較合適。工序10 鑄造工序20時效工序30 油漆工序40 粗銑箱體的下接合面（a面）工序50鉆鉸箱體在下接合面的定位孔工序60工序70精銑箱體的下接合面（a面）工序70粗精銑箱體兩側(cè)面（c、d面）和上接合面（b面）工序80 粗鏜32、35、26、28、42、47的孔工序90 精鏜32、35、26、28、42、47的孔工序100 鏜在47孔上的彈簧擋圈槽工序110 鉆箱體下接合面5.5的通孔并锪孔，鉆3的孔并攻絲工序120 鉆箱體左接合面5的孔并攻絲工序130 鉆箱體右接合面