四工位專用機(jī)床刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)和工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)

1、四工位專用機(jī)床工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)The Design of Four Station Dedicated Machine Tool Feed Mechanism And Indexing Mechanism學(xué)生姓名學(xué)號(hào)所在學(xué)院班級(jí)所在專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化申請(qǐng)學(xué)位工程學(xué)士指導(dǎo)教師職稱副指導(dǎo)教師職稱答辯時(shí)間2015 年 6 月 5 日目 錄目目 錄錄設(shè)計(jì)總說(shuō)明.IINTRODUCTIONINTRODUCTION.II1緒論 .11.1專用機(jī)床的發(fā)展與現(xiàn)狀.11.2研究的目的及其意義.22課題內(nèi)容及其要求 .32.1設(shè)計(jì)要求.32.2設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù).43機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的繪制 .43

2、.1工藝動(dòng)作分解數(shù)據(jù)的計(jì)算.43.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖.54機(jī)械總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .64.1系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖.64.2原動(dòng)機(jī)的選用.64.3減速機(jī)構(gòu).64.4執(zhí)行部分總體部局.75主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .85.1減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).85.2齒輪的設(shè)計(jì)：.85.2.1齒輪 1 的設(shè)計(jì) .85.2.2齒輪 2 設(shè)計(jì) .145.3單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).215.4凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).225.4.1進(jìn)給凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .225.5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.235.5.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .235.5.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .265.5.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .265.5.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .275.6鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核.285.6.1軸上布置的鍵聯(lián)接強(qiáng)度校

3、核 .285.6.2其余軸上鍵的強(qiáng)度校核 .28目 錄5.7滾動(dòng)軸承壽命驗(yàn)算.28鳴 謝.30參考文獻(xiàn).31設(shè)計(jì)總說(shuō)明I設(shè)計(jì)總說(shuō)明 機(jī)床是把毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，因此，又被稱作為“工作母機(jī)” ，是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中不可或缺的重要組成部分。而四工位專用機(jī)床由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工效率較高，操作簡(jiǎn)便，一次可完成裝夾工件、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、卸載工件的工序。而本設(shè)計(jì)是對(duì)四工位專用機(jī)床的刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)及工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)這兩大關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要完成以下的具體工作：1、 簡(jiǎn)要的介紹國(guó)內(nèi)外關(guān)于四工位機(jī)床的研究背景及相關(guān)的發(fā)展?fàn)顩r，闡述設(shè)計(jì)目的及意義。2、對(duì)給出的設(shè)計(jì)要求及參數(shù)進(jìn)行分析，參

4、考相關(guān)資料，整理資料，為做好設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。3、對(duì)工藝動(dòng)作分解相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算， 繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。4、 對(duì)四工位專用機(jī)床的刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)及其工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，對(duì)比相關(guān)方案，選取最適合的設(shè)計(jì)方案，并繪制出系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。5、 對(duì)機(jī)床刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)及工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，如：齒輪、槽輪、凸輪、軸、鍵等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。6、 根據(jù)計(jì)算結(jié)果及數(shù)據(jù)畫(huà)出裝配圖及各具體的零件圖。通過(guò)以上設(shè)計(jì)，最終完成對(duì)四工位專用機(jī)床工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)及其刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：四工位；工作臺(tái)轉(zhuǎn)位；刀具進(jìn)給ABSTRACTIIINTRODUCTIONMachine tool is the blank in

5、to a machine parts processing machine, which is used in making machines, therefore, also referred to as workhorses of modern industrial development is an indispensable part of. The four-station-specific machine tool because of its simple structure, high working efficiency, easy operation, one can co

6、mplete the workpiece clamping, drilling, reaming, the workpiece unloading process. And this design is a four-station-specific machine tool table feeding mechanism and indexing mechanism design these two key institutions.This design implements the following specific tasks:1, a brief introduction and

7、abroad about four-station machine tool research background and related developments, describes the purpose and significance of design.2, the design requirements and parameters given in the analysis, refer to the relevant information, organize information, prepare to make the design.3, the operation

8、of the decomposition process related data is calculated, the movement cycle diagram drawing mechanism.4, four-station-specific machine tool table feeding mechanism and indexing mechanism overall design, contrast-related programs, to select the most suitable design, and draw the diagram of the system

9、 drive.5, the machine tool feed mechanism and the table indexing mechanism of concrete structure design calculations, such as: gears, sheaves, cams, shafts, and other key design calculations.6, according to the results and data to draw assembly drawings and various specific parts diagram.By the abov

10、e design, the final completion of the four-station dedicated machine table indexing mechanism and tool feed related design institutions.KEYWORDS: FOUR-STATION; WORKTABLE TRANSLOCATION; TOOL FEED廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 四工位專用機(jī)床工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)四工位專用機(jī)床工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)和刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，201111411613，賴劍超）指導(dǎo)教師：

11、（劉峰）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1緒論1.1專用機(jī)床的發(fā)展與現(xiàn)狀專用機(jī)床是一種適用于特定零件及其相關(guān)一個(gè)或多個(gè)工序加工地機(jī)床，是組成自動(dòng)化生產(chǎn)線制造系統(tǒng)不可缺少的機(jī)床品種。1911 年美國(guó)制成了專用機(jī)床最早組合機(jī)床，當(dāng)時(shí)最主要用途是汽車的零件。剛剛開(kāi)始，各個(gè)機(jī)床制造廠都有自己的通用部件標(biāo)準(zhǔn)，但是廠與廠之間卻沒(méi)有一個(gè)相同的通用部件標(biāo)準(zhǔn)，為了提高通用部件的互換性，同時(shí)也為了方便用戶的使用和維修，于1953 年，通用汽車公司和美國(guó)福特汽車公司經(jīng)過(guò)協(xié)商與美國(guó)機(jī)床制造廠正式地確定了組合機(jī)床的相關(guān)通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，嚴(yán)格地規(guī)定了部件與部件之間的聯(lián)系尺寸，但是對(duì)部件結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化卻未作任何規(guī)定，但依舊對(duì)組合機(jī)床的發(fā)展

12、做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。 通用部件按功能可以分為以下這五大部分：動(dòng)力部件、控制部件、輸送部件、支承部件及其輔助部件。1) 動(dòng)力部件主要包括以下部分三部分動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)，其主要作用是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)以及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，就猶如人體內(nèi)的心臟，隨時(shí)隨地為機(jī)床提供動(dòng)力。 2) 控制部件主要包括有這些部分電氣柜、液壓站和操縱臺(tái)等，它的主要作用是控制機(jī)床的工作循環(huán)，以方便于機(jī)床連續(xù)加工，能夠有效地提高機(jī)床的加工效率。3) 輸送部件主要有以下幾個(gè)工作部分組成：環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)及其分度鼓輪等，它的主要作用是將主軸箱及其要加工的工件輸送到特定的加工工位，是機(jī)床加工不可缺少的

13、重要組成部分。4) 支承部件則主要有以下部分組成：支架、底座、可調(diào)支架、立柱，其主要作用是使動(dòng)力滑臺(tái)、切削頭及其夾具等相關(guān)部件能夠安裝到正確的位置，相當(dāng)于是機(jī)床的骨架，支撐起整個(gè)機(jī)床的部件，并使有關(guān)部件能保持較為精確的相對(duì)位置。5) 輔助部件主要有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等，其主要作用是對(duì)機(jī)床的部件進(jìn)廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 行潤(rùn)滑，減少部件與部件之間的摩擦；冷卻機(jī)床部件，防止機(jī)床與工件溫度過(guò)高；把切削出來(lái)的碎屑集中于一處，并排出。同時(shí)為了加大組合機(jī)床的應(yīng)用范圍，可以把結(jié)構(gòu)及其工藝相似的零件集中到一臺(tái)組合機(jī)床上進(jìn)行加工（即成組技術(shù)） ，以提高機(jī)床的利用率，使其也能夠在中

14、小批量生產(chǎn)中也能夠得到廣泛的使用，而不僅僅是使用于大批量的生產(chǎn)中。這類增大使用范圍的機(jī)床較為常見(jiàn)的有這兩種轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床及其可換主軸箱式組合機(jī)床。 為了極大的簡(jiǎn)化組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)更為緊湊，提高其精度，組合機(jī)床的未來(lái)發(fā)展方向主要是采用滾珠絲杠及其調(diào)速電動(dòng)機(jī)等進(jìn)行傳動(dòng)；采用數(shù)控系統(tǒng)、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高組合機(jī)床的生產(chǎn)效率及工藝可調(diào)性，同時(shí)也大大的減少人們的工作量；同時(shí)其未來(lái)的發(fā)展還可納入柔性制造系統(tǒng)，使生產(chǎn)更加的自動(dòng)化，大大地節(jié)省人力資源。專用機(jī)床是采用多軸、多把刀具、多工序、多處工位同時(shí)進(jìn)行加工,生產(chǎn)效率得到極大的提高，是通用機(jī)床效率高幾倍至幾十倍。經(jīng)過(guò)一系列的改善，現(xiàn)在專用機(jī)床的通

15、用部件已經(jīng)進(jìn)行了一系列的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,可根據(jù)工廠自身的需要進(jìn)行靈活配置,極大地縮短了機(jī)床的設(shè)計(jì)與制造周期。因此專用機(jī)床具有效率高、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，由于這些優(yōu)點(diǎn)，其在中、大批量生產(chǎn)過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用。專用機(jī)床主要用于箱體類零件及其特殊形狀零件的加工，一般組合機(jī)床的工件不旋轉(zhuǎn)，刀具旋轉(zhuǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)孔的加工、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋、加工外圓和端面等。1.2研究的目的及其意義由于專用機(jī)床是一種針對(duì)性較強(qiáng)的產(chǎn)品，具有高效自動(dòng)化、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，是需要大批量生產(chǎn)的企業(yè)的理想裝備。隨著制造技術(shù)逐步發(fā)展及其數(shù)控技術(shù)的快速普及，專用機(jī)床也逐步朝數(shù)控化方向發(fā)展，并且發(fā)展與普及速度也在逐步加快，因此，專用機(jī)床

16、在制造業(yè)中占有較大的比重，并且比重還在不停增長(zhǎng)當(dāng)中，以適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)效率的快速增長(zhǎng)。 專用機(jī)床具有以下兩個(gè)極為鮮明的特征：（1）集成性：用戶訂購(gòu)專用機(jī)床的最基本要求就是現(xiàn)買現(xiàn)用，它集機(jī)床開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，夾具與刀具的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)及其選擇，加工工藝的設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)測(cè)量機(jī)床是否符合精度要求，切屑的處理與排出，冷卻液的防護(hù)與處理等于一體。它所解決的不是單一的一個(gè)問(wèn)題，而是涉及多領(lǐng)域、寬領(lǐng)域的多個(gè)問(wèn)題。（2）單一性：專用機(jī)床由于針對(duì)性比較強(qiáng)，一般只適合特定零件的加工制造，因此，幾乎所有的專用機(jī)床都是單一性生產(chǎn)，根據(jù)用戶所提出的各種針對(duì)機(jī)床的要求（如：精度、效率、針對(duì)何種零件的加工等） ，進(jìn)行一次性研究及其開(kāi)發(fā)，然后再進(jìn)

17、行一次性制造，并且還要求一次性成功，以節(jié)省成本及加快生產(chǎn)效率。專用機(jī)床制造有以下八個(gè)特點(diǎn)：（1）技術(shù)難度大：由于它集成性非常的高，所涉及的領(lǐng)域極為的寬，而且要求一廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 次性開(kāi)發(fā)研究，一次性制造，一次性成功，這種種要求大大地加大了專用機(jī)床的技術(shù)難度。（2）經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)高：專用機(jī)床是按照用戶要求進(jìn)行量身定制的，只能是加工一種零件，而不像通用機(jī)床一樣，可進(jìn)行多種零件的加工制造，因此開(kāi)發(fā)出來(lái)的專用機(jī)床就只能適合于某一用戶。而且專用機(jī)床的技術(shù)難度大，而要解決這種種難題并不是一件容易的事，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間與金錢，這不僅加大了專用機(jī)床的制造成本，而且還可能在用戶所要求的

18、期限當(dāng)中，無(wú)法完成機(jī)床的制造。這些都導(dǎo)致了專用機(jī)床的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)大大的提高。（3）協(xié)作困難大：由于是一次性的制造生產(chǎn)，不會(huì)像標(biāo)準(zhǔn)零件、通用機(jī)床等可進(jìn)行大批量生產(chǎn)，所以較少?gòu)S家會(huì)從事專用機(jī)床的零件的開(kāi)發(fā)生產(chǎn)，因此找協(xié)作廠家會(huì)十分不易，一般的廠家的制造水平又不夠高，可能無(wú)法滿足用戶的要求，而大廠家又太少，而且零件會(huì)供不應(yīng)求。（4）技術(shù)依賴性強(qiáng)：專用機(jī)床和其生產(chǎn)的自動(dòng)線的設(shè)計(jì)，工藝的設(shè)計(jì)，機(jī)床的生產(chǎn)制造，機(jī)床的檢測(cè)研究都需要大量的有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，而當(dāng)前中國(guó)制造業(yè)所面臨的一個(gè)問(wèn)題就是有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員太少。（5）利潤(rùn)空間?。捍笈可a(chǎn)，中批量生產(chǎn)，小批量生產(chǎn)這些不同的生產(chǎn)模式所獲得的利潤(rùn)差別很大，在國(guó)外不

19、同模式下的利潤(rùn)相差不大，而在在中國(guó)卻相差太遠(yuǎn)。（6）技術(shù)成長(zhǎng)期長(zhǎng)：專用機(jī)床的設(shè)計(jì)所涉及的知識(shí)面要求十分的廣泛，且對(duì)專業(yè)知識(shí)的要求十分高。而許多廠都都缺乏這方面的人才，而要培養(yǎng)一名合格的技術(shù)研發(fā)人員，需要幾年的時(shí)間。（7）人員流動(dòng)困難：由于訂單不能夠平衡，因此生產(chǎn)量也無(wú)法平均，導(dǎo)致不同時(shí)期需要的勞動(dòng)生產(chǎn)力也不同，許多企業(yè)為了節(jié)省成本，在旺季便大量的招聘一些臨時(shí)工，在淡季，則裁掉大量臨時(shí)工，導(dǎo)致人員流動(dòng)十分頻繁，這就導(dǎo)致這些臨時(shí)工所學(xué)技術(shù)多而不專，導(dǎo)致了企業(yè)缺乏大量的有經(jīng)驗(yàn)，有技術(shù)的技工人員。（8）技術(shù)引進(jìn)困難，與國(guó)外合作難：由于專用機(jī)床的針對(duì)性較強(qiáng)，只能加工特定零件，這就導(dǎo)致專用機(jī)床一次性使用。

20、而現(xiàn)如今，國(guó)外為了保持其技術(shù)領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，因此其不愿與國(guó)內(nèi)廠家進(jìn)行合資，只愿意談具體項(xiàng)目的合作事宜，導(dǎo)致技術(shù)的引進(jìn)變得困難重重。八個(gè)特點(diǎn)，即各有關(guān)聯(lián)，又各具特點(diǎn)，但卻極大的反應(yīng)了現(xiàn)在我國(guó)專用機(jī)床設(shè)計(jì)制造所存在的種種問(wèn)題，這些問(wèn)題都值得我們?nèi)ニ伎寂c解決。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)效率的要求越來(lái)越高，因此專用機(jī)床的開(kāi)發(fā)與研究便變得十分的有意義。2課題內(nèi)容及其要求廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 2.1設(shè)計(jì)要求專用機(jī)床工作臺(tái)總共有四個(gè)工作位置，主軸箱安裝有三把刀具。當(dāng)主軸箱每進(jìn)給一次的時(shí)候，在四個(gè)工位分別完成裝、卸工件，鉆、擴(kuò)、鉸孔的工作；當(dāng)?shù)毒咄顺龉ぜr(shí)，工作臺(tái)便回轉(zhuǎn) 90，工作臺(tái)回

21、轉(zhuǎn)完后，主軸箱將再次進(jìn)給。由此依次循環(huán)四次，一個(gè)工件就會(huì)完成安裝、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、卸載五個(gè)工序。工作臺(tái)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)及其刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)具有嚴(yán)格的時(shí)間順序要求，因此采用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)分支并列兩套機(jī)構(gòu)的集中驅(qū)動(dòng)方式，并且由凸輪、齒輪、槽輪等封閉，組成一個(gè)組合機(jī)構(gòu)系統(tǒng)。主要研究的內(nèi)容是確定機(jī)床傳動(dòng)方案，以便于設(shè)計(jì)刀具的進(jìn)給機(jī)構(gòu)及其工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)。圖 2-1 四工位示意圖2.2設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)各數(shù)據(jù)如表 2-1：表 2-1 參數(shù)數(shù)據(jù)表刀具頂端距工件表面距離/mm快進(jìn)距離/mm等速進(jìn)給距離/mm刀具接近工件切入量/mm工件孔深/mm刀具切出量/mm刀具等距進(jìn)給速度/(mm/s)行程速度變化系數(shù) k

22、工件裝卸時(shí)間/s生產(chǎn)率/(件/h)656055540102210603機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的繪制3.1工藝動(dòng)作分解數(shù)據(jù)的計(jì)算根據(jù)相關(guān)參數(shù)可計(jì)算出各過(guò)程所用時(shí)間表 2-2 各過(guò)程所用時(shí)間列表廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 單件加工時(shí)間/s快速進(jìn)給時(shí)間/s快速退回時(shí)間/s等速進(jìn)給時(shí)間/s刀具切入時(shí)間/s切割工件時(shí)間/s刀具切出時(shí)間/s6011.121.427.52.52053.2機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖根據(jù)專用機(jī)床的相關(guān)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程可畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖 3-1 所示：圖 3-1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖該專用機(jī)床要求刀架進(jìn)給與退回、工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和工作臺(tái)的定位這三個(gè)動(dòng)作協(xié)調(diào)運(yùn)行，其工作過(guò)程如圖 3-2：

23、圖 3-2 機(jī)床工作運(yùn)動(dòng)模型為防止工件與刀具接觸時(shí)卡盤旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致工件損壞，因此要求在工件與刀具接觸廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 時(shí)工作臺(tái)固定不動(dòng)，刀具退出工件到下次接觸工件這段時(shí)間必須完成工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，以防止工件與刀具接觸時(shí)，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致工件被破壞。幾個(gè)動(dòng)作必須得相互協(xié)調(diào)，并且按一定規(guī)律來(lái)回的往復(fù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。4機(jī)械總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖專用自動(dòng)機(jī)床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 4-1：圖 4-1 系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖1、擺線針輪減速器 2、電動(dòng)機(jī) 3、進(jìn)刀圓柱凸輪 4、刀具專用電機(jī) 5、主軸箱 6、刀具 7、工件 8、單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu) 9、齒輪 2 10、齒輪 14.2原動(dòng)機(jī)的選用 原

24、動(dòng)機(jī)選擇 A02 系列電機(jī) A02-5022 三相異步電動(dòng)機(jī)，其電動(dòng)機(jī)額定功率P=0.06KW,而額定轉(zhuǎn)速 n=1400r/min。廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 4.3減速機(jī)構(gòu)經(jīng)前面的計(jì)算，系統(tǒng)的總傳動(dòng)比為 i=n/n5,其中 n5 便是圓柱凸輪所在軸的轉(zhuǎn)速，其中圓柱凸輪的轉(zhuǎn)速為 1r/min，則總傳動(dòng)比為 i=n/n6=1400/1。由于總傳動(dòng)較大，所以可選用漸開(kāi)線行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、諧波傳動(dòng)減速器及蝸桿減速器等具有較大傳動(dòng)比的減速器。但由于行星齒輪減速器尺寸過(guò)大，因此會(huì)加大機(jī)床尺寸；蝸桿減速器傳動(dòng)效率低、發(fā)熱量大；諧波傳動(dòng)減速器傳動(dòng)功率較低，因此不太適合，而擺線

25、針輪減速器具有傳動(dòng)比高和效率高、結(jié)構(gòu)較為緊湊、體積較小、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)較為平穩(wěn)、噪聲低、壽命長(zhǎng)及其容易分解安裝等優(yōu)點(diǎn)，可選擇擺線針輪減速器。綜上，減速器型號(hào)選擇二級(jí)直聯(lián)型臥式擺線針輪減速器：ZWE 0.06-20A-473，電機(jī)輸入功率為 0.06kw,機(jī)型號(hào)：20A，傳動(dòng)比 i=4734.4執(zhí)行部分總體部局執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由旋轉(zhuǎn)工件的卡盤與移動(dòng)刀架這兩大部分組成，這兩個(gè)兩大部分的運(yùn)動(dòng)在機(jī)床加工零件時(shí)，要保持一定的相對(duì)精度，以保證加工出來(lái)的零件滿足要求。所以，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中可分為以下三個(gè)部分：進(jìn)、退刀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。進(jìn)退刀機(jī)構(gòu)的主要設(shè)計(jì)部分為圓柱凸輪的設(shè)計(jì)，而圓柱凸輪的設(shè)計(jì)最

26、主要的還是圓柱凸輪輪廓線的設(shè)計(jì)；工作臺(tái)的設(shè)計(jì)主要是間歇機(jī)構(gòu)（槽輪機(jī)構(gòu)）的設(shè)計(jì)及其計(jì)算。在執(zhí)行的過(guò)程中，由于原動(dòng)機(jī)所傳動(dòng)出來(lái)的速度并非執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的速度，因此，需要具有一定傳動(dòng)比的減速機(jī)構(gòu)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速，以達(dá)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的速度。下面我們將先大概計(jì)算一下減速機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比的確定：刀具位于距離工件65mm 處然后快速進(jìn)給 60mm，于距離工件表面 5mm 開(kāi)始勻速推進(jìn) 55mm（其中刀具切入量：5mm，工件孔深：40mm，刀具切出量：10mm） ，然后再快速返回到距離工件表面 65mm 處，然后再快速進(jìn)給，依次循環(huán)下去。要求每個(gè)小時(shí)加工 60 件產(chǎn)品，而一個(gè)產(chǎn)品加工出來(lái)剛好是刀具進(jìn)給與退回

27、的一個(gè)來(lái)回（即 1 分鐘） ，而每加工一個(gè)產(chǎn)品，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn) 90。廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 4-2 刀具行程根據(jù)此運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由此可以計(jì)算出凸輪所在軸的轉(zhuǎn)速為 1r/min，所以減速機(jī)構(gòu)的總傳動(dòng)比為 i=電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/凸輪所在軸轉(zhuǎn)速=1400/1。執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相關(guān)協(xié)調(diào)問(wèn)題的討論：由上面運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可知，在工件安裝好之后，刀具進(jìn)給機(jī)構(gòu)快速的完成快速進(jìn)給、勻速進(jìn)給、快速返回等這一系列的動(dòng)作，而退刀后，即工件與刀具不接觸的這一段時(shí)間，工作臺(tái)必須旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)工作位置。而且還需要滿足間歇以及固定這兩個(gè)工作，因此選用單銷四槽輪機(jī)構(gòu)解決協(xié)調(diào)問(wèn)題，具體的實(shí)現(xiàn)步驟參考“槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)” 。由于進(jìn)

28、刀機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)較復(fù)雜，所以需要滿足工作地幾個(gè)狀態(tài)，用凸輪輪廓線設(shè)計(jì)的辦法較容易滿足。輪廓線的設(shè)計(jì)參考“主要零部件設(shè)計(jì)計(jì)算”。5主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)傳動(dòng)比分配：總傳動(dòng)比: ；其中：，取 473 2.961400111niiin電機(jī)減齒主軸473,2.96ii減齒3i齒5.2齒輪的設(shè)計(jì)：5.2.1 齒輪 1 的設(shè)計(jì)已知：輸入功率；小齒輪轉(zhuǎn)速；0.06 0.90.054PPkwkw電減3 / minnr小齒數(shù)比 u=3;工作壽命 10 年，每年工作 300 天，兩班制。廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 設(shè)計(jì)計(jì)算：1. 選齒輪類別、精度、材料及其齒數(shù)（1） 選用直齒圓柱齒輪，

29、壓力角選為 20。（2） 專用機(jī)床為金屬切割機(jī)床，參考表 10-1（機(jī)械設(shè)計(jì)） ，選用 6 級(jí)精度（3） 材料的選擇：小齒輪的材料硬度要求相對(duì)比大齒輪要高，因此，可選用40Cr（調(diào)質(zhì)） ，經(jīng)查其齒面的硬度為 280HBS，而大齒輪的材料選常用材料 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，齒面的硬度為 240HBS。（4） 選擇小齒輪的齒數(shù)，則大齒輪的齒數(shù)，取121z 2121 363zuz 262z 2. 按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)（1） 試算小齒輪的分度圓直徑，即213121HtHEtdHK TZ Z Zudu1) 確定公式中的各參數(shù)：試選。11.3HtK計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。2665119.55 10/9.5

30、5 100.054/31.719 10TP nNmmNmm由機(jī)械設(shè)計(jì) （以下齒輪計(jì)算皆是出自于本書(shū)）表 10-7 選齒寬系數(shù)31d由圖 10-20 查得的區(qū)域系數(shù)42.5HZ由表 10-5 查得的材料彈性影響系數(shù)為51/2189.8EZMPa由式（10-9）計(jì)算小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。6Z*111arccoscos/(2)arccos21 cos20 /(212 1)30.909aazzh *222arccoscos/(2)arccos62 cos20 /(622 1)22.449aazzh 1122 (tantan)(tantan)/ 21.270aazz40.9543Z計(jì)算接觸疲

31、勞許用應(yīng)力7H由圖 10-25d 查得小，大齒輪的接觸疲勞極限分別為：lim1lim2700,650HHMpaMpa廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 由式（10-15）計(jì)算齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：6116048.64 10hNn jL621/2.926 10NNu通過(guò)圖 10-23 查取其接觸疲勞壽命系數(shù)121.16,1.22HNHNKK暫取失效概率為 1%、安全系數(shù) S=1，由式 10-14 得：1lim11812HNHHKMPaS2lim22793HNHHKMPaS取和中值較小者作為齒輪副接觸疲勞許用應(yīng)力，即1H2H2793HHMPa2) 算小齒輪分度圓直徑=57.988mm21

32、3121HtHEtdHK TZ Z Zudu（2） 調(diào)整小齒輪的分度圓直徑1) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前數(shù)據(jù)。圓周速度 v。1m/s3119.11 1060 1000td nv齒寬 b。2157.988dtbdmm2) 算實(shí)際載荷系數(shù)。HK通過(guò)表 10-2 查得使用系數(shù)。11AK 根據(jù)、6 級(jí)精度及圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù)為。239.11 10/vm s1.01vK 齒輪的圓周力。331112/5.929 10ttFTdN1/102.2/100/AtK FbN mmN mm查表 10-3 得到齒間載荷分配系數(shù)為。1HK廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 由表 10-4 使用插值法查得

33、6 級(jí)精度、小齒輪相對(duì)軸承成非對(duì)稱分布時(shí)，得到齒向載4荷分配系數(shù)位。由此得到實(shí)際載荷系數(shù)為1.407HK1.421HAVHHKK K KK3) 由式（10-12）可得按實(shí)際載荷系數(shù)計(jì)算得分度圓直徑31159.734HtHtKddK及相應(yīng)齒輪模數(shù)11/2.844mdzmm3. 按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)（1） 由式（10-7）算模數(shù)，即13212FtFasatdFK TYY Ymz1）確定公式中各參數(shù)值試選。11.3FtK由式（10-5）算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合系數(shù)如下。20.750.250.84Y計(jì)算。3FasaFY Y由圖 10-17 可查得齒形系數(shù)。122.78,2.28FaFaYY由圖 1

34、0-18 可查得應(yīng)力修正系數(shù)。121.56,1.74sasaYY由圖 10-24c 可查得小齒輪及大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為：lim1lim2500,380FFMPaMPa由圖 10-22 查得其彎曲疲勞壽命系數(shù)為。120.98,0.99FNFNKK選取彎曲疲勞安全系數(shù)為 S=1.4，由式（10-14）得：1lim11350FNFFKMPaS2lim22268.71FNFFKMPaS廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 1110.0124FasaFYY2220.0149FasaFYY因?yàn)榇簖X輪大于小齒輪的，所以取FasaFY Y=FasaFY Y2220.0149FasaFYY2

35、）試算模數(shù)132122.333FtFasatdFK TYY Ymmmz（2） 調(diào)整齒輪的模數(shù)1）算實(shí)際載荷系數(shù)前的參數(shù)準(zhǔn)備。圓周速度 v。111 12.333 2148.995dm zmm31 148.995 3/7.70 1060 100060 1000d nvm s齒寬 b。211 48.99548.995dbdmmmm 寬高比 b/h。3*22 1 0.252.3335.249athhcmmmmm /48.995/5.2499.33b h 2）算實(shí)際載荷系數(shù)。FK根據(jù)，6 級(jí)精度與圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù)。137.7 10/vm s1.01VK 由，2154112/2 1.719 10

36、 / 48.9951.684 10tFTdN，查表 10-3 查得齒間載荷分配系數(shù)。1/343.7/100/AtK FbN mmN mm1FK由表 10-4 使用插值法查得,結(jié)合 b/h=9.33 查圖 10-13，得。31.405HK1.32FK則載荷系數(shù)為1 1.01 1 1.321.333FAvFFKK K KK 廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 3）由式（10-13） ，可以得到按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)32.353FtFtKmmmmK對(duì)比計(jì)算結(jié)果，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度所計(jì)算的模數(shù) m 大于按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度所計(jì)算的模數(shù)，因?yàn)辇X輪模數(shù) m 的大小主要取決于由彎曲疲勞強(qiáng)度決

37、定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度決定的承載能力，僅和齒輪直徑有關(guān)，可以取由彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)得的模數(shù) 2.353mm，并就近圓整成標(biāo)準(zhǔn)值 m=2.5mm，按照接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)得的分度圓直徑，算出的小齒輪齒數(shù)為，取，大齒輪齒數(shù)為159.734dmm11/23.894zdm124z ，取，與互為質(zhì)數(shù)。21 13 2472zu z 271z 1z2z4. 幾何尺寸的計(jì)算（1） 計(jì)算分度圓直徑如下1124 2.560dz mmmmm2271 2.5177.5dz mmmmm（2） 計(jì)算中心距12/ 260 177.5 / 2118.75addmmmm（3） 計(jì)算齒輪寬度11 6060dbdmmmm 考慮不可

38、避免安裝誤差及為了保護(hù)設(shè)計(jì)齒寬 b 和減少材料，一般要將小齒輪略微加寬（510）mm，即15 10605 1065 70bbmmmmmm取，而讓大齒輪齒寬與設(shè)計(jì)齒寬相等，即。167bmm260bbmm5. 中心距圓整后的強(qiáng)度校核上述齒輪副中心距不便于相關(guān)零件設(shè)計(jì)和制造。為此，可以通過(guò)調(diào)整齒輪傳動(dòng)比、改變齒輪或者變位法進(jìn)行圓整。本例用變位法對(duì)中心距圓整至 a=120mm。圓整時(shí)，以變位系數(shù)及不超出圖 10-21a 中推薦合理工作范圍為宜。其它幾何參數(shù)，如等保持不變。12, ,z z mb齒輪變位后，齒輪副相關(guān)幾何尺寸發(fā)生了變化。應(yīng)重新對(duì)齒輪強(qiáng)度進(jìn)行校核，以明確齒輪工作能力。（1） 算變位系數(shù)和計(jì)

39、嚙合角、變位系數(shù)和、齒數(shù)和、齒頂高降低系數(shù)及中心距變動(dòng)系數(shù)。1廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 arccoscos/21.580aa12247195zzz12/ 20.649xxxinvinvztan/120 118.5 / 20.625yaam0.6490.6250.024yxy 由圖 10-21a 可知，當(dāng)前變位系數(shù)和提高了齒輪的強(qiáng)度，但是重合度有所下降。確定分配變位系數(shù)。212,x x由圖 10-21a 知，坐標(biāo)點(diǎn)=（47.5,0.325）位于 L12 線和 L13 線之間。/ 2,/ 2zx于這兩條線之間做射線，在從橫坐標(biāo)為處作垂直線，可查得與射線交點(diǎn)的縱坐標(biāo)1,2z z

40、分別為。120.385,0,264xx（2） 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核 按前述相類似的做法，先計(jì)算式（10-10）中各參數(shù)。為了節(jié)省篇幅，此處僅給出計(jì)算結(jié)果：51/2111.421,1.719 10,1,60,3,2.36,189.8HdHEKTNmmdmm uZZMPa。將它們代入式（10-10） ，得到0.874Z13121679.8793HHHEHdK TuZ Z ZMPaMPadu綜上，齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足相關(guān)要求，且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪略微下降。（3） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核按前述相類似做法，先計(jì)算式（10-6）中的各參數(shù)。為了節(jié)省篇幅，這里僅給出相關(guān)計(jì)算結(jié)果51111.35,1.7

41、19 10,2.25,1.77FFaSaKTNmm YY22,2.16,1.84FaSaYY。將它們代入式（10-6） ，可得到10.690,1,2.5,24dYmmm z111132112141.7FFaSaFFdK TYY YMPam z廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 122132212141.4FFaSaFFdK TYYYMPam z齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞能力大于大齒輪。6. 主要設(shè)計(jì)結(jié)論小齒輪選用材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，大齒輪選用材料 45 鋼（調(diào)質(zhì)） 。齒輪按 6 級(jí)精度設(shè)計(jì)。表 5-1 齒輪 1 各參數(shù)表小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)模數(shù)/

42、mm壓力角小齒輪變位系數(shù)大齒輪變位系數(shù)中心距/mm小齒輪齒寬/mm大齒輪齒寬/mm24712.52003850.26412067605.2.2 齒輪 2 設(shè)計(jì)已知：輸入功率；小齒輪轉(zhuǎn)速0.06 0.9 0.980.053PPkwkw電減；齒數(shù)比 u=1;工作壽命 10 年，每年工作 300 天，兩班制。1 / minnr小設(shè)計(jì)計(jì)算：1. 選齒輪類別、精度等級(jí)、材料和齒數(shù)。（1） 選直齒圓柱齒輪，壓力角選為 20。（2） 專用機(jī)床為金屬切割機(jī)床，參考表 10-1（機(jī)械設(shè)計(jì)） ，選用 6 級(jí)精度。（3） 材料的選擇：由于小齒輪與大齒輪的傳動(dòng)比為 1，因此，要求小齒輪與大齒輪的硬度要求差不多，小齒輪

43、與大齒輪的材料都選為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，齒面的硬度為280HBS。（4） 選小齒輪的齒數(shù)為，則大齒輪的齒數(shù)，取124z 2124 124zuz 224z 2. 按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)（1） 試算小齒輪的分度圓直徑，即213121HtHEtdHK TZ Z Zudu1) 確定公式中的各參數(shù)：試選。11.3HtK計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。2廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 665119.55 10/9.55 100.053/15.060 10TP nNmmNmm由機(jī)械設(shè)計(jì) （以下齒輪計(jì)算皆是出自于本書(shū)）表 10-7 選齒寬系數(shù)30.8d由圖 10-20 查得的區(qū)域系數(shù)42.5HZ由

44、表 10-5 查得的材料彈性影響系數(shù)為51/2189.8EZMPa由式（10-9）計(jì)算小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)。6Z*111arccoscos/(2)arccos24 cos20 /(242 1)29.841aazzh *111arccoscos/(2)arccos24 cos20 /(242 1)29.841aazzh 1122 (tantan)(tantan)/ 21.602aazz44-1.602=0.89433Z計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力7H由圖 10-25d 查得小，大齒輪的接觸疲勞極限分別為：lim1lim2700,700HHMPaMPa由式（10-15）計(jì)算齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：

45、6116060 1 12 8 300 102.88 10hNn jL 6621/2.88 10 /12.88 10NNu通過(guò)圖 10-23 查取其接觸疲勞壽命系數(shù)121.23,1.23HNHNKK暫取失效概率為 1%、安全系數(shù) S=1，由式 10-14 得：1lim111.23 7008611HNHHKMPaMPaS2lim221.23 7008611HNHHKMPaMPaS取和中值較小者作為齒輪副接觸疲勞許用應(yīng)力，即1H2H2861HHMPa2) 算小齒輪分度圓直徑廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 =92.769mm213121HtHEtdHK TZ Z Zudu（2） 調(diào)整小

46、齒輪的分度圓直徑1）計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。圓周速度 v。1-31192.769 14.86 10 m/s60 100060 1000td nv齒寬 b。210.8 92.76974.215dtbdmmmm2）算實(shí)際載荷系數(shù)HK通過(guò)表 10-2 查得使用系數(shù)11AK 根據(jù)、6 級(jí)精度及圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù)為。239.11 10/vm s1.01vK 齒輪的圓周力。3541112/2 5.06 10 /92.7691.091 10ttFTdNN1/117.6/100/AtK FbN mmN mm查表 10-3 得到齒間載荷分配系數(shù)為1HK由表 10-4 使用插值法查得 6 級(jí)精度、小齒

47、輪相對(duì)軸承成非對(duì)稱分布時(shí)，得到齒向載4荷分配系數(shù)位。由此得到實(shí)際載荷系數(shù)為1.412HK1 1.01 1 1.4121.43HAVHHKK K KK 3）由式（10-12）可得按實(shí)際載荷系數(shù)計(jì)算得分度圓直徑33111.4392.76995.7641.3HtHtKddmmmmK及相應(yīng)齒輪模數(shù)： 11/95.764/ 243.990mdzmmmm3. 按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)（1） 由式（10-7）算模數(shù)，即13212FtFasatdFK TYY Ymz1）確定公式中各參數(shù)值廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 試選11.3FtK由式（10-5）算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合系數(shù)如下。20.7

48、50.750.250.250.7181.602Y計(jì)算。3FasaFY Y由圖 10-17 可查得齒形系數(shù)122.68,2.68FaFaYY由圖 10-18 可查得應(yīng)力修正系數(shù)121.58,1.58sasaYY由圖 10-24c 可查得小齒輪及大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為：lim1lim2500,500FFMPaMPa由圖 10-22 查得其彎曲疲勞壽命系數(shù)為121.01,1.01FNFNKK選取彎曲疲勞安全系數(shù)為 S=1.4，由式（10-14）得：1lim111.01 500=360.711.4FNFFKMPaMPaS2lim221.01 500=360.711.4FNFFKMPaMPaS1

49、112.68 1.58=0.0117360.71FasaFYY2222.68 1.58=0.0117360.71FasaFYY因?yàn)榇簖X輪大于小齒輪的，所以取FasaFY Y= FasaFY Y2220.0117FasaFYY2）試算模數(shù)132122.884FtFasatdFK TYY Ymmmz（2） 調(diào)整齒輪的模數(shù)1）算實(shí)際載荷系數(shù)前的參數(shù)準(zhǔn)備。圓周速度 v。1廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 11 12.884 2469.213dm zmmmm31 169.213 1/3.62 10/60 100060 1000d nvm sm s齒寬 b。210.8 69.21355.37

50、0dbdmmmm寬高比 b/h。3*22 1 0.252.8846.489athhcmmmmm /55.370/6.4898.53b h 2）算實(shí)際載荷系數(shù)FK根據(jù)，6 級(jí)精度與圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù)133.62 10/vm s1.01VK 由，2154112/2 5.06 10 /69.2131.462 10tFTdNN，查表 10-3 查得齒間載荷分配系數(shù)。1/264.04/100/AtK FbN mmN mm1FK由表 10-4 使用插值法查得,結(jié)合 b/h=8.53 查圖 10-13，得。31.408HK1.32FK則載荷系數(shù)為1 1.01 1 1.32=1.33FAVFFKK K

51、 KK 3）由式（10-13） ，可以得到按實(shí)際載荷系數(shù)算得的齒輪模數(shù)331.332.8842.9061.3FtFtKmmmmmmK對(duì)比上述的計(jì)算結(jié)果，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度所計(jì)算的模數(shù) m 比按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度所計(jì)算的模數(shù)要大，所以齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于由彎曲疲勞強(qiáng)度決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度決定的承載能力，僅和齒輪直徑有關(guān)，可以取由彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)得的模數(shù) 2.906mm，并就近圓整成標(biāo)準(zhǔn)值 m=3mm，按照接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)得的分度圓直徑，算出的小齒輪齒數(shù)為，取，195.764dmm11/95.764/331.92zdm132z 大齒輪齒數(shù)為=32 1，取，與互為質(zhì)數(shù)。21 1zu

52、 z233z 1z2z4. 幾何尺寸的計(jì)算（1） 計(jì)算分度圓直徑如下1132 396dz mmmmm2233 399dz mmmmm廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 （2） 計(jì)算中心距12/ 29699 / 297.5addmmmm（3） 計(jì)算齒輪寬度10.8 9676.8dbdmmmm考慮不可避免安裝誤差及為了保護(hù)設(shè)計(jì)齒寬 b 和減少材料，一般要將小齒輪略微加寬（510）mm，即15 1076.85 1081.8 86.8bbmmmmmm取，而讓大齒輪齒寬與設(shè)計(jì)齒寬相等，即。185bmm277bbmm5. 中心距圓整后的強(qiáng)度校核上述齒輪副中心距不便于相關(guān)零件設(shè)計(jì)和制造。為此，可

53、以通過(guò)調(diào)整齒輪傳動(dòng)比、改變齒輪或者變位法進(jìn)行圓整。本例用變位法對(duì)中心距圓整至 a=100mm。圓整時(shí)，以變位系數(shù)及不超出圖 10-21a 中推薦合理工作范圍為宜。其它幾何參數(shù)，如等保持不變。齒輪變位后，齒輪副相關(guān)幾何尺寸發(fā)生了變化。應(yīng)重新對(duì)齒12, ,z z mb輪強(qiáng)度進(jìn)行校核，以明確齒輪工作能力。（1） 算變位系數(shù)和計(jì)嚙合角、變位系數(shù)和、齒數(shù)和、齒頂高降低系數(shù)及中心距變動(dòng)系數(shù)。1arccoscos/arccos97.5 cos20/10023.623aa12323365zzz12/ 20.908xxxinvinvztan/10097.5 / 21.25yaam0.908 1.250.342y

54、xy 由圖 10-21a 可知，當(dāng)前變位系數(shù)和提高了齒輪的強(qiáng)度，但是重合度有所下降。確定分配變位系數(shù)。212,x x由圖 10-21a 知，坐標(biāo)點(diǎn)=（32.5,0.454）位于 L13 線和 L14 線之間。/ 2,/ 2zx于這兩條線之間做射線，在從橫坐標(biāo)為處作垂直線，可查得與射線交點(diǎn)的縱坐標(biāo)1,2z z分別為。120.455,0.453xx經(jīng)校核其滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求。廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 6. 主要設(shè)計(jì)結(jié)論小齒輪選用材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，大齒輪選用材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） 。齒輪按照 6 級(jí)精度設(shè)計(jì)。表 5-2 齒輪 2 各參數(shù)表小齒

55、輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)模數(shù)/mm壓力角小齒輪變位系數(shù)大齒輪變位系數(shù)中心距/mm小齒輪齒寬/mm大齒輪齒寬/mm323332004550.45310085775.3單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 5-1 單銷四槽槽輪機(jī)構(gòu)由機(jī)床整體安裝高度 540mm 和其他傳動(dòng)的中心距可得：槽輪機(jī)構(gòu)的中心距為a=200mm。由機(jī)床換位機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求（每分鐘轉(zhuǎn) 90）可知，槽輪的槽數(shù)為 Z=4，而主動(dòng)撥盤的圓銷數(shù) n=1。由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)表 2.3-5 查得，主動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)角，從動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)角12=90，槽輪其他相關(guān)參數(shù)的計(jì)算如下：22=90a) 主動(dòng)曲柄長(zhǎng)度：廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 ,取12sin200 s

56、in45141.42Rammmm1=141Rmmb) 槽輪半徑：，取22cos200 cos45141.42Rammmm2=141Rmmc) 滾子（圓銷）半徑：，為了方便加工，取 r=20mm1/6141/623.5rRmmmmd) 槽底高：，取 b=35mm 13 5200141203 5(34 36)baRrmmmmmme) 槽深：2(141 35)106hRbmmmmf) 鎖住弧半徑：（其中 1141 20200.6 0.8105 109xRRre ） ，取0.6 0.8er105xRmmg) 鎖住弧張開(kāi)角：2705.4凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.4.1 進(jìn)給凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常直動(dòng)從動(dòng)件的圓柱凸輪

57、機(jī)構(gòu)的許用壓力角。機(jī)構(gòu)采用幾何形狀 25 35鎖合方式時(shí)，回程許用壓力角和推程相同。理論輪廓曲線上的任意一點(diǎn)做法線 nn，nn和 y 軸軸線夾角即為機(jī)構(gòu)的壓力角。因此，基圓柱半徑必須滿足：bR maxtandsdRb由此計(jì)算得出其半徑為 65.43mm。由于主軸箱的總位移為 115mm，所以圓柱凸輪的行程為 115mm。經(jīng)過(guò)考慮取半徑為 80mm，長(zhǎng)度取 150mm?？爝M(jìn)行程（） ，選用五次多項(xiàng)式曲線，既無(wú)柔性沖擊也無(wú)剛性沖擊；0 66.634523422223382.02492.88169.653 382.024 492.88169.656 382.0212 492.8820 169.65s

58、va 廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 工進(jìn)行程，一次多項(xiàng)式曲線；66.6 231.637.81 19.1019.100sva快回行程，正弦加速度曲線，既無(wú)柔性沖擊也無(wú)剛性沖擊；231.6 360 22115 1193 /150 / 107/150sin 2193 /150 / 107/150/ 2115cos 2193 /150 / 107/1501 / 107/150115 2sin 2193 /150 / 107/150/ 107/150sva 圖 5-2 凸輪廓線分析圖5.5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.5.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 5-3 軸1）軸的功率 P、轉(zhuǎn)速 n、轉(zhuǎn)矩 T廣東海洋大學(xué)

59、 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 P=0.053kw ; n=3r/min ; 659.55 101.69 10PTNmmN計(jì)算齒輪上的力：已知軸齒輪分度圓直徑,，則：60dmm 2025633tTFNdtan2050rtFFN2)估算軸的最小直徑軸選用材料：40Cr，調(diào)質(zhì)處理。 由1表 15-3 得 , 取=100,則：0112 97A 0A3min026.00pdAmmn由于需要考慮軸上的鍵槽放大,所以：mm，取0min(1 6%)27.56ddmm，028dmm查表選用 GY4 彈性柱銷聯(lián)軸器, 公稱扭矩，1125 44/5843200330 60JGB TJ224aTN m為保證軸和

60、軸端擋圈間有間隙，取軸端長(zhǎng) L=62mm。初選深溝球軸承 6207 GB/T276 其尺寸為半聯(lián)軸器用平鍵35 72 17dD TGB/T1096 鍵連接。10 8 50 3) 計(jì)算軸上的載荷載荷分析圖水平,垂直面由裝配圖正視受力視角決定，軸彎矩扭矩分析圖如圖 5-4：（1）水平面支反力和彎矩: 3123237.55633=4467237.5+62tNHFLFNNLL215633-4467=1166NHtNHFFFNN5124467 622.77 10HNHMFLN mN m（2）垂直面支反力和彎矩廣東海洋大學(xué) 2015 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 1121237.520501626237.562