數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）立式加工中心機(jī)th5940橫屑裝置的設(shè)計(jì)

1、引 言數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對國計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制造技術(shù)的進(jìn)步，以及社會對產(chǎn)品質(zhì)量和品種多樣化的要求越來越強(qiáng)烈，中小批量生產(chǎn)的比例明顯增加，要求現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床成為一種精密、高效、符合的自動化加工設(shè)備。立式加工中心機(jī)TH5940是根據(jù)國際市場上數(shù)控車床的最新發(fā)展趨勢研制開發(fā)的高精度數(shù)控車床，具有雙工位回轉(zhuǎn)工作臺，移動式立柱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。加工過程中回轉(zhuǎn)工作臺固定不動，立柱移動

2、，機(jī)床運(yùn)動部件質(zhì)量恒定不變，保證了非常好的動態(tài)響應(yīng)特性。移動部件始終處于熱對稱狀態(tài)，機(jī)床熱特性好，工作臺采用無撓曲結(jié)構(gòu)，適用于高精度加工。加工過程中雙工位回轉(zhuǎn)工作臺因固定不動，可以更換另一工作臺上的零件，大大節(jié)約上下工件的輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。主軸套筒采用繞循環(huán)油冷設(shè)計(jì)，循環(huán)冷卻充分，加上高效的溫控機(jī)，能有效控制主軸溫升，恒保主軸運(yùn)轉(zhuǎn)精度。X、Y、Z三軸采用滾珠絲杠雙螺母預(yù)緊，配合兩端支承座的拉伸設(shè)計(jì)，能消除傳動間隙，補(bǔ)償溫升造成的誤差。 X、Y、Z三個(gè)方向采用滾動導(dǎo)軌，動態(tài)性能好，精度保持性好等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)床控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶要求選配SIEMENS或FANUC系統(tǒng)。排屑系統(tǒng)作為立式加工中心機(jī)T

3、H5940系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，占有重要的地位，對立式加工中心機(jī)TH5940中的排屑系統(tǒng)的研究有著重要的理論和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本設(shè)計(jì)主要針對數(shù)控加工中心鐵屑的合理處理，并對橫屑裝置的體積、效率以及經(jīng)濟(jì)性等多方面考慮，做出比較合理的設(shè)計(jì)。向著體積小，效能高，為CNC、NC及產(chǎn)業(yè)機(jī)械最合適之搭配機(jī)型；鏈板寬度多元化，提供了絕佳的搭配彈性及有效的應(yīng)用；一體成型的鏈板組合，強(qiáng)度高，配合精準(zhǔn)，動作穩(wěn)定安靜；扭力限制設(shè)定，有效降低操作不當(dāng)所造成的損害的方向發(fā)展。第一章 概 述目前，數(shù)控鏜銑床已成為機(jī)械制造的主要工具機(jī)，特別是立式加工中心機(jī)TH5940在朝高速度，大功率，高精度的方向發(fā)展，其可靠性能已成為衡量

4、其性能的重要指標(biāo)。要保證數(shù)控鏜銑床可靠穩(wěn)定地工作，除了在機(jī)械結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)等方面要達(dá)到一定的要求之外，橫屑裝置的合理設(shè)計(jì)也是不可忽視的一部分，他們對延長數(shù)控銑床的使用壽命和周期，提高切削加工效率，保證數(shù)控鏜銑床正常運(yùn)行具有重要意義。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，制造技術(shù)的進(jìn)步，以及社會對產(chǎn)品質(zhì)量和品種多樣化的強(qiáng)烈需求，中小批生產(chǎn)的比例顯著增加，要求現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床成為一種精密、高效的自動化設(shè)備。在自動化制造系統(tǒng)中，對切屑的排除、運(yùn)輸和循環(huán)利用非常重要，這對環(huán)境保護(hù)、節(jié)省費(fèi)用、增加廢物利用價(jià)值有重要意義。1.1 排屑裝置的特點(diǎn)及應(yīng)用橫屑裝置又稱排屑裝置，主要針對數(shù)控加工中心所排鐵屑的合理處理，并對橫屑裝置的體

5、積、效率以及經(jīng)濟(jì)性等多方面考慮，做出比較合理的設(shè)計(jì)。 排屑機(jī)主要用于短屑及碎屑的連續(xù)輸送,有不受切屑材質(zhì)限制的優(yōu)點(diǎn),主要適用于干式或濕式加工中長度小于150mm鋼屑及鑄鐵屑的輸送，將切屑沿排屑機(jī)底部輸送出的工作方式，工作可靠，穩(wěn)定。1.2 排屑裝置的發(fā)展趨勢目前國內(nèi)擁有數(shù)控加工中心的生產(chǎn)廠家具不完全統(tǒng)計(jì)每年生產(chǎn)機(jī)床有，但在數(shù)控加工中心中同時(shí)具備側(cè)排屑、后排屑的廠家卻不多見，高轉(zhuǎn)速、高精度、潤滑油和冷卻液分離并被回收重復(fù)利用，這些特點(diǎn)在眾多企業(yè)中也并不同時(shí)具備。目前主要問題是核心技術(shù)嚴(yán)重缺乏，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)，由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成，中國90

6、%需要國外進(jìn)口，國內(nèi)能做的中、高端數(shù)控機(jī)床，更多處于組裝和制造環(huán)節(jié)，普遍未掌握核心技術(shù)。國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵零部件和關(guān)鍵技術(shù)主要依賴進(jìn)口，國內(nèi)真正大而強(qiáng)的企業(yè)并不多。切屑處理技術(shù)及其設(shè)備，是隨著切削加工機(jī)床的發(fā)展而發(fā)展的。但是，長期以來重主機(jī)、輕配套的狀況使得切屑處理技術(shù)及其設(shè)備發(fā)展遲緩、水平低下。八十年代始，重主機(jī)輕配套的狀況引起了機(jī)床工具行業(yè)的注意，促使切屑處理技術(shù)及其設(shè)備在此后的二十多年里得到長足的發(fā)展?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展以及世界先進(jìn)制造技術(shù)的興起和不斷成熟，對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求；超高速切削，超精密加工的應(yīng)用，對數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)，伺服性能，主軸驅(qū)動，機(jī)床結(jié)構(gòu)等提出了更高的性能指標(biāo)；

7、FMS的迅速發(fā)展和CIMS的不斷成熟，又將對數(shù)控機(jī)床的可靠性，通信功能，人工智能和自適應(yīng)控制等技術(shù)提出更高的要求。隨著為電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的性能日臻完善，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。 排屑機(jī)的分類及選用為了TH5940數(shù)控加工中心的自動加工順利進(jìn)行和減少數(shù)控機(jī)床的發(fā)熱，數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有合適的排屑裝置。在數(shù)控機(jī)床的切屑中往往混合著切屑液，排屑裝置應(yīng)從中分離出切屑，并將切屑送入切屑收集箱內(nèi)，因此選用合適的排屑機(jī)對數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行有很大的決定性作用。排屑機(jī)在現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的使用中主要包括以下幾種類型：（1）磁性板式排屑機(jī)用于鐵質(zhì)、鋼質(zhì)材料的斷屑或長度100mm的鐵屑輸送，結(jié)果簡單變形容易。該

8、排屑方式因其鐵屑與傳動部分隔離封閉，外形美觀，故障率低。但是，由于鐵屑受磁力作用在板帶上滑動。因此，僅適合碎屑干式或油冷加工狀態(tài)下使用，且排屑量受到限制，磁性板式排屑機(jī)屬于定量排屑形式，即吸附切屑的力量是個(gè)固定值。當(dāng)切屑量較大、排屑面板上粘油、非吸磁性物品在面板上堆積時(shí)，都不能順暢排屑。另外，當(dāng)有重物意外原因撞擊面板，會導(dǎo)致機(jī)器嚴(yán)重?fù)p傷，即磁塊條被刮掉，內(nèi)部鏈條脫落。（2）螺旋式排屑機(jī)本裝置通過減速機(jī)驅(qū)動帶有螺旋葉的旋轉(zhuǎn)軸推動物料向前或向后，集中在出料口，落入指定位置，該機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小，安裝使用方便，傳動環(huán)節(jié)少，故障率低，適合各種材質(zhì)的碎屑，一般不單獨(dú)使用，多用于偏離排屑中心線短距離輸

9、送。螺旋式排屑機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，性能良好，但只適合沿水平或小角度傾斜的直線運(yùn)動排屑，不能大角度傾斜、提升和轉(zhuǎn)向排屑，應(yīng)用較少，可根據(jù)螺旋軸的結(jié)構(gòu)不同區(qū)分為有芯螺旋和無芯螺旋兩種。（3）鏈板式排屑機(jī)鏈板式排屑機(jī)又稱平板鏈?zhǔn)脚判紮C(jī)，屬于一種多功能性排屑裝置，主要用于收集和輸送各種卷狀、團(tuán)狀、塊狀切屑，以及磁性排屑器不能解決的銅屑、鋁屑、不銹鋼鋼屑，非常適合鋼、鋁等材質(zhì)的卷屑輸送，但最不適合粉末狀、粘稠切屑的輸送。該裝置以滾動鏈輪牽引鋼質(zhì)平板鏈帶在封閉箱中運(yùn)轉(zhuǎn)，切屑用鏈帶帶出機(jī)床。本次設(shè)計(jì)的立式加工中心機(jī)TH5940在實(shí)際排屑操作過程有如下特點(diǎn)： 流水化作業(yè)，產(chǎn)生的切屑量較大，尤其在粗加工階段。 切屑呈碎

10、片狀、卷狀、團(tuán)狀、塊狀。 由于工人不注意，小工件、工夾具、破布煙頭、掃地的垃圾均可能進(jìn)入排屑裝置中。 機(jī)床各運(yùn)動部分的潤滑油能夠流入排屑裝置中。 生產(chǎn)線上的排屑裝置是安裝機(jī)床在機(jī)床外部的，由于在潮濕的空氣外露情況下，使機(jī)器的一些部件容易生銹、腐蝕以至卡死無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 排屑裝置屬于輔助性生產(chǎn)設(shè)備，保養(yǎng)維護(hù)機(jī)會較少，經(jīng)常是小毛病時(shí)無人注意照常工作，出大毛病無法運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才去修理，影響整條線的正常工作。從上述數(shù)控生產(chǎn)線排屑裝置的特點(diǎn)來看，鏈板排屑機(jī)在六個(gè)方面均優(yōu)于其他兩種型式，所以最適合TH5940數(shù)控加工中心生產(chǎn)線排屑裝置并符合工作需要和實(shí)際情況的為鏈板排屑機(jī)。鏈板排屑機(jī)廣泛應(yīng)用于各類數(shù)控加工中心組

11、合機(jī)床和柔性生產(chǎn)線，如圖1所示，本排屑機(jī)在運(yùn)行工作過程中的動力是帶減速器的電動機(jī)，通過V帶傳遞動力帶動軸的轉(zhuǎn)動，在軸上安裝一對滾輪鏈輪帶動鏈，軸在轉(zhuǎn)動的同時(shí)將動力傳遞到鏈板。以滾輪鏈輪牽引的鋼質(zhì)平板鏈帶在封密箱中運(yùn)轉(zhuǎn)，加工中的切屑落到鏈帶上被帶出機(jī)床，這種裝置在數(shù)控機(jī)床使用時(shí)與機(jī)床冷卻箱合為一體，以簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)。 圖1 鏈板式排屑機(jī)第二章 電動機(jī)的選擇立式加工中心機(jī)TH5940排屑系統(tǒng)的動力是由電動機(jī)提供的，它帶動排屑機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以合理的選擇電動機(jī)是設(shè)計(jì)排屑機(jī)的首要工作。電動機(jī)是專門工廠批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)部件，要選出具體型號以便購置，選擇電動機(jī)包括確定類型、結(jié)構(gòu)、容量（功率）和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄中查

12、出其型號和尺寸。2.1 選擇電動機(jī)的類型電動機(jī)分交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩種。由于直流電動機(jī)需要直流電源，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，價(jià)格較高，維護(hù)比較不便，因此選用交流電動機(jī)。我國新設(shè)計(jì)的Y系列三相籠型異步電動機(jī)屬于一般用途的全封閉電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，使用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的器械上。根據(jù)立式加工中心機(jī)TH5940排屑裝置的工作要求和條件，選用三相籠型異步電動機(jī)，電壓380V，Y型。2.2 選擇電動機(jī)的功率及轉(zhuǎn)速電動機(jī)功率選得合適與否，對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率小于工作要求，就不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動機(jī)長期過載而過早損壞；功率過大則電動機(jī)

13、價(jià)格高，能力又不能充分利用，由于經(jīng)常不滿載運(yùn)行，效率和功率因數(shù)都較低，增加電能消耗，造成很大浪費(fèi)。電動機(jī)所需工作功率 =kW (2-1)式中：-排屑機(jī)所需功率，指排屑機(jī)主動端所需功率，單位為KW；-電動機(jī)至排屑機(jī)的總效率。 =KW (2-2)由式(2-1) 、(2-2)得=kW （2-3）立式加工中心機(jī)TH5940排屑系統(tǒng)鏈板的有效拉力=1000N，運(yùn)輸帶速度=0.1m/s,帶傳動的傳動效率。因此，由公式（2-3）得=100000.96=主動帶輪轉(zhuǎn)速=180r/min根據(jù)合理傳動比范圍，取V帶傳動的傳動比=24，故電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速的可選范圍為=180720r/min根據(jù)要求，立式加工中心機(jī)TH5

14、940排屑系統(tǒng)采用帶減速器的電機(jī)，因此電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速應(yīng)在180720r/min內(nèi)選擇。因?yàn)榇伺判枷到y(tǒng)采用帶減速器的電動機(jī)，所以電動機(jī)轉(zhuǎn)速不須特殊規(guī)定，因此有三種方案，如表1所示，綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量和價(jià)格，選用第二種方案比較合適。表1 Y系列電動機(jī)參數(shù)方案電動機(jī)型號額定功率（KW）電動機(jī)異步轉(zhuǎn)速電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速電動機(jī)重量（N）參考價(jià)格（元）1Y112M-44150014404702302Y132M-6410009607303503Y160M-847507201180500本立式加工中心機(jī)TH5940排屑系統(tǒng)的電動機(jī)采用的是帶減速器的電動機(jī)，選用電動機(jī)的型號Y132M-6，主要功率

15、因數(shù)及性能指標(biāo)見表2，最后的輸出轉(zhuǎn)速為500r/min。表2 Y132M-6型電動機(jī)性能型 號額定功率 kW滿載時(shí)轉(zhuǎn)速r/min滿載時(shí)電流 380V時(shí)滿載時(shí)效率%功率因數(shù)啟動電流啟動轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Y132M-64960842第三章 帶傳動設(shè)計(jì)立式加工中心機(jī)TH5940排屑系統(tǒng)中要求結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、價(jià)格低廉和緩沖吸震的傳動系統(tǒng)，帶傳動在傳動過程中正具備這些特點(diǎn)，并且在近代機(jī)械中應(yīng)用廣泛。在機(jī)械傳動系統(tǒng)中，經(jīng)常采用皮帶傳動來傳遞運(yùn)動（減速或增速）和動力，帶傳動是一種撓性傳動，一般由固定于主動軸上的帶輪（主動輪）、固定于從動軸上的帶輪（從動輪）和緊套在兩輪上的皮帶組成當(dāng)電動機(jī)驅(qū)動主動輪轉(zhuǎn)動時(shí)，由于

16、皮帶和帶輪間摩擦力的作用，便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞一定的動力。3.1 帶及帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1.確定計(jì)算功率= （3-1）查工作情況系數(shù)手冊得Ka=1.1，加工中心機(jī)TH5940排屑系統(tǒng)的電動機(jī)功率故P =4KW，故=根據(jù)、選用A型V帶。2.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，查帶輪標(biāo)準(zhǔn)手冊可取小帶輪的基準(zhǔn)直徑=200mm。2）驗(yàn)算帶速。按式驗(yàn)算帶的速度= （3-2）根據(jù)帶減速器的電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速=500r/min，按式（3-2）驗(yàn)算帶的速度=/s因?yàn)?m/s30m/s，故帶速合適。3)計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。根據(jù)式 （3-3）由（3-3）得大帶輪的基準(zhǔn)直徑= （3-4）根據(jù)小帶

17、輪的基準(zhǔn)直徑=200mm，由式（3-4）得大帶輪的基準(zhǔn)直徑=200=300mm查帶輪標(biāo)準(zhǔn)手冊得，圓整為=315mm。3.確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長度1)根據(jù)式0.7(+)2(+) （3-5）根據(jù)=200mm，= 300mm，由式（3-5）得350mm1000mm初定中心距=380mm。2)由式計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度2+(+)/2+(-)/4 （3-6）根據(jù)=200mm，= 300mm，=380mm，由式（3-6）得帶的基準(zhǔn)長度2+(+)/2+(-)/41576mm查帶標(biāo)準(zhǔn)手冊選帶的基準(zhǔn)長度=1400mm。3)按式計(jì)算實(shí)際中心距+(-)/2 （3-7）根據(jù)=1400mm，=1576mm，由式（3-7

18、）得實(shí)際中心距+(-)/2=380+(1400-1576)/2mm295mm中心距的變化范圍274337mm。180-(-/ （3-8）根據(jù)=200mm，= 300mm，=295mm,由式（3-8）得小帶輪包角180-(-/=180-（315-200/295156905.計(jì)算帶根數(shù)1) 計(jì)算單根V帶的額定功率=（+） （3-9）由=200mm和=500查帶的額定功率表得=。根據(jù)=500r/m, =和A型帶，查帶額定功率增量表表得=。查包角修正系數(shù)表得5，由式（3-9）得額定功率=（+）=2) 計(jì)算V帶的根數(shù)= （3-10）根據(jù)=4.4KW，由式（3-10）得V帶的根數(shù)=取2根。6.計(jì)算單根V帶

19、的初拉力的最小值（）（）)/+ （3-11）查A型V帶單位長度質(zhì)量表得的單位長度質(zhì)量，由式（3-11）得初拉力最小值（）)/+355N應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力（）。7.計(jì)算壓軸力 ()=2（）sin （3-12）根據(jù)（）=355N，156由式（3-12）得壓力軸最小值()=2（）sin=22355sin78N=1389N第四章 軸的設(shè)計(jì)立式加工中心機(jī)TH5940排屑系統(tǒng)中，軸作為傳遞運(yùn)動和動力的橋梁，并且軸還有支撐的作用，所以軸是排屑機(jī)的主要零件，一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動及動力的傳遞。因此合理的軸的設(shè)計(jì)是不可缺少的，軸的設(shè)計(jì)也和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力

20、計(jì)算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。軸的工作能力計(jì)算是指軸的強(qiáng)度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計(jì)算，多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這時(shí)只需對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對鋼度要求高的軸和受力大的細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生過大的彈性變形，對高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進(jìn)行振動穩(wěn)定性計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。4.1 求軸上載荷并初步確定軸的最小直

21、徑電動機(jī)的功率為，則軸上的功率= （4-1）立式加工中心機(jī)TH5940排屑系統(tǒng)的電動機(jī)功率=4KW，傳遞效率=0.96，則軸的功率為=40.96KW=3.84KW軸的轉(zhuǎn)速=/ （4-2）根據(jù)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速=500r/min,=1.5,由式（4-2）得軸的轉(zhuǎn)速=/=500/1.5=333 r/min于是轉(zhuǎn)矩 T=9550000 （4-3）根據(jù)，=333 r/min，由式（4-3）得軸的轉(zhuǎn)矩T=9550000=9550000Nmm110126 Nmm先初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理= （4-4）取A0=110mm，根據(jù)，=333 r/min，由式（4-4）得軸的最小直徑= =

22、110mm=61mm軸的最小直徑與帶輪配套使用，選小軸直徑d=65mm。4.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)結(jié)構(gòu)工藝性原則，使其結(jié)構(gòu)形式便于加工和裝配軸上零件，并且生產(chǎn)率高，成本低。一般地說，軸的結(jié)構(gòu)簡單，工藝性越好，因此，在滿足使用要求的前提下，軸的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡化，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）為了滿足帶輪的軸向定位要求，-軸端右端需制出一軸肩，故取-段的直徑 dII-III70mm,l=10mm；左端用鍵定位。帶輪與軸配合的轂孔長度L1=50mm,為了保證帶輪與軸穩(wěn)定配合，故-段的長度應(yīng)比 L1 略長一些， 現(xiàn)取l= 60mm。2）

23、初步選擇滾動軸承。因軸承受徑向力的作用。故選用單列向心球軸承。參照工作要求并根據(jù)d=65mm，由軸承產(chǎn)品目錄中選取標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列向心球軸承(GB276-64)216型，其尺寸為以dDB=8014026,故d=80mm,又因有鏈輪在其中用鍵配合，故取圖2 軸的結(jié)構(gòu)圖l=45mm；所d=80mm，l=45mm，由于在排屑機(jī)內(nèi)裝配使用， d=90mm,根據(jù)鏈板寬度為180mm，所以選l=180mm。3. 軸上零件的周向定位 鏈輪、帶輪與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按d由平鍵尺寸手冊查得平鍵截面的尺寸為bh=2214(GB1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為14mm(GB1096-79),同時(shí)

24、為了保證齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；同樣，帶輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵規(guī)格181140，帶輪與軸的配合為H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4.確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為345。4.3 校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大計(jì)算彎矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。= （4-5）根據(jù)=636540 Nmm,=70mm= Mpa Mpa 軸的材料為45號鋼，由軸常用性能表可查得-1=60Mpa，因此-1，故安全。第五章 鏈傳動設(shè)計(jì)立式加工中心機(jī)TH5940排屑裝置以滾輪鏈輪牽引的鋼質(zhì)平板鏈帶在封密箱中運(yùn)轉(zhuǎn)，加工中的切屑落到鏈帶上被帶出機(jī)

25、床，所以鏈傳動中的鏈輪及鏈板在排屑系統(tǒng)中起到極其重要的作用。鏈傳動是一種撓性傳動,它由鏈條和鏈輪組成。通過鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動和動力。鏈傳動在機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛。與摩擦型的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率高；又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；鏈條采用金屬材料制造，在同樣的使用條件下，鏈傳遞的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊，同時(shí)鏈傳動能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。鏈傳動一般是由分別安裝在彼此平行的主從動軸上的兩個(gè)鏈輪，和跨繞兩鏈輪的閉合鏈條組成的，鏈輪上制有特殊齒形的齒，通過輪齒與鏈結(jié)相嚙合而達(dá)到傳動的目的。因此

26、，鏈傳動是一種具有中間撓性零件的嚙合傳動。鏈傳動可以保持準(zhǔn)確的平均傳動比，結(jié)構(gòu)比皮帶傳動緊湊，作用在軸上的載荷小，承載能力大，效率高。但安裝精度要求高，工作時(shí)有噪音，無過載保護(hù)性，而且鏈結(jié)磨損后由于鏈條伸長而容易引起脫鏈。鏈傳動主要用于要求平均傳動比準(zhǔn)確，且兩軸相距較遠(yuǎn)，工作條件惡劣（如溫度高，灰塵大，淋水、淋油等），不宜采用皮帶傳動和齒輪傳動的場合。5.1 鏈傳動的承載能力鏈傳動在不同的工作情況下，其主要的失效形式也不同，如圖3所示就是鏈在一定 圖3 各種條件下的極限功率曲線壽命下，小鏈輪在不同轉(zhuǎn)速下由于各種失效形式限定的極限功率曲線。圖3中曲線1是在良好而充分潤滑條件下由磨損破壞限定的極限

27、功率曲線；曲線2是在變應(yīng)力作用下鏈板疲勞破壞限定的極限功率曲線；曲線3是由滾子套筒沖擊疲勞強(qiáng)度限定的極限功率曲線；曲線4是由銷軸與套筒配合限定的極限功率曲線；曲線5是良好潤滑情況下的額定功率曲線，它是設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)際使用的功率曲線；曲線6是潤滑條件不好或工作環(huán)境惡劣情況下的極限功率曲線，在這種情況下鏈磨損嚴(yán)重，所能傳遞的功率比良好潤滑情況下的功率低得多。如圖4所示為A系列滾子鏈的實(shí)用功率曲線圖，它是在=19、=100p、單排鏈、圖4 A系列滾子鏈實(shí)用功率曲線載荷平穩(wěn)、按照推薦的潤滑方式潤滑（見圖5）、工作壽命為15000h、鏈因磨損而引起的伸長率不超過3的情況下由實(shí)驗(yàn)得到的極限功率曲線（即在如圖3所

28、示的2、3、4曲線基礎(chǔ)上作了一些修正得到的）。根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速由此圖可查出該情況下各種型號的鏈在鏈速情況下允許傳遞的額定功率。當(dāng)實(shí)際情況不符合實(shí)驗(yàn)規(guī)定的條件時(shí)，如圖4所示，查得的值應(yīng)乘以一系列修正系數(shù)，如小鏈輪齒數(shù)系數(shù)、鏈長系數(shù)、多排鏈系數(shù)和工作情況系數(shù)等。當(dāng)不能按如圖5所示的方式潤滑而使?jié)櫥涣紩r(shí)，則磨損加劇。此時(shí)，鏈主要是磨損破壞，額定功率值應(yīng)降低。當(dāng)時(shí)，鏈傳動的主要失效形式是過載拉斷，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。靜強(qiáng)度安全系數(shù)應(yīng)滿足下式要求=48 (5-1)圖5 推薦的潤滑方式 人工定期潤滑 滴油潤滑 油浴或飛濺潤滑 壓力噴油潤滑鏈的極限拉伸載荷=，為鏈的排數(shù)，單排鏈的極限拉伸載荷見表；工況系數(shù)

29、見表3。當(dāng)實(shí)際工作壽命低于15000h時(shí)，則按有限壽命進(jìn)行設(shè)計(jì)，其允許傳遞的功率可高些，設(shè)計(jì)時(shí)可參考有關(guān)資料。5.2 鏈傳動主要參數(shù)的選擇鏈傳動設(shè)計(jì)需要確定的主要參數(shù)有：鏈節(jié)距、排數(shù)及鏈輪齒數(shù)、傳動比、中心距、鏈節(jié)數(shù)等，下面就這些參數(shù)的選擇進(jìn)行分析。1.鏈的節(jié)距和排數(shù)鏈的節(jié)距大小反映了鏈節(jié)和鏈輪齒的各部分尺寸的大小，在一定條件下，鏈的節(jié)距越大，承載能力越高，但傳動不平穩(wěn)性、動載荷和噪聲越嚴(yán)重，傳動尺寸也增大。因此設(shè)計(jì)時(shí)，在承載能力足夠的條件下，盡量選取較小節(jié)距的單排鏈，高速重載時(shí)可采用小節(jié)距的多排鏈。一般載荷大、中心距小、傳動比大時(shí)，選小節(jié)距多排鏈；中心距大、傳動比小，而速度不太高時(shí)，選大節(jié)距

30、單排鏈。鏈條所能傳遞的功率P0可由下式確定 （5-2） = （5-3）式中 在特定條件下，單排鏈所能傳遞的功率(kW)（見圖4）；鏈傳動的計(jì)算功率(kW)；工況系數(shù)（表3），若工作情況特別惡劣時(shí)，值應(yīng)比表值大得多；小鏈輪齒數(shù)系數(shù)（表4），當(dāng)工作在如圖5所示的曲線頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)（鏈板疲勞），查表中的KZ，當(dāng)工作在右側(cè)時(shí)（滾子套筒沖擊疲勞），查表中的KZ；多排鏈系數(shù)（表5）；鏈長系數(shù)（見圖6），鏈板疲勞查曲線1，滾子套筒沖擊疲勞查曲線2。 根據(jù)式（5-2）求出所需傳遞的功率，再由圖5查出合適的鏈號和鏈節(jié)距。表3 工況系數(shù)KA載荷種類內(nèi)燃機(jī)液力傳動電動機(jī)或汽輪機(jī)內(nèi)燃機(jī)機(jī)械傳動平穩(wěn)載荷中等沖擊載荷較大沖擊

31、載荷2.傳動比 鏈傳動的傳動比一般應(yīng)小于6，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允許到10，推薦=2，鏈條在小鏈輪上的包角不應(yīng)小于120。傳動比過大將使鏈在小鏈輪上的包角過小，因而使同時(shí)嚙合的齒數(shù)少，這將加速鏈條和輪齒的磨損，且易出現(xiàn)跳齒和脫齒現(xiàn)象，并使傳動外廓尺寸增大。表4 小鏈輪齒數(shù)系數(shù)KZZ191011121314151617KZKZZ1192123252729313335KZKZ表5 多排鏈系數(shù)KP排數(shù)123456KP1圖6 鏈長系數(shù)3.鏈輪齒數(shù)z鏈輪齒數(shù)不宜過多或過少。齒數(shù)太少時(shí)，1）增加傳動的不均勻性和動載荷；2）增加鏈節(jié)間的相對轉(zhuǎn)角，從而增大功率消耗；3）增加鏈的工作拉力（當(dāng)小鏈輪轉(zhuǎn)速

32、、轉(zhuǎn)矩和節(jié)距一定時(shí)，齒數(shù)少時(shí)鏈輪直徑小，鏈的工作拉力增加），從而加速鏈和鏈輪的損壞。但鏈輪的齒數(shù)太多，除增大傳動尺寸和重量外，還會因磨損而實(shí)際節(jié)距增長后發(fā)生跳齒或脫鏈現(xiàn)象機(jī)率增加，從而縮短鏈的使用壽命，通常限定最大齒數(shù)120。從提高傳動均勻性和減少動載荷考慮，建議在動力傳動中，滾子鏈的小鏈輪齒數(shù)按表6選取。表6 滾子鏈小鏈輪參數(shù)鏈速V(m/s)0.63388172125從限制大鏈輪齒數(shù)和減小傳動尺寸考慮，傳動比大、鏈速較低的鏈傳動建議選取較少的鏈輪齒數(shù)，滾子鏈最少齒數(shù)為=9。4.鏈節(jié)數(shù)和鏈輪中心距 在傳動比1時(shí)，鏈輪中心距過小，單位時(shí)間內(nèi)鏈條的繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，因而

33、增加了鏈的磨損和疲勞。同時(shí)，由于中心距小，則鏈在小鏈輪上的包角?。?），與小鏈輪嚙合的鏈節(jié)數(shù)少，每個(gè)輪齒所受的載荷增大，且易出現(xiàn)跳齒和脫齒現(xiàn)象；因總的鏈節(jié)數(shù)減少，鏈速一定時(shí)，單位時(shí)間鏈節(jié)的應(yīng)力變化次數(shù)增加，使鏈的壽命降低。但中心距太大時(shí)，除結(jié)構(gòu)不緊湊外，松邊垂度過大，傳動時(shí)還會使鏈的松邊顫動。在不受機(jī)器結(jié)構(gòu)的限制時(shí)，一般情況可初選中心距=(3050)p，最大可取=80p，當(dāng)有張緊裝置或托板時(shí)，可大于80p。最小中心距可先按初步確定。當(dāng)3時(shí) + (3050) mm （5-4）當(dāng)3時(shí) mm （5-5）式中、-兩鏈輪齒頂圓直徑。鏈的長度常用鏈節(jié)數(shù)表示= （5-6）為鏈長。鏈節(jié)數(shù)的計(jì)算公式為=+ （5

34、-7）計(jì)算出的值應(yīng)圓整為相近的整數(shù)，而且最好為偶數(shù)，以免使用過渡鏈節(jié)。根據(jù)鏈長就能計(jì)算最后中心距= (5-8)為了便于鏈的安裝以及使松邊有合理的垂度，安裝中心距應(yīng)較計(jì)算中心距略小。當(dāng)鏈條磨損后，鏈節(jié)增長，垂度過大時(shí)，將引起嚙合不良和鏈的振動。為了在工作過程中能適當(dāng)調(diào)整垂度，一般將中心距設(shè)計(jì)成可調(diào)，調(diào)整范圍2，松邊垂度f0.02)。立式加工中心機(jī)TH5940排泄系統(tǒng)的主動鏈輪選齒數(shù)=23，從動鏈輪齒數(shù)=/=23/1.3=17查鏈輪系數(shù)手冊得=1.0，=1.52，則鏈功率為=根據(jù)及n=333r/min可選16A-1,查滾子鏈主要參數(shù)手冊初選中心距=（20200）=5085080mm取=5000mm。相應(yīng)的鏈長結(jié)數(shù)由公式（5-4）得=413節(jié)。查中心距系數(shù)手冊得中心距計(jì)算系數(shù)=0.24467，則鏈傳動的最大中心距為=2-（+）=4886mm為使立式加工中心機(jī)TH5940排泄系統(tǒng)的鏈傳動張緊及正常運(yùn)行,故在減速器安置四組鏈輪, 且在鏈傳動布置時(shí)，鏈輪必須位于鉛垂面內(nèi)，兩