45度外圓車刀刃磨位姿及刃磨參數(shù)研究畢業(yè)設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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e45度外圓車刀刃磨位姿及刃磨參數(shù)研究e(e)指導(dǎo)老師:e[摘要]車削加工是金屬切削加工中最重要的工序之一,在機(jī)械制造業(yè)中占重要地位。車刀刀刃的質(zhì)量對(duì)加工工件的質(zhì)量有著很大的影響。然而手工刃磨車刀的難度很大,需要專門的知識(shí)和多年的經(jīng)驗(yàn)。本文主要闡述了車刀的種類及其分類方法;建立了常用車刀的三維零件模型;并確定了車刀刃磨的參數(shù);對(duì)車刀角度及車刀角度對(duì)切削加工的影響作了研究和分析;詳細(xì)闡述了刀具各個(gè)角度及刀面的刃磨方法;研究車刀不同位姿,通過(guò)坐標(biāo)變換的方法,建立其數(shù)學(xué)模型并采用相應(yīng)的砂輪和夾具,以實(shí)現(xiàn)對(duì)車刀的刃磨。[關(guān)鍵詞]車刀角度刃磨參數(shù)三維建模數(shù)學(xué)模型

45ExternalTurningToolGrindingPositionandGrindingParametersExaminatione(ee)Tutor:eeAbstract:Turningisoneofthemostimportanttechnologyinmetalcuttinganufacturingandplaysanimportantroleinmachinemanufacturingindustry.Thequalityoftheworkpiecedependsonthequalityoftheedgeofacuttingtool.Butitisdifficulttogrindtoolbyhand,whichneedsspecialtechnologyandmanyyear'sexperience.Thispapermainlyexpoundsthecommonlyusedtoolssuchastooltypeandclassificationmethod;Establishedthree-dimensionalpartsmodelcuttingtool;Thecuttingtooltodeterminetheparameters;OnturningAngleandturningAngletocuttingtheinfluenceoftheresearchandanalysis;ExplainsindetailthemethodofeachAnglecuttingtools;Researchtool,establishitspositionandposedifferentmathematicalmodelandUsingthecorrespondingwheelandclampingapparatus,Sharpeningofturningtools.Keywords:LathetoolTurningAngleThree-dimensionalmodelingMathematicalmodel頁(yè)共44頁(yè)引言 在機(jī)械加工中,金屬切削刀具的幾何參數(shù)的合理選擇及高質(zhì)量的刃磨直接影響到機(jī)械加工的質(zhì)量、刀具耐用度、生產(chǎn)效率和加工成本。因此機(jī)械加工中,正確的選擇刀具角度以及如何獲得所選角度的大小,尤其顯得重要。俗話說(shuō):“三分工藝,七分刀具”,這充分說(shuō)明了刀具和車刀刃磨技術(shù)在機(jī)械加工中的突出地位。一把好的刀具切削性能的好壞主要取決于制造刀具的材料、刀具的結(jié)構(gòu)、刀具切削部分的幾何參數(shù)。其中刀具材料固然重要,但當(dāng)?shù)毒卟牧虾偷毒呓Y(jié)構(gòu)確定之后,刀具切削部分的集合參數(shù)對(duì)切削性能的影響就成為十分重要的因素,如何刃磨這些參數(shù)使其達(dá)到加工中的要求,是一項(xiàng)非常重要的工作。例如:在數(shù)控加工中,由于刀頭結(jié)構(gòu)和刀具切削部分形狀選擇不合理,本來(lái)用一把刀具可以完成所有面的加工,且需要多把刀具來(lái)完成,造成加工效率低下,也沒有完全發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)越性,在生產(chǎn)實(shí)踐中,這類現(xiàn)象很多。 刀具在整個(gè)加工制造成本中,看似只占很小的比例。但在整個(gè)加工效率方面,恰恰是刀具起舉足輕重的作用。隨著對(duì)加工精度的提高,對(duì)刀具的要求也更高,相對(duì)刀具的成本也在增加,所以刀具的重新修磨就顯得尤為重要!以往的刀具刃磨僅僅只限于人工在砂輪上修磨,或者由刀具廠家回收修磨,這些方式就談不上效率可言了。現(xiàn)在,加工中心的技術(shù)工人們,不可能在工作初期,用大量的時(shí)間來(lái)修磨刀具。刀具的精度、使用壽命和刀具結(jié)構(gòu)越來(lái)越成為影響加工能力和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素,昂貴的刀具成為生產(chǎn)成本的重要組成部分。因此,用于刀具修磨的刃磨機(jī)行業(yè)就越來(lái)越受到加工制造業(yè)的認(rèn)可。在實(shí)際加工中,要保證加工出合格的產(chǎn)品,首先必須根據(jù)加工的實(shí)際情況,合理選擇刀具的材料、刀具的幾何參數(shù)等,然后按照具體要求來(lái)獲得刀具合理的幾何參數(shù),對(duì)于焊接車刀而言,這些幾何參數(shù)往往要經(jīng)過(guò)刃磨達(dá)到要求。 因而,對(duì)于刀具刃磨位姿和刃磨參數(shù)的研究就顯得非常重要。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就以45度外圓車刀為例對(duì)刀具刃磨位姿及參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)探討。研究在不同的切削條件下,刀具幾何角度對(duì)切削加工的影響以及刀具刃磨參數(shù)的合理選擇以及位姿的調(diào)整。詳細(xì)闡述了刀具各個(gè)角度的刃磨方法,并建立刀具的數(shù)學(xué)模型。

1.車刀刃磨參數(shù)研究1.1車刀的基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1車刀的組成

車刀是由刀頭(或刀片)和刀柄兩大部分組成。刀頭部分擔(dān)負(fù)切削工作,所以又稱切削部分。刀柄用來(lái)夾持車刀。車刀的刀頭由以下部分組成:(1)前刀面:又稱為前面,是指切削工件時(shí),切屑流經(jīng)的刀面。(2)后刀面:又稱為后面,是指切削工件時(shí)與工件上加工表面相對(duì)的刀面。(3)副后刀面:又稱為副后面,是指切削工件時(shí)與工件上已加工表面相對(duì)的刀面。(4)主切削刃:又稱為主刀刃,是指前刀面和后刀面的交線,切削工件時(shí)擔(dān)任主要切除金屬層的工作。(5)副切削刃:又稱為副刀刃,是指前刀面和副后刀面的交線,配合主切削刃完成切削工作,也擔(dān)任很少一部分切削工作。(6)刀尖:是指主切削刃與副切削刃的交點(diǎn)。為了提高刀尖強(qiáng)度,很多刀具都在刀尖處磨出圓弧型或直線型過(guò)渡刃。圓弧過(guò)渡刃又稱刀尖圓弧。一般硬質(zhì)合金車刀的刀尖圓弧半徑=0.5~1mm。圖1.1車刀的切削部分2.傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)及電動(dòng)機(jī)計(jì)算2.1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)2.1.1擬定傳動(dòng)方案帶式輸送機(jī)的主傳動(dòng)方案根據(jù)使用要求圖2.1傳動(dòng)方案1簡(jiǎn)圖二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊,傳遞轉(zhuǎn)矩大,傳動(dòng)精確,傳動(dòng)比范圍大等。缺點(diǎn):價(jià)格較貴,維修成本高,無(wú)過(guò)1裝配簡(jiǎn)圖載保護(hù)。方案2:V帶-單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器傳動(dòng),傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如圖2.2所示:圖2.2傳動(dòng)方案2簡(jiǎn)圖V帶-單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器優(yōu)點(diǎn):價(jià)格便宜,維修相對(duì)簡(jiǎn)單,可以傳遞較大轉(zhuǎn)矩,在過(guò)載時(shí)可通過(guò)V帶與帶輪之間的滑動(dòng)來(lái)防止燒壞電動(dòng)機(jī)等。缺點(diǎn):安裝尺寸大,傳動(dòng)不夠平穩(wěn)。方案3:V帶-單級(jí)圓柱斜齒減速器傳動(dòng),傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如圖2.3所示:圖2.3傳動(dòng)方案3簡(jiǎn)圖V帶-單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器優(yōu)點(diǎn):價(jià)格便宜,傳動(dòng)平穩(wěn),維修相對(duì)簡(jiǎn)單,可傳遞較大轉(zhuǎn)矩,在過(guò)載時(shí)可通過(guò)V帶與帶輪之間wewadfasf2.2.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇根據(jù)用途及工作條件選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2.2.2電動(dòng)機(jī)參數(shù)的計(jì)算輸送帶所需功率為查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第3版,吳宗澤,羅圣國(guó)主編,表1-7和1-8得到機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值:帶wewadfasf第3版,吳宗澤,羅圣國(guó)主編,表12-1所示的電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為4kw。2.2.3確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速(1)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為單級(jí)圓柱斜齒減速器傳動(dòng)比=4,V帶傳動(dòng)比=2.2.5傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng),動(dòng)力參數(shù)計(jì)算(1)各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸1:高速軸2:低速軸33.主傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算33.1.3驗(yàn)算帶速因?yàn)閹?,故帶速合適。所以大帶輪的基準(zhǔn)屏蔽查表8-8大帶輪屏蔽圓整為400。3.1.4確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度(1)根據(jù)式8-20初定中心距。(2)計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度由表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度,帶長(zhǎng)修正系數(shù)。(3)計(jì)算實(shí)際中心距a中心距的變化范圍為358.4~1024mm。(4)驗(yàn)算小帶輪上的包角3.1.5計(jì)算帶的根數(shù)(1)計(jì)算單根V帶的額定功率由和,查表8-4a得。根據(jù),和A型帶,查表8-4b得。查表8-5得,查表8-2得,于是(2)計(jì)算V帶的根數(shù)取Z為4。(3)計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值。查表8-3得A型帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量。(4)計(jì)算壓軸力壓軸力的最小值為3.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1選擇齒輪類型,精度等級(jí),材料及齒數(shù)選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng),帶式輸送機(jī)為一般工作機(jī)器,速度不高,故選用7級(jí)精度(GB10095-88)。由表10-1選擇小齒輪材料為40(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,二者材料硬度之差為40HBS。選小齒輪齒數(shù),大齒輪齒數(shù)。初選螺旋角。3.2.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式(10-21)進(jìn)行試算,即(1)試選。(2)由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。(3)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。(4)由表10-7選取齒寬系數(shù)。(5)由表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)(6)由表10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。(7)由圖10-26查得,,則。(8)由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。(9)由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù),。(10)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式10-12得(11)計(jì)算許用接觸應(yīng)力3.2.3計(jì)算(1)計(jì)算小齒輪分度圓屏蔽,由計(jì)算公式得(2)計(jì)算圓周速度(3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)(4)計(jì)算縱向重合度。(5)計(jì)算載荷系數(shù)K。已知使用系數(shù),根據(jù),7級(jí)精度,由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù);由表10-4查得;由圖10-13查得;(6)由表10-13查得,故載荷系數(shù)(7)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓屏蔽,由式10-10a得(8)計(jì)算模數(shù)。3.2.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)計(jì)算載荷系數(shù)(2)根據(jù)縱向重合度,由圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)。(3)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)(4)查取齒形系數(shù)由表10-5查得,。(5)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得,。(6)由圖10-20C查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限,小齒輪,大齒輪。(7)由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù),。(8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式10-12得(9)計(jì)算大小齒輪的并加以比較小齒輪大齒輪大齒輪數(shù)值大。(10)設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù),取,已可滿足彎曲強(qiáng)度。但是為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度,需按接觸疲勞強(qiáng)度算得分度圓屏蔽來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取,則。3.2.5幾何尺寸計(jì)算(1)計(jì)算中心距將中心距圓整為147。(2)按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多,故參數(shù),,等不必修正。(3)其他主要幾何尺寸計(jì)算圓整后取,。齒頂圓屏蔽:齒根圓屏蔽:3.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1高速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)高速軸計(jì)算已知參數(shù)值高速軸傳遞的功率,轉(zhuǎn)速,小齒輪分度圓屏蔽,齒輪寬度,軸2的轉(zhuǎn)矩為。軸上的作用力圓周力徑向力軸向力軸向力的方向可用左手法則確定,即用左手握住軸線,并使四指的方向順著輪的哈哈方向,此時(shí)拇指的指向即為該力的方向。(2)選擇軸的材料因傳遞的功率不大,并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求,故選用常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理。(3)估算軸的最小軸徑根據(jù)表15-3,取,則最小軸徑與帶輪連接,有一個(gè)鍵槽,軸徑應(yīng)該增加3%到5%,軸端最細(xì)處的屏蔽3.3.2高速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)草圖如圖3.1所示圖3.1高速軸草圖該減速器發(fā)熱小,軸較短,故軸承采用兩端固定的方式,按軸上零件的安裝順序,從最細(xì)處開始設(shè)計(jì)。軸段1上安裝帶輪,此段設(shè)計(jì)應(yīng)該與帶輪設(shè)計(jì)同步進(jìn)行,初定軸段1的屏蔽,帶輪輪轂寬度為()=,取帶輪輪轂寬度為45mm,則軸段1的長(zhǎng)度應(yīng)略小于轂孔的寬度,取。密封圈與軸段2的設(shè)計(jì),確定軸段2時(shí),應(yīng)同時(shí)考慮帶輪的軸向固定及密封圈尺寸。帶輪用軸肩某某,軸肩高,軸徑,最終由密封圈決定,查表7-12選取氈圈,則。軸承與軸段3和軸段6的設(shè)計(jì),考慮齒輪有軸向力存在,故選用圓錐滾子軸承。軸段3上安裝軸承,其屏蔽應(yīng)既便于軸承安裝,又符合軸承內(nèi)徑系列。先取軸承為30207,由表6-7得軸承內(nèi)徑,外徑,寬度,,內(nèi)圈某某屏蔽,外圈某某屏蔽,對(duì)軸的力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離為15.3mm,故。通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同型號(hào),則,可使軸承內(nèi)圈端面與軸承座端面共面,故可取。齒輪與軸段4的設(shè)計(jì),因?yàn)樾↓X輪齒根圓屏蔽與相近,故采用齒輪軸。軸段5的設(shè)計(jì),齒輪右側(cè)采用軸肩某某,某某軸肩的高度取為3.5mm,則軸肩屏蔽,取。該軸段也可以提供軸承的軸向某某。齒輪左端面與箱體內(nèi)壁距離,以及齒輪右端面與軸承左端面的距離均取10mm,則箱體內(nèi)壁與高速軸右側(cè)軸承座端面的距離為為60mm。軸段2和軸段3的長(zhǎng)度,軸段2的長(zhǎng)度等于箱體內(nèi)壁到軸承座端面距離減去軸承的寬度B,再加上軸承座端面到帶輪端面的距離K=30mm,經(jīng)計(jì)算得,軸段3的長(zhǎng)度等于軸承的寬度B加上套筒的長(zhǎng)度,經(jīng)計(jì)算得。軸上力的作用點(diǎn)間距計(jì)算。軸承反力的作用點(diǎn)與軸承外圈大端面的距離為15.3mm,由上述軸的結(jié)構(gòu)圖可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的距離為,,。3.3.3高速軸上鍵的設(shè)計(jì)帶輪與軸段1之間采用A型普通平鍵連接,查表4-1,選其型號(hào)為鍵8*7GB/T1096-2003。3.3.4高速軸的受力分析與計(jì)算(1)畫軸的受力簡(jiǎn)圖,軸的受力簡(jiǎn)圖如圖3.2所示:圖3.2高速軸受力分析圖高速軸的軸承布置及受力簡(jiǎn)圖如圖3.3所示:圖3.3高速軸承受力簡(jiǎn)圖計(jì)算支承反力在水平面上式中負(fù)號(hào)表示與圖中所畫的方向相反。在垂直面上軸承1的總支承反力為(3)軸上彎矩計(jì)算在水平面上,a-a剖面為b-b剖面右側(cè)為b-b剖面左側(cè)為在垂直面上為合成彎矩,a-a剖面為b-b剖面左側(cè)為b-b剖面右側(cè)為校核軸的強(qiáng)度因b-b剖面右側(cè)彎矩大,同時(shí)作用有轉(zhuǎn)矩,故b-b剖面左側(cè)為危險(xiǎn)截面,其抗彎截面系數(shù)為抗扭截面系數(shù)為彎曲應(yīng)力為扭剪應(yīng)力為按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算,對(duì)于單向哈哈的轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理,故取折合系數(shù),則當(dāng)量應(yīng)力為查得45鋼調(diào)質(zhì)處理后抗拉強(qiáng)度極限,則查得軸的許用彎曲應(yīng)力,當(dāng)量應(yīng)力小于許用應(yīng)力,故強(qiáng)度滿足要求。校核鍵連接的強(qiáng)度帶輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為鍵和軸的材料都為鋼,查表得,故強(qiáng)度足夠。校核軸承壽命計(jì)算軸承的軸向力,由表9-9查得30207軸承的C=54200N,e=0.37,Y=1.6.由表9-10查得軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式,則軸承1,2的內(nèi)部軸向力分別是外部軸向力A=1232.9N,各軸向力方向如高速軸軸承受力簡(jiǎn)圖圖3.3所示:則兩軸承的軸向力分別為計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷,因?yàn)?,軸承1的當(dāng)量動(dòng)載荷為因?yàn)?,軸承2的當(dāng)量動(dòng)載荷為因?yàn)?,故只需要校核軸承1,,軸承1的壽命為減速器預(yù)期壽命為,所以軸承壽命滿足要求。3.3.5低速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)低速軸計(jì)算已知參數(shù)值低速軸傳遞的功率,轉(zhuǎn)速,齒輪分度圓屏蔽,齒輪寬度,軸3的轉(zhuǎn)矩為。軸上的作用力圓周力徑向力軸向力軸向力的方向可用左手法則確定,即用左手握住軸線,并使四指的方向順著輪的哈哈方向,此時(shí)拇指的指向即為該力的方向。(2)選擇軸的材料因傳遞的功率不大,并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求,故選用常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理。(3)估算軸的最小軸徑根據(jù)表15-3,取,則最小軸徑有一個(gè)鍵槽,軸徑應(yīng)該增加3%到5%,軸端最細(xì)處的屏蔽3.3.6低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)草圖如圖3.4所示:圖3.4低速軸結(jié)構(gòu)草圖(1表6-7得軸承內(nèi)徑,外徑,寬度,,內(nèi)圈某某屏蔽,外圈某某屏蔽,對(duì)軸的力作用點(diǎn)與外圈大端面的距離為21mm,故。通常一根軸上的兩個(gè)軸承取相同型號(hào),則,可使軸承內(nèi)圈端面與軸承座端面共面。(5)齒輪與軸段4的設(shè)計(jì),該軸段上安裝齒輪,為便于安裝齒輪,應(yīng)略大于,可初定為60mm,齒輪的寬度為60mm,為使套筒能頂?shù)烬X輪端面,軸段4的長(zhǎng)度應(yīng)小于齒輪的寬度,取。(6)軸段5的設(shè)計(jì),齒輪左側(cè)采用軸肩某某,某某軸肩的高度取為1.5mm,則軸肩屏蔽,取。該軸段也可以提供軸承的軸向某某。齒輪左端面與箱體內(nèi)壁距離,以及齒輪右端面與軸承左端面的距離均取13mm,則箱體內(nèi)壁與高速軸右側(cè)軸承座端面的距離為為86mm。軸段2和軸段3的長(zhǎng)度,軸段2的長(zhǎng)度等于箱體內(nèi)壁到軸承座端面距離減去軸承的寬度B,再加上軸承座端面到帶輪端面的距離K=35mm,經(jīng)計(jì)算得,軸段3的長(zhǎng)度等于軸承的寬度B加上套筒的長(zhǎng)度,經(jīng)計(jì)算得。軸上力的作用點(diǎn)間距計(jì)算。軸承反力的作用點(diǎn)與軸承外圈大端面的距離為21mm,由上述軸的結(jié)構(gòu)圖可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的距離為,,。3.3.7低速軸上鍵的設(shè)計(jì)聯(lián)軸器與軸段1之間采用A型普通平鍵連接,查表4-1,選其型號(hào)為鍵GB/T1096-2003,鍵長(zhǎng)為70mm。齒輪與軸段4采用A型普通平鍵連接,取其型號(hào)為GB/T1096-2003,鍵長(zhǎng)為50mm。3.3.8低速軸的受力分析及計(jì)算畫出軸的受力簡(jiǎn)圖。軸的受力簡(jiǎn)圖如圖3.5所示:圖3.5低速軸受力分析圖計(jì)算支承反力在水平面上式中負(fù)號(hào)表示與圖中所畫的方向相反。在垂直面上軸承1的總支承反力為(3)軸上彎矩計(jì)算在水平面上,a-a剖面左側(cè)為a-a剖面右側(cè)為在垂直面上,a-a剖面為合成彎矩,a-a剖面左側(cè)為a-a剖面右側(cè)為校核軸的強(qiáng)度因a-a剖面右側(cè)彎矩大,同時(shí)作用有轉(zhuǎn)矩,故b-b剖面右側(cè)為危險(xiǎn)截面,其抗彎截面系數(shù)為抗扭截面系數(shù)為彎曲應(yīng)力為扭剪應(yīng)力為按彎扭合成強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算,對(duì)于單向哈哈的轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)處理,故取折合系數(shù),則當(dāng)量應(yīng)力為查得45鋼調(diào)質(zhì)處理后抗拉強(qiáng)度極限,則查得軸的許用彎曲應(yīng)力,當(dāng)量應(yīng)力小于許用應(yīng)力,故強(qiáng)度滿足要求。校核鍵連接的強(qiáng)度齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為聯(lián)軸器處鍵連接的擠壓應(yīng)力為鍵和軸的材料都為鋼,查表得,故強(qiáng)度足夠。校核軸承壽命計(jì)算軸承的軸向力,由表9-9查得30211軸承的C=90800N,e=0.4,Y=1.5由表9-10查得軸承內(nèi)部軸向力計(jì)算公式,則軸承1,2的內(nèi)部軸向力分別是外部軸向力A=1173.8N,各軸向力方向如低速軸軸承受力簡(jiǎn)圖圖3.6所示圖3.6低速軸承受力簡(jiǎn)圖則兩軸承的軸向力分別為計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷,因?yàn)?,,故只需校核軸承2,因?yàn)?,故?dāng)量動(dòng)載荷減速器箱體尺寸的計(jì)算可參考《機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè)》里的減速器結(jié)構(gòu)尺寸,圖號(hào)11。詳見表3.1:表3.1箱體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算名稱符號(hào)尺寸關(guān)系機(jī)座壁厚機(jī)蓋壁厚機(jī)座機(jī)蓋凸緣厚度上下機(jī)體軸承旁連接螺栓軸承端蓋螺釘屏蔽外機(jī)壁至凸緣邊距離由螺栓屏蔽決定凸臺(tái)高度以便于操作為準(zhǔn)外機(jī)壁至軸承座端面之間的距離大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離軸承端蓋外屏蔽軸承孔屏蔽加上20mm上下機(jī)體肋板厚度齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁間距離3.4.2減速器的潤(rùn)滑減速器齒輪的潤(rùn)滑采用浸油潤(rùn)滑,不僅可以使?jié)櫥浞值轿?,還有利于傳動(dòng)件的散熱;軸承的潤(rùn)滑采用脂潤(rùn)滑。4.基于Pro/E軟件的斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真4.1斜齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)4.1.1斜齒圓柱齒輪的三維建模(1)在工具欄中單擊“新建”按鈕,彈出“新建”對(duì)話框。(2)在“類型”選項(xiàng)組中選擇“零件”單選按鈕,在“子類型”選項(xiàng)組中選擇“實(shí)體”單選按鈕;在“名稱”文本框中輸入“斜齒輪”;并清除“使用缺省模板”復(fù)選框,不使用默認(rèn)模板,單擊“確定”按鈕。(3)彈出“新文件選項(xiàng)”對(duì)話框,在“模板”選項(xiàng)組中,選擇mmns_part_solid選項(xiàng)。單擊“確定”按鈕,進(jìn)入零件設(shè)計(jì)模式。4.1.2定義參數(shù)并創(chuàng)建草繪曲線(1)選擇“工具”——“參數(shù)”命令,此時(shí)系統(tǒng)彈出“參數(shù)”對(duì)話框,如圖4.1所示。(2)單擊10次添加按鈕,從而增加10個(gè)參數(shù)。圖4.1參數(shù)設(shè)置對(duì)話框(3)在參數(shù)對(duì)話框中單擊“確定”按鈕,完成用戶自定義參數(shù)的建立。(4)單擊草繪工具按鈕,彈出草繪對(duì)話框。(5)選擇TOP平面,默認(rèn)以RIGHT基準(zhǔn)平面作為“右”方向參考,單擊“草繪”按鈕。(6)分別繪制4個(gè)圓,如圖4.2所示,這時(shí)候不必修改其尺寸。圖4.2草繪圓(7)選擇“工具”→“關(guān)系”命令,打開“關(guān)系”窗口。此時(shí)草繪截面的各尺寸以變量符號(hào)顯示,在窗口中輸入以下關(guān)系式:Sd3=mn*z/cos(angle_b)+2*(han*mn)Sd2=mn*z/cos(angle_b)Sd1=mn*z/cocfffshfsighsogsoghseoihgieosghioseghidat)*mn*z/cos(angle_b)DB=sd0如圖4.3所示,在“關(guān)系”窗口上單擊“確定”按鈕。系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算齒頂圓、分度圓、齒根圓和基圓這4個(gè)圓的屏蔽尺寸。圖4.3關(guān)系對(duì)話框單擊(繼續(xù)當(dāng)前部分)按鈕。4.1.3創(chuàng)建漸開線單擊(插入,gmcmgcbx到坐標(biāo)系菜單。圖4.4菜單管理器圖4.5曲線選項(xiàng)(3)在模型圖4.6坐標(biāo)類型設(shè)置在設(shè)置坐標(biāo)類型菜單中,選擇“笛卡兒”命令。彈出記事本編輯器,輸入下列函數(shù)方程:r=DB/2theta=t*45z=r*sin(theta)-r*(theta*pi/180)*cos(theta)x=r*cos(theta)+r*(theta*pi/180)*sin(theta)y=0輸入完成后的記事本窗口如圖4.7所示:圖4.7公式編輯器在記事本編話框中,單擊“確定”按鈕,創(chuàng)建如4.8所示的漸開線。圖4.8創(chuàng)建漸開線4.1.4在漸開線與分fagzbcx住Ctrl鍵選擇分度圓曲線,如圖4.9所示,在它們的并蒂交點(diǎn)處產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO。圖4.9創(chuàng)建基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO在“基準(zhǔn)點(diǎn)”對(duì)話框中,單擊“確定”按鈕。4.1.5創(chuàng)建圓柱體和基準(zhǔn)軸線(1)單擊(拉伸工具)按鈕,打開拉伸工具操控板。(2)在拉伸工具操控板中指定要?jiǎng)?chuàng)建的模型特征為(實(shí)體)。(3)打開拉伸工具操控板中的“放置”上滑面板,單擊“定義”按鈕,彈出“草繪”對(duì)話框。(4)選擇TOP平面作為草繪平面,默認(rèn)以RIGHT平面作為“右”方向參照,單擊“草繪”按鈕vgvzvx輸入拉伸深度為B。B為之前建立的參數(shù),其初始值為60.單擊操控板中的(完成)按鈕,如圖4.10所示。圖4.10創(chuàng)建圓柱體(8)單擊(基準(zhǔn)軸工具)按鈕,打開“基準(zhǔn)軸”對(duì)話框。(9)選擇圓柱形曲面,單擊“基準(zhǔn)軸”對(duì)話框的“確定”按鈕,在圓柱的中心處創(chuàng)建基準(zhǔn)軸A-1,如圖4.11所示。圖4.11創(chuàng)建基準(zhǔn)軸線A-14.1.6創(chuàng)建通過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO和圓柱中心的基準(zhǔn)軸A-1的基準(zhǔn)平面cxvxrl鍵的同時(shí)選擇基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO,此時(shí)“基準(zhǔn)平面”對(duì)話框如圖4.12所示。圖4.12基準(zhǔn)平面對(duì)話框在“基準(zhǔn)平面”對(duì)話框中,單擊“確定”按鈕,即可創(chuàng)建基準(zhǔn)平面DTM1.4.1.7創(chuàng)建基準(zhǔn)平面M_DTM并鏡像漸開線(1)單擊(基準(zhǔn)平面工具)按鈕,打開“基準(zhǔn)平面”對(duì)話框。(2)選擇DTM1基準(zhǔn)平面,按?。胻rl鍵的同時(shí)選擇圓柱特征軸A-1,如圖4.13所示。vxv。(8)單擊鏡像工具操控板中的(完成)按鈕,得到的曲線如圖4.14所示(TOP視角)。圖4.14鏡像漸開線4.1.8創(chuàng)建分度圓的圓柱面和通過(guò)PNTO基準(zhǔn)點(diǎn)并且與齒輪中心軸線成螺旋角vxvx(6)在拉伸工具操控板中單擊(對(duì)稱)按鈕,輸入深度B。(7)在拉伸工具操控板中單擊(完成)按鈕。圖4.15分度圓圓柱面(8)單擊(拉伸工具)按鈕,打開拉伸工具操控板。(9)在拉v示的線段,該線段的兩個(gè)端點(diǎn)被約束在相應(yīng)的輪廓邊上,并且該線段還被約束通過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)PNTO。圖4.16輪齒掃描軌跡線(13)選擇“工具”——“htnvn口。輸入關(guān)系式sd7=angle_b,單擊“確定”按鈕。(14)單擊(繼gbage部分)按d。(15)在wagffaf型如圖4.17所示。(16)單擊sags的(完成)按鈕。圖4.17拉伸效果圖4.1.9創(chuàng)建交截曲線和作為輔助設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)點(diǎn)pnt1和pnt2(1)從“s過(guò)濾器”的下拉列表框中選擇“面組”選項(xiàng),此時(shí)確保上步驟創(chuàng)建的拉伸曲面處于被選定的狀態(tài),接著在菜單欄中,選擇“編輯”“相交”命令,打開相交(交截)工具操作面板。圖4.18截曲線(2)按?。胻rl鍵的同時(shí),選擇分度圓的圓柱曲面,如圖4.18。(3)單擊操控板中的(完成)按鈕,在所選兩曲面的相交處形成一段螺旋線,這時(shí)候可以將“選擇過(guò)濾器”選項(xiàng)設(shè)置為“智能”選項(xiàng)。(4)單擊(基準(zhǔn)點(diǎn)工具)按鈕,打開“基準(zhǔn)點(diǎn)”對(duì)話框。(5)分別單擊螺旋線的兩端點(diǎn)以創(chuàng)建兩個(gè)新的基準(zhǔn)點(diǎn),即在螺旋線的兩端點(diǎn)處分別創(chuàng)建一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。如圖4.19所示。圖4.19pnt1和pnt2(6)在“基準(zhǔn)點(diǎn)”對(duì)話框中,單擊“確定”按鈕。4.1.10創(chuàng)建定義齒槽輪廓的草圖并繪制輔助線(1)單擊“草繪工具“按鈕,彈出”草繪“對(duì)話框。(2)選擇TOP基準(zhǔn)平面作為草繪的基準(zhǔn)平面,默認(rèn)以RIGHT基準(zhǔn)平面作為“右“方向參照。單擊草繪按鈕,進(jìn)入草繪模式。繪制如圖4.20所示的圖形。圖4.20創(chuàng)建齒槽輪廓單擊(繼續(xù)當(dāng)前部分)按鈕。(5)單擊“wewadfasf工具”按鈕,彈出”草繪“對(duì)話框。(6)選擇零件面作為草繪平面,以RIGHT基準(zhǔn)平面作為“右“方向參照。單擊草繪按鈕,進(jìn)入草繪模式。圖4.21繪制輔助線(7)繪制如圖4.21所示的形成wewadfasf,另一線段由基準(zhǔn)點(diǎn)PNT1和軸線參照點(diǎn)連接而成。(8)單擊(繼續(xù)當(dāng)前部分)按鈕。4.1.11建立角分析特征及其參數(shù)(1)從菜單中選擇“分析”“測(cè)量”“角”命令,打開“角”對(duì)話框。(2)在“分析”選項(xiàng)wewadfasfANGLE”,如圖4.22所示。圖4.22角分析特征(3)分別單擊上面步驟17建立的兩條直線,計(jì)算結(jié)果如圖4.23所示。而所需要的角度為銳角,可以在模型中單擊一條邊方向上的箭頭,使該箭頭改變方向從而形成銳角,如下圖所示。 圖4.23角分析特征計(jì)算結(jié)果(4)切換到“特征”選項(xiàng)卡,如圖所示,創(chuàng)建了一個(gè)名為ANGLE的參數(shù)。單擊(接受并完成當(dāng)前的分析)按鈕。4.1.12在圓柱的兩個(gè)端面上建立齒廓形狀的圖形(1)選擇“編輯”“特征操作wewadfasf,出現(xiàn)如圖4.24所示的菜單管理器。(2)在菜單管理器的“特征”菜單中,選擇“復(fù)制”命令。(3)在菜單管理器中出現(xiàn)的“復(fù)制特征”菜單中,選擇“移動(dòng)”“選取”“從屬”“完成”命令,如圖4.25所示。(4)選擇如圖4.26所示的草繪特征(封閉曲線)作為要復(fù)制的特征,在菜單管理器的“選取特征”菜單中選擇“完成”命令。圖4.24菜單管理器圖4.25復(fù)制特征圖4.26齒廓形狀(5)在“移動(dòng)特征”菜單中,選擇“平移”命令,接著在“選取方向”菜單中選擇“平面”命令。在模型中選擇Top基準(zhǔn)平面,此時(shí)如圖所示,在“方向”菜單中選擇“正向”命令,接受圖示箭頭為操作方向。(6)在文本框中,輸入便宜距離為齒輪寬度的一半,單擊(接受)按鈕。(7)在菜單管理器中,選擇“旋轉(zhuǎn)”命令,接著選擇“曲線/邊/軸”命令。在模型中選擇中心特征軸A-1,此時(shí)零件如圖4.27所示。圖4.27選擇中心特征軸A-1選擇“反向”選項(xiàng),然后選擇“正向”選項(xiàng)。在文本框中輸入旋轉(zhuǎn)角度為ANGLE:FID_ANGLE,單擊接受按鈕。在菜單管理器的“移動(dòng)特征”菜單中,選擇“完成移動(dòng)”命令,彈出如圖4.28所示的“組元素”對(duì)話框和“組可變尺寸”菜單。圖4.28角度輸入文本框在菜單管理器的“組可變尺寸”菜單中,選擇“完成”命令,接著在“組元素”對(duì)話框中單擊“確定”按鈕,得到的圖形如圖4.29所示。圖4.29組元素對(duì)話框(13)在菜單管理器的“特征”菜單中,選擇“復(fù)制”命令。(14)在菜單管理器中出現(xiàn)的“復(fù)制特征”菜單中,選擇“移動(dòng)”“選取”“從屬”“完成”命令fwafs在菜單管理器中選擇“反向”“正向”命令。(18)輸入偏移距離為齒輪寬度的一半,即偏移距離為B/2,單擊(接受)命令。(19)重復(fù)步驟(7)到(12),最后關(guān)閉菜單管理器。4.1.13以掃描混合的方式切除出第一個(gè)齒槽并陣列處所有齒槽,對(duì)齒輪進(jìn)行修飾(1)選擇“插入”“掃描混合”命令,打開掃描混合工具操控板。(2)在掃描混合工具板中單擊(創(chuàng)建實(shí)體)按鈕,并單擊(去除材料)按鈕。(3)在模型中選擇如圖4.30所示的交截曲線(該曲線位于分度圓的圓柱曲面上)作為原點(diǎn)軌跡。圖4.30選擇交截曲線(4)在掃描混合工具操控板中單擊“參照”按鈕,打開“參照”上滑面板,從“剖面控制”下拉列sa”上滑面板如圖4.31所示。圖4.31參照選項(xiàng)卡單擊操控板上的“剖面”按鈕,打開“剖面”上滑面板,接著在模型中選擇軌跡上的PNT1點(diǎn)作為鏈?zhǔn)c(diǎn),如圖4.32所示。圖4.32剖面選項(xiàng)卡單擊“剖面”上滑面板中的“草繪”按鈕,進(jìn)入草繪模式。單擊(通過(guò)邊創(chuàng)建圖元)按鈕,打開“類型”對(duì)話框,選擇“環(huán)”單選按鈕,如圖4.33所示。接著,在繪圖區(qū)域單擊如圖所示的圖以創(chuàng)建圖元。單擊(繼續(xù)當(dāng)前部分)按鈕。圖4.33類型對(duì)話框(8)在“剖面”上滑面板中,單fa的“草繪”按鈕,進(jìn)入草繪模式。(9)單擊(通過(guò)邊創(chuàng)建圖元)按鈕,繪制如s.34所示,單擊操控板上的(完成)按鈕,創(chuàng)建了第一個(gè)齒槽。圖4.33創(chuàng)建第一個(gè)齒槽(11)選定第一個(gè)齒槽的特征,單擊(陣列工具)按鈕,打開陣列工具操控板。(12)在陣列工具操控板上,選擇“軸”選項(xiàng),接著在模型中選擇中心特征軸A-1。(13)單擊操控板中的(設(shè)置陣列的角度范圍)按鈕,設(shè)置角度范圍為360度,輸入第一方向的陣列數(shù)為76,如圖4.34所示:圖4.34陣列所有齒槽(14)單擊操控板中的(完成)按鈕,完成了所有齒槽,如圖4.35所示。圖4.35齒槽陣列完成效果圖(15)運(yùn)用“拉伸”和“陣列”等工具對(duì)齒輪做最后的修飾,最終完成的齒輪如圖4.36所示:圖4.36齒輪完成效果圖4.2減速器的裝配及運(yùn)動(dòng)仿真4.2.1減速器的裝配單擊菜單命令“文件-設(shè)置工作目錄”打開“選取工作目錄”對(duì)話框,設(shè)置好文件保存的文件夾,然后單擊“確定”按鈕關(guān)閉對(duì)話框。單擊工具欄里的圖4.37下箱體放置完成效果圖重復(fù)執(zhí)行“將元件添加到組件”命令,將第二個(gè)零件-低速軸添加到裝配模塊的操作環(huán)境中。如圖4.38所示:圖4.38低速軸添加圖分別單擊低速軸和大軸承孔的軸線,低速軸軸肩右側(cè)面和箱體內(nèi)的右側(cè)面,將其作為約束參照,然后單擊狀態(tài)欄里的(確定)按鈕,完成低速軸的裝配,如圖4.39所示:圖4.39低速軸裝配完成效果圖重復(fù)步驟(4)并參考步驟(5)中約束參照的選擇,將剩余零件全部裝配上去,最終的效果圖如4.40所示:圖4.40減速器裝配完成效果圖生成的爆炸圖效果圖4.41所示:圖4.41減速器爆炸圖4.2.2減速器的運(yùn)動(dòng)仿真的效果圖如圖4.42所示:圖4.42齒輪運(yùn)動(dòng)仿真單擊菜單命令齒輪副),打開齒輪副對(duì)話框。如圖4.43所示:圖4.43齒輪副對(duì)話框單擊小齒輪所在的軸圖4.44齒輪副定義完成效果圖單擊(伺服電機(jī))命令單擊(機(jī)構(gòu)分析)命令,打開分析對(duì)圖4.45機(jī)構(gòu)分析對(duì)話框單擊(回放按鈕),如圖4.4件。圖4.46回放對(duì)話框4.2.3齒輪機(jī)構(gòu)的干涉分析產(chǎn)品要進(jìn)行干涉檢驗(yàn),在Pro/E裝配環(huán)境中點(diǎn)圖4.47全局干涉對(duì)話框點(diǎn)擊(計(jì)算當(dāng)前分析以供預(yù)覽)按鈕就可以得到干涉檢驗(yàn)的結(jié)果,分析結(jié)果為:大齒輪與齒輪軸之間的干涉體積為1170.08。產(chǎn)生干涉的原因主要由以下兩個(gè):1.系致謝經(jīng)過(guò)近三個(gè)月的忙碌之后,設(shè)計(jì)最終得以完成,心里頓時(shí)感到輕松了許多,設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到了許多的問(wèn)題,在眾多師友的幫助下都一一解決。首先要感謝e老師對(duì)我的指導(dǎo)和督促,e老師為我指出了正確的設(shè)計(jì)方向,使我對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)有了充分到位的理解,使我在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中少走了許多彎路,e老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計(jì)放在心里,最終才能夠按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù);同時(shí)也要感謝那些幫助過(guò)我的同學(xué),在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中給予我的指點(diǎn)和鼓勵(lì)。讓我在感到迷茫和困惑,失去斗志的時(shí)候給我精神上的支持,讓我能夠按時(shí)保質(zhì)的完成設(shè)計(jì)。四年的大學(xué)生活即將結(jié)束,在eeee這塊土地上我度過(guò)了人生中最重要的四年時(shí)光,雖然我馬上就要離開這里,但是這里的老師和同學(xué)我永遠(yuǎn)不會(huì)忘記,你們將是我記憶中最美好的一段。再次感謝各位老師和同學(xué)對(duì)我?guī)椭驼疹?,祝你們平安健康,合家歡樂!ee201參考文獻(xiàn)[2]吳宗澤,羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).3版.北京:高等教育出版社,2006.[3]龔溎義,潘沛霖.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè).3版.北京:高等教育出版社,1989.[4]劉鴻文.材料力學(xué).4版.北京:高等教育出版社,2004.[5]孫桓,陳作模,葛文杰.機(jī)械原理.7版.北京:高等教育出版社,2006.[6]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué).7版.高等教育出版社,2009.Wewadfasf[10]張春宜,郝廣平,劉敏.減速器設(shè)計(jì)實(shí)例精講.3版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.[11]江帆,羅偉富,李海銘.Proe/ENGINEER綜合應(yīng)用實(shí)例分析.1版.北京:清華大學(xué)出版社,2010.[12]HindhedeI,Uffe.MachineDesignFundamentals:APracticalApproach.NewYork:Wiley,1993.[13]RajputRK.ElementsofMechanicalEngineering.KatsonPubl.House,1995.[1wewadfasf械工業(yè)出版社,1998.[16]PattonW.J.MechanicalPowerTransmission.NewJersey:Printice-Hall,1990.[17]王致堅(jiān).減速器的參數(shù)化設(shè)計(jì)與裝配仿真[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2005,第12期.[18]孫江宏.齒輪減速器虛擬裝配及其有關(guān)技術(shù)問(wèn)題[J].現(xiàn)代制造工程,2003.[19]邵之梅.基于Pro_E的齒輪減速器三維造型設(shè)計(jì)及機(jī)構(gòu)仿真[J].煤礦機(jī)械,2006,第7期.目錄第一章總論 1一、項(xiàng)目概述 1二、可行性研究報(bào)告編制依據(jù)和范圍 2三、項(xiàng)目主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 3四、******國(guó)家森林公園概況 3第二章項(xiàng)目背景及必要性 8一、項(xiàng)目背景 8二、項(xiàng)目建設(shè)的必要性與可行性 10第三章項(xiàng)目選址分析 13一、項(xiàng)目選址 13二、項(xiàng)目城市概況 13三、經(jīng)濟(jì)發(fā)展概況 14四、公共設(shè)施依托條件及施工條件 17第四章需求分析與建設(shè)規(guī)模

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