動車用減震器筒體切管機設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　組合機床是一種高效率專用機床，有特定的使用條件，不是在任何情況下都可以收到良好的經濟效益，在確定設計機床前，應該進行具體的經濟技術分析。加工同一個機械產品的零件，通常會有很多種工藝方案，不同的方案會有不同的經濟效果，影響技術經濟的因素有很多，有時技術指標先進的方案，經濟指標不一定優(yōu)越，因此，需要對技術、經濟指標作綜合評價，綜合

2、多數(shù)的意見，選出優(yōu)化方案進行經濟效果評價，如果滿意即可決定。</p><p>　　本課題設計的是筒體切割加工組合機床。其來源于惠發(fā)特精密機械有限公司。在設計中：通過研究被加工零件的特點，對相關數(shù)據(jù)進行計算，對相關部件進行選擇，從而確定機床的總體布局。并繪制出被加工零件工序圖，加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸圖和生產率計算卡。在此基礎上擬定了主軸箱的傳動路線，設計了軸的結構，進行了皮帶輪及軸等相關零件的強度，剛度校核，并繪

3、制出主軸箱總裝圖和相關零件圖。工件采用三爪卡盤定位，一次裝夾完成不僅保證了孔的加工精度，而且還提高了加工效率，降低了工人的勞動強度。</p><p>　　關鍵詞: 筒體切割加工；組合機床；主軸箱。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Portfolio is a highly efficient mach

4、ine for machine tools, there are specific conditions of use, is not under any circumstances to receive good economic returns, in determining the design of machine tools, should carry out specific economic and technical a

5、nalysis. Processing products with a mechanical parts, usually have a variety of programmes, various options have different economic effects, the impact of technological and economic factors are many, sometimes technical

6、indicators advanced prog</p><p>　　Key words: cylinder pipe cutter; combination machine; Headstock。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要III</b></p><

7、;p>　　AbstractIV</p><p><b>　　目 錄V</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 惠發(fā)特精密機械有限公司簡介1</p><p>　　1.2 本次設計任務簡介1</p><p>　　1.3

8、本次設計任務相關要求1</p><p><b>　　2 總體設計2</b></p><p>　　2.1 幾種切管方式的比較2</p><p>　　2.2 總體的布局3</p><p>　　2.3 切削力的確定和電機的選擇3</p><p>　　2.4 調節(jié)機構的確定4</p>

9、;<p>　　2.5 冷卻系統(tǒng)的選用4</p><p><b>　　3 主軸箱設計6</b></p><p>　　3.1 主軸箱的原理依據(jù)和要求6</p><p>　　3.1.1 使用要求6</p><p>　　3.1.2 工藝要求與潤滑6</p><p>　　3.2 主軸

10、的結構7</p><p>　　3.2.1 主軸的構造7</p><p>　　3.2.2 主軸的材料和熱處理7</p><p>　　3.2.3 主軸的技術要求8</p><p>　　3.2.4 主動軸的設計8</p><p>　　3.2.5 按彎矩合成力校核軸的強度9</p><p>

11、　　3.2.6 軸承的選用12</p><p>　　3.2.7 軸承壽命計算與潤滑13</p><p>　　3.3 傳動系統(tǒng)設計14</p><p>　　3.3.1 計算并選擇電機14</p><p>　　3.3.2 V帶傳動的設計計算15</p><p>　　3.3.3 齒輪傳動的設計計算與潤滑18<

12、;/p><p>　　3.3.4 從動軸幾何尺寸計算22</p><p>　　3.3.5 進給系統(tǒng)的設計28</p><p>　　3.3.6 導軌形式的確定28</p><p>　　3.3.7 其它零部件29</p><p>　　4 床身的設計31</p><p>　　4.1 材料和路線選擇

13、31</p><p>　　4.2 主軸箱箱體的結構和材料31</p><p>　　4.2.1 各部位及附屬零件的名稱和作用31</p><p>　　4.2.2 機體結構32</p><p>　　5 調節(jié)系統(tǒng)的設計36</p><p>　　5.1長度的調節(jié)36</p><p>　　5.

14、2 徑向的調節(jié)37</p><p>　　6 改進方案的設計38</p><p>　　6.1 控制電器與執(zhí)行電器的選擇38</p><p>　　6.2 線路的設計38</p><p>　　7 結論與展望40</p><p><b>　　致謝41</b></p><p&

15、gt;<b>　　參考文獻42</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 惠發(fā)特精密機械有限公司簡介</p><p>　　無錫惠發(fā)特精密機械有限公司,位于風景秀麗的太湖之濱,無錫市郊著名的吳文化公園西側,距無錫市十三公里,水陸交通十分便利.</p><p>

16、　　該公司生產工藝先進,設備齊全,技術力量雄厚,專門從事各種系列和型號液壓機的生產.其各項性能指標均已達到國外同類產品的水平,產品已通過ISO9001:2000質量體系認證,為各種內燃機、電機電器、汽車、摩托車、粉末冶金、軸承等的良好組配創(chuàng)造了條件.同時還生產專用組合機床、數(shù)控專用組合機床及三棍輪、二棍輪精密校直機。該公司設計和生產的產品已為國內外幾十家生產廠家配套.該公司除對現(xiàn)有產品精益求精外,還可根據(jù)用戶需要專業(yè)設計,制造特殊的產品

17、. </p><p>　　1.2 本次設計任務簡介</p><p>　　本次畢業(yè)設計題目為“動車用減震器筒體切管機設計”，本設計的專題為切管機設計。課題來源于無錫市惠發(fā)特精密機械有限公司。本課題系機動車減震器筒體加工的專用機床設計，對于摩托車及其他一些機動車的減震器加工均有一定的參考價值，在減震器行業(yè)的技術更新中起到了相當?shù)淖饔谩?lt;/p><p>　　1.

18、3 本次設計任務相關要求</p><p>　　此次畢業(yè)設計任務要求機床功能得到進一步的完善，能夠提高零件的加工精度和加工效率，能夠降低加工成本。該零件屬動車減震器用，其材料為鑄鋁，要求單班制大批量生產，班產2000件。此次畢業(yè)設計從2012年11月開始，至2013年5月結束。</p><p><b>　　2 總體設計</b></p><p>　

19、　2.1 幾種切管方式的比較</p><p><b>　?。?） 滾切法</b></p><p>　　將管子置于滾切刀與兩個支承輪之間，使刀片、支承輪與管子做相對的圓周運動與徑向走刀運動，管子受剪切擠壓直至被切斷。</p><p>　　圖2.1 滾切法裝置示意圖</p><p>　　（2） 特行刀剪切切斷法</p&

20、gt;<p>　　采用特行刀剪切切斷法，刀具在氣缸帶動下做徑向進給運動，刀尖先插入管壁成一小孔，然后順著刀具的兩圓弧切削刃將管子切斷。此方法為有屑切斷法，管子的斷口微有變形，是一種較新的切斷方法。切斷過程中管子不旋轉，可使用盤料。</p><p>　?。?） 圓環(huán)刀漸近切斷法</p><p>　　是使用圓環(huán)刀切管時在切斷過程中的各個瞬間位置。</p><p

21、>　　圖2.2 圓環(huán)刀漸近切斷法示意圖</p><p>　　根據(jù)加工零件的特點選用滾切法。</p><p><b>　　2.2 總體的布局</b></p><p>　　由于無縫管的定尺有6米，且在一定長度和外徑范圍內調節(jié)。故總體的布局如圖所示</p><p>　　圖2.3 總體布局圖</p><

22、p>　　2.3 切削力的確定和電機的選擇</p><p>　?。?）切管機輸出轉速110r/min，切削力；</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　查《金屬加工工藝及工裝設計》得</p><p>　　（2）步進電機的運動是由輸入的電脈沖信號控制的，每當電機繞組接收一個脈沖，轉子就轉過一

23、個相應的角度。其角位移量與輸入脈沖的個數(shù)嚴格成正比，在時間上與輸入脈沖同步。因而，只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率和電機繞組的相序，即可得到所需轉動的速度和方向。</p><p>　　步進電機有反應式、永磁式和混合式三種類型。</p><p>　　步進電機有其獨特的優(yōu)點，歸納起來主要有：步矩值不受各種干擾因素的影響；誤差不長期積累；控制性能好用作自動控制裝置中執(zhí)行元件的微特電機。又稱執(zhí)行電動機

24、。其功能是將電信號換成轉軸的角位移或角速度。 </p><p>　　表2-1 步進電機和伺服電機的區(qū)別</p><p><b>　　續(xù)表2-1 </b></p><p>　　所以考慮到這次設計的要求，為了在不影響工作精度條件下，我選擇了步進電機。</p><p>　　2.4 調節(jié)機構的確定</p><

25、;p>　　無縫鋼管直徑有從，長度從150~400之間變動。直徑的變化可以用三爪卡盤來控制；長度的大小可以用擋板控制。</p><p>　　圖2.4活動擋板簡圖</p><p>　　2.5 冷卻系統(tǒng)的選用</p><p><b>　　切削液的使用方法：</b></p><p><b>　　(1) 澆注法&l

26、t;/b></p><p>　　切削加工時，切削液以澆注法使用最多。這種方法使用方便，設備簡單，但流速慢、壓力低。難于直接滲透入最高溫度區(qū)。</p><p><b>　?。?） 高壓冷卻法</b></p><p>　　高壓冷卻法是利用最高切削液直接作用于切削區(qū)周圍進行冷卻潤滑并沖走切削，效果比澆注法好的多。深孔加工的切削液常用高壓冷卻法。

27、</p><p><b>　?。?） 噴霧冷卻法</b></p><p>　　噴霧冷卻法是以的壓縮空氣，通過噴霧裝置是切削液霧化，高速噴射到切削區(qū)。高速氣流帶著霧化成小液滴的切削液，滲透到切削區(qū)，在高溫下迅速汽化，吸收大量熱，從而獲得良好的冷卻效果。</p><p>　　根據(jù)零件的加工特點選擇澆注法。</p><p>&

28、lt;b>　　3 主軸箱設計</b></p><p>　　3.1 主軸箱的原理依據(jù)和要求</p><p>　　主軸箱是機床的主要部件之一，按專用要求進行設計由通用零件組成其主要作用是根據(jù)被加工零件的加工要求，安排主軸位置，并將動力和運動由電機或動力部件傳給工作主軸，使之得到要求的轉速和轉向。</p><p>　　機床主軸箱不僅要能保證較高的生產率和

29、一定的加工質量，操作方便省力，同時主軸箱的制造和裝配工作也都要容易，檢修方便，成本低等。也就是說，主軸箱必須滿足使用和工藝兩個方面要求。</p><p>　　3.1.1 使用要求</p><p><b>　?。?）運動特性</b></p><p>　　機床主軸箱必須滿足在擬定機床轉動系統(tǒng)時所決定的運動特性，并且轉速誤差不超過允許值</p&

30、gt;<p><b>　?。?）剛度和強度</b></p><p>　　耐磨和抗震；為保證主軸箱的零件能夠正常的運轉和達到加工質量方面的要求。各類零件應具有足夠的強度，必要的剛度和抗震性能。同時為延長機床的使用期限。也要具有良好的耐磨性能或在磨損后能夠調整補償，這時除了選擇適當?shù)膫鲃訖C件和材料外，也應該注意變速箱的整體構造，以便可使受力合理分布，減少受力變形以提高剛度，以及注意

31、選擇便于補償磨損的構造。</p><p><b>　　（3）高效率</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代機床的功率日益加大，提高主軸箱的傳動效率，以減少損失的意義將格外重大，這除了可以在設計變速箱時注意采用高效率的傳動機件，提高零件加工和裝配質量外，縮短傳動路線尤其是高速的傳動路線和減少空轉零件也是提高效率的有效方法。</p><p>　?。?

32、）運動平穩(wěn)和無噪音</p><p>　　主軸箱的零件運轉平穩(wěn)可以提高工件的加工質量，這可以由采用運轉比較平穩(wěn)的零件，如傳動帶等傳動方式和提高零件的加工和裝配質量得到。</p><p>　?。?）便于操作和安全</p><p>　?。?）便于觀察、調整和檢修</p><p><b>　?。?）防塵、防漏</b></p

33、><p>　　3.1.2 工藝要求與潤滑</p><p><b>　?。?）構造簡單</b></p><p>　　結構的簡單帶來很多優(yōu)點，可以提高加工的精度和光度，便于使用和維護以及節(jié)省材料和降低成本，為此少用結構復雜的機件和減少零件的數(shù)量</p><p><b>　　（2）容易加工</b></p

34、><p>　　主軸箱的各種零件，尤其是比較復雜的箱體應使其容易加工，例如竟可能使軸孔同心，以便于從一側加工，但是在成批生產而利用專用機床時，箱體外表的突出部分最好位于一個平面上以便于同時加工孔內有槽或螺紋都不便于加工，應盡可能的避免</p><p>　　（3）采用標注通用零件</p><p>　　應盡量減少專用件而采用標準件或通用件。同時配合直徑，螺紋種類，齒輪模數(shù)也應

35、限制到最少的種類。</p><p><b>　?。?）便于裝配</b></p><p>　　應盡可能的減少裝配的勞動量</p><p>　　（5）主軸箱采用飛濺潤滑：用35號或40號潤滑油。</p><p>　　圖3.1 主軸箱總裝圖</p><p><b>　　3.2 主軸的結構<

36、;/b></p><p>　　3.2.1 主軸的構造</p><p>　　主軸的構造和形狀主要決定主軸上所安裝的刀具、所裝零件的尺寸、傳動件、軸承等零件的種類、位置、數(shù)量和安裝方法等。設計時還需要考慮主軸加工的工藝性及裝配的工藝性；主軸基本為空心階梯軸，尾部的徑向尺寸要最小，前端的徑向尺寸最大，中間的徑向尺寸逐漸減小。</p><p>　　3.2.2 主軸的材

37、料和熱處理</p><p>　　軸的材料應根據(jù)載荷特點、耐磨性要求、熱處理方法和熱處理后變形情況選擇。普通機床定心軸頸或定心錐面等部位進行局部高頻淬硬。以提高其耐磨性。只有載荷大和有沖擊時，或精密機床需要見效熱處理后的變形時，或有其它特殊要求時，才考慮選用合金鋼。當支承為滑動軸承，則軸頸也許淬硬，以提高耐磨性。</p><p>　　機床主軸的常用材料和熱處理要求見下表3.6</p&g

38、t;<p>　　表3-1 主軸常用的材料和熱處理要求[3]</p><p>　　對于高速、高效、高精度機床的主要部件，熱變形及振動等一直是國內外研究的重點課題，特別是對高精度、超高精密加工機床的主軸。據(jù)資料介紹，目前出現(xiàn)一種叫玻璃陶瓷材料，又稱微晶玻璃的新材料，其線膨脹系數(shù)幾乎接近于零，是制作高精度機床主軸的理想材料。</p><p>　　3.2.3 主軸的技術要求</

39、p><p>　　主軸的技術要求，應根據(jù)機床精度標準有關項目制定。首先制定出滿足主軸旋轉精度所必需的技術要求，如主軸前后軸承軸頸的同軸度，錐孔相對于前后軸頸中心連線的徑向圓跳動，定心軸頸及其定位軸肩相對于前后軸頸中心連線的徑向圓跳動和端面圓跳動等。再考慮其它性能所需的要求，如表面粗糙度，表面硬度等。主軸的技術要求要滿足設計要求、工藝要求、檢測方法的要求，應盡量做到設計、工藝、檢測的基準相統(tǒng)一。</p>&

40、lt;p>　　主軸各部位的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和表面硬度等具體數(shù)值應根據(jù)機床的類型、規(guī)格、精度等級及主軸軸承的類型來確定。</p><p>　　3.2.4 主動軸的設計</p><p>　　初步確定軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據(jù)《機械設計》P370表15-3，，于是得：</p><p><b>　　(3.1)</b

41、></p><p>　　當軸截面上開有鍵槽時，應增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的消弱。對于直徑的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大5%—7%；有兩個鍵槽時，應增大10%—15%。然后將軸徑圓整為標準直徑。</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　選取直徑</b></p><p&g

42、t;　　輸入軸的最小端是安裝在聯(lián)軸器處的直徑，使所選擇的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，所以需要同時選擇聯(lián)軸器型號</p><p>　　聯(lián)軸器：計算轉矩查表14-1，因轉矩變化小，故取</p><p><b>　　(3.2)</b></p><p>　　按照轉矩要小于聯(lián)軸器的公稱轉矩。查表17-4選用LT7型彈性套柱銷聯(lián)軸器，軸孔L=112mm，L1

43、=84mm，軸徑</p><p><b>　　圖3.2 主軸簡圖</b></p><p>　　擬定軸上零件裝配方案</p><p>　　A 段取其長度為48mm</p><p>　　B 段臺階取該段長度為48mm</p><p>　　C 段臺階：安裝深溝球軸承,B=19取L=48mm</p&

44、gt;<p>　　D 段為齒輪寬度，L=52mm</p><p>　　E 段軸承與箱體內壁之間5mm，齒輪端面與箱體內壁之間間隔15mm，取L=26mm</p><p>　　F 段臺階：由于軸承配合，因此取軸承寬度為L=19mm</p><p>　　軸承支承跨度距：L=19+26+52+48-19=107mm</p><p>　

45、　3.2.5 按彎矩合成力校核軸的強度</p><p>　?。?）繪出軸的受力簡圖</p><p>　　計算直齒輪的圓周力徑向力和軸向力</p><p>　　圖3.3 軸受力簡圖</p><p>　　圓周力 (3.3)</p><p>　　徑向力

46、 (3.4)</p><p>　　由于為直齒輪，軸向力</p><p>　　圖3.4 水平面受力圖</p><p><b>　　（2）水平面支承</b></p><p><b>　　(3.5)</b></p><p><b>　　=101

47、4N</b></p><p><b>　　(3.6)</b></p><p><b>　　水平面彎矩</b></p><p><b>　　(3.7)</b></p><p><b>　?。?）垂直面</b></p><p&g

48、t;<b>　　圖3.5</b></p><p><b>　　力矩平衡式</b></p><p><b>　　(3.8)</b></p><p><b>　　(3.9)</b></p><p><b>　　垂直面彎矩</b></

49、p><p><b>　　(3.10)</b></p><p>　?。?）計算C處左右兩側的合成彎矩</p><p><b>　　(3.11)</b></p><p><b>　　(3.12)</b></p><p>　　可見C處右側的合成彎矩較大，合成彎矩見

50、圖</p><p>　?。?）計算危險截面的當量彎矩</p><p>　　由彎矩圖可見C處是危險截面（其上的內力最大）按照式計算該處的當量彎矩（取扭矩校正系數(shù)a=0.6）</p><p><b>　　(3.13)</b></p><p>　　（6）計算C處的需要軸徑d</p><p>　　參照表1

51、5-1取許用彎曲應力</p><p><b>　　(3.14)</b></p><p>　　它小于該處實際直徑50mm故軸的彎矩組合強度足夠。</p><p>　　圖3.6 水平彎矩圖</p><p>　　圖3.7 垂直彎矩圖</p><p>　　圖3.8 合成彎矩圖</p><

52、;p>　　圖3.9 當量彎矩圖</p><p>　　3.2.6 軸承的選用</p><p><b>　?。?） 調心球軸承</b></p><p>　　主要承受徑向載荷，也可同時承受小量的雙向的軸向載荷，外圈滾道為球面，具有自動調心性能，內外圈軸線相對偏斜允許2°—3°，適用于多支點軸、彎曲剛度小的軸及難于精確對中的支

53、承。</p><p>　?。?） 圓錐滾子軸承</p><p>　　能承受較大的徑向載荷和單向的軸向載荷，極限轉速較低。</p><p>　　內外圈可分離，故軸承游隙可在安裝時調整，通常成對使用，對稱安裝使用于轉速不太高、軸的剛性較好的場合</p><p>　?。?） 單向推力球軸承</p><p>　　單向推力球軸承

54、只能承受單向的軸向載荷。兩個圈的孔不一樣大：內孔較小的是緊圈，與軸的配合；內孔較大的是松圈，與機座固定在一起。極限轉

55、 速較低，適用于軸向力大而轉速較低的場合。沒有徑向限位能力，不能單獨組成支承，一般要與向心軸承組成組合支承使用。</p><p>　?。?） 雙向推力球軸承</p><p>　　雙向推力軸承可承受雙向軸向載荷，中間圈為緊圈，與軸配合，另兩圈為松圈。</p><p>　　高速時，離心力大，球與保持架

56、磨損，發(fā)熱嚴重，壽命較低。沒有徑向限位能力，不能單獨組成支承，一般要與向心軸承組成組合支承使用。常用于軸向載荷大、轉速不高處。</p><p><b>　?。?） 深溝球軸承</b></p><p>　　主要承受徑向載荷，也可同時承受少量的雙響的軸向載荷，工作是內外圈軸線允許偏斜8‘—16‘</p><p>　　摩擦阻力小，極限轉速高，結構簡單

57、，價格便宜，應用最廣泛，但是承受沖擊載荷能里較差。適用于高速場合，在高速時，可用來代替推力球軸承。</p><p><b>　?。?）角接觸球軸承</b></p><p>　　能同時承受徑向載荷與單向的軸向載荷，公稱接觸角α有15°、25°、40°三種。α越大，軸向承載能力也越大。通常成對使用，對稱安裝。極限轉速較高。適用于轉速較高、同時

58、承受徑向和軸向載荷的場合。</p><p>　　由于本次為進給切削加工，受徑向力，所以選用深溝球軸承。</p><p>　　3.2.7 軸承壽命計算與潤滑</p><p>　　6209軸承的主要性能參數(shù)（GB/T276-1994）為 Cr=31.5KW Cor=20.5KW，預期壽命10年</p><p>　?。?）求兩個軸承受到的徑向載

59、荷</p><p><b>　　(3.15)</b></p><p><b>　　(3.16)</b></p><p>　?。?）計算軸承所受當量動載荷P1和P2</p><p><b>　　(3.17)</b></p><p>　　因為采用直齒輪傳動，

60、所以Y=0.</p><p>　　因軸承工作時有中等沖擊，由上表 載荷系數(shù) fp=1.5</p><p>　　故 </p><p><b>　　=</b></p><p><b>　?。?）計算軸承壽命</b></p><p><b&g

61、t;　　在參考文獻中</b></p><p>　　表3-2 軸承工作溫度</p><p>　　有上表查得ft=1，對于球軸承=3，</p><p>　　故Lh=(106/60n)(ftC/p) (3.18)</p><p>　　=（106/60×110）（1×3150

62、0/1711.5）3</p><p>　　=944620 h></p><p><b>　　所以軸承符合要求</b></p><p>　?。?）軸承潤滑選擇二硫化鉬鋰基脂：有良好的耐水性和耐熱性。</p><p>　　3.3 傳動系統(tǒng)設計</p><p>　　通常用的機械傳動有螺旋傳動、齒輪

63、傳動、帶傳動及各種其它非線性傳動等。其中主要的功能是提供和傳遞足夠的功率和轉矩，實質上是一種轉矩和功率的轉換器。使得執(zhí)行元件和負載之間在轉矩與功率方面得到最佳配合。機械傳動部件的傳動類型、傳動方式、傳動剛性和傳動的可靠性對機電一體化系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和快速響應性有重大的影響，所以應設計及選擇傳動間隙較小、精度高、重量輕、運行平穩(wěn)、傳遞轉矩較大的傳動部件。</p><p>　　3.3.1 計算并選擇電機</p

64、><p>　　已知：切管機輸出轉速110r/min對應的切削力，直徑</p><p>　　（1）選擇電動機功率</p><p><b>　　(3.19)</b></p><p><b>　　(3.20)</b></p><p>　　傳動裝置總效率

65、 (3.21)</p><p>　　由《機械設計課程設計》P13表3-1知：</p><p><b>　　皮帶傳動效率</b></p><p><b>　　齒輪嚙合效率</b></p><p><b>　　滾動軸承效率</b></p><p><

66、b>　　則傳動總效率</b></p><p><b>　　(3.22)</b></p><p>　　（2） 確定電動機轉速</p><p>　　根據(jù)以上所求得功率，參照電動機功率對照表如下：</p><p>　　表3-3 電動機機座號與功率及轉速對照表</p><p><b

67、>　　續(xù)表3-3 </b></p><p>　　注：機座號欄中S、M、L后面的數(shù)字1、2分別代表同一機座號和極數(shù)下不同的功率</p><p>　　選擇電機型號及其相應技術參數(shù)如下：</p><p>　　電機型號 Y100L2-4</p><p>　　電機極數(shù)為

68、 4</p><p>　　額定功率 3KW</p><p>　　同步轉速 1500r/min</p><p>　　3.3.2 V帶傳動的設計計算</p><p><b>　　(1) 分配傳動比</b></

69、p><p>　　根據(jù)《機械設計課程設計》P14表3-2：取，，則</p><p>　　(2) V帶設計已知數(shù)據(jù)：傳動功率P 帶輪轉速 工作條件 外輪廓尺寸要求</p><p>　　V帶設計內容包括：確定V帶型號 標準長度 根數(shù) 中心距 帶輪直徑 材料結構 張緊力以及其對帶輪軸的壓力</p><p><b>　　1）

70、 確定V帶型號</b></p><p>　　表3-4 V帶工作系數(shù)KA</p><p><b>　　續(xù)表3-4</b></p><p>　　注：I類—直流電動機、Y系列三相異步電動機、汽輪機、水輪機；</p><p>　　II類—交流同步電動機、交流異步滑環(huán)電動機、內燃機、蒸汽機。</p>&l

71、t;p>　　單班 KA取1.1</p><p>　　計算功率 Pc=KAP=1.1×3=3.3KW (3.23)</p><p>　　V帶型號 由《機械設計》P155圖8—11知：普通V帶選型圖</p><p>　　2） 確定帶輪基準直徑D1、D<

72、;/p><p>　　表3-5 帶輪基準直徑D1、D</p><p>　　表3-6 帶輪的基準直徑系列</p><p><b>　　D1=90 mm</b></p><p>　　小帶輪直徑D2=（n1/n2）D1 (3.24)</p

73、><p><b>　　=390</b></p><p><b>　　=270mm</b></p><p>　　按上表D2=280mm (3.25)</p><p><b>　　3）驗算帶速v</b></p>

74、<p>　　v=D1n1/6000 (3.26)</p><p>　　=3.14×90×1430/60×1000=6.74 m/s</p><p>　　要求帶速在5~25之間，v =6.74 m/s 帶速符合要求</p><p>　　4）確定V帶長度Ld和中

75、心距a</p><p>　　若沒有給定中心距，可按0.7（D1+D2）≤a0≤2(D1+D2) (3.27)</p><p>　　初取中心距a0=500 mm，由下式初算帶的基準長度L‘</p><p>　　L’=2a0+（D1+D2）/2+（D2-D1）2/4a0 (3.28)&l

76、t;/p><p>　　=2×500+（90+280）/2+（280-90）2/4×500</p><p>　　=1203.05 mm</p><p>　　由《機械設計》P146表8-2 圓整 基準長度Ld=1250 mm</p><p>　　中心距： a≈a0+（Ld-L）/2‘

77、 (3.29)</p><p>　　=500+（1250-1203.05）/2</p><p>　　=523.475 mm</p><p>　　5）驗算小帶輪包角 α1=180°-（D2-D1）×57.3°/a

78、 (3.30)</p><p>　　=180°-（280-90）×57.3°/523.475</p><p>　　≈159°>120°</p><p><b>　　6）確定V帶跟數(shù)z</b></p><p>　　單根V帶試驗條件下許用功率P0查表8-4a P

79、0=1.07 KW</p><p>　　傳遞功率增量△P0 查表8-4b △P=0.17KW</p><p>　　包角系數(shù)Kα 查表8-5 Kα=0.95</p><p>　　長度系數(shù)KL 查表8-2 KL=0.91</p><p>

80、　　z =PC/（P0+△P0）KαKL (3.31)</p><p>　　=3.3/(1.07+0.17)×0.95×0.91 </p><p><b>　　=3.54</b></p><p><b>　　取整z =4</b&g

81、t;</p><p>　　7）計算初拉力F0=500Pc（2.5-Kα）/ Kαzv+qv2 (3.32)</p><p>　　表3-7 尺寸v與q質量聯(lián)系表</p><p><b>　　q =0.1 Kg</b></p><p

82、>　　F0=500Pc（2.5-Kα）/ Kαzv+qv2</p><p>　　=500×3.3（2.5-0.95）/0.95×4×6.74+0.1×6.742</p><p><b>　　≈108.5 N</b></p><p>　　8）計算壓軸力 Q=2zF0sin(α1/2)

83、 (3.33)</p><p>　　=2×4×108.5×sin(159/2)</p><p><b>　　≈853.5N</b></p><p><b>　　9）帶輪結構設計</b></p><p>

84、;　　圖3.10 V帶輪結構圖</p><p>　　3.3.3 齒輪傳動的設計計算與潤滑</p><p>　　1）按圖的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動</p><p>　　2）切管機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）</p><p>　　3）由《機械設計》表10-1選擇小齒輪選用40cr（調質），硬度為280HB

85、S；</p><p>　　大齒輪選用45號鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS；</p><p><b>　　4）選小齒輪齒數(shù)</b></p><p><b>　　大齒輪齒數(shù)，，取</b></p><p>　?。ㄒ唬┌待X面接觸強度設計</p><p>　

86、　由設計計算公式（10-9a）進行試算，即</p><p><b>　　(3.34)</b></p><p>　　（1） 確定公式內的各計算數(shù)值</p><p><b>　　1) 試選載荷系數(shù)</b></p><p>　　2）計算小齒輪的傳遞的轉矩</p><p><b

87、>　　(3.35)</b></p><p>　　3）由表10-7選取齒寬系數(shù)</p><p>　　4）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) (3.36)</p><p>　　5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限</p><p>　　大齒輪的接觸疲勞強度極限&l

88、t;/p><p>　　6）由式10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)；</p><p>　　7) 計算接觸疲勞強度許用應力</p><p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式10-12得</p><p><b>　　(3.37)</b></p><p><b>　　(3.38)</b&g

89、t;</p><p><b>　　(2) 計算</b></p><p>　　1）試計算小齒輪的分度圓直徑，代入中的較小的值</p><p>　　= (3.39)</p><p><b>　　2）圓周速度計算</b></p><p><b>　　(3.40)

90、</b></p><p><b>　　3）齒寬b計算</b></p><p>　　b==52.282mm (3.41)</p><p>　　4）齒寬與齒高之比的計算</p><p>　　模數(shù) (3.42)<

91、;/p><p>　　齒高 (3.43)</p><p><b>　　=11.57</b></p><p><b>　　5）載荷系數(shù)的計算</b></p><p>　　根據(jù)，7級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù)；</p><p><

92、b>　　直齒輪，；</b></p><p>　　由表10-2查得使用系數(shù)；</p><p>　　由表10-4用插入法查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時，；</p><p>　　由=11.57，查圖10-13得故載荷系數(shù)</p><p><b>　　(3.44)</b></p><

93、;p>　　6）按實際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑，由式10-10a得</p><p><b>　　(3.45)</b></p><p><b>　　7）模數(shù)m的計算</b></p><p><b>　　(3.46)</b></p><p>　　（二）按齒根彎曲強度設計<

94、/p><p>　　由式10-5得到彎曲強度的設計計算公式為</p><p><b>　　(3.47) </b></p><p>　　（1）確定公式內的各計算數(shù)值</p><p>　　1) 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限大齒輪的彎曲疲勞強度極限</p><p>　　2) 由圖10-18取彎

95、曲疲勞強度壽命系數(shù)；</p><p>　　3) 計算彎曲疲勞許用應力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式10-12得</p><p><b>　　(3.48)</b></p><p><b>　　(3.49)</b></p><p><b>　　

96、4）計算載荷系數(shù)K</b></p><p><b>　　(3.50)</b></p><p><b>　　5）查取齒形系數(shù)</b></p><p>　　由表10-5查得 ；</p><p>　　6）查取應力校正系數(shù)</p><p>　　由表10-5查得 ；

97、</p><p>　　7）計算大、小齒輪的并加以比較</p><p><b>　　(3.51)</b></p><p><b>　　(3.52)</b></p><p><b>　　大齒輪的數(shù)值大</b></p><p><b>　　設計計算&

98、lt;/b></p><p>　　對比計算得到的結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m應該大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，而齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而且齒面的接觸疲勞強度多決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數(shù)1.66并就近圓整為標準值m=2.0mm，按接觸強度算得的分度圓直徑=52.282mm，算出小齒輪齒數(shù)</p>&l

99、t;p><b>　　(3.53)</b></p><p><b>　　大齒輪齒數(shù) </b></p><p>　　，取 (3.54)</p><p>　　這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。</p><

100、p><b>　?。ㄈ缀纬叽缬嬎?lt;/b></p><p><b>　　分度圓直徑：</b></p><p>　　=m=2×26=52mm</p><p>　　=m=2×113=226mm (3.55)</p><p><b>　　中心

101、距：</b></p><p><b>　　(3.56)</b></p><p><b>　　齒輪寬度：</b></p><p>　　==1×52=52mm (3.57)</p><p>　　=+（5~10）=57~62mm

102、 取=57mm</p><p><b>　　齒頂圓直徑：</b></p><p>　　=+2=(+2)=(26+2×1)×2=56mm</p><p>　　=+2=(+2)=(113+2×1)×2=230mm (3.58)</p><p><b>　　齒

103、全高:</b></p><p><b>　?。?0.25）</b></p><p>　　=(2+)=(2×1+0.25)×2=4.5mm (3.59)</p><p><b>　　齒厚:</b></p><p><b>　　(3.60)

104、</b></p><p><b>　　齒根高:</b></p><p>　　=(+)=(1+0.25)×2=2.5mm (3.61)</p><p><b>　　齒頂高:</b></p><p>　　==2mm

105、 (3.62)</p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p>　　=-2=52-2×2.5=47mm</p><p>　　=-2=226-2×2.5=221mm (3.63)</p><p>　?。ㄋ模X輪的結構設計</p>

106、<p>　　小齒輪采用齒輪軸結構，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結構</p><p>　　大齒輪的有關尺寸計算如下：</p><p><b>　　軸孔直徑:</b></p><p><b>　　=50mm</b></p><p><b>　　輪轂直徑:</b><

107、/p><p>　　=1.6=1.6×50=80mm (3.64)</p><p><b>　　輪轂長度:</b></p><p><b>　　==52mm</b></p><p><b>　　輪緣厚度:</b></p><

108、p>　　=(3~4)=6~8mm 取=8mm</p><p><b>　　輪緣內徑:</b></p><p>　　=-2-2=202-2×4.5-2×8=215mm (3.65)</p><p><b>　　取=220mm</b></p><p><

109、;b>　　腹板厚度:</b></p><p>　　=0.3=0.3×52=15.6mm 取=16mm (3.66)</p><p><b>　　腹板中心孔直徑：</b></p><p><b>　　(3.67)</b></p><p><

110、b>　　腹板孔直徑:</b></p><p>　　=0.25(-)=0.25×(220-80)=35mm (3.68)</p><p><b>　　取=35mm</b></p><p><b>　　齒輪倒角:</b></p><p>　　=0.

111、5=0.5×2=1mm (3.69)</p><p><b>　　齒輪工作圖如圖所示</b></p><p>　　圖3.11 齒輪結構圖</p><p>　?。ㄎ澹X輪選擇全損耗系統(tǒng)用油L-AN68潤滑油潤滑。</p><p>　　3.3.4 從動軸幾何尺寸計算&

112、lt;/p><p>　　初步確定軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調質處理。根據(jù)《機械設計》P370表15-3，，于是得：</p><p><b>　　(同3.1)</b></p><p>　　當軸截面上開有鍵槽時，應增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的消弱。對于直徑的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大5%—7%；有兩個鍵槽時，應增大10%—15%。然后將軸徑

113、圓整為標準直徑。</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　選取直徑</b></p><p>　　輸入軸的最小端是安裝在聯(lián)軸器處的直徑，使所選擇的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需要同時選擇聯(lián)軸器型號</p><p>　　聯(lián)軸器：計算轉矩查表14-1，因轉矩變化小，故取<

114、/p><p><b>　　(同3.2)</b></p><p>　　按照轉矩應該小于聯(lián)軸器的公稱轉矩的條件。查表17-4選用LT3型彈性套柱銷聯(lián)軸器，軸孔L=52mm，L1=38mm，軸徑</p><p>　　圖3.12 從動軸簡圖</p><p>　　擬定軸上零件裝配方案 </p><p>　　A

115、段聯(lián)軸器配合，故取其長度為33mm</p><p>　　B 段臺階：考慮軸承透蓋的軸向尺寸和透蓋左端面與聯(lián)軸器右端面有一定的間隔，取該段長度為62mm</p><p>　　C 段臺階：安裝深溝球軸承,B=16取L=32mm</p><p>　　D 段為齒輪寬度，L=57mm</p><p>　　E 段軸承與箱體內壁之間5mm，齒輪端面與箱體內

116、壁之間間隔15mm，取L=25mm</p><p>　　F 段臺階：由于軸承配合，因此取軸承寬度為L=16mm</p><p>　　軸承支承跨度距：L=16+25+57+27+62-16=155mm</p><p>　?。ㄒ唬?按彎矩合成力校核軸的強度</p><p>　　（1）繪出軸的受力簡圖</p><p>　　計

117、算直齒輪的圓周力徑向力和軸向力</p><p>　　圖3.13 受力簡圖</p><p>　　圓周力 (同3.3)</p><p>　　徑向力 (同3.4)</p><p>　　由于為直齒輪，軸向力</p><p>　　圖3.14 水平

118、受力圖</p><p><b>　　（2）水平面支承</b></p><p><b>　　(同3.5)</b></p><p><b>　　=696N</b></p><p><b>　　(同3.6)</b></p><p><

119、;b>　　水平面彎矩</b></p><p><b>　　(同3.7)</b></p><p><b>　　（3）垂直面</b></p><p>　　圖3.15 垂直受力圖</p><p><b>　　力矩平衡式</b></p><p>

120、;<b>　　(同3.8)</b></p><p><b>　　(同3.9)</b></p><p><b>　　垂直面彎矩</b></p><p><b>　　(同3.10)</b></p><p>　?。?）計算C處左右兩側的合成彎矩</p>

121、;<p><b>　　(同3.11)</b></p><p><b>　　(同3.12)</b></p><p>　　可見C處右側的合成彎矩較大，合成彎矩見圖</p><p>　?。?）計算危險截面的當量彎矩</p><p>　　由彎矩圖可見C處是危險截面（其上的內力最大）按照式計算該

122、處的當量彎矩（取扭矩校正系數(shù)a=0.6）</p><p><b>　　(同3.13)</b></p><p>　?。?）計算C處的需要軸徑d</p><p>　　參照表15-1取許用彎曲應力</p><p><b>　　(同3.14)</b></p><p>　　它小于該處實

123、際直徑50mm故軸的彎矩組合強度足夠。</p><p>　　圖3.16 水平彎矩圖</p><p>　　圖3.17 垂直彎矩圖</p><p>　　圖3.18 合成彎矩圖</p><p>　　圖3.19 當量彎矩圖</p><p><b>　?。ǘ┹S承壽命計算</b></p>&l

124、t;p>　　6207軸承的主要性能參數(shù)（GB/T276-1994）為 Cr=25.5KW Cor=15.2KW，預期壽命10年</p><p>　　（1）求兩個軸承受到的徑向載荷</p><p><b>　　(同3.15)</b></p><p><b>　　(同3.16)</b></p><

125、p>　?。?）計算軸承所受當量動載荷P1和P2</p><p><b>　　(同3.17)</b></p><p>　　因為采用直齒輪傳動，所以Y=0.</p><p>　　表3.-8 載荷系數(shù)fv</p><p>　　因軸承工作時有中等沖擊，由上表 載荷系數(shù) fp=1.5</p><p>

126、　　故 =</p><p><b>　　（3）計算軸承壽命</b></p><p>　　有上表查得ft=1，對于球軸承=3，</p><p>　　故Lh=(106/60n)(ftC/p) (同3.18)</p><p>　　=（106/60&#

127、215;476.66）（1×25500/2107.83）3</p><p><b>　　=61909 h></b></p><p><b>　　所以軸承符合要求</b></p><p>　　3.3.5 進給系統(tǒng)的設計</p><p>　　絲杠螺母機構又稱螺旋傳動機構。其主要的功能是將

128、直線運動變?yōu)樾D運動或者將旋轉的運動變?yōu)橹本€運動。絲杠螺母機構分為滑動摩擦和滾動摩擦兩種。滑動絲杠螺母的機構結構比較簡單、加工和維護方便、具有自鎖功能。但摩擦阻力較大，傳動效率低。滾動絲杠螺母機構雖然結構復雜、制造成本高，但其最大優(yōu)點是摩擦阻力較小，因此在機電一體化系統(tǒng)中得到廣泛應用</p><p>　　圖3.20 進給結構簡圖</p><p>　　3.3.6 導軌形式的確定</p&

129、gt;<p>　　機電一體化系統(tǒng)對導軌的基本要求是導向精度高、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化小以及結構工藝性好等。</p><p>　　按接觸面的摩擦性質可分為：</p><p><b>　?。?）滑動導軌副</b></p><p>　　滑動導軌機構簡單，阻尼系數(shù)大，剛度大；但易產生低速爬行現(xiàn)象，易磨損?；瑒訉к壥墙饘賹?/p>

130、金屬型式，目前在數(shù)控機床上很少采用。摩擦系數(shù)較大，而且變化范圍也大，對于精度高的工件加工心有余而力不足。承載能力中等。接觸剛度高?；瑒訉к壱话銉H用于普通精度的機床。數(shù)控機床已不采用。</p><p><b>　?。?）滾動導軌副</b></p><p>　　直線滾動導軌由導軌和滑塊兩部分組成。導軌通常為兩根，裝在支撐件上，每根導軌上有2個滑塊，固定在移動件導軌體上。直

131、線滾動導軌副的工作原理就是滑塊中裝有四組滾珠，在導軌條的滑塊的斷點，就經合成樹脂制造的端面擋板和滑塊中的回珠孔回到另一端，經另一端端面擋板再進入循環(huán)。四組滾珠各有自己的回株孔，分別處于滑塊的四角。四組滾珠和滾道相當于四個直線運動角接觸滾珠軸承。接觸角為45度時，四個方向具有相同的承載能力。</p><p><b>　?。?）液體靜壓導軌</b></p><p>　　無

132、磨損，無靜摩擦，無低速爬行現(xiàn)象，阻尼系數(shù)大；但設計、制造、使用較復雜。</p><p>　　此次設計中選用滾動導軌副。</p><p>　　3.3.7 其它零部件</p><p><b>　?。?）軸承座</b></p><p>　　軸承座顧名思義就是軸承的支撐座。軸承座的作用是穩(wěn)定軸承及其所連接的回轉軸，確保軸和軸承內