機(jī)械虛擬樣機(jī)技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 引言</b></p><p>　　第一節(jié) 虛擬樣機(jī)技術(shù)……………………………………………………… 3</p><p>　　第二節(jié) 虛擬樣機(jī)的技術(shù)組成……………………………………………… 4</p><p>

2、;　　第三節(jié) 利用PRO/E建立模型并進(jìn)行虛擬裝配…………………………… 5</p><p>　　3.1 用 PRO/E建立裝配模型…………………………………………… 5</p><p>　　3.2 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)…………………………………………………… 6</p><p>　　第二章 傳動(dòng)設(shè)計(jì)…………………………………………. 7</p>

3、;<p>　　第一節(jié) 主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定…………………………………………… 7</p><p>　　1.1 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)的確定………………………………………… 8</p><p>　　1.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇………………………………… 8</p><p>　　第二節(jié) 齒輪齒數(shù)的確定………………………………………………..

4、. 12 2.1 齒輪齒數(shù)的確定原則有以下幾條…………………………………. 12</p><p>　　第三章 計(jì)算轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)件的估算14</p><p>　　第一節(jié) 主軸、各傳動(dòng)軸、各齒輪…………………………………………... 15</p><p>　　1．1主軸…………………..………………………...…..……………………15</p&g

5、t;<p>　　1.2 各傳動(dòng)軸 15</p><p>　　1.3各齒輪 16</p><p>　　第二節(jié) 各軸直徑的估算............................................................................ 16</p><p>　　第三節(jié) 齒輪模數(shù)的計(jì)算 17&l

6、t;/p><p>　　第四節(jié) 選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料,齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).............................19</p><p>　　第五節(jié) 雙聯(lián)和三聯(lián)滑移齒輪軸向長(zhǎng)度的確定..............................................20</p><p>　　第六節(jié) 齒寬確定20</p>&l

7、t;p>　　第七節(jié) 傳動(dòng)軸間的中心距21</p><p>　　第四章 傳動(dòng)組件的設(shè)計(jì)23</p><p>　　第一節(jié) 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算23</p><p>　　第二節(jié) 軸承的選擇24</p><p>　　第三節(jié) 主軸直徑的初選24</p><p>　　第四節(jié) 主軸懸伸量的確定25<

8、/p><p>　　第五章 建模28</p><p>　　第一節(jié) 軸1的建模28</p><p>　　第二節(jié) 軸2的建模29</p><p>　　第三節(jié) 軸3的建模31</p><p>　　第四節(jié) 軸4的建模31</p><p>　　第五節(jié) 裝配圖32</p>

9、<p>　　第六章 結(jié)論與展望32</p><p>　　第一節(jié) 結(jié)論32</p><p>　　第二節(jié) 展望33</p><p>　　參考文獻(xiàn).............................................34</p><p>　　致謝..............................

10、...................36

11、

12、 </p><p><b>　　引言</b></p><p>　　第一節(jié) 虛擬樣機(jī)技術(shù)</p><p>　　虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種嶄新的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法，它是一種基于產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)仿真模型的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法。這些數(shù)字模型即虛擬樣機(jī)，它從視覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)，觸覺(jué)以及功能和行為上的模擬真實(shí)產(chǎn)品。</p&g

13、t;<p>　　虛擬樣機(jī)技術(shù)是一門(mén)綜合多學(xué)科的技術(shù)。該技術(shù)以機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)和控制理論為核心，加上成熟的三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和基于圖形的永和界面技術(shù)，將分散的零部件設(shè)計(jì)和分析技術(shù)集成在一起，不斷的指導(dǎo)設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品尋優(yōu)開(kāi)發(fā)過(guò)程順利進(jìn)行。</p><p>　　隨著全球經(jīng)濟(jì)的一體化，工程機(jī)械產(chǎn)品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。為了提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，各企業(yè)必須不斷縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能，降低開(kāi)發(fā)成

14、本。在這種需求下，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為代表的計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，使虛擬設(shè)計(jì)逐步成為機(jī)械領(lǐng)域一種新的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手段。機(jī)械領(lǐng)域中的虛擬樣機(jī)技術(shù)又稱(chēng)為機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)，是20世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)技術(shù)。機(jī)械工程技術(shù)人員通過(guò)在計(jì)算機(jī)上建立樣機(jī)模型，對(duì)模型進(jìn)行各種動(dòng)態(tài)性能分析，然后改進(jìn)樣機(jī)設(shè)計(jì)方案，用數(shù)字化形式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的物理樣機(jī)，這可以大大的簡(jiǎn)化機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程，大幅度縮減產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，大

15、量減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)費(fèi)用和成本，明顯提高產(chǎn)品的質(zhì)量和系統(tǒng)性，從而獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。因此，虛擬樣機(jī)技術(shù)在90年代特別是進(jìn)人21世紀(jì)以后得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的有關(guān)機(jī)構(gòu)和大學(xué)、著名制造商紛紛將虛擬樣機(jī)技術(shù)引人到自己的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，并取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　目前，機(jī)械領(lǐng)域虛擬樣機(jī)技術(shù)在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、德國(guó)、日本等已得到廣泛的應(yīng)用。例如：約翰迪爾是一家具有160多年歷史的全球

16、性機(jī)械行業(yè)跨國(guó)公司，總部設(shè)在美國(guó)伊利諾伊州。為了解決工程機(jī)械在高速行駛時(shí)的蛇行現(xiàn)象以及重載下機(jī)械的自激震動(dòng)問(wèn)題，公司的工程師利用虛擬樣機(jī)技術(shù)，不僅找到了原因，而且提出了改進(jìn)方案，并在虛擬樣機(jī)上得到驗(yàn)證，從而大大提高了產(chǎn)品的高速行駛性能與重載作業(yè)性能。世界上最大的工程機(jī)械制造商卡特彼勒公司的工程師采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，對(duì)裝載機(jī)和挖掘機(jī)的工作裝置進(jìn)行了上萬(wàn)個(gè)工位的運(yùn)動(dòng)和受力分析。還有像波音、通用、福特等世界性的大公司都在不同程度的將虛擬樣機(jī)技術(shù)

17、引人到自己的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，并取得非常好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　在我國(guó)，機(jī)械虛擬樣機(jī)技術(shù)在某些領(lǐng)域也已得到了一定的應(yīng)用和推廣。例如月球表面探測(cè)機(jī)器人方案研究，就是運(yùn)用虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)涉及到的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，并取得可喜成果的。但從目前我國(guó)的情況來(lái)看，機(jī)械虛擬樣機(jī)技術(shù)還主要只是在專(zhuān)業(yè)研究機(jī)構(gòu)和高校研究機(jī)構(gòu)中應(yīng)用，只能算是初級(jí)應(yīng)用階段。由此可見(jiàn)，我國(guó)機(jī)械虛擬樣機(jī)技術(shù)存在著很大的發(fā)展空間。</p>

18、;<p>　　虛擬樣機(jī)從其發(fā)展的歷程來(lái)看，大致分為2個(gè)階段。第1階段是分析型虛擬樣機(jī)(Analytical Virtual Prototyping)，這類(lèi)虛擬樣機(jī)主要依賴(lài)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示器等常規(guī)計(jì)算機(jī)輸入輸出設(shè)備，進(jìn)行分析和仿真。這類(lèi)虛擬樣機(jī)給設(shè)計(jì)者提供如動(dòng)力學(xué)分析曲線(xiàn)、FEA分析數(shù)據(jù)等非感性信息和3D模型等半感性信息。目前比較成熟的軟件是MSC．Software公司的ADAMS和CADSI公司的DADS。但是分析型虛擬樣

19、機(jī)側(cè)重于零部件的分析，對(duì)整體結(jié)構(gòu)的分析能力不足。</p><p>　　虛擬樣機(jī)發(fā)展的第2階段是沉浸型虛擬樣機(jī)(Immersive Virtual Prototyping)，這類(lèi)虛擬樣機(jī)依賴(lài)于計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展、利用實(shí)時(shí)渲染及模擬操縱等人機(jī)交互技術(shù)，并配備數(shù)據(jù)手套、頭盔等設(shè)備，使得設(shè)計(jì)者能夠身臨其境地感受到產(chǎn)品的真實(shí)存在，在虛擬環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析和處理。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展為虛擬樣機(jī)技術(shù)提供了這種新的人機(jī)交互方式

20、。數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)頭盔等的出現(xiàn)給虛擬樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇。在虛擬現(xiàn)實(shí)的條件下，對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估將是今后虛擬樣機(jī)技術(shù)的主要發(fā)展方向，簡(jiǎn)而言之，就是在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的虛擬樣機(jī)技術(shù)。 </p><p>　　第二節(jié) 虛擬樣機(jī)的技術(shù)組成</p><p>　　首先，對(duì)產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)的仿真是必須的。在現(xiàn)階段，一個(gè)三維的實(shí)體模型是一個(gè)被廣泛接受用來(lái)展示產(chǎn)品的主要形式，而且通常

21、一個(gè)參數(shù)化的模型。這樣的模型可以準(zhǔn)確的描述產(chǎn)品的拓?fù)湫畔⒑蛶缀涡畔?，同時(shí)也可以嵌入其他的有關(guān)信息，如在模型中加入制造信息。其次，為了使虛擬樣機(jī)代替真實(shí)的物理模型，最實(shí)用的辦法就是依據(jù)其基本需求去代替所需的物理模型的某些功能。最后，其最</p><p>　　重要的方面是所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的許多方面應(yīng)該是可以測(cè)試和評(píng)價(jià)的。概括的說(shuō)，一個(gè)虛擬樣機(jī)應(yīng)該至少具備以下3種類(lèi)型的模型 一個(gè)三維實(shí)體模型、產(chǎn)品的交互模型、與產(chǎn)品的測(cè)試相

22、關(guān)的可視化模型</p><p>　　第三節(jié) 利用PRO/E建立模型并進(jìn)行虛擬裝配</p><p>　　利用PRO/E建立零件的三維模型由于ADAMS建模技術(shù)尚不完善，在仿真過(guò)程中對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模型就要CAD軟件來(lái)完成建模。而 PRO/E 和 ADAMS 是不同公司出品的，兩者是“有縫接”，在轉(zhuǎn)換模型時(shí)會(huì)因?yàn)樵O(shè)置的環(huán)境不同而無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此在建模前就應(yīng)該設(shè)置好零件的建模環(huán)境根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)

23、置建模的相關(guān)參數(shù)，然后進(jìn)行零件模型的建立。圖1-1為其基本流程。</p><p>　　面向虛擬裝配的 CAD模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的一種可行方法是：在 CAD環(huán)境下建立模型后，通過(guò)內(nèi)CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口將模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為中性文件，在虛擬裝配系統(tǒng)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口將中性文件重構(gòu)為虛擬環(huán)境下的模型。該模型用于虛擬環(huán)境下模型的現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)， 碰撞干涉檢查和約束識(shí)別等 .</p><p>　　3.1 用 PRO/

24、E 建立裝配模型</p><p>　　首先建立裝配環(huán)境的設(shè)置，在 PRO/E的裝配類(lèi)型下設(shè)置相關(guān)參數(shù)其完成后即可開(kāi)始零件裝配。在其過(guò)程中要注意裝配的順序，并注意型的相關(guān)后續(xù)定義的一致性。第一個(gè)零件或部件的選擇非常重要，因?yàn)樗茄b配模型中最為關(guān)鍵的部分，在刪除后續(xù)裝配靈活部件時(shí)，它不會(huì)被刪除；但如刪除它，則后續(xù)裝配的零件或部件均會(huì)被刪除。隨后即可將進(jìn)行其他裝配。</p><p>　　3.2

25、 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)</p><p>　　系統(tǒng)以裝配活動(dòng)中的過(guò)程為仿真對(duì)象。在建立零件虛擬樣機(jī)模型、裝配過(guò)程的基礎(chǔ)上，充分利用仿真技術(shù)的檢測(cè)技術(shù)、多媒體技術(shù)等前沿技術(shù)，將整個(gè)裝配過(guò)程形象、逼真、直觀的再現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)將仿真過(guò)程中獲取的各種數(shù)據(jù)提供給設(shè)計(jì)分析人員，進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)分析與評(píng)價(jià)，并提出修改建議，以供產(chǎn)品研制過(guò)程中的其他人員參考 。虛擬樣機(jī)仿真的分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架采用如圖（1-3） 所示</p>

26、<p>　　在機(jī)械虛擬樣機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)中，在制造第一臺(tái)物理樣機(jī)之前，先建立機(jī)械虛擬樣機(jī)模型，并在虛擬環(huán)境下進(jìn)行系統(tǒng)仿真測(cè)試、分析和評(píng)估。以并行設(shè)計(jì)取代串行設(shè)計(jì)，即進(jìn)行面向產(chǎn)品全生命周期的一體化設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段就從整體上并行地考慮產(chǎn)品全生命周期的功能結(jié)構(gòu)、工藝規(guī)劃、可制造性、可裝配性、可測(cè)試性、可維修性，以及可靠方面的要求及相互關(guān)系，并不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，避免了串行設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的干涉和反復(fù)，而在傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)中就不考慮各子系統(tǒng)之間的

27、動(dòng)態(tài)交互與協(xié)同關(guān)系。通過(guò)比較可以看出：傳統(tǒng)的機(jī)械物理樣機(jī)設(shè)計(jì)由于要考慮研制成本、周期等因素，只能進(jìn)行有限范圍和次數(shù)的實(shí)驗(yàn)；而機(jī)械虛擬樣機(jī)可以無(wú)數(shù)次的仿真測(cè)試，更便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造和使用中的各種缺陷并采取措施及時(shí)修正。用機(jī)械虛擬樣機(jī)技術(shù)取代傳統(tǒng)的機(jī)械物理樣機(jī)設(shè)計(jì)有利于降低生產(chǎn)成本，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短研發(fā)周期，快速響應(yīng)市場(chǎng)，有利于節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)。 </p><p><b>　　傳動(dòng)設(shè)計(jì)</

28、b></p><p>　　闡述：機(jī)床分級(jí)變速和無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)原則及步驟；常見(jiàn)的傳動(dòng)系統(tǒng)；確定齒輪齒數(shù)及其合理的排列方式；各傳動(dòng)元件的計(jì)算轉(zhuǎn)速；內(nèi)聯(lián)傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)原則。</p><p>　　在設(shè)計(jì)分級(jí)變速外聯(lián)傳動(dòng)鏈時(shí)，必須注意圖-1中的一個(gè)規(guī)律，二個(gè)限制，三項(xiàng)原則，四項(xiàng)注意。 </p&g

29、t;<p>　　一個(gè)規(guī)律：級(jí)比規(guī)律；</p><p>　　二個(gè)限制：齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)比限制，,齒輪變速組的變速范圍限制（上限用于螺旋齒輪傳動(dòng)）；</p><p>　　三項(xiàng)原則:傳動(dòng)副應(yīng)“前多后少”傳動(dòng)線(xiàn)應(yīng)“前密后疏”降速應(yīng)“先緩后急（先慢后快）”；</p><p>　　4）四項(xiàng)注意：傳動(dòng)鏈要短，轉(zhuǎn)速和小，齒輪前面速度要小，空轉(zhuǎn)件要在設(shè)計(jì)分級(jí)變速外聯(lián)傳動(dòng)鏈時(shí)，要

30、用到轉(zhuǎn)速圖。在轉(zhuǎn)速圖上，能看到各軸轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律和各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。</p><p>　　第一節(jié) 主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定</p><p>　　已知條件為機(jī)床類(lèi)型，主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z、公比φ、各級(jí)轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)步驟為：確定有幾個(gè)傳動(dòng)組；每個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)；擬定結(jié)構(gòu)網(wǎng)(式)；擬定轉(zhuǎn)速圖。</p><p>　　現(xiàn)有機(jī)床類(lèi)型：中型車(chē)床。Z=12，φ=1.4l，主

31、軸轉(zhuǎn)速為31.5，45，63，90，125，180，250，355，500，710，1000，1400。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nm =1440r/min。</p><p>　　轉(zhuǎn)速圖的擬定可以分以下步驟完成</p><p>　　1）確定合理的結(jié)構(gòu)式：確定變速組數(shù)和每組變速級(jí)數(shù)，確定出順序方案，確定擴(kuò)大順序方案（檢查方案的合理性）；</p><p>　　2）確定有無(wú)定比傳動(dòng)，確定

32、傳動(dòng)軸數(shù)，畫(huà)出轉(zhuǎn)速圖：分配降速比，畫(huà)出傳動(dòng)組內(nèi)其他傳動(dòng)路線(xiàn)，畫(huà)出全部傳動(dòng)路線(xiàn)，標(biāo)注。</p><p>　　1.1 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)的確定 </p><p>　　傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)可能的方案有：</p><p>　　12=4×3 12=3×4</p><p>　　12=3×2×2 12=2

33、×3×2 12=2×2×3</p><p>　　在上列兩行方案中，第一行方案有時(shí)可以省掉一根軸。缺點(diǎn)是有一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)傳動(dòng)副。如果用一個(gè)四聯(lián)滑移齒輪，則會(huì)增加軸向尺寸；如果用兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖以防止兩個(gè)滑移齒輪同時(shí)嚙合。所以一般很少使用。</p><p>　　第二行的三個(gè)方案可根據(jù)下述原則比較：從電動(dòng)機(jī)到主軸，一般為降速傳

34、動(dòng)。接近電動(dòng)機(jī)處的零件,轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也就較小。</p><p>　　如當(dāng)機(jī)床的傳動(dòng)功率為定值時(shí)，轉(zhuǎn)速n越高，轉(zhuǎn)矩T就小，零件尺寸就較小，所以應(yīng)該盡量選擇傳動(dòng)副數(shù)多的變速組放在傳動(dòng)順序前面的高速范圍，而把變速組傳動(dòng)副數(shù)少的放在傳動(dòng)順序的后面。這就是“前多后少”的原則。從這個(gè)角度考慮，以取12=3×2×2的方案為好。</p><p>　　1.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)或

35、結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇</p><p>　　在12=3×2×2中，又因基本組和擴(kuò)大組排列順序的不同而有不同的方案?？赡艿牧N方案，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖2-1。在這些方案中，可根據(jù)下列原則選擇最佳方案。</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　(1) 傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍 <

36、/p><p>　　在降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使徑向尺寸太大，經(jīng)常限制最小傳動(dòng)比imin≥1／4。</p><p>　　在升速時(shí)，為防止產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和噪聲，經(jīng)常限制最大傳動(dòng)比imax≤2。斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，可取imax≤2.5。</p><p>　　因此，主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍一般為Rmax=imax/imin≤8～10。</p>&

37、lt;p>　　對(duì)于進(jìn)給傳動(dòng)鏈，由于轉(zhuǎn)速通常較低，零件尺寸也較小，上述限制可放寬些。1／5≤i進(jìn)≤2．8。故R進(jìn)max=2.8/0.2≤14。</p><p>　　在檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌鼈鲃?dòng)組的變速范圍都比它小。因Rn= ≤Rmax</p><p>　　圖2-1中，方案a、b、c、e的第二擴(kuò)大組x2=6，p2=2，則R2====8=Rmax，是可行的

38、。</p><p>　　方案d和f的第二擴(kuò)大組，x2=4，p2=3，R2 ===16>Rmax，是不可行的。</p><p>　　（2）基本組和擴(kuò)大組的排列順序 </p><p>　　在可行的四種結(jié)構(gòu)網(wǎng)(式)方案a、b、c、e中，還要進(jìn)行比較以選擇最佳方案。原則是選擇中間傳動(dòng)軸(本例中軸Ⅱ、Ⅲ)變速范圍最小的方案。</p><p>　

39、　因?yàn)槿绻鞣桨竿?hào)傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動(dòng)件的尺寸也就可以小些。</p><p>　　比較圖2-1的方案a、b、c、e，方案a的中間傳動(dòng)軸變速范圍最小，因此方案a最佳。</p><p>　　即如果沒(méi)有別的要求，則應(yīng)盡量使擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致。（即“前密后疏”：前面的傳動(dòng)組的傳動(dòng)副間靠得緊些，后面的較松散些）。

40、 （3）擬定轉(zhuǎn)速圖 </p><p>　　電動(dòng)機(jī)和主軸的轉(zhuǎn)速是已定的，當(dāng)選定了結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式后，就可分配各傳動(dòng)組的傳動(dòng)比并確定中間軸的轉(zhuǎn)速。再加上定比傳動(dòng)，就可畫(huà)出轉(zhuǎn)速圖。中間軸的轉(zhuǎn)速如果能高一些，傳動(dòng)件的尺寸也就可以小一些。但是，中間軸如果轉(zhuǎn)速過(guò)高，將會(huì)引起過(guò)大的振動(dòng)、發(fā)熱和噪聲。通常，希望齒輪的線(xiàn)速度不超過(guò)12～15m／s。</p><

41、p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　對(duì)于中型車(chē)、鉆、銑床等機(jī)床，中間軸的最高轉(zhuǎn)速不宜超過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于小型機(jī)床和精密機(jī)床，由于功率較小，傳動(dòng)件不太大。這時(shí)振動(dòng)、發(fā)熱和噪聲是應(yīng)該考慮的主要問(wèn)題。因此，更要注意限制中間軸的轉(zhuǎn)速，不能過(guò)高。</p><p>　　本例中所選定的結(jié)構(gòu)式共有三個(gè)傳動(dòng)組，變速機(jī)構(gòu)共需4軸。加上電動(dòng)機(jī)的軸共5軸。故轉(zhuǎn)速圖需

42、5條豎線(xiàn)，如圖2-2。</p><p>　　主軸共12種速度，電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近，故需12條橫線(xiàn)。注明主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速也應(yīng)在電動(dòng)機(jī)軸上注明。</p><p>　　中間各軸的轉(zhuǎn)速可以從電動(dòng)機(jī)軸開(kāi)始往后推，也可以從主軸開(kāi)始往前推。</p><p>　　傳動(dòng)組c的變速范圍為R2====8=Rmax，可知兩個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比必然是前文敘述的極限值：xc

43、1=；xc2= ；</p><p>　　這樣就確定了軸Ⅲ的六種轉(zhuǎn)速只有一種可能，即為125、180、250、…710r/min。</p><p>　　隨后決定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為3，在傳動(dòng)比極限值的范圍內(nèi)，軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速最高可為500、710、1000r／min，</p><p>　　最低為180、250、355r／min。為了避免升速，又不使傳動(dòng)比太小，故

44、： </p><p>　　軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速可以確定為355、500、710r／min。</p><p>　　同理，對(duì)于軸Ⅰ，可以取</p><p>　　這樣就確定了軸I的轉(zhuǎn)速為710r／min，電動(dòng)機(jī)軸與軸I之間為帶傳動(dòng)，傳動(dòng)比接近1／2=1／</p><p>　　還可以有另外一些方案。例如把軸I、Ⅱ的轉(zhuǎn)速都降低一格。這樣的轉(zhuǎn)速圖見(jiàn)圖2-3。<

45、;/p><p>　　這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的最高轉(zhuǎn)速和為(500+500+710)r／min=1710r／rain，比圖2—2所示方案的710×3=2130r／min降低了約20％，有利于減少發(fā)熱和降低噪聲。該方案的缺點(diǎn)是軸I、Ⅱ的最低轉(zhuǎn)速要低一些，故這兩根軸及傳動(dòng)組a和b的齒輪模數(shù)都有可能要略大一些。被動(dòng)帶輪直徑也要大一些。</p><p>　　也可選擇圖2-4的方案。皮帶傳

46、動(dòng)副的傳動(dòng)比仍為1：，但改變傳動(dòng)組a的傳動(dòng)比。</p><p>　　這個(gè)方案避免了被動(dòng)帶輪直徑加大的缺點(diǎn)，傳動(dòng)軸最高轉(zhuǎn)速和比圖2-2的方案低，但比圖2-4的方案高。帶來(lái)的缺點(diǎn)是傳動(dòng)組a的最大被動(dòng)齒輪較大。</p><p><b>　　圖2-3</b></p><p>　　此外，還可以有其它方案。例如保留圖2-3中各傳動(dòng)組不變，改用六極電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)

47、速為960r／min。這樣，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比仍為1：92。缺點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的體積要大一些，貴一些。</p><p>　　從這里可以看出，設(shè)計(jì)方案是很多的，各有利弊。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)權(quán)衡得失，根據(jù)具體情況。 </p><p><b>　　圖2-4</b>&l

48、t;/p><p>　　第二節(jié) 齒輪齒數(shù)的確定</p><p>　　2.1 齒輪齒數(shù)的確定原則有以下幾條：</p><p><b>　　齒數(shù)和不能過(guò)大，；</b></p><p>　　齒數(shù)和不能過(guò)小最小齒輪不能根切，，齒輪輪轂處最小厚度，最小中心距應(yīng)取合適，不能過(guò)小，；</p><p>　　應(yīng)符

49、合傳動(dòng)比及轉(zhuǎn)速誤差要求，；</p><p>　　三聯(lián)齒輪應(yīng)保證齒數(shù)差，以保證不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，通常；</p><p>　　也可以先確定齒數(shù)和，但是前述方法較為方便；</p><p>　　所計(jì)算處的齒數(shù)應(yīng)取整；</p><p>　　三聯(lián)齒輪應(yīng)驗(yàn)算齒數(shù)差；</p><p>　　8) 若齒數(shù)和或中心距過(guò)小、過(guò)大或傳動(dòng)比有誤，則

50、從新確定。</p><p>　　當(dāng)傳動(dòng)比i采用標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，齒數(shù)和Sz 以及小齒輪齒數(shù)可從P136表8—1中查得。</p><p>　　根據(jù)圖2-2的傳動(dòng)組a，ia1=1，ia2=1/1.41，ia3=1/2。查i為1，1．4和2的三行。有數(shù)字的即為可能方案。結(jié)果如下:</p><p>　　ia1=1 Sz = …，60，62，64，66，68

51、，70，72，74，…</p><p>　　ia2=1/1.41 Sz = …，60，63，65，67，68，70，72，73，75，…</p><p>　　ia3=1/2 Sz = …，60，63，66，69，72，75，…</p><p>　　從以上三行中可以挑出，Sz =60和72是共同適用的。如取Sz =72，則從表中查出小齒輪齒數(shù)分別為36、

52、30、24。即ia1=36／36，ia2=30／42，ia3=24／48。</p><p>　　傳動(dòng)組b, ib1=1, ib2=1/2.8。查i 為1 , 2.8 的二行。有數(shù)字的即為可能方案。結(jié)果如下:</p><p>　　ib1=1 sz =…, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90，…,</p><p>　　

53、ib2=1/2.8 sz =…, 76, 77, 80, 81, 84, 85, 88, 89, 92, …</p><p>　　從以上2行中可以挑出sz =68,72,76,80,84,88等共同適用的，再根據(jù)圖-3和圖-4的齒數(shù)確定原則取Sz=88，則從表中查出小齒輪齒數(shù)分別為42, 22。即ib1=42/42,ib2=22/62</p><p>　　傳動(dòng)組c，ic

54、1=2/1, ic2=1/4.查表可得以下可能方案。結(jié)果如下:</p><p>　　ic1=2/1 sz =…, 72, 75, 78, 81, 84, 87, 90, 93, …</p><p>　　ic2=1/4 sz =…, 79, 80, 84, 85, 89, 90, 94, 95, 99, 100…</p><p>　　

55、從以上2行中可以挑出sz=84， 89共同適用的，根據(jù)齒數(shù)的確定原則取sz=89，則從表中查出小齒輪分別為30，18。即ic1=60/30，ic2=18/72</p><p>　　利用查表求出各傳動(dòng)組齒輪齒數(shù)如下表（一）：</p><p>　　得到傳動(dòng)系統(tǒng)圖8-1和轉(zhuǎn)速圖8-2，如下所示：</p><p>　　第三章 計(jì)算轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)件的估算</p>

56、<p>　　機(jī)床上的許多零件，特別是傳動(dòng)件，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該核算其強(qiáng)度。決定零件強(qiáng)度的條件之一是該零件所受的載荷。載荷取決于零件所傳遞的功率和轉(zhuǎn)速。</p><p>　　機(jī)床變速傳動(dòng)鏈內(nèi)的零件，有的轉(zhuǎn)速是恒定的，如圖8—1中的軸I、皮帶傳動(dòng)副和傳動(dòng)組a中各齒輪；有的轉(zhuǎn)速是變化的，如其余各軸和各傳動(dòng)組的齒輪。 圖3-1</p><

57、p>　　變速傳動(dòng)件應(yīng)根據(jù)哪一個(gè)轉(zhuǎn)速進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算，就是本章所討論的計(jì)算轉(zhuǎn)速問(wèn)題。</p><p>　　主軸的功率或轉(zhuǎn)矩特性：主軸所傳遞的功率或轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。</p><p>　　如圖3-1所示。主軸從最高轉(zhuǎn)速nmax到某一轉(zhuǎn)速nj之間，主軸應(yīng)能傳遞電動(dòng)機(jī)的全部功率。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，主軸的最大輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)隨轉(zhuǎn)速的降低而增加。</p><p>　　從nj以下直到

58、最低轉(zhuǎn)速nmin，這個(gè)區(qū)域內(nèi)的各級(jí)轉(zhuǎn)速并不需要傳遞全部功率。主軸的輸出轉(zhuǎn)矩不再隨轉(zhuǎn)速的降低而增大，而是保持nj時(shí)的轉(zhuǎn)矩不變。所能傳遞的功率，則隨轉(zhuǎn)速的降低而降低。 </p><p>　　主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸能傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速（上述的nj）。</p><p>　　機(jī)床主軸在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，以計(jì)算轉(zhuǎn)速為界，分為兩個(gè)區(qū)域：計(jì)算轉(zhuǎn)速nj及以上，直到nmax，為恒功

59、率區(qū)域I；計(jì)算轉(zhuǎn)速nj以下，直到nmin，為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域Ⅱ。 </p><p>　　傳動(dòng)鏈中其余傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，可根據(jù)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速圖決定。傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速，就是該零件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。</p><p>　　第一節(jié) 機(jī)床主要傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定</p><p>　　主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)

60、速在主軸調(diào)速范圍中所居的地位，是因機(jī)床種類(lèi)而異的。</p><p>　　對(duì)于大型機(jī)床，由于應(yīng)用范圍很廣，調(diào)速范圍很寬，計(jì)算轉(zhuǎn)速可取得高一些。</p><p>　　對(duì)于精密機(jī)床，鉆床、滾齒機(jī)等，由于應(yīng)用范圍較窄，調(diào)速范圍較小，計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)取得低一些。</p><p>　　P139表8—2列出了各類(lèi)機(jī)床主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的統(tǒng)計(jì)公式。輕型機(jī)床的計(jì)算轉(zhuǎn)速可比表中推薦的高。數(shù)控機(jī)床由

61、于考慮切削輕金屬，調(diào)速范圍比普通機(jī)床寬，計(jì)算轉(zhuǎn)速也可比表中推薦的高些。但是，目前數(shù)控機(jī)床尚未總結(jié)出公式。</p><p>　　主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速確定后，就可以從轉(zhuǎn)速圖上得出各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。</p><p>　　確定第二章圖8-2所示臥式車(chē)床的主軸、各傳動(dòng)軸和齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　1.1 主軸 </b></p&g

62、t;<p>　　根據(jù)表8—2，中型車(chē)床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是第一個(gè)三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速（或nj=nmin），即為n4=90r/min。</p><p>　　1.2 各傳動(dòng)軸 </p><p>　　軸Ⅲ可從主軸為90r／min按72／18的傳動(dòng)副找上去，大概為355r／min。但由于軸Ⅲ上的最低轉(zhuǎn)速125r/min經(jīng)傳動(dòng)組c可使主軸得到31．5和250r/min兩種

63、轉(zhuǎn)速。250r／min要傳遞全部功率，所以軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)為125r／min。</p><p>　　軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速可按傳動(dòng)副b推上去，得355r/min。</p><p><b>　　1.3 各齒輪</b></p><p>　　傳動(dòng)組c中，18／72只需計(jì)算z=18的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r／min；60／30只需計(jì)算z=30，nj=250

64、。z=18和z=30兩個(gè)齒輪哪一個(gè)的應(yīng)力更大一些。較難判斷?？赏瑫r(shí)計(jì)算，選擇模數(shù)較大的作為傳動(dòng)組c齒輪的模數(shù)。</p><p>　　傳動(dòng)組b經(jīng)計(jì)算z=22， nj=355。</p><p>　　傳動(dòng)組a經(jīng)計(jì)算z=24， nj=710。</p><p>　　第二節(jié) 各軸直徑的估算</p><p><b>　　軸直徑的估算公式：&l

65、t;/b></p><p>　　其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率</p><p><b>　　K-鍵槽系數(shù)</b></p><p><b>　　A-系數(shù)</b></p><p>　　-從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積</p><p>　　-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速</

66、p><p>　　計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。</p><p>　　這些軸都是一般傳動(dòng)軸，取，k=1.07,A=92</p><p>　?、褫S : ， 取32mm</p><p>　?、蜉S： , 取37mm</p>

67、<p>　?、筝S： , 取50mm</p><p>　?、糨S： , 取53mm</p><p>　　此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整。</p><p>　　第三節(jié) 齒輪模數(shù)的計(jì)算</p><p>　?。ㄒ唬?Ⅱ 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算：</p><p>　　同一變速

68、組中的齒輪取同一模數(shù)，故取nj,z最小的齒輪進(jìn)行計(jì)算，然后取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值作為該變速組齒輪的模數(shù)。</p><p><b>　　齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：</b></p><p>　　取A=81，由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)：</p><p>　　根據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。</p><p><b>　　取

69、 所以取</b></p><p>　?。ǘ?Ⅱ-Ⅲ齒輪彎曲疲勞的計(jì)算：</p><p><b>　　齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：</b></p><p>　　取A=100，由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)：</p><p>　　根據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。</p><p><

70、b>　　取 </b></p><p><b>　　所以取</b></p><p>　?。ㄈ?Ⅳ 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算：</p><p><b>　　齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：</b></p><p><b>　　，</b></p><p>　　

71、取A=76，由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)：</p><p>　　根據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。</p><p><b>　　取 所以取</b></p><p><b>　　(四)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：</b></p><p>　　從畫(huà)法幾何與機(jī)械設(shè)計(jì)中，表7-7查得以下公式</p>

72、<p><b>　　齒頂圓 </b></p><p><b>　　齒根圓 </b></p><p><b>　　分度圓 </b></p><p><b>　　齒頂高 </b></p><p><b>　　齒根高 </b

73、></p><p>　　齒輪的具體值見(jiàn)表（一）</p><p><b>　　表（二）</b></p><p>　　第四節(jié) 齒寬確定</p><p><b>　　由齒寬公式得：</b></p><p>　　第一套嚙合齒輪bⅠ=(6~10)*2.5=15~25mm<

74、;/p><p>　　第二套嚙合齒輪bⅡ=(6~10)*3.1=18.6~31mm</p><p>　　第三套嚙合齒輪bⅢ=(6~10)*3.1=18.6~31mm</p><p>　　一對(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將主動(dòng)輪齒寬比小齒輪齒寬要大，所以</p><p>　　b1=1

75、6mm,b2=16mm,b3=16mm,b4=15mm,b5=15mm,b6=15mm,b7=20mm,b8=20mm,</p><p>　　b9=19mm,b10=19mm，b11=20mm,b12=20mm,b13=19mm,b14=19mm</p><p>　　第五節(jié) 雙聯(lián)和三聯(lián)滑移齒輪軸向長(zhǎng)度的確定</p><p><b>　　圖3-2<

76、/b></p><p><b>　　故取</b></p><p><b>　　，故取</b></p><p><b>　　，故取</b></p><p>　　第六節(jié) 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料、齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　?。ㄒ唬┌磮D8

77、-1所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。</p><p>　?。ǘ└鶕?jù)上述所計(jì)算的傳動(dòng)組a計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)計(jì)算z=24, nj =710為一般的工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）。</p><p>　　(三) 材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）,硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS</p><

78、p>　　(四) 由課程設(shè)計(jì)表9-2，da150.齒輪可作成實(shí)心式結(jié)構(gòu),,齒輪可采用腹板式。根據(jù)上表（二）齒輪10，11，14采用腹板式結(jié)構(gòu)，其余齒輪采用實(shí)心式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　第七節(jié) 傳動(dòng)軸間的中心距</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p>

79、<p><b>　　mm</b></p><p>　　第四章 傳動(dòng)組件的設(shè)計(jì)</p><p>　　第一節(jié) 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算</p><p>　　(一)選擇三角帶的型號(hào)</p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p>　　式中P---電動(dòng)機(jī)額

80、定功率，--工作情況系數(shù) </p><p>　　根據(jù)Pca,n1查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-10因此選擇B型帶。</p><p>　　(二)確定帶輪的計(jì)算直徑，</p><p>　　帶輪的直徑越小三角帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高三角帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過(guò)小，即。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-6，8-8取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=125。 由公式

81、 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，所以根據(jù)表 8-8取整數(shù)D2=250</p><p>　　(三)確定三角帶速度</p><p><b>　　按公式</b></p><p>　　因?yàn)?m/min<V&

82、lt;30 m/min,所以選擇合適。 </p><p>　　(四)初步選定中心距</p><p>　　帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　取=700mm.</b><

83、/p><p>　　(五)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 </p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 Ld=2000mm </p><p>　　(六)確定實(shí)際中心距</p><p>　　(七)驗(yàn)算小帶輪包角</p><p><b>　　，</b></p><p>

84、;<b>　　主動(dòng)輪上包角合適。</b></p><p>　　(八)確定三角帶根數(shù)</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式8-22得:</p><p><b>　　傳動(dòng)比:</b></p><p>　　查表8-4a，8-4b 得=0.46KW,= 1.32KW</p><p>

85、;　　查表8-5，=0.98；查表8-2，=0.98</p><p><b>　　所以取Z=5 根</b></p><p><b>　　(九)計(jì)算預(yù)緊力</b></p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-3，q=0.18kg/m</p><p><b>　?。ㄊ┯?jì)算壓軸力</b>

86、;</p><p>　　第二節(jié) 軸承的選擇</p><p>　　Ⅰ軸： 6207 D=72 B=17 深溝球軸承</p><p>　?、蜉S： 6208 D=80 B=18 深溝球軸承</p><p>　　Ⅲ軸： 6209 D=85 B=19 , 6207 D=72 B=17 深溝球軸承<

87、/p><p>　　Ⅳ軸： 6212 D=110 B=22, 6216 D=140 B=26 深溝球軸承</p><p>　　第三節(jié) 主軸直徑的初選</p><p>　　3.1 前軸頸的直徑</p><p>　　臥式車(chē)床、銑床、磨床主軸前軸頸的直徑d1可根據(jù)主電動(dòng)機(jī)功率、機(jī)床類(lèi)型，參考圖4-1選取?；虬礃?gòu)造要求決定其軸頸

88、直徑。</p><p><b>　　圖4-1</b></p><p>　　3.2 后軸頸的直徑：</p><p>　　車(chē)床和銑床d2=(0．7～0．9)d1。（車(chē)床、銑床、鏜銑加工中心等機(jī)床因裝配的需要，主軸直徑常是從前向后逐段減少的。）磨床主軸常為前、后軸頸相等，中段較粗。</p><p>　　第四節(jié) 主軸懸伸

89、量的確定</p><p>　　1 主軸的懸伸量a(圖4-2)：主軸前端面到前支承徑向支反力作用點(diǎn)之間的距離。</p><p>　　圖4-22 根據(jù)分析和試驗(yàn)，縮短懸伸量，可以明顯地提高主軸組件的剛度和抗振性。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)努力縮短懸伸量。</p><p>　　(1)根據(jù)表4-1（車(chē)床、功率7.5）；前軸頸應(yīng)為75～110mm。初步選定d1=80mm。后軸頸d

90、2= (0.7～0.9) d1，取d2=60mm。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，選前軸承為7216AC型，后軸承為7212AC型。</p><p>　?。ǜ鶕?jù)有關(guān)資料，懸伸長(zhǎng)度a與前軸頸d1的關(guān)系：低精度機(jī)床a/ d1＞2.5；一般精度機(jī)床a/ d1=1.25～2.5；精密機(jī)床a/ d1=0.6～1.5）</p><p>　　根據(jù)結(jié)構(gòu)，定懸伸長(zhǎng)度a=100mm。</p><p>&

91、lt;b>　　(2)求軸承剛度</b></p><p>　　主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩(未考慮機(jī)械效率)</p><p>　　T=9550P/n =9550×7.5/90 =795.8 N．m</p><p>　　床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60％，即400×0.6=240mm，故半徑為0．12m。</p><

92、p>　　切削力(沿y軸) Fc=795.8/0.12=6631.7N （因T=F·R）</p><p>　　背向力(沿z軸) Fp=0．5 Fc =3315.85N （經(jīng)驗(yàn)公式)</p><p>　　故總作用力 F= =7414.5N。</p><p>　　此力作用于在頂尖間的工

93、件上，主軸和尾架各承受一半，故主軸端受力為</p><p>　　F／2≈3707N。</p><p>　　在估算時(shí)，先假設(shè)初值l／a=2，l=2×100mm=200mm。前后支承的支反力RA和RB分別為，</p><p>　　RA=F(l+a)/2l=7414.5(200+100)200=11121.75</p><p>　　RB=

94、Fa/2l=7414.5*100/200=3707.25</p><p>　　由金屬切削機(jī)床表10-4中查出la=9、iz=52，代入式10-6中，計(jì)算前,后軸承的徑向剛度。</p><p><b>　　，</b></p><p>　　KA/KB=1749.3/1565.3=1.12</p><p><b>　

95、?。?）求最佳跨距</b></p><p>　　初步計(jì)算時(shí)，可假定主軸的當(dāng)量外徑以(與實(shí)際主軸具有相同抗彎剛度的等直徑軸的直徑)為前、后軸承頸的平均值，de=(80+60)mm／2=70mm。故慣性矩為</p><p>　　查線(xiàn)圖4-6-2.l0/a≈1.8。計(jì)算出的與原假定相符。最佳跨距 </p><p>　　計(jì)算主軸時(shí)通常不考慮傳動(dòng)力。這當(dāng)然與實(shí)際

96、使用情況有所出入。但是，只要計(jì)算條件是統(tǒng)一的，都按軸端受一集中載荷計(jì)算，在同一條件下對(duì)比，則計(jì)算結(jié)果仍能用以評(píng)判主軸組件。</p><p><b>　　第五章 建模</b></p><p>　　第一節(jié) 軸1的建模</p><p>　　第二節(jié) 軸2的建模</p><p>　　第三節(jié) 軸3的建模</p&

97、gt;<p>　　第四節(jié) 軸4的建模</p><p><b>　　第五節(jié) 裝配圖</b></p><p>　　第六章 結(jié)論與展望</p><p><b>　　第一節(jié) 結(jié)論</b></p><p>　　目前，世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)，主要體現(xiàn)為制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。我國(guó)制造業(yè)先進(jìn)技術(shù)

98、水平不高，但是在發(fā)達(dá)國(guó)家制造業(yè)的發(fā)展取得了很大的成績(jī)，隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息處理、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造等技術(shù)的綜合發(fā)展，虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)在國(guó)外已廣泛采用。我國(guó)制造業(yè)要趕上世界先進(jìn)水平就必須從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)手段和方法研究著手，加強(qiáng)信息技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)。機(jī)床是制造業(yè)中最重要的生產(chǎn)設(shè)備，發(fā)展高技術(shù)水平的機(jī)床是促進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的重要途徑。在現(xiàn)在我國(guó)的機(jī)床開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法仍占主要地位。本文以Pro/E

99、為平臺(tái)以機(jī)床的主軸箱為例，研究了產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到虛擬裝配、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真、動(dòng)力學(xué)仿真的過(guò)程中虛擬設(shè)計(jì)的應(yīng)用。為以后企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　本論文主要的研究工作有如下幾部分:</p><p>　　l)研究了虛擬設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的主要應(yīng)用，并與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較、在產(chǎn)品的研究設(shè)計(jì)過(guò)程中虛擬設(shè)計(jì)所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，研究了虛擬數(shù)控機(jī)床發(fā)展的現(xiàn)狀。</p>&l

100、t;p>　　2）根據(jù)給定的參數(shù)為依據(jù)設(shè)計(jì)機(jī)床主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)及零件設(shè)計(jì)。</p><p>　　3)以Pro/E為平臺(tái)研究了軸、圓柱直齒輪、斜齒輪、軸承等主要零件的三維建模方法。</p><p>　　4)以Pro/E為平臺(tái)研究了主軸箱的虛擬裝配。</p><p>　　5)研究了主軸箱在Pro/E軟件中的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，用手工的計(jì)算方法通過(guò)各齒輪之間的傳動(dòng)比計(jì)算出各軸

101、的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，通過(guò)軟件仿真得出結(jié)果來(lái)比較仿真的正確性，并比較了主軸上齒輪的線(xiàn)速度。</p><p><b>　　第二節(jié) 展 望</b></p><p>　　本論文僅對(duì)主軸箱部分進(jìn)行了虛擬設(shè)計(jì)及仿真。其他部件的虛擬設(shè)計(jì)本論文沒(méi)有涉及.就本論文涉及的部分由于時(shí)間以及多方面原因的限制，還存在有很多地方需要改進(jìn)。由于數(shù)控機(jī)床的虛擬設(shè)計(jì)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，所以在機(jī)床的虛擬設(shè)計(jì)過(guò)

102、程中主要還有如下工作:</p><p>　　l)機(jī)床其他部件的設(shè)計(jì)。</p><p>　　2)床身的靜剛度的校核計(jì)算。</p><p>　　3)機(jī)床導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)及仿真。</p><p>　　4)機(jī)床刀架的設(shè)計(jì)及仿真。</p><p>　　5)機(jī)床的振動(dòng)研究。</p><p>　　6)機(jī)床整機(jī)的方案

103、評(píng)價(jià)。</p><p>　　7)在虛擬環(huán)境下機(jī)床的仿真。</p><p>　　8)機(jī)床零件庫(kù)的建立。</p><p>　　虛擬設(shè)計(jì)是剛剛發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域，在現(xiàn)在的設(shè)計(jì)領(lǐng)域是一個(gè)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用，但是在我國(guó)還處于起步階段，在全球競(jìng)爭(zhēng)相當(dāng)激烈的今天，我國(guó)制造業(yè)要趕上世界水平虛擬設(shè)計(jì)方法的使用顯得尤為重要。由于虛擬設(shè)計(jì)發(fā)展時(shí)間較短還

104、有許多地方等待進(jìn)一步研究，例如:如何快速建立逼真的虛擬模型、準(zhǔn)確模擬產(chǎn)品的實(shí)際工作環(huán)境、產(chǎn)品的虛擬裝配及仿真的真實(shí)性、人機(jī)交互性等等。</p><p>　　目前在我國(guó)的企業(yè)中要真正使用虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造技術(shù)還有很多方面的原因，故提出以下解決方案:</p><p>　　1)以企業(yè)需求為出發(fā)點(diǎn)，以“甩圖板”工程為契機(jī)，大力普及CAD技術(shù)，幫助企業(yè)進(jìn)行人員培訓(xùn)，提高企業(yè)人員的素質(zhì)(其中包括技術(shù)水

105、平、勞動(dòng)態(tài)度、道德水平等)，在CIMS成功示范企業(yè)中及時(shí)推廣并行工程、敏捷制造等思想和技術(shù)，為虛擬制造技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在個(gè)別企業(yè)或部門(mén)首先實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)計(jì)、制造。</p><p>　　2)在政府方面，應(yīng)發(fā)揮政府的協(xié)調(diào)職能，組織企業(yè)和科研部門(mén)進(jìn)行多方面、多層次的合作，加強(qiáng)科研成果的應(yīng)用推廣，而且應(yīng)組織多學(xué)科、跨地區(qū)的科研力量共同攻關(guān);從宏觀上加強(qiáng)對(duì)虛擬制造技術(shù)的指導(dǎo)，盡早制定符合我國(guó)國(guó)情的發(fā)展計(jì)劃。</

106、p><p>　　3)在技術(shù)的先進(jìn)性方面，不要過(guò)度追求世界領(lǐng)先，應(yīng)該根據(jù)企業(yè)實(shí)際要求，解決實(shí)際問(wèn)題，力爭(zhēng)盡快創(chuàng)造效益，以此取得企業(yè)的支持并獲得資金上的幫助，以便形成良性循環(huán)，促進(jìn)研究工作的進(jìn)一步開(kāi)展。</p><p>　　4)從企業(yè)方面看，要注重工業(yè)工程的推廣應(yīng)用，從管理中要效益;在行業(yè)內(nèi)部，應(yīng)按照具有一定通用性和行業(yè)特色進(jìn)行虛擬制造技術(shù)的研究，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展;在整個(gè)制造業(yè)中，應(yīng)抓住共性對(duì)普

107、遍采用的技術(shù)、人員組織和生產(chǎn)管理等方面開(kāi)展虛擬制造技術(shù)的研究，加強(qiáng)整個(gè)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　5)針對(duì)我國(guó)科研力量分散的弱點(diǎn)，仿照分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)的思想，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)展合作研究，建立分布式網(wǎng)絡(luò)化研究中心，協(xié)調(diào)一致進(jìn)行科技攻關(guān)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]Petef.Astudyon

108、anovelaxismaehinetoolusingdireetdrive,DoctorthesisUNIVERSITYOFCALIFORNIA， DAVIS2002</p><p>　　[2]肖田元.虛擬制造及其在轎車(chē)數(shù)字化工程中的應(yīng)用.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)， 2002.3</p><p>　　[3]機(jī)械工程科學(xué)前沿編委會(huì).機(jī)械工程科學(xué)技術(shù)前沿.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1996，5</p&g

109、t;<p>　　[4]寧汝新，鄭軼.虛擬裝配技術(shù)的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)分析.中國(guó)工程機(jī)械第16卷第15期:1399~1402</p><p>　　[5]H.Bley.SolvingTeehniealProblemsinAssenblySystem’ 5Design.Annals oftheCIRP，1996(1):11一14</p><p>　　[6]袁波，周均，周事民，孫家廣

110、.層次化單元裝配模型.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào).2000(6):450一454</p><p>　　[7馮禹，馬玉林，蔡鶴皋.面向自動(dòng)化裝配的DFA評(píng)價(jià)技術(shù).計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，1999(10):37一49</p><p>　　[8]范秀敏，馬登哲，陳明敏.裝配系統(tǒng)中零件公差的空間的建模及應(yīng)用.機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2999(4):656一658，675</p><p&g

111、t;　　[8]嚴(yán)雋琪，范秀敏，馬登哲.先進(jìn)制造技術(shù)虛擬制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)研究，中國(guó)期刊網(wǎng)</p><p>　　[9]熊光楞等著.協(xié)同仿真與虛擬樣機(jī)技術(shù)【M】.北京:清華大學(xué)出版社，2004.8</p><p>　　[10](德)施普爾(spur)，(德)克勞舍(Krause，F(xiàn).L.)著:寧汝新等譯.虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)【M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5</p><

112、p>　　[11]黃玉美等著.虛擬樣機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)特性邊界元仿真.北京:機(jī)械工業(yè)出版理工大學(xué)碩士學(xué)位論文社，2004.5</p><p>　　[12]WiensG J Anoverview of Virtual Manufaeturing Virtual Manuraeturing Proceedings of the Znd Aglie Manuracturing Conferenee. (AMC’95)，Al

113、buquerque， NewMexieo，USA1995，ERIPress:233一243</p><p>　　[13]寧汝新，鄭軼.虛擬裝配技術(shù)的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)分析.中國(guó)工程機(jī)械,16(1)5:1399~1402</p><p>　　[14]黃宇婷.機(jī)械設(shè)計(jì)中的現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2003，3(2):5-7</p><p>　　[1

114、5]吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)[M]北京:高等教育出版社，2001.07</p><p>　　[16]RAGUSAJMBOCHENEKG.Produetdesignusingvirtualenvironmentsaeoneeptualevoutionaryapproaeh[A].Proeeedingsofthe1996IEEEinternationalengineeringmanagementeonferenee[C]

115、. Vaneouver，BC，Can，1996，494~499.</p><p>　　[17]陳定方，羅亞波等著.虛擬設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.08</p><p>　　[18]黃心淵編著.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社，1999.07</p><p><b>　　致 謝</b></p><p

116、>　　在此畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我在左紅艷老師的指導(dǎo)下，翻閱了大量資料，對(duì)虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)有了較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。通過(guò)此設(shè)計(jì)，我又學(xué)到了很多關(guān)于虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)，在左紅艷老師的悉心指導(dǎo)下我不僅順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)還學(xué)到了很多東西。</p><p>　　此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，有幸得到*老師的指導(dǎo)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，她給予了我大量幫助，在此我向老師表示誠(chéng)摯的謝意。還有在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中