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編號： 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 題 目： Z512B臺式小鉆床設(shè)計 院 （系）： 信息科技學(xué)院機電工程系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 裴波 學(xué) 號： 0953100107 指導(dǎo)教師單位： 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 姓 名： 柏子剛 職 稱： 講師 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 ■工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) ¨應(yīng)用研究 年 月 日 （此頁打印在封面后面） 注：1、本任務(wù)書一式兩份，一份院或系留存，一份發(fā)給學(xué)生，任務(wù)完成后附在 說明書內(nèi) 2、任務(wù)書均要求打印，打印字體和字號按照《本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）統(tǒng)一格式的規(guī)定》執(zhí)行。 3、以下標(biāo)題為四號仿宋體、加粗，正文中文用小四宋體，英文用小四Times New Roman，日期采用阿拉伯?dāng)?shù)字。 4、“一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容、要求”位于頁面最頂端，“任務(wù)下達時間”位于新頁面最頂端。 5、請不要修改 “任務(wù)下達時間”所在頁的內(nèi)容。 一、畢業(yè)設(shè)計（論文）的內(nèi)容 內(nèi)容：（首行與標(biāo)題空0.5行，首行縮進2字符，小4號宋體，行距20磅） 對本課題的總體介紹，簡介題目背景和意義，提出畢業(yè)設(shè)計工作的內(nèi)容，提出課題的具體任務(wù)，可以從以下方面論述： 1、課題的調(diào)研、資料的獲取、有關(guān)知識的準(zhǔn)備等； 2、理論分析、計算機建模、方案論證； 3、系統(tǒng)方案設(shè)計、原理圖、程序框圖、電路圖、裝配圖、零件圖設(shè)計； 4、實驗系統(tǒng)、實驗設(shè)計、實驗分析、設(shè)計硬件、設(shè)計樣機； 5、其他內(nèi)容。 二、畢業(yè)設(shè)計（論文）的要求與數(shù)據(jù)（與上述文字空1~行） 要求：（首行與標(biāo)題空0.5行，首行縮進2字符，小4號宋體，行距20磅）提出在畢業(yè)設(shè)計過程中所涉及的基本理論和關(guān)鍵問題的要求；研究方案、研究方法和研究手段等方面的要求；課題的具體要求；課題的原始數(shù)據(jù)或主要技術(shù)指標(biāo)?？梢陨婕耙韵路矫妫? 1、對于理論分析、計算機建?；蛘咴O(shè)計方案的要求和主要技術(shù)指標(biāo)； 2、對于系統(tǒng)方案設(shè)計、原理圖、程序框圖、裝配圖、零件圖、施工組織等工程設(shè)計的要求和主要技術(shù)指標(biāo)；對于電路圖設(shè)計，給出電路的輸入和輸出電氣參數(shù)； 3、對于實驗設(shè)計、實驗分析等的要求和主要技術(shù)指標(biāo)； 4、其他要求和數(shù)據(jù)。 三、畢業(yè)設(shè)計（論文）應(yīng)完成的工作（與上述文字空1~行） 指定整個畢業(yè)設(shè)計學(xué)生應(yīng)該完成的所有工作（首行與標(biāo)題空0.5行，首行縮進2字符，小4號宋體，行距20磅），包括： 1、畢業(yè)生完成2萬字左右的畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）； 2、非英語專業(yè)畢業(yè)生在畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中必須包括詳細的300-500個單詞的英文摘要； 3、非英語專業(yè)畢業(yè)生獨立完成與課題相關(guān)，不少于2萬字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）； 4、各系各專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計具體要求完成的工作； 5、導(dǎo)師所指定的其它工作，所有畢業(yè)設(shè)計的工作量要滿足16周的工作量要求。 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻（與上述文字空1~行） （首行與標(biāo)題空0.5行，小4號宋體，行距20磅）列出至少10篇以上的參考文獻，提供1篇以上的外文參考文獻（不包括學(xué)生用的教材）。序號放在方括號中。 幾種主要參考文獻著錄表的格式為： ⑴專(譯)著：[序號]著者.書名（譯者）[M].出版地：出版者，出版年：起~止頁碼. ⑵期 刊：[序號]著者.篇名[J].刊名，年，卷號（期號）：起~止頁碼. ⑶論 文 集：[序號]著者.篇名[A]編者.論文集名[C] .出版地：出版者，出版者. 出版年：起~止頁碼. ⑷學(xué)位論文：[序號]著者.題名[D] .保存地：保存單位，授予年. ⑸專利文獻：專利所有者.專利題名[P] .專利國別：專利號，出版日期. ⑹標(biāo)準(zhǔn)文獻：[序號]標(biāo)準(zhǔn)代號 標(biāo)準(zhǔn)順序號—發(fā)布年，標(biāo)準(zhǔn)名稱[S] . ⑺報 紙：責(zé)任者.文獻題名[N].報紙名，年—月—日（版次）. 舉例如下： [1] 王傳昌.高分子化工的研究對象[J].天津大學(xué)學(xué)報，1997，53（3）：1~7. [2] 李明.物理學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，1977：58~62. [3] Gedye R，Smith F，Westaway K，et al.Use of Microwave Ovens for Rapid Orbanic Synthesis.Tetrahedron Lett，1986，27：279. [4] 王健.建筑物防火系統(tǒng)可靠性分析[D].天津：天津大學(xué)，1997. [5] 姚光起.一種癢化鋯材料的制備方法[P].中國專利：891056088，1980-07-03. [6] GB3100-3102 0001—1994，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)[S]. 作者只寫到第三位，余者寫“等”，英文作者超過3人寫“et al”。 （以上，序號用中擴號，與文字之間空兩格。如果需要兩行的，第二行文字要位于序號的后邊，與第一行文字對齊。中文的用小4號宋體，行距20磅，外文的用小4號Times New Roman字體。） 五、試驗、測試、試制加工所需主要儀器設(shè)備及條件（與上述文字空1~行） （首行與標(biāo)題空0.5行，首行縮進2字符，小4號宋體，行距20磅） 按要求羅列主要儀器設(shè)備及條件。 任務(wù)下達時間： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計開始與完成時間： 年 月 日至 年 月 日 組織實施單位： 教研室主任意見： 簽字： 年 月 日 系領(lǐng)導(dǎo)小組意見： 簽字： 年 月 日 （本頁內(nèi)容獨立成一頁，格式不得調(diào)整） 畢業(yè)設(shè)計（論文）進度計劃表 學(xué)號： 姓名： 序號 起止日期 計劃完成內(nèi)容 實際完成內(nèi)容 檢查日期 檢查人簽名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 任務(wù)下達時間： 編號： 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) 題 目： Z512B臺式小鉆床設(shè)計 院 （系）： 信息科技學(xué)院機電工程系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 裴波 學(xué) 號： 0953100107 指導(dǎo)教師單位： 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院 姓 名： 柏子剛 職 稱： 講師 題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 ■工程設(shè)計 ¨工程技術(shù)研究 ¨軟件開發(fā) ¨應(yīng)用研究 年 月 日 摘 要 設(shè)計機床得主傳動變速系統(tǒng)時首先利用傳動系統(tǒng)設(shè)計方法求出理想解和多個合理解。根據(jù)數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)及主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性要求，分析了機電關(guān)聯(lián)分級調(diào)速主傳動系統(tǒng)的設(shè)計原理和方法。從主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)入手，確定最佳機床主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性匹配方案，計算和校核相關(guān)運動參數(shù)和動力參數(shù)。本說明書著重研究機床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟和設(shè)計方法，根據(jù)已確定的運動參數(shù)以變速箱展開圖的總中心距最小為目標(biāo)，擬定變速系統(tǒng)的變速方案，以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計效率。在機床主傳動系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒輪齒數(shù)的設(shè)計方法是試算，湊算法，計算麻煩且不易找出合理的設(shè)計方案。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點的分析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。 關(guān)鍵詞：分級變速，傳動系統(tǒng)設(shè)計，傳動副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式，齒輪模數(shù)，傳動比 33 Abstract First, in order to obtain the ideal and more understanding of the design method of transmission system design of machine tool transmission system when the winner. According to the requirements of the main drive system of CNC machine tool and spindle power and torque characteristics, analysis of the design principle and method of mechanical and electrical connection and speed of main transmission system. Starting from the main drive system structure network, determine the optimum matching scheme of machine tool spindle power and torque characteristics, the calculation and verification of relevant motion parameters and dynamic parameters. Design steps and design method of this specification focuses on the main drive system of machine tool, according to the motion parameters have been determined by transmission center distance of expansion graph of the minimum as the goal, formulate transmission scheme transmission system, in order to obtain the optimal scheme and high design efficiency. In the main drive system of machine tool, in order to reduce the number of gears, simplify the structure, reduce the axial size, design method of the number of gear teeth is trial, join algorithm, design calculation of trouble and is not easy to find a reasonable. Through the research and analysis of the main drive system of triple slide gear characteristics, draw the part drawing and the spindle box expansion plan and section view. Key Words: classification of transmission, the transmission system design, transmission, network structure, structure type, the module of gear, transmission ratio 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第1章 緒論 1 1.1 鉆床簡介 1 1.2 鉆床的發(fā)展及趨勢 1 1.3 Z512B臺式小鉆床介紹 2 1.4 本課題設(shè)計內(nèi)容及要求 3 第2章 Z512B臺式小鉆床總體方案設(shè)計 4 2.1 Z512B臺式小鉆床的動力選擇 4 2.2 Z512B臺式小鉆床的驅(qū)動方式 4 2.3 Z512B臺式小鉆床的動力性能比較 5 2.4 Z512B臺式小鉆床動力的計算與選擇 6 第3章 Z512B臺式小鉆床設(shè)計 8 2.1運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 8 2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍 8 2.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列 8 2.1.3確定結(jié)構(gòu)式 9 2.1.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 9 2.1.5繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 10 2.2 確定各變速組此論傳動副齒數(shù) 10 第3章 ZB512動力計算 12 3.1 帶傳動設(shè)計 12 3.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 13 3.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 14 3.4 傳動軸最小軸徑的初定 19 3.5 主軸合理跨距的計算 20 第4章 主要零部件的選擇 21 4.1 軸承的選擇 21 4.2 鍵的規(guī)格 21 4.4變速操縱機構(gòu)的選擇 22 第5章 校核 22 5.1 剛度校核 22 5.2 軸承壽命校核 23 第6章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 25 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 25 6.2 展開圖及其布置 25 第7章 主要零件的加工工藝 26 7.1 零件圖樣分析 26 7.2 零件工序和裝夾方式的確定 27 7.3 加工順序的確定 27 7.4進給路線的確定 28 7.5 夾具的選擇 28 7.6 刀具的選擇 28 7.7 切削用量的選擇 29 7.8加工所需工、量具 30 結(jié) 論 31 參考文獻 32 致 謝 33 第1章 緒論 1.1 鉆床簡介 目前將機床分為12大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、銑床、刨插床、拉床、特種加工機床、鋸床及其他機床。在每一類機床中，又可以按照工藝范圍、步型型式和結(jié)構(gòu)等等，可以分為若干組，每一組又可以分為若干系列。如鉆床又包括：坐標(biāo)鏜鉆床、深孔鉆床、搖臂鉆床、臺式鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、中心孔鉆床及其他鉆床。在上述的基本分類方法的基礎(chǔ)上，還可以根據(jù)機床的其他特征進一步進行分類。同類型機床按照應(yīng)用范圍（通用性程度），可以分為通用機床（或者稱萬能機床）、專門化機床和專用機床三大類。其中通用機床是可以加工多種工件，完成多種多樣工序的加工范圍較廣的機床，如臥式車床、搖臂鉆床等等。 搖臂鉆床主要由立柱，搖臂，主軸箱，和底座等部分組成。主軸箱裝在搖臂上，可沿立柱上下移動，以適應(yīng)加工不同高度工件的要求。此外，搖臂還可以隨外立柱在360°范圍回轉(zhuǎn)，因此主軸很容易調(diào)整到所需要的加工位置。為了使主軸在加工時保持確定的位置，搖臂鉆床還具有內(nèi)立柱，搖臂及主軸箱的夾緊機構(gòu)，當(dāng)主軸的位置調(diào)整確定后，可以快速將它們夾緊。 搖臂鉆床的其他變形如萬向搖臂鉆床搖臂和主軸箱可以回轉(zhuǎn)或傾斜，使主軸可在空間任意方向都可以進行鉆削，適用于重型機器，機車車輛，船舶和鍋爐等制造業(yè)中加工大型工件。車式搖臂鉆床的底座有車輪，可以在軌道上移動，適用于橋梁和機床等行業(yè)窄長形工件的孔加工。 1.2 鉆床的發(fā)展及趨勢 進入市場經(jīng)濟后，國內(nèi)機床行業(yè)競爭日趨激烈，與中捷搖臂鉆廠生產(chǎn)相同型號產(chǎn)品的企業(yè)有40多家，中捷搖臂鉆廠產(chǎn)品領(lǐng)先優(yōu)勢受到挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對挑戰(zhàn)，中捷搖臂鉆廠在產(chǎn)品賣得正火的時候，提出了進行跨越產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整。第一，用先進技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)品。如普通搖臂鉆床實現(xiàn)了五軸聯(lián)動，價格由幾萬元上升到幾十萬元，達到中國搖臂鉆床最高水平。第二，向國際先進水平靠攏，不斷擴大產(chǎn)品領(lǐng)先優(yōu)勢。ZK系列、橋式和動橋系列產(chǎn)品，十幾項技術(shù)居國內(nèi)領(lǐng)先地位。ZK3050獲得自主知識產(chǎn)權(quán)，并成為國家重點新產(chǎn)品；Z3580A萬向搖臂鉆，在任何空間、任意方向、任意位置上實現(xiàn)鉆削功能，不僅填補了國內(nèi)空白，在國外也不多見。在國際著名的芝加哥機床展覽會上，中捷搖臂鉆廠參展產(chǎn)品被一位美籍華商相中并當(dāng)場拉走。德國、意大利、西臘、瑞典、伊朗等國家和地區(qū)紛紛提出做中捷牌搖臂鉆的代理經(jīng)銷商。在上海國際機床展覽會上，沈陽機床股份有限公司參展的數(shù)控鉆銑床，同時被國內(nèi)三家企業(yè)看好。搖臂鉆床和大多數(shù)機床一樣，將向數(shù)控自動化、機電一體化和智能化方向發(fā)展。搖臂鉆床未來的發(fā)展趨勢是：應(yīng)用電子計算機技術(shù)，簡化機械結(jié)構(gòu)，提高和擴大自動化工作的功能，使機床適應(yīng)于納入柔性制造系統(tǒng)工作；提高功率主運動和進給運動的速度，相應(yīng)提高結(jié)構(gòu)的動、靜剛度以適應(yīng)采用新型刀具的需要，提高切削效率；提高加工精度并發(fā)展超精密加工機床，以適應(yīng)電子機械、航天等新興工業(yè)的需要。 1.3 Z512B臺式小鉆床介紹 加工定制：否 類型：工業(yè)臺鉆 品牌：雙龍 型號：Z512-2 主電機功率：0.37（kw） 軸數(shù)量：單軸 鉆孔直徑范圍：1-13（mm） 主軸轉(zhuǎn)速范圍：480-4100（rpm） 主軸孔錐度：B16 控制形式：人工 適用行業(yè)：通用 布局形式：立式 適用范圍：通用 作用對象材質(zhì)：金屬 產(chǎn)品類型：全新 項目 Z512-2 最大鉆孔直徑 12.7mm 最大主軸行程 100mm 主軸端錐度 B16 主軸中心至立柱表面距離 193mm 工作臺面尺寸 165*265mm 底座臺面尺寸 250*300mm 主軸端至工作臺面距離 0~330mm 主軸端至底座面距離 188~556mm 工作臺升降行程 — 主軸箱升降行程 — 工作臺在垂直平面內(nèi)回轉(zhuǎn)角度 ±45° 主軸轉(zhuǎn)速 480,800,1400,2400,4100r/min 電機* 370或550 外形尺寸(長×寬×高) 688*380*1037mm 凈重 97Kg 1.4 本課題設(shè)計內(nèi)容及要求 1.完成Z512B臺式小鉆床的結(jié)構(gòu)設(shè)計，要求結(jié)構(gòu)精小簡單，外形尺寸控制在80×50×100（mm）內(nèi)，2.軸數(shù)量:單軸；3.鉆孔直徑范圍:13（mm）；4.主軸轉(zhuǎn)速范圍:480－4100（rpm）5.控制形式:人工；6.適用行業(yè):通用，7.布局形式:立式。  第2章 Z512B臺式小鉆床總體方案設(shè)計 機械系統(tǒng)通常是由原動機、傳動裝置、工作機和控制操縱部件及其它輔助部件組成。工作機是機械系統(tǒng)中的執(zhí)行部分，原動機是機械系統(tǒng)的中的驅(qū)動部分，傳動裝置則是把原動機和工作機有機地聯(lián)系起來，實現(xiàn)能量傳遞和運動形式轉(zhuǎn)換不可缺少的部分，而其中原動機在機械系統(tǒng)中所起的作用是：（1）把自然界的能源變成機械能；（2）把發(fā)電機等變能機所產(chǎn)生的各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換為機械能。 2.1 Z512B臺式小鉆床的動力選擇 常用原動機有以下三種運動形式，具體見表2-1： 表2-1 原動機運動形式 運動形式 實例 連續(xù)運動 電動機、液壓馬達、氣壓馬達、柴油機、汽油機 往復(fù)運動 直線電動機、汽缸、液壓缸 往復(fù)擺動 擺動油缸、擺動汽缸 2.2 Z512B臺式小鉆床的驅(qū)動方式 由一臺原動機通過傳動裝置驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)工作，叫做單機集中驅(qū)動。而多機分別驅(qū)動自然而然是用多臺原動機來驅(qū)動各執(zhí)行機構(gòu)工作。兩種驅(qū)動方式中，單機集中驅(qū)動傳動裝置復(fù)雜，操作麻煩，功率大，但價格便宜。而多機分別驅(qū)動傳動裝置簡單，電動機功率小，但成本比較高。 1）必須考慮到工作機對原動機所提出的起動、過載、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性等方面的要求； 2）必須考慮到其經(jīng)濟效益及其成本，這也是非常重要的一項。 3）必須考慮到現(xiàn)場能源的供應(yīng)情況及工作環(huán)境因素； 4）必須考慮原動機的機械特性與工作機的匹配情況； 5）必須考慮到維修是否方便，操作是否簡單，工作是否可靠； 2.3 Z512B臺式小鉆床的動力性能比較 表2-2 原動機性能比較 類別 電動機 氣缸馬達 液壓馬達 柴油機 尺寸 較大 較小 較小 較大 功率及取范圍 功率大；0.3~1000KW，范圍廣 功率比電動機大；一般在2.2KW以下，尤其適用于0.75KW以下的高速傳動 功率最大；受實際油壓和馬達尺寸的限制 功率大；5~38000KW 重量 大 比電動機大 最大 大 輸出剛度 硬 軟 較硬 較硬 運行溫度控制 溫度應(yīng)低于許應(yīng)值 排氣時空氣膨脹，噪聲較大，排氣處應(yīng)安裝消聲器 對油箱進行風(fēng)冷或水冷 調(diào)整方法和性能 直流電動機用改變電樞電阻、電壓或改變磁通的方法；交流電動機用變頻、變極或變轉(zhuǎn)差率的方法 用氣閥控制，簡單，迅速，但不夠精確 通過閥或泵控制改變流量，調(diào)速范圍大 較難 噪聲 小 較大 較大 較大 維護要求 較少 少 較多 較多 初始成本 低 較高 高 高 運轉(zhuǎn)費用 最低 最高 高 高 應(yīng)用 很廣，需要動力電源 小功率高速場合 較廣 很廣，如各種車輛，船舶、農(nóng)用機械、工程機械和壓縮機等等 2.4 Z512B臺式小鉆床動力的計算與選擇 鉆床切削力的計算包括鉆床主軸轉(zhuǎn)矩計算和主軸軸向切削力的計算。由于加工材料為Q235鋼，其屬于碳素結(jié)構(gòu)鋼，鉆頭為高速鋼麻花鉆，加工方式為鉆孔，所以查《機床夾具設(shè)計手冊》得： 鉆床轉(zhuǎn)矩計算公式如下： 式中，—— 切削力矩（N·M） —— 鉆頭直徑（mm） —— 每轉(zhuǎn)進給量（mm） —— 修正系數(shù) 軸向切削力的計算公式如下： 式中，—— 軸向切削力（N） —— 鉆頭直徑（mm） —— 每轉(zhuǎn)進給量(mm) —— 修正系數(shù) 已知被加工材料為Q235結(jié)構(gòu)鋼，結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼取=736MPa，D=13mm，=0.2mm，所以可分別計算出切削轉(zhuǎn)矩和軸向切削為： =13.5 N·M =2595 N 由金屬切削原理可知，主軸切削功率的計算公式為： 式中：—— 軸向切削力（N） —— 每轉(zhuǎn)進給量(mm) n——主軸固定轉(zhuǎn)速（r/min） —— 切削力矩（N·M） 將以上數(shù)值代入公式中可計算出功率=0.25KW 考慮到軸承傳動效率（查得為0.99）和鍵傳動效率（查得為0.98），所以可計算出鉆床主軸要傳遞的功率P為： P=/(0.99×0.99×0.98)=0.37KW 考慮到Z512B臺式小鉆床的現(xiàn)場工作環(huán)境及工作需求，Z512B臺式小鉆床的起動力矩和調(diào)速范圍等要求，我選擇電動機作為其原動機。由于生產(chǎn)機械裝置及工作機所處的工作環(huán)境各不相同，電動機的 工作環(huán)境也自然而然就各不一樣。在絕大多數(shù)情況下，電動機工作的周圍大氣中有不同分量的灰塵和水分，有的處于潮濕之處甚至水下工作，有的周圍含有腐蝕性氣體甚至爆炸物，為了保證電動機能在不同的工作環(huán)境中順利地安全運行，電動機的外殼也就有多種型式，其型式有：開啟式、防護式、封閉式、防爆式。由于Z512B臺式小鉆床工作常處于灰塵較多的場合，其外殼選用封閉式，電動機型號為Y系列，Y801-4，額定功率0.55KW，滿載轉(zhuǎn)速1390r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2N·m，質(zhì)量17Kg。 第3章 Z512B臺式小鉆床設(shè)計 2.1運動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 2.1.1 轉(zhuǎn)速范圍 擬定立式鉆床的主傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖，由總體設(shè)計方按可知：主軸的轉(zhuǎn)速范圍為480～4100 r/min， 選定公比 中型通用機床，常用的公比為1.26或1.41，考慮到適當(dāng)減小本鉆床的相對速度損失， 當(dāng)按照=1.41計算時， 按標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列為：475，670，950，1320，1900，2650，3750 r/min 由于標(biāo)準(zhǔn)序列中沒有480r/min,選擇最接近的475 r/min， 沒有最高轉(zhuǎn)速4100 r/min，選擇最接近的4250 r/min考慮速度損失，取值4750 r/min。 2.1.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列 當(dāng)按照=1.26計算時，當(dāng)按照=1.26計算時， 重新計算 475，600，750，950，1180，1500，1900，2360，3000，3750，4750 對于Z=11，可按照Z=12來計算。 2.1.3確定結(jié)構(gòu)式 對于Z=11 即Z=12=4×3，或Z=12=3×2×2-4,或Z=12=3×2×2。 為了結(jié)構(gòu)緊湊和主軸箱不過分的大，故選取Z=12=3×2×2-4. 可分解為：Z=21×22×24。 2.1.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,結(jié)構(gòu)緊湊的原則,選取傳動方案 Z=21×22×24,易知第二擴大組的變速范圍r=φ(P3-1)x=1.415=5.57〈8 滿足要求，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2-1。已知該題設(shè)選用電機為二級調(diào)速電機，其分?jǐn)偭?-1級的2個級別的變速。 圖2-1結(jié)構(gòu)網(wǎng) Z=21×22×24 2.1.5繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 （1）選擇電動機：采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。 （2）繪制轉(zhuǎn)速圖 圖2-2 轉(zhuǎn)速圖 （3）畫主傳動系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫主傳動系統(tǒng)圖如圖2-3： 1-2軸最小中心距：A1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D) 軸最小齒數(shù)和:Szmin>(Zmax+2+D/m) 2.2 確定各變速組此論傳動副齒數(shù) (1)Sz100-120,中型機床Sz=70-100 (2)直齒圓柱齒輪Zmin18-20 圖2-3 主傳動系統(tǒng)圖 （7）齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計要求Zmin≥18~20,齒數(shù)和Sz≤100～120，由表4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動比和齒輪齒數(shù)。 第3章 ZB512動力計算 3.1 帶傳動設(shè)計 輸出功率P=0.55kw,轉(zhuǎn)速n1=1390r/min,n2=1900r/min （1）確定計算功率: 按最大的數(shù)據(jù)計算P=0.55kw ,K為工作情況系數(shù)，查[1]表3.5. 取K=1.1 pd=kAP=0.55X1.1=0.65kw （2）選擇V帶的型號: 根據(jù)pd,n1=1390r/min參考[1]圖表3.16及表3.3選小帶輪直徑，查表選擇A型V帶 d1=125mm （3）確定帶輪直徑d1,d2 小帶輪直徑d1=125mm 驗算帶速v=d1n1/(60X1000)=X1250X1420/(60X1000)=6.9m/s 從動輪直徑d2=n1d1/n2=1900X125/1420=90mm取d2=90mm查[1]表3.3 計算實際傳動比i=d2/d1=125/90=2.222 （4）定中心矩a和基準(zhǔn)帶長Ld [1]初定中心距a0 0.7(d1+d2)a02(d1+d2)) 203a0580取ao=300mm [2]帶的計算基準(zhǔn)長度 Ld0≈2a0+/2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a0 ≈2x300+/2(90+200)+(200-90)2/4X300 ≈650mm 查[1]表3.2取Ld0=630mm [3]計算實際中心距 a≈a0+(Ld-Ld0)/2=300+(630-650)=290mm [4]確定中心距調(diào)整范圍 amax=a+0.03Ld=290+0.03X630=308.9mm amin=a-0.015Ld=290-0.015X630=280.55mm （5）驗算包角:1=1800-（d2-d1）/aX57.30=1800-(180-90)/290X57.30=1720>1200 （6）確定V帶根數(shù)： 確定額定功率：P0 由查表并用線性插值得P0=0.15kw 查[1]表37得功率增量P0=0.13kw 查[1]表38得包角系數(shù)K=0.99 查[1]表3得長度系數(shù)Kl=0.81 確定帶根數(shù)：Z=P/｛（P+△P）×K×K｝ =0.66/(1.05+0.13)X0.99X0.81=0.87取Z=1 3.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 （1）主軸的計算轉(zhuǎn)速nj，由公式n=n得，主軸的計算轉(zhuǎn)速nj=70.9r/min， 取80 r/min。 (2). 傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 軸2=224 r/min，軸1=315r/min。 （2）確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。Ⅱ軸共有4級轉(zhuǎn)速：160r/min、224 r/min、315 r/min、450 r/min。。若經(jīng)傳動副Z/ Z傳動主軸，則只有450r/min傳遞全功率；若經(jīng)傳動副Z4/ Z4’傳動主軸，全部傳遞全功率，其中160r/min是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速， 故其計算轉(zhuǎn)速nⅡj=160 r/min；Ⅰ 軸有1級轉(zhuǎn)速，且都傳遞全功率，所以其計算轉(zhuǎn)速nⅠj=630 r/min。各計算轉(zhuǎn)速入表3-1。 表3-1 各軸計算轉(zhuǎn)速 軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 計算轉(zhuǎn)速 r/min 630 160 80 （3） 確定齒輪副的計算轉(zhuǎn)速。齒輪Z裝在主軸上共4級轉(zhuǎn)速，其中只有80r/min傳遞全功率，故Zj=80 r/min。 齒輪Z裝在Ⅱ軸上，共4級轉(zhuǎn)速，但經(jīng)齒輪副Z/Z傳動主軸，則只有160r/min傳遞全功率，故Zj=160r/min。依次可以得出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)速，如表3-2。 3.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 從對齒輪的失效分析可知，為了使齒輪能夠正常工作，應(yīng)對齒輪的材料提出如下基本要求： （1）齒面應(yīng)有足夠的硬度和耐磨性，以防止齒面磨損、點蝕、膠合以及塑性變形等失效。 （2）輪齒心部應(yīng)有足夠的強度和較好的韌性，以防止齒根折斷忽然抵抗沖擊載荷。 （3）應(yīng)有良好的加工工藝性能及熱處理性能，以便加工和提高力學(xué)性能。 5.3.2、常用材料及熱處理 適合制造齒輪的材料有很多，最常用的是鋼、鑄鐵，有些場合也采用非金屬材料。 1、鋼 鋼具有強度高、韌性好、便于制造和熱處理等優(yōu)點。大多數(shù)齒輪毛坯都采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼通過鍛造而成，并通過熱處理改善和提高力學(xué)性能。按熱處理后齒面硬度的不同，鋼制齒輪分為軟齒面齒輪和硬齒面齒輪兩種。 軟齒面齒輪的齒面硬度小于或等于350HBS，通常適用于一般用途、中小功率以及精度要求不高的場合，例如一般用途的減速器。由于齒面硬度不高，這種齒輪的毛坯在進行調(diào)質(zhì)或正火的熱處理之后再進行精加工，一般采用插齒或滾齒等方法。 對于一對軟齒面的齒輪來說，在傳動的過程中，小齒輪的輪齒嚙合次數(shù)比大齒輪的多，同時小齒輪的齒根較薄，使得小齒輪的輪齒彎曲強度較弱。因此，通常使小齒輪的齒面硬度要比大齒輪的齒面硬度高30～50HBS或更多，以保證大、　小齒輪的使用壽命相接近。在一般情況下，通常選用不同的材料或不同的熱處理可以實現(xiàn)這個要求。 硬齒面齒輪的齒面硬度大于350HBS，常用于高速重載及受有沖擊載荷的或要求結(jié)構(gòu)緊湊的重要機械傳動中，例如機床、汽車變速箱等。這種齒輪的毛坯在進行調(diào)質(zhì)或正火后，進行精切齒，然后再進行表面淬火處理，使得齒輪的耐磨性提高，承載能力增大。 硬齒面齒輪與軟齒面齒輪比較，其綜合承載能力可提高2～3倍。或者說，在相同的承載能力下，硬齒面的齒輪傳動要比軟齒面的結(jié)構(gòu)尺寸小得多。所以，除非受到工藝或生產(chǎn)等條件的限制，一般情況下應(yīng)盡可能采用硬齒面齒輪。 2、鑄鋼 對于齒輪的直徑尺寸較大（大于400～600mm），或結(jié)構(gòu)復(fù)雜不易鍛造的齒輪毛坯，可用鑄鋼來制造。例如低速、重載的礦山機械中的大齒輪。 3、鑄鐵 灰鑄鐵具有較好的減磨性和加工性能，而且價格低廉，但它的強度較低，抗沖擊性能差，因此，常用于開式、低速輕載、功率不大及沖擊振動的齒輪的傳動中。 球墨鑄鐵的力學(xué)性能和抗沖擊能力較灰鑄鐵高，可代替灰鑄鐵、鑄鋼和調(diào)質(zhì)鋼鑄造大直徑齒輪。 4、非金屬材料 非金屬材料的彈性好，耐磨性好，可注塑成型，成本低，但承載能力小，適用高速輕載以及精度要求不高場合。例如食品機械、家電產(chǎn)品以及辦公設(shè)備等。 常用齒輪的材料見下表5-3： 表5-3 常用齒輪的材料及其力學(xué)性能 材料 牌號 熱處 理方法 齒面硬度 強度極限 屈服極限 主要應(yīng)用 優(yōu)質(zhì) 碳 素鋼 45 正火 160～217HBS 580 290 低速輕載 調(diào)質(zhì) 217～255HBS 650 360 低速中載 表面 淬火 48～55HRC 750 450 高速中載或低速重載 50 正火 180～220HBS 620 320 沖擊很小 合金鋼 40Cr 調(diào)質(zhì) 表面淬火 240～260HBS 48～55HRC 700 900 550 650 中速中載 高速中載無劇烈沖擊 42SiMn 調(diào)質(zhì) 表面淬火 217～269HBS 45～55HRC 750 470 高速中載無劇烈沖擊 20Cr 滲碳淬火 56～62HRC 650 400 高速中載 承受沖擊 20CrMnTi 滲碳淬火 56～62HRC 1100 850 鑄鋼 ZG310～570 正活 表面淬火 160～210HBS 40～50HRC 570 320 中速、中載、大直徑 ZG340～640 正火 調(diào)質(zhì) 170～230HBS 240～270HBS 650 700 350 380 球墨鑄鐵 QT600-2 QT500-5 正火 220～280HBS 147～241HBS 600 500 低中速輕載有小的沖擊 灰鑄鐵 HT250 HT300 人工時效 170～240HBS 187～235HBS 200 300 低速輕載沖擊很小 根據(jù)上述齒輪材料的介紹，我設(shè)計改進后新增的齒輪中，齒輪材料選用40Cr，直齒輪的材料選用20CrMnTi，雙聯(lián)齒輪選用20CrMnTi。 （1）模數(shù)計算。一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式進行計算，即mj=16338可得各組的模數(shù)， 式中 mj——按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù)（mm）； ——驅(qū)動電動機功率（kW）； ——被計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速（r/min）； ——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“+”，內(nèi)嚙合取“-”； ——小齒輪的齒數(shù)（齒）； ——齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），；=8 ——材料的許用接觸應(yīng)力（）。取=650 Mpa （2）基本組的齒輪參數(shù)計算 mj=16338 =16338=1.6774 結(jié)合齒輪的模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，取標(biāo)準(zhǔn)值m=3 （3）擴大組的齒輪參數(shù)計算 mj=16338 =16338=1.84 結(jié)合齒輪的模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，取標(biāo)準(zhǔn)值m=5 如表3-3所示。 表3-3 模數(shù) 組號 基本組 擴大組 模數(shù) mm 2 2 （2）基本組齒輪計算。 按基本組最小齒輪計算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取240HB。計算如下： ① 齒面接觸疲勞強度計算： 接觸應(yīng)力驗算公式為 彎曲應(yīng)力驗算公式為： 式中 N----傳遞的額定功率（kW），這里取N為電動機功率，N=3.5kW; -----計算轉(zhuǎn)速（r/min）. =630（r/min）; m-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=3（mm）; B----齒寬（mm）;B=25（mm）; z----小齒輪齒數(shù)；z=19; u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=2.78; -----壽命系數(shù)； = ----工作期限系數(shù)； T------齒輪工作期限，這里取T=15000h.; -----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min） ----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取=，彎曲載荷取= m----疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷取m=3；彎曲載荷取m=6; ----轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查【5】2上，取=0.60 ----功率利用系數(shù)，查【5】2上，取=0.78 -----材料強化系數(shù)，查【5】2上， =0.60 -----工作狀況系數(shù)，取=1.1 -----動載荷系數(shù)，查【5】2上，取=1 ------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2上，=1 Y------齒形系數(shù)，查【5】2上，Y=0.386； ----許用接觸應(yīng)力（MPa）,查【4】，表4-7，取=650 Mpa； ---許用彎曲應(yīng)力（MPa），查【4】，表4-7，取=275 Mpa； 根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得： =635 Mpa =78 Mpa （3）擴大組齒輪計算。 按擴大組最小齒輪計算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取240HB。 同理根據(jù)基本組的計算， 查文獻【6】，可得 =0.62， =0.77，=0.60，=1.1， =1，=1，m=3.5，=355； 可求得： =619 Mpa =135Mpa 3.4 傳動軸最小軸徑的初定 由【5】式6，傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計算： d=1.64（mm） 或 d=91（mm） 式中 d---傳動軸直徑（mm） Tn---該軸傳遞的額定扭矩（N*mm） T=9550000； N----該軸傳遞的功率（KW） ----該軸的計算轉(zhuǎn)速 ---該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角，==。 各軸最小軸徑如表3-3。 表3-3 最小軸徑 軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 III 軸 最小軸徑mm 25 30 45 3.5 主軸合理跨距的計算 由于電動機功率根據(jù)【1】表3.20，前軸徑應(yīng)為60~90mm。初步選取d1=80mm。后軸徑的d2=（0.7~0.9）d1，取d2=60mm。根據(jù)設(shè)計方案，前軸承為NN3016K型，后軸承為圓錐滾子軸承。定懸伸量a=120mm，主軸孔徑為30mm。 軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩T=9550=9550×=424.44N.m 假設(shè)設(shè)該機床為車床的最大加工直徑為300mm。床身上最常用的最大加工直徑，即經(jīng)濟加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的50%，這里取60%，即180mm，故半徑為0.09m； 切削力（沿y軸） Fc==4716N 背向力（沿x軸） Fp=0.5 Fc=2358N 總作用力 F==5272.65N 此力作用于工件上，主軸端受力為F=5272.65N。 先假設(shè)l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力RA和RB分別為 RA=F×=5272.65×=7908.97N RB=F×=5272.65×=2636.325N 根據(jù) 文獻【1】式3.7 得：Kr=3.39得前支承的剛度：KA= 1689.69 N/ ；KB= 785.57 N/；==2.15 主軸的當(dāng)量外徑de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為 I==113.8×10-8m4 η===0.14 查【1】圖3-38 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距=120×2.0=240mm 合理跨距為（0.75-1.5），取合理跨距l(xiāng)=360mm。 根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，主軸的實際跨距大于合理跨距，因此需要采取措施 增加主軸的剛度，增大軸徑：前軸徑D=100mm，后軸徑d=80mm。前軸承 采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。 第4章 主要零部件的選擇 4.1 軸承的選擇 I軸：與帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號7007C 另一安裝深溝球軸承6012 II軸：對稱布置深溝球軸承6009 III軸：后端安裝雙列角接觸球軸承代號7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號7010C 中間布置角接觸球軸承代號7012C 4.2 鍵的規(guī)格 I軸安裝帶輪處選擇普通平鍵規(guī)格： BXL=10X56 II軸選擇花鍵規(guī)格： N× d×D×B =8X36X40X7 III軸選擇鍵規(guī)格： BXL=14X90 4.4變速操縱機構(gòu)的選擇 選用左右擺動的操縱桿使其通過桿的推力來控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。 第5章 校核 5.1 剛度校核 （1）П軸撓度校核 單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻【5】中的公式計算：: L-----兩支承的跨距； D-----軸的平均直徑； X=/L；-----齒輪工作位置處距較近支承點的距離； N-----軸傳遞的全功率； 校核合成撓度 -----輸入扭距齒輪撓度； -------輸出扭距齒輪撓度 ； ---被演算軸與前后軸連心線夾角；=144° 嚙合角=20°，齒面摩擦角=5.72°。 代入數(shù)據(jù)計算得：=0.026；=0.084；=0.160； =0.205；=0.088；=0.025。 合成撓度 =0.238 查文獻【6】，帶齒輪軸的許用撓度=5/10000*L 即=0.268。 因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。 （2）П軸扭轉(zhuǎn)角的校核 傳動軸在支承點A，B處的傾角可按下式近似計算： 將上式計算的結(jié)果代入得： 由文獻【6】，查得支承處的=0.001 因〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。 5.2 軸承壽命校核 ⑴、Ⅰ軸軸承的校核 Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計要求，應(yīng)該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進行校核。 ①齒輪的直徑 ②Ⅰ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 ∴ ③齒輪受力 根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為: 在水平面： 在水平面： ∴ ④因軸承在運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，濮良貴主編《機械設(shè)計》( 第八版)表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有： ⑤軸承的壽命計算:所以按軸承的受力大小計算壽命 故該軸承6206能滿足要求。 ⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。 由П軸最小軸徑可取軸承為7008c角接觸球軸承,ε=3；P=XFr+YFa X=1，Y=0。 對Ⅱ軸受力分析 得：前支承的徑向力Fr=2642.32N。 由軸承壽命的計算公式：預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000h L10h=×=×=h≥[L10h]=15000h 軸承壽命滿足要求。 第6章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等）、主軸組件、操縱機構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計由于時間的限制，一0般只畫展開圖。 主軸變速箱是機床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題。 精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。 主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機床設(shè)計的重點，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是： 1 布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。 2 檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時改正。 3 確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確 定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。 6.2 展開圖及其布置 展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個平面上。 I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負責(zé)齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)。 總布置時需要考慮制動器的位置。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動扭矩太大，是制動尺寸增大。 齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。 第7章 主要零件的加工工藝 選取皮帶輪作為研究對象 7.1 零件圖樣分析 皮帶輪如下圖4-1： 圖4-1 皮帶輪 圖紙中所選的材料為HT200。 經(jīng)分析：該零件圖結(jié)構(gòu)合理；輪廓幾何要素所給定的條件充分；精度及各項技術(shù)要求齊全、合理； 由圖紙得出，該零件的加工精度要求不是很高，加工方法也就根據(jù)所生產(chǎn)批量的不同而有所不同，當(dāng)然，要考慮到經(jīng)濟性時，用普通機床就可以加工出來，要是考慮到時間及中批量方面的話，可以選用車床。在這里我選用加工。 其位置精度有三處，基準(zhǔn)都是A基準(zhǔn)，加工時要考慮它們跟孔一起進行加工；中心孔的尺寸公差等級為六級公差帶，在車床上加工難達到此種精度，需要進行精磨，精磨的時候要以右端面為定位基準(zhǔn)，這樣才能保證位置度的正確性，關(guān)于磨床著方面，就不做介紹了。磨削時要以右端面為定位基準(zhǔn)。 對于內(nèi)孔槽的加工是：在本設(shè)計中，我選用插床加工的方法來加工內(nèi)孔槽，方便。 7.2 零件工序和裝夾方式的確定 對皮帶輪的加工工序，可以分為五個。 裝夾是指將工件在機床上或夾具中定位、夾緊的過程，可采用三角卡盤等方式裝夾。在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時應(yīng)注意如下3點： （1）力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。 （2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次裝夾定位后就能加工出全部待加工的部位。 （3）夾具要開暢，其定位、夾緊機構(gòu)不能影響加工中的走刀，避免刀具與夾緊機構(gòu)碰撞。遇到此類情況時，可采用用虎鉗或加底板抽螺絲的方式裝夾。 7.3 加工順序的確定 在分析了零件圖樣和確定了工序、裝夾方式之后，接下來即要確定零件的加工順序。 制定零件車削加工順序一般遵循下列原則： （1）先粗后精 按照粗車半精車精車的順序進行，逐步提高加工精度。粗車將在較短的時間內(nèi)將工件表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高金屬切削率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求。若粗車后所留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精車，以此為精車做準(zhǔn)備。精車要保證加工精度，按圖樣尺寸，一刀切出零件輪廓。 （2）先近后遠 這里所說的遠與近，是按加工部位相對于對到的距離大小而言的。在一般情況下，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削而言，先近后遠還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。 （3） 內(nèi)外交叉 對既有內(nèi)表面，又有外表面需要加工的零件，安排加工順序時，應(yīng)先進行內(nèi)外表面粗加工，后進行內(nèi)外表面精加工。切不可將零件上一部分表面加工完后，再加工其它表面。 7.4進給路線的確定 在加工中，刀具好刀位點相對于工件運動軌跡稱為加工路線。編程時，加工路線的確定原則主要有以下幾點： （1）加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高； （2）使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量； （3）應(yīng)使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空行程時間。 （4）確定加路線時，還要考慮工件的加工余量和機床、刀具的剛度等情況，確定一次走刀，還是多次走刀來完成所有加工表面，具體綜合上面進給線的特點再根據(jù)具體零件具體分析確定進給路線的工作重點，主要在于確定粗加工及空行程的進給路線，因精加工切削過程的進給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的。 對于銑削加工時，當(dāng)工件表面無硬皮，機床進給機構(gòu)無間隙時，應(yīng)選用順銑，按照順銑安排進給路線。當(dāng)工件表面有硬皮，機床的進給機構(gòu)有間隙時，應(yīng)選用逆銑，按照逆銑安排進給路線。因為逆銑時，刀齒是從已加工表面切入，不會崩刃。對該方案，粗加工時用逆銑，精加工時用順銑。 銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，刀具不能沿輪廓曲線的法向切入和切出。此時刀具可以沿一過渡圓弧切入和切出工件輪廓。 7.5 夾具的選擇 由圖紙可得出，該零件的尺寸精度及粗糙度都屬于IT8∽IT10公差等級，夾具的選擇都采用機床通用的夾具就可以達到圖紙要求了。 7.6 刀具的選擇 刀具的選擇是加工工藝設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。刀具選擇合理與否不僅影響機床的加工效率，而且還直接影響加工質(zhì)量。選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。 與傳統(tǒng)的車削方法相比，車削對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度好耐用度高、而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 車刀和刀片的種類有焊接式與機械夾固式兩大類。 焊接式車刀 將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在刀體上稱為焊接式車刀。這種車刀的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，剛性較好。缺點是由于存在焊接應(yīng)力，是刀具材料的使用性能受到影響，甚至出現(xiàn)裂紋。另外，刀桿不能重復(fù)使用，硬質(zhì)合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪費。 我們在實習(xí)期間就是用的這種刀具，所以對這種刀具還是比較了解的，在本設(shè)計中，用到的就是該類刀具。 機夾可轉(zhuǎn)位刀具 機械夾固式可轉(zhuǎn)為車刀由刀桿、刀片、刀墊以及夾緊元件組成。刀片每邊都有切削刃，當(dāng)某切削刃磨損鈍化后，只需松開夾緊元件，將刀片轉(zhuǎn)一個位置便可繼續(xù)使用。 經(jīng)分析圖紙得出加工該零件時要用到外端面90°車刀內(nèi)孔刀以及如下圖4-2所示的成型刀1和如圖4-3所示的成型刀2。銑刀要一把底角半徑為3mm長度大于43mm直徑為12mm的銑刀。直徑為12mm平底銑刀長度為30mm左右。Φ40mm的磨刀，精磨內(nèi)孔。 圖4-2 成刀型1 圖4-3 成刀型2 7.7 切削用量的選擇 車床加工中的切削用量包括：背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速或切削速度（用于恒線速切削）、進給速度或進給量。上述切削用量應(yīng)在機床說明書給定的允許范圍內(nèi)選取。實習(xí)中背吃刀量為1mm主軸轉(zhuǎn)速選擇車每分鐘600轉(zhuǎn)，進給速度為80mm/min。 銑床的刀具選用高速鋼鉆頭，其切削用量包括：切削速度、進給速度、背吃刀量和側(cè)吃到量，從刀具耐用度出發(fā)，切削用量的選擇方法是：先選取背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次確定進給速度，最后確定切削速度。 由于圖紙上工件表面粗糙度值要求是6.3，則需分粗銑和半精銑兩步進行。粗銑是背吃刀量或側(cè)吃刀量選取同前。粗銑后留0.6的余量，在半精銑時切除。 進給速度是單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移，單位為mm/min。它與轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進給量f（單位為mm/z）的關(guān)系為： V=f·Z·n 刀具是硬質(zhì)合金銑刀，查表得出粗銑時f取0.18，精銑時f取0.13 切削速度經(jīng)查表得取Vc為80m/min。 7.8加工所需工、量具 種類 序號 名稱 規(guī)格 精度 單位 數(shù)量 工具 1 三爪自定心卡盤 個 1 2 卡盤扳手 副 1 3 刀架扳手 副 1 4 墊刀片 塊 若干 量具 1 游標(biāo)卡尺 0~250mm 0.02mm 把 1 2 內(nèi)孔千分尺 50mm~150mm 0.01mm 把 1 結(jié) 論 分級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)及部分計算，到這里基本結(jié)束了，由于筆者水平有限，加之時間倉促，僅對分級變速主傳動系統(tǒng)主要部分進行設(shè)計和校核，定有許多地方處理不夠妥當(dāng)，有些部分甚至可能存在錯誤，望老師多提寶貴意見。 經(jīng)過這次課程設(shè)計，使我對機械系統(tǒng)設(shè)計這門課當(dāng)中許多原理公式有了進一步的了解，并且對設(shè)計工作有了更深入的認識。在設(shè)計過程中，得到XX老師的精心指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝。 參考文獻 【1】候珍秀.《機械系統(tǒng)設(shè)計》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，修訂版； 【2】、于惠力 主編 《機械設(shè)計》 科學(xué)出版社 第一版 【3】、戴 曙 主編 《金屬切削機床設(shè)計》 機械工業(yè)出版社 【4】、戴 曙 主編 《金屬切削機床》 機械工業(yè)出版社 第一版 【4】、趙九江 主編 《材料力學(xué)》 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 第一版 【6】、鄭文經(jīng) 主編 《機械原理》 高等教育出版社 第七版 【7】、于惠力 主編 《機械設(shè)計課程設(shè)計》 科學(xué)出版社