基于結(jié)構(gòu)變化的小型板式壓鑄件螺紋孔系一體化加工的多攻頭攻絲裝置設計含9張CAD圖.zip,基于,結(jié)構(gòu),變化,小型,板式,壓鑄,螺紋,一體化,加工,多攻頭攻絲,裝置,設計,CAD I 摘 要 多頭攻絲機發(fā)展已有多年的歷史 其科研和生產(chǎn)都具有相當?shù)幕A 應用也深入到 很多行業(yè) 是當前急需制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品更新 進行技術改造 提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展 必不可少的設備之一 多頭攻絲機及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的 制造技術和成套工藝設備 它的特征是高效 高質(zhì) 經(jīng)濟實用 因而被廣泛應用于工程 機械 交通 能源 軍工 輕工 家電等行業(yè) 本次設計一基于結(jié)構(gòu)變化的小型板式壓鑄件螺紋孔系一體化加工的多攻頭攻絲裝置 要求保證三孔同時加工 由 V 帶傳動機構(gòu) 行星齒輪傳動機構(gòu) 絲杠螺母進給機構(gòu) 升 降機構(gòu)組成 本次設計首先 調(diào)查了多頭攻絲裝置的研究及發(fā)展現(xiàn)況 接著 通過現(xiàn)有多頭攻絲 裝置原理進行分析 在此分析基礎上提出了總體結(jié)構(gòu)方案 然后 對各主要機構(gòu)及其零 件進行設計 最后 繪制了本裝置的裝配圖和主要零件圖 通過本次設計 鞏固了大學所學專業(yè)知識 如 機械原理 機械設計 材料力學 公差與互換性理論 機械制圖等 掌握了普通機械產(chǎn)品的設計方法并能夠熟練使用 AutoCAD 軟件 對今后的工作與生活具有極大意義 關鍵詞 多頭 攻絲 進給 設計 II Abstract The development of multi thread tapping machine has many years of history and its scientific research and production have considerable foundation and application has penetrated into many industries It is one of the essential equipment urgently needed in the manufacturing industry to update products carry out technological transformation improve production efficiency and develop at a high speed The multi head tapping machine and its automatic line are integrated manufacturing technology and complete sets of process equipment with mechanical and electrical integration It is characterized by high efficiency high quality economical and practical and is widely used in construction machinery transportation energy military industry light industry household appliances and so on A multi head tapping device based on structural changes for small plate die casting is developed which requires simultaneous processing of three holes It is composed of V belt drive mechanism planetary gear transmission mechanism screw nut feeding mechanism and lifting mechanism This design first investigates the current status of the research and development of multiple tapping devices Then through the analysis of the existing multi tapping mechanism the overall structure scheme is put forward on the basis of the analysis Then the main bodies and their parts are designed Finally the assembly drawing and the main part drawings are drawn Through this design we have consolidated the professional knowledge of the University such as mechanical principle mechanical design material mechanics tolerance and interchangeability theory mechanical drawing and so on It has mastered the design method of ordinary mechanical products and is able to use AutoCAD and software skillfully It has great significance for the future work and life Key words Multi head Tapping Feed Design III 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第 1 章 緒 論 1 1 1 課題背景及意義 1 1 2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 1 1 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1 3 1 國外研究狀況 2 1 3 2 國內(nèi)研究狀況 2 第 2 章 總體方案設計 3 2 1 設計要求 3 2 2 方案選擇 3 2 2 1 總體布置 3 2 2 2 動力類型的選擇 3 2 2 3 傳動機構(gòu)選擇 4 2 2 4 進給機構(gòu)選擇 4 2 3 方案確定 4 第 3 章 整機參數(shù)選擇與計算 5 3 1 切削用量的確定 5 3 1 1 切削用量選擇 5 3 1 2 確定切削力 切削轉(zhuǎn)矩 切削功率 5 3 1 3 確定主軸類型 尺寸 外伸長度 6 3 1 4 動力部件工作循環(huán)及行程的確定 6 3 2 加工示意圖 6 3 3 電動機選擇 7 3 3 1 電動機概述 7 3 3 2 選擇電動機系列 8 3 3 3 選擇電動機功率 8 3 4 運動和動力參數(shù)計算 9 第 4 章 主要零部件的設計與校核 11 4 1 V 帶傳動的設計 11 4 1 1 V 帶傳動概述 11 4 1 2 V 帶的基本參數(shù)計算 11 IV 4 1 3 帶輪結(jié)構(gòu)的設計 13 4 2 齒輪傳動的設計 13 4 2 1 齒輪傳動概述 13 4 2 2 選精度等級 材料和齒數(shù) 14 4 2 3 按齒面接觸疲勞強度設計 14 4 2 4 按齒根彎曲強度設計 16 4 2 5 幾何尺寸計算 17 4 3 傳動軸的設計 17 4 3 1 尺寸與結(jié)構(gòu)設計計算 18 4 3 2 強度校核計算 18 4 4 軸承及鍵的選用與校核 20 4 4 1 軸承 20 4 4 2 鍵 20 4 5 芯軸的設計 20 4 6 機座的設計 21 總 結(jié) 22 致 謝 23 參考文獻 24 1 第 1 章 緒 論 1 1 課題背景及意義 畢業(yè)設計作為大學里一個實踐性教學環(huán)節(jié) 對鞏固所學專業(yè)課程和基礎課程起著非 常重要的作用 畢業(yè)實習作為畢業(yè)設計的主要內(nèi)容 是增加學生感性認識 提高理論聯(lián) 系實際的一個必不可少過程 通過畢業(yè)設計能夠培養(yǎng)學生綜合運用基礎理論和專業(yè)知識獨立解決工程實踐能力 通過調(diào)查研究 收集資料 現(xiàn)場學習 使學生初步具有工程結(jié)構(gòu)設計 解決生產(chǎn)中實際 問題以及在總結(jié)編寫設計資料設計論文的能力 通過畢業(yè)實習 可以培養(yǎng)學生嚴肅認真的工作作風 培養(yǎng)學生調(diào)查研究 查閱技術 文獻 資料 手冊的能力 培養(yǎng)學生獨立思考 解決實際問題的能力 總之 畢業(yè)設計 對提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有很重要的意義 1 2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 在我國 多頭攻絲機發(fā)展已有多年的歷史 其科研和生產(chǎn)都具有相當?shù)幕A 應用 也深入到很多行業(yè) 是當前急需制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品更新 進行技術改造 提高生產(chǎn)效率和 高速發(fā)展必不可少的設備之一 多頭攻絲機及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程 度較高的制造技術和成套工藝設備 它的特征是高效 高質(zhì) 經(jīng)濟實用 因而被廣泛應 用于工程機械 交通 能源 軍工 輕工 家電等行業(yè) 我國傳統(tǒng)的多頭攻絲機及多頭攻絲機自動線主要采用機 電 氣 液壓控制 它的 加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型機座類和軸類零件 近年研制的多頭攻絲機加 工連桿 板件等也占了一定份額 完成鉆孔 擴孔 鉸孔 加工各種螺紋 鏜孔 車端 面和凸臺 在孔內(nèi)鏜各種形狀槽 以及銑削平面和成形面等 多頭攻絲機的分類繁多 有大型多頭攻絲機和小型多頭攻絲機 有單面 雙面 三面 臥式 立式 傾斜式 復 合式 還有多工位回轉(zhuǎn)臺多頭攻絲機等 隨著技術的不斷基本 一種新型的多頭攻絲機 柔性多頭攻絲機越來越受到人們的青睞 它應用多位主軸箱 可換主軸箱 編碼隨 行夾具和刀具的自動更換 配以可編程控制器 PLC 數(shù)字控制 NC 等 能任意改變 工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng) 并能靈活適應多品種加工的可調(diào)可變的多頭攻絲機 另外 近年來多頭攻絲機加工中心 數(shù)控多頭攻絲機 機床輔機 清洗機 裝配機 綜合測量 機 試驗機 輸送線 等在多頭攻絲機行業(yè)中所占份額也越來越大 由于多頭攻絲機及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產(chǎn)品 是根據(jù)用戶 特殊要求而設計的 它涉及加工工藝 刀具 測量 控制 診斷監(jiān)控 清洗 裝配和試 漏技術 我國多頭攻絲機及多頭攻絲機自動線總體水平比發(fā)達國家要相對落后 國內(nèi)所 需的一些高水平多頭攻絲機及自動線幾乎都從國外進口 工藝裝備的大量進口勢必導致 投資規(guī)模的擴大 并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高 因此 市場要求我們不斷開發(fā)新技術 新工 藝 研制新產(chǎn)品 由過去的 剛性 機床結(jié)構(gòu) 向 柔性 化方向發(fā)展 滿足用戶需求 2 真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備 從 2002 年年底第 21 屆日本國際機床博覽會上獲悉 在來自世界 10 多個國家和地區(qū) 的 500 多家機床制造商和團體展示的最先進機床設備中 超高速和超高精度加工技術裝 備和復合 多功能 多軸化控制設備等深受歡迎 據(jù)專家分析 機床裝備的高速和超高 速加工技術的關鍵是提高機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度 該屆博覽會上展出的加工中心 主軸轉(zhuǎn)速 10000 20000r min 最高進給速度可達 20 60m min 復合 多功能 多軸化控制 裝備的前景亦被看好 在零部件一體化程度不斷提高 數(shù)量減少的同時 加工的形狀卻 利益復雜 多軸化控制的基礎裝備適合加工形狀復雜的工件 另外產(chǎn)品周期的縮短也要 求加工機床能夠隨時調(diào)整和適應新的變化 滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求 然而更關鍵 的現(xiàn)代通信技術在機床裝備中的應用 信息通信技術的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度 進一步提高 操作者可以通過網(wǎng)絡對遠程的設備進行維修和檢查 提供售后服務等 在這些方面我國多頭攻絲機裝備還有相當大的差距 因此我國多頭攻絲機技術裝備 高速度 高精度 柔性化 模塊化 可變可調(diào) 任意加工性以及通信技術的應用將是今 后的發(fā)展方向 1 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 3 1 國外研究狀況 1952 年美國生產(chǎn)出了第一臺數(shù)控機床 此后 日本 德國 意大利等國家的一些木 工機床的制造廠家應用機電一體化技術 相繼推出了各種先進的機床 目前 螺紋加工 機床已經(jīng)與液壓系統(tǒng) 氣壓系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)結(jié)合生產(chǎn)出了很多先進的攻絲機 例如 西 班牙的才 CMA 攻絲機系列 等等 目前 機床加工正在向復合化 高速化 精密化 高效能化 智能化 環(huán)?；较?發(fā)展而螺紋加工正在向高效率 高自有度 高生產(chǎn)率 高自動化 高定位速度和高切削 速度 低成本方向發(fā)展 1 3 2 國內(nèi)研究狀況 我國自改革開放以來 雖然機床加工機械的技術水平及產(chǎn)品質(zhì)量有著顯著的提高 但與先進的發(fā)達國家相比差距較大 主要存在的問題有 水平低 仿制多 品種少 自 動化程度不高 外觀質(zhì)量不高 機床機械合格率低 遠低于同類機械產(chǎn)品的平均合格率 螺紋加工機床和其他機床一樣發(fā)展緩慢 但在中 高檔數(shù)控機床方面 與國外一些先進產(chǎn)品相比 仍存在較大差距 螺紋加 工的數(shù)控化程度也很低 雖然我國現(xiàn)在的水平很低不過我們有很好的發(fā)展前景 首先 我國的政策調(diào)整有利于車床行業(yè)的發(fā)展 第二 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移給車床行業(yè)的發(fā)展帶來了機遇 第三 下游行業(yè)成長較快 第四 數(shù)控車床消費增長較快 而螺紋加工的攻絲機只是車 床中的一個部分 當然也具有很好的發(fā)展前景 目前國內(nèi)有很多的組合機床仍然采用繼 電器控制 使用不便 且較為落后 而國外同行業(yè)則較多采用 PLC 先進技術集成控制來 實現(xiàn)生產(chǎn)自動化 已形成一系列自動化程度較高的生產(chǎn)流水線 大大提高了生產(chǎn)效率和 節(jié)省了成本 3 第 2 章 總體方案設計 2 1 設計要求 設計一基于結(jié)構(gòu)變化的小型板式壓鑄件螺紋孔系一體化加工的多攻頭攻絲裝置 要 求保證三孔同時加工 2 2 方案選擇 2 2 1 總體布置 根據(jù)設計要求 采用如下圖示搖臂鉆結(jié)構(gòu) 主軸連接主動齒輪 從動齒輪及芯軸 絲錐均布 圖 2 1 總布置圖 2 2 2 動力類型的選擇 在機械系統(tǒng)設計過程中 原動機的選擇是非常重要的一個環(huán)節(jié) 因為它直接影響到 動力輸出的穩(wěn)定性 系統(tǒng)運行效率和總體結(jié)構(gòu) 現(xiàn)代機械中 常見的原動機有熱機 電 動機 液動機和氣動機 各自具有不同的特點和應用 熱機包括蒸汽機和內(nèi)燃機 其應用范圍相對單一 主要用于經(jīng)常變換工作場所的機 械設備和運輸車輛 電動機在現(xiàn)代機械中應用最為廣泛 尤其是交流異步電動機 其具有結(jié)構(gòu)簡單 價 格低廉 動力源方便等優(yōu)點 但功率系數(shù)較低 且調(diào)速不便 適用于運行環(huán)境比較穩(wěn)定 調(diào)速范圍窄的場合 本設計中對原動機的要求為 運行環(huán)境穩(wěn)定 結(jié)構(gòu)簡單 成本較低 綜合以上各種 4 原動機的特點 選擇交流異步電動機作為多頭攻絲裝置的原動機 2 2 3 傳動機構(gòu)選擇 常用傳動機構(gòu)有帶傳動 齒輪傳動 渦輪蝸桿傳動等 根據(jù)本次裝置的特點 主傳 動采用 V 帶傳動 多頭攻絲裝置傳動機構(gòu)采用齒輪均布的行星齒輪傳動方式 2 2 4 進給機構(gòu)選擇 為了加工出合格的螺紋 進給機構(gòu)單圈進給量必須與待攻絲螺紋的螺距相等 并且 要求進給量精度比較高 因此采用絲杠螺母傳動的結(jié)構(gòu) 2 3 方案確定 綜合以上的分析 最終確定的方案見下表 表 2 1 系統(tǒng)傳動方案 原動機 主傳動機構(gòu) 多頭攻絲裝置傳動機構(gòu) 進給機構(gòu) 交流異步電動機 V 帶傳動 行星齒輪傳動 與待攻絲螺紋同螺距 的絲杠螺桿傳動 多頭攻絲裝置由 V 帶傳動機構(gòu) 行星齒輪傳動機構(gòu) 絲杠螺母進給機構(gòu) 升降機構(gòu) 組成 如圖 2 2 所示 圖 2 2 多頭攻絲裝置結(jié)構(gòu)圖 第 3 章 整機參數(shù)選擇與計算 5 3 1 切削用量的確定 在多頭攻絲機工藝方案確定過程中 工藝方法和關鍵工序的切削用量選擇十分重要 切削用量選擇是否合理 對多頭攻絲機的加工精度 生產(chǎn)率 刀具耐用度 機床的結(jié)構(gòu) 型式即工作可靠性均有較大的影響 3 1 1 切削用量選擇 1 多頭攻絲機切削用量選擇的特點 多頭攻絲機常采用多刀多刃同時切削 為盡量減少換刀時間的消耗 保證機床的生 產(chǎn)率及經(jīng)濟效果 選用的切削用量應比通用機床單刀加工時低 30 左右 2 多頭攻絲機通常用動力滑臺來帶動刀具進給 因此 同一滑臺帶動的變速箱上所有刀具 除絲錐外 的每分鐘進給量相同 即等 于滑臺的工進速度 目前常用查表法 參照生產(chǎn)現(xiàn)場同類工藝 必要時經(jīng)工藝試驗確定切削用量 多頭 攻絲機加工孔和螺紋的常用切削用量都要查一般的手冊 確定切削用量時用注意以下問 題 1 應盡量做到合理使用所有刀具 充分發(fā)揮其使用性能 2 復合刀具切削用量選擇應考慮刀具的使用受命 3 選擇切削用量時要注意既要保證生產(chǎn)批量要求 又要保證刀具一定的耐用度 4 確定切削用量時 還需考慮所選動力滑臺的性能 3 1 2 確定切削力 切削轉(zhuǎn)矩 切削功率 查 5 130 頁表 6 11 得 加工直徑為 5 0 布氏硬度不低于 90HBS 切削速度為 20 50m min 取 20m min 進給量為 0 03 0 1mm r 取 0 1mm r 根據(jù)表6 12 深孔鉆削切削用量遞減表 5 得 切削速度為20m min 0 7 0 8 14 16m min 取16m min 進給量為0 1mm r 0 9 0 09mm r 取0 09mm r 取鉆 5 0m 孔的切削速度 v 16m min 由此算出轉(zhuǎn)速為 min 109 54361 0rDvn 按機床實際轉(zhuǎn)速取 n 1080r min 則實際切削速度為 vi 08 543 工進速度 vf in 2 970 1n NHBDF46815262608 8 mf 10 M 08 9 1T 56303 0 6 kW038 19520 Tnp 其中 切削速度 m min v M 轉(zhuǎn)矩 N T 扭矩 f 每轉(zhuǎn)進給量 mm r P 切削功率 kW HB 布氏硬度 D 鉆頭直徑 mm 3 1 3 確定主軸類型 尺寸 外伸長度 主軸類型主要根據(jù)工藝的方法和刀桿與主軸的連接結(jié)構(gòu)進行確定 我在設計中采用 的是下列公式來確定主軸的 mTD2 186 3 因盡量不使用 15mm 的直徑主軸 故選用 d 20mm 進行軸的校核 6331082 0 dW MPa418T 6 40 MPa 滿足要求 根據(jù)課本查書得 D d 32 20 L 115mm 接桿莫氏圓錐 1 號 3 1 4 動力部件工作循環(huán)及行程的確定 工作進給長度的確定 L工 L1 L L1取16mm L為25 mm 則L 工 25 16 41mm 鉆模板與工件距離為10 mm 鉆頭快進距離為 90mm 則快退距離為 131mm 動力部件總行程的確定 總行程為250 mm 前備量為30 mm 后備量為89mm 3 2 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的 是表達工藝方 案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖 它是設計刀具 輔具 夾具 變速箱和液壓 電氣系統(tǒng) 以及選擇動力部件 繪制機床總體聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù) 是對機床總體布局和性能的 原始要求 也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要技術文件 加工示意圖應表達和標注的內(nèi)容有 機床的加工方法 切削用量 工作循環(huán)和工作 行程 工件 刀具及導向 托架及變速箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸 主軸結(jié)構(gòu)類型 7 尺寸及外伸長度 刀具類型 數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸 直徑和長度 接桿 包括鏜桿 浮動 卡頭 導向裝置等結(jié)構(gòu)尺寸 刀具 導向套間的配合 刀具 接桿 主軸之間的連接方 式及配合尺寸等 圖 3 1 攻絲加工示意圖 3 3 電動機選擇 3 3 1 電動機概述 1 定義 電動機 Motor 是把電能轉(zhuǎn)換成機械能的一種設備 它是利用通電線圈 也就是定 子繞組 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子 如鼠籠式閉合鋁框 形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩 電 動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機 電力系統(tǒng)中的電動機大部分是交流 電機 可以是同步電機或者是異步電機 電機定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步 速 電動機主要由定子與轉(zhuǎn)子組成 通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁 感線 磁場方向 方向有關 電動機工作原理是磁場對電流受力的作用 使電動機轉(zhuǎn)動 2 分類 按工作電源分類根據(jù)電動機工作電源的不同 可分為直流電動機和交流電動機 其中交流電動機還分為單相電動機和三相電動機 按結(jié)構(gòu)及工作原理分類電動機按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為直流電動機 異步電動機 和同步電動機 同步電動機還可分為永磁同步電動機 磁阻同步電動機和磁滯同布電動 機 異步電動機可分為感應電動機和交流換向器電動機 感應電動機又分為三相異步電 8 動機等 相異步電動機和罩極異步電動機等 交流換向器電動機又分為單相串勵電動機 交 直流兩用電動機和推斥電動機 按起動與運行方式分類電動機按起動與運行方式可分為電容起動式單相異步電動 機 電容運轉(zhuǎn)式單相異步電動機 電容起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機和分相式單相異步電 動機 按用途分類電動機按用途可分為驅(qū)動用電動機和控制用電動機 驅(qū)動用電動機又 分為電動工具 包括鉆孔 拋光 磨光 開槽 切割 擴孔等工具 用電動機 家電 包括洗衣機 電風扇 電冰箱 空調(diào)器 錄音機 錄像機 影碟機 吸塵器 照相機 電吹風 電動剃須刀等 用電動機及其它通用小型機械設備 包括各種小型機床 小型 機械 醫(yī)療器械 電子儀器等 用電動機 控制用電動機又分為步進電動機和伺服電動 機等 按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)分類電動機按轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)可分為籠型感應電動機 舊標準稱為鼠籠 型異步電動機 和繞線轉(zhuǎn)子感應電動機 舊標準稱為繞線型異步電動機 按運轉(zhuǎn)速度分類電動機按運轉(zhuǎn)速度可分為高速電動機 低速電動機 恒速電動機 調(diào)速電動機 按防護型式分為 開啟式 如 IP11 IP22 電動機除必要的支撐結(jié)構(gòu)外 對于轉(zhuǎn)動及帶電部分沒有 專門的保護 封閉式 如 IP44 IP54 電動機機殼內(nèi)部的轉(zhuǎn)動部分及帶電部分有必要的機械保 護 以防止意外的接觸 但并不明顯的妨礙通風 3 3 2 選擇電動機系列 電動機選擇應保證 rP 0 式中 P0 電動機額定功率 kW Pr 工作機所需電動機功率 kW 所需電動機功率由下式計算 Pr Pw 式中 Pr 工作機所需有效功率 由工作機的工藝阻力及運行參數(shù)確定 電動機到工作機的總效率 皮帶運輸機的 PW 計算方法 PW F v 1000 kW 式中 F 工作機的圓周力 例如運輸機上運輸帶的有效拉力 N v 工作機的線速度 例如運輸帶的帶速 m s 按工作要求及工作條件選用三相異步電動機 封閉式結(jié)構(gòu) 電壓 380V Y 系列 3 3 3 選擇電動機功率 9 PW 0 27 kW 0 99 0 95 0 96 0 95 0 994 0 96 0 7698 Pr1 PW 1 0 36 kW 查表 4 12 1 可選 Y 系列三相異步電動機 Y802 4 型 額定功率 P0 0 75kW 或選 Y 系列三相異步電動機 Y90S 4 型 額定功率 P0 0 75kW 以同步轉(zhuǎn)速為 1500r min 及 1000r min 兩種方案進行比較 由表 4 12 1 查得電動機數(shù) 據(jù) 計算出傳動比如下表 表 3 1 電動機數(shù)據(jù)表 方 案 電動機型 號 額定功率 kW 同步轉(zhuǎn)速 r min 滿載轉(zhuǎn)速 r min 總傳動比 質(zhì)量 kg 價格 元 1 2 Y802 4 Y90S 4 0 75 0 75 1500 1000 1390 910 57 92 37 92 18 23 475 570 比較兩方案可見 方案 1 選用的電動機雖然質(zhì)量和價格較低 但總傳動比大 為使 傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊 決定選用方案 2 電動機型號為 Y90S 4 額定功率為 0 75 kW 同步 轉(zhuǎn)速為 1000 r min 滿載轉(zhuǎn)速為 910 r min 3 4 運動和動力參數(shù)計算 1 各軸的轉(zhuǎn)速 1 軸 min 9101rn 2 軸 i 3 12ri 3 軸 in 4567 02in 2 各軸的輸入功率 1 軸 kwP72 096 101 2 軸 8322 3 軸 9 3 3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機軸 mNnPT 87 105 9500 1 軸 6 972 11 2 軸 NnPT 3 3059022 10 3 軸 mNnPT 67 1459 095033 4 整理列表 軸名 功率 kwP 轉(zhuǎn)矩 T 轉(zhuǎn)速 in r傳動比 電機軸 0 75 7 87 910 1 軸 0 72 7 56 910 1 2 軸 0 706 22 23 303 3 3 3 軸 0 699 14 67 455 0 67 11 第 4 章 主要零部件的設計與校核 4 1 V 帶傳動的設計 4 1 1 V 帶傳動概述 1 定義 V 帶傳動是靠 V 帶的兩側(cè)面與輪槽側(cè)面壓緊產(chǎn)生摩擦力進行動力傳遞的 與平帶傳 動比較 V 帶傳動的摩擦力大 因此可以傳遞較大功率 V 帶較平帶結(jié)構(gòu)緊湊 而且 V 帶是無接頭的傳動帶 所以傳動較平穩(wěn) 是帶傳動中應用最廣的一種傳動 2 傳動特點 普通 V 帶是一種橫斷面為梯形的環(huán)形傳動帶 它適用于小中心距與大傳動比的動力 傳遞 廣泛應用于紡織機械 機床以及一般的動力傳動 1 V 帶的速度 普通 30 m s 窄帶 40 m s 功率 400kW 一般 40kW 傳動 比 6 復合 V 帶速度 40 m s 功率350HBW 齒輪傳動 抗點蝕能力較強 輪齒折斷的司能性 大 在設計計算時 通常按齒根彎曲疲勞強度設計 再按齒面接觸疲勞強度校核 開式齒輪傳動 主要失效形式是齒面磨損 但由于磨損的機理比較復雜 尚無成熟 的設計計算方法 故只能按齒根彎曲疲勞強度計算 用增大模數(shù) 10 20 的辦法加大齒 厚 使它有較長的使用壽命 以此來考慮磨損的影響 4 2 2 選精度等級 材料和齒數(shù) 采用 7 級精度由表 6 1 選擇小齒輪材料為 40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度為 280HBS 大齒輪材 料為 45 鋼 調(diào)質(zhì) 硬度為 240HBS 選小齒輪齒數(shù) 201 Z 大齒輪齒數(shù) 取305 i 302 Z 4 2 3 按齒面接觸疲勞強度設計 由設計計算公式進行試算 即 3211 2 HEdttuTkd 1 確定公式各計算數(shù)值 15 1 試選載荷系數(shù) 3 1 tK 2 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNT 87 501 3 小齒輪相對兩支承對稱分布 選取齒寬系數(shù) 0 1 d 4 由表 6 3 查得材料的彈性影響系數(shù) 2 9MPaZE 5 由圖 6 14 按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強度極限 H601lim 大齒輪的接觸疲勞強度極限 a52li 6 由式 6 11 計算應力循環(huán)次數(shù) 91 106 2830 7606 hjLnN921 5 7 由圖 6 16 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) 01NZ4 02NZ 8 計算接觸疲勞強度許用應力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 由式 10 12 得 MPaSHNH 54069 01lim1 Z174 2li2 9 計算 試算小齒輪分度圓直徑 代入 中的較小值td1 H mt 54 38 17 9 3 40 187532 2 計算圓周速度 v sndt 65 2 16 計算齒寬 b mbtd 4 38 01 計算齒寬與齒高之比 b h 模數(shù) mZdmtn927 054 381 齒高 2 1 56 hbnt 計算載荷系數(shù) K 16 根據(jù) 7 級精度 查得動載荷系數(shù)smv 68 1 05 1 VK 假設 由表查得NbFKtA 0 FH 由表 6 2 查得使用系數(shù) 051 AK 由表查得 3 1 H 查得 28 FK 故載荷系數(shù) 4 130 51 HVA 10 計算模數(shù) mZdm927 4 1 4 2 4 按齒根彎曲強度設計 彎曲強度的設計公式為 321 FSdnYZKT 1 確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 由圖 6 15 查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE501 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 382 由圖 6 16 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 8 01 NZ9 2N 計算彎曲疲勞許用應力 取失效概率為 1 安全系數(shù)為 S 1 3 由式得 MPaSZFENF 5 38 1081 9 26 922 計算載荷系數(shù) 41 80 15 FVAK 2 查取齒形系數(shù) 由表 6 4 查得 8 21FaY26 Fa 3 查取應力校正系數(shù) 由表 6 4 查得 5 1 SaY74 12Sa 4 計算大小齒輪的 并比較 F 17 01462 9 2687 5 321 FSaFY 大齒輪的數(shù)據(jù)大 5 設計計算 mm 74 1062 20 175433 對比計算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的 模數(shù) 可取有彎曲強度算得的模數(shù) 1 74 并就近圓整為標準值 m 2mm 按接觸強度算得的分度圓直徑 d54 381 算出小齒輪齒數(shù) 取 92 1 mZ201 Z 大齒輪齒數(shù) 取02 i 4 2 5 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 mZd6023421 2 計算中心距 a5 1 3 計算齒寬寬度 取 B2 20mm B1 25mmbd405 圓柱齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 20 30 2 模數(shù) m 2mm 3 分度圓直徑 21dm60 4 4 齒頂高 ah2 5 齒根高 f 5 6 全齒高 4 7 頂隙 c 0 8 齒頂圓直徑 21 dm6 9 齒根圓直徑 43f 53 10 中心距 a0 4 3 傳動軸的設計 軸的設計以轉(zhuǎn)盤軸為例 其他軸與之類似 18 4 3 1 尺寸與結(jié)構(gòu)設計計算 1 轉(zhuǎn)盤軸上的功率 P1 轉(zhuǎn)速 n1 和轉(zhuǎn)矩 T1 kwP456 0 min 2 01rn mNT 58 21 2 初步確定軸的最小直徑 先按式 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)機 3PdC 械設計表 11 3 取 于是得 12 mPC6 182 0451nd332 3 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 該處開有鍵槽故軸徑加大 5 10 且這是蘋果定位轉(zhuǎn)盤的直徑 取 20mm 軸的結(jié)構(gòu)設計 為了滿足帶輪的軸向定位 軸段右端要有一軸肩 故取 段直徑為 d 24mm 初步選定滾動軸承 因軸承受徑向力和軸向力 根據(jù) d 24mm 取用 6205 型深 溝球軸承 其尺寸為 d D T 25mm 62mm 15mm 則有 d d 25mm L 15mm 軸承中間處用軸肩定位 這段取直徑 d 30mm 右端軸承與齒輪之間應有一套同固定 長應為 取套同長 12mm 則 L 32mm 取軸承端蓋總寬為 32mm 外端面與大帶輪右端面間距離為 10mm 故取 L 42mm 結(jié)合機座結(jié)構(gòu) 取 L 76mm 4 軸上零件的周向定位 軸上零件的周向定位 聯(lián)軸器與軸的周向定位均用平鍵聯(lián)接 按 d 20mm 查得 平鍵截面 b h 6mm 6mm 鍵槽用銑刀加工 長 28mm 同時為了保證轉(zhuǎn)盤與軸配合有 良好的對中性 故選擇輪轂與軸配合為 H7 n6 4 3 2 強度校核計算 1 求作用在軸上的力 根據(jù) 機械設計 軸的設計計算部分未作說明皆查此書 式 10 14 則NFNtgdTantrt06 1320 16cos 759 823 p 5 2 求軸上的載荷 詳細過程以軸 2 為例 其他軸類似不一一復述 19 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖 在確定軸承支點位置時 從手冊中查取 a 值 對于 6207 型深溝球軸承 由手冊中查得 a 17mm 因此 軸的支撐跨距為 L1 172mm 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以 看出截面 C 是軸的危險截面 先計算出截面 C 處的 MH MV 及 M 的值列于下表 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F NNH143 NF126 NFNV2371 56 C 截面 彎矩 M mL 8532 mLaV 432 總彎矩 NMVH 16851822max 扭矩 NT 0 3 按彎扭合成應力校核軸的強度 根據(jù)式 15 5 及上表中的數(shù)據(jù) 以及軸單向旋轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)切應力 取 軸的計算6 0 20 應力 MpaWTMca 61 28401 86968 32222 已選定軸的材料為 45Cr 調(diào)質(zhì)處理 由表 15 1 查得 因此 70P 1 ca 故安全 4 4 軸承及鍵的選用與校核 4 4 1 軸承 1 按承載較大的滾動軸承選擇其型號 因支承跨距不大 故采用兩端固定式軸承組 合方式 軸承類型選為深溝球軸承 軸承的預期壽命取為 L h 29200h 由上面的計算結(jié)果有軸承受的徑向力為 Fr1 340 43N 軸向力為 Fa1 159 90N 2 初步選擇滾動軸承型號為 6205 其基本額定動載荷為 Cr 51 8KN 基本額定靜 載荷為 C0r 63 8KN 3 徑向當量動載荷 NFNVHr 43 06 187 543 2221211 r 859222 動載荷為 查得 則有arYFP 4 06 r 0139 1563 由 式 13 5 得 a hrh LPCnL 4 5012 3986601 63 滿足要求 4 4 2 鍵 1 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵 尺寸為 mlhb286 2 校核鍵聯(lián)接的強度 鍵 軸材料都是鋼 由機械設計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 MPaP10 鍵的工作長度 mbl25681 合適 PP MadlkT 1 305 022131 4 5 芯軸的設計 芯軸即連接絲錐與各絲錐從動齒輪軸的軸 要求其具有傳遞轉(zhuǎn)動且能夠軸向進給 進給量為芯每沒轉(zhuǎn)一圈進給一個待加工螺紋螺距 其結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖示 21 4 6 機座的設計 機座一般是指傳動零件的基座 應具有足夠的強度和剛度 機座通常用灰鑄鐵制造 灰鑄鐵具有很好的鑄造性能和減振性能 對于重載或有沖 擊載荷的減速器也可以采用鑄鋼機座 單件生產(chǎn)的減速器 為了簡化工藝 降低成本 可采用鋼板焊接的機座 為了便于軸系部件的安裝和拆卸 機座制成沿軸心線水平剖分 式 上箱蓋和下機座用螺栓聯(lián)接成一體 軸承座的聯(lián)接螺栓應盡量靠近軸承座孔 而軸 承座旁的凸臺 應具有足夠的承托面 以便放置聯(lián)接螺栓 并保證旋緊螺栓時需要的扳 手空間 為保證機座具有足夠的剛度 在軸承孔附近加支撐筋 為保證減速器安置在基 礎上的穩(wěn)定性并盡可能減少機座底座平面的機械加工面積 機座底一般不采用完整的平 面 綜上所述 結(jié)合攻絲裝置特點本次傳動機構(gòu)所需機座采用 HT150 灰鑄鐵鑄造而成即 可 22 總 結(jié) 我本次的畢業(yè)設計題目基于結(jié)構(gòu)變化的小型板式壓鑄件螺紋孔系一體化加工的多攻 頭攻絲裝置設計 本次選題的課題來源即是工廠實踐 隨著機械行業(yè)的復興和國家對農(nóng)業(yè) 機械化的投入 對生產(chǎn)設備提出了較高的要求 在這樣的背景下 我們的設計具有很大 的可行性 畢業(yè)設計是大學學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的學習機會 通過這次 理論知識和實際設計的相結(jié)合 鍛煉了我的綜合運用所學專業(yè)知識 解決實際工程問題 的能力 同時也提高了我查閱文獻資料 設計手冊 設計規(guī)范能力以及其他專業(yè)知識水 平 而且通過對整體的掌控 對局部的取舍 以及對細節(jié)的斟酌處理 都使我的能力得 到了鍛煉 經(jīng)驗得到了豐富 并且意志品質(zhì)力 抗壓能力以及耐力也都得到了不同程度 的提升 近兩年雖然多頭攻絲機行業(yè)產(chǎn)銷呈現(xiàn)上升趨勢 但行業(yè)內(nèi)一些企業(yè)同樣存在負債經(jīng) 營內(nèi)情況 主要原因是傳統(tǒng)的多頭攻絲機產(chǎn)品不能滿足用戶柔性化 高精度 短周期的 市場需求 同時多頭攻絲機行業(yè)一些企業(yè)存在現(xiàn)代化管理水平低 人才流失嚴重 科研 成果不能迅速轉(zhuǎn)化成為生產(chǎn)力等缺陷 23 致 謝 大學生活即將結(jié)束 在這短短的幾年里 讓我結(jié)識了許許多多熱心的朋友 工作嚴 謹教學相幫的教師 畢業(yè)設計的順利完成也脫離不了他們的熱心幫助及指導老師的精心 指導 在此向所有給予我此次畢業(yè)設計指導和幫助的老師和同學表示最誠摯的感謝 首先 向本設計的指導老師表示最誠摯的謝意 在自己緊張的工作中 仍然盡量抽 出時間對我們進行指導 時刻關心我們的進展狀況 督促我們抓緊學習 老師給予的幫 助貫穿于設計的全過程 從借閱參考資料到現(xiàn)場的實際操作 他都給予了指導 不僅使 我學會書本中的知識 更學會了學習操作方法 也懂得了如何把握設計重點 如何合理 安排時間和論文的編寫 同時在畢業(yè)設計過程中 她和我們在一起共同解決了設計中出 現(xiàn)的各種問題 其次 要向給予此次畢業(yè)設計幫助的老師們 以及同學們以誠摯的謝意 在整個設 計過程中 他們也給我很多幫助和無私的關懷 更重要的是為我們提供不少技術方面的 資料 在此感謝他們 沒有這些資料就不是一個完整的論文 另外 也向給予我?guī)椭乃型瑢W表示感謝 總之 本次的設計是老師和同學共同完成的結(jié)果 在設計的一個月里 我們合作的 非常愉快 教會了大我許多道理 是我人生的一筆財富 我再次向給予我?guī)椭睦蠋熀?同學表示感謝 24 參考文獻 1 紀名剛 機械設計 M 北京 高等教育出版社 2001 2 李慶余 張佳 機械制造裝備設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2006 3 黃如林 汪群 金屬加工工藝及工裝設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 1990 4 王紹俊 機械制造工藝設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1985 5 謝家瀛 多頭攻絲機設計簡明手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2002 6 葉偉昌 機械工程及自動化簡明設計手冊 上冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2003 7 于英華 多頭攻絲機設計 M 北京 清華大學出版社 2004 8 談武宗 于洪斌 鉆攻多頭攻絲機的設計和應用 M 北京 機械工業(yè)出版社 2001 9 李運保 郭動針 馮云峰 鉆孔 攻螺紋主軸的變速箱設計 M 北京 清華大學出版社 2000 10 張亞慧 鉆攻復合主軸箱的設計 M 北京 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