自动攻丝机设计【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 毕业设计 (论文 ) 题 目： 自动攻丝机设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 本文主要进行的是 自动攻丝机设计 ，该自动攻丝机在普通的小台式钻床机床上进行设计， 设计机床得主传动变速系统时首先利用传动系统设计方法求出理想解和多个合理解。根据数控机床主传动系统及主轴功率与转矩特性要求，分析了机电关联分级调速主传动系统的设计原理和方法。从主传动系统结构网入手，确定最佳机床主轴功率与转矩特性匹配方案，计算和校核相关运动参数和动力参数。本说明书着重研究机床主传动系统的设计步骤和 设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。 关键词： 分级变速 ;传动系统设计 ;传动副 ;结构网 ;结构式 ;齿轮模数 ;传动比 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 in to of of of to of NC of of of of of of on of to by of of as in to In of in to of of of is of is to a of of of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . . 绪论 . 1 床简介 . 4 床的发展及趋势 . 4 动攻丝机 介绍 . 5 课题设计内容及要求 . 6 2 自动攻丝机总体方案设计 . 7 动攻丝机的动力选择 . 7 动攻丝机的驱动方式 . 7 动攻丝机的动力性能比较 . 8 动攻丝机动力的计算与选择 . 9 3 自动攻丝机设计 . 11 动参数及转速图的确定 . 11 速范围 . 11 速数列 . 11 定结构式 . 12 定结构网 . 12 制转速图和传动系统图 . 13 定各变速组此论传动副齿数 . 13 4 自动攻丝机动力计算 . 15 传动设计 . 15 算转速的计算 . 16 轮模数计算及验算 . 17 用材料及热处理 . 17 动轴最小轴径的初定 . 22 轴合理跨距的计算 . 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 5 主要零部件的选择 . 25 承的选择 . 25 的规格 . 25 速操纵机构的选择 . 25 6 校核 . 26 度校核 . 26 承寿命校核 . 27 7 结构设计及说明 . 29 构设计的内容、技术要求和方案 . 29 开图及其布置 . 29 结 论 . 30 参考文献 . 31 致 谢 . 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 1 绪论 床简介 目前将机床分为 12 大类 ： 车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床及其他机床。在每一类机床中，又可以按照工艺范围、步型型式和结构等等，可以分为若干 组，每一组又可以分为若干系列。如钻床又包括：坐标镗钻床、深孔钻床、摇臂钻床、台式钻床、立式钻床、卧式钻床、中心孔钻床及其他钻床。在上述的基本分类方法的基础上，还可以根据机床的其他特征进一步进行分类。同类型机床按照应用范围（通用性程度），可以分为通用机床（或者称万能机床）、专门化机床和专用机床三大类。其中通用机床是可以加工多种工件，完成多种多样工序的加工范围较广的机床，如卧式车床、摇臂钻床等等。 摇臂钻床主要由立柱，摇臂，主轴箱，和底座等部分组成。主轴箱装在摇臂上，可沿立柱上下移动，以适应加工不同高度工件的要 求。此外，摇臂还可以随 外 立柱在 360范围回转，因此主轴很容易调整到所需要的加工位置。为了使主轴在加工时保持确定的位置，摇臂钻床还具有 内 立柱，摇臂及主轴箱的夹紧机构，当主轴的位置调整确定后，可以快速将它们夹紧。 摇臂钻床的其他变形如万向摇臂钻床摇臂和主轴箱可以回转或倾斜，使主轴可在空间任意方向都可以进行钻削，适用于重型机器，机车车辆，船舶和锅炉等制造业中加工大型工件。车式摇臂钻床的底座有车轮，可以在轨道上移动，适用于桥梁和机床等行业窄长形工件的孔加工。 床的发展及趋势 进入市场经济后，国内机床行业 竞争日趋激烈，与中捷摇臂钻厂生产相同型号产品的企业有 40 多家，中捷摇臂钻厂产品领先优势受到挑战。为了应对挑战，中捷摇臂钻厂在产品卖得正火的时候，提出了 进行 跨越产品结构调整。第一，用先进技术改造传统产品。如普通摇臂钻床实现了五轴联动，价格由几万元上升到几十万元，达到中国摇臂钻床最高水平。第二，向国际先进水平靠拢，不断扩大产品领先优势。 列、桥式和动桥系列产品，十几项技术居国内领先地位。 得自主知识产权，并成为国家重点新产品； 任何空间、任意方向、任意位置上实现钻削功能， 不仅填补了国内空白，在国外也不多见。在国际著名的芝加哥机床展览会上，中捷摇臂钻厂参展产品被一位美籍华商相中并当场拉走。德国、意大利、西腊、瑞典、伊朗等国家买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 和地区纷纷提出做中捷牌摇臂钻的代理经销商。在上海国际机床展览会上，沈阳机床股份有限公司参展的数控钻铣床，同时被国内三家企业看好。 摇臂钻床和大多数机床一样，将向数控自动化、机电一体化和智能化方向发展。摇臂钻床未来的发展趋势是： 应用电子计算机技术，简化机械结构，提高和扩大自动化工作的功能，使机床适应于纳入柔性制造系统工作；提高功率主运动和进给运动的速度，相应提 高结构的动、静刚度以适应采用新型刀具的需要，提高切削效率；提高加工精度并发展超精密加工机床，以适应电子机械、航天等新兴工业的需要 。 动攻丝机 介绍 加工定制：否 类型：工业台钻 品牌：双龙 型号： 电机功率： 轴数量：单轴 钻孔直径范围： 1 主轴转速范围： 480 主轴孔锥度： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 控制形式：人工 适用行业：通用 布局形式：立式 适用范围：通用 作用对象材质：金属 产品类型：全新 项目 大钻孔直径 大主轴行程 100轴端锥度 轴中心至立柱表面距离 193作台面尺寸 165*265座台面尺寸 250*300轴端至工作台面距离 0330轴端至底座面距离 188556作台升降行程 主轴箱升降行程 工作台在垂直平面内回转角度 45 主轴转速 480,800,1400,2400,4100r/机 * 370 或 550 外形尺寸 (长 宽 高 ) 688*380*1037重 97课题设计内容及要求 动攻丝机 的结构设计，要求结构精小简单，外形尺寸控制在 8050100（ ， 单轴； 13（ 480 4100（ 人工； 通用， 立式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 2 自动攻丝机 总体方案 设计 机械系统通常是由原动机、传动装置、工作机和控制操纵部件及其它辅助部件组成。工作机是机械系统中的执行部分，原动机是机械系统的中的驱动部分，传动装置则是把原动机和工作机有机地联系起来，实现能量传递和运动形式转换不可缺少的部分，而其中原动机在机械系统中所起的作用是：（ 1）把自然界的能源变成机械能；（ 2）把发电机等变能机所产生的各种形态的能量转换为机械能。 动攻丝机 的动力选择 常用原动机有以下三种运动形式，具体见 表 2 表 2动机运动形式 运动形式 实例 连续运动 电动机、液压马达、气压马达、柴油机、汽油机 往复运动 直线电动机、汽缸、液压缸 往复摆动 摆动油缸、摆动汽缸 动攻丝机 的驱动方式 由一台原动机通过传动装置驱动执行机构工作，叫做单机集中驱动。而多机分别驱动自然而然是用多台原动机来驱动各执行机构工作。两种驱动方式中，单机集中驱动传动装置复杂，操作麻烦，功率大，但价格便宜。而多机分别驱动传动装置简单，电动机功率小，但成本比较高。 1） 必须考虑到工作机对原动机所提出的起动、过载、运转平稳性等方面的要求； 2） 必须考虑到其 经济效益及其成本，这也是非常重要的一项。 3）必须考虑到现场能源的供应情况及工作环境因素； 4） 必须考虑原动机的机械特性与工作机的匹配情况； 5） 必须考虑到维修是否方便，操作是否简单，工作是否可靠； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 动攻丝机 的动力性能比较 表 2动机性能比较 类别 电动机 气缸马达 液压马达 柴油机 尺寸 较大 较小 较小 较大 功率及取范围 功 率 大 ；000范围广 功率比电动机大 ； 一 般 下的高速传动 功率最大；受实际油压和马达尺寸的限制 功率 大；538000量 大 比电动机大 最大 大 输出刚度 硬 软 较硬 较硬 运行温度控制 温度应低于许应值 排气时空气膨胀，噪声较大，排气处应安装消声器 对油箱进行风冷或水冷 调整方法和性能 直流电动机用改变电枢电阻、电压或改变磁通的方法；交流电动机用变频、变极或变转差率的方法 用气阀控制，简单，迅速，但不够精确 通过阀或泵控制改变流量，调速范围大 较难 噪声 小 较大 较大 较大 维护要求 较少 少 较多 较多 初始成本 低 较高 高 高 运转费用 最低 最高 高 高 应用 很广，需要动力电源 小功率高速场合 较广 很广，如各种车辆，船舶、农用机械、工程机械和压缩机等等 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 动攻丝机 动力的 计算与选择 钻床切削力的计算包括钻床主轴转矩计算和主轴轴向切削力的计算。由于加工材料为 ，其属于碳素结构钢，钻头为高速钢麻花钻，加工方式为钻孔，所以查机床夹具设计手册得： 钻床转矩计算公式如下： pk 式中， 切削力矩（ NM） D 钻头直径（ f 每转进给量（ 修正系数 轴向切削力的计算公式如下： 式中， 轴向切削力（ N） D 钻头直径（ f 每转进给量 ( 修正系数 已知被加工材料为 构钢，结构钢和铸钢取 b =736D=13f =以可分别计算出切削转矩和轴向切削为： M 2595 N 由金属切削原理可知，主轴切削功率的计算公式为： 式中： 轴向切削力（ N） f 每转进给量 (36( 10)602601 0 0 0( 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 n 主轴固定转速（ r/ 切削力矩（ NM） 将以上数值代入公式中可计算出功率 虑到轴承传动效率（查得为 键传动效率（查得为 所以可计算出钻床主轴要传递的功率 P 为： P= (虑到 自动攻丝机 的现场工作环境及工作需求， 自动攻丝机 的起动力矩和调速范围等要求，我选择电动机作为其原动机。由于生产机械装置及工作机所处的工作环境各不相同，电动机的 工作环境也自然而然就各不一样。在绝大多数情况下，电动机工作的周围大气中有不同分量的灰尘和水分，有的处于潮湿之处甚至水下工作，有的周围含有腐蚀性气体甚至爆炸物，为了保证电动机能在不同的工作环境中顺利地安全运行，电动机的外壳也就有多种型式，其型式有：开启式、防护式、封闭式、防爆式。由于 自动攻丝机 工作常 处于灰尘较多的场合，其外壳选用封闭式，电动机型号为 Y 系列， 定功率 载转速 1390r/定转矩 m，质量 17 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 3 自动攻丝机 设计 动参数及转速图的确定 速范围 拟定立式钻床的主传动系统的转速图，由总体设计方按可知：主轴的转速范围为 4804100 r/ 选定公比 中型通用机床，常用的公比 为 虑到适当减小本钻床的相对速度损失， 当按照 =算时， 04 1 0 0m i nm a x 按标准转速数列为： 475， 670， 950， 1320， 1900， 2650， 3750 r/于标准序列中没有 480r/择最接近的 475 r/ 没有最高转速 4100 r/择最接近的 4250 r/虑速 度损失，取值 4750 r/ 速数列 当按照 =算时，当按照 =算时， 重新计算 54 2 5 0m i nm a x 475， 600， 750， 950， 1180， 1500， 1900， 2360， 3000， 3750， 4750 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 对于 Z=11，可按照 Z=12 来计算。 定结构式 对于 Z=11 即 Z=12=4 3，或 Z=12=3 2 2 Z=12=3 2 2。 为了结构紧凑和主轴箱不过分的大，故选取 Z=12=3 2 2可分解为： Z=21 22 24。 定结构网 根据“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏 ,结构紧凑的原 则 ,选取传动方案 Z=21 22 24,易知第二扩大组的变速范围 r= (x=8 满足要求，其结构网如图 2知该题设选用电机为二级调速电机，其分摊了 0个级别的变速。 图 2构网 Z=21 22 24 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 制转速图和传动系统图 （ 1）选择电动机：采用 （ 2）绘制转速图 图 2速图 （ 3）画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数，画主传动系统图如图 2 1(m+D) 轴最小齿数和 :+D/m) 定各变速组此论传动副齿数 (1)100型机床 02)直齿圆柱齿轮 18文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 图 2主传动系统图 （ 7） 齿轮齿数的确定。 据设计要求 1820,齿数和 100 120，由表 据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 4 自动攻丝机 动力计算 传动设计 输出功率 P=速 390r/900r/ 1）确定计算功率 : 按 最大的数据 计算 P=K 为工作情况系数，查 1表 取 K=1.1 pd= 2）选择 V 带的型号 : 根据 pd,390r/考 1图表 表 小带轮直径，查表选择 A 型 V 带 25 3）确定带轮直径 d1,带轮直径 25算带速 v= 60 60s 从动轮直径 d2=900420=90 0 1表 算实际传动比 i=d2/25/90= 4）定中心矩 a 和基准带长 1初定中心距 .7(d1+ 2(d1+ 203 580 取 002带的计算基准长度 /2(d1+(2 /2(90+200)+(200650 1表 303计算实际中心距 a2=300+(6302904确定中心距调整范围 a+90+ 5）验算包角 : 1=1800-（ (1807201200 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 （ 6）确定 V 带根数： 确定额定功率： 查表并用线性插值得 1表 37 得功率增量 1表 38 得包角系数 K = 1表 3 得长度系数 定带根数： Z=（ KK L = Z=1 算转速的计算 （ 1）主轴的计算转速 公式 nj=3/( z 得，主轴的计算转速 取 80 r/ (2). 传动轴的计算转速 轴 2=224 r/ 1=315r/ （ 2）确定各传动轴的计算转速。轴共有 4 级转速： 160r/224 r/315 r/50 r/若经传动副 Z3 传动主轴，则只有 450r/经传动副传动主轴，全部传递全功率，其中 160r/传递全功率的最低转速， 故其计算转速 n j=160 r/ 轴有 1 级转速，且都传递全功率，所以其计算转速 n j=630 r/计算转速入表 3 表 3各轴计算转速 （ 3） 确定齿轮副的计算转速。齿轮 Z4 装在主轴上 共 4 级转速，其中只有 80r/ Z4 j=80 r/ 齿轮 在轴上，共 4 级转速，但经齿轮副 Z/Z4 传动主轴，则只有 160r/递全功率，故 60r/次可以得出其余齿轮的计算转速，如表 3 轴 号 轴 轴 轴 计算转速 r/ 630 160 80 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 轮模数计算及验算 从对齿轮的失效分析可知，为了使齿轮能够正常工作，应对齿轮的材料提出如下基本要求： （ 1）齿面应有足够的硬度和耐磨性，以防止齿面磨损、点蚀、胶合以及塑性变形等失效。 （ 2）轮齿心部应有足够的强度和较好的韧性，以防止齿根折断忽然抵抗冲击载荷。 （ 3）应有良好的加工工艺性能及热处理性能，以便加工和提高力学性能。 用材料及热处理 适合制造齿轮的材料有很多，最常用的是钢、铸铁，有些场合也采用非金属材料。 1、钢 钢具有强度高、韧性好、便于制造和热处理等优点。大多数齿轮毛坯都采用优质 碳素钢和合金钢通过锻造而成，并通过热处理改善和提高力学性能。按热处理后齿面硬度的不同，钢制齿轮分为软齿面齿轮和硬齿面齿轮两种。 软齿面齿轮的齿面硬度小于或等于 350常适用于一般用途、中小功率以及精度要求不高的场合，例如一般用途的减速器。由于齿面硬度不高，这种齿轮的毛坯在进行调质或正火的热处理之后再进行精加工，一般采用插齿或滚齿等方法。 对于一对软齿面的齿轮来说，在传动的过程中，小齿轮的轮齿啮合次数比大齿轮的多，同时小齿轮的齿根较薄，使得小齿轮的轮齿弯曲强度较弱。因此，通常使小齿轮的齿面硬度要比大齿 轮的齿面硬度高 30 50保证大、 小齿轮的使用寿命相接近。在一般情况下，通常选用不同的材料或不同的热处理可以实现这个要求。 硬齿面齿轮的齿面硬度大于 350用于高速重载及受有冲击载荷的或要求结构紧凑的重要机械传动中，例如机床、汽车变速箱等。这种齿轮的毛坯在进行调质或正火后，进行精切齿，然后再进行表面淬火处理，使得齿轮的耐磨性提高，承载能力增大。 硬齿面齿轮与软齿面齿轮比较，其综合承载能力可提高 2 3 倍。或者说，在相同的承载能力下，硬齿面的齿轮传动要比软齿面的结构尺寸小得多。所以，除非 受到工艺或生产等条件的限制，一般情况下应尽可能采用硬齿面齿轮。 2、铸钢 对于齿轮的直径尺寸较大（大于 400 600或结构复杂不易锻造的齿轮毛坯，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 可用铸钢来制造。例如低速、重载的矿山机械中的大齿轮。 3、铸铁 灰铸铁具有较好的减磨性和加工性能，而且价格低廉，但它的强度较低，抗冲击性能差，因此，常用于开式、低速轻载、功率不大及冲击振动的齿轮的传动中。 球墨铸铁的力学性能和抗冲击能力较灰铸铁高，可代替灰铸铁、铸钢和调质钢铸造大直径齿轮。 4、非金属材料 非金属材料的弹性好，耐磨性好，可注塑成型，成本低， 但承载能力小，适用高速轻载以及精度要求不高场合。例如食品机械、家电产品以及办公设备等。 常用齿轮的材料见下表 5 表 5用齿轮的材料及其力学性能 材料 牌号 热处 理方法 齿面硬度 强度极限 屈服极限 主要应用 优质 碳 素钢 45 正火 160 21780 290 低速轻载 调质 217 25550 360 低速中载 表面 淬火 48 5550 450 高速中载或低速重载 50 正火 180 22020 320 冲击很小 合金钢 40质 表面淬火 240 2608 5500 900 550 650 中速中载 高速中载无剧烈冲击 42质 表面淬火 217 2695 5550 470 高速中载无剧烈冲击 20碳淬火 56 6250 400 高速中载 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 20碳淬火 56 62100 850 承受冲击 铸钢 570 正活 表面淬火 160 2100 5070 320 中速、中载、大直径 640 正火 调质 170 23040 27050 700 350 380 球墨铸铁 火 220 28047 24100 500 低中速轻载有小的冲击 灰铸铁 工时效 170 24087 23500 300 低速轻载冲击很小 根据上述齿轮材 料的介绍，我设计改进后新增的齿轮中，齿轮材料选用 40齿轮的材料选用 20联齿轮选用 20 （ 1）模数计算。 一般同一变速组内的齿轮取同一模数，选取负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算，即 63383 221 )1( 可得各组的模数， 式中 按接触疲劳强度计算的齿轮模数（ 驱动电动机功率（ 被计 算齿轮的计算转速（ r/ u 大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，外啮合取“ +”，内啮合取“ -”； 1z 小齿轮的齿数（齿）； m 齿宽系数， Bm m （ B 为齿宽， m 为模数）， 4 10m ； m =8 j 材料的许用接触应力（ 。取 j=650 2）基本组的齿轮参数计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 63383 221 )1( =163383 22 6 3 06 5 =合齿轮的模数标准，取标准值 m=3 （ 3）扩大组的齿轮参数计算 63383 221 )1( =163383 22 806 5 =合齿轮的模数标准，取标准值 m=5 如表 3示。 表 3模数 （ 2） 基本组齿轮计算 。 按基本组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40质处理，硬度 241286均取 260齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229286均取 240算如下： 齿面接触疲劳强度计算： 接触应力验算公式为 P n )()1(102088 3218弯曲应力验算公式为： 组号 基本组