火车车轮圆孔火焰切割专机设计（全套含CAD图纸）
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2013 届毕业设计（论文）任务书 学 院 机械与汽车工程学院 班 级 姓 名 题 目 设计 火车车轮圆孔火焰切割专机设计 指导教师 论文 主要内容及基本要求 完成火车车轮圆孔火焰切割专机的机械部分总体设计计算。 完成总装配图一张，零件图若干。 完成毕业设计说明书 设计（研究）条件及预期目标 用于火车车轮生产线上车轮内控的粗成形。 工作节拍 90s。 进度安排 起 止 日 期 内 容 受毕业设计题目，完成开题报告。 完成毕业设计设计计算，绘图。 完成毕业设计说明书撰写，按照学校日程进行毕业设计答辩。 参 考 文 献 1 宴初宏 . 数控机床与机械结构 M. 北京：机械工业出版社， 2005 2 韩鸿鸾，荣维芝，王栋臣 . 数控机床机构与维修 M. 北京：机械工业出版社， 2004 3 机床设计手册编写组 . 机床设计手册（ 1， 2， 3， 4， 5） M. 北京：机械工业出版社 4 李洪 . 实用机床设计手册 M. 沈阳：辽宁科学技术出版社 ， 1999 5 廉元国、张永洪 . 加工中心设计与应用 M. 机械工业出版社， 1995 6 舒志兵 ,曾孟雄 ,卜云峰 . 机电一体化系统设计与应用 M. 北京：电子工业出版社，2007 7 机械设计手册编委会 . 机械设计手册 M. 北京：机械工业出版社， 2004 8 吴小邦，尤新华 . 圆孔火焰切割专机的设计及应用 J. 制造技术与机床， 2010（ 12）：76导教师（签名）： _ 2012 年 12 月 29 日 系（教研室）审核意见 符合毕业设计任务书要求，同意。 系主任（签名）： _ 2012 年 12 月 30 日 说明：毕业论文任务书由指导教师根据课题的具体情况填写，经系部审核并由系主任签字后生效。此任务书在毕业论文开始前一周内填写并发给学生。 英文原文 he NC A) of a is to at a so to is 1, of a of to be at of is to 100 150 C) (in an 3, by to is so of (B) in of as (C) is of of D) 1) of be of - 1 of 2) a of of as or of 8mm it is NC as is of is he of of on of is of of 1. (1) is of in to is is as a of by be by 0%. If is %, 5% be at of of of -1 of of in of on of is of of is to of of if a in of is to be of -1 is in K1 of ie at be to is (2) as of is of is of a of 00as a or be be In is to in of at of it of (3) be by of as in no in of is of up 000 C. in a is is by of of up 000 C or is of it is of 200 500 C. is in of is is by of of of is If is in of is no of to of in is he is is of of in of to of is of on of to to to is So of In 00mm a in of of be at a .2 or (2) he of is of in an In be on of to of of If to to to of it is of as in on of of in of By of to In to at an is is is no of of to of be in to is as of to of is of in of of In to to of to be in be of to be to of of of in of or is of of be it to to he a of to a of is of is to of a is to at of to it is on of is to of on of to an in of n or by if to of is in of 1. On of is to of (1) on of of in a (1) is (2) is or is in (2) of to a of (1) of or (2) is is (3) is (3) of in of (1) is an (3) is is is in (4) of of on of (1) is is (2) is 2. 1) a on of at of (1) is (2) is (2) be to at (1) is (2) is (1) is is is (3) is (4) (1) is (2) to is is is or (3) is (5) a a (1) is (2) is or of (3) is (6) of of a a is is (7) of of of or of is is (8) of of to of is a is or of 3. of of of of of of of (1) at as of of (1) is (2) to is is (3) of is (2) in of a a of a of (1) is to or to of a or or is 4. on or of to (1) of of to a is or is is (2) or (3) is (2) on in of of is 5. a on or in or be in of or of of is is 中文译文 数控 火焰 气割的基本常识 （ 一） 气割的基本工作原理及气割的过程 利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使其燃烧并放出热量实现切割的方法，叫气割。 氧气切割过程有下列三个阶段： 1、预热 气割开始时，利用气体 火焰 (氧乙炔焰、氧丙烷焰 )将工件待切割处预热到该种金属材料的燃点 (对于低 碳钢约为1100 1150 )。 2、燃烧 喷出高速切割氧流，使已达燃点的金属 在氧流中激烈燃烧。 3、吹渣 金属燃烧生成的 氧化物 被氧流吹掉，形成切口，使金属分离，完成切割过程。 （二） 气焊、气割用设备的组成 气焊、气割用设备由氧气瓶、氧气 减压器 、乙炔瓶 (乙炔发生器 )、乙炔减压器、回火 保险器 、焊炬 (割炬 )和橡胶管等组成。 （三）什么样的割口是好的 切割后的 割口面 中间泛白 没有疤痕 割口不带废渣 没有烧边现象 （四） 可以气割的金属应符合下述条件： 1）金属氧化物的熔点应低于金属熔点。是一些常用的金属及其氧化物的熔点。 2）金属与氧气燃烧能放出大量的热，而且金属本身的导热性要低。 符合上述气割条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢和低合金钢以及钛等。其它常用的金属如铸铁、不锈钢、铝和铜等，必须采用特殊的氧燃气切割方法或熔化方法切割。 对于 8下的板材，不易采用数控气割。 数控火焰切割 气割精度是指被切割完的工作几何尺寸与其图纸尺寸对比的误差关系， 切割质量是指工件切割断 面的表面粗糙度、切口上边缘的熔化塌边程度、切口下边缘是否有挂渣和割缝宽度的均匀性等。 一、 影响钢板火焰切割质量的三个基本要素（气体、切割速度、割嘴高度） 气体 （氧气，可燃性气体，火焰的调整） 氧气 氧气是可燃气体燃烧时所必须的，以便为达到钢材的点燃温度提供所需的能 量；另外，氧气是钢材被预热达到燃点后进行燃烧所必须的。切割钢材所用氧气必须要有较高的纯度，一般要求在 上，一些先进国家的工业标准要 2013 届毕业设计（论文）开题报告 题 目 火车车轮圆孔火焰切割专机设计 学 院 机械与汽车工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 丁芯诚 班 级 09 机制 3Z 指导教师 刘浏 起止日期 2013 年 1 月 2013 年 6 月 2013 年 1 月 25 日 毕业设计（论文）开题报告 一、 课题的意义目的 由于工厂里加工火车车轮都是采用大批量生产的方式，而所要加工的火车轮的圆孔厚度较大，用机加工的方法根本不能保证流水线上的节拍要求，因此我们采用火焰切割内孔的方法，而要加工的孔是一个圆孔，为了更好的提高整线的生产效率，考虑到采用三个切割头来切割圆孔。这样利用火焰切割内孔的方式，进行深孔火焰快速切割的实验，最终设计出火焰切割专机。 通过这次的毕业设计一方面可以 培养 我的 综合分析解决问题的能力 同时还能提高我的 独立 分析 工作 的 能力 ，也是对我大学四年所学知识的一个总结。 二、任务分析 1、完成火车车轮圆孔火焰切割专机的机械部分总体设计计算。 2、完成总装配图一张，零件图若干。 3、完成毕业设计说明书，进行答辩 三、 设计方案 本方案是采用步进电机带动工装旋转从而实现火焰切割圆孔这样的方法来降低成本的，而火焰切割头则采用三个切割头切割工件，这样可以提高生产效率。为了能确保同心，可以采用类似三爪卡盘的机构，从而方便调节三个切割头的直径。具体设计方案如下： 分析所要设计专机 是 如何保证切割质量 ，虽然要求切割时间是 90s，但实际 切割时间是不能超过 70s 的， 因为其中还有辅助操作需要 20s 的时间，这样方可保证达到要求。然后考虑到切割时间及割枪的回转范围不能太大，所以采用三把割枪圆周均布，回转工作台旋转 120 度进行切割圆孔。 为了保证火车轮输送到切割工位时它的中心位置固定不变，则采用对中定位夹紧的方法从而实现工件在流水线上的定中心问题。 下面是对该专机进行总体设计，该切割专机设计的重点在于对切割部件的设计，该切割部件包括直线切割部件和旋转切割部件，这两个部件都是安装在升降部件的角铁式座架上的。 对升降部件的设计则是为了控制割枪的上下调节 来方便加工工件的，另一方面要对三个割枪的圆周移动距离以及升降部件中的螺杆直径进行设计计算，由于升降部件这一部分要考虑到要保证升降座的自锁功能，因此还要对升降部件中的升降座自锁性进行验算。 在做完上述工作后，还要 完成总装配图一张，零件图若干 ， 毕业设计说明书 并且进行复查、最终完善 ，满足这些要求后再进行最后的 答辩。 四 、预期成果 配图一张 件图若干 业设计说明书 五、进度安排 接受毕业设计题目，完成开题报告。 完成毕业设计设计计算，绘图。 完成毕业设计说明书撰写，按照学校日程进行毕业设计答辩。 六参考文献 1 宴初宏 . 数控机床与机械结构 M. 北京：机械工业出版社， 2012. 2 韩鸿鸾，荣维芝，王栋臣 . 数控机床的机构与维修 M. 北京：机械工业出版社，2012. 3 隋秀凛，高安邦 . 实用机床设计手册 M. 北京：机械工业出版社 4 李洪 . 实用机床设计手册 M. 沈阳：辽宁科学技术出版社， 1999. 5 廉元国、张永洪 . 加工中心设计与应用 M. 机械工业出版社 ， 1995. 6 舒志兵 ,曾孟雄 ,卜云峰 . 机电一体化系统设计与应用 M. 北京：电子工业出版社， 2007. 7 成大先 . 机械设计手册第 1 卷（第 5 版） M. 北京：化学工业出版社， 2008. 8 成大先 . 机械设计手册第 2 卷（第 5 版） M. 北京：化学工业出版社， 2008. 9 成大先 . 机械设计手册第 3 卷（第 5 版） M. 北京：化学工业出版社， 2008. 10 成大先 . 机械设计手册第 4 卷（第 5 版） M. 北京：化学工业出版社， 2008. 11 成大先 . 机械设计手册第 5 卷（第 5 版） M. 北京：化学工业出版社， 2008. 指导教师意见（对课题设计（研究）内容的深度、广度及设计（研究）方案的意见和对毕业设计（论文）结果的预测等） 该开题报告表明，该同学正确理解了该毕业设计课题。照此执行，可以按时完成毕业设计。 指导教师签名： 2013 年 1 月 21 日 系（教研室）审核意见： 同意该开题报告 系主任签名 ： 2013 年 1 月 21 日 注：开题报告应在指导教师指导下由学生填写，经指导教师及系审核后生效。 1 摘 要 随着科学技术的发展，焊接结构件的应用也显得越来越频繁，先进焊接技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的起。目前，数控焊接技术在电子科技、计算机技术及机器人的制造中都起着重要的作用。无论在什么情况下，数控焊接机要适应焊缝的变化才能提高焊接的水平和质量。我们只有将数控焊接机技术和焊接跟踪技术有效的结合才能更好的推动新科技的发展，因此数控焊接机的设计对于解决这一难题至关重要。 关键词： 焊接技术 机构设计 2 of of is of a At in of a In to to of of NC to of so is 3 目 录 摘 要 . 录 . 1章 绪论 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 2章 总体方案机构设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 3章 丝杠 结构 及传动设计 . 错误 !未定义书签。 常见丝杠支承方式 . 错误 !未定义书签。 滚珠丝杠设计计算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 动效率计算 . 错误 !未定义书签。 定性验算 . 错误 !未定义书签。 度验算 . 错误 !未定义书签。 4 珠丝杠精度等级确定 . 错误 !未定义书签。 动导轨副的防护 . 错误 !未定义书签。 线滚动导轨 副的计算、选择 . 错误 !未定义书签。 进电机参数确定及选择 . 错误 !未定义书签。 第 4章 带传动计算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 构部分 ） . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 第 5章 气动卡盘的选型 . 错误 !未定义书签。 第 6章 机架的设计 . 错误 !未定义书签。 架的基本尺寸的确定 . 错误 !未定义书签。 子材料的选择确定 . 错误 !未定义书签。 要梁的强度校核 . 错误 !未定义书签。 总结与展望 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 宁学 毕业设计 (论文 ) 火车车轮圆孔火焰切割专机 分 院： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 要 随着科学技术的发展，焊接结构件的应用也显得越来越频繁，先进焊接技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的起。目前，数控焊接技术在电子科技、计算机技术及机器人的制 造中都起着重要的作用。无论在什么情况下，数控焊接机要适应焊缝的变化才能提高焊接的水平和质量。我们只有将数控焊接机技术和焊接跟踪技术有效的结合才能更好的推动新科技的发展，因此数控焊接机的设计对于解决这一难题至关重要。 关键词： 焊接技术 机构设计 of of is of a At in of a In to to of of NC to of so is 录 摘 要 . . 录 . 1 章 绪论 . 1 程的研究目的及意义 . 1 程背景 . 1 程简介 . 1 义 . 1 究现状及发展趋势 . 2 内焊接机的发展概况 . 2 外焊接机的发展概况 . 2 接机在我国的应用及发展趋势 . 2 课题研究的内容及方法 . 3 要的研究内容 . 3 计要求 . 4 第 2 章 总体方案机构设计 . 5 计概念 . 5 计原理 . 5 案讨论 . 5 第 3 章 丝杠 结构及传动设计 . 6 常见丝杠支承方式 . 6 滚珠丝杠设计计算 . 7 珠丝杠副的结构类型 . 7 珠丝杠副的载荷计算 . 7 动效率计算 . 9 定性验算 . 9 度验算 . 10 V 珠丝杠精度等级确定 . 10 动导轨副的防护 . 12 线滚动导轨 副的计算、选择 . 13 进电机参数确定及选择 . 14 第 4 章 带传动计算 . 17 动带的概述 . 17 动带介绍 . 17 动带的特 . 17 动带分类 . 18 动带传动计算 . 18 动带计算选型 . 18 动带的主要参数（结构部分） . 21 动带的设计 . 23 动的设计 . 24 机的选择 . 24 机的分类 . 24 进电机的选择 . 25 第 5 章 气动卡盘的选型 . 28 第 6 章 机架的设计 . 29 架的基本尺寸的确定 . 29 子材料的选择确定 . 29 要梁的强度校核 . 29 总结与展望 . 32 参考文献 . 33 致 谢 . 34 1 第 1 章 绪论 程的研究目的及意义 程背景 在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有自动化生产设备， 用来 提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。 当然，也不排除 的焊接加工过程。我们发现焊接 技术 已经渗透到各个领域并且被广泛使用。 根 据资料显示，我国每年钢铁的产量一般在 3 亿吨左右，其中有一半以上的钢 有用到 焊接 技术 加工。我国每年的焊接设备需求量 金额 超过 50 亿元。 既然 焊 接 机 能够这么普遍地应用在 各个领域， 它 肯定具备了很大的市场竞争力。 程简介 目前，市场上存在着各 钟 各样的电焊机设备，如： 动埋弧焊机，可以焊接开坡口或不开坡口的对接焊缝、搭接焊缝、角焊缝及容器密封焊。此种焊缝可位于水平面或水平面成 10 度角的斜面上，但是，焊机需要人工输送 物料 ，而且每次只能焊接一个 。 面双焊机虽然可以一次加工两个焊，但是 物料 的输送依然需要工人手工完成，焊接的人工利用率不高。因此，高质量的焊接不仅有着极好的市场前景，对减少焊接设备进口量、促进我国国民经济发展具有重要意义。为了解决上述问题，本课题就对 数控焊接机的结构设计做进一步的研究。 本课题主要解决数控焊接机 (1)数控焊机移动设计 (2)数控焊机设计 (3)数控焊机设计（ 4）电机的选择 等各个方面的问题。最后对所选的齿轮 和相关零件进行强度校核，使之能够达到要求。 义 通过完成该课题，设计出焊接数控焊接机，不需要工人输送 物料 ，焊枪与焊缝都保持垂直，相对于焊缝的焊接速度都恒为同一速度，进而能够提高在直线段与在波内斜边段的焊缝成形的一致性，提高生产质量。能够提高焊接的质量，扩大焊机的市场前景。能让焊接技术走在工业技术的最前端，推动工业技术的发展 。 2 究现状及发展趋势 内焊接机的发展概况 目前，国外许多工业发达国家已经把数控焊接设备的生产标准化、产业化，价格相对也有所下降。在近几年，微电子技术的快速发展带动了以 位代表的计算机软硬件的发展，焊接机设备也以建立以 为基础的制造系统为目标，向开放的集成自动化方向发展。为顺应这一趋势，焊接数控系统也由专用的封闭数控系统向基于 的开放数控系统发展。有些进口的焊接设备只需要操作者输入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工艺条件他就可自动生成焊接工艺，并且还可以随着被焊材料、构件的换代， 实现在线远程升级。他们的设备基本都提供了现场总线接口，是国外自动化焊接系统的集成水平显著提高。在欧美、日本等技术发达国家，自动化、机器人焊接设备的应用非常普遍，特别是在批量化、大规模和有害作业环境中使用率更高，已形成了成熟的技术、设备和与之配套并不断升级的焊接工艺。 外焊接机的发展概况 焊接产品中有许多曲线的焊接，在我国一般采用手工焊接。手工操作具有一定的优势，但也，存在着人员管理难、工人培训周期长、生产环境恶劣、劳动强度大、焊接质量难以稳定的保持、容易产生夹杂、气孔等缺陷、焊接成本高、生产效率 低一系列的问题等。为了克服上述种种弊端，焊接科技工作者研究出了多种自动化焊接设备，如仿形焊接机，焊接机器人，数控焊接机等。 近些年来我国焊接技术的整体发展水平比较好，尤其是逆变式焊机技术现已成熟，正在全国推广应用。波控、智能及自动、半自动焊接技术快速发展。自动、半自动气体保护焊机、埋弧焊机、电阻焊机等产品也迈开了一大步。 2000 年我国弧焊机器人已达到 980 台。可是尽管如此，我国的焊接设备还是不能满足国内工业的生产需求。 接机在我国的应用及发展趋势 我国从 20世纪 80年代开始进行大型机床等机械产品焊 接结构的研究， 20 多年来已取得长足的进步。焊接结构已经在现代化的数控机床等大型机床上应用以焊代铸以焊代锻的结构设计和制造技术迅速发展。 在汽车制造工业方面，随着我国汽车产量的不断增加 20 世纪 90 年代开始从国外陆续引进先进的焊接设备。并在车转动轴、刹车蹄片、轮圈以及其他部件的制造过程中普遍采用各种先进的焊接工艺，提高了焊接效率和产品质量。焊接在船舶、汽车、锅炉、压力容器制造行业中也成为主要的生产工艺手段之一 。目 前， 3 已有多种焊接工艺方法获得各国船级社的认可而被应用于生产。自十一五期间开始进行高效焊接技术的 探索以来，至今已取得令人欣喜的成绩。 近年来，我国在大型贮罐焊接、球形贮罐焊接、铝镁合金料仓焊接等领域中，已成功地开发应用了自动焊或半自动焊工艺，如球罐全位置自动焊工艺和装备已在国内开发成功，它将为进一步推动焊接自动化发挥重要作用。 在当前，数控焊接机的机构设计绝大多数还是依据具体的情况来设计专用焊接数控焊接机，称之为固定结构的传统数控焊接机，其运动特性使特定数控焊接机仅能适应一定的范围 ， 花费成本较大，不利于数控焊接机的发展。 很数移动焊接数控焊接机还有焊缝跟踪的功能 ,其不足之处就是在焊前必须通过人为的方式 ,帮助数控焊接机找到合适的位置并且放好，通过人工将数控焊接机本体、十字滑块等调整到合适的状态 ,这里所设计的移动数控焊接机是有轨移动焊接数控焊接机，只是现有的移动焊接数控焊接机技术在焊接中的应用， 还不能满足要求，而当前的移动焊接数控焊接机技术有相当的发展。也就是说数控焊接机的自主性还跟不上工业发展的脚步。 未来的发展趋势可分为以下三个方面： 2 1 选择视觉传感器来进行传感跟踪：因为与图象处理方面相关的技术得到发展； 2 采用多传感信息融合技术以面对更为复杂的焊接任务 ； 3 控制技术由经典控制到向智能控制技术的发展：这也将是移动焊接数控焊接机的控制所采用。 课题研究的内容及方法 要的研究内容 在查阅了国内外大量的有关焊接数控焊接机设计理论及相关知识的资料和文献基础上，综合考虑焊接数控焊接机结构特、具体作业任务特以及焊接数控焊接机的推广应用，分析确定使用焊接数控焊接机配合生产工序，实现自动化焊接的目的。 为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下 : 1 根据现场作业的环境要求和数控焊机本身的结构特，确定数控焊机整体设计方案。 2 确定数控焊机的性 能参数，对初步模型进行静力学分析，根据实际情况选择 4 电机。 3 从所要功能的实现出发，完成数控焊机各零部件的结构设计； 4 完成主要零部件强度与刚度校核。 计要求 1 根据所要实现的功能，提出 数控焊机的整体设计方案 ； 2 完成 数控焊机结构的详细设计 ； 3 通过相关设计计算，完成电机选型； 4 完成 数控焊机结构的造型； 绘 制数控焊机结构总装配图、主要零件图 。 5 第 2 章 总体方案 机构设计 计 概念 整体的支撑架采用在工程中我们常用的整体支撑架结构有龙门 结构和悬臂梁。所谓的悬臂梁就是 梁的一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座，另一端为自由端（可以产生平行于轴向和垂直于轴向的力）。通俗地说 就是 一根横梁连接两个支腿与地面紧固组成的像一个门框一样的结构。因为他是双支撑结构区别于单支撑和悬臂结构，所以结构特别简单。 计原理 数控焊机的设计应满足一下几个条件 首先就是必须 保证工件定位可靠 的可靠性， 为了使工件、 焊枪 与 焊接 保持准确的相对位置，必须根据要求的 焊接 ， 去选择合适的定位机构 。 再者就是要 有足够的强度和刚度除了受到工件、工具的重量，还要受到本身的重量，还受 到焊接 枪 在运动过程中产生的惯性力和振动的影响，没有足够的强度和刚度 可能会 发生折断或 者 弯曲变形， 所以 对于受力较大的进行强度、刚度计算 是非常必要的 。 最后要 尽可能 做到 具有一定的通用性 如果可以 ，应考虑到产品零件变换 的问题 。为适应不同形状和尺寸的 零件 ， 为满足这些要求， 可将制成组合式结构，迅速更换不同的部件及附件来扩大机构的使用范围。 带传动 滚珠丝杠 托板 转 采用 带轮 传动 案讨论 悬臂梁 在工程力学受力分析中，比较典型的简化模型。在实际工程分析中，大部分实际工程受力部件都可以简化为悬臂梁。 龙门结构制作方便，承受负载大，结构稳定，工程上广泛应用。 考虑到上述问题 该课题的整体结构采用结构。 6 第 3 章 丝杠 结构及传动设计 常见丝杠支承方式 表 3支承方式 简图 特 点 一端固定一端自由 结构简单，丝杆的压杆的稳定性和临界转速都较低 设计时尽量使丝杆受拉伸。这种安装方式的 承载能力小，轴向刚度底，仅仅适用于短丝杆。 一端固定一端游动 需保证螺母与两端支承同轴，故结构较复杂 ，工艺较困难，丝杆的轴向刚度与两端相同，压杆稳定性和临界转速比同长度的较高，丝杆有膨胀余地，这种安装方式 一般用在丝杆较长，转速较高的场合，在受力较大时还得增加角接触球轴承的数量，转速不高时多用更经济的推力球轴承 代替角接触球轴承。 两端固定 只有轴承无间隙，丝杆的轴向刚度为一端固定的四倍。一般情况下，丝杆不会受压，不存在压杆稳定问题，固有频率比一端固定要高。可以预拉伸，预拉伸后可减少丝杆自重的下垂和热膨胀的问题，结构和工艺都比较困难，这种装置适用于对刚度和位移精度要求较高的场合。 7 滚珠丝杠设计计算 珠丝杠副的结构类型 （ 1） 由 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5得 ,选择外循环插管式 （ 2） 预紧目的在于消除滚珠螺旋传动的间隙 ,避免间隙引起的空程 ,从而提高传动精度 . 由 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5得 ,采用双螺母 垫片预紧方式。 2）滚珠丝杠副直径和基本导程系列 由 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5得 , 珠丝杠副的 载荷计算 工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杆上的轴向压力，他的数值用进给牵引力的实验公式计算。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为 K 为颠覆力矩影响系数，一般取 课题中取 丝杆所受的力为 x 2 1 5 52 2-)2 2(-)2 2( 3a x ）（）（）（0F 其等效载荷按下式计算（式中取 21 ， 12 2n n ） m 1494)( 312211223m i a x 316 060 )nT( 8 查表：取 表：取 ） 表：取 1） 表：取 1） 查表：取 1） 丝杆的工作寿命为 15000h 由上式计算得 7300N 采用丝杠直径 20程为 5算得出 则 23) 称直径 2选择 内循环预紧滚珠丝杆副，丝杆的型号为 3。 9 滚珠丝杠螺母副的几何参数的计算如下表 名称 计算公式 结果 公称直 径0d 20距 t 触角 045 钢球直径 纹滚道法向半径 R 心距 e ( 2 ) s i d 纹升角 0d 0433 螺杆外径 d 0 ( 0 . 2 0 . 2 5 ) bd d d 杆内径1d e R 杆接触直径2c o d d 母螺纹外径 D 0 22D d e R 母内径（外循环）1 0 . 2 0 . 2 5 5 ) bD d d 传动效率计算 丝杠螺母副的传动效率为：)( tg =10 ，为摩擦角； 为丝杠螺旋升角。 00 4 3 3() ( 4 3 3 1 0 ) 0 . 9 6t 定性验算 丝杠两端采用止推轴承时不需要稳定性验算。 10 度验算 滚珠丝杠受工作负载引起的导程变化量为：1 (故用 60622 2 21 . 6 5 1261 2 5 1 . 8 2 0 . 51 2 0 . 6 1 0 2 . 1 41 2 5 2 . 6 2 10 . 52 0 . 6 1 0 ( / )3 . 1 4 ( ) 2 . 1 46 . 1 2 1 0c C C M 丝杠受扭矩引起的导程变化 量很小，可忽略不计。导程变形总误差 为 0641 0 0 1 0 01 0 . 56 . 1 2 1 0 1 2 . 2 4 1 0 1 2 . 2 4 lL u m =15 m/m。 珠丝杠精度等级确定 （ 1） 由 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5得 0 轨总长 210+120+20=350以丝杠总长 35030 2） 根据有效行 程内的平均行程允许偏差 00350103= 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5 精度等级为 ）滚珠丝杠副支承形式选择 滚珠丝杠主要承受轴向载荷 ,应选用运转精度高 ,轴向刚度高、摩擦力距小的滚动轴承 其次才是径向约束。 由 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5得 ,采用一端固定一端游动 (承形式 . 5）滚珠丝杠副的选择 高速或较高转速情况 按额定动负荷 (60(106)1/3 11 式中 N) 杠轴向当量负荷 (N) ，取进给抗力和摩擦力之和的一半 . 120+20)/2=r/ 50r/h). 查考 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械 电子工程专业课程设计指导 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5 5000 h. 查 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5 查 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导 楼应侯、潘晓彬、郑堤、崔玉国、胡利永等编 .机械电子工程专业课程设计指导书 表 5 .0 查 2表 5 查 2表 5 .0 查 2表 5 计算得 3h 表 3 312 表 3）滚珠丝杠副校核 （ 1） 对于一端轴向固定受压缩的滚珠 丝杠 ,应进行压杠稳定性校核计算 . 不发生失稳的最大压缩负荷称为临界压缩负荷 ,用 示 010(中 取 400 mm 2 查 43 17.6 mm 全系数，取 1/3 3593N 2） 910(中 取 同时验算丝杠另一个临界值 0833=7500 fL 160)=200/(60833 以 ,与 应的 电机最大静转矩校核 ,显然满足要求 . 综上所述 ,可选该型号步进电机 ,具有一定的裕量 . 17 第 4 章 带传动计算 动带的概述 动带介绍 传动带传动（见图 3，传动比准确，对轴作用力小，结构紧凑，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用温度 80， v50m/s， P300kw,i10,对于要求同步的传动也可 用于低速传动。 图 传动带转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。传动带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大，一般可达 1:10。 传动带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优。 动带的特 (1)、传动准确，工作时无滑动，具有恒定的传动比； (2)、传动平稳，具有缓冲、减振能力，噪声低； (3)、传动效率高，可达 能效果明显； (4)、维护保养方 便，不需润滑，维护费用低； (5)、速比范围大，一般可达 10，线速度可达 50m/s，具有较大的功率传递范围，可达几瓦到几百千瓦； (6)、可用于长距离传动，中心距可达 10 18 动带分类 传动带齿有梯形齿和弧齿两类，弧齿又有三种系列：圆弧齿 (、平顶圆弧齿 (和凹顶抛物线齿（ 。 梯形齿传动带有两种尺寸制：节距制和模数制。我国采用节距制，并根据B/11362B/ 弧齿传动带弧齿传动带除了齿形为曲线形外，其结构与梯形齿传动带基本相同，带的节距相当，其齿高、齿根厚和齿根圆角半径等均比梯形齿大。 弧齿传动带耐磨性能好，工作时噪声小，不需润滑，可用于有粉尘的恶劣环境。已在食品、汽车、纺织、制药、印刷、造纸等行业得到广泛应用。 梯形齿传动带梯形齿传动带分单面有齿和双面有齿两种，简称为单面带和双面带。双面带又按齿的排列方式分为对称齿型（代号 交错齿型 (代号 动带传动计算 动带计算选 型 设计功率是根据需要传递的名义功率、载荷性质、原动机类型 和每天连续工作的时间长短等因素共同确定的，表达式如下： d A P 式中 需要传递的名义功率 工作情况系数，按表 2工作情况系数 取 表 K 19 d 确定带的型号和节距 可根据传动带传动的设计功率 小转速 传动带选型图中来确定所需采用的带的型号和节距。 其中 1表 3 320 选择小齿数 根据传动带的最小许用齿数确定。查表 3 查得小最小齿数 14。 实际齿数应该大于这个数据 参照“同步带选型图”选择带型为 选择 20径 数为 20，节距 P。 = 验证带速 v 由公式 v= 0000计算得， 2 7 0 060 0 060 s 0m/s， 确定带长和中心矩 根据机械设计基础得 )(2)(1021 所以有： 现在选取轴间间距为取 0a 1250、传动带带长及其齿数确定 0L = 22 0a (21 ) = 2/) =1、啮合齿数计算 21 有在本次设计中传动比为 1，所以啮合齿数为齿数的一半，即 17。 12、基本额定功率 0P 的计算 1000 )(20a 查基准传动带的许用工作压力和单位长度的质量表 4m=m。 所以传动带的基准额定功率为 0P = 1 0 0 0 0( 2 = 313、计算作用在轴上力 传动带的主要参数（结构部分） 1、传动带的节线长度 传动带工作时，其承载绳中心线长度应保持不变，因此称此中心线为传动带的节线，并以节线周长作为带的公称长皮，称为节线长度。在传动带传动中，带节线长度是一个重要 参数。当传动的中心距已定时，带的节线长度过大过小，都会影响带齿与轮齿的正常啮合，因 此在传动带标准中，对梯形齿传动带的各种哨线长度已规定公差值，要求所生产的传动带节线长度应在规定的极限偏差范围之内（见表 3 22 表 32、带的节距 图 3动带相邻两齿对应沿节线量度所得约长度称为传动带的节距。带节距大小决定着传动带和齿各部分尺寸的大小，节距越大，带的各部分尺寸越大，承载能力也随之越高。因此带节距是传动带最主要参数在节距制传动带系列中以不同节距来区分传动带的型号。在制造时，带节距通过铸造模具来加以控制。梯形齿标准传动带的齿形尺寸见表 3 3、带的齿根 宽度 一个带齿两侧齿廓线与齿根底部廓线交之间的距离称为带的齿根宽度，以 的齿根宽度大，则使带齿抗剪切、抗弯曲能力增强，相应就能传动较大的裁荷。 图 表 3 23 4、带的齿根圆角 带齿齿根回角半径 减少齿的应力集中，带的承载能力得到提高。但是齿根回角半径也不宜过大，过大则使带 齿与轮齿啮合时的有效接触面积城小，所以设计时应选适当的数值。 5、带齿齿顶圆角半径 带齿齿项圆角半径的大小将影响到带齿 与轮齿啮合时会否产生于沙。由于在传动带传动中，带齿与齿的啮合是用于非共扼齿廓的一
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