Y315滚齿机总体设计 毕业设计.doc

本科毕业设计（论文）说明书 摘要摘要 滚齿机是齿轮滚刀加工齿轮的专用机床，在齿轮加工中应用最广泛，机床主要由 床身、大立柱、工作台、小立柱、传动箱、刀架等几部分组成。其床身为箱体结构， 内部分隔开两个箱、一个液压箱、一个冷却箱，其右上部的导轨为 v平导轨，工作 台壳体置于其上，可以沿导轨做直线运动。大立柱坚固在床身的左上方，刀架滑板装 在大立柱的双 v 导轨上，其上装有挡块，滚切工作时可根据工件的需求，将撞块调到 适当位置，当进刀到位撞下挡块时，可使机床自动停车。 本论文结合 y315 滚齿机的基本要求和特点，重点对滚齿机的总体设计和后立柱设 计计算进行了介绍。主要工作有一下几个方面： 1.绪论部分主要是介绍了 y315 滚齿机的组成、工作原理和传统滚齿机的生存空间 2.方案设计主要是采用功能分析法分析 y315 滚齿机的各功能并求解，确定最佳方 案并进行分析 3.技术设计主要是计算绘图所需要的主要尺寸，并且对主要零件：后立柱链轮和连 轮轴进行计算，校核 4.总体设计和人机工程设计主要是着重介绍合理利用人机工程进行 y215 滚齿机的 总体设计 关键词关键词：滚齿机；总体设计；人机工程 本科毕业设计（论文）说明书 i abstract gear hobbing is a gear hob special processing machine tools, gear processing in the most widely, primarily by machine bed, the column, table, small column, transmission boxes, tool carrier, such as a few parts. as the bed box structure, separating the two parts of me, a hydraulic box, a cooling box, the upper right of the guide rail for the v-level, working platforms under its shell, it can be along the rail do linear motion. large column of solid in the upper left corner bed, slide tool carrier mounted on a large column of dual-v rail, which is equipped with a block, the work roll can be cut in accordance with the needs of the workpiece will be transferred into the appropriate location block, when feed into the next block in place, the machine can automatically. in this paper, combined with the basic requirements for hobbing y315 and characteristics, focusing on the overall design of the hobbing machine and post-column design and calculation are introduced. about the main work areas: 1. introduction is to introduce some of the major components of the y315 hobbing machine, working principle and the living space of the traditional gear-hobbing machine 2. program design is the introduction of the functional analysis of the main analysis of the function of y315 hobbing and solving to determine the best solution and analysis 3. technical design is needed to calculate the main drawing size, and the main parts: sprocket and even after the column to calculate axle, checking 4. the overall design and ergonomic design mainly focuses on the rational use of man- machine engineering design for the y215 hobbing machine key words: hobbing machine；design；man-machine engineering 本科毕业设计（论文）说明书 ii 目目 录录 摘要摘要i abstract ii 目录目录.iii 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1y315 滚齿机的主要组成 1 1.2 传统滚齿机的主要工作原理 .1 1.3 传统滚齿机的生存空间 .2 第二章第二章 方案设计方案设计.4 2.1 明确总功能 .4 2.2 功能原理方案的选择 .4 2.3 功能图分解 .5 2.4 最佳方案的分析及确定 .14 2.5 计算滚刀的速度和功率并选择电动机 .18 第三章第三章 y315 滚齿机技术设计滚齿机技术设计.24 3.1 后立柱链轮和链的计算 .24 3.2 轴计算.32 3.2.1 小链轮轴的计算32 3.2.2 大链轮轴的计算36 第四章第四章 总体设计总体设计.40 4.1 综述 .40 4.2 总体造型设计 .40 4.3 各大部件的尺寸设计 .41 4.3.1 机架设计.41 4.3.2 导轨的设计.42 第五章第五章 人机工程设计人机工程设计.44 5.1 机器造型设计 .44 5.2 工作环境设计 .45 5.3 机器的色彩设计 .46 本科毕业设计（论文）说明书 iii 参考文献参考文献.49 致谢致谢.50 附件附件 151 附件附件 255 本科毕业设计（论文）说明书 0 第一章第一章 绪论绪论 1.1y315 滚齿机的主要组成滚齿机的主要组成 滚齿机是齿轮滚刀加工齿轮的专用机床，在齿轮加工中应用最广泛，机床主要 由床身、大立柱、工作台、小立柱、传动箱、刀架等几部分组成。 y315 只是传统滚齿机中的一个型号。其床身为箱体结构，内部分隔开两个箱、 一个液压箱、一个冷却箱，其右上部的导轨为 v平导轨，工作台壳体置于其上， 可以沿导轨做直线运动。大立柱坚固在床身的左上方，刀架滑板装在大立柱的双 v 导轨上，其上装有挡块，滚切工作时可根据工件的需求，将撞块调到适当位置，当 进刀到位撞下挡块时，可使机床自动停车。小立柱固定在工作台底座上，其上有双 v 导轨。支承工件心轴的支架可在导轨上由液压驱动上下移动。传动箱、进给箱分 别紧固在大立柱的后面和侧面，内装有主运动、进给、分齿、差动机构以及调整各 个传动链的挂轮架。该机床具有主运动、分齿运动、垂直进给运动、径向进给运动 及加工斜齿轮的差动运动。 1.2 传统滚齿机的主要工作原理传统滚齿机的主要工作原理 y315 滚齿机是利用展成原理加工渐开线齿轮，适用于成批单件小批量生产中滚 切圆柱直齿齿轮，斜齿齿轮及蜗轮。本机床还可用花键滚刀加工 6 齿以及 6 齿以上 的短花键轴。本机床特别适用于批量加工齿轮，当工件首件调整好并加工完后，液 压工作台，可以将工件快速撤离刀具，当第二个工件安放在工作台上后，液压工作 台又可以将工件不再找正的快速推进到原来已经找好的工位上去开机加工，故可以 用于大批量生产加工各种齿轮。而且本机的特点是结构简单，布局紧凑，操作和维 修方便，造价低廉。 在工程中，齿轮加工的方法很多，如铸造、精锻、热轧、粉末冶金、切削加工等， 但最基本的是切削加工方法，按其切齿原理可分为成型法和范成法两类。 成型法是指用与被切齿轮齿间形状相符的成型刀具，直接切出齿形的加工方法， 如铣齿,成型法磨齿等。由于成型法加工齿轮需要专用的成型刀具，制造费用高，并不 适合多类型齿轮加工，所以大多数加工使用范成法加工，范成法又称展成法或包络法， 是利用其共轭齿廓互为包络的原理进行齿轮加工。其刀具有齿轮插刀、齿条插刀和滚 刀。 本科毕业设计（论文）说明书 1 315 滚齿机的工作原理是利用范成法来加工齿轮的，其主要工作工程有： 1.切削运动（主运动）即滚刀的旋转运动，其切削速度由变速齿轮的传动比决定。 2分齿运动即工件的旋转运动，其运动的速度必须和滚刀的旋转速度保持齿轮与 齿条的啮合关系。其运动关系由分齿挂轮的传动比来实现。对于单线滚刀，当滚刀每 转一转时，齿坯需转过一个齿的分度角度，即 1/z 转（z 为被加工齿轮的齿数）。 3垂直进给运动 即滚刀沿工件轴线自上而下的垂直移动，这是保证切出整个齿 宽所必须的运动，由进给挂轮的传动比再通过与滚刀架相连接的丝杆螺母来实现。 在滚齿时，必须保持滚刀刀齿的运动方向与被切齿轮的齿向一致，然而由于滚刀 刀齿排列在一条螺旋线上，刀齿的方向与滚刀轴线并不垂直。所以，必须把刀架扳转 一个角度使之与齿轮的齿向协调。滚切直齿轮时，扳转的角度就是滚刀的螺旋升角。 滚切斜齿轮时，还要根据斜齿轮的螺旋方向，以及螺旋角的大小来决定扳转角度的大 小及扳转方向。 1.3 传统滚齿机的生存空间传统滚齿机的生存空间 传统的机械传动式滚齿机，其特征为哥主轴采用机械式的传动形式，包括差动、 分齿、工件轴、滚刀轴和进给等。由于传动链固有的理论误差和安装间隙，造成速 度很慢，精度很低。工作时，滚刀装在滚刀主轴上，由主电动机通过齿轮副和涡轮 副驱动作螺旋运动；刀架可沿立柱导轨垂直移动，还可以绕水平轴线调整一个角度。 工件安装在工件轴上，由分度涡轮副带动的附加运动。工作台可沿床身导轨移动， 以适应不同工件直径和径向进给。 随着科学技术的发展，美国于 1952 年发明了数控机床。此后的几十年中，数控 技术一直不断发展，bing 且不断完善。数控滚齿机通过取消传统滚齿机中的传动机 构，实现了电机与滚刀主轴以及电机与工作台的直联，大大缩短了传动链，减少了 传动元件的制造误差以及间隙和装配误差对齿轮加工的影响。所以在注重效率和效 益的前提下，数控技术应用越来越广泛。 但是，尽管滚齿机向数控方向发展是大势所趋，传统滚齿机传统滚齿机凭借着 自身廉价成本的优势还是仍占据着一定的市场份额。首先，我国人口众多，劳动力 廉价，传统滚齿机易于操作，维护简单，而且价格便宜，厂家使用会获得更多的利 润，因此，仍有不少厂家使用此类滚齿机。其次，数控滚齿机造价高昂，对操作的 技术工人的素质要求高，需经过专门的培训，这将使使用成本大大的提高。对于一 本科毕业设计（论文）说明书 2 些资金比较紧张的中小型企业来说是很难使用如此高端的产品的。第三，根据数控 机床的特点可知：数控机床适合于单件小批量和形状比较复杂的产品，若用数控机 床进行大批量生产，不但使产品生产成本增加，也会使数控机床的加工精度降低。 同时，对于一般精度要求的产品，普通机床就能满足其精度要求，若用高精度机床 或者数控机床加工不但会使成本增加，而且还会使机床的精度降低。所以传统滚齿 机完全退出江湖在当前社会劳动力发展水平下还是不现实的。也就是说，传统滚齿 机的生存空间还会维持较长一段时间。 本科毕业设计（论文）说明书 3 第二章第二章 方案设计方案设计 2.1 明确总功能明确总功能 滚齿机是齿轮滚刀加工齿轮的专用机床，在齿轮加工中应用最广泛。机床主要由 床身、大立柱、工作台、小立柱、传动箱、刀架等几部分组成。y3150e 型滚齿机主要 用于滚切直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。此外，使用涡轮滚刀时，还可以用手动径向 进给法滚切涡轮。也可用于加工花键轴。 图 2-1 y315 功能分析黑箱图 通过对输入、输出的转换，我们可以获得所需要的零件，所以得到机床的总功能 是在一定的驱动力驱动下，通过控制和辅助操作，将齿轮毛胚加工成齿轮。机床的主 要系统应该由动力系统，切削系统，控制系统，润滑系统和冷却系统来完成将齿轮毛 坯加工成齿轮的功能。 2.2 功能原理方案的选择功能原理方案的选择 （1）成形法 成型法就是直接使用齿轮成型铣刀将齿谷铣出，用与被加工的齿轮齿槽形状相同 的成型刀具切削齿轮。齿轮的表面是渐开线柱面。形成母线的方法是成型法，不需要 表面成行运动。形成导线的方法是相切法，需要两个成形运动。一个是盘形铣刀的的 旋转，一个是齿坯的轴向移动。两个都是简单运动。铣完一个齿槽后，退回原处。齿 坯做分度运动转过 360z（z 是被加工齿轮的齿数） 。 加工模数较大的齿轮时，常用指状齿轮铣刀。所需运动与用盘铣刀相同。齿轮的 齿廓形状决定于基圆直径，从公式 d=mzcos 可以看出，即使齿轮的模数相同，对于 不同的齿数，齿形还是不一样的。实际上，不可能每种齿数都用一把刀，而是采用 8 本科毕业设计（论文）说明书 4 把一套或 15 把一套的齿轮铣刀。每把铣刀可以切几个齿数的齿轮，而刀具齿形是按刀 号能切的最小齿数制造的，若用来切其它齿数的齿轮，就会产生误差。 这种刀具的优点是在铣床上就能获得齿轮,在设备受限制的情况下考虑.缺点不少, 为了减少刀具的数量而将齿数分段,在一段齿数内用一把刀,从而齿型会带来系统误差.这 种方法的加工精度不高，生产效率也低。但可以用通用机床加工，多用于对精度要求 不高的修配行业。 （2）展成法 展成法是利用刀具和齿轮形成展成运动,来加工齿轮.主要有滚齿和插齿,滚齿是模拟 蜗杆齿轮啮合来加工的。展成法加工齿轮运用齿轮啮合原理。切齿过程中，模拟某种 齿轮副的切齿过程，如交错轴齿轮副、齿轮-齿轮副、齿轮-齿条幅等。把其中的一个作 为刀具来加工另外一个。被加工齿的齿廓表面是在刀具和工件包络过程中，由刀具切 削刃的位置连续变化形成的。 范成法加工齿轮的优点是只要模数和压力角相同，一把刀具可以加工任意齿数的 齿轮。生产效率和加工精度都比较高。因此在齿轮加工中，范成法应用最为广泛。 2.3 功能图分解功能图分解 （1） 功能分解 本科毕业设计（论文）说明书 5 总功能 范成切齿 进给差动主传动动力分齿 总功能分解 动力 电机内燃机其它 交流电动机直流电动机风能水能太阳能 动力系统功能系统分析 分齿 定传动比变传动比 机械传动电轴机械 传动 数控分齿液压控制分齿挂轮 分齿系统功能分析 本科毕业设计（论文）说明书 6 进给 定传动比进给变传动比进给 机械进给数控进给液压进给挂轮进给 进给系统功能分析 差动 差动合成差动传动 差动系统功能分析 主传动 定传动比传 动 变传动比传 动 定轴轮系复合轮系周转轮系有级变速无级变速 主传动系统功能分析 （2） 、功能元求解 本科毕业设计（论文）说明书 7 方案 1方案 2方案 3方案 4方案 5备注 主传 动 定轴轮系周转轮系复合轮系带传动塔 轮 钢球锥轮无级变 速 分齿定轴轮系周转轮系分齿挂轮液压控制分齿挂轮 进给定轴轮系周转轮系周转轮系液压进给挂轮进给 差动圆柱齿轮差 动 圆锥齿轮 差动 涡轮蜗杆 差动 圆柱齿轮 差动 圆锥齿轮差动 动力交流电动机直流电动 机 交流电动 机 内燃机交流电动机 图 4 （3）功能元求解方案分析 1）主传动： 方 案 简 图方 案 说 明 方 案 1 定轴轮系：由两个 或者两个以上的齿 轮组成的系统。传 动时各齿轮的几何 轴线位置不变，图 示为三级齿轮减速 器采用的定轴轮系 方 案 2 周转轮系：该机构 有一固定的太阳轮， 自由度为 1，其传 动比计算方法与差 动轮系相同。 本科毕业设计（论文）说明书 8 方 案 3 复合轮系：由定轴 轮系和周转轮系或 者几个周转轮系组 成，如图示，该轮 系用于较大的传动 比，适当的选配各 齿轮的齿数，可以 获得结构紧凑的大 传动比机构。复合 轮系多用于变速器。 方 案 4 带传动塔轮：主轴 i 上的塔轮与从动 轴 ii 上的塔轮其装 置方向恰相反，各 级带轮直径的选取， 都以统一带长为基 准。通过改变不同 带轮接触，即可使 从动轴获得不同的 转速。该变速机构 结构简单，可用于 两轴间距较大的场 合。 本科毕业设计（论文）说明书 9 方 案 5 塔齿轮有级变速： 在轴 i 上装有宝塔 齿轮（由少到多的 7 个齿轮） ，通过齿 轮 2，3，3驱动 从动轮 4，操作手 柄 m 使齿轮 2 依次 与宝塔轮上的每个 齿轮啮合，从动轮 4 可以得到 7 种转 速 为了加工精度，要使用磨床加工 viii-ivv。在轴直径最小处 viii-ivv 和与下一轴 段处 vii-viii 制出长 3mm 的越程槽。参考大链轮的直径和最小轴段的直径，vii-viii 轴段选取直径 30mm，长取 70mm。大链轮的轴向定位靠轴套，径向定位选用键。查参 考资料8选取长 18 mm，高 7mm，宽 8mm 的键。参考键可选键槽的长、高、宽分别 为 18mm、4.5mm、8mm。轴段 vi-vii 直径取 29mm，并且取长度 100mm。v-vi 轴段 主要安装另一个大链轮，参考大链轮的直径和 vi-vii 轴段的直径，选择直径 30mm， 长度取 60mm。大链轮的径向定位也采取键定位。查参考资料8选取键长、高、宽分 别为 20mm、7mm、8mm，同样参考键参数选择键槽的长、高、宽为 20mm、4.5mm、8mm。轴段 iv-v 轴段取长 70mm 直径选择 29mm。轴段 ii-iii 主要是 安装滑动轴承，直径选择 35mm 长取 45mm。轴段 iii-iv 主要是对滑动轴承轴向定位， 用卡子定位，有一 3 0.5 的越程槽。直径取 35mm 长取 9mm。轴段 i-ii 主要作为轴套 另一边的轴向定位，只是起到一个轴肩的作用，直径取 40mm，长度取 6mm。轴两端 都取倒角。 o 451 c.按弯扭合成力校核轴的强度 进行校核通常只需要校核轴上承受最大弯扭力的截面即可，故在此只要校核危险 界面 c。 查参考资料5得轴计算应力公式： 本科毕业设计（论文）说明书 10 （3-26） w tm ca 22 1 )( 小 由于该轴扭转应力为对称循环应变力，查参考资料5选。 1 将式中各值代入得： mpampa w tm ca 2 . 58 302 )5 . 430(5 . 48 32 3014 . 3 )955001 (02.224999 )( 23 22 2 2 2 大 选择轴材料为 45 钢，调质处理，查参考资料5查得。因此 mpa60 1 ，故安全。 1 ca 本科毕业设计（论文）说明书 11 第四章第四章 总体设计总体设计 4.1 综述综述 设计，无论是机床设计还是其他方面的设计，都是一种创造性劳动。总体设计的 原则是实用、经济、美观。机床的设计是设计者根据市场的需求和现有的制造条件及 工艺技术，运用科学的设计思想及步骤而进行的。随着科学技术的不断发展，设计的 方法和途径也日新月异。机床的设计由原来的单纯靠类比发展到现在的功能分析计算; 由原来的单纯静力分析发展到现在的静态、动态以及热变形、热应的分析;由原来的定 性分析发展到现在的定向和定量综合分析，在设计阶段就能预测其功能，提高设计的 一次成功率。随着技术的发展，设计工作也不仅仅是单一学科的活动，考虑的方面也 越来越多，每次设计都由原来的单一满足工程需要改为以人为本，人机结合的设计目 标。 在参考我们所有设计的图纸以及计算数据的前提下，我开始了总体设计。总体设 计主要就是将所有的部分有机的组合起来，并在不合适的地方从整体出发修改。对总 体设计采用人机工程学原理进行全面分析，反复论证，确保产品操作使用与维修方便、 安全与舒适，有利于创造良好的环境条件，满足人们的心理需要，并使经济效益、工 作效率均佳。通过人机工程设计从整体上使 “机”与人体相适应。因此总体设计的主 要问题是人与机器之间的分工以及人与机器之间如何有效地交流信息的问题。 4.2 总体造型设计总体造型设计 机器的造型设计，归属于工业产品的造型设计，成为工业造型设计。工业造型设 计是将与工业造型有关的功能、结构、材料、工艺、视觉传递、市场关系等方面，进 行综合的创造性设计，进而获得人机环境协调统一、符合时代要求的一种创造性 活动。机器造型设计是指与机器造型形态方面有关的设计，包括充分体现机器功能的 形态构成设计，实现形态的结构方法和工艺方面的设计以及达到方便宜人与环境协调 的人机关系设计。通过机器的造型设计把机器的功能、结构、工艺、材料、人机关系、 形态、色彩等因素与造型设计有关的工程技术问题，以及造型设计的艺术表现自然的 融合起来 造型设计的艺术表现法则包括：机器造型的比例与尺度、机器形态的均衡与稳定、 本科毕业设计（论文）说明书 12 机器形态的统一与变化。 造型的比率美是一种用几何语言和数比词汇去表现机器美的抽象艺术形成。正确 的比例尺度是完美造型的基础。造型的比例关系是依据功能效用的要求、可能的技术 条件以及材料、结构、时代特征等因素，再结合人们对造型的欣赏习惯和审美爱好而 形成的。造型的比例关系不是一成不变的，随其构成因素的变化、功能要求、生产工 艺的革新、科学技术的发展、审美观念的变化而变化。 机器形态的均衡是指造型物各部分之间前后左右的轻重关系，而获得平衡的视觉 感。机器形态的稳定是指造型物形体大小呈现的上下轻重关系，而获得视觉上的稳定 感。产品实际质量的中心符合稳定条件，达到稳定。造型要素表现既要统一，又要有 变化，使之达到活跃生动、富有情趣的美感要求。 4.3 各大部件的尺寸设计各大部件的尺寸设计 根据上面提到的总体设计思路与总体设计原则和方法，可以进行各大部件的尺寸 设计。首先为了能够满足功能要求，所以先由设计条件及加工范围等设计出立柱以及 工作台的大体尺寸。最终立柱的高为 1170mm，按照比例 2：1 可得基座高度为 600mm 左右。由加工能力设计要求可以确定工作台的基础尺寸，在根据工作太的基础尺寸得 到基座宽度约为 700mm，然后根据工作台的加工范围确定工作台导轨长度，再结合立 柱的宽度就可以确定整个基座的长度，其数值为 2250mm 左右。为使机器呈现稳重感， 采用上细下粗的视觉效果。所以立柱和后立柱都采用一定的锥度，锥度为 1/101/15。 在立柱、工作台、床身等大部件的尺寸范围都确定以后，后立柱的尺寸范围便也确定， 其尺寸范围为高 855mm，底座尺寸为 505mm320mm。 4.3.1 机架设计 机架是底座、机体、床身、壳体、箱体的统称。机架设计的一般要求包括： 1.在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本低 2 抗震性好，把受迫震动振幅限制在允许范围内，使得噪音最小 3 温度场分布合理，使热变形对精度的要求最小 4 机构设计合理，公益性好，便于铸造和机械加工 5 结构力求便于安装和调整，方便维修和更换零部件 6 有导轨的机架要求导轨面受力合理，耐磨性好 本科毕业设计（论文）说明书 13 7 造型好，使之既适用于经济又美观大方 机架常用材料根据具体设计的机器要求而定，机床床身等部件的结构比较复杂， 所以采用铸铁，由于铸铁的铸造性能好、廉价、吸震能力强，所以应用最广。目前， 铸铁是机架使用最多的一种材料，其流动性好，体收缩和线收缩小，容易获得形状复 杂的铸件，在铸件中加入少量合金元素就可以提高耐磨性。铸铁的内摩擦大、阻尼作 用大，股动态性能好。铸铁还具有切削性能好、价格便宜易于大量生产等优点。但铸 铁的壁厚超过临界值时，其力学性能就会明显下降，故不易设计成厚度很大的铸件。 铸件生产后，必须进行失效处理。失效处理的目的在于不降低铸铁力学性能的前提下， 使铸铁的内应力和机加工切削应力得到消除或稳定，以消除长期使用中的变形，保证 几何精度。 时效处理主要包括自然时效和人工时效。自然时效的工艺过程为：加工后，在室 外搁置相当长一段时间，一般要求在一年以上，以使内应力自然松弛或消除。其特点 是方法简单、效果好，但是生产周期长占地面积大，挤压资金多。人工时效主要有热 处理方法和机械振动法。热处理方法的主要工艺过程为：将铸件慢加热到共析点以下， 一般为 500600，保温一段时间，然后慢慢冷却，以消除内应力。其特点是在人工时 效后配以短时间的自然时效，一般为 36 个月，对精度稳定性可获得良好的效果。机 械振动法的工艺过程主要为：将激振器装卡在机架上，使其产生共振，经持续一段时 间，对于形状复杂的机架只要几十分钟，金属产生局部微观塑性变形，消除残余应力。 其特点是能耗少、时间短，效果显著。对于各种时效处理，应根据各工厂的实际情况 选用。 另外，机架的力学性能特征除受机架界面形状、肋的布置、机架壁板上的孔等因 素的影响。所以，最终确定床身、支架的壁厚为 17mm。 4.3.2 导轨的设计 首先，分析导轨工作需求特点。床身上的导轨承重比较大，倾覆力矩较小，移动 频率较低，精度要求较高。立柱上的导轨移动频率也很低，主要承受倾覆力矩，精度 要求较高。所以根据导轨特点，查参考资料15得：床身采用 v 形和一个平面的导轨 组合，如图 4-1。这个导轨的特点是导向性好，刚性较好，可以自动补偿磨损，制造方 便，应用广泛。立柱的导轨采用双燕尾导轨组合，如图 4-2.这个导轨组合的特点是： 闭式导轨中接触面个数最少的一种结构，用镶条即可调节各接触面的间隙，并且可以 本科毕业设计（论文）说明书 14 承受一定的倾覆力矩，并且可以承受一定的倾覆力矩，但是需要通过调节镶条才能补 偿磨损。 图 4-1 图 4-2 本科毕业设计（论文）说明书 15 第五章第五章 人机工程设计人机工程设计 5.1 机器造型设计机器造型设计 人机工程主要是研究与解决人机器环境的协调统一，形成有机联系，使 机器或设备适合人的生理和心里需求，以及其他因素，从而达到工作环境舒适安全， 操作准确、省力、简便，减轻操作疲劳，提高工作效率。造型设计中应用人体尺寸数 据，是为工业产品造型、工作位置和工作环境设计提供与人有关的尺寸及造型空间数 据。 总观机床的整体设计不难看出，机床与人的交流主要是通过人的感官和操纵。所 以机床的造型设计也就主要是通过对指示装置和操纵手柄的设计。指示装置主要是指 示灯。操纵装置主要是操纵按钮、操纵杆和操纵手柄。对于信息的接收与传递，应与 人的信息感觉通道、传递方式和人的操作反应的生理、心理方面的有关要求相适应。 显示与信号的选择设计与布置，应与人的感觉能力相适应。显示与信号种类的选择与 设计，应确保接收的信息明确无误，应特别考虑信号的强度、形式、大小、确切性、 对比度，使其突出于声觉或视觉背景。据此，将指示灯和仪表盘的背景设为银白色。 指示灯，按照手册确定其颜色。红色的一般意义是停止、直接危险、紧急开关等，所 以所以急停和停止指示灯及按钮应采用红色；绿色的一般表示无危险、自由运动等， 所以启动和正常工作按钮采用绿色；黄色一般意义是小心、警告有潜伏危险等，所以 其变化操作和危险提示按钮采用黄色。并且，无论是指示灯还是仪表盘，都应该在视 角范围内。头部舒适的仰度为前俯 2030 度，视角的范围为 535 度，视距为 500700mm。查手册可知按 99 个百分位数（表示某一身体尺寸范围内，有百分之几的 人，大于或者小于给定值） ，年龄在 1860 岁男性，眼高为 1714mm。而机床操作者的 视距为 500700mm，可以得到视角下边界与水平方向成 45 度角，所以仪表按钮操作 盘的下边界为 10141214，又因为视角范围为 535 度，所以可以求得操作盘上边界为 18481902，在本设计中我们设计仪表按钮操作盘的下边界高度为 1150mm，操作盘高 度为 150mm，总高度为 1300mm，符合设计原则。 另一个就是手柄的设计。工作空间的设计应按人体尺寸确定的各项技术原则与工 作空间，以人体活动的要求空间为依据。工作面的高度应适合人体尺寸和工作类型， 本科毕业设计（论文）说明书 16 手、臂、腿应有足够的活动空间，各种操纵器应分布在人体功能可能实施的范围内。 使用的体力必须保持在生理上可承受的范围内，所以手柄及调节部件的造型、布置及 选择，应是工作者只使用一般的体力。身体运动符合自然的运动规律，要求精度很高 的操作运动，应付出较小的体力，按必须有一定的阻力，才能感知操作精度。按 99 个 百分数，年龄在 1860 岁的男性，手功能高 831mm，手柄高度都在 831mm 以上，高 度上满足了设计要求。其次是手柄本身的设计。对于端部旋转操作采用可装卸曲柄， 全金属制造。对于换档操作杆，采用橡胶杆头和金属竿身的结构，长度以人机设计原 则，参考功能要求设定，所以手柄 1 的操作长度为 300mm，到床身的距离为 75mm， 手部有足够的操作空间，并且操纵力度也是适合人体作用力的范围要求。 5.2 工作环境设计工作环境设计 工作环境设计的基本要求是保证化学、物理、生物等条件对人们的健康无不良影 响，并能使工作者保持其效率，促进其效率的发挥。为此，既要考虑客观的可测量条 件，又要考虑主观方面可确定的条件，主要方面包括：工作室空间尺寸要足够大，取 决于工作室人数、操作性质及空间、设备占有面积、通道等；空气条件应满足基本要 求，取决于工作室内人数、体力劳动的轻重、工作室的大小、室内空气的污染、消耗 空气的设备；工作气候适宜，在一般条件下，穿着合适的服装时，可以适应气候条件， 主要包括气温、空气湿度、辐射等；应根据具体工作活动布置照明，使视觉舒适，包 括照明的均匀性、无眩光、对比度、光色、人的年龄等；应以心理学的观点来考虑工 作室和工作器具的色彩搭配，体现在色调倾向、色彩的色相、明度、纯度和配置的调 和与对比关系、色面质地；应避免有害于健康或导致危险的噪声影响，体现在降低和 控制生源噪音、个人防噪措施；应避免达到生理临界范围的振动和冲撞传递到人体上， 体现于降低和控制振动源、个人防振措施；必须防止有危险的物质和有害射线的作用。 工作环境的照明采用暖白光或中性白光，采用荧光灯或白炽灯照明。查参考资料 6得，室内照明器符合限制眩光要求的最低悬挂高度为：白炽灯 100w 及以下，最低 悬挂高度为 2.5m；荧光灯 40w 及以下，最低徐昂高度为 2.0m。 工作环境的安全措施：首先禁止非工作人员私自进入工作区，并且安置警示牌。 机床上在滚刀箱及立柱与支架的滑动导轨处应设置警示标志，并且设置在显眼的位置。 本科毕业设计（论文）说明书 17 在机床工作时工作台两侧应安置挡板。错作人员应据工作台一个合适的安全距离，这 个距离相当于可及范围或身体尺寸，另加相应的附加距离。 5.3 机器的色彩设计机器的色彩设计 不同的色彩还具有不同的感情作用，色彩本身并没有冷热、情感等特征，但是不 同色彩与自然界给人的色彩印象及色彩敏感程度等信息的不同而使人们产生不同的感 情反应。机床的整体颜色要统一，所以整个机床主题色彩采用单色。因为机床的工作 环境比较枯燥，噪声污染严重，空气质量低下，所以要选择一种健康、安静、愉悦的 颜色来作为机床的主题颜色，这里选择的是绿色。 为了能使操作人员能够高方便及时的掌握 y315 滚齿机的工作状态，在操作面设有 电源指示灯、电动机过载指示灯、自动润滑故障指示灯。 查参考文献6得：颜色与人眼辨色能力有一定关系。当人们辨别多种不同颜色时， 其易辨颜色顺序是红、绿、黄、白，即红色最先别看到。所以在紧急刹车按钮上选择 红色。并且在电机和电源箱上有红色标志提醒危险。对于电动机过载指示灯也选择红 色以示重要，自动润滑指示灯选择黄色来表示，电源指示灯选择绿色来表示，这样就 能有效地避免一些危险，并能快速的解决问题。对于其他按钮和指示灯选择银白色即 可。对于车身以草绿色为主，冷却液管道和电缆用黑色表示。如下图所示： 查参考资料6可得：眼睛眼水平方向运动比眼垂直方向运动快且不易疲劳，一般 先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体，因此仪表盘设计成横向长方形，并 且指示灯也是横向排开。并且视线的变化习惯于从左到右，所以将电源指示灯放在最 本科毕业设计（论文）说明书 18 左边，因为电源指示灯是最长需要注意的，而电动机过载指示灯放在电源指示灯的右 边，是因为此灯不是经常需要关注，但是一旦出问题很危险，股放在常用的电源指示 灯右边，而将自动润滑故障指示灯放在电动机过载指示灯的右边。 查参考资料6可得：成年人站立作业时，手臂水平前举高度一般为 95122cm， 因此将需要经常使用的轴向进给量变速器手柄设在距离底座 90cm 的高度，操作人员只 要稍微将手臂下垂即可方便操作。手柄位置如图所示： 将控制后立柱活动支架的手轮设置在距离底座 130cm 的位置，主要考虑到此手轮 并非频繁使用，日用次数一般在 10-20 次之间。其位置如图所示： 本科毕业设计（论文）说明书 19 本科毕业设计（论文）说明书 20 参考文献参考文献 1 李庆余，孟光耀. 机械制造装备设计m.2006 2 孙桓，陈作模，葛文杰主编.机械原理，第七版. 高等教育出版社 2008 3 濮良贵等主编. 机械设计. 北京：高等教育出版社，2008 4 华东纺织工学院等院校主编.机床设计图册.上海：上海科学技术出版社，1979 5 任殿阁等主编.机床设计指导.沈阳：辽宁科学技术出版社，1991 6 黄靖远等主编.机械设计学.北京：机械工业出版社，1999 7现代实用机床设计手册编委会编.现代实用机床设计手册（上、下册）.北京：机械 工业出版社，2006 8 机械设计手册编委会编机械设计手册.北京：机械工业出版社，2005 9 孟宪源主编.现代机构手册.北京：机械工业出版社，1994 10 卜炎主编.机械传动装置设计手册（上、下册）.北京：机械工业出版社，1999 11 丁玉兰编著.人机工程学（修订版）m.北京:北京理工大学出版社,1999. 12 杨月英，张琳主编.atuocad-绘制机械图m. 中国建材工业出版社 13 李洪主编， 机械加工工艺手册m，1990 14 机械设计手册编委会编机械设计手册m1979 15 戴曙编著， 金属切削机床m1996 16 美荷马 d （homer d）爱克哈德（eckhardt）著. kinematic design of machines and mechanisms. 机械与机构设计（英文版）北京：机械工业出版社， 2002.3 17 美希格力(joseph e. shigley) 米施克(charles r. mischke)著. mechanical engineering design. 英文版原书 第 6 版. 北京：机械工业出版社， 2002.5 本科毕业设计（论文）说明书 21 致谢致谢 时间过得很快，三个月的毕业设计马上就要结束了。此次毕业设计是对大学四年 所学知识的总结，对以后的工作和生活具有重要的作用。 首先要特别感谢指导老师杨志强老师，尽管杨老师年龄已经比较大，而且马 上就要退休了。但当我们把做好的一部分发给杨老师的时候，他总是仔细的审阅，连 标点符号都不会错过。正是杨老师这种严谨的作风才使我们都圆满完成了任务。每每 看到杨老师脸上不经意间露出的疲惫，我在心里总会告诫自己：一定要做好毕业设计， 这不仅仅是要对的起自己，更是不要辜负了杨老师对我们的期望。杨老师这学期共带 了20多名学生，工作量尤其大，还要家里的很多事要操心。真希望抓紧答辩完，让杨 老师休息。再次感谢杨老师！ 我要感谢帮助过我的同学们。是他们在我找不到工具书的时候，及时的和我一起 查找；是他们在我找不到问题症结的时候，和我一起分析，解决；是他们在我找不到 工具书的时候，及时的和我一起查找。我们相互鼓励，一起度过了大学里最后一段时 光，一起完成了我们的毕业设计，这些美好的回忆将永远留在我的心中。 我还要感谢学院。感谢她在我们做毕业设计的时候，给我们专门的教室，给我们 最大的便利用来专心的进行毕业设计。 在此，我再一次向在我大学里唯一的毕业设计里帮助过我的老师、同学们表示真 心的感谢！ 本科毕业设计（论文）说明书 22 附件附件 1 本科毕业设计（论文）说明书 23 在机制系统中的绿色制造业上的调查和实践 摘要：一个加工系统就是一个典型的制造系统，一个绿色制造加工系统的目的在 于描述系统中输入、输 nsiderations, since a single shaft may be subjected to static stresses, completely reversed, and repeated stresses, all acting at the same time. the word “shaft” covers numerous variations, such as axles and spindles. anaxle is a shaft, wither stationary or rotating, nor subjected to torsion load. a shirt rotating shaft is often called a spindle. when either the lateral or the torsional deflection of a shaft must be held to close limits, the shaft must be sized on the basis of deflection before analyzing the stresses. the reason for this is that, if the shaft is made stiff enough so that the deflection is not too large, it is probable that the resulting stresses will be safe. but by no means should the designer assume that they are safe; it is almost always necessary to calculate them so that he knows they are within acceptable limits. whenever possible, the power-transmission elements, such as gears or pullets, should be located close to the supporting bearings, this reduces the bending moment, and hence the deflection and bending stress. although the von mises-hencky-goodman method is difficult to use in design of shaft, it probably comes closest to predicting actual failure. thus it is a good way of checking a shaft that has already been designed or of discovering why a particular shaft has failed in service. furthermore, there are a considerable number of shaft-design problems in which the dimension are pretty well limited by other considerations, such as rigidity, and it is only necessary for the designer to discover something about the fillet sizes, heat-treatment, and surface finish and whether or not shot peening is necessary in order to achieve the required life and reliability. because of the similarity of their functions, clutches and brakes are treated together. in a simplified dynamic representation of a friction clutch, or brake, two inertias i1 and i2 traveling at the respective angular velocities w1 and w2, one of which may be zero in the case of brake, are to be brought to the same speed by engaging the clutch or brake. slippage occurs because the two elements are running at different speeds and energy is dissipated 本科毕业设计（论文）说明书 24 during actuation, resulting in a temperature rise. in analyzing the performance of these devices we shall be interested in the actuating force, the torque transmitted, the energy loss and the temperature rise. the torque transmitted is related to the actuating force, the coefficie