毕业论文-经济型数控车床攻丝过载保护装置设计.doc

编号： 本科毕业设计（论文）经济型数控车床攻丝过载保护装置设计下属学院 机械与建筑学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 12机械1班 学 号 124174214 姓 名 胡鼎 指导教师 任睿 完成日期 2016年 4 月 26 日宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文经济型数控车床攻丝过载保护装置均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日摘要【摘要】该论文主要介绍了经济性数控车床攻丝过载保护装置，这种攻丝装置主要在较小的数控车床上设计的，根据数控车床进给装置主轴功率要求，分析并且具体讨论机电关联和工件转动，由此测量稳定的扭矩，选定合适的丝锥。利用离合器装置来进行过载保护，防止丝锥的折断1。介绍离合器的选用与计算。根据每一次的丝锥转矩大小确定攻丝机的极限转矩，从而确定出攻丝时需要保护的范围。从主传动系统入手，确定最好机床主轴功率与转矩特性的匹配方案，计算和校核相关运动参数和动力参数。该论文主要写了关于攻丝过载保护装置的设计方案以及方法，从而获得最为方便的方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统的设计中，本文通过对主传动系统的分析与研究，绘制工作零件图与攻丝过载保护装置的装配图。【关键词】攻丝；过载保护；离合器；传动比Abstract【ABSTRACT】The paper mainly introduces the design of automatic tapping machine overload protection device, the tapping machine is mainly in smaller bench type drilling machine design, according to the requirements of the CNC machine tools in the main drive system and the spindle power, analysis and discuss specific electrical and mechanical association classification speed of main drive system design principle. Tapping machine torque limit is determined according to every tap torque to determine the tapping machine to protect. Starting from the main drive system, determine the best spindle power and torque characteristics matching scheme, calculating and checking the related movement parameters and dynamic parameters. The paper mainly to write a about tapping machine spindle drive system design And method, have been calculated according to the kinematic parameters of gearbox of center distance minimum as the goal, to determine the transmission system to the corresponding transmission scheme, so as to obtain the most convenient scheme and the design of the high efficiency. In the design of the main drive system of machine tool, in order to simplify the structure, making axial size is more reasonable, trial by the design method of gear modulus, making the calculation becomes reasonable and easy to find more accurate answers. In this paper, by analysis and research of the main drive system of trigeminy slip gear characteristics, drawing parts drawing and tapping machine assembly drawing.【KEYWORDS】Tapping machine; overload protection; main drive gear; transmission ratio目录1 绪论51.1 数控车床在国民的地位及其发展51.2 国内数控车床发展及趋势51.3 数控车床攻丝过载保护装置61.4 本课题设计内容及要求62 数控机床与离合器的选择72.1 数控车床的选择72.2 离合器的选择83 离合器设计113.1 数控车床主传动轴以及切削力计算113.2 离合器的计算与选择123.2.1 弹簧压力计算123.2.2 弹簧设计133.3 离合器的选择144 离合器内花键套设计154.1 花键套设计154.1.1花键套的技术要求154.1.2毛胚的选择154.1.3确定切削用量及一些工序164.2 转速的计算194.3 常用材料及热处理195 设计结构以及说明225.1 结构设计的内容、技术要求以及方案225.2 装配图及零件图226 校核236.1 刚度校核236.2 轴承寿命校核247 结论25参考文献26致谢27III1 绪论1.1 数控车床在国民的地位及其发展在当今社会中，人们为了提高生产效率和提高产品的质量，运用各种机器与设备来制造各种金属零件。既提高了产品的质量，又解放了劳动力。由于是机械制造的零件，其精准度与形状都不是人工操作所能比拟的。特别是制造那种形状复杂、精准度要求高、粗糙度要求高的小型零件。用人工劳动力来制造，需要及其长的时间以及精力。而如果用机床来制造，则能快速的将几十道加工工序完成。所以，用数控车床来制造设备是现在很重要的一道工序。在当今的机械制造厂生产中，数控机床加工的工作量站到了总的工作量的一半以上。其机械化程度越高也是标志着一个国家的发达程度。国家的高度发展能从它的机械化程度中体现出来。可以这样说，没有车床的发展，就没有现在高端城市的发展。机床的发展随着社会的进步而逐渐的改善。最开始的机床是由木制的，由人工或者家畜驱动的，主要用于木料和陶瓷的加工。而对于现在真正意义上的车床则是在18世纪中期在欧美一些工业发展程度高的国家先开始发展起来的。当时开始从手工厂到机械工厂过度。越来越需要各种机器。这样就变相的推动了机床的迅速发展。为了使蒸汽机的发明公仔机床上，1771年左右制造出了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，这也是第一次用机械代替了人手的的运动。这次的改革不仅解放了双手，并且使机床的加工精度有了一个质的飞跃，从而形成了现代机床的雏形2。在19世纪末，车床、钻床等加工机床已经基本形成了。纵观世界上车床的发展历史，随着机械工业化的不断扩大和科学技术的发展而发展的，并且还在不断的提高着生产效率，加工的精度扩大了产品的品种等等。现代的数控车床还是继续的沿着这一方向发展，并且往更加发达的方向发展。1.2 国内数控车床发展及趋势我国的车床发展是在新中国成立后开始发展起来的。解放前，中国由于长期的封闭统治时期和帝国主义侵略导致了我国的发展十分的落后，没有一个好的机械制造业，也没有好的机床的制造商3。直到解放之后，全国上下开始有了少些城市的一些小规格的机械生产厂家，生产些少量的简单皮带等。直到解放后，人民政府开始重视了机床的发展，开始认识到机床的发展力度，生产力的发展与国家的发展密切的相关。在解放时期，一些原本小的机械厂家逐渐的改建成了专业厂，几年之后，又新增一系列的机械类生产厂家。经过了50多年的建设，我国的机床从无到有，现在已经能生产许多种机械的产业。在一些大型的机床加工体系中，能生产5000多种机床种类，这些不仅在国内生产，且没年还有一定量的机床出口给国外。我国机床发展十分的迅速，获得的成就也是十分巨大，但是和一些世界顶尖的水平相比较，差距还是比较大的，为了提高我国的工业、农业、机械行业的市场竞争力，改进机床提高产品质量是必不可少的。加强产品工艺的研究，大力开发机床的品种，才能使我国的机床工业与世界上的顶尖国家相看齐12。加入了WTO以后，我国也迎来了更加大的机遇，引进了国外的先进水平无疑能使我国的机床发展业迅速提高，但是所面临的挑战也未曾消失过。国内的生产厂家都面临着挑战，只有想出相对应的策略正确的应对才能在这个弱肉强食的竞争中存活下来。1.3 数控车床攻丝过载保护装置用数控车床进行攻丝一般都是转换成人工攻丝来进行的，用人工方式进行攻丝在切入1到2圈时就要进行检查，看丝锥的位置是否正确，如不正确要倒退回来重新进行。切入3到4圈之后丝锥还是在正常的位置那么以后就只需要转动绞手而不用继续对着丝锥施加压力。不然螺纹牙将会损坏13。当时用自动刚性攻丝时，处理的不好容易将丝锥折断，折断丝锥就等于一件产品遭到了破坏。为此，此课程设计一种在数控车床进行攻丝时保护丝锥，增加产品的生产效率。为了防止丝锥攻螺纹的时候扭矩过大而产生断裂的情况，从而设计一种离合器装置，使扭矩过大时主轴和传动轴之间断开，让丝锥随着工件一起转动，就做到了保护丝锥的效果。这样的话就要将丝锥的夹具进行设计。在丝锥的夹具中结合离合器装置从而做到这种效果4。1.4 本课题设计内容及要求（1）.完成数控车床的选择（2）.完成离合器的选择（3）.做到能保护丝锥，减少攻丝过程中的失误2 数控机床与离合器的选择数控车床的种类繁多种类不一，每一种都有每一种的特点和效果，按照不同的用途和方便性，可以从不同的数控车床中进行选择。离合器也是相同，有可以用在汽车上的，也能有用在小机械上的不同的离合器其功能都有不同，一般用在汽车上的较多，但是在不同的环境下也有其不同的用法。2.1 数控车床的选择按照功能的多少分可以分为全功能型数控车床以及经济型数控车床5：（1）全功能型数控车床：功能较全面，机床的精度想多高，分辨率很高。此数控车床进给速度一般在15m/min以上，相比其他车床的速度快。它多数进给采用半闭环直流或者交流伺服系统。拥有CTR显示器，有着其他车床没有的功能，比如对图片文字的识别系统，可以和人进行简单的对话，可以进行自我诊断14。（2）经济型数控车床：更加偏向于普通的数控机床，采用的是步进电动机驱动的开环伺服系统，控制系统采用单板机来实现。也只有写简单的CRT字符的显示6。（3）车削中心：在全功能数控车床之上，用全功能数控车床作为主体，实现多种复杂繁琐的工序的机床。自带配置刀库、换刀装置等、可以完成回转类零件的多种工序，功能十分全面，价格也十分高（4）FMC车床：此车床实际是有一个数控车床、机器人等结构做成，它能做到完整的自动化，如同人一样进行工件的搬运、装卸、加工15。考虑到课题的需要性，只用到攻丝的功能，考虑经济性和实际性以及可行性。我们选择经济性数控车床作为本次课题的主体。攻丝时的加工范围也并不是很大所以选用CJK6130数控车床C代表车床，J表示经济性，6表示卧式车床，1表示卧式车床系，30表示加工零件的最大直径是300毫米。图1-1为CJK6130数控车床CJK6130数控车床主要技术参数床身上最大回转直径/mm450X轴快速移动/mm/min6000托板上最大回转直径/mm200X轴最小设定单位/mm0.001床身导轨宽度/mm360X轴重复定位精度/mm0.01最大工件长度/mm400Z轴快速移动/mm/min6000最大车削直径/mm450Z轴最小设定单位/mm0.001X轴最大行程/mm700Z轴重复定位精度/mm0.01Z轴最大行程/mm500刀架类型及工位数四位电动刀架/排刀架主轴内孔锥度43尾座套筒直径/mm55主轴通孔直径/mm48尾座导轨行程/mm350主轴极数无极变数尾座顶尖锥孔莫氏4号主轴转速/rpm100-3000尾座套筒位移尺寸/mm150卡盘类型及尺寸手动/液压/6寸/8寸外形尺寸（长X宽X高）1800X1150X1650主轴额定功率/kw4.0机床重量/kg80加紧方式弹簧夹头卡盘表1-12.2 离合器的选择采用离合器的装置能做到对丝锥的保护作用，其工作原理是在扭矩超过丝锥所能承受的扭矩时，离合器断开使主轴与传动轴分离，导致丝锥随着工件一起传动，从而保护了丝锥，进给系统停止，保护了工件。离合器的种类：常见的离合器有摩擦片式离合器、电磁离合器、磁粉离合器等。对于数控车床的攻丝，可用到又简便的为摩擦片式离合器比较实用方便。对此，我对摩擦片式离合器进行了分析，总体想出了两种使用摩擦离合器式的方案7。方案1： 图2-1 1：锥柄 2：弹簧 3：花键套 4：内摩擦片 5：外摩擦片图2-1方案利用的内外摩擦片，使在额定的扭矩下不会产生相对的摩擦，但当切削过程中扭矩超过了摩擦力的扭矩，会导致内外摩擦片互相打滑，从而使丝锥的花键套随着工件一起转动，这样就避免了丝锥的折断8。方案2： 图2-2 1：锥柄 2：螺套 3：柱套 4：顶柱 5：弹簧 6：钢珠 7：外套图2-2方案所采用的方法是用钢珠来控制保险夹头。该工件在切削时，力通过外套传至钢珠，然后经过弹簧和顶住最后到柱套，最终传到了锥柄中，进行正常攻丝时，钢珠与弹簧产生的摩擦力不会大于扭矩，所以正常进行攻丝。但是当扭矩过大时，切削力产生的扭矩超过了钢珠和端面之间的摩擦力。钢制和端面就会互相打滑，也使丝锥和外套随着工件一起转动。这样就避免了丝锥折断。 上述两种方案都是可行的从操作的可行性以及方便性来说，第一种方案更加的合理，更加简便。操作十分省力，成本低廉，日常也方便维护。降低成本的情况下又提高了生产效率。所以选择第一种方案。3 离合器设计首先确定数控车床主传动轴的转速以及纵向进给系统切削力的计算 3.1 数控车床主传动轴以及切削力计算纵向进给系统的设计计算，已知条件：工作台重量：W=80kgf=800N时间常量： T=25ms行 程： s=640mm步 驱 角： 2=0.75o/step快速进给速度：Vmax=2m/ms脉冲当量： 8p=0.01mm/8tep（1）切削力的计算运用公式 No=Nd 其中 NO 为传动件的额定功率Nd主电机的额定功率，见使用说明书得：Nd=4.5 kw 从电机到所计算的传动轴的传动效率（不含轴承的效率）从电机到传动轴经过皮带轮和齿轮两种传动件传动，所以=n1n2 由机床设计手册得n1 =0.96 n2=0.99所以：=0.960.99=0.9504 取 =0.95即N=40.95=3.8（kw）又因为主传动系统效率一般为0.60.7 之间，所以取0.65所以NC（进给效率）=3.80.65=2.47（kw）得Pm= 9.8 式中Vs 切削速度，设当其为中等转速，工件直径为中等时，如D=40mm时，取Vs=100m/min主切削力FZ = =151.164（Rgf）=1511.64N得主切削力FZ=CFzapxfxfyfzkfz对于一般切削情况，切削力中的指数xfx1FZ=0.75 Kfz0CFZ=188kg/2=1880MpaF2的计算结果如下：ap()222333f()0.20.30.40.20.30.4Fz(N)10515241891168122872837 表3-1为便于计算,所以取Fz=1511.7N,以切削深度ap=2走刀量f=0.3为以下计算以此为依据。在一般外圆车削时，Fx（0.10.6）FZFy(0.150.7)Fz取Fx=0.5 Fz Fy=0.6Fz得到Fx=0.51511.7=755.9(N) Fy=0.6 Fz=0.61511.7=907.0(N)3.2 离合器的计算与选择用离合器的方式进行过载保护，采用离合器的装置能做到对丝锥的保护作用，其工作原理是在扭矩超过丝锥所能承受的扭矩时，离合器断开使主轴与传动轴分离，导致丝锥随着工件一起传动，从而保护了丝锥，进给系统停止，保护了工件。3.2.1 弹簧压力计算已知公式中Tc离合器的计算转矩单位为NmmTc=(1.35-1.4)T D牙工作面的计算直径计算压力时，取过载扭矩Tc1=62Nm完全脱开时 Tc1=100 Nm一般为45，为4-5 取=5 ：键与花键连接的摩擦系数取=0.15d：周直径或滑动半离合器孔径 D=100mm,d=25mm过载时的弹簧压力=（262103）/100tan(45-5)-100/250.15 =296N完全脱开时弹簧压力=（2100103）/100(tan(45-5)-100/250.15) =478N则每根弹簧压力：初压力F1=296/6=49N 终压力F2=478/6=80N取弹簧的初压力F0=（0.85-0.9）F（取F0=0.9F）=0.949=44N3.2.2 弹簧设计按结构尺寸，选确定弹簧中径D=12mm 钢丝直径d=1.6mm，安装高度H1=36mm 安装载荷P1=44N，从安装高度压缩8mm后，压缩载荷P2=80N材料：碳素钢弹簧钢丝（C级）许用切应力 查机械设计手册第二卷表7.1-5得b=1810Mpa ，=0.35b=633.5 Mpa求直径d初定旋转比：C=D/d=12/1.6=7.5 查得K=1.2则=1.6(1.27.544)/633.5 =1.24 取d=1.6与实际相近弹簧刚度P要求： =(80-44)/8=4.5N/mm弹簧有效圈数n注：G切边模量 G=79103Pa n=（791031.64）/（81234.5）=8总圈数n1=n+ n2=10(圈4)弹簧刚度=(791031.64)/(81238)=4.7N/mm 基本相符弹簧安装变形量：F1=P1/ P=44/4.7=9（mm）自由高度：H0=H1+F1=36+9=45（mm）变形量F1F2 H1=36mm，F1=9mm，F2=F1+8=17mm 负荷P1P2：安装负荷P1= PF1=4.79=42.3（N）完全脱开时P2=4.79=79.9（N）接近题意压并高度Hb: Hb=n1d=101.6=16(mm)节距=(45-1.51.6)/8=5.4压并变形量Fb=H0-Hb=45-16=29(mm)3.3 离合器的选择 选择摩擦片式保险攻丝夹头，半离合器上工作面应有较高的硬度，常用的材料一般为低碳合金钢，这种钢一般耐磨性好、硬度高，其压紧的装置中有很多个小的压紧的弹簧组成，一边能传递较大的转矩，用轴和键连接起来。4 离合器内花键套设计4.1 花键套设计 图4-1花键套零件图（小批量生产）4.1.1花键套的技术要求（1）花键套的主要基准是440.0065mm外圆轴线。 （2）内花键孔340+0.025mm表面粗糙度Ra3.2m。 （3）齿宽90+0.09 对内花键孔的对称度公差为0.015mm。（4）440.0065mm外圆表面粗糙度为Ra3.2m。 表4-1零件技术要求加工表面名称尺寸精度粗糙度/um外圆380+0.1IT103.2外圆440.0065IT73.2内花键孔340+0.025IT73.2齿宽90+0.09数量6个IT113.24.1.2毛胚的选择 机械零件的毛坯主要可分为铸件、锻件、冲压件、焊接件、型材等多种。 锻件常用作受力情况复杂。重载、力学性能要求较高零件的毛坯。毛坯选择时应考虑零件材料零件的力学性能要求、零件的形状及尺寸、零件毛坯的生产条件、毛坯制造的经济性、采用新工艺、新技术、新材料的可能性几方面的因素。 根据以上零件毛坯的选择原则毛坯种类选用锻件。 因零件的材料为45钢，且为小批量生产。花键套的尺寸为4480且有较多不需要切削加工表面，所以毛坯的制造选用自由锻造。 毛胚的锻造需要注意以下几点： （1）锻件不应有裂缝，锻件表面应清除毛刺、披缝结瘤和粘砂等。 （2）调质处理：硬度235HBS，以消除内应力，改善切削加工性能。 （3）未注倒角的为145。4.1.3确定切削用量及一些工序 粗车mm外圆及端面 确定背吃刀量ap。端面总加工余量为0.6mm，一次走刀加工完成，ap=0.6mm。 确定切削速度Vc。查3表5-110得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0, 刀具寿命选T=60min。 =0.771.180.80.811.0=89m/min 确定机床主轴转速n。 n=1000Vc/dw =100089/50r/min =557r/min 得相近较小的机床转速为n=500r/min.所以实际的切削速度Vc=89m/min. 计算基本时间T基本。切削加工长度L=50mm，端面车刀选用主偏角kr=90,背吃刀量ap=0.6mm,查3表5-111得切出及切人量y+=2mm。T基本 =0.22min 确定辅助时间T辅助。得装夹工件时间为0.8min，启动机床为0.02min，启动调节切削液为0.05min，取量具并测量尺寸为0.5min,共计T辅助=1.37min. 粗车mm外圆及端面 确定背吃刀量ap。端面总加工余量为5mm,两次走刀加工。ap=2.5mm 确定进给量f。查得f=0.40.5mm/r，根据C6132卧式车床的横向进给量取f=0.46mm/r。 确定切削速度Vc。得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0, 刀具寿命选T=60min。故 =0.771.180.80.811.0=71.85mm/r确定机床主轴转速n.n=1000Vc/dw=457r/min得相近较小的机床转速n=350所以实际的切削速度Vc=45.8m/min 计算基本时间T基本,切削加工长度35,端面车刀选用主偏角kv=90,背吃刀具ap=2.5,查表得切入量及切出量y+=2mm，T基本2=0.46min 精车mm外圆及端面 确定背吃刀量ap。端面总加工余量为0.15mm，一次走刀加工完成，ap=0.15mm。 确定进给量f。查得f=0.40.5mm/r，根据C6132卧式车床的横向进给量查取f=0.46mm/r. 确定切削速度Vc。查得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0, 刀具寿命选T=60min。=0.771.180.80.811.0=109.6 m/min 确定机床主轴转速n。n=1000Vc/dw=1000109.6/50r/min=697r/min查得相近较小的机床转速为n=500r/min.所以实际的切削速度Vc=65.4 m/min。 计算基本时间T基本。切削加工长度L=35mm，端面车刀选用主偏角kr=90,背吃刀量ap=0.15mm,查得切出及切人量y+=2mm。T基本 = =0.16min 确定辅助时间T辅助。查得装夹工件时间为0.8min，启动机床为0.02min，启动调节切削液为0.05min，取量具并测量尺寸为0.5min,共计T辅助=1.37min. 镗12mm孔 确定背吃刀量ap。端面总加工余量为0.75 mm，一次走刀加工完成，ap=0.74mm。 确定进给量f。查得f=0.30.4mm/r，根据T68卧式万能铣镗床的横向进给量查取f=0.37 mm/r。 确定切削速度Vc。查得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系数kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0, 刀具寿命选T=60min。= 0.771.180.80.811.0=93.1 m/min 确定机床主轴转速n。n=1000Vc/dw=100093.1 /50r/min=593r/min 查得相近较小的机床转速为n=500r/min.所以实际的切削速度Vc=65.4 m/min计算基本时间T基本。切削加工长度L=35mm，选用硬质合金镗刀刀头,背吃刀量ap=0.15m 查得切出及切人量y+=2mm。T基本 =2 确定辅助时间T辅助。查得装夹工件时间为0.8min，启动机床为0.02min，启动调节切削液为0.05min，取量具并测量尺寸为0.5min,共计T辅助=1.37min。4.2 转速的计算（1）主轴的计算转速nj，由公式n=n得，主轴的计算转速nj=70.9r/min，取80 r/min。 (2). 传动轴的计算转速 轴2=224 r/min，轴1=315r/min。（2）确定各传动轴的计算转速。轴共有4级转速：160r/min、224 r/min、315 r/min、450 r/min。若经传动副Z/ Z传动主轴，则只有450r/min传递全功率；若经传动副Z4/ Z4传动主轴，全部传递全功率，其中160r/min是传递全功率的最低转速， 故其计算转速nj=160 r/min； 轴有1级转速，且都传递全功率，所以其计算转速nj=630 r/min。（3） 确定齿轮副的计算转速。齿轮Z装在主轴上共4级转速，其中只有80r/min传递全功率，故Zj=80 r/min。 齿轮Z装在轴上，共4级转速，但经齿轮副Z/Z传动主轴，则只有160r/min传递全功率，故Zj=160r/min。依次可以得出其余齿轮的计算转速。4.3 常用材料及热处理 齿轮的材料选择，常用的为钢、铸铁，有时用非金属制作。1、钢 钢的强度高、韧性好、便于制造和热处理。齿轮的毛坯大都采用的优质碳素钢和合金钢锻造而成。通过热处理改善其化学性质。热处理之后根据硬度的不同，可以分为软齿面和硬齿面两种9。 软齿面齿轮的齿面硬度小于或等于350HBS，它对于精度的要求不高。比如减速器。由于软齿面的硬度不高，可以在正火热处理后在进行精加工。 硬齿面齿轮的齿面硬度大于350HBS，通常用于经常受到冲击或者结构紧凑的重要机械传动中。这种齿轮的耐磨性很高，可以承受很大的冲击力10。 硬齿面齿轮可以承受比软齿面齿轮多2到3倍的承载力。在同样的承载能力下，硬齿面齿轮的传动要比软齿面的结构尺寸小得多。这样可以看出，在一般的情况下，我们所使用的齿轮为硬齿面齿轮较好。2、铸钢 铸钢有良好的强韧性和可靠性。将钢铸造成型，既能保持钢的各种优异性能，又能直接制造最终形状的零件。铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度，塑性和韧性的零件，如制造机车车辆、船舶、重型机械的齿轮、轴等11。3、铸铁 铸铁是碳质量分数大于2.11%的铁碳合金，内含较多的硅、锰、硫、磷等元素。其铸铁价格便宜，又多种优良的使用性能和工艺性能，并且生产设备和工艺简单，所以应用范围相当广，可以用来制造各种机器零件。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4-2：表4-2 常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160217HBS580290低速轻载调质217255HBS650360低速中载表面淬火4855HRC750450高速中载或低速重载50正火180220HBS620320冲击很小合金钢40Cr调质表面淬火240260HBS4855HRC700900550650中速中载高速中载无剧烈冲击42SiMn调质表面淬火217269HBS4555HRC750470高速中载无剧烈冲击20Cr渗碳淬火5662HRC650400高速中载承受冲击20CrMnTi渗碳淬火5662HRC1100850铸钢ZG310570正活表面淬火160210HBS4050HRC570320中速、中载、大直径ZG340640正火调质170230HBS240270HBS650700350380球墨铸铁QT600-2QT500-5正火220280HBS147241HBS600500低中速轻载有小的冲击灰铸铁HT250HT300人工时效170240HBS187235HBS200300低速轻载冲击很小 - 25 -5 设计结构以及说明5.1 结构设计的内容、技术要求以及方案 设计离合器结构包括摩擦片、扭矩的计算、进给系统所给的力等的计算。用一张装配图和若干张零件图表示。 精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，摩擦片的温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。 离合器的计算及选用是重点，由于结构复杂，设计中要不断的修改以便能成功完成设计。在正式画图前应该先画草图。目的是：1 使离合器能成功实现保护功能2 验证在工作中有无失误、碰撞等情况发生，以便及时改正。3 确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置，以确定各轴的受力点和受力方向。5.2 装配图及零件图 装配图就是数控车床攻丝的图，只要知道工件的旋转速度以及进给装置的切削力就能计算出所能承受的扭矩，才能设计出离合器。 零件图为攻丝过载保护装置的半剖图，分为几种方案来设计。需要表现出其工作原理。摩擦片、弹簧的主要位置。在经过合理的删选，选出合理的经济的适用方案。 总布置时需要考虑刀具以及夹具的具体位置。为防止扭矩过大问题，因时刻关注攻丝状况。6 校核6.1 刚度校核（1）装置轴挠度校核单一载荷下，轴中心处的挠度采用文献【5】中的公式计算：: L-两支承的跨距；D-轴的平均直径；X=/L；-齿轮工作位置处距较近支承点的距离；N-轴传递的全功率； 校核合成挠度 -输入扭距齿轮挠度； -输出扭距齿轮挠度 ； -被演算轴与前后轴连心线夹角；=144 啮合角=20，齿面摩擦角=5.72。代入数据计算得：=0.026；=0.084；=0.160； =0.205；=0.088；=0.025。 合成挠度 =0.238 查文献【6】，保护装置轴的许用挠度=5/10000*L即=0.268。 因合成挠度小于许用挠度，故轴的挠度满足要求。6.2 轴承寿命校核、装置中轴承的校核此装置选用的是深沟球轴承6206，其基本额定负荷为19.5KN, 由于该工件的转速是定值，所以丝锥越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该对该装置未端的轴承进行校核。滑套的直径 工件传递的转矩 丝锥受力 在水平面： 因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力，濮良贵主编机械设计( 第八版