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丝锥前稍专用铲背车床设计(含源文件),丝锥,专用,车床,设计,源文件
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中原工学院毕业设计说明书 1 目 录 摘 要 . 错误 !未定义书签。 引 言 . 3 第 1 章 绪论 . 4 床设计的主要意义 . 4 轴设计的重要性 . 4 要设计内容 . 4 要技术参数 . 4 床总体布局 . 4 第 2 章 车床主传动系统方案设计 . 6 传动的组成及要求 . 6 主传动系统的传动方式 . 7 传动的变速方式 . 7 第 3 章 主传动系统的运动设计 . 9 定极限转速 . 9 定公比 . 9 出主轴转速级数 . 9 定结构网和结构式 . 9 制转速图 . 10 轮齿数的确定 . 11 动系统图的拟定 . 12 第 4 章 进给传动系统的运动设计 . 13 定传动副数目 . 13 定各齿轮齿 数 . 13 定主传动系统与进给传动系统传动系统图 . 14 第 5 章 主运动与进给运动主要部件结构设计 . 15 带传动 设计 . 15 定计算转速 . 17 传动组齿轮模数的确定 . 19 轴直径的估算 . 22 的结构设计 . 24 中原工学院毕业设计说明书 2 的强度校核计算 . 24 出传动系统展开图 . 28 第 6 章 凸轮设计 . 30 轮机构的运动规律 . 30 速直线运动曲线凸轮轮廓曲线方程 . 31 轮设计过程 . 32 结 论 . 36 致 谢 . 37 参考文献 . 38 中原工学院毕业设计说明书 1 摘 要 丝锥前稍 专用 铲背 车 床适用于 直径范围为 14 68数为 4或 6的直槽丝锥前稍的铲背 。 该车床的进给传动系统的起始端为主轴，终端为凸轮，凸轮转动时带动刀架往复运动，对工件进行加工。 本 课题 主要是从主 传动系统 与进给传动系统 的运动设计、主运动部件 与进给运动部件 的结构设计和 凸轮设计 这三方面进行设计 。 主传动系统 与进给传动系统 的运动设计有 :确定极限转速、确定公比、确定转速级数、确定结构网和结构式 、绘制转速图、确定齿轮齿数和拟定传动系统图。 主运动部件 与进给运动部件 的结构设计有： 带传动的设计、确定各种计算转速 、确定齿轮模数、估算 各轴 直径和设计各轴、齿轮及部分 主件。 凸轮 的设计 有：根据加工要求确定从动件的运动规律、确定凸轮基本尺寸、确定凸轮轮廓。 关键词： 铲背车床 传动系统 凸轮 中原工学院毕业设计说明书 2 ap of 68 mm . of of is is of of of of of of of of of to to of of 中原工学院毕业设计说明书 3 引 言 本课题主要 任务 是 按传统车床设计方法设计一车床传动系统，使 车床 能够对 直径范围为 14 68、槽数为 4 或 6 的 直槽丝锥进行铲磨 ，并 进行 传动系统 中各轴、齿轮及部分重要部件 的 结构 设计。 不仅需要根据丝锥前稍铲磨时的加工要求确定主轴与刀架之间的相对传动关系，还需要根据丝锥尺寸 设计凸轮轮廓。 在拟定方案的过程中，必须全面地、周密的考虑，使所定方案在技术上合理 ，能够实现加工要求 。其设计过程主要包括一下几个方面的内容： 方案设计 ： （ 1） 确定有关尺寸参数、运动参数。 （ 2） 据所求得的有关运动参数及给定的公比，写出结构式，校验转速范围，绘制转速图。 （ 3） 确定各变速组传动副的传动比值，定齿轮齿数、带轮直径。 （ 4） 绘制传动系统图。 结构设计 ： （ 1） 草图设计 估 算 各轴及齿轮尺寸，确定展开图的总体布局；设计 各 轴组件。并检验各传动件运动过程中是否干涉。 （ 2） 结构图设计 确定齿轮、轴承及轴的固定方式；确定润滑、密封及轴承的调整方式；确定主轴头部形状及尺寸，完成展开图及 部分零件 图的绘制。 中原工学院毕业设计说明书 4 第 1 章 绪论 床 设计的主要意义 金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制 造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。 在金属切削加工过程中，刀具和工件之间需要有一定的相对运动和相对位置 、合适的运动参数和动力参数，所有这些都是由金属切削机床来实现的。因此，机床是进行金属切削加工所必备的重要设备。 在现代机械制造工业中，金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的 40% 60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。 轴设计的重要性 （ 1） 为了满足各种 不规则形状工件 的加工 ，车床主轴 选择立式还是卧式将直接影响装夹工件和设计 夹具的时间。 （ 2） 根据加工的范围不同，设计不同的机构能达到意想不到的效果。如采用立式主轴能依靠 工件自重， 使其 与夹具基准面准确地、紧密的接触，获得高精度且稳定的加工。 （ 3） 好的主轴设计能使 制造费用降低 ，性能很好的提高，更具有市场竞争力 。 （ 4） 主轴作为机床的执行件，联系着伺服电动机和刀架，因此他的设计将直接影响加工后成品的精度。而精度是影响我国机床发展的首要问题。 综上所述，主轴及其部件的设计是机床发展是一个重要方面，需要在设计中重点对待。 要设计内容 本文主要对传动系统、运动部件和 凸轮轮廓 进行 设计。 要技术参数 根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下： 主轴转速级数 ： 正转 8级 主轴转速范围 ： 4 主电动机功率： 2电动机 转速 ： 710r/工工件直径范围： 14 68床总体布局 中原工学院毕业设计说明书 5 参考 与多种车床进行比较，确定车床总体布局图如下。 传动系统刀架尾座图 1床总体布局示意图 中原工学院毕业设计说明书 6 第 2 章 车床主传动系统方案设计 主运动传动系统简称主传动系统，它的功用是将电动机的运动传给机床主轴，使主轴带动工作 部件 实现主运动，并能满足普通车床主轴变速和换向的要求 ,它对机床的使用性能、结构和制造成本都有 明显的影响。 传动的组成及要求 传动的组成 （ 1） 定比传动机构： 即具有固定的传动比传动机构，用来实现降速 或升速，一 般常采用齿 轮、皮带及链传动等，有时也可以采用联轴节直接传动。 （ 2） 变速装置：机床中的变速装置有齿轮变速机构，机械无极变速以及液压无级变速装置等。 （ 3） 主轴组件：机床的主轴组件是执行件，它由主轴、主 轴支承和安装在主轴上的传动件等组成。 （ 4） 开停装置：用来控制机床主运动执行件的启动和停止。通常采用离合器或直接开停电动机。 （ 5） 制动装置：用来使机床主运动执行件尽快地停止运动，以减少辅助时间，通常可以采用机械的、液压的、电气的或电动机的制动方式。 （ 6） 操纵机构：机床的开停、变速、换向及制动等，一般都需要通过操纵机构来控制。在设计机床时，一般是联系起来考虑主传动与操纵机构的设计方案。 （ 7） 润滑与密封装置：为了保证主传动装置的正常工作和使用寿命，必须有良好的润滑装置与可靠的密封装置。 （ 8） 箱体：用来安 装上述 各 个组成部分。封闭式箱体不仅能保护传动机构，免受尘土、切屑等侵入，而且还可以减少这些机构所发生的噪声。 传动的设计要求 （ 1） 机床的主轴须有足够的变速范围和转速级数，以便满足实际使用的要求。 （ 2） 主电动机和传动机构须能 承受 和传递足够的功率和扭矩，并具有较高的传动效率。 （ 3） 执行件须有足够的精度、刚度、抗振性、和小于许可限度的热变形和温升。 （ 4） 噪声应在允许的范围内。 （ 5） 操纵要轻便灵活、迅速、安全可靠，并须便于调整和维修。 （ 6） 结构简单，润滑与密封良好，便于加工和装配，成本低。 中原工学院毕业设计说明书 7 主传动系统的传动方式 主传动的布局主要有集中传动式和分离传动式两种。主传动的全部变速机构和主轴组件装在同 一箱体内，称为集中传动布局；分别装在变速箱和主轴箱两个箱体内， 其间用带、链条等传动时，称为分离传动式布局。 中传动式 优点是结构紧凑，便于实现集中操纵，箱体少。缺点是：传动机构运转中的振动和发热会直接影响到主轴的工作精度。一般适用于主运动为旋转运动的普通精度的中、大型机床。 离 传动式 优点是变速箱所 产生的振动和热量不传给或少传给主轴，从而 减少了主轴的振动和热变 形；高速时不用齿轮传动，而由带直接传动 ，运动平稳，加工表面质量好；当采 用背轮机构时， 传动链短，传动效率较高，转动惯量小，便于启动和制动；低速时经背轮机构传动，扭矩大适应粗加工的要求。其缺点是：要两个箱体，低速时带负荷大，带根数多，容易打滑；当带安装在主轴中段时，调整、检修都不方便。 本课题设计的车床 主要 是能够完成丝锥前稍的铲磨 ， 经分析 决定 采用集中式传动 。 传动的变速方式 换齿轮变速 这种变速机构的构造简单，结构紧凑，主要用于大批量生产中的自动或半自动机床、专用机床及组合机床等。 移齿轮变速 广泛应用于通用机床和一部分专用机床，其优点是：变速范围大，变速级数也较多；变速方便又节省时间；在较大的变速范围内可传递较大的功率和扭矩；不工作的齿轮不啮合，因而空载功率损失较小等。其缺点是：变速箱的构造较复杂不能在运转中变速，为使滑移齿轮容易进入啮合，多用直齿圆柱齿轮传动，传动平稳性不如斜齿轮传动等。 中原工学院毕业设计说明书 8 速电动机变速 采用多速电动机，可以简化机床的结构、使用方便、并能在运动中改变某几种转速。通常与其他的变速方式联合使用。 种变速机构的组合 根据机床的不同工作特 点，通常 机床的变速机构往往是上述几种变速机构的组合。 本课题设计的车床 要求变速范围 不大 ， 但 变速级数 较 多，能够传递较大的功率和扭矩 ，所以经分析采用滑移齿轮变速。 中原工学院毕业设计说明书 9 第 3 章 主传动系统的运动设计 定极限转速 已知主轴最低转速 ,最高转速 5m ax ， 转速调整范围为 m a x n 定公比 此机床为生产率要求较高 的 专门化机床 ， 需要 减少相对转速损失，所以公比 取得较小，这里 选定主轴转速数列的公比为 。 出主轴转速级数 定结构网和 结构式 定结构式与结构网 由于所选电机转速为 710r/主轴转速之间总传动比较大，为防止某一传动组中有过大传动比从而导致齿轮径向尺寸过大，且参考 机械制造技术中有关内容与 定结构式如下： 12 248 结构网如下图所示 中原工学院毕业设计说明书 10 图 3构网 查变速组中 的极限传动比和变速范围 在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比41i； 在升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比 2i。 因此， 主传动链任一传动组的最大变速范围 108m a xm a x 如 图 3示 ， 变速组 a 中变速范围为 R，变 速组 b 1 R ，以上数据均复合要求。 制转速图 定传动轴数 所选电动机同步转速 710r/功率 2 总降速传动比 4710u，数值较大，需要增加定比传动副，以便减小齿轮的径向与轴向尺寸，并分担总降速传动比。为避免有过大传动比，增加两个定比传动副，所以传动轴数为 2+1+1=5 转速图 转速图如 图 3中原工学院毕业设计说明书 11 图 3速图 轮齿数的确定 动组 a 如 a,传动比 45 0 180。 参考 专用机床设计与制造 7z ,大齿轮齿数214 6 8 。 动组 b 同上可 取341 7 , 6 8动组 c 本传动组中有两个双联滑移齿轮。同上可取 5 24z ，7 38z ，9 53z ，11 67z 6 67z ，8 53z ，10 38z ，12 24z 动组 d 本组中有一个双联滑移齿轮，同上可取 中原工学院毕业设计说明书 12 13 60z ，15 51z 14 42z ，16 51z 动系统图的拟定 由于本设计中进给系统中用到的传动轴比较少，结构较简单，所以传动系统图留待下章与进给传动系统同时确定。 中原工学院毕业设计说明书 13 第 4 章 进给传动系统的运动设计 定传动副数目 根据机床的加工要求，进给 传动系统的起始端为主轴，终端为一凸轮，主轴与凸轮之间需要有两种 传动比，一种为 4:1,另一种为 6:1,且主轴轴线方向与凸轮轴线方向垂直，需用到锥齿轮传动。传动比为 6:1时，齿轮径向尺寸过大，所以需用到定比传动 副。所以传动副数目为 1+1=2 ，传动轴数目为 2+1+1。 转速示意图如下 图 4给系统转速示意图 定各齿轮齿数 由 参考 文献 6 各齿数如下 17 63z ，19 56z ，21 56z ， 18 21z ，20 28z ，22 28z ， 锥齿轮齿数2 3 2 4 30中原工学院毕业设计说明书 14 定主传动系统与进给传动系统传动系统图 图 4传动系统与进给传动系统传动系统图 中原工学院毕业设计说明书 15 第 5 章 主运动与进给运动主要部件结构设计 带传动设计 定计算功率 由 参考文献 10表 8 1 . 3 2 2 . 6c a P k W k W （ 5 取 V 带型 根据小带轮的转速和计算功率， 由 参考文献 10图 13型带。 算带速 和确定带轮直径 （ 1） 初选小带轮的基准直径1考文献 10表 133 小带轮基准直径1 90dd （ 2） 验算带速 按 参考文献 10式（ 8 验算带速 100060 11 d （ 5 其中 1n r/ 1 3 . 1 4 9 0 7 1 0 3 . 3 5 / 2 5 /6 0 1 0 0 0v m s m s 故带速 合适。 （ 3） 计算大带轮的直径 根据 参考文献 10式（ 13计算大带轮直径2 1 ) 3 . 9 4 9 0 ( 1 0 . 0 1 ) 3 5 1i d 根据 参考文献 10表 13整为 355。 定带传动的中心距和带的基准长度 设中心距为0a,则 )(2)(（ 5 中原工学院毕业设计说明书 16 于是 a 890,初取中心距为0 600a 带长 02122100 4)()(22 （ 5 23 . 1 4 ( 3 5 5 9 0 )2 6 0 0 ( 9 0 3 5 5 ) 1 9 2 82 4 6 0 0 查 参考文献 10表 132000dL 带传动实际中心距 00 2 0 0 0 1 9 2 86 0 0 6 3 622a m m （ 5 算小带轮的包角 一般小带轮的包角不应小于 120 。 1 2 15 7 . 31 8 0 1 5 6 . 1 1 2 0dd a 。 。 。（ d - d ） （ 5 合适。 确定带的根数 z （ 1） 计算单根 V 带的额定功率 由10n=710r/ 参考文献 10表 8 根据 n=710r/和 查 参考文献 10表 8 P 。 查 参考文献 10表 88.0 8K ，于是 00 0 . 6 1 0 . 0 9 0 . 9 3 1 . 0 3 0 . 6 7r P K K k W k W 其中： 0p 1i 时传递功率的增量； k 按小轮包角 ，查得的包角系数； 长度系数； （ 2） 计算 z 中原工学院毕业设计说明书 17 2 . 6 3 . 8 80 . 6 7 （ 5 为避免 制根数不大于 10，取 4z 算 单根 V 带 初拉力的最小值 由 参考文献 10表 8型带的单位长度质量 ,所以 2m i 0 0 （ 5 其中： 带的传动功率 , m/s； kg/m； v = 710r/ s。 算 压轴力 812 i i n)(2F 10P （ 5 轮的结构 小带轮采用腹板式结构， 结构见 零件图 。大带轮采用 轮辐式 结构， 具体结构 见零件图 。 定计算转速 轴 主轴的计算转速为主轴从最低转速算起，第一个 1/3转速范围内的最高一级转速，即： i nn n 4 1. 4 1 8 r / m i n 主（ 5 传动轴 计算转速 由 参考 文献 7 分析得出各轴计算转速，见 表 50 2 . 6 2 . 5 0 . 9 35 0 0 ( ) 0 . 1 0 3 . 3 5 9 9 . 83 . 3 5 4 0 . 9 3 中原工学院毕业设计说明书 18 轴 计算转 速 180 45 8 16 32 32 表 5传动轴计算转速 齿轮 计算转速 各齿轮计算转速见下表 齿轮 2 4 6 计算转速r/80 45 45 45 45 8 齿轮 8 10 12 计算转速r/5 8 45 8 45 8 齿轮 14 16 18 计算转速r/ 8 8 24 齿轮 20 22 24 计算转速r/ 16 16 32 32 32 表 5齿轮计算转速 算主轴转速误差 9 0 1 7 1 7 6 7 4 7n 7 1 0 4 4 . 7 / m i 5 6 8 6 8 2 4 3 3 r 实4 5 / m 4 4 . 7 4 51 0 0 % 1 0 0 % 0 . 6 7 % 5 %45 标实标（ 5 中原工学院毕业设计说明书 19 所以合适。 传动组齿轮模数的确定 动组 a （ 1） 计算 计算 17齿齿轮的模数： 3 221 )1(1 6 3 3 8m （ 5 其中 : 齿 数 比 1； 4 ； 2dN m 1 8 0 / m ， 取 ,安全系数 1S 。 由应力循环次数选取 K，取 1S ， M P 5401 i m 。 3 22( 4 1 ) 21 6 3 3 8 4 . 0 88 1 7 4 5 4 0 1 8 0m 取 4m 。 于是传动组 m ， 32b 。 （ 2） 计算 轴上齿轮的 分度圆 直径： 1 4 1 7 6 8ad m m 。 轴上大 齿轮的 分度圆 直径为： 2 4 6 8 2 7 2ad m m 中原工学院毕业设计说明书 20 动 组 b （ 1） 计算 确定轴上 另一 齿轮的模数。 3 22 )1(16338m 按 17齿数的齿轮计算： 可得 3 22( 4 1 ) 21 6 3 3 8 6 . 1 28 1 7 4 5 4 0 4 5m 按 68齿数的齿轮计算时可得 3 22( 4 1 ) 21 6 3 3 8 2 . 8 28 6 8 4 5 4 0 4 5m 综合考虑，并参考从 4m 。 （ 2） 计算 轴 小 齿轮的直径为： 3 4 1 7 6 8ad m m 轴上 大 齿轮直径为： 4 4 6 8 2 7 2ad m m 动组 c （ 1） 计算 3 22(1 . 4 1 1 ) 21 6 3 3 8 3 . 6 98 5 3 1 . 4 1 5 4 0 4 5m 取 m =4。 （ 2） 计算 轴上两 个双联滑移 齿轮的直径分别为： 5 4 2 4 9 6ad m m 7 4 3 8 1 5 2ad m m 9 4 5 3 2 1 2ad m m 11 4 6 7 2 6 8ad m m 中原工学院毕业设计说明书 21 轴上 四 齿轮的直径分别为： 6 4 6 7 2 6 8ad m m 8 4 5 3 2 1 2ad m m 10 4 3 8 1 5 2ad m m 12 4 2 4 9 6ad m m 动组 d （ 1） 计算 各齿轮模数 3 22(1 . 4 1 1 ) 21 6 3 3 8 4 . 0 48 6 0 1 . 4 1 5 4 0 8m 取 4m 。 （ 2） 计算 各齿轮直径 轴上双联滑移 齿轮的分度圆直径分别为 13 4 6 0 2 4 0ad m m 15 4 5 1 2 0 4ad m m 轴上 两个齿轮的分度圆直径分别为 14 4 4 2 1 6 8ad m m 16 4 5 1 2 0 4ad m m 动组 e （ 1） 计算各齿轮模数 3 22( 3 1 ) 21 6 3 3 8 4 . 3 98 6 3 3 5 4 0 8m 取 4m 。 （ 2） 计算各齿轮直径 轴上两个齿轮的分度圆直径分别为 17 4 6 3 2 5 2ad m m 19 4 5 6 2 2 4ad m m 轴上滑移齿轮的分度圆直径分别为 18 4 2 1 8 4ad m m 20 4 2 8 1 1 2ad m m 动组 f （ 1） 计算各齿轮模数 3 22( 2 1 ) 21 6 3 3 8 4 . 1 28 5 6 2 5 4 0 1 6m 中原工学院毕业设计说明书 22 取 4m 。 （ 2） 计算各齿轮直径 轴上齿轮的分度圆直径为 21 4 5 6 2 2 4ad m m 轴上齿轮的分度圆直径为 22 4 2 8 1 1 2ad m m 动组 g （ 1） 计算各齿轮模数 本传动组所需齿轮为锥齿轮，模数按下式计算 13 2 2 214K(1 0 . 5 ) 1 F a S （ 5 式中 519 5 . 5 1 0 1 . 4 9 44467132T 1 30Z 1u 1 . 2 5 1 . 1 1 1 . 2 5 1 . 5 6K 540F 将以上数据代入式（ 5可得 m= 取 3m 。 （ 2） 计算各齿轮直径 两个锥 齿轮 大端 的分度圆直径 均 为2 3 a 2 4 3 3 0 9 0ad d m m 轴直径 的估算 经计算得出各轴计算功率，见下表 中原工学院毕业设计说明书 23 轴 计算功率 5轴计算功 率 轴的直径 m 80,1 轴的直径 m i n/45,12 轴的直径 m i n/23 1 轴 的直径 m i n/8,34 轴（主轴）的直 径 主轴为空心轴，按下公式计算 30 4(1 )n 式中， =空心轴的内径与外径之比。 可得 中原工学院毕业设计说明书 24 3 41 . 6 89 5 5 7 . 98 ( 1 0 . 6 )d 轴的直径 919144 轴的直径 919144 轴的直径 919144 的结构 设计 轴的结构主要取决于以下因素 ：轴在机器中的安装位置及形式：轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。轴的结构应该满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。
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