沉口模清洁机回转工作台设计【全套含CAD图纸、说明书】
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毕业设计任务书 机械工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业设 计 题 目 沉口模清洁机回转工作台 学 生 姓 名 班 级 流体121 起 止 日 期 2016-02-212016-06-15 设 计 地 点 流体教研室 指 导 教 师 教研室主任 发任务书日期 2016年02月 21日1. 毕业设计的原始数据：工件直径0.31.2m，工件外圆线速度0.10.2m，最大承重1t，三爪对中加紧工件。详见视频影像2.毕业设计(论文)的内容和要求(包括技术要求.图表要求以及工作要求等)： 1. 回转工作台装配总图2. 自制件零件图，标准件明细3.毕业设计应完成的技术文件： 1.开题报告2.中文摘要：不超过250字3.设计说明书：不少于1.5万字4.设计图纸：折合A0不少于3张5.译文：不少于2000汉字4.主要参考文献：1.机床夹具设计手册2.组合机床设计手册3.机械设计手册化工出版1.2.3卷5.毕业设计(论文)进度计划(以周为单位)：起 止 日 期工 作 内 容备 注第1周第2周第3周第4周第5周第6周第7周第8周第9周第10周第11周第12周第13周第14周第15周第16周开题报告查阅资料，方案设计绘装配草图，选材，选标准件绘装配草图，选材，选标准件力学计算绘制总图绘制总图绘制总图绘制总图绘零件图绘零件图绘三维动画效果图绘三维动画效果图整理材料明细、攥写设计说明书整理材料明细、攥写设计说明书答辩453研室审查意见： 室主任 年 月 日系部审查意见： 系主任 年 月 日3XX大学毕业设计(论文)题目:沉口模清洁机回转工作台设计摘 要随着生产力水平的发展，数控技术越来越广泛的应用于各个领域。沉口模清洁机是数控技术最普遍的应用。今后将向中高挡发展，回转工作台更有发展前途,它是一种可以实现圆周进给和卡紧的工作台，它常被使用于沉口模清洁机上，可提高加工效率，完成更多的工艺，它主要由原动力、带传动、丝杠、工作台等部分组成，并可进行间隙消除和加紧，是一种很实用的加工工具。本课题主要介绍了沉口模清洁机回转工作台的原理和机械结构的设计，并对以上部分运用AUTOCAD做图,最后是对回转工作台提出的一点建议。关键词：沉口模,清洁机,回转工作台,9AbstractWith the development level of productivity, numerical control technology is widely used in various fields. Shen cleaner mouthpiece is the most common application of numerical control technology. Future development will be in high gear, rotary table more promising, it is a way to achieve circumferential feeding and clamping table, it is often used in Shen die cleaning machines, can improve processing efficiency, do more technology, which is mainly composed by the driving force of the belt drive, screw, workstations and other parts, and can be intensified and the elimination of the gap, can be a useful working tool. This paper introduces the design principle and the mechanical structure Shen die rotary table cleaner, and more parts using AUTOCAD plans to do, and finally some suggestions put forward to the rotary table.Key words: die Shen, cleaning machines, rotary table目 录第1章 绪论11.1 数控回转平台的发展11.2 数控回转平台的功能21.3 数控回转转台的分类21.4 数控回转平台的工作原理21.5 数控回转平台的组成3第2章 方案认证42.1方案的给出42.1.1 方案一42.1.2 方案二42.1.3 方案三62.1.4 方案四82.2 本设计方案选择9第3章 沉口模清洁机回转工作台主要设计与计算103.1 回转平台方案设计103.2 同步带的概述103.2.1 同步带介绍103.2.2 同步带的主要特征113.2.3 同步带传动中比较常见的失效形式113.2.4 同步带的主要类别133.3 电动机介绍133.4 电动机的选取143.5 同步带的传动计算163.5.1 同步带的计算选型163.5.2 主要的内部结构部分193.5.3 绘制所需图203.5.4 绘制CAD平面图20第4章 传动轴部分及其设计计算224.1 传动轴所需标准224.1.1刚度224.1.2 耐磨性234.1.3 旋转精度234.1.4 的抗震能力234.1.5 热变形234.2 传动轴部分的分布234.3 传动轴形状的选择254.4 传动轴的热处理254.5 传动轴的设计标准264.6 传动轴上轴承的挑选264.7 传动轴上轴承的校对计算274.8 传动轴外部伸长量294.9 传动轴的校核294.9.1 受力作用的转换294.9.2 传动轴的挠度304.9.3 传动轴的倾角314.10 传动轴结构图31第5章 丝杠夹紧机构的设计325.1 滚珠丝杠螺母副的计算和选型325.1.1 精度的选择325.1.2丝杠导程的确定325.1.3 最大工作载荷的计算325.1.4 最大动载荷的计算335.1.5 滚珠丝杠螺母副的选型335.1.6 滚珠丝杠副的支承方式345.1.7 传动效率的计算345.1.8 刚度的验算345.1.9 稳定性校核355.1.10 临界转速的验证365.2 齿轮传动的计算365.3 步进电动机的选择375.4 导轨的特点395.5 导轨的设计41结 论44参考文献45致 谢46第1章 绪论1.1 数控回转平台的发展数控车床今后将向中高挡发展，中档采用普及型配套，高级采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对需求量将大大增长。然数控回转平台更有发展前途,它是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被应用于卧式的镗床和上，可前进加工效率，完成更多的工艺，它重要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙打消和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。目前数控回转平台已广泛应用于和上，它的总的发展趋势是：1在规格上将向两头延伸，即开发小型和大型转台；2在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；3在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的将会达到每年600台左右。预计未来5年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机，普通工机床将获得年均1520左右的稳定增长。随着数控功能部件的发展，精密回转平台对功能部件的依赖性越来越大。从某种程度上讲，功能部件的发展水平代表了主机的发展水平，其可靠性、先进性尤为突出。 精密回转平台球面蜗轮副具有瞬时多齿接触、磨损小、精度保持持久等优点。而且采用球面蜗轮副后，转台承载能力提高3倍以上。该设备采用气压制动，制动迅速、可靠、耐重切削。其密封采用国外先进公司的产品，防渗漏性能优异。采用高精密轴承，精度保持性能好。功能部件的产品水平与10年前相比，有了很大的提高。经过近20年的发展，数控分度头、产品的品种不断完善，主要性能和可靠性有较大提高。、数控转台、数控分度头已能满足中低档的配套需求。同时也要认识大，为高档配套的数控附件产品，与国外产品比还有一定差距。数控回转平台行业的发展，依赖于行业技术水平和创新能力的提高，依赖于机床的数控化和产品快速的升级换代，依赖于制造业从刚性自动化向柔性自动化方向转变这一社会需求，由于我国机床附件厂资金紧张，造成技术创新和技术改造的力度不大，使附件水平的发展严重滞后，成为制约民族机床工业发展的瓶颈。国产回转平台配套件在产品质量、性能、结构创新、品牌信誉、外观造型、精度稳定性等方面与发达国家相比都存在一定的差距，但在产品的价格、交货期和售后服务上占有较大的优势。1.2 数控回转平台的功能数控回转平台的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动，以使能完成指定的加工工序。数控回转平台主要其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。数控回转平台表面光滑平整，美观不易变型，耐高温、耐热、耐酸、耐碱，耐磨损、耐油、使用寿命长，也适合一般工厂作业与精密模具维修，仪器置放与检测等用途耐高温、耐磨损、耐油、使用寿命长，为多功能桌板，适合一般工厂、食品业、研究室、电子厂无尘室使用。回转平台耐冲击、吸震、美观，适合一般工厂钳工作业、机具维修、生产线包装与保养厂作业及其它用途使用。而且回转平台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承及双列向心圆柱滚于轴承保持准确的回转中心。数控回转平台主要用途：是落地铣镗床，端面铣床等工作母机不可缺少的主要辅机。可用作支承工件并使其作直线或回转等调整和进给运动，以扩大工作母机的使用性能，缩短辅助时间，广泛适用于能源，冶金，矿山，机械，发电设备，国防等行业的机械加工。1.3 数控回转转台的分类用于加工有分度要求的孔、槽和斜面，加工时转动工作台，则可加工圆弧面和圆弧槽等。转台按功能的不同可分为通用转台和精密转台两类。1.通用转台按结构不同又分为水平转台、立卧转台和万能转台。2精密转台用于在精密机床上加工或角度计量。常见的有光学转台、数显转台和超精密端面齿盘转台。1.4 数控回转平台的工作原理为了扩大工艺范围，提高生产率，回转平台除具有沿X、r、z三个坐标轴的直线进给运动功能外，摇臂钻床往往还具有绕X、r、Z坐标轴的圆周进给运动。用于实现回转运动的部件主要就是回转平台。回转平台按安装方式又可分为立式、卧式、万能倾斜式；按照其伺服控制方式又可分为开环和闭环两种。 回转平台的分度定位和分度工作台不同，它是按控制系统所指定的脉冲数来决定转位角度，并没有其他的定位元件。因此，对开环数控转台的传动精度要求高比较、传动间隙还尽量要小。回转平台还设有零点，当它作回零控制时，先快速回转运动至挡块压合微动开关时，发出“快速回转”变为“慢速回转”的信号，再由挡块压合微动开关发出从“慢速回转”变为“点动步进”信号，最后由功率步进电动机停在某一固定的通电相位上(称为锁相)，从而使转台准确地停在零点位置上。数控转台的圆形导轨采用都是大型推力滚珠轴承，使回转灵活。径向导轨由滚轮轴承及圆锥滚轮轴承保证回转精度和定心精度。摇臂钻床用来调整轴承的预紧力，可以消除回转轴的径向间隙。摇臂钻床是来调整轴承的调整套的厚度，可以使圆导轨上有适当的预紧力，保证导轨有一定的接触刚度。这种回转平台可做成标准附件，回转轴可水平安装也可垂直安装，以适应不同工件的加工要求。1.5 数控回转平台的组成数控回转平台具有两个正交测试轴的倾角仪作为测试工具，将倾角仪设置于待调平的转台台面中心处，使倾角仪的两个正交测试轴平行于转台台面，通过调整转台底座下的调平机构使倾角仪两测试轴输出的倾斜角度值转台即为调平状态。等分回转平台与摆头是多坐标的关键部件，传统的采用高精度蜗杆蜗轮等传动的转台与摆头不仅制造难度大、成本高，而且难以达到高速加工所需的速度和精度。因此必须另辟蹊径开发数控转台和摆头的新型电磁驱动系统，以实现旋转运动坐标的零传动驱动。数控回转平台包括转台底脚、圆形的转台台面、四个安装在转台底脚的上表面、以均角布置的滚动轴承件和一安装在转台底脚上表面中心的内装调心轴承的中心支座，每一滚动轴承件包括一第一滚动轴承和通过第一轮轴支撑第一滚动轴承的支座，回转平台台面的下表面中心设置有一垂直向下的第二轮轴，回转平台台面安装在转台底脚之上，第二轮轴与中心支座中的调心轴承的内圈固定，而所述第一滚动轴承的转动表面各与转台台面的下表面滚动接触。第2章 方案认证我们的设计过程中，本着以下几条设计准则（1） 创造性的利用所需要的物理性能（2）分析原理和性能（3）判别功能载荷及其意义（4）预测意外载荷（5）创造有利的载荷条件（6）提高合理的应力分布和刚度（7）重量要适宜（8）应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸（9）根据性能组合选择材料（10）零件与零件之间配合的选择（11）功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求2.1方案的给出2.1.1 方案一图2-1 三爪卡紧式回转台采用电机旋转主轴工作，圆周方向采用滚轮和导轨进行导向，采用丝杠机构进行三爪卡紧。2.1.2 方案二为了保证加工精度，分度工作台的定位精度(定心和分度)要求很高。实现工作台转位的机构很难达到分度精度的要求，所以要有专门定位元件来保证。在方案一中采用定位销式分度工作台。定位销式分度工作台采用定位销和定位孔作为定位元件，定位精度取决于定位销和定位孔的精度(位置精度、配合间隙等)，最高可达5。因此，定位销和定位孔衬套的制造和装配精度要求都很高，硬度的要求也很高，而且耐磨性要好。图1是自动换刀数控卧式镗铣床的定位销式分度工作台。该分度工作台置于长方形工作台中间，在不单独使用分度工作台时，两者可以作为一个整体使用。图2-2 定位销式分度工作台结构1挡块；2工作台；3锥套；4螺钉；5支座；6油缸；7定位衬套；8定位销；9锁紧油缸；10大齿轮；11长方形工作台；12上底座；13止推轴承；14滚针轴承；15进油管道；16中央油缸；17活塞；18螺栓；19双列圆柱滚轮轴承；20下底座；21弹簧；22活塞拉杆工作台2的底部均匀分布着八个(削边圆柱)定位销8，在工作台下底座12上有一个定位衬套7以及环形槽。定位时只有一个定位销插入定位衬套的孔中，其余七个则进人环形槽中，因为定位销之间的分布角度为45，故只能实现45等分的分度运动。定位销式分度工作台作分度运动时，其工作过程分为三个步骤：(1)松开锁紧机构并拔出定位销当数控装置发出指令时，下底座20上的六个均布锁紧油缸9(图中只示出一个)卸荷。活塞拉杆22在弹簧21的作用下上升15mm，使工作台2处于松开状态。同时，间隙消除油缸6也卸荷，中央油缸16从管道15进压力油，使活塞17上升，并通过螺栓18、支座5把止推轴承13向上抬起，顶在上底座12上，再通过螺钉4、锥套3使工作台2抬起15mm，圆柱销从定位衬套7中拔出。(2)工作台回转分度当工作台抬起之后发出信号使油马达驱动减速齿轮(图中未示出)，带动与工作台2底部联接的大齿轮10回转，进行分度运动。在大齿轮10上以45的间隔均布八个挡块1，分度时，工作台先快速回转。当定位销即将进入规定位置时，挡块碰撞第一个限位开关，发出信号使工作台降速，当挡块碰撞第二个限位开关时，工作台2停止回转，此时，相应的定位销8正好对准定位衬套7。(3)工作台下降并锁紧分度完毕后，发出信号使中央油缸16卸荷，工作台2靠自重下降，定位销8插入定位衬套7中，在锁紧工作台之前，消除间隙的油缸6通压力油，活塞顶向工作台2，消除径向间隙。然后使锁紧油缸9的上腔通压力油，活塞拉杆22下降，通过拉杆将工作台锁紧。工作台的回转轴支承在加长型双列圆柱滚轮轴承19和滚针轴承14中，轴承19的内孔带有1：12的锥度，用来调整径向间隙。另外，它的内环可以带着滚柱在加长的外环内作15mm的轴向移动。当工作台抬起时，支座5的一部分推力由止推轴承13承受，这将有效地减小分度工作台的回转摩擦阻力矩，使工作台2转动灵活。2.1.3 方案三针对于回转平台，也符合本课题的设计要求，下面对本方案进行简要的介绍：由于不需要使用回转平台有圆周进给运动，故对卧式的回转平台采用分度回转平台的设计方案。分度工作台的作用完成分度运动。由于设计要求中分度回转平台的定位精度和重复定位精度较高，为满足分度精度的要求，我对设计的卧式的回转平台采用齿盘定位方式。齿盘分度工作台的分度精度主要由齿盘尺寸精度及坐标精度决定，最高可达正负5”。鼠齿盘式分度工作台采用鼠齿盘作为定位元件。这种工作台有以下特点：(1)定位精度高，分度精度可达2(2)由于采用多齿重复定位，因而重复定位精度稳定。(3)因为多齿啮合，一般齿面啮合长度不少于60，齿数啮合率不少于90，所以定位刚度好，能承受很大外载。(4)最小分度为360Z(Z为鼠齿盘的齿数)，因而分度数目多，适用于多工位分度。(5)磨损小，且因为齿盘啮合、脱开相当于两齿盘对研过程，所以，随着使用时间的延续，其定位精度不断提高，使用寿命长。(6)鼠齿盘的制造比较困难。图2-3 鼠齿盘及其齿形结构图2-4 为鼠齿盘式分度工作台的结构主要由一对分度鼠齿盘13、14，升夹油缸12，活塞8，液压马达，蜗轮副34，减速齿轮副5、6等组成。其工作过程如下：(1)工作台抬起，齿盘脱离啮合当需要分度时，控制系统发出分度指令，压力油进入分度工作台9中央的升夹油缸12的下腔，活塞8向上移动，通过止推轴承10和11带动工作台9向上抬起，使上、下齿盘13、14脱离啮合，完成分度的准备工作。(2)回转分度当工作台9抬起后，通过推动杆和微动开关发出信号，启动液压马达旋转，通过蜗轮4和齿轮副5、6带动工作台9进行分度回转运动。工作台分度回转角度由指令给出，共有八个等分，即为45的整倍数。当工作台的回转角度接近所要分度的角度时，减速挡块使微动开关动作，发出减速信号使液压马达低速回转，为齿盘准确定位创造条件；当达到要求的角度时，准停挡块压合微动开关发出信号，使液压马达停止转动，工作台便完成回转分度工作。(3)工作台下降，完成定位夹紧液压马达停止转动的同时，压力油进入升夹油缸12的上腔，推动活塞8带动工作台下降，的结构与传动种圆弧或与直线坐标轴联动加工曲面，又能作为分度头完成工件的转位换面。由于数控回转平台的功能要求连续回转进给并与其他坐标轴联动，因此采用伺服驱动系统来实现回转、分度和定位，其定位精度由控制系统决定。对于工作台的夹紧机构采用液压系统进行压力夹紧。2.1.4 方案四在方案三中同样选择使用鼠齿盘式.工作台。但是与方案二中不同的是夹紧方面可选择使用斜面浮动夹紧机构。斜面浮动夹紧机构如下图所示，当回转平台需要夹紧、固定时，压力油经滤油器、油泵、电磁换向阀后，再经C口进入油腔，推动活塞运动，从而带动活塞轴2上的斜面滑块5向上运动，由于斜面的作用，使弹性夹紧体4受到比活塞上所受力大许多的垂直方向的力而向外张开，使夹紧导轨板6与夹紧槽面(回转体上开的环形槽)接触、受压产生止压力。并最终靠夹紧导轨板6与夹紧槽面间所产生的摩擦力F使回转平台可靠地夹紧。为使夹紧体体积小些，受力状况好些，一般此夹紧体均对称地分布于转台上，并尽可能使其力臂大些。我们所采用的为四个对称布置的夹紧体，使中心轴只受扭转力矩，而径向力为零(图2)，以利转台保持高精度。需松开时，只需往D口通入一定的压力油，使活塞向下移动，带动斜面滑块克服夹紧阻力运动，同时由于夹紧弹性体4自身弹性而收缩，使夹紧导轨板与夹紧环形槽面脱开。本例中，夹紧导轨板与回转体环形槽面间始终保持0.1mm左右间隙(两侧面)，以利夹紧动作的可靠性和快速性。图2-5 斜面浮动夹紧机构1.法兰盘2.活塞轴3.活塞4.弹性夹紧体5.斜面滑块6.夹紧导轨板7.定位块一般地，我们取滑块与斜面间摩擦系数较小，f=0.10，这时摩擦角=tg-1f=5.246。为了使活塞用较小的驱动力P，产生较大的夹紧力Q，只需l即可，但考虑到其他一些因素的影响，这里取l=730，很显然l+(p/2)成立，从而满足滑块不自锁条件。设夹紧体所需的夹紧力Q为85kN，由于P=Qtg(l+Q)知只需使活塞产生的驱动力P约为20kN即可实现夹紧。显然，P力与Q力相比要小许多，与传统的不带斜面滑块的油缸(夹紧)相比，在相同的油压，需产生相同的夹紧力时，油缸体积要小许多，同时，成本低，无需碟簧复位，节省空间，使整个机构更小巧。通过以上分析可知该斜面浮动夹紧机构与传统油缸相比有许多优点，具有一定的推广性和实用性，对于从事机械设计的工程技术人员在做此类设计工作时，提供了一个较为新颖的可借鉴的夹紧机构。2.2 本设计方案选择对前面4套方案进行分析比较，在基于本课题的设计要求的基础上，以及对于实际情况的考虑，本人决定采用第一套方案！ 第3章 沉口模清洁机回转工作台主要设计与计算3.1 回转平台方案设计由于回转平台的形式多种多样，综合考虑到所设计的任务和要求，通过自己实习所总结的经验，和自己所掌握的一些资料，结合所加工零件的实际情况，决定使用机电传动方式。设计回转平台首先应当考虑到回转平台夹具。考虑到结构布置，需要设置一个带传动装置进行过渡。图3-1 三爪卡紧式回转台3.2 同步带的概述3.2.1 同步带介绍同步带是一种新的传动装置，其包含了链，带，以及齿轮三种传动方式的长处。同步带的工作面是齿形的，其和带齿形的同步带轮进行啮合从而实现传动功能。同步带在工作传动中，其与带轮间不会发生滑动，因为在传功工作中，它始终有恒定的节线长度，所以能够实现带与带轮间进行稳定的传动工作。同步带的出现，颠覆了以往带的传动仅仅依靠摩擦力来实现的状况，拓宽了带的使用区域，以致变成在带的传动工作中可以被单独列为一类来进行研究学习，在带的传动研究中提供了不同的模式。同步带在传动过程中，具有良好的耐磨性，对轴产生的作用力也不大，而且具有精确的传动比，同时还可以在一个较大的温度范围内工作。同步带的传动工作图如下图3-2所示：图3-2 同步带的传动3.2.2 同步带的主要特征同步带的主要特征如下表3-1所示表3-1 同步带的特征（1）具有较高的效率（2）具有较大范围的传动比（3）能在大距离中使用（4）没有滑动（5）具有稳定的传动（6）保养成本低3.2.3 同步带传动中比较常见的失效形式同步带传动比较常见的失效形式有以下几类：(1) 跳齿及爬齿现象因为一些力学因素或者几何因素的影响，可能会导致同步带发生跳齿或爬齿的现象。所以为了有效避免跳齿或爬齿现象的发生，我们可以采取一些方法如下所示：（a）合理的调整它们之间的节距落差，应使得其在合理的误差范围之中；（b）选取用高硬度材料制成的同步带；(c) 合理的圆周力，应使得圆周力的大小在许用范围之内；(d) 在刚开始施加力时，可施加稍微大点的初拉力，从而保证其接触紧密； (2) 带齿在传动过程中被磨损带齿在传动过程中会磨损，在实际中，我们可以通过在安装的时候就能够合理地选取其所需的预紧力；在选材时，应选取那些具有高硬度的不易被磨损的材料来制作带齿结构。带齿在工作中被磨损的状况如下图所示：图3-3 带齿磨损(3) 带的承载绳由于受力过大而开裂如果在带的工作中，施加的作用力太大，这样很容易导致带的承载绳承受超过其极限的力从而开裂或直接被拉断。同时，在刚开始选取带轮时，不宜选用直径太小的带轮作为主动带轮，这样也会使得皮带容易断裂。带的承载绳由于受力过大而导致的开裂如下图所示：图3-4 同步带的承载绳开裂 (4) 由于受到剪切作用而发生损坏其损坏的原理如下图所示：图3-5 带齿的剪切破坏3.2.4 同步带的主要类别其主要类别如下表所示：表3-2 同步带的主要类别梯形齿同步带单面带双面带弧齿同步带圆弧齿同步带平顶圆弧齿同步带凹顶抛物线齿同步带3.3 电动机介绍 一般原动机的类别，如果没有特别说明的，我们大都会选择用交流电动机来作原动机。电动机是系列化的产品。在机械设计的过程中，我们只需要根据工作机的工作运转状况，从而进行选取适用的电动机的容量，转速，以及类型等，从而提出详细的电动机型号来。电动机实物如下图所示：图3-6 电动机一般在实际的选取中，若没有特别的说明，我们大都会选用Y系列的三相交流异步电动机。而对于在一些需要电动机具备比较强的超载能力和不大的转动惯量时，比如起重物体，我们可以选用起重用途的三相异步电动机，而在现实中我们使用频率比较多的是YZR型或者YZ型号的电动机。在实际的选取电动机的过程中，功率是一个非常重要的参数，其大小对电动机的工作性能和节约性上均上作用非比寻常。如果选的大了，则会由于效率低下而造成资源的浪费，并且大功率的，其价格也会很高，作用无法完全体现出来；而如果其功率选的小了，则又无法确保设备能稳定运转，亦或导致电机由于负荷过大而早早地就会出故障。因而，在选取过程中，我们必须选取功率大小适合的电机，而对于那些能够持续平稳运行的机器设备，一般我们仅需要使得电动机的额定功率稍微大于其所需的实际运转功率即可。3.4 电动机的选取粗略计算所需电动机的功率 工件直径0.31.2m，工件外圆线速度0.10.2m，最大承重1t，三爪对中加紧工件。假设工件重量为m=1tg=10N/kg则总重力G1=mg=10000N （2.1）经查表3-3得摩擦系数为0.04表3-3 摩擦系数表作用在一个滚轮上的载荷（包括滚轮自重） N物品与接触的底面材料金属木材硬底板01100.040.0450.051104500.0350.0350.054509000.0250.030.0459000.020.0250.05（1）驱动功率计算则工件受到的摩擦力为： （2.2）则驱动电机所需为：N （2.3）假设直径d=100mm假设额定转速na=1400r/min则的线速度v=dna=0.11400/60=7.4m/s （2.4）设功率安全系数为1.2，驱动装置的效率为0.8，则需要的驱动功率为：kW （2.5）（2）电动机至的总效率c联轴器效率，c=0.99b滚动轴承效率，b=0.99v皮带效率，v=0.97则传动系统总效率=vb4ccy=0.970.9940.99=0.92 (2.6)（3）所需电动机的功率Pd (kW)Pd=Pd/=0.044/0.92=0.05 kW (2.7)为了保证驱动电机有足够的功率余量，且综合考虑电动机和传动机构的尺寸，重量以及价格等因素，这里选择额定功率为0.37kW的YS7124型电机，其主要技术参数列于下表中。 表3-4 驱动电机的技术参数电动机型号额定功率（kW）转速（r/min）YS71240.371400减速器的选择拟定工作台最大直径是2450mm,工件外圆线速度0.10.2m/s(需要换算成m/min）可以计算出转速选择一个减速器BAK-F-15,减速比为15的减速器图3-7 BAK-F-15 减速器3.5 同步带的传动计算3.5.1 同步带的计算选型（1）确定其功率同步带所需要的设计功率由作用在带上的力的类型，驱动电机的技术参数，带轮每日的工作周期大小，以及其所要求驱动电机提供的原功率大小等一起影响的，具体公式为： （2.8）上式中同步带所需传递的名义功率 kW ；使用系数，根据下面图表数值，可选取为=1.7；图表3-4使用系数 (2) 确定带的型号以及其节距 由传动装置的Pd以及其转速n1，可查其参数图表以锁定其要的参数 由上面已求得Pd=0.63kw，n1=1400r/min。经查图表3-5图表3-5所以可选取同步带的型号为H：，节距为：Pb=8.00mm(3) 选择带轮的齿数Z1，Z2图表3-6 经实际查表2-7查得小带轮最小齿数18。而实际中所用到的齿数需要比此数值要大所以初选z1=34，则大带轮的齿数就是：z2=iz1=1z1=34 （2-9） 所以为z1=34 ，且z2=34（4）两带轮的节圆直径d1，d2小带轮的节圆直径为：d1=Pbz1/=8.0034/3.1486.6mm (2.10)大带轮的节圆直径为：d2=Pbz2/=8.0034/3.1486.6mm (2.11)（5）验算带轮的速度v 根据式v=d1n1/60000 （2.12）m/svmax=40 m/s,而vmax=40m/s根据图表3-7所求。图表3-7（6）带轮啮合齿数计算由于此毕业机械设计中我用到的传动比是1，因此这里的带与带轮之间的啮合齿数即是其本身数量的一半，则=17e) 带轮运转时对轴的载荷N (2.13)3.5.2 主要的内部结构部分（1）节距 概念：节距是指带上紧靠在一起的两个带齿的所在处在节线方向测出的数值。示意图如下图所示。图3-8 带的节距示意图在设计同步带及同步带轮时，我们要考虑的因素和参数很多，但在这些技术和尺寸图形参数中，节距却是最重要的一个，其值过大，则其他部分的数值也要随之变大，其能担负的工作强度也会变大。在此次设计中，我们选用的是梯形带，其内部结构的各部分标准参考值如下所示。图表3-8 梯形齿标准同步带的齿形尺寸（2）节线长带内部绳的中心线就是我们通常所说的节线，在其进行传动运转时，其数值应始终是一定值，而其轮廓长度之和就是它的节线长度。在工作机进行工作运转时，其数值大小是一个我们必须要考虑到的技术数据。在实际设计运用中，其值大小已被规定在一个的区域之中，具体如下。图表3-9 带节线长度表 3.5.3 绘制所需图此处，根据实际具体的毕业设计的相关技术要求和相关的尺寸参数标准，所绘制的平面示意图如下图所示。图3-10 同步带3.5.4 绘制CAD平面图我的主轴上带轮结构图如3-11所示：图3-11 主轴上带轮平面图21第4章 传动轴部分及其设计计算 的传动轴部分是设计中的一项关键部分，这是由于在实际的加工中生产中，其效率高低和性能优劣在很大程度上都是由的传动轴部分影响和决定的。在实际设计中，传动轴作为机构的重要部分，其主要作用就是通过传递载荷和力矩，从而带动上的砂轮进行工作运转，来对工件进行磨削加工。 传动轴和日常中的普通轴之间，既有共同之处，即都是作为载荷的传动装置，都要在一定的环境下才能稳定持续的运转；同时其也有自己的特别之处，如其能不依靠其他装置，自己就可以在比较大的载荷作用下工作，同时其还要带动砂轮运转来进行对工件的磨削加工，所以在对其进行设计和加工中，我们需要考虑更多的相关参数和技术要求。4.1 传动轴所需标准图4-14.1.1刚度概念：传动轴的刚度是指在其受到外部施加的力或者力矩作用时，其由于内部作用力而排斥抗衡其形状发生变化的一项固有属性。其具体原理图如下所示：图4-2 主轴组件静刚度具体公式为： (N/m) （4.1） 在实际的方案规划时，我们应该从全局出发，全面考虑各方面可能对其造成影响之处，以求其能获得更高的刚度属性。4.1.2 耐磨性 概念：指其在长时间周期的工作运转中能够保证其内部精度等级仍不变的能力。因此，在实际选配件时，应选取一些具有比较大的硬度的配件，同时，也应努力采取一些比如润滑等相关措施，从而使得其使用周期延长。4.1.3 旋转精度概念：指当主轴在人工操作下，或者是在没有工作件时运转，或者是在运转速度很小时，此时传动轴的前面以及轴径向的，以及的大小，其原理图如下图所示：图4-3 主轴的旋转误差4.1.4 抗震能力概念：指其排斥受外载荷作用和自身内部结构导致的不稳定震荡，仍能维持恒定工作节奏的本领。由于科技及机械工业的迅猛发展，机构对其的要求也会不断增加。4.1.5 热变形概念：指当其在运转时由于进行不同的运动而导致各部分部件间发生相互作用，而导致自身温度变高，以致其结构外貌导致变化。在实际的设计和加工中，应努力采取一些措施来避免此种情况的发生，从而使得能够持续稳定地工作运行，加工出符合要求的零件产品。4.2 传动轴部分的分布在我们实际对传动轴部分的设计过程中，一定要充分考虑到前面提到的几点，再根据实际情况，具体设计传动轴的分布。的主轴装置有两种不同的安装设计形式，一种是用左右分布受力，另外一种是除了前面已有的，再加一个中间的受力点，而在实际设计中，还是选择第一种的比较大众化。 在本次的设计中，我所选择的也是第一种的形式。而在具体的传动轴设计过程中，需要满足如下一些条件：（1）能够符合传动轴内部构造的匹配如果必须使得的内部构造比较简洁，而同时需要其在功用方面具有承受比较大的力作用时，我们可以采取在其受力点处安装多个受力配件的方式。而如果是装置的内部配件之间距离较小的时候，因为受到其本身构造的影响，我们可以采取让其内部的轴承分布在不同之处。（2）能够符合其加工质量的需要在进行加工安装时，采取不同的安装方式，可能会对最后机构的加工质量产生很大的影响，因此在进行安装各部件时，一定要先仔细构思好，选择一个合理的，能够满足加工质量要求的安装方式。（3）能够在较大负荷作用下工作在实际设计中，应根据其装置所要承受的负荷大小来决定其具体选用什么样的配件。而对于在装置中的关键部件轴承来说，其选用不同的型号以及数目，会对整个装置的整体受力性能产生很大的影响。表4-1 不同型号轴承的对比基本要求滚动轴承滑动轴承动压轴承静压轴承刚度只和型号有关，预紧后可提高一些随转速和载荷升高二增大与节流形式有关，与载荷转速无关旋转精度精度一般或较差单油楔轴承一般，多油楔较高可很高承载能力一般为恒定值随转速增加而增加，高速时受温升限制与油枪相应压差有关抗振能力不好较好很好速度性能中低速较好中高速较好适应于各种转速摩擦功耗一般较小较小本身较小寿命受疲劳强度限制在不频繁启动时，较大自身无限，但供油系统寿命有限噪声较大无噪声本身没有，泵有噪声（4）能够符合利益最大化的需要在实际设计中，除了要考虑一些技术性的参数外，同时还有一个很重要的考虑点，那就是利益最大化。在进行设计方案中，在能够满足其使用功用的同时，应选取其成本比较低的，从而实现其节约性的要求。4.3 传动轴形状的选择 在实际设计中，要确定传动轴的具体形状，需要考虑的因素有很多，比如其上所选择的密封设备，轴承等部件的型号，大小，多少等等，另外其工作方式，组合类型等也都要考虑在内。在实际设计中，经常会做成阶梯状的形式。这里我所选择的也同样是把装置的传动轴做成阶梯轴，从而达到拆装容易的目的。4.4 传动轴的热处理我们知道，金属刚的弹性模量是一个固定值，其与具体的刚是什么类型基本没关系。而刚的材料却在很大程度上由其决定着，所以从实际情况出发，在进行选材时，比较低价的45刚应成为我们的第一之选，同时为了使其具有更高的使用性能，应对其进行相关的热处理工艺。表4-2 使用滚动轴承的45钢主轴热处理等参数工作条件使用机床材料牌号热处理硬度常用代用轻中负载车，钻，铣，磨床主轴4550调质HB220-250轻中负载局部要求高硬度磨床的砂轮轴4550高频淬火HRC52-58轻中负载PV40（Nm/cms）车，钻，铣，磨床的主轴4550淬火回火高频淬火HRC42-50HRC52-584.5 传动轴的设计标准在实际过程中，必须对传动轴作出一些具体的设计标准。传动轴的表面质量对传动轴上各部分配件的运转精度等级作用甚大。传动轴与上面的各部分配件相接触点的表面质量越好，那么相互作用之后的形变量也就越低，所以其加工质量性能也就越好。所以在设计中，必须要保证传动轴具有能够满足加工质量要求的设计标准。4.6 传动轴上轴承的挑选经过以上对传动轴以及其配件的相关分析论证，经过翻阅相关设计参数资料，我们即可确定此处可采用的轴承型号是36206，也就是角接触球轴承，其接触角是15度，但这代号是其以前的名称，现在它的代号为7206C，其具体参数结构如下图所示。图4-4 轴承图图4-5 轴承结构参数及安装尺寸4.7 传动轴上轴承的校对计算我们在实际中挑选轴承时，要考虑的因素很多。不但要选取大小合适的，还要能够满足其加载在装置中能够满足加工质量的要求。其选择的正确，则可以使整个装置的性能得到优化，而如果挑选的不合适，那就回影响其本身使用期限甚至整个机构的使用性。所以我们在挑选时，一定要根据实际情况，具体问题具体分析，根据其工作环境，要满足的加工质量要求，拆装方便，以及现有机器的实际情况等，来挑选出最佳的型号。 同时，为了确保轴承能够在工作运行时安全稳定持续，我们还要对其进行相应的校对计算。此处，因为传动机构的实际转速比较大，所以我们可以根据计算基本额定动载荷在挑选及校核其能不能达到使用标准。因为一般是在合理的状态下工作的，所以我们可以选择其标准使用期限为500小时。其计算过程如下： （3.2）上式中，fd冲击载荷因数：1.5；fn速度因数：0.822；P当量动载荷，N ；C基本额定动载荷计算值，N ；fT温度因数：1 ；fm力矩载荷因数，力矩载荷较小时取1.5，较大时取2；CT轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷，N；fh寿命因数：1；经过翻阅机械设计资料求出，fd=1.5； fm=1.5；fT=1； fh=1；fn=0.822；在这里的设计中，我们可以假设其轴承只受到径向的负荷，则其当量动载荷就是： （3.3）经翻阅机械设计书，求出：X=1，且Y=0；所以，N。由以上可得：经过详细的计算论证，这里我们应采用的型号是7205C，其详细的结构数据是：小径d=25mm，外圆直径D=62mm，其kN，而kN，其最大转速是一万转每分钟。同时验算它的额定的静载荷。其额定静载荷的验算方法是： （3.4）其中：基本额定静载荷计算值，N; 当量静载荷，N；安全因数轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定静载荷，N。查文献3的表6-2-14知，对于深沟球轴承，其当量静载荷等于径向载荷。查文献3的表6-2-14知，安全系数则轴承的基本额定静载荷为： 综上所述，这里我所采用的轴承能够满足使用要求。4.8 传动轴外部伸长量在实际的设计传动轴中，需要使得其在套筒内的前端受力点外有一部分的伸长量，从而将带轮安装在上面实现传动，而这伸长量的大小，对其意义非同寻常。通常是其值越小越好。所以在实际设计中，在能满足要求的情况下，我们务必优先选用较小的伸长量。 经过翻阅相关的机械设计手册，查得在传动轴的设计中，其伸长量与传动轴轴颈处的直径比值在1.25到2.5之间，所以其伸长量的范围就是在37.5mm到75mm之间。这里我所采用的数值是45mm 。4.9 传动轴的校核通过实际观察我们发现，传动轴在整个装置的实际运行中起主要主要作用。因为在机器的正常运行中，传动轴承受很大的负荷，但是其可以接受的形变量却非常小，所以在设计及校核传动轴时，主要就是检验其刚度值是否在要求范围之内。而对于传动轴的具体刚度值大小，我们不好直接进行测量计算。但是根据其定义我们可知道，如果我们能够求出其挠度和倾角，那么也就能够得出其刚度的情况。4.9.1 受力作用的转换 如果传动轴上是两个受力承受点的，并且其前端部分分布多个受力轴承，那么这种形式我们可将其转换成一头固定，一头受力的形式，转换图如下所示：图4-6 磨头传动轴简化为固定端梁而如果每个受力作用点处的受力轴承只是一个单列或者是双列的结构，那么我们可以把其转换成简支梁的形式，其示意图为以下形式：图4-7 磨头传动轴简化为简支梁 根据以上的分析，结合我自己实际的设计方案，可知其原理与上图4-6相同。4.9.2 传动轴的挠度根据翻阅我们大二时所学的材料力学的教材，可进行更详细的探究，结果见下图：图4-8 固定端梁在载荷作用下的变形根据此原理，那么其极限值 (3.5)这里，D=35mm4.9.3 传动轴的倾角 由上图的分析可知其极限值为： (3.7) 经翻阅机械设计相关手册，查得在满足条件：mm ,且 rad 时，其刚度能够达到使用标准这里的以及，就是其挠度及倾角的极限值。把上面求得的以及代进上面的关系式中进行对比，可知其值均在范围之内，所以这里设计的传动轴是符合要求的。4.10 传动轴结构图通过前面的设计计算及校核运算，最终设计出的传动轴的结构图如下：图4-9 传动轴结构图48第5章 丝杠夹紧机构的设计5.1 滚珠丝杠螺母副的计算和选型 滚珠丝杠副的作用是将旋转运动转变为直线运动，其螺旋传动是在丝杠和螺母滚道之间放人适量的滚珠，使螺纹间产生滚动摩擦。丝杠转动时，带动滚珠沿螺纹滚道滚动。螺母上设有返向器，与螺纹滚道构成滚珠的循环通道。为了在滚珠与滚道之间形成无间隙甚至有过盈配合，可设置预紧装置。为延长工作寿命，可设置润滑件和密封件。5.1.1 精度的选择滚珠丝杠副的精度直接影响数控机床的定位精度，在滚珠丝杠精度参数中，其导程误差对机床定位精度最明显。一般在初步设计时设定丝杠的任意300行程变动量应小于目标设定定位精度值的1/31/2,在最后精度验算中确定。对于车床，选用滚珠丝杠的精度等级X轴为13级（1级精度最高），Z轴为25级，考虑到本设计的定位精度要求和改造的经济性，选择X轴精度等级为3级，Z轴为4级。5.1.2丝杠导程的确定 选择导程跟所需要的运动速度、系统等有关，通常在：4、5、6、8、10、12、20中选择，规格较大，导程一般也可选择较大（主要考虑承载牙厚）。在速度满足的情况下，一般选择较小导程（利于提高控制精度），本设计中初选Z向丝杠导程为8，X向丝杠导程为5。5.1.3 最大工作载荷的计算最大工作载荷是指滚珠丝杠螺母副在驱动工作台时所承受的最大轴向力，也叫进给牵引力,其实验计算公式如表5-1所示。表5-1 实验计算公式及参考系数导轨类型实验公式矩形导轨1.10.15燕尾导轨1.40.2综合或三角导轨1.150.15-0.18表中为考虑颠覆力矩影响时的实验系数；为滑动导轨摩擦系数；为移动部件总重量。G=10000 N查表3-1选择综合导轨，取1.15,取0.18,为10000；算得=1.151197+0.18（3420+10000） =21710.555.1.4 最大动载荷的计算载荷随时间急剧变化且使构件的速度有显著变化（系统产生惯性力），此类载荷为动载荷。比如起重机以等速度吊起重物，重物对吊索的作用为静载，起重机以加速度吊起重物，重物对吊索的作用为动载。对于滚珠丝杠螺母副的最大动载荷计算公式如下： 式中：滚珠丝杠副的寿命系数，单位为r，（T为使用寿命，普通机床T取5000-10000h，数控机床T取15000h；n为丝杠每分钟转速）； 载荷系数，一般取1.21.5，本设计取1.2； 硬度系数（HRC58时取1.0；等于55时取1.11；等于52.5时取1.35；等于50时取1.56；等于45时取2.40）； 滚珠丝杠副的最大工作载荷，单位为N。本设计中车床Z向承受最大切削力条件下最快的进给速度,初选丝杠基本导程，则丝杠转速。取滚珠丝杠使用寿命，带入得=90；取，代入，求得 ：=17390N。5.1.5 滚珠丝杠螺母副的选型初选滚珠丝杆副时应使其额定动载荷, 当滚珠丝杠副在静态或低速状态下长时间承受工作载荷时，还应使额定静载荷。根据计算出的最大动载荷,选择江苏启东润泽机床附件有限公司生产的FL4008-3型内循环式滚珠丝杠副，采用双螺母螺纹式预紧，精度等级为4级，其参数如表5-2所示。表5-2 FL4008-3型滚珠丝杠相关参数公称直径/导程/钢球直径/丝杠外径/丝杠底径/额定载荷/接触刚度/ 18974084.76338.635.2466315.1.6 滚珠丝杠副的支承方式 滚珠丝杠副的支承主要用来约束丝杠的轴向窜动，为了提高轴向刚度，丝杠支承常用推力轴承为主的轴承组合。考虑到Z向丝杠长度较大，本设计Z向丝杠采用双推简支支承方式，该方式临界转速、压杆稳定性高，有热膨胀的余地。5.1.7 传动效率的计算滚珠丝杠的传动效率一般在0.80.9之间，其计算公式如下： =式中：螺距升角，根据,可得=291； 摩擦角，一般取=10。算得： =96.67%5.1.8 刚度的验算滚珠丝杠副工作时受轴向力和转矩的作用，引起导程的变化，从而影响定位精度和运动的平稳性。轴向变形主要包括丝杠的拉伸或压缩变形、丝杠与螺母间滚道的接触变形、支承滚珠丝杆的轴承的轴向接触变形。因转矩和丝杠-螺母滚道接触对丝杠产生的导程变化很小，所以、可以忽略不计，所以丝杠的拉伸或压缩变形量为：=（“+”号代表拉伸，“-”代表压缩）式中：丝杠的最大工作载荷，单位为； 丝杠Z向最大有效行程，单位为； 丝杠材料的弹性模量，钢； 丝杠的横截面面积，单位按丝杠螺纹的底径确定。根据前面的设计，为3234.36，取1665，算得： =0.01597=15.97查表5-3可知，,所以刚度足够。表5-3 有效行程内的目标行程公差和行程变动量有效行程精度等级12345大于至31566881212161623234005008710915132019272616002000181325183525483665515.1.9 稳定性校核由于滚珠丝杠本身比较细长又受轴向力的作用，若轴向负载过大，则会产生失稳现象，不失稳时的临界载荷Fk应该满足： =式中：丝杠支承系数，双推-简支方式时，取2，其他方式如表5-4所示； 滚珠丝杠稳定安全系数，一般取2.54，垂直安装时取最小值，本设计取4； 滚珠丝杠两端支承间的距离，单位为，本设计中该值为2000；（其中工件加工长度为1400，取2000，留600的两端余量） 按丝杠底径确定的截面惯性矩（，单位为）,本设中将代入算出=205513.36。 由以上数据可以算出：= 临界载荷远大于工作载荷（3234.36N），故丝杠不会失稳。表5-4 丝杠支承系数支承方式双推-双推双推-简支单推-单推双推-自由取值4210.255.1.10 临界转速的验证滚珠丝杠副高速运转时，需验算其是否会发生共振的最高转速，要求丝杠的最高转速： 式中：丝杠支承系数，双推-简支方式时，取值如表5-5所示；临界转速计算长度，单位为，本设计中该值为2300；丝杠内径，单位；安全系数，可取=0.8表5-5 丝杠支承系数支承方式双推-双推双推-简支单推-单推双推-自由取值27.418.912.14.3 经过计算，得出=1293，由已知，可以算出，该值小于丝杠临界转速，所以满足要求。5.2 齿轮传动的计算有关齿轮计算传动比故取； ； ； ； ； 5.3 步进电动机的选择（1）工作台质量折算到电机轴上的转动惯量丝杠的转动惯量 式中 滚珠丝杠的公称直径； 丝杠长度。则齿轮的转动惯量 电机的转动惯量很小可忽略。因此，总转动惯量 （2）所需转动力矩计算快速空载启动时所需力矩最大切削负载时所需力矩快速进给时所需力矩式中 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩；折算到电机轴上的摩擦力矩；由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩；切削时折算到电机轴上的加速度力矩；折算到电机轴上的切削负载力矩。 当时 当时 当时， 时 当时预加载荷，则 所以，快速空载启动所需力矩 切削时所需力矩 快速进给时所需力矩由上分析计算可知，所需最大力矩发生在快速启动时：（3）进给系统步进电机的确定为了满足最小步距要求，电动机选用三相六拍工作方式，查表知所以，步进电机最大静转距为步进电机最高工作频率综合考虑，查表选用110BF003型直流步进电动机，能满足要求7-12。5.4 导轨的特点滑动导轨的优点是结构简单、制造方便和抗振性良好；缺点是磨损快。为了提高耐磨性，国内外主要采用镶钢滑动导轨和塑料滑动导轨。 滑动导轨常用材料有铸铁、钢、有色金属和塑料等。1铸铁 铸铁有良好的耐磨性、抗振性和工艺性。常用铸铁的种类有：（1）灰铸铁 一般选择HT200，用于手工刮研、中等精度和运动速度较低的导轨，硬度在HB180以上； （2）孕育铸铁 把硅铝孕育剂加入铁水而得，耐磨性高于灰铸铁； （3）合金铸铁 包括：含磷量高于0.3的高磷铸铁，耐磨性高于孕育铸铁一倍以上；磷铜钛铸铁和钒钛铸铁，耐磨性高于孕育铸铁二倍以上；各种稀土合金铸铁，有很高的耐磨性和机械性能；铸铁导轨的热处理方法，通常有接触电阻淬火和中高频感应淬火。接触电阻淬火，淬硬层为0.150.2mm。硬度可达HRC55。中高频感应淬火， 淬硬层为23mm，硬度可达HRC4855，耐磨性可提高二倍，但在导轨全长上依次淬火易产生变形，全长上同时淬火需要相应的设备。2钢 镶钢导轨的耐磨性较铸铁可提高五倍以上。常用的钢有：9Mn2V、CrWMn、GCr15、T8A、45、40Cr等采用表面淬火或整体淬硬处理，硬度为5258HRC；20Cr、20CrMnTi、15等渗碳淬火，渗碳淬硬至5662HRC；38C rMoAlA等采用氮化处理。3有色金属 常用的有色金属有黄铜HPb59-l，锡青铜ZCuSn6Pb3Zn6，铝青铜ZQAl9-2和锌合金ZZn-Al10-5，超硬铝LC4、铸铝ZL106等，其中以铝青铜较好。4塑料 镶装塑料导轨具有耐磨性好(但略低于铝青铜)，抗振性能好，工作温度适应范围广(-200+260)，抗撕伤能力强，动、静摩擦系数低、差别小，可降低低速运动的临界速度，加工性和化学稳定件好，工艺简单，成本低等优点。目前在各类机床的动导轨及图形发生器工作台的导轨上都有应用。塑料导轨多与不淬火的铸铁导轨搭配。导轨的使用寿命取决于导轨的结构、材料、制造质量、热处理方法、以及使用与维护。提高导轨的耐磨性，使其在较长时期内保持一定的导向精度，就能延长设备的使用寿命。常用的提高导轨耐磨性的方法有：采用镶装导轨、提高导轨的精度与改善表面粗糙度、采用卸荷装置减小导轨单位面积上的压力(即比压)等。图5-3 滑动导轨截面形状5.5 导轨的设计一作用力合作用点位置，作用力方向和作用点的位置唏嘘合理安置。一边导轨倾斜的力矩尽量小。否则会使导轨中的摩擦力增大，磨加剧，从而降低导轨的灵活性和导向精度。严重时甚至还可能卡死，不能正常工作。作用在运动件上的推力有三种情况： 1.推力通过运动件在轴线2.推力作用点在运动件的轴线上。但推力的方向与轴线成一夹角3.推力平行于运动件的轴线上对于第一种情况，导轨镇南关的摩擦力只受到载荷及运动件本身重量的影响，推力不会产生附加摩擦力。犹豫结构上的限制，实际的结构中往往出项第二第三中情况。为了保证导轨的灵活性，要对导轨进行验算，在已知的条件先，确定各部分的集合尺寸。推力F与运动件轴线组成夹角a,如图所示图5-4 导轨计算图推力F的作用将使运动件产生倾斜，从而使运动件与承导体的俩点处压紧， 设正压力分别为 .，相应摩擦力，作用间的距离为L，轴向阻力为 根据静力平衡条件,运动件的直径较小时，上式中含有d的各项可以略去。可解得：欲推动运动件，则必须使若要保证不卡死的条件是： 由此，可得到当推力F与运动件有一夹角a时，运动件正常工作的条件是 为当量摩擦系数在燕尾形和三角形导轨中:-滑动摩擦系数-眼尾轮廓角与三角底角二选与运动件轴线与轴线相距h，图中为轴向阻力和为反作用力，为当量摩擦系数，根据静力平衡条件解得：推动运动件则必须：保证运动件不卡死条件即：为了保证运动灵活，可取值当取f=0.25时，则有：对圆柱形导轨：对矩形导轨：对燕尾形或三角形导轨：在本设计的导轨中：h=40mm L=90 因此：符合相关要求.结 论经过几个月的努力，并且在指导老师和同学的帮助下完成了此次跑步机的毕业设计，从最开始查找各种关于本次毕业设计的资料到确定总体方案，机械传动部件的选型，最后到撰写说明书，这是一个学习的过程，更是一个实践的过程。在大学四年当中，我接触和吸收了大量机械知识，通过此次的毕业设计设计，让我能有机会把学到的理论知识用到实践中。在今后的学习生活中，这次毕业设计的经历将起到重要帮助作用，通过设计使我更加接近生产实际，锻炼了将理论运用于实际的分析和解决实际问题的能力，巩固、加深了有关机械设计方面的知识。通过这次的毕业设计，我对机电一体化系统设计方案的拟定有了一定的认识，机械传动部件
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