加工中心八位通用圆盘刀库设计【机械毕业设计说明书论文CAD图纸】.zip
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加工中心八位通用圆盘刀库设计【机械毕业设计说明书论文CAD图纸】.zip,机械毕业设计说明书论文CAD图纸,毕业设计说明书
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!【包含文件如下】【机械类设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc【需要咨询购买全套设计请企鹅97666224】.bat1.txt八位通用圆盘刀库设计.doc图纸合集.dwg说明.doc摘要加工中心是一种备有刀库并能自动换刀对工件进行多工序加工的数控机床。它是适应省力、省时和节能的时代要求发展起来的，它综合了机械技术、电子技术、计算机软件技术、气动技术、拖动技术、现代控制理论、测量及传感技术以及通讯诊断、刀具和应用编程技术为一身的高科技产品。而刀库是一台加工中心关键的、必不可少的组成部分，刀库的功能是储存加工工序所需的各种刀具，并按程序T指令，把将要用的刀具准确地送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具。刀库的储存量一般在864把范围内，多的可达100200把。加工中心刀库的形式很多，结构也各不相同，最常用的有圆盘式刀库、链式刀库和格子盒式刀库。圆盘刀库为最常用的一种形式，每一刀座均可存放一把刀具。圆盘刀库的种类葚多，刀库的刀具轴线可以按不同的方向配置。单盘式刀库的结构简单，取刀也较方便，因此应用最为广泛。本设计是八位通用圆盘刀库的设计。其整体思路为：利用一个气缸实现刀库的水平运动和伺服电机实现刀库的回转转动，伺服电机经不完全齿轮机构带动圆盘的转动，气缸带动整个圆盘刀库的水平运动。关键词：加工中心 圆盘刀库 不完全齿轮机构AbstractThe machining center is a CNC machine tool equipped with a tool magazine and can automatically change the tool to process the workpiece. It is developed in the era of energy saving, time saving and energy saving. It combines mechanical technology, electronic technology, computer software technology, pneumatic technology, drag technology, modern control theory, measurement and sensing technology, communication diagnosis, tool and application programming technology as a high-tech product. The tool library is the key and essential component of a processing center. The function of the tool library is to store all kinds of tools needed for the processing procedure, and the tool used in the tool is accurately delivered to the tool changing position according to the program T instruction, and the used tool sent from the spindle is accepted. The storage of knife magazine is generally in the range of 8 - 64, and many can reach 100200. There are many different forms of tool magazine in the machining center, and the structure is also different.The disc magazine is the most commonly used form, and each cutter holder can store a cutter. There are many kinds of disc magazine, and the cutter axis can be configured in different directions. The single disc magazine has the advantages of simple structure and convenient cutting, so it is the most widely used. This design is the design of eight - bit general disk knife library. The whole idea is as follows: using a cylinder to realize the horizontal movement of the knife library and the rotary rotation of the tool library by the servo motor, the servo motor is driven by the incomplete gear mechanism, and the cylinder drives the horizontal movement of the whole disk knife library.Key words: machining center disc cutter magazine incomplete gear mechanism目录摘要Abstract第一章 绪论1.1课题研究的意义1.2 数控机床的发展1.3刀库类型1.4 课题完成的内容第二章 八位通用圆盘刀库的总体设计方案2.1 设计思路2.2 驱动方案的确认2.2.1 液压驱动2.2.2 气压驱动2.2.3 电动机驱动2.2.4 方案的确认2.3 刀库转盘间歇运动机构选择2.3.1 槽轮机构2.3.2 不完全齿轮机构2.3.3 凸轮式间歇运动机构2.3.3 运动机构方案确定2.4 总体方案拟定第三章 八位通用圆盘刀库整体结构的设计计算3.1 拟定设计参数3.2 水平移动气缸的设计计算3.2.1 负载分析3.2.2 气缸效率分析3.2.3 气缸缸径的确认3.2.4活塞宽度的确定3.2.5 缸体长度的确定3.2.6缸筒壁厚的计算3.3不完全齿轮传动机构的设计与计算3.3.1选定齿轮材料，类型及精度等级3.3.2 按齿根弯曲强度设计3.3.3 计算大小齿轮的几何尺寸参数3.3.4不完全齿轮的周节数值与首，末齿齿顶高系数的确定3.3.5 锁止弧的设计3.3.6主动轮在相邻两锁止弧之间的齿数3.3.7 不完全齿轮静止时间和运动时间的确定3.3.8 绘制工作图3.4 电动机的选择3.5轴承的选择及验算3.6 转盘轴的设计及强度校核计算3.6.1 轴校核安全系数3.6.2轴的静强度安全系数校核结论参考文献致谢毕业设计题 目八位通用圆盘刀库的设计学生姓名学 号系 部专 业班 级指导教师二一八年X月 毕业设计（论文）报告纸摘要加工中心是一种备有刀库并能自动换刀对工件进行多工序加工的数控机床。它是适应省力、省时和节能的时代要求发展起来的，它综合了机械技术、电子技术、计算机软件技术、气动技术、拖动技术、现代控制理论、测量及传感技术以及通讯诊断、刀具和应用编程技术为一身的高科技产品。而刀库是一台加工中心关键的、必不可少的组成部分，刀库的功能是储存加工工序所需的各种刀具，并按程序T指令，把将要用的刀具准确地送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具。刀库的储存量一般在864把范围内，多的可达100200把。加工中心刀库的形式很多，结构也各不相同，最常用的有圆盘式刀库、链式刀库和格子盒式刀库。圆盘刀库为最常用的一种形式，每一刀座均可存放一把刀具。圆盘刀库的种类葚多，刀库的刀具轴线可以按不同的方向配置。单盘式刀库的结构简单，取刀也较方便，因此应用最为广泛。本设计是八位通用圆盘刀库的设计。其整体思路为：利用一个气缸实现刀库的水平运动和伺服电机实现刀库的回转转动，伺服电机经不完全齿轮机构带动圆盘的转动，气缸带动整个圆盘刀库的水平运动。关键词：加工中心 圆盘刀库 不完全齿轮机构AbstractThe machining center is a CNC machine tool equipped with a tool magazine and can automatically change the tool to process the workpiece. It is developed in the era of energy saving, time saving and energy saving. It combines mechanical technology, electronic technology, computer software technology, pneumatic technology, drag technology, modern control theory, measurement and sensing technology, communication diagnosis, tool and application programming technology as a high-tech product. The tool library is the key and essential component of a processing center. The function of the tool library is to store all kinds of tools needed for the processing procedure, and the tool used in the tool is accurately delivered to the tool changing position according to the program T instruction, and the used tool sent from the spindle is accepted. The storage of knife magazine is generally in the range of 8 - 64, and many can reach 100200. There are many different forms of tool magazine in the machining center, and the structure is also different.The disc magazine is the most commonly used form, and each cutter holder can store a cutter. There are many kinds of disc magazine, and the cutter axis can be configured in different directions. The single disc magazine has the advantages of simple structure and convenient cutting, so it is the most widely used. This design is the design of eight - bit general disk knife library. The whole idea is as follows: using a cylinder to realize the horizontal movement of the knife library and the rotary rotation of the tool library by the servo motor, the servo motor is driven by the incomplete gear mechanism, and the cylinder drives the horizontal movement of the whole disk knife library.Key words: machining center disc cutter magazine incomplete gear mechanism目录摘要Abstract第一章 绪论1.1课题研究的意义1.2 数控机床的发展1.3刀库类型1.4 课题完成的内容第二章 八位通用圆盘刀库的总体设计方案2.1 设计思路2.2 驱动方案的确认2.2.1 液压驱动2.2.2 气压驱动2.2.3 电动机驱动2.2.4 方案的确认2.3 刀库转盘间歇运动机构选择2.3.1 槽轮机构2.3.2 不完全齿轮机构2.3.3 凸轮式间歇运动机构2.3.3 运动机构方案确定2.4 总体方案拟定第三章 八位通用圆盘刀库整体结构的设计计算3.1 拟定设计参数3.2 水平移动气缸的设计计算3.2.1 负载分析3.2.2 气缸效率分析3.2.3 气缸缸径的确认3.2.4活塞宽度的确定3.2.5 缸体长度的确定3.2.6缸筒壁厚的计算3.3不完全齿轮传动机构的设计与计算3.3.1选定齿轮材料，类型及精度等级3.3.2 按齿根弯曲强度设计3.3.3 计算大小齿轮的几何尺寸参数3.3.4不完全齿轮的周节数值与首，末齿齿顶高系数的确定3.3.5 锁止弧的设计3.3.6主动轮在相邻两锁止弧之间的齿数3.3.7 不完全齿轮静止时间和运动时间的确定3.3.8 绘制工作图3.4 电动机的选择3.5轴承的选择及验算3.6 转盘轴的设计及强度校核计算3.6.1 轴校核安全系数3.6.2轴的静强度安全系数校核结论参考文献致谢 第一章 绪论1.1课题研究的意义加工中心是一种备有刀库并能自动换刀对工件进行多工序加工的数控机床。它是适应省力、省时和节能的时代要求发展起来的，它综合了机械技术、电子技术、计算机软件技术、气动技术、拖动技术、现代控制理论、测量及传感技术以及通讯诊断、刀具和应用编程技术为一身的高科技产品。而刀库是一台加工中心关键的、必不可少的组成部分，刀库的功能是储存加工工序所需的各种刀具，并按程序T指令，把将要用的刀具准确地送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具。刀库的储存量一般在864把范围内，多的可达100200把。加工中心刀库的形式很多，结构也各不相同，最常用的有圆盘式刀库、链式刀库和格子盒式刀库。圆盘刀库作为是刀库的典型产品，其设计及应用对机电一体化、机械结构工艺、机械制造、自动化、电子信息等专业的教学及研究都有着很重要的意义。该课题不仅需要设计机械结构和机构，还需要涉及到自动化装配等问题。该课题涉及到设计、绘图、控制等各方面的知识，可以培养学生综合运用所学知识解决具体工程项目的能力。1.2 数控机床的发展20世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展，于是便产生了数控机床这个新兴的加工设备。CNC(数控机床)是计算机数字控制机床(Computernumbercontrol)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正式生产出来。在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国VDI标准、日本JIS标准、国际标准ISO标准、国标GB，国标和国际标准差不多。看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(ISO标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(ISO标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。目前世界著名机床厂商纷纷在我国的投资建立机床生产线。2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。民营机床企业也在快速发展。浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。2004年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。2002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。我国正在由机床大国向机床强国迈进。为了满足我国市场对经济型产品的需求，西门子自动化与驱动集团运动控制部在第八届中国国际机床展览会上，展出了以“西门子推进生产力的动力”为主题的基础数控产品、高端数控产品、车间应用软件及完整的IT解决方案等。在此次展会中特别推出SINUMERIK802Se/Ce，它是专门针对中国数控机床市场而开发的新一代经济型CNC控制系统。同台展出的还有SINUMERIK802D数控系统，及高端数控产品，其中主要为SINUMERIK810D及840D控制系统。西门子自动化与驱动集团运动控制部在数控系统方面，此前主要从事高端控制系统的研发，为更贴近中国市场的需求，西门子数控也逐渐开始关注中低端产品的研发与市场，并与中国北方工业集团公司/中国东方数控公司合资建立西门子数控（南京）有限公司（SNC），从事本地化的研发与生产。如今该公司已实现了产品生产和开发的本地化，为国内的中小企业及多元化的市场提供经济型数控产品，同时也将其优质产品出口国际市场。世界经济形势将有所好转，对全球总的设备生产和需求将有所增加。据美国、日本、欧盟三大主要经济体的近期经济报告分析，美国的经济回升从2006年将转为高速增长的态势，增长达到3-5%；而日本也渡过了疲软区，进入恢复期，多年来不断呈现正增长，为2-3%；欧盟也将有3%左右的增长。国内需求将不会减弱。从2006年市场发展的几个要素来看，这些要素在2007年将不会减弱。在各个主要市场看，轿车、重型汽车等重要车型的销售量从东向西逐步扩展，轿车个人购买已成为主流，其次是军工等需求也不会减缓，在航空、兵器等领域，2007年的改造将继续增加，设备需求将进一步深化和扩大，民营企业将进一步渗透到制造业和轻工业，其技术水平和加工能力的提高依赖于其装备的改善。因此，机床在世界的需求只会有增无减，并且高性能高精度高自动化的机床需求会更大。1.3刀库类型根据刀库的容量和存取刀具的方式，刀库可设计成多种形式。目前常见的刀库类型如下：（1） 盘式刀库 图1.1 盘式刀库此刀库结构简单，应用较多。如图1.1所示，由于刀库呈环形排列，空间利用率低，因此出现了刀具在盘中进行双环和多环排列，以增加空间的利用率的设计。但这样一来，刀库的外径较大，转动惯量也很大，选刀时间也较长。因此，盘式刀库一般适用于刀具容量较小的刀库。（2） 链式刀库 如图1.2所示，此钟刀库结构紧凑，刀库容量较大，链环的形状可根据机床的布局制成各种形状，也可将换刀位突出以便于换刀，能充分利用机床的占地空间，通常为轴向取刀，位置精度较低，造价也较高。图1.2 链式刀库（3）格子箱式刀库 1.4 课题完成的内容本毕业设计课题来源于实际运用，主要针对某加工中心自动换刀刀库的设计，即可以提高机床的工作效率，又可以节约人力。设计的主要内容：八位通用圆盘刀库的设计工作量：主要零件的零件图，刀库装配图。设计说明书1份。本文首先确认设计方案，然后然后对整机关键部件进行设计计算，并通过CAD软件对刀库的工程图纸进行绘制。第二章 八位通用圆盘刀库的总体设计方案2.1 设计思路本设计是八位通用圆盘刀库的设计。要求能够实现刀库的水平移动和旋转移动。 2.2 驱动方案的确认设备的驱动方式有液压式、气动式、和电动式。下面将三种驱动方式进行分析比较。2.2.1 液压驱动设备的驱动系统采用液压驱动，有以下几个优点：(1)液压容易达到较高的压力（常用液压为2.56.3MPa），体积较小，可以获得较大的推力或转矩；(2)液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较高的位置精度；(3)液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制；(4)液压系统采用油液作介质，具有防锈性和自润滑性能，可以提高机械效率，使用寿命长。液压传动系统的不足之处是：(1)油液的粘度随温度变化而变化，影响工作性能，高温容易引起燃爆炸等危险；(2)液体的泄漏难于克服，要求液压元件有较高的精度和质量，故造价较高；(3)需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置，否则引起故障。液压驱动方式的输出力和功率更大，能构成伺服机构，常用于大型设备的驱动。2.2.2 气压驱动与液压驱动相比，气压驱动的特点是：(1)压缩空气粘度小，容易达到高速；(2)利用工厂集中的空气压缩站供气，不必添加动力设备；(3)空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于高温作业；(4)气动元件工作压力低，故制造要求也比液压元件低。它的不足之处是：(1)压缩空气常用压力为0.40.6MPa，若要获得较大的力，其结构就要相对增大；(2)空气压缩性大，工作平稳性差，速度控制困难，要达到准确的位置控制很困难；(3)压缩空气的除水问题是一个很重要的问题，处理不当会使钢类零件生锈，导致设备失灵。此外，排气还会造成噪声污染。气动式驱动多用于点位控制、抓取、开关控制和顺序控制的设备。2.2.3 电动机驱动电动机驱动可分为普通交、直流电动机驱动，交、直流伺服电动机驱动和步进电动机驱动。普通交、直流电动机驱动需加减速装置，输出力矩大，但控制性能差，惯性大，适用于中型或重型设备。伺服电动机和步进输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型设备。交、直伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机则主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。2.2.4 方案的确认 综合上述三个方式的优缺点，本文利用一个气缸实现刀库的水平运动和伺服电机实现刀库的回转转动，伺服电机经不完全齿轮机构带动圆盘的转动，气缸带动整个圆盘刀库的水平运动。2.3 刀库转盘间歇运动机构选择2.3.1 槽轮机构 槽轮机构如图2.1所示。结构简单，外形尺寸小，其效率高，并能平稳地，间歇地进行转位，但因传动时尚存在柔性冲击，故常用于速度不太高的场合。普通槽轮机构有外槽轮机构和内槽轮机构。内槽轮机构中运动时间大于静止时间，外槽轮机构运动时间小于静止时间。图2.1 槽轮机构2.3.2 不完全齿轮机构不完全齿轮机构如图2.2所示。设计灵活，很容易实现一周中的多次不同动，停时间的间歇运动。但在进入啮合和退出啮合时使速度有突变，产生冲击，不宜用于高速传动。图2.2 不完全齿轮机构2.3.3 凸轮式间歇运动机构凸轮式间歇运动机构如图2.3所示。一般由带有特殊廓线的主动凸轮和做简谐运动的从动件组成。其传动结构简单，不仅可传递平行轴还可以传递交错轴间的间歇运动，只要合理设计廓线，选择合适的运动规律，可使从动件运动平稳，减少冲击，得到较好的运动特征，以适应高速运动的需求。图2.3 凸轮式间歇运动机构2.3.3 运动机构方案确定考虑到加工成本和设计灵活性，本次设计选用不完全齿轮结构作为本次设计的间隙运动机构。2.4 总体方案拟定 图2.4 整体方案如图2-1所示，水平运动采用气缸和导轨的结构，保证运动的精度，回转采用不完全齿轮间隙结构。第三章 八位通用圆盘刀库整体结构的设计计算3.1 拟定设计参数 刀库左右行程：130mm 刀库上下行程 ：75mm 工作气压：0.3MPA3.2 水平移动气缸的设计计算3.2.1 负载分析图3-1 气缸工作原理简图 气缸实际推力公式：F= Fw + +Fa (3-1) 式中Fw-工作负载； Fa-运动部件速度变化时的惯性负载; -导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力。启动后为动摩擦阻力摩擦负载计算公式： = f( G + FRn ) (3-2) 式中G-重力，估算整个机构总重量50KG -垂直于导轨的工作负载，本系统中为零； f-导轨摩擦系数，静摩擦系数取0.2，动摩擦系数为0.1。 得出摩擦负载为忽略不计惯性负载计算公式： (3-3) 式中 重力加速度 加速或减速时间，一般t取0.1s0.5s 时间内的速度变化量暂定0.8。 求的： = = =81.6N根据上述计算结果，列出各工作阶段所受的外负载求的 F= Fw + +Fa581.6N3.2.2 气缸效率分析 气缸的效率由以下三种效率组成： A.机械效率，由各运动件摩擦损失所造成，在额定压力下，通常可取=0.9 B.容器效率，由各密封件泄露所造成，通常容积效率为： 装弹性体密封圈时 1 装活塞环时 0.98 C.作用力效率，由出油口背压所产生的反作用力而造成。 一般取=0.9 所以 =0.9 =1 =0.9 总效率为。3.2.3 气缸缸径的确认 (3-4) =55mm 按设计手册取d/D 为0.3 ， 故 得d16.5mm 表3-1 气缸内径尺寸系列（GB2348-80） 810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250 表3-2 活塞杆直径系列（GB2348-80）456810121416182022252832364045505663708090100110125140根据表3-1和表3-2将这些直径圆整成进标准值时得：气缸有：D=63mm 和活塞d=20mm3.2.4活塞宽度的确定活塞的宽度一般取=（0.3-0.6）即=（0.3-0.6）63=（18.9-37.8）mm取=20mm 3.2.5 缸体长度的确定气缸缸体内部的长度应等于活塞的行程L与活塞宽度B的和。缸体外部尺寸还要考虑到两端端盖的厚度，一般气缸缸体的长度不应大于缸体内径的20-30倍。即：缸体内部长度150+20=170mm 3.2.6缸筒壁厚的计算在中、低压系统中，气缸的壁厚基本上由结构和工艺上的要求确定，壁厚通常都能满足强度要求，一般不需要计算。但是，当气缸的工作压力较高和缸筒内径较大时，必须进行强度校核。当时，称为薄壁缸筒，按材料力学薄壁圆筒公式计算，计算公式为 （3-5） 式中，缸筒内最高压力； 缸筒材料的许用压力。=, 为材料的抗拉强度，n为安全系数，当时，一般取。当时，按式（3-6）计算 (该设计采用无缝钢管) （3-6）根据缸径查手册预取=30此时最高允许压力一般是额定压力的1.5倍，根据给定参数P=0.3MPA，所以： =0.61.5=0.9MP=100110（无缝钢管），取=100，其壁厚按公式（3-6）计算为 满足要求，就取壁厚为2mm。3.3不完全齿轮传动机构的设计与计算3.3.1选定齿轮材料，类型及精度等级1）根据间歇机构的运动需要，选用直齿圆柱不完全齿轮传动；2）齿轮的旋转速度并不高，故选用7级精度（GB1009588）;3）齿轮材料的选择，由机械设计手册选择大齿轮材料为35SiMn，调制处理,小齿轮的材料为40Cr，调制处理，使两者材料硬度差为30HBS，以满足设计要求。 4）齿轮的使用寿命为15年，设每年工作300天，每天工作8小时。3.3.2 按齿根弯曲强度设计 设计公式为 （3-7）（1）先试计算大齿轮的直径，其计算公式为 （3-8）1）试选载荷系数=1.2;2）大齿轮传递的转矩 =3）由于小齿轮做悬臂布置，所以根据手册选齿宽系数为=0.6；4）根据手册查得所选材料的弹性影响系数=188.9MPa；5）根据手册按齿轮的齿面硬度查得大小齿轮的接触疲劳强度极限分别为=510Mpa ，=560Mpa;6）小齿轮和大齿轮的应力循环次数 =60=60*2*1*（2*8*300*15）=8.64*= 7）根据手册取大齿轮和小齿轮的接触疲劳寿命系数分别为。 8）取齿轮安全系数S=1.1，则接触疲劳许用应力 9）将中较小的值代入计算公式得 10）大齿轮的圆周速度 11）齿轮宽度 模数 齿高 则小齿轮齿宽与齿高比为 （2）.计算齿轮模数1）根据手册查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限，； 2）根据机械设计手册取弯曲疲劳寿命系数; 3）取弯曲疲劳安全系数S=1.3，则由得弯曲疲劳许用应力 4)根据小齿轮的圆周速度v=0.01632m/s,齿轮精度为7级精度，由手册查得动载系数对于直齿轮，;依据手册查得使用系数;根据手册用插值法查得精度为7级的齿轮传动，并且小齿轮悬臂布置时；由齿宽与齿高比，查手册得;可得载荷系数5)根据手册通过直接查或用插值法球的得齿形系;应力校正系数。6)大齿轮的 小齿轮的 所以大齿轮的数值大7）代入设计计算公式得 将计算所得的模数就近圆整为标准值m=4mm,根据以上计算所得大齿轮的的分度圆直径189.57mm，算出大齿轮齿数 则小齿轮齿数3.3.3 计算大小齿轮的几何尺寸参数（1）分度圆直径 （2）齿顶圆直径和齿根圆直径 （3）中心距 （4）齿轮宽度取3.3.4不完全齿轮的周节数值与首，末齿齿顶高系数的确定从动轮的齿顶压力角则 从动轮齿顶高系数时从动轮齿顶圆齿槽所对中心角 假定，得从动轮具有标准齿顶高，主动轮为修正齿顶高时，两齿顶圆交点所对从动轮中心角的一半为， 则可知从动轮转过的角度范围内包含的周节数 由于K为整数，所以取，查手册由插值法得时，不产生齿顶干涉的主动轮末齿的齿顶高系数在理论上，可使，但实际上考虑加工精度的影响，为了保证进入啮合时不发生齿顶干涉，取因此取3.3.5 锁止弧的设计1）从动轮锁止弧的设计（如下图3-2所示）锁止凹弧要留有0.5模数的齿顶厚，才能保证开始啮合点不会因磨损而有所变动，凹弧所对的中心角为 当凹弧圆心在主动轮圆心时，凹弧半径为 图3-2 从动锁止弧2)主动轮锁止凸弧的设计主动轮上锁止凸弧的终点S落在两齿轮的连心线上（如图3-3所示），主动轮上锁止凸弧的起点T也落在两齿轮的连心线上，锁止凸弧的半径，其圆心在。 图3-3主动锁止弧确定锁止凸弧终点S，即确定通过S点的向径与刚开始的那个齿的中线之间的夹角，如图3-4所示由于所以，则开始啮合点E与点重合，落在段上（如下图示）。 图3-4 锁止凸弧终点从动轮转过的角度，而动轮转过的角度，则 确定锁止凸弧起点T：即确定通过T点的向径与最后一个齿的中线之间的夹角，如图1所示 两轮在F点啮合时，主动轮上向径与之间的夹角主动轮上齿顶圆的齿厚所对中心角的一半为，主动轮最后一个齿的齿顶圆的压力角 则那么 3.3.6主动轮在相邻两锁止弧之间的齿数当从动轮转过时，则在一次间歇运动中，从动轮转过角度内包含的周节数；当从动轮转过时，则。3.3.7 不完全齿轮静止时间和运动时间的确定 不完全齿轮机构从动轮的静止时间和运动时间是设计的主要参数之一。根据工作要求，取主动轮每转一周，从动轮完成间歇运动的次数N=8。当从动轮转过时， 当从动轮转过时，3.3.8 绘制工作图 图3-5 工作图3.4 电动机的选择刀具最大重量为8Kg；分度盘与刀库轮毂质量估计为15Kg；刀盘及圆盘罩盖等总质量估计为7Kg；故刀库旋转部件的总质量M=30Kg；估算最高转速为80RPM将整个旋转部件等效为质量均匀、半径R为140mm的圆盘，则其转动惯量 J = 0.5MR2 = 0.3 Kgm2； T = J=0.354.8Nm 16.88 Nm所需电动机的功率可用如下公式计算： Pd为工作机的实际电动机输出功率KW，Pw为工作机所需要的输入功率KW，n为电动机只工作机之间的总效率。 因此，选择额定功率为400W的电动机3.5轴承的选择及验算因为轴承承受的径向力和轴向力都比较到，所以选用圆锥滚子轴承。轴承承受的轴向载荷P=300N，装轴承处的轴颈为25 mm，考虑运转时有冲击，预期计算寿命。轴承型号为：30205一、求比值因为，承受的轴向载荷很小。所以，取X=1。 二、初步计算当量动载荷 查机械设计手册，取 三、起轴承应有的基本额定动载荷值 式中: 为指数。对于球轴承=3，对于滚子轴承=10/3。 五、验算轴承的寿命经验算轴承的寿命足够3.6 转盘轴的设计及强度校核计算主轴：轴是组成机械的重要部件之一。它用来安装各种传动零件，使之绕其轴线传动，传递转矩或回转运动，通过轴承与机架或机座联结。轴与其上的零件组成一个组合体轴系部件，在轴的设计时，不能只考虑轴本身，必须和轴系零部件的整个结构密切联系起来。应用于轴的材料种类很多，主要根据轴的使用条件，对轴的强度、刚度和其它机械性能等的要求，采用的热处理方式，同时考虑制造加工工艺，并力求经济合理，通过设计计算来选择主轴的材料。本次设计中，主轴既要支承主轴和刚卷的重量又要传递电动机的转矩，即同时承受弯矩和扭矩的作用。由于同样的材料，在热处理工艺不同时，所得到的静强度、硬度和疲劳极限也会不同，所以在选择主轴时还应确定其热处理方法。主轴受载荷大，应选用调质钢（含碳量在0.30%-0.60%范围内的碳素结构钢和合金结构钢），调质钢能进行调质处理。调质处理后得到的是索氏体组织，它比正火或退火所得到的铁素体混合组织具有更好的综合力学性能（例如：更高的强度、较高的冲击韧度，较低的脆性转变温度和较高的疲劳强度）。调质钢的钢种很多，常用的有35、45、40Cr、45Mn、40MB等。主轴的钢种我们选取45，45钢调质后的硬度为HB217255。轴的设计应满足下列几方面的要求：在结构上要受力合理，尽量避免或减少应力集中，足够的强度（静强度和疲劳强度），必要的刚度，特殊情况下的耐腐蚀性和耐高温性，高速轴的振动稳定性及良好的加工工艺性，并应使零件的轴上定位可靠、装备适当和装拆方便等。3.6.1 轴校核安全系数图3-6 受力分析 弯矩图，在上面，46743.2Nm易知在顶端处为最危险截面，校核此处的安全系数旋转轴的校核公式 ， =1.31.5 式中 为材料的弯曲疲劳极限 MPa根据调质 40 d=25mm 可以知道： =335N/mm， =685N/mm M轴危险截面上的弯矩 N.mm T轴危险截面的转矩 N.mm W轴危险截面上的抗弯截面模数 W轴危险截面上的抗扭截面模数 W= W= 弯曲和剪切疲劳极限的综合影响系数，由=685N/mm， 在表中标准化为700，由配合H7/m6 选=3.39 =2.44则=2.133s1.5满足要求。3.6.2轴的静强度安全系数校核该校核的目的在于校核轴对塑性变形的抵抗能力，轴的强度是根据轴所受的最大 瞬时载荷（包括动载荷和冲击载荷）来计算的= 式中： 轴危险截面上的最大弯矩和扭矩 作用于轴上的最大轴向载荷 W 轴危险截面的抗弯和抗扭截面系数。 A轴危险截面的面积 屈服极限
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