毕业设计（论文）-丝锥前稍铲背车床的设计【全套图纸】.doc

1 目 录 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 摘摘 要要 .1 引引 言言 .3 第第 1 章章 绪论绪论 .4 1.1 机床设计的主要意义 .4 1.2 主轴设计的重要性 .4 1.3 主要设计内容.4 1.4 主要技术参数.4 第第 2 章章 车床主传动系统方案设计车床主传动系统方案设计 .5 2.1 主传动的组成及要求.5 2.1.1 主传动的组成.5 2.1.2 主传动的设计要求.5 2.2 主传动系统的传动方式.6 2.2.1 集中传动式.6 2.2.2 分离传动式.6 2.3 主传动的变速方式.6 2.3.1 变换齿轮变速.6 2.3.2 滑移齿轮变速.6 2.3.3 多速电动机变速.6 2.3.4 各种变速机构的组合.7 第第 3 章章 主传动系统的运动设计主传动系统的运动设计 .8 3.1 确定极限转速.8 3.2 确定公比.8 3.3 求出主轴转速级数.8 2 3.4 确定结构网和结构式.8 3.5 绘制转速图.9 3.5.1 确定传动轴数.9 3.5.2 画转速图.9 3.6 齿轮齿数的确定.10 3.6.1 传动组A.10 3.6.2 传动组B.10 3.6.3 传动组C.10 3.6.4 传动组D.10 3.7 传动系统图的拟定.11 第第 4 章章 进给传动系统的运动设计进给传动系统的运动设计 .12 4.1 确定传动副数目.12 4.2 确定各齿轮齿数.12 4.3 确定主传动系统与进给传动系统传动系统图.12 第第 5 章章 主运动与进给运动主要部件结构设计主运动与进给运动主要部件结构设计 .14 5.1 带传动设计.14 5.1.1 确定计算功率.14 5.1.2 选取 V 带型.14 5.1.3 验算带速和确定带轮直径.14 5.1.4 确定带传动的中心距和带的基准长度.14 5.1.5 验算小带轮的包角.15 5.1.6 确定带的根数z.15 5.1.7 计算单根 V 带初拉力的最小值.16 5.1.8 计算压轴力.16 5.1.9 带轮的结构.16 5.2 确定计算转速.16 5.2.1 主轴.16 5.2.2 各传动轴计算转速.16 5.2.3 各齿轮计算转速.17 5.2.4 核算主轴转速误差.17 5.3 各传动组齿轮模数的确定.18 5.3.1 传动组A.18 5.3.2 传动组B.19 5.3.3 传动组C.19 5.3.4 传动组D.20 5.3.5 传动组E.20 5.3.6 传动组F.20 5.3.7 传动组G.21 5.4 各轴直径的估算 .21 5.4.1 轴的直径.22 5.4.2 轴的直径.22 5.4.3 轴的直径.22 5.4.4 轴的直径.22 5.4.5 轴（主轴）的直径.22 3 5.4.6 轴的直径.23 5.4.7 轴的直径.23 5.4.7 轴的直径.23 5.5 轴的结构设计.23 5.6 轴的强度校核计算 .23 第第 6 章章 凸轮设计凸轮设计 .28 6.1 凸轮机构的运动规律.28 6.2 等速直线运动曲线凸轮轮廓曲线方程 .29 6.3 凸轮设计过程.30 6.3.1 确定从动件运动规律.30 6.3.2 确定凸轮基本尺寸.32 6.3.3 确定凸轮轮廓曲线.32 结结 论论 .34 致致 谢谢 .35 参考文献参考文献 .36 1 丝锥前稍铲背车床的设计 摘 要：丝锥前稍铲背车床适用于直径范围为 1468，槽数为 4 或 6 的直槽丝锥前稍的铲 背。本设计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 设计 校核 2 Tap front scraping lathe design Abstract： Tap front scraping lathe can relieving grinding straight slot taps of diameter range is14 68 and slot number is 4 or 6. The design includes three main areas: the movement design of the main drive system and the feed drive system, the main moving parts and moving parts of the feed structure design and cam design. Main transmission system and feed drive system design: determine the movement speed, and determine the speed, structure, and structured, rendering speed diagram, the pinion gear transmission system and the plan. The moving parts of structure design: belt transmission design and calculation speed, determine the gear module, Structural design of the main moving parts and feed moving parts: belt transmission design and calculation speed, determine the gear module, each shaft diameter and the design of main shaft parts, estimate the diameter of the shaft and design of the shaft, gear and some of the main pieces . Cam design: According to the processing requirements to determine the movement of the follower, determine the basic size of cam,determine the cam profile. Key words：Tap front scraping lathe transmission system cam design check 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 1468、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。 4 第 1 章 绪论 1.1 机床设计的主要意义机床设计的主要意义 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。 1.2 主轴设计的重要性主轴设计的重要性 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。 1.3 主要设计内容主要设计内容 本文主要对传动系统、运动部件和凸轮轮廓进行设计。 1.4 主要技术参数主要技术参数 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： 4-45r/min； 主电动机功率： 2kw 主电动机转速： 710r/min 加工工件直径范围： 1468mm 5 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。 2.1 主传动的组成及要求主传动的组成及要求 2.1.1 主传动的组成 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。 2.1.2 主传动的设计要求 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。 6 2.2 主传动系统的传动方式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。 2.2.1 集中传动式 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。 2.2.2 分离传动式 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。 2.3 主传动的变速方式主传动的变速方式 2.3.1 变换齿轮变速 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。 2.3.2 滑移齿轮变速 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。 7 2.3.3 多速电动机变速 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。 2.3.4 各种变速机构的组合 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。 8 第 3 章 主传动系统的运动设计 3.1 确定极限转速确定极限转速 已知主轴最低转速,最高转速，转速调整范围为 min/4 min rnmin/45 max rn 25.11/ minmax nnRn 3.2 确定公比确定公比 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。41 . 1 3.3 求出主轴转速级数求出主轴转速级数 81 41 . 1 lg 25.11lg 1 lg lg Rn Z 3.4 确定结构网和结构式确定结构网和结构式 3.4.1 确定结构式与结构网 由于所选电机转速为 710r/min,与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 C8955 铲齿车床传动系统，确定结构式如下： 12 248 结构网如下图所示 9 图 3-1 结构网 3.4.2 检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 ；在升速 4 1 min i 时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比。因此，主传动链任一传动组2 max i 的最大变速范围。108 minmaxmax iiR 如图 3-1 所示，变速组 a 中变速范围为，变速组 b 中变速范围为05 . 8 41 . 1 41 . 1 3 3 R ，以上数据均复合要求。41 . 1 41 . 1 41 . 1 0 1 R 3.5 绘制转速图绘制转速图 3.5.1 确定传动轴数 所选电动机同步转速 710r/min ,功率 2KW 。总降速传动比 ，数值较大，需 4 710 u 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 3.5.2 画转速图 转速图如图 3-2 所示 图 3-2 转速图 10 3.6 齿轮齿数的确定齿轮齿数的确定 3.6.1 传动组 a 如 3.2 图所示的传动组 a,传动比。参考专用机床设计与制造p114 45 0.25 180 a i 取小齿轮齿数,大齿轮齿数。 1 17z 21 468zz 3.6.2 传动组 b 同上可取 34 17,68zz 3.6.3 传动组 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 3.6.4 传动组 d 本组中有一个双联滑移齿轮，同上可取 ， 13 60z 15 51z ， 14 42z 16 51z 3.7 传动系统图的拟定传动系统图的拟定 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。 11 第 4 章 进给传动系统的运动设计 4.1 确定传动副数目确定传动副数目 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+1-1=3。 转速示意图如下 图 4-1 进给系统转速示意图 4.2 确定各齿轮齿数确定各齿轮齿数 由参考文献6p114 取各齿数如下 ， 17 63z 19 56z 21 56z ， 18 21z 20 28z 22 28z 锥齿轮齿数 2324 30zz 12 4.3 确定主传动系统与进给传动系统传动系统图确定主传动系统与进给传动系统传动系统图 图 4-2 主传动系统与进给传动系统传动系统图 13 第 5 章 主运动与进给运动主要部件结构设计 5.1 带传动设计带传动设计 5.1.1 确定计算功率 由参考文献10表 8-7 查得工作情况系数取1.3，故 A K （5-1）1.3 22.6 caA PK PkWkW 5.1.2 选取 V 带型 根据小带轮的转速和计算功率，由参考文献10图 13-1-1 选 A 型带。 5.1.3 验算带速和确定带轮直径 （1） 初选小带轮的基准直径 1d d 由参考文献10表 13-1-10 和表 13-1-11，取小带轮基准直径。 1 90 d dmm （2） 验算带速 按参考文献10式（8-13） 验算带速 100060 11 nd v d （5-2） 其中 -小带轮转速，r/min； 1 n -小带轮直径，mm； 1d d 3.14 90 710 3.35/25/ 60 1000 vm sm s 故带速合适。 （3）计算大带轮的直径 根据参考文献10式（13-15a），计算大带轮直径 2d d 21(1 )3