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宁设计说明书 摇臂轴支座加工自动线设计镗床设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日37摘 要气门摇杆轴支座是某企业产品中的关键零件之一，本课题要求根据企业生产需要和气门摇杆轴支座零件的加工要求，首先完成零件的加工工艺规程设计，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具及加工镗床机床设计，并完成必要的设计计算。通过设计，综合运用了大学期间的多数基础和专业知识，加深所学知识体系，掌握了运用各项绘图软件进行设计的方法和技巧,熟悉了工程应用设计。关键词:气门摇杆轴支座，零件分析，工艺路线 夹具设计,传动系统设计,传动副，结构网，结构式目 录摘 要2目 录4第1章 绪论61.1 课程设计的目的61.2课程设计的内容61.2.1 理论分析与设计计算61.2.2 图样技术设计61.2.3编制技术文件61.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求6第2章 镗床参数的拟定82.1镗床主参数和基本参数82.2镗床的变速范围R和级数Z82.3确定级数主要其他参数82.3.1 拟定主轴的各级转速82.3.2 主电机功率动力参数的确定82.3.3确定结构式82.3.4确定结构网92.3.5绘制转速图和传动系统图92.4 确定各变速组此论传动副齿数112.5 核算主轴转速误差13第3章 传动件的计算143.1 带传动设计143.1.1计算设计功率Pd143.1.2选择带型153.1.3确定带轮的基准直径并验证带速153.1.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角163.1.5确定带的根数z173.1.6确定带轮的结构和尺寸173.1.7确定带的张紧装置173.1.8计算压轴力173.2 计算转速的计算193.3 齿轮模数计算及验算203.4 传动轴最小轴径的初定233.5 主轴合理跨距的计算23第4章 主要零部件的选择254.1电动机的选择254.2 轴承的选择254.3变速操纵机构的选择254.4 轴的校核254.5 轴承寿命校核27第5章 设计部分的调节、润滑、维护保养、技术要求及其它29第6章 设计中的优缺点，存在的问题及改进意见31结束语32参考文献33 第1章 绪论1 引言机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程编制的好坏是生产该产品的重要保证和重要依据。夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥极其重要的作用1。利用更好的夹具可以保证加工质量，机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面以及被加工表面相互之间的位置精度；提高生产率、降低成本，使用夹具后可以减少划线、找正等辅助时间，且易于实现多工位加工2。扩大机床工艺范围，在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床工艺范围。减轻工人劳动强度，保证安全生产。为了让夹具有更好的发展，夹具行业应加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。1.1 机械制造业及其现状在国民经济的各条战线上广泛使用着大量的机械、机床、工具、仪器、仪表等工艺装备。这些工艺装备的制造过程总称为机械制造，生产这些工艺装备的工业即是机械制造业3。机械制造业的主要任务就是围绕各种工程材料的加工技术，研究其工艺，并设计和制造各种工艺装备。机械制造业是国民经济的基础和支柱，是向其他各部门提供工具、仪器和各种机械设备的技术装备部。据西方工业国家统计，机械制造业创造了60%的社会财富，完成45%的国民经济收入。如果没有机械制造业提供质量优良、技术先进的技术装备，那么信息技术、新材料技术、海洋工程技术、生物工程技术、以及空间技术等新技术群的发展将会受到严重的制约。因此，一个国家的经济竞争归根结底是机械制造业的竞争，机械制造业的发展水平是衡量一个国家经济实力和科学技术水平的重要标志之一。机械制造业是一个历史悠久的产业，经历了一个漫长发展过程。蒸汽机和电力的两次工业革命使机械制造业发生了巨大变革，世界各国都逐渐充分重视、发展和应用机械制造技术。经过建国五十多年的发展，机械工业已经成为我国工业中产品门类比较齐全，具有相当规模和一定技术基础的支柱产业之一。改革开放以来，机械工业引进了大量的国外先进技术，加上国内自行研究开发的成果，使机械产品的结构正向合理化方向发展，对市场的适应能力日益明显增强。但是，与工业发达国家相比，我国的机械制造仍存在阶段性的差距。集中表现为制造技术的落后在设计方法和手段、制造工艺、制造过程自动化及管理技术诸方面都明显落后于工业发达国家。制造技术的落后严重制约了机械工业的进一步发展，使我国机械传动工业的技术来源大部分依赖引进国外技术，全员劳动生产率低，机械产品质量差，可靠性低，缺乏竞争力4。1.2 机械制造业的发展趋势1.2.1 常规工艺的不断优化常规工艺优化的方向是实现高效化、精密化、强韧化、轻量化，以形成优质高效、低耗、少（无）污染的先进实用工艺为主要目标，同时实现工艺设备、辅助工艺、工艺材料、检测控制系统的成套工艺服务，使优化工艺易于为企业采用5。1.2.2 新型加工方法的不断出现和发展包括精密加工和超精密加工、微细加工、特种加工及高密度能加工、新硬材料加工技术、表面功能性覆盖技术和复合加工，以适应机械产品更新换代对制造工艺提出的更高、更新的制造模式。1.2.3 自动化等高新技术与工艺的精密结合微电子、计算机和自动化技术与工艺及设备的相结合，使传统工艺面貌产生显著、本质的变化，如生产线自动控制、在线检测自适应控制、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助夹具设计、计算机辅助装备工艺设计和智能制造系统等。中国的机械制造工业任重而道远，我们必须不断开拓进取，改进制造技术，使制造业达到一个新的高度。1.3 设计目的现代机械制造工艺设计是机械类专业学生在学完了机械制造技术基础等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到：（1） 掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；（2） 掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；（3） 掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；（4） 学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。2 零件工艺性分析2.1 零件的作用气门摇杆轴支座是柴油机一个主要零件。是柴油机摇杆座的结合部，20孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个13mm孔用M12螺杆与汽缸盖相连，3mm轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。2.2 零件的工艺分析由附图1得知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。该零件上主要加工面为上端面、下端面，左、右端面，2-13mm孔和20mm以及3mm轴向槽的加工。20mm孔的尺寸精度与下端面0.05mm的平行度与左右两端面孔的尺寸精度，直接影响到进气门与排气门的传动精度及密封，213mm孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.05mm。因此，需要先以下端面为粗基准加工上端面，再以上端面为粗基准加工下端面，再把下端面作为精基准，最后加工20mm孔与左右两端面时以下端面为定位基准，以保证孔轴线与两端面相对下端面的位置精度。由参考文献1中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知上述要求可以达到的零件的结构的工艺性也是可行的。第2章 镗床参数的拟定2.1镗床主参数和基本参数1确定切削用量查阅实用金属切削手册，采用硬质合金刀头，镗铸铁时的切削用量下：vc2090 m/min， f0.150.5 mm/r，ap0.61.2 mm2确定切削速度 V 削速度 D 直径 f 切削用量 V=2090米/分 f=0.4毫米/转根据机床转速数列选择，取标准数据2801400（rpm）之间。切削力的计算可参考机械加工工艺手册，根据加工类型选择计算公式和 相关计算参数，分别计算主切削力、背向力和进给力，再根据切削速度计算切 削功率。关于切削力计算的相关参数如表 1-1 所示。加工材料刀具材料加工形式 HT200 硬质合金 镗孔 主切削力 Fc背向力 Fp进给力 FfCFcxFcyFcnFcCFpxFpyFpnFp CFfxFfyFfnFf9001.00.75 05300.90.7504501.00.40计算结果如下：主切削力：Fc=397N背向力：Fp=357N进给力：Ff=619N由于一次性完成粗精加工，所以镗杆上安装四把镗刀所以镗孔的主切削功率为Pc= =2.01KW机床主轴电机功率为大于Pe的值：Pe=根据电机相关手册查得：主轴箱部分所选电机型号为Y100L2-4镗床的主参数（规格尺寸）和基本参数如下：工件最大回转直径D(mm)正转最高转速nmax ( )正转最低转速nmin( )电机功率N（kw）公比250140028031.262.2镗床的变速范围R和级数Z R=由公式R=，其中 =1.26，R=5，可以计算级数 z=82.3确定级数主要其他参数2.3.1 拟定主轴的各级转速依据题目要求选级数Z=8， =1.26=1.064考虑到设计的结构复杂程度要适中，故采用常规的扩大传动。各级转速数列可直接从标准的数列表中查出，按标准转速数列为：280，355，450，560，710，900，1120，14002.3.2 主电机功率动力参数的确定合理地确定电机功率N，使机床既能充分发挥其性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。根据题设条件电机功率为3KW可选取电机为：Y100L2-4额定功率为3KW，满载转速为1420r/min.2.3.3确定结构式已知Z=x3ba、b为正整数，即Z应可以分解为2和3的因子，以便用2、3联滑移齿轮实现变速。取Z=8级 则Z=22对于Z=8可分解为：Z=212224。综合上述可得：主传动部件的运动参数 =280 Z=8 =1.262.3.4确定结构网根据“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,结构紧凑的原则,选取传动方案 Z=212224,易知第二扩大组的变速范围r=(P3-1)x=1.264=3.958 满足要求，其结构网如图2-1。 Z=2122242.3.5绘制转速图和传动系统图（1）选择电动机：采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。（2）绘制转速图：（3）画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数，画主传动系统图如图2-3：1-2轴最小中心距：A1_2min1/2(Zmaxm+2m+D)轴最小齿数和:Szmin(Zmax+2+D/m) 图2-3 主传动系统图2.4 确定各变速组此论传动副齿数(1)Sz100-120,中型机床Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮Zmin18-20,m4（7）齿轮齿数的确定。变速组内取模数相等，据设计要求Zmin1820,齿数和Sz100120，由表4.1，根据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数，各齿轮齿数如表2-2。.确定齿数和-轴之间的传动比分别为 1:1 1:1.26 -轴之间的传动比分别为 1.1:1 1:1.6-轴之间的传动比分别为 1.6:1 1:1.6了保证先密后疏原则，选三组齿轮的齿数和依次增大第一组齿轮齿数和的确定根据文献2表3-9 传动比为1：1，齿数和在7080之间的分别有：66、70、72、74、76、78、80传动比为1：1.26，齿数和在7080之间的分别有：66、70、72、75、77、78、80第一组齿轮齿数和符合条件的有：66、70、80我选择第一组齿轮齿数和为：66第二组齿轮齿数和的确定根据文献2表3-9 传动比为1.26：1，齿数和在8090之间的分别有：80、82、83、84、86、88传动比为1：1.6，齿数和在8090之间的分别有：80、81、84、85、87、88、90第二组齿轮齿数和符合条件的有：80、84、88我选择第二组齿轮齿数和为：80第三组齿轮齿数和的确定根据文献2表3-9 传动比为1.58：1，齿数和在90100之间的分别有：90、91、93、95、96、 98、99、100传动比为1：2.51，齿数和在90100之间的分别有：91、92、94、95、96、99第三组齿轮齿数和符合条件的有：91、95、96、99我选择第三组齿轮齿数和为：96 表2-2 齿轮齿数传动比基本组第一扩大组第二扩大组1:11:1.261：11:1.61.6：11：1.6代号ZZZZZZZZZ5Z5ZZ齿数33332937 4040 314959 3737592.5 核算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过10(-1),即10(-1)=2.6各级转速误差n 14001120900710560450355280n1407.81122.1904.5716.05563.6453.2358.6283.2误差1.40.41.40.41.40.41.41.4转速误差小于2.6，因此不需要修改齿数。第3章 传动件的计算3.1 带传动设计输出功率P=3kW,转速n1=1420r/min,n2=900r/min3.1.1计算设计功率Pd表4 工作情况系数工作机原动机类类一天工作时间/h10161016载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（）；离心式压缩机；轻型运输机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机1.31.41.51.51.61.8根据V带的载荷平稳，两班工作制（16小时），查机械设计P296表4，取KA1.1。即3.1.2选择带型普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速n1按机械设计P297图1311选取。根据算出的Pd3.85kW及小带轮转速n11420r/min ，查图得：d d=80100可知应选取A型V带。3.1.3确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P298表137查得，小带轮基准直径为80100mm则取dd1= 100mm ddmin.=75 mm（dd1根据P295表13-4查得）表3. V带带轮最小基准直径槽型YZABCDE205075125200355500由机械设计P295表13-4查“V带轮的基准直径”，得=160mm 误差验算传动比： （为弹性滑动率）误差 符合要求 带速 满足5m/sv300mm，所以宜选用E型轮辐式带轮。总之，小带轮选H型孔板式结构，大带轮选择E型轮辐式结构。带轮的材料：选用灰铸铁，HT200。3.1.7确定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。3.1.8计算压轴力 由机械设计P303表1312查得，A型带的初拉力F0138.58N，上面已得到=171.81o，z=3，则对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小, 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通V带两侧面间的夹角是40，为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通V带轮槽角 为32、34、36、38（按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表7-3。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。表 普通V带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 项目 符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基准线上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基准线下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽间距 e 8 0.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽对称面至端面的距离 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小轮缘厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 带轮宽 B B =( z -1) e + 2 f z 轮槽数 外径 d a 轮 槽 角 32 对应的基准直径 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 - 80 118 190 315 475 600 极限偏差 1 0.5 V带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式： （1） 实心带轮：用于尺寸较小的带轮(dd(2.53)d时)，如图7 -6a。 （2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮(dd 300mm 时)，如图7-6b。 （3） 孔板带轮：用于尺寸较大的带轮(ddd) 100 mm 时)，如图7 -6c 。 （4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮(dd 500mm 时)，如图7-6d。（a） （b） （c） （d）图7-6 带轮结构类型根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（a）,大带轮选择腹板带轮如图（b）3.2 计算转速的计算（1）主轴的计算转速nj，由公式n=n得，主轴的计算转速nj=381.05r/min，取450r/min。(2). 传动轴的计算转速 轴2=900 r/min，轴1=1120r/min。（2）确定各传动轴的计算转速。表3-1 各轴计算转速轴 号 轴 轴 轴计算转速 r/min 1120900450（3） 确定齿轮副的计算转速。3-2。 表3-2 齿轮副计算转速序号ZZZZZn112011209009004503.3 齿轮模数计算及验算（1）模数计算。一般同一变速组内的齿轮取同一模数，选取负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算，即mj=16338可得各组的模数，如表3-3所示。表3-3 模数组号基本组第一扩大组第二扩大组模数 mm 334（2）基本组齿轮计算。 基本组齿轮几何尺寸见下表齿轮Z1Z1 Z2Z2齿数33332937分度圆直径999987111齿顶圆直径10510593117齿根圆直径91.591.579.5103.5 齿宽24242424按基本组最小齿轮计算。小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB286HB，平均取260HB，大齿轮用45钢，调质处理，硬度229HB286HB，平均取240HB。计算如下： 齿面接触疲劳强度计算： 接触应力验算公式为 弯曲应力验算公式为： 式中 N-传递的额定功率（kW），这里取N为电动机功率 -计算转速（r/min）. m-初算的齿轮模数（mm） B-齿宽（mm）;B=20（mm）; z-小齿轮齿数； u-小齿轮齿数与大齿轮齿数之比, -寿命系数； = -工作期限系数； T-齿轮工作期限，这里取T=15000h.; -齿轮的最低转速（r/min）, =500（r/min） -基准循环次数，接触载荷取=，弯曲载荷取= m-疲劳曲线指数，接触载荷取m=3；弯曲载荷取m=6; -转速变化系数，查【5】2上，取=0.60 -功率利用系数，查【5】2上，取=0.78 -材料强化系数，查【5】2上， =0.60 -工作状况系数，取=1.1 -动载荷系数，查【5】2上，取=1 -齿向载荷分布系数，查【5】2上，=1 Y-齿形系数，查【5】2上，Y=0.386；-许用接触应力（MPa）,查【4】，表4-7，取=650 Mpa；-许用弯曲应力（MPa），查【4】，表4-7，取=275 Mpa；根据上述公式，可求得及查取值可求得：=635 Mpa =78 Mpa（3）扩大组齿轮计算。第一扩大组齿轮几何尺寸见下表齿轮Z3Z3 Z4Z4齿数40403149分度圆直径12012093147齿顶圆直径12612699153齿根圆直径112.5112.585.5139.5 齿宽24242424第二扩大组齿轮几何尺寸见下表 齿轮Z5Z5Z6Z6齿数59373759分度圆直径236148148236齿顶圆直径244156156244齿根圆直径226138138226齿宽24242424按扩大组最小齿轮计算。小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB286HB，平均取260HB，大齿轮用45钢，调质处理，硬度229HB286HB，平均取240HB。 同理根据基本组的计算，查文献【6】，可得 =0.62， =0.77，=0.60，=1.1，=1，=1，m=3.5，=355；可求得：=619 Mpa =135Mpa 3.4 传动轴最小轴径的初定由【5】式6，传动轴直径按扭转刚度用下式计算： d=1.64（mm） 或 d=91（mm）式中 d-传动轴直径（mm） Tn-该轴传递的额定扭矩（N*mm） T=9550000； N-该轴传递的功率（KW） -该轴的计算转速 -该轴每米长度的允许扭转角，=。3.5 主轴合理跨距的计算由于电动机功率P=3kw，根据【1】表3.20，前轴径应为6090mm。初步选取d1=80mm。后轴径的d2=（0.70.9）d1，取d2=60mm。根据设计方案，前轴承为NN3016K型，后轴承为圆锥滚子轴承。定悬伸量a=120mm，主轴孔径为30mm。轴承刚度，主轴最大输出转矩T=9550=9550=424.44N.m设该机床为镗床的最大加工直径为250mm。床身上最常用的最大加工直径，即经济加工直径约为最大回转直径的50%，这里取60%，即180mm，故半径为0.09m；切削力（沿y轴） Fc=4716N背向力（沿x轴） Fp=0.5 Fc=2358N总作用力 F=5272.65N此力作用于工件上，主轴端受力为F=5272.65N。先假设l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力RA和RB分别为RA=F=5272.65=7908.97NRB=F=5272.65=2636.325N根据 文献【1】式3.7 得：Kr=3.39得前支承的刚度：KA= 1689.69 N/ ；KB= 785.57 N/；=2.15 主轴的当量外径de=(80+60)/2=70mm，故惯性矩为 I=113.810-8m4 =0.14查【1】图3-38 得 =2.0，与原假设接近，所以最佳跨距=1202.0=240mm合理跨距为（0.75-1.5），取合理跨距l=360mm。 根据结构的需要，主轴的实际跨距大于合理跨距，因此需要采取措施增加主轴的刚度，增大轴径：前轴径D=100mm，后轴径d=80mm。前轴承采用双列圆柱滚子轴承，后支承采用背对背安装的角接触球轴承。第4章 主要零部件的选择 4.1电动机的选择转速n1420r/min，功率P3kW选用Y系列三相异步电动机 4.2 轴承的选择I轴：与带轮靠近段安装双列角接触球轴承代号7007C 另一安装深沟球轴承6012II轴：对称布置深沟球轴承6009III轴：后端安装双列角接触球轴承代号7015C 另一安装端角接触球轴承代号7010C中间布置角接触球轴承代号7012C4.3变速操纵机构的选择选用左右摆动的操纵杆使其通过杆的推力来控制II轴上的三联滑移齿轮和二联滑移齿轮。4.4 轴的校核（a） 主轴的前端部挠度（b） 主轴在前轴承处的倾角（c） 在安装齿轮处的倾角E取为，由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算将其分解为垂直分力和水平分力由公式可得主轴载荷图如下所示：由上图可知如下数据：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm计算（在垂直平面）,，计算（在水平面）,，合成：4.5 轴承寿命校核由轴最小轴径可取轴承为7008C角接触球轴承,=3；P=XFr+YFaX=1，Y=0。对轴受力分析得：前支承的径向力Fr=2642.32N。 由轴承寿命的计算公式：预期的使用寿命 L10h=15000hL10h=hL10h=15000h 轴承寿命满足要求。6 镗20孔夹具设计6.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工镗孔20孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。6.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对镗孔20孔行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，底面孔进行了钻、扩加工。因此，定位、夹紧方案有：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，用棱形销定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。镗孔20孔时为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。6.3切削力及夹紧力的计算镗刀材料：（硬质合金镗刀）刀具的几何参数： 由参考文献5查表可得：圆周切削分力公式： 式中 查5表得： 查5表 取 由表可得参数： 即：同理：径向切削分力公式 ： 式中参数： 即：轴向切削分力公式 ： 式中参数： 即：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表得： 安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手册表 可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用螺旋夹紧机构。6.4 误差分析与计算该夹具以一面两销定位，为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 两定位销的定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。6.5定位销选用本夹具选用一可换定位销和棱形销来定位，其参数如下表：表3.1 定位销dHD公称尺寸允差816150.01122514M1246.6 夹具设计及操作的简要说明为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。结束语毕业设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和参考过程.回顾这次毕业设计,从选题到定稿,从理论到实践,在这段毕业设计期间里,可以说得是苦多于甜.通过本次毕业设计,不仅巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本上没有学到过的知识.对我来说,收获最大的是方法和能力-那些反系和解决问题的方法和能力.在整个设计过程中,我发现我们这些学生最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节.此次设计需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来,从中暴露出自身的不足,以待改进.通过这次毕业设计,我懂得了理论与实际相结合是很重要的-只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提该自己的实际动手能力.在设计的过程中遇到问题，可以说是困难重重.在设计的过程中也发现了自己的不足之处:对以前所学过的知识理解的不够深刻,掌握的不够牢固.通过这次毕业设计之后,有把以前所学过的知识重新温故.这次毕业设计使我受益匪浅,为我以后的学习和工作打下了一个坚实而良好的基础.在此衷心感谢各位老师的帮助和指导.参 考 文 献1 裘愉弢. 组合机床M.第一版，北京：机械工业出版社，2005.2 金振华.组合机床及其调整与使用M.第一版，北京：机械工业出版社，2000.3 沈延山.生产实习与组合机床设计D.第一版，大连：大连理工大学出版社，2009.4 上海市大专院校机械制造工艺学协作组编著.机械制造工艺学M.福建科学技术出版社，2006.5 张进生.机械制造工艺与夹具设计指导S.北京：机械工业出版社，2008. 6 杨叔子.机械加工工艺师手册S.北京：机械工业出版社，2001.7 孟少农.机械加工工艺师手册S.北京：机械工业出版社，2001. 8 武良臣.敏捷夹具设计理论及应用S. 北京：煤炭工业出版社，2006. 9 濮良贵，纪名刚.机械设计M.第八版，北京：高等教育出版社，2006.10 王先逵.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，2004.11 王黎明.适应现代机床要求的新型夹具J.北京：产品与技术，2009.12 徐发仁.机床夹具设计S.重庆：重庆大学出版社，2006.13 徐琏，邱宣怀.机械设计手册S.北京：机械工业出版社，2001.14 刘友才，肖继德.机床夹具设计S.北京：机械工业出版社，2002.15 中国内燃机工业年鉴M.上海：上海交通大学出版社,2009.16 机械工程材料手册编辑组.机械工程材料手册M.北京：机械工业出版社，2005.17 张伯霖.超高速传动与机床的零传动J.北京：中国机械工程,2006.18 杨可桢，程光蕴.机械设计基础M.第四版，北京：高等教育出版社，2004.19 东北重型机械学院等合编.机床夹具设计手册M.上海：上海科学技术出版社,1979.20机械设计手册联合编写组. 机械设计手册M.第二版，北京：机械工业出版社,2007.致 谢经过近四个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个大学生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周的地方，如果没有指导老师的督促指导，以及一起工作学习的同学、朋友们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。在这里，首先要感谢的是我的指导老师。指导老师虽然工作繁忙，但是每周都不辞辛苦抽出时间指导和检查督促我们做毕业设计，老师平日也是工作繁忙，但是在我做毕业设计的每个阶段，从开题报告到查阅资料，从设计草案的确定、修改，到中期检查，再到后期详细设计，装备草图等等整个过程中两位老师都给予我悉心的指导。除了敬佩老师的专业水平以外，王教授治学严谨的态度，吴老师科学研究的精神是永远值得我学习的榜样，并会一直积极影响我今后的工作和学习。其次我要感谢我的父母和与我一起做毕业设计的同学们。父母给了我强大的精神动力，同学们在本次设计中勤奋工作克服许多困难来完成此次设计，并分担了许多工作。如果没有他们的支持和努力，此次设计的过程将变得非常困难。我还要感谢的是学校图书馆的开放，让我们有足够的资料可以参考，查阅。还要感谢四年以来所有的老师，为我打下了机械专业知识的基础；同时感谢所有的同学们，正因为有了你们的支持，本次毕业设计才会顺利完成。通过毕业设计，使我对机械加工工艺这门课程进一步加深了理解。对于各方面知识之间的相互联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有相当的距离，还需进一步的学习和实践。本设计由于时间紧和对知识掌握的程度有限，在设计上不很周详，许多应该考虑的因素可能没有体现出来。在设计过程中，我得到了老师的精心指导和各方面的帮助，才得以顺利进行，在这里再次表达我对王教授和吴老师的谢意。最后感谢学院四年来对我的培养！安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）题目摇臂轴支座加工自动线设计镗床设计学生姓名学号专业机械设计制造及其自动化 系部机械工程系指导老师教研室负责人 完成日期2017年5月10日摘 要气门摇杆轴支座是某企业产品中的关键零件之一，本课题要求根据企业生产需要和气门摇杆轴支座零件的加工要求，首先完成零件的分析，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具及加工镗床机床设计，并完成必要的设计计算。通过设计，综合运用了大学期间的多数基础和专业知识，加深所学知识体系，掌握了运用各项绘图软件进行设计的方法和技巧,熟悉了工程应用设计。本课题是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适合在大批量生产中对一种或几种零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。关键词:气门摇杆轴支座，零件分析，夹具设计,传动系统设计,传动副，结构网，结构式- IV -AbstractValve rocker arm shaft support is one of the key parts in a product, according to the production requirements of the subject required and valve rocker arm shaft support parts of the processing requirements, completed first part of the analysis, on this basis, select special fixture in one of its key processes and process boring machine tool design and complete the necessary design calculations. By design, the integrated use of the Universitys most basic and professional knowledge, deepening the knowledge system, mastered the use of drawing software design methods and skills, familiar with the engineering design.This project is based on serialization and standardization of generic parts, accompanied by a small number of special parts of the machine. It is suitable for mass production of one or more parts or several processes for processing. This machine not only has a dedicated machine is simple in structure, productivity and high degree of automation features, and capable to resize to fit the workpiece changes needed.Keywords: valve rocker shaft bearing parts analysis, design, and design of transmission system, transmission, mesh, structured目 录摘 要IAbstractII目 录III1 引言- 1 -1.1 机械制造业及其现状- 1 -1.2 机械制造业的发展趋势- 2 -1.3 研究的意义和目的- 2 -2 零件工艺性分析- 4 -2.1 零件的作用- 4 -2.2 零件的工艺分析- 4 -3 镗床参数的拟定- 5 -3.1镗床主参数和基本参数- 5 -3.2镗床的变速范围R和级数Z- 6 -3.3确定级数主要其他参数- 6 -3.3.1 拟定主轴的各级转速- 6 -3.3.2 主电机功率动力参数的确定- 6 -3.3.3确定结构式- 7 -3.3.4确定结构网- 7 -3.3.5绘制转速图和传动系统图- 7 -3.4 确定各变速组此论传动副齿数- 9 -3.5 核算主轴转速误差- 11 -4 传动件的计算- 12 -4.1 带传动设计- 12 -4.1.1计算设计功率Pd- 12 -4.1.2选择带型- 13 -4.1.3确定带轮的基准直径并验证带速- 13 -4.1.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角- 14 -4.1.5确定带的根数z- 15 -4.1.6确定带轮的结构和尺寸- 15 -4.1.7确定带的张紧装置- 15 -4.1.8计算压轴力- 15 -4.2 计算转速- 17 -4.3 齿轮模数计算及验算- 18 -4.4 传动轴最小轴径的初定- 21 -4.5主轴合理跨距的计算- 21 -5 主要零部件的选择- 23 -5.1电动机的选择- 23 -5.2 轴承的选择- 23 -5.3变速操纵机构的选择- 23 -5.4 轴的校核- 23 -5.5 轴承寿命校核- 25 -6 镗20孔夹具设计- 27 -6.1 研究原始质料- 27 -6.2 定位、夹紧方案的选择- 27 -6.3切削力及夹紧力的计算- 27 -6.4 误差分析与计算- 29 -6.5定位销选用- 30 -6.6 夹具设计及操作的简要说明- 30 -总结与展望- 31 -致 谢- 32 -参 考 文 献- 33 - 安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）1 引言本课题是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适合在大批量生产中对一种或几种零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程编制的好坏是生产该产品的重要保证和重要依据。夹具结构设计在加深对课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题能力的培养方面发挥极其重要的作用1。利用更好的夹具可以保证加工质量，机床夹具的首要任务是保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面以及被加工表面相互之间的位置精度；提高生产率、降低成本，使用夹具后可以减少划线、找正等辅助时间，且易于实现多工位加工2。扩大机床工艺范围，在机床上使用夹具可使加工变得方便，并可扩大机床工艺范围。减轻工人劳动强度，保证安全生产。为了让夹具有更好的发展，夹具行业应加强产、学、研协作的力度，加快用高新技术改造和提升夹具技术水平的步伐，创建夹具专业技术网站，充分利用现代信息和网络技术，与时俱进地创新和发展夹具技术。1.1 机械制造业及其现状在国民经济的各条战线上广泛使用着大量的机械、机床、工具、仪器、仪表等工艺装备。这些工艺装备的制造过程总称为机械制造，生产这些工艺装备的工业即是机械制造业3。机械制造业的主要任务就是围绕各种工程材料的加工技术，研究其工艺，并设计和制造各种工艺装备。机械制造业是国民经济的基础和支柱，是向其他各部门提供工具、仪器和各种机械设备的技术装备部。据西方工业国家统计，机械制造业创造了60%的社会财富，完成45%的国民经济收入。如果没有机械制造业提供质量优良、技术先进的技术装备，那么信息技术、新材料技术、海洋工程技术、生物工程技术、以及空间技术等新技术群的发展将会受到严重的制约。因此，一个国家的经济竞争归根结底是机械制造业的竞争，机械制造业的发展水平是衡量一个国家经济实力和科学技术水平的重要标志之一。机械制造业是一个历史悠久的产业，经历了一个漫长发展过程。蒸汽机和电力的两次工业革命使机械制造业发生了巨大变革，世界各国都逐渐充分重视、发展和应用机械制造技术。经过建国五十多年的发展，机械工业已经成为我国工业中产品门类比较齐全，具有相当规模和一定技术基础的支柱产业之一。改革开放以来，机械工业引进了大量的国外先进技术，加上国内自行研究开发的成果，使机械产品的结构正向合理化方向发展，对市场的适应能力日益明显增强。但是，与工业发达国家相比，我国的机械制造仍存在阶段性的差距。集中表现为制造技术的落后在设计方法和手段、制造工艺、制造过程自动化及管理技术诸方面都明显落后于工业发达国家。制造技术的落后严重制约了机械工业的进一步发展，使我国机械传动工业的技术来源大部分依赖引进国外技术，全员劳动生产率低，机械产品质量差，可靠性低，缺乏竞争力4。1.2 机械制造业的发展趋势1.2.1 常规工艺的不断优化常规工艺优化的方向是实现高效化、精密化、强韧化、轻量化，以形成优质高效、低耗、少（无）污染的先进实用工艺为主要目标，同时实现工艺设备、辅助工艺、工艺材料、检测控制系统的成套工艺服务，使优化工艺易于为企业采用5。1.2.2 新型加工方法的不断出现和发展包括精密加工和超精密加工、微细加工、特种加工及高密度能加工、新硬材料加工技术、表面功能性覆盖技术和复合加工，以适应机械产品更新换代对制造工艺提出的更高、更新的制造模式。1.2.3 自动化等高新技术与工艺的精密结合微电子、计算机和自动化技术与工艺及设备的相结合，使传统工艺面貌产生显著、本质的变化，如生产线自动控制、在线检测自适应控制、计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助夹具设计、计算机辅助装备工艺设计和智能制造系统等。中国的机械制造工业任重而道远，我们必须不断开拓进取，改进制造技术，使制造业达到一个新的高度。1.3 研究的意义和目的本课题研究的是针对气门摇杆轴支座进行成组加工自动线的设计，该设计能大大提高生产效率，同时也能较好地保证被加工零件的加工质量，具有较好的实际应用价值。现代机械制造工艺设计是机械类专业学生在学完了机械制造技术基础等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到：（1） 掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；（2） 掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；（3） 掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；（4） 学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。- 31 -2 零件工艺性分析2.1 零件的作用气门摇杆轴支座是柴油机一个主要零件。是柴油机摇杆座的结合部，20孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个13mm孔用M12螺杆与汽缸盖相连，3mm轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。2.2 零件的工艺分析由附图1得知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。该零件上主要加工面为上端面、下端面，左、右端面，2-13mm孔和20mm以及3mm轴向槽的加工。20mm孔的尺寸精度与下端面0.05mm的平行度与左右两端面孔的尺寸精度，直接影响到进气门与排气门的传动精度及密封，213mm孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.05mm。因此，需要先以下端面为粗基准加工上端面，再以上端面为粗基准加工下端面，再把下端面作为精基准，最后加工20mm孔与左右两端面时以下端面为定位基准，以保证孔轴线与两端面相对下端面的位置精度。由参考文献1中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知上述要求可以达到的零件的结构的工艺性也是可行的。3 镗床参数的拟定3.1镗床主参数和基本参数1确定切削用量查阅实用金属切削手册，采用硬质合金刀头，镗铸铁时的切削用量下：vc2090 m/min， f0.150.5 mm/r，ap0.61.2 mm2确定切削速度 V 削速度 D 直径 f 切削用量 V=2090米/分 f=0.4毫米/转根据机床转速数列选择，取标准数据2801400（rpm）之间。切削力的计算可参考机械加工工艺手册，根据加工类型选择计算公式和 相关计算参数，分别计算主切削力、背向力和进给力，再根据切削速度计算切 削功率。关于切削力计算的相关参数如表3-1 所示。表3-1 切削力计算的相关参数加工材料刀具材料加工形式 HT200 硬质合金 镗孔 主切削力 Fc背向力 Fp进给力 FfCFcxFcyFcnFcCFpxFpyFpnFp CFfxFfyFfnFf9001.00.75 05300.90.7504501.00.40计算结果如下：主切削力：Fc=397N背向力：Fp=357N进给力：Ff=619N由于一次性完成粗精加工，所以镗杆上安装四把镗刀所以镗孔的主切削功率为Pc= =2.01KW机床主轴电机功率为大于Pe的值：Pe=根据电机相关手册查得：主轴箱部分所选电机型号为Y100L2-4表3-2 镗床的主参数（规格尺寸）和基本参数工件最大回转直径D(mm)正转最低转速nmin( )正转最高转速nmin( )电机功率N（kw）公比250315160031.263.2镗床的变速范围R和级数Z R=由公式R=，其中 =1.26，R=5，可以计算级数 z=83.3确定级数主要其他参数3.3.1 拟定主轴的各级转速依据题目要求选级数Z=8， =1.26=1.064考虑到设计的结构复杂程度要适中，故采用常规的扩大传动。各级转速数列可直接从标准的数列表中查出，按标准转速数列为：280，355，450，560，710，900，1120，14003.3.2 主电机功率动力参数的确定合理地确定电机功率N，使机床既能充分发挥其性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。根据题设条件电机功率为3KW可选取电机为：Y100L2-4额定功率为3KW，满载转速为1420r/min.3.3.3确定结构式已知Z=x3ba、b为正整数，即Z应可以分解为2和3的因子，以便用2、3联滑移齿轮实现变速。取Z=8级 则Z=22对于Z=8可分解为：Z=212224。综合上述可得：主传动部件的运动参数 =280 Z=8 =1.263.3.4确定结构网根据“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,结构紧凑的原则,选取传动方案 Z=212224,易知第二扩大组的变速范围r=(P3-1)x=1.264=3.958 满足要求，其结构网如图3-1。 Z=212224图3-1 结构网3.3.5绘制转速图和传动系统图（1）选择电动机：采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。（2）绘制转速图：图3-2 转速图（3）画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数，画主传动系统图如图3-3：1-2轴最小中心距：A1_2min1/2(Zmaxm+2m+D)轴最小齿数和:Szmin(Zmax+2+D/m) 图3-3 主传动系统图3.4 确定各变速组此论传动副齿数(1)Sz100-120,中型机床Sz=70-100(2)直齿圆柱齿轮Zmin18-20,m4（3）齿轮齿数的确定。变速组内取模数相等，据设计要求Zmin1820,齿数和Sz100120，由表4.1，根据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数，各齿轮齿数如表2-2。确定齿数-轴之间的传动比分别为 1:1 1:1.26 -轴之间的传动比分别为 1.1:1 1:1.6-轴之间的传动比分别为 1.6:1 1:1.6了保证先密后疏原则，选三组齿轮的齿数和依次增大.第一组齿轮齿数和的确定根据文献2表3-9 传动比为1：1，齿数和在7080之间的分别有：66、70、72、74、76、78、80传动比为1：1.26，齿数和在7080之间的分别有：66、70、72、75、77、78、80第一组齿轮齿数和符合条件的有：66、70、80我选择第一组齿轮齿数和为：66第二组齿轮齿数的确定根据文献2表3-9 传动比为1.26：1，齿数和在8090之间的分别有：80、82、83、84、86、88传动比为1：1.6，齿数和在8090之间的分别有：80、81、84、85、87、88、90第二组齿轮齿数和符合条件的有：80、84、88我选择第二组齿轮齿数和为：80第三组齿轮齿数的确定根据文献2表3-9 传动比为1.58：1，齿数和在90100之间的分别有：90、91、93、95、96、 98、99、100传动比为1：2.51，齿数和在90100之间的分别有：91、92、94、95、96、99第三组齿轮齿数和符合条件的有：91、95、96、99我选择第三组齿轮齿数和为：96表3-2 齿轮齿数传动比基本组第一扩大组第二扩大组1:11:1.261：11:1.61.6：11：1.6代号ZZZZZZZZZ5Z5ZZ齿数33332937 4040 314959 3737593.5 核算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过10(-1),即10(-1)=2.6各级转速误差n 14001120900710560450355280n1407.81122.1904.5716.05563.6453.2358.6283.2误差1.40.41.40.41.40.41.41.4转速误差小于2.6，因此不需要修改齿数。4 传动件的计算4.1 带传动设计输出功率P=3kW,转速n1=1420r/min,n2=900r/min4.1.1计算设计功率Pd表4-1 工作情况系数工作机原动机类类一天工作时间/h10161016载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（）；离心式压缩机；轻型运输机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机1.31.41.51.51.61.8根据V带的载荷平稳，两班工作制（16小时），查机械设计P296表4，取KA1.1。即4.1.2选择带型普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速n1按机械设计P297图1311选取。图4-1 V带轮功率和转速图根据算出的Pd3.85kW及小带轮转速n11420r/min ，查图得：d d=80100可知应选取A型V带。4.1.3确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P298表137查得，小带轮基准直径为80100mm则取dd1= 100mm ddmin.=75 mm（dd1根据P295表13-4查得）表4-2 V带带轮最小基准直径槽型YZABCDE205075125200355500由机械设计P295表13-4查“V带轮的基准直径”，得=160mm 误差验算传动比： （为弹性滑动率）误差 符合要求 带速 满足5m/sv300mm，所以宜选用E型轮辐式带轮。总之，小带轮选H型孔板式结构，大带轮选择E型轮辐式结构。带轮的材料：选用灰铸铁，HT200。4.1.7确定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。4.1.8计算压轴力 由机械设计P303表1312查得，A型带的初拉力F0138.58N，上面已得到=171.81o，z=3，则对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小, 带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通V带两侧面间的夹角是40，为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通V带轮槽角 为32、34、36、38（按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表7-3。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。表4-5 普通V带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 项目 符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基准线上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基准线下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽间距 e 8 0.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽对称面至端面的距离 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小轮缘厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 带轮宽 B B =( z -1) e + 2 f z 轮槽数 外径 d a 轮 槽 角 32 对应的基准直径 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 - 80 118 190 315 475 600 极限偏差 1 0.5 V带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式： （1） 实心带轮：用于尺寸较小的带轮(dd(2.53)d时)，如图7 -6a。 （2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮(dd 300mm 时)，如图7-6b。 （3） 孔板带轮：用于尺寸较大的带轮(ddd) 100 mm 时)，如图7 -6c 。 （4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮(dd 500mm 时)，如图7-6d。（a） （b） （c） （d）图4-2带轮结构类型根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（a）,大带轮选择腹板带轮如图（b）4.2 计算转速（1）主轴的计算转速nj，由公式n=n得，主轴的计算转速nj=381.05r/min，取450r/min。(2). 传动轴的计算转速 轴2=900 r/min，轴1=1120r/min。（2）确定各传动轴的计算转速。表4-6 各轴计算转速轴 号 轴 轴 轴计算转速 r/min 1120900450（3） 确定齿轮副的计算转速。 表4-7 齿轮副计算转速序号ZZZZZn112011209009004504.3 齿轮模数计算及验算（1）模数计算。一般同一变速组内的齿轮取同一模数，选取负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算，即mj=16338可得各组的模数，如表3-3所示。表4-8 模数组号基本组第一扩大组第二扩大组模数 mm 334（2）基本组齿轮计算。基本组齿轮几何尺寸见下表：表4-9 基本组齿轮几何尺寸齿轮Z1Z1 Z2Z2齿数33332937分度圆直径999987111齿顶圆直径10510593117齿根圆直径91.591.579.5103.5 齿宽24242424按基本组最小齿轮计算。小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB286HB，平均取260HB，大齿轮用45钢，调质处理，硬度229HB286HB，平均取240HB。计算如下： 齿面接触疲劳强度计算： 接触应力验算公式为 弯曲应力验算公式为： 式中 N-传递的额定功率（kW），这里取N为电动机功率 -计算转速（r/min）. m-初算的齿轮模数（mm） B-齿宽（mm）;B=20（mm）; z-小齿轮齿数； u-小齿轮齿数与大齿轮齿数之比, -寿命系数； = -工作期限系数； T-齿轮工作期限，这里取T=15000h.; -齿轮的最低转速（r/min）, =500（r/min） -基准循环次数，接触载荷取=，弯曲载荷取= m-疲劳曲线指数，接触载荷取m=3；弯曲载荷取m=6; -转速变化系数，查【5】2上，取=0.60 -功率利用系数，查【5】2上，取=0.78 -材料强化系数，查【5】2上， =0.60 -工作状况系数，取=1.1 -动载荷系数，查【5】2上，取=1 -齿向载荷分布系数，查【5】2上，=1 Y-齿形系数，查【5】2上，Y=0.386；-许用接触应力（MPa）,查【4】，表4-7，取=650 Mpa；-许用弯曲应力（MPa），查【4】，表4-7，取=275 Mpa；根据上述公式，可求得及查取值可求得：=635 Mpa =78 Mpa（3）扩大组齿轮计算。第一扩大组齿轮几何尺寸见下表：表4-10 第一组扩大组齿轮几何尺寸齿轮Z3Z3 Z4Z4齿数40403149分度圆直径12012093147齿顶圆直径12612699153齿根圆直径112.5112.585.5139.5 齿宽24242424第二扩大组齿轮几何尺寸见下表 表4-11 第二组扩大组齿轮几何尺寸齿轮Z5Z5Z6Z6齿数59373759分度圆直径236148148236齿顶圆直径244156156244齿根圆直径226138138226齿宽24242424按扩大组最小齿轮计算。小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB286HB，平均取260HB，大齿轮用45钢，调质处理，硬度229HB286HB，平均取240HB。 同理根据基本组的计算，查文献【6】，可得 =0.62， =0.77，=0.60，=1.1，=1，=1，m=3.5，=355；可求得：=619 Mpa =135Mpa 4.4 传动轴最小轴径的初定由【5】式6，传动轴直径按扭转刚度用下式计算： d=1.64（mm） 或 d=91（mm）式中 d-传动轴直径（mm） Tn-该轴传递的额定扭矩（N*mm） T=9550000； N-该轴传递的功率（KW） -该轴的计算转速 -该轴每米长度的允许扭转角，=。4.5主轴合理跨距的计算由于电动机功率P=3kw，根据【1】表4.20，前轴径应为6090mm。初步选取d1=80mm。后轴径的d2=（0.70.9）d1，取d2=60mm。根据设计方案，前轴承为NN3016K型，后轴承为圆锥滚子轴承。定悬伸量a=120mm，主轴孔径为30mm。轴承刚度，主轴最大输出转矩T=9550=9550=424.44N.m设该机床为镗床的最大加工直径为250mm。床身上最常用的最大加工直径，即经济加工直径约为最大回转直径的50%，这里取60%，即180mm，故半径为0.09m；切削力（沿y轴） Fc=4716N背向力（沿x轴） Fp=0.5 Fc=2358N总作用力 F=5272.65N此力作用于工件上，主轴端受力为F=5272.65N。先假设l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力RA和RB分别为RA=F=5272.65=7908.97NRB=F=5272.65=2636.325N根据 文献【1】式4.7 得：Kr=3.39得前支承的刚度：KA= 1689.69 N/ ；KB= 785.57 N/；=2.15 主轴的当量外径de=(80+60)/2=70mm，故惯性矩为 I=114.810-8m4 =0.14查【1】图3-38 得 =2.0，与原假设接近，所以最佳跨距=1202.0=240mm合理跨距为（0.75-1.5），取合理跨距l=360mm。 根据结构的需要，主轴的实际跨距大于合理跨距，因此需要采取措施增加主轴的刚度，增大轴径：前轴径D=100mm，后轴径d=80mm。前轴承采用双列圆柱滚子轴承，后支承采用背对背安装的角接触球轴承。5 主要零部件的选择 5.1电动机的选择转速n1420r/min，功率P3kW选用Y系列三相异步电动机 5.2 轴承的选择I轴：与带轮靠近段安装双列角接触球轴承代号7007C 另一安装深沟球轴承6012II轴：对称布置深沟球轴承6009III轴：后端安装双列角接触球轴承代号7015C 另一安装端角接触球轴承代号7010C中间布置角接触球轴承代号7012C5.3变速操纵机构的选择选用左右摆动的操纵杆使其通过杆的推力来控制II轴上的三联滑移齿轮和二联滑移齿轮。5.4 轴的校核（a） 主轴的前端部挠度（b） 主轴在前轴承处的倾角（c） 在安装齿轮处的倾角E取为，由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算将其分解为垂直分力和水平分力由公式可得主轴载荷图如下所示：由上图可知如下数据：a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm计算（在垂直平面）,，计算（在水平面）,，合成：5.5 轴承寿命校核由轴最小轴径可取轴承为7008C角接触球轴承,=3；P=XFr+YFaX=1，Y=0。对轴受力分析得：前支承的径向力Fr=2642.32N。 由轴承寿命的计算公式：预期的使用寿命 L10h=15000hL10h=hL10h=15000h 轴承寿命满足要求。6 镗20孔夹具设计6.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工镗孔20孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。6.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对镗孔20孔行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，底面孔进行了钻、扩加工。因此，定位、夹紧方案有：选一面两销定位方式，工艺孔用短圆柱销，用棱形销定位，夹紧方式用操作简单，通用性较强的移动压板来夹紧。镗孔20孔时为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。6.3切削力及夹紧力的计算镗刀材料：（硬质合金镗刀）刀具的几何参数： 由参考文献5查表可得：圆周切削分力公式： 式中 查5表得： 查5表 取 由表可得参数： 即：同理：径向切削分力公式 ： 式中参数： 即：轴向切削分力公式 ： 式中参数： 即：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF