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超声深孔钻床设计【9张CAD图纸+毕业论文】【答辩优秀】

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编号:471767    类型:共享资源    大小:2.12MB    格式:RAR    上传时间:2015-08-13 上传人:好资料QQ****51605 IP属地:江苏
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超声 钻床 设计 全套 cad 图纸 毕业论文 答辩 优秀 优良
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目录

摘  要1

前言2

第一章.超声和深孔加工技术的发展趋势4

1.1  超声振动加工技术发展趋势4

1.2  深孔加工发展状况5

第二章.机床主要参数的确定6

2.1  电机功率的确定6

2.2  主运动参数的确定6

2.3  标准公比值和标准转速数列7

第三章.确定结构式和绘制转速图9

3.1  求级数z9

3.2  确定结构式9

3.3  绘制转速图10

第四章.确定各级传动副齿轮的齿数12

4.1  确定齿轮的齿数12

4.2  验算传动比13

4.3  各轴及齿轮的计算转速的确定14

第五章.传动零件的初步计算16

5.1  传动轴直径初定16

5.2  主轴主要结构参数的确定16

5.3  齿轮模数计算和齿轮中心距的计算17

5.4  皮带的相关计算18

第六章.主要零件的验算21

6.1  齿轮的强度验算21

6.2  主轴的验算22

6.3  花键的验算26

致      谢28

参考文献29

英文文献30


摘  要

   该设计是设计一超声深孔钻床,利用超声震动加工深孔。振动钻削,即在钻头(或工件)正常工作进给的同时,对钻头(或工件)施加某种有规律的振动,使钻头在振动中切削,形成脉冲式的切削力波形,使切削用量按某种规律变化,以达到改善切削效能的目的。根据实际加工的需要,适当选择振动参数(频率v,振幅A以及频率v与工件转速n的比例关系),可以控制切屑的大小和形状,得到满意的切屑,避免切屑堵塞。可提高生产效率几倍到十几倍,提高加工精度1—2级,且加工表面质量也有较大改善。

   超声振动深孔加工钻床是利用超声振动系统对钻头施加振动,使钻头在振动中切削,使切削用两按规律变化,从而达到改善切削效能的目的。

关键词:超声振动,深孔加工,枪钻车床。



Abstract

This design is designs a supersonic deep hole drilling machine, the use supersonic vibration processes the deep hole. The vibration drills truncates, namely while the drill bit (or work piece) normal work to feed, (or work piece) exerts some kind of orderly vibration to the drill bit, causes the drill bit to cut in the vibration, forms the pulse -like cutting force profile, causes the cutting specifications according to some kind of rule change, achieves the improvement cutting potency the goal。According to the actual processing need, chooses the vibration parameter suitably (frequency v, oscillation amplitude A as well as frequency v with the work piece rotational speed n proportional relationship), may control the scrap the size and the shape, obtains satisfaction scrap, avoids the scrap jamming. May enhance production efficiency several times to several times, enhances the processing precision 1-2 level, also the processing surface quality also has improves greatly.

 The ultrasonic vibration deep hole processing drilling machine is the use ultrasonic vibration system to the drill bit infliction vibration, causes the drill bit to cut in the vibration, causes the cutting with two according to the rule change, thus achieves the improvement cutting potency the goal.

Key words: The ultrasonic vibration, the deep hole processing, butts the lathe.

前言

毕业设计是学生学完大学教学计划所规定的全部基础课和专业课后,综合运用所学的知识,与实践相结合的重要实践性教学环节。它是大学生活最后一个里程碑,是四年大学学习的一个总结,是我们结束学生时代,踏入社会,走上工作岗位的必由之路,是对我们工作能力的一次综合性检验。

1.毕业设计的目的

通过本次毕业设计,使达到以下几个效果:

(1)巩固、扩大、深化学生以前所学的基础和专业知识;

(2)培养学生综合分析、理论联系实际的能力;

(3)培养学生调查研究、正确熟练运用国家标准、规范、手册等工具书的能力;

(4)锻炼进行设计计算、数据处理、编写技术文件、绘图等独立工作能力。

总之,通过毕业设计使学生建立正确的设计思想,初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段,从而使学生受到一次工程师的基本训练。

2、毕业设计的主要内容和要求

   本次毕业设计的主要内容是设计超声深孔钻床的主轴箱。具体设计内容和要求如下:

a)调查使用部门对机床的具体要求,现在使用的加工方法;收集并分析国内外同类型机床的先进技术、发展趋势以及有关的科技动向;调查制造长的设备、技术能力和生产经验等。

b)超声深孔钻床主轴箱的设计主要是设计主轴、传动轴及传动齿轮,确定各部分的相互关系;拟订总体设计方案,根据总体设计方案,选择通用部件,并绘制装配图和各零件的零件图;

c)进行运动计算和动力计算,绘制转速图;

d)其他零部件的设计和选择;

e)设计并选择皮带的型号和根数及带轮;

f)编制设计技术说明书一份。

3、程序和时间安排

毕业设计是实践性的教学环节,由于时间的限制,本次毕业设计不可能按工厂的设计程序来进行,具体的说,可以分以下几个阶段:

g)实习阶段,通过毕业实习实地调查、研究、收集有关资料,掌握深孔加工技术和超声加工技术,了解机床的结构、工作原理和设计的基本要求,花两周时间;

h)制定方案、总体设计阶段,花两周时间;

i)计算和技术设计阶段,绘制图纸,整理设计说明书,花四周时间;

j)答辩阶段,自述设计内容,回答问题,花半周时间。


第一章.超声和深孔加工技术的发展趋势

1.1  超声振动加工技术发展趋势

   超声加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料,或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工,或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。超声加工技术在几十年里得到了迅速的发展,在超声振动切削、磨削加工、光整加工、塑性加工及其他方面的加工都有着广泛的研究与应用,尤其是在难加工材料领域解决了许多关键的工艺问题,取得了良好的效果。难加工材料促进了超声加工技术的发展,从而进一步促进了新材料的发展,可以预测,超声加工技术的应用会越来越广泛。


内容简介:
基于摩擦传动的高分辨率和大冲程的微量进给机械系统 摘要 在摩擦传动原理的基础上 ,设计了一种通过压电陶瓷 结合螺杆轴和气体静压引导的方式驱动的长冲程和高分辨率的 微量进给 系统。设计用来使加载装置可以灵活的起落。利用有限元方法对柔性连接装置对它的静态特性进行分析。对这种微量进给系统的传输特性进行了详细的分析。 关键词 : 摩擦传动 压电传动装置 柔性铰链 有限元 1.简介 光学 在 航空、航天、国防等领域中已得到广泛应用的行业。 然而 ,生产的大型光学镜面面临着巨大的困难 ,效率较低、成本较高、增加在工艺设备的要求 等。为了获得更高的精度,高微位移 分辨率超 -先进精密机床有待进一步深入 ,以补偿加工误差。因此 ,微量进给机制的设计已成为其关键技术之一。 压电陶瓷是一种 近年来发展起来的 新型的 微量进给机制。 它所拥有的优势 ,比如体积小、功率大、分辨率高和高频率响应 ,恒温 ,不反弹,无粘性。因此它广泛使用在微量进给机制。如今 ,摩擦传动机制逐步被 获得和使用。 2微量进给机制 的结构和工作原理 微量进给机 制是由三个部分组成 :摩擦传动装置、滚珠螺杆及 静态压力空气轴承 引导的方式。采用压电陶瓷 微量进给机制阻滞 ,这些摩擦传动扭曲向上套筒和驱动器 滚 珠丝杠 ,从而带动空气轴承引导地实现了微量进给运动。 结构如图 1所示。 1, 轴承支架, 2.活塞, 3、活塞缸, 4.精压力空气轴承导轨, 5.滚珠丝杠 , 6. 压电陶瓷底座 , 7.压电陶瓷底座 图一:进给机构的结构 按照图 2所示的 进给系统工作原理是 ,套筒连接着球摩擦传动螺杆、四个模块是放置的两nts 侧对称的轴套。每一块由相应的压电陶瓷用于驱动 ,这种机制由于是由压电陶瓷驱动,适用于夹持产生夹力。进给机制的运作 ,压电陶瓷适用于夹持在同一阵营的摩擦传动驱动都工作在特定块整齐 ,从而使摩擦传动套筒连续的传动。 图 1:(b)进给系统 图片 图 2:进料机构的运行原理 3结合设计的可调机制 拧紧调节机制是一个需要在摩擦传动机构,它必须有足够的 预紧力。 典型的方法是钢板弹簧预紧预紧机制,螺旋预紧 机制,气压预紧机制等。 该拧紧机制本文设计的 灵活的平行四杆机构。这是由压电陶瓷 droved 供应预紧力。 该 预紧力可以改变控制的压电陶瓷输入电压。 如图 3 所示,利用有限元软件分析的静态特性。当驱动力的 压电陶瓷是在最大 500N的,灵活安排四杆机构刚度,有限元分析 软件,是 K =24.15N/m,以及最大应力弹性铰链是 = 32.7Mpa。 如果没有灵活失真 四杆机构(即当摩擦传动板块跟硬性),输出力的压电 陶瓷将完全转化为预紧通过灵活的四杆机构的力量。 nts 4驱动特性分析的机制 学习和掌握辐射源驱动特性的机制以便采取适当的措施,以改善整体性能,并提供了设计控制系统设计的基础。 4.1驱动力矩 当系统启动时,有一个初步的转动惯量作为零件的质量存在问题的结果。为了研究驱动力矩,选择摩擦传动套筒为主体的影响。根据该理论认为,动力学传动装置的能量是一样的火车前和转换后,各部分的转动惯量,转化为摩擦套。正因为如此,我们可以得到转换后的转动惯量。 图三 :计划的静态特性分析 结合的机制 2222 )2()2()2(21 pmpmpmrmJ DLST += P:导程, m R:套筒半径, m Ms:滚珠螺杆质量, kg Mt:套筒质量, kg 通过以上分析 ,我们得到的 等效转动惯量的摩擦的袖子。现在我们选择摩擦的袖子一样对象来讨论这个驱动力矩 (动力 ),是需要装置时开始及其影响因素。下列方程装置时开始工作: rF=M=J J:等效转动惯量, kg。 m2 nts R:摩擦套筒半径, m :套筒摩擦角加速度, rad/s2 M:驱动力矩, n。 m F:驱动力(摩 擦片与套筒之间的摩擦力), n 当系统启动时,一个适宜的驱动器偏转组应该被应用于摩擦套,以使该套可以有一定的角加速度。该驱动器偏转组所产生的压电输出力陶瓷。由式 2我们可以得到的等效转动惯量的系统,半径套的摩擦和驱动器对压电陶瓷(爆发摩擦块之间的摩擦和摩擦套),是影响力机制启动的因素,所以我们应该考虑各因素,以确保机制正常启动。 4.2驱动刚性 刚性的驱动是其中的重要驱动进给机构的特征之一。 现在我们将分析驾驶进给机构的刚度详细的证明。不灵活的进给机构的级联连接刚度的饲料的每一个片段的机制 ,这种机制有计算公式如下 : DHBNSSFY KKKKKKKKK111111111+= K:进刀机构总体硬度 Ky:压电陶瓷刚度 Kf: 接触刚度之间的接触摩擦表 面的摩擦刚性块体和压电陶瓷套筒 Ks: 导螺杆轴向刚度 Ks:从轴向刚度改变导螺杆的扭 转刚度 Kn:螺母刚度 Kb:轴向载荷 Kh:轴承座机轴承架螺母的刚度 Kd:螺母连接块轴向刚度 这是部分的分析和计算的刚 性。 4.2.1压电陶瓷刚度 本文用压电陶瓷微定位是打 印的 WTYD0808055陶瓷生产的中国电子科技集团公司先研究所。通过它的刚度测量实验 15.15N /m,如图 4 4.2.2接触表面的接触 刚度、摩擦块之间的套筒 两个物体互相接触将在以前的某些行动切向相对滑移过渡切向外部力量,这被称为预位移。力和位移之间的比例关系,实际上反映了一个刚性的特点。相应的刚性现在是: 3131 NkrFK = K:常数 N:正压力 R: 对摩擦半径的理想化的球体 表面 nts 很明显的 ,特殊摩擦方程出 发 ,得到了齿轮传动系统、钾是由实验 ,r是常量 ,唯一的影响 动人的刚性因素常压 N .很明显 ,更大的 N、较大的接触刚度 K。 图 4:刚度曲线的压电陶瓷 4.2.3 轴向刚度的改变 ,从扭转刚度的导螺杆 传动链方面的需要进行改造时统一计算它的刚性。因此,扭转刚性必须转换成下面的公式轴向刚度: LGJMK PT = TS KpdK += )tan (4 是 螺旋上升的铅角,() ; D是丝杆直径, mm; F是丝杆轴向力 ,N; M是丝杆输入时刻, N mm; 是 在丝杆和螺母之间的摩擦角,() ; TK 是 对丝杠扭转刚度, Nmm/rad; 是 丝杠扭转, rad P是丝杆长度, mm; G是丝杆剪切弹性模量, Mpa; PJ 是 截面惯性矩, mm L是两个推力轴承的距离, mm 螺母连接的刚性块轴向可以得到的有限元分析。螺母支架的刚度和轴承块是非常大的,可以予以辞退。其他部分可以得到刚性通过查找表和计算。总之,通过演绎着驱动进给机构nts 的刚性方程,我们已经找到了影响因素每一次驾驶驾驶部分,它提供了有关 驾驶特性研究的基础上进一步造成刚性。 5.进刀机构的实验研究 5.1实验系统的基础 如图 5所示,该实验系统是由送料机构,计算机,压电陶瓷驱动器其电源供应器及电感测微仪。 图 5:基础的实验系统 本文采用一种基于平均控制 曲线模型建立开环控制模型。首先 ,实验曲线测量压电陶瓷控制电压之间的关系和滑动运输距离。利用 Matlab软件以适应线 ,以三次代数多项式拟合线 ,线拟合误差 ,是一样的显示在图 6,由此我们得到相应的关系表达式的控制电压和距离和因此控制距离的进给机制。 图 6:适合以三次代数多项式 控制电压和距离的 关系式公式 7所示 0 . 0 22-0044.0103.5108.1- 2-53-7 uuux += x是输出的距离 ,m; u控制电压 ,V。 5.2实验研究系统分辨率 如图 7,压电陶瓷具有一定的伸长。 就在这个时候 ,距离工作表微 0.15m。 然后一步拉伸逐渐在此基础上 ,保持 1.5在每一时刻。 采样时间是控寄存器。 这 分辨率曲线可以获得实践的距离 ,通过测量微进给机构使用的电感 测微仪。 nts 图 7:距离分辨率曲线的 进给机制 6结论 微进给机构一步用长征、高分辨率的设计 ,并在此基础上从以下 结论分析得出 : 1.结合机理的基础上 ,设计了压电陶瓷灵 活的铁铰链和分析了它 静态特性 ,采用有限元分析软件 ; 2.分析了起动转矩的微进给机构的等效转动惯量计算 ;分析了驾驶刚度特性的微进给机构 ,发现其影响因素 ; 3. 微进给机构可以达到 300mm,分辨率小于 0.05 m少。 参考文献 1.Seugng-Bok Choi, Sang-Soo Han. Position Control System Using ER Clutch and Piezoactuator. Pro. of SPIE, 2003, 5056: 424431 2 Suzuki H, Kodera S, Mabkawa S, et al. Study on Precision Grinding of Micro a Spherical Surface. JSPE, 1998, 64(4):619623. 3.Arrasmith S. R, Kozhinova I A, Gregg L L et al. Details of The polishing Spot in Magnetorheological Finishing(MRF).Proceedings of SPIE-the International Society for OpticalEngineering,2001,Vol.3782:92100. 4.Atherton P D, Xu Y, McConnell M. New X-Y Stage for Precision Positioning and Scanning. SPIE, 1996, 2865:1520. 5.Liu Yung -Tien, Toshiro Higuchi, Fung Rong-Fong. A Novel Precision Positioning Table Utilizing Impact Force of Spring-Mounted Piezoelectric Actuator. Precision Engineering, 2003, 27:14221 6.Lobontiu N, Goldfarb M, Garcia E. A Piezoelectric Drive Inchworm Locomotion Device. Mechanism and Machine Theory, 2001, 36: 425443. 7.A. A. Elmustafa, Max G. Lagally. Flexural-hinge Guided Motion Nanopositioner Stage for nts Precision Machining: Finite Element Simulations. Precision Engineering, 2001, 25: 7781 8.Jaehwa Jeong, Young-Man Choi, Jun-Hee Lee. Design and Control of Dual Servo Actuator for Near Field Optical Recording System. Pro. of SPIE, 2005, 6048: 18 9.Kim Jeong-Du, Nam Soo-Ryong. Development of a Micro-depth Control System for an Ultra-precision Lathe Using a Piezoelec
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