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珩齿加工机床毕业设计

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曾少华图纸
主轴A1-H.dwg
装配A0-H.dwg
轴1A2-H.dwg
轴2A2-H手工图.dwg
轴2与轴1配对齿轮A3-H.dwg
轴3A2-H.dwg
轴4齿轮大A3-H.dwg
轴4齿轮小A3-H.dwg
轴一齿轮A4-H.dwg
轴三与轴二配对齿轮1A3-H.dwg
轴三与轴二配对齿轮二A3-H.dwg
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加工 机床 毕业设计
资源描述:

目 录

前    言……………………………………………………………………………....1

1、珩齿加工的基本介………………………………………………............ ....... ….3

2、 运动设计……………………………….…………………………………….. ....13

2.1 给定条件……………………………….…………………………………….. ...13

2.2  确定结构式……………………………….………………………………….. .14

2.3  计算各级转速……………………………….…………………………………15

2.4  电机选型……………………………….…………………………………….. ..15

2.5  拟定转速图……………………………….…………………………………….16

3、 确定各级传动副齿轮的………………………………………………………….17

3.1确定齿轮的齿数........................................................................................ ...............17

3.2各轴及齿轮的计算转速的确定……………………………………………………21

4、 传动零件的初步计算................................................................ .............................26

4.1  传动轴直径初定......................................................................... ..........................26

4.2  主轴主要结构参数的确定....................................................................................27

4.3  齿轮模数计算和齿轮中心距的计算............................................................... .....28

4.4  轴的结构设计........................................................................................... ........... 29

4.5  皮带的相关计算.................................................................... ..............................31

5、 主要零件的验算............................................................................................ .......36

5.1  齿轮的强度验算......................................................................... .........................36

5.2  主轴的验算............................................................................................ ............ .39

5.3  花键的验算............................................................................................ ............ .44

结束语........................................................................................................................46

致    谢……………………………………………………………………................48

参考文献……………………………………………………………………................49

摘要


这篇毕业设计的论文主要阐述的是珩齿加工机床主轴箱的设计方法。珩齿加工机床是一种高精度加工机床.这个方法是以加工过程和珩齿加工机床的使用条件的数学和物理公式为基础的。

在论文中,首先,对珩齿加工机床作了简单的介绍,接着,阐述了主轴箱的设计原理和理论计算。然后按照设计准则和设计理论设计了主轴箱。接着对主轴箱的各部分组成进行了尺寸计算和校核。              

目前,在珩齿加工机床的设计、制造及应用上,国内与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造珩齿加工机床过程中存在着较多缺点。



关键字:珩齿加工,主轴箱,机床。












Abstract

   This paper of graduation project mainly presents a systematic approach for the design of the headstock of plover machining tool, The plover machining tool is one of the members in the special high precision type machine family . the approach is based on the mathematical formulations and physical formulation on the generation process and conditions for the type of the plover machining tool.

In the paper , first of all , it is introduction about the plover machining tool .then , it is the principles about choose component parts of headstock. After that the headstock is designed abase on the principle. Then, it is checking computations about main component parts of headstock.  

At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of fault in the design of plover machining tool.



Key word: plover machining, headstock, machine.





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珩齿机床的主轴箱。具体设计内容和要求如下:

(1) 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。

(2) 珩齿机床的主轴箱的设计主要是设计主轴、各传动轴及传动齿轮,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;





内容简介:
河南理工大学毕业设计说明书 1 nts 河南理工大学毕业设计说明书 2 nts 河南理工大学毕业设计说明书 3 nts 河南理工大学毕业设计说明书 4 nts 河南理工大学毕业设计说明书 5 nts 河南理工大学毕业设计说明书 6 nts河南理工大学本科毕业设计(论文) 注: 7 翻译译文 : 大尺寸塑料模具钢 AISI.P20 钢的淬火过程设计 大尺寸的 AISI.P20钢,用于厚度不小于 200mm的塑料模具钢,为获得一定的淬硬层,适当的热处理过程是十分关键的。本文就 AISI.P20 钢的不同热处理过程如油淬,直接水淬,水淬前预冷和自我回火,做了计算机模拟的数字调研,对数学模型热处理过程细节做了讨论,包括局部热传递的不同反应式,热物理性质,潜热,热传递系数和相变计算,结果显示;预冷水淬和自我回火,不仅能有效地防止淬裂,而且比油淬获得更深的淬硬层 关键词 : 计 算机 模拟,热处理过程, AISI.P20钢,塑料模具 1. 前言 AISI.P20钢,塑料模具钢,通常淬硬前硬度值大约 3036HRC。 P20钢应该有均匀的硬度,在同一截面上,硬度值最大不超过 3HRC,这就要求共析铁素体尽可能少。AISI.P20 钢: 0.28%0.40%C,0.20%0.80%Si,0.60%1.00%Mn,1.402.0%Cr,0.30%0.553%Mo,0.03%S,0.03%P。油淬时钢的最大厚度不应超过 150mm。厚度超过 150mm 的大尺寸的钢,为获得一定的淬硬层,适当的热 处理过程是非常关键的。然而热处理过程是包括热传递现象,冶金性,力学现象等复杂的过程。它很难或者说不可能用分析的方法来正确而有效地描述所有的物理现象。所以,在过去,热处理过程的建立只是根据经验,而缺乏科学依据。近年来,计算机模拟使其有了巨大的进步。进行温度与相度应力的耦合。 3D 非线性有限元素分析,相变动力的计算。对急剧转变边界条件的处理等。这些计算结果为引导制造业的计算机模拟,提供了一些基本法则。本文中,分析由计算机模拟的 AISI.P20 钢的不同热处理过程,提出预冷水淬和自我回火 2. 热处理过程的数学模型 2.1热传递过程中,局部不同的反应: 大尺寸钢在热处理过程中的导热量,可以通过 3D模型局部不同反应方程计算出来 nts河南理工大学本科毕业设计(论文) 注: 8 tTpcqzTzyTyxT )()()(1) 边界条件和初始条件为: 00()( , , )stT h T TnT T x y z ( 2 )( 3 ) 是导热性, C 是比热容, q是内热源nT是垂直于表面的温度梯度,sT是表面温度,T是淬火介质温度, n 是传热系数。边界条件与初始条件作为钢的表面温度的函数输入。 在分析瞬时温度时, 3D 有限元分析法解传热方程用前一个反应式,当时间范围是离散的,应用后向差分格式。 11 ( 4 )t t tK C T C T Ftt 这里的 K 代表模具导热率, C 代表模具热容率, F 是供热介质。 2.2. 热物理性质 : 图 1 在 AISI P20钢上不同微观组织的热物理性质:( a)导热率( b)比热( c)密度( M=马氏体, B=贝氏体, P=珠光体, F=铁素体, A=奥氏体) 上述图 1显示:热物理性质是相成分和温度的函数,可表示为 , ( )k k kTT ( 5) 这里的 代表 ,pc或,k是第 k 相的体积分数, k 分别表示为 A(奥氏体),M(马氏体), B(贝氏体), P(珠光体), F(共析铁素体) nts河南理工大学本科毕业设计(论文) 注: 9 2.3. 潜热 由相变产生的内热源的密度由( 6)计算 kk dqHdtg( 6) 这里的kH是当奥氏体转变的时候,每单位奥氏体与每单位第 k 相的焓差。如表 -1所示。kd是第 k相在 dt 中的体积分数。 2.4. 热传递系数 当在空气中冷却时,综合的热传递系数包括:辐射传递系数 ()rh和对流转移系数 ()ch,即 air r ch h h( 7) 辐射传递系数 ()rh,表示为: 22r s a s ah T T T T ( 8) 这里 是表面热辐射系数,本文中取为 0.6, 是 Stefan-Boitzmann 常数, =5.768 )/(10 428 kmw 在空气中冷却的对流转移系数的经验公式可近似地表述为 42 .2c s ah T T ( 9) 油和搅动的水的热传递曲线是反向热传递方法 取得 (IHTM)。首先,从数据采集系统取得冷却曲线;这个数据采集系统在不同位置有平探头,尺寸120mm 120mm 20mm,如图 2所示。然后,这些冷却曲线输入基于 ZHTM的有限差系统。从而计算出热传递系数。图 3所示是计算之中和搅动的水的热传递系数。用的槽车,尺寸为 4.5m 7.5m 4m。 nts河南理工大学本科毕业设计(论文) 注: 10 2.5相变计算 在热处理中的相变通常分为扩散型相变和元扩散型相变(马氏体转变) 对扩散型相变,持续的冷却曲线可能被打断,在极短的时间间隔的恒温区。孕育期采用的是 Scheil 可加性法则来确定,也就是标志相转变开始时间John-Mchl-Avraml公式用来确定潜伏时间和评定微观组织的体积分数 Scheil可加性法则: 1()iitT ( 10) John-Mehl_Avarami反应式: nts河南理工大学本科毕业设计(论文) 注: 11 1 e x p ( )nf b t ( 11) 潜伏时间: 11* l n 1 iniiiftb( 12) 潜伏期体积分数: *1 e x p ( ( ) )ni i if b t t ( 13) 真正的体积分数: * 1 1 m a x()i r i if f f f f ( 14) 这里 )(Ti表示在一定 T下的潜伏期,it表示在一定温度下短暂的等温时间。 b和 n是两个常数,它们由 TTT图上是新相体积分数从 1%和 99%的两条不同曲线得到。1rif和if是新相在 i-1和 i中的体积分数,1rif是奥氏体在 i时间的体积分数maxf新相转变开始的残余奥氏体的体积分数 对马氏体转变,马氏体的数量仅仅是温度的函数,其体积分数由Koistinen-Mar.burger法则得出: 1 e x p ( ( ) )sf M T ( 15) 这里sM是马氏体转变开始温度。 是一个常数,对于 AISI.P20 钢。0.023 3. 结果与讨论 商用 FE 软件, MSC.Marc和用户定义的子程序用于分析 AISI.P20钢热处理过程,大尺寸的 P20 钢 1700mm 1000mm 460mm.由于对称性,由一个高度的几何条件需要考虑,通过试探法来确定网孔的尺寸,图 5 所示用膨胀计测试的 AISI.20钢的 TTT图。用膨胀计为了便于热处理过程中相转变的计算。 nts河南理工大学本科毕业设计(论文) 注: 12 3.1油淬 油通常作为 AISI.P20 钢的淬火介 质,来避免在热处理过程中的淬裂额,图 3所示油的热传递系数,在 860 C 奥氏体后。然后大尺寸的钢被油淬,图 6 所示为油淬后沿中心轴的计算的微观组织分布状态 如图 6示,没有发现马氏体,贝氏体也很薄,从钢表面大约 10mm,深处珠光体开始出现。当铁素体体积分数达到峰值 12.5%时,从表面大约 50mm深至中心的主要相是珠光体,因此,对大尺寸的 P20钢,油淬是不合适的。 nts河南理工大学本科毕业设计(论文) 注: 13 3.2 直接水淬 因为油淬的淬硬层太薄,所以搅动的水淬来代替油,在 860 C ,奥氏体化后,钢被水淬至室温,图 7所示是大尺寸的模具钢淬火后沿中心线计算的微观组织分布状态。 从图 3( b)中可以看出搅动的水具有很高的冷却能力,当铁素体出现在钢表面 100mm深时,珠光体出现在表面下 30mm深处。在中心铁素体体积分数增加不足 10%,所以,对于想获得更合适的微观组织的大尺寸钢,水淬是合适的 虽然,通过直接水淬,能够获得较好的组织分布。但是,在实际热处理中,淬火裂纹总是发生。裂纹通常发生在钢的角落。所以,对于更合适的热处理过程,需要进一步的研究。 3.3 水淬 +空气预冷 从图 8中可以看出,在直接水淬过程中的裂纹和角落周围的马氏体转变相关。为了克服这个问题,本文中,将设计和模拟新的热处理过程 水淬 +空气预冷。 图 9 所示是空气预冷 1200S 后的珠光体分布状态。从图 9( a)中可以看出,预前空冷合适的时间,角落的奥氏体转变为珠光体,最终降低了在后续的水淬过程中产生裂纹的倾向。图 9 b,e,d 所示在空气预冷过程中非常薄的珠光体层在角落周围,在钢的大部分区域,奥氏体没有分解,在后续的水淬过程中将持续分解,和直接水淬一样。 nts河南理工大学本科毕业设计(论文) 注: 14 在大尺寸 P20钢 的实际热处理过程中,证明,空气预冷能有效地避免淬硬裂纹,但是,一些小的裂纹仍然产生。这些裂纹位于表面附近。它们是在水淬过程中马氏体转变时产生的。为了使大尺寸 AISIP20钢的热处理过程最佳化。本文将设计和模拟另一个热处理过程:空气预冷 +水淬 +自我回火。 3.4 空气预冷的水淬 图 11 所示是沿中心线的不同位置的冷却曲线。热处理过程包括 4个阶段:预冷 1118s;第一次水淬 3892s;第一次空冷 201s;第二次水淬 2380s 图 11 所示为模拟结果。第一次水淬后,表面温度接近 100 C ,低于sM点,所以,马氏体开始转变。如果继续在水中冷却,钢很容易产生淬火裂纹。此时,钢从水中驱除进入第一次空冷,从中心的热传递将增加表面温度在 200 C 以上。因此,转变的马氏体被回火,它的脆性降低,但是短暂的回火不会影响中心的冷却速率。第二次水淬后表面温度低于 100 c 中心温度降低接近 300 C 。所以,钢被取出后,放 在空气里,新的转变的马氏体和表面附近的贝氏体,类似于自我回火,这种方法有效于避免淬硬裂纹。用这个方法形成的组织状态和直接水淬的形成组织状态基本相同。 结论: 根据热传递和微观组织状态的数学模型,大尺寸的塑料模具钢的热处理过程进一步研究。阐述了水能够取代油,作为淬火介质。空气预冷的水淬加自我回火是理想淬火过程之一。 1 7 0 0 1 0 0 0 4 6 0m m m m m mAISI P20 钢奥氏体化后第一次空冷直至角落周围只有薄
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