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机械毕业设计全套
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JC01-119@立式铣床纵向工作台设计,机械毕业设计全套
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毕业设计说明书 题 目： 立式铣床纵向工作台设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2010963012 姓 名： 胡鸿辉 指导教师： 冯建军 完成日期： 2014 年 5 月 8 号 nts目录 摘要 . 1 Abstract . 2 第一章 绪论 . 3 1.1 铣床简介 . 3 1.2 国内外的发展状况 . 3 1.21 国内的发展状况 . 3 1.22 国外的发展状况 . 4 1.3 我国数控技术的发展趋势 . 5 1.31 更加的高速，可靠以及精确化 . 5 1.32 更加的高自能化 . 6 1.33 更加的复合化 . 6 1.4 更加的个性化是机床发展的主要方向 . 6 1.5 开放性是体系结构的主要发展趋势 . 6 1.6 选题的目 的及意义 . 6 第二章 纵向工作台的设计原理 . 8 2.1 设计的主要内容 . 8 2.2 研究的问题 . 8 2.3 铣床的原理图设计 . 8 2.4 方案计算 . 12 第三章 纵向工作台的方案设计 . 错误 !未定义书签。 3.1. 铣床的主要参数 . 错误 !未定义书签。 3.2 纵向工作台的结构设计 . 错误 !未定义书签。 3.3 导轨的设计 . 错误 !未定义书签。 3.4 操纵机构的设计 . 16 3.5 离合器的选择 . 16 第四章 纵向工作台的方案设计计算 . 17 4.1.锥齿轮的选择与校核 . 17 4.2.轴承的选择与校核 . 错误 !未定义书签。 4.3 滑动丝杆和螺母的选择与校核 . . 21 总结 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 附录：中文译文及原文 . 错误 !未定义书签。 nts 1 立式铣床工作台设计 摘要 随着社会经济飞速的发展，中国的制造业也越来越强大，其中机床的的发展是制造业发展的一个重要的支柱。如今机 床广泛应用于制造业的各个领域，如造船，飞机，汽车等各个产业，所以说机床在制造业中具有很好的发展前景，本次毕业设计的课题是立式铣床纵向工作台设计，主要设计传动丝杆及螺母，以及对其他零件的选择及校核。期间需要完成设计说明书，以及零件图和总装配图，并且设计出来的工作台能达到预期的要求。 通过对纵向工作台的设计，让我们对机床有了很大的了解，对以后优化机床的设计提供了巨大的帮助，同时对机床的发展也有巨大的意义，因为此研究能很好的促进机床的发展，同时也让制造业越来越强大。 关键词 ：立式铣床；纵向工作台；传动丝杆；零件 图和总装配图 nts 2 Vertical milling machine table design Abstract With the rapid social and economic development, Chinas manufacturing industry has become increasingly powerful, the development of the machine which is an important pillar industry development. Now the machine is widely used in various fields of manufacturing, such as shipbuilding, aircraft, automotive and other industries, so that the machine has good prospects in the manufacturing sector, the subject of this graduation project is a longitudinal vertical milling table design, the main design drive screw and nut, as well as other parts of the selection and checked. Need to complete the design specification, and part drawing and assembly drawing period, and designed the table to achieve the desired requirements. Through the vertical bench design, so we have a great understanding of the machine, after optimization of the machine design provides a great help, but also to the development of the machine has a huge significance, because this study can be a good tool to promote development, but also to manufacturing and more powerful. Keywords: vertical milling machine; vertical table; drive screw; parts drawing and assembly drawing nts 3 第一章 绪论 1.1 铣床的介绍 用铣刀加工各零件表面是铣床加工方法之一，其中铣床的主运动是铣刀进行的旋转运动，而铣床的进给运动是刀具和工件的移动。比如平面，沟槽铣床都能进行加工，曲面铣床也同样能加工。 对工件铣削加工 是铣床的主要加工方法之一，铣床不仅能加工 平面、沟槽、轮齿 等，而且也能加工比较复杂的曲面，由于铣床的加工效率很高，所以在机械的领域中得到很广泛的应用。 铣床是一种在机械领域应用很广的机床，比如像分齿零件的表面，沟槽以及平面等复杂的曲面，铣床都能进行加工。除此之外，对圆柱体的表面进行加工以及对内外孔 加工都可以，还能对零件进行切断等工作。铣床在进行运行时，工作台上装上工件，主运动是铣刀进行的周转运动，辅助运动是铣头和工作台的进给运动，这样综合起来，工件就能得到所需的加工表面了。铣床的生产效率较高是因为进行了多刀断续切削运动。总而言之，铣刀对工件进行铣削加工是铣床主要的加工方法。 1.2 国内外的发展情况 1.21 国内的发展情况 1949 年新中国的成立才使我国的机床行业得到很大的发展，解放前，由于进行长期的封建统治和帝国主义的侵略和掠夺。我国的农业生产十分落后。称不上是独立的机械制造行业，更不用说机床制 造业。只有少数几个城市的一些小型机械厂，制造一些简单的皮带车床，牛头刨床和磨床等 ; 1949 年全国机床产量仅 1000 台，不到 10 个品种。可见当时中国的机械制造业十分的落后。 在解放之后，由于国家领导对机床行业逐渐的重视起来，在中国的三年经济恢复期间，把许多的小型加工厂都改建为了专门的机械厂，在随后的时间内，又专门扩建和新增了许多的机械厂。这使得机床行业得到很大的发展。之后国内又相继成立研究所和研究院来专门研究机床，这样使得机床行业日益壮大。 我们的数控技术从 20 世纪 50 年代开始。其中发展的进程可分以为四个阶 段： 1）1958 年至 1965 年，开始研究数控铣床（管控制，步进电机和液压拖动放大器的开环系统），处于试用阶段。 2）从 1965 年的开始。数控系统的晶体管产品得到大步的开发。直到 20 世纪 60 年代末和 70 年代初。在这个阶段的特点是，虽然有很多数控机床的数量和品种，但一些比较复杂的零件也能进行处理。已经开始生产从试验阶段到出产阶段。 3）从 1972 年到 1979 年，数控技术开始试验和试产两个阶段的。比如说，数控系统的集成电路研制得到成功，在车，磨，钻等各种加工方面都应用了数控技术。数控机床的研制成功使得 数控线切割机 床也取得了非常大的发展。 4）机床的稳定发展阶段是在 1980年以后，由于从国外得到先进的技术，以及我国进行相关的自主研发，数控机床的品种nts 4 类已经越来越多，大约已经已超过 500 多种了，其中数控金属切削机床的品种率达到20。虽然，现在数控机床的发展取得了巨大成就，但和一些发达工业国 家相比起来。还存在很大的差别。我们应该需要继续进行深入的探索和研究，来提高机床的数控技术水平，进而来提高和壮大机床的发展。 1.22 国外的发展情况 在当今的世界上，让机床的设计，制造及使用在其国家得到较大的发展是美德日三个国家，这 三个国家在数控机床的研究上也是最先进的，使用经验也是最成熟的，技术上也是最好的。然而由于其国家的社会条件和社会经济的发展水平各不相同，所以他们也个具有自己的特点。 以科学研究为目的是美国发展机床的主要思想，由于美国的军队对机床的需求量较大，其次，美国政府对机床的研究和发展给予了非常高的重视，所以美国对机床科研以及设计所投入的科研经费较多。而且美国还吸纳全世界的许多人才为其工作，在工作上也非常注重效率。所以美国在机床的发展方面十分的先进，拥有大量顶尖的技术。比如说， 在 1952 年时成功的研制出了世界上首台数控机 床，然而在 1958 年的时候又建立了加工中心。在 70 年代初时期， FMS 研制取得了成工，于是在 1987 年，又相继推出了开放式数控机床系统等。因为美国是第一个实现把汽车的生产，以及轴承的生产相互结合起来。所以建立了大批自动线来实现自动化的需要。除此之外，美国在电子和计算机的领域远远的领先其他国家。所以，美国在数控系统的设计和机床的制造发面拥有非常扎实的专业基础，由于美国有着十分注重创新和科研的态度，所以使得其数控机床的技术远远的超先于其他的一些国家。 在当今，美国的机床已越来越发达。他每年都生产大量的高性能机床给 大型的客户，同时也为小中客户提供廉价的机床，比如像 Fadal、 Haas 等一些公司。 在数控机床的发展过程中，由于美国重于数控机床的研究，而不注重于数控机床的应用，导致机床的发展进程逐渐的变慢。所以，在 1892 年的时候，日本的数控机床产量第一次超过美国，并逐渐实现大量出口。当从 1990 年起，美国逐渐加强机床的应用性，慢慢的美国的数控机床才实现量产。 德国机床开发非常注重实用功能。所以德国政府重要战略地位是机床工业的发展，且非常讲究效率与实际。他们坚持和谐发展，同时又注重工人之间的相互交流。并且建立了大量的自动 生产线。在 1956 年的时候，研制出了首台数控机床，并且十分注重发展，把理论联系实际，逐渐稳步的发展机床工业。同时也非常注重科学研究，把科学的研究和应用技术两者相互并合起来，大型企业和一些好的大学共同进行学术研究，从而使机床得到很好的发展。在对加工工艺和用户产品以及机床布局的结构和数控机床的共性与特性进行了大量而且比较深入的研究。在产品的质量上可谓是精中求精啊。德国生产的数控机床的性能比较好，且其产品的功能性较强，并且实用性较高，机床广泛的出nts 5 口国外。特别是在一些重型以及较大大型和精密数控机床等方面。德国海比较 重视机床配件的实用性与先进性，比如说电机，刀具，量具等配件。德国数控系统中的各种功能部件质量和性能等方面都是领先于世界各国的。比如说， Heidenhain 公司的精密光栅世界闻名，同时西门子公司的数控系统也是世界闻名，所以他们均被各国竞相采用，并且销量很大。 然而日本的数控机床，是先进行仿制，然后在进行自主创新的。机床工业的发展在日本也得到十分的重视。日本政府通过相关的规划和立法来帮助日本数控机床行业发展，并规划其发展的方向。日本政府通过给予大量的经费，以此来帮助企业机床的发展。再人才方面实行引进，并且派人到 德国进行学习。学习德国的配件质量，在管理和数控机床技术上则向美国进行学习。通过综合两国的优点，于是在机床发展方面取得了巨大的成功。日本企业大量发展大自动化技术，并且加大力度的发展柔性生产自动化的数控机床。在 1958 年时期，日本成功的研制出首台数控机床。在 1978 年时，数控机床的产量首次超过美国，并且数控机床大量出口，出口数量排名世界第一。在发展的策略上，日本的数控机床同样是先进行仿制，然后在进行自主创新。第一是生产许多的中端数控机床，这有利于抢占大量的销售市场。然后在 1980 年时期，通过自己的努力研究和学习 ，逐渐的向高端数控机床发展。日本期间努力的向美国学习质量管理，进而转变成自己的管理体系，这样有利于产品质量的保证。其次日本把电子与机械融合起来，形成了机电一体化，为数控机床的发展开创了捷径。在发展数控机床的过程中，日本企业 注重数控机床的技术，并且注重研发以此来发展数控机床。 日本的 FANUC 公司，也是先进行仿制，然后在进行自主创新的。发展了各种高中端数控机床，以此来满足市场的需要。其公司不仅在技术上非常的先进，而且在产量上也是世界第一。其销售额不仅在国内占了 70%，而且在国外市场也占了 50%，即促进了日本数 控机床的发展，也促进了世界数控机床的发展。 1.3 我国数控技术的发展趋势 更加的高速化，更加的可靠化和精度化，还有更加自能化，柔性化，复合和开放化以及集成化，这些都是今后数控机床的发展趋势。 数控和技术的发展大约已经有 40 多年了，数控技术它是一门综合性很强的学科，它包括机械，电子，控制以及计算机等多门学科的综合而成的，随着社会的发展，机械制造业的增强，对数控技术的要求也越来越高了。 1.31 更加的高速，可靠以及精确化 加大机床主轴的转速，提升工件的进给速度是高速化的体现所在。一般来说，数控系统的可靠性比 数控设备的可靠性要高出几个等级，也并不是说数控可靠性越高越好，它主要还受商品的性价比影响。机床的高精度化就是说精确度是不是能够精确到微米乃至纳米级。 nts 6 1.32 更加的高智能化 一般来说高自能化主要的体现在数控系统的以下四方面；第一：体现在加工工件的效率以及加工工件的质量。第二：数控机床的机动性能以及机床的使用和安装是否方便，等等。第三 :是否操作方便以及便于编程。第四：是否能减少工人的劳动强度和节约生产时间。 1.33 更加的柔性化以及集成化 现在数控机床的柔性化的发展趋势是从点和线慢慢的向面和体方面发展，而 另外的一个方面是数控机床更加的注重于实用性和经济性，慢慢的向这两个方向进行发展。数控系统的柔性化，是产品今后发展的主要趋势，也是实现今后市场的需要。数控系统的柔性化是今后各国机械行业发展的一个方向，同时也是机械先进领域发展的一个方向。 1.34 更加的复合化 功能的复合化是今后数控机床的发展主要趋势，它主要是想在一台机床上实现 车，铣，钻，攻丝，绞孔以及扩孔等多种的复杂操作工序，这复合化的主要目的，也是其主要思想。数控机床的 复合化不仅提高了机床的生产效率，也提高了机床加工产品的质量，间接地也提高了生产的柔性化 。 1.4 更加的个性化是机床发展的主要方向 随着经济的全球化，各国的机械制造业也越来越强大。在现在的市场上，各国之间相互合作，相互贸易的格局已经基本的形成。同时对产品的要求也越来的越高，比如说生产效率要高，加工质量以及产品的精度要高等等一些方面。同时用户的个性化需求也越来的越明显。更加的专业化以及实用化慢慢得到越来越多用户的喜爱。 1.5 开放性是体系结构的主要发展趋势 在当代的社会中，开放性是数控机床发展的主流思想和主要的目的。开放性分为两个部分，一个是 软件平台开放式的系统，而另外一个是硬件平台 的开放式系统。使用的结构基本上是模块化和层次化。除此之外，还提供一个向外的程序接口，以供客户的需要。 为了解决以前数控系统比较封闭的情况，还有一些产业化软件存在相关问题的现象。所以，很多的国家花费大量的资金对数控机床的开放性进行深入的研发，现在数控系统逐渐变得开放化，然而开放化也是数控系统今后发展的主要趋势。当今，当前开放式数控系统的研究核心目标是通信规整，配置较标准，运行平台较好，以及数控机床的功能库和系统的功能软件等。现在数控装备的网络化越来越受到大家的关注，因为数控装备的网络化能够很好的实现企业生产产 品的需要，同时也是机械市场的需要。在机械制造行业中，生产自动线对信息集成的要求越来越高，所以开放式网络化是现在制造业的需要。如今，一些顶级数控机床的制造国家，已经在向数控机床高开方式方向发展了 . 1.6 选题的意义及目的 nts 7 随着社会经济飞快的发展，我国的制造业也变得越来的越先进，同时对零件加工的质量要求越来越高，加工效率也要求越来越高。机床的发展方向慢慢的向高效率，高质量，高速度，高加工精度以及更加可靠性方面发展。采用模仿设计是一般传通机床非常通用的设计方法，然而传统的机床已经越来越满足不了现代制造业的需要。 如今人们对机床的动态性能要求越来越高，以前只是关注机床是否能满足静态特性，现在就不同了，现在数控机床在进行相关设计时必须的注重其机床的动态特性。 本次毕业设计设计主要对立式铣床纵向动工作台做了比较详细的设计。第一的是我们应该要确定好工作台的工作原理，其次就是要选择国内技术比较先进的丝杠螺母作为传动机构。之后的话，就大概的确定好工作台的基本结构结构；然后在对丝杠，螺母，轴承以及齿轮等比较重要的性零件进行必要的选择、设计和计算并进行多次的校核。最后一点的是我们要完成好设计说明书，还要用 autoCAD 软件画出了机床 纵向移动工作台的装配图以及零件图。如今国家对铣床的需求量越来越大，铣床在国内的技术发展还不太成熟，而且铣床在国内有着很好的发展前景，所以本课题的研究在制造业中十分重要，对铣床的发展乃至制造业有着一定的贡献，同时对我们大学知识的实践有很大帮助，有利于对大学知识的掌握及巩固。 nts 8 第二章 纵向工作台的设计原理 2.1 设计的主要内容 该次毕业设计主要内容包括了以下几个方面： 第一， 立式铣床纵向工作台的基本整体结构设计。 第二， 立式铣床纵向工作台的操作机构设计。 第三， 工作台与机体的联接结构设计。 第四， 设 计立式铣床纵向工作台传动部分和运动部分的技术参数和功能参数。 第五，计算工作台传动和运动部分的参数，最后在校核该部分，并画好装配图与零件图。 2.2 研究的问题 立式铣床纵向移动工作台的基本工作原理以及基本结构结构设计，操纵装置的设计，能够让工作台满足手动和机动两种模式的精准变换以及很好的控制工作台的运动速度。传动部分的设计主要包括丝杆，螺母，锥齿轮等机构的设计，以及对其进行计算并且校核和画图。以及对工作台的整体功能进行评估使其达到设计要求，工作需要。 2.3 铣床的原理图设计 根据自己的想法设计了以下三种 方案。 nts 9 图 2-1 nts 10 图 2-2 nts 11 图 2-3 nts 12 以上是我的设计原理简图，共设计了 3 种方案。但本人觉得图 2-3 这种方案最好，所以选择方案图 2-3进行计算和设计。理由如下：方案图 2-3比方案图 2-1和 方案图 2-2的结构更为优化，且附加磨损更小，传动结构精密，整体体积较小，所以能使整台机器更为节省材料和减小厂房占地面积，以此降低成本，且方案图 2-3 便于安装和维修，也利于工人师傅对机器进行调试，重要的是方案图 2-3 传动比较高，所以是生产效率较高，而且其稳定性较好，功能也比较好，整体的结构质量也较好，使机器的使用寿命得到很好的延长。所以综合以上的考虑，选择方案图 2-3。 2.4 方案计算 (1):齿轮的的齿数如下 ,符号已在表中标出 . 表 2-1 Z 1 Z 2 Z 3 Z 4 Z 5 Z 6 Z 7 Z 8 Z 9 Z 10 Z 11 Z 12 Z 13 Z 14 26 44 24 64 27 36 18 27 18 21 24 36 18 45 Z 15 Z 16 Z 17 Z 18 Z 19 Z 20 Z 21 Z 22 Z 23 Z 24 Z 25 Z 26 Z 27 Z 28 57 37 21 34 40 13 28 43 18 35 33 37 18 18 （ 2）：联轴器参数： M2 和 M3 参数都为 40. 其中 MT 为 18. （ 3）进给电机参数：（ P=1.5KW n=1450r/min） （ 4）纵向工作台运动传动链结构式如下： 183634244040-1进给电机 VI4426 VII6424 VIII 36182727 IX 40183721 X 4357 2 XI352833183733 XIV16181818t XVI 工作台纵向进给丝杆。 根据以上的进给运动链结构式，我们可知纵向方向的进给运动级数为 3*3*2=18 种，下面我们就算出纵向工作台的 18 种速度。 由以上的数据可算的纵向进给速度范围是 39.92263.27(mm/min). nts 13 第三章 纵向工作台的方案设计 3.1 铣床的主要参数 工作台工作面积（宽 *高） 360*960mm 工作台最大行程（手动 /机动） 700/680mm T 型槽数 3 T 型槽宽度 18mm T 型槽间距 70mm 工作台工作进给量 18 级 23.51180mm/min 工作台纵向快速移动量 2300 mm/min 最大载重量 500KG 进给电动机功率 1.5KW 进给电动机转速 1450r/min 加工表面平面度 0.02mm 加工表面平行度 0.02mm 加工表面垂直度 0.02mm/100mm 表面粗糙度 1.6um 3.2 纵向工作台的结构设计 通过升降台中的轴 XIV 转动带动两对锥齿轮运动，再锥齿轮把运动传给纵向进给丝杠 ,这就是纵向工作台运动的基本原理。如图 2-1.所示运动传到锥齿轮后，因锥齿轮和丝杠没有直接相联系，所以必须通过拔叉和滑套让离合 器和锥齿轮啮合，再通过离合器内的滑键带动丝杠转动。第二就是螺母固定在纵向工作台的底座上，当丝杠进行转动时就会带动工作台一起作纵向进给。纵向工作台在台底座的燕尾槽内作直线往复运动，燕尾导轨的间隙由镶条调整。当横向进给丝杠带动作横向进给。通过转动手柄的偏心轮作用，然后把工作台底座固定在升降台上。由于这样可使工作台随工作台底座绕鞍座上的环形槽向左右摆动作 450 范围的修整。修整后用四个螺栓和穿在鞍座环形“ T”形槽内的销子，将工作台底座牢固固定。 丝杠螺母传动机构的螺纹之间是有间隙的，随着使用时间的增长，它们之间磨损 量就愈来愈大，从而使间隙增大。然而顺铣时为了保证加工精度，不允许丝杠螺母之间有很大间隙，因此必须把间隙修整到允许的偏差范围内（ 0.02mm 左右）。当调整间隙时，应首先揭开工作台底座上的盖板，然后在拧松螺钉，当顺时针转动螺杆会同时带动螺母转动。其间隙的存在情况是有的，当在螺母没有转动时。由于另一个螺母是固定的，此时两个螺母在丝杠上作相对运动产生相互推力，当螺母转动时候。这样的话两个螺母便nts 14 向丝杠上螺纹面的两侧靠紧，因此可减小间隙。当修整好间隙后，应该拧紧法兰盘上的紧固螺钉，可以通过环将蜗杆和可调螺母固定在调好的 位置上，最后盖好盖板。如下图3-1 所示，是本次设计的纵向工作台的基本结构图。 如图所示，两端支撑纵向丝杠的角接触球轴承是用来承受铣削力产生的轴向推力的。然而丝杠左边的空套手轮是用来手动操纵工作台的。将手轮往右推，可以使其和离合器沾合，因此手轮便可带动丝杠作旋转运动，从而使工作台纵向进给。然而当松开手轮时，由于弹簧作用使离合器脱开，从而可避免机动和手动之间的冲突。丝杠右边带有键的轴头，可用来安装和配换齿轮，最后将齿轮传给分度头等附件的。 这个图是借鉴铣工工艺学的，用来更好地解释工作台的结构设计。 nts 15 图 3-1 工作台结构示意图 1、手轮 2、离合器 3、工作台台面 4、调整螺母 5、固定螺母 6、丝杠 7、花键套筒 8、纵向离合器 9、工作台底座 10、锥齿轮 11、传动轴 nts 16 3.3 导轨的设计 1.导轨类型的选择 机床常用的导轨种类非常的多，但是滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性 高等优点，而且运动精度较高，不容易毁坏且好操作。滑动导轨在机床上应用也十分广泛。所以，本次设计采用滑动导轨。 2.导轨截面形状的选择 铣床工作台导轨不仅要求有较大的承载能力而且要求有较高的运动精度，燕尾槽导轨运动精度较高，且操作方便，平稳性也好，同时具有很好的载重能力，所以本次设计选择选择燕尾槽导轨。 3.4 操纵机构设计 1.手动进给操纵机构 在工作台正面安装了一个手动摇柄，使操作更加方便灵活，通过一对锥齿轮和直齿圆柱齿轮带动纵向离合器转动，从而使丝杠转动，以此来实现纵向进给。 2.自动进给操纵机构 工作台操纵机构自动部分安装在工作台底座上，纵向操作手柄以及横向和升降操纵手柄都有两副，是可以联动复试的操纵机构。当手柄在中间位置时，模板的凸出部位把杠杆给顶紧，从而杠杆板上的销子就把轴往右边推，因此轴此时便可以通过拔叉把离合器脱开，这样可使工作台不在工作的状态。要是把手柄向两边任何一个方向拨动一个位置后，通过轴来拨动模板。要是模板随便摆过一个角度，这样杠杆板上的销和模板斜面之间就可能出现了间隙。因此，轴在弹簧的作用下移动，轴通过拔叉的作用又使离合器进行啮合。由轴 XIV 通过锥齿轮传来的进行运动，通过离合器带 动纵向丝杠使工作台来进行纵向进给。纵向工作台的运动方向，由手柄处的两个电器开关进行控制。如果手柄往左推，纵向台则向左移动，反之亦然。手柄在左、中、右三个位置是用定位板来进行定位的。所以板上有三个 V 形得缺口，由于在弹簧的作用下可使用定位板相对于销子有三个稳定的相对位置。又因为定位板是与杠杆一起进行转动的，所以通过杠杆和模板可使手柄稳定在这三个位置。 3.5 离合器的选择 在这次毕业设计过程中，我选的是齿形离合器，因为与牙嵌离合器相似，结构比较简单且紧凑。其外形的尺寸也相对来说比较的小，并且接触时的几率相当的高 ，而且齿形离合器也适用于转矩比较大的场合。综合以上的观点，所以我选择齿形离合器。 nts 17 第四章 纵向工作台的方案设计计算 4.1 锥齿轮的选择与校核 1. 本次两个锥齿轮均选用 7 级精度，材料为 45cr。并都进行调质处理，硬度为 240HBS；且齿数均为 18，传动比为 1. 2. 齿根弯曲疲劳强度计算； 1）计算 XVI 纵向丝杆的功率 P; 2 2 6.110 电(KW) 其中选取机械传动效率 98.0 ； 2）计算 XVI 纵向丝杆扭矩 T 其中 转速 n=23.5（ r/min），以此来确定最大的扭矩 T； ）mm.(498226n1055.9 6 N 3）查锥齿轮弯曲疲劳强度设计公式为： 13 2 22141 0 . 5 1F a S aFRRYYKTmZu 4）计算载荷系数 K 图 10-8 得动载系数得 25.1v 由表 10-2 查得 1A由表 10-3 的载荷分配系数： 2.1 H由表 10-4 查得 102.1 所以 65.1v 5）计算弯曲疲劳许应用力 nts 18 F N F EFFK S 由图 10-18 得 96.0FN由图 10-20c 查得 a580 FE 取安全系数 S=1.4;代入上式求得： 57.393F MPa 6）由表 10-5 查取齿形系数 62.2a F由表 10-5 查取应力校正系数 59.1sa 一般取齿宽系数 3.0传动比 u=1 把以上各数据带入式 3 aa222 1u5.014FSFR =7.05 圆整 m；取 m=8； 7）齿宽 b=21u 2 =30.51 圆整 b=31 把 m=8， b=31； 5.0-1m 2d2 1mt TTF=8140.9（ N） 代入式 0. 5-1bm asat FF F=268.49MPa F 所以齿根弯曲疲劳强度符合要求。 3.齿轮接触疲劳强度计算 3 22u5.0192.2d E 其中对于 020 的直齿锥齿轮，取 5.2H 1)计算接触疲劳许用应力。 取安全系数 S=1; nts 19 由图 10-19 取接触疲劳寿命系数 98.0H; 由图 10-20d 查得齿轮接触疲劳强度极限 a800lim H 所以 SHNH lim =784MPa 由表 10-6 查取弹性影响系数 a8.189 E 把以上各数据带入下式中： 3 22u5.0192.2d E =159.82mm； 综上可得模数 m 应取 9； 即 mm162md 159.82mm 所以， Z=18， m=9 锥齿轮的齿轮接触疲劳强度符合要求； 由上所求可知齿轮宽度 b=21u 2 =34.36mm; 其中常取 3.0； 圆整宽度 b=35mm。 4.2 轴承的选择与校核 1)根据生活中的使用情况，我们可假定他的预期寿命为 24000HL h； 然而丝杆即受到纵向力，也受到轴向力，因此，我在这里采用角接触球轴承。 2)两对轴承选用相同的型号，且成对称分布。 3）轴承所受径向力 c o sta ntr FF=2011.37N； 轴承所受轴向力 s inta nta FF=1717.9N； 其中上式中 020 ； 045 ； 由上面的锥齿轮计算可得 NF 9.8140t ； 4）又因为两个轴承型号一样，即选择受载荷力大的一个进行计算； 5）确定丝杆的直径 nts 20 查表 15-3 德：取 1120 ； 所以30min nd =41.84mm 根据轴承型号的国标取丝杆的直径 d=44mm； 6）所以选取角接触球轴承代号为 7008AC，查机设手册其额定动载荷为 C=19KN; 7）计算派生轴向力； 由铣床纵向工作台结构图可知轴承 1 被压紧，轴承 2 被放松； 所以d2aa1 FFF ； d2a2 FF ; 又由表 13-7 得角接触球轴承代号为 7008AC 时，派生力r1d2d1 68.0 FFF =683.87N; 8)计算轴向力： 8.2401a1F； 87.683a2F ； 由表 13-5 查得判断系数 e=0.68； r1a1FF 2.39 e； 所以 X=0.41 Y=0.87 r2a2 FF 0.6799 e; 所以 X=1 Y=0 9)计算当量重载荷； 取温度系数 1ft ； 载荷系数 2.1fp ； 所以 a11r11p1 f FF =3003.3N; a22r22p2 f FF =1005.7N; 又因为 21 ； 因此轴承较低些； 所以按轴承 1 进行计算； nts 21 所以寿命 3t6hfn6010 CL =1.8 510 HL ; 所以选择 7008AC 角接触球轴承符合要求； 4.3 滑动丝杠和螺母的选择与校核 1）丝杆要求的精度比较高，选用 10 级精度，所以丝杆材料选择 40Cr；然而螺母要求略低选用 8 级精度，所以选用 45 钢，螺纹型号选择梯形螺纹。 2）确定丝杆的直径 查表 15-3 德：取 980 ； 所以30min nd =37mm; 3）耐磨性计算； 螺纹中径 PF 8.0d 2; 又因为对于梯形螺纹，一般 h=0.5P; 而 F=1717.9N; 由表 5-12 查得许用压力 =2MPa；摩擦系数 f=0.08； 又因为一般取 =2 所以 PF 8.0d 2=16.5mm 综上可查机械手册按国标选取螺纹直径 d=44mm，螺距 p=7mm； 且螺母高度 2d =83mm；螺母大径 D=44.3mm； 所以耐磨符合要求。 3）螺杆 的的强度计算； 212ca d431 TF ； 因为查机械手册 p-dd1 =37mm nts 22 其中截面面积 A= 21d4=1075.21 2mm 由表 5-13 查得 3s ； 由表 5-8 查得 s720MPa； 所以 3s =240MPa； 把以上数据带入 212ca d431 T
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