机械机床毕业设计24T611镗床主轴箱传动设计及尾柱设计.doc
机械机床毕业设计24T611镗床主轴箱传动设计及尾柱设计
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机械机床毕业设计24T611镗床主轴箱传动设计及尾柱设计,机械毕业设计论文
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1 第 1 章 绪 论 1.1 项目的研究意义 在 当今时代，任何一个具备完整工业体系的国家，都会有相当数量的制造业，如汽车、机车、电力、船舶、航空航天、冶金矿山、石油化工、机床工具、通信、轻工、建材、家电、食品、仪器、仪表等。上述这些部门大多与机械工业有关 ，有的是实质上就是机械工业，它们都是用机械设备制造各种各样的产品 。所以说机械工业是国民经济的装备部，是国民经济的先导，是国家重要的基础工业。如果一个国家的机械工业水平不高，它生产的产品在国际市场上是很难有竞争力的，也是很难立于世界民族之林的！ 美国是世界工业强 国， 70 年代美国曾认为制造业是“夕阳工业”，经济重心应由制造业转向高科技产业及服务业等第三 产业 。科研重理论成果，不重视实际应用，政府不支持产业技术， 使 美国制造业产生衰退。而同期日本重视制造技术，重视高素质人才的培养，注重将高科技成果应用于制造业，加之严密的社会组织，很快把原来美国占绝对优势的产业如汽车、照相机、家电、机床、复印机、半导体等变成自己的主导产业，占领了世界市场。这很快引起了美国政界、科技界、企业界有识之士的关注。为此， 80 年代后期，美国政府 和企业迅速组织调查， MIT 在调查报告中指出：“一个国家要 想生活的好，必须生产的好。振兴经济的出路在于振兴制造业”，当前国际间“经济的竞争归根到底是制造技术和制造能力的竞争”。 镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔。所以对其进行合理设计， 其意义十分重大。 1.2 国内外的科技现状 国外现状： 德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。特别讲究 “实际 ”与 “实效 ”，坚持 “以人为本 ”，师徒相传，不断提高人员素质。在发展大 量 大批生产自动化的基础上， 于 1956 年研制出第一台数控机床 后 ，一直坚持实事求是，讲求科学精神，不断稳步前进。德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧nts2 密合作，对用户产品、加工工艺、机床布局结构、数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居 世界前列。如西门子公司之数控系统和 Heidenhain 公司之精密光栅，均为世界闻名，竞相采用。 国内现状： 在产品开发上，国内支柱企业重点放在数控机床上，年生产机床台数和数控机床所占比例逐年上升。据不完全统计， 2004 年钻镗床行业共开发新产品 81 种，其中数控机床新产品 61 种，占开发新产品的近 80%。数控产品中在国内具有领先水平的有 36 种，包括车铣镗等复合加工中心，高速（最高转速在 15000r/min 至 36000r/min）立、卧式加工中心、高速铣削中心、大型卧式加工中心（工作台尺寸 2000mm 4000mm 及以上）、龙门式加工中心（龙门五面、龙门五轴）、五轴联动加工中心、高精度数控机床等。 1.3 设计产品的用途和应用领域 该产品主要用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔。卧式镗床的主轴水平布置并可轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂向运动，工作台可纵向或横向运动，可钻、扩、铰、和镗孔及车削内、外螺纹、攻螺纹、车外圆柱面、端面及用端铣刀、圆柱铣刀铣平面等。 1.4 设计方案 1.4.1 设计目标、研究内容和拟解决的关键问题 设 计目标： 完成对 T611 型镗床主轴箱体传动设计以及尾柱设计 研究内容： （ 1） T611 镗床主轴箱设计 （ 2） T611 镗床尾柱设计 解决的关键问题： T611 型镗床主轴箱体传动设计 nts3 1.4.2 设计方案 对 T611 型镗床主轴箱体传动设计以及尾柱设计 1.4.3 题目的可行性分析 当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。中国加入WTO 后，正式参与世界市场激烈竞争，今後如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而 又艰巨的任务。 1.4.4 本项目的创新之处 对主轴箱传动进行优化设计，提高生产效率和降低生产成本。 nts4 第 2 章 机床总体设计 该型号镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔。卧式镗床的主轴水平布置并可轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂向运动，工作台可纵向或横向运动，可钻、扩、铰、和镗孔及车削内、外螺纹、攻螺纹、车外圆柱面、端面及用端铣刀、圆柱铣刀铣平面等。 根据 机床的精度等级和工作性能要求，构思主传动系统，初步拟定采用集中传动，采用三相异步电动机，经分级变速箱实现主轴所需的各级转速和转速范围。 （ 1） 确定变速组传动副数目 实现 18 级主轴转速变化的传动 2.1 确定电机 根据功率要求查表选取电动机型号 Y160M-4 11kw n=1460r/min 2.2 机床布局 确定结构方案 主轴传动系统采用普通 V 带，齿轮传动 传动型式采用集中传动 主轴正反转方向，制动采用 能耗制动器 变速齿轮系统采用多联滑移齿轮 润滑系统采用飞溅油润滑 （ 2）布局 采用 卧式镗床 常规的布局型式，机床 主要组成部件有床身、前立柱、主轴箱、工作台和后立柱等。 此次设计主传动系统包括、轴及相关部件。 nts5 第 3 章 主传动系统设计 3.1 拟定结构 （ 1）确定变速组传动副数目 ： 18=3 3 2 （ 2）确定基本组和扩大组 ： 18=31 3329（ 3）验 算最后扩大组变速范围 ： 826.1 )12(9)1(2 22 pxr maxR 所以符合设计原则 3.2 分配降速比 该镗床主轴系统共设有四个传动组，其中有一个是带传动，根据降速比分配应“前快后慢”的原则，确定各传动组最小传动比： u 总=6.16m i n 26.1134.46114605.31 Enn 6536.26.1611111 3.3 绘制转速图 由 1.26=1.064 ，查表 4.2-1（ 文献 13） 转速有 31.5、 40、 50、 63、 80、100、 125、 160、 200、 250、 315、 400、 500、 630、 800、 1000、 1250、 1600。 nts6 3.4 确定齿轮齿数 利用查表法及各对齿数比求出个传动组齿轮齿数。 26.1:1: 21 ZZ 401 Z 502 Z 58.1:126.1:1: 243 ZZ 353 Z 554 Z 2:126.1:1: 365 ZZ 305 Z 606 Z nts7 1:26.1: 87 ZZ 537 Z 428 Z 58.1:126.1:1: 2109 ZZ 379 Z 5810 Z 17.3:126.1:1: 51211 ZZ 2311 Z 7212 Z 1:21:26.1: 31413 ZZ 6613 Z 3314 Z 4:126.1:1: 61615 ZZ 2015 Z 7916 Z 变速组 一 二 三 齿数和 90 95 99 齿轮 1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z 12Z 13Z14Z 15Z16Z齿数 40 50 35 55 30 60 53 42 37 58 23 72 66 33 20 79 3.5 确定带轮直径 带传动是机械传动学科的一个重要分支，主要用于传递运动和动力。它是机械传动中重要的传动形式，也是电机设备的核心，联接部件，种类异常繁多，用途极为广泛。其最大的特点是可以自由变速，远近传动，结构简单，更换方便。 设计功率dP由表 3.2-5（ 文献 2）查得 载荷修正系数 3.1AK 3.14113.1 PKP Ad kw nts8 查表 2.4-3，图 2.4-1（ 文献 1） 。 取小带轮基准直径： 1201 dd mm 大带轮直径由公式 )1(112 dd dd求得： 21498.026.1120 6.22 dd mm 3.6 验算主轴转速误差 主轴各级实际转速值由公式： cbaddE uuuddnn )1(21 实其中au，bu，cu分别为第一、二、三变速齿轮传 动比。 1n 98.02 141 201 46 0 326.11 526.11 626.11 56.31 2n 98.02 141 201 46 0 226.11 526.11 626.11 8.39 3n 98.02 141 201 46 0 26.11 526.11 626.11=50.1 4n 98.02 141 201 46 0 326.11 226.11 626.11 =63.1 5n 98.02 141 201 46 0 226.11 226.11 626.11=79.6 6n 98.02 141 201 46 0 26.11 226.11 626.11=100.2 7n 98.02 141 201 46 0 326.11 1.26626.11 =126.3 8n 98.02 141 201 46 0 226.11 1.26626.11 =159.1 nts9 9n 98.02 141 201 46 0 26.11 1.26626.11 =200.5 10n 98.02 141 201 46 0 326.11 526.11 326.1=252.6 11n 98.02 141 201 46 0 226.11 526.11 326.1 =318.3 12n 98.02 141 201 46 0 26.11 526.11 326.1 =401.1 13n 98.02 141 201 46 0 326.11 226.11 326.1= 505.4 14n 98.02 141 201 46 0 226.11 226.11 326.1 =636.8 15n 98.02 141 201 46 0 26.11 226.11 326.1=802.3 16n 98.02 141 201 46 0 326.11 1.26 326.1 =1010.9 17n 98.02 141 201 46 0 226.11 1.26 326.1 =1273.8 18n 98.02 141 201 46 0 26.11 1.26 326.1 =1604.9 转速误差： 标准标准实际nnnn %110 =4.1% 所以转速误差表为： 主轴转速 1n 2n 3n 4n 5n 6n 7n 8n 9n 标准转速r/min 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 实际转速31.56 39.8 50.1 63.1 79.6 100.2 126.3 159.1 200.5 nts10 r/min 转速误差 % 0.2 0.5 0.2 0.2 0.5 0.2 1.0 0.6 0.3 主轴转速 10n 11n 12n 13n 14n 15n 16n 17n 18n 标准转速r/min 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 实际转速r/min 252.6 318.3 401.1 505.4 636.8 802.3 1010.9 1273.8 1604.9 转速误差 % 1.0 1.0 0.3 1.1 1.1 0.3 1.1 1.9 0.3 易知转速误差满足 要求 3.7 绘制传动系统图 根据传动情况及齿轮分布情况，绘制传动系统图如下： nts11 nts12 第 4 章 估算传动件参数并 确定其结构尺寸 4.1 确定传动件转速 由转速图可得各轴 转 速及各齿轮转速： 传动件 计算转速 轴 800 400 125 100 齿 轮 1Z 800 2Z 630 3Z800 4Z 500 5Z800 6Z400 7Z630 8Z800 9Z500 10Z315 11Z 400 nts13 12Z 125 13Z800 14Z 1600 15Z125 16Z31.5 4.2 确定主轴支承轴颈尺寸 参照图 2.3-2（文献 1） ， 选取前支承轴颈直径： 1D =100mm 后支承轴颈直径： 2D =（ 0.7 0.8） 1D =70 85mm 取 2D =80mm 4.3 估算传动轴直径 491 cn Pd(mm) 其中 d 为轴 危险截面的直径 （ mm） P 为该传动轴的载入功率（ kw） P= EP (kw) 计算公式 轴号 计算转速 cn传动效率 输入功率P kw 允许扭转角 传动轴长估 计 轴 直 花键轴尺寸 N d D B nts14 r/min deg/m 度 mm 径 mm 491 cn Pd 800 0.96 10.56 1.5 400 35.0 8 36 42 7 400 0.96 0.995 10.51 1.5 400 41.6 8 42 48 8 125 0.96 0.9950.99 10.4 1.5 500 52.5 8 52 60 10 4.4 估算传动齿轮模数 许用接触应力 HP =0.96HLim，查表 2.4-17，图 2.4-8（文献 1） 得 HP =1100N/ 2mm 由表 2.4-17（文献 1） 有FP=FLim，查图 2.4-13（文献 1） 取 FP=518 N/ 2mm 查表 2.4-17 取齿宽系数 m=b/m=7。 由图 2.4-10 （文献 1） 取 5Z=30 时 FSY=4.1； 11Z=23 时 FSY=4.24； 15Z=20 时 FSY=4.34 按齿 面疲劳强度： 3 221( 1 )267HHm c H PK P umAn Z u 按轮齿弯曲疲劳强度： nts15 31267 FSFFm c F PK P YmAnZ可得下表： 传 动 组 小 齿 轮 齿 数 比 1 齿宽系数 m传 递 功 率 P 载荷系数 K 系 数 HA系 数 FA许 用 接 触 应 力HP 许 用 齿 根 应 力 FP计 算 转 速 cn系 数 FSY模 数 Hm模 数 Fm选 取 模 数 m 第一变速组 5Z30 2 7 10.56 1 61 1 1100 518 800 4.1 2.23 2.12 2.5 第二变速组 11Z23 3.17 7 10.51 1 61 1 1100 518 400 4.24 3.22 2.94 3.5 第三变速组 15Z20 4 9 10.4 1 61 1 1100 518 125 4.34 3.96 4.19 4.5 4.5 制动器的选择与计算 选择电机能耗制动方式，特点是制动比较平稳，制动时间可以调整，简nts16 化机床结构，但需要直流电源，功率大，设备复杂。 由于电机制动采用电气方法直接制动电动机使机床结构简化。制动器安装位置应根据机床具体结构，使用条件、综合全面考虑来确定。一般情况下，力争将制动器安放在靠近主轴（或其他执行元件上）、且转速较 高，变速范围较小的轴上，可达到制动时间短、冲击小、制动灵敏、结构尺寸小（制动转矩小）的综合效果。 因此将制动器放在轴上。 4.6 普通 V 带的选择与计算 计算内容 符 号 单 位 计算公式 计算过程 结果 设计功率 dPkw dAP K P,表 2.4-2（文献 1） dP=1.3 11 14.3 带型选择 mm 图 2.4-1（文献 1） 1dd=120mm, 1460En r/mm A 型 初选中心距 0amm 根据机床的布局及结构方案 1 2 0 1 20 . 7 ( ) 2 ( )d d d dd d a d d 600 计算带的基0dLmm 0 0 1 22 ( )2d d dL a d d 0 2 6 0 0 ( 1 2 0 2 1 4 )2dL 1728.3 nts17 准长度 2210()4dda 2( 2 1 4 1 2 0 )4 6 0 0 选择的带的基准长度 dLmm 表 2.4-4（文献 1） 1800 实际中心距 a mm 221()8ddB 12()48d d dL d dA 221()8ddB 11()dalPZ P P K K =318.8 2( 2 1 4 1 2 0 ) 1 1 0 4 . 58B 23 1 8 . 8 3 1 8 . 8 1 1 0 4 . 5a 635.9 V带轮包角 0a 1 211 1 8 0 2 s i n 2dddda a 120 11 2 1 4 1 2 01 8 0 2 s i n 2 6 3 5 . 9a 171.5 合格 带速 v dL 116 0 1 0 0 0ddnvv v 525m/s 1 2 0 1 4 6 06 0 1 0 0 0v 9.17 合格 带的挠1s10.2 nts18 曲次数 u 1000 40dmvu L 1 0 0 0 2 9 . 1 71800u 合格 带的根数 Z 11()daLPZ P P K K 表 2.4-6 表 2.4-9 表 2.4-10（文献 1） 1 4 . 3( 1 . 9 2 0 . 1 5 ) 0 . 9 8 1 . 0 1Z 8.16 取 8 其中aK表示接触弧的包角修正系数； LK表示带长修正系数 。 4.7 几何计算 计算 2Z 的尺寸： 端面齿形角： taa20 分度圆直径： 2 5 0 2 . 5 1 2 5d z m mm 齿顶高： 2.5ahmmm 齿根高： 1 . 2 5 3 . 1 2 5fhmmm 全齿高： 2 . 5 3 . 1 2 5 5 . 6 2 5afh h h mm 齿顶圆直径： nts19 2aad d h=125+2 2.5=130 mm 齿根高直径： 2ffd d h=125-2 3.125=118.75 mm 中心矩： 12() ( 4 0 5 0 ) 2 . 522z z ma =112.5 mm 同理算出 4Z 的几何尺寸 ： taa20 4 5 5 2 . 5 1 3 7 . 5d z m mm 2.5ahm mm 1 . 2 5 3 . 1 2 5fhm mm 2 . 5 3 . 1 2 5 5 . 6 2 5afh h h mm 2aad d h =137.5+2 2.5=142.5 mm 2ffd d h =137.5-2 3.125=131.25 mm 6Z的几何尺寸 ： taa20 6 6 0 2 . 5 1 5 0d z m mm 2.5ahm mm 1 . 2 5 3 . 1 2 5fhm mm nts20 2 . 5 3 . 1 2 5 5 . 6 2 5afh h h mm 2aad d h =150+2 2.5=155 mm 2ffd d h =150-2 3.125=143.75 mm nts21 第 5 章 结构设计 5.1 带轮设计 根据 V 带计算选用 8 根 A 型 V 带，由于 轴安装制动器及传动齿轮，为了改善它们的工作条件，保证加工精度，采用卸荷带轮结构。 5.2 齿轮块设计 齿轮采用滑移齿轮变速机构，根据各传动组的工作特点，第一扩大组的滑移齿轮采用销钉联接装配式结构，基本组采用了整体滑移式齿轮。第二扩大组，由于传递转矩较大，采用链接装配式齿轮，所有滑移齿轮与传动轴间均采用花键联接。 5.3 轴承选择 为了简化结构，主轴采用了轴向后端定位的两支承轴组件、前 支承采用双列圆柱滚子轴承，后支承采用角接触球轴承和推力轴承，为了保证主轴的回转精度，主轴前后轴承均用压块式防松螺母调整轴承的间隙。 5.4 操纵机构 为了适应不同的加工状态，主轴的转速经常需要调整。根据各滑移变速传动组的特点，分别采用了集中变速操纵机构和单独操纵机构。 5.5 润滑系统设计 主轴内采用飞溅式润滑，卸荷皮带轮轴承采用脂润滑方式。 5.6 密封装置 为了保证密封效果，采用接触密封，主轴直径大，线速度高，采用非接触式密封 ，卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封以防止杂物进入。 nts22 第 6 章 传动件验算 6.1 验算 轴弯曲刚度 （ 1）受力分析 轴上的齿轮为滑移齿轮。根据本镗床齿轮排列特点。主轴转速为100r/min 时，轴受力变形最大，故采用此时的齿轮位置为计算位置。 （ 2）计算挠度、倾角 齿轮受力计算 69 .5 5 1 0 PTn； 2t TF d ； costFF ； ar ； 传 递 功 率 转 速 传 动 转 矩 齿 轮 压 力 角 齿 面 摩 擦 角 齿轮2z齿轮9z切 向 力 合 力 1F在 X 轴上的投影 1F在 Z 轴上的投影 分 度 圆 直 径 切 向 力 合 力 1F在 X 轴上的投影 1F在 Z 轴上的投影 分 度 圆 直 径 nts23 d mz P kw n r/min T N mm a r 1tFN 1FN 1xFN 1zFN 1dmm 2tFN 2FN 2xFN 2zFN 2dmm 10.51630159318206 2317.4 2578.3 359.82554.3 137.52460.5 2737.6 -1515-2280.2 129.56.2 花键键侧挤压应力计算 m a x228()jy jyTD d lN k其中jy为计算挤压应力 jy为许用挤压应力 maxT为花键轴传递的最大转矩 D 为花键轴的大径 d 为花键轴的小径 N 为花键的赤数 k 为载荷分布不均系数 k =0.70.8 nts24 计算公式 最 大 转 矩 maxTN mm 花键轴小径d mm 花键轴大径D mm 花 键 数 N 载 荷 系 数 k 工 作 长 度 l mm 许 用 挤 压 应 力 jyMPa 计 算 挤 压 应 力 jyMPa 结 论 6m a x9 . 5 5 1 0cPTn m a x228()jy jyTD d lN k250926.3 42 48 8 0.8 70 30 8.30 合格 6.3 验算齿轮模数 验算公式 按齿面接触疲劳强度 223221c o s ( 1 )2 6 7 ( )A H P n t v H H aH n H Em c H PK K K K K P um Z Z Zn Z u 按齿轮弯曲疲劳强度 31c o s267 A F P n t v F F a F SFnm c F PK K K K K P YmYnZ序 号 计算内容 计算用图表或公式 计算过程 结果 名称 符号 单位 1 齿数 Z 23 2 使用系AK表 3.4-31（文献 2） 1.0 nts25 数 3 功率系数 HPK表 3.4-32（文献 2） 0.84 FPK表 3.4-32（文献 2） 0.83 4 转速变化系数 HnK表 3.4-33（文献 2） 0.97 FnK表 3.4-33（文献 2） 0.97 5 变动工作用量系数 HPntKH P n t H P H n H tK K K KHPntK=0.84 0.97 1.27 1.03 FPntKF P n t F P F n F tK K K KFPntK=0.83 0.97 2.02 取 1 6 工作期限系数 HtKm i n60() pH t F t ntKK N HtK=6 . 6 76 0 4 0 0 1 0 0 0 05 1 01.27 FtKFtK=6 . 2 5 66 0 4 0 0 1 0 0 0 03 1 02.02 7 名义切向力 tFN 71 .9 1 0tcPF n ； EPPtF= 71.9 10 10.5140055.0 10 分度圆26.6 nts26 8 圆周速度 v m/s m a x6 0 0 0 c o s nn zmv 6 3 0 2 3 3 . 56000v 9 动载系数 vK1121 ( )/ 1 0 0vtAK z vKKF K b 221uu51 2 . 11( 5 . 0 1 0 1 . 0 / 2 4 . 5vK 222 3 2 6 . 6 3 . 1 70 . 0 1 9 2 )1 0 0 1 3 . 1 71.12 10 齿向载荷分布系数 K 1 SMK K K K =1+0.2+0.17 1.37 11 齿间载荷分配系数 HaK表 3.4-38（文献 2） 1.1 FaK表 3.4-38（文献 2） 1.1 12 节点区域系数 HZ图 3.4-7（文献 2） 2.5 弹 nts27 13 性系数 EZ/N mm表 3.4-39（文献 2） 189.8 14 接触强度重合度及螺旋角系数 Z 图 3.4-8（文献 2） 0.9 15 许用接触应力 HPN/mm 2 HP=HLim LVRZHP=1200 0.89 1068 16 复合齿形系数 FSY插齿、滚齿查图 3.4-10（文献 2） 剃齿、磨齿查图 3.4-11（文献 2） 4.0 弯曲强度重nts28 17 合度及螺旋角系数 Y 图 3.4-12（文献 2） 0.8 18 许用齿根应力 FPN/mm 2 lim1.3FP FFP=1.3 446 579.8 19 接触强度模数 Hnmmm 3.24 20 弯曲强度模数 Fnmmm 3.31 6.4 滚动轴承验算 根据轴的受力状态，分别计算出左（ A 端）、右（ B 端）两支承端支反力。 nts29 在 xoy 平面内： 21 1 5 1 5 1 6 5 3 5 9 . 8 1 9 5 5 3 0 . 4339xxA F f F bR l N 21 1 5 1 5 1 7 4 3 5 9 . 8 1 4 4 1 4 6 . 9339xxB F c F aR l N 在 zoy 平面内： 21 2 2 8 0 . 2 1 6 5 2 5 5 4 . 3 1 9 5 3 5 9 . 5339zZA F f F bR l N 21 2 2 8 0 . 2 1 7 4 2 5 5 4 . 3 1 4 4 8 5 . 3339zZB F c F aR l N 左、右端支反力为： 2 2 2 25 3 0 . 4 3 5 9 . 5 6 4 0 . 8A A AR R R N 2 2 2 26 2 4 . 8 8 5 . 3 6 3 0 . 6B B BR R R N 两端支承受力相同、左端受力大，所以只验算左端轴承。 轴承验算： nts30 计算公式 疲劳寿命验算 5 0 0 ( )nh A H P H n lCfLTK K K K F （ h） 静负荷验算 00ojC K F C （ N） 序 号 计 算内容 计算用表或公式 计算过程 结果 名称 符号 单位 1 额定动负荷 C N 查轴承手册 20000 2 速度系数 nf1003n cf n3 .3 1003 4 0 0nf 0.47 3 使用系数 AK表 2.4-19 （文献 1） 1.0 4 功率利用系数 HPK表 2.4-20 （文献 1） 0.80 5 转速变化系HnK表 2.4-21 （文献 1） 0.97 nts31 数 6 齿轮轮换工作系数 lK表 2.4-27 （文献 1） 0.75 7 当量动负荷 F N 640.8 8 许用寿命 T h 10000 9 寿命指数 3.33 10 额定寿命 hLh 将上述参数代入公式 计算得hL 68 10 T合格 11 额定静负荷 0CN 查轴承手册 15200 12 安全表 2.4-32 1.2 nts32 系数 0K（文献 1） 13 当量静负荷 0FN 0F rF已计算求得 640.8 14 静负荷 ojCN 0ojC KFojC01 . 2 6 4 0 . 8 7 6 9 C 合格 6.5 尾柱设计 尾柱安装在床身的左端， 它由后立柱和支架组成，支架用来支承悬伸较长的刀杆 ，以增加刀杆的刚度。后立柱还可沿床身导轨作纵向移动，以调整位置。尾柱的动力来源于主轴箱，通过 安装在床身导轨上的光杠，再经由一对锥齿轮传递过来，支架的上下移动是通过立柱上的丝杠来实现的。 尾柱对于提高加工精度有很大作用，加工大型缸体，特别是对于加工深孔。其高度为 1280mm，具体参数见图。 nts33 nts34 第 7 章 技术经济分析 技术与经济之间存在着极为密切的关系，它们既相互联系，相互制约，又相互促进。技术进步是推动社会发展的强大动力 ；经济条件是技术进步的必要前提。技术经济分析就是研究怎么把一项技术政策，技术设施或技术方案在技术上的先进性和经济上的合理性，有机结合起来。科学的加以评定，使之达到完善统一的一门科学。 制定机械加工工艺规程时，通常应提几种方案。这些方案都应满足工件的设计要求 精度，表面质量和其他技术要求，而其生产率和成本则有所不同，为了选取最佳方案，就必须要进行技术经济分析。 工艺过程的技术经济分析有两种方法：一是对不同的工艺过程进行成本的分析和评比，二是按相对技术经济指标进行宏观比较。 经济性是机械产品的重要指标之一，从产 品设计到产品的加工制造，应始终贯彻经济性原则。 投资回收期计算 按动态投资回收计算： 公式 0 / ( / , , ) / ( / , , 1 ) ( / , , ) T t K R A P i t A P i t A P i t 0 ( 1 ) / ( 1 ) 1 ttK K i i i ( / , ,)A P i = /KR 该镗床初步定价为0K=20 万 元 ， 预期年净收益为 R =5 万元， 贴现率i =12%。 由表 7.1-3（文献 2） ， i =12%，且0/KR=20/5=4 有（ A/P， 12%， 5） =3.8050/KR；（ A/P， 12%， 6） =4.11170/KR可见， t =5 nts35 所以 4 3 . 8 0 554 . 1 1 1 3 . 8 0 5T =5+0.64 =5.64 年 经过 5.64 年，能收回投资。 nts36 第 8 章 绿色制造技术 机械制造业为社会生产机器的同时，也产生了大量的工业废液、废气、固体废气物等污染。随着全社会保健意识的增长，企业家和技术人员也都意识到，若在延伸用这种粗放式的机械制造模式，将不利于整个行业和社会的可持续法展，因此急需探索符合环保要求的节能、降耗、少污染的绿色机械制造模式，采 取相应的绿色模式，适应社会发展的要求。绿色制造是庞大的系统工程是一个综合考虑环境影响和资源消耗的制造技术。它着眼在产品的制造过程中，对环境的负面影响最小，与环境协调发展，促进企业经济效益和社会效益共同提高的制造模式。 目前机械制造工业存在的主要问题有： （ 1）废旧或闲置设备回收和再利用率较低 ； （ 2）能源和原材料的浪费现象十分严重 ； （ 3）环境保护意识在机制工业厂家头脑中还比较淡薄尤其是一些中小企业对环境的污染还比较严重 ； （ 4）产品的回收利用率很低 。 近几年开始开发的绿色制造，正是针对以上这些现象，提出综 合考虑环境因素和资源利用效率的现代制造模式。传统制造和绿色制造的最大区别就是传统制造只是根据市场信息设计生产和销售产品，而其余就考虑得较少。绿色制造则通过绿色生产过程（绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理）生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少对环境的负面影响，同时原材料和能源的利用效率能达到最高。目前已经颁布的 ISO9000 系列国际质量标准和 ISO14000 国际环保标准更为绿色制造提供了广阔的应用空间 。 一、 低物耗的绿色制造技术 原 材料（尤其 是 一些不可再生的金属材料）大量消耗，将不利于全社会的 可 持续发展，因此，机械工业应 积极 推广资源消耗 少 的绿色技术，也就是在机械制造中，优化工艺方案，采用先进的加工技术，可采取以下绿色工艺技术。 1、绿色材料：绿色设计与制造所选择的材料既要有良好的适用性能，又要与环境有较好的协调性。为此，可改善 机械 产品的功能，简化结构，减少所用材料的种类；选用易加工的材料，低耗能、少污染的材料，可回收 再利用的材料 。 nts37 2、少无切削：随着新技术、新工艺的发展、精铸、冷挤压等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近 似成形向净成形仿形发展。有些成形件不需要机械加工，就可直接使用，不仅可以节约毛坯制造时的能耗、物耗， 也 大大减少了产品的制造周期和生产费用。 3、节水制造技术：水是宝贵的资源在机械制造中起着重要作用。但由于我国北方缺水，从绿色可持续发展的角度，应 积极 探讨节水制造的新工艺。干式切削就是一例，它可消除在机加工时使用切削液所带来的负面效应，是理性的机械加工绿色工艺。它的应用不局限于铸铁的干铣削，也可扩展到机加工的其它方面，但要有其特定的边界条件，如要求刀具具有较高的耐热性、耐磨性和良好的化学稳定性，机床则要求高速切 削，有冷风、吸尘等装置。 4、减少加工余量：若机件的毛坯粗糙，机加工余量较大，不仅消耗较多的原材料，而且生产效率低下。因此，有条件的地区可组织专业化毛坯制造，提高毛坯精度；另一方面，采用先进的制造技术，如高速切削，随着切削速度的提高，则切削力下降，且加工时间短，工件变形小，以保证加工质量 5、新型刀具材料：减少刀具，尤其是复杂、贵重刀具材料的磨耗 是 降低材料消耗的另一重要途径，对此可采用新型刀具材料，发展涂层刀具。 6、回收利用：绿色设计与制造，非常看重机械产品废弃后回收利用，它使传统的物料运行模式从开放式变 为部分闭环式。 二、 低能耗的绿色制造技术 机械制造企业在生产机械设备时，需要大量钢铁、电力、煤炭和有色金属等资源，随着地球上矿物资源的减少和近期国际市场石油的不断波动，节能降耗已经是不争的事实，对此可采取以下绿色技术。 1、技术节能：加强技术改造，提高能源利用率，如采用节能型电机、风扇，淘汰能耗大的老式设备。 2、工艺节能：改变原来能耗大的机械加工工艺，采用先进的节能新工艺和绿色新工装。 3、管理节能：加强能源管理及时调整设备负荷，消除滴、漏、跑、冒等浪费现象，避免设备空车运转和机电设备长期处于待电状态。 4、适度利用新能源：可再生利用、无污染的新能源是能源发展的一个重要方向。如把太阳能聚焦，可以得到利用辐射加工的高能量光速。太阳能、天然气、风扇、地热能等新型洁净的能源还有待于进一步开发。 5、绿色设备：机械制造装备将向着低能耗，与环境相协调的绿色设备nts38 方向发展，现在已出现了干式切削加工机床、强冷风磨削机床等。绿色化设备减少了机床材料的用量，优化了机床结构，提高了机床性能，不使用对人和生产环境有害的工作介质。 三、 废弃物少的绿色制造技术 机械制造目前多是采用材料去除的加工方式，产生大量的切屑、废品等废弃物，既浪 费了资源，有污染了环境，对此可采取以下绿色技术。 1、切削液的回收再利用：已使用过的废乳化液中，一般含油，此外还含有 S,P 等化学添加剂，如直接排放或燃烧，则将造成严重的环境污染，绿色制造对切削液的 使用 、回收利用或再生非常重视。 2、磨屑二次资源利用：在磨削中，磨屑的处理有些困难，若采用干式磨削，磨削处理则较为方便，由于 CBN 砂轮的磨削比较高，磨屑中很少有砂轮的微粒，磨屑纯度很高，可通过一定的装置，搜集被加工材料的磨粒，作二次资源利用。 一台机器的全生命周期要经历设计、毛坯制造、机械加工、热处理、 装配、包装、使用和维修、报废回收等阶段，每一个阶段都与环境保护紧密相连，都有可能造成环境污染。 nts39 结 论 时光如水，毕业设计的完成代表大学生活的即将结束，同时也是对我四年学业的综合检验。本次我设计的是 T611 镗床主轴箱传动及后立柱。 镗床通常用于加工尺寸较大，要求精度较高的孔，如各种箱体、汽车发动机等。 对于一台机床来讲，主轴箱是其最重要的部件，它关系到传递各种转速，扭矩。而再设计它的传动系统，目的主要有：提高其工作效率、减少各种损耗、降低成本、减小噪音。尽管目前数控机床大量的使用，效 率也大大高于普通机床，但价格相对便宜的普通机床还是有其广阔的市场，如何提高竞争就只能在提高工作效率和降低成本上做文章。因此就有必要不断地对设计进行改进。 在近三个月的设计过程中， 设计的每个过程，我都严格按照国家的标准进行制图和设计。同时也发现自己很多方面的不足，只有通过长期的实践，通过设计，生产，再设计，才能最终设计出满意的产品。 几个月的设计，最大的收获是对机械产品的研发有了很高的认识以及极大的锻炼了自己的自主设计能力，为以后步入工作岗位打下了很好的基础。 由于缺乏经验，在设计过程中难免会存在不合理 之处，还请各位老师指出，深表谢意。 nts40 致 谢 感谢 马老师在整个毕业设计过程中对我的帮助和支持 ，正是因为有了马老师的指导，我的毕业设计才得一完成。同时也感谢胡老师和苏老师在参考资料方面对我的帮助。 nts41 参考文献 1.李洪 。 机械制造工艺金属切削机床设计指导。东北工学院出版社。 1989 2.李洪。实用机床设计手册。辽宁科学技术出版社。 1999 3.成大先。机械设计手册。化学工业出版社。 2002 4.陈宏钧。镗工操作技能手册。机械工业出版社。 2004 5.刘维民、夏延秋、付 兴国。齿轮传动润滑材料。化学工业出版社。 2005 6.齿轮手册编委会。齿轮手册。机械工业出版社。 2001 7.张展。减速器设计选用手册。上海科学技术出版社。 2002 8.罗善明、余以直、郭迎福、诸世敏。带传动理论与新型带传动。 国防 工业出版社。 2006-6 9.张松林。轴承手册。江西科学技术出版社。 2005 10.朱孝录。机械传动装置选用手册。机械工业出版社。 1999 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Richa
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