大型支撑套在线车削装置设计

摘 要 当今的制造业，在国民经济中占据重要的地位。任何行业的 发展都离不开制造业做铺垫，没有制造业，就没有航空航天事业 的辉煌，也没有深海探索的成就，然而传统的机械制造业已经落 后，传统的加工技术已经跟不上社会发展的需要，那么新的技术 就要与时俱进，当然离不开传统的加工制造技术作为基础。 在线车削加工技术就是新时代发展的需要，从生产成本，经 济效益，资源的利用角度来将，在线修复加工也是必须的，本课 程设计就是对大型水泥生产设备回转窑的运动部件进行在线修复 装置的设计，经过深入实践调查，在正确的理论指导下，设计的 简易机床。其运动形式简单，制造比较容易，在传统技术的指导 下完成的设计。Abstract Todays manufactur ing industry, in national economic occupy the important position. Any industr y development is inseparable from the manufacturing of groundwork, no manufactur ing, there is no aerospace br illiant career, also does not have the deep sea exploration achievement, however the traditional mechanical manufactur ing has backward, the traditional processing technology has couldnt keep up with the demand of social development, so the new technology will keep pace with The Times, of course, without the traditional processing manufactur ing technology as the foundation. Online turning processing technology is a new era of development needs, from the production cost, economic benefits, in the use of resources Angle, to repair processing is necessar y online, this course is designed for large cement rotary kiln production equipment of moving parts for online repairing device design, through the thorough practice sur vey, in the right guidance, the design of simple machine tools. The for ms of exercise is simple, make easy, in the traditional technology finish below the guidance of design. 目录 1 概 述.4 1.1 选题背景 .41.2 水泥回转窑的尺寸参数.6 1.3 水泥回转窑的工作原理和轮带受损原因分析.8 2 机床结构形式的总体设计. 10 2.1 传动形式的选定. 10 2.2 机床结构布局设计. 12 3 机床传动系统设计 . 14 3.1 机床进给传动形式的选择 . 14 3.1.1 丝杠螺母副的选择 . 14 3.1.2 丝杆螺母的结构选择 . 18 3.1.3 丝杠螺母耐磨性的计算. 19 3.1.4 螺纹牙强度计算. 21 3.1.5 螺纹副自锁条件. 22 3.1.6 螺杆稳定性计算. 23 3.1.7 丝杠转速的计算. 24 3.1.8 切削功率的计算. 24 3.2 电动机的选择. 25 3.2.1 减速机的安装尺寸 . 26 3.3 导轨的选择 . 26 3.3.1 导轨的功用和分类 . 27 3.3.2 导轨材料的选取. 27 3.3.3 滑动导轨的结构. 28 3.3.4 导轨间隙的调整. 29 3.3.5 提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施 . 30 3.4 联轴器的选用. 31 3.5 机床支承件的设计. 323.5.1 支承件的功能. 32 3.5.2 支承件应满足的要求 . 32 3.5.3 床身结构的设计. 32 4 刀具固定装置的设计. 35 4.1 刀架的设计 . 35 结束语 . 38 致 谢 . 40 参考文献. 41 附 录：. 43 外文资料与中文翻译 . 43 1 概 述 1.1 选题背景 本科毕业设计，是每个即将毕业的本科生都要完成的任务， 其目 地在于将在校四年学习的理论知识与生产实际结合起来， 在实践中检验对理论知识的掌握情况，同时为即将走上工作岗位 做好准备。我在和指导教师刘传绍教授多次沟通和交流之后，在 刘老师的指导下，确定了毕业设计的题目：大型支撑套在线车削 装置。具体来说就是对大型设备的支撑装置进行在线车削，就是对 其支撑装置的某些部位进行在线修复的过程。经过了解，将设计 的研究对象确定为水泥回转窑。 大型多支承回转窑是建材、冶金、水泥、化工等生产中的关 键设备，它运行好坏在很大程度上决定了生产效率和企业效益。 由于其体积和质量大，一般采用如下图所示的多组托轮的支承形式，每组支承结构都由滚圈(即轮带)和左右两个托轮组成，滚圈活 套在筒体外面并支承在两个托轮上，托轮与垂直方向呈 30角； 支承组数一般为 49 档。 滚圈是回转窑设备中的极为关键的部件，筒体、窑衬及物料 等所有回转部分的重量都要通过滚圈传到支承托轮上。因此滚圈 与托轮之间产生很大的接触应力，接触面容易发生剥落、压馈等 磨损失效现象，严重影响支承部件的使用寿命，从而降低回转窑 的运转效率。 滚圈的破坏主要有下面几种形式： (1)疲劳点蚀。滚圈经常是由托辊托住，托辊和滚圈接触即为 产生很大的赫兹应力，这种应力是局部的高应力，滚圈在此脉动 应力的长期作用下，就会产生疲劳点蚀。点蚀逐渐扩大，就会产 生大面积的剥落。 (2)剥落压溃。滚圈的材料一般均为碳素铸钢，由于铸造的缺 陷或热处理的缺陷造成滚圈周向的硬度不均，组织不一致，在高 的负荷下，轮带材质的组织结构疏松，硬度较低的地方就会压渍、 卷边、压陷。另外，铸造缺陷如皮下空洞、大面积的疏松，砂眼等亦会造成剥落和压溃。 (3)断裂。滚圈的径向或周向断裂。径向整个完全断开，内圆 弧发生变化，现场很难修复，周向裂纹，没有完全裂开，尚有办 法修复。 水泥回转窑的支撑装置由于其体积和质量大，拆卸下来对受 损表面进行修复，工序比较麻烦，那么在线对回转窑轮带进行修 复是非常必要的，针对这样的实际情况，设计一个简易车床，对 受损表面进行车削加工，即可解决这些问题。 1.2 水泥回转窑的尺寸参数 技术参数 测温范围：02000 （分段） 系统精度：0.5 发送器发送间隔时间：快发 1030 秒，慢发 60 180 秒； 环境温度：可耐受 300以上的窑体辐射高温， 防护等级：IP65（防雨、抗晒、抗震动） ； 设备工作方式：24 小时连续； 无线传送距离：150 米（转发 500 米） ； 信号输出形式：温度显示（420mA 电流、RS485 接 口、Rs232 接口可选） 。 规格 转速 (r /min) 斜度 (%) 产量 (t/d) 功率 (kw) 设备重量 (t) 1.433 0.393. 96 3 30 18.5 47.5 1.636 0.262. 63 4 50 22 521.845 0.161. 62 4 70 30 78.2 1.939 0.292. 93 4 75 30 77.59 2.040 0.232. 26 3 100 37 119.1 2.245 0.212. 44 3.5 150 45 128.3 2.540 0.442. 44 3.5 250 55 149.61 2.554 0.481. 45 3.5 300 55 196.29 2.742 0.101. 52 3.5 400 55 198.5 2.844 0.437 2.18 3.5 600 55 201.58 3.048 0.63.4 8 3.5 800 100 237 3.250 0.674 3.37 3.5 1000 160 252.4 3.552.5 0.63.6 3.5 1500 180 366.5 460 0.396 3.5 2500 315 5233.96 4.364 0.43.9 6 3.5 3200 420 606.69 4.872 0.393. 96 3.5 5000 630 853.3 5.261 0.383. 79 3.5 5500 800 859 580 ma3.5 4 6000 800 1201 1.3 水泥回转窑的工作原理和轮带受损原因分析 水泥回转窑工作原理：水泥回转窑在高温状态下重载交变慢 速运转，其附件设备维护和热工制度控制的水平关系到回转窑运 行的安全和效率。传动装置的维护重点是设备的润滑、运行状态、 动态检测以及大小齿轮的啮合精度；支承装置的安装精度决定着 回转窑能否安全可靠运行，运行中应注意合理控制各档托轮承载 量分配、托轮的布置形式、液压挡轮的上下行压力及时间、托轮 的受力、轮带与垫板的间隙。密封装置的好坏，直接影响到回转 窑热工制度及运行成本。加强回转窑日常维护数据整理分析，有 利于设备的管理工作。 水泥窑由三档轮带、三对托轮支承并回转，在生产运行过程 中承受着很大的交变载荷，服役一段时间后往往会出现表面缺陷 与结构断裂的损坏情况。失效原因 （1）交变应力：根据水泥窑的结构特点，最大剪应力一般产 生于轮带表面下 34mm 和托轮表面下 4060mm 下的深处。由 于剪应力方向反复发生变化，导致轮带和托轮构件表面金属在支 反力作用下不断地发生微观塑性变形时，最后产生疲劳裂纹，在 载荷的继续作用下裂纹将不断地扩展，最后接近表面而形成网状 点蚀裂纹及局部剥落缺陷，造成构件表面的疲劳破坏。 （2）剥落压溃：轮带或托轮的材料，一般均为 ZG55碳素 铸钢或 35SiMn、42CrMnSi 中碳合金铸钢等材质。由于存在着不可 避免的铸造缺陷，造成工件的轴向硬度不均匀，组织不一致，在 高负荷条件下，会在工件表面硬度较低的地方产生压溃现象，导 致点蚀裂纹与表层金属剥落。 （3）异物碾压：由于水泥窑属低速重载设备，轮带表面接触 处变形较大，油、水浸入裂纹后在轮带与托轮相互碾压下，液体 在裂缝中受到瞬间的封闭而产生极高压力，也会加速裂纹的扩展， 并沿表面剥离。 （4）热疲劳：水泥窑是处于“静不定结构”条件之下，由于 窑内热工工况变化及窑的上下窜动的影响，相对于各轮带处筒体 及轮带温度差和轮带与托轮接触面积的变化造成各轮带和托轮的 应力水平的不断地变化，也存在着金属材料的热疲劳不利因素， 都会加剧裂纹的扩展速率。 （5）裂纹扩展：已经产生裂纹还可能向径向与轴向不断地扩展， 逐步由表及里形成贯穿性裂纹，最后导致构件的断裂破坏而彻底 失效，其危害性更为严重，将会造成更大的设备损坏与停产损失。2 机床结构形式的总体设计 2.1 传动形式的选定 机械传动形式有很多种，像带传动，链传动，齿轮传动，蜗 杆传动，螺旋传动等等。而结合本车床设计来说，传动要实现车 刀的横向和纵向进给运动。要将电机输出轴的旋转运动转化为刀 具的横向和纵向进给运动， 首先想到了车床的传动系统，C A6140 车床就是通过螺旋传动实现纵向和横向进给运动的。螺旋传动是 利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。他主要用于将 回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。根据螺杆和螺 母的相对运动关系，螺旋传动分为滑动螺旋传动，滚动螺旋传动， 静压螺旋传动。对比这三种传动的特点和应用情况如下表。综上对比情况，选择滑动螺旋传动作为本车床的传动形式。2.2 机床结构布局设计 不同的生产目的，对机床的结构要求也不同，不同的加工对 象，对机床的机构布局需求也不一样。机床的分类形式很多，如 通常所说的车、铣、刨、钻、磨、镗等通用机床，每一类机床又 分为大小不同的几种规格。而本设计机床的加工对象是水泥回转 窑的轮带，其机构形式如下图所示， 由此可以看出，为们要加工的对象，其回转直径很大，普通 车床都的无法对其进行加工，并且回转速度也很低，最快才能够 达到 10r/min，结合工作环境的实际情况，我认为，设计一个装置， 来固定一把车刀，让车刀沿着水泥回转窑轴线的方向，让刀尖通 过回转窑的轴心，缓慢地做水平直线运动，那样利用水泥回转窑 自身的回转速度，来进行轮带表面的切削，达到加工的目的。而 车刀在固定的同时，还需要有横向进给运动和纵向进给运动，这 样的话，可根据普通卧式车床的工作原理，设计一个支架，将丝 杠螺母固定在支架上，以实现刀具的运动。机床的结构布局形式有立式、卧式及斜置式等，其中基础的 形式有底座式、立柱式、龙门式等，基础支撑件的结构又有一体 式和分离式等等。如果选择一体式的支撑结构形式，由于铸件体 积大，浇铸工艺复杂，加工也不方便，并且一旦浇铸成型，其结 构形式就确定，改动起来由于其体积大，很难实现。考虑到加工 方便，制造成本简单，所以在这里应用分离式，采用碳素结构钢 Q235A，其强度较高，塑性较好，常常轧制成各种型钢，钢管，钢 筋等制成各种构件，冲压件、焊接件，因其焊接性能良好，在这 里就采用 Q235A 这种碳素结构钢来焊接一个简易机床的结构件。 分析比较后确定机床的总体结构图如下所示。 B3 机床传动系统设计 3.1 机床进给传动形式的选择 机床进给传动系统是本机床的关键部分，是该机床设计的核 心。此简易疥疮的设计内容是供给进给运动的传动系统，在确定 了螺旋传动的运动形式后，在这里采用滑动螺旋传动，采用丝杠 螺母副进行传动。 3.1.1 丝杠螺母副的选择 （一）丝杠的螺纹、直径、螺旋方向的选择 机床上常用的螺纹牙形有 30梯形和矩形两种， 形螺纹加 工方便，可以车、铣和磨，闭合对开螺母也较容易，故应用较多。 丝杠的直径通常为 10 毫米到 200 毫米。但最常用的是 20 毫米到 60 毫米。一般丝杠直径 d 和长度 L 之比为 1/201/50. 丝杆旋转方向的选择：由于本设计采用电动机带到丝杆旋转 来实现滑台的纵向进给，则采用右旋螺纹。因为制造较方便。对 于滑台横向进给的实现需要手摇，则应根据操作习惯选择旋向： 顺时针方向摇动时，应使滑台向前(离开操作者)，由于丝杆轴向不 动螺母带动移动部件移动，则采取左旋。 综上可知：执行滑台纵向进给的丝杠与实现刀架横向进给的 丝杠都选 30梯形牙形螺纹，并且前者是选用右旋螺纹，后者选 用左旋螺纹。 对执行纵向进给的丝杠进行耐磨性计算校核： 螺纹工作面上单位压力 P 的大小，直接影响丝杠磨损的程度。 应限制工作面上的单位压力，以确保丝杠的耐磨性。由耐磨性决 定丝杠中径 d2 的公式为：d2 8 p p 式中 p 丝杠所受的最大轴向力（N） 螺母长径比， = L/d2, L 为螺母的长度（mm）,一般 取 1.24，但是螺母的螺 纹圈数一般不超过 10. 因为圈数越多，载荷分布愈不匀，第 10 圈 以后的螺纹实际上起不到分担载荷的作用； p 许用单位压力（N/cm2） 查机床设计手册表 5.7 14 丝杆螺母的许用单位压力p （N/cm2） 许用单位压力 p=50 N/cm2 由机床设计手册图 5.74 丝杆螺母耐磨性计算图可得到： d2 = 30mm 15 12 钢钢 低速 1013 2.4 1318 612 47注：当 2.5 或人力驱动时，p值可提高 20；若为剖分螺 母时则p值应降低 1520。 3.1.4 螺纹牙强度计算 螺纹牙的剪切和弯曲破坏多发生在螺母。 螺纹牙底宽 许用压应力 许用切应力 许用弯曲应力 t 0. 34 P 0. 34 6 3. m 5 5 63 Pa b 0. 0. 63 37 MPa H 42 F 相旋合螺纹圈数 z 剪切强度条件 P 6 7 6. 4 Pa t z 3. 4 33 10 7 3. 0 弯曲强度条件 3 Fh 2 3 6653 3 0 2 6 14 Pa b t z 3. 4 33 10 3. 0 滑动螺旋副材料的许用应力 螺旋副材料 许用应力( MPa) b 螺杆 钢 s/(35)315 63 Pa 16653 3.1.5 螺纹副自锁条件 3. 4 29 o 3. 8 梯形螺纹的牙型斜角 15 ，其当量摩擦角co s cos 5 对于螺旋传动，为保证自锁可靠，实际应取 v 计满足这一条件，因此能够自锁。 1 。本设上式中；为螺纹升角；f擦系数见下表。 V 为螺旋副的当量摩擦系数；f 为摩 表： 滑动螺旋副的摩擦系数 f 青铜 4060 3040 铸铁 4055 40 钢 (1.01.2) 0.6 螺杆螺母的材料 摩擦系数 f 钢青铜 0.080.10 淬火钢青铜 0.060.08 钢钢 0.110.17 钢铸铁 0.120.15nP 1 6 arctan arctan o 0. 1 arctan arctan 6. o o 3.1.6 螺杆稳定性计算 对于长径比大的受压螺杆， 轴向压力 Q 大于某一临界值时， 螺杆就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。因此，在正常情况 下，螺杆承受的轴向力 Q 必须小于临界载荷 Q。 。则螺杆的稳定性 条件为 cr F 4 表: 螺杆的长度系数 ： 端2 2 9 4 Fc r ( 3. 4 206 0 3.1 4 ( 9 0 ( 2 400 0 ) 64 ) 1101265 N Fc r F 1101265. 16653 6. 4 所以，该螺杆是稳定的。部 支 撑 情 况 长度系数 两端固定 0.50 一端固定，一端不完全固定 0.60 一端铰支，一端不完全固定 0.70 两端不完全固定 0.75 两端铰支 1.00 一端固定，一端自由 2.00 F EI 2 3 2 3.1.7 丝杠转速的计算 已知回转窑的转速最大为 10r/min， 转窑的回转速度非常低， 要实现对回转窑轮带的车削，进给速度应该非常低，选择回转窑 转速为 6r/min，选择车刀进给量 f=0.2mm/r 。车削压力 F=130N， 背吃刀量 ap=1.0mm。 则通过计算得出进给速度 vf 1000 3 由此即可知道滑台的移动速度为 1.2 10 m/min， 行滑台 纵向进给运动的丝杠螺纹头数为 1，则有导程 S 和螺距 P 相同，已 知丝杠的导程和滑台移动的速度 Vf（m/min）,则可以求得丝杠转 速 n。 S 由于丝杠要通过联轴器与电机相连接，所以可以知道减速器 输出轴的转速为 0.2r/min。 3.1.8 切削功率的计算 单位切削力 kc 的单位为 N/mm2 ，可表示为： kc = = = 式中实验得到 c 1. 查 金属切削原理与刀具 3.1 可得： =2795 ， =0.75 。 则切削力 Fc = kc = kc = 836 N 鉴于切削时主运动消耗功率的比例约占 95% ，因此，常用它fn v f 1 . 2 10 3 1000 v f n 0 . 2 r/ min y F Fc c Fc P Fc 1 y A a f f x C y A a f 核算加工成本、计算能量消耗和选择机床主电动机功率。 主运动消耗的切削功率 Pc(单位为 kW) 应为： F v f Pc = 60000 = 1.672 10 kW 机床采用滑动丝杠传动， 金属切削机床设计 16 可知： 滑动丝杠传动的平均机械效率 为 0.300.60. 则电动机功率 PE Pc/ = 1.672 10 /0.3 =5.57310 kW 3.2 电动机的选择 综上计算可得，丝杠转速很低，切削功率也很低，一般的电 动机的功率和转速都远远大于该丝杠所需求的功率和转速，如果 用一般的电动机，那么就需要一个减速比很大的减速器来连接， 而功率又远远大于丝杠所需要的工作功率，那么将造成浪费。 由此选择 R 系列斜齿轮硬齿面减速机，该减速具有以下特点：、 省空间， 靠耐用， 受过载能力高， 率可达 123kw ； 、能耗低，性能优越，减速机功率高达 95%以上； 、振动小，噪音低，节能高； 、该系列减速机选用优质锻钢材料，锻钢铸铁箱体，齿轮 表面经过高频热处理； 、经过精密加工，确保轴平行度和定位轴要求，形成斜齿 轮传动总成的减速机配置了各种类电机，组合成机电一体化，完 全保证了减速电机产品使用质量特性。 、该减速机输出功率小，输出转速小，具有很大的减速比。 按照 R 系列斜齿面减速机选型参数表， 终确定选择 R93R635 5 5 型减速机，该减速机的额定功率是 0.18kw，输出转速是 0.2r/min， 输出转矩是 2200Nm。 3.2.1 减速机的安 装尺寸根据减速机安装尺寸参数表，按照 R93R63 型减速机安装形 式，选择安装形式和安装尺寸如下。 3.3 导轨的选择3.3.1 导轨的功用和分类 导轨的功用是导向和承载。在导轨副中，运动的一方叫做动 导轨，不动的一方叫做支承导轨。动导轨相对于支承导轨只有一 个自由度的运动，以保证单一方向的导向性。通常动导轨相当于 支承导轨只做直线运动或者回转运动。 导轨按运动性质可分为主运动导轨、进给导轨、移置导轨。 按摩擦性质可分为滑动导轨和移动导轨两种。 导轨还可分为开式导轨和闭式导轨。 3.3.2 导轨材料的 选取铸铁是一种成本低，有良好的减震性和耐磨性，易于铸造和 切削加工的金属材料。常用的铸铁有灰铸铁、孕育铸铁和耐磨铸 铁等几种。在磨粒磨损的条件下，铸铁导轨的耐磨性随硬度的增 加而提高。石墨细化的孕育铸铁耐磨性较高，以为均匀分布的石 墨微粒能够产生润滑作用，又可以吸引和保持油膜。孕育铸铁是 铁水在浇注之前加入少量的孕育剂硅和铝。这就可以使铸件各部 分获得均匀的珠光体和细片状石墨的金相组织，从而得到均匀的 强度和硬度。 但对于单件专用机床的设计，应在满足使用要求的条件下尽 可能的降低成本和机床的体积，即达到经济耐用，设计轻巧的要 求。床身不能通过铸造来生产，因为铸造需要模具，从而提高了 生产成本。同时铸件比较笨重，违背床身简单轻巧的要求。 综合以上特点，本设计不能采用采取导轨与床身一体铸造的 方案，可将导轨焊接到床身上，则导轨材料选取灰铸铁 HT200。3.3.3 滑动导轨的结构 直线导轨截面的基本形状主要有四种：三角形、矩形、燕尾 形和圆柱形。由于在线车削装置不经常工作，且工作过程中承受 颠覆力矩，因此实现车刀纵向和横向移动的导轨都选择燕尾形导 轨，这种导轨高度较小、间隙调整方便，可以承受颠覆力矩。适 用于受力小，层次多，要求间隙调整方便的地方。 查机械设计实用手册表 5.89 燕尾形导轨尺寸 可选取导 轨的尺寸。 50 055 0150 水平支撑导轨的截面图尺寸如上图所示，其长度为 600mm， 用螺钉连接在车床床身的支承板上，这样的导轨有两块，都采用 螺钉连接，以床身底板中心线为对称线，对称地用螺钉连接在车 床床身两侧的支承板上面，与之配合的是滑台，滑台的下导轨截 面结构尺寸如下图所示。310 55 240 370 1上图为滑台左视图方向的截面尺寸，主视图方向截面尺寸如 下图所示。 200 55 160 300 3.3.4 导轨间隙的调整 导轨结合面配合的松紧对机床的工作性能有相当大的影响。 配合过紧不仅操作费力还会加快磨损；配合过松则将影响运动精 度，甚至会产生振动。一次除在装配过程中应仔细的调整导轨的 间隙外，在使用一段时间后因磨损还需重调。常用镶条和压板调 整导轨的间隙。对于燕尾形导轨则采用镶条来调整导轨的侧隙， 以保证导轨面的正常接触。镶条应放在导轨受力较小的一侧。在05本车床设计中采用平镶条来调整导轨的间隙，其结构截面图尺寸 如下所示，平镶条长度为 50mm。 55 20 1 43.3.5 提高导轨精度、刚度和耐磨性 的措 施合理选择导轨的材料和热处理方法 导轨的材料和热处理方法对到对性能，精度有直接的影响， 要合理地选择，以便降低摩擦系数，提高导轨的耐磨性，降低成 本。 导轨的材料有铸铁、刚、有色金属、塑料等。 铸铁导轨有良好的抗争性，工艺型和耐磨性，因此广泛应用， 灰铸铁场进行表面淬火来提高硬度，如高频感应加热淬火、电镀 触淬火硬度为 5055HRC， 磨性提高 12 倍， 用在车床， 床，磨床上。要提高导轨的力学性能和耐磨性，可在铸铁中加入不同 的合金元素，生成高磷铸铁，磷铜钛铸铁等，他们具有良好的力 学性能和耐磨性，多用在精密机床，如坐标镗床和螺纹磨床上。 为提高导轨的耐磨性，采用淬火钢和氮化钢的镶钢支撑导轨， 抗磨损能力比灰铸铁导轨提高 510 倍。0 0采用有色金属材料，如锡青铜和铝青铜镶装在重型机床、数 控机床的动导轨上，可以防止撕伤、保证运动的平稳性和提高运 动精度。 3.4 联轴器的选用 在选定联轴器的类型时，主要考虑其使用要求和工作条件。 联轴器的承载能力、缓冲和减震性能应与工作转矩的大小和 载荷的性质（冲击、振动）相适应。联轴器最高速应满足工作转 速的要求。此外，工作转速高时，还应考虑所选联轴器外缘的离 心应力或弹性元件的变形及联轴器的动平衡精度。联轴器所具有 的补偿两轴相对位移的能力，包括能补偿两轴有受载和温升产生 的变形和部件间的相对位移，以及因联轴器的自身制造和安装误 差引起的两轴相对位移。从安装、调整和维修方面考虑，联轴器 的结构和外形尺寸，应能适应给定的操作空间。对大型设备和不 便检修的场合，还应能在轴不须轴向移动的条件下装拆联轴器或 更换易损件。 此外，选择联轴器时还应考虑联接的可靠性，工作环境、使 用寿命、润滑和密封以及成本等方面的要求。 根据以上的选用原则，查简明机械设计手册表 1711 HL 型弹性柱销联轴器基本参数和主要尺寸（GB501485 ）可知： 电动机的输出轴与减速器输入轴连接的减速器为： ZC22 38 HL2 型联轴器 JB19 38 GB501485 减速器的输出轴与丝杠连接的联轴器型号为： ZC32 60 HL2 型联轴器 JB32 60 GB5014853.5 机床支承件的设计 3.5.1 支承件的功能 机床的支承件是指床身、立柱、横梁、底座等大件，相互固 定联接成机床的基础和框架。机床上其他零件可以固定在支承件 上，或者工作是在支承件的导轨上运动。因此，支承件的主要功 能是保证机床各零部件之间的相互位置和性对运动精度，并保证 机床有足够的精钢度，抗震性，热稳定性和耐用度。所以，支承 件的合理设计也是机床设计的重要环节之一。 本设计的车床，其支承件是床身，固定连接着减速机，纵向 进给丝杠，横向进给丝杠，刀架和支承滑台，床身不仅承受这些 部件的重力，还要承切削力，传动力，摩擦力等，在这些力的作 用下，不应产生过大的变形和振动；还要保证刀架沿床身导轨运 动的直线度，和相对主轴轴线的平行度，受热产生的热变形不应 破坏机床的原始精度，床身导轨有一定的耐用度。 3.5.2 支承件应满足的要求 支承件应满足的基本要求： 应具有足够的刚度和较高的刚度质量比。 应具有较好的动态特性，包括较大的位移阻抗和阻尼；整 机的低阶频率较高，各阶段频率不致引起结构共振；不会因薄壁 振动而产生噪音。 热稳定性好，热变形对机床加工进度的影响较小。 排泄畅通、吊运安全，并具有良好的机构公益性。 3.5.3 床身结构的设计 本设计采用卧式车床的床身结构形式，用 20mm30mm 厚的钢板焊接而成， 身采用长宽高为 1200mmx470mmx40mm 的钢板，左右两侧立钢板的规格为 370mmx30mmx280mm， 后两侧的立钢 板规格为 600mmx30mmx180mm,采用手工电弧焊连续焊接而成， 以底板上表面为水平基准面，四块钢板焊接成床身导轨和丝杠的 支撑架，在四块钢板围成的箱体内部，布局加强板，连接床身前 后立板，加强板的布局形式如下： 采用 9 块钢板作为加强板，其中， 斜向布置的加强板的规格为 310mmx90mmx15mm； 竖直布置的加强板的规格为 310mmx70mmx15mm。 在床身底板下表面，焊接对称均匀布置四根床腿，均采用焊 接的形式，各组件焊接完成后，对床身进行热处理，消除应力集 中，完成热处理后，在对床身进行加工，加工丝杠轴承孔，对焊 缝进行打磨光滑。综合上述设计及布局形式，床身的主要支承件的结构形式如 下图：4 刀具固定装置的设计 通过前面对机床床身结构的设计，对导轨的布局形式及运动 形式的设计，现在对刀具的固定装置进行分析设计。 横向进给运动，是通过横向进给丝杠螺母副进行手动控制的， 而横向进给丝杠螺母副通过套筒联接在横向进给溜板上，横向进 给丝杠螺母转动，带动溜板的横向运动，那么将刀具固定在横向 进给溜板上面，就可以实现车刀的横向进给，现在要做的是设计 出固定刀具的装置。 4.1 刀架的设计 本设计机床是具有很大的专一性，针对水泥回转窑的轮带在 线修复设计的专门机床。如果刀架设计成可以换刀的装置，那么 就在一定范围内解决了局限性，所以对刀架的设计一样很有价值。 从降低生产成本和制造方便的角度，最大化车床的经济效益， 对刀架的设计为认为要便于加工制造，要便于安装，在满足工作 需要的情况下，最大程度地降低制造成本。 我的设计思路是这样的，将刀架的加紧装置固定在一块钢板 上，将钢板通过螺栓连接，固定在横向进给溜板上，而刀具固定 在刀座上，而刀座则固定在紧定装置上。刀架的紧定装置是采用 一根圆钢加工而成的，在圆钢内铣出一个锥度为 1:1.6 的锥孔，将 圆钢铣出一个平面，在该平面上攻出螺孔，通过内六角圆头螺钉 固定在钢板上。将刀座固定在锥孔里。 刀座的材料也采用 45 钢，经过调质处理，提高其强度，在圆 钢的中间车出与刀架夹紧装置配合的圆锥面，其一端车出螺纹， 通过螺母将其与锥孔联接紧密。而另一端铣出方形的断面，在与轴线平行的一个断面上洗出一个大小为 30mmx26mm 的方孔，同 时在孔的上表面钻三个螺孔，在侧面钻一个螺孔，将刀具安放在 方孔里，用内六角圆头紧定螺钉紧定刀具。其结构图如下。 9 12 26 80 4 4 16 3401.680 3513 35 9刀座的结构图 a 1:.6 B B 1. A 4 16540r 0.05 A5 51 35 R6 8 刀架夹具结构图060 80 00综合上述设计，这样刀具安装在刀架上，可以通过旋转刀架， 来调整刀具的工作角度，这样就算刀尖高度没有达到水泥回转窑 轴线的位置，那样可以通过调整刀具的工作角度，来确保刀具通 过水泥回转窑的中心，满足加工要求，最后确定刀具的固定装置 的结构形式如下图：结束语 作为大学期间最后一个环节，毕业设计给了我一个很好的锻 炼机会。通过本次设计，我更加巩固了我的专业知识。毕业设计 是我在刘传绍老师的指导下从事机械设计工作的初步尝试，对培 养我综合运用所学的基础理论、基本技能应对和处理问题能力， 对大学以来所学知识和技能进行系统化、综合化应用、总结和深 化有着重要的意义。 在大学的学习中，我主修了机械设计制造及其自动化这个专 业。通过对专业知识的接触和深入学习，以及对相关信息的获取， 我深切地认识到，就目前的发展而言，我国的工业还比较落后， 与发达国家相比还存在很大的差距。尽管我们不断地在努力，但 想在很短的时间内改变这种现状是很难的，尤其是对于我们这样 一个国情的大国。所以，我们应该拥有的是一种民族意识，不断 的追求创新。 本次毕业设计中，我做的题目是大型支撑套在线车削装置， 从最开始的茫然无知，整天感觉这个题目很难，不知道从何下手， 在艰苦地思索了一个多星期之后，还是没有一点头绪。实在没有 办法的情况下，为拨通了刘老师的电话，抱着挨批评的心情等待 老师接通电话。谁知道刘老师接通电话后，知道为打电话的来意 后，非常和蔼地给我细致讲解，在那时我被刘老师的细致分析所 感动，老师对我毕业设计的重视，远远高于为自己，这是为自己 的事啊，从那次开始，我认真对待这次的毕业设计，细心查资料， 翻阅工具书，有时候遇到不懂的地方就给刘老师打电话，向他请 教，通过本次毕业设计，不仅锻炼了自己查阅资料的能力，而且 能够熟练运用国家标准、机械类手册和图册等工具进行设计计算分析。更重要地是让我第一次深刻地体会到用软件绘图的乐趣， 学会了使用 CAXA 这款绘图软件，同时让我能够对设计的装置的 工作原理有了清晰的认识，对我所学习的专业有了更深刻的理解， 第一次将理论结合实际，是我这次毕业设计最大的体会。这次毕 业设计还让我体会到团体的力量，提高自己的团队意识，遇到问 题时和小组成员进行讨论和分析或是请教刘老师，直到得到满意 的结果。 通过本次毕业设计，在我的头脑里有了机械设计的具体步骤 和设计过程所要考虑的细节问题，培养了我思考问题和解决问题 的能力。对今后的工作将有很大的帮助，对一名即将踏入社会的 大学生起到了很重要的指导作用。由于我的知识水平有限，设计 中可能存在一些问题，谢谢老师和同学批评指正。致 谢 两个月的毕业设计就要结束了，毕业设计是对四年来所学知 识的一次综合应用，也是对所学知识的巩固和提高。 本论文是在我的导师刘传绍老师悉心指导下完成的，刘传绍 老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影 响。尤其是为在最开始，对毕业设计抱着一种无所谓的态度，在 刘老师谆谆的教诲下，看到老师对待事情的认真态度，深深的感 动了我，在这段时间里，为真正地投入毕业设计中来，虽然有很 多的知识不会运用，但是让我能够主动地去面对困难，端正了自 己的学习态度，这是最重要的。在此衷心感谢他在设计期间对我 的关心、鼓励和指导，使我能顺利地完成了这次论文的写作。 在本次论文的写作过程中得到许多同学的帮助，同时也向我 提出了许多的宝贵意见，在此也表示衷心的感谢。 这次系统设计的机会，让我在走上工作岗位之前，得到了一 次全面的锻炼，同时感谢我的亲人和朋友们，他们的理解和支持 使我在学校能够专心完成我的学业。1 参考文献 唐金松主编. 简明机械设计手册. 上海：上海科学技术 出版社，2000.10 2 孔庆华，刘传绍主编. 极限配合与测量技术基础.上海： 同济大学出版社,2002.2 3 张展主编 . 减速器设计选用手册. 上海：上海科学技术 出版社，2002.5 4 刘鸿文主编 . 材料力学 I. 北京：高等教育出版社,2004.1 5 陆剑中，孙家宁主编. 金属切削原理与刀具.北京： 机 械工业出版社,2005.1 6 冯辛安主编 . 机械制造装备设计. 北京：机械工业出版 社,2005.12 7 濮良贵, 纪名刚主编. 机械设计（第八版）.北京：高等教 育出版社,2006.5 8 孙恒，陈作模，葛文杰主编. 机械原理. 北京：高等教 育出版社,2008 9 刘传绍，郑建新主编. 机械制造技术基础.北京：中国电 力出版社，2009 10 机械设计实用手册委员会编. 机械设计实用手册. 北京：机械出版社,2009.4 11 王有振，康香看 . 回转窑拖轮的现场动态车削. 轻金 属，1999 年第 7 期 12 李广析，李宏慧 . 回转窑轮带的修复. 中国建材装备， 2002.113 14 15 周贤，刘义伦，赵先琼，李学军. 回转窑筒体应力分析 研究. noss 矿业学院学报，2002.12 王守中， 爱荣. 一种提高普通机床横向进给精度机构 的设计. 现代制造工程，2006 年第 4 期 石景辉，孙敏志. 4m6m 回转窑轮带的现场车削. 水泥 CEMENT,2008.NO.1 16 丁金福，鄂世举，张克华，虞付进. 超声振动的挤滚压光 整加工变幅特性分析及应用. 机械制造第 47 卷第 544 期，2009.12 17 王峰圃，李强，姜奎松. 回转窑筒体裂纹产生原因分