【JC113】自制40T拉床设计【机械专业毕业设计论文】【优秀】【通过答辩】
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- 内容简介：
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河北建筑工程学院 毕业设计（论文）任务书 课题 名称 自制 20T 拉床设计 系别： 机 械 工 程 系 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 机 083 班 姓名： 秦 炜 鹏 学号： 36 号 起迄日期： 2012年 3月 19 日 2012年 6月 22日 设计（论文）地点 : 机 械 系 小 院 指导教师： 孙 有 亮 辅导教师： 发任务书日期： 2012 年 3 月 19 日 1、本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 1培养学生综合应用所学理论知识和技能，分析和解决机械工程实际问题的能力，熟悉生产技术工作的一般程序和方法。 2培养学生懂得工程技术工作所必须的全局观念、生产观念和经济观念，树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。 3培养学生 调查研究，查阅技术言文献、资料、手册，进行工程计算、图样绘制及编写技术文件的能力。 2、本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 本毕业设计课题任务的内容： 自制 20T 拉床设计是一种主要用于拉削零件内孔、键槽的小型 机械式拉床。结构主要由床身、动力机构、传动机构、附属装置等组成。 本设计要求 达到结构合理，生产成本低，效率高，满足工作性能，而且操作方便的目的。 3、对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括图表、实物等硬件要求）： 设计说明书不少于 2 万字；工程 绘图量不少于折合成图幅为 的图纸 3 张；用计算机进行设计、计算与绘图一般不少于 2/3； 并进行计算机仿真样机和优化设计。 查阅文献 15 篇以上，翻译与课题有关的外文资料，译文字数不少于 3000 字。 4、主要参考文献 1 董刚 李建功 潘凤章主编 三版）北京：机械工业出版社 1998 2成大先主编 北京：化学工业出版社 1997 3蔡春源主编 北京：机械工业出版社 1997 4徐灏主编 北京：机械工业出版社 1995 5朱 喜林 张代治主编 北京：科学出版社 2004 6求是科技编著 用开发技术与工程实践 北京：人民邮电出版社 2005 7雷天觉主编 北京：机械工业出版社 1990 8孙桓 陈作模主编 六版）北京：高等教育出版社 2001 9王爱玲主编 北京：国防工业出版社 2003 10赵如福主编 三版）上海科学技术出版社 1990 11齐麟 张亚雄 黎上威 董学朱 胡松春编著 蜗杆传动设计（上、下册）北京： 机械工业出版社 1987 12齿轮手册编委会编著 齿轮手册（上、下册） 北京：机械工业出版社 1990 13现代机械传动手册编委会编著 现代机械传动手册 北京：机械工业出版社 1995 14郭爱莲主编 经济日报出版社 1991 15杨公源主编 北京：电子工业出版社 2005 16袁任光编著 北京：机械工业出版社 2002 17饶振纲 王勇卫编著 北京 :国防工业出版社 1990 18陆玉 何 在洲 佟延伟主编 三版）北京：机械工业出版社 1999 19数字化手册系列（软件版）编写委员会编著 件版） 京：机械工业出版社 1999 5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 成毕业实习报告，开题报告。 设计任务分析与总体方案的确定。 实施设计、计算、绘图、试验。 进行计算机仿真样机和优化设计，并编写设计说明书。 毕业设 计（论文）答辩及成绩评定。 教研室审查意见： 教研室主任签字 ： 年 月 日 系审查意见： 系主任签字： 年 月 日 河北建筑工程学院 毕业设计（论文）开题报告 课题 名称 自制 20T 拉床设计 系 别： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机 083 班 学生姓名： 秦炜鹏 学 号： 36 号 指导教师： 孙有亮 课题来源 导师课题 课题类 别 工程设计 一 、论文资料的准备 拉床，是用拉刀加工工件各种内外成型表面的金属切削机床。拉削时，一般工件不动，只有拉刀平稳、低速的直线切削运动，它是加工过程的主运动，进给运动则靠拉刀刀齿的齿升量来完成。在拉削过程中，拉刀要承受的切削力很大，为了获得平稳的主运动，通常采用液压驱动。液压拉床的优点 是运动平稳，无冲击振动，拉削速度可无级调节，拉力可通过压力来控制。 拉床的生产效率高，加工质量好。拉削加工时，切屑薄，运动平稳，因而可获得较高的加工精度（拉削精度可达 和较细的表面粗糙度（ m）。拉床工作时，拉刀通过加工表面的一次行程中可完成粗、精加工，因此生产率高，但拉削不同的表面，需要不同的专用拉刀，且拉刀的结构复杂，成本较高，因此适用于大批大量生产。拉床的主参数为额定拉力。 拉床的 类型 :内拉床 ： 用于拉削内表面，如花键孔、方孔等。工件贴住端板或安放在平台上，传动装置带着拉刀作直线运动，并由主溜板和辅助溜板接送拉刀。内拉床有卧式和立式之分。前者应用较普遍，可加工大型工件，占地面积较大；后者占地面积较小，但拉刀行程受到限制。外拉床 ： 用于外表面拉削，主要有下列几种： 立式外拉床，工件固定在工 作台上，垂直设置的主溜板带着拉刀自上而下地拉削工件，占地面积较小。 侧拉床，卧式布局 ,拉刀固定在侧立的溜板上 ,在传动装置带动下拉削工件，便于排屑，适用于拉削大平面、大余量的外表面，如气缸体的大平面和叶轮盘榫槽等。 连续拉床，较多采用卧式布局，分为工件固定和拉刀固定两类。前者由链条带动一组拉刀进行连续拉削，适用于大型工件；后者由链条带动多个装有工件的 随行夹具 通过拉刀进行连续拉削，适用于中小型工件。此外，还有齿轮拉床、内 螺纹拉床、全自动拉床、 数控拉床 和多刀多工位拉床 等。 拉床的发展 概况 ： 第一台真正高效率的拉床是在 1898 年 ，美国的 之后随着工业化的发展，逐渐有了更加专业化，专一型的拉床。 20 世纪 30 年代，在德国制成双油缸立式内拉床，在美国制造出加工气缸体等的大平面侧拉床。 50 年代初出现了连续拉床。 拉床的应用前景 ：拉床是机械设备中很重要的一个分支，是机械制造业的基本加工设备，它的品种 、性能、质量和技术水平直接影响着国民经济各部门产品的性能、质量、生产技术和企业的经济效益。拉床的品种越来越多， 拉削的工艺范围也逐步扩大，可以加工内孔键槽、各种成型的通孔，也可以加工中小型零件的各种成型表面，如气缸体轴承座的连接面，合金轴瓦的结合面及半圆弧和两侧倒角等。随着少、无切削量设备的发展和机床加工业整体水平的提高，金属切削机床的应用范围和品种规格等将会不断增加新的内容。专业化，高精度的拉床也预示着它的高价位，但是在很多时候，中小型的工厂内部需要使用拉床进行机加工，但是如果买进专业化的拉床，其所花的费用 对于所得利润来说，成本太大，而且有时不需要那么高的精度要求，而使用这些拉床无疑是种浪费。这就需要工厂内部自己制造一些简单的，可以完成一般要求加工的拉床。 二、本课题的目的（重点及创新点） 通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力 ,熟悉生产技术工作的一般程序和方法；培养学生懂得工程技术工作所必须的全局观念、生产观念和经济观念，树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风；培养学生调查研究，查阅技术文献、资料、手册、进行工程计算、图样绘制及编写技术文件的能力。并且 掌握一般机械机构的设计思路、方法和步骤，掌握常用工程材料的性能和选配能力。尽快完成学生到工程技术人员的过渡。 通过对自制拉床的总体设计以及机械系统、电力控制系统的设计，对自制拉床的工作原理、传动机构等进行掌握、理解。使其满足工作性能要求来完成拉床各部分的设计，能加工工件各种内外成型表面 ，并且能够换刀进行多种加工作业。并在此前提下要满足操作简便、安全，生产成本低，效率高，维修方便以及外观、经济上的要求，做到和生产实际相结合。 重点 ：本课题分两个部分：自制拉床的总体设计和电力控制系统及传动系统的设计。该机构主 要由 床身、动力机构、传动机构、附属装置等 组成。对总体设计需对拉床的工作原理、各机构之间关系、各零、部件组成及关系进行掌握。 创新点 ：自制拉床主要由机械系统、电力系统两大部分组成。本拉床以电动机为动力装置，能耗小，结构简单，成本低，效率高，并且操作方便，相对来说更适于中小型企业、工厂进行机加工作业；采用滑动丝杠螺母为传动装置，提高了机械传动效率，节约了能源，降低了使用成本。 三、主要内容、研究方法、研究思路 自制拉床的方案设计，包括总体设计，机械系统设计和电力系统设计。 工作要求： 额定拉力为 20T 、根据工 作要求及设计要求确定其工作原理，选择机构和传动方式。 1. 由工作原理确定 自制拉床 的基本构成和总体布局，主要零、部件的基本结构形式； 2. 自制拉床 的机械系统和电力系统各采用何种传动方式； 、初步确定电动机、主要元件或构件的基本参数和技术性能，如功率、承载、速度、行程或调节幅度、外形尺寸等。在运动分析的基础上进行动力分析，确定各机构各部分传递的功率、转矩和力的大小，根据这些数据和使用要求进行强度、刚度、发热效率等方面的计算或校核。 、通常提出几种不同方案，从技术和设计两个方面比较论证，选择最理想的，即在考虑满足职能要求的同时，要注意取得较好的经济效果，使设计出的装备成本低，功率消耗及维修费用少，能满足给定的生产效率。 、系列标准及选用，焊接操作机的零件有良好的加工工艺性能，合理选用原材料，尽量采用标准化的零部件。 四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期） 完成毕业实习报告、开题报告 完成外文翻译 设计任务分析与总体方案的确定 实施设计、计算、绘图、实验。 进行计算机仿真样机和优化设计，并编写设计说明书 毕业设计（论文）答辩及成绩评定 五、主要参考文献 1 刘坚 莫秀群 北京：机械工业出版社， 2006 2 陈雪瑞 山西：山西科学教育出版社， 2003 3 徐灏 北京：机械工业出版社， 1995 4 朱喜林 机电一体化设计基础 学出版社， 2004 5 董刚 ,李建功 ,潘凤章主编 三版） 械工业出版社， 1998 6 雷天 觉 北京：机械工程出版社， 1990 7 孙桓 ,陈作模主编 六版） 等教育出版社， 2001 8 王爱玲主编 北京：国防工业出版社， 2003 9 赵如福主编 三版） 1990 10 齐麟 ,张亚雄 ,黎上威 ,董学朱 ,胡松春编著 、下册） 械工业版社， 1987 11 现代机械传动手册编委会编著 北京：机械工业出版社， 1995 12 郭爱莲主编 经济日报出版 社， 1991 13 杨公源主编 北京：电子工业出版社， 2005 14 顾维邦，焦根昌 北京：机械工业出版社， 2000 15 陆玉 ,何在洲 ,佟延伟主编 三版） 械工业出版社， 1999 指导教师意见： 指导教师签名： 日期： 教研室意见： 教研室主任签名： 日期： 系意见： 系领导签名： 日期： 系盖章 河北建筑工程学院 毕业实习报告 系 别 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机 083 姓 名 秦炜鹏 学 号 2008307336 指导教师 孙有亮 实习成绩 毕业实习报告 一、实习目的 毕业实习是毕业设计中的一个重要的环节，它既是我们在大学里的最后一次实习，同时也是我们在走上工作岗位之前的最后一次实战演练。做好毕业实习，不仅是我们做好毕业设计的前提条件，也是对即将离开校园的学子的最后一次检验。 通过生产实习使我更深入地接触专业知识，进一步了解机械工程专业工作的实际问题、机械工程管理过程中存在的问题、理论和实际相冲突的难点问题，并通过撰写实习报告，使我学会综合应用所学知识，提高分析和解决专业问题的能力。 只有通过实习，我们才能更加深入的了解并巩固自己的 专业知识，学习新技能，增加新经验，以便明天更好地走向工作岗位。 毕业实习与先前的很多实习都有所不同，首先时间很长，我们用了四周的时间进行实习，毕业实习主要是具有针对性的实习， 是我们必经的一门社会实践课。毕业实习我们准备得比较充分。首先老师把我们各自的课题告诉我们，就让我们去构思各种设计，寻找自己可能遇到的困难问题，把问题记录下来，带着问题进行实习。 二、实习内容 第三周，我们进入了 了毕业实习阶段。在孙老师的带领下，我们首先来到了张家口大力神锅炉厂进行参观实习。 张家口市大力神锅炉制造有限公司拥有国家颁发的 B 级锅炉制造许可证(P=一、二类压力容器设计、制造许可证， 理许可证。质量体系完善，按规范运作，大力神锅炉销往全国各地，市场份额尤以华北、西北、东北为重。并相继承担了大批国家重点项目的建设，闯出了一片属于大力神的蓝天。大力神锅炉以其高效、节能、安全、可靠的特性，创出了河北省锅炉业唯一的名牌产品；被机械工业部评为一等品；连年被中国保护消费者基金会、河北省消费者协会授予 “ 消费者信得过产品 ”“ 用户满意产品 ” 。大力神商标被评为全国市场上榜品牌和河北省优秀商标 ， 企业连年荣获河北省先进集体、 省百强企业荣誉。公司的产品已发展为：燃煤、燃油（气）、电加热和特种锅炉三大系列 13 个品种， 84 个规格的产品。这些产品将高质量的服务于社会各行各业。面对新世纪的挑战，张家口大力神锅炉制造有限公司的目标是：铸现代管理之魂，提升品牌形象，创世纪之星。 首先我们在室外 看到 了 除锈机， 不过这台除锈机已经闲置了很长时间没用过了 。 简易管子除锈机的基本结构和除锈原理：简易管子除锈机一般由 机械动力头、机身、传动机构、工作装置等组成。除锈原理也较为简单，将管子固定在机身，通过动力机构带动其旋转，工作装置利用摩擦的原理即可对管子完 成快速而简易的除锈。 常见的金属管子除锈方法及其特点：（ 1）摩擦除锈及本次设计所采用的方法，成本低，操作简单，除锈效果因设备不同而差异较大，噪音和粉尘问题突出。（ 2）喷丸除锈，可以有效的清除金属表面的氧化皮，锈蚀，旧漆膜等杂质。（ 3）化学除锈， 化学清洗虽然能使表面达到一定的清洁度和粗糙度， 但其对环境的污染问题较为严重，影响工人健康。 随后，我们跟着孙老师 观看了弯管机的外形结构，实地观看了弯管机的工作过程，并在现场与指导老师讨论了该设备需要改进的地方。我们还拍下了弯管机在工作过程中的不同阶段，以备设计参考。除此 以外我们还看了 数控离子切割机等设备，扩大了我们的视野。 由于我们这一组每个人的设计题目都不相同，在设计过程中肯定会出现一些靠个人力量很难解决的问题，为了我们大家在将来的设计中能互相帮助，发挥团队精神，大家通力合作，顺利完成设计，同时也为了我们能学到更多专业性知识，增强我们的专业技能，开阔我们的眼界 。 三、实习结果 通过这次的毕业实习加上老师在实习过程中的现场指导，使我对其他同学的课题有了进一步的认识。这次实习唯一的遗憾就是没能看到与我课题相关的设备，当老师想带领我们去看与我设计相关的叉车时，人家的叉车已经出 售了。真可惜，不过我在网上找到了很多相关的资料，为设计做了很多的准备。 在短短的一个月的实习中，孙老师带领和教导下，以及自已的努力参与学习，对机械专业的各个方面有了深刻的理解和认识，并且巩固了书本上的知识，将理论运用到实际中去，从实际施工中丰富自已的理论知识，学会运用辩证法去处理机械生产中遇到的各种问题，我坚信能过这一段时间的实习，所获得的实践经验对我终身受益，在我毕业后的实际工作中将不断的得到验证。 四、实习总结 生产实习是我们 机械 专业知识结构中不可缺少的组成部分，其目的在于通过实习使学生获得基本生产的 感性 认 识，理论联系实际，扩大 我们的 知识面；同时又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解 企业的一个绝好的机会。 我们的实习达到了我们所希望的效果， 相信 通过 此次 毕业实习， 会使我们每一位同学将 理论与实际结合 的更紧密 ， 更能够使我们 掌握 工程机械 设计的基本流程 、 各种参数的选取 、 各种影响因素产生的特点； 使我们从容的面对以后的设计和即将踏入的工作岗位。 为期一个学期的毕业设计即将结束，也就意味着我的大学生活即将结束。 实习虽然结束了，再过 两 个多月，我们真的就要走上工作 岗位了，想想自己大学四年的生活，有许多让我回味的思绪， 我感谢老师们对我的谆谆教会， 在这个春意盎然的季节，伴随着和煦的春风一起飞扬，飞向远方，去追逐我的梦 想 ！ 河 北 建 筑 工 程 学 院 本科毕业设计（论文） 题 目 自制 20T 拉床 学 科 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机 083 班 姓 名 秦炜鹏 学 号 2008307336 指 导 教 师 孙有亮 辅 导 教 师 目录 第 一 章 前言 1 第 二 章 总体设计 3 计任务 3 计目的 3 究方法、思路 4 计题目分析 4 体布置简图 5 第 三 章 螺旋机构的 设计 7 磨性计算 7 算自锁条件 10 核强度 10 杆稳定性计算 14 杆刚度计算 14 第四章 带传 动设计计算 15 计功率 15 定 带型 15 传动 传动比 15 轮直径 15 际转速 16 速 16 间距 设计计算 16 带的根数 17 根 V 带的预紧力 18 轮的结构尺寸 18 第五章 蜗轮 蜗杆的设计计算 19 轮 蜗杆的类型、特点 19 轮 蜗杆的设计计算 21 第六章 螺母和 蜗轮 凸缘的强度计算 25 第七章 夹具的结构及性能分析 27 第八章 拉床的电气控制系统的设计 29 制系统总体方案的确定 29 程开关 29 控制系统 30 第九章 轴承的选择与计算 31 承的选择 31 承的构造 31 承的类型 32 动轴承选型和校核 33 动轴承的寿命计算 35 第十章 传动、减 速装置的润滑 37 第十一章 轴的校核 40 第十 二 章 机架的分析与设计 41 架的分类 41 架的设计准则 42 架设计的一般要求 43 架设计步骤 44 架的结构选择 45 架选用的材料 46 毕业 设计小结 47 参考文献 48 毕业实习报告 49 附 :英文 翻译 英文原文 河北建筑工程学院 毕业设计（论文）外文资料翻译 系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 机 083班 姓名： 秦炜鹏 学号： 2008307336 外文出处： 1(2008) 179 件： 1、外文原文； 2、外文资料翻译译文。 指导教师评语： 签字： 年 月 日 传动误差和齿面印痕控制的弧齿锥齿轮小轮加工参数设计 摘要： 提出了在对齿面印痕的位置、方向及传动误差幅值的控制的基础上设计弧齿锥齿轮小轮加工参数的方法。接触迹线设计为直线 ,传动误差设计为抛物线。在齿面上设计 3 个啮合点 ,通过对这三个啮合点的啮合性能的控制 ,达到对齿面啮合质量的全程控制。在设计中接触迹线的设计和传动误差幅值的设计是相互独立的 ,并且可以得到 准确控制。在此基础上 ,为了满足不同的加工要求 ,本文又提出对垂直轮位的值进行修正 ,并对小轮加工参数进行再设计 ,保证传动误差的幅值不变且接触迹线仅有较小的改变。最后在磨齿机上加工了一对齿轮 ,通过印痕检测验证了本文的设计方法。 1 介绍 一般来讲弧齿锥齿轮是航天动力装置的重要零件，其中以重视啮合性能，耐久性，可靠性因素的螺旋齿轮传动最受欢迎。因此设计弧齿锥齿轮需要许多家公司和机构的研究者共同投入精力。对于设计者来说降低弧齿锥齿轮的噪音级和提高弧齿锥齿轮的耐久性将会是更高的艰巨的挑战。 通过局部轴承接触设计的低噪音 弧齿锥齿轮的准则在 。为了消除调整中更大的误差和得到更好的稳定性，接触轨迹必须设计成一条直线。由于传送误差大多数都是由轴承系统的噪音和振动引起的，而抛物线类型的传送误差被认为能够消除噪线性间断效应，线性间断效应是由噪音主要来源轴线差引起的。 有些情况下，由现有的局部合成法设定的加工参数远远地超出了机床的适用范围。 在这篇论文中，计划了一个以满足接触条件为基准的新的整合方法，其中接触条件包含预先设置传送误差抛物线函数和通过齿面给定三啮合点特定的定向直线接触轨迹。这样实现操作阶段的控制就像设计 阶段那样容易。再加上 垂直轮位的值 能够被修正的适合机床的使用范围，这样除了对预先设置的直线啮合轨迹有较小影响而不会对传送误差的值有影响。 计划这个方法是以以下假设为基础的。 （ 1） 齿轮加工参数的确定和选用 1（ 2） 主要输入参数是2和 21m，其中2确定了预先设定的啮合轨迹的定向角， 21确定了预 先设定的抛物线传送误差函数的大小。在本文中，2和 21实验过程中，这两个参数可以通过啮合齿面负载分析来进行优化从而得到更好的啮合性能。 2通过给定的三啮合点设计主齿轮齿面 通过了在齿面上预先设定的直线接触轨迹和传送误差抛物线函数来确定三个控制啮合点后，小齿轮加工参数也就确定了。 当齿面2转过 02， 12和 22时，小轮齿面1就会与齿面2在旋转了 01，11 和 21 角度的状态下分别有三个交点 0M ， 1M 和 2M 。令一个小轮齿面啮合12/Z个圆周，其中1有公式 101 1 1/ Z 和 201 1 1/ Z 在中间接触点0常这个点被选在齿面的中间，但这个点的位置可以根 据设计需要进行调整。齿轮旋转角度 02和小轮在01能够由 点的啮合公式来确定。 送误差的测定 传送误差函数是 002 2 2 1 1 1 2( ) ( ) / (1) 其中 ( 1,2)i i 是在啮合过程中小轮（ i=1）或齿轮（ i=2）时旋转的角度，齿数 i=1）或齿轮（ i=2）时的齿数。传送误差抛物线函数是 0 22 2 1 1 11 ()2 m (2) 其中 21可由下式确定 0 0 0 212 1 1 2 2 1 1 121( ) ( )2Z (3) 齿轮在啮合点12， 22由公式（ 3）确定。 向接触轨迹的测定 在啮合轨迹被设计成直线的情况下，三个啮合点0M,111 2 12( , , ) 0v f （ 4） 其中 2v 是在啮合点的单位法向量和相对速度，g和g代表齿轮齿面的坐标面。 基于啮合点0接触轨迹2，可以确定啮合点1合点112( , , ) 0 （ 5） 通过分析公式（ 3） （ 5），可以得到齿轮表面2中点1轮表面2中点2 定 11和 21图 2 显示了小轮生产过程的坐标系。将坐标系1mS，坐标系1定了坐标系1角p是小轮生产过程中托架的旋转角。 11 和 21 是小轮在生产过程中在点 1M 和 2M 的旋转角。通过坐标系 2S 到 标系后通过坐标系标系1为坐标系1以在坐标系下面的公式成立。 11( ) ( )c m p （ 6） 定参数参数11p和 2p通过坐标系标系过坐标系2置矢量两啮合点1置矢量公式是 11( , , , )c f G m p p E s r（ 7） 对于啮合的1置矢量方程是和六个带有六个未知数的独立标量方程等价的，由此可以确定六个未知数11p， 2p， 1里 1p和2p 是啮合点 1M 和 2M 产生过程中托架的转角。 定参数q，1的角度2和瞬时啮合椭圆的主轴长度，应用局部合成法，对于小轮主切刀在假设啮合点0时刀具尖端半径于坐标系工参数1样根据坐标系 3依据零变位再设计小轮加工参数 如果应用零变位法，依据第二章节的计算方法，这将会超出机床的适用范围，所以机床应该进行改进，这样根据第二章节的结果可以对小轮的加工参数进行再设计。 数1GX，在齿轮轮齿面2和小轮轮齿面1间，根据局部合成法，在假设啮合点0主要方向（fk，中心曲率 (fk，在假设啮合点 0M 处应用小轮主切刀的啮合公式，可以确定机床中心至后轴部分。 依据罗德里格斯公式和主切刀面p与小轮轮齿面1沿直线方向上的连续接触条件，可得到下面两个公式 212 11 22a a a （ 9） 1 1 2 3 1 2 1 3a a a a （ 10） 公式中的指示与 1中的相同。 由公式 (9)可知，在主切刀圆锥面上的0时刀具尖端半径公式（ 10）可知，小轮卷筒曲率可以确定。 4弧齿锥齿轮设计举例 设计一个弧齿锥齿轮可以由合适的举例说明来完成。这些设计参数在表 1中列出。 小轮轮齿的凹面和齿轮轮齿的 凸面被各自认为是传动和被传动面。在工作侧面，传送误差几何参数设计成抛物线函数；传送误差的值是 并且再设计的啮合轨迹的方向是从齿根锥起 22 。在非工作侧面，传送误差的值设计成 4 。零变位认为是 0 表 2 和表 3 中是齿轮和小轮加工参数值。 由齿面啮合分析得出的结果在图 4 中显 示，它包括啮合图案的调整和得到传送误差函数。 5实验 依据第 4章节的内容对弧齿锥齿轮进行设计并将弧齿锥齿轮在型号为 800际的齿面应用 量设备进行测量。理论上齿面的计算是作为直线来比较的。图 5可以与齿轮的形式进行比较，它是在实际制造齿轮的过程中通过材料的模型和数据的测量得到的。对于齿轮来说，凸面的最大偏差是 凹面的最大偏差是 于小轮来说，凸面的最大偏差是 凹面的最大偏差也是 重要的是，最大偏差都被定位且远离啮合区域 ，所以啮合区域的偏差为零。图 6 和图 7显示了在工作侧面和非工作侧面实际的啮合形式，这种情况和理论上计算的一致。 6 结论 通过计算机的计算，模拟和实验可以的出以下结论 （ 1）依据控制三啮合点来设计小轮齿面是很合适的方法。传送误差被设计成抛物线函数并且它的值可以由传送量 2121合轨迹设计成一条直线并且它的方向可以调整。传送误差的值和啮合轨迹是独立设计的。这就为将来传送误差在负载情 况下的设计提供了更好的参照。 （ 2）零变位的值可以修正而不会对传送误差的值有影响并且对再设计的直线啮合轨迹影响很小。 （ 3）在 床上生产一个弧齿锥齿轮时，它的啮合标记可以核实计算机计算和模拟结果。 of 0T is a to of is by is to it so of of is a a of is a is it a of to of is is in is s by so It to to 摘要 本文介绍的是自制 20T 拉床的设计。 拉床是用拉刀加工工件各种内外成型表面的机床。拉削时机床只有拉刀的直线运动，它是加工过程的主运动，进给运动则靠拉刀本身的结构来实现。 专业化的拉床也预示着它的高价位，而且有时不需要那么高的精度要求，而使用这些拉床无疑是种浪费。这就需要工厂内部自己制造一些简单的，可以完成 大部分 加工的拉床。而自制拉床无疑是个好的选择，它的结构很简单，用材很少可以选择一些标准件来组装，部分 不是 标准件的地方自己 工厂 内部加工制造也很容易。因而成本很低，对于中小型企业来说是最好不过的选择了。本 文中的自制拉床 是一种主要用于拉削零件内孔、键槽的小型机械式拉床。结构主要由床身、动力机构、传动机构、附属装置等组成。 它主要是由皮带传动、蜗轮蜗杆减速器、滑动 丝杠螺母传动来完成拉削工作的。 本设计结构合理，生产成本低，效率高，满足工作性能，而且操作方便。 关键词： 自制 拉床 蜗轮蜗杆 滑动丝杠 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 1 设计项目 计算与说明 结果 前言 第一章 前言 机床是工作母机，机床制造业对国民经济的发展起着重要作用。建国初期，在优先发展重工业的方针指导下，机床制造业迅速发展，按国民经济发展计划建立了一大批机床制造厂，专业分工明确，机床型号齐全，形成了完整的通用机床制造体系。向各行各业提供了大量的工作母机，有力地推动了国民经济的发展。改革开放以来，国民经济飞速发展，给机床制造业带来了新的发展机遇，同时也提出了更高的要求。然而由于长期在计划经济的条件下组织生产，不能很快适应市场经济的要求，使国内很多机床厂家陷入困境。 借鉴国外的经验，明确我们的发展方向，迅速适应市场需求，是我国机床制造业面临的重要课题。专用机床一般用于大量生产，需要加工精度长期稳定，因此，对其质量的要求与通用机床有很大不同 。 拉床是用拉刀加工工件各种内外成型表面的机床。拉削时机床只有拉刀的直线运动，它是加工过程的主运动，进给运动则靠拉刀本身的结构来实现。按工作性质的不同，拉床可分为内拉床 、 外拉床 、连续拉床、侧拉床等等 。拉床一般都是液压传动，它只有主运动，结构简单。液压拉床的优点是运动平稳，无冲击振动，拉削速度可无级调节，拉力可通过压力来控制。拉床的生产效 率高，加工质量好，精度一般为 面粗糙度 由于一把拉刀只能加工一种尺寸表面，且拉刀较昂贵，所以拉床主要用于大批量生产。 拉床的 类型可分为以下几种 ： 内拉床 ： 用于拉削内表面，如花键孔、方孔等。工件贴住端板或安放在平台上，传动 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 2 设计项目 计算与说明 结果 装置带着拉刀作直线运动，并由主溜板和辅助溜板接送拉刀。内拉床有卧式和立式之分。前者应用较普遍，可加工大型工件，占地面积较大；后者占地面积较小，但拉 刀行程受到限制。外拉床 ： 用于外表面拉削，主要有下列几种： 立式外拉床，工件固定在工作台上，垂直设置的主溜板带着拉刀自上而下地拉削工件，占地面积较小。 侧拉床，卧式布局 ,拉刀固定在侧立的溜板上 ,在传动装置带动下拉削工件，便于排屑，适用于拉削大平面、大余量的外表面，如气缸体的大平面和叶轮盘榫槽等。 连续拉床，较多采用卧式布局，分为工件固定和拉刀固定两类。前者由链条带动一组拉刀进行连续拉削，适用于大型工件；后者由链条带动多个装有工件的 随行夹具 通过拉刀进行连续拉削，适用于中小型工件。此外，还有齿轮拉床、内螺纹拉床、全自动拉床、 数控拉床和多刀多工位拉床 等。专业化，高精度的拉床也预示着它的高价位，但是在很多时候，中小型的工厂内部需要使用拉床进行机加工，但是如果买进专业化的拉床，其所花的费用对于所得利润来说，成本太大，而且有时不需要那么高的精度要求，而使用这些拉床无疑是种浪费。这就需要工厂内部自己制造一些简单的，可以完成一般的加工的拉床。 而自制拉床无疑是个好的选择，它的结构很简单，用材很少可以选择一些标准件来组装，仅有少部分没有标准件的地方自己工程内部加工制造也很容易。因而成本很低，对于中小型企业来说是最好不过的选择了。本设计课题任务的内容是自制 20是一种主要用于拉削零件内孔、键槽的小型机械式拉床。结构主要由床身、动力机构、传动机构、附属装置等组成。本设计要求达到结构合理，生产成本低，效率高，河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 3 设计项目 计算与说明 结果 总体设计 满足工作性能，而且操作方便的目的。 第二章 总体设计 计任务 本毕业设计课题任务的内容：自制 20T 拉床的设计。自制 20T 拉床设计 是一种主要用于拉削零件内孔、键槽的小型机械式拉床。结构主要由床身、动力机构、传动机构、附属装置等组成。 本设计要求达到结构合理，生产成本低，效率高，满足工作性能，而且操作方便的目的。 计目的 1培养学生综合应用所学理论知识和技能，分析和解决机械工程实际问题的能力，熟悉生产技术工作的一般程序和方法。 2培养学生懂得工程技术工作所必须的全局观念、生产观念和经济观念，树立正确的设计思想和严肃认真的工作作风。 3培养学生调查研究，查阅技术言文献、资料、手册，进行工程计算、图样绘制及编写技术文件的能力。 要内容、研究方法、研究思路 （ 1）设计任务： 自制 20T 拉床的设计计算 （ 2） 技术 要求： 额定拉力 20吨， （ 3） 工作要求：额定拉力 20T，结构主要由床身、动力机构、传动机构、附属装置等组成。本设计要求达到结构合理，生产成本低，效率高，满足工作性能，而且操作方便的目的 （ 4）设计要求 ：设计说明书不少于 2 万字；工程绘图量不少于折合成图幅为 的图纸 3 张；用计算机进行设计、计算与绘图一般不少于 2/3；查阅文献 15篇以上，翻译与课河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 4 设计项目 计算与说明 结果 传动方案 题有关的外文资料，译文字数不少于 3000 字。 研究方法： 设计任务书为基础， 翻阅，查找工具书为辅，比较国内外在机械式拉床设计方面的优点及缺陷，在设计时借鉴和注意。 研究思路：先从大局着手，兼顾细节。首先明确设计任务，由相关的任务书和工具书确定设计的传动方案并确定其结构形式；其次，查找主要技术参数，明确设计原则，由相关的公式进行轴及各类零件的强度，稳定性及寿命的校核计算；第三，进行机架的设计，包括床身，加紧装置形式的明确和对其强度，刚度，稳定性的校核计算。最后，全面分析设计结果是否符合设计要求，完善各个细节 。 计题目分析 定拉削力为 20T 根据同类产品的经验和总体工作方案，选择工作速度为1m/杠长度选为 1800作装置所需功率 : 5 12 1 0 60 3 . 5 51 0 0 0 1 0 0 0 0 . 9 4k w 电动机输出功率 : 0 . 3 带 蜗 螺 旋03 . 5 5 1 1 . 80 . 3k w 取螺杆的导程： P=24则螺杆转速为： n= 1 1 0 0 0 6 0 / m i r 电动机是机床工作的动力源。是不可或缺的一个组成部分。电动机的选择正确与否直接关系到机床能否正常 工作的问题。功率选择大了则浪费能源，提高了成本；小了则不能工F=20（ t） 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 5 设计项目 计算与说明 结果 布置简图 作。封闭式小型三相异步电动机自扇冷却、封闭式结构，能够防止灰尘、水滴大量进入电机内部。可以做一般的驱动源 ，即用于驱动对启动性能、调速性能及转差率无特殊要求的机器和设备；亦可以用于灰尘较多、水土飞溅的场所。根据同类产品的经验和计算要求，可以选择电动机为 定转速为 1458r/定功率为 15总传动比为 :i=1458 2460 由同类产品参考得来 电动机输出功率的减速增扭过程采用二级减速方 案。机械传动刚性大 ,为了增加柔性 ,改善过载对原动机的冲击，拟第一级采用 V 带传动，传动比大约为 动效率为 过第一级减速后，第二级减速采用蜗轮蜗杆减速机，传动比为 20，传动效率为 最终拉动拉刀的是穿过机箱的丝杠螺母螺旋传动机构，螺旋传动机构用两条平衡支撑滑杠作为支撑，连接上装拉刀的装置。选择涡轮蜗杆传动可以改变传动方向，可以选择更大的传动比。选择丝杠螺母螺旋传动可以把轴向转动改变为横向进给运动。如此传动则可以完成拉床拉削工作需要。 体布置简图 总体布局采用三维立体空间布局，主要 驱动轴布置在机床的中央，主要工作机构水平式布局安排，各工位工作在同一水平线上。原动机布置在机架上方，工人操作平台应控制在 左右，便于工人操作。 具体的工作顺序为 :电动机将动力传给带轮，带轮将动力传给蜗轮蜗杆，蜗杆再将动力传给螺母，从而带动丝杠做直线运动，最后完成拉削运动。 总体布置简图如下： 二级减速 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 6 设计项目 计算与说明 结果 图 2体布置简图 采用 机械传动 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 7 设计项目 计算与说明 结果 耐磨性 A 向 第三章 螺旋机构的设计与选择 螺旋传动利用螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求主要用来把回转运动变为直线运动，同时传递动力。 螺旋传动具有以下特点：在主动件上作用一较小力矩时，可使从动件得到很大的轴向力；螺杆旋一周，螺母只移动一个导程，可以得到大的减速比；传动均匀准确，可以得到较高的传动精度；传动易于实现反向自锁；传动平稳，结构简单。 磨性计算 新编机械设计师手册（机械工业出版社）中查得 螺杆选用材料： 40 00 64/2母 2铸铝青铜） 滑动螺旋传动采用梯形螺纹 螺杆中径计算： 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 8 设计项目 计算与说明 结果 母螺杆 3 轴向载荷 A 螺纹的承压面积（指螺纹工作面表面投影 到垂直于轴向力的平面上的面积） 螺纹小径（单位为 螺纹中径（单位为 螺纹大径（单位为 h 螺纹工作高度（单位为 P 螺纹螺距（单位为 H 螺母高度（单位为 Z 螺纹工作圈数 = H/P 滑动螺旋传动的失效形式多为螺纹牙磨损，因此，螺杆直径和螺母高度通常由耐磨性计算确定。传力较大时，应当检验螺杆危险截面的强度和螺牙的强度；要求自锁时，应校核螺纹副自锁条件。要求运动精确时，还要校核螺杆刚度，河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 9 设计项目 计算与说明 结果 此时，螺杆直径往往由刚度确定。对于长径比很大的受压螺杆，应校核其稳定性。考虑到螺杆受力情况复杂并有刚度和稳定性问题，计算其螺纹部分的强度和刚度时截面积和惯性矩可按螺纹小径计算。 新编机械设计师手册（机械工业出版社）中查得 设计公式：2 2 （ 整体式螺母 = 对于矩形和梯形螺纹 ， h=则 查表 5械设计（西北工业大学） P取值 102 1 00 . 8 0 . 8 1 0 3 . 2 7 92 1 . 5 1 0 查 机械设计手册表 取 28称直径 d=140；螺距 p=20；小径 1=116度： 新编机 械设计师手册（机械工业出版社）中查得221 . 5 1 9 2H d d m m 新编机械设计师手册（机械工业出版社）中查得 192 8 1 0 1 224 合格 取 Z=10 新编机械设计师手册（机械工业出版社）中查得 28 16mm p=24mm d=140 = 192=10 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 10 设计项目 计算与说明 结果 强度 螺杆强度 0 . 5 0 . 5 2 4 1 2h p m m 2200000 5 . 1 8 3 3 . 1 4 1 2 8 8 1 2 P a pd h z 式中， P 螺纹螺距，为 24 h 螺纹工作高度 (梯形螺纹h=2 H 螺母高度。2 192H d m m 所以满足工作条件 算自锁 螺纹升角 ： 216a r c a r c 2 . 33 . 1 4 1 2 8Lt g t 。 由于系单头螺纹 所以导程 24L p m m ，由 机械设计手册（机械工业出版社）查得 0 . 0 90 . 0 9 0 . 0 9a r c a r c 6 . 8 2 7c o s 1 5c o g t g 。核强度 由于螺母的材料一般比螺杆材料软，所以磨损主要发生在螺母的螺纹牙表面。滑动螺旋的磨损与螺纹牙工作面上的压强，滑动速度，螺纹牙表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹牙工作面上的压强，其他因素的影h=12以满足工作条件 可自锁 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 11 设计项目 计算与说明 结果 响尚无完善的计算方法。所以，耐磨性计算主要是限制螺纹牙工作面的压强不超过许用值 压力（或拉力） 的作用。螺杆危险截面既有压应力，又 有切应力。因此校核螺杆强度时，应根据第四强度理论求出危险截面的计算应力 机械设计（西北工业大学）查得 2)(32)(232 W 或 2)14(321 F 螺杆所受的轴向压力，单位为 N。 A 螺杆螺纹的危险截面面积； A=，单位为 螺杆螺纹段的抗扭截面系数， 6=， 单位为 T 螺杆所受的扭矩，2)2v ， 单位为 N 螺杆材料的许用应力，单位为 表 5械设计（西北工业大学）查得 30 152302216a r c t a n a r c t a n a r c t a n 2 . 3128S n 2 21 1 0 2 0 7 . 0 3 54dA m m由式 5ff a r c ta nc o sa r c ta n 由表 5A= 2 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 12 设计项目 计算与说明 结果 螺纹牙的强度 09.0f 6128t a n ( 2 . 3 6 . 8 2 7 ) 2 . 1 1 02T F N m m 查 机械工程材料手册（曹正明） 40 b s 8085 07 表 3 表 5械设计（西北工业大学） = s/4=以满足工作条件。 螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。 如图 3果将一圈螺纹沿螺母的螺纹大径 D（单位为）处展开，则可看作宽度为 设螺母每圈螺纹所承受的平均压力为 F/z，并作用在以螺纹中径 位为）为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面 FD 螺纹牙危险截面 26 b z 式中： b 螺纹牙根部的厚度，单位为，对于矩形螺纹， b=对于梯形螺纹， b=于锯齿形螺纹， b= l 弯曲力臂，单位为（ l =（ ； 螺母材料的许用切应力，单位为 b 螺母材料的许用弯曲应力，单位为 . 6 5 0 . 6 5 1 6 1 0 . 4b P m m 192 1216 取 z=12 螺杆： 0 . 6 0 . 6 7 8 5 4 7 1 ； 所以满足工作条件 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 13 设计项目 计算与说明 结果 1 . 1 8 6 3 . 5螺杆抗弯强度：b 213 F h 1 1 . 3 2 6 d b 抗剪强度： 6 9 . 8 0 5 FD b z 螺母： =30 b =40母抗剪强度： 52 1 0 1 4 . 1 3 . 1 4 1 1 4 1 0 . 4 1 2FD b z 螺母抗弯强度 522206 2 1 06 2 3 0 . 4 6 3 . 1 4 1 1 6 1 0 . 4 1 0b u 所以满足工作条件。 图 3纹牙简图 所以满足工作条件 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 14 设计项目 计算与说明 结果 螺杆稳定性计算 螺杆刚度计算 杆的稳定性计算 对于长径比 大的受压螺杆，当轴向力 F 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 F 必须小于临界载荷 根据螺杆的柔度值 S 的大小选用不同的公式计算， 此处，为螺杆的长度系数； l 为螺杆的工作长度，单位；螺杆两端支承时取两支点的距离作为工作长度 l ， 螺杆一端以螺母支承时以螺母中部到另一端支点的距离作为工作度l ； i 为螺杆危险截面的惯性半径，单位为； 若螺杆危险截面面积 214 ； 则 1 114 2 8 . 544 。 设计螺杆螺纹段的长度 l 为 1800 ； 查表 5械设计（西北工业大学）取 = 0 . 7 0 1 8 0 0 2 9 . 4 7 4 4 02 8 . 5S ； 所以不必校核稳定性 。 杆刚度 计 算： 查 机械设 计手册得： 轴向载荷产生的变形量：S 24 0 . 0 0 2 2 7 2F 矩产生的变形量： 2S 2416 0 . 0 0 0 1 8 52M G d 程变形总量： . 0 0 2 4 5 中： E=510410度满足设计要求。 满足工作条件 满足要求 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 15 设计项目 计算与说明 结果 带 传动设计 第四章 带传动的设计计算 带传动的主要失效形式即为打滑和疲劳破坏。因此，带传动的设计准则应为：在保证带传动不打滑的条件下，具有一定的疲劳强度和寿命。 查新遍机械设计师手册表 带传动。注：以下均为新编机械设计师手册表。 已知：原动机 传递功率为 P=15速 500 r/ 传动比 i 为 天工作 8h。 计 功率得工况系数 .0 5 5定带型 根据5 1458 r/由图 定 带。 传动传动比 带传动的传动比 轮直径 小带轮基准直径 ： 参考表 图 18dd 带轮基准直径： 21 ( 1 ) 1 . 2 1 1 8 ( 1 0 . 0 1 ) 1 4 0 . 1 8 4i d 由表 2 145dd 弹性滑动率 ；通常 = 111845dd 北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 16 设计项目 计算与说明 结果 速机的实际转速 1212(1 ) (1 0 . 0 1 ) 1 4 5 8 1 4 0 1 2 0 8 / m i 速 1 1 1 4 0 1 4 5 8 1 0 . 6 8 m /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 V m/s（ 一般 V 不得低于 5 m/s） 间距设计计 算 初选 000需基准长度： 0200 4)()(22 2121 23 . 1 4 (1 8 0 1 4 0 )2 1 0 0 0 (1 4 0 1 8 0 ) 2 5 0 2 . 82 4 1 0 0 0 查表 取基准长度 2500 。 实际轴间距： 00 9 9 8 . 62 安装时所需最小轴间距： )m in 9 9 8 . 6 ( 2 1 4 0 . 0 0 9 2 5 0 0 ) 9 4 8 . 1 2n 1208 r/V s 000准长度2500 北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 17 设计项目 计算与说明 结果 基准宽度，查表 4。 安装时所需最大轴间距：（张紧或补偿伸长） m a x 0 . 0 2 1 0 0 0 0 . 0 2 2 5 0 0 1 0 5 0 m a L 带的根数 小带轮包角： 211 1 8 0 1 4 01 8 0 5 7 . 3 1 8 0 5 7 . 5 1 7 7 . 79 9 8 . 6a 单根 V 带的额定功率： 根据140 和 458 r/由表 得 1=W。 考虑传动比的影响，额定功率的增量 表 1= Z)( 11 式中 K 考虑包角不同时的影响系数，简称包角系数 考虑带的长度不同时的影响系数，简称长度数 1P 单根 V 带的基本额定功率 1P 计入传动比的影响时，单根 V 带额定功率的增量（因 按 =180即 条件计算的，而当传动比越大时，从动轮直径就比主动轮大，带绕上从动轮的弯曲应力就比绕上主动轮时 的小，故其传动能力即有所提高） 查表 得 K =表 得 5 3 . 8 1( 2 . 8 1 0 . 5 ) 0 . 9 9 0 . 9 5Z 050 Z=4 根 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 18 设计项目 计算与说明 结果 带轮结构设计 取 Z=4 根。 根 考虑离心力的不利影响，单根 20 1121 用000带入上式，并考虑包角对所需预紧力的影响，可将 20 )00 d 其中各符号的意义和单位同前。 q 传动带的单位长度的质量，单位 /m。 查 机械设计（西北工业大学）表 8q =0 1 5 2 . 55 0 0 ( 1 ) 0 . 1 0 9 . 2 6 7 3 7 4 . 1 4 45 6 . 1 7 8 0 . 9 9 由于新带容易松弛，所以对非自动张紧的带传动，安装新带时的预紧力应为上述预紧力的 。 轮的结构尺寸 设计带轮时，应使其结构工艺性好，质量分布均匀，重量轻，并避免 由于铸造产生过大的内应力。 V25m/s 时尚需进行动平衡。本设计中 V=s，无须进行动平衡。 带轮材料常采用灰铸铁、钢、铝合金、或工程塑料等。其中灰铸铁应用最广，当 V25m/s 时用 设计中采用 带轮由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成。轮辐部分有实心、辐板（或孔板）和椭圆形轮辐等三种形式。查表 轮缘尺寸 装新带时的预紧力应为上述预紧力的 采用北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 19 设计项目 计算与说明 结果 涡轮蜗杆设计计算 表 4号 B 基准宽度间距 e 19 边距 小轮缘厚度 轮宽 B 80 小带轮外径带轮外径轮槽角 34 偏差 1 根据带轮的基准直径参照表 定小带轮、大带轮采用实心轮辐。根据电动机尺寸和后面的蜗杆尺寸确定小带轮内径为 80，大带轮内径为 82选用普通平键 C 型b=14,h=9,L=50。 带轮轮槽工作表面粗糙度为 m，轮缘和轴孔端面为 m。轮槽棱边要倒圆或倒钝。 槽的基准直径差 摘自 第五章 蜗轮蜗杆的设计与计算 轮蜗杆的类型、特点 减速器是指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置，小带轮和大带轮均采用 实心轮辐 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 20 设计项目 计算与说明 结果 用来降低转速并相应地增大转矩。减速器的种类很多，但几乎大部分的减速器已有标准系列产品，使用时只需结合所需传动功率、转速、传动比、工作条件和机器的总体布置等具体要求，从产品目录或有关手册中选择即可。只有在选不到所满足工作条件的产品时，才自行设计制造。 蜗杆传动属于空间啮合传动，用于传递两交错(既不平行又不相交 )轴间的回转运动和动力。轴交角 可为任意值，但在绝大多数情况 下使用正交蜗杆副，即 =90 。它主要由蜗杆和蜗轮组成，蜗杆相当于一头或多头的等导程 (或变导程 )螺旋，蜗轮则为变态斜齿轮 (或为直齿轮 )。在蜗杆传动中，通常蜗杆为主动件，蜗轮为从动件。但有时为了增速如离心器中的蜗杆传动，蜗轮是主动件，而多头或人导 程 角的 蜗 杆 则为 从 动件 。 根据 蜗 杆 形状 的 不同，蜗杆传动可以分成三种类型：圆柱蜗杆传动，环面蜗杆传动 和锥蜗杆 传动。 圆弧圆柱蜗杆减速器：杆在下）、 杆在侧）、 杆在上）为单级圆弧圆柱蜗杆减速器，主要适用于冶金、矿山、起重、运输、化工建筑等各种机械设备 的减速传动，蜗杆为圆环面包络圆柱蜗杆（ 杆）， 形。 标准减速器的工作条件； 蜗杆转速不超过 1500r/作环境温度为 +40C；当工作环境温度低于 0C 时，起动前润滑油必须加热到 0C 以上，当工作环境温度高于 40C 时，必须采取冷河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 21 设计项目 计算与说明 结果 却措施；蜗杆轴可正，反两向运转。 轮蜗杆的设计计算 采用渐开线普通圆柱蜗杆（ 蜗杆选用 45 钢，整体调质，蜗轮为 铸铝青铜） 传动中心距 ： 23 2 )( 其中， K 载荷系数 2T 蜗轮上的公称转矩。 材料的弹性影响系数，160Z 接触系数。 H 蜗轮齿面许用接触应 力。 确定作用在蜗轮上的转矩 2T 查表确定蜗杆头数 1z =2，传动比为 i=20,蜗轮齿数为 2z =40， 12 1208 6 0 / m i ，啮合效率 6 6 6212221 1 . 8 0 . 9 6 0 . 89 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0601442432m m 确定载荷系数 K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系 2T=北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 22 设计项目 计算与说明 结果 数 1 11取使用系数 1击不大，可取动载系数 K 则 = 确定接触系数d 和传动中心距 a 的比 值 1d /a=书 1- 18 得Z= 确定许用接触应力 H 根据蜗轮材料为 铸铝青铜） ，蜗杆为 45 钢，可以从书 1查得许用接触应力 H =128 （因控制要求，适用滑动速度 2） 计算中心距 23 1 6 0 2 . 91 . 0 5 1 4 4 2 4 3 2 ( ) 1 6 6268a m m 取 a=200 从表 11取模数 m=8杆分度圆直 径 1d =80时 1d /a=图 11- 18 可查 得接触系数 Z =Z，因此以上计算结果可用。 4. 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 蜗杆 轴向齿距 3 . 1 4 8 2 5 . 1 3 3aP m m m 直径系数 1 / 8 0 / 8 1 0q d m a=200mm 0mm m=8北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 23 设计项目 计算与说明 结果 齿顶圆直径（ *） *11 2 8 0 2 1 8 9 6d h m m m 齿根圆直径 )(2 *11 )(2 *1 a 8 0 2 ( 1 8 0 . 2 5 8 )60 *c 为顶隙系数， *c = 分度圆导程角 361811 蜗杆轴向齿厚 11 3 . 1 4 8 1 2 . 5 6 622aS m m m 蜗轮 蜗轮齿数 2 40z ，变位系数 x ， 蜗轮分度圆直径 22 8 4 0 3 2 0d m z m m 蜗轮喉 圆 )(222*2222 =338轮齿根圆直径 222 2 ff )(2 *2*2 a 3 2 0 2 8 (1 0 . 1 2 5 0 . 2 5 ) =302轮咽喉母圆半径 22 21 ag 12 0 0 3 3 8231 2 320d 北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 24 设计项目 计算与说明 结果 221 其中， F 蜗轮齿根弯曲应力。 2 蜗轮齿形系数，查书 12 Y 螺旋角影响系数，1401 Y 当量齿数 o s 322 据 1查得2 螺旋角影响系数 1401 Y =用弯曲应力 从表 11查得 2铸铝青铜） 蜗轮的基本许用弯曲应力 9 0F M ，寿命系数 9 610N 60其中， j 蜗轮每转一转，每个齿轮啮合次数，为 1。 2n 蜗轮转速为 60r/ 工作寿命，取为 15000h。 则 76 0 1 6 0 1 5 0 0 0 5 . 4 1 0N 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 25 设计项目 计算与说明 结果 凸缘计算 69 710 0 . 6 4 25 . 4 1 0 9 0 0 . 6 4 2 5 7 . 7 8F M P a 221 1 . 5 3 1 . 0 5 1 4 4 2 4 3 2 2 . 2 2 0 . 9 1 98 0 3 2 0 82 3 . 0 8 a 弯曲强度满足。 第六章 螺母和蜗轮凸 缘的强度计算 在螺旋传动螺母的设计计算中，除了进行耐磨性计算与螺纹牙的强度计算外，还要进行螺母下段与螺母凸缘的强度计算。如图 3示的螺母结构形式，工作时，在螺母凸缘与底座的接触面上产生挤压应力，凸缘根部受到弯曲及剪切作用。螺母下段承受压力和螺纹牙上的摩擦力矩作用。 设螺母下部分承受全部外载荷 F，并将 F 增加 20%代替螺纹牙上摩擦力矩的作用，则螺母下部分截面 2232(1 . 2 1 . 3 ) ()4式中 为螺母材料的许用压 缩应力为 b， 查 表 5械设计（西北工业大学）为 80曲强度满足要求 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 26 设计项目 计算与说明 结果 图 3母结构简图 螺母小径（单位为 螺母中径（单位为 螺母大径（单位为 D 蜗轮分度圆直径（单位为 4D 蜗轮外径（单位为 参照上述设计 16128 6038D=320 =70b=2561） 螺母受压力学校核 5221 . 2 2 1 0 2 4 . 4 1 5 (1 6 0 1 2 8 )4 所以满足工作条件 2） 凸缘接触表面的挤压强度计算 河北建筑工程学院 毕业设计计算书 指导教师：孙有亮 设计题目：自制 20T 拉床设计 设计人：秦炜鹏 27 设计项目 计算与说明 结果 夹具结构及性能设计分析 5222 1 0 2 . 9 (1 8 4 1 6 0 )4 所以满足工作条件 3） 凸缘根部的弯曲强度计算 23342334 )(41 = 521 . 5 2 1 0 ( 3 3 8 1 6 0 ) 2 1 . 7 3 . 1 4 1 6 0 7 0b 所以满足工作条件。 第七章 夹紧夹具的结构及性能分析 夹具的设计制造在机械制造生产准备工作中占有很重要的地位，它的设计与制造质 量对保证产品质量有决定性的影响，其设计与制造的周期在整个生产准备中最长，实际决定着整个生产准备周期。一般来说，夹具的生产属于单件生产，减少设计周期是减少整个生产准备周期的关键。此外，夹具应具有自锁功能，装夹方便。通过调查分析注意到夹具设计有以下的特点： (1)夹具设计中尽量采用标准件和常用件 设计人员在进行夹具设计时，尽量选用标准件或通用件进行设计，若每次设计人员都需要重新对这些零件进行造型，设计人员必然要做许多重复性的劳动。 (2)夹具设计是一个高度倚赖经验的设计问题 设计师在构思新
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