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铣削 组合 机床 及其 传动 装置 设计

资源描述：

该方案是铣削组合机床及其传动装置设计，组合铣床是根据具体情况的需要,对机床进行合理的设计,使其满足加工要求.在现代机械加工中,组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高生产率机床。它具有自动化程度较高，加工质量稳定，工序高度集中等特点，因此，组合机床在大批、大量生产中得到广泛应用。目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化和柔性化方向发展。

本次设计是完成对铣削组合机床及其传动装置的设计,使其满足对减荷阀体的前后两端面的切削加工.在这一设计过程中,考虑加工时切削参数,合理的选择电动机的功率,并完成对变速箱里的各级齿轮之间的传动配合的设计和转动轴的设计,充分的考虑到传动时所产生的一系列传动要求,例如:传动比,传动扭矩,传动功率等。

内容简介：

四 川 理 工 学 院 毕 业 设 计（论 文）说 明 书 题 目 ： 铣 削 组 合 机 床 及其 传动装置设计 学 生： 蒋 有 军 系 别： 机电工程系 专 业 班 级 ： 机械设计制造及其自动化 03级机制 3 班 学 号 ： 2003111043 指 导 教 师 ： 刘 珠 I 摘 要 组合铣床是根据具体情况的需要 ,对机床进行合理的设计 ,使其满足加工要求 组合机床 是以 系列化 、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高生产率机床。它具有自动化程度较高，加工质量稳定，工序高度集中等特点， 因此，组合机床在大批、大量生产中得到广泛应用。 目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化和柔性化方向发展。 本次设计是完成对 铣削 组合 机 床及其传动装置的设计 ,使其满足 对减荷阀体的前后两端面的切削加工 考虑加工时切削参数 ,合理的选择电动机的功率 ,并完成对变速箱里的各级齿轮之间的传动配合的设计 和转动轴的设计 ,充分的考虑到传动时所产生的一系列传动要求 ,例如 :传动比 ,传动扭矩 ,传动功率等。 关键词： is in of of a to it to In is of a of of a It a of of a of to be is it to by In a of of at of a of 1. 2. . 目 录 中文摘要 . 英文摘 要 . 前 言 . 1 第一章组合机床概述 . 2 合机床及其特点 . 2 合机床的工艺范围及加工精度 . 2 合机床的发展趋向 . 3 第 2章 机床总体设计 . 4 床总体方案设计的依据 . 4 . 4 具 . 4 . 4 . 4 . 5 . 5 . 5 . 5 . 6 . 8 第 3章 传动系统设计 . 9 传动比和分配各级传动比 . 9 轮设计 . 9 第 4章 传动件的计算的验算 . 18 算各齿轮的基本参数 . 18 . 18 的设计 . 22 设计 . 22 的设计 . 22 设计 . 23 设计 . 24 设计 . 25 . 26 第 5章 传动装置的结构设计 . 29 . 29 . 29 . 30 观 . 30 速器附件的结构设计和标准件选择 . 30 第 6章 结 论 . 34 参 考 文 献 . 35 致 谢 . 36 四川理工学院毕业设计 1前 言 毕业设计是大学生在校期间的一个重要实践性教学环节 ,也是对大学四年学习的一项综合检验 ,通过毕业设计宏观的评定我们在对专业知识的掌握情况 ,也是我们是否能够顺利完成学业的重要评定内容 。 组合机床 是以 系列化 、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高效专用 机床。它具有自动化程度较高，加工质量稳定，工序高度 集中等特点， 因此，组合机床在大批、大量生产中得到广泛应用。 目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化和柔性化方向发展。 本次毕业设计的题目是铣削组合铣床及其传动装置设计 , 通过对组合铣 床的设计，训练学生综合运用专业课程和技术基础课程的基本知识并结合生产实际进行分析和解决实际工程问题的能力，使学生掌握机床设计的基本程序和方法；巩固、深化和扩展学生所学的专业课程和技术基础课程的知识，树立正确的工程设计思想；培养学生查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图、数据处理、计算机辅助设计等 方面的能力。 就我个人而言，我希望能通过这次设计对自己未来将 要 从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题 、 解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。 四川理工学院毕业设计 2第 1章 组合机床概述 组合机床及其特点 组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削 等工序，生产效率高，加工 质量 稳定。 组合机床与通用机床、其他专用机床比较，具有以下特点： （ 1）组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的 70% 80%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。 （ 2）由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。 （ 3）组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门 工 厂成批制造，因此 性能 稳定、工作可靠，使用和维修方便。 （ 4）在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工 质量靠工艺装备保 证，对操作工人的技术水平要求 不高。 （ 5）当被加工产品 改变 时， 若 采用 的是组合机床 ，其 大多数 通用部件可以重复利用，不必另行设计和制造 ，节约了投资，有利于企业产品的更新换代 。 （ 6）组合机床易于 组 成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。 组合机床 常用的通用部件有：床身（侧底座）、底座（包括中间底座和立柱底座）、立柱、动力箱、动力滑台、各种工艺切削头等。对于一些按顺序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台或回转工作台。 组合机床的通用部件，绝大多数已有国家标准，并按标准所规定的名义尺寸、主参数、 互换尺寸等定型，各种通用部件之间有配套关系。这样，用户可根据被加工零件的尺寸、形状和技术要求等，选用通用部件，组成不同型式的组合机床，以满足生产的需要。 组合机床的工艺范围及加工精度 组合机床可完成的工艺有铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、攻丝、倒角、锪窝、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术的发展，组合机床可完成的工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，还可完成车外圆、车锥面、车弧面、切削内外四川理工学院毕业设计 3螺纹、滚压孔、拉削内外圆柱面和平面、磨削、抛光、珩磨，甚至还可进行冲压、焊接、四川理工学院毕业设计 3热处理、装配 、自动测量和检查等。 组合机床中平面加工的加工精度简述如下： 在组合机床及其自动线上常用铣削、刮削、车削（端面）和拉削等方法加工平面。铣削平面时， 一般采用铣削头、滑台和滑座等通用部件，根据被加工工件的工艺要求组成单面、双面以及立式、回转台式等多种型式的组合铣床。当加工大型的箱体类工件时，一般采用铣削头固定、工件安装在工作台上移动的布局型式。这样的机床结构简单，刚性较好，加工精度较高。在加工中小型工件时，通常将铣削头组成鼓轮式组合机床或立式连续回转台式组合机床，这类机床生产效率高，加工精度较低。 在组合机床上 加工平面的平直度可以达到在 1000 毫米长度内偏差 米，表面粗糙度 米。对定位基面的平行度可以保证在 米以内，到定位基面的距离（一般在 500毫米以内）尺寸公差可以保证在 组合机床的发展趋向 一、提高通用部件的水平 二、发展适应中、小批生产的组合机床 三、采用新刀具 四、开发自动检测技术 五、扩大工艺范围 四川理工学院毕业设计 4第 2 章 机床总体设计 床总体方案设计的依据 件 工件是机床总体方案设计的重要依据，设计者必须明确工件的特点和加工要求。 本次毕业设计要求设计一台组合机床，用于加工 型空压机减荷体的两侧面，工件材料为 度为 190 210工部位是：工艺基面 12 ，其加工要求如下： 1被加工表面的 表面 粗糙度均为 0； 2被加工表面的相互位置精度为： 平面 12 之间的距离为 225 平面 12 与 95中心线的垂直度要求为 具 硬质合金端铣刀，牌号为 刀盘直径为 75 110，刀具齿数 Z=4。 艺分析 艺方法的确定 机床的工艺方法是多种多样的，按工种可分为车、铣、刨、钻、镗、磨、研磨、电加工、振动加工、激光加工等；每一种还可再分，如车加工有车外圆、车端面、车槽、车球面等之分；按加工精度和表面粗糙度可分为粗加工、半精加工、光整加工等；按工序集中程度可分为单刀、多刀、单工件、多 工件、单工位、多工位等；按作业形式可分平行作业、顺序作业、平行 工艺方法对机床的结构和性能的影响很大，工艺方法的改变常导致机床的运动、传动、布局、结构、性能以及经济效果等方面的一系列变化。 加工平面的方法有很多，比如说车削，铣削，刨削。对于 型空压机减荷阀体外形复杂，且为壳类零件，不宜装夹在车床主轴上进行加工。装夹稳定性也不高，用刨削加工时，机床需要两个运动，机床和刀具结构简单，装夹在工作台上快速，稳固，但生产率低，加工精度也达不到设计要求，用端铣刀进行铣削加工时，生产率不仅提高了， 也能满足设计所要求的加工精度，且装夹快速，方便。 与普通机床相比，组合机床具有生产率高，加工精度稳定，研制周期短，便于设计、制造和使用维护、成本低、自动化程度高、劳动强度低，配置灵活等特点，12减荷阀体简图四川理工学院毕业设计 5因此用组合机床进行加工更合理。 根据减荷阀体的加工要求，采用一台组合铣床进行加工，如图所示： 2 - 2 组 合 铣 床 示 意 图1 2 3 4 5 6 7据被加工面位置，铣刀作旋转主运动 ，工作台作纵向进给 ,完成切削加工。该方案的优点是针对减荷阀设计 ,生产率高，加工质量稳定。 床运动的确定 确定机床运动，指确定机床运动的数目，运动类型以及运动的执行件。 本次毕业设计的组合机床的工艺方法是，用一把端铣刀直接进行加工。相应的表面成形运动为： 单主轴的回转运动，工作台纵向进给运动； 辅助运动为： 工作台快速移近，快速退回，主轴轴向调整运动。 定切削用量 定工件余量 型空压机减荷阀体，零件材料为 度 190 210产类型大批量 ,毛坯为铸件。 查机械制造工艺设计简明手册表 加工余量为 边 )。 择切削用量 由于被加工面的铣削宽度为 175进行二次走刀，故一次走刀为 90四川理工学院毕业设计 6度 )，二次走刀为 1755： 0 根据组合机床设计简明手册第 132 133页，选择铣削切削用量。 铣削用量的选择与要求的加工表面粗糙度值及其生产率有关系。当铣削表面粗糙度数值要求较低时，铣 削速度应选高一些，每一齿走刀量，一次铣削 45余量达到 m 的表面粗糙度。这时每齿的进给量一般为 根据本次设计被加工的需要，其表面粗糙度数值要求较高，加工材料为铸铁，查表 6： ,V=50 80m/ 。 床参数 机床主要技术参数包括主参数和基本参数，基本参数又包括尺 寸参数，运动参数，动力参数。 1主轴转速的确定 a、主轴最高，最低转速 按照典型工序的切削速度和刀具 (或工件直径、计算主轴最高转速 低转速 )计算如下： (1式中： 主轴最高、最低转速 (r/ 最高、最低切削速度 (m/ 最大、最小计算直径 (根据机械制造工艺金属切削机床设计指导 第 69 70 页，可查出以下数据： 查表 最大，最小切削速度： 00 300m/ 取 50m/15 20m/ 取 20m/床的 取使用的刀具最大、最小直径即： 10 75： = 752501000 = 取标准数列值： 000r/川理工学院毕业设计 7= 110 201000 =标准数列值： 56r/b、主轴转速的合理排列 最高、最低转速确定后，还需确定中间转速，选择公比 ，转速级数 Z，则转速数列为： 56r/ , , z 查标准数列，取公比 =(1主运动驱动电动机功率的确定。 由前面已知，本次设计的组合机床的最高转速为 15r/这时的切削速度为： V=1000n4 d=1000 =所需转速为 56r/ i=61440= 当所需转速为 100r/i=001440= 当所需转速为 180r/i=801440=8 4 当所需转速为 315r/i=151440=轮 设计 (1)当所需要输出转速为 56r/，则 i=级配合如图 (a)示，参考各种传动的传动比值 (课程设计指导书第 3页表 1： 多级传动总传动比 i= 1=川理工学院毕业设计 10 即 : 各轴转速 n= 440r/n=1in=76r/n=2= n=3= n=4= 轴功率 : P= (联轴器的效率 =P= P 12 =8级精度齿轮 =P=P23=P34=P45=轴转矩： T=55055014404 1 m T =T 2= N m T =T 3=N m T =T 4=m T =T 5=1 N m 根据已知条件，设计所需的各对齿轮： 已知所要齿轮是闭式标准直齿圆柱齿轮传动，采用的是硬齿面 (硬齿面硬度 315材料 2062。 第一对啮合的标准直齿 圆柱齿轮 ( -之间齿轮啮合 ) 1、初步计算 转矩 T = m=26260 N T =26260 N 宽系数 d 由机械设计表达 12 取 d=触疲劳极限 由图 60步计算的施用接触应力 H H 860 H=774川理工学院毕业设计 11 由机械设计表 取 5 初步计算的小齿轮直径 1 =853 22 6 2 6 0 2 . 5 10 . 3 7 7 4 2 . 5= 取 0、校核计算 圆周速度 V V=100060 1 60000144080 = V=s 精度等级 由机械设计表达 选 8级精度 齿数 m 初取齿数 2， Z2=22=55 m=1=70/22=表 m=3 则 Z1=d1/m=70/3= 取 3 Z2=23= 8 3、确定传动主要尺寸 实际分度圆直径 d 因为模数取标准值时，齿数已重新 确定，并圆整，故分度圆直径会改变，即： d1= 23=69 9mm d2= 58=174 74心距 a a=2 )( 21 = a=宽 b b= 69= 取 0mm 5二对啮合的标准直齿圆柱齿轮 ( -之间的齿轮啮合 ) 1、初步计算 转矩 T =63680 N 宽系数 d 由机械设计表达 12（非对称支承） 取 d=触疲劳极限 由图 60步计算的施用接触应力 H H 860 H=774川理工学院毕业设计 12 由机械设计表 取 5 初步计算的小齿轮直径 1 =853 26 3 6 8 0 3 . 5 10 . 3 7 7 4 3 . 5= 取 0、校核计算 圆周速度 V V=100060 1 60000 57670 = V=s 精度等级 由机械设计表达 选 8级精度 齿数 m 初取齿数 2， Z2=22=77 m=1=70/22=表 m=3 则 Z1=d1/m=70/3= 取 3 Z2=23= 1 3、确定传动主要尺寸 实际分度圆直径 d 因为模数取标准值时，齿数已重新 确定，并圆整，故分度圆直径会改变，即： d1= 23=69 9mm d2= 81=243 43心距 a a=2 )( 21 =156 a=156宽 b b= 69= 取 0mm 5三对啮合的标准直齿圆柱齿轮 ( -之间的齿轮啮合 ) 1、初步计算 转矩 T =216190 N 宽系数 d 由机械设计表达 12对称支承） ，取 d=触疲劳极限 由图 60步 计算的施用接触应力 H H 860 H=774 由机械设计表 取 5 四川理工学院毕业设计 13 初步计算的小齿轮直径 1 =853 22 1 6 1 9 0 2 . 9 4 10 . 3 7 7 4 2 . 9 4= 取 00、校核计算 圆周速度 V V=100060 1 60000 = V=s 精度等级 由机械设计表达 选 8级精度 齿数 m 初取齿数 0， Z2=30=88.2 m=1=100/30=表 m=3 则 Z1=d1/m=100/3= 取 3 Z2=33= 7 3、确定传动主要尺寸 实际分度圆直径 d 因为模数取标准值时，齿数已重新 确定，并圆整，故分度圆直径会改变，即： d1= 33=99 9mm d2= 97=291 91心距 a a=2 )( 21 =195 a=195宽 b b= 195= 取 0mm 5四对啮合的标准直齿圆柱齿轮 ( -之间的齿轮啮合 ) 1、初步计算 转矩 T =616540 N 宽系数 d 由机械设计表达 12对称支承 )， 取 d=触疲劳极限 由机械设计图 60步计算的施用接触应力 H H 860 H=774 由机械设计表 取 5 四川理工学院毕业设计 14 初步计算的小齿轮直径 1 =853 26 0 6 5 4 0 1 10 . 2 7 7 4 1= 00、校核计算 圆周速度 V V=100060 1 60000 = V=s 精度等级 由机械设计表达 选 8级精度 齿数 m 初取齿 数 4， Z2= 64=64 m=1=200/64=表 m=3 则 Z1=d1/m=200/3= 取 6 Z2= 66=66 6 3、确定传动主要尺寸 实际分度圆直径 d 因为模数取标准值时，齿数已重 新 确定，并圆整，故分度圆直径会改变，即： d1= 66=198 98mm d2= 66=198 98心距 a a=2 )( 21 =198 a=198宽 b b= 198= 取 0mm 52)当所需要输出转速为 100r/ 则 i=知道得这一输出转速 , 只需 -轴间的齿轮啮合变换一 次即可 ,如 右 图示 ： 则： 本齿轮 4间的传动比为： i=与 4 啮合示意图四川理工学院毕业设计 15 有初步计算小齿轮直径： 1 =853 26 3 6 8 0 1 . 9 6 10 . 3 7 7 4 1 . 9 6=69 这里由前面已知的 -之间的中心距为 156动比为 ： a=2 )( 21 =2 )11 =2 ) 1111 得出 ： 9以： 取 取齿数 5， 8.6 m=0=5= m=3 则： = 取 5 Z2=35= 取 9 确定传动尺寸： d1= 35=105 05mm d2= 6=207 07宽： b= 105= 取 2mm 0心距： a=2 )( 21 =2 )6935(3 =156 a=1563)当所需要输出转速为 180r/ 则 i=8,并知道得这一输出转速 ,只需 -轴间的齿轮啮 合变换一次即可 , 如 右 图示： 则： 本齿轮 Z5与 Z6间的传动比为： i=初步计算小齿轮直径： 1 =853 22 1 6 1 9 0 0 . 9 1 10 . 3 7 7 4 0 . 9 1=当 输 出 转 速 为 1 8 0 轴 - 各 齿 轮 相 互啮合关系示意图四川理工学院毕业设计 16 这里由前面已知的 -之间的中心距为 156动比为 ： a=2 )( 21 = 11( 0 )2m Z Z= 1 1 1 1/ ( 0 . 9 1 )2d Z Z Z得出 : 以 : 取 取齿数 0, 60=54.6 m=0=0= m=： = 取 8 Z2=68= 取 2 确定传动尺寸： d1= 68=204 04mm d2= 69=186 86宽： b= 186= 取 0mm 5心距： a=2 )( 21 = 3 (68 62)2=195 a=1954)当所需要输出转速为 315r/ ,其传动比 (总传动比 )为 -轴间的传动比 -间的传动比 -间的传动比 -轴间的传动比 1的乘积 即： i=1= 与前面算出的传动比 i=1440315 相符 所以各齿轮齿数分别为 : 3 8 3 3 35Z 1 4 69Z 3 5 68Z 7 6 62Z 6 6 即 ,满足设计的要求。如下图示： 根据设计的要求该铣床主运动的传动路线表达式如下 : 输 出 转 速 为 5 6 时的各齿轮相互啮合关系示意图四川理工学院毕业设计 17 2 3 3 34 . 0 668 1 9 73 5 6 8 661 4 4 0 / m i 6 2 电 动 机 23 58则其传动系统示意简图为： 电机主轴箱传动系统示意图四川理工学院毕业设计 18 第 4 章 传动件的计算的验算 算各 齿轮的基本参数 中线齿轮基本轮廓图齿形角 =200 (由上章计算可知 每对齿轮啮合的模数 ，所以其基本参数应是相同的 ) 齿顶 高 ha=m=3 工作齿高 h =2m=6 顶隙 C=根圆角半径f=齿根弯曲疲劳强度验算 选择传动比最大的一对啮合齿轮进行验算，即： 4之间的啮合。 校核计算 : 圆周速度 V V=100060 1 60000 57670 = V=s 精度等级 由机械设计表 选 8级精度 使用系数 机械设计表 载系数 机械设计图 间载荷分配系数 由机械设计表 求： 32 2 6368069 = . 5 1 8 4 5 . 8 9 2 . 33