毕业论文-Jc23-63A机床床身工作台面.doc
631 Jc23-63A机床床身工作台面【毕业论文+cad图纸】【机械全套资料】
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631 Jc23-63A机床床身工作台面【毕业论文+cad图纸】【机械全套资料】,jc23,63,机床,床身,工作,台面,毕业论文,cad,图纸,机械,全套,资料
- 内容简介：
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扬 州 市 职 业 大 学 毕 业 设 计（论文） 设计（论文）题目： 63A 机床床身工作台面 工艺专用机床主轴箱部分设计 系 别： 机械工程系 专 业 : 机械 制造工艺与设备 /计 算机 应用与维护 班 级 : 姓 名 : 学 号 : 指导老师 : 完成时间 : 1 目录 第一章 ：参考文献 第二章 ： 设计课题内容简 介 第 三 章 ： 总体方案的确定 第 四 章 ： 主轴箱的设计 一主轴箱总体设计概述 二确定箱体结构图，绘制原始数据图 三主轴箱动力计算 四传动方案的确定 （一） 确定传动组数目及顺序 （二）确定传动系统中轴 的数目 （三）确定传动比、拟订转速图 第五章：齿轮的设计及强度校核 第六章：轴的设计及强度校核 第七章：轴承的选用 第八章：主轴箱润滑 第九章：轴承的强度校核 第十章：总装 图的确定 第十一章：自我评价 2 第 一 章 ：参 考 文 献 1、 组合机床设计 沈阳工业大学等编 上海科学技术出版社 2、 毕业设计指导书 李恒权 等编 青岛海洋大学出版社 3、 金属机械加工工艺人员手册 赵如福 主编 上 海科 学技术出版社 4、 金属切削机床夹具设计手册 上海柴油机厂工艺设备研究所 机械工业出版社 5、 机械制图 大连理工大学工程画教研室 高等教育出版社 6、 互换性与测量技术 陈于涛 主编 机械工业出版社 7、 工装设计 陈立德 主编 上海交通大学出版社 8、 机械制造技术 李华 主编 高等教育出版社 9、 金属工艺学 丁德全 主编 机械工业出版社 10、 非标准设备设计 姚永明 主编 上海交通大学出版 3 第 二 章 设计课题内容简介 一 压机床是扬州扬力集团的新产品 ,年产量为 4 千台 该零件加工部位加工的部位多 ,加工量大 ,精度要求高 ,针对生产现状和要求 ,设计压机床滑动导轨为夹紧定位面 ,把专用机床固定在被加工机身上 ,这是由于被加工件的特点决定的 ,它体积和重量较大 ,如果用专用夹具对其进行夹紧是不太现实的 ,因此我们依靠它的自身的特点 ,把专用机床安装在工件上 ,这样不仅省时 ,省力 ,有节约了成本 . 二 作为针对 63A 机床床身镗孔工艺而设计的专用机床，我们要保证其满足以下要求： 1. 满足加工质量的要求：尺寸，形状，精度，形位公差。 2. 满足提高生产率的要求。 3. 结构简单，设计制造容易。 4. 操作维修方便，使用安全可靠。 - 5. 保证体积小，占用面积少。 6. 成本较低，一般应低于同样通用机床、组合机床 7. 其他，诸如：外形美观、噪音较低、清除切屑容易 符合环保要求等。 三 1. 由于专用机床只适用于特定的工序，所以对于尺寸或重量大的专用机床，只有在产品的生产期足够大，批量足够大的情况下才值得设计制造 。 2. 取得组合机床部件较方便时，可优先考虑采用组合机床，这样可以减少设计制造专用机床占用的时间。 3. 专用机床应立足于本企业进行设计和制造，否则会增大制造成本。 4. 要求机床占用车间面积较小时应优先考虑采用专机，因为专机比相同用途改装过的机床和组合机床的结构较紧凑，占地面积较少。 5. 专用机床在工艺性能上，（如精度，表面粗糙度，生产效率等方面）如果得不到满足应从头检查设计思想、设计方法、加工质量装配质量等。找出问题进行解决，而不要轻易否定专用机床本身。 4 第三 章 总体 方案的确定 . 一 被加工零件需 要在组合机床上完成加工工序及应保证的加工的精度是制定机床的主要依据 ,本机床是为加工 压机床工作台部分而设计的 ,被加工机床的工作台面是一个比较大的平面 ,为了使工作台面的平面度达到 1000毫米的长度内偏差为 表面粗糙度 对于定位基准面的平行度可以保证在 到定位基准面的距离 (L,得 T=420参考 ,f=r; 参考 ,v=41m/计算刀轴转速 n=100000 =26(r/查工艺人员手册 ,得公式 : 圆周铣削力 Fx= 0 中 每齿进给量， 。 z 为刀齿数， 给量 对铣削力的影响； 度对铣削力的影响 刀直径 对铣削力的影响 0 10036N 铣削扭矩： M=10002509N m 铣削功率： 7 P=100006 用电机时，考虑机械效率 =虑刀头磨钝，系数 k=N 动 =k P/ =据计算值选动力箱，查机床设计手册，选 切削参数如下表： 主轴扭矩 M 主 (N*切削速度 V(m/进给量 f(mm/r) 主轴转速 N(r/刀具耐用 度 T(动力箱总功率（ 2509 182 16 420 由以上计算得： 选用 机 技术数据如表： 功率(电流 (A) 转速(r/效 率 (%) 功率因数( 堵转 转矩 堵转 电流 最大 转矩 70 86 传动方案确定 由于本专机在整个工件加工过程中有两道工序，即铣削工作台面和铣削 T 型槽，前面已经确定了加工工作台面的转速，加工 艺人员手册， 确定所需刀轴转速 26r/求还需另外一个转速，为116r/ 由此确定主轴箱 2级变速，现在确定变速轴在传动中的顺序。 由经验的知，通常非标准设备主轴转速常比电动机转速低，由电机到主轴其总的 趋势是降速，在分级变速情况下，按传动顺序来说，靠近主轴的传动轴的最低转速较低，起承受的扭矩较大，因此，传动件的尺寸也较大；而靠近电机的传动中，所需尺寸则相应较小。因袭在设计传动时，遵循“传动件前多后少”的原则，遵循这个原则，初步设想将变速放在二轴。 2确定传动轴的数目 一般传动中轴的数目要比传动组的数目多一个，这时电机轴就是第一 轴的主 8 动轴，而主轴 则是最后一个从动轴。本专机虽然转速级数不多，不应该过过多的传动轴，因为用过多的传动轴结构回比较大。但是为了避免电动机产生的振动和热量传给主轴， 设想采用四级传动，其中一组速比不大的传动，起“分离传动”的作用。通常起“分离传动作用” 都是用一组皮带传动，比如内专机只所以不用皮带传动，是因为主轴箱在总设计中是放在进给箱前面的，如果用皮带传动在实际应用中回比较困难。 定传动比 选用电机转速为 970r/要的刀轴转速分别为 116r/6r/查 非标准设备设计，获得有关传动比设计的经验数据，分配各轴传动比 1： 1， 1： 2， 1： ： 1： 1： 2， 1： 轮齿数比分别为 21： 45， 36： 21， 21： 40， 18： 63 21： 45， 20： 52， 21： 40， 18： 63 五齿轮的设计 （一） 电机 齿轮的 设计 1. 选齿轮精度等级，材料及齿数 选 8级精度齿轮，在传动中无特殊要求，均采用 45钢软齿 面，小齿轮 . 调质 217 255齿轮正火 162 2171=21,5 23 )*(*1*412 式中下标 t 代表试选，是因为齿轮参数待求不，无法确定 k 值。试选 始是可能预选数与实际数相差较多，但后面还进行校正。 9 106 P1/106 70=73840N 手册查得，本齿轮为非对称布置， 取 d=查机床设计手册得： 齿轮的接触疲劳极限 95N/ 55N/ 00 970 1 (2 8 300 10) =109 1/=109 /109 由机床设计手册，查得： 接触疲劳寿命系数 ,; 取 ,则 1=595 1/1=595N/ 2=555 1/1=555 N/ 取 入计算： 23 )*(*1*412 =v=100060 1 100 060 =s 6m/s 所以 8级精度合适。 现在可以准确的计算 1001=手册得： 系数 k=1 修正。 要尺寸则由上述计算可得： m=1=标准值 m=4; 分度圆 d1= 21=84d2= 45=180此两直径为最后齿轮的直径值。 则由此可计算出齿轮的其他参数值， 10 中心距 a=2 21 =84+180=132齿宽 b= d 2 圆整取 b1=0 3校核齿根曲疲劳强度 F=2 F 查手册得： 同样查得： 40N/ 20N/ , , 取 F=440*1/ F=420*1/00N/ 11112 2430 76N/ 222 21 =76 =则由上述计算可知，弯曲疲劳强度足够。 4结构设计 由上面计算则可得出结构 齿顶高 ha=m=1 4=4根高 (+c* )m=(1+ 4=5根高 h=ha+顶圆直径 2+2 4=90mm 80+2 4=188根圆直径 25=72mm 805=170圆直径 8277mm 180=169厚 S s=2m=2 =槽宽 e=2m=2 =心距 a=2 21 =84+180=13211 顶隙 C=c* m=4=1轮结构图参见零件图。 （二）轴齿轮设计 根据设计轴齿轮的方法，同样可设计出轴齿轮结构。 轴齿轮结构尺寸如下： 模数 齿数 0 6 齿形角 =200 分度圆直径 d1= 20=802= 36=180顶高 4=4a2= 5=5根高 (+c* )1+ 4=5(+c* )1+ 5=全高 h1=+5=92=+顶圆直径 0+2 4=88mm 80+2 5=190根圆直径 05=70mm 80距 4= 5=厚 S 1m=2 =1=22m=2 =槽宽 1m=2 =2m=2 =隙 C1=c* 4=11=c* 5=轮结构图参见零件图。 12 (三 )轴齿轮结构设计 由上面设计齿轮的过程，同样可设计出轴齿轮的结构。 结构尺寸如下： 模数 齿数 1 2 齿形角 =200 分度圆直径 d1= 21=1052= 52=208顶高 5=5a2= 4=4根高 (+c* )1+ 5=(+c* )1+ 4=5全高 h1=+2=+5=9顶圆直径 05+10=115mm 08+8=216根圆直径 05085=198距 5= 4=厚 S 1m=2 =1=22m=2 =槽宽 1m=2 =2m=2 =隙 C1=c* 5=1=c* 4=1轮结构图参见零件图。 13 (四 )轴齿轮结构设计 由上面设计齿轮的过程，同样可设计出轴齿轮的结构。 结构尺寸如下： 模数 齿数 0 8 齿形角 =200 分度圆直径 d1= 40=2002= 18=90顶高 5=5a2= 5=5根高 (+c* )1+ 5=(+c* )1+ 5=全高 h1=+2=+顶圆直径 00+10=210mm 0+10=100根圆直径 000距 5= 5=厚 S 1m=2 =1=22m=2 =槽宽 1m=2 =2m=2 =隙 C1=c* 5=1=c* 5=轮结构图参见零件图。 （五）主轴齿轮结构设计 由上面设计齿轮的过程，同样可设计出轴齿轮的结构。 结构尺寸如下： 模数 m=5 齿数 Z=63 分度圆直径 d= 63=315 14 齿顶高 ha=m=1 5=5根高 (+c* )m=(1+ 5=根高 h=ha+顶圆直径 da=d+215+2 5=325根圆直径 15圆直径 db=315296距 P= m=5=厚 S s=2m=2 =槽宽 e=2m=2 =心距 a=2 21 =231590=隙 C=c* m=5=轮结构图参见零件图。 六轴的设计 （一）花键轴的设计 、转速 n、转矩 T P=P =1=62=106 55604N 初步估算轴的最小直径 (10730考虑轴上键槽削弱，轴径需增大，取 5 3轴的结构设计 （ 1）拟订轴上零件的装配方案 轴上大部分零件包括轴承，轴套，滑移齿轮，大齿轮，右轴承，仅右端轴承和端盖装配。 （ 2）根据轴向定位及固定要求，确定轴的各段直径和长度。 轴结构如图： 15 轴结构说明： 轴段位置 轴段直径和长度 说明 16 (装轴承段1-2=5 这两段轴径有滚动轴承的内圈孔径决定。初选圆柱滚子轴承7309，其尺寸 d D T=45 100 25,故 5。 5 该轴段长度有滚动轴承宽度决定故 =25花键段 220 考 虑 齿 轮 装 卸 方 便 ， 取5。 20 此段长度取决于总体设计。 轴环段 346 齿轮左端轴环定位，根据0,按设计手册推荐轴环高度 h=（ ）=( 50+3 50+3)=10。取 h= 8=66 0 轴环宽度一般为高度的 0 齿轮段 4-5 4 设计所计算所得。 35 设计时计算所得。 （ 3）轴上零件的周向固定 齿轮与轴采用平键联接。按轴径尺寸由机械设计手册查得，采用平键尺寸为 b h l=18 7 28。同时为了保证齿轮与轴的良好的对中性，故采用 H7/配合。滚动轴承与轴的周向固定采用过盈联接来保证，选 H7/ （ 4）轴端倒角取 2 45。 4选择轴的材料，确定许 用应力 轴的材料：该轴无特殊要求，选用 45 钢，调质处理。由于的尺寸较大，性能数据，按毛坯直径 200手册得， B=650 N/ s=360 N/ 00 N/ 55 N/ 许用应力：由手册查得： +1b=215 N/ 0b=100 N/ -1b=60 N/确定许用应力 轴的材料选用时考虑到无特殊要求 ,选用 45 钢 ,调质处理 7 大 ,性能数据按毛坯尺寸 200手册得 B=650N/抗拉屈服极限 B=360N/弯曲疲劳极限 00N/切疲劳极限55 N/ 许用弯曲应力 : +1=215 N/ 0=100 N/ 60N/ 计算支反力 . 画轴的结构简图 ,可确定出轴承支点跨距 23=172臂2此可画出轴的受力简图 . 水平面支反力 2 3=17232 1721758=1475N 75883N 垂直面支反力 2 317232 172640=537N 4003N 扭矩图 (1)水平面弯矩图 面 C 处 47533=48675N(2)垂直面弯矩图 截面 C 左边 3=103172=N截面 C 右边 2=53733=17721N(3)合成弯矩图 截面 22 1 = 22 1 77 1 64 86 7 5 =51800N截面 22 2 = 22 1772148675 =51800N(4)扭矩图 扭矩 T=73841N从计算可得截面 应该校核该截面的强度 , 截面 = 1=1060=18 22 = 22 7 38 4 15 18 0 0 =61626N查工艺人员手册 ,得公式 : a=则校核结果 : b 60 N/截面 9按疲劳强度精确校核轴的安全系数 判断危险剖面：截面 A,2,3,B 主要受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过盈配合所引 起的应力集中均将削弱轴的 疲劳强度，但由于轴的最小直径是按联轴器所设计的，所以这几个截面均不 需要校核。 从应力集的 对轴的疲劳强度影响来看，截面 引起的应力集中最重，从受载情况来看，截面 以校核截面 下表： 计算内容及公式 计算结果 说明 扭矩 T （ N 15560 由计算得到 合成弯矩 M （ N ） 51800 由计算得到 轴的直径 (50 由计算得到 抗弯截面模量 23d -d )(2 10194 由机械设计得公式 抗扭截面模量 63d -d )(2 22460 由机械设计得公式 弯曲应力幅（ N ） 对称循环系数应力计算 扭转应力幅（ N/ 脉动循环系数应力计算 扭转平 均 剪 应 力（ N ） m 脉动循环系数应力计算 弯曲扭转的疲劳强度 55 40 由机械设计得公式 弯曲扭转的等效系数 = =机械设计得公式 尺寸系数 机械设计得公 19 表面质量系数 机械设计得公式 有效应力集中系数 角处） 机械设计得公式 合处） =考虑弯曲作用时的安全系数 1 机械设计得公式 只考虑弯曲作用时的安全系数 1 机械设计得公式 安全系数22 机械设计得公式 许用安全系数为 上面计算可知，安全系数足够。 . （ 二 ） 轴的设计 1求 轴的功率 P，低 转速 n,转矩 T 2 =3=97078r/是， T=106 78619N 因已经知道大齿轮的分度圆直径为： D1= 52=208圆周力 083786192=3640N; 径向力 t =3640 =1324N; 20 小齿轮分度圆直径为： D2=1 5=105圆周力 053786192=7212N 径向力 = 7212 =2625N 此轴有两个转速，但由于设计时要满足两个转速下的工作环境，故在设计中用低转速来求最小直径，这样才能保证哟足够的强度进行工作。 安装轴承处为轴的最小直径 (10733虑轴上键槽削弱，轴径需增大，取 0 4轴的结构设计 （ 1）拟订轴上零件的装配方案 轴上大部分零件包括轴承，轴套，大圆柱齿轮，轴套、小圆柱齿轮，右轴承，仅右端轴承和端盖装配。 （ 2）根据轴向定位及固定要求，确定轴的各段直径和长度。 5 画轴的结构简图 ， 确定许用应力 轴的材料：该轴无特殊要求，选用 45 钢，调质处理。由于的尺寸较大，性能数据，按毛坯直径 200手册得， B=650 N/ s=360 N/ 00 N/ 55 N/ 许用应力：由手册查得： +1b=215 N/ 0b=100 N/ -1b=60 N/ 轴结构如图： 21 计算支反力 22 画轴的计算简图，确定轴承支点 跨距 52=993=78水平面支反力 1 21 =9935 1 4 47 2 1 2353 6 4 0 =327+3640755N 垂直面支反力 1 21 =9935 14426 2 53513 2 4 =2303N 303+1324002N 矩图 (1)水平面弯矩图 截面 B 处 327 35=221445N 面 C 处 1+6327 (35+99) =911088N 2)垂直面弯矩图 截面 B 处 左边 303 35=80605N 边 2+1002 (99+75)=174348 N 面 C 处 左边 1+2305 (35+99) =331920 N 边 002 75 =75150 N 3)合成弯矩图 截面 B 左边 22 1 = 22 8 0 6 0 52 2 1 4 4 5 =235658 N 22 2 = 22 174348221445 =281841 N 面 C 左边 22 1 = 22 331920911088 =969666 N 22 2 = 22 75150911088 =914182 N 23 （ 4） 扭矩图 扭矩 T=378619 N 从前面计算可知，截面 C 处弯矩最大，应该校对该截面的强度。 截面 = 1=1060=e= 22 = 22 3 7 8 6 1 9 6 6 6 =995921N查工艺人员手册 ,得公式 : a=则校核结果 : b 60 N/截面 轴段位置 轴段直径和长度 (说明 装轴承段1-2=0 这两段轴径有滚动轴承的内圈孔径决定。初选圆柱滚子轴承 7309， 其尺寸 d D T=50 110 28, 故0。 8 该轴段长度有滚动轴承宽度 决 定 故=28齿轮轴套段 220 考虑齿轮装卸方便，取0。 25 此段长度取决于总体设计。 自由段335 考虑轴承用轴肩定位，根据滚动轴承 ，查手册得轴肩安装尺寸 540 轴肩宽度一般为高度的 由于设计方面的要求 ，取0 （ 3） 轴上零件的周向固定 齿轮与轴采用平键联接。按轴径尺寸由机械设计手册查得，采用平键尺寸为 b h l=18 7 28。同时为了保证齿轮与轴的良好的对中性，故采用 H7/配合。滚动轴承与轴的周向固定采用过盈联接来保证，选 H7/ （ 4）轴端倒角取 2 45。 5画轴的计算简图，计算支反力 可参考输入轴的计算方法进行计算，由于时间紧迫，过程在此略去。 6校核轴的强度（略） 24 （ 三 ） 轴的设计 轴的功率 P、 低 转速 n、转矩 T P=P 3 =3=1=89r/=106 34492N 初步估算轴的最小直径 此轴有两个转速，但由于设计时要满足两个转速下的工作环境，故在设计中用低转速来求最小直径，这样才能保证哟足够的强度进行工作。 (107 考虑轴上键槽削弱，轴径需增大，取 5 3轴的结构设计 （ 1）拟订轴上零件的装配方案 轴上大部分零件包括轴承，轴套，滑移齿轮，大齿轮，右轴承，仅右端轴承和端盖装配。 （ 2）根据轴向定位及固定要求，确定轴的各段直径和长度。 轴结构如图： 轴段位置 轴段直径和长度 (说明 装轴承段151-2=0 这两段轴径有滚动轴承的内圈孔径决定。初选圆柱滚子轴承 7309，其尺寸 d D T=50 110 28,故 0。 1 该轴段长度有滚动轴承宽度 25 决定故 =31齿轮 、 轴套 段 225 考 虑 齿 轮 装 卸 方 便 ， 取0。 30 此段长度取决于总体设计。 轴齿段 330 此段见齿轮设计部分。 0 此段见齿轮设计部分。 轴肩段 4-5 0 考虑轴承用轴 肩定位，根据滚动轴承 ，查手册得轴肩安装尺寸 0mm 0 此段长度取决于总体设计由于 设 计 方 面 的 要 求 ， 取0 （ 3） 轴上零件的周向固定 齿轮与轴采用平键联接。按轴径尺寸由机械设计手册查得，采用平键尺寸为 b h l=18 7 28。同时为了保证齿轮与轴的良好的对中性，故采用 H7/配合。滚动轴承与轴的周向固定采用过盈联接来保证，选 H7/ （ 4）轴端倒角取 2 45。 4 画轴的结构简图 ， 确定许用应力 轴
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