X62型铣床进给箱的设计毕业计论文

1、摘摘 要要根据设计目的的要求，这次对 x62 型铣床进给箱的设计主要是完成对进给箱中各传动件和控制件的结构设计和分析。根据要求设计的进给箱能实现18 种进给速度，同时实现生产中的快速后退运动。本次设计主要内容包括：运动方案的设计、动力分析计算及校核、结构工程图的设计，以及对操纵机构的设计等内容。其中，我的任务是设计运动方案和进给箱部分的操作机构。另外，这次设计还包括翻译相关的专业英文资料和利用计算机三维绘图软件对部分零件进行了三维造型和分析。本次设计还要求我们熟练掌握计算机基础知识的应用。我的主要任务是了解进给箱部分的操纵机构的原理，对各种操纵机构进行优缺点的比较，从而选出最适当的可行方案。进

2、而对选定方案进行具体的结构设计。本次设计需要用展开图来表示主轴箱中各传动件的结构和装配关系。为了清楚表示出进给箱内各传动件和控制件的位置关系，还需有必要的向视图和剖视图。并且对典型零件进行三维 cad 造型，以加深对设计内容的理解和直观感觉。用三维装配的方式可以更清楚地展现出个构件之间的联接关系。关键词：x62 操纵机构 变速盘 abstractaccording to the designed requirements, the x62-type milling machine to feed bins are designed primarily to the completion of

3、the feed box pieces of the transmission and control parts and sub-structure design analysis. according to the requirements of the feed bins can achieve 18 species feed rate, while achieving rapid production of backward movement. the main design elements include : exercise program design, dynamic ana

4、lysis and verification, structural engineering design plans, and the manipulation of the design elements. among them, i design the feed box is part of the operator. in addition, the design also includes translation of the relevant professional english and the use of 3d computer graphics software for

5、 some of the parts of 3d modeling and analysis. this design also requires us to skillfully master the basic knowledge of computer application. my main task is to understand the feed box part of the manipulation of the principle of manipulation of the various agencies of the advantages and disadvanta

6、ges, the selection of the most appropriate options. then selected to carry out specific programs in the structural design. the design plans need to start spindle box said the drive pieces of the structure and assembly. in order to clearly show the feed box at the drive pieces and controlling the loc

7、ation, the need to be necessary to view and cutaway view. and the typical components for 3d cad modeling, in order to deepen the understanding of the design and visual impression. 3d assembly with the way more clearly demonstrates a component of the link relationship. key words : x62-type milling ma

8、chine control agencies variable speed毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明使用授权说明本人完全了解 大学关于

9、收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由

10、本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目目 录录摘 要.iabstract .ii概 论.1第 1 章 绪 论.21.1 机械制造装备的重要地位 .21.2 机械制造装备类型 .31.2.1 加工装备 .31

11、.2.2 工艺装备 .31.2.3 输送及仓储装备 .41.2.4 辅助装置 .41.3 机床设计概论 .41.4 机床的分类及型号编制 .51.4.1 机床的分类 .51.4.2 机床型号的编制方法 .51.5 x62 的特点和用途 .8第 2 章 机床进给传动系统设计.102.1 机床设计概论 .102.1.1. 机构总体设计的任务和原则 .102.1.2 结构总体设计步骤 .102.2 主要技术参数的确定 .112.2.1 机床主要技术参数的确定.112.3 机床进给传动系统设计 .122.3.1 设计原则.122.3.2 机床传动方式和变速方式的选择 .122.4 进给运动转速图拟定

12、.132.4.1 拟定转速图一般原则 .132.4.2 拟定转速图 .142.5 计算转速和齿轮齿数的确定 .172.5.1 计算转速的确定 .172.5.2 齿轮齿数的确定 .182.6 传动装置运动参数计算 .192.6.1 各轴功率计算 .192.6.2 各轴扭拒计算 .20第 3 章 操纵机构的设计.213.1 概述 .213.1.1 操纵机构的功用和要求 .213.1.2 操纵机构的组成 .213.1.3 操纵机构的分类 .223.2 操纵机构方案设计 .223.2.1 摆动式操纵机构.223.2.2 凸轮操纵机构.233.2.3 移动式操纵机构 .243.3 移动式操作机构的设计原

13、理和结构设计 .253.3.1 设计原理: .253.3.2 操作机构的结构设计 .27第 4 章 计算机辅助设计.324.1 solidworks简介 .324.2 实体建模 .324.3 装配体 .354.4 应力分析 .37第 5 章计算机辅助制造.405.1 cad/cam(mastercam)软件简介 .405.2 mastercam绘图和模拟加工过程 .40结 论.45参考文献.46附录：.47致谢.51概概 论论机械工业肩负着为国家经济各部门提供各种先进装备的任务，而机床工业则是机械工业的重要组成部分，是为机械工业提供制造技术和装备的工业。机床的拥有量，产量，品质和质量，是衡量一

14、个国家工业水的重要标志之一。因此机床工业在国民经济中占有极其重要的地位。机床工作母机的属性，决定了它与国民经济各工业部门之间的关系。机床工业可以生产出各种各样的基础机械产品，专业设备和机电一体化的产品， 为能源，交通，农业，轻纺，石油化工，冶金，电子，兵器，航空航天和矿山工程等各种行业部门提供先进的制造技术与优质高效的工艺装备，从而推动这些行业的发展。 机床工业对国民经济和社会进步起着重大的作用。金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，再一般情况下约占机器的总制造工作量的 40%-50%，它的先进程度直接影响到机器制造工业的产品质量和劳动生产率。这次对进给箱变速机构的设计，可以

15、使我们对进给箱内部传动系统的传动过程和操纵变速机构的原理有一个更深层的了解。通过本次设计，有利于我们掌握和灵活运用所学的知识，提高我们的动手能力。第第 1 章章 绪绪 论论1.11.1 机械制造装备的重要地位机械制造装备的重要地位制造业是一个国家经济发展的重要支柱，是国民经济的主要来源，可以说，制造业的发展水平是一个国家或地区经济实力，科技水平和综合国力的重要标志之一。机械制造是制造业核心，是向其它部门提供工具，仪器及各种先进制造装备的部门。机械制造业的生产能力和制造水平是衡量一个国家工业水平的标志之一。因此，机械制造业在国民经济中占据着重要地位。而机械制造业的生产能力和水平主要取决于机械制造

16、装备的先进程度。随着科学技术的迅速发展，机械制造生产模式发生了巨大的演变。19 世纪 20 年代制造业开始起家，二次世界大战期间，大规模军工生产，使的制造业得到飞速发展。20 世纪 50 年代，产品品种单一，为了提高生产率，满足市场需要，广泛采取自动机床，组合机床和专门生产线。在大批量生产条件下，这种生产方式可以实现刚性自动化，大幅度降低成本，极大的提高劳动生产率。20 世纪 70 年代后期，社会需求日益多样化，市场竞争日益激烈，为了在竞争中求的生存和发展,生产企业不仅要求提高产品质量,而且频繁的改变,以满足市场不断的发展。数控机床就是在这样的背景下发展起来的，她极其有效的为单件小批量生产的精

17、密复杂零件提供了自动加工手段。20 世纪 70 年代初研制出的计算机数控（cnc） ，使数控机床得到了迅速的发展和普及。20 世纪 80 年代初，市场上出现了更多系统化，规模化更大的柔性制造系统（fmc）它是采用一组数控机床和其它自动化的工艺装备，由计算机信息控制系统和物料储运系统有机结合的整体。fms 既是自动化，又是柔性的，比单台数控机床的经济效益有大幅度提高，特别用于中小批量生产。随着计算机辅助技术向智能化，网络化和集成化方向发展，为了充分利用企业的软硬件资源，发挥企业的整体效益，国外 20 世纪 80 年代出现了一种新的生产模式-cims。cims 技术的出现使机械制造自动化水平开始由

18、系统自动化向综合自动化方向发展。20 世纪 90 年代，随着信息技术的发展，快速响应为市场制造发展的重要方向。为加快响应市场，相继提出了精良生产（lp） ，敏捷制造(am),虚拟公司(virture compration)精良-敏捷-柔性(laf)生产系统等许多新的生产模式和新的哲理。我国的机械制造业是在 1949 年建国后建立和发展起来的，以成为一个规模宏大，门类齐全的工业部门。由于 20 多年内我国处于闭关锁国状态下发展自我。我国的机械制造装备水平还很落后，产品种类少，档次低，多数装备还处于 20 世纪 6070 年代水平。机械制造水平落后，又严重影响了机械制造业，及其整个制造业的振兴。因

19、此我们必须深入广泛的开展科学研究和技术革命，把学习外国的先进技术和自己的创新结合起来，迅速提高我国机械制造装备产品的技术水平和时常竞争力。1.21.2 机械制造装备类型机械制造装备类型机械制造装备包括，加工装备，工艺装备，仓储输送装备和辅助装备四种类型。1.2.1 加工装备 金属切削机床金属切削机床种类繁多，按使用范围可分为：通用机床，专用机床，和专门化机床。 通用机床：又称万能机床，这类机床可加工多种工件，完成多种工序，使用范围广，通用性高，主要用于单件小批量生产。按切削方式通用机床可分：车床，钻床，镗床，磨床，齿轮加工机床，螺纹加工机床，刨床，拉床，切断机床，锯床，和其它机床。 专用机床：

20、是用于加工特定工件的特定工序的机床，是为特殊工序要求专门设计，制造的加工设备。 专门化机床：这类机床用于加工形状相似而尺寸不同的工件特定工序，生产率很高，是用于成批生产。 特种加工机床 电加工机床：是直接利用电能对工件进行加工的机床主要有点火花加工机床，点火化线切割机床和电解加工机床。 声波加工机床：是利用工具端面作超生频振动，通过工作液中的悬浮磨料对工件进行加工和抛磨实现加工的。 激光加工机床：采用激光能量对材料进行加工的设备。 电子束加工机床：加工范围广，可对任何金属导体，半导体和非半导体材料进行加工。锻压机床锻锤是利用锻头与砧座之间撞击能量对金属进行压力加工。曲柄液压机是锻压生产中广泛应

21、用的一种锻压机床，它可以用于板料冲击，冷热加工等。1.2.2 工艺装备 刀具切削加工时，能从工件上切除多余材料或切断材料的工具，称之为刀具。 夹具在机械制造各行业的工艺过程中广泛应用各种不同的用于使工件正确的位置，然后使工件加紧的工艺装备，统称夹具。 模具在工业生产中，用各种压力机和压力机上的压力工具。通过压力把金属和非金属制出所需形状和制品。这种专用工具称模具。 量具以固定形式复现量值的计量器。1.2.3 输送及仓储装备 物料输送装置（有三种形式）： 重力输送装置：靠工件自身重力或退力，使工件在滚道上前行实现输送。 强制输送装置：由链条式输送带，莲板式输送带带动工件或随行夹具；采用输送机械手

22、柄在两工位之间输送工件。 步伐式输送装置：自动线中最常用的是步伐式输送装置，其作用是在自动线上输送工件和随行夹具。 仓储仓储是用于存储原料，外购器材，半成品，成品，工具，胎夹模具，托盘，分别归厂和车间管理。1.2.4 辅助装置辅助装置包括清洗机，排屑和计量等装备。1.31.3 机床设计概论机床设计概论机床设计的基本要求及评价指标： 工艺范围机床是用来完成工件表面加工的，应该具备完成一定工艺范围（包括加工方法，工件类型，加工表面形状，尺寸等）的加工功能，因此也可以把工艺范围称之为机床的加工功能。 精度加工中保证被加工工件达到要求的精度，和表面粗糙度。 生产率与生产自动化生产率的要求根据生产纲领决

23、定，常用单位时间机床所能加工出的工件数量表示。机床自动化有半自动化和全自动化之分。 可靠度可靠度是在规定条件下和规定时间内，机床完成规定的能力及其稳定性。 宜人性 造型与色彩。 噪音，一般机器允许噪音不大于 85db，精密机床不大于 75db。 成本价值 = 功能/成本1.41.4 机床的分类及型号编制机床的分类及型号编制1.4.1 机床的分类金属切削机床种类繁多，为了便于区分，使用和管理，有必要对机床进行分类和型号编制。（一） 机床的传统分类方法，主要是按加工性质和所用的刀具进行分类。根据我国制定的机床型号编制方法，将机床分为 12 大类：车床，钻床，镗床，磨床，齿轮加工机床，螺纹加工机床，

24、刨床，拉床，切断机床，锯床，和其它机床。同类型机床按应用范围（通用性程度）又可分为：（1） 通用机床：又称万能机床，这类机床可加工多种工件，完成多种工序，使用范围广，通用性高，主要用于单件小批量生产。（2） 专用机床：是用于加工特定工件的特定工序的机床，是为特殊工序要求专门设计，制造的加工设备。（3） 专门化机床：这类机床用于加工形状相似而尺寸不同的工件特定工序，生产率很高，是用于成批生产。（二） 同类型机床按工作精度又可分：普通精度机床、精密机床和高精度机床。机床还可按自动化程度分为：手动、机动、半自动和自动的机床。机床还可按重量和尺寸分为：仪表机床、中型机床（一般机床） 、大型机床（重量达

25、10t） 、重型机床（大于 30t ）和超重型机床（大于 100t） 。按机床主要工作部件的数目，可以分为单轴的、多轴的或单刀的、多刀的机床等。1.4.2 机床型号的编制方法机床型号就是按一定的规律、赋予每种机床一个代号，以便于机床的管理和使用。我国机床型号的编辑，是采用汉语拼音加阿拉伯数字按一定规律组成的，它可简明地表达出机床的类型，主要规格几有关特征等。普通机床型号：1. 普通机床型号用下列方式表达：其中：1）有“”符号者，为大写的汉语拼音字母； 2）有“”符号者，为阿拉伯数字； 3） “（） ”的代号或数字，当无内容时，则不表示。若有内容时，则不带括号。2. 机床类、组、系的划分及其代号

26、。机床的类别用汉语拼音大写字母表示，例如：“铣床”的汉语拼音是“xi chuang”,所以用“x”表示。当需要时，每类又可分为若干分类；分类代号用阿拉伯数字表示，在类代号之前，居于型号的首位，但第一分类不予表示，例如：磨床类分为 m、2m、3m 三类。（ ）( )( ) （ ）( )( )( )( )同一类型号机床的变型代号主参数或设计顺序号组别、惜别代号通用特性和结构特性代号重大改进顺序号第二主参数类别代号分类代号普通机床的类别代号及其读音如表 1-1：表 1-1 普通机床的类别代号类别车床钻床磨 床镗床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床特种加工机床锯床其它机床代号czm2m3mtysx

27、bldgq读音车钻磨二磨三磨镗牙丝铣刨拉电割其机床的组别和系别代号用两位数字表示。每类机床按其结构性能及使用范围划分为10 个组，用数字 0-9 表示。每组机床又分为若干个系列，系的划分原则是：主参数相同，并按一定的公比排列，工件和刀具本身的和相对的运动特点基本相同，且基本结构及布局形式相同的机床，即划分为同一系。3. 机床的特性代号机床的特性代号表示机床具有的特出性能，包括通用特性和结构特性，当木类型机床除有普通型外，还具有某种通用特性，则在类别代号之后加上相应的特性代号。为了区分主参数相同而结构不同的机床，在型号中用结构特性代号表示。结构特性代号为汉语拼音字母。例如 ：ca6140 型卧式

28、车床型号中的“a” ，可理解为这种型号车床在结构上区别于 c6140 型车床。结构特性的代号字母是根据各类机床的情况分别规定的，再不同型号中的意义可不一样。4. 机床主参数、第二主参数和设计顺序号。机床主参数代表机床规格的大小，用折算值（主参数乘以折算系数）表示。5. 机床的重大改进顺序号 当机床的性能及结构布局有重大改进，并按新产品重新设计试制和鉴定时，在原机床型号的尾部，加重大改进顺序号，以区别与原机床型号。序号按 a、b、c、字母的顺序选用。6. 同一型号机床的变形代号 某些机床，根据不同的加工需要，在基本机床型号的基础上仅改变机床的部分性能结构时，则在基型机床型号之后加 1、2、3、变

29、形代号。机床的型号是机床产品的代号，用以简明的表示机床类型，主要技术参数，性能和结构特点。本次设计机床型号：x62x：类别代号（铣床类） ；6：组别代号（落地式卧试铣床组）2：主要参数代号（机床工作台宽度为 320mm）1.51.5 x62x62 的特点和用途的特点和用途1）x62型卧式铣床有以下特点：1.机床结构本身具有足够的刚性，使能承受重负荷的切削工作。2.机床有足够的功率和很广的变速范围，能充分发挥刀具的效能，并能使用硬质合金刀具进行高速切削。3.在机床的前面和左面，各有一套功能相同的按钮和操纵手柄（即复式操纵装置），使工作者能选择最方便的位置进行操纵。4.机床具有各种连续的往复循环和

30、间断的循环运动，能简化操纵动作，提高生产效率，并且可以进行多机床管理。5.主轴的启动、停止和快进行程的开动都有明显的按钮，工作台的进给由手柄操纵，其送进方向和操纵手柄所指方向一致，主轴的转速和工作台的进给速度用转盘来操作，所有这些，搜使机床的操纵简单，操作机床的工人也不需要高熟练的技术。6.机床的重要传动零件均用合金钢制成，并经特殊处理，容易磨损的件均用耐磨材料制成，机床导轨有防削装置这些都保证了机床有足够长的使用寿命。7.容易磨损的部件都有消除间隙的调整装置，保证机床的精度和工作平稳8.机床有良好的安全装置，手动进给和机动进给间有互锁机构，再进给量过大时，保险结合处能自动脱开，使机床零件不致

31、损坏，同时有保证了操作者的安全。9.机床迅速有效地进行制动，当加工完毕或其他原因而需要停车时，只需按一下“停止”按钮，机床的全部运动立即停止。10.机床能进行顺铣和逆铣工作，操作者可根据需要灵活运动。11.工作台在三个方向上（纵向、横向、垂直）都能进行快速移动，减少辅助时间，提高生产率。12.工作台横向和垂直方向的移动集中的由一个手柄操纵可控制两个方向的进给和快速移动。13.机床有完善的润滑系统，重要的传动件和轴承是由机动泵进行自动润滑，同时设有指示器进行经常检查，需用手动润滑的部位，其加油点均设有明显的标志。14.各重要传动轴和主轴均安装有滚动轴承上，提高传动效率，主轴上的滚锥轴承，还能进行

32、调整，以保证主轴精度。2）机床的用途x62 型卧式铣床适用于圆柱、圆片铣刀，角度铣刀，成型铣刀及端面铣刀来铣切各种零件，也可以加工平面，斜面，沟槽，齿轮等。装上分度头，可以铣切直齿齿轮和铰刀等零件，此时每当零件被加工完第一个齿后，利用手动使零件绕自己的中心转动一定的角度，以便进行下一个齿的加工。x62 型卧式铣床还可以安装万能铣头及圆工作台，用以铣切凸轮及圆弧形槽。因此 x62 型卧式铣床能适用于各种企业，从小规模的机械修理厂到大量生产的的汽车制造厂都可以使用。第第 2 章章 机床进给传动系统设计机床进给传动系统设计2.12.1 机床设计概论机床设计概论2.1.1. 机构总体设计的任务和原则结

33、构总设计的任务及重要性 结构总体设计的任务是将原理方案设计结构化，即把一维或三维的原理方案图转化为三维的可制造形状过程，包括“质”的设计和“量”的设计。结构总体设计原则 明确，简单，安全可靠是结构总体设计阶段必须遵循的三项基本原则。2.1.2 结构总体设计步骤 初步设计 明确设计要求 主功能载体的初步设计 按比例绘制主要结构草图 检查主，辅助功能载体结构 设计结果初评及选择 详细设计 各功能载体的详细设计 补充完善结构总体设计草图 对完善的结构总体草图进行审核 进行技术经济评价 结构总体设计的完善与审核2.1.3 结构设计基本原理任务分配原理自补偿原理力传递原理变形协调原理等强度原理稳定性原理

34、2.22.2 主要技术参数的确定主要技术参数的确定2.2.1 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数包括机床的主参数和基本参数，基本参数又包括尺寸参数，运动参数及动力参数。 主参数和尺寸参数机床主参数是代表机床规格大小及反映机床最大工作性能的一种参数。尺寸参数是指机床的主要结构尺寸参数。选择的机床型号是x62主轴转速种数 18级转速范围（转/每分） 301500 运动参数 主轴转速的合理安排根据 nmax , nmin，在已知变速范围内若采用有级变速，则应进行转速分级。所谓分级即在变速范围内确定中间各级转速。目前，多数机床主轴转是速是按等比级数排列，其公比为。则转速排列为n1=nmin, n2

35、=nmin, n3=nmin2，nz=nminz-1主轴转速排列是等比级数规律分布。主要原因是在转速范围转速相对损失均匀，如在加工中某一工序要求的合理转速为 n,而在 z 级转速中没有这个最佳转速，它是处于 nj 和nj+1，若采用 nj+1，比转速高，由于过高的切削速度会使刀具耐用度下降。为了不降低刀具耐用度，一般选用 nj，将造成转速损失，其转速损失为(n-nj),当 n 趋近 nj|+1 时，仍选用 nj 为使用转速。产生的最大相对转速损失率为amax= nj|+1-nj/(nj+1)=1- nj/(nj+1)对于普通机床，如果认为每级转速的使用机会相同，那么应使amax为一定值，即 a

36、max1- nj/(nj+1)const 或 nj/(nj+1)const1/可见任意两级转速之间的关系是nj|+1nj 变速范围rn公比和级数z的关系rn= nmax/ nmin= z-1 1znr两边取对数，可写成lgrn=(z-1)lgz=1+ lgrn/ lg已知z=18 rn= nmax/ nmin=50 得 =1750 1.231znr查表得 =1.262.32.3 机机床进给传动系统设计床进给传动系统设计2.3.1 设计原则在满足一定的转速范围，级数条件下，传动链尽可能短和简单。传动平稳，振动，噪声小，效率高。功率及扭矩应满足使用要求。适应主轴精度及刚度要求。操作方便，轻巧，结构

37、简单，工艺性好。必须考虑制动装置。必须有良好的润滑。2.3.2 机床传动方式和变速方式的选择1.061.121.261.411.581.782110e4010201010103/20105104106/201022e122623222/326/5212amax5.7%16%21%29%37%44%50%与1.06关系1.0611.0621.0641.0661.0681.06101.0612 动力参数及运动参数机床电机的功率为 7.5kw。选择 j04-52-4-d 型电机 主传动系统的分类 可分为交流电机驱动，直流电机驱动。选择交流电机驱动 按传动装置可分：机械传动装置，液压传动装置，电气传动

38、装置本次设计选择机械传动装置 按变速连续性可分为：有级变速传动，无级变速传动本次设计选用有级变速传动 主传动系统传动方式 集中传动：主传动系统的全部传动和变速机构集中装在同一主轴箱内，称为集中传动方式。优点：结构紧凑，便于集中操作，箱体数目少，可减少加工，装配所需工时和制造成本。缺点：变速箱的传动件在运转过程中产生的震动和数量将直接传给主轴，因而会降低机床的加工精度。 分散传动：主传动系统中的大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中，然后通过带传动将运动传到主轴箱的传动方式，称为分离传动方式。 优点：变速箱工作中产的震动和热量不直接传给主轴，因而减少主轴的震动和热变形，提高加工精度。

39、缺点：多增加一个箱体，使加工和装配工时增因而提高了成本。本次设计选用集中传动方式.2.42.4 进给运动转速图拟定进给运动转速图拟定2.4.1 拟定转速图一般原则 传动副“前多后少”原则 传动顺序与扩大顺序相一致原则 确定各变速组的变速范围及极限传动比原则 ri=(umaxi)/ (umini) (i=0、1、2、 j)变速组中最大与最小传动比的比值，称为该变速组的变速范围。rixi(pi-1)i=0、1、2j 依次为基本组，第一，二，j 扩大组由此可见，式中xi(pi-1)就是变速组中最大传动比的传动线与最小传动比传动线所拉开的格数。设计机床主传动系统时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径

40、向尺寸，一般限制降速最小传动比 u主 min1/4;为避免扩大传动误差，减小振动噪声，一般限制直齿圆柱齿轮的最大变速比 u主 max2.主传动各变速组的最大变速范围为r主 max= u主 max/u主 min(22.5)/0.25=810主轴的变速范围应等于主传动变速系统中各个变速组变速范围乘积 rn=r0r1r2rj检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。因为其它变速组的变速范围都比最后扩大组小，只要最后扩大组的变速不超过极限值，其他变速组更不会超过极限值。1821322626 ，1.26 其最后扩大组变速范围r3=1.26（12-6）=4 由此的1.26其它变速组的变

41、速范围肯定也符合要求. 分配传动比原则a) 各个传动副的传动比应尽可能不超出极限传动比 u主 min和 u主 maxb) 各中间传动轴的最低转速适当高些。因为中间传动轴的轴速高，则在一定条件下，传递扭矩小，相应的传动件的尺寸也小，因此，按传动顺序的各变速组的最小传动比应采用递减的原则，即要求 u aminubminucmin 降低噪声考虑原则a) 简化机床传动系统，减小传动齿轮对数。b) 避免较大的变速传动。c) 适当降低齿轮圆周运动速度 为减少空载功率损失应考虑原则2.4.2 拟定转速图 确定变速组数目大多数机床广泛应用滑移齿轮变速方式，为满足结构设计和操纵方便要求，通常采用三联或双联齿轮。

42、为减小进给箱的尺寸，使结构简洁便于操作，采用类比法，在轴上采用背轮机构。背轮机构中的离合器的左右两位置可实现两种不同传动比的传动。故由轴到轴只需实现 9 种转速。传动组和传动副数可能的方案有： 33931991 后一种方案可以省掉一根轴，但是需要一个 9 联齿轮，增加了轴向尺，故选前一种方案。 结构网的选择 在降速传动中，为防止被动齿轮的直径过大而使径向尺寸太大，常限制最小传动比。升速时，为防止过大的震动和噪声常限制最大传动比，传动链最41mini2maxi大变速范围一般为。对于进给传动链，转速较低尺寸小。10-8minmaxmaxuur，故，.8 . 251进i14max进r检查最后一个扩大

43、组 max1rrnnpxn , , 31x31p , , 可行。max1331r35. 626. 1r 由结构式画出如图 2-1 所示结构网：图 2-1 进给传动结构网（3） 拟定转速图 中间轴的转速不宜超过电动机的转速，由前向后推，得劲给传动转速图。如图2-2 所示。图 2-2 进给传动转速图拟定进给传动系统图：轴轴轴图 2-3 进给箱的传系统图（部分）： 2.52.5 计算转速和齿轮齿数的确定计算转速和齿轮齿数的确定2.5.1 计算转速的确定 主轴计算转速由nj=nmin24/3-1=nmin7=n6=50r/min 各传动轴计算转速轴共有 18 级转速，其中转速 475r/min，通过斜

44、齿轮使主轴获得转速：50r/m。既主轴的计算转速，能传递全部功率，故轴 475r/min 转速也能传递全部功率，是计算转速。轴共有 12 级转速，其中转速 750r/min 通过两联齿轮中的一组 20/80 使轴获得112r/min 的计算转速均能传递全部功率，故轴的 750r/min 转速也能传递全部功率，是计算转速。其余依次类推，各轴计算转速如下：各齿轮计算转速：各变速组内一般只计算组内最小的，也是强度最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮计算转速。齿轮 z23 的计算转速：齿轮 23 装在 5 轴上，从转速图可看出 23 共有 9 级转速，经齿轮副 23-24 传动主轴得到 18 级转速，但

45、其中 11 级能够传递全功率，其中最低转速为475r/min，既为齿轮 23 的计算转速。齿轮 24 的计算转速： 24 装在主轴上，共有 9 级转速，其中只有 50-500r/min 能传递全部功率，故齿轮 24 的计算转速为 50r/min。齿轮 21 的计算转速： 齿轮 21 装在 4 轴上，共有 12 级转速，其中 450-1120r/min 能传递全部功率，故齿轮 21 的计算转速为 450r/min。其余依次类推各齿轮的计算转速如表 2-1：转速序号计算转速 r/min1410950375750475475表 2-1 齿轮转速表齿轮序号1234567891011计算转速805112

46、08059009009009005601120450450齿轮序号1213141516171819202122计算转速450450112112112450112356450112502.5.2 齿轮齿数的确定机床转速图拟定后，则各变速组的传动比也就确定了，即可进一步确定各变速组中传动副的齿轮齿数，皮带轮的直径等，在确定齿数时要注意下列几点： 齿轮的齿数和 sz 不能太大，以免齿轮尺寸过大而引起机床结构增大。一般推荐齿数和 sz100-120，常选在 100 以内。 同一变速组中的各对齿轮，其中心距必须保证相等。 最小齿轮饿齿数应保证不产生根切，对于标准齿轮，其最小齿数zmin17（变位齿轮除外

47、） 。 应保证最小齿轮的齿数装在轴上或轴套筒上具有足够的强度。 保证主轴的转速误差在规定的范围之内。 应保证转速图上传动比的要求。所确定的齿轮齿数之比为实际传动比，它与理论传动比一般存在误差，因而造成主轴转速的误差，只要转速误差不超过10（-1）%是允许的，即 （n-n）/n10（-1）%式中 n：主轴实际转速 r/min, n： 主轴标准转速 r/min, ：选用的公比三联滑移齿轮顺利通过的条件。 变速组内有三对传动副时，应检查三联滑移齿轮齿数之间的关系，以确定其左右滑移时能顺利通过。最大与次大的齿轮差应大于 4。基本组的传动比为 ia1 =1.50 ia1=1.19 查传动比为 1.50

48、和 1.19 的两行，有数字者既为可能的方案。结果如下： ia1=1.50 sz=.,86,87,88,90,92,94,96,97,98,99,100,ia2=1.19 sz=90,92,94,97,98,99,100在以上两组可以挑出：sz=90，92，94，98，99，100我们取 sz=94，从表中可查出小齿轮齿数分别为 43，38则可确定出大齿轮齿数分别为：94-38=56 94-43=51即 ia1=z1/z1=56/38;ia2=51/43 zmin=3818,sz=944 故满足要求。根据同样原理，第一扩大组中 ib1=1/1.05 ib2=1/1.67 ib3=1/2.63查

49、表得：sz=80第二扩大组中 ic1=1 ic2=1/4 查表得：sz=100第三扩大组中 id1=1 id2=1/4查表得：sz=100表 2-2 各组齿轮齿数列表齿轮组基本组第一扩大组齿轮z1z1z3z3z4z4z5z5z6z6齿数56385143394130502258齿数和9480齿轮组第二扩大组第三扩大组齿轮z7z7z8z8z9z9z10z10齿数5050208050502080齿数和1001002.62.6 传动装置运动参数计算传动装置运动参数计算2.6.1 各轴功率计算电机轴功率：p0 = 7.5kw第一轴功率：p=p121：联轴器或带传动功率；v 带传动：1=0.962：轴承效

50、率；2=0.99p=p12=1.50.960.99=1.426kw第二轴功率：p= p23 2=0.99 3=0.97 p=1.4260.990.97=1.37kw第三轴效率：p= p23 p=1.370.990.97=1.316kw第四轴效率：p= p23 p=1.3160.990.97=1.264 kw第五轴效率：p= 1.2640.990.97=1.214 kw2.6.2 各轴扭拒计算电机轴扭矩：t0=9550p0/n0=10.16nm第一轴扭矩：t1=95501.426/950=14.34nm第二轴扭矩：t2max=95501.37/375=34.89 nm 第三轴扭矩：t3max=9

51、5501.316 /750=16.76nm第四轴扭矩：t4max=95501.264/475=16.76nm第五轴扭矩：t4max=95501.214/475=24.41nm第六轴扭矩：t4max=95505.82/50=1111.62nm第七轴扭矩：t7max=95506.85/1184=55.25 nm第八轴扭矩：t8max=95506.312/1200=50.233 nm 表 2-3 各轴转速轴号转速n(r/min)扭矩 t(nm)输出功率 p(kw)电机轴141010.161.5轴95014.341.426轴37534.891.37轴75016.761.316轴47525.411.26

52、4轴47524.411.214第第 3 3 章章 操纵机构的设计操纵机构的设计3.13.1 概述概述3.1.1 操纵机构的功用和要求 机床操纵机构的功用是控制机床各执行件运动的启动、停止、制动、变速、换向以及控制各种辅助运动，如转位、定位、送料以及夹紧等。操纵机构虽不直接参与机床的工作运动，对机床的刚度和精度无直接影响，但对机床性能的发挥和操作者的劳动强度有一定的影响。因此对操纵机构的要求是：（1）操纵要灵活省力，以减轻工人的劳动强度。在正常操作时，转动手轮，手柄的力不得超过国家关于金属切削机床操纵力的规定，并且在全行程范围内应均匀。为了减少操纵力，可采用电气、液压或气动装置，或借助增大操纵机

53、构的降速比、增大手柄力臂办法。（2）操纵要方便。常用操纵件应布置在便于操纵的区域，不应过高、过低或过远。为了减少差错和防止事故，应尽量减少操纵机构的数目，如采用集中操纵机构。完成不同作用的操纵件应尽可能有不同的标记或形状，以便于操作或记忆。操作方向与被操作件的运动方向应一致或遵循一定的习惯。（3）操纵机构工作安全可靠。每个操纵件周围须留有充分的操作空间，以免碰撞。在接通状态下转速较高的手轮脱开不转。变速及换向用的操纵机构应可靠的定位，以免机床工作过程中自动松开。对于相互干涉的运动，应有互锁装置，以免干涉。 此外，根据机床的特点，对操纵机构应有不同的要求。如对于微量进给操纵机构要求操作准确；对于

54、高生产率机床或在加工过程中须频繁操纵的机构，要求操作速度快等。3.1.2 操纵机构的组成 一般操纵机构由操纵件、传动装置、控制单元与执行件四部分组成。操纵件如手轮、按钮等，大部分已经标准化，可选用标准件。传动装置有机械的、电气的、气动的、液动的。传动装置常用机械的，如杠杆、凸轮、齿轮齿条、丝杠螺母机构等。控制单元有孔盘、公用凸轮、液压预选阀等。执行件有拨叉、滑块和销子等。a)oc)oabccraob)b 图 3-1 为几种常用的操纵机构形式。图 3-1a 为摆杆操纵机构，手柄装在轴 4 上，通过摆杆 3、滑块 2 控制滑移齿轮 1。图 3-1b 为齿轮齿条操纵机构，手柄通过齿轮 4、齿条轴套

55、3、拨叉 2，控制滑移齿轮 1。图 3-1c 为凸轮操纵机构，由凸轮 4、杠杆 3、滑块 2控制滑移齿轮。图 3-1 摆杆式操作机构3.1.3 操纵机构的分类 按一个操纵件所控制的被操纵件数目可分为单独操纵机构和集中操纵机构一个操纵件只控制一个被操纵件的机构称为单独操纵机构。它的特点是结构简单、易于制造、广泛用于被操纵件少、操纵不太频繁的机床上。缺点是当被操纵件较多时，操纵手柄也相应增多 ，使用不便，操纵时间长。 一个操纵件控制两个以上被操纵件的机构称为集中操纵机构。这种操纵机构使用方便，操作辅助时间短，但结构较复杂。集中变速操纵机构有顺序变速操纵机构（如凸轮式） 、选择变速操纵机构（如孔盘式

56、） 、预选变速操纵机构（如液压式）三种。 按执行件拨动被操纵件的方式可分为移动式操纵机构和摆动式操纵机构。移动式操纵机构是通过带导向杆或带导向孔的拨叉、轴心拉杆拨销来拨动被操纵件的，这种操纵机构用与操纵行程较大的滑移齿轮。摆动式操纵机构是通过摆杆、滑块拨动被操纵件的。 按被操纵件的受力状况可分为偏侧作用式操纵机构和对称作用式操纵机构。 按执行件与被执行件间的摩擦性质可分为滑动摩擦式和滚动摩擦式操纵机构。3.23.2 操纵机构方案设计操纵机构方案设计在机床的设计中，常用的操纵机构有摆动式操纵机构、凸轮操纵机构和移动式操纵机构等。3.2.1 摆动式操纵机构常用的摆动式操纵机构见图 32。手柄 4

57、转动轴 5、摆杆 3、滑块 2 使滑移齿轮 1 沿花键轴移动。摆杆摆动时，其端部滑块的运动轨迹是半径为 r 的圆弧，因此滑块在齿轮环行槽内相对于滑移齿轮轴线有偏移量 a（见图 32a） 。r 和偏移量 a 越大，操纵越费力。如果偏移量太大，滑块还有可能脱离齿轮的环槽。因此在设计这种操纵机构时，应力求减小偏移量 a。设计时注意如下几点：（1）正确确定摆杆转轴的位置，见图 33。o 为转轴的轴线，即摆杆的摆动中心。a，b，c 表示摆杆 3 拨动齿轮 1 移动的三个位置，即滑块 2 移动的三个位置。为了保证偏移量 a 最小，摆杆转轴 o 最好位于滑块两极限位置a，c 的中点，使滑块上下偏移量相等，如

58、图 a。只有当机床结构不允许时，才使摆杆偏置，但偏置量 e 不宜过大，如图 b。 （2）合理确定摆动半径 r，见图 c，在确定 h/l 值时应保证摆角 a 在 6090范围内，摆动半径 r 略大于 h。 （3）为了保证摆杆拨动齿轮时不蹩劲，在齿轮环槽内的滑块 2 与摆杆 3 必须为活动连接，即滑块与摆杆的轴销为间隙配合。同时滑块轴销的中心线必须与摆杆转轴的中心线平行。图 3-2 摆动式操作机构3.2.2 凸轮操纵机构图 3-3 为平面凸轮集中操纵的四级变速传动原理图。轴上有两个双联滑移齿轮 a与 b。这两个滑移齿轮由一个平面凸轮上的一条或两条曲线槽同时控制。如果由一条凸轮曲线同时控制几个滑移齿

59、轮，则称公用凸轮曲线。图中所示公用凸轮曲线为理论轮廓曲线。a 、 b 表示两个滚子中心，1、2、3、4 表示凸轮上四个变速位置。当转动凸轮时，从动件受凸轮曲线槽的控制，使滑移齿轮移动。滚子中心 a 在凸轮曲线槽中的定位半径为长半径时，滑移齿轮 a 在右位，如图所示的位置，短半径时在左位；滚子中心 b 在凸轮曲线槽中的定位半径为长半径时，滑移齿轮 b 在右位，短半径时在左位。这样两个从动件可以公用一个凸轮曲线槽就能实现对滑移齿轮 a 和 b 的控制。图 3-3 凸轮式操作机构3.2.3 移动式操纵机构当移动件移动距离较长时，用摆动式操纵机构会使偏移 a 太大或摆杆长度太长，这时采用移动式操纵机构

60、较适宜。图 34 所示为齿轮齿条机构。抬起手柄 10 将定位销 9 从孔中拔出，转动手柄 10，通过销子 8、轴 7 带动齿条 15 转动，从而使齿条 4 带动拨块 2 沿导向轴 3 移动，带动滑移齿轮 1 在轴 16 上移动，实现变速。 为了使操纵机构尽量集中在一起，有时还可以把两个转轴套装，使两个操纵手柄安装在同一个轴线上，如上图所示。手柄 11 通过销子 12、轴套 14 和齿轮 13，使拨叉 5 沿导向轴 6 轴向移动。 为保证齿轮能正确啮合，在设计操纵机构时必须考虑定位问题。常用的定位方式有钢球定位和销槽定位等。定位机构可以安装在操纵件上、导向轴上或滑移齿轮上。用钢球定位，结构简单，