机械毕业设计-立式铣床纵向工作台设计（含全套CAD图纸）
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机械毕业设计-立式铣床纵向工作台设计（含全套CAD图纸）,机械,毕业设计,立式,铣床,纵向,工作台,设计,全套,CAD,图纸
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目录摘要1Abstract2第一章 绪论31.1 铣床简介31.2 国内外的发展状况31.21国内的发展状况31.22国外的发展状况41.3我国数控技术的发展趋势51.31更加的高速，可靠以及精确化51.32更加的高自能化61.33更加的复合化61.4更加的个性化是机床发展的主要方向61.5开放性是体系结构的主要发展趋势61.6选题的目的及意义6第二章 纵向工作台的设计原理82.1设计的主要内容82.2研究的问题82.3铣床的原理图设计82.4 方案计算12第三章 纵向工作台的方案设计133.1. 铣床的主要参数133.2 纵向工作台的结构设计133.3导轨的设计163.4操纵机构的设计163.5离合器的选择16第四章 纵向工作台的方案设计计算174.1.锥齿轮的选择与校核174.2.轴承的选择与校核194.3滑动丝杆和螺母的选择与校核.21总结24参考文献25附录：中文译文及原文26 立式铣床工作台设计摘要随着社会经济飞速的发展，中国的制造业也越来越强大，其中机床的的发展是制造业发展的一个重要的支柱。如今机床广泛应用于制造业的各个领域，如造船，飞机，汽车等各个产业，所以说机床在制造业中具有很好的发展前景，本次毕业设计的课题是立式铣床纵向工作台设计，主要设计传动丝杆及螺母，以及对其他零件的选择及校核。期间需要完成设计说明书，以及零件图和总装配图，并且设计出来的工作台能达到预期的要求。通过对纵向工作台的设计，让我们对机床有了很大的了解，对以后优化机床的设计提供了巨大的帮助，同时对机床的发展也有巨大的意义，因为此研究能很好的促进机床的发展，同时也让制造业越来越强大。关键词：立式铣床；纵向工作台；传动丝杆；零件图和总装配图Vertical milling machine table design AbstractWith the rapid social and economic development, Chinas manufacturing industry has become increasingly powerful, the development of the machine which is an important pillar industry development. Now the machine is widely used in various fields of manufacturing, such as shipbuilding, aircraft, automotive and other industries, so that the machine has good prospects in the manufacturing sector, the subject of this graduation project is a longitudinal vertical milling table design, the main design drive screw and nut, as well as other parts of the selection and checked. Need to complete the design specification, and part drawing and assembly drawing period, and designed the table to achieve the desired requirements. Through the vertical bench design, so we have a great understanding of the machine, after optimization of the machine design provides a great help, but also to the development of the machine has a huge significance, because this study can be a good tool to promote development, but also to manufacturing and more powerful. Keywords: vertical milling machine; vertical table; drive screw; parts drawing and assembly drawing 2第一章 绪论1.1 铣床的介绍用铣刀加工各零件表面是铣床加工方法之一，其中铣床的主运动是铣刀进行的旋转运动，而铣床的进给运动是刀具和工件的移动。比如平面，沟槽铣床都能进行加工，曲面铣床也同样能加工。对工件铣削加工是铣床的主要加工方法之一，铣床不仅能加工平面、沟槽、轮齿等，而且也能加工比较复杂的曲面，由于铣床的加工效率很高，所以在机械的领域中得到很广泛的应用。 铣床是一种在机械领域应用很广的机床，比如像分齿零件的表面，沟槽以及平面等复杂的曲面，铣床都能进行加工。除此之外，对圆柱体的表面进行加工以及对内外孔加工都可以，还能对零件进行切断等工作。铣床在进行运行时，工作台上装上工件，主运动是铣刀进行的周转运动，辅助运动是铣头和工作台的进给运动，这样综合起来，工件就能得到所需的加工表面了。铣床的生产效率较高是因为进行了多刀断续切削运动。总而言之，铣刀对工件进行铣削加工是铣床主要的加工方法。1.2 国内外的发展情况1.21 国内的发展情况1949年新中国的成立才使我国的机床行业得到很大的发展，解放前，由于进行长期的封建统治和帝国主义的侵略和掠夺。我国的农业生产十分落后。称不上是独立的机械制造行业，更不用说机床制造业。只有少数几个城市的一些小型机械厂，制造一些简单的皮带车床，牛头刨床和磨床等; 1949年全国机床产量仅1000台，不到10个品种。可见当时中国的机械制造业十分的落后。在解放之后，由于国家领导对机床行业逐渐的重视起来，在中国的三年经济恢复期间，把许多的小型加工厂都改建为了专门的机械厂，在随后的时间内，又专门扩建和新增了许多的机械厂。这使得机床行业得到很大的发展。之后国内又相继成立研究所和研究院来专门研究机床，这样使得机床行业日益壮大。我们的数控技术从20世纪50年代开始。其中发展的进程可分以为四个阶段：1）1958年至1965年，开始研究数控铣床（管控制，步进电机和液压拖动放大器的开环系统），处于试用阶段。 2）从1965年的开始。数控系统的晶体管产品得到大步的开发。直到20世纪60年代末和70年代初。在这个阶段的特点是，虽然有很多数控机床的数量和品种，但一些比较复杂的零件也能进行处理。已经开始生产从试验阶段到出产阶段。 3）从1972年到1979年，数控技术开始试验和试产两个阶段的。比如说，数控系统的集成电路研制得到成功，在车，磨，钻等各种加工方面都应用了数控技术。数控机床的研制成功使得数控线切割机床也取得了非常大的发展。4）机床的稳定发展阶段是在1980年以后，由于从国外得到先进的技术，以及我国进行相关的自主研发，数控机床的品种类已经越来越多，大约已经已超过500多种了，其中数控金属切削机床的品种率达到20。虽然，现在数控机床的发展取得了巨大成就，但和一些发达工业国家相比起来。还存在很大的差别。我们应该需要继续进行深入的探索和研究，来提高机床的数控技术水平，进而来提高和壮大机床的发展。1.22 国外的发展情况在当今的世界上，让机床的设计，制造及使用在其国家得到较大的发展是美德日三个国家，这三个国家在数控机床的研究上也是最先进的，使用经验也是最成熟的，技术上也是最好的。然而由于其国家的社会条件和社会经济的发展水平各不相同，所以他们也个具有自己的特点。以科学研究为目的是美国发展机床的主要思想，由于美国的军队对机床的需求量较大，其次，美国政府对机床的研究和发展给予了非常高的重视，所以美国对机床科研以及设计所投入的科研经费较多。而且美国还吸纳全世界的许多人才为其工作，在工作上也非常注重效率。所以美国在机床的发展方面十分的先进，拥有大量顶尖的技术。比如说，在1952年时成功的研制出了世界上首台数控机床，然而在1958年的时候又建立了加工中心。在70年代初时期，FMS研制取得了成工，于是在1987年，又相继推出了开放式数控机床系统等。因为美国是第一个实现把汽车的生产，以及轴承的生产相互结合起来。所以建立了大批自动线来实现自动化的需要。除此之外，美国在电子和计算机的领域远远的领先其他国家。所以，美国在数控系统的设计和机床的制造发面拥有非常扎实的专业基础，由于美国有着十分注重创新和科研的态度，所以使得其数控机床的技术远远的超先于其他的一些国家。在当今，美国的机床已越来越发达。他每年都生产大量的高性能机床给大型的客户，同时也为小中客户提供廉价的机床，比如像Fadal、Haas等一些公司。在数控机床的发展过程中，由于美国重于数控机床的研究，而不注重于数控机床的应用，导致机床的发展进程逐渐的变慢。所以，在1892年的时候，日本的数控机床产量第一次超过美国，并逐渐实现大量出口。当从1990年起，美国逐渐加强机床的应用性，慢慢的美国的数控机床才实现量产。德国机床开发非常注重实用功能。所以德国政府重要战略地位是机床工业的发展，且非常讲究效率与实际。他们坚持和谐发展，同时又注重工人之间的相互交流。并且建立了大量的自动生产线。在1956年的时候，研制出了首台数控机床，并且十分注重发展，把理论联系实际，逐渐稳步的发展机床工业。同时也非常注重科学研究，把科学的研究和应用技术两者相互并合起来，大型企业和一些好的大学共同进行学术研究，从而使机床得到很好的发展。在对加工工艺和用户产品以及机床布局的结构和数控机床的共性与特性进行了大量而且比较深入的研究。在产品的质量上可谓是精中求精啊。德国生产的数控机床的性能比较好，且其产品的功能性较强，并且实用性较高，机床广泛的出口国外。特别是在一些重型以及较大大型和精密数控机床等方面。德国海比较重视机床配件的实用性与先进性，比如说电机，刀具，量具等配件。德国数控系统中的各种功能部件质量和性能等方面都是领先于世界各国的。比如说，Heidenhain公司的精密光栅世界闻名，同时西门子公司的数控系统也是世界闻名，所以他们均被各国竞相采用，并且销量很大。然而日本的数控机床，是先进行仿制，然后在进行自主创新的。机床工业的发展在日本也得到十分的重视。日本政府通过相关的规划和立法来帮助日本数控机床行业发展，并规划其发展的方向。日本政府通过给予大量的经费，以此来帮助企业机床的发展。再人才方面实行引进，并且派人到德国进行学习。学习德国的配件质量，在管理和数控机床技术上则向美国进行学习。通过综合两国的优点，于是在机床发展方面取得了巨大的成功。日本企业大量发展大自动化技术，并且加大力度的发展柔性生产自动化的数控机床。在1958年时期，日本成功的研制出首台数控机床。在1978年时，数控机床的产量首次超过美国，并且数控机床大量出口，出口数量排名世界第一。在发展的策略上，日本的数控机床同样是先进行仿制，然后在进行自主创新。第一是生产许多的中端数控机床，这有利于抢占大量的销售市场。然后在1980年时期，通过自己的努力研究和学习，逐渐的向高端数控机床发展。日本期间努力的向美国学习质量管理，进而转变成自己的管理体系，这样有利于产品质量的保证。其次日本把电子与机械融合起来，形成了机电一体化，为数控机床的发展开创了捷径。在发展数控机床的过程中，日本企业注重数控机床的技术，并且注重研发以此来发展数控机床。日本的FANUC公司，也是先进行仿制，然后在进行自主创新的。发展了各种高中端数控机床，以此来满足市场的需要。其公司不仅在技术上非常的先进，而且在产量上也是世界第一。其销售额不仅在国内占了70%，而且在国外市场也占了50%，即促进了日本数控机床的发展，也促进了世界数控机床的发展。1.3 我国数控技术的发展趋势更加的高速化，更加的可靠化和精度化，还有更加自能化，柔性化，复合和开放化以及集成化，这些都是今后数控机床的发展趋势。数控和技术的发展大约已经有40多年了，数控技术它是一门综合性很强的学科，它包括机械，电子，控制以及计算机等多门学科的综合而成的，随着社会的发展，机械制造业的增强，对数控技术的要求也越来越高了。1.31 更加的高速，可靠以及精确化加大机床主轴的转速，提升工件的进给速度是高速化的体现所在。一般来说，数控系统的可靠性比数控设备的可靠性要高出几个等级，也并不是说数控可靠性越高越好，它主要还受商品的性价比影响。机床的高精度化就是说精确度是不是能够精确到微米乃至纳米级。1.32 更加的高智能化一般来说高自能化主要的体现在数控系统的以下四方面；第一：体现在加工工件的效率以及加工工件的质量。第二：数控机床的机动性能以及机床的使用和安装是否方便，等等。第三:是否操作方便以及便于编程。第四：是否能减少工人的劳动强度和节约生产时间。1.33 更加的柔性化以及集成化现在数控机床的柔性化的发展趋势是从点和线慢慢的向面和体方面发展，而另外的一个方面是数控机床更加的注重于实用性和经济性，慢慢的向这两个方向进行发展。数控系统的柔性化，是产品今后发展的主要趋势，也是实现今后市场的需要。数控系统的柔性化是今后各国机械行业发展的一个方向，同时也是机械先进领域发展的一个方向。1.34 更加的复合化功能的复合化是今后数控机床的发展主要趋势，它主要是想在一台机床上实现车，铣，钻，攻丝，绞孔以及扩孔等多种的复杂操作工序，这复合化的主要目的，也是其主要思想。数控机床的复合化不仅提高了机床的生产效率，也提高了机床加工产品的质量，间接地也提高了生产的柔性化。1.4 更加的个性化是机床发展的主要方向随着经济的全球化，各国的机械制造业也越来越强大。在现在的市场上，各国之间相互合作，相互贸易的格局已经基本的形成。同时对产品的要求也越来的越高，比如说生产效率要高，加工质量以及产品的精度要高等等一些方面。同时用户的个性化需求也越来的越明显。更加的专业化以及实用化慢慢得到越来越多用户的喜爱。1.5 开放性是体系结构的主要发展趋势 在当代的社会中，开放性是数控机床发展的主流思想和主要的目的。开放性分为两个部分，一个是软件平台开放式的系统，而另外一个是硬件平台的开放式系统。使用的结构基本上是模块化和层次化。除此之外，还提供一个向外的程序接口，以供客户的需要。为了解决以前数控系统比较封闭的情况，还有一些产业化软件存在相关问题的现象。所以，很多的国家花费大量的资金对数控机床的开放性进行深入的研发，现在数控系统逐渐变得开放化，然而开放化也是数控系统今后发展的主要趋势。当今，当前开放式数控系统的研究核心目标是通信规整，配置较标准，运行平台较好，以及数控机床的功能库和系统的功能软件等。现在数控装备的网络化越来越受到大家的关注，因为数控装备的网络化能够很好的实现企业生产产品的需要，同时也是机械市场的需要。在机械制造行业中，生产自动线对信息集成的要求越来越高，所以开放式网络化是现在制造业的需要。如今，一些顶级数控机床的制造国家，已经在向数控机床高开方式方向发展了.1.6 选题的意义及目的随着社会经济飞快的发展，我国的制造业也变得越来的越先进，同时对零件加工的质量要求越来越高，加工效率也要求越来越高。机床的发展方向慢慢的向高效率，高质量，高速度，高加工精度以及更加可靠性方面发展。采用模仿设计是一般传通机床非常通用的设计方法，然而传统的机床已经越来越满足不了现代制造业的需要。如今人们对机床的动态性能要求越来越高，以前只是关注机床是否能满足静态特性，现在就不同了，现在数控机床在进行相关设计时必须的注重其机床的动态特性。本次毕业设计设计主要对立式铣床纵向动工作台做了比较详细的设计。第一的是我们应该要确定好工作台的工作原理，其次就是要选择国内技术比较先进的丝杠螺母作为传动机构。之后的话，就大概的确定好工作台的基本结构结构；然后在对丝杠，螺母，轴承以及齿轮等比较重要的性零件进行必要的选择、设计和计算并进行多次的校核。最后一点的是我们要完成好设计说明书，还要用autoCAD软件画出了机床纵向移动工作台的装配图以及零件图。如今国家对铣床的需求量越来越大，铣床在国内的技术发展还不太成熟，而且铣床在国内有着很好的发展前景，所以本课题的研究在制造业中十分重要，对铣床的发展乃至制造业有着一定的贡献，同时对我们大学知识的实践有很大帮助，有利于对大学知识的掌握及巩固。第二章 纵向工作台的设计原理2.1 设计的主要内容该次毕业设计主要内容包括了以下几个方面：第一， 立式铣床纵向工作台的基本整体结构设计。第二， 立式铣床纵向工作台的操作机构设计。第三， 工作台与机体的联接结构设计。第四， 设计立式铣床纵向工作台传动部分和运动部分的技术参数和功能参数。第五，计算工作台传动和运动部分的参数，最后在校核该部分，并画好装配图与零件图。2.2 研究的问题立式铣床纵向移动工作台的基本工作原理以及基本结构结构设计，操纵装置的设计，能够让工作台满足手动和机动两种模式的精准变换以及很好的控制工作台的运动速度。传动部分的设计主要包括丝杆，螺母，锥齿轮等机构的设计，以及对其进行计算并且校核和画图。以及对工作台的整体功能进行评估使其达到设计要求，工作需要。2.3 铣床的原理图设计根据自己的想法设计了以下三种方案。 图 2-1 图 2-2 图 2-3以上是我的设计原理简图，共设计了3种方案。但本人觉得图 2-3这种方案最好，所以选择方案图 2-3进行计算和设计。理由如下：方案图 2-3比方案图 2-1和方案图 2-2的结构更为优化，且附加磨损更小，传动结构精密，整体体积较小，所以能使整台机器更为节省材料和减小厂房占地面积，以此降低成本，且方案图 2-3便于安装和维修，也利于工人师傅对机器进行调试，重要的是方案图 2-3传动比较高，所以是生产效率较高，而且其稳定性较好，功能也比较好，整体的结构质量也较好，使机器的使用寿命得到很好的延长。所以综合以上的考虑，选择方案图 2-3。2.4 方案计算(1):齿轮的的齿数如下,符号已在表中标出. 表 2-1Z 1Z 2Z 3Z 4Z 5Z 6Z 7Z 8Z 9Z 10Z 11Z 12Z 13Z 1426 44246427361827182124361845Z 15Z 16Z 17Z 18Z 19Z 20Z 21Z 22 Z 23Z 24Z 25Z 26Z 27Z 285737213440132843183533371818（2）：联轴器参数：M2 和M3参数都为40. 其中MT为18.（3）进给电机参数：（P=1.5KW n=1450r/min）（4）纵向工作台运动传动链结构式如下： 进给电机VIVIIVIII IX X XIXIVXVI工作台纵向进给丝杆。 根据以上的进给运动链结构式，我们可知纵向方向的进给运动级数为3*3*2=18种，下面我们就算出纵向工作台的18种速度。由以上的数据可算的纵向进给速度范围是39.92263.27(mm/min). 第三章 纵向工作台的方案设计3.1铣床的主要参数工作台工作面积（宽*高） 360*960mm工作台最大行程（手动/机动） 700/680mmT型槽数 3T 型槽宽度 18mmT 型槽间距 70mm 工作台工作进给量 18级 23.51180mm/min工作台纵向快速移动量 2300 mm/min最大载重量 500KG进给电动机功率 1.5KW进给电动机转速 1450r/min加工表面平面度 0.02mm加工表面平行度 0.02mm加工表面垂直度 0.02mm/100mm 表面粗糙度 1.6um3.2 纵向工作台的结构设计通过升降台中的轴XIV转动带动两对锥齿轮运动，再锥齿轮把运动传给纵向进给丝杠,这就是纵向工作台运动的基本原理。如图2-1.所示运动传到锥齿轮后，因锥齿轮和丝杠没有直接相联系，所以必须通过拔叉和滑套让离合器和锥齿轮啮合，再通过离合器内的滑键带动丝杠转动。第二就是螺母固定在纵向工作台的底座上，当丝杠进行转动时就会带动工作台一起作纵向进给。纵向工作台在台底座的燕尾槽内作直线往复运动，燕尾导轨的间隙由镶条调整。当横向进给丝杠带动作横向进给。通过转动手柄的偏心轮作用，然后把工作台底座固定在升降台上。由于这样可使工作台随工作台底座绕鞍座上的环形槽向左右摆动作450范围的修整。修整后用四个螺栓和穿在鞍座环形“T”形槽内的销子，将工作台底座牢固固定。丝杠螺母传动机构的螺纹之间是有间隙的，随着使用时间的增长，它们之间磨损量就愈来愈大，从而使间隙增大。然而顺铣时为了保证加工精度，不允许丝杠螺母之间有很大间隙，因此必须把间隙修整到允许的偏差范围内（0.02mm左右）。当调整间隙时，应首先揭开工作台底座上的盖板，然后在拧松螺钉，当顺时针转动螺杆会同时带动螺母转动。其间隙的存在情况是有的，当在螺母没有转动时。由于另一个螺母是固定的，此时两个螺母在丝杠上作相对运动产生相互推力，当螺母转动时候。这样的话两个螺母便向丝杠上螺纹面的两侧靠紧，因此可减小间隙。当修整好间隙后，应该拧紧法兰盘上的紧固螺钉，可以通过环将蜗杆和可调螺母固定在调好的位置上，最后盖好盖板。如下图3-1所示，是本次设计的纵向工作台的基本结构图。如图所示，两端支撑纵向丝杠的角接触球轴承是用来承受铣削力产生的轴向推力的。然而丝杠左边的空套手轮是用来手动操纵工作台的。将手轮往右推，可以使其和离合器沾合，因此手轮便可带动丝杠作旋转运动，从而使工作台纵向进给。然而当松开手轮时，由于弹簧作用使离合器脱开，从而可避免机动和手动之间的冲突。丝杠右边带有键的轴头，可用来安装和配换齿轮，最后将齿轮传给分度头等附件的。这个图是借鉴铣工工艺学的，用来更好地解释工作台的结构设计。 图3-1 工作台结构示意图1、手轮 2、离合器 3、工作台台面 4、调整螺母 5、固定螺母 6、丝杠 7、花键套筒 8、纵向离合器 9、工作台底座 10、锥齿轮 11、传动轴 3.3 导轨的设计1.导轨类型的选择机床常用的导轨种类非常的多，但是滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优点，而且运动精度较高，不容易毁坏且好操作。滑动导轨在机床上应用也十分广泛。所以，本次设计采用滑动导轨。2.导轨截面形状的选择 铣床工作台导轨不仅要求有较大的承载能力而且要求有较高的运动精度，燕尾槽导轨运动精度较高，且操作方便，平稳性也好，同时具有很好的载重能力，所以本次设计选择选择燕尾槽导轨。3.4 操纵机构设计1.手动进给操纵机构在工作台正面安装了一个手动摇柄，使操作更加方便灵活，通过一对锥齿轮和直齿圆柱齿轮带动纵向离合器转动，从而使丝杠转动，以此来实现纵向进给。2.自动进给操纵机构工作台操纵机构自动部分安装在工作台底座上，纵向操作手柄以及横向和升降操纵手柄都有两副，是可以联动复试的操纵机构。当手柄在中间位置时，模板的凸出部位把杠杆给顶紧，从而杠杆板上的销子就把轴往右边推，因此轴此时便可以通过拔叉把离合器脱开，这样可使工作台不在工作的状态。要是把手柄向两边任何一个方向拨动一个位置后，通过轴来拨动模板。要是模板随便摆过一个角度，这样杠杆板上的销和模板斜面之间就可能出现了间隙。因此，轴在弹簧的作用下移动，轴通过拔叉的作用又使离合器进行啮合。由轴XIV通过锥齿轮传来的进行运动，通过离合器带动纵向丝杠使工作台来进行纵向进给。纵向工作台的运动方向，由手柄处的两个电器开关进行控制。如果手柄往左推，纵向台则向左移动，反之亦然。手柄在左、中、右三个位置是用定位板来进行定位的。所以板上有三个V形得缺口，由于在弹簧的作用下可使用定位板相对于销子有三个稳定的相对位置。又因为定位板是与杠杆一起进行转动的，所以通过杠杆和模板可使手柄稳定在这三个位置。3.5 离合器的选择在这次毕业设计过程中，我选的是齿形离合器，因为与牙嵌离合器相似，结构比较简单且紧凑。其外形的尺寸也相对来说比较的小，并且接触时的几率相当的高，而且齿形离合器也适用于转矩比较大的场合。综合以上的观点，所以我选择齿形离合器。42 第四章 纵向工作台的方案设计计算4.1锥齿轮的选择与校核1. 本次两个锥齿轮均选用7级精度，材料为45cr。并都进行调质处理，硬度为240HBS；且齿数均为18，传动比为1.2. 齿根弯曲疲劳强度计算；1）计算XVI纵向丝杆的功率P; (KW)其中选取机械传动效率；2）计算XVI纵向丝杆扭矩T 其中转速n=23.5（r/min），以此来确定最大的扭矩T；3）查锥齿轮弯曲疲劳强度设计公式为： 4）计算载荷系数K图10-8得动载系数得 由表10-2查得由表10-3的载荷分配系数：由表10-4查得所以5）计算弯曲疲劳许应用力由图10-18得由图10-20c查得取安全系数S=1.4;代入上式求得：MPa6）由表10-5查取齿形系数由表10-5查取应力校正系数一般取齿宽系数传动比u=1把以上各数据带入式=7.05圆整m；取m=8；7）齿宽b=30.51圆整b=31把m=8，b=31；=8140.9（N）代入式=268.49MPa所以齿根弯曲疲劳强度符合要求。3.齿轮接触疲劳强度计算其中对于的直齿锥齿轮，取1)计算接触疲劳许用应力。取安全系数S=1;由图10-19取接触疲劳寿命系数;由图10-20d查得齿轮接触疲劳强度极限所以=784MPa由表10-6查取弹性影响系数把以上各数据带入下式中：=159.82mm；综上可得模数m应取9；即159.82mm所以，Z=18，m=9锥齿轮的齿轮接触疲劳强度符合要求；由上所求可知齿轮宽度b=34.36mm;其中常取；圆整宽度b=35mm。4.2 轴承的选择与校核1)根据生活中的使用情况，我们可假定他的预期寿命为h；然而丝杆即受到纵向力，也受到轴向力，因此，我在这里采用角接触球轴承。2)两对轴承选用相同的型号，且成对称分布。3）轴承所受径向力=2011.37N；轴承所受轴向力=1717.9N；其中上式中； ；由上面的锥齿轮计算可得；4）又因为两个轴承型号一样，即选择受载荷力大的一个进行计算；5）确定丝杆的直径查表15-3德：取；所以=41.84mm根据轴承型号的国标取丝杆的直径d=44mm；6）所以选取角接触球轴承代号为7008AC，查机设手册其额定动载荷为C=19KN;7）计算派生轴向力；由铣床纵向工作台结构图可知轴承1被压紧，轴承2被放松；所以；;又由表13-7得角接触球轴承代号为7008AC时，派生力=683.87N;8)计算轴向力：；由表13-5查得判断系数e=0.68；2.39e；所以X=0.41 Y=0.870.6799e;所以X=1 Y=09)计算当量重载荷；取温度系数；载荷系数；所以=3003.3N;=1005.7N;又因为；因此轴承较低些；所以按轴承1进行计算；所以寿命=1.8;所以选择7008AC角接触球轴承符合要求；4.3滑动丝杠和螺母的选择与校核1）丝杆要求的精度比较高，选用10级精度，所以丝杆材料选择40Cr；然而螺母要求略低选用8级精度，所以选用45钢，螺纹型号选择梯形螺纹。2）确定丝杆的直径查表15-3德：取；所以=37mm;3）耐磨性计算；螺纹中径;又因为对于梯形螺纹，一般h=0.5P;而 F=1717.9N;由表5-12查得许用压力 =2MPa；摩擦系数f=0.08；又因为一般取=2所以=16.5mm综上可查机械手册按国标选取螺纹直径d=44mm，螺距p=7mm；且螺母高度=83mm；螺母大径D=44.3mm；所以耐磨符合要求。3）螺杆的的强度计算；因为查机械手册=37mm其中截面面积A=1075.21由表5-13查得；由表5-8查得720MPa；所以=240MPa；把以上数据带入26.9MPa；所以螺杆的强度符合要求。4)螺母螺纹牙的强度计算1.螺纹牙危险截面剪切强度的条件为；其中对于梯形螺纹牙根厚度b=0.65p=4.55mm；由表5-13查得=144MPa；由表5-14查得螺杆长度系数u=0.50；把上述数据带入公式；所以剪切强度条件符合要求。2. 螺纹牙危险截面弯曲强度的条件为；因为弯曲力臂L=1.4mm；查表5-13得=1=240MPa；把以上数据带入公式=31.47MPa；所以螺纹牙危险截面弯曲强度符合要求。综上可的螺母螺纹牙的强度符合要求。4）螺杆的稳定性计算螺杆稳定性条件为;查机设书得=4；又因为临界；其中拉压弹性模量E=；查机设书可得；惯性矩I=91951；把以上数据带入公式得=1.52N;所以所以螺杆的稳定性符合要求；所以取螺杆螺纹直径d=44mm，螺距p=7mm；中径mm。且螺母高度=83mm；螺母大径D=44.3mm；中径=41.5mm。 总结 到这里我的设计说明书已基本完成了，其中我通过大量的阅读书籍，学到了很多的东西，知道了知识的可贵性。通过搞毕业设计，让我学会了独立自主的学习，不再依靠别人，也渐渐的丰富的自己的大学知识，把所学的大学知识应用于实践，同时自己也积累了设计机器这方片的经验。所以我觉得搞毕业设计是大学生的必经之路。因为只有通过毕业设计才能提高自己的专业知识，才能让自己的知识应用与实践，才能为以后的工作做好铺垫。在此，我非常感谢我的老师对我的教导，以及同学对我的帮助。参考文献1技工学校机械类通用教材编审委员会.铣工工艺学M. 北京:机械工业出版社，1980. 2濮良贵， 纪名刚. 机械设计M. 北京:高等教育出版社，2006. 3孙椰望，罗扉，杨秋娟. 基于模态分析原理的机床研究J. 制造技术与机床.2014（2）：48-49. 4王小玲.浅谈金属切削机床的发展J.机械管理开发.2009,24（5）:152-153. 5李必文.机械精度设计与检测M. 长沙:中南大学出版社，2011. 6潘存云，唐先进. 机械原理M. 长沙:中南大学出版社，2011. 7戴曙. 金属切削机床M. 北京:机械工业出版社，1999. 8机械设计手册（新编)M. 机械工业出版社，2004.8. 9孟俊焕，孙如军，孙莉.经济型数控机床改造优化方案研究J.机床与液压.2005（7）：200-201. 10王先逵.机械制造工艺学M. 北京:机械工业出版社，2006. 11董洁洪.精密和超精密加工机床的现状及发展对策J.光机电信息.2010,27（10）：1-7. 12何绚.未来机床的发展的方向J.南北桥.2009（8）：123124. 13牟永言. 机械加工工艺手册M. 北京:机械工业出版社，1992. 14周良德，朱泗芳，杨世平. 工程图学M. 长沙:湖南科学技术出版社版社，2010. 附录中文译文对薄的,横向各同性弹性层轴对称接触的渐近解摘要对刚性球与一个薄的，横向各同性弹性层正常接触的问题进行研究，薄的弹性层建立在刚性基础上。无论是在极限情况下，其中的接口可以是理想的粘结或无粘结摩擦，并被认为是用于球形压头下的接触压力和接触补片的半径近似解。通过用有限元法预测和比较这些近似解，来确定解决方案的准确性。 关键词：固体润滑剂;各向异性涂层;有限元法;接触压力1引言表面涂层已成为广泛使用在工程领域，由于它们提供了许多潜在的好处。这些涂层可以是各向同性或各向异性的性质，通常被用于提高接触特性及改进的配合部件的摩擦性能。表面涂层最普遍的应用是在运行于真空或低压环境中的一些滚动元件或滑块轴承1。涂层通常是非常薄层软金属（如金，银， 锌及铅 ）层固体（如二硫化钼和硼氮化物）或聚合物（例如，聚四氟乙烯，聚酰胺复合材料和酚醛树脂和环氧树脂），其被沉积到衬底上。当固体润滑剂的涂层被施加到基材上时，接触应力和位移场显著从赫兹接触轮廓的半空间内偏离。这是设计时的显著问题，因为没有可用于分析三维涂层表面接触方法，所以即使简单的几何形状封闭形式也没很好的解决方案。回顾文献，许多研究人员调查解析与各向同性弹性层 2-12 轴对称接触得问题。各向异性涂料展示更复杂的接触特性，不是因为他们定向的依赖各向同性弹性层。 Ovaert 13 分析了横观各向同性固体润滑膜的刚性椭球压头的打孔问题。 Kuo和科尔 14 通过汉克尔方式取得横观各向同性多层介质数值解变换。 Lovell和洛弗尔以及Khonsari 16采用有限元方法来研究具有弹性基板上的横向各向同性弹性层接触的弹性球法向应力和切向的摩擦特性。为了更好地了解层状介质的接触，本文的重点是刚性的，无摩擦的横观各向同性层上刚性基板的轴对称缩进。弹性层和刚性基板之间的界面上被假定为理想的粘结或无粘结摩擦。所采取的方法是延续约翰逊横观各向同性弹性涂料的“平面截面后仍保持平面压缩”的假设2。2 问题描述在考虑刚性的基础上，其中旋转对称层的轴是垂直于所述层和所述衬底之间界面的无限横观各向同性弹性层。在所述层和衬底之间的界面将被假定为理想的粘结或无粘结摩擦。一个刚性的球形压头穿透层法线方向的自由表面，在表面压头与层之间的界面被视为无摩擦。近似解将取决于该层的位移场和应力场。这个问题是轴对称球形压头大约含有多少垂直于横观各向同性层和基础之间界面的质心线。2.1 控制方程圆柱坐标系（r ， ，z）与相关联的正交向量基，它定义在该层自由表面的平面，并与对称轴以及z轴一致。如图所示1，在其引用的位置，也就是说，之前的压痕弹性层占据0 Z z = 0处，并定义其自由表面区域之间的界面层与刚性基层在z =t万吨。该问题的对称性决定了位移场u，且具有代表性的是，同时标量分量和与是相互独立的：假设变形小，| | |1，并且它遵循从方程（1），该位移具有代表性，标量分量rr，zz和rz，这些是在给定位移场条件的标量分量。因此，应力场具有代表性的，与标量分量rr，zz的指向和rz是由给定应变场的标量分量的计算其中C11，C12，C13，C33和C44是为横观各向同性弹性层的五个独立的弹性常数。最后，假设自身重量和物质加速度场可以忽略不计，所以平衡方程只有两个非平衡的标量分量。第三个标量平衡方程是平衡满足时。2.2边界条件 在变形的结构中，弹性层和刚性球形压头之间的接口是一个球形帽，具有一个圆形的正交投影，或接触印痕，（参见图1）这个接口被假定为无摩擦，使边界条件：其中w（r）是球形帽的公式，这样，如果R是球形压头和w*W（0）时压痕的深度半径，则如果该弹性层是相对于压头很薄，且半径R t，瓦特,则它遵循aR并且，当所有ra时。因此，对于薄弹性层的压痕更新方程（7）由下式给出; （7）注意，接触印痕半径是关系到球面压头半径R和压痕深度W *。要求当W（A）= 0时，它对于一个薄的弹性层的公式如（8）。 . (9)该压痕深度宽W*比弹性层厚度t少,可以由不等式条件表示: （10）该弹性层将被假定为从现在开始要薄，并且近似表达式方程为（9），压痕轮廓和深度将用于接触补片的外面，在弹性层的自由表面牵引是无边界。 （11）边界条件方程（6），（9）和（11）在自由表面处z = 0处，都是相似的考虑以所有情况。用于弹性层和刚性基础之间的界面为z= t时，将要考虑的是该接口在理想化的情况下是理想粘结，其相应的边界条件是， （12）这将被称为键合的情况。其他理想化将要考虑的是这种情况，其中界面弹性层和刚性基础之间无粘结和摩擦，从而使相应的边界条件是， ， （13）这种将被称为无粘结情况。3，分析解决方案 约翰逊假设轴对称变化2说：“飞机的部分压缩后仍然面压缩”意味着这是与z无关：； （14）首先，注意，该假设意味着； （15）这意味着压头之间的界面在弹性层中，零摩擦边界条件式（6）1 和正常位移边界条件方程（6）2 不能同时满足。优先此处是考虑到正常的位移边界条件。在另一方面，零摩擦边界条件式（13）1是隐含由零正常位移边界条件式（13）2。 给定了位移场的假定形式后，它不可能找到平衡方程的解，方程（4）和（5）满足所有的边界和内部连续条件。因此，该解决方案在下面衍生，它们近似值可能非平衡或一些边界以及内部连续条件可能不会满足。不满足条件的一些误差程度明确识别并将指示给予有限元分析比较。3.1理想情况下绑定的接口用于粘合的情况下，径向位移边界条件式（12）1和假设方程（14）意味着径向位移消失无处不在的弹性层：， ； （16）注意的是轴向位移的边界条件方程（6）2和（12）2及平衡方程方程（4）和 （5）与此结果不兼容，也就是说，它们不能同时满足。因此，判定为满足轴向位移的边界条件为平衡方程。假定应变分量是通过均匀弹性层的厚度.; (17)它遵循由应变 - 位移关系式（2）3， 轴向位移的边界条件方程（6）2和 （12）2和牵引无边界条件式（11），其因此，该球形压头的下方，该组件压力由下式给出；然而，牵引 - 自由表面之下，应力场消失：， （20）这种近似解满足所有边界除摩擦压条件（6）1 ，该解决方案对应的不是一个理想的结合压头和弹性层之间的界面。另外非平衡的应力场和剪切牵引 rz是在不连续的整个表面R = A上。压头之间的接触压力P（r）的弹性层为 （21）并与由下式给出的总压头载荷P； （22）如下的接触补片的半径是与压头通过加载； (23)有趣的是注意到，接触压力的分布与接触面半径的这个近似解为独立四五个弹性常数；3.2无粘结，无摩擦界面在制定的近似解解析时，应选择其中的边界条件，以满足在某些特别的区域所得到的值。当然，最终的目的，是获得一个模型，它提供的预测，是最接近系统的响应。鉴于牵引边界在方程中给出的条件（6）1及（13）1，我们将假定为一个无粘结的材料，根据剪应力分量rz 压头是可以忽略不计的。 （25）它遵循由式（2）3和轴向位移边界条件方程（6）2，（13）2是； （26）结合方程（24）和（26），（2）和（3），把以上结果代入式（4）给出的平衡方程为 （27）一般的解决这个欧拉 - 柯西方程为 （28）那等于零在r=0和B2=0的情况下。将方程（26）和（28）代入（2）和（3），并要求这里的zz =0时，当ra然后给出：这种近似解满足所有边界条件为0ra时。然而平衡条件式（5）不成立，是因为位移场方程（26）和 （28）是在假定方程（24）不一致，此外，0ra为独立方程的一个近似解，此领域之外的弹性层响应的接触压力由下式给出； （30）总压头的载荷P由公式（22）给出，相关的压头负载由该接触结合半径得 （31）需要注意的是，在这种情况下，接触压力分布和接触面半径是独立的弹性常数。4结果与讨论对于提出粘结和无粘结分析的解决方案在第3.1和3.2，但更重要注意的是有适用性的范围是有限。这两种近似解决方案只适用于可压缩，横向各向同性材料。为了满足这些条件，材料的刚度矩阵（见式（3）必须是稳定和正定：当上述不等式的左边侧接近为零时，材料变得不可压缩，同时分析解决方案将变得非常不准确。4.1对于降低各向同性材料的解决方案上面导出的结果可以通过以下方式获得初始近似的准确性，检查对于各向同性的情况下，降低溶液的涂料。对于各向同性材料，横观各向同性中出现的本方程弹性常数 式（3）减少到其中，E是杨氏模量，是泊松比。它可以认为，对于各向同性的弹性层近似压力分布公式（21）用于粘合的情况下，与压力分布公式（30）用于在粘合的情况下。这些分别都是由贾法尔11派生的近似结果。近似解方程（21）和（23）用于结合情况，而方程（30）和（31）用于在粘合的情况下，两者可以看作是贾法尔的解决方案扩展到横观各向同性弹性层。如将要讨论下面的部分，方程（21）和（30）也将与有限元分析预测结果。4.2有限元分析比较商用有限元分析软件 ABAQUS6.3.1用于预测的应力和位移，用于解决横观各向
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