专用立式车床设计

1前言.................................................................41.1汽车轮毂的国内发展现状..........................................41.2汽车轮毂国外发展现状............................................51.3专用立式车床的发展史............................................62立式车床总体方案设计.................................................72.1整体方案设计....................................................72.2车床工作台传动设计..............................................73动力和结构设计........................................................93.1电动机的选择和安装..................................................93.2蜗轮蜗杆的计算和选择...............................................103.3蜗轮蜗杆的校核.....................................................123.4直齿圆柱齿轮设计...................................................133.5直齿圆柱齿轮的校核.................................................153.6主轴的设计与计算...................................................164进给传动系统的设计...................................................185轴承的设计选择.......................................................195.1轴承尺寸选择...................................................195.2轴承密封的选择.................................................205.3轴承的各轴校核.................................................206轮毂夹具的设计.......................................................227各位置联轴器的选择...................................................238结论............................................................24参考文献...........................................................25摘要要是由主轴箱、床身、横梁、立柱、刀架、电机和润滑系统等构成。主轴箱主要有蜗轮蜗杆、直齿圆柱齿轮、轴等组成。电动机通过蜗杆蜗轮传动带动主轴转动，主轴通-1-。【1】在此之外，箱体的设计还要合理，符合实际要求，再就是要设计箱体内的主要结构，动系统的设计。然后通过更换不同轮毂尺寸的夹具，可以加工不同尺寸的轮毂，【2】满足了客户经济性，专用性和安全性的要求。ABSTRACTTheobjectofthisgraduationdesignisthetransmissionsystemoftheworktableoftheverticallathe,whosetransmissionsystemisregardedasthemaintransmissionsystemoftheverticallathe.Becausethespecialverticallatheistobedesigned,thedesignofthistransmissionsystemcanbeatransformationoftheordinarylathetomeetthedesignrequirementsforaspecificdesign,whichmeetsthecurrentindustrialdevelopmentsituationofthecountryandreducesthenumber.Theeconomiccostrequired.Thedesignofthisverticallatheismainlybasedontheoriginaldataandthegeneralparametersofthelathecombinedwiththeactualsituationforspecialdesignandtransformation,designseveraldifferentschemesthatcanmeetthedesignrequirements,compareandselectthebestandmostconvenientdesignscheme.Theverticallathedesignedforautomobilehubismainlycomposedofmainaxlebox,bed,crossbeam,column,toolholder,motorandlubricationsystem.Thespindleboxmainlyconsistsofwormgear,spurgear,shaftandsoon.Themotordrivesthespindletorotatethroughthewormandwormwheeldrive,andthespindledrivestheworkpiecetorotatethroughthehubclamp.Then,accordingtothetransmissionratio,themodulusofgearandthediameterofeachshaftshouldbeestimated.Thestrengthandstiffnessofthegearandtheshaftshouldbechecked.Inaddition,thedesignoftheboxbodyshouldbereasonableandmeettheactualrequirements,andthemainstructureoftheboxbodyshouldbedesigned,andthepartsusedshouldalsobedesignedandselected.Inaddition,thereasonabledesignoftheboxbody,themainstructuredesignoftheboxbody,theselectionofthepartsused,andthedesignofthewholemaintransmissionsystembasedontheprincipleofsavingmaterialandcostarealsorequired.Then,byreplacingfixtureswithdifferenthubsizes,differenthubsizescanbeprocessedtoextendtheuniversalityandpopularityofmachinery.Asaspecialmachinetool,thedesignoftransmissionandstructureissimpleandcompact,novelandingenious,andmeetstherequirementsofcustomereconomy,specificityandsafety.：-2-1前言现在使用的普遍的汽车。1.1汽车轮毂的国内发展现状力发展汽车的零部件的工业，汽车轮毂行业在汽车制造发展中占有越来越大的比值，在21世纪的18圈’，另一个是叫‘铝轮滚’，铝合金轮毂更一般的钢制的比较，铝合金轮毂占有比钢制的更好的优点。第一，在密度方面，铝合金的更小，被制造出来的汽车重量会更轻便，并且因为减轻了所制造的汽车整体重量，所以相对使用的能源也会减少很多，节能减排，保护环境；再就是散热好，铝合金导热性能更高，散热更快；最后就是铝【3】。在1980年代的时候，汽车铝合金轮毂行业在我们国内就已经发展起来了，在国行业中，随着人们生活水平的提高，铝合金轮毂行业的发展越来越大。毂。其中轿车有百分之九十摆布的装车率；微型小客车是百分之六十摆布的装车率；21世纪17千万只左右。-3-显著增加。据铝合金轮毂资料数据显示，在客岁，我国【4】亿美元，别离比客岁增家百分之七摆布和百分之十摆布。其次出口日本的数量位居第二约为二十万吨，按照同样方法折算，相当于出口日【5】本大约两千万只，并且出口折算后数量超过一百万只的国家和地区总共有十二个之多。总体而言，随着大力发展的国内汽车行业，我国汽车铝合金车轮行业从无到有，占有的国际市场一年比一年变多，逐渐打造出自己独有的品牌。在21世纪，前年汽测明年市场规模能达到一万多亿元。，【6】才能不被市场分化，所以未来企业需要集中资源开发专门技术，努力精细产品质量，提高技术水平，迎合国际市场采购标准。其次，规模也将成为铝合金汽车工业，这是未来发展的主要中心。企业一方面必须制定生产规模，企业在海外的发展可以达【7】联手开发装有新技术的汽车轮毂，进而把企业做大做强，扩大规模。最后，汽车轮毂国，这也使得在全球轮毂行业竞争中我国能有很大的竞争优势，紧紧跟随国际汽【8】会，打造出我们独有的国际品牌，进而在该行业中处于领先地位。1.2汽车轮毂国外发展现状车轮毂市场上占有比率从1981年的4%，到1994年的40%，再到2000年的跨越60%，汽车铝合金轮毂在国外的据有比例越来越高。德国最大的铝合金轮毂生产商是STAHLSCHMIDT&MAIWORM，其工厂分别设在WERDOHL和BADDIIRKHEIM，该公司每年生产约两百多万个铝合金轮毂，其中大约百分之八十左右的产品供应OEM.市场，其中包括奥迪、福特、通用、万事达、奔驰和保时捷等等下一级市场。【9】WERDOHL的压铸车间安装了三十台压铸机，使用压力为低压。根据选择的合金进行配料，一次装炉为五百千克，炉料在电阻炉中融化成液体倒入铸桶中，完成铸造，【10】-4-一台压铸机一般由两个人同时操作，自动化程度高。便在浸入水槽过程中位置不发生改变。钢轮毂，大部分中高配的汽车上安装的基本上都是铝合金轮毂，但是在外洋的汽【11】合金轮毂，安值钢轮毂要廉价至少四千两百块钱.另外还与国外政策有关，在日本政策上，上了年纪的车只要功能未被损坏就可以继续上路。1.3专用立式车床的发展史制造及其加工，和修理厂修理零件中，车床应用是最为广泛的一类机床。这种古老的方法便是车床---弓形床。入涂料车床大发展时代，各种专用车床陆续诞生，包括:转塔车床、回轮车床、单轴自动车床、三轴自动车床，齿轮变速电机车床等等。的工件变化，进行重新组合，以适应工作。专用机床适合中批量、大批量生产，对所件也能顺应；所加工出来的工件质量更好；降低生产成本；自动化水平更好，减轻人们疲劳工作强度；更能很好的供给企业竞争力。广泛。美国的第一个专业领域是备件制造。然后在美国，福特、通用汽车和机床制造商就标准化的要求进行了咨询，使得加工零件1表面粗糙度能达到2.5-0.63微米，镗孔精度等级能达到IT7-6级。近几年来，海内大力成长立式车床，新兴了良多企业，促进了海内的成长，岁然生产的价钱贵，但同入口的相比，制造出来的产物稳定性差，可靠性差，加工精度不式车床有着很大的发展空间。2立式车床总体方案设计2.1整体方案设计-5-平行，垂直刀架上下运动进行进给运动。又由于是加工小型汽车轮毂，以时采取【12】拆卸方便，便于工人操作。该立式专用车床由工作台、床身、垂直刀架、主轴箱、轮的切削用量、极限转速n、主电动机功率N。主轴箱内，诸要由蜗轮蜗杆、直齿圆柱齿轮、轴和丝杠等构成。电动机用联轴器带动主轴转动，主轴联接工作台，带动其转动，工作台上带有轮毂夹具。轴上都装配牙嵌式离合器，操作方便传动平稳。因为这是专用车床，主传动链工件转速不变，转供油充分。车床导轨可以避免刀架自动下滑。2.2车床工作台传动设计诸要结垢有工作台、齿圈、工作台支撑台、轴、蜗轮蜗杆传动装置、主电动机等组成是工作台。因为电机转速750r/min固定不变，而工件转速是80r/min，所以要减速，因为工件转速是固定的，所以这是定级传动，采用三级减速设计，所以工作台转速也是80r/min，工作台通过轴1与齿轮相连，齿轮在轴一上用平键固定。-6-动轴32作。传动比精确也是齿轮机构的特点，齿轮机构使用比较寿命长，工作环境安全。蜗杆传动减速器可以用较小的外形尺寸到达大的速比。【13】轴承。3动力和结构设计3.1电动机的选择和安装机床一般都采用Y通过联轴器加平键带动蜗杆旋转。传递装置的总效率查书的联轴器的通报效力一般是0.99；圆柱齿轮8级精度的传递小率一般时0.97；四头蜗杆传递小率一般时0.72；深沟球轴承传递校率时0.99；圆锥滚子轴承传递校率时0.98；总效率0.990.970.970.720.990.980.980.638切削力计算因为FCafVKyFznFzxF2zFzzpn1000vd所以-7-的采用YG6硬质合金车刀加工铝合vsk45；r10；0000r0sa1mm；f0.45mm/rpC392；X1.0；y0.75；n0F39210.451.931215.40z金轮毂内圆，车刀几何参数Pc切削功率PFV10215.41.93100.416kwczP电动机功率EPP1.45kwEc经查书的小型电动机，同步转速系列三项异步电动机有两种分别为质量2.0—8两个对比选择再结合实际情况选Y132M—88级电机满载转速710r/min重量Y79kg相对湿度也不跨越95％，适用于海拔不跨越1000m，额定电压380V，频率50Hz。3.2蜗轮蜗杆的计算和选择因为电机与蜗杆采用的联轴器连接，所以蜗杆的转速跟电机转速相同都是710r/min。由于工件转速是给定的为80r/min牢固不变。所以-8-i710808.875总单，史整体重量不笨重，在满足要求下减轻重量；，要使传动流畅，不要相互碰撞发生危险，结构要合理，各级的传动要符合设计之间。联系要设计计划的内容选择蜗轮蜗杆传动比为i10，取蜗杆头数为4，以是涡轮齿数为40L为80r/min，h传动功率不大，速率低，采取45号钢就行，希望能保正加工精度，传递校率高，耐磨性好，一是采取表面淬火处里。aZZ/232qpH转矩T2Z=4；T9.5510P/n9.5510P/n/i66222n9.551030.85/710/10342993N•mm6确定载荷系数Kk1因为蜗杆传动稳定，受冲击力小，所以取载荷分布不均系数；K查书本《机械设计制造手册》可知道，在书中选选区的系数；因为由AK1.05于工件转速不高，可选动力栽数所以，vKKKK1.1511.051.21Av需用接出应力的计算H硬度应大于等于45HRC，在从《机械设计制造手册》的表11-7中查到涡轮地基础需用盈利所以所得的应利循环此书为268MPA。HN60jnL601710101000004.261082h-9-由此的蜗轮蜗杆的能使用的寿命时长K104.26100.626788HN所以可得需用接触应力K0.618268165.624MPaHHNH根据上面计算数据可求蜗轮蜗杆中心距a2a31.213429931602.9165.624148.24mm根据《机械制造设计基础》可得，取中心距a=200mm，又因为i=8.875，所以取模数m=8，因为蜗杆直径系数q=10，所以分度圆的直径d=80mm查书表11-18中可知道了解接触系数=0.285，所以ZZZppp因此上述计算所得结果可用，满足设计要求。蜗轮蜗杆计算数据hc0.2m8**因为所以aCcm0.281.6q齿顶间隙直径系数分度圆直径d1dd28a11a1齿顶圆直径dd-2hd-2hmc*f1f11a80-281.660.8mm齿根圆直径齿顶高hhm8*a200ahhcm18**蜗杆齿根高涡轮齿数aZ40x涡轮变位系数2--d8涡轮分度圆直径涡轮齿宽22b12.50.09zm1cBa1涡轮宽度dd2h32016涡轮侯圆直径2hmhx8*涡轮齿顶高a2hmh-xc**涡轮齿根高a2dd-涡轮吃根圆直径f22f2ra-0.5d200-16832mm涡轮的延后母圆半径3.3蜗轮蜗杆的校核齿根元弯曲疲劳强度1.53kT/ddmYY由公式f212BF2ZZ3o得当量齿数又因为v22x2Y2.72查书的齿形系数螺旋角系数算法FY1-1-21000•K需用弯曲应力FFFNZCuSnP查书《机设》中可得由制造的涡轮基本需用弯曲应力156MPaF所能使用的时长寿命K10/4.733100.5689HNF--1.218F所以经比较弯曲强度满足设计要求。效率验算0.95—0.96tan/tanvf因为与相对滑动位移速度有关vvdn/1000cos1000coss11f，1301.500使用插值法可得vv代入上面式子可得大于原来所取得的估算值，所以估算合理，满足设计要求。3.4直齿圆柱齿轮设计i8.875总，又因为i10因为给定工件转速80r/min，所以可以取i，i3.4选用810000小齿轮因为要保证加工精度和刚度要求，所以采用40Cr，经过调质处理，硬度要280HBS，大齿轮因为齿轮较大采用铸造成型，材料用铸钢，要调质处理，硬度要240HBS，i3.4因为Z25，则Z85齿轮齿数要不小于17，所以取34模数取m4计算个数据齿轮3pmSP/26.28齿距齿厚hm4齿顶高a--h5齿根高fh2.25m9dmz100齿高分度圆直径dd2h10024108齿顶圆直径齿根圆直径中心距aadd--25ffa0.5mzz0.5411034Z直齿圆柱齿轮4dmz485340分度圆直径其他跟上面可以带式算出i3因为模数m=4ZZ所以取则21Z齿轮齿距齿厚各个数据计算2pmSP/26.28hm4齿顶高齿根高齿高ah5fh2.25m9dmz436144分度圆直径dd2h10024108齿顶圆直径齿根元直径aadd--25ffa0.5mzz0.5436108中心距34Z齿轮模数m41dmz4108432mm分度元直径--3.5直齿圆柱齿轮的校核接触齿面强度设计和校核d2.32/•u1uZ/23u1dHk1.3选择载荷系数t齿轮3传递的转矩TP355111•0.4查书的齿宽系数dZ189.8MPa材料弹性影响系数E接触疲劳强度极限小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的应力虚幻次数N11h108NN3.41.448410821K0.9，K0.95查书的解除皮劳寿命系数所以解除疲劳需用应力1%，安全系数S1K/S0.9600540MPaH1HN1lim1K/S0.95550522.5MPaH2HN2lim2因为载荷系数K1.453d2.32KT/•u1/uZ/23u1dH22.321.3342993/1•4/3189.8/522.5399.316按照实际载荷系数校正分度圆直径--ddK/K99.3161.453/1.31ut105mmmd模数11以示模数取m=4符合设计计划要求能增大齿轮直径，进一步提高其承载能利。3.6主轴的设计与计算设计是很重要的，要考虑很多东西的，包括结构、所用材料、强度和刚度等等。主轴连接在一起。扭矩。又因为轴在工作环境下要一直转动，有阻力摩擦的情况下，轴要产生摩擦热，温度升的很快，所以主轴一般都是中空的，在不影响表面质量和加工精度的情况下，主轴基本都采用40Cr。所以本次设计从各个方面中了解这次采用40Cr。作台，要防止轴在工作条件下产生震动，影响加工精度。有一定的质量。要避免在转动是产生变形，出现危险。再就是要保证旋转精度，主轴作下温度升高的过快，产生热变形，影响加工性能。主轴的直径估算按照扭转强度计算T/W9550000P/n0.2d3TTT轴的直径公式查书的3dnA3T0A又因为30T25~45MPaA126~103查书的轴的之间之间J0经计算可得d53mmD再按照立式车床的主参数中最大的加工直径来确定主轴前端的轴颈--D0.22D151D由书中表中查的给定的为460mm，D0.2246015116.21D0.22460-1586.22所以主轴轴颈再86.2到116.2之间，这里菜取轴得颈平均为90mm。其他轴颈是根据主轴来确定的，d91P/nb4由公式jp——n—b—其中由上面的公是可算的最小轴颈d50mm所以可取除了主轴的其他传动轴轴颈为50mm要配和的零件长2~3mm。4进给传动系统的设计本次设计的立式专用车床给定的工件转速为要求就不会太高，功率小，但是加工汽车轮毂，要保证精度，这里采用单独电机控制制丝杆的转速，没有中间齿轮误差的影响，这样加工加工精度更好。本身设计的要求，使用要求要合适，因为要传递动力，方便进给，再就是机器都是为1经费，在适合的情况下，尽量省钱--进给更为稳定，提高了加工精度的准性，符合设计的专用性要求。滚珠丝杠与伺服电动机的连接一般采用1度和垂直度的误差。绕行连接轴5轴承的设计选择5.1轴承尺寸选择轴承、向心轴州城、推力球州城、滚针州城、关节州城、调心滚子轴承等等，现在史用最普遍的几中轴承是前几种：深沟球轴承、角接触求轴承、圆锥滚子轴承。对于轴承装置的设计要有它跟轴的配和尺寸再就是固定住，润滑的处理，密封的处理。以还要考虑配合关系时什么精度的过盈配合，防止轴承再转动下卡死。轴承配合有一定的选择方法又包括旋转负荷、不定负合、静止负合三种。选择轴承时，三要素包罗有载荷的大小、载荷的方向和载荷的兴质。在载用滚子轴承，根据本次要设计的要求，再结合实际，主轴选用圆滚滚子轴承，轴23扭矩大的关系，采用角接触轴承。--轴想载荷的。在轴承跟箱体配合时，如果承受的是静止负荷要采用过盈配合，变化，影响传动精度。耗，省钱。润滑脂有很多种类，常用的有钙剂润滑脂，它有很好防水，耐水性能，而他的工作温度在~C农业设备等机器的润滑，特别实在水多的地方，潮湿的地方；纳在负10到100摄氏度之间；滚珠润滑脂主要实在汽车上使用了；高温润滑脂主要适200意思就是主要在精密机床上