【《某龙门式金属火焰材料切割机主体结构设计案例》3200字】

某龙门式金属火焰材料切割机主体结构设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u205251.2立柱及横梁设计计算 339031.3纵向传动部分的设计 764581.1.4轴承选择和校核 12294121.4横向传动部分设计计算 13224041.4.1横向传动方案设计 1329391.4.2齿条几何尺寸确定 14261151.5垂直传动设计 16244041.5.1垂直传动方案设计 16215271.5.2丝杠管和螺母连接机构总体设计 1685351.5.3轴承选择和校核 171.1机床导轨设计机床导轨副分为移动支撑侧导轨和静止侧导轨。移动支撑侧导轨称为动力移动支撑导轨,静止侧导轨称为动力支撑移动导轨。移动定位导轨主要用于传动引导整个机床上的可移动机械部件的横向移动,使旋转机架和移动工作架平台沿一定的移动轨道准确地对其进行横向移动,使整个机床移动部件准确地被定位在一定的移动位置。机床导轨必须满足以下工作要求:(1)导向精度导轨在正常空载和高速运作中的状态下其在移动时间也应有一个足够的精度导向移动精度。(2)应特别注意其制造和用后的维护。1.1.1机床导轨设计要求(1)要求导轨对材料的要求是：1）耐磨性要好、传动性能要好、成本低2）对于嵌塑导轨来说要保持油温和空气湿度提高时的稳定性(2)导轨材料的的搭配各种不同的导轨需要分别用不同的材料。如果应用了同样的材料，也应该采用不同的热处理。综上所述，本文设计方案采用新型塑料和铸铁的组合。新型塑料可粘贴在齿轮移动时的导轨上，选择DU导轨板图。支撑架采用铸铁材料。1.1.2导轨的结构形式三角形导轨特别适合那些不容易被机械防护、速度也比较低的用于进给运动中的导轨。长方形的导轨在摩擦跟刚性方面与三角形的相比来说比较好,加工,检查和维护更方便。但长方形导轨不可防止地存在侧隙。长方形导轨适用于负载大,导向要求低的机床。燕尾导轨高度高倾角小,间隙大协调方便,能很好承受物体倾覆时的力矩。但整体刚性差,加工慢,维护不方便。这种导轨用于受力小,层次多,间隙调方便的场合。圆筒形滚动导轨由于制作方便,不容易碰到堆积大的易碎铁屑,但导轨磨损后很难平整调和可以补偿导轨间隙。与上述形状相比,它的软件最少。综上所述,该柱式设计导轨选用的是工字型,整体结构设计如图所示。动导轨结构如下图所示,1.2立柱及横梁设计计算1.2.1立柱和横梁的设计基本要求立柱的作用是承载其他工件和工作载荷,另一个作用是保证其他部件的位置准确。大多数立柱由铸件,焊件或型材制成。为了保证加工出来的产品质量与机械的正常运转,所以应有足够的刚度条件以及抗震性，并且在受热时要有较小的变形。所以应根据这些要求设计立柱与横梁。1.2.2立柱和横梁的结构形式和选材立柱是连接横梁与底座的工件，他是支撑整个机床的关键构件。立柱设计为箱形构造。使一些管道和平衡装置可以放置在立柱的箱体内。横梁结构也选用跟立柱相同的箱体式结构，采用的材料，尺寸暂设为内高度，内宽度，外高度，外宽度，横梁的结构如图所示：1.2.3横梁的校核横梁、立柱、支架这类结构需要进行时效处理。横梁长度为800mm，承受了两个切割设备的重量，设割炬装置共重20kg,，做出他的受力图、剪力图、弯矩图。由静力学平衡方程求得支反力为:将横梁的左边设为坐标的原点。在其中段内的其取值的长度是因为对于的任意一个截面,截面的左边的点只有一个外力用于,通过剪力与应力的计算求得和分别为:同理可得截面的剪力与应力:综上所述可得,当两个切割炬同时在两个横梁中间时,横梁中间受到了剪力和它的弯矩最大。带入测量数据,即:计算得:强度校核条件W为抗弯截面系数,截面是矩形,则带入数计算:查强度手册,材料的强度极限质量强度系数,安全系数强度,许用于测应力a，弹性模量

，所以符合要求校核横梁焊接面的强度,割炬到最左面的,由于板的宽度比原料板的长度大,故可认为板上的剪应力大致均匀分布,采用近似公式则对厚的上板,每单位长度焊缝上必须传递的力为。1.3纵向传动部分的设计1.1.1纵向传动方案设计采用齿轮齿条传动。因为使用纵向齿轮移动齿条是完全没有任何切削力的,所以对它寿命的延长有很大的影响。具体如图所示。1.1.2齿轮齿条的尺寸计算及校核齿轮压力传动系统齿数输出数量设计初选,输出单向旋转轴传动功率,转速函数初选,电机系统设计机型工作周期使用寿命年,每年平均连续工作天,压力角初选

(1)按照锯齿面板和接触面的强度要求来进行设计1.试选载荷系数为=1.32.取齿宽系数=0.61.4.5.6.KHN1=0.907.取样时传动齿轮的失效率为,安全系数8.由式=540Mpa(2)计算1.小齿轮传递的扭矩T1=9.55x10^6=2.9x10^42.计算齿轮的分度圆直径d1t1.圆周速度=4.齿宽5.计算b/h模数mt==齿高=6.计算载荷系数根据齿轮动载精度系数为7级齿轮查得动载系数表示所选择的齿轮精度为直线式齿轮,假设＜100N/mm，查机械设计手册得根据齿轮的工作场合查表取使用系数齿轮精度为7级精度，带入数据得由，查机械设计手册得故载荷系数7.计算得的分度式圆直径由式可得d1=d1t带入数据得取8.计算模数（3）验算经验算该齿轮满足要求。齿轮齿宽,齿条齿宽;齿条长度;齿轮分度圆直径;齿轮齿高;齿条齿高;齿距;齿条齿数取整为。1.1.3轴的设计与计算(1)初步计算轴径计算公式为:结合电机的轴径和联轴器的轴径初步确定轴的最小径为。(2)轴的结构设计要特别注意轴要有足够的刚度。轴材料选用45钢。查表,，，，，[]轴的结构示意图如图,(3)轴的强度校核a.作出轴的计算简图轴上的每个载荷由轴上的每个零件进行传递。常将点在轴上的分散力集中为集中力,并以轴的作用点作为载荷分布的中心点。一般将滚动轴承梁视为是装置于轴承铰链或支座上的斜横梁,其产生反力矩的作用点与滚动轴承的结构型式和轴承布置结构有关。如图所示。联轴器的计算转矩按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准GB/T5014-2017或手册，选用LX1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2.5xN*mm，半联轴器的孔径dn=24mm＜dmin，故选用LX3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1.25xN*mm，半联轴器的孔径dn=40mm，故取dm=40mm，半联轴器长度L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=84mm表3-1受力图表载荷水平面垂直面支反力FFa1=634.4NFb1=1042NFr=407.6NFa2=1741.8NFb2=2861.8NFt=1120N弯矩MMH=82300N*mmMV=226200N*mm总弯矩M=240700N*mm扭矩TT3=39200N*mm按弯扭合成应力校核轴的强度取,按第三强度理论,计算应力:对称循环应变力时轴的许用弯曲应力，查表取带入数值计算得：B处所以轴的强度符合要求。1.1.4轴承选择和校核滚动轴承设计选用径向调心滚子滚动轴承,公差受力等级约为。基本计算额定压力载荷，，，轴承寿命校核:(1)求轴承所受到的径向载荷将轴承所受力分解为垂直面与水平面得,轴承受到的径向力设,调心滚子轴承的为,故当量载荷查手册,，取，则,（1）计算轴承寿命满足寿命要求。1.4横向传动部分设计计算1.4.1横向传动方案设计如下为图。1.4.2齿条几何尺寸确定电机驱动输出端的轴承在齿轮上的齿数选,电机功率,齿轮转速

1.计算时当齿轮的直径分度值为圆时其直径值为2.圆周速度1.齿宽4.计算齿宽与齿高之比模数齿高5.计算载荷系数根据齿轮动载精度系数为级时查得动载系数。所选用的齿轮装置为直线式齿轮,假设＜100N/mm，查机械设计手册得根据齿轮的工作场合查表取使用系数齿轮精度为7级精度,代入数值得由，查机械设计手册得故载荷系数6.按实际载荷系数进行校正所得计算得的分度圆直径由式可得带入数据得取7.计算模数8.验算经验算满足要求。综上所述确定齿轮和齿条的几何尺寸。齿轮齿宽,齿条齿宽;齿条长度;齿轮分度圆直径;齿条齿高;齿距;齿条齿数取整为。1.5垂直传动设计1.5.1垂直传动方案设计垂直传动采用丝杠螺母副传动,因为其传动距离距离较短,并用导向杆对丝杠进行导向和固定。设计如图1.5.2丝杠管和螺母连接机构总体设计(1)耐磨性计算影响流体螺纹板抗磨损的主要因素也就是每个流体螺纹板在每个工作面上的平均压强:查机械手册。对于梯形螺纹带入上式得：通常取计算得丝杠螺母有30°梯形和矩形的两种结构,直径通常为二十毫米到六十毫米,取丝杠直径。(2)刚度计算丝杠所需要承受接收到的螺旋牵引力和螺矩变化,但是因为它对螺矩所引起的螺旋轴距和对扭矩传动变化很小,所以我们完全可以忽略不计它对螺矩不起作用。对于两段固定的丝杠,当固定好的螺母在中央时有:mm不能出现超过我国机床标准规定的传动丝杠螺杆轴距间的累计测量误差。1.5.3轴承选择和校核根据旋转轴的滚动尺寸可以选择滚动轴承。基本额定载荷，，对轴承进行校核:得