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河北建筑工程學院
畢業(yè)設計（論文）任務書
課題
名稱
自制20T拉床設計
系別： 機 械 工 程 系
專業(yè)：機械設計制造及其自動化
班級： 機083班
姓名： 秦 煒 鵬
學號： 36號
起迄日期：2012年3月 19日~ 2012年6月22日
設計（論文）地點: 機 械 系 小 院
指導教師： 孫 有 亮
輔導教師：
發(fā)任務書日期： 2012年3月19日
1、本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的：
1．培養(yǎng)學生綜合應用所學理論知識和技能，分析和解決機械工程實際問題的能力，熟悉生產(chǎn)技術工作的一般程序和方法。
2．培養(yǎng)學生懂得工程技術工作所必須的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟觀念，樹立正確的設計思想和嚴肅認真的工作作風。
3．培養(yǎng)學生調(diào)查研究，查閱技術言文獻、資料、手冊，進行工程計算、圖樣繪制及編寫技術文件的能力。
2、本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：
本畢業(yè)設計課題任務的內(nèi)容：自制20T拉床設計是一種主要用于拉削零件內(nèi)孔、鍵槽的小型機械式拉床。結(jié)構(gòu)主要由床身、動力機構(gòu)、傳動機構(gòu)、附屬裝置等組成。
本設計要求達到結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)成本低，效率高，滿足工作性能，而且操作方便的目的。
3、對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求（包括圖表、實物等硬件要求）：
設計說明書不少于2萬字；工程繪圖量不少于折合成圖幅為A0號的圖紙3張；用計算機進行設計、計算與繪圖一般不少于2/3；并進行計算機仿真樣機和優(yōu)化設計。查閱文獻15篇以上，翻譯與課題有關的外文資料，譯文字數(shù)不少于3000字。
4、主要參考文獻
[1] 董剛 李建功 潘鳳章主編.機械設計（第三版）北京：機械工業(yè)出版社1998
[2]成大先主編.械設計圖冊 北京：化學工業(yè)出版社 1997
[3]蔡春源主編.機電液設計手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1997
[4]徐灝主編.新編機械設計師手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1995
[5]朱喜林 張代治主編.機電一體化設計基礎 北京：科學出版社 2004
[6]求是科技編著.PLC應用開發(fā)技術與工程實踐 北京：人民郵電出版社 2005
[7]雷天覺主編.液壓工程手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1990
[8]孫桓 陳作模主編.機械原理（第六版）北京：高等教育出版社 2001
[9]王愛玲主編.現(xiàn)代數(shù)控機床 北京：國防工業(yè)出版社 2003
[10]趙如福主編.金屬機械加工人員手冊（第三版）上?？茖W技術出版社 1990
[11]齊麟 張亞雄 黎上威 董學朱 胡松春編著 蝸桿傳動設計（上、下冊）北京：機械工業(yè)出版社 1987
[12]齒輪手冊編委會編著 齒輪手冊（上、下冊） 北京：機械工業(yè)出版社 1990
[13]《現(xiàn)代機械傳動手冊》編委會編著 現(xiàn)代機械傳動手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1995
[14]郭愛蓮主編.新編機械工程技術手冊 經(jīng)濟日報出版社 1991
[15]楊公源主編.機電控制技術及應用 北京：電子工業(yè)出版社 2005
[16]袁任光編著.可編程序控制器選用手冊 北京：機械工業(yè)出版社 2002
[17]饒振綱 王勇衛(wèi)編著.滾珠絲杠副及自鎖裝置 北京:國防工業(yè)出版社 1990
[18]陸玉 何在洲 佟延偉主編.機械設計課程設計（第三版）北京：機械工業(yè)出版社 1999
[19]數(shù)字化手冊系列（軟件版）編寫委員會編著.機械設計手冊（軟件版）R2.0北京：機械工業(yè)出版社 1999
5、本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
3.21～3.27
3.28～4.10
4.11～5.22
5.23～6.22
完成畢業(yè)實習報告，開題報告。
設計任務分析與總體方案的確定。
實施設計、計算、繪圖、試驗。
進行計算機仿真樣機和優(yōu)化設計，并編寫設計說明書。
畢業(yè)設計（論文）答辯及成績評定。
教研室審查意見：
教研室主任簽字：
年 月 日
系審查意見：
系主任簽字：
年 月 日
河北建筑工程學院
畢業(yè)設計（論文）開題報告
課題
名稱
自制20T拉床設計
系 別： 機械工程系
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班 級： 機083班
學生姓名： 秦煒鵬
學 號： 36號
指導教師： 孫有亮
課題來源
導師課題
課題類別
工程設計
一 、論文資料的準備
拉床，是用拉刀加工工件各種內(nèi)外成型表面的金屬切削機床。拉削時，一般工件不動，只有拉刀平穩(wěn)、低速的直線切削運動，它是加工過程的主運動，進給運動則靠拉刀刀齒的齒升量來完成。在拉削過程中，拉刀要承受的切削力很大，為了獲得平穩(wěn)的主運動，通常采用液壓驅(qū)動。液壓拉床的優(yōu)點是運動平穩(wěn)，無沖擊振動，拉削速度可無級調(diào)節(jié)，拉力可通過壓力來控制。
拉床的生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量好。拉削加工時，切屑薄，運動平穩(wěn)，因而可獲得較高的加工精度（拉削精度可達IT7～IT8）和較細的表面粗糙度（Ra＜0.63μm）。拉床工作時，拉刀通過加工表面的一次行程中可完成粗、精加工，因此生產(chǎn)率高，但拉削不同的表面，需要不同的專用拉刀，且拉刀的結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，因此適用于大批大量生產(chǎn)。拉床的主參數(shù)為額定拉力。
拉床的類型:內(nèi)拉床：用于拉削內(nèi)表面，如花鍵孔、方孔等。工件貼住端板或安放在平臺上，傳動裝置帶著拉刀作直線運動，并由主溜板和輔助溜板接送拉刀。內(nèi)拉床有臥式和立式之分。前者應用較普遍，可加工大型工件，占地面積較大；后者占地面積較小，但拉刀行程受到限制。外拉床：用于外表面拉削，主要有下列幾種：①立式外拉床，工件固定在工作臺上，垂直設置的主溜板帶著拉刀自上而下地拉削工件，占地面積較小。②側(cè)拉床，臥式布局,拉刀固定在側(cè)立的溜板上,在傳動裝置帶動下拉削工件，便于排屑，適用于拉削大平面、大余量的外表面，如氣缸體的大平面和葉輪盤榫槽等。③連續(xù)拉床，較多采用臥式布局，分為工件固定和拉刀固定兩類。前者由鏈條帶動一組拉刀進行連續(xù)拉削，適用于大型工件；后者由鏈條帶動多個裝有工件的隨行夾具通過拉刀進行連續(xù)拉削，適用于中小型工件。此外，還有齒輪拉床、內(nèi)螺紋拉床、全自動拉床、數(shù)控拉床和多刀多工位拉床等。
拉床的發(fā)展概況：第一臺真正高效率的拉床是在1898年，美國的J.N.拉普安特制造了第一臺機械傳動臥式內(nèi)拉床。之后隨著工業(yè)化的發(fā)展，逐漸有了更加專業(yè)化，專一型的拉床。20世紀30年代，在德國制成雙油缸立式內(nèi)拉床，在美國制造出加工氣缸體等的大平面?zhèn)壤病?0年代初出現(xiàn)了連續(xù)拉床。
拉床的應用前景：拉床是機械設備中很重要的一個分支，是機械制造業(yè)的基本加工設備，它的品種、性能、質(zhì)量和技術水平直接影響著國民經(jīng)濟各部門產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、生產(chǎn)技術和企業(yè)的經(jīng)濟效益。拉床的品種越來越多，拉削的工藝范圍也逐步擴大，可以加工內(nèi)孔鍵槽、各種成型的通孔，也可以加工中小型零件的各種成型表面，如氣缸體軸承座的連接面，合金軸瓦的結(jié)合面及半圓弧和兩側(cè)倒角等。隨著少、無切削量設備的發(fā)展和機床加工業(yè)整體水平的提高，金屬切削機床的應用范圍和品種規(guī)格等將會不斷增加新的內(nèi)容。專業(yè)化，高精度的拉床也預示著它的高價位，但是在很多時候，中小型的工廠內(nèi)部需要使用拉床進行機加工，但是如果買進專業(yè)化的拉床，其所花的費用對于所得利潤來說，成本太大，而且有時不需要那么高的精度要求，而使用這些拉床無疑是種浪費。這就需要工廠內(nèi)部自己制造一些簡單的，可以完成一般要求加工的拉床。
二、本課題的目的（重點及創(chuàng)新點）
通過畢業(yè)設計培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，提高分析與解決實際問題的能力,熟悉生產(chǎn)技術工作的一般程序和方法；培養(yǎng)學生懂得工程技術工作所必須的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟觀念，樹立正確的設計思想和嚴肅認真的工作作風；培養(yǎng)學生調(diào)查研究，查閱技術文獻、資料、手冊、進行工程計算、圖樣繪制及編寫技術文件的能力。并且掌握一般機械機構(gòu)的設計思路、方法和步驟，掌握常用工程材料的性能和選配能力。盡快完成學生到工程技術人員的過渡。
通過對自制拉床的總體設計以及機械系統(tǒng)、電力控制系統(tǒng)的設計，對自制拉床的工作原理、傳動機構(gòu)等進行掌握、理解。使其滿足工作性能要求來完成拉床各部分的設計，能加工工件各種內(nèi)外成型表面，并且能夠換刀進行多種加工作業(yè)。并在此前提下要滿足操作簡便、安全，生產(chǎn)成本低，效率高，維修方便以及外觀、經(jīng)濟上的要求，做到和生產(chǎn)實際相結(jié)合。
重點：本課題分兩個部分：自制拉床的總體設計和電力控制系統(tǒng)及傳動系統(tǒng)的設計。該機構(gòu)主要由床身、動力機構(gòu)、傳動機構(gòu)、附屬裝置等組成。對總體設計需對拉床的工作原理、各機構(gòu)之間關系、各零、部件組成及關系進行掌握。
創(chuàng)新點：自制拉床主要由機械系統(tǒng)、電力系統(tǒng)兩大部分組成。本拉床以電動機為動力裝置，能耗小，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，效率高，并且操作方便，相對來說更適于中小型企業(yè)、工廠進行機加工作業(yè)；采用滑動絲杠螺母為傳動裝置，提高了機械傳動效率，節(jié)約了能源，降低了使用成本。
三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路
自制拉床的方案設計，包括總體設計，機械系統(tǒng)設計和電力系統(tǒng)設計。
工作要求：額定拉力為20T
㈠、根據(jù)工作要求及設計要求確定其工作原理，選擇機構(gòu)和傳動方式。
1. 由工作原理確定自制拉床的基本構(gòu)成和總體布局，主要零、部件的基本結(jié)構(gòu)形式；
2. 自制拉床的機械系統(tǒng)和電力系統(tǒng)各采用何種傳動方式；
㈡、初步確定電動機、主要元件或構(gòu)件的基本參數(shù)和技術性能，如功率、承載、速度、行程或調(diào)節(jié)幅度、外形尺寸等。在運動分析的基礎上進行動力分析，確定各機構(gòu)各部分傳遞的功率、轉(zhuǎn)矩和力的大小，根據(jù)這些數(shù)據(jù)和使用要求進行強度、剛度、發(fā)熱效率等方面的計算或校核。
㈢、通常提出幾種不同方案，從技術和設計兩個方面比較論證，選擇最理想的，即在考慮滿足職能要求的同時，要注意取得較好的經(jīng)濟效果，使設計出的裝備成本低，功率消耗及維修費用少，能滿足給定的生產(chǎn)效率。
㈣、系列標準及選用，焊接操作機的零件有良好的加工工藝性能，合理選用原材料，盡量采用標準化的零部件。
四、總體安排和進度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期）
3.28~4.4 完成畢業(yè)實習報告、開題報告
4.5 ~ 4.11 完成外文翻譯
4.12~4.18 設計任務分析與總體方案的確定
4.19~6.6 實施設計、計算、繪圖、實驗。
6.7~6.18 進行計算機仿真樣機和優(yōu)化設計，并編寫設計說明書
6.18~6.21 畢業(yè)設計（論文）答辯及成績評定
五、主要參考文獻
1 劉堅 莫秀群.機械加工設備.北京：機械工業(yè)出版社，2006
2 陳雪瑞.金屬切削機床概論.山西：山西科學教育出版社，2003
3 徐灝.新編機械設計師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1995
4 朱喜林.張代治主編.機電一體化設計基礎.北京：科學出版社，2004
5 董剛,李建功,潘鳳章主編.機械設計（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社，1998
6 雷天覺.液壓工程手冊.北京：機械工程出版社，1990
7 孫桓,陳作模主編.機械原理（第六版）.北京：高等教育出版社，2001
8 王愛玲主編.現(xiàn)代數(shù)控機床.北京：國防工業(yè)出版社，2003
9 趙如福主編.金屬機械加工人員手冊（第三版）.上?？茖W技術出版社，1990
10 齊麟,張亞雄,黎上威,董學朱,胡松春編著.蝸桿傳動設計（上、下冊）.北京：機械工業(yè)版社，1987
11 《現(xiàn)代機械傳動手冊》編委會編著 .現(xiàn)代機械傳動手冊.北京：機械工業(yè)出版社， 1995
12 郭愛蓮主編.新編機械工程技術手冊.經(jīng)濟日報出版社，1991
13 楊公源主編.機電控制技術及應用.北京：電子工業(yè)出版社，2005
14 顧維邦，焦根昌.金屬切削機床.北京：機械工業(yè)出版社，2000
15 陸玉,何在洲,佟延偉主編.機械設計課程設計（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社， 1999
指導教師意見：
指導教師簽名： 日期：
教研室意見：
教研室主任簽名： 日期：
系意見：
系領導簽名： 日期：
系蓋章
河北建筑工程學院
畢業(yè)實習報告
系 別 機械工程系
專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級 機083
姓 名 秦煒鵬
學 號 2008307336
指導教師 孫有亮
實習成績
畢業(yè)實習報告
一、實習目的
畢業(yè)實習是畢業(yè)設計中的一個重要的環(huán)節(jié)，它既是我們在大學里的最后一次實習，同時也是我們在走上工作崗位之前的最后一次實戰(zhàn)演練。做好畢業(yè)實習，不僅是我們做好畢業(yè)設計的前提條件，也是對即將離開校園的學子的最后一次檢驗。通過生產(chǎn)實習使我更深入地接觸專業(yè)知識，進一步了解機械工程專業(yè)工作的實際問題、機械工程管理過程中存在的問題、理論和實際相沖突的難點問題，并通過撰寫實習報告，使我學會綜合應用所學知識，提高分析和解決專業(yè)問題的能力。只有通過實習，我們才能更加深入的了解并鞏固自己的專業(yè)知識，學習新技能，增加新經(jīng)驗，以便明天更好地走向工作崗位。
畢業(yè)實習與先前的很多實習都有所不同，首先時間很長，我們用了四周的時間進行實習，畢業(yè)實習主要是具有針對性的實習，是我們必經(jīng)的一門社會實踐課。畢業(yè)實習我們準備得比較充分。首先老師把我們各自的課題告訴我們，就讓我們?nèi)?gòu)思各種設計，尋找自己可能遇到的困難問題，把問題記錄下來，帶著問題進行實習。
二、實習內(nèi)容
第三周，我們進入了了畢業(yè)實習階段。在孫老師的帶領下，我們首先來到了張家口大力神鍋爐廠進行參觀實習。
張家口市大力神鍋爐制造有限公司擁有國家頒發(fā)的B級鍋爐制造許可證(P=2.5MPa)，一、二類壓力容器設計、制造許可證，D級鍋爐安裝、修理許可證。質(zhì)量體系完善，按規(guī)范運作，大力神鍋爐銷往全國各地，市場份額尤以華北、西北、東北為重。并相繼承擔了大批國家重點項目的建設，闖出了一片屬于大力神的藍天。大力神鍋爐以其高效、節(jié)能、安全、可靠的特性，創(chuàng)出了河北省鍋爐業(yè)唯一的名牌產(chǎn)品；被機械工業(yè)部評為一等品；連年被中國保護消費者基金會、河北省消費者協(xié)會授予“消費者信得過產(chǎn)品”“用戶滿意產(chǎn)品”。大力神商標被評為全國市場上榜品牌和河北省優(yōu)秀商標，企業(yè)連年榮獲河北省先進集體、省百強企業(yè)榮譽。公司的產(chǎn)品已發(fā)展為：燃煤、燃油（氣）、電加熱和特種鍋爐三大系列13個品種，84個規(guī)格的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品將高質(zhì)量的服務于社會各行各業(yè)。面對新世紀的挑戰(zhàn)，張家口大力神鍋爐制造有限公司的目標是：鑄現(xiàn)代管理之魂，提升品牌形象，創(chuàng)世紀之星。
首先我們在室外看到了除銹機，不過這臺除銹機已經(jīng)閑置了很長時間沒用過了。簡易管子除銹機的基本結(jié)構(gòu)和除銹原理：簡易管子除銹機一般由機械動力頭、機身、傳動機構(gòu)、工作裝置等組成。除銹原理也較為簡單，將管子固定在機身，通過動力機構(gòu)帶動其旋轉(zhuǎn)，工作裝置利用摩擦的原理即可對管子完成快速而簡易的除銹。常見的金屬管子除銹方法及其特點：（1）摩擦除銹及本次設計所采用的方法，成本低，操作簡單，除銹效果因設備不同而差異較大，噪音和粉塵問題突出。（2）噴丸除銹，可以有效的清除金屬表面的氧化皮，銹蝕，舊漆膜等雜質(zhì)。（3）化學除銹，化學清洗雖然能使表面達到一定的清潔度和粗糙度，但其對環(huán)境的污染問題較為嚴重，影響工人健康。
隨后，我們跟著孫老師觀看了彎管機的外形結(jié)構(gòu)，實地觀看了彎管機的工作過程，并在現(xiàn)場與指導老師討論了該設備需要改進的地方。我們還拍下了彎管機在工作過程中的不同階段，以備設計參考。除此以外我們還看了數(shù)控離子切割機等設備，擴大了我們的視野。
由于我們這一組每個人的設計題目都不相同，在設計過程中肯定會出現(xiàn)一些靠個人力量很難解決的問題，為了我們大家在將來的設計中能互相幫助，發(fā)揮團隊精神，大家通力合作，順利完成設計，同時也為了我們能學到更多專業(yè)性知識，增強我們的專業(yè)技能，開闊我們的眼界。
三、實習結(jié)果
通過這次的畢業(yè)實習加上老師在實習過程中的現(xiàn)場指導，使我對其他同學的課題有了進一步的認識。這次實習唯一的遺憾就是沒能看到與我課題相關的設備，當老師想帶領我們?nèi)タ磁c我設計相關的叉車時，人家的叉車已經(jīng)出售了。真可惜，不過我在網(wǎng)上找到了很多相關的資料，為設計做了很多的準備。
在短短的一個月的實習中，孫老師帶領和教導下，以及自已的努力參與學習，對機械專業(yè)的各個方面有了深刻的理解和認識，并且鞏固了書本上的知識，將理論運用到實際中去，從實際施工中豐富自已的理論知識，學會運用辯證法去處理機械生產(chǎn)中遇到的各種問題，我堅信能過這一段時間的實習，所獲得的實踐經(jīng)驗對我終身受益，在我畢業(yè)后的實際工作中將不斷的得到驗證。
四、實習總結(jié)
生產(chǎn)實習是我們機械專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，其目的在于通過實習使學生獲得基本生產(chǎn)的感性認識，理論聯(lián)系實際，擴大我們的知識面；同時又是鍛煉和培養(yǎng)學生業(yè)務能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當代大學生具有吃苦耐勞的精神，也是學生接觸社會、了解企業(yè)的一個絕好的機會。我們的實習達到了我們所希望的效果，相信通過此次畢業(yè)實習，會使我們每一位同學將理論與實際結(jié)合的更緊密，更能夠使我們掌握工程機械設計的基本流程、各種參數(shù)的選取、各種影響因素產(chǎn)生的特點；使我們從容的面對以后的設計和即將踏入的工作崗位。
為期一個學期的畢業(yè)設計即將結(jié)束，也就意味著我的大學生活即將結(jié)束。實習雖然結(jié)束了，再過兩個多月，我們真的就要走上工作崗位了，想想自己大學四年的生活，有許多讓我回味的思緒，我感謝老師們對我的諄諄教會，在這個春意盎然的季節(jié)，伴隨著和煦的春風一起飛揚，飛向遠方，去追逐我的夢想！
河 北 建 筑 工 程 學 院
本科畢業(yè)設計（論文）
題
目
自制20T拉床
學 科 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化
班 級 機083 班
姓 名 秦煒鵬
學 號 2008307336
指 導 教 師 孫有亮
輔 導 教 師
目錄
第一章 前言 ……………………………………………………………………… 1
第二章 總體設計………………………………………………………………… 3
2.1設計任務 ……………………………………………………………………… 3
2.2 設計目的……………………………………………………………………… 3
2.3研究方法、思路 ……………………………………………………………… 4
2.4 設計題目分析 ………………………………………………………………… 4
2.5 總體布置簡圖 ………………………………………………………………… 5
第三章 螺旋機構(gòu)的設計………………………………………………………… 7
3.1 耐磨性計算 …………………………………………………………………… 7
3.2 驗算自鎖條件 ………………………………………………………………… 10
3.3 校核強度 ……………………………………………………………………… 10
3.4 螺桿穩(wěn)定性計算 ……………………………………………………………… 14
3.5螺桿剛度計算 ……………………………………………………………………14
第四章 帶傳動設計計算 ………………………………………………………… 15
4.1 設計功率 ………………………………………………………………………15
4.2選定帶型 …………………………………………………………………………15
4.3帶傳動傳動比 ……………………………………………………………………15
4.4帶輪直徑 …………………………………………………………………………15
4.5實際轉(zhuǎn)速 …………………………………………………………………………16
4.6 帶速 ………………………………………………………………………………16
4.7 軸間距設計計算 ……………………………………………………………… 16
4.8 V帶的根數(shù)……………………………………………………………………… 17
4.9 單根V帶的預緊力 …………………………………………………………… 18
4.10 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸 ……………………………………………………………… 18
第五章蝸輪蝸桿的設計計算 …………………………………………………… 19
5.1 蝸輪蝸桿的類型、特點………………………………………………………… 19
5.2 蝸輪蝸桿的設計計算…………………………………………………………… 21
第六章 螺母和蝸輪凸緣的強度計算 ………………………………………… 25
第七章 夾具的結(jié)構(gòu)及性能分析 ……………………………………………… 27
第八章 拉床的電氣控制系統(tǒng)的設計…………………………………………… 29
8.1 控制系統(tǒng)總體方案的確定 ……………………………………………………… 29
8.2 行程開關 ………………………………………………………………………… 29
8.3 主控制系統(tǒng)………………………………………………………………………30
第九章 軸承的選擇與計算 ………………………………………………………31
9.1軸承的選擇 ………………………………………………………………………31
9.2 軸承的構(gòu)造 ………………………………………………………………………31
9.3 軸承的類型 ………………………………………………………………………32
9.4 滾動軸承選型和校核 ……………………………………………………………33
9.5 滾動軸承的壽命計算 ……………………………………………………………35
第十章 傳動、減速裝置的潤滑…………………………………………………37
第十一章 軸的校核 ……………………………………………………………… 40
第十二章 機架的分析與設計……………………………………………………41
11.1 機架的分類 ……………………………………………………………………41
11.2 機架的設計準則 ………………………………………………………………42
11.3 機架設計的一般要求 …………………………………………………………43
11.4 機架設計步驟 …………………………………………………………………44
11.5機架的結(jié)構(gòu)選擇 ……………………………………………………………… 45
11.6 機架選用的材料……………………………………………………………… 46
畢業(yè)設計小結(jié) ……………………………………………………………………… 47
參考文獻 …………………………………………………………………………… 48
畢業(yè)實習報告 ……………………………………………………………………… 49
附:英文翻譯
英文原文
河北建筑工程學院
畢業(yè)設計（論文）外文資料翻譯
系別： 機械工程系
專業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班級： 機083班
姓名： 秦煒鵬
學號： 2008307336
外文出處：Chinese Journal of Aeronautics 21(2008) 179-186
附 件：1、外文原文；2、外文資料翻譯譯文。
指導教師評語：
簽字：
年 月 日
傳動誤差和齒面印痕控制的弧齒錐齒輪小輪加工參數(shù)設計
摘要：提出了在對齒面印痕的位置、方向及傳動誤差幅值的控制的基礎上設計弧齒錐齒輪小輪加工參數(shù)的方法。接觸跡線設計為直線,傳動誤差設計為拋物線。在齒面上設計3個嚙合點,通過對這三個嚙合點的嚙合性能的控制,達到對齒面嚙合質(zhì)量的全程控制。在設計中接觸跡線的設計和傳動誤差幅值的設計是相互獨立的,并且可以得到準確控制。在此基礎上,為了滿足不同的加工要求,本文又提出對垂直輪位的值進行修正,并對小輪加工參數(shù)進行再設計,保證傳動誤差的幅值不變且接觸跡線僅有較小的改變。最后在磨齒機上加工了一對齒輪,通過印痕檢測驗證了本文的設計方法。
1 介紹
一般來講弧齒錐齒輪是航天動力裝置的重要零件，其中以重視嚙合性能，耐久性，可靠性因素的螺旋齒輪傳動最受歡迎。因此設計弧齒錐齒輪需要許多家公司和機構(gòu)的研究者共同投入精力。對于設計者來說降低弧齒錐齒輪的噪音級和提高弧齒錐齒輪的耐久性將會是更高的艱巨的挑戰(zhàn)。
通過局部軸承接觸設計的低噪音弧齒錐齒輪的準則在REFS[1-8]中。為了消除調(diào)整中更大的誤差和得到更好的穩(wěn)定性，接觸軌跡必須設計成一條直線。由于傳送誤差大多數(shù)都是由軸承系統(tǒng)的噪音和振動引起的，而拋物線類型的傳送誤差被認為能夠消除噪線性間斷效應，線性間斷效應是由噪音主要來源軸線差引起的。
有些情況下，由現(xiàn)有的局部合成法設定的加工參數(shù)遠遠地超出了機床的適用范圍。
在這篇論文中，計劃了一個以滿足接觸條件為基準的新的整合方法，其中接觸條件包含預先設置傳送誤差拋物線函數(shù)和通過齒面給定三嚙合點特定的定向直線接觸軌跡。這樣實現(xiàn)操作階段的控制就像設計階段那樣容易。再加上垂直輪位的值能夠被修正的適合機床的使用范圍，這樣除了對預先設置的直線嚙合軌跡有較小影響而不會對傳送誤差的值有影響。
計劃這個方法是以以下假設為基礎的。
（1） 齒輪加工參數(shù)的確定和選用[1-2]
（2） 主要輸入?yún)?shù)是和，其中確定了預先設定的嚙合軌跡的定向角，是傳送函數(shù)的二階導數(shù)，它確定了預先設定的拋物線傳送誤差函數(shù)的大小。在本文中，和的都是提前給定的，在實驗過程中，這兩個參數(shù)可以通過嚙合齒面負載分析來進行優(yōu)化從而得到更好的嚙合性能。
2通過給定的三嚙合點設計主齒輪齒面
通過了在齒面上預先設定的直線接觸軌跡和傳送誤差拋物線函數(shù)來確定三個控制嚙合點后，小齒輪加工參數(shù)也就確定了。
當齒面轉(zhuǎn)過，和時，小輪齒面就會與齒面在旋轉(zhuǎn)了，和角度的狀態(tài)下分別有三個交點，和。令一個小輪齒面嚙合個圓周，其中是小輪齒數(shù)，則有公式和在中間接觸點瞬時的傳送比率和齒輪比率相等。通常這個點被選在齒面的中間，但這個點的位置可以根據(jù)設計需要進行調(diào)整。齒輪旋轉(zhuǎn)角度和小輪在處旋轉(zhuǎn)的角度能夠由M點的位置和在M點的嚙合公式來確定。
2.2 傳送誤差的測定
傳送誤差函數(shù)是
(1)
其中是在嚙合過程中小輪（i=1）或齒輪（i=2）時旋轉(zhuǎn)的角度，齒數(shù)ZI是小輪（i=1）或齒輪（i=2）時的齒數(shù)。傳送誤差拋物線函數(shù)是
(2)
其中是傳送比率的一階導數(shù)?？捎上率酱_定 (3)
齒輪在嚙合點和的旋轉(zhuǎn)角，由公式（3）確定。
2.3定向接觸軌跡的測定
在嚙合軌跡被設計成直線的情況下，三個嚙合點,和都在這條直線上。在點的嚙合公式可以寫成
（4）
其中n和是在嚙合點的單位法向量和相對速度，和代表齒輪齒面的坐標面。
基于嚙合點的位置和給定的定向接觸軌跡，可以確定嚙合點的位置。嚙合點的位置公式為
（5）
通過分析公式（3）—（5），可以得到齒輪表面中點的位置向量和單位法向量。齒輪表面中點的位置向量和單位法向量也可以由同樣的方式得到。
2.4確定和
圖2顯示了小輪生產(chǎn)過程的坐標系。將坐標系，和固定在機床上。就坐標系而言小輪加工根角決定了坐標系的定位。使軸旋轉(zhuǎn)得到托架坐標系。角是小輪生產(chǎn)過程中托架的旋轉(zhuǎn)角。
和是小輪在生產(chǎn)過程中在點和的旋轉(zhuǎn)角。通過坐標系到的坐標轉(zhuǎn)換，坐標系中在嚙合點和的單位法向量可以確定。然后通過坐標系到的坐標轉(zhuǎn)換，坐標系中小輪刀具生成面的單位法向量便可以確定。因為坐標系和坐標系的坐標軸平行，所以在坐標系中嚙合點的單位法向量和坐標系中的一樣。則下面的公式成立。
（6）
2.5確定參數(shù)參數(shù)，，和
通過坐標系到的坐標轉(zhuǎn)換，坐標系中點和的位置矢量可以從坐標系中小輪刀具生成表面處的位置矢量導出。通過坐標系到的坐標轉(zhuǎn)換，位置矢量能夠從面中兩嚙合點和的位置矢量導出。和在瞬時嚙合點或重合。位置矢量公式是
（7）
對于嚙合的和，位置矢量方程是和六個帶有六個未知數(shù)的獨立標量方程等價的，由此可以確定六個未知數(shù)，，，，和。這里和是嚙合點和產(chǎn)生過程中托架的轉(zhuǎn)角。
2.6確定參數(shù)，，，和
從給定的在嚙合軌跡上的角度和瞬時嚙合橢圓的主軸長度，應用局部合成法，對于小輪主切刀在假設嚙合點處的中心曲率和方向可以確定。這時刀具尖端半徑可以確定。基于坐標系和中點的位置矢量，加工參數(shù)，和可以確定。同樣根據(jù)坐標系中點的單位法向量和小輪主切刀和被加工小輪間的嚙合公式可以確定切削比率。
3依據(jù)零變位再設計小輪加工參數(shù)
如果應用零變位法，依據(jù)第二章節(jié)的計算方法，這將會超出機床的適用范圍，所以機床應該進行改進，這樣根據(jù)第二章節(jié)的結(jié)果可以對小輪的加工參數(shù)進行再設計。
3.1參數(shù)，和的確定
在齒輪輪齒面和小輪輪齒面間，根據(jù)局部合成法，在假設嚙合點處可以確定小輪齒面的主要方向（，）和中心曲率(，)。在假設嚙合點處應用小輪主切刀的嚙合公式，可以確定機床中心至后軸部分。
依據(jù)羅德里格斯公式和主切刀面與小輪輪齒面沿直線方向上的連續(xù)接觸條件，可得到下面兩個公式
（9）
（10）
公式中的指示與Ref.[1]中的相同。
由公式(9)可知，在主切刀圓錐面上的點處的中心曲率可以確定而另一個中心曲率是零。這時刀具尖端半徑可以確定。由公式（10）可知，小輪卷筒曲率可以確定。
4弧齒錐齒輪設計舉例
設計一個弧齒錐齒輪可以由合適的舉例說明來完成。這些設計參數(shù)在表1中列出。
小輪輪齒的凹面和齒輪輪齒的凸面被各自認為是傳動和被傳動面。在工作側(cè)面，傳送誤差幾何參數(shù)設計成拋物線函數(shù)；傳送誤差的值是，并且再設計的嚙合軌跡的方向是從齒根錐起。在非工作側(cè)面，傳送誤差的值設計成并且再設計嚙合軌跡方向是從齒根錐起。零變位認為是0mm。
表2和表3中是齒輪和小輪加工參數(shù)值。
由齒面嚙合分析得出的結(jié)果在圖4中顯示，它包括嚙合圖案的調(diào)整和得到傳送誤差函數(shù)。
5實驗
依據(jù)第4章節(jié)的內(nèi)容對弧齒錐齒輪進行設計并將弧齒錐齒輪在型號為800PG的齒輪磨床上進行加工。實際的齒面應用Mahr測量設備進行測量。理論上齒面的計算是作為直線來比較的。圖5可以與齒輪的形式進行比較，它是在實際制造齒輪的過程中通過材料的模型和數(shù)據(jù)的測量得到的。對于齒輪來說，凸面的最大偏差是0.015mm而凹面的最大偏差是0.010mm。對于小輪來說，凸面的最大偏差是0.004mm二凹面的最大偏差也是0.004mm。更重要的是，最大偏差都被定位且遠離嚙合區(qū)域，所以嚙合區(qū)域的偏差為零。圖6和圖7顯示了在工作側(cè)面和非工作側(cè)面實際的嚙合形式，這種情況和理論上計算的一致。
6 結(jié)論
通過計算機的計算，模擬和實驗可以的出以下結(jié)論
（1）依據(jù)控制三嚙合點來設計小輪齒面是很合適的方法。傳送誤差被設計成拋物線函數(shù)并且它的值可以由傳送量的偏差計算的出，是一個輸入變量。嚙合軌跡設計成一條直線并且它的方向可以調(diào)整。傳送誤差的值和嚙合軌跡是獨立設計的。這就為將來傳送誤差在負載情況下的設計提供了更好的參照。
（2）零變位的值可以修正而不會對傳送誤差的值有影響并且對再設計的直線嚙合軌跡影響很小。
（3）在Phoenix磨床上生產(chǎn)一個弧齒錐齒輪時，它的嚙合標記可以核實計算機計算和模擬結(jié)果。
Abstract
This article describes the design of self-made 20T broaching machine. Broaching machine is a machine which using the pulling knife to processing various internal and external surface molding. Broaching machine only has the linear motion of the broach, which is the main movement processing, feed movement by pulling the knife is to achieve the structure itself. Specialized broaching machine also indicates that its high price, and sometimes it does not require so much high precision, and the use of these types of broaching machine is also a waste. This requires its own factory can manufacture a few simple and can finish most of the broaching processing machines. The self-made broaching machine is without doubt a good choice, its structure is very simple, very little timber ,and it can choose a number of standard parts to the assembly. Although some parts are not standard parts of their factory, the processing is also very easy. And therefore low cost for small and medium enterprises is the best choice. Broaching machine in this article is mainly used for the aperture broaching, keyway broaching. It’s composed mainly by the bed structure, power agencies, transmission, ancillary part and so on. It mainly uses the leather belt drive,worm reduction gear ,glide screw nut drive to complete the broaching work. This design has rational structure, low cost, high efficiency, good performance, and easy to operate.
Key words: self-made broaching machine worm gear glide screw nut