金屬帶鋸床的設(shè)計(jì)

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1、編 號(hào) 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： 金屬帶鋸床的設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923179 學(xué)生姓名： 葉永國(guó) 指導(dǎo)教師： 尤麗華 （職稱：教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 金屬帶鋸床的 設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi) 容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的 內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā) 表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 94 學(xué) 號(hào)： 092

2、3179 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無 錫 太 湖 學(xué) 院 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動(dòng) 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 金屬帶鋸床的設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 無錫錢威擠壓件廠年生產(chǎn)幾百萬件金屬擠壓件，下料速度已經(jīng) 影響到其年產(chǎn)量的提高，課題正是針對(duì)這一問題提出的，要求為該 廠設(shè)計(jì)一臺(tái)專門的金屬下料帶鋸床，以提高該廠的下料效率。 由于下料速度影響到生產(chǎn)，因此本設(shè)計(jì)將弓式結(jié)構(gòu)改為柱式結(jié) 構(gòu)，弓式帶鋸床的優(yōu)點(diǎn)是能鋸切大直徑的金屬棒料，缺點(diǎn)是由于鋸 切力變化較大，切割完成后，切口的平整度不好，其次切割效率不 高。并

3、將機(jī)械張緊結(jié)構(gòu)改為液壓張緊結(jié)構(gòu)，機(jī)械夾緊工件方式改為 液壓夾緊方式，這兩個(gè)方面的改進(jìn)主要是為了使金屬帶鋸床能夠?qū)?現(xiàn)全自動(dòng)化，這樣可以減少人力。還把齒輪傳動(dòng)改為渦輪蝸桿傳動(dòng)， 因?yàn)辇X輪 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相比渦輪蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，也更容易損壞， 不變維修，渦輪蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，且不影響鋸床的工 作。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 熟悉金屬帶鋸床的特點(diǎn)，現(xiàn)狀和發(fā)展前景； 熟練掌握 CAD 繪制二維及其三維圖； 查閱資料能夠?qū)饘賻т彺矙C(jī)械系統(tǒng)：原理，組成和各個(gè)部件 的結(jié)構(gòu)充分了解； 能夠充分利用工廠的實(shí)踐更加進(jìn)一步對(duì)金屬帶鋸床結(jié)構(gòu)的熟悉； 能夠了解帶鋸床減速箱的結(jié)構(gòu)。 四接受學(xué)生：

4、 機(jī)械 94 班 姓名 葉永國(guó) 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所 所長(zhǎng)簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 摘 要 本設(shè)計(jì)任務(wù)是根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)一臺(tái)金屬帶鋸床以提高無錫錢威擠壓件廠的加工效 率，以前該廠的金屬帶鋸床主要是弓式金屬帶鋸床，自動(dòng)化程度不高，通過在網(wǎng)上查閱 各種資料，圖書館查閱資料和去該廠的實(shí)踐，設(shè)計(jì)中主要把弓式帶鋸床改為立柱式帶鋸 床；機(jī)械張緊機(jī)構(gòu)改為液壓張緊機(jī)構(gòu)；齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)改為渦輪蝸桿傳動(dòng)；機(jī)械夾緊工件

5、機(jī)構(gòu)改為液壓張緊機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)出來的機(jī)床主要部件有：底坐；床身、立柱；鋸梁和傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)；導(dǎo)向裝置；工件夾緊；張緊裝置；送料架；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)；電氣控制系統(tǒng)；潤(rùn)滑 及冷卻系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)底坐；床身、立柱；鋸梁和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；導(dǎo)向裝置；工件夾 緊；張緊裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；液壓系統(tǒng)；全自動(dòng) Abstract The design task is to design a metal band sawing machine to improve the Wu xi Qi an Wei extrusion parts factory machining efficiency according t

6、o the customer request, before the factory, metal band sawing machine is mainly arch type metal band sawing machine, automatic degree is not high, through access to a variety of information on the Internet, the library information and to the factory practice, design the main bow type band sawing mac

7、hine for column type band sawing machine; mechanical tensioning mechanism for hydraulic tensioning mechanism; gear transmission mechanism for worm transmission; mechanical workpiece clamping mechanism for hydraulic tensioning mechanism. The main components of the machine tool design are: bottom seat

8、; bed, column; the saw beam and the transmission mechanism; guide device; clamping; tensioning device; the feeding frame; hydraulic transmission systems; electric control system; lubrication and cooling system. This design is mainly on the bottom seat; lathe bed, column; the saw beam and the transmi

9、ssion mechanism; guide device; clamping; design the tensioning device. Keywords: Structural design; Hydraulic System; Automatic 目 錄 摘 要 .III Abstract.IV 目 錄 .V 1 緒論 .1 1.1 金屬帶鋸床設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和意義 .1 1.1.1 金屬帶鋸床設(shè)計(jì)的目的和意義 .1 1.1.2 金屬帶鋸床的研究范圍 .1 1.2 金屬帶鋸床國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r .1 1.2.1 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r .1 1.2.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r .2 1.3 金屬帶鋸床的發(fā)展

10、前景 .5 2 金屬帶鋸床的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) .7 2.1 金屬帶鋸床的組成 .7 2.2 金屬帶鋸床的工作原理 .7 2.3 金屬帶鋸床的各個(gè)部分的設(shè)計(jì) .8 2.3.1 金屬帶鋸床各個(gè)部件方案設(shè)計(jì) .8 2.3.2 金屬帶鋸床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .9 3 減速箱部分設(shè)計(jì) .16 3.1 減速箱設(shè)計(jì) .16 3.1.1 減速箱渦輪蝸桿圖 .16 3.1.2 渦輪蝸桿計(jì)算 .17 3.2 渦輪蝸桿的原理 .18 3.2.1 蝸輪蝸桿正確嚙合的條件 .18 3.2.2 蝸輪及蝸桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) .19 3.2.3 應(yīng)用 .19 3.2.4 蝸輪蝸桿減速機(jī)常見原因及解決方法 .20 4 帶鋸床調(diào)速系統(tǒng) .21 4.

11、1 調(diào)速方案選擇 .21 4.1.1 鋸架進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) .21 4.1.2 系統(tǒng)的運(yùn)行 .21 4.2 流程圖 .22 4.3 調(diào)速閥結(jié)構(gòu)工作原理 .22 5 結(jié)論與展望 .25 5.1 結(jié)論 .25 5.2 不足之處及未來展望 .25 致 謝 .26 參考文獻(xiàn) .27 1 緒論 1.1 金屬帶鋸床設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容和意義 1.1.1 金屬帶鋸床設(shè)計(jì)的目的和意義 由于無錫錢威擠壓件廠年生產(chǎn)幾百萬件金屬擠壓件，下料速度已經(jīng)影響到其年產(chǎn)量 的提高，針對(duì)這一問題，要求為該廠設(shè)計(jì)一臺(tái)專門的金屬下料帶鋸床，以提高該廠的下 料效率。金屬帶鋸床主要用于鋸切金屬型材，金屬帶鋸床具有節(jié)能、高效、節(jié)材等優(yōu)點(diǎn)， 是大、

12、中、小、型企業(yè)理想的金屬材料切斷設(shè)備。其中，金屬帶鋸床應(yīng)用最為廣泛，它 分為臥式和立式，立式金屬帶鋸床具有敞開性好，結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，相同鋸 輪直徑比臥式鋸床鋸切尺寸大，可方便鋸切塊料，非常適合我國(guó)現(xiàn)行生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)條 件。立式金屬帶鋸床的機(jī)械設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的研究提高了鋸切精度，實(shí)現(xiàn)了無人監(jiān)控操 作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，適應(yīng)鋸床全數(shù)控化、網(wǎng)絡(luò)化的需要，具有很好 推廣應(yīng)用價(jià)值。下文以臥式帶鋸床為例，對(duì)影響鋸帶壽命的因素進(jìn)行探討。最后我們研 究了導(dǎo)向框的機(jī)械加工工藝，其中包括加工方法的選擇、擬定加工工藝路線、制定平面 和孔的加工工序、機(jī)床選擇、計(jì)算切削用量及基本工時(shí)等基本問題，

13、通過這些學(xué)習(xí)，我 們發(fā)現(xiàn)選擇合理、高效的加工方法和加工路線，對(duì)保證零件的加工質(zhì)量，提高加工中心 的使用效益和使用質(zhì)量都有重要意義。 1.1.2 金屬帶鋸床的研究范圍 本次主要對(duì)金屬帶鋸床的機(jī)械系統(tǒng)，減速箱部分和調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析，具體需 要對(duì)帶鋸床的組成，減速箱渦輪蝸桿，還有進(jìn)給系統(tǒng)的充分了解，根據(jù)所需來對(duì)它們進(jìn) 行改。 1.2 金屬帶鋸床國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 1.2.1 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r 一般傳統(tǒng)意義上的金屬鋸切常被認(rèn)為是簡(jiǎn)單的切斷下料工序，隨著現(xiàn)在制造業(yè)朝著 高效、高精度和經(jīng)濟(jì)性的方向發(fā)展，鋸切作為鋸切加工的起點(diǎn)，已經(jīng)成為零件加工中的 重要組成環(huán)節(jié)。鋸切可以節(jié)約材料、減少二次加工量和提高生產(chǎn)效率

14、，因此鋸床特別是 自動(dòng)化鋸床已廣泛應(yīng)用與鋼鐵、機(jī)械、汽車、造船、石油、礦山和航天航天等國(guó)民經(jīng)濟(jì) 各個(gè)領(lǐng)域。金屬切斷設(shè)備有很多種，被切材料也多種多樣，必須根據(jù)被切材料的特性和 形狀，選擇最合適的切斷加工方法。隨著鋼材的高級(jí)化，新型材料的增加，對(duì)切斷設(shè)備 的要求越來越高。過去，鋸床是安放在料庫作為下料的工具；而今天，卻把鋸削作為加 工零件的第一到加工工序。Sandvik Saws 對(duì)于特殊形狀斷面的工件、各種型鋼可選用細(xì)齒帶鋸條，也可選用變齒距帶鋸條。數(shù) 控帶鋸床和帶鋸條數(shù)控帶鋸床以目前性能最優(yōu)的雙立柱帶鋸床為主，依據(jù)最大切割直徑 劃分為不同規(guī)格型號(hào)。該帶鋸床采用變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、精密滾珠絲杠傳動(dòng)和

15、激光定位， 配以伺服控制的液壓系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)在線監(jiān)控鋸切過程。鋸條速度、進(jìn)給速度、卡 緊力均可做到任意設(shè)定，還可實(shí)現(xiàn)恒定鋸切力控制，因此具有很高的加工精度、廣泛的 應(yīng)用范圍和極低的設(shè)備返修率。帶鋸條以硬質(zhì)合金鋸條和 M42 雙金屬鋸條為主。其中 M42 雙金屬帶鋸條為常規(guī)推薦配置，具有鋸背抗拉強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度高，抗振性強(qiáng)，鋸 齒的切削性能和耐磨性能優(yōu)良等特點(diǎn)，因此鋸帶壽命長(zhǎng)，適用范圍廣。 技術(shù)參數(shù)的選定 鋸切方式的選擇 數(shù)控帶鋸床提供了恒定進(jìn)鋸速度和恒定鋸切力兩種方式。切割實(shí)材時(shí)可選擇恒定進(jìn) 鋸速度方式，操作者可在操作終端設(shè)定進(jìn)鋸速度，低硬度、小尺寸工件可選用較高的進(jìn) 鋸速度，反之選用較低

16、的進(jìn)鋸速度。切割管材和型材時(shí)可選擇恒定鋸切力方式，使得在 鋸切不規(guī)則截面型材時(shí)的切削率(切割面 fl,/分鐘)保持恒定。選用鋸切力太大，鋸切效率 高，但帶鋸條刃部易鈍化且鋸斷件等厚度降低;鋸切力太小則不能充分發(fā)揮帶鋸床應(yīng)有的 效率。恒定鋸切力的設(shè)定可根據(jù)材質(zhì)、切割面積、帶鋸條的新舊程度等因素上下調(diào)節(jié)。 操作者在操作終端設(shè)定鋸切力后，帶鋸床數(shù)控系統(tǒng)可根據(jù)工件的切割寬度自動(dòng)選擇進(jìn)鋸 速度，并能在 剎造杖術(shù)與機(jī)殊達(dá)到最大切割寬度時(shí)自動(dòng)調(diào)低進(jìn)鋸速度。恒定進(jìn)鋸速度或恒定鋸切力兩 種方式可最大限度地延長(zhǎng)機(jī)床和鋸條使用壽命，提高切割精度和效率。 帶鋸條張緊力的選擇 適度 的 張 緊力是實(shí)現(xiàn)最佳切割的首要條件

17、。張緊力過小，易導(dǎo)致工件鋸切面偏斜， 甚至產(chǎn)生鋸帶打滑、脫落、崩刃等事故;張緊力過大，鋸條承受的拉力過大，在交變疲勞 應(yīng)力的作用下易產(chǎn)生疲勞裂紋直至鋸條報(bào)廢。當(dāng)被切割材料硬度較高或切割線速度較高 時(shí)，應(yīng)加大張緊力;反之，應(yīng)減小張緊力。貝靈格數(shù)控帶鋸床張緊裝置采用液壓鋸條張緊， 可手動(dòng)預(yù)緊設(shè)定。該裝置待機(jī)時(shí)還可自動(dòng)減壓，斷帶時(shí)可自動(dòng)關(guān)機(jī)。 新鋸條的磨合 磨合可對(duì)鋸齒刃口的直線度偏差進(jìn)行自然修正，對(duì)鋸齒刃口尖角毛刺進(jìn)行圓滑過渡 的修磨，使鋸齒刃口逐漸適合正常切割要求，避免過早引起鋸齒的斷裂和卷刃。磨合期 的第一刀最為重要，鋸切速度和進(jìn)給量均應(yīng)下降 20%一 30%以上。從磨合鋸切向標(biāo)準(zhǔn)鋸 切轉(zhuǎn)變過

18、程中，鋸切速度和進(jìn)給量應(yīng)呈階梯式逐步增大。初期磨合完成的標(biāo)志是鋸條振 動(dòng)的明顯改善，一般在 5 一 10 刀后便可進(jìn)行正常切割。對(duì)于型材、管材等變截面工件， 磨合過程應(yīng)適當(dāng)加長(zhǎng)。除此之外，貝靈格帶鋸床強(qiáng)大的控制系統(tǒng)還特別設(shè)計(jì)了在鋸切開 始階段以低進(jìn)鋸速度切人的程序，保證了整個(gè)切割截面的均勻一致，確保了鋸切質(zhì)量。 自動(dòng)化程度 數(shù)控帶鋸床有著全新的、功能強(qiáng)大的控制系統(tǒng)，在一人多機(jī)的情況下，對(duì)鋸切任務(wù) 編程，可實(shí)現(xiàn)無人操作自動(dòng)運(yùn)行。例如:帶測(cè)量系統(tǒng)的進(jìn)料、出料裝置可將沉重的實(shí)材按 預(yù)編程序運(yùn)送到指定的加工位置;卡緊力可做到無級(jí)可調(diào) ;鋸條的活動(dòng)導(dǎo)向裝置可根據(jù)工件 寬度在切割范圍內(nèi)自動(dòng)定位;鋸身能夠自

19、動(dòng)升起至工件上方指定高度，并快速下降至切割 狀等，以上帶鋸床的自動(dòng)化不僅縮短了鋸切時(shí)間，同時(shí)也減少工藝與輔助工作時(shí)間，因 此能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲得較高的切割質(zhì)量和效率，大大減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 潤(rùn)滑和切屑的清理 帶鋸的切口窄且切斷精度高，可節(jié)省大量材料。但由于帶鋸條在極窄的鋸縫中快速 切割，齒側(cè)面與工件之間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦，從而導(dǎo)致鋸條迅速升溫，又加之排屑困難，使 得切削條件極為惡劣。因此，必須采用切削液潤(rùn)滑。如使用普通乳化型切削液進(jìn)行冷卻， 鋸切時(shí)冒煙，不能保證斷面的質(zhì)量;若增大切削液流量，則鋸條易斷齒。與帶鋸床配套的 貝靈格 BSM94 高效鋸切切削液能很好地滿足高速鋸切的要求，保證較高的鋸切

20、表面質(zhì)量 和很低的鋸條損耗。當(dāng)帶鋸條切割工件時(shí)，切削液應(yīng)持續(xù)供給，才能保證冷卻和潤(rùn)滑充 分，避免鋸屑的過分融粘和鋸條的過早損耗。對(duì)于較高生產(chǎn)效率和精度要求的鋸切以及 對(duì)型材、管材等變截面工件的鋸切，除標(biāo)準(zhǔn)潤(rùn)滑外還可采用噴霧冷卻潤(rùn)滑裝置進(jìn)行潤(rùn)滑。 切屑的清理 鋸切時(shí)，鋸條的容屑溝可將切屑排出，但仍會(huì)有少量切屑附著于鋸齒和溝部，影響 鋸切的正常進(jìn)行，因此必須對(duì)鋸條進(jìn)行清理。帶鋸床采用一對(duì)直徑 100 mm 的旋轉(zhuǎn)刷自動(dòng) 清理切屑。其電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與鋸切速度同步，操作時(shí)可通過調(diào)節(jié)扳手對(duì)旋轉(zhuǎn)刷進(jìn)行微調(diào)， 使旋轉(zhuǎn)刷端部與鋸條齒根相接觸以達(dá)到最理想的清理效果。 3 減速箱部分設(shè)計(jì) 3.1 減速箱設(shè)計(jì) 3.1.

21、1 減速箱渦輪蝸桿圖 圖 3.1 減速箱渦輪蝸桿 3.1.2 渦輪蝸桿計(jì)算 基本參數(shù)： 中心距：a=160mm 蝸桿軸面模數(shù)（蝸輪端面模數(shù)）：mx=5 蝸桿頭數(shù)：Z1=4 蝸輪齒數(shù)：Z2=53 蝸桿分度圓直徑：d1=50mm 蝸輪分度圓直徑：d2=270mm 蝸桿頂圓修形后直徑：50mm 圓柱蝸桿傳動(dòng)幾何計(jì)算： 蝸桿軸面模數(shù)（蝸輪端面模數(shù)）：5 傳動(dòng)比： 25.13412Zni 蝸桿直徑系數(shù)（蝸桿特性系數(shù)）： 051xmdq 變位系數(shù)： 5.31.275.0Zax 蝸桿分度圓柱上螺旋線升角： 4101arctgqrt 蝸桿節(jié)圓柱上螺旋線升角： 52340.2539.121 arctgxqZar

22、ctg 蝸桿軸面齒形角（阿基米德螺線蝸桿）： 蝸桿（蝸輪）法面齒形角： 3056194coscos tgartgarn 徑向間隙： 8.192.0.xmc 蝸桿、蝸輪齒頂高： ha1=mx=5 ha2=(1+x)mx=(1+0.23005)5=6.3005 蝸桿、蝸輪齒根高： hf1=1.2mx=1.25=6 hf2=(1.2-x)mx=(1.2-0.23005) 5=4.84975 蝸桿、蝸輪分度圓直徑： d1=50mm d2=270mm 蝸桿、蝸輪節(jié)圓直徑： dw1=(q+2x)mx=(10+20.23005 ) 5=52.3005 dw2=d2=270 蝸桿、蝸輪頂圓直徑： da1=（q

23、+2）mx=(10+2) 5=60 da2=(Z2+2+2x)mx=(53+2+20.23005) 5=277.3005 蝸桿、蝸輪齒根圓直徑： df1=(q-2.4)mx=(10-2.4)5=38 df2=(Z2+2x-2.4)mx=(47+20.23005-2.4) 9=405.5409 蝸桿軸向齒距：px=mx=*5=15.7 蝸桿沿分度圓柱上的軸向齒厚： S1=0.5mx=0.515.73=7.85 當(dāng)采用加厚蝸輪時(shí)： s1=0.5mx-0.2mxtg=7.85-0.25tg20=7.35 蝸桿沿分度圓上的法向齒厚： sn1s1cos=7.35cos =7.2434 蝸桿分度圓法向弦齒

24、高： 51 xnmh 蝸輪最大外圓直徑： da2maxda2+2mx=445.1409+29=463.1409 蝸輪輪緣寬度： b=0.75da1=0.75130.8591=98.1443 蝸輪齒項(xiàng)圓弧半徑： ra2=0.5df1+0.2mx=0.591.2591+0.29=47.42955 蝸輪齒根圓弧半徑： rf2=0.5da1+0.2mx=.550+0.29=26.8 理論蝸桿外徑：53.6 實(shí)際蝸桿外徑：50 理論蝸桿沿分度圓柱上的軸向齒厚：s1=7.35 如果按實(shí)際蝸桿外徑再往下走 9mm 后的軸向齒厚： s1= (53.6-50) tg20+s1=7.5 3.2 渦輪蝸桿的原理 3

25、.2.1 蝸輪蝸桿正確嚙合的條件 （1） 中間平面內(nèi)蝸桿與蝸輪的模數(shù)和壓力角分別相等，即蝸輪的端面模數(shù)等于蝸 桿的軸面模數(shù)且為標(biāo)準(zhǔn)值；蝸輪的端面壓力角應(yīng)等于蝸桿的軸面壓力角且為標(biāo)準(zhǔn)值。 （2） 當(dāng)蝸輪蝸桿的交錯(cuò)角為時(shí)，還需保證，而且蝸輪與蝸桿螺旋線旋向必須相同。 圖 3.2 蝸 輪 蝸 桿 幾何尺寸計(jì)算與圓柱齒輪基本相同，需注意的幾個(gè)問題 （1） 蝸桿導(dǎo)程角是蝸桿分度圓柱上螺旋線的切線與蝸桿端面之間的夾角,與螺桿螺 旋角的關(guān)系為，蝸輪的螺旋角，大則傳動(dòng)效率高，當(dāng)小于嚙合齒間當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu) 自鎖。 （2） 引入蝸桿直徑系數(shù) q 是為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目，使蝸桿分度圓直徑進(jìn)行了 標(biāo)準(zhǔn)化 m 一

26、定時(shí)，q 大則大，蝸桿軸的剛度及強(qiáng)度相應(yīng)增大；一定時(shí)， q 小則導(dǎo)程角增大， 傳動(dòng)效率相應(yīng)提高。 （3） 蝸桿頭數(shù)推薦值為 1、2、4、6，當(dāng)取小值時(shí)，其傳動(dòng)比大，且具有自鎖性； 當(dāng)取大值時(shí)，傳動(dòng)效率高。與圓柱齒輪傳動(dòng)不同，蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比不等于，而蝸桿 蝸輪機(jī)構(gòu)的中心距不等于。 （$) 蝸桿蝸輪傳動(dòng)中蝸輪轉(zhuǎn)向的判定方法，可根據(jù)嚙合點(diǎn) K 處方向、方向（平行于 螺旋線的切線）及應(yīng)垂直于蝸輪軸線畫速度矢量三角形來判定；也可用“右旋蝸桿左手握， 左旋蝸桿右手握，四指拇指”來判定。 3.2.2 蝸輪及蝸桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) (1) 可以得到很大的傳動(dòng)比，比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊 (2) 兩輪嚙合齒面間為線接

27、觸，其承載能力大大高于交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu) (3) 蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音很小 (4) 具有自鎖性。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)具有自鎖性， 可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿。如在其重機(jī)械中使 用的自鎖蝸桿機(jī)構(gòu)，其反向自鎖性可起安全保護(hù)作用。 (5) 傳動(dòng)效率較低，磨損較嚴(yán)重。蝸輪蝸桿嚙合傳動(dòng)時(shí)，嚙合輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度 大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對(duì)滑動(dòng)速度大使齒面磨損嚴(yán)重、發(fā)熱嚴(yán)重， 為了散熱和減小磨損，常采用價(jià)格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤(rùn)滑 裝置，因而成本較高 (7) 蝸桿軸向力較大

28、3.2.3 應(yīng)用 蝸輪及蝸桿機(jī)構(gòu)常被用于兩軸交錯(cuò)、傳動(dòng)比大、傳動(dòng)功率不大或間歇工作的場(chǎng)合。 3.2.4 蝸輪蝸桿減速機(jī)常見原因及解決方法 常見問題及其原因： （1） 減速機(jī)發(fā)熱和漏油。為了提高效率，蝸輪減速機(jī)一般均采用有色金屬做蝸輪， 蝸桿則采用較硬的鋼材。由于是滑動(dòng)摩擦傳動(dòng)，運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，使減速機(jī)各 零件和密封之間熱膨脹產(chǎn)生差異，從而在各配合面形成間隙，潤(rùn)滑油液由于溫度的升高 變稀，易造成泄漏。造成這種情況的原因主要有四點(diǎn)，一是材質(zhì)的搭配不合理；二是嚙 合摩擦面表面的質(zhì)量差；三是潤(rùn)滑油添加量的選擇不正確；四是裝配質(zhì)量和使用環(huán)境差。 （2） 蝸輪磨損。蝸輪一般采用錫青銅，配對(duì)的蝸桿材

29、料用 45 鋼淬硬至 HRC4555， 或 40Cr 淬硬 HRC5055 后經(jīng)蝸桿磨床磨削至粗糙度 Ra0.8m。減速機(jī)正常運(yùn)行時(shí)磨損很 慢，某些減速機(jī)可以使用 10 年以上。如果磨損速度較快，就要考慮選型是否正確，是否 超負(fù)荷運(yùn)行，以及蝸輪蝸桿的材質(zhì)、裝配質(zhì)量或使用環(huán)境等原因。 （3） 傳動(dòng)小斜齒輪磨損。一般發(fā)生在立式安裝的減速機(jī)上，主要與潤(rùn)滑油的添加 量和油品種有關(guān)。立式安裝時(shí)，很容易造成潤(rùn)滑油量不足，減速機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)和 減速機(jī)間傳動(dòng)齒輪油流失，齒輪得不到應(yīng)有的潤(rùn)滑保護(hù)。減速機(jī)啟動(dòng)時(shí)，齒輪由于得不 到有效潤(rùn)滑導(dǎo)致機(jī)械磨損甚至損壞。 （4） 蝸桿軸承損壞。發(fā)生故障時(shí)，即使減速箱密封良

30、好，還是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)減速機(jī)內(nèi) 的齒輪油被乳化，軸承生銹、腐蝕、損壞。這是因?yàn)闇p速機(jī)在運(yùn)行一段時(shí)間后，齒輪油 溫度升高又冷卻后產(chǎn)生的凝結(jié)水與水混合。當(dāng)然，也與軸承質(zhì)量及裝配工藝密切相關(guān)。 解決方法： （1） 保證裝配質(zhì)量?？少徺I或自制一些專用工具，拆卸和安裝減速機(jī)部件時(shí)，盡 量避免用錘子等其他工具敲擊；更換齒輪、蝸輪蝸桿時(shí)，盡量選用原廠配件和成對(duì)更換； 裝配輸出軸時(shí)，要注意公差配合；要使用防粘劑或紅丹油保護(hù)空心軸，防止磨損生銹或 配合面積垢，維修時(shí)難拆卸。 （2） 潤(rùn)滑油和添加劑的選用。蝸齒減速機(jī)一般選用 220#齒輪油，對(duì)重負(fù)荷、啟動(dòng) 頻繁、使用環(huán)境較差的減速機(jī)，可選用一些潤(rùn)滑油添加劑，使減速機(jī)在

31、停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)齒輪 油依然附著在齒輪表面，形成保護(hù)膜，防止重負(fù)荷、低速、高轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)時(shí)金屬間的直 接接觸。添加劑中含有密封圈調(diào)節(jié)劑和抗漏劑，使密封圈保持柔軟和彈性，有效減少潤(rùn) 滑油漏。 （3） 減速機(jī)安裝位置的選擇。位置允許的情況下，盡量不采用立式安裝。立式安 裝時(shí)，潤(rùn)滑油的添加量要比水平安裝多很多，易造成減速機(jī)發(fā)熱和漏油。 （4） 建立潤(rùn)滑維護(hù)制度?？筛鶕?jù)潤(rùn)滑工作 “五定”原則對(duì)減速機(jī)進(jìn)行維護(hù)，做到每一 臺(tái)減速機(jī)都有責(zé)任人定期檢查，發(fā)現(xiàn)溫升明顯，超過 40或油溫超過 80，油的質(zhì)量下 降或油中發(fā)現(xiàn)較多的銅粉以及產(chǎn)生不正常的噪聲等現(xiàn)象時(shí)，要立即停止使用，及時(shí)檢修， 排除故障，更換潤(rùn)滑油。加油時(shí)，要

32、注意油量，保證減速機(jī)得到正確的潤(rùn)滑。 4 帶鋸床調(diào)速系統(tǒng) 4.1 調(diào)速方案選擇 帶鋸床調(diào)速系統(tǒng)方案有 2 種一種是進(jìn)給機(jī)構(gòu)由交流變頻電機(jī)、控制板、減速箱、支 架、直線導(dǎo)軌和導(dǎo)軌支架等組成，鋸架與滾輪機(jī)構(gòu)用螺釘固為一體，電機(jī)控制絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)， 驅(qū)動(dòng)鋸架進(jìn)給，進(jìn)給速度(08800ram rain) 通過電位器或變頻器面板的增減速按鈕調(diào) 整，機(jī)床實(shí)際工作中，應(yīng)根據(jù)工件材料、強(qiáng)度、硬度和規(guī)格選擇適當(dāng)進(jìn)給速度，避免鋸 帶悶打滑、切削時(shí)打齒和鋸條斷裂。另一種是直接控制液壓系統(tǒng)中的流量閥來控制速度 達(dá)到無極調(diào)速。 4.1.1 鋸架進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案一設(shè)計(jì)： 1選擇交流電機(jī)(功率) 根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)，由公式：P=ug

33、v/y (1)式中 P 一交流電機(jī)功率， KWy-摩擦因數(shù).g 移動(dòng)部件重力，v鋸架最大進(jìn)給速度，mmmin傳動(dòng)效率 初步選擇 15kW 異步電機(jī)。為達(dá)到和變頻器最佳配合，選擇 YVPIOOL-6，15kW 變 頻調(diào)速異步電機(jī)(額定電流 4A，額定電壓 380V，額定轉(zhuǎn)速 970rmin)。 2選擇變頻器 (1)選擇原則。 變頻器容量應(yīng)適當(dāng)大于負(fù)載所需容量。 變頻器電流應(yīng)大于電機(jī)電 流?？紤]調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性和性價(jià)比，選擇臺(tái)達(dá) VFD022843B 型變頻器(最大適用 22kW 電機(jī)，最大輸出電流 5A，具有高性能矢量控制，轉(zhuǎn)差補(bǔ)償增益自動(dòng)設(shè)定功能，可提供低 速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性)。 (2

34、)主要參數(shù)設(shè)置。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和設(shè)備主要性能，設(shè)置變頻器主要參數(shù)，見表 1，其他參數(shù)為出廠設(shè)置。 4.1.2 系統(tǒng)的運(yùn)行 1工作流程 4.2 機(jī)床鋸架進(jìn)給調(diào)速系統(tǒng)電氣接線見圖 4.1，選擇、調(diào)整機(jī)床各一切削參數(shù)后，即可按照機(jī) 床工作程序(圖 4.2)，按下操作面板相應(yīng)按鈕，運(yùn)行機(jī)床。 2運(yùn)行特點(diǎn) 按下工進(jìn)開按鈕，Y9 響應(yīng)，輸出繼電器 KA6 線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合，變頻器正轉(zhuǎn) (FWD)，同時(shí)無設(shè)定段速選擇，鋸架以手動(dòng)設(shè)定速度前進(jìn)，操作人員可根據(jù)需要按增減按 鈕調(diào)整工進(jìn)速度(最低速度是變頻器最低輸出頻率 01)。按下快退開按鈕，Y10 響應(yīng)，輸 出繼電器 KA8 線罔得電，其常開觸點(diǎn)閉合

35、，變頻器反轉(zhuǎn)(REV)，同時(shí)第二段速頻率選擇， 鋸架以第二段速設(shè)定頻率快速運(yùn)行至后端，退到行程點(diǎn)(X12)自動(dòng)停止，其闖可在任意位 置停止快退。按下快進(jìn)開按鈕，Y11 響應(yīng)，輸出繼電器 KA7 線圈得電，其常開觸點(diǎn)閉合， 變頻器正轉(zhuǎn)(FWD) ，同時(shí)第一段速頻率選擇，鋸架以第一段速設(shè)定的頻率，快速運(yùn)行至前 端，進(jìn)到行程點(diǎn)(X11) 自動(dòng)停止，其間可在任意位置停止快迸。 方案二設(shè)計(jì)： 直接通過流量閥來控制鋸架的進(jìn)給速度，可以實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。 4.2 流程圖 方案一： 圖 4.1 進(jìn)給調(diào)速系統(tǒng)電氣接線 方案二： 圖 4.2 機(jī)床工作程序 從系統(tǒng)復(fù)雜性和全自動(dòng)方向考慮，最后決定采取方案二較好。 4.3

36、 調(diào)速閥結(jié)構(gòu)工作原理 新設(shè)計(jì)的專用調(diào)速閥主要由閥體、壓力閥芯、彈、螺母、節(jié)流閥芯、節(jié)流套、旋鈕 組成，結(jié)構(gòu)如圖 4.3 圖 4.3 調(diào)速閥結(jié)構(gòu)圖 對(duì)照調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)，我們簡(jiǎn)單訴述一下調(diào)速閥的工作原理。 (1) 鋸切不同材料的情況 根據(jù)工件的材質(zhì)及尺寸大小，調(diào)整調(diào)速閥位置，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕 6，節(jié)流閥芯 4 向左移， 節(jié)流套 5 上的節(jié)流口變大，因節(jié)流閥芯 4 右邊是右旋螺紋，左邊是左旋螺紋，所以螺母 3 向右移，彈簧 2 的作用力減小，出口 1 處開口和壓力尸 2 變大，經(jīng)過調(diào)速閥的流量隨即 變大，鋸架下降速度隨之變快，同時(shí)切削壓力變小，這時(shí)可實(shí)現(xiàn)鋸切易切削材料及小截 面材料反之，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕

37、6，節(jié)流閥芯 4 向右移，節(jié)流套 5 上節(jié)流口變小，螺母 3 向 左移，彈簧 2 的作用力增大，出口 1 處開口和壓力尸 2 變小，經(jīng)過調(diào)速閥的流量隨即變 小，同時(shí)切削壓力增大，鋸架下降速度隨之變慢，這時(shí)可鋸切難切削材料及大截面的材 料。 (2) 在鋸切工件過程中 根據(jù)工件的材質(zhì)及尺寸大小，調(diào)整好調(diào)速閥位置，節(jié)流閥芯開口保持不變，當(dāng)鋸切的工 因材質(zhì)的不均勻或鋸切截面積變化時(shí)，鋸條所受阻力也發(fā)生變化，即調(diào)速閥的進(jìn)油口壓 力 1 變化。當(dāng)鋸切阻力增大，即可反饋到調(diào)速閥的進(jìn)油口尸;減小，在閥體內(nèi)彈簧力的作 用下，壓力閥芯 1 左移，使壓力閥芯 1 開口壓力凡變小，這樣流出閥體流量減小，鋸架 下降速度

38、也逐漸變慢，從而可保護(hù)鋸條不受損傷，提高鋸條使用壽命;反之，當(dāng)鋸切阻力 減小，即可反饋到調(diào)速閥的進(jìn)油口壓力尸;增大，在彈簧力的作用下，壓力閥芯右移，使 壓力閥芯 1 開口壓力凡變大，這樣流出閥體流量增大，鋸架下降速度也逐漸變快，從而 提高鋸切效率。 在這一過程中，因鋸切阻力是不斷變化的，應(yīng)用新設(shè)計(jì)的調(diào)速閥，保證了鋸架鋸切工件 能自動(dòng)達(dá)到鋸切的最佳狀態(tài)，達(dá)到延長(zhǎng)鋸條壽命和提高鋸切效率的目的。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由泵、閥、油缸、油箱、管路等元輔件組成的液壓回路，在電氣控制下 完成鋸梁的升降，工件的夾緊。通過調(diào)速閥可實(shí)行進(jìn)給速度的無級(jí)調(diào)速，達(dá)到對(duì)不同材 料 工件的鋸切需要。 電氣控制系統(tǒng)由電氣箱、控制箱、

39、接線盒、行程開關(guān)、電磁鐵等組成的控制回路， 用來控制鋸條的回轉(zhuǎn)、鋸梁的升降、工件的夾緊等，使之按一定的工作程序來實(shí)現(xiàn)正常 切削循環(huán)。 潤(rùn)滑系統(tǒng)開車前必須按機(jī)床潤(rùn)滑部位（鋼絲刷軸、蝸輪箱、主動(dòng)軸承座、蝸桿軸承、 升降油缸上下軸、活動(dòng)虎鉗滑動(dòng)面夾緊絲桿）要求加油。 5 結(jié)論與展望 5.1 結(jié)論 通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多的知識(shí)，這次設(shè)計(jì)由于時(shí)間的關(guān)系僅僅對(duì)帶鋸 床的原理、機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析，所研究的臥式金屬帶鋸床的傳動(dòng)部分用的是齒輪傳動(dòng)，這 樣的傳動(dòng)方式雖然現(xiàn)在已經(jīng)不常使用，但是這里有很多的經(jīng)典的機(jī)構(gòu)，對(duì)于我這個(gè)剛剛 接觸實(shí)際的初學(xué)者還是有很大的幫助的，譬如說這里的臺(tái)虎鉗的雙向移動(dòng)，雖說在現(xiàn)在

40、的帶鋸床和帶鋸床的發(fā)展中可能不再用到，但是這樣的機(jī)構(gòu)可以用到其他的地方，同樣 能顯示出它的優(yōu)越性來，其實(shí)帶鋸床的設(shè)計(jì)中還包括很多其他的東西：鋸帶的選擇，液 壓系統(tǒng)，和鋸條在工作面上的受力的分析來研究帶鋸的最容易出現(xiàn)斷裂和磨損的地方， 從而來增加帶鋸床的使用壽命等等，都沒有能進(jìn)行研究，現(xiàn)在的帶鋸床在鋸切速度方面 有很大的改善，可以達(dá)到無級(jí)變速，這就比我所研究的鋸床的三種鋸切速度有了很大的 提高，在加工精度方面，雖說鋸切是加工的第一道工序，但是如果能提高它的加工精度， 必然會(huì)減少不必要的資源浪費(fèi)，對(duì)于企業(yè)來說，就是大大的降低了生產(chǎn)的成本，現(xiàn)在的 鋸床還可以對(duì)于不同的鋸切的界面保持一樣的切削率，由于

41、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技 術(shù)的發(fā)展，使得帶鋸床的加工精度有了很大的提高。還有就是現(xiàn)在的帶鋸床的加工的能 力上以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我所研究的帶鋸床，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)能加工的最大的斷面以達(dá)到 2.5m*2.0m，國(guó) 際先進(jìn)水平的國(guó)家已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于這樣的水平，這樣就加大了帶鋸床加工的范圍，使得帶 鋸床的多個(gè)領(lǐng)域都有很大的發(fā)展，給以前不能加工那種大型斷面的零件，找到了合適的 加工方法。還有就是找到很多很適合作為帶鋸床鋸帶的材料，也加大了帶鋸床可加工的 材料的零件類型?，F(xiàn)在的帶鋸床已趨向于網(wǎng)絡(luò)化，以不是單人控制一臺(tái)機(jī)器，現(xiàn)在都是 通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)單人控制多臺(tái)機(jī)床，真正的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，這是帶鋸床發(fā)展的 必然趨勢(shì)。 這次

42、畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間，有幾次到工廠參觀學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，只有在實(shí)習(xí)的時(shí)候，才能不 在書本上學(xué)到的知識(shí)得到升華提高，通過工廠里專業(yè)的技術(shù)人員的講解，才發(fā)現(xiàn)原來平 時(shí)學(xué)的那些知識(shí)沒有白費(fèi)，機(jī)器的原理，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等，都是用到書本上的知識(shí)來解答的。 所以我一定要抓住這次深造的機(jī)會(huì)，認(rèn)真的學(xué)習(xí)課程知識(shí)，使自己早日成為一名合格的 工程師而努力學(xué)習(xí)。 對(duì)于這個(gè)大學(xué)的最后一次總課程設(shè)計(jì)，我很珍惜，剛好通過這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，把以 前學(xué)的不好的，學(xué)的不理解的地方進(jìn)行了一次鞏固。尤其是工程制圖與畫法幾何，制造 制造技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械原理等基礎(chǔ)的課程有了進(jìn)一步的了 解，熟練的使用二維和三維軟件，這時(shí)才發(fā)現(xiàn)要想

43、成為一個(gè)合格的工程師是很不容易的， 需要掌握很多方面的知識(shí)，需要很多的時(shí)間的機(jī)會(huì)。 5.2 不足之處及未來展望 通過這次設(shè)計(jì)，我深刻感受到自己還有很多東西要學(xué)習(xí)，尤其是對(duì)三維軟件的應(yīng)用 還不是很熟練，通過這次別也設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到熟練運(yùn)用三維軟件的重要性，熟練運(yùn)用三 維軟件來對(duì)實(shí)物造型很方便，自己在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也很欠缺，很多結(jié)構(gòu)自己幾乎想不到， 看看別人的設(shè)計(jì)才覺得很好，所以以后自己在這個(gè)方面要努力學(xué)習(xí)，多去工廠實(shí)習(xí)，增 加自己結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)。 致 謝 本文在尤麗華老師的精心指導(dǎo)下完成的，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給了我很大的幫助和鼓 勵(lì)，給我創(chuàng)造了優(yōu)良的學(xué)習(xí)和工作環(huán)境。面對(duì)我的問題，老師能夠耐心細(xì)心的

44、講解給我 聽，衷心感謝尤麗華老師對(duì)我的幫助和指導(dǎo)。 在此我同時(shí)也要謝謝曾經(jīng)教育過我的老師，謝謝你們給我?guī)砹四敲粗R(shí)， 。也謝謝 在設(shè)計(jì)中幫助過我的同學(xué)，謝謝你們耐心的教我，使我學(xué)會(huì)了很多的東西。 最后向所有關(guān)心和幫助我的人表示最衷心的謝意。 參考文獻(xiàn) 1 聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)J. 上冊(cè)（第二冊(cè)）第二版. 化學(xué)工業(yè)出版社.1987,(12):2-9. 2 編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)J. 新版.第 2 卷.機(jī)械工業(yè)出版社 .2004,(8):14-18. 3 劉鴻文.材料力學(xué)M.北京：高等教育出版社 .2004:4-6. 4 王積偉.液壓與氣壓傳動(dòng)M. 機(jī)械工業(yè)出版社.2007:15-88. 5

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