0303-AWC立輥軋機(jī)機(jī)架現(xiàn)場擴(kuò)孔機(jī)設(shè)計(jì)【全套8張CAD圖】
0303-AWC立輥軋機(jī)機(jī)架現(xiàn)場擴(kuò)孔機(jī)設(shè)計(jì)【全套8張CAD圖】,全套8張CAD圖,awc,軋機(jī),機(jī)架,現(xiàn)場,擴(kuò)孔,設(shè)計(jì),全套,cad
開題報告
該課題為：AWC機(jī)架現(xiàn)場擴(kuò)孔機(jī)，要求擴(kuò)機(jī)架上兩孔分別至420mm和520mm，屬于較大孔切削加工且機(jī)架較為龐大笨重，因此只有利用刀具完成進(jìn)給切削加工，采用專用鏜床加工。
1、 本課題的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢。
研究意義：專用鏜床主要用于大批量大件生產(chǎn)，具有生產(chǎn)率高，能加工大型難加工零件，且結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低等特點(diǎn)。
鏜床的發(fā)展：在1770年前后，由于用手工和一般金屬加工機(jī)具加工蒸汽機(jī)氣缸不能到達(dá)精度要求，人們就創(chuàng)制了專門加工蒸汽機(jī)氣缸孔的專業(yè)機(jī)床，于是就誕生了第一臺臥式鏜床。到了二十世紀(jì)初，又相繼出現(xiàn)了加工各種復(fù)雜大型零件的坐標(biāo)鏜床。由于加工零件的不斷變化，促進(jìn)了鏜床的不斷發(fā)展完善。終于發(fā)展成為今天具有通用性、萬年性的臥式鏜床。對于重型制造業(yè)來說，那些體積大、噸位重的大型工件的孔加工，由于工件的移動和裝夾困難，無法在普通臥式鏜床上加工，因此，在臥式鏜床的基礎(chǔ)上又發(fā)展制造了重型落地鏜床。鏜床的不斷進(jìn)步和發(fā)展，已經(jīng)說明本課題研究的重大意義。
金屬切削加工在這整個機(jī)械制造中占有極重的位置，約占機(jī)械制造總工作量的40~60％?，F(xiàn)代機(jī)器向著高速度、高效率、高精度發(fā)向發(fā)展，對機(jī)械零件精度要求越來越高，同時機(jī)構(gòu)也日趨復(fù)雜，特別是箱體零件具有空系多的特點(diǎn)她除了本身有尺寸精度要求外，還有形狀精度和空系之間的位置精度要求。鏜床在這些加工中由為重要。現(xiàn)代還出現(xiàn)了一些生產(chǎn)能力強(qiáng)柔性不高的專用鏜床。如用了大批量生產(chǎn)連桿軸瓦、活塞孔、油泵殼體等零件上的專門加工精密孔的金剛鏜床。
2、 本課題的基本內(nèi)容，預(yù)計(jì)可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施。
本課題的基本內(nèi)容：總體方案設(shè)計(jì)；能力參數(shù)計(jì)算；機(jī)械滑臺設(shè)計(jì)；擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)；鏜桿穩(wěn)定性校核。
本課題的難點(diǎn)：在于擴(kuò)孔機(jī)升降運(yùn)動準(zhǔn)確定位；各類切削用量選擇；鏜桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性校核。利用行程開關(guān)限位及定位孔定位。
刀桿形式的選擇，可查相關(guān)資料，借鑒一些經(jīng)驗(yàn)方案并進(jìn)行強(qiáng)度校核,穩(wěn)定性分析.
3、 本課題擬采用的研究手段和可行性分析。
主要查閱各類相關(guān)設(shè)計(jì)手冊,利用類比法和邏輯推理法進(jìn)行研究,并到工廠進(jìn)行參觀實(shí)習(xí),向工人師傅請教各類生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),結(jié)合理論,在指導(dǎo)老師的輔導(dǎo)下進(jìn)行研究,在條件允許上午情況下借助實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證.
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
AWC機(jī)架現(xiàn)場擴(kuò)孔機(jī)設(shè)計(jì)
1.研究意義
專用鏜床主要用于大批量大件生產(chǎn)，具有生產(chǎn)率高，能加工大型難加工零件，且結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低等特點(diǎn),復(fù)雜箱體零件孔系的加工,能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作且加工精度穩(wěn)定。
1．1 應(yīng)用
鏜床是一種主要用鏜刀在工件上加工孔的機(jī)床。通常用于加工尺寸較大，精度要求較高的孔，特別是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求較高的孔。如箱體上的孔，還可以進(jìn)行銑削，鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔等工作。
1.2 鏜削特點(diǎn)
刀具結(jié)構(gòu)簡單,通用性達(dá),可粗加工也可半精加工和精加工,適用批量較小的加工，鏜孔質(zhì)量取決于機(jī)床精度.
2．鏜床的發(fā)展
2．1鏜床發(fā)展歷史
金屬切削加工在這整個機(jī)械制造中占有極重的位置，約占機(jī)械制造總工作量的40~60％。在1770年前后，由于用手工和一般金屬加工機(jī)具加工蒸汽機(jī)氣缸不能到達(dá)精度要求，人們就創(chuàng)制了專門加工蒸汽機(jī)氣缸孔的專業(yè)機(jī)床，于是就誕生了第一臺臥式鏜床。
20世紀(jì)初期,由于鐘表儀器制造業(yè)的發(fā)展,需要加工孔距精度較高的設(shè)備，1905年在瑞士制成小型臺式坐標(biāo)定中心機(jī)床。1917年，在美國制成單柱坐標(biāo)鏜床。1920年瑞士制成雙柱坐標(biāo)鏜床。當(dāng)時絕大多數(shù)坐標(biāo)鏜床采用精密絲杠螺母、標(biāo)準(zhǔn)測桿(或量塊)和千分表作為坐標(biāo)定位裝置，坐標(biāo)定位精度僅為6～10微米。30年代,在德國、瑞士等先后出現(xiàn)了以線紋尺定位的光學(xué)坐標(biāo)鏜床，坐標(biāo)定位精度提高到2～6微米。60年代以后，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，坐標(biāo)鏜床向數(shù)字顯示和數(shù)字控制方向發(fā)展，采用光柵、感應(yīng)同步器、激光干涉儀和磁柵等作為坐標(biāo)定位裝置，有的還增設(shè)了自動換刀裝置。
到了二十世紀(jì)中期，又相繼出現(xiàn)了加工各種復(fù)雜大型零件的坐標(biāo)鏜床。由于加工零件的不斷變化，促進(jìn)了鏜床的不斷發(fā)展完善。終于發(fā)展成為今天具有通用性、萬年性的臥式鏜床。對于重型制造業(yè)來說，那些體積大、噸位重的大型工件的孔加工，由于工件的移動和裝夾困難，無法在普通臥式鏜床上加工，因此，在臥式鏜床的基礎(chǔ)上又發(fā)展制造了重型落地鏜床。
2．2現(xiàn)代鏜床的現(xiàn)狀及發(fā)展水平:
現(xiàn)代機(jī)器向著高速度、高效率、高精度發(fā)向發(fā)展，對機(jī)械零件精度要求越來越高，同時機(jī)構(gòu)也日趨復(fù)雜，特別是箱體零件具有孔系多的特點(diǎn)它除了本身有尺寸精度要求外，還有形狀精度和孔系之間的位置精度要求。鏜床在這些加工中由為重要。
現(xiàn)代還出現(xiàn)了一些生產(chǎn)能力強(qiáng)柔性不高的專用鏜床。如用了大批量生產(chǎn)連桿軸瓦、活塞孔、油泵殼體等零件上的專門加工精密孔的金剛鏜床。
2．3現(xiàn)代鏜床飛速發(fā)展主要有一下幾種形式:
????a.臥式鏜床：主要用于側(cè)面孔的加工。
????b.坐標(biāo)鏜床：是一種高精度的機(jī)床。主要特點(diǎn)：具有坐標(biāo)位置的精密測量裝置。
????c.金剛鏜床：一種高速精密鏜床。主要特點(diǎn)：vc很高，ap和f很小，加工精度可達(dá)IT5--IT6.Ra達(dá)0.63--0.08μm。
d.專用鏜床：專用鏜銑頭。主要特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，能適應(yīng)快速化生產(chǎn)及復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境。
坐標(biāo)鏜床的發(fā)展由為迅速，下面介紹一下坐標(biāo)鏜床：
類型?：坐標(biāo)鏜床有單柱、雙柱和臥式3種。
單柱坐標(biāo)鏜床:主軸垂直布置，并由主軸套筒帶動作上下移動以實(shí)現(xiàn)垂直進(jìn)給,有的主軸箱可沿立柱導(dǎo)軌上下移動以適應(yīng)不同高度的工件。工作臺沿滑座作縱向移動，滑座沿床身導(dǎo)軌作橫向移動，以配合坐標(biāo)定位。工作臺三面敞開，操作方便。中小型坐標(biāo)鏜床大多采用這種布局形式，坐標(biāo)定位精度為2～4微米。
雙柱坐標(biāo)鏜床:兩立柱上部通過頂梁連接，橫梁可沿立柱導(dǎo)軌上下調(diào)整位置。主軸箱沿橫梁導(dǎo)軌作橫向移動，工作臺沿床身導(dǎo)軌作縱向移動，以配合坐標(biāo)定位。大型的雙柱坐標(biāo)鏜床在立柱上還配有水平主軸箱。采用雙柱框架式結(jié)構(gòu),剛度很高,大中型坐標(biāo)鏜床多為這種形式,坐標(biāo)定位精度為3～10微米。
單柱和雙柱坐標(biāo)鏜床的主軸都垂直于工作臺面，一般適合于加工一個方向上有孔的工件，如鉆模、鏜模和樣板等。加工幾個方向都有孔的工件時，則須使用萬能回轉(zhuǎn)工作臺，因而工件的尺寸和重量受到限制。
臥式坐標(biāo)鏜床:兩個坐標(biāo)方向的移動分別為工作臺橫向移動和主軸箱垂直移動。工作臺可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)。進(jìn)給運(yùn)動由縱向滑座的軸向移動或主軸套筒伸縮來實(shí)現(xiàn)。由于主軸平行于工作臺面，利用精密回轉(zhuǎn)工作臺可在一次安裝工件后很方便地加工箱體類零件四周所有的坐標(biāo)孔，而且工件安裝方便，生產(chǎn)效率較高。這種鏜床適合箱體類零件的加工。
2．4 鏜床的發(fā)展方向
現(xiàn)代鏜床由過去的專用鏜床發(fā)展為今天的通用性機(jī)床，具有較大的工藝范圍，且運(yùn)動靈活，柔性高，能加工復(fù)雜的零件，通用鏜床正向數(shù)控化、大型化、超精密、高速度等方向發(fā)展。一些專用鏜床向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，使專用鏜床生產(chǎn)周期大為降低，生產(chǎn)成本降低，體積更小，能滿足各種加工要求。
3．鏜床的特點(diǎn)
在鏜床上鏜孔時，鏜刀基本與車刀相同，不同之處是工件不動，鏜刀在旋轉(zhuǎn)。鏜孔加工精度一般為IT9—IT7，表面粗糙度為Ra6.3—0.8mm。
4．本課題的作用
本研究課題主要用于解決新鋼釩公司熱軋板廠三期技改工程,需要對現(xiàn)有的主輥軋機(jī)機(jī)架進(jìn)行擴(kuò)孔,以便安裝長行程伺服油缸,為了降低工程建設(shè)費(fèi)用,避免拆卸后引起不必要的安裝,需根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境空間及經(jīng)濟(jì)方面合理設(shè)計(jì)適合的專用鏜床進(jìn)行擴(kuò)孔。
5.結(jié)語
通過大量的資料收集，我深刻的了解了鏜床的發(fā)展歷史，學(xué)習(xí)了鏜加工工藝，對專用鏜床的結(jié)構(gòu)有了一定的了解，為接下來的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了一定的基礎(chǔ)，我相信我一定能順利完成任務(wù)的。
參 考 文 獻(xiàn)
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I 摘 要 解決攀鋼熱軋板廠三期技改工程（立輥軋機(jī)寬度自動控制系統(tǒng)（AWC） ） 改造后，需對現(xiàn)有的立輥軋機(jī)機(jī)架進(jìn)行擴(kuò)孔，以便安裝長行程伺服油缸。立輥 軋機(jī)機(jī)架擴(kuò)孔如果送入設(shè)備制造廠進(jìn)行加工，質(zhì)量保證可靠，但機(jī)架還原難于 保證安裝質(zhì)量、精度。為了降低技改工程費(fèi)用，決定在立輥軋機(jī)現(xiàn)場對機(jī)架進(jìn) 行擴(kuò)孔加工。經(jīng)過潛心研究，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)計(jì)專用擴(kuò)孔設(shè)備——專用鏜 床。再結(jié)合專用設(shè)備的擴(kuò)孔工藝，提出了切實(shí)可行的解決方案，該方案具有經(jīng) 濟(jì)、實(shí)用、可行等特點(diǎn)。 設(shè)計(jì)的特色：解決了現(xiàn)場安裝及鏜桿的剛度問題；滿足了擴(kuò)較大孔的要求； 此專用設(shè)備鏜刀系統(tǒng)采用臥式鏜床的平旋盤結(jié)構(gòu)，可方便調(diào)整刀具切削深度； 導(dǎo)軌采用組合式導(dǎo)軌，使運(yùn)動平穩(wěn)，安裝便捷；支撐采用組合機(jī)床型式支撐， 便于拆卸安裝，可大大提高生產(chǎn)率。 關(guān)鍵詞 專用設(shè)備，專用鏜床，加工效率，工藝實(shí)驗(yàn) 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) Abstract II Abstract This is useful for Pan gang resolve Hot MILL three technical transformation projects (up roller mill width Control System (AWC)). After the transformation,It needs to bore the existing legislation for roller mill housing bore for the installation of a long journey servo tank. If Legislative roll mill housing bore sent to factories to bore, the quality is assurance and reliable, but it fixed back ,it can’t assure installation quality and accuracy. To reduce the technological transformation project costs, the legislature decided to roll mill site for reaming rack processing. After painstaking research, combining with the actual prombles work out special equipment bore -- special boring machine. In the light of the special equipment reaming technology, a practical solution. The program is economic, practical, possible features. Characteristic of this design: Has solved the prombles such as installment and the boringrod rigidity; Satisfied expanded compares the pocket therequest; This special purpose equipment boring cutter system uses the horizontal boring machine the Pingxuan plate structure, may facilitate the adjustment cutting tool depth of cut; The guide rail uses the combined type guide rail, causes the movement steadily, the installment is convenient; The strut uses the aggregate machine-tool pattern strut, is advantageous for the disassemblage installment, may greatly enhance the productivity. Key words Special Equipment, Special boring machine, Processing efficiency, Technology Experiment III 目 錄 摘 要 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????I ABSTRACT?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????II 1 緒 論 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.1 設(shè)計(jì)目的和意義 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.2 擴(kuò)孔技術(shù)要求 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.3 應(yīng)解決的問題 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1.4 設(shè)計(jì)項(xiàng)目的發(fā)展情況 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 1.5 設(shè)計(jì)原理 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 2 總體設(shè)計(jì) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.1 總體設(shè)計(jì)原則 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.2 工藝分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.3 總體方案的比較 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.3.1 刀桿的安裝形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.3.2 進(jìn)給方式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.3.3 升降運(yùn)動形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.3.4 機(jī)床運(yùn)動的分配 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.3.5 選擇傳動形式和支撐形式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3 力能參數(shù)計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.1 鏜削用量的選擇及轉(zhuǎn)矩、功率的確定原則 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.2 最佳切削用量的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.2.1 現(xiàn)有鏜孔工藝參數(shù) ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.2.2 鏜削切削速度、扭矩和切削功率公式 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 3.2.3 主要鏜削參數(shù)的計(jì)算 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 3.3 選擇電機(jī) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 4.1 確定總傳動比 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 4.2 分配傳動裝置的傳動比 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 4.3 計(jì)算總的機(jī)械效率 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11 4.4 計(jì)算傳動裝置各軸的運(yùn)動和動力參數(shù) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11 4.5 帶傳動設(shè)計(jì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????12 IV 4.6 傳動斜齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14 4.6.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ????????????????????????????????????????????????????????????????????14 4.6.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????14 4.6.4 幾何尺寸計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????17 4.6.5 計(jì)算Ⅰ－Ⅱ軸間圓柱斜齒輪 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????18 4.6.6 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????18 4.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????18 4.7.1 軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????18 4.7.2 軸的材料 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????19 4.7.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????19 4.7.4 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸徑 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????19 4.7.5 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20 4.7.6 求軸上的載荷 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21 4.7.7 按彎扭合成應(yīng)力校核的軸的強(qiáng)度 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????22 4.7.8 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23 4.7.9 對軸Ⅱ進(jìn)行設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????25 4.8 對所有選用鍵進(jìn)行強(qiáng)度校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????30 4.9 對承受較大載荷的圓錐滾子軸承進(jìn)行校核 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????31 4.10 鏜刀系統(tǒng)設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33 4.10.1 鏜刀頭 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33 4.10.2 鏜桿選擇 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33 4.11 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????34 5 導(dǎo)軌設(shè)計(jì) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????36 6 鏜刀強(qiáng)度及鏜桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????38 7 工藝試驗(yàn) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????42 結(jié) 論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????43 參 考 文 獻(xiàn) ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????44 附錄 A: E1 立輥軋機(jī)機(jī)架加工工序圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????45 附錄 B: E2 立輥軋機(jī)機(jī)架加工工序圖 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????46 致 謝 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????47 1 1 緒 論 1.1 設(shè)計(jì)目的和意義 攀枝花新鋼釩股份有限公司為了適應(yīng)鋼鐵市場需求，實(shí)現(xiàn)了全連鑄，熱軋 系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模的改造，以提高熱軋產(chǎn)品質(zhì)量、成材率和作業(yè)效率，以及為 冷軋?zhí)峁└哔|(zhì)量的原料，同時提高熱軋產(chǎn)品的市場占有率。為了提高熱軋板的 外觀增強(qiáng)帶鋼的市場競爭力，決定在熱軋板廠三期技改工程中，對現(xiàn)有的 E1、E2 立輥軋機(jī)進(jìn)行改造增添寬度自動控制系統(tǒng)（AWC） ，使熱軋帶鋼產(chǎn)品質(zhì) 量達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。 立輥軋機(jī)寬度自動控制系統(tǒng)（AWC）改造用長行程伺服液壓缸替代原電動 機(jī)械側(cè)壓系統(tǒng)，為保證缸的行程滿足原側(cè)壓軋輥位置變化要求，在安裝伺服油 缸位置，需對現(xiàn)有的立輥軋機(jī)機(jī)架孔進(jìn)行擴(kuò)孔，以便安裝長行程伺服油缸。 立輥軋機(jī)機(jī)架擴(kuò)孔實(shí)施方案比較突出，如果拆除，送入設(shè)備制造廠進(jìn)行加 工，質(zhì)量保證可靠，但機(jī)架還原難于保證安裝質(zhì)量。為了降低技改工程建設(shè)費(fèi) 用，決定在立輥軋機(jī)現(xiàn)場對機(jī)架進(jìn)行擴(kuò)孔加工。 為了采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方案解決機(jī)架現(xiàn)場擴(kuò)孔，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況設(shè)計(jì)專用 擴(kuò)孔設(shè)備，再結(jié)合專用設(shè)備編制詳細(xì)的擴(kuò)孔工藝，提出了切實(shí)的解決方案，該 方案具有經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可行等特點(diǎn)。 1.2 擴(kuò)孔技術(shù)要求 E1 立輥軋機(jī)機(jī)架：所加工孔從 300mm 擴(kuò)孔至 520mm，孔實(shí)際長度? 292mm,上下孔中心距 1500mm，孔與油缸間隙單邊 5mm。 E1 立輥軋機(jī)機(jī)架下孔相對地面標(biāo)高為+200mm，上孔標(biāo)高為+1700mm，安 裝面標(biāo)高為-1600mm。 E2 立輥軋機(jī)機(jī)架：所加工孔從 260mm 擴(kuò)大到 420mm，孔的實(shí)際長度 108mm，上下孔中心距 1240mm，孔與油缸間隙單邊 5mm。 E2 立輥軋機(jī)機(jī)架下孔相對地面標(biāo)高為+320mm，上孔標(biāo)高為+1560mm，安 裝面標(biāo)高為-1600mm。 1.3 應(yīng)解決的問題 如何對較大孔進(jìn)行擴(kuò)孔，刀桿系統(tǒng)的穩(wěn)定性；現(xiàn)場條件的限制問題；由于 機(jī)架未拆卸下來只能在機(jī)器上加工擴(kuò)孔，必須考慮現(xiàn)場空間大小問題,以及專用 鏜床的生產(chǎn)成本問題。 2 1.4 設(shè)計(jì)項(xiàng)目的發(fā)展情況 專用鏜床主要用于特殊孔的加工，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍較廣。國內(nèi)外專用 鏜床主要向標(biāo)準(zhǔn)化、高精度、高生產(chǎn)率方向發(fā)展，以適應(yīng)復(fù)雜多變的生產(chǎn)環(huán)境。 1.5 設(shè)計(jì)原理 該專用鏜床主要由刀具系統(tǒng)、變速裝置、動力裝置構(gòu)成。 鏜刀可分為鏜刀頭和鏜刀塊。 鏜桿按支撐形式分為懸臂式和雙支撐式鏜桿。 變速裝置可由齒輪變速或電機(jī)無極變速裝置構(gòu)成，本課題考慮到機(jī)械結(jié)構(gòu) 及成本因素，選用齒輪組變速。 動力裝置主要由各類電機(jī)供給。 本設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)有坐標(biāo)鏜床及相關(guān)組合機(jī)床綜合設(shè)計(jì)利用刀具在導(dǎo)軌上做進(jìn) 給運(yùn)動，導(dǎo)軌類似 CA6140 導(dǎo)軌。利用組合支架提供不同高度的孔加工。 3 2 總體設(shè)計(jì) 2.1 總體設(shè)計(jì)原則 ①采用成熟的經(jīng)驗(yàn)或經(jīng)分析實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了的方案；②結(jié)構(gòu)簡單，零部件數(shù)量 少；多用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化零部件；③重視維修性，便于檢修、調(diào)整、拆換；④ 重視關(guān)鍵零件的可靠性和材料選擇；⑤充分運(yùn)用故障分析成果，及時反饋，盡 早改進(jìn)。 2.2 工藝分析 設(shè)計(jì)主要參數(shù) E1 立輥軋機(jī)機(jī)架：所加工孔從 300mm 擴(kuò)孔至 520mm，孔實(shí)際長度? 292mm,上下孔中心距 1500mm，孔與油缸間隙單邊 5mm。 E2 立輥軋機(jī)機(jī)架：所加工孔從 260mm 擴(kuò)大到 420mm，孔的實(shí)際長度 108mm，上下孔中心距 1240mm，孔與油缸間隙單邊 5mm。 由于加工孔和加工余量較大，并且只能在現(xiàn)場機(jī)器上進(jìn)行擴(kuò)孔，普通擴(kuò)孔 鉆及通用性鏜床無法滿足加工要求，需要利用專用鏜床進(jìn)行擴(kuò)孔，可利用多次 進(jìn)刀完成大余量的切削。 2.3 總體方案的比較 2.3.1 刀桿的安裝形式 刀桿的形式及臥式鏜 床的工藝范圍如圖： 刀桿的安形式： ①刀桿直接裝于主軸之 上。 ②刀桿安裝在平旋盤上。 比較以上方案的優(yōu)缺點(diǎn)： ①此方案對主軸的旋轉(zhuǎn) 精度、剛度、承載能力要求較高，刀具的最 大伸長量需達(dá)到 292mm，具有較大不穩(wěn)定性，且刀桿較粗，且重力作用較大， 將產(chǎn)生較大撓度，影響加工精度。 ②此方案因刀桿與主軸不同軸，則產(chǎn)生一定的離心力，不能達(dá)到動平衡， 但可利用加配重的方法，解決這一問題；又因平旋盤的質(zhì)量較大一些，具有惰 圖 2.1 臥式鏜床的工藝范圍 4 輪的作用，儲備一定的動能，不易在加工條件發(fā)生變化時停轉(zhuǎn)，刀具能方便裝 夾，容易調(diào)整長度，能實(shí)現(xiàn)一把刀具加工，并使刀具的徑向伸出長度縮短，對 主軸的性能要求降低，主軸只須傳遞一定的轉(zhuǎn)矩即可，刀桿具有較強(qiáng)的剛度。 2.3.2 進(jìn)給方式 進(jìn)給方式可分為：機(jī)械傳動進(jìn)給，手動進(jìn)給。 由于此專用擴(kuò)孔機(jī)，為現(xiàn)場改造設(shè)備時使用，不直接用于工廠生產(chǎn)，為節(jié) 約成本，簡化變速機(jī)構(gòu)，采用手輪進(jìn)給方式，通過對鐵屑顏色的判別，調(diào)試每 刀進(jìn)給的最佳進(jìn)給量。 按鐵屑顏色、形狀酌情調(diào)整速度；當(dāng)采用高速鋼鏜刀正常切削鋼材時，切 屑應(yīng)成白色，切屑呈藍(lán)色時說明切削速度選高了；使用硬質(zhì)合金鏜刀切削時， 正常的切屑應(yīng)呈藍(lán)色，當(dāng)出現(xiàn)火花時說明切削速度選高了，出現(xiàn)黑色切屑則是 切削速度未選足。 2.3.3 升降運(yùn)動形式 升降運(yùn)動選擇：①可利用滑座在立柱導(dǎo)軌上進(jìn)行上下升降運(yùn)動，由于為垂 直運(yùn)動且重力較大，人工較為吃力，需采用電機(jī)驅(qū)動，這樣將增加擴(kuò)孔機(jī)的復(fù) 雜性，自身重量及生產(chǎn)成本。②由于四個孔具有固定高度位置，可利用工廠中 經(jīng)常使用的支架設(shè)備，變換不同的高度位置；使主軸箱水平放置于道軌上，可 使安裝更加容易，導(dǎo)軌剛度更高，由于部分孔的高度較高，需增加輔助支撐， 提高支撐剛度；這樣設(shè)計(jì)將大大簡化設(shè)備、降低重量。但生產(chǎn)時間因安裝支架 而有所增加。 2.3.4 機(jī)床運(yùn)動的分配 由于現(xiàn)場機(jī)架固定不動，因此在鏜孔時，進(jìn)給和升降運(yùn)動必須由刀具運(yùn)動 完成，這樣將影響加工精度，一般情況為刀具只做切削運(yùn)動，而工件進(jìn)給實(shí)現(xiàn) 金屬切削，但本設(shè)計(jì)中屬于特殊情況，需增加機(jī)床剛度，提高加工質(zhì)量。 2.3.5 選擇傳動形式和支撐形式 為了簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)、降低生產(chǎn)成本，采用交流異步電機(jī)驅(qū)動機(jī)械裝置傳動， 它具有傳遞功率大，變速范圍較廣，傳動比準(zhǔn)確、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。電機(jī)與主 軸箱之間利用帶輪連接，具有過載保護(hù)、減小振動等優(yōu)點(diǎn)；電機(jī)安裝于主軸箱 外部，可減少熱源傳遞熱量到主軸箱影響加工精度。 機(jī)床形式采用臥式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)類似于 CA6140 尾座，可便于安裝，其結(jié) 構(gòu)具有較高的剛度。 5 綜上，主軸箱的 大致結(jié)構(gòu)類似與普通鏜銑頭 結(jié)構(gòu)，如圖 2.2所示。 擴(kuò)孔機(jī)布置情況 如圖 2.3 所示，此方案結(jié)構(gòu) 簡單緊湊，能滿足現(xiàn)場的加工要求，當(dāng)加工下孔時，移去支撐中箱，加工上孔 時加上中箱；當(dāng)加工另外兩個孔時可在底座的下面加鋼板以滿足孔的位置要求， 不用更換刀具，能快速實(shí)現(xiàn)徑向進(jìn)給。 補(bǔ)充說明，由于皮帶暴露于主軸箱外部，為保證操作人員安全，需加防護(hù) 罩。 圖 2.2 鏜銑削頭 圖 2.3 擴(kuò)孔機(jī)原理圖 6 3 力能參數(shù)計(jì)算 3.1 鏜削用量的選擇及轉(zhuǎn)矩、功率的確定原則 鏜削用量的選擇原則 鏜削用量直接影響被加工孔的鏜削質(zhì)量和生產(chǎn)效率，對鏜削用量的選擇應(yīng) 盡量的選擇合理、先進(jìn)。鏜用量與工件材料及幾何形狀、工序精度要求、機(jī)床、 刀具——工件系統(tǒng)剛度和冷卻情況等許多因數(shù)有關(guān)。 吃刀深度 決定于加工余量。走刀次數(shù)的多少直接影響加工時間，因此粗pa 鏜時，吃刀深度應(yīng)盡可能取大。本設(shè)計(jì)中選 =5mm。pa 進(jìn)給量 的選擇同吃刀深度類似，粗加工時主要考慮切削效率。f 切削速度可以憑經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)孔徑大小、材質(zhì)情況來選擇，亦可以按工件材 料的硬度值，選定的吃刀深度、進(jìn)給量和選取的刀具壽命計(jì)算出來。 3.2 最佳切削用量的選擇 3.2.1 現(xiàn)有鏜孔工藝參數(shù) 根據(jù)現(xiàn)有的鏜孔工藝參數(shù)，T612 普通鏜床偏心盤加工孔可以加工到 550mm，主軸電機(jī)功率為 7.5KW;T615-K 普通鏜床偏心盤加工孔可以加工到? 950mm,用鏜桿加刀罐可以加工到 700mm。? 參考表 ，鏜削用量[10]5-6 表 3.1 工件材料 工序 ??/minv(/)fr()pam 低碳結(jié)構(gòu)鋼 粗鏜 30～70 0.3～0.6 2～6 高碳結(jié)構(gòu)鋼 粗鏜 30～70 0.3～0.6 2～4 查表 鏜削用量[1]2.4- 表 3.2 刀具材料 工件材料 工序 ??/minv(/)fr()pam 硬質(zhì)合金 鋼、鑄鋼 粗鏜 40～60 0.3～1 5～8 查表 ，硬質(zhì)合金車外圓縱車切削用量及功率[1]2.4-9 表 3.3 刀具材料 工件材料 (/)fr??/inv()mPkw YT15 碳素結(jié)構(gòu)鋼 1.0 1.27 13.1 YT15 碳素結(jié)構(gòu)鋼 1.5 1.05 15.3 7 綜上，選取 =5mm， ，當(dāng) 選取最佳切削速度pa0.5/fmr?260Dm? 。40/min.67/cvs?? 3.2.2 鏜削切削速度、扭矩和切削功率公式 查表 ，鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔切削速度計(jì)算公式[1]2.-8 表 3.4 工件材料 刀具材料 切削速度（m/s） 碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼 0.637()bGPa??YT15 0.60.75.2.3vpdvkTaf?? 查表 ，鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔的軸向力、扭矩和切削功率計(jì)算公式[1]24-9 表 3.5 工件材料 刀具材料 扭矩（ ）.Nm切削功率 （kw） 碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金 結(jié)構(gòu)鋼 0.637()bGPa?? 硬質(zhì)合金 YT15 0.75.80959.814pmMdafk??02MvPd? 3.2.3 主要鏜削參數(shù)的計(jì)算 當(dāng) 時，轉(zhuǎn)力矩2Dm0.75.80959.814pmdafk 查表 ，使用條件變換時的軸向力和扭轉(zhuǎn)修正系數(shù)[1].4-7 查得 ， ， ， 。05fk?.3ovkxmk?.wf74.089movxmwf?? （參見式 ）.70.8959.8pMda? [1]3. 即 0.75.809524pmfk? 0.956?? 14N? 切削力 （參見式 ）0 .612zFD [1]3.2 由于此切削為恒功率切削,可根據(jù)以下公式初步確定所需的切削功率。 （見式 ）0289.4067.32mMvPkwd??? [1]3. （式 3.4）169/minnrD? 當(dāng) 時5 由于利用手動調(diào)整進(jìn)給速度達(dá)到恒功率切削，且轉(zhuǎn)速相同可求出切削速度。 8 （式 3.5）1152017.34/06Dnv ms???? 由于為恒功率切削 12mMP14.6352089.4Nv????? 根據(jù) 得.7.509.8pmdafk （見式 ） 0.5.75.81.4pfD? [1]3.6 0.950.7589289.2/mr?? 切削力 01.43.zMFN? 計(jì)算軸向力和徑向力 查表 ，[2]4- 車鏜時的切削力及切削功率的計(jì)算公式 切削力 （見式 ）zF9.81(60)FzFzzxynpCafvk? [2]3.7 背向力 （見式 ）y.()FFyyxnpf [2].8 進(jìn)給力 （見式 ）xF9.81(60)FFxxynpCafvk? [2]3.9 表 3.6 切削力 系z 數(shù) .zFx.75zFy?0.15zFn?270zFC? 背向力 系y 數(shù) 0.9y .6y .3y 9y 進(jìn)給力 系xF 數(shù) 1.xF?.5xF0.4xFn?24xF 由于機(jī)架材料的性能如下: ZG200-4, ﹪, si=0.5﹪, Mn=0.8﹪,.2c ,, , ﹪?？筛鶕?jù)以下條件選擇系數(shù)。20s??40b25? 查表 ，鋼和鑄鐵的強(qiáng)度和硬度改變時切削力的修正系數(shù) 。[2]-3 mFK 加工材料為結(jié)構(gòu)鋼和鑄鋼時 9 ()0.637FnbmFK?? 刀具為硬質(zhì)合金， 時0.58bGPa? ， 。1.xn.yF 查表 ，加工鑄鐵及鋼時刀具幾何參數(shù)改變時切削力的修正系數(shù)。[2]4- 刀具為硬質(zhì)合金時 ，0.89ykrFK?1.7xkrF? 綜上，可求得 ()0.5.63FyynbFmkrF??? 1.42687??().0.FnbFxmkrFxK?1.073463? 當(dāng) 時，26D?0.9. 0.39.815(6)28.94y N???15.4471706xF 當(dāng) 時，m0.90.60.3.2(1.).2y ????15.498 984x? ? 3.3 選擇電機(jī) 由于機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)未定，可按下式粗略估算主電機(jī)功率。 （式 ）P?切主 總＝ [3].10 為機(jī)床總的機(jī)械效率，主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的機(jī)床， ＝0.7～0.85，機(jī)總 ?總 構(gòu)較簡單和主軸轉(zhuǎn)速較低時 取大值。根據(jù)本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)選擇 ＝0.85。?總 總4.635.708Pkw?切主 總 根據(jù)上述計(jì)算選擇初選電機(jī)。 選擇型號為 Y132-M2-6 電機(jī)，額定功率為 5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速為 960r/min， 同步轉(zhuǎn)速為 1000 r/min，轉(zhuǎn)動慣量為 0.0449 ,凈重為 85kg。2kgm? 10 4 擴(kuò)孔機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求傳動原理圖，如圖 4.1： 4.1 確定總傳動比 由電機(jī)滿載轉(zhuǎn)速為 960r/min 及恒定切削轉(zhuǎn)速 49r/min 得： 總傳動比 。9601.524i?? 主軸箱采用二級齒輪傳動，在設(shè)計(jì)機(jī)床傳動時，為防止傳動比過小造成從 動輪太大，增加變速箱的尺寸，一般限制最小傳動比為 ，螺旋圓柱齒min1/4? 輪 ，綜合選擇圓柱斜齒輪傳動，選擇傳動比 。max2.5i? 2.5? 4.2 分配傳動裝置的傳動比 在主軸箱內(nèi)，從電機(jī)到主軸通過帶輪傳動，可使機(jī)床結(jié)構(gòu)更加緊湊，傳動 更加平穩(wěn)，利用平均分配傳動比及盡量減小主軸箱尺寸、降低加工難度，選擇 兩對圓柱斜齒輪傳動，一普通 V 帶傳動，并選擇 V 帶傳動比為： 。3.2vi? 查表 ，常見機(jī)械傳動的主要性能[4]1 表 4.1 類型 傳遞功率 （kw） 速度 (m/s) 效率 傳動 比 普通帶輪傳 動 ≤500 25～30 0.94～0.9 7 2～4 圖 4.1 擴(kuò)孔機(jī)傳動原理圖 11 二級減速器 ≤50 5～40 0.94～0.9 6 8～40 4.3 計(jì)算總的機(jī)械效率 滾動軸承（每對）傳動效率 0.98～0.995 圓柱齒輪（每對）傳動效率 0.96～0.99（閉式） 0.94～0.97（開式） 普通 V 帶傳動 0.94～0.97 計(jì)算從電機(jī)軸到主軸的傳動效率分別為： 01.96??278?3.4 （式 ）420.960.9.8???總 [4].1 4.4 計(jì)算傳動裝置各軸的運(yùn)動和動力參數(shù) （1） 各軸轉(zhuǎn)速（以下三軸為主軸箱內(nèi)傳動軸） Ⅰ軸 0963/min.2mnri?? Ⅱ軸 15.?? Ⅲ軸 248/in.nri? 根據(jù)以上計(jì)算，更改第 3 節(jié)力能參數(shù)所確定的轉(zhuǎn)速 為49/minr? 。48/minr?? （2） 各軸輸入功率 Ⅰ軸 015.96.43dPkw????? Ⅱ軸 27085.1? Ⅲ軸 39?? 鏜桿 4 .624k?鏜 桿 （3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩 （式 ）5.950.71960ddmPTNmn????[2]4. Ⅰ軸 014.32.68.di??? 12 Ⅱ軸 1268.5097.839.4Ti Nm?????? Ⅲ軸 234.2.0.7983.17i Nm?????? 4.5 帶傳動設(shè)計(jì) ①設(shè)計(jì)要點(diǎn) a) 設(shè)計(jì)所需的原始數(shù)據(jù)主要是：工件條件及對外輪廓尺寸、傳動位置的要 求；原動機(jī)種類和所需的傳動功率；主動輪和從動輪的轉(zhuǎn)速等。 b) 設(shè)計(jì)計(jì)算需確定的主要內(nèi)容是：V 帶傳動的型號、長度和根數(shù)；中心距、 安裝要求對軸的作用力；帶輪直徑、材料、結(jié)構(gòu)尺寸和加工要求等。 c) 設(shè)計(jì)時應(yīng)注意檢查帶輪尺寸和傳動裝置外輪廓尺寸的相互關(guān)系。 d) 帶輪結(jié)構(gòu)形式主要由帶輪直徑大小而定。 e) 應(yīng)計(jì)算出初拉力以便安裝時檢查張緊要求及考慮張緊方式。 ②帶傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 查表 （以下帶傳動設(shè)計(jì)所查圖表均來自[14]） ，普通 V 帶和基準(zhǔn)寬[14]8-2 度制窄 V 帶設(shè)計(jì)計(jì)算（摘自 GB/T 1375.1-1992） 。 1） 設(shè)計(jì)功率 根據(jù)工作情況由表 8-1-26 查得工況系數(shù) 1AK? （式 4.3）15.dApKPkw???? 2） 選擇帶型 根據(jù) 和 ，由圖 8-1-3 選擇 A 型皮帶。.dk096/minnr 3） 確定傳動比 根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)傳動比分配 。3.2i? 4） 小帶輪的基準(zhǔn)直徑 1d 由表 8-1-15 和表 8-1-17 取小帶輪基準(zhǔn)直徑 =100mm。1d 5）大帶輪基準(zhǔn)直徑 213.02dim??? 6）帶速 v1965.03/dDns? 7）初定軸間距 0a1212.()()dd???0330 13 ，取 =350mm。02948a?0a 8） 所需 V 帶基準(zhǔn)長度 dL （見式 ）120120()()4ddL???? [14].23539.5m??? 查表 8-1-8 選取 。dL 9） 實(shí)際軸間距 a （見式 ）001439.3552.82d???????[14].5 min801Lm?? ax 4.d 10）小帶輪包角 1? （見式 ）2118057.3d????? [14].6 3.? ? 4.2 11） 單根 V 帶的基本額定功率 1P 根據(jù) =100mm 和 ，由表 8-1-33 查得 V 帶 。1d960/minnr?10.97P? 12） 額定功率的增量 1? 根據(jù) 和 ，由表 8-1-33（c）查得 A 型 V 帶的1960/inr?3.2 。1.5Pkw? 13） V 帶的根數(shù) Z 根數(shù)計(jì)算公式如下： （見式 ）1()dlzk??? [14].7 根據(jù) 查表 8-1-27 得 。4.27? 0.91k?? 根據(jù) 查表 8-1-29 得 。0dLm6l57(.9)91.6z???? 取 根。6 14） 單根 V 帶的預(yù)緊力 0F 查表 8-1-28 查得 A 型帶單位長度質(zhì)量為 0.1/mkg? （見式 ）202.5(1)dPFmvk????? [14].8 14 22.5.0(1)0.159?????48.N 15） 壓軸力 （式 4.9）102sinQFZ??4.348.62??59N 16） 帶輪寬度 （式 4.10）(1)Bzef???62?93m 4.6 傳動斜齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于Ⅱ－Ⅲ軸間所受載荷較大，先選擇設(shè)計(jì)此二軸間的圓柱斜齒輪，主軸 箱內(nèi)的兩對斜齒輪傳遞均相對較小，因此采用軟齒面齒輪傳動。 4.6.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 按傳動方案，選用圓柱斜齒齒輪傳動。擴(kuò)孔機(jī)是一般專用機(jī)器，速度不高， 故選用 7 級精度（GB10095-88） 。選擇小齒輪材料為 45Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS,大齒輪的材料選用 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS，其材料硬度相差 40HBS。取小齒輪齒數(shù) =24，大齒輪齒數(shù) ，取1z2.52476.8zi???? =77。并初選螺旋角 。 （以下齒輪設(shè)計(jì)圖表及設(shè)計(jì)過程均參見[6]）2z4??? 4.6.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行計(jì)算，即 （見式 ）?? 3212.t EtdHKTZud??????????? [14]. 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù) （1）試選用載荷系數(shù) =1.6。t （2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1T=39.4NM （3）查表 10-7 選取齒寬系數(shù) =1。d? （4）由表 10-6 查得材料的彈性系數(shù) 。1289.EaZMP? （5）由圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 ，lim160HaMP?? 15 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。lim250HaMP?? （6）根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （式 4.12）710610(831).4560hNnjL????7723.45. （7）由圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)： ， 。1.HNK21.4HN? （8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 計(jì)算過程及說明 取失效概率為 1％，安全系數(shù) S=1，得 （式 4.13）lim1[].36078HNMPaS????2li452K （9）又圖 10－30 選取區(qū)域系數(shù) 。HZ.3 （10）又圖 10－26 查得 ， ，則 。10.78???27??12.65????? （11）許用接觸應(yīng)力 12[]65.HMPa??? 2） 計(jì)算 （1）試計(jì)算小齒輪的分度圓 ，代入[ ]中較小的值1tdH? （見式 ） ??3213 232.69.41043189.526580t EtdHKTZum???????????????????[14]. （2）計(jì)算圓周速度 v1802.5/60tdnvms???? （3）計(jì)算齒寬及模數(shù) 由表 10—7 取 =1.2d?180dtb?? 計(jì)算齒寬和齒高之比 b/h 模數(shù)： （式 4.15）11 cos8cos4/23.nttmzm????? 齒高： 2.5.37.hb/807=9＝ （4）計(jì)算縱向重合度 ?? 16 （式 4.16）10.38tan0.38124tan1.903dZ????????? （5）計(jì)算載荷系數(shù) K 根據(jù) v=0.5 m/s，齒輪 7 級精度，由圖 10-8 查得動載系數(shù) Kv=1.02 斜齒輪，假設(shè) 。由圖 10—3 查得//AtFbNm? 1.4HaFK? 表 10-2 查得兩段的齒輪的使用系數(shù) .251A? 由表 10-4，7 級精度、小齒輪相對支承對稱布置時 （式 4.17）231.08()0.HdKb??????? 將數(shù)據(jù)代入后得 3618.426?? 由 , =1.426，查圖 10-13 得 =1.35b/h72=9＝ HK? FK? 故載荷系數(shù) （式 4.18）.502.3.5AVHK????? （6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10－10a）可得 （見式 ） 331.89.16tdm? [14].9 （7）計(jì)算模數(shù) （見式 ）cos93.5cs4.782mz????1 [14].20 4.6.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算公式 （式 4.21）?? 32FaSdYKTz?????????? 1）確定計(jì)算公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù) （1）計(jì)算載荷系數(shù) K （式 4.23）1.50.41352.AVHF?????? （2）根據(jù)縱向重合度 ，查得螺旋角影響系數(shù) 。9? 0.8Y?? （3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) （式 4.24）133246.7cos1vZ? 28.9v???? （4）查取齒形系數(shù) 由表 10-5 查得 ， ；1.59FaY2.1FaY （5）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10-5 可查得 ， ；1.6Sa?2.74Sa? 17 （6）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 由圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的彎150FEMPa?? 曲疲勞強(qiáng)度極限 。2380FEMPa?? 由圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ， ；10.9FNK.95N 由下式得 （式 4.25）??10.324FEaS????2851.NF MP? （7）計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較??FaSY? （式 4.26）??1.59.60.253FaSY?????2.1.74.128F 由上式可得大齒輪的數(shù)值較大。 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 ??3123 22.490.8(cos14)0.7652.1FaSdYKTmz??????????????? 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù) 大可選擇齒根彎曲nm 疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù)，取 ，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時滿足3nm? 接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 來計(jì)算應(yīng)有的齒180d? 數(shù)。 1cos80cs1425.863dZ?????2.63i?? 4.6.4 幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算分度圓直徑 280cos14nzmdm????357???2 2）計(jì)算中心距 18 （式 4.27）80257168.9dam????1 3） 按圓整后的中心距修正螺旋角 （式 4.28）??1203()4.65nZrcarc??? 4）計(jì)算齒輪寬度 18db????? 圓整后取 。2170,Bm 5）驗(yàn)算 （式 4.29）139.48tTFNd ，合適。.7025/10/AtKmb??? 4.6.5 計(jì)算Ⅰ－Ⅱ軸間圓柱斜齒輪 同理，計(jì)算Ⅰ－Ⅱ軸間的一對圓柱斜齒輪得標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 2.5nm? 小齒輪齒數(shù) =24，大齒輪齒數(shù) ，取 =771z2.54768zi???z 螺旋角 。4???2.56cosnmdm???171984z??2 中心距 （式 4.30）1230da??? 齒寬選擇 15,6B 4.6.6 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 因兩個小齒輪分度圓直徑均小于 160mm,可做成實(shí)心齒輪，而兩個大齒輪均 大于 160mm，可做成空心結(jié)構(gòu)齒輪以減小轉(zhuǎn)動慣量，降低電機(jī)驅(qū)動功率。齒輪 的具體結(jié)構(gòu)參見附錄零件圖。 4.7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于第Ⅲ軸承受的載荷較大，先對第Ⅲ進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4.7.1 軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則 （1） 軸上零件的布置應(yīng)使受力合理； （2） 軸上零件的定位可靠，裝拆方便； （3） 采用各種減小應(yīng)力集中和提高疲勞強(qiáng)度的措施； （4） 有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于加工制造和保證精度； （5） 對于要求剛性大的軸，還應(yīng)從結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形。 19 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要 求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會影響軸的工作 能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的難度 等。因此軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。 軸的工作能力所指的是軸的強(qiáng)度、剛度、振動、穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多 數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。 4.7.2 軸的材料 材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直 接用圓鋼。 由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或 化學(xué)熱處理的辦法提高耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其 中最常用的是 45 鋼。常見幾種鋼材的特性如下： 表 4.2 材料牌 號
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