金屬帶鋸床的設(shè)計(jì)

編 號 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 化 專 業(yè) 學(xué) 號： 0923179 學(xué)生姓名： 葉永國 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 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： 機(jī)械 94 學(xué) 號： 0923179 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 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，課題正是針對這一問題提出的，要求為該 廠設(shè)計(jì)一臺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)全自動化，這樣可以減少人力。還把齒輪傳動改為渦輪蝸桿傳動， 因?yàn)辇X輪 傳動結(jié)構(gòu)相比渦輪蝸桿傳動結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，也更容易損壞， 不變維修，渦輪蝸桿傳動結(jié)構(gòu)簡單，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： 機(jī)械 94 班 姓名 葉永國 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)科組組長研究所 所長簽名 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)；齒輪傳動機(jī)構(gòu)改為渦輪蝸桿傳動；機(jī)械夾緊工件 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 機(jī)構(gòu)；導(dǎo)向裝置；工件夾緊；張緊裝置；送料架；液壓傳動系統(tǒng)；電氣控制系統(tǒng)；潤滑 及冷卻系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)主要是對底坐；床身、立柱；鋸梁和傳動機(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 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 to 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 machine 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; 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 transmission 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)的研究內(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 金屬帶鋸床國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r .1 1.2.1 國外發(fā)展?fàn)顩r .1 1.2.2 國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r .2 1.3 金屬帶鋸床的發(fā)展前景 .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 4.1 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)的研究內(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，針對這一問題，要求為該廠設(shè)計(jì)一臺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、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，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)所需來對它們進(jìn) 行改。 1.2 金屬帶鋸床國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 1.2.1 國外發(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，因此鋸床特別是 自動化鋸床已廣泛應(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。隨著鋼材的高級化，新型材料的增加，對切斷設(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。該帶鋸床采用變頻電動機(jī)驅(qū)動、精密滾珠絲杠傳動和激光定位， 配以伺服控制的液壓系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)自動在線監(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，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。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， 可手動預(yù)緊設(shè)定。該裝置待機(jī)時(shí)還可自動減壓，斷帶時(shí)可自動關(guān)機(jī)。 新鋸條的磨合 磨合可對鋸齒刃口的直線度偏差進(jìn)行自然修正，對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 動的明顯改善，一般在 5 一 10 刀后便可進(jìn)行正常切割。對于型材、管材等變截面工件， 磨合過程應(yīng)適當(dāng)加長。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，對鋸切任務(wù) 編程，可實(shí)現(xiàn)無人操作自動運(yùn)行。例如:帶測量系統(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;卡緊力可做到無級可調(diào) ;鋸條的活動導(dǎo)向裝置可根據(jù)工件 寬度在切割范圍內(nèi)自動定位;鋸身能夠自動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強(qiáng)度。 潤滑和切屑的清理 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，才能保證冷卻和潤滑充 分，避免鋸屑的過分融粘和鋸條的過早損耗。對于較高生產(chǎn)效率和精度要求的鋸切以及 對型材、管材等變截面工件的鋸切，除標(biāo)準(zhǔn)潤滑外還可采用噴霧冷卻潤滑裝置進(jìn)行潤滑。 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，因此必須對鋸條進(jìn)行清理。帶鋸床采用一對直徑 100 mm 的旋轉(zhuǎn)刷自動 清理切屑。其電動機(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) 3.1.1 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 圓柱蝸桿傳動幾何計(jì)算： 蝸桿軸面模數(shù)（蝸輪端面模數(shù)）：5 傳動比： 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 arctgxqZarctg 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+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 3.2.1 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)，其傳動比大，且具有自鎖性； 當(dāng)取大值時(shí)，傳動效率高。與圓柱齒輪傳動不同，蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)傳動比不等于，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) 蝸桿傳動相當(dāng)于螺旋傳動，為多齒嚙合傳動，故傳動平穩(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，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿。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) 傳動效率較低，磨損較嚴(yán)重。蝸輪蝸桿嚙合傳動時(shí)，嚙合輪齒間的相對滑動速度 大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對滑動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滑 裝置，因而成本較高 (7) 蝸桿軸向力較大 3.2.3 應(yīng)用 蝸輪及蝸桿機(jī)構(gòu)常被用于兩軸交錯(cuò)、傳動比大、傳動功率不大或間歇工作的場合。 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。由于是滑動摩擦傳動，運(yùn)行中會產(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，配對的蝸桿材料用 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)間傳動齒輪油流失，齒輪得不到應(yīng)有的潤滑保護(hù)。減速機(jī)啟動時(shí)，齒輪由于得不 到有效潤滑導(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） 潤滑油和添加劑的選用。蝸齒減速機(jī)一般選用 220#齒輪油，對重負(fù)荷、啟動 頻繁、使用環(huán)境較差的減速機(jī)，可選用一些潤滑油添加劑，使減速機(jī)在停止運(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 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） 建立潤滑維護(hù)制度?？筛鶕?jù)潤滑工作 “五定”原則對減速機(jī)進(jìn)行維護(hù)，做到每一 臺減速機(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，更換潤滑油。加油時(shí)，要注意油量，保證減速機(jī)得到正確的潤滑。 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， 驅(qū)動鋸架進(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=ugv/y (1)式中 P 一交流電機(jī)功率， KWy-摩擦因數(shù).g 移動部件重力，v鋸架最大進(jìn)給速度，mmmin傳動效率 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)償增益自動設(shè)定功能，可提供低 速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性)。 (2)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，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)雜性和全自動方向考慮，最后決定采取方案二較好。 4.3 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 對照調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)，我們簡單訴述一下調(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)動旋鈕 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 能自動達(dá)到鋸切的最佳狀態(tài)，達(dá)到延長鋸條壽命和提高鋸切效率的目的。 液壓傳動系統(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)給速度的無級調(diào)速，達(dá)到對不同材 料 工件的鋸切需要。 電氣控制系統(tǒng)由電氣箱、控制箱、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)。 潤滑系統(tǒng)開車前必須按機(jī)床潤滑部位（鋼絲刷軸、蝸輪箱、主動軸承座、蝸桿軸承、 升降油缸上下軸、活動虎鉗滑動面夾緊絲桿）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，這次設(shè)計(jì)由于時(shí)間的關(guān)系僅僅對帶鋸 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部分用的是齒輪傳動，這 樣的傳動方式雖然現(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，譬如說這里的臺虎鉗的雙向移動，雖說在現(xiàn)在 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， 必然會減少不必要的資源浪費(fèi)，對于企業(yè)來說，就是大大的降低了生產(chǎn)的成本，現(xiàn)在的 鋸床還可以對于不同的鋸切的界面保持一樣的切削率，由于計(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)在國內(nèi)能加工的最大的斷面以達(dá)到 2.5m*2.0m，國 際先進(jìn)水平的國家已經(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。現(xiàn)在的帶鋸床已趨向于網(wǎng)絡(luò)化，以不是單人控制一臺機(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。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的期間，有幾次到工廠參觀學(xué)習(xí)的機(jī)會，只有在實(shí)習(xí)的時(shí)候，才能不 在書本上學(xué)到的知識得到升華提高，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)的那些知識沒有白費(fèi)，機(jī)器的原理，傳動機(jī)構(gòu)等，都是用到書本上的知識來解答的。 所以我一定要抓住這次深造的機(jī)會，認(rèn)真的學(xué)習(xí)課程知識，使自己早日成為一名合格的 工程師而努力學(xué)習(xí)。 對于這個(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，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，需要很多的時(shí)間的機(jī)會。 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。面對我的問題，老師能夠耐心細(xì)心的講解給我 聽，衷心感謝尤麗華老師對我的幫助和指導(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， 。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J. 上冊（第二冊）第二版. 化學(xué)工業(yè)出版社.1987,(12):2-9. 2 編委會.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊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M. 機(jī)械工業(yè)出版社.2007:15-88. 5 劉思俊.工程力械M.工業(yè)出版社 .2002:33-34. 6 R.Galan,J.Racero,I.Eguia,J.M.GarciaJ. 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