畢業(yè)論文模板_機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院_科院.doc

編號(hào)： 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床攻絲過載保護(hù)裝置設(shè)計(jì)下屬學(xué)院 機(jī)械與建筑學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 12機(jī)械1班 學(xué) 號(hào) 124174214 姓 名 胡鼎 指導(dǎo)教師 任睿 完成日期 2016年 4 月 26 日寧波大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠 信 承 諾我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床攻絲過載保護(hù)裝置均系本人獨(dú)立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。 承諾人（簽名）： 年 月 日摘要【摘要】該論文主要介紹了經(jīng)濟(jì)性數(shù)控車床攻絲過載保護(hù)裝置，這種攻絲裝置主要在較小的數(shù)控車床上設(shè)計(jì)的，根據(jù)數(shù)控車床進(jìn)給裝置主軸功率要求，分析并且具體討論機(jī)電關(guān)聯(lián)和工件轉(zhuǎn)動(dòng)，由此測量穩(wěn)定的扭矩，選定合適的絲錐。利用離合器裝置來進(jìn)行過載保護(hù)，防止絲錐的折斷1。介紹離合器的選用與計(jì)算。根據(jù)每一次的絲錐轉(zhuǎn)矩大小確定攻絲機(jī)的極限轉(zhuǎn)矩，從而確定出攻絲時(shí)需要保護(hù)的范圍。從主傳動(dòng)系統(tǒng)入手，確定最好機(jī)床主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性的匹配方案，計(jì)算和校核相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。該論文主要寫了關(guān)于攻絲過載保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)方案以及方法，從而獲得最為方便的方案以及較高的設(shè)計(jì)效率。在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，本文通過對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的分析與研究，繪制工作零件圖與攻絲過載保護(hù)裝置的裝配圖?！娟P(guān)鍵詞】攻絲；過載保護(hù)；離合器；傳動(dòng)比Abstract【ABSTRACT】The paper mainly introduces the design of automatic tapping machine overload protection device, the tapping machine is mainly in smaller bench type drilling machine design, according to the requirements of the CNC machine tools in the main drive system and the spindle power, analysis and discuss specific electrical and mechanical association classification speed of main drive system design principle. Tapping machine torque limit is determined according to every tap torque to determine the tapping machine to protect. Starting from the main drive system, determine the best spindle power and torque characteristics matching scheme, calculating and checking the related movement parameters and dynamic parameters. The paper mainly to write a about tapping machine spindle drive system design And method, have been calculated according to the kinematic parameters of gearbox of center distance minimum as the goal, to determine the transmission system to the corresponding transmission scheme, so as to obtain the most convenient scheme and the design of the high efficiency. In the design of the main drive system of machine tool, in order to simplify the structure, making axial size is more reasonable, trial by the design method of gear modulus, making the calculation becomes reasonable and easy to find more accurate answers. In this paper, by analysis and research of the main drive system of trigeminy slip gear characteristics, drawing parts drawing and tapping machine assembly drawing.【KEYWORDS】Tapping machine; overload protection; main drive gear; transmission ratio目錄1 緒論51.1 數(shù)控車床在國民的地位及其發(fā)展51.2 國內(nèi)數(shù)控車床發(fā)展及趨勢51.3 數(shù)控車床攻絲過載保護(hù)裝置61.4 本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求62 數(shù)控機(jī)床與離合器的選擇72.1 數(shù)控車床的選擇72.2 離合器的選擇83 離合器設(shè)計(jì)113.1 數(shù)控車床主傳動(dòng)軸以及切削力計(jì)算113.2 離合器的計(jì)算與選擇123.2.1 彈簧壓力計(jì)算123.2.2 彈簧設(shè)計(jì)133.3 離合器的選擇144 離合器內(nèi)花鍵套設(shè)計(jì)154.1 花鍵套設(shè)計(jì)154.1.1花鍵套的技術(shù)要求154.1.2毛胚的選擇154.1.3確定切削用量及一些工序164.2 轉(zhuǎn)速的計(jì)算194.3 常用材料及熱處理195 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及說明225.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求以及方案225.2 裝配圖及零件圖226 校核236.1 剛度校核236.2 軸承壽命校核247 結(jié)論25參考文獻(xiàn)26致謝27III1 緒論1.1 數(shù)控車床在國民的地位及其發(fā)展在當(dāng)今社會(huì)中，人們?yōu)榱颂岣呱a(chǎn)效率和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，運(yùn)用各種機(jī)器與設(shè)備來制造各種金屬零件。既提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，又解放了勞動(dòng)力。由于是機(jī)械制造的零件，其精準(zhǔn)度與形狀都不是人工操作所能比擬的。特別是制造那種形狀復(fù)雜、精準(zhǔn)度要求高、粗糙度要求高的小型零件。用人工勞動(dòng)力來制造，需要及其長的時(shí)間以及精力。而如果用機(jī)床來制造，則能快速的將幾十道加工工序完成。所以，用數(shù)控車床來制造設(shè)備是現(xiàn)在很重要的一道工序。在當(dāng)今的機(jī)械制造廠生產(chǎn)中，數(shù)控機(jī)床加工的工作量站到了總的工作量的一半以上。其機(jī)械化程度越高也是標(biāo)志著一個(gè)國家的發(fā)達(dá)程度。國家的高度發(fā)展能從它的機(jī)械化程度中體現(xiàn)出來?？梢赃@樣說，沒有車床的發(fā)展，就沒有現(xiàn)在高端城市的發(fā)展。機(jī)床的發(fā)展隨著社會(huì)的進(jìn)步而逐漸的改善。最開始的機(jī)床是由木制的，由人工或者家畜驅(qū)動(dòng)的，主要用于木料和陶瓷的加工。而對(duì)于現(xiàn)在真正意義上的車床則是在18世紀(jì)中期在歐美一些工業(yè)發(fā)展程度高的國家先開始發(fā)展起來的。當(dāng)時(shí)開始從手工廠到機(jī)械工廠過度。越來越需要各種機(jī)器。這樣就變相的推動(dòng)了機(jī)床的迅速發(fā)展。為了使蒸汽機(jī)的發(fā)明公仔機(jī)床上，1771年左右制造出了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機(jī)動(dòng)刀架的車床，這也是第一次用機(jī)械代替了人手的的運(yùn)動(dòng)。這次的改革不僅解放了雙手，并且使機(jī)床的加工精度有了一個(gè)質(zhì)的飛躍，從而形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛形2。在19世紀(jì)末，車床、鉆床等加工機(jī)床已經(jīng)基本形成了?？v觀世界上車床的發(fā)展歷史，隨著機(jī)械工業(yè)化的不斷擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的，并且還在不斷的提高著生產(chǎn)效率，加工的精度擴(kuò)大了產(chǎn)品的品種等等。現(xiàn)代的數(shù)控車床還是繼續(xù)的沿著這一方向發(fā)展，并且往更加發(fā)達(dá)的方向發(fā)展。1.2 國內(nèi)數(shù)控車床發(fā)展及趨勢我國的車床發(fā)展是在新中國成立后開始發(fā)展起來的。解放前，中國由于長期的封閉統(tǒng)治時(shí)期和帝國主義侵略導(dǎo)致了我國的發(fā)展十分的落后，沒有一個(gè)好的機(jī)械制造業(yè)，也沒有好的機(jī)床的制造商3。直到解放之后，全國上下開始有了少些城市的一些小規(guī)格的機(jī)械生產(chǎn)廠家，生產(chǎn)些少量的簡單皮帶等。直到解放后，人民政府開始重視了機(jī)床的發(fā)展，開始認(rèn)識(shí)到機(jī)床的發(fā)展力度，生產(chǎn)力的發(fā)展與國家的發(fā)展密切的相關(guān)。在解放時(shí)期，一些原本小的機(jī)械廠家逐漸的改建成了專業(yè)廠，幾年之后，又新增一系列的機(jī)械類生產(chǎn)廠家。經(jīng)過了50多年的建設(shè)，我國的機(jī)床從無到有，現(xiàn)在已經(jīng)能生產(chǎn)許多種機(jī)械的產(chǎn)業(yè)。在一些大型的機(jī)床加工體系中，能生產(chǎn)5000多種機(jī)床種類，這些不僅在國內(nèi)生產(chǎn)，且沒年還有一定量的機(jī)床出口給國外。我國機(jī)床發(fā)展十分的迅速，獲得的成就也是十分巨大，但是和一些世界頂尖的水平相比較，差距還是比較大的，為了提高我國的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、機(jī)械行業(yè)的市場競爭力，改進(jìn)機(jī)床提高產(chǎn)品質(zhì)量是必不可少的。加強(qiáng)產(chǎn)品工藝的研究，大力開發(fā)機(jī)床的品種，才能使我國的機(jī)床工業(yè)與世界上的頂尖國家相看齊12。加入了WTO以后，我國也迎來了更加大的機(jī)遇，引進(jìn)了國外的先進(jìn)水平無疑能使我國的機(jī)床發(fā)展業(yè)迅速提高，但是所面臨的挑戰(zhàn)也未曾消失過。國內(nèi)的生產(chǎn)廠家都面臨著挑戰(zhàn)，只有想出相對(duì)應(yīng)的策略正確的應(yīng)對(duì)才能在這個(gè)弱肉強(qiáng)食的競爭中存活下來。1.3 數(shù)控車床攻絲過載保護(hù)裝置用數(shù)控車床進(jìn)行攻絲一般都是轉(zhuǎn)換成人工攻絲來進(jìn)行的，用人工方式進(jìn)行攻絲在切入1到2圈時(shí)就要進(jìn)行檢查，看絲錐的位置是否正確，如不正確要倒退回來重新進(jìn)行。切入3到4圈之后絲錐還是在正常的位置那么以后就只需要轉(zhuǎn)動(dòng)絞手而不用繼續(xù)對(duì)著絲錐施加壓力。不然螺紋牙將會(huì)損壞13。當(dāng)時(shí)用自動(dòng)剛性攻絲時(shí)，處理的不好容易將絲錐折斷，折斷絲錐就等于一件產(chǎn)品遭到了破壞。為此，此課程設(shè)計(jì)一種在數(shù)控車床進(jìn)行攻絲時(shí)保護(hù)絲錐，增加產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。為了防止絲錐攻螺紋的時(shí)候扭矩過大而產(chǎn)生斷裂的情況，從而設(shè)計(jì)一種離合器裝置，使扭矩過大時(shí)主軸和傳動(dòng)軸之間斷開，讓絲錐隨著工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，就做到了保護(hù)絲錐的效果。這樣的話就要將絲錐的夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。在絲錐的夾具中結(jié)合離合器裝置從而做到這種效果4。1.4 本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求（1）.完成數(shù)控車床的選擇（2）.完成離合器的選擇（3）.做到能保護(hù)絲錐，減少攻絲過程中的失誤2 數(shù)控機(jī)床與離合器的選擇數(shù)控車床的種類繁多種類不一，每一種都有每一種的特點(diǎn)和效果，按照不同的用途和方便性，可以從不同的數(shù)控車床中進(jìn)行選擇。離合器也是相同，有可以用在汽車上的，也能有用在小機(jī)械上的不同的離合器其功能都有不同，一般用在汽車上的較多，但是在不同的環(huán)境下也有其不同的用法。2.1 數(shù)控車床的選擇按照功能的多少分可以分為全功能型數(shù)控車床以及經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床5：（1）全功能型數(shù)控車床：功能較全面，機(jī)床的精度想多高，分辨率很高。此數(shù)控車床進(jìn)給速度一般在15m/min以上，相比其他車床的速度快。它多數(shù)進(jìn)給采用半閉環(huán)直流或者交流伺服系統(tǒng)。擁有CTR顯示器，有著其他車床沒有的功能，比如對(duì)圖片文字的識(shí)別系統(tǒng)，可以和人進(jìn)行簡單的對(duì)話，可以進(jìn)行自我診斷14。（2）經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床：更加偏向于普通的數(shù)控機(jī)床，采用的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)伺服系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用單板機(jī)來實(shí)現(xiàn)。也只有寫簡單的CRT字符的顯示6。（3）車削中心：在全功能數(shù)控車床之上，用全功能數(shù)控車床作為主體，實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜繁瑣的工序的機(jī)床。自帶配置刀庫、換刀裝置等、可以完成回轉(zhuǎn)類零件的多種工序，功能十分全面，價(jià)格也十分高（4）FMC車床：此車床實(shí)際是有一個(gè)數(shù)控車床、機(jī)器人等結(jié)構(gòu)做成，它能做到完整的自動(dòng)化，如同人一樣進(jìn)行工件的搬運(yùn)、裝卸、加工15?？紤]到課題的需要性，只用到攻絲的功能，考慮經(jīng)濟(jì)性和實(shí)際性以及可行性。我們選擇經(jīng)濟(jì)性數(shù)控車床作為本次課題的主體。攻絲時(shí)的加工范圍也并不是很大所以選用CJK6130數(shù)控車床C代表車床，J表示經(jīng)濟(jì)性，6表示臥式車床，1表示臥式車床系，30表示加工零件的最大直徑是300毫米。圖1-1為CJK6130數(shù)控車床CJK6130數(shù)控車床主要技術(shù)參數(shù)床身上最大回轉(zhuǎn)直徑/mm450X軸快速移動(dòng)/mm/min6000托板上最大回轉(zhuǎn)直徑/mm200X軸最小設(shè)定單位/mm0.001床身導(dǎo)軌寬度/mm360X軸重復(fù)定位精度/mm0.01最大工件長度/mm400Z軸快速移動(dòng)/mm/min6000最大車削直徑/mm450Z軸最小設(shè)定單位/mm0.001X軸最大行程/mm700Z軸重復(fù)定位精度/mm0.01Z軸最大行程/mm500刀架類型及工位數(shù)四位電動(dòng)刀架/排刀架主軸內(nèi)孔錐度43尾座套筒直徑/mm55主軸通孔直徑/mm48尾座導(dǎo)軌行程/mm350主軸極數(shù)無極變數(shù)尾座頂尖錐孔莫氏4號(hào)主軸轉(zhuǎn)速/rpm100-3000尾座套筒位移尺寸/mm150卡盤類型及尺寸手動(dòng)/液壓/6寸/8寸外形尺寸（長X寬X高）1800X1150X1650主軸額定功率/kw4.0機(jī)床重量/kg80加緊方式彈簧夾頭卡盤表1-12.2 離合器的選擇采用離合器的裝置能做到對(duì)絲錐的保護(hù)作用，其工作原理是在扭矩超過絲錐所能承受的扭矩時(shí)，離合器斷開使主軸與傳動(dòng)軸分離，導(dǎo)致絲錐隨著工件一起傳動(dòng)，從而保護(hù)了絲錐，進(jìn)給系統(tǒng)停止，保護(hù)了工件。離合器的種類：常見的離合器有摩擦片式離合器、電磁離合器、磁粉離合器等。對(duì)于數(shù)控車床的攻絲，可用到又簡便的為摩擦片式離合器比較實(shí)用方便。對(duì)此，我對(duì)摩擦片式離合器進(jìn)行了分析，總體想出了兩種使用摩擦離合器式的方案7。方案1： 圖2-1 1：錐柄 2：彈簧 3：花鍵套 4：內(nèi)摩擦片 5：外摩擦片圖2-1方案利用的內(nèi)外摩擦片，使在額定的扭矩下不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)的摩擦，但當(dāng)切削過程中扭矩超過了摩擦力的扭矩，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外摩擦片互相打滑，從而使絲錐的花鍵套隨著工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就避免了絲錐的折斷8。方案2： 圖2-2 1：錐柄 2：螺套 3：柱套 4：頂柱 5：彈簧 6：鋼珠 7：外套圖2-2方案所采用的方法是用鋼珠來控制保險(xiǎn)夾頭。該工件在切削時(shí)，力通過外套傳至鋼珠，然后經(jīng)過彈簧和頂住最后到柱套，最終傳到了錐柄中，進(jìn)行正常攻絲時(shí)，鋼珠與彈簧產(chǎn)生的摩擦力不會(huì)大于扭矩，所以正常進(jìn)行攻絲。但是當(dāng)扭矩過大時(shí)，切削力產(chǎn)生的扭矩超過了鋼珠和端面之間的摩擦力。鋼制和端面就會(huì)互相打滑，也使絲錐和外套隨著工件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣就避免了絲錐折斷。 上述兩種方案都是可行的從操作的可行性以及方便性來說，第一種方案更加的合理，更加簡便。操作十分省力，成本低廉，日常也方便維護(hù)。降低成本的情況下又提高了生產(chǎn)效率。所以選擇第一種方案。3 離合器設(shè)計(jì)首先確定數(shù)控車床主傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速以及縱向進(jìn)給系統(tǒng)切削力的計(jì)算 3.1 數(shù)控車床主傳動(dòng)軸以及切削力計(jì)算縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，已知條件：工作臺(tái)重量：W=80kgf=800N時(shí)間常量： T=25ms行 程： s=640mm步 驅(qū) 角： 2=0.75o/step快速進(jìn)給速度：Vmax=2m/ms脈沖當(dāng)量： 8p=0.01mm/8tep（1）切削力的計(jì)算運(yùn)用公式 No=Nd 其中 NO 為傳動(dòng)件的額定功率Nd主電機(jī)的額定功率，見使用說明書得：Nd=4.5 kw 從電機(jī)到所計(jì)算的傳動(dòng)軸的傳動(dòng)效率（不含軸承的效率）從電機(jī)到傳動(dòng)軸經(jīng)過皮帶輪和齒輪兩種傳動(dòng)件傳動(dòng)，所以=n1n2 由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得n1 =0.96 n2=0.99所以：=0.960.99=0.9504 取 =0.95即N=40.95=3.8（kw）又因?yàn)橹鱾鲃?dòng)系統(tǒng)效率一般為0.60.7 之間，所以取0.65所以NC（進(jìn)給效率）=3.80.65=2.47（kw）得Pm= 9.8 式中Vs 切削速度，設(shè)當(dāng)其為中等轉(zhuǎn)速，工件直徑為中等時(shí)，如D=40mm時(shí)，取Vs=100m/min主切削力FZ = =151.164（Rgf）=1511.64N得主切削力FZ=CFzapxfxfyfzkfz對(duì)于一般切削情況，切削力中的指數(shù)xfx1FZ=0.75 Kfz0CFZ=188kg/2=1880MpaF2的計(jì)算結(jié)果如下：ap()222333f()0.20.30.40.20.30.4Fz(N)10515241891168122872837 表3-1為便于計(jì)算,所以取Fz=1511.7N,以切削深度ap=2走刀量f=0.3為以下計(jì)算以此為依據(jù)。在一般外圓車削時(shí)，F(xiàn)x（0.10.6）FZFy(0.150.7)Fz取Fx=0.5 Fz Fy=0.6Fz得到Fx=0.51511.7=755.9(N) Fy=0.6 Fz=0.61511.7=907.0(N)3.2 離合器的計(jì)算與選擇用離合器的方式進(jìn)行過載保護(hù)，采用離合器的裝置能做到對(duì)絲錐的保護(hù)作用，其工作原理是在扭矩超過絲錐所能承受的扭矩時(shí)，離合器斷開使主軸與傳動(dòng)軸分離，導(dǎo)致絲錐隨著工件一起傳動(dòng)，從而保護(hù)了絲錐，進(jìn)給系統(tǒng)停止，保護(hù)了工件。3.2.1 彈簧壓力計(jì)算已知公式中Tc離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩單位為NmmTc=(1.35-1.4)T D牙工作面的計(jì)算直徑計(jì)算壓力時(shí)，取過載扭矩Tc1=62Nm完全脫開時(shí) Tc1=100 Nm一般為45，為4-5 取=5 ：鍵與花鍵連接的摩擦系數(shù)取=0.15d：周直徑或滑動(dòng)半離合器孔徑 D=100mm,d=25mm過載時(shí)的彈簧壓力=（262103）/100tan(45-5)-100/250.15 =296N完全脫開時(shí)彈簧壓力=（2100103）/100(tan(45-5)-100/250.15) =478N則每根彈簧壓力：初壓力F1=296/6=49N 終壓力F2=478/6=80N取彈簧的初壓力F0=（0.85-0.9）F（取F0=0.9F）=0.949=44N3.2.2 彈簧設(shè)計(jì)按結(jié)構(gòu)尺寸，選確定彈簧中徑D=12mm 鋼絲直徑d=1.6mm，安裝高度H1=36mm 安裝載荷P1=44N，從安裝高度壓縮8mm后，壓縮載荷P2=80N材料：碳素鋼彈簧鋼絲（C級(jí)）許用切應(yīng)力 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二卷表7.1-5得b=1810Mpa ，=0.35b=633.5 Mpa求直徑d初定旋轉(zhuǎn)比：C=D/d=12/1.6=7.5 查得K=1.2則=1.6(1.27.544)/633.5 =1.24 取d=1.6與實(shí)際相近彈簧剛度P要求： =(80-44)/8=4.5N/mm彈簧有效圈數(shù)n注：G切邊模量 G=79103Pa n=（791031.64）/（81234.5）=8總?cè)?shù)n1=n+ n2=10(圈4)彈簧剛度=(791031.64)/(81238)=4.7N/mm 基本相符彈簧安裝變形量：F1=P1/ P=44/4.7=9（mm）自由高度：H0=H1+F1=36+9=45（mm）變形量F1F2 H1=36mm，F(xiàn)1=9mm，F(xiàn)2=F1+8=17mm 負(fù)荷P1P2：安裝負(fù)荷P1= PF1=4.79=42.3（N）完全脫開時(shí)P2=4.79=79.9（N）接近題意壓并高度Hb: Hb=n1d=101.6=16(mm)節(jié)距=(45-1.51.6)/8=5.4壓并變形量Fb=H0-Hb=45-16=29(mm)3.3 離合器的選擇 選擇摩擦片式保險(xiǎn)攻絲夾頭，半離合器上工作面應(yīng)有較高的硬度，常用的材料一般為低碳合金鋼，這種鋼一般耐磨性好、硬度高，其壓緊的裝置中有很多個(gè)小的壓緊的彈簧組成，一邊能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，用軸和鍵連接起來。4 離合器內(nèi)花鍵套設(shè)計(jì)4.1 花鍵套設(shè)計(jì) 圖4-1花鍵套零件圖（小批量生產(chǎn)）4.1.1花鍵套的技術(shù)要求（1）花鍵套的主要基準(zhǔn)是440.0065mm外圓軸線。 （2）內(nèi)花鍵孔340+0.025mm表面粗糙度Ra3.2m。 （3）齒寬90+0.09 對(duì)內(nèi)花鍵孔的對(duì)稱度公差為0.015mm。（4）440.0065mm外圓表面粗糙度為Ra3.2m。 表4-1零件技術(shù)要求加工表面名稱尺寸精度粗糙度/um外圓380+0.1IT103.2外圓440.0065IT73.2內(nèi)花鍵孔340+0.025IT73.2齒寬90+0.09數(shù)量6個(gè)IT113.24.1.2毛胚的選擇 機(jī)械零件的毛坯主要可分為鑄件、鍛件、沖壓件、焊接件、型材等多種。 鍛件常用作受力情況復(fù)雜。重載、力學(xué)性能要求較高零件的毛坯。毛坯選擇時(shí)應(yīng)考慮零件材料零件的力學(xué)性能要求、零件的形狀及尺寸、零件毛坯的生產(chǎn)條件、毛坯制造的經(jīng)濟(jì)性、采用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性幾方面的因素。 根據(jù)以上零件毛坯的選擇原則毛坯種類選用鍛件。 因零件的材料為45鋼，且為小批量生產(chǎn)?；ㄦI套的尺寸為4480且有較多不需要切削加工表面，所以毛坯的制造選用自由鍛造。 毛胚的鍛造需要注意以下幾點(diǎn)： （1）鍛件不應(yīng)有裂縫，鍛件表面應(yīng)清除毛刺、披縫結(jié)瘤和粘砂等。 （2）調(diào)質(zhì)處理：硬度235HBS，以消除內(nèi)應(yīng)力，改善切削加工性能。 （3）未注倒角的為145。4.1.3確定切削用量及一些工序 粗車mm外圓及端面 確定背吃刀量ap。端面總加工余量為0.6mm，一次走刀加工完成，ap=0.6mm。 確定切削速度Vc。查3表5-110得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系數(shù)kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0, 刀具壽命選T=60min。 =0.771.180.80.811.0=89m/min 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n。 n=1000Vc/dw =100089/50r/min =557r/min 得相近較小的機(jī)床轉(zhuǎn)速為n=500r/min.所以實(shí)際的切削速度Vc=89m/min. 計(jì)算基本時(shí)間T基本。切削加工長度L=50mm，端面車刀選用主偏角kr=90,背吃刀量ap=0.6mm,查3表5-111得切出及切人量y+=2mm。T基本 =0.22min 確定輔助時(shí)間T輔助。得裝夾工件時(shí)間為0.8min，啟動(dòng)機(jī)床為0.02min，啟動(dòng)調(diào)節(jié)切削液為0.05min，取量具并測量尺寸為0.5min,共計(jì)T輔助=1.37min. 粗車mm外圓及端面 確定背吃刀量ap。端面總加工余量為5mm,兩次走刀加工。ap=2.5mm 確定進(jìn)給量f。查得f=0.40.5mm/r，根據(jù)C6132臥式車床的橫向進(jìn)給量取f=0.46mm/r。 確定切削速度Vc。得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系數(shù)kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0, 刀具壽命選T=60min。故 =0.771.180.80.811.0=71.85mm/r確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n.n=1000Vc/dw=457r/min得相近較小的機(jī)床轉(zhuǎn)速n=350所以實(shí)際的切削速度Vc=45.8m/min 計(jì)算基本時(shí)間T基本,切削加工長度35,端面車刀選用主偏角kv=90,背吃刀具ap=2.5,查表得切入量及切出量y+=2mm，T基本2=0.46min 精車mm外圓及端面 確定背吃刀量ap。端面總加工余量為0.15mm，一次走刀加工完成，ap=0.15mm。 確定進(jìn)給量f。查得f=0.40.5mm/r，根據(jù)C6132臥式車床的橫向進(jìn)給量查取f=0.46mm/r. 確定切削速度Vc。查得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系數(shù)kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0, 刀具壽命選T=60min。=0.771.180.80.811.0=109.6 m/min 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n。n=1000Vc/dw=1000109.6/50r/min=697r/min查得相近較小的機(jī)床轉(zhuǎn)速為n=500r/min.所以實(shí)際的切削速度Vc=65.4 m/min。 計(jì)算基本時(shí)間T基本。切削加工長度L=35mm，端面車刀選用主偏角kr=90,背吃刀量ap=0.15mm,查得切出及切人量y+=2mm。T基本 = =0.16min 確定輔助時(shí)間T輔助。查得裝夾工件時(shí)間為0.8min，啟動(dòng)機(jī)床為0.02min，啟動(dòng)調(diào)節(jié)切削液為0.05min，取量具并測量尺寸為0.5min,共計(jì)T輔助=1.37min. 鏜12mm孔 確定背吃刀量ap。端面總加工余量為0.75 mm，一次走刀加工完成，ap=0.74mm。 確定進(jìn)給量f。查得f=0.30.4mm/r，根據(jù)T68臥式萬能銑鏜床的橫向進(jìn)給量查取f=0.37 mm/r。 確定切削速度Vc。查得Cv=242，m=0.2,xv=0.15,yv=0.35,修正系數(shù)kMv=0.77,kHv=1.18,khv=0.8,ktV=0.81,ktv=1.0, 刀具壽命選T=60min。= 0.771.180.80.811.0=93.1 m/min 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n。n=1000Vc/dw=100093.1 /50r/min=593r/min 查得相近較小的機(jī)床轉(zhuǎn)速為n=500r/min.所以實(shí)際的切削速度Vc=65.4 m/min計(jì)算基本時(shí)間T基本。切削加工長度L=35mm，選用硬質(zhì)合金鏜刀刀頭,背吃刀量ap=0.15m 查得切出及切人量y+=2mm。T基本 =2 確定輔助時(shí)間T輔助。查得裝夾工件時(shí)間為0.8min，啟動(dòng)機(jī)床為0.02min，啟動(dòng)調(diào)節(jié)切削液為0.05min，取量具并測量尺寸為0.5min,共計(jì)T輔助=1.37min。4.2 轉(zhuǎn)速的計(jì)算（1）主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj，由公式n=n得，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=70.9r/min，取80 r/min。 (2). 傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸2=224 r/min，軸1=315r/min。（2）確定各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。軸共有4級(jí)轉(zhuǎn)速：160r/min、224 r/min、315 r/min、450 r/min。若經(jīng)傳動(dòng)副Z/ Z傳動(dòng)主軸，則只有450r/min傳遞全功率；若經(jīng)傳動(dòng)副Z4/ Z4傳動(dòng)主軸，全部傳遞全功率，其中160r/min是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速， 故其計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=160 r/min； 軸有1級(jí)轉(zhuǎn)速，且都傳遞全功率，所以其計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=630 r/min。（3） 確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪Z裝在主軸上共4級(jí)轉(zhuǎn)速，其中只有80r/min傳遞全功率，故Zj=80 r/min。 齒輪Z裝在軸上，共4級(jí)轉(zhuǎn)速，但經(jīng)齒輪副Z/Z傳動(dòng)主軸，則只有160r/min傳遞全功率，故Zj=160r/min。依次可以得出其余齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。4.3 常用材料及熱處理 齒輪的材料選擇，常用的為鋼、鑄鐵，有時(shí)用非金屬制作。1、鋼 鋼的強(qiáng)度高、韌性好、便于制造和熱處理。齒輪的毛坯大都采用的優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼鍛造而成。通過熱處理改善其化學(xué)性質(zhì)。熱處理之后根據(jù)硬度的不同，可以分為軟齒面和硬齒面兩種9。 軟齒面齒輪的齒面硬度小于或等于350HBS，它對(duì)于精度的要求不高。比如減速器。由于軟齒面的硬度不高，可以在正火熱處理后在進(jìn)行精加工。 硬齒面齒輪的齒面硬度大于350HBS，通常用于經(jīng)常受到?jīng)_擊或者結(jié)構(gòu)緊湊的重要機(jī)械傳動(dòng)中。這種齒輪的耐磨性很高，可以承受很大的沖擊力10。 硬齒面齒輪可以承受比軟齒面齒輪多2到3倍的承載力。在同樣的承載能力下，硬齒面齒輪的傳動(dòng)要比軟齒面的結(jié)構(gòu)尺寸小得多。這樣可以看出，在一般的情況下，我們所使用的齒輪為硬齒面齒輪較好。2、鑄鋼 鑄鋼有良好的強(qiáng)韌性和可靠性。將鋼鑄造成型，既能保持鋼的各種優(yōu)異性能，又能直接制造最終形狀的零件。鑄鋼主要用于制造形狀復(fù)雜，需要一定強(qiáng)度，塑性和韌性的零件，如制造機(jī)車車輛、船舶、重型機(jī)械的齒輪、軸等11。3、鑄鐵 鑄鐵是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.11%的鐵碳合金，內(nèi)含較多的硅、錳、硫、磷等元素。其鑄鐵價(jià)格便宜，又多種優(yōu)良的使用性能和工藝性能，并且生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，所以應(yīng)用范圍相當(dāng)廣，可以用來制造各種機(jī)器零件。4、非金屬材料 非金屬材料的彈性好，耐磨性好，可注塑成型，成本低，但承載能力小，適用高速輕載以及精度要求不高場合。例如食品機(jī)械、家電產(chǎn)品以及辦公設(shè)備等。常用齒輪的材料見下表4-2：表4-2 常用齒輪的材料及其力學(xué)性能材料牌號(hào)熱處理方法齒面硬度強(qiáng)度極限屈服極限主要應(yīng)用優(yōu)質(zhì)碳素鋼45正火160217HBS580290低速輕載調(diào)質(zhì)217255HBS650360低速中載表面淬火4855HRC750450高速中載或低速重載50正火180220HBS620320沖擊很小合金鋼40Cr調(diào)質(zhì)表面淬火240260HBS4855HRC700900550650中速中載高速中載無劇烈沖擊42SiMn調(diào)質(zhì)表面淬火217269HBS4555HRC750470高速中載無劇烈沖擊20Cr滲碳淬火5662HRC650400高速中載承受沖擊20CrMnTi滲碳淬火5662HRC1100850鑄鋼ZG310570正活表面淬火160210HBS4050HRC570320中速、中載、大直徑ZG340640正火調(diào)質(zhì)170230HBS240270HBS650700350380球墨鑄鐵QT600-2QT500-5正火220280HBS147241HBS600500低中速輕載有小的沖擊灰鑄鐵HT250HT300人工時(shí)效170240HBS187235HBS200300低速輕載沖擊很小 - 25 -5 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以及說明5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求以及方案 設(shè)計(jì)離合器結(jié)構(gòu)包括摩擦片、扭矩的計(jì)算、進(jìn)給系統(tǒng)所給的力等的計(jì)算。用一張裝配圖和若干張零件圖表示。 精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)效率要求，摩擦片的溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。 離合器的計(jì)算及選用是重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中要不斷的修改以便能成功完成設(shè)計(jì)。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：1 使離合器能成功實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能2 驗(yàn)證在工作中有無失誤、碰撞等情況發(fā)生，以便及時(shí)改正。3 確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置，以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向。5.2 裝配圖及零件圖 裝配圖就是數(shù)控車床攻絲的圖，只要知道工件的旋轉(zhuǎn)速度以及進(jìn)給裝置的切削力就能計(jì)算出所能承受的扭矩，才能設(shè)計(jì)出離合器。 零件圖為攻絲過載保護(hù)裝置的半剖圖，分為幾種方案來設(shè)計(jì)。需要表現(xiàn)出其工作原理。摩擦片、彈簧的主要位置。在經(jīng)過合理的刪選，選出合理的經(jīng)濟(jì)的適用方案。 總布置時(shí)需要考慮刀具以及夾具的具體位置。為防止扭矩過大問題，因時(shí)刻關(guān)注攻絲狀況。6 校核6.1 剛度校核（1）裝置軸撓度校核單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻(xiàn)【5】中的公式計(jì)算：: L-兩支承的跨距；D-軸的平均直徑；X=/L；-齒輪工作位置處距較近支承點(diǎn)的距離；N-軸傳遞的全功率； 校核合成撓度 -輸入扭距齒輪撓度； -輸出扭距齒輪撓度 ； -被演算軸與前后軸連心線夾角；=144 嚙合角=20，齒面摩擦角=5.72。代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=0.026；=0.084；=0.160； =0.205；=0.088；=0.025。 合成撓度 =0.238 查文獻(xiàn)【6】，保護(hù)裝置軸的許用撓度=5/10000*L即=0.268。 因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿足要求。6.2 軸承壽命校核、裝置中軸承的校核此裝置選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負(fù)荷為19.5KN, 由于該工件的轉(zhuǎn)速是定值，所以絲錐越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)該裝置未端的軸承進(jìn)行校核。滑套的直徑 工件傳遞的轉(zhuǎn)矩 絲錐受力 在水平面： 因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，濮良貴主編機(jī)械設(shè)計(jì)( 第八版