機(jī)械系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)搖臂鉆床z3040設(shè)計(jì)說(shuō)明 2簡(jiǎn)略DOC

1、目錄一概述31.1 Z3040搖臂鉆床運(yùn)動(dòng)功能原理圖及傳動(dòng)原理圖31.2 Z3040搖臂鉆床適用范圍及主要技術(shù)參數(shù)4二. 課程設(shè)計(jì)的目的5三. 課程設(shè)計(jì)題目，主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求63.1 課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)93.2 技術(shù)要求9四. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 104.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定10 4.1.1 按典型工序，最高最低轉(zhuǎn)速的確定.10 4.1.2根據(jù)nmax、nmin、dmax、dmin等值，初步確定鉆削速度范圍10 4.1.3 計(jì)算主切削力、切削功率和初步估計(jì)電機(jī)功率11 4.1.4 轉(zhuǎn)速范圍11 4.1.5 轉(zhuǎn)速數(shù)列12 4.1.6 定傳動(dòng)組數(shù)12 4.1.7 寫(xiě)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式，畫(huà)結(jié)構(gòu)圖1

2、2 4.1.8 轉(zhuǎn)速圖13 4.1.9 傳動(dòng)系統(tǒng)圖144.2 齒輪模數(shù)初步估算14 4.2.1 模數(shù)計(jì)算14 4.2.2 齒輪齒數(shù)的確定154.3 基本組齒輪計(jì)算164.4 齒輪模數(shù)的確定174.5 齒輪模數(shù)的驗(yàn)算194.6 主軸轉(zhuǎn)速誤差21五. 動(dòng)力計(jì)算25 5.1 計(jì)算轉(zhuǎn)速計(jì)算25 5.2 擴(kuò)大組齒輪計(jì)算26 5.3 傳動(dòng)軸最小軸徑的確定28六. 主要零部件的選擇31 6.1 擺動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)31 6.2 電動(dòng)機(jī)的選擇31七. 校核32 7.1 組軸組件剛度的驗(yàn)算32 7.1.1 主軸彎曲剛度的驗(yàn)算33 7.1.2 主軸扭轉(zhuǎn)度的驗(yàn)算33 7.2 軸組件的剛度驗(yàn)算33 7.2.1 軸剛度

3、校核34 7.2.2 軸扭轉(zhuǎn)的校核34 7.3 軸承壽命校核34八結(jié)論與致謝35九參考文獻(xiàn).36一 概述1.1 Z3040搖臂鉆床運(yùn)動(dòng)功能原理圖及傳動(dòng)原理圖搖臂鉆床鉆削加工的傳動(dòng)原理1.7 Z3040搖臂鉆床適用范圍及主要技術(shù)參數(shù) 該機(jī)床適用于加工中、小型零件。它可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔和攻螺紋等工作。裝置其他工藝裝備時(shí)，還可以進(jìn)行鏜孔。 該機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量變換時(shí)采用液壓預(yù)選變速機(jī)構(gòu)；主軸箱、 搖臂、內(nèi)外立柱夾緊是采用液壓-菱形塊夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊力大，夾緊前后主軸偏心量?。粨u臂升降有保險(xiǎn)螺母和電器保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)，進(jìn)給有鋼珠安全離合器等保護(hù)裝置。 主要技術(shù)參數(shù)最大鉆孔直徑 40毫米主軸中心線到立柱母

4、線距離 350-1250毫米主軸箱水平移動(dòng)距離 900毫米主軸端面到底座面間距離 350-1250毫米主軸前端孔錐度 莫氏4號(hào)主軸轉(zhuǎn)速范圍（16級(jí)） 25-2000轉(zhuǎn)/分主軸行程 315毫米刻度盤(pán)每轉(zhuǎn)鉆孔深度 122.5毫米主軸允許最大扭矩 40公斤力*米主軸允許最大進(jìn)給抗力 1600公斤力 主電機(jī) 功率 7.5千瓦轉(zhuǎn)速 1450轉(zhuǎn)/分 二課程設(shè)計(jì)目的 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生學(xué)完機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其它先行課程之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，即進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。是我校機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化品牌專(zhuān)業(yè)高級(jí)應(yīng)用型工程技術(shù)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的有關(guān)理論

5、知識(shí)，及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過(guò)典型機(jī)械系統(tǒng)如通用機(jī)床的主軸變速傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)、或者是通過(guò)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的選型與設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，和數(shù)字控制等先進(jìn)制造技術(shù)，以及設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件編寫(xiě)等方面的基本技能和實(shí)際運(yùn)用能力得到比較系統(tǒng)的訓(xùn)練。通過(guò)設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。三課程設(shè)計(jì)題目，主要設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求3.1 課程設(shè)計(jì)題目和主

6、要技術(shù)參數(shù)題目：搖臂鉆床主軸變速箱設(shè)計(jì)主參數(shù)：最大鉆削直徑Dmax=40mm,刀具材料：高速鋼或硬質(zhì)合金，工件材料：鋼或鑄技術(shù)參數(shù)：Nmin=40r/min；Nmax=2000r/min；Z=16級(jí)；公比為1.26（混合公比為1.41）；電動(dòng)機(jī)功率P=7.5KW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min為滿足使用性能要求，可采用混合公比，求出的各級(jí)轉(zhuǎn)速有：40r/min.56r/min.80r/min.100r/min125r/min.160r/min.200r/min.250r/min.315r/min.400r/min.500r/min.630r/min.800r/min.1000r/min.140

7、0r/min.2000r/min3.2 技術(shù)要求 1. 利用電動(dòng)機(jī)完成換向和制動(dòng)。2. 各滑移齒輪塊采用單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。 四運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)4.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定4.1.1 按典型工序，最高最低轉(zhuǎn)速的確定 Rd計(jì)算直徑范圍Rd=（0.200.25）故 dmax=K×D=1×40mm=40mm dmin= Rd×dmax=（0.200.25）×40mm=(810)mm.dmin取8mm nmax=1000×Vmax/×dmin=1000×32r/m/×8mm=1273.24r/min nmin=1000×Vm

8、in/×dmax= 1000×20r/m/×40mm=159.15r/minRn=1273.24r/m/159.15r/m=8由于設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)速范圍為（402000）r/min,比計(jì)算出的nmax、nmin范圍大，滿足要求4.1.3 轉(zhuǎn)速范圍Rn=2000r/min/40r/min=504.1.4 轉(zhuǎn)速數(shù)列首先找到40r/min、首先采用混合公比1.41，然后每隔2個(gè)數(shù)取一個(gè)值（1.26=1.064）,，得出主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為40r/min56r/min、80r/min、100r/min、125r/min、160r/min、200r/min、250r/min、315r/

9、min、400r/min、500r/min、630r/min、800r/min、1000r/min、1400r/min、2000r/min共16級(jí)。4.1.5 定傳動(dòng)組數(shù)對(duì)于Z=16可分解為：Z=22×25×24×28。4.1.6寫(xiě)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式,畫(huà)結(jié)構(gòu)圖根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , “前密后疏”,“結(jié)構(gòu)緊湊”的原則,選取傳動(dòng)方案 Z=22×25×24×28,易知第三擴(kuò)大組的變速范圍r=(P3-1)x=1.268=6.358 結(jié)構(gòu)網(wǎng) Z=22×25×24×284.1.8 畫(huà)轉(zhuǎn)速圖根據(jù)轉(zhuǎn)速主軸最大轉(zhuǎn)速

10、為2000r/min確定電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1450r/min。分配各傳動(dòng)比，轉(zhuǎn)速圖如下圖4.1.9 畫(huà)主傳動(dòng)系統(tǒng)圖根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫(huà)主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖： 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖4.2齒輪模數(shù)初步估算4.2.1模數(shù)計(jì)算一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負(fù)荷最重的小齒輪，按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算，即mj=16338可得各組的模數(shù)式中 mj按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)（mm）；驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率（kW）；被計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）； 大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“+”，內(nèi)嚙合取“-”； 小齒輪的齒數(shù)（齒）； 齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），；材料的許用接觸應(yīng)力（）。得：

11、基本組的模數(shù)mj=2.5以同樣的方法計(jì)算其它幾組的模數(shù)，如下： 第一擴(kuò)大組的模數(shù)mj=2.5 第二擴(kuò)大組mj=3第三擴(kuò)大組mj=2.54.2.2 齒輪齒數(shù)的確定根據(jù)搖臂鉆床的某些特征，傳動(dòng)中 軸2采用特殊齒輪機(jī)構(gòu)，所以模數(shù)不一樣；據(jù)設(shè)計(jì)要求Zmin17,齒數(shù)和Sz100120，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動(dòng)比和齒輪齒數(shù)：i5-1=1.41,SZ=···8,82,83,84,86,88,90,91,92,93,95,97,99,100,101,102,104,106,107,108,109···i5-2=1/4, SZ=·

12、83;·80,84,85,89,90,94,95,99,100,104,105,109···所以確定SZ=100，得到Z7=60,Z7=40,Z8=20,Z8=80同上分別計(jì)算其它齒輪齒數(shù)，除軸2查資料得出來(lái)，得到的各齒輪齒數(shù)如下表：傳動(dòng)比第一擴(kuò)大組 基本組11：1.411.26:11:2.5代號(hào)Z1Z1Z2Z2Z3Z3Z4Z4齒數(shù)3838294749396325傳動(dòng)比 第二擴(kuò)大組 第三擴(kuò)大組1.26：11：21.41：11：4代號(hào)Z5Z5Z6Z6Z7Z7Z8Z8齒數(shù)5040306060402080 4.3基本組齒輪計(jì)算。根據(jù)公式：分度圓直徑 d=mz

13、齒頂高 ha=ha*m 齒根高 hf=(ha*+c*)m 全齒高 h=ha+hf 頂隙 c=c*mn 齒頂圓直徑da=d+2ha 齒根圓直徑df=d-2hf其中ha*=1,c*=0.25 得基本組齒輪尺寸如下表齒輪Z1Z1 Z2Z2齒數(shù)49396325分度圓直徑97.577.550125齒頂圓直徑102.582.555130齒根圓直徑91.2571.37543.875118.875 齒寬13.513.513.513.5五動(dòng)力計(jì)算5.1計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算（1）由于是混合公比，且設(shè)計(jì)的是搖臂鉆床，查公式得：nj=Nmin()0.25 故nj=113r/min（2）確定各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。并由此知道80

14、r/min向上各級(jí)轉(zhuǎn)速都將傳遞全部功率，所以得到的各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為nj=228r/min,nj=374r/min,nj=707r/min,nj=800r/min, nj=910r/min各計(jì)算轉(zhuǎn)速入表。各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速軸 號(hào)軸 軸 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 228374707所以各軸功率： N0=N電=2.47kw N1=N電·軸承=2.47×0.995=2.46kw N2=N1·軸承·齒輪=2.47×0.995×0.98=2.40kw N3=N2·軸承·齒輪=2.40×0.995×0.98=2.

15、34kw N4=N3·軸承·齒輪=2.34×0.995×0.98=2.28kwN5=N4·軸承·齒輪=2.28×0.995×0.98=2.23kwN6=N5·軸承·齒輪=2.23×0.995×0.98=2.16kwN7=N6·軸承·齒輪=2.16×0.995×0.98=2.11kw各軸轉(zhuǎn)矩：根據(jù)：知： 5.2擴(kuò)大組齒輪計(jì)算。根據(jù)接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式：彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式： 可求得：=619 Mpa =135Mpa 5.3傳動(dòng)軸最小軸徑的初定傳動(dòng)

16、軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計(jì)算： 以上進(jìn)行概算后，圓整值如下表： 各軸軸徑軸號(hào)軸軸軸軸軸軸軸軸徑25mm25mm30mm30mm35mm45mm45mm根據(jù)軸徑選取軸承：由于Z3040搖臂鉆床的傳動(dòng)軸及主軸基本上采用花鍵軸，所以有村套，故查表的各軸軸承的型號(hào)為： 軸承軸號(hào)軸軸軸軸軸軸軸軸承7209C7209C7206C7206C7206C7206C7210C 5.4 計(jì)算主軸的結(jié)構(gòu)參數(shù) 搖臂鉆床屬孔加工機(jī)床，專(zhuān)用加工細(xì)長(zhǎng)深孔的機(jī)床，由于技術(shù)決定，需要有長(zhǎng)的懸伸刀桿或主軸可移動(dòng)，因切削較重而不適用于有高精度要求的機(jī)床 所以：所以：初定:主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩：切削力：背向力：總作用力：此力作用于頂在頂尖的

17、工件上，主軸和尾架各承受一半，故主軸端受力為在估計(jì)時(shí)，先假設(shè)初值前支承的支反力:根據(jù)點(diǎn)接觸的球軸承知：所以得出=331.48N/um;=213.36N/um 所以 初步計(jì)算時(shí)，可假定主軸的當(dāng)量外徑de（與實(shí)際主軸具有相同抗彎剛度的等值徑軸的直徑）為前、后軸頸的平均值，de=40mm,故慣性矩為：查線圖,計(jì)算出的與原假定不符?？筛鶕?jù)=1.3在計(jì)算支反力和支承剛度，再求最佳跨距。這時(shí)計(jì)算出的=350.1N/um,=225.81N/um, ,仍接近于1.2.可以看出，這是一個(gè)迭代過(guò)程，很快收斂于正確值。最佳跨距。六主要零部件的選擇 6.1 擺桿式操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （1）幾何條件； （2）不自鎖條件。

18、七校核7.1主軸組件剛度驗(yàn)算. 7.1.1主軸彎曲剛度的驗(yàn)算Z3040搖臂鉆床彎曲剛度為、主軸軸承之間的當(dāng)量外徑和主軸內(nèi)孔直徑。那么，對(duì)于Z3040搖臂鉆床，要求，那么主軸的彎曲剛度滿足要求。 7.1.2主軸扭轉(zhuǎn)剛度的驗(yàn)算 式中：扭矩N·cm； G剪切彈性模量N/cm2 ，??； 截面極慣性矩，實(shí)心軸； D、L軸的直徑和工作長(zhǎng)度，D=45mm=4.5cm，L=329mm=32.9cm； N主軸傳遞功率，N=3KW； 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速，=。則 按要求，主軸扭轉(zhuǎn)角不超過(guò),而，則滿足要求。7.2 軸組件剛度驗(yàn)算7.2.1 軸剛度校核單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻(xiàn)【5】中的公式計(jì)算：: L-兩

19、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：=0.025；=0.082；=0.130； =0.206；=0.098；=0.045。 合成撓度 =0.248 查文獻(xiàn)6，帶齒輪軸的許用撓度=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。7.2.2 軸扭轉(zhuǎn)角的校核傳動(dòng)軸在支承點(diǎn)A，B處的傾角可按下式近似計(jì)算： 將上式計(jì)算的結(jié)果代

20、入得： 由文獻(xiàn)6，查得支承處的=0.001因0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿足要求。7.3軸承壽命校核由軸最小軸徑可取軸承為6208深溝球軸承,=3；P=XFr+YFaX=1，Y=0。對(duì)軸受力分析得：前支承的徑向力Fr=2238.38N。 由軸承壽命的計(jì)算公式：預(yù)期的使用壽命 L10h=15000h L10h=×=×=97872.6hL10h=15000h 軸承壽命滿足要求。八結(jié)論與致謝 兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)金屬切削機(jī)床這門(mén)課當(dāng)中許多原理公式有了進(jìn)一步的了解，并且對(duì)設(shè)計(jì)工作有了更深入的認(rèn)識(shí)。懂得了理論和實(shí)踐同等重要。理論能指導(dǎo)實(shí)踐，使你能事半功倍，實(shí)踐能上升成為理論，為以后的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)從校門(mén)走出后,一定要重視實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,要多學(xué)多問(wèn)。把學(xué)校學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合的應(yīng)用起來(lái)，這非常重要。體會(huì)到把技術(shù)搞好就必須安心的學(xué)習(xí)，虛心向別人請(qǐng)教，耐心的對(duì)待每一個(gè)問(wèn)題，不放過(guò)任何一個(gè)自己遇到的問(wèn)題，要善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。 課程設(shè)計(jì)是我們專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少