四工位專用機床機構(gòu)設計

1原始數(shù)據(jù)及設計要求65mm(1)，60mm45mm，10mm量)，然后快速返回?；爻毯凸ぷ餍谐痰钠骄俦?行程速度變化系數(shù))K＝2。刀具勻速進給速度為2mm/s；工件裝、卸時間不超過10s生產(chǎn)率為每小時約75件。執(zhí)行機構(gòu)系統(tǒng)應裝入機體內(nèi)，機床外形尺寸見圖1。1000r/min，1.5Kw。2工藝動作分解及機械運動循環(huán)圈工藝動作分解——間歇轉(zhuǎn)動，主軸箱作來回移動。由生產(chǎn)率可求出一個運動循環(huán)所需時間：刀具勻速送進60mm所需時間t勻30s，刀具其余移動內(nèi)〔包括快速送進60mm，快速返回120mm〕共需18s?；剞D(zhuǎn)工作臺截止時間為36s，因此足夠工件的裝、卸所需時間。機械運動循環(huán)圈其機械運動循環(huán)狀況如表所示。表機械運動循環(huán)狀況執(zhí)行構(gòu)件運動狀況刀具主軸箱工作行程刀具在工件外刀具在工件內(nèi)返回行程刀具在工件外回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)位靜止轉(zhuǎn)位23機構(gòu)選型和機械運動方案確實定機構(gòu)選型列來選擇。表四工位專用機床機構(gòu)的選擇狀況刀具〔主軸箱〕

移動從動件盤凸輪一連桿機形凸輪機構(gòu) 構(gòu)

平面連桿機構(gòu)臺間歇運動機構(gòu)

槽輪機構(gòu) 不完全齒輪機構(gòu) 凸輪式間歇運動機構(gòu)機械運動方案確實定依據(jù)表所列的機構(gòu)形態(tài)矩陣，可以組合成的四工位專用機床的機械運動方案有12種。不完全齒輪機構(gòu)沖擊性大，簡潔引起振動；凸輪式間歇運動機構(gòu)不易定位，用圓柱凸輪機構(gòu)，簡潔保證主軸箱的運動規(guī)律。4機械傳動系統(tǒng)速比和變速機構(gòu)[11]主驅(qū)動電機功率為1.5KW、轉(zhuǎn)速為1000r／min。由生產(chǎn)率要求，主軸箱移動機構(gòu)和回轉(zhuǎn)工作臺間歇運動機構(gòu)的主動件轉(zhuǎn)速為1.25r／min

1000 800，其傳動系統(tǒng)承受四級：第一級V帶傳動〔i

=、其次總1.25 1級用行星輪系傳動〔i2

=25、第三級用直齒圓柱齒輪傳動〔i3

4、第四級承受直齒圓柱齒輪傳動〔i 2。445機械運動方案簡圖機構(gòu)運動方案簡圖如以下圖所示。圖四工位機床機構(gòu)運動方案簡圖6對機械傳動系統(tǒng)和各機構(gòu)的尺度計算計算各級傳動效率、轉(zhuǎn)速、功率及轉(zhuǎn)矩查表可得各種傳動的傳動效率[]帶傳動1=0.97 齒輪傳動2=0.98 滾動承3=0.99 行星輪系4=0.904傳動效率：第一級傳動：12

1

0.970.990.96其次級傳動： 0.9040.990.89523 4 3第三級傳動： 0.980.990.9734 2 3第四級傳動： 0.980.990.9745 4 5各軸轉(zhuǎn)速：軸I：n n /i 250r/minm 1n軸II：n i2

2502510r/minn軸III：n IIIII i3

1042.5r/minn軸IV：n IIIV i3輸出功率：

2.5 2

1.25r/minI：PI

Pd 1

1.50.970.991.44KWII：PII

P3

1.440.9040.991.289KWIII：PIII

P 2

1.2890.980.991.251KWIVPIV

P

2

1.2510.980.991.214KW輸出轉(zhuǎn)矩：P

1.44I：TI

9550 nI

955025055Nm6II：TII

9550

P 95501.2891230.995NmIIn 10IIIIP 1.251III：TIII

9550

IIInIII

9550 4775Nm2.5IVTIV

9550

PIIInIII

95501.2149274.96Nm1.25帶傳動設計[1]P=1.5KWn=1000r/mini1

。Pca查表可得工作狀況系數(shù)K 故AV帶的帶型

P=Kca

P=1.11.5KW=1.65KWPca

、nA型。確定帶輪的基準直徑dd

v1)粗選小帶輪的基準直徑dd1

=75mm。2〕計算大帶輪的基準直徑。d idd2 d1

475300mmVaLd粗定中心距a0

=300mm。計算帶所需的基準長度L 2a

d

〔d〕+d2

-dd1〔d0 0 2〔

d1 d2 4a0[2300

〔300-752

mm1231mm〔75+300〕+ ]2 4300Ld

。

L L

12501231aa d d0(300 )mm320mm0 2 2驗算小帶輪上的包角1 1800

57.30 57.30 -d〕 1800〔300-75〕 1計算帶的根數(shù)

d2 d1

a 320VP。r由d =75和n=1000r/min，查表得到Pd1

=0.9576KW。n=1000r/mini1

=4A型帶，查表得P0

0.1116KW。查表得包角修正系數(shù)K 0.91及V帶的長度系數(shù)K =1.01，于是LP〔Pr

+P〕.K.K0 L

(0.95760.1116)0.911.010.983kWVzzzcaPr2

1.651.680.983V〔F〕0min查表得A型帶的單位長度質(zhì)量q=0.1kg/m，所以〔2.5-K〕P

2.50.91.65〔F〕500

caqv2[500 0.15.032]146N0min K

zv 0.9125.03應使帶的實際初拉力F0Fp

>〔F〕。0min壓軸力的最小值為(F)pmin

2z(F) sin122146sin145 N557N00min 2 20帶輪的構(gòu)造設計大帶輪d 300mm安裝帶輪的軸的直徑為d=25mm由d 300mm=300mm，d2 d28B=2f+e=2×10+15=35mm。d (1.8 2)d50mm，d1

d 2hd

30023306mmL(1.5 2)d40mm，C”(17

)B7mm4d 〔0.20.3〕〔D-d〕=30mm，D 05D+d〕=150mm0 1 1 0 1 1小帶輪直徑d

=100mmd=20mmB=35mm。d1L(1.5 2)d35mm，da

d 2hd a1

752381mm1d (1.8 2)d40mm，C”(1

)B7mm4齒輪傳動設計[1]高速級齒輪傳動設計PII

1.289KW,n=10r/mini3

可無視不計，故承受直齒圓柱齒輪傳動。①選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)機床對轉(zhuǎn)位要求比較嚴格，精度較高，應選用6級精度〔GB10095-88〕材料選擇。由手冊選小齒輪材料為40Cr〔調(diào)制〕硬度為280HBS，大齒輪選用45鋼〔調(diào)制〕硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS初選小齒輪齒數(shù)Z 20，大齒輪齒數(shù)Z iZ 80。1 2 3 1②按齒面接觸強度設計由設計計算公式進展計算，即KT u13KT u13d1u [ ]H(ZE)21t確定公式內(nèi)的各計算值Kt

1.5。P

1.289T 9550 IIII nII

9550 1230.995Nm10d

0.6，查手冊選取材料的彈性系數(shù)ZE

1189.8MPa2。〕按齒面硬度查手冊得小齒輪的接觸疲乏強度極限 600Mpa；Hlim1 550Mpa。Hlim215〔設每年工作300天兩班制計算。N 60njL1 1

6051(2830015)2.16107NN 15.41062 4查手冊取接觸疲乏壽命系數(shù)K 1.0；K 1.20。HN1 HN210計算接觸疲乏許用應力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1。[ ]H1

K HN1S

lim1600MPa[ ]H2

K HN2 lim2660MPaS計算試算小齒輪分度圓直徑d ，代入[ ]中較小的值。1t HKT u1Z 2 1.51230.995 5 189.82d 2.323 t1

E

2.323

mm21.85mm1t d

u [H

] 0.6 4 600計算圓周速度v。dn 21.855v 1t1 m/s0.0057m/s601000 60000計算齒寬b。b dd 1t

0.621.85mm13.20mmb。h模數(shù) mt

d1t1.0925z1齒高 h2.25mt

2.251.03752.458b13.20

5.370h 2.458計算載荷系數(shù)。依據(jù)v=0.0057m/s,6Kv1.10。KHKF1KA1.50；由手冊查得6級精度，小齒輪作懸臂布置， KH1.229。由b/h=5.370，KH1.337KF1.175KKAKVKHKH1.501.1011.3372.21按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑dd1 1t計算模數(shù)m 。n

21.853KK3KKt32.211.5

24.86mmm 11.243n z1③按齒根彎曲強度設計2KT2KTY Y 3z [ ]21 Fasad1 F確定公式內(nèi)的各計算值查得小齒輪的彎曲疲乏強度極限 500MPa大齒輪的彎曲疲乏強度極FE1限 380MPa；FE2查手冊得彎曲疲乏壽命系數(shù)K 0.90；K 1.00FN1 FN2取彎曲疲乏安全系數(shù)S=1.4F1

K FN1 S

321.43MPaF2

K FN2 S

271.43MPa4〕計算載荷系數(shù)。KKKK K 1.501.111.1751.939A V F F查取齒形系數(shù)YF1

2.80 YF2

2.22查取應力校正系數(shù)Ysa1Y

1.55 Ysa2Y

1.77

Fa F

并加以比較。Y Y 2.801.55Fa1F

11

321.43

0.01350212Y Y 2.221.77

aF

271.43

0.014477大齒輪的數(shù)值較大。設計計算32321.9391230.9950.0144770.6202

0.87比照計算結(jié)果由齒面接觸疲乏強度計算的法面模數(shù)m 大于由齒根彎曲疲乏強n〔即模數(shù)與齒數(shù)的乘積〕有關，1.243〔取稍大點的值〕m=2mm。④幾何尺寸計算計算中心距(zz(a 1 22

m)n100mm)計算分度圓直徑dZm20240mm1 1d Zm802160mm2 2計算齒輪寬度bd 0.64024mmd 1取B 25mm，B2

30mm齒輪的構(gòu)造尺寸大齒輪承受腹板式構(gòu)造小齒輪〔1〕的尺寸z=20d1

=40mm m=2 d=25mmB1

=30mmha=ha*m=1×2=2mmhf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2=2.5mmh=ha+hf=2+2.5=4.5mmda=d1＋2ha=45.4mmdf=d1－2hf=36.4mmp=πm=6.28mms=πm/2=3.14×2/2=3.14mme=πm/2=3.14×2/2=3.14mmc=c*m=0.25×2=0.5mm大齒輪〔2〕的尺寸由軸可得d2

160mm z2=80 m=2 B2

=25mm d=50mmha=ha*m=1×2=2mmhf=(1＋0.5)×2=2.5mmh=ha+hf=2+2.5=4.5mmda=d2＋2ha=164mmdf=d1－2hf=155mmp=πm=6.28mms=πm/2=3.14×2/2=3.14mme=πm/2=3.14×2/2=3.14mmc=c*m=0.25×2=0.5mmD 1.6d3

1.65080mmD d0 a

〔1014〕mn

16424140mm1 0

+D〕/2=〔140+80〕/2=110mm3D 〔0.250.35(D2

-D〕=(0.250.35)60=18mm3C(0.2 0.3)B(0.2 0.3)257.5mm10mmC=10mmIIIIVPIII

1.251KW,n=2.5r/min，傳動比為i3

=2。m=2。所以齒輪的構(gòu)造尺寸如以下圖所示：①小齒輪〔3d=120mm。14②大齒輪〔4：d=240mm。IIIVIPIII

1.251KWn=2.5r/min，傳動比為i3

=2。a=250mm，m=2。所以齒輪的構(gòu)造尺寸如以下圖所示：①小齒輪〔5d=169mm。16②大齒輪〔6〕d=338mm。齒輪齒條傳動設計①齒輪做成雙聯(lián)齒輪〔22-66m=1，z1=22，z2=66d1=22mm，d2=66mm。其具體構(gòu)造尺寸如下所示：18②齒條復說明白。行星輪系傳動設計[5]/[7]PI

1.44KW，輸入轉(zhuǎn)速nI

250r/min，輸入轉(zhuǎn)矩TI

55Nm，傳動比i=25。2輪系的選擇5～250.904其傳動比計算公式為ib 1aH

ZZZbZci=25確定各齒輪齒數(shù)為：a dZ17aZ102b 。Z68cZ17d取模數(shù)m=2，各齒輪的分度圓直徑為：構(gòu)造設計

d 17234mmad 1022204mmbd 682136mmcd 17234mmd依據(jù)齒輪構(gòu)造設計的標準〔當齒頂圓直徑d 160mm時，做成實心構(gòu)造的齒輪；a當齒頂圓直徑d 500mm時，做成腹板式構(gòu)造〕可得：a①齒輪a分度圓直徑為34mm40Cr〔調(diào)制〕，齒輪寬B=30mm。構(gòu)造尺寸如下：20②齒輪b齒頂圓直徑db>160mm45〔調(diào)制各參數(shù)如下：cd40Cr〔調(diào)制〕，具體構(gòu)造尺寸如以下圖所示：2220mm，其具體構(gòu)造及尺寸如以下圖：6.56.5槽輪機構(gòu)設計[4]由機床的整體安裝高度為850mm以及其他傳動的中心距可得槽輪機構(gòu)的中心距Z=4，n=1。其具體構(gòu)造尺寸如以下圖所示：撥盤：槽輪：24圓柱凸輪機構(gòu)設計[4]圓柱凸輪的參數(shù)：通常直動滾子從動件的圓柱凸輪的許用壓力角[]=25-35nn,nny。因此基圓柱半徑必需滿足：半徑大于等于最大速度比上角速度與許用壓力角正弦的積。即公式dsdRbtanmx另外大速度，可減小圓柱凸輪的行程，故在18a/b處兩齒輪的齒數(shù)比值為3，由3120mm40mm。經(jīng)過考慮取半徑為125mm，長度取80mm。主凸輪輪廓線及其運動曲線0—4545—170s1424/v24/a0170—19548.983394a23757.1526487.69421233.369322208.9833923195—292.5/24)24)]/(13/24)2292.5—360位移和輪廓線速度線〔上圖〕26加速度線(上圖)滾子---齒條各級軸的設計[1]I①選擇軸的材料及其熱處理45質(zhì)處理.②估量軸徑按功率P=1.44KW,轉(zhuǎn)速為n=240r/min初估軸的直徑,查表得A0

=103126,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受扭矩作用.取A1.4431.443240

=110p3nDmin=p3n0

110

20mm軸的最小直徑明顯是安裝行星齒輪的地方，即dV③初選軸承6006D=30mm即d d =30mm。II IV④構(gòu)造設計1〕各軸直徑確實定

。I裝軸承，取d

III

=36mm。282〕各軸段長度確實定軸段I的長度為帶輪的寬度及帶輪和軸承之間定位用的套筒的長度之和，、IV13mm，考慮到軸承的定位，長度應略小于I軸承的寬度，故LII

IVLV

=37mm。IIILIII

=83mm。所以軸的總長度為187mm。軸上零件的周向固定為了保證良好的對中性，齒輪與軸選用過盈協(xié)作H7/r6。與軸承內(nèi)圈協(xié)作軸選用k6，齒輪與帶輪均承受A型一般平鍵聯(lián)接，〔寬×高×長〕分別為6625GB1096-19798×7×28GB1096-1979。4〕.軸上倒角與圓角GB6403.4-1986，軸的左右端倒角1×45。⑤軸的強度校核做出軸的計算簡圖圖中 2T

2 55

,F=2T

255

2750N F =1 d 0.3

366.67N2 d1

0.02F =306N,FR1

=-3178N，F(xiàn)N1

=-454N,FN2

=108N畫出彎矩圖畫出扭矩圖30按彎扭合成應力校核軸的強度及周單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)應力，取0.6，軸的計算應力M2M2(T)21 3ca W

= =5.57MP5002(0.65002(0.655)260MP，因 1 ca 1II其設計方法同軸I，具體過程不再重復。軸的各個數(shù)據(jù)如下：b1。軸上零件的周向固定：為了保證良好的對中性，齒輪與軸選用過盈協(xié)作H7/r6。與軸承內(nèi)圈協(xié)作軸選用k6連桿與齒輪均承受A型一般平鍵聯(lián)接〔寬b×高h×長分別為8×7×6 GB1096-1979及鍵8×7×25GB1096-1979。III其具體尺寸如以下圖所示：3A〔bh×L〕8×7×18GB1096-1979。第三段和第八段安裝軸承。第六段安2，A〔b×h×〕14×9×18GB1096-19795A〔b×h×L〕8×7×25GB1096-1979IVA〔b×h×L〕12×8×40GB1096-19794,選用A〔b×h×L〕10××18GB1096-1979。VA〔h×L〕12×8×18GB1096-1979。32VI6，A〔bGB1096-1979A〔b×h×L〕14×9×70GB1096-1979。床身及主軸箱設計床身設計上引出了一根軸，用以安裝好、齒輪齒條機構(gòu)中的雙聯(lián)齒輪22-66。從床身頂部安裝了以滑軌，用以支撐齒條的直線運動。主軸箱設計凹槽，減小摩擦，便利潤滑。其具體構(gòu)造尺寸如以下圖所示：347各機構(gòu)零件的三維建模II[8]I得到如以下圖所示的模型：a鍵槽：在需要創(chuàng)立鍵槽的地方插入基準平面，然后再基準平面上用【鍵槽】創(chuàng)立鍵槽。選擇矩形鍵槽〔圖為水平參考，得到圖示的鍵槽參數(shù)輸入對話框〔圖b，確定之后，選擇第四個【垂直〔圖，用以定位鍵槽。選擇如下圖的Y-Z平面〔圖d〕與鍵槽豎直中心用以確定鍵槽的水平位置，選擇X-Z平面用以確定鍵槽的前后位置，最終得到鍵槽。用同樣的方法得到另一個鍵槽。如以下圖e所示：ab36e帶輪建模①大帶輪VY-Z差得到帶槽。經(jīng)過倒斜角、創(chuàng)立鍵槽后得到如下圖的帶輪。②小帶輪a[9]腹板、孔及鍵槽的創(chuàng)立得到完整的齒輪。如圖：38鍵的建模依據(jù)鍵的尺寸在草圖上畫出其輪廓圖，退出草圖，進展拉伸，得到鍵。IIIIc-d建模1連桿、行星架建模IIIIII齒輪建模405252IVIV建模齒輪建模槽輪撥盤建模42VV建模槽輪建模VIVI建模齒輪建模圓柱凸輪建模44床身級其他零件建模床身建模主軸箱建模齒輪齒條建模工作臺建模46其他零件建模電機 V帶主軸刀具，專用電機等8裝配I帶輪及鍵的裝配①鍵的裝配圖aUGNX5.0，建一個裝配文件z-zhou1，一確定原點的方式添加軸I，然后開頭裝配軸上的零件。用【添加組件】命令，添加鍵1，定位方式選擇配對，選擇鍵a所示。圖a48②帶輪的裝配以配對的方式添加帶輪，配對條件依次為：配對：帶輪鍵槽的側(cè)面->鍵上相應的側(cè)面距離：帶輪的外端面->軸的端面，距離為2mmb：圖b齒輪及鍵的裝配齒輪的配對條件如下：配對：齒輪的軸孔圓柱面->軸上相應的圓柱面c圖c軸承的裝配6006，將軸承孔的圓柱面與軸上相應的圓柱面及軸承端面與軸肩的端面進展配對。最終得到軸I的總的裝配模型，如圖d所示：50圖dIIIIc-d1、26007、鍵IIIIII2356008310。IVIV4600667。52VV60068。VIVI6600749。整體裝配：549運動仿真[3]中單擊【否】按鈕，自己添加連桿。添加連桿b、和全部L001；L002；Ia3；II1L004；將齒輪c-dL005；III235L006IV鍵、槽輪撥盤、齒輪4設為連桿L007；將軸V及鍵、槽輪、工作臺設為連桿L008；VI6L009；L010；將齒輪22-66設為連桿L011；將主軸箱及專用電機設為連桿L012；將專用電機軸及上的添加運動副旋轉(zhuǎn)副選擇【插入】/L001的電機與電機軸之間加旋轉(zhuǎn)副，第一個連桿〔L002〔圓心〔圓所在平面的法線〕三個步驟。其次個連桿選擇床身，單擊【應用】J002同樣的方法添加后面的旋轉(zhuǎn)副?；瑒痈?軌的一個橫向棱邊，這樣就完成了“選擇連桿〔導軌〔鼠標位置點〔導軌棱邊方向〕三個步驟。其次個連桿選擇主軸箱，單擊應用按鈕就完成了滑動副的添加。同樣的方法在兩個齒條與床身之間添加兩個滑動副。齒輪副個齒輪各自的旋轉(zhuǎn)副，輸入相應的傳動比，單擊確定，完成齒