cg150汽缸體臥式數控鉆孔機床設計畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 故d9=30mm各軸參數如下表所示表32 各軸軸徑及齒輪參數參數軸號軸徑（mm）模數（mm）齒數扭矩（Nmm）轉速（r/min）117232217232320225/32420225/32515221615221725223/59825223/599（手柄軸）3024214001115221/251215221/2510（油泵軸）20248662潤滑油泵型號：R121A葉片油泵（3）校核：1）軸的強度校核由公式TWρ≤[τ]計算式中Wρ——軸的抗扭截面模數（m3），實心軸Wρ≈；[τ]——許用剪切應力（Pa）40Cr的τ=。式中T——軸所傳遞的轉矩；Wρ——軸的抗扭截面模數（m3），實心軸Wρ≈；[τ]——許用剪切應力（Pa）40Cr的τ=。主軸1~2：TWρ=d3=(18103)3=τ=主軸3~4：TWρ=d3=(20103)3=τ=主軸5~6：TWρ=d3=(15103)3=τ=主軸7：TWρ=d3=(25103)3=τ=主軸8：TWρ=d3=(25103)3=τ=主軸9：TWρ=d3=(30103)3=τ=主軸11：TWρ=856d3=856(15103)3=τ=主軸12：TWρ=662d3=662(20103)3=τ=由此得出各軸直徑均滿足設計需求2）齒輪模數校核一般只對多軸箱中承受載荷最大、最薄弱的齒輪進行接觸強度和彎曲強度的驗算。本設計選擇軸9上面的齒輪進行驗算，齒輪的材料為40Cr，表面調質+高頻淬火，洛氏硬度HRC=45~50。設齒輪使用壽命為10年。齒輪齒數z9=4z7=5寬度B=24mm，傳動比i97=5942=。驗算公式如下：σH=671KT1bd12u177。1u≤σHσF=2KT1YFSd1bm≤σFm≥32KT1ψdz12YFSσF式中 d1——小齒輪分度圓直徑；K——載荷因數；T1——齒輪所承受轉矩；u——齒數比；σH——最大接觸應力；σH——齒面接觸疲勞極限；ψd——齒寬因數；z1——小齒輪齒數；YFS——復合齒形因數，按z或zv查圖102；σF——彎曲應力；σF——齒根彎曲疲勞極限；說明：以上表或圖均查閱《簡明機械零件設計實用手冊》第2版胡家秀主編；公式中各參數的選擇與計算：小齒輪分度圓直徑：d1=242mm=84mm載荷因數K：根據《機械設計基礎》P416表1022查得載荷因數K=齒輪所承受轉矩： T1=mm齒數比u：u=4733=最大接觸應力σH：σH=σHlimSHmin=9701=970Mpa，σHlim查P420圖103；SHmin查P419表1024。彎曲疲勞許用應力σF：σF=σFlimSFmin=2301=230N/mm2，σFlim查P421圖104；SFmin查P419表1024。復合齒形因數YFS：查P419圖102得YFS=。齒寬因數ψd：查P418表1021得齒寬因數ψd=故有：σH=671KT1bd12u177。1u=177。==~≤σH=970Mpam≥32KT1ψdz12YFSσF=32332230=σF=2KT1YFSd1bm=2242=≤σF=230N/mm2計算表明：齒輪的模數、接觸疲勞強度及彎曲疲勞強度均滿足設計要求，齒輪尺寸無須調整。繪制多軸箱總圖及零件圖與右主軸箱相同此處不在敘述第四章進給系統結構設計 進給系統變速方式技術指標要求進給速度在0～10m/min范圍內無極可調。對于進給傳動系統要求的無級變速，普通機床多采用液壓無極調速，數控機床一般采用伺服電機無極調速。1）液壓無極調速進給系統：該系統是利用調速閥等流量控制閥來改變閥口過流面積或液流通道的長短來調節液體流動阻力的大小，從而調節液壓缸出口流量，液壓無極調速運動平穩性好，變速范圍大，但不易實現準確的速度。鉆孔過程中，進給速度影響十分巨大，如果不能精確的控制，會導致加工出來孔的質量不達標，影響生產質量，還會導致刀具的磨損加劇，增加額外時間及浪費時間，所以不能選用液壓無極調速。2）數控機床伺服進給系統：數控機床的伺服進給傳動系統是以機械位移作為控制對象的自控制系統，其作用是接受來自數控裝置發出的進給脈沖，經變換和放大后，驅動工作臺或刀架等按規定的速度和距離移動。相對于每一個進給脈沖信號的機床部件的移動量成為數控機床的脈沖當量或最小設定單位，其大小是機床的精度而定，~。數控機床的伺服進給系統按照檢測的反饋裝置位置的不同，分為開環伺服系統、閉環伺服系統和半閉環伺服系統。①開環系統開環系統是對工作臺等的實際位移不進行檢測反饋處理的系統。開環系統的伺服電動機一般采用步進電機，經降速齒輪（或同步帶）和滾珠絲桿副，帶動工作臺移動。開環系統精度低，～。當突然加載或脈沖頻率劇烈變化時，執行件的運動可能發生誤差，即常說的失步現象。但系統結構簡單、調整方便，主要應用于各種經濟型數控機床中。②閉環系統在閉環系統中，使用位移檢測裝置直接測量機床執行部件（如刀架或工作臺）的移動，并反饋給數控裝置，與位移指令比較，與其差值控制伺服電動機工作。閉環系統的伺服電動機一般采用直流或交流伺服電動機，為了提高系統穩定性，還必須對電動機速度進行檢測，實行速度反饋控制。閉環系統可以消除整個系統的誤差，包括機械系統的傳動誤差等，其控制精度和動態性能都比較理想，但系統結構復雜，安裝和調試比較麻煩，成本高，用于精密數控機床。③半開環系統在半閉環系統中，使用角位移檢測裝置對電動機的角位移進行檢測，間接對工作臺實行反饋控制，便形成了所謂半閉環控制系統。半閉環伺服控制系統將齒輪副、絲桿副和軸承機械傳動部件排除在反饋控制之外，不能完全補償他們的傳動誤差，因此精度比閉環伺服系統差。但由于排除了機械傳動系統的干擾，系統的穩定性有所改善，調試方便，結構簡單，成本較閉環系統低，所以應用比較廣泛。綜上所訴，基于加工精度、機床經濟性和機床結構綜合選擇，選用半閉環伺服系統作為進給系統控制方式為半閉環伺服系統。 伺服電動機類型的選擇數控機床的進給伺服電動機與普通的電動機不同，必須滿足調速范圍寬，響應速度快，恒扭矩輸出且過載能力強，能承受頻繁啟動、停止和換向等要求。隨著科學技術的發展，進給伺服電動機的類型越來越多，性能越來越優越，主要有步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機和直線伺服電動機等。本系統選擇交流伺服電動機（永磁同步交流伺服電動機），在數控機床的進給驅動中，大多采用永磁同步交流伺服電動機，轉子為永磁材料制成，通過改變交流電動機頻率實現電動機調速。與直流伺服電動機相比，交流伺服電動機結構簡單、體積小、制造成本低；交流伺服電動機沒有電刷和換向器，不需要經常維護，沒有直流伺服電動機因換向火花影響運行速度的提高這種限制。 伺服進給系統機械傳動結構形式為確保伺服系統的定位精度和工作穩定性，在機構傳動結構設計上都要求無間隙、低摩擦、低慣量、高剛度、高諧振以及適宜的阻尼比。為了達到這些要求，設計中應盡量采用低摩擦傳動副，如滾動導軌、靜壓導軌、貼塑導軌、滾珠絲桿等；通過選用最佳降速比來降低慣量；采用預緊的方法提高傳動剛度；采用消隙方法減少方向死區誤差等，其中最重要的是提高傳動剛度和降低慣量。采用預緊消除間隙提高傳動剛度，不僅無需增大尺寸和慣量，而且也使傳動剛度接近常數，這是伺服進給系統機械結構設計中的突出特點。 傳動齒輪副的選擇伺服電動機可與絲桿直接聯接，可采用剛性聯軸器和彈性聯軸器。1）脹緊套剛性聯軸器采用脹緊套（錐環）聯接電機軸與絲杠的剛性聯軸器。旋緊聯軸器兩端加壓螺釘通過壓圈使錐環壓緊，消除間隙傳遞扭矩。這種連軸器結構簡單，但要求兩軸同軸度高，安裝要求嚴，否則容易別勁。2) 精密膜片彈性聯軸器該聯軸器靠兩半聯軸器中間的彈性膜片和螺釘傳遞轉矩，可補償輸入輸出軸的不同軸、角度偏差和軸向傳動，應用較普遍。綜上所述，采用精密膜片彈性聯軸器。 絲桿副的選擇數控機床的進給傳動鏈中，將旋轉運動轉換為直線運動的方法，采用絲杠副是常用的方法之一。故選用滾珠絲桿副（1）工作原理與特點滾珠絲桿副室一種滾動傳遞和轉換運動的新型元件，其絲桿和螺母上分別加工有半圓弧形溝槽，合在一起形成滾珠的圓形滾道，并在螺母上加工有使滾珠形成循環和回珠的通道，當絲桿和螺母相對轉動時，滾珠可在滾道內循環滾動，因而迫使絲桿和螺母產生軸向相對移動。由于絲桿和螺母之間是滾動摩擦，因而具有下列特點：1）摩擦損失小，傳動效率高，可達90%~96%，是普通滑動絲桿副的3~4倍。2）摩擦阻力小，幾乎與運動速度無關，動、靜摩擦力之差極小。因而能保證運動靈敏、平穩。低速時不易產生爬行現象。磨損小，精度保持性好，壽命長。3）絲桿與螺母之間進行消隙或預緊，可以消除反向間隙，使方向無死區，定位精度高，軸向剛度大。4）不能自鎖，傳動具有可逆性。（2）循環方式常用的循環方式有兩種，即外循環和內循環。滾珠在循環過程中有時與絲杠脫離接觸的稱為外循環，始終與絲杠保持接觸的稱為內循環。1）外循環。是在螺母體軸向處鉆出兩個孔與螺旋槽相切，作為滾珠的進口和出口。再在螺母的外表面上銑出回珠槽并溝通兩孔。另外在螺母內進出口處安裝一擋住器，并在螺母處外表裝一套筒，這樣構成封閉的循環滾道。外循環結構制造工藝簡單，使用較廣泛。其缺點是滾道接縫處很難做做得平滑，影響滾珠滾動的平穩性，甚至發生卡珠現象，噪聲也較大。2）內循環。內循環均采用反向器是個實現滾珠循環。內循環反向器的結構緊湊，定位可靠，剛性好，且不容易磨損。返回滾道短，不易發生滾珠堵塞，摩擦損失也??；其缺點是反向器結構復雜，制造較困難，不能用于多線螺紋傳動。綜上所訴，為了保證進給的精度與平穩，循環方式選用內循環。（3）滾珠絲桿副的預緊方法在一般情況下，滾珠同絲桿、螺母的滾道之間存在一定間隙。當滾珠絲杠開始運轉時，總要先運轉一個微小角度，以使滾珠同絲桿、螺母的圓弧形滾道的兩側面發生接觸，然后才真正開始推動螺母作軸向移動，進入工作狀態。當滾珠絲杠方向運轉時，也會運轉一個微小角度。滾珠絲桿副的這種軸向間隙會引起軸向定位誤差，嚴重時還會導致系統控制的失步。因此，為了提高滾珠絲桿副的定位精度和剛度，應對其預緊，即施加一定的預載荷，使滾珠兩滾道側面始終保持接觸（即消隙狀態）并產生一定的接觸變形（即預緊狀態）。滾珠絲桿進行消隙和預緊的方法主要有三種，基本原理都是使兩個螺母產生軸向位移，以消除絲桿和螺母之間的間隙和施加預緊力。1）雙螺母墊片預緊法。通過改變墊片的厚度，是螺母產生軸向位移。這種結構簡單可靠，剛性好，但調整較費時間，且不能再工作中隨意調整。2）雙螺母螺母預緊法。利用螺母調整實現預緊的結構，兩個滾珠螺母以平鍵與外套相連，其中右邊的一個滾動螺母外伸部分有螺紋。用兩個鎖緊螺母能使滾珠螺母相對絲桿做軸向移動。這種結構緊湊，工作可靠，調整方便，但調整位移量不易精確控制，預緊力也不能準確控制。3）雙螺母齒差預緊法。在兩個螺母的凸緣上分別切出齒數zz2的齒輪，而且z1與z2相差一個齒。兩個齒輪分別與兩端相應的內齒圈嚙合。內齒圈緊固在螺母座上，預緊是脫開內齒圈，使兩個螺母同向轉過相同的齒數，然后再合上內齒圈。兩螺母的軸向相對位置發生改變從而實現間隙的調整和施加預緊力。這種調整方式結構復雜，但調整準確可靠，精度較高。綜上所述，結合進給系統的精度、結構和裝配，選用雙螺母螺母預緊法來消除絲桿和螺母之間的間隙和施加預緊力。 機床導軌類型的選擇導軌是指引導部件沿一定方向運動的一組平面或曲面。導軌的功用是導向和承載，即引導運動部件沿一定軌跡（通常為直線和圓）運動，并承受運動件及其安裝件的重力以及切削力。 導軌的基本要求導軌性能和質量的好壞對機床的加工精度、承載能力和使用壽命有直接影響，因此應滿足一下基本要求：1）導軌精度高導軌精度是指機床的運動部件沿導軌移動時的直線和它與有關基面之間的相互位置的準確性。無論在空載或切削工件時導軌都應有足夠的導軌精度，這是對導軌的基本要求。2）耐磨性能好導軌的耐磨性是指導軌在長期使用過程中保持一定導向精度的能力。因導軌在工作過程中難免磨損，所以應力求減少磨損量，并在磨損后能自動補償或便于調整。3）足夠的剛度導軌受力變形會影響部件之間的導向精度和相對位置，因此要求軌道應有足夠的剛度。4）低速運動平穩性要使導軌的摩擦阻力小，運動輕便，低速運動時無爬行現象。5）結構簡單、工藝性好導軌的制造和維修要方便，在使用時便于調整和維護。 對導軌的精度要求1）導軌的精度要求滑動導軌，不管是V平型,還是平平型，~,~；~,~,~。2）導軌的熱處理數控機床的開動率普遍都很高，這就要求導軌具有較高的耐磨性，以提高其精度保持性。為此，導軌大多需要淬火處理。導軌淬火的方式有中頻淬火、超音頻淬火、火焰淬火等，其中用的較多的是前兩種方式。 導軌的種類和特點按接觸面的摩擦性質可分為滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌等三大類。1）滑動導軌滑動導軌是一種做滑動摩擦的普通導軌?；瑒訉к壍膬烖c是結構簡單，使用維護方便，缺點是未形成完全液體摩擦時低速易爬行，磨損大，壽命短，運動精度不穩定?；瑒訉к壱话阌糜谄胀C床和冶金設備上。2）滾動導軌滾動導軌的特點是：摩擦阻力小，運動輕便靈活；磨損小，能長期保持精度；動、靜摩擦系數差別小，低速時不易出現”爬行”現象，故運動均勻平穩。缺點是：導軌面和滾動體是點接觸或線接觸，抗振性差，接觸應力大，故對導軌的表面硬度要求高；對導軌的形狀精度和滾動體的尺寸精度