机械设备数控多工位钻床设计毕业论文(编辑修改稿)

机械设备数控多工位钻床设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

主轴箱结构设计入手（对主轴箱的总体布局和结构合理、比例合适），可将这对齿轮设计成一组惰轮，即不改变变速器传递出来的转矩和转速，仅将转动传给主轴，达到了设计要求和目的。 齿轮设计 设计齿轮的时候，选取转矩最大时用到的最大转矩 ,切削速度 nⅠ =631r/min。 首先小齿轮（主动齿轮）用 40Cr，调质处理，硬度 241HB∽ 286HB，平均取为 260HB，大齿轮（从动齿轮）用 45钢，调质处理，硬度 229HB∽ 286HB，平均取为 240HB。 关于主轴传动中的第一组齿轮齿面接触疲劳强度计算如下所示： 小轮直径的初步计算： d1≥ =,（《机械设计》表 ） 取 =1 = （式 ） =85 （表 ） 接触疲劳极限 =710Mpa； =580Mpa （由图 取得） ===5490Nmm d1≥ d1=90mm （没特别说明本章所指均是《机械设计》一书） =b/d1 b=90mm （ 2） 校核计算 圆周速度： smndV / 0 0 060 6 3 0 0 060 11    等级精度为 8 级（由表 选取） 9 选取齿数 =60， =i=1 60=60 m==90/60=，由表 取 m= 使用系数 :由表 取＝ ，动载系数 :由表 取＝ 齿间载荷系数由表 可计算 =1/ =2=122 （ =5490， =90） /b=断面重合度 =[（ 1/+1/） ]cos = (式 ) （直齿圆柱齿轮 =0） 由式 可计算重合度系数 == 所以齿间载荷系数 =1/= 齿向载荷分布系数 =A+B+ （由表 所得） =109++ 90= 弹性系数 =（表 ） 节点区域系数 = （图 ） 最小安全系数 = （表 ） 工作总时间： =10300820%=4800h 应力循环系数由表 估计 那么指数 m= ==60（ （式 ） =60 1 631 4800 ( + + ) = 原估计应力系数正确 7712  iNN LL 接触寿命系数 =， =；（由图 ） 许用接触应力 []   M P aS ZH NHH i n 1l i m1     M P aS ZH NHH 6 5 1 0m i n 2l i m2   验算：б H=ZEZHZε ubduKT 12/)1(12  10 ＝1 113030 5 49 89 2   ＝ 计算结果正确，接触疲劳强度合适，不需要作相应的调整。 （ 3） 传动主要尺寸的计算与确定 实际分度圆直径 d 在模数取标准值时齿数不用调整，所以分度圆直径不变。 即 m=90mm， m=90mm 则中心距 =m（ +） /2=60mm 齿宽 b==90mm （ 4） 齿根弯曲疲劳强度验算 重合度系数 =++齿间载荷分配系数由表 可知 =1/= 齿向载荷分布系数： b/h=90/（ 3） = 所以由图 可得 = 所以载荷系数 K=== 齿形系数由图 可得 =， = 应力修正系数由图 可得 =， = 弯曲疲劳极限由图 可得 =60Mpa， =450Mpa 最小安全系数由表 可得 = 应力循环系数由表 可估计 3 106NL1010 ，则指数 m= NL1= NV=  ni hhiih ttTTtrn1m a x160 =60 1 631 4800 ( + + ) = 107 原估计应力循环正确 =/Ⅰ =弯曲寿命系数 NL=,（图 ） 许用弯曲应力 []= 则   M P aSF YYF XNF i n 11l i m1   11   M P aSF YYF XNF i n 22l i m2   验算： mbd YYYK SaFaTF 1 1111 2     0090 49 FM P a  M P aYY YY FaFa SaFaFF 2212    传动没有过载，所以不作强度核算 主轴的设计及计算 主轴材料 45钢，调质到 HB220～ 250 主轴的最小轴径 d11 （《现代实用机床设计手册》式 382） P= nj=2840r/min 所以 d14mm，又求得的轴径应加以圆整至标准值，所以 d=20mm 根据最小轴径确定各段主轴轴径，主轴如图 32 所示 a b 图 3主轴示意图 a段取长设计为 35， b 段取长设计为 50 弯曲应力计算及验算 许用弯曲应力 = = 由《机械设计手册》图 381 3818c、表 3815可得 = = = =2 =500MP 所以 = 12 == 所以弯曲应力合适 轴承的选择 根据主轴示意图，可选用深沟球轴承和推力球轴承，具体选择如下表： 型号 外径 /D 内径 /d 承宽 /b 轴承类型 a 6206 62 30 16 深沟球轴承 51206 52 30 16 推力球轴承 b 6206 62 30 16 深沟球轴承（ 2个） 51206 52 30 16 推力球轴承 系统进给机构的设计 轴向进给机构设计 主 轴外设计一个套筒：先用一级减速器接步进电机使主轴产生进给运动，设计长度为80mm 齿条，并由齿轮带动齿条，具体示意图如图 33所示： 图 3齿轮、齿条传动 由《机电一体化课程设计指导书》可知： I=α t0/360δ α为步距角（ deg） δ为脉冲当量（取 ） t0为齿距（ t0=Л m） 根据《机电一体化课程设计指导书》选步进电机 取α = m= I== α = 时： I== 当 I=，α = 时 13 Z1=20 Z2=64 m= b=20mm α =200 d f1=mZ1=25mm df2=mZ2=80mm de1=28 de2=83 设计齿轮为直齿圆柱齿轮，齿轮材料为 45 钢，则大、小齿轮转动惯量分别为： J= d4 b 104Kgm2 25441 KgmJ Z   25442 K g mJ Z   由《机电一体化课程设计指导书》表 1，初选步进电机为 200BF001，得电机转子轴的转动惯量为： KgmJ m  折算到电动机轴上的转动惯量为：   202122121 2  tZZmZZJJJJJ SZZm Z1=20 Z2=64 所以电机轴上的转动惯量 J = 计算等效负载转矩 Tm，取 V=2m/min Tm=（ F 轴 +F 摩 ） V 主轴进给 /2nm nm=V /3600=1100r/min NmT m 1 1 02 3 6 3 52   （ 1） 启动惯量的计算 当系统在最不利的情况下启动为例，设启动加速时间为△ t= 步进电机的角速度 Wm=2nm/60=所以加速度 a=Wm/△ t=T 惯 = J a=，则 T∑ =Tm+T 惯 =+= （ 2）步进电机的选择 传动效率 n=，安全系数 K= NmTnKT 39。   初选的进电机型号 200BF001，五相十步，步距角 %Step，最大静转矩 Tymax=，为保证能够正常起动或停止，步电机的起动转矩 Tg TΣ ˊ，由表可知 Tg/Tymax=， 则 Tg= =，故选择合适。 14 纵向进给运动 摩擦力 F 摩 =F 正 μ = 设工作台重量为 400Kg，纵向轨道重量为 400Kg，又 F 轴向 =1175N 所以 F 摩 =F 正 =[（ 400+400） 10+1175] = （ 1） 计算等效转动惯量 粗选：α = t0=5 δ = 所以 0 0360ti = 所以取 1Z =25 , Z2=52 m= b=25mm  =20o df1=mZ1= 25= df2=mZ2= 52=78mm de1＝ de2=81mm 齿轮材料为 45钢，大、小齿轮的转动惯量分别为 JZ JZ2 J= d4 b 104 (kgm2) 所以 JZ1= 104= 105Kgm2 JZ2= 104= 104Kgm2 选择滚珠丝杆直径 d0=25mm, L=700mm,材料为 45 钢，则丝杆的转动惯量近似的计算为： JS= 70 104= 104Kgm2 步进电机 110BF004 电机转子轴的转动惯量 ： Jm= 104Kgm2 叠加到电机轴上的总转动惯量为   221221 41 mnSZZmnVmmiJJJJJ m=m1=400Kg 由上节可知 i= 所以 = 104Kgm2 由于用的是滚珠丝杠，摩擦阻力很小，所以摩擦阻力矩可以忽略不计 （ 2） 等效负载转矩的计算： Tm=(F 纵 +F 摩 ) V 工作 /2π nm   NmT m 3 32 1 702    由 m in/ 3 30 0 6 0 6 000 rVn nm   （ 3） 计算启动惯性阻力矩 在最不利条件下的快速起动，设起动加速式制动减速的时间为Δ t 15 t1s，取中间值Δ t= 步进电机的角速度 60  SnW mm  角加速度 a=Wm/Δ t=所以启动惯性阻力矩 T 惯 ＝ J∑ a= 104 = 所以步进电机输出轴总的负载转矩为： J∑ =Tm +T 惯 =+= （ 4） 纵向进给 步进电机加工匹配选择 机 械 传 动 系 统 效 率 为 η , 安 全 系 数 为 K, 则 此 时 的 负 载 总 转 矩 为NmTKT 39。    而预选的步进电机型号为 110BF004，三相六拍，步距角 %Tymax=，为保证正常的起动与停止，满足步进电机的起动转矩的条件，即 TgTΣ 39。 ,由表查出 Tg/TΣ 39。 = 所以 Tg= = ，所以选择的电机合适 纵向进给滚珠丝杠的核算 初选丝杠型号为 CMD25043，必须对承载能力、压杆稳定性、刚度进行校核 (1)验算承载能力 Ｑ＝ 3L fHfWPmaxCO （ L为滚珠丝杠寿命系数（ 转6101 ）） Pmax=F 纵 +F 摩 ＝ 0+＝ fH=1 fW= T=15000 61060m in/ 0 3 3NtLrnn s Ｑ＝ KNN 8 3 1  查表得丝杆额定载荷为Ｃ O=Q 满足设计要求 （ 2） 验算压杆稳定性 m a x22 PKD EIFP KK   取双推 — 简支式支承，由 FK=2 钢的弹性模量 E= 105Mpa 16。