CA6140车床虚拟建模及运动仿真设计【三维UG建模-车床三维图结构】【含5张CAD图纸、说明书】【JC系列】
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摘 要阐述了数控车床的结构原理,设计特点,确定传动方案,详细的结构布局和设计机械零件的机床的总体设计,零件可以有机结合,相互协调,共同完成的整个机床的机械部件。本文详细介绍了数控车床的结构设计和验证,并分析了。此外,有关的技术参数,总结。本文介绍的过程和数控机床在中国的发展现状,分析了其存在的问题;数控机床的发展趋势进行了探讨;并对数控车床的设计计算车床件进给箱。本研究的对象是CA6140数控车床,主要参数为400mm,说机器大小的主要参数,是机床的主要参数,机床的加工能力,影响其他参数和机床结构的尺寸,所以经常在最大大小或机为主要参数,工作台面尺寸。由于机床的结构比较复杂,所以只有选择分析研究的料箱的一部分,并充分了解和传输线传输的原理,可以将本机的工作原理有一个初步的了解,在机械的各学科的专业知识和进行了全面的综述,基本达到了毕业设计目的四年,知识的一个总结。关键词:车床,数控,进给箱,床身部件目 录摘 要IIAbstractIII第1章 绪论11.1选题依据与意义11.2 国内外研究发展趋势2第2章 主轴箱设计42.1 机床的规格和用途42.2主要技术参数4第3章 传动方案和传动系统图的拟定6第4章 主轴箱箱体零件的计算和验算11第5章 进给箱设计125.1 切螺纹机构设计125.2 切螺纹系统及齿数比的确定155.3 倍增机构设计以及移换机构设计175.4 工作过程20第6章 四方自动回转刀架总体结构设计266.1减速传动机构的设计266.1.1上刀体锁紧与精定位机构的设计266.1.2自动回转刀架的工作原理266.2 主要传动部件的设计296.2.1 蜗杆副的设计计算296.2.2 螺杆的设计计算33第7章 尾座部分的设计357.1 尾座套筒的设计357.2 尾座体的设计367.3 尾座顶尖的设计367.4 液压缸的设计367.5 尾座导轨的设计377.6 尾座孔系设计377.6.1配合387.6.2套筒孔的设计387.6.3孔和键的设计387.7挠度、转角、液压缸内径、锁紧力的计算及校核397.7.1 挠度的计算407.7.2 转角的计算407.7.3 压板处螺栓直径的校核417.7.4 液压缸内径的校核417.7.5 尾座锁紧力的验算42第8章 基于UG的三维设计438.1基于UG的参数化建模438.1.1参数化设计概述438.1.2参数化设计的主要实现途径438.1.3 CA6140车床关键零部件的设计与建模448.2 基于UG的虚拟装配技术458.3 CA6140车床虚拟装配45第9章 CA6140车床的运动仿真489.1运动仿真系统的整体构架489.1.1系统工作流程图489.1.2用户操作流程图499.2 运动仿真的创建509.3 系统运动学仿真结果分析52结 论54致 谢55参考文献56第1章 绪论1.选题依据与意义建模仿真技术是一门通用性强、应用面广、发展迅速、跨学科的综合性技术,并与计算机技术相结合,成为认识与改造客观世界的重要手段。目前,建模仿真技术正向数字化、虚拟化、网络化、智能化和协同化的方向发展。建模仿真技术是先进制造技术的重要组成部分,对机电产品设计和制造有重要意义。它可以大大简化机械产品的设计开发过程,大幅度缩短产品开发周期,大量减少产品开发费用和成本,明显提高产品质量,提高产品的系统性能获得最优化和创新的设计产品。良好的建模、装配和仿真技术,对保证产品质量和可靠性,降低产品成本和提高竞争力具有十分重要的意义。随着信息技术和制造业信息技术化的飞速发展,建模仿真技术的发展及应用将成为必然趋势。此技术一出现,立即受到了工业发达国家,有关科研机构和大学,公司的极大重视,许多著名制造厂商纷纷将模拟仿真技术引入各自的产品开发中,取得了很好的经理效益。所以,在虚拟制造技术的研究中,建立虚拟机床的设计模型,研究基于系统的机床仿真,具有很重要的意义。它的最终目的是为虚拟制造建立一个真实的加工环境,在计算机屏幕上实现加工过程的仿真,以增强制造过程的各级决策与控制能力,优化制造过程。通过建模仿真不仅可以全面逼真地反映现实的加工环境和加工过程,还能对加工中出现的碰撞、干涉提供报警信息,对产品的可加工性、工艺规程的合理性和加工精度进行评估、预测,达到节省资源、避免风险的目的。对CA6140车床虚拟建模及运动仿真:第一,能与实际紧密联系,结合实际情况对所提出的问题进行求解,使得更贴近实际,通用性、推广性较强。第二,能让人一目了然直观地了解到车床的各种结构,判断车床的紧密性。第三,了解车床的运行情况,避免实际应用的错误。降低制造成本。为了使更多人了解并掌握CA6140车床使用和功能,是有必要对CA6140车床进行虚拟建模以及运动仿真。2.国内外研究发展趋势在二战结束后,各国积极恢复重建的同时,美国则大力研究计算机技术,直至20世纪50年代末期CAD技术已经基本形成雏形,并在20世纪60年代中期推出一些商品化的绘图设备。进入20世纪70年代后,完整的CAD系统已经形成,并在中小企业和工作站中开始广泛推广。在其中一些与CAD技术相关的设备被先后开发,也促进了CAD技术的发展。20世纪80年代可以说是CAD技术迅猛发展的时代,在这个时期,CAD技术已经从科研院所和大中型企业向小型企业进行发展、从发达国家开始向发展中国家进行扩散;并从单一的产品设计环节发展到用于工艺、工序和制造环节。随着计算机技术的发展,CAD技术也在不断进步。CAD的含义由最初的“计算机辅助绘图”升级为“计算机辅助设计”,即可以理解为由帮助人们绘图转化为帮助人们设计,这也是CAD技术发展的一个环节。一些标准的图形接口软件和图形功能相继推出,为CAD技术的推广、软件的移植和数据共享起了重要的促进作用;系统构造由过去的单一功能变成综合功能,出现了计算机辅助设计与辅助制造于一体的计算机集成系统,即CAD/CAM技术。CAD/CAM技术是20世纪最杰出的工程成就之一,经历50多年的沧桑变革,已经成为当前产品更新、生产发展和国际间经济竞争的重要手段,其应用和发展引用了社会和生产的巨大变革。它具有知识密集、学科交叉、综合性强、应用范围广等特点,是当今世界科技领域的前沿课题。目前,CAD/CAM技术已广泛应用于机械、电子、航空、汽车、船舶、纺织、轻工以及建筑等诸多领域,它的发展与应用程度已成为衡量一个国家技术发展水平及工业现代化水平的重要标志之一。在未来,比如机器人、新材料、3D打印等技术的迅速发展,都离不开建模仿真技术。例如模拟仿真一种凿岩的机器人,利用传感器来确定巷道的上缘,这样就可以自动瞄准巷道缝,然后然后把钻头按规定的间隔布置好,钻孔过程用微机控制,随时根据岩石硬度调整钻头的转速和力的大小以及钻头的形状,这样可以大大提高生产率,人只要在安全的地方监视整个过程的作业就行了。由于建模仿真技术具有可控性、无破坏、安全、不受条件限制,可多次重复,以及经济性等特点,在未来仍然处于很高的地位,在未来各行业的发展更是必然性。第2章 主轴箱设计2.1 机床的规格和用途 CA6140机床可进行各种车削工作,并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。主轴三支撑均采用滚动轴承;进给系统用双轴滑移共用齿轮机构;纵向与横向进给由十字手柄操纵,并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。2.2主要技术参数工件最大回转直径: 在床面上-400毫米 在床鞍上-210毫米工件最大长度(四种规格)-750、1000、1400、2000毫米主轴孔径- 48毫米主轴前端孔锥度 - 400毫米主轴转速范围: 正传(24级)- 101400转/分 反传(12级)- 141580转/分加工螺纹范围: 公制(44种)-1192毫米 英制(20种)- 224牙/英寸 模数(39种)- 0.2548毫米 径节(37种)- 196径节进给量范围:细化 0.0280.054毫米/转纵向(64种) 正常0.081.59 毫米/转加大 1.716.33 毫米/转细化 0.0140.027毫米/转横向(64种) 正常 0.040.79 毫米/转加大 0.863.16 毫米/转刀架快速移动速度: 纵向- 4米/分横向 - 4米/分主电机: 功率- 7.5千瓦 转速- 1450转/分快速电机: 功率- 370瓦转速- 2600转/分冷却泵: 功率- 90瓦 流量- 25升/分工件最大长度为1000毫米的机床: 外形尺寸(长宽高)-266810001190毫米重量约-2000公斤第3章 传动方案和传动系统图的拟定1.确定极限转速 已知主轴最低转速nmin为10mm/s,最高转速nmax为1400mm/s,转速调整范围为 Rn=nmax/nmin=142.确定公比 选定主轴转速数列的公比为1.123.求出主轴转速级数Z Z=lgRn/lg+1= lg14/lg1.12+1=244.确定结构网或结构式 24=23225.绘制转速图(1)选定电动机 一般金属切削机床的驱动,如无特殊性能要求,多采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。Y系列电动机高效、节能、起动转矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠。根据机床所需功率选择Y160M-4,其同步转速为1400r/min。(2)分配总降速传动比总降速传动比为uII=nmin/nd=10/14006.67103,nmin为主轴最低转速,考虑是否需要增加定比传动副,以使转速数列符合标准或有利于减少齿轮和及径向与轴向尺寸,并分担总降速传动比。然后,将总降速传动比按“先缓后急”的递减原则分配给串联的各变速组中的最小传动比。(3)确定传动轴的轴数 传动轴数变速组数+定比传动副数+1=6(4)绘制转速图先按传动轴数及主轴转速级数格距lg画出网格,用以绘制转速图。在转速图上,先分配从电动机转速到主轴最低转速的总降速比,在串联的双轴传动间画上u(kk+1)min.再按结构式的级比分配规律画上各变速组的传动比射线,从而确定了各传动副的传动比。CA6140传动系统图第4章 主轴箱箱体零件的计算和验算主轴箱中有主轴、变速机构,操纵机构和润滑系统等。主轴箱除应保证运动参数外,还应具有较高的传动效率,传动件具有足够的强度或刚度,噪声较低,振动要小,操作方便,具有良好的工艺性,便于检修,成本较低,防尘、防漏、外形美观等。箱体材料以中等强度的灰铸铁HT150及HT200为最广泛,本设计选用材料为HT20-40.箱体铸造时的最小壁厚根据其外形轮廓尺寸(长宽高),按下表选取.长宽高()壁厚(mm) 400 400 300-800 400 40010-15 800 800 40012-20 由于箱体轴承孔的影响将使扭转刚度下降10%-20%,弯曲刚度下降更多,为弥补开口削弱的刚度,常用凸台和加强筋;并根据结构需要适当增加壁厚。如中型车床的前支承壁一般取25mm左右,后支承壁取22mm左右,轴承孔处的凸台应满足安装调整轴承的需求。 箱体在床身上的安装方式,机床类型不同,其主轴变速箱的定位安装方式亦不同。有固定式、移动式两种。车床主轴箱为固定式变速箱,用箱体底部平面与底部突起的两个小垂直面定位,用螺钉和压板固定。本主轴箱箱体为一体式铸造成型,留有安装结构,并对箱体的底部为安装进行了相应的调整。 箱体的颜色根据机床的总体设计确定,并考虑机床实际使用地区人们心理上对颜色的喜好及风俗。第5章 进给箱设计卧式车床进给箱CA6140走刀箱,这是固定在左前方,与进给传动机构,导致变换饲料和各种螺纹,进给运动链的进给运动和变化的纵向或横向的速度和方向,使工具。饲料链从轴通过换向机构,齿轮,齿轮箱,然后光杆或丝,在纵向或横向滑板滑板的围裙。独特的功能的各种螺纹车床是在一定的范围内,可以准确地按照标准音高序列改变进给传动链的传动机构的要求。因此,对普通车床的进给传动链(包括传动齿轮变速箱和进给箱)主要是基于各种螺纹标准音高序列是必需的,以车削进给量范围设计。螺旋进给传动链传动链是一个工具主轴,刀架移动S毫米(导程S=kP,其中k为实数,P为螺距)。13U0UxP=S-(1.2-1)其中U0为主轴至丝杠之间全部定比传动机构的固定传动比,是一个常数Ux为主轴至丝杠之间换置机构的可变传动比P丝为机床丝杠的螺距,CA6140机床的P丝=12mmS为被加工螺纹的导程5.1 切螺纹机构设计CA 6140是一台车床切削公制螺纹,英制螺纹,螺纹模块直径间距模式,每轴转速机器纵向公制螺纹螺距P = 12(毫米),式(1.2替换为1 )出现时,移动,这是转动螺栓的值第总和毫米炮塔。对于单螺距是一个值,所以,当螺距的参数是由什么应转换未示,然后将式(1.2至1)中被取代。具体方法如下:公制螺纹:螺距P(毫米)基本参数,所以S = P(毫米)?寸螺纹:长度l的每英寸内的参数包含一个齿数是一个(齿/英寸)因此寸萨= 24,5 /一毫米的螺距螺纹;螺纹测量:公制螺纹以所述螺纹部的基础上,蜗杆啮合系数M的基本参数(毫米)表示,因此,螺纹的Tm为量度间距应等于节距长度蠕虫这EM = PM,SM = KPM = KPM;螺距螺纹:在所谓的路径螺纹部分英制螺纹蠕虫和基本参数参数分别沿Z和D与段直径D P = Z / D(牙/英寸),并且其中从事体育场DP虫,蜗杆节圆直径(英寸),将其转化为在蜗杆或每英寸直径的圆的索引的齿数的齿数。从而径节螺纹的导程为:PDP=/DP(in)25.4/DP,SDP=k PDP=25.4k/DP螺纹种类螺纹公称参数螺纹种类参数代号单位螺距S(mm)公制螺纹螺距PMmS=kP英制螺纹每英寸牙数a牙/英寸Sa=kPa=25.4R/a模数螺纹模数mmmSm=kPm=km径节螺纹径节DP英寸SDP=kPDP=25.4k/DP表1.3-1各种螺纹的公称参数及螺距一、米制螺纹将常用的米制螺纹标准数据t的数列1、1.25、1.5、1.75、2、2.5、3、3.5、4、5、5.5、6、7、8、9、10、11、12排列成下表1.3-1所示:11.251.51.7522.252.533.544.555.56789101112表1.3-2 标准米制螺纹导程由表中可以看出各横行的螺距数列是等差数列,而纵列是等比数列即1、2、4、8的公比数是2,根据这些特点,在进给箱中可用一个变速组来变换得到某一横行的等差数列,这个变速组的传动比应是等差数列,通常称为基本组。以此为基础,再串联一个扩大组,把基本组得到的螺距按1:2:4:8关系增大或缩小,而得到全部螺距数列,此扩大组通常称“增倍组”。根据进给传动降速机构在后的原则,取ib=1、1/2、1/4、1/8。机床所能加工的其他三种螺纹中,径节螺纹较少用,这三种螺纹的公称参数列在表中。公制和英制螺纹及模数和径节螺纹之间的倒数关系和特殊因子为25.4;公制和模数螺纹及英寸和径节螺纹之间特殊因子为。上述倒数关系和特殊因子25.4及的关系都要在设计切螺纹系统时给予解决。现将车床上这四种螺纹所能加工的螺距T及其和公制螺纹的关系列于表1.3-3和表1.3-4。从表中可以看出这四种螺纹的基本参数有一个共同的变化特点,即在横行上是等差数列,而在纵行上按2倍的关系扩大或缩小,我们可以考虑到用车公制螺纹的基本组和扩大组来加工另外三种螺纹。二、模数螺纹我们只需改变公制螺纹传动链中的某个传动比,使平衡式左边产生一个特殊因子,以便在运动中与螺距Pm=m的因子消去,从而变换基本组和增倍组的传动比,就可以像公制螺纹那样,得到分段等差数列的模数系列。倍比关系公制及模数螺纹(P及m)1/320.251/160.50.751/811.251.51/41.7522.252.532.751/23.544.5565.51789101211表1.3-3 CA6140 车床加工螺纹基本参数的排列规律注: 内数值为模数螺纹所独有。三、英制螺纹它和公制螺纹螺距数列有两点区别:a、英制螺纹每英寸牙数a换算成螺距Ta=25.4/a(mm)后,a在分母上如果将上述公制螺纹的基本组的主动与从动关系颠倒过来,即基本组的传动比变为1/ij,那么就可以利用具有等差数列的传动比ij来得到参数a的等差数列; b、英制螺纹的螺距数值中有一个数字因子25.4,因需要改变其中的某些传动比,使平衡式左边能产生一个因子25.4,以便与英制平衡式25.4相抵消。此外,当英制螺纹要车制a分别为3.25和19时,公制螺纹的基本组少两个传动比,故在表1.3-3上加上19和3.25两个模数,它们仅仅为了与英寸与径节螺纹统一而列入的。故表1.3-3变为如下表1.3-4所示:倍比关系公制及模数螺纹2n-5_0.5_2n-4_1_1.25_1.5_2n-31.7522.25_2.52.7533.252n-23.544.5_55.56_2n-1789_101112_2n_19_表1.3-4 扩大螺纹参数的排列规律四、径节螺纹径节螺纹的螺距TDP=25.4/DP(mm),其中DP也是在分母上螺距中也有一个数字银子25.4,这些和英制螺纹相似,故可采用英制螺纹的传动路线。另外,还有一个因子,可以和模数螺纹一样用挂轮来解决。倍比数英制及径节螺纹8(56)(64)(72)(80)(88)(96)428323640444821416181920222417891011121/244.5561/422.533.5表1.3-5CA6140车床加工英制及径节螺纹的基本参数排列注:()内数值为径节螺纹独有。5.2 切螺纹系统及齿数比的确定普通车床中的切螺纹系统有双轴滑移齿轮结构、摆移塔齿轮结构和三轴滑移齿轮结构。我们选用双轴滑移齿轮结构,并且让基本组和扩大组的传动中心距相等,这样有利于减小进给箱的尺寸。基本螺纹机构:用来实现表1.3-3中横行所代表的等差数列;倍增机构:用来实现表1.3-3,表1.3-4中各纵行之间的2n关系即ud通常取2、1、1/2、1/4、1/8;扩大螺距机构:传动比为Ue,用来进一步扩大螺距,Ue通常取4、8、16、32等;定比传动副:传动比Uf; 左右螺纹换向机构:传动比Ur;交换齿轮装置:传动比为U;螺纹种类变换机构:传动比Uk;移换机构:传动比为Ui,用来实现倒数关系及特殊因子。上述各组成部分传统的分布顺序如下:扩大螺距结构一般放在主传动变速系统内,具体情况在CA6140主轴箱内由扩大螺纹导程结构的传动齿轮是主运动的传动齿轮。只有在主轴上的离合器M2合上,主轴处于离速状态时才用扩大螺纹导程。它的扩大倍数分别是1、4、16。定比传动一般放在主轴或扩大螺距换向结构之前在主轴箱中换向结构Ur在交换齿轮之前也在床头箱中,交换齿轮设置在床头箱与进给箱之间的交换齿轮上,移换结构一般放在基本螺距结构前后二处。基本螺距结构一般放在第一个移换结构之后,变换结构既可放在基本螺距结构之前,也可放在基本螺距结构之后。倍增结构的传统布局是放在基本螺距之后。现在,从表1-3排定的螺纹表中,取公制螺纹数列中的6.5、7、8、9、9.5、10、11、12为基准数列则:Ubj=Sj/G=Sjmin,Sj2,Sj3,Sjmax/G。由6.5、7、8、9、9.5、10、11、12这个要求滑移齿轮能实现的基本螺纹参数查的机构方案编号411,为了使轴向尺寸较小选中心距为63mm,同时,由双轴滑移齿轮结构推荐方案表查得G=7(由机床设计手册P1402查得)。所以Ub=6.5/7、7/7、8/7、9/7、10/7、11/7、12/75.3 倍增机构设计以及移换机构设计一 、增倍机构设计考虑原则:(1)根据和基本组的同中心距取a=63;(2)选用最常用的四速机构:三轴机构。根据倍数关系由机床设计手册7.3-45查得,选用方案15,可得各齿轮的参数。Z13=18,Z14=45,Z15=28,Z16=35,Z17=15,Z18=48,Z19=28. Z20=18,m=2。二 、移换机构齿轮齿数确定 移换机构主要用于和交换齿轮(一般放于交换齿轮之前)配合来实现特殊因子传动比Us都是为了用于实现倒数关系以及特殊因子25.4和,以解决各种螺纹种类变换问题。一般来说,用的最多的方案就是用移换机构(Ui)来解决倒数关系和特殊因子25.4。而用交换齿轮(Uc)来解决特殊因子这样可以简化调整即加工常用的公制和英制螺距时,不需要改变交换齿轮,只有在加工不常用的模数和径节螺纹时才改变交换齿轮。当螺纹种类变换机构的传动比为Uk,则特因传动比Us为Us=UfUtUjUk-(1.5-1)由此可列出螺纹系数的运动平衡式: 1主轴UsUbUdUe=S(mm)-(1.5-2)其中P为丝杠导程,S为工作导程,所以,Us=S/(UbUdUeP)-(1.5-3)令Ub=1,Ud=1,Ue=1时的螺纹参数分别为t0、m0、n0、p0,则:Ust=t0/P=1/ktUsm=m0/P=/kmUsn=25.4/(p0P)=25.4/kn-(1.5-4)Usp=25.4/(p0P)=25.4/kpkt,km,kn,kp为各种螺纹相应的因特系数且kt=P/t0,km=Pm0,kn=Pn0,kp=Pp0。脚标t,m,n,p分别表示用于加工公制模数、英制、径节、螺纹,设加工公制和英制螺纹时的交换齿轮传动比为Uctn,加工模数螺纹时的移换机构传动比为Ucmp,加工英制和径节螺纹时移换机构的传动比Uinp,加工公制和模数螺纹时的移换机构传动比Uitm,则:加工公制螺纹时的特因传动比:Ust=UfUrUctnUitm-(1.5-5)加工英制螺纹时的特因传动比:Usn=UfUrUctnUinp -(1.5-6)两式相除得:Usn/Ust=Uinp/Uitm -(1.5-7)将式(1.5-7)中的Usn及Ust代入上式中得:Uinp/Uitm=25.4/(t0n0) -(1.5-8)在绝大多数机床中Uinp和Uitm都按以下两种方案分配:(a)当uinp=1/uitm时,Unp/Uitm=UinpxUinp=25.4/(n0xt0)故 Uitm=sqrt(n0t0/25.4)-(1.5-9) Uinp=sqrt(25.4/(n0t0)-(1.5-10) (b)当Uitm=1时,Uinp/Uitm=Uinp=25.4/(n0t0)本车床中从两轴滑移传动齿数比设计及表1.3-3和表1.3-4可知:t0=7mm,m0=1.75,n0=1.25t/in,p0=7由式(1-13)Uinp=sqrt25.4/(n0t0)=sqrt(25.44/49)由机床设计手册P1435表7.3-46查取25.4/36由平方因子组成的近似值,即:25.4=(3272)/54 ,n=+0.063所以25.4=(3272)/5436=(32722232)/54代入公式(1.5-10)得Uimp=sqrt(2234722)/(5472)=36/25 Uitm=25/36根据Uitm的值查表,公制螺纹经过三对齿轮传动:Uitm=25/3625/3636/25=25/36=Z9/Z10Z20/Z12Z12/Z11Uinp=36/25=Z21/Z11。交换齿轮齿数求法在双轴滑移齿轮机构中往往取Ufxut=1由式(1.5-5)和(1.5-6)可得Uctn=Ust/ Uitm=rsn/ Uinp-(1.5-11)Ucmp= Usm/ Uitm=rsp/ Uinp-(1.5-12)当Uinp=1/ Uitm时,将Uinp=sqrt=25.4/(n0t0)和Usm=25.4/(n0P)代入(1.5-11)式得:Uctn= Usn/Uinp=25.4/(n0P)sqrt(25.4/(n0t0) =sqrt(25.4t0)/n0P2)由式(1.5-12)得:Ucmp= Usm/ Uitm=(m0/P)/Ust/Uctn) =(m0/P)/(t0/P)Uctn=m0/t0Uctn又因为Uitm=25/36,Uinp=36/25将其代入式(1.5-5)及(1.5-6)得:Uctn=(7/12)/(25/36)=21/25Ucncp=25/(712)25.4/36已知: Usm=7/48=UcmpUitm=25/36uc/tUst=7/12=UitmUctn=36/25uctpUsn=25.4/21=UinpUctn=25/36uctnUsp=25.4/84=UinpUcmp=36/25ucmp得出: Ucmt=7/4836/25Uctp=7/1225/36Uctn=25.4/2125/36Ucmp=25.4/8425/36 由机床设计手册查表/4近似因子值及相对误差表,取齿轮变位量较小的近似因子组:u=25/9721/25=100/9764/10036/25而u=63/7525/36=100/7563/10025/36.所以交换齿轮Z=63,Z=64,Z=100,Z=75,Z=97,至此整个进给箱齿轮传动设计全部完毕。5.4 工作过程一、 车削公制螺纹时车削公制螺纹时,进给箱中的齿式离合器M3、M4脱开,M5接合,运动由主轴VI经齿轮副58/58、换向机构33/33(车左螺纹时经33/2525/33)、挂轮63/100100/75传到进给箱中,然后由移换机构的齿轮副25/36传至轴XVI再经过28/28、36/28、32/28传至轴XV然后由移换机构的齿轮副组滑移变速机构,最后经离合器M5传至丝杠XIX。当溜板箱中的开合螺母与丝杠相啮合时就可带动刀架车削米制螺纹,其螺距与齿轮搭配情况见表(1.6-1),其运动式为:S=158/5833/3363/100100/7525/36U基25/3636/25U倍12。式中:U基 从轴XIV传到XV的齿轮副传动比 U倍 从轴XVI传到XVII的齿轮副传动比将上式化简得S=7 U基 U倍由式可知,如适当的选择U基 及U倍 的值,就可以得到各种S值。在轴XIV到XV之间共有8种不同传动比U基1 =26/28=6.5/7 U基2 =28/28=7/7U基3 =32/28=8/7 U基4 =36/28=9/7U基5 =19/14=9.5/7 U基6 =20/14=10/7U基7 =33/21=11/7 U基8 =36/21=12/7在轴XVI到XVII中有4中不同的传动比 U倍1=18/4515/48=1/8 U倍2=28/3515/48=1/4U倍3 =18/4535/28=1/2 U倍4 =28/3535/28=1由上可知,利用基本组和倍增组可得到常用的、按等分等差数列排列的公制标准螺距。从表中可以看到,能够车削的最大导程为12mm,当机床需加工大于12mm的螺纹时就得使用扩大机构。正常螺距时 =58/58=1扩大螺距时 轴IX到III之间齿轮副80/20时U扩1=58/2680/2080/2044/4426/58=16 轴IX到III之间齿轮副50/50时U扩2=58/2680/2050/5044/4426/58=4所以扩大螺距机构的功用是将螺距扩大至4到16倍 二、 车削模数螺纹时车削模数螺纹的传动路线与公制螺纹的基本相同,唯一的差别是挂轮需换为64/100100/97,其螺距Sm=158/5833/3364/100100/9725/36U基25/3636/25U倍12=7U基U倍/4由此式可以看出,利用车削公制螺纹的那一套U基U倍 ,可以车削出按分段等差数列排列的各种模数螺纹。三、 车削英制螺纹时为了实现特殊因子25.4,将M3和M5离合器接合,M4脱开,同时轴XVI左端的滑移齿轮Z25移至左面位置,与固定的轴XIV上的齿轮Z36相啮合,则运动由轴XIII经M3先传到轴XV,然后传到轴XIV,再经齿轮副36/25传至轴XVI,其余部分的传动路线与车削公制螺纹时的基本相同,其传动路线运动平衡式为:Sa=1r(主轴) 58/5833/3363/100100/751/ U基36/25U倍12 =4/725.4 U基/ U倍其中63/100 100/7536/25=63/7536/25=25.4/21,Sa=kTi=25.4/a= 4/725.4U基/U倍,从而得 a=7/4 U基/ U倍k(扣/英寸)。由上式可知,只要改变基本组中的主动轴和被动轴以及改变传动链中的部分传动比使其包含特殊因子25.4,就可以车削出按分段等差数列的各种a值的英制螺纹。表1.6-3 CA6140型普通车床的英制螺纹表四、 车削径节螺纹时由于径节螺纹导程系列的规律与英制螺纹一样,只是含有特殊因子25.4,所以其传动路线与车削英制螺纹完全相同,只是挂轮需换为64/100100/97。车削径节螺纹的运动平衡式:SDP=158/5833/3364/1001/ U基36/25U倍12 =25.4 U倍/7 U基由上式可知,只要改变U基U倍的值就可以车削出导程SDP成分段调和数列的径节螺纹。五 车削非标准螺纹时当需要车削非标准螺纹而用进行变换机构无法得到所要求的导程时,须将离合器M3、M4和M5全部啮合,把轴XIII、XV、XVIII和丝杠联成一体,使运动由挂轮直接传至丝杠,被加工螺纹的导程S依靠调整挂轮架的传动比U来实现,此时运动平衡式为:S=1r(主轴) 58/5833/33U挂12,将上式简化后得到挂轮的换置公式:U挂=a/bc/d=S/12。应用此换置公式,适当的选择挂轮a、b、c及d的齿数就可以车削出所需的导程S。五、 机动进给车削外圆或内圆表面时,可使用机动进给的纵向进给。车削端面时,可使用机动的横向进给。(1) 传动路线机动进给运动是由光杠经溜板箱传动的,经齿轮副36/32、32/56、超越离合器及安全离合器M8、轴XXIV、蜗杆涡轮副4/29传至XXIII。当运动有轴XXIII经齿轮副40/48或40/30、30/48、双向离合器M6、轴XXIV、齿轮副28/80、轴XXV传至小齿轮Z11时,由于小齿轮Z12与固定在创身上的齿条相啮合,小齿轮转动时就使刀架作机动的纵向进给。当运动由轴XXIII经齿轮副40/48或40/30、30/48、双向离合器M7、轴XXVIII及齿轮副48/48、59/18传至横向进给丝杠XXX后,就使横刀架作机动横向进给。(2) 纵向机动进给量的计算机床的64种纵向进给量由4种传动路线来传动。A正常进给量 机床共有正常的纵向进给量32种,0.081.22mm/转,这时,运动有主轴经正常螺距及公制螺纹传动路线传动。B较大进给量 当需要较大的进给量时,使运动由主轴经正常螺距及英制螺纹传动路线传动。可得从0.861.59mm/转,8种较大的纵向进给量。C加大进给量 当主轴处于较低的12级转速时,如运动有主轴经扩大螺距机构及英制路线传动,可将进给量扩大4到16倍。D细进给量 当主轴以高转速(4501400转/分)运转时,如运动由主轴经扩大螺距机构、公制螺纹传动路线及倍增组中的齿轮副18/4515/48传动,可得到0.0280.054mm/转8种进给量。(3) 横向机动进给量正常进给量时横向机动进给的运动平衡式为:S横=158/5833/3363/100100/7525/36U基25/3636/25U倍28/5636/3232/564/2940/4848/4859/185将上式与S纵的运动平衡式做比较,得S横/S纵=1/2故 S横=0.5S纵由此可知,当主轴箱及进给箱中的传动路线相同时,所得到的横向进给量是纵向进给量的一半,横向进给量的级数与纵向进给量同为64种。第6章 四方自动回转刀架总体结构设计6.1减速传动机构的设计由于 常规3相异步电机的转动速率过于快速,所以应适当减少。根据垂直蠕变左轮手枪,选用与择定最佳选项蜗轮蜗杆减速机的结构特点。蜗杆驱动器可以有助于改变相对移动的方向上的较大的光盘,精度和平滑转印性能,并与自锁,但也达到了整个装置的小型化。6.1.1上刀体锁紧与精定位机构的设计由于该仪器上的工具主体直接安装,使得切削体携带的所有电源故障将紧张和精确定位活动直接影响到工件的精度。刀具主体玉选择的冠齿轮的锁定机构,并建立一个设计中,配合面刀具和刀体被加工成梯形端齿轮。当在其锁定状态下的转塔,所述切削体的上端和下端不能扭转速度时刀架的中心线;来改变电机的工具被转移,所述升降机构使释放刀体后的牙齿等的刀体升降,上端和下端表面,以便能够转动绕中心轴转动架,完整空闲模式。刀架抬起机构的设计为刀体下两个端部位置,就必须有一个适当的机构,电梯设计工具主体。这种设计采用了螺钉 - 螺母的薄片的处理的内部,当托架通过蜗轮 - 蜗杆时的中心轴,如在工具主体螺母蜗杆传动或的值转动,或垂直。当转盘可能不能旋转螺杆,螺杆旋转时,通过该刀片移动到锁定状态时,端齿啮合在彼此和身下刀,因为值,切削本体。当冠齿轮脱开,切削本体与螺杆的旋转。当要求选用与择定螺钉的适当线圈的设计,使得当螺钉被接通一定角度,使牙齿刀梯工具主体断开状态完全的底表面。下图是自动转台驱动机构示意图。6.1.1上刀体锁紧与精定位机构的设计图4-1显示了自动旋转刀换刀过程相关的引脚的位置。期间的圆柱形上部引脚2和6对反的下部起着重要的作用。当刀架处于锁定下,与两个销的情况可以显示在图A中,具有圆盘7,切刀和下端面齿刃上刀体4在接合齿6反靠销此时(顶端和底端齿在图中未示出)。的ATC,如果需要的话,控制系统转台分度信号,三异步电动机正向旋转,蜗轮由蜗杆的正向旋转与螺杆驱动在上刀体4逐步提高上刀体4和齿的端表面之间的下刀片慢慢解耦,同时,圆盘1也伴随由螺杆(圆盘1的圆柱销用螺丝连接)的正向旋转,当绕在盖盘转向直槽的另一端的圆柱销2直接在上面,通过的动作弹簧3,是一个圆柱销直槽2,由此上盖圆盘1就通过圆柱销2使得上刀体4转动起来。上盖圆盘1,并在正常旋转时的上刀体4的圆柱销2,计数器可以在上横滑动槽的反靠圆盘7的左侧的相对斜率的反靠销6计数不妨碍工具刀头的刀具上刀体4搜索向前转动。上刀体4从动磁铁以产生所需的工具的位置,对应的霍尔元件的透射板携带电话的低信号给控制单元由一个圆柱形套筒立即反转的电动机控制塔,在上盖圆盘1上圆柱销2从动刀片上刀体4开始反转,反靠销6将与反靠圆盘7,完成粗定位迅速下降。此时,反靠销6是由盘7攀登,其中,所述上刀体4被停止圆柱销,从反应容器中的横,开始下降,而在盖盘1继续转动圆筒销子头的直线圆柱销2是左斜度压入上刀体4销空内,之后覆盖上盖圆盘1的底面滑动的圆柱销2。期间的天气,在齿刀体的下端表面可逐渐与定位准确接合,一个设定的延迟时间后,转台马达停止,整个工具变化过程的结束。因为蜗杆与自闭合功能齿轮,从而使刀架能稳定地操作。 图4-1 自动回转刀架的换刀流程6.2 主要传动部件的设计6.2.1 蜗杆副的设计计算动力源的自动回转刀架是三相异步电机。电机在与蜗轮,蜗杆轮和刀架转直接连接刀具直接相连。已知功率P1=90W。额定转速n1=1480r/ min时,铣刀主体设计n2的旋转=40R/分钟,副蜗轮的在以i进行比较的速度= N1 / N2=37块当转台的分度扭转蠕虫,不均匀的工作压力,需要较大的影响,当你开始,这个要求蜗轮LH=10000小时的寿命。(1) 蜗杆的确定型号:按GB/T10085-1988,选用和设定渐开线型圆柱蜗杆。(2) 蜗杆副的材料:刀柄蜗杆辅助驱动功率小,但被放出来的蜗轮旋转速度干,一旦蜗杆辅助驱动功率小,但被放出来的蜗轮旋转速度干,选用与择定一个五金模具制造使用。(3) 基于齿面的接触疲劳强度来执行:选用与择定蜗杆副炮塔封闭传输,通常是由牙齿表面造成使用胶水或麻点和失败。齿根弯曲疲劳强度必须验正过。依据蜗轮接触疲劳强度,情况式子如下 a (4-1)式子里 a于本处意思蜗杆副的传动中心距,单位mm; K于本处意思载荷系数; 于本处意思作用在蜗轮上的转矩,单位N.mm; 于本处意思弹特性影响系数ZE; 于本处意思许用接触应力,单位值是MPa。从式子4-1得出蜗杆副的中心距值,比较到i =35根据已知的传输,我们可以很容易地看出,在选择一个合适的形状和中心从固定值选择的,以及相应的蜗杆和参数。1) 选择并完成扭矩,成立了第一个蜗杆头数=1,蜗轮传动效率=0.8,发动机功率90W=可以计算蜗轮功率= ,并随后通过蜗杆旋转速度=40R/分钟以便获得对蜗轮上的转矩:=9.55=9.55=25.47Nm=22923Nmm2) 选择和因素中完成载荷系数K= KA KB KA K.值,可以看出在表6-3中,由于压力不均匀,更有效的,当你开始,所以采取KA =1.15;值的分配系数的牙齿,因为在开始的工作量和停止变化,所以他们选择了KB=1.15,数值动态因素,因为速度不是很高。冲击不大,取K=1.05。则载荷系数K=KA KB K 1.39使用系数工作类型IIIIII载荷特性质均匀,无冲击不均匀,小冲击不均匀,大冲击每小时起动次数50起动载荷小较大大KA11.151.23) 选择弹性系数的特性和锤的手动控制影响系数的特点,铸锡青铜磷和钢蜗轮蜗杆特性影响系数 ZE=160Mpa 1/2;4) 选择和锤接触系数采用蜗轮节圆直径D1和驱动桥的距离相对比较值d1除以a得出0.35。我们可轻松找出,表格号的Zp=2.9铸锡青铜蜗轮的基本许用接触应力H(MPa)5)选择和容许接触应力完成值是基于蜗轮磷青铜铸造模具超过45HRC制造ZCuSn10P1硬度蜗轮齿面,但我们可以很容易地找到已知的蜗杆电压=268MPa值一个蜗杆值是单头,蜗轮每转一次时的每个齿的旋转次数啮合j=1;蜗轮转数=40r/min;蜗杆副的使用寿命=10000h。则应力循环次数:N=60j n2 =2.4 10 7寿命系数: KHN =0.693许用接触应力: =KHN=186MPa6)计算中心距 中心距式子同下: a = 47.1 mm我们不难发现,取表号为63,第一个已知的蜗杆号为1,模数m为1.6mm,该蜗杆变螺距直径D128毫米。 D1由0.59分是一个结果,我们不难发现,接触外形2.35。因为该值sp是大的,上面的计算结果提供。(4)主要参数及蜗轮蜗杆的几何形状,基本参数和蜗轮蜗杆的主要尺寸,蜗杆和后齿数,你可以画一个图蜗杆副工作. 1)蜗杆的参数与尺寸:头数=1,模数m=1.6mm,轴向齿距=m=5.027mm轴向齿厚=0.5m=2.514mm,分度圆直径=28,直径系数q=17.5,分度圆导程角=。 取齿顶高系数=1,径向间隙系数是0.2,则齿顶圆直径=+2m=31.2mm,齿根圆直径=-2m(+)=24.314mm。 2)蜗轮参数与尺寸:齿数=60,模数m=1.6mm,分度圆直径值是=m=96mm,变位系数=a-()/2/m=0.6,蜗轮喉圆直径值是=+2m()=101.12mm,蜗轮齿根圆直径=-2m(-+)=94.08mm,蜗轮咽喉母圆半径=a-/2=12.44mm。(5)对蜗轮齿根进行弯曲疲劳强度测试:即检验下式是否成立: = 由蜗杆头数为1,传动相比较i是35,能够计算出蜗轮齿数为i是35则蜗轮的当量齿数: =35.17根据蜗轮变位系数为0.6以及当量齿数是35.17,我们可轻松找出,表格号的齿形系数=2.08螺旋角影响系数
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