立式车床改立式磨床的工作台装配结构设计

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 毕 业 设 计 题 目： 立式车床改立式磨床的工作台装配结构设计 完成日期： 2017.6.1 1 诚 信 声 明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名： 日期： 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 题目 立式车床改立式磨床的工作台装配结构设计 一、 基本任务及要求： 设计任务是：按给定设计技术条件，设计立式车床改立式磨床的工作台。 查阅20篇左右文献资料完成文献综述、开题报告、实习报告及毕业设计说明书的撰写1万字。图纸工作量折合0号不少于3张。 其具体要求如下：1）总体方案设计；2）动力计算；3）传动系统设计；4）立式磨床工作台的装配结构设计；5）工作台与减速箱的装配设计6）绘制零件工作图。 二、 进度安排及完成时间： 1．宣布设计任务，明确课题任务及要求，收集阅读有关设计资料 1 周 2．调查研究、分析设计课题完成开题报告 2.5周 3．实习 2 周 4．总体方案设计： 2.5周 1）总体方案的确定 2）动力计算、主要技术参数的确定 3）传动系统的设计 5．详细设计： 1）立式磨床工作台的装配结构设计 2 周 2）变速箱的装配设计 1.5周 3）零件工作图设计 1 周 6．撰写设计、计算说明书 1.5周 7．毕业答辩 1.5周 目 录 摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract ………………………………………………………………………………… Ⅱ 第 1 章 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 研发的背景及意义 1 1.3 我国机床技术的发展现状及展望.......................................................................2 1.4 立式车床改立式磨床工作台基本设计思路及关键技术 3 1.4.1 设计要求 3 1.4.2 立式车床改立式磨床工作台基本设计思路 4 1.4.3 技术关键分析 5 1.4 论文的研究内容 5 第 2 章 参数拟定 6 2.1 主轴极限转速 6 2.2 动力参数的确定 6 第 3 章 运动设计 7 3.1 主传动方案拟定 7 3.2 传动结构式、机构网的选择 7 3.3 传动比、带轮及齿轮齿数确定 8 3.3.1 各齿轮齿数确定 8 3.3.2 验算主轴转速误差 9 第 4 章 动力计算和结构草图设计 12 4.1 动力计算 12 4.2齿轮模数的计算 14 4.3齿轮参数的确定 15 4.4齿轮校核 17 4.4.1接触应力 17 4.4.2弯曲应力 17 4.5 主轴强度校核 18 第 5 章 结构设计及说明 20 5.1 结构设计的内容、技术要求和方案 20 5.2 展开图及其布置 20 5.3 齿轮块设计 20 5.4 其他问题 21 结 论 22 参考文献 23 致 谢 24 附 录 25 立式车床改立式磨床的工作台装配结构设计 摘要：本文主要是对C5112A型立式车床进行改装，使其解决立式车床不能完成的磨削任务。通过一系列设计计算，完成立式磨床工作台的装配结构设计、变速箱设计及主要零件设计。并在特定情况下可以合理利用资源，最终改装立式车床工作台完成立式磨床的工作台。同时通过此课题的设计培养我们对车床结构设计以及改造的素质。特别是变速箱的设计、查找资料自主创新、及CAD制图识图的能力。 关键词：立式车床；立式磨床；机床改装 I Assembly structure design of vertical table lathe for vertical grinding machine Abstract: This article is mainly to solve the vertical lathe can not complete the grinding task, and under certain circumstances, you can make rational use of resources, refit vertical lathe table, complete vertical grinding machine worktable. The design of vertical grinding machines by retrofitting techniques can save large costs of purchasing new machines, thereby reducing production costs and making effective use of existing resources. At the same time, through the design of this topic, we train the quality of the lathe structure design and reconstruction. In particular, the design of gearbox, the ability to find information, independent innovation, and CAD mapping knowledge. Key words: vertical lathe; vertical grinding machine; machine tool modification II 第 1 章 绪 论 1.1 引言 目前，我国中、小型企业的产品质量和生产效率都需要有一个新的提高。但是，加工手段却远远不能满足。有远见的企业家根据国情、厂情，都认为只有走技术改造的道路，按照实际情况对设备的技术状态进行改进，通过强化自身，以求自我发展，才是一条捷径。而为适应生产的需要，大家都在千方百计地从机床上革新挖潜。生产实践表明，因地制宜的进行机床改装，不仅投资小、上马快、效果好，是弥补设备不足或不配套的好办法，也是解决设备“技术老化”的重要途径，特别是对中小工厂和乡镇企业更具有现实意义。 有远见的知识分子认为“机床的真正价值在于使用”，而机床的使用与工件、夹具、刀具和其他辅具密切相关，也与操作者的操作技能、维护保养水平和加工方法有这重要的联系，因此主张发挥人的聪明才智，以机床为基础，对机床—夹具—工件—刀具这一工艺系统进行全面的分析，为实现预定的目的，采取必要而合理的技术措施。在采取技术措施时，不能墨守陈规，要勇于“改”，即对机床的现有结构进行改装，对机床的使用工艺和装备进行改革，并且强调与“巧”，也就是提倡技术措施恰当，不是一味地追求先进，做到改装方案合理、结构简单、方法巧妙、经济效果好。这就是我们进行改装的指导思想。 1.2 研发的背景及意义 在中国中小型工厂企业里，立式车床承担着较多的工作任务，而磨削是车床不能完成的任务之一，为了改进此缺点，并从经济方面考虑，改造立式车床工作台为立式磨床，以便完成磨削任务，从而节约了买专用磨床的花费，提高了车床的工作范围及效率，并节约了车间空间。 通过设计后的立式磨床将是集环保型、高工作性、高耐久性于一体的改装设备。 众所周知，企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展,就必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出满足市场需求、性能合适的产品。 此课题主要是解决立式车床不能完成的磨削任务，并在特定情况下可以合理利用资源，改装立式车床工作台完成立式磨床的工作台。通过采用改装技术来设计立式磨床，可以省去购买新机器的大笔成本，因而降低生产成本，有效的利用现有资源。同时通过此课题的设计培养我们对车床结构设计以及改造的素质。特别是变速箱的设计、查找资料自主创新、及CAD制图识图的能力。 1.3 我国机床技术的发展现状及展望 在改革开放的20年，中国NC车床的技术水平提高较快，在设计、制造、使用上进步很大。2001年中国NC车床产量3900台，进口约3500台。1995年中国NC车床拥有量2.1万台(占NC机床之33%)。2002年3月的上海中国数控机床展(CCMT 2002)，展出200台整机，包括64台NC车床，代表了当前中国NC车床的最高技术水平，另有车削中心9台，占14%。沈阳机床公司与德国合作生产的SSCKZ 63-5型5轴车铣中心，可控制X、Y、Z、B、C轴，床身最大回转直径φ800mm，主轴2000r/min，主电机37kw，刀库有12把刀，配西门子840D NC系统。成都宁江机床厂的CKE1112型NC纵切自动车床，加工棒料直径φ12mm，主轴转速12000r/min，为5轴2联动，配用FANUCD-O NC系统。上海第二机床厂的HM-O15型倒置立式车削中心，主轴4000r/min，主电机40kw，采用INDRAMAT NC系统，机床带自动上下料装置。在2000年3月的CCMT展上，上海重型机床厂展出自行设计的SHZ 1044型双主轴立式车削中心，具有特色，可侧面反映出目前中国NC车床的设计和制造水平。 1.我国机床技术任然存在差距 在精度、效率、自动化上存在一定差距；主机设计基本功差，缺乏创新，模块化设计少；重要基础元部件、NC系统主要依靠进口；缺乏深入系统的科研工作，设计、试验手段较落后；在NC车床的产品水平和总体技术水平上，差距明显。努力方向包括狠抓根本，解决主机、元部件先进性。 2.我国机床低端混战，高端失守状况仍存在 　　我国机床工具行业在进进21世纪后，连续8 年保持了快速发展的良好形势，已经连续4 年在规模和产值上成为世界第三大机床生产国。国产机床国内市场占有率从2000 年的不到40％，进步到2008 年的61％。但目前我国大部分高档数控机床依靠进口的局面仍未打破，国产数控机床中附加值较低的简单经济型数控机床占比近 70%，而进口的却是具有高附加值的高中档数控机床，国外公司大约占领我国高档机床85%的市场份额。为此，机床工具行业制定了三年振兴规划：经过三年发展，国产机床国内市场占有率进步到70％以上，其中数控机床占有率进步到40％以上。 　　下游需求决定行业未来以大、重、高精为发展方向机床行业的下游产业主要可以回纳为四大产业：即汽车产业、传统机械产业、军工产业（包括航空航天、兵器、船舶、核产业等）和以电子信息技术为代表的高新技术产业。汽车产业和航天军工产业是机床市场需求最大且需求产品技术水平最高的市场。汽车行业需求占据45-50%，机械占据20-25%，军工行业占15-20%，其他行业占剩余份额。下游行业需求多集中在大型、重型、高精度的数控机床，决定了行业未来仍将以“高速、精密、智能、复合”为方向，多轴联动加工中心、复合加工机床、高速精密数控机床等产品也将继续是行业未来重点发展的品种。 　 3.政策措施促进行业发展 机床行业在装备制造业中具有基础性和战略性的地位，一个国家数控机床的水平高低和拥有量是衡量国家综合经济实力和国防安全的重要指标。近期我国不断出台一系列支持政策，包括《装备制造业调整振兴规划（2009-2011）》、《高档数控机床与基础制造装备重大专项》等，以促进机床行业平稳快速发展，应对金融危机的考验。 1.4 立式车床改立式磨床工作台基本设计思路及关键技术 1.4.1 设计要求 本课题主要是改造立式车床的主传动系统和工作台，使其能完成磨床的任务，即改造成立式磨床工作台。设计后的机床将达到以下要求： 1. 达到磨床的使用精度，能生产出符合要求的成品； 2. 改立式车床工作台为立式磨床工作台，使其达到密封要求，要求润滑液不下漏到工作台下箱，为操作者带来极大的方便； 3. 查找相关改装资料，掌握机床主传动部件设计过程和方法，包括总体方案设计、动力计算、参数拟定、传动系统设计、立式磨床工作台的装配结构设计、工作台与减速箱的装配设计、零件设计等，培养机构分析和设计能力； 4. 综合运用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力； 1.4.2 立式车床改立式磨床工作台基本设计思路 1. 参数拟定 根据机床类型、规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，结合实际条件和情况，并与同类机床对比分析后确定：极限转速Nmax和Nmin、公比φ、主传动电机功率N。 2. 传动系统设计 根据拟定的参数，通过结构网和转速图分析，确定传动结构方案和传动系统图，计算各传动副的传动比及齿轮的齿数，并验算主轴的转速误差。 3. 动力计算和结构草图设计 估算齿数模数m和轴径d，选择和计算正反向离合器、制动器。 4. 主轴变速箱装配设计 主轴变速箱装配图是以c5112A型结构图为“底稿”，进行设计和绘制的。图上各零部件要表达清楚，并标注尺寸和配合。 5. 改造立式车床工作台 工作台注意密封，以及改动压导轨为静压导轨。由于静压导轨具有一系列的特点，加之又采用了恒流量供油方式，所以使得磨床的摩擦阻力小，工作可靠，动态特性好，抗振性强，运动刚度好，运动精度高，从而磨削工件精度高。结构如下图： 图1.1 静压导轨结构尺寸图 1.4.3 技术关键分析 1.加工范围 工件最大回转直径Φ1700mm，最小磨削内径Φ50mm，最大磨削外径Φ1200mm，园环宽度100～200mm ，磨削高度有效行程100mm，最大磨削平面Φ1000mm。 2.加工工件的精度要求 尺寸精度IT5，形位精度IT5～IT6内圆表面粗糙度Ra0.4。工件及端面粗糙度Ra0.8。 3.加工的材料及硬度 (1)材料Cr12， 9CrWMn，45#，3Cr2W8V。 (2)硬度范围:HRC25～62。 4.机床结构尺寸及功能要求 (1)机床采用单柱立式结构。 (2)机床采用手动及电动两种结构。 (3)手动微量进给每次不得大于0.005mm，最大切削进给量f=0.2mm/r，最大切削深度0.1mm。 (4)机床导轨要求全防护。 (5)机床应具备干磨和湿磨两种功能。 (6)磨床台面具有"T"型槽。 (7)磨头电机要求密封、防潮、不得进雾状水汽。 (8)磨头安装砂轮:选用国家标准的圆柱，砂瓦结构。 (9)要求机床操作维修方便，简单。 (10)磨头刀架回转角度±40° (11)机床工作台面为Φ1000mm。 (12)最大工件重量1.5吨。 1.5 论文的研究内容 1 设计立式车床的主轴变速箱； 2设计立式车床的工作台； 3 改进立式车床的工作台为立式磨床工作台。 第 2 章 参数拟定 机床（机器）设计的初始，首先需要确定有关参数，他们是传动设计和机构设计的依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求。因此，参数拟定是机床设计中的重要环节。根据机床类型、规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，结合实际条件和情况，并与同类机床对比分析后确定：极限转速Nmax和Nmin、公比φ、主传动电机功率N。 2.1 主轴极限转速 Nmax==95 (2.1) Nmin===2.5 (2.2) 转速范围：R==38 (2.3) 考虑到设计的结构复杂程度要适中，故采用常规的扩大传动，并选级数Z=16。今以=1.26和1.41代入R=z-1式，得R=32和173，因此取=1.26更合适。 各级转速数列可以直接从标准数列表中查出。 16级转速如下Nmax=80；63；50；40；31.5；25；20；16；12.5；10；8；6.3；5；4；3.15；2.5= Nmin 2.2 动力参数的确定 用类比法选择电动机功率P=11kw 满载转速为730r/min，进给电机P=1.3kw 满载转速为940r/min，总切削力为3500kgf，最大转矩为1750公斤力.米 第 3 章 运动设计 根据拟定的参数，通过结构网和转速图分析，确定传动结构方案和传动系统图，计算各传动副的传动比及齿轮的齿数，并验算主轴的转速误差。 3.1 主传动方案拟定 拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。 传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。 传动方案有多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等型式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。 显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、机构网的选择 16级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用2。 综上所述，结构式：16=2[1]2[2] 2[4] 2[8] 转速图： 图3.1 转速图 3.3 传动比、带轮及齿轮齿数确定 3.3.1 各齿轮齿数确定 由转速图得每对齿轮相应的传动比如下表： 表3.1各轴转速图 各轴传动比 i1 i2 i3 i4 i5 i6 i7 i8 i9 i10 i11 数值 1.26 1.58 1.26 1.26 1.26 2 2.51 2 3.16 1 3.16 选取齿数应注意： 1. 不产生根切。一般取Zmin18—20。 2. 保证强度和防止热处理变形过大，齿轮齿根圆到键槽壁厚δ2m，一般取δ5mm则Zmin6.5+2T/m。 3. 同一传动组的各对齿轮副的中心距应当相等。若模数相同时，则齿数和也要相同。 查表可得个齿轮齿数如下表： 表3.2齿轮齿数 齿轮代号 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 齿数 34 30 47 37 47 28 24 56 20 19 52 齿轮代号 Z1° Z2° Z3° Z4° Z5° Z6° Z7° Z8° Z9° Z10° Z11° 齿数 43 47 37 47 37 56 60 28 64 19 165 皮带轮零件图： 图3.2 皮带轮零件图 3.3.2 验算主轴转速误差 主轴转速在使用上并不要求十分准确，转速稍高或稍低并无太大影响。但标牌上标准数列的数值一般也不允许与实际转速相差太大。由确定的齿轮齿数所得的实际转速与传动设计理论值难以完全相符，需要验算主轴各级转速，最大误差不得超过 ，即 Δn= （3.1） Δn1= =1.16%=2.6% Δn2= =0.26%=5.8% Δn3= =1.62%=2.6% Δn4= =1.60%=2.6% Δn5= =1.62%=2.6% Δn6= =0.8%=10% Δn7= =0.8%=15.1% Δn8= =2.3%=10% Δn9= =0%=0% Δn10= =0.8%=21.6% 综上验算，符合要求 轴零件图： 图3.3 皮带轮零件图 第 4 章 动力计算和结构草图设计 估算齿数模数m和轴径d，选择和计算正反向离合器、制动器。传动轴除了满足强度要求外，还应满足刚度要求。强度要求保证轴在反复载荷和扭转载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大的变形。因此疲劳强度一般不是主要矛盾。除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷（弯曲、轴向、扭转）不致产生过大的变形（弯曲、失稳、转角）。如果刚度不足，轴上的零件如齿轮、轴承等将由于周的变形过大而不能正常工作，或者产生振动和噪音、发热、过早磨损而失效。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。通常，先按扭转刚度估算轴的直径，画出草图之后，再根据受力情况、结构布置和有关尺寸，验算弯曲刚度。 4.1 动力计算 轴的最小直径计算公式： （4.1） 式中:nj--计算转速; P--各轴输入功率; [φ]--每米长度上允许的扭转角，Ⅰ轴[φ]取2；传动轴取1.5；主轴取1。 计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。 各轴的计算转速由转速图可知如下表： 表4.1计算转速 计算转速nj Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ 数值 260 166 130 65 26 8 8 2.5 效率计算： Ⅰ轴：1==0.96 Ⅱ轴：2=1=0.960.990.995=0.946 Ⅲ轴：3=2=0.9460.990.995=0.932 Ⅳ轴：4=3=0.9320.990.995=0.918 Ⅴ轴：5=4=0.9180.9920.995=0.895 Ⅵ轴：6=5=0.8950.990.995=0.882 Ⅶ轴：7=62=0.8820.99520.97=0.842 Ⅷ轴：8=7=0.8420.990.995=0.83 表4.2各轴效率 各轴效率 1 2 3 4 5 6 7 8 数值 0.96 .946 0.932 0.918 0.895 0.882 0.842 0.82 已知各轴效率，用公式Pi=12iP可知各轴输入功率计算。 表4.3各轴输入功率 各轴输入功率 1 2 3 4 5 6 7 8 数值 21.12 19.98 18.6 17.1 15.3 13.5 11.4 9.4 Ⅰ轴最小直径： 扩大10%~15%，得Dmin1=31.7取35. Ⅱ轴最小直径： 扩大10%~15%，得Dmin2=37.6，取40. Ⅲ轴最小直径： 扩大10%~15%,得Dmin3=39.19 取45. Ⅳ轴最小直径： 扩大10%~15% 得Dmin4=45.7 取50 Ⅴ轴最小直径： 扩大10%~15% 得Dmin5=53.5 取50 Ⅵ轴最小直径： 扩大10%~15% 得Dmin6=72.1 取75 Ⅶ轴最小直径： 扩大10%~15% 得Dmin7=69.1 取70. Ⅷ轴最小直径： 扩大10%~15% 得Dmin8=65.8 取110 主轴内外径之比为0.6时，其强度和刚度接近实轴，一般把主轴做成空心，减轻其重量并便于送料。所以Ⅷ轴内径为1100.6=66 取70 得各轴最小直径如下表： 表4.4各轴最小直径Dmin 各轴最小直径Dmin Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ 数值 35 40 45 50 50 75 70 75 4.2齿轮模数的计算 一般同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮按简化的接触疲劳强度公式计算 （4.2） 式中：——按疲劳接触强度计算的齿轮模数 ——驱动电机功率 ——计算齿轮的计算转速 ——大齿轮齿数和小齿轮齿数之比 ——小齿轮齿数 ——齿宽系数，（B为齿宽，m为模数）， ——许用接触应力Mpa 传动组a模数： 取大值ma=4。 传动组b模数： 传动组c模数： 传动组d模数： 为保证传动轴之间中心距一致，取大值mb=mc=md=5 4.3齿轮参数的确定 根据《机械原理》 表6-3查得以下公式8.参见《机械原理》P165页表6-3。高等教育出版社.朱理主编. 齿顶圆 （4.3） 齿根圆 （4.4） 分度圆 （4.5） 齿顶高 （4.6） 齿根高 （4.7） 得： 表4.5齿轮参数 齿轮 齿数 z 模数 m 分度圆 d 齿顶圆 齿根圆 齿顶高 齿根高 Z1 34 4 136 140 131 4 5 Z1° 43 4 172 176 167 4 5 Z2 30 4 120 124 115 4 5 Z2° 47 4 188 192 183 4 5 Z3 47 5 235 240 228.75 5 6.25 Z3° 37 5 185 190 178.75 5 6.25 Z4 37 5 185 190 178.75 5 6.25 Z4° 47 5 235 240 228.75 5 6.25 Z5 47 5 235 240 228.75 5 6.25 Z5° 37 5 185 190 178.75 5 6.25 Z6 28 5 140 145 133.75 5 6.25 Z6° 56 5 280 285 273.75 5 6.25 Z7 24 5 120 125 113.75 5 6.25 Z7° 60 5 300 305 293.75 5 6.25 Z8 56 5 280 285 273.75 5 6.25 Z8° 28 5 140 145 133.75 5 6.25 Z9 20 5 100 105 93.75 5 6.25 Z9° 64 5 320 325 313.75 5 6.25 Z10 19 10 190 200 177.5 10 12.25 Z10° 19 10 190 200 177.5 10 12.25 Z11 52 8 416 424 406 8 10 Z11° 165 8 1320 1328 1310 8 10 4.4齿轮校核 在验算算速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进接触应力和弯曲应力的验算。这里要验算的是齿轮2，齿轮7，齿轮12这三个齿轮。 齿轮Z9的齿数为20，模数为5，齿轮的应力： 4.4.1接触应力： （4.8） u----大齿轮齿数与小齿轮齿数之比； ---齿向载荷分布系数； ----动载荷系数； ----工况系数； ----寿命系数。 查《机械设计》表6-2及图6.9及6.10得 假定齿轮工作寿命是48000h，故应力循环次数为 查《机械设计》图6.6和6.7得，所以： 4.4.2弯曲应力： （4.9） 查《金属切削手册》有Y=0.378，代入公式求得：=158.5Mpa 大齿轮、小齿轮的硬度为60HRC，故有，从表6.9读出。因为：，故满足要求，另外齿轮计算方法如上，均符合要求。 4.5 主轴强度校核 传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度要求。因此必须保证传动轴有足够的刚度。传动方案确定后，要进行方案的结构化，确定各零件的实际尺寸和有关布置。为此，常对传动件的先进行估算，如传动轴的直径，齿轮模数，离合器，带轮的根数和型号等。在这些尺寸的基础上，画出草图，得出初步结构化的有关布置与尺寸；然后按结构尺寸进行主要零件的验算，最后才能画正式装配图。  有经验的设计师可以省略画草图这一中间步骤直接进行结构设计和验算。但对缺少设计经验的学生，先画草图可以避免大的反复，有利于设计的进行 主轴的受力分析： 图 4.1 主轴受力图 由直齿轮传过来的扭矩可知：齿轮上所受切向力Ft和径向力Fr分别为： N N 对B点求矩： 对A点求矩： 则Mr=90FBr=509FAr=3.9106Mpa Mt=81FBt=61Fat=22.4106Mpa 所以：Mpa 则Mpa 所以小于 其中，强度满足要求。 第 5 章 结构设计及说明 5.1 结构设计的内容、技术要求和方案 设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等）、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计由于时间的限制，一般只画展开图。 主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题。 精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。 主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。 5.2 展开图及其布置 展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。 齿轮在轴上布置很重要，关系到变速箱的轴向尺寸，减少轴向尺寸有利于提高刚度和减小体积。 5.3 齿轮块设计 齿轮是变速箱中的重要元件。齿轮同时啮合的齿数是周期性变化的。也就是说，作用在一个齿轮上的载荷是变化的。同时由于齿轮制造及安装误差等，不可避免要产生动载荷而引起振动和噪音，常成为变速箱的主要噪声源，并影响主轴回转均匀性。在齿轮块设计时，应充分考虑这些问题。 齿轮块的结构形式很多，取决于下列有关因素： 1. 是固定齿轮还是滑移齿轮； 2. 移动滑移齿轮的方法； 3. 齿轮精度和加工方法； 变速箱中齿轮用于传递动力和运动。它的精度选择主要取决于圆周速度。采用同一精度时，圆周速度越高，振动和噪声越大，根据实际结果得知，圆周速度会增加一倍，噪声约增大6dB。 工作平稳性和接触误差对振动和噪声的影响比运动误差要大，所以这两项精度应选高一级。 不同精度等级的齿轮，要采用不同的加工方法，对结构要求也有所不同 5.4 其他问题 滑移齿轮进出啮合的一端要圆齿，有规定的形状和尺寸。圆齿和倒角性质不同，加工方法和画法也不一样，应予注意。 选择齿轮块的结构要考虑毛坯形式（棒料、自由锻或模锻）和机械加工时的安装和定位基面。尽可能做到省工、省料又易于保证精度。 齿轮磨齿时，要求有较大的空刀（砂轮）距离，因此多联齿轮不便于做成整体的，一般都做成组合的齿轮块。有时为了缩短轴向尺寸，也有用组合齿轮的。 皮带轮入油容易损坏，所以必须做好密封工作。因此在轴承两边加入挡油环进行保护是非常必要的。 在设计主轴组件时，主轴的跨距希望是合理跨距，但由于结构，限制，主轴的实际跨距往往不等于合理跨距，为此要对主轴组件进行验算，对一般的机床全部轴主要进行刚度验算，通常如果能满足刚度要求也就能满足强度要求。 结 论 立式车床跟立式磨床虽然是不同的机床，但是它们并不是没有共同点的这就奠定了将立式车床改成立式磨床的基础，在了解了二者的特点后，结合它们的相同点和不同点，将发现改造的过程并不复杂。目前国内尚无定型的立式磨床产品，而进口大规模立式磨床费用很高，所以将车床改造成磨床这将减少生产需要的成本，经济实用，是很值得研究和发展的一项技术。 改装过程中变动压导轨为静压导轨时，需要在下箱体和大齿轮上开圆形槽，以使得润滑油不至于过多流入轴承，进而发生发泄。改装注意油路的密封。因为静压润滑油要比动压的油多的多，并且磨床工作台也需要密封，保证磨削时，冷却液不至于流进箱体。 在变速箱设计的过程中，由于经验的不足，导致设计出来的转速图不符合实际要求，出现了带齿轮轴的结构，而次结构最大的不足就是当齿轮损坏时，要更换零件需要把整根轴一起换掉，这样即不方便也不经济，经过改进后的转速图出现新的问题，轴间距过小，这就造成了齿轮直径超出轴与轴之间中心距的长度，显然这种设计也是错误的，经过反复摸索，终于找到解决方案：增大模数，以加大中心距，从而避免了轴与齿轮相碰的现象。 参考文献 [1] 卢秉恒主编.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社.2001 [2] 黄鹤汀主编. 金属切削机床设计. 北京：机械工业出版社，2005 [3] 冯辛安主编.机械制造装备设计. 北京：机械工业出版社.1999.12 [4] 张磊、陈榕林编著.机床改装技术—方法 经验 绝招 技巧. 北京：机械工业出版 社.1993.10 [5] 沈鸿等.机械工程手册. 北京：机械工业出版社.1982.3 [6] 陈慧林等.金属切削机床. 北京：机械工业出版社.1979.1 [7] 切削技术网.国内外车床的技术水平和发展方向. http://www.e-cuttech.com/ReadNews/863.html [8] 刘庶民.机床改造的思路与实用技术.机械工业出版社. 北京：1993.10 [9] 《机械系统设计》（修订版）.哈尔滨工业大学出版社.侯珍秀主编 [10] 中国百科网.机床行业未来发展趋势分析报告. http://www.chinabaike.com/t/31693/2014/0621/2517138.html [11] 孙恒 陈作模主编.机械原理.高等教育出版社.北京.2001 [12] 唐金松主编.简明机械设计手册.上海科技技术出版社.上海.1992.06 [13] 周开勤主编. 机械零件手册.高等教育出版社. 2001 [14] Li Haixiang. A New Type off Meshing Transmission in Crane or Transport Machinety-Point-Line Meshing Gear Transmission. ICMH/ICP’99 [15] ZhangYuchuan.Analysis of Bending Strength on Point-Line Meshing Gear Transmission. ICMH/ICFP’99 [16] 成大先主编.机械设计图册.第1卷.北京：化学工业出版社，2000 致 谢 经过半年的忙碌，毕业设计已经接近尾声，在这里首先要感谢胡竞湘老师。胡老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配图纸等整个过程中都给予了我悉心的指导。使我接触到了许多理论和实际上的新问题，做了许多有益的思考。这将会对我以后的学习和工作起到很重要的作用。在此表示诚挚的感谢和由衷的敬意。 再有要感谢一起学习生活的同学们，与他们的一次次交流使我得以不断进步和提高。 我能够专心学习，顺利完成学业，与我的父母的培养、鼓励和支持是分不开的，在此向他们表示最诚挚的感谢！ 最后感谢文中所引用文献的所有作者们！再次感谢所有关心、支持和帮助过我的老师、同学和朋友们！ 附 录 工作台装配图： 变速箱装配图： 25