搜索
10引言随着我国社会主义市场经济的逐步建立，科学技术的飞速进步和教育体制改革的不断深化，要求对教学内容和体系进行改革。机械设计课程设计作为培养学生设计能力的一个重要环节，正是顺应了这一改革的趋势。机械设计是学生进行较为全面的机械设计训练，其性质，内容以及培养学生设计能力的过程都是为了使学生能够综合运用机械设计课程及其他有关已修课程的理论和实际知识进行机械设计训练，从而使这些知识得到进一步巩固、加深和扩展。学习和掌握通用机械零部件、机械传动及一般机械设计的基本方法与步骤，培养学生工程设计能力和分析问题的能力、解决问题的能力。提高学生在计算、制图，运用设计资料进行经验估算，考虑技术决策等机械设计方面的基本技能以及机械CAD等专用软件技术。本次设计按一般设计思路进行。首先阅读和研究设计任务书，明确设计内容和要求，分析设计题目，了解原始数据和工作条件，通过工厂的参观实习以及必要的调研等途径了解设计对象，并拟定设计过程和进度计划。进而进行传动装置的运动简图，选择电机计算总传动比，蜗杆传动，带传动等主要设计参数。初绘装置草图及轴和轴承的零件图，校对轴的强度、滚动轴承的寿命和强度等。最后完成全部图纸，并进行说明书的编写。必须指出上述步骤不是一成不变的。机械设计和其他设计一样，从分析方案到完成全部技术设计的整个过程中，由于在拟定传动方案时，甚至在完成各种计算设计时有一些矛盾尚未暴露，而待结构形状和具体尺寸表达在图纸上时，这些矛盾才会充分暴露出来，故设计时须作必要的修改，才能完善。这种反复修改的工作在设计中是经常发生的，因此设计中要时刻留意变化参数的影响，考虑各种可能出现的情况，这就需要进行各种方案的可行性比较，从而减少修改的范围，使设计达到最优化。由于机械设计是学生第一次比较全面的设计训练，它的意义在于为以后的设计工作打好基础，因此学生在设计全过程中必须要严肃认真，刻苦钻研，这样才能在设计中学到东西。机械设计是在老师的指导下由学生独立完成的，教师的主导作用在于指明设计思路，启发学生。学生必须发挥设计的主动性，主动思考问题、分析问题、解决问题而不应该过分依赖指导老师，自己主动的进行资料的查阅、收集。设计中正确处理参考已有资料与创新的关系。设计是一项复杂、细致的劳动，任何设计都不可能是由设计者脱离前人长期经验积累的资料而凭空想象出发的。熟悉和利用已有的资料，既可以避免许多重复工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的重要保证。善于掌握和使用各种资料，如参考和分析已有的结构方2案，合理选用已有的经验设计数据，也是设计工作能力的重要方面。然而，任何设计任务总是有其特定的设计要求和具体工作条件，因而学生不能盲目地、机械的抄袭资料，而必须具体分析，吸收新的技术成果，注重新的技术方向，创造性地进行设计，鼓励运用现代设计方法，使设计质量和设计能力获得提高。同时学生应在老师的指导下订好设计进程计划，注意掌握进度，按预定计划保质保量的完成设计任务。边计算、边绘图、边修改，设计计算与结构设计绘图交替进行，这与计划书上的进程并不矛盾，学生应从第一次的系统设计开始注意逐步掌握真确的设计方法，形成自己的特有的设计思路和方法。整个设计过程中注意随时整理计算结果，并在设计草稿本上记下重要的论据、结果和参考资料的来源，使设计的各个方面做到有理有据。这对设计的张厂进行，阶段自我检查和编写说明书是十分必要的。本次设计需要学生完成总图和传动装置图（A0或A1图）1～3张；零件工作图若干张；设计说明书一份。设计完成后原始数据进行保留，参考书目要求编入说明书内，自我总结后准备接受答辩。31总体方案认证此设计主要是运用了普通车床也能进行键槽加工的特点,在废旧车床的主体机架上进行改装设计,提高了机床的回收率。借助原车床的床脚、床身、床鞍、丝杠进行设计,铣头部件选择适合三面刃盘铣刀的铣刀柄,以保持铣头的转速一定同时为适应加工不同深度的键槽,铣头高低位置通过手工转轮来调整,从而使调整、改换铣刀简单易操作。通过电机→减速机→皮带轮实现传动,提高了工作效率,保证了铣头的转速保持一定数值。皮带轮传动处用张紧装置来调节松紧,防止皮带松脱打滑。同时,该类型张紧装置结构简单,调节方便,便于维修更换。总之,改装之后的铣床性能优越于改造前的车床,提高加工精度,同时满足了不同深度键槽的加工要求,达到了废旧机床的合理改造,提高了机床的回收率,为企业节约了机床的处理费用。1.1机床初步设计机床的初步设计是机床部件和零件的依据。这是一项全局性工作,在机床产品中占有重要地位。1.2机床工艺方案的拟定工件是机床的加工对象,是机床设计的依据。不同的工件形状可以采用不同的加工方法来实现.另外,工件的工艺基准、夹具件及刀具选择等等,也是各式各样的。可见,一种工件的加工,可采用多种方案来实现。而选用的工艺方案不同,则设计的机床也就不同。这说明是由工艺方案把工件、刀具与机床联系在一起,也可以说明机床是实现工艺方案的一种工具。新工艺的出现,必然成为促进机床发展的重要因素。工艺方法在很大程度上决定了机床的类别、价格、技术参数、运动、布局及生产率等。因此,对工件进行工艺分析,通过调查研究拟订出经济合理的工艺方案,是机床设计的重要基础。工艺方案的确定,应考虑加工质量、生产率与经济性这三者的关系,即在满足加工质量的前提下,提高生产率及经济性机床工艺方案的主要内容有：确定工件的工艺标准、工艺方法（包括加工方法、刀具选择、切削用量等）及夹具部件。1.3机床运动方案的拟定机床的工艺方案确定后，可进一步拟定机床的运动方案，以便在此基础上进行机床传动系统的设计。机床运动方案的主要内容有：确定成形运动和辅助运动，各运动特点（功用，4复杂程度，特殊要求及变速方向等），运动的分配，传动联系（内联系与外联系），传动方式（机械、液压、电气）等。1.4机床技术参数的确定机床技术参数包括主参数和一般技术参数。其中一般技术参数是指机床的尺寸参数、运动参数及动力参数。（1）主参数主参数是机床各数中最主要的一个或两个参数，它反映机床的加工能力，是确定机床主要零、部件尺寸的依据。（2）一般技术参数尺寸参数一般是机床的主要结构尺寸。运动参数一般是指成形运动和主要辅助运动参数。成形运动参数包括：主运动参数，如进给量或进给速度，进给级数等。辅助运动参数包括：快速行程速度，工件夹紧速度，转位速度等。1.5机床总体布局的确定合理确定机床的总体布局，是机床设计的重要布署，它对设计、制造与使用都有很大的影响。在机床的工艺方案、运动方案及主要技术参数确定之后,就可着手进行机床的总体布局。其主要内容包括机床具有的主要零部件及其相对位置关系等。机床的总体布局应注意下述问题：（1）工件特征（2）机床性能对加工精度、表面粗糙度要求高的机床，在总体布局上应采取相应的措施，使之提高传动精度、刚度、见效振动、热变形等。例如，为了提高机床刚度，可采用框式支承件结构；为了减少机床加工过程的振动，可使用电动机等振动较大的部件与工作部件分离，中间采用带传动等。（3）生产批量用语单件小批量生产的机床，其布局应能保证工艺范围广、调整方便，而生产率可低些。用于大批量生产的机床，布局则应适合于提高生产率要求，而工艺范围和调整方便程度可低些。51.6机床原理图的拟定1.7机床总体尺寸联系图的绘制1.8其他在机床初步设计中，还有下述工作：(1)试验研究采用新材料、新工艺、新结构时，应提出必要的试验课题，得出满意的试验研究结果，才允许用于机床产品上。此外要注意试验结果的完善和推广工作。（2）方案比较对不同方案进行价值分析，必要时还需要绘出主要部件结构草图进行比较。还要对不同的造型与色彩方案进行对比。注意某些容易忽视的问题，如操作、防护等。62计算部分2.1铣刀铣削功率的确定每齿进给量和铣削速度的参考数值表3表1-1由图视表格选取进给量S=0.06mm，铣削速度40m/min，切削深度1mm，铣刀直径d=80mm，齿数16主铣削力PZ=c·t86.0·s74.0BZkk1/D86.0=23.42kgC－工作材料性能影响铣削力常数；t－铣削深度（毫米）；S－铣刀每齿进给量（毫米/齿）；B－铣削密度（毫米）；Z－铣刀齿数；D－铣刀直径（毫米）；K－铣刀前角影响铣削力的系数；K1－铣削速度影响铣削力的系数铣削功率N=Pzx40/6120=0.1513kw2.2电机的选择已知铣削功率Pz=0.1513kw由PzPc/η刀具名称铸铁钢每齿进给量铣削速度每齿进给量铣削速度圆柱形铣刀0.12-0.215-200.1-0.1530-35三面刃铣刀0.15-0.2520-250.06-0.0835-40立铣刀0.08-0.1512-200.03-0.0618-22端铣刀0.15-0.320-250.06-0.125-357一般取η=0.75～0.85所以Pz0.18kw2.2.1初选电机初选电机功率P=1.5KW，取工作装置的效率ηw=0.94则Pw=Pηw=1.5X0.94=1.41KW2.2.2确定电动机传动装置总效率取V带传动效率ηb=0.96，滚动轴承效率ηr=0.9952.2.3确定转速工作轴转速nw=6x104vw/πDV带传动比范围ib=2～4故电机转速范围为n=inw=(2～4)x414.01=828.02～1656.04r/min故符合这一范围的同步转速有1000r/min－1500r/min，为了减小电动机重量和价格，选常用的同步周转速为1000r/min的Y系列电机100L-6型，其满载转速940r/min2.3减速机的选择按此类键槽加工铣床的铣刀转速需求，查《星河传动机械产品选型手册》得所选电机参数：NaMa1/minNmfsizeKW－p149702.1021.1－4Na－输出转速；Ma－输出转矩f－使用系数size－机型号KW-p－电机功率-极数2.4V带设计82.4.1确定计算功率Pca(1)由表21.4-1查得工作情况系数Ka=1.1(2)由Pca=KaP=1.1x1.1kw=1.21kw2.4.2选择V带型号由《机械设计》普通V带选型图5-12a，选A型V带2.4.3确定带轮直径（1）参考下表选取小带轮直径d1=112mmV带带轮的基准直径系列2表1-2基准直径截型YZABCDE外径5053.2546366.2677174.2757574.27980.58083.28485.58583.28490.59093.29495.59593.294100.5100103.2104105.5106103.2104115.5112115.2116117.5118115.2116123.5125128.2129130.5132132136137.5139140144145.5147150154155.5157160164165.5167170164165.5177180184185.5187200204205.5207212204205.5219224228229.5231236228229.5243250254255.52579（2）验算带速v1=πd1n/60000=8.4m/s（3）从动带轮直径d2=ixd1d=n1d1d/n2=293.24查表2V带带轮的结构尺寸，取d2=280mm（4）传动比i=d2d/d1d=280/112=2.5（5）从动带轮转速n2=n1/i=1440/2.5=576r/min2.4.4确定中心距a和带长Ld（1）初选中心距0.7x(112+280)mma02x(112+280)274.4mma0784mm取a0=500mm（2）求带的计算基准长度L0L0=2a0+π/2(d1d+d2d)+(d2d-d1d)2/4a0=1657.9mm（3）计算中心距a=a0+(Ld-L0)/2=1500+(1600-1630)/2=485mm（4）确定中心距调整范围amax=a+0.03Ld=485+0.03x1600=533mmamin=a-0.015Ld=(485-0.015x1600)=460mm2.4.5验算小带轮包角α10α=1800-(d2d-d