毕业设计(论文)-B655型牛头刨床总体布局及主轴箱设计-完整图纸.doc
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1、本科生毕业设计全套完整版CAD图纸,联系 153893706目 录摘要Abstract 第1章绪论11.1 课题背景及研究意义11.2 国内外研究现状11.3 研究设想及主要工作内容2第2章 牛头刨床总体方案设计42.1 牛头刨床设计的主要参数42.2 牛头刨床的工作原理42.3 牛头刨床的结构设计42.3.1 床身52.3.2 主轴箱52.3.3 摇臂机构52.3.4 滑枕62.3.5 工作台62.4 传动机构组成及其工作原理62.5 本章小结8第3章 主轴箱的设计93.1主轴箱的设计93.1.1 主轴箱的电动机选择93.1.2 电动机规格的选取93.1.3主轴箱上直齿圆柱齿轮设计103.1
2、.4主轴箱上主传动轴设计133.1.5 1308调心滚子轴承设计153.2 带传动设计163.2.1 确定计算功率Pc163.2.2 选择带型163.2.3 确定带轮的基准直径D1、D2163.2.4 确定中心距a和带的基准长度Ld173.2.5验算小带轮上的包角1173.2.6确定带的根数z173.2.7确定带的初拉力F0183.2.8计算带传动作用在轴上的力Q183.2.9带轮结构设计183.3本章小结18第4章 其它机构设计194.1齿轮设计194.1.1齿轮的概述194.1.2 主轴轴上斜齿轮194.2 轴的设计254.2.1 轴的简介254.2.2 主轴的设计(轴)284.3主轴上滑
3、动轴承设计304.4 本章小结31第5章 曲柄机构的设计325.1 曲柄机构的设计325.1.1 遗传算法简介325.1.2 曲柄机构的设计355.2 本章小结36结 论37参考文献38致 谢39III第1章绪论 1.1 课题背景及研究意义刨床作为最早的金属切削机床早已应用到生产中,机床是加工机器零件的主要设备,所以又被称为工作母机,由于它的母机性,它所负担的工作量占机器总制造工作量的40%-60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量。一个国家的机床工业的技术水平,在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然机床在国民经济现代化建设中起着很重大的作用。刨床因其结构简单
4、,造价低廉但是生产率高(加工平面的效率是铣床的5倍)等优点广泛应用于工厂加工中。近些年来随着电子技术计算机技术信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域,使刨床的发展进入了一个新时代。不断提高劳动生产率和自动化程度是刨床发展的基本方向,在我国现阶段刨床工业的自动化水平还不高,高加工精度的机床还不是很普及。传统刨床在有些工厂中传统刨床还在发挥着重要的作用,有一定的经济价值。 通过对传统刨床基础结构的研究可以对刨床的运动特点,力学性能有更深层次的了解从而为设计研究更加精密更加现代化的刨床铺平道路。1.2 国内外研究现状1国外研究现状在国外刨床的应用比较早,所以研究比较深入。随着各种先进技术的产生
5、尤其是计算机技术的发展使数控技术应运而生。数控刨床无须人工操作,而是靠数控程序完成加工循环。因此调整方便,适应灵活多变的加工任务,使得中小批生产自动化成为可能。国外数控刨床的普及率十分高例如日本、德国所生产的数控刨床占总量的%95以上。而且他们所生产的刨加工床精度、效率十分高,广泛的应用于柔性自动化生产系统中。2我国的研究现状 我国现有的刨床大多是60年代的产品,随着现代加工工业的发展,老式的牛头刨床逐渐暴露出效率、精度较低等问题。很难适应产品在质量和产量上的要求,成为阻碍生产的“瓶颈”。采用先进、科学、可靠的技术改造在线设备,是充分发挥设备效能,优化设备结构、促进设备资源有效利用的重要途径。
6、有许多公司早已开始研究并取得了很好的效果,实践证明这种办法是可行的。同时有的公司加大投入力度研制出更加先进的刨床。如2006 年2 月14-17 日在上海浦东新国际展览中心举办了“ 中国数控机床展览会”,国内外著名机床厂家都展示了最新数控机床产品。在南京新方达数控有限公司的展台上展出了一台令人耳目一新的数控机床双向数控曲面刨床(图1.1)。该机床既不像传统的牛头床,又不像一般的龙门刨床,外形看上去象一台加工中心,但是它又在双向往复刨削曲面零件这台机床改变了人们对传统刨床的认识,开创了刨床的新时代。它具有三项最新国家专利技术,独特的双向刨刀是高效加工的核心,使得刨床能够双向刨削,加工效率成倍提高
7、;创新的双支承结构是高精度的可靠保证,使得加工精度大大提高;特有的三轴交流伺服数控系统,使得刨床的加工领域充分拓展,可以加工两个剖面方向的曲面、斜面、平面等特型面,甚至扩展加工螺旋面 图1.1 数控刨床外观图 1.3 研究设想及主要工作内容通过查阅资料并参考现有的刨床,确定了牛头刨床的主要机构:皮带传动机构、小皮带轮、皮带和大齿轮等。螺旋机构:螺杆和螺母。摆动导杆机构:大齿轮 、滑块、导杆,滑块等。凸轮机构:凸轮和推杆。棘轮机构:扇形齿轮,棘爪和棘轮。牛头刨床的传动系统把电动机的回转运动转变成刨刀的切削运动和工作台的进给运动。装在电动机的伸出轴端上的小皮带轮,通过一组三角皮带,驱动大皮带轮,通
8、过一个三级变速箱来调整速度使刨刀得到六种不同的速度. 变速箱末端的齿轮驱动固定在空心主轴上的大齿轮。在大齿轮上,装有用销钉联接的滑块,此滑块可绕销钉转动,并可在导杆的导槽中滑动(销钉到大齿轮中心的距离可由机构进行调整),所以当大齿轮转动时,便可借助滑块来拨动导杆绕固定支点(销钉)左右摆动(同时导杆下端的导槽与滑块之间可作相对滑动,以改变导杆的有效长度)。大齿轮每转一周,导杆便往复摆动一次。又由于导杆的上端是用销钉与调整块相联的,而调整块又在拧紧手柄时被紧固在滑枕上。所以当导杆摆动时,滑枕便沿着导轨作前后往复运动。于是安装在滑枕前端刀架上的刨刀便作切削运动。根据要求设计完成一个三级变速箱使刨床获
9、得适当的动力。根据刨床工作特点在牛头刨床的众多机构中实现刨头切削运动的六杆机构是一个关键机构。六杆机构由摆动导杆机构1- 2- 3- 4和摇杆滑块机构4- 5- 6- 1组合而成,刨床工作时曲柄2转图1.2 六杆机构示意图动,通过六杆机构驱动刨头5作往复移动。刨头右行时,刨刀进行切削,称工作行程,此时要求刨头的速度较低且平稳,以减小原动机的容量和提高切削质量。刨头左行时,刨刀不工作,称空行程,此时要求刨头的速度较高以提高生产率。本设计采用遗传算法对刨床进行优化设计确定曲柄滑块机构的各参数的尺寸。根据设计要求合理设计滑枕和工作台等机构完成设计任务。第2章 牛头刨床总体方案设计 2.1 牛头刨床设
10、计的主要参数滑枕最大行程: 550毫米滑枕最小行程: 95毫米工作台最大横向行程: 600毫米工作台最大垂直行程: 305毫米从滑枕底面到工作台面最大距离: 370毫米从滑枕底面到工作台面最小距离: 65毫米刀架最大垂直行程: 175毫米刀架最大调转角度: 60刀柄最大尺寸(宽高): 2030 毫米工作台进给级数: 10滑枕往复一次,工作台横向进给的范围: 0.33-3.33毫米滑枕变速级数: 6滑枕每分钟往复次数: 12.5-73电动机转速和功率: 960转/分 3kW机床轮廓尺寸(长宽高): 232014501750毫米2.2 牛头刨床的工作原理牛头刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金属
11、切削机床,多用于单件或小批量生产。为了适用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工,要求主执行构件刨刀能以数种不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往复直线移动,且切削时刨刀的移动速度低于空行程速度,即刨刀具有急回现象。刨刀可随小刀架作不同进给量的垂直进给;安装工件的工作台应具有不同进给量的横向进给,以完成平面的加工,工作台还应具有升降功能,以适应不同高度的工件加工。2.3 牛头刨床的结构设计本设计的刨床主体结构是由床身、滑枕、工作台、主轴箱和摇臂机构组成。如图2.1所示。2.3.1 床身1床身 2主轴箱 3滑枕 4工作台 5摇臂机构图2.1 牛头刨床外形图床身为铸铁的箱形壳体固定在底座上。床身内装
12、有变速机构和摇臂机构,床身上部装有两斜箱条与床身上平面组成供滑枕移动用的燕尾形导轨,二箱条中一个是固定的,另一个可以调整滑枕与导轨的间隙,床身前面为垂直方形导轨,横梁滑面沿此导轨移动,后面装一后罩,作防护用。2.3.2 主轴箱变速箱由P=3千瓦,n=960转/分三相异步电动机驱动,电动机固定在床身后壁的支架上,变速箱内装有三根支撑于滚动轴承上的平行轴,下轴装有由齿轮3.5及1组成的滑移齿轮,通过三角皮带得转动,伸在外面的操纵手柄B,将这些齿轮拨到适当位置,与中轴上的齿轮相啮合,使中轴得到三种速度。上轴由9和7两齿轮组成滑移齿轮,再由伸在外面的操纵手柄A拨动该齿轮,使之与中轴上的齿轮适当啮合。这
13、样第三轴可得到6种速度,为避免齿轮损坏,变速时两个手柄应移到固定位置上,并禁止在机床运转时变速。2.3.3 摇臂机构主轴箱里的旋转运动,经过摇臂机构变成滑枕的直线往复运动,在主轴箱上轴的齿轮10,传动摇臂齿轮11,由齿轮11以曲柄销通过摇臂滑块,使摇臂产生摆动。摇臂上部用接头与滑枕活动连接,使滑枕产生往复运动。滑枕移动有六级速度。 2.3.4 滑枕滑枕是一个长的空心铸件,其下面为燕尾形导轨,上面有长槽,穿以连接螺杆,将滑枕和摇臂机构连接起来。滑枕起步装刀架刀架转盘能够旋转60,以刨削斜面,沿燕尾形导轨,刀架溜板可垂直移动。刨刀装于刀夹坐中刀夹座可以绕一水平小轴转动,以使刨刀于返回行程时在工件上
14、滑行。2.3.5 工作台工作台横行滑板都是夹固工件用的,为此在工作台上面和右恻面有T形槽和固定圆形工件用的菱形槽,左恻面还有几列圆孔,在用户提出要求时可拆下工作台,则用横行滑板来固定夹具,工作台前部支持在支架上,以保证有足够的刚性。在横架上可手动或机动。使工作台水平移动,工作台和横梁一起可沿床身的垂直导轨下移动,工作台的机动水平进给用棘轮机构操纵,与摇臂齿轮在 同一轴上的齿轮14传动另一个同样的齿轮,经过连杆摇臂运动传到棘爪杠杆上,棘爪推动棘轮,棘轮固定在工作台进给丝杠上,丝杠能推动工作台进给。当升降工作台时,应当松开固定支架的螺母,以及连接横梁与床身的螺栓,按照需要调整高度后,仍将螺母和螺栓
15、拧紧。2.4 传动机构组成及其工作原理1、2滑动齿轮组 3、4齿轮 5偏心滑块 6摆杆 7下支点 8滑枕9丝杠 10丝杠螺母 11手柄 12轴 13、14锥齿轮图2.2 B655牛头刨床的主传动系统B655牛头刨床的传动系统如图2.2所示,其典型机构及其调整概述如下:1.变速机构如图2.3的变速机构由1、2两组滑动齿轮组成,轴有32=6种转速,使滑枕变速。2.摆杆机构 摆杆机构中齿轮3带动齿轮4转动,滑块5在摆杆6的槽内滑动并带动摆杆6绕下支点7转动,于是带动滑枕8作往复直线运动。3.行程位置调整机构 松开手柄11,转动轴12,通过13、14锥齿轮转动丝杠9,由于固定在摆杆6上的丝杠螺母10
16、不动,丝杠9带动滑枕8改变起始位置。4.滑枕行程长度调整机构滑枕行程长度调整机构见图2.3。调整时,转动轴1,通过锥齿轮5、6,带动小丝杠2转动使偏心滑块7移动,曲柄销3带动偏心滑块7改变偏心位置,从而改变滑枕的行程长度。5.滑枕往复直线运动速度的变化 滑枕往复运动速度在各点上都不一样,见图2.4。其工作行程转角为,空行程为,因此回程时间较工作行程短,即慢进快回。6.横向进给机构及进给量的调整 横向进给机构及进给量的调整如图2.5所示。齿轮2与图2.3中的齿轮4是一体的,齿轮2带动齿轮1转动,连杆3摆动棘爪4,拨动棘轮5使丝杆6转一个角度,实现横向进给。反向时,由于棘爪后面是斜的,爪内弹簧被压
17、缩,棘爪从棘轮顶滑过,因此工作台横向自动进给是间歇的。工作台横向进给量的大小取决于滑枕每往复一次时棘爪所能拨动的棘轮齿数。因此调整横向进给量,实际是调整棘轮护盖7的位置。横向进给量的调整范围为0.33mm3.3mm。 1轴(带方榫) 2小丝杠 3曲柄销 4曲柄齿轮 5、6锥齿轮 7偏心滑块图2.3 滑枕行程长度的调整图2.4 滑枕往复运动速度的变化1、2齿轮 3连杆 4棘爪 5棘轮 6丝杆 7棘轮护盖图2.5 B655牛头刨床运动及调整2.5 本章小结本章确定了牛头刨床主体结构组成及工作原理进行详细的介绍,使人对牛头刨床有一个全面细致的了解同时对本设计有一个全面的认识。第3章 主轴箱的设计3.
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