锻锤三缸镗缸机的研制——进给组件设计.doc

1、锻锤三缸镗缸机的研制进给组件设计摘要 本课题研究的是一台专用机床，专门用于镗削加工 C41-2000 型空气锤的三个气门孔。在认真研究、分析了设计任务书后，针对任务书提出的要求进行了课题调研和现场考察，提出了四个总体设计方案。经过详细分析、论证，确定采用第四方案。该方案的结构形式为：采用主机与工作台分离的落地机床形式；三根镗轴于同一竖直面放置，由电动机、减速装置、分动器驱动，采用同一转速镗削；进给系统由单独的电动机经减速装置驱动。本课题分为总体设计、主轴组件设计和进给组件设计三部分，我负责三轴镗床的进给组件的设计。在设计过程中，详细分析比较了各种进给组件的传动形式，确定使用滑动丝杠进给传动，保

2、证传动的精确性和稳定性；减速装置由 V 带传动、蜗杆齿轮减速器组成：经由 V 带传动后经蜗杆齿轮减速器进行减速，达到所需要的进给速度；进给电机的功率的确定，通过动力箱与导轨之间的摩擦力和镗削过程中的轴向切削力的分析得到；导轨的形式采用矩形的导轨面。通过对进给组件的设计计算，达到与主轴的配合，使专用镗床发挥其粗镗与精镗的性能要求，达到生产的需要。关键词 镗床 进给组件 设计The development of three axle boring lathe for forging hamer- to feed module designAbstract What this topic resea

3、rch is a special purpose machine, uses in processing the C41-2000 air hammer pneumatic hammers three valve ports boring specially. After studying and analyzing the design project description earnestly, in view of the project description sets the request to carry on the topic investigation and study

4、and the scene inspection, proposed four overall project design. After the multianalysis, the proof, determined that uses the fourth plan. This plans structural style is: Uses landing engine bed form which the main engine and the work table separate; Three boring axes in the identical vertical plane

5、laying aside, by the electric motor, the decelerating device, the transfer case actuate, to use the identical rotational speed to be boring; To feed system by independent electric motor after decelerating device actuation.This topic divides into the system design, the main axle module design and to

6、feed module designs three parts, I am responsible for the three axle boring lathes to feed modules design. In the design process, the multianalysis has compared each kind to feed modules transmission form, the determination use glide guide screw to feed transmission, the guarantee transmission accur

7、acy and the stability; The decelerating device by V belt transmission, the worm bearing adjuster - - speed reducer gear is composed: After V belt transmission carries on the deceleration after the worm bearing adjuster - - speed reducer gear, achieves feed rate which needs; To feed electrical machin

8、erys powers determination, obtains through between the power box and in guide rails friction force and the boring processs axial cutting forces analysis; Guide rails form uses rectangular the guide rail surface. Through to feed modules design calculation, achieves with main axles coordination, enabl

9、es the special-purpose boring lathe to display its thick boring and the finished boring performance requirement, achieves the production the need.Key words boring machine feed components design目 录引言1第一章 总体方案的确定 2第二章 进给机构方案的选用32.1 进给运动的传动原理32.2 方案论证3第三章 进给机构减速装置设计53.1 减速装置的结构设计53.2 减速装置的计算7第四章 进给机构的设

10、计194.1 丝杠的设计 194.2 导轨的设计 21第五章 支承件的设计 24结 论 26致 谢 27参考文献 280引 言本文主要是对锻锤三缸镗的进给组件的设计。在拟定方案的过程中，必须全面地、周密地考虑，使所定方案技术上合理、先进，经济效益高。机床进给组件的设计主要包括以下几个方面的内容：（1）确定总体方案 采用主机与工作台分离的落地机床形式；三根镗轴于同一竖直面放置，由电动机、减速装置、分动器驱动，采用同一转速镗削；进给系统由单独的电动机经减速装置驱动。（2）进给组件方案论证 文中共提出三个方案，通过认真的分析比较，采用第三种滑动丝杠进给传动机构的方式进行进给。（3）确定进给电机功率

11、通过对动力箱与导轨之间的摩擦力和镗削过程中的轴向切削力的分析，根据经验公式，查有关手册确定进给电机功率为 1.1kW。（4）设计计算减速装置 包括对由 V 带传动、蜗杆齿轮减速器组成的减速装置的传动比的分配，以及各部分的设计计算，最后达到进给所需要的 1.2r/min。（5）丝杠、导轨及支承件的设计 包括对丝杠的设计、导轨的设计和支承件的设计。对于不同的机床，设计的侧重点应该有所不同。本设计之中的专用镗床，应该侧重于其性能和经济价值的优先。另外，由于该专用机床生产台数少，为降低成本及减轻工人的工作量及工作时间，在设计过程中尽量选用通用化和标准化的零部件。1第一章 总体方案的确定C412000

12、三孔镗床是一种专门的设备，专门用来加工 2000kg 空气锤的上锤身的三个气门孔。三个气门孔要求在水平方向要轴线互相平行，三个气门孔的轴线在垂直方向要处在一个垂直线上。图 11 总体布局图如图 11 所示，加工的三个孔的三条中心轴线位于同一平面内，该平面垂直于工件的底面。工件的定位基准采用锤身的底面和铸孔的中心轴线，保证了位置要求和垂直度要求，通过动力箱在导轨上的移动实现进给运动。优点：三个轴同时进行镗削加工，提高了加工效率。工人可直接操纵动力箱上的手柄进行加工操作。采用固定工作台，工件的装卸简单易行，可以直接实现吊装，无需工作台的移动，大大降低了工作台的设计复杂度。同时，选用了合理的定位基准

13、面，保证了加工的精度要求，定位装置和夹具的设计比较简单。在工作台上可设置两刀架，增加在加工过程中刀杠的稳定性，提高加工精度。但是，在本设计机床中，导轨和刀杠都要求较长，不易实现液压滑台；动力箱直接放置在导轨上进行整体的滑动。2第二章 进给机构方案的选用2.1 进给运动的传动原理当机床的执行件做直线运动时，由于机床动源多为旋转运动，依次需要采用把旋转运动变为直线运动的机构，通常称为直线运动机构。图 21 传动原理图在此进给系统中，由电机经过减速装置进行减速，再经由传动机构传递功率，与主轴机构进行配合，达到设计中所要求的进给速度。2.2 方案论证根据前人的经验，可以参照的进给传动系统有：液压传动，

14、滑动丝杠传动和滚动丝杠传动。2.2.1 液压传动液压传动装置工作平稳，能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，在工作过程中能无级变速，便于实现自动化；换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；在同等功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻，结构紧凑，惯性小，动作灵敏。但是，液压传动装置也有缺点：使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。2.2.2 滑动丝杠传动丝杠螺母机构是进给传动中常用的一种直线运动机

15、构。丝杠螺母机构的最大特点是利用了斜面原理，将斜面卷曲变形，从而形成螺纹。将转动变成平动。 丝杠转一圈，螺母位移一个螺距。省力不省功。根据运动需求的不同，又可分为滑动丝杠螺母机构和滚3动丝杠螺母机构。丝杠与螺母的螺纹表面直接接触的称为滑动丝杠螺母机构。滑动丝杠的螺纹牙型有梯形和矩形两种。梯形螺纹应用广泛，矩形螺纹传动精度高，但制造较困难，只在少数精密机床中应用。其特点及应用如下：（1） 降速比大。由于丝杠的导程可做得小些，因此可以获得较大的降速比。即丝杠的转速较高时，螺母的移动速度可以较低。当传动链的总降速比一定时，使用丝杠螺母机构就可以减少传动件的数目，因而可缩短传动链，有利于提高传动精度；

16、由于降速比大，可获得同样大小的轴向牵引力时，所需传递的扭矩较小。或者说在传递扭矩较小的情况下可获得较大的轴向牵引力。（2） 结构简单，容易制造，运动平稳，易于获得较高的传动精度。（3） 当螺旋升角小于摩擦角时，可以实现自锁。因此适于垂直移动部件的传动，可以防止因其自重而下滑。（4） 摩擦损失较大，传动效率较低。其机械效率一般仅为 0.20.4，当载荷较大时，磨损大精度保持性差，因此适用于运动速度较低、载荷较小、对传动效率要求不高的进给传动中。2.2.3 滚珠丝杠传动滚动丝杠螺母机构，即时在丝杠与螺母之间放入一定数量的滚动体（滚珠或滚柱） ，从而使丝杠与螺母之间形成滚动摩擦。与滑动丝杠螺母机构相

17、比，由于滚动摩擦系数小得多，因此，这种机构的摩擦损失少，其机械效率可达 90%以上，比滑动丝杠螺母机构高24 倍；磨损小，使用寿命长。尤其丝杠和螺母与滚动体接触的表面均需淬硬，因此，这种机构的精度保持性好；滚动摩擦系数小，而且静动摩擦系数植相近，因此，动作灵敏，启动力矩小，低速运动时不易产生爬行现象；摩擦系数小，还使得滚珠丝杠螺母机构无自锁性能，因此可用于逆传动，即变直线运动为旋转运动。此外，滚动丝杠通过预紧，可完全消除轴向间隙，从而具有较高的定位精度。但是，这种机构的结构复杂，制造工艺与滚动轴承相似，成本比滑动丝杠螺母机构高得多，因此，目前仅在数控机床和一些精密机床中采用。2.2.4 选用方

18、案通过对以上的三种方案分析，液压进给可以达到无级变速，结构紧凑，惯性小，动作灵敏；但是其对液压元件的要求比较高，制造精度要求高，工艺复杂，成本较高：滚4动丝杠的磨损系数小，精度的保持性好，使用寿命长；但是其结构复杂，制造工艺麻烦，成本也较高；滑动丝杠结构简单，制造容易，运动平稳，易于实现较高的传动精度。综合考虑企业的现状及发展趋势，通过对三种的比较，滑动丝杠虽然存在一些缺点，但是其综合性能符合企业发展的需要，故在设计时采用滑动丝杠。第三章 进给机构减速装置设计3.1 减速装置的结构设计3.1.1 进给电机功率的计算进给系统驱动克服的主要是动力箱与导轨之间的摩擦力和镗削过程中的轴向切削力。分动箱

19、初步估算约 1500kg，查有关手册，取滑台与导轨的摩擦系数 。0.7f（31）150.715Fmgf N进给系统采用一种速度，根据与镗刀配合，取进给速度 =9.6mm/min=0.16mm/s。cv（32）0.680.6cPvWk根据经验公式，查有关手册，进给系统的总传动效率一般取 0.150.2。取 s=0.17。（33）01.1680.97sPk粗略计算，可根据进给传动与主传动所需功率之比来估算进给驱动电动机功率， 根据经验公式，对车床：P 切 =（0.03-0.04）P 动 （34）进给有效功率： 20.4.01.56kW动电机所须功率： 12.9.P5取进给电机的功率： 1.PkW进

20、m动力箱的质量；执行件与导轨之间的动摩擦系数；f执行件的运动速度。cv根据以上的计算，可以确定进给电机的功率为 1.1kW。选择进给电机时，确定其转速为 1440r/min。3.1.2 机构设计根据机床设计的总体要求，专用机床无须设计过多的变速级，只需有初镗与精镗两种工作速度，这两种速度可以在主轴箱中进行变速。由此，进给系统的设计，只需有一种速度与主轴箱的两种速度进行配合就可以了。镗床的进给系统要求进给速度为 1.2r/min，进给速度较低，在机床运动中属于低速运动。因此，在进给减速中要能保证其达到使用要求，减速机构要使用减速比特别大的减速装置才能达到使用要求。参照同类机床及减速装置的结构，减

21、速装置需要很大的减速比。但是在现有条件下，考虑企业实际的生产能力和资金力量，采用较为普遍的组合减速装置，即：先经 V 带轮进行减速，然后用减速比稍大的蜗杆齿轮减速器进行减速，最后经一对齿数相同的外啮合齿轮传递功率到丝杠。其结构如图 31 所示。图 31 进给机构结构简图3.1.3 传动比的分配电动机的转速为 1440r/min，而进给机构所要达到的转速为 1.2r/min。根据需求，整6个减速装置的传动比为 1402.i总根据减速装置的机构设计，参阅机床设计手册和金属切削机床设计以及各类参考文献，可以分别确定各机构传动的减速比，如表 31 所示。表 31 减速装置减速比的分配机构名称 减速比（i）V 带传动 6蜗轮蜗杆传动 60蜗杆齿轮减速器齿轮传动 10/3减速装置结构简图如图 32 所示。图 32 减速装置结构简图3.2 减速装置的计算3.2.1 V 带传动V 带传动是减速装置的第一级减速。V 带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点，在近代机械中应用广泛。另外，V 带传动允许的传动比大，结构紧凑，而且大多数 V 带已经标准化。它的上述特点使其获得了广泛的应用。在本节计算中，可以知道 V 带传动的主动轮的转速为 1440r/min，减速比为 i6，电动机的功率为 1.1kW。