軸類零件加工誤差分析及檢測裝置設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 軸類零件加工誤差分析及檢測裝置設(shè)計說明書 目 錄 摘要 ...............................................................................................................................................................一章緒論 .................................................................................................................................................接觸式測量及光電傳感器的應(yīng)用 ..........................類零件加工誤差分析及檢測裝置的設(shè)計思路 ................二章傳動機(jī)構(gòu)和測量平臺的設(shè)計 ......................的選擇 ...........................................................................................????????????????? 10 輪選擇計算與校核 .....................................步帶輪選擇 ...........................................進(jìn)電機(jī)選取與計算 .....................................三章光電傳感器的選擇 .....................................................................列測量頭的選取 ................................量軸的應(yīng)用 ........................................... 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 第四章主軸數(shù)控車削加工工藝及編程設(shè)計 ..............五章 軸類零件加工工藝設(shè)計 .........................軸零件的工藝分析 .....................................件的尺寸標(biāo)注分析 .....................................件的幾何要素分析 .....................................件 的技術(shù)要求分析 ...........................................................................毛坯的確定 ....................................................................................刀具材料的選擇 ....................................常用的車刀的選用 ..................................圓、端面車刀的選用 ....................................................................................................................................要加工程序清單 ...........................................................................................謝 ……………………………………………………………………… .考文獻(xiàn) ………………………………………………………………… 60 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 摘要 軸類零件加工誤差分析及檢測裝置 采用精密機(jī)械、光柵、微型計算機(jī)等技術(shù)，為滿足汽車、摩托車發(fā)動機(jī) 軸、汽車前后橋剎車軸等檢測要求而特殊設(shè)計制造的新型測量 裝置 ，可測量軸的桃形型而誤差、桃形對定位鍵槽的相位角誤差、桃形間相位角誤差、軸徑的徑向跳動及速度、加速度等測量項目。 裝置 采用通用微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行測量循環(huán)控制、測量數(shù)據(jù)采集處理以及測量誤差評值和測量結(jié)果輸出。最大軸測量長度可達(dá) 。 非接觸式測量是指不接觸被測物體的前提下進(jìn)行精準(zhǔn)測量。其測量精度可以達(dá)到 μm， 非接觸式測量 裝置 利用 集變焦鏡下樣品的影像 ,再配合 移動平臺及自動變焦鏡，運(yùn)用影像分析原理，通過計算機(jī)處理影像信號，對科研生產(chǎn)零件進(jìn)行 精密的幾何數(shù)據(jù)的測量，并可進(jìn)行 值的分析 。 關(guān)鍵詞： 軸；測量裝置；非接觸；光電傳感器 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 to of to of of of a of up .5 is of be m CD YZ of on of of 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 第 1 章 緒 論 引言 軸類零件加工誤差分析及檢測裝置 采用精密機(jī)械、光柵、微型計算機(jī)等技術(shù)，為滿足汽車、摩托車發(fā)動機(jī) 軸類零件 、汽車前后橋剎車軸等檢測要求而特殊設(shè)計制造的新型測量 裝置 ，可測量軸 類零件 的桃形型而誤差、桃形對定位鍵槽的相位角誤差、桃形間相位角誤差、軸徑的徑向跳動 和圓度 及 軸 的速度、加速度等測量項目。 裝置 采用通用微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行測量循環(huán)控制、測量數(shù)據(jù)采集處理以及測量誤差評值和測量結(jié)果輸出。最大軸 類零件的 測量長度可達(dá) 。 軸類零件加工誤差分析及檢測裝置的技術(shù)特點 普通接觸性 軸類零件測量裝置的技術(shù)特點如下： 1、機(jī)械主機(jī)采用被測 軸類零件 立式安裝結(jié)構(gòu)形式，整機(jī)由圓數(shù)控轉(zhuǎn)臺、垂直、徑向數(shù)控導(dǎo)軌三個坐標(biāo)軸及測頭系統(tǒng)、機(jī)座、立柱等幾部分組成： 2、采用圓向、徑向及軸向光柵定位，以通用型微機(jī)進(jìn)行測量控制、數(shù)據(jù)采集和誤差處理。三個坐標(biāo)軸均采用電機(jī)驅(qū)動； 3、全自動測量循環(huán)，軸 類零件 一次安裝后，自動完成測量過程，并自動進(jìn)行誤差評值和輸出測量結(jié)果； 4、通用測量軟件：配備相應(yīng)鍵槽等定位裝置，一臺 裝置 滿足多種軸 類零件的 檢測的要求； 5、測量 裝置 同時滿足多種 軸類零件 的測量； 6、測量 裝置 的測頭部分可換（圓測頭、直線測頭、刀口測頭及店測頭）； 7、對 軸類零件 按實際鍵槽（或定位孔等）設(shè)計定位校正卡具 。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 接觸式測量和光電檢測的技術(shù)特點 非接觸式測量是指不接觸被測物體的前提下進(jìn)行精準(zhǔn)測量。其測量精度可以達(dá)到 μ置 利用 集變焦鏡下樣品的影像 ,再配合 移動平臺及自動變焦鏡，運(yùn)用影像分析原理，通過計算機(jī)處理影像信號，對科研生產(chǎn)零件進(jìn)行精密的幾何數(shù)據(jù)的測量，并可進(jìn)行 值的分析。 目前常見的非接觸測量有 光學(xué)測量，紅外線測量，超聲波測量，電磁感應(yīng)測量，視覺成 像測量等等都是非接觸式測量。 針對軸類零件的非接觸式測量，則廣泛采用光電傳感器來測量，此類傳感器應(yīng)用于測量裝置而用，在精密度上和準(zhǔn)確性上很大的保證。 光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多， 傳感器 的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此 ,光電式傳感器 在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。 光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光 信號 （紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。 ① 檢測距離長 如果在對射型中保留 10m 以上的檢測距離等，便能實現(xiàn)其他檢測手段（磁性、超聲波等） 無法離檢測。 ② 對檢測物體的限制少 由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象 接近傳感器等將檢測物體限定 在金屬，它可對玻璃 木材 ③ 響應(yīng)時間短 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時間，響應(yīng)時間非常短。 ④ 分辨率高 能通過高級設(shè)計技術(shù)使投光光束集中在小光點，或通過構(gòu)成特殊的受光 光學(xué)系統(tǒng) ，來實現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。 ⑤ 可實 現(xiàn)非接觸的檢測 可以無須機(jī)械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長期使用。 ⑥ 可實現(xiàn)顏色判別 通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合 而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對檢測物體的顏色進(jìn)行檢測。 ⑦ 便于調(diào)整 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進(jìn)行調(diào)整。 類零件加工誤差分析及檢測裝置的內(nèi)容 整個軸類零件固定在上下頂錐上面，由于軸類零件的表面是曲線面，此非接觸性軸類零件 加工誤差分析及檢測裝置就是用來測量軸類零件表面的圓度和圓跳動公差值。 本測量 裝置 在測量時， 軸類零件 的參數(shù)是變化的，這樣就引起了 軸的外徑不同 ，所以在本測量系統(tǒng)中，在測量不同的 軸類零件 時，機(jī)械裝置應(yīng)根據(jù)情況適當(dāng)調(diào)整。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 當(dāng)直徑變化 時 ，可以通過步進(jìn)電機(jī)來調(diào)整本系統(tǒng)工作臺的位置，使光電傳感器測頭 能在正確位置測量。還要調(diào)整激光測頭的位置，來適應(yīng)軸類零件的直徑的 變化。在本系統(tǒng)中測量 軸類零件 時，本系統(tǒng)中設(shè)計了采用對射型傳感器，一個測量頭負(fù)責(zé)發(fā)出紅外光，一個測量頭負(fù)責(zé)接收光源。 電傳感器的選擇 本測量系 統(tǒng)采用的是光穿透型光電傳感器，這里我們采用的是基恩士的 列： 列產(chǎn)品特性 列產(chǎn)品是一款高速、高精度的數(shù)字測微計，無需接觸目標(biāo)物即可對其尺寸進(jìn)行測量。該系列用途廣泛，可應(yīng)用于聯(lián)機(jī)測量和脫機(jī)測量。每秒 2400 次的高速采樣可以確保達(dá)到兩倍于普通型號的采樣速度。這樣就可以對擠壓制品進(jìn)行連續(xù)測量以及對運(yùn)動工件進(jìn)行聯(lián)機(jī)測量。重復(fù)精度為 ± 保兩倍于普通型號的重復(fù)精度，從而為高精度產(chǎn)品的制造提供了有力的支持。連接兩個 測量頭進(jìn)行雙渠道同步測量結(jié)合使用兩個測量頭可對兩個目標(biāo)物進(jìn)行同步測量。利用閾值更改功能對透明目標(biāo)物進(jìn)行穩(wěn)定的檢測 理器支持閾值更改功能，這樣就可以對透明目標(biāo)物進(jìn)行穩(wěn)定的檢測。 量原則 高亮度 色 射光能夠通過專用的散射模組和準(zhǔn)直裝置鏡頭變成均勻的平行光，并照射到測量范圍內(nèi)的目標(biāo)物上。然后目標(biāo)物的影像即通過遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)顯示在 高速線性 上。高速線性 ) 的輸出入射信號將由控制器中的 數(shù)字邊緣檢 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 測 ) 處理器和 行 處理。因此，目標(biāo)物的尺寸規(guī)格就可以被顯示和輸出。 類零件圓度和圓跳動測量方法 類零件圓度測量方法 圓度公差帶是在同一正截面上，半徑差為公差值 t 的兩同心圓之間的區(qū)域。 例如，被測圓柱面任一正截面的圓周必須位于半徑差為公差值 兩同心圓之間 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 用光電傳感器測量示意 如下： 傳感器發(fā)射器發(fā)出紅外線光透過軸類零件，接收器接收發(fā)出的光源，在此時光源經(jīng)過軸類零件的表面，得出此時軸類零件的軸徑，軸徑除以二便得半徑值；軸類零件再旋轉(zhuǎn)到另一位置時，又測出此時的軸徑，便得出此處位置的半徑值，依次下去當(dāng)軸類零件轉(zhuǎn)一周后，我們測量出軸類零件表面的多處半徑值，得出的這些半徑值上下波動在一定范圍內(nèi)，這樣就得出軸類零件的圓度值。比如測量的幾處半徑值分別是 ，測得 被測量的軸類零件該處圓度為 類零件圓跳動度測量方法 圓跳動公差，指的是徑向圓跳動，公差帶是在垂直于基準(zhǔn)軸線的任一測量平面內(nèi)半徑差為公差值 t，且圓心在基準(zhǔn)軸線上的兩個同心圓之光電傳感器 發(fā)射器、 光電傳感器 接收器 軸 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 間的區(qū)域，當(dāng)被測要素圍繞公共基準(zhǔn)線 A— B(公共基準(zhǔn)軸線 )旋轉(zhuǎn)一周時，在任一測量平面內(nèi)的徑向圓跳動量均不得大于 光電傳感器測量方法如下： 軸類零件兩端靠圖示兩個箭頭位置的兩個頂尖定位，這樣便確定測量此處的圓跳動的基準(zhǔn)軸線為軸類零件的整個中心軸線，同樣軸類零件繞著基準(zhǔn)線轉(zhuǎn)動一周，傳感器按測量圓度的原理一樣，分別測量出轉(zhuǎn)動一周時多處的軸徑值，即可得半徑值，最大半徑值和最小半徑值的差即為該處段的圓跳動公差值。 軸類零件加工誤差分析及檢測裝置機(jī)械系統(tǒng)總體方案 械系統(tǒng)分析 光電傳感器 發(fā)射器 光電傳感器 接收器 軸類零件 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 在深入了解測量 裝置 的性質(zhì)和特點，掌握 軸類零件加工誤差分析及檢測裝置 的工作原理，提出系統(tǒng)的可行性分 析。對非接觸 軸類零件 參數(shù)化測量 裝置 有多種形式，本裝置 采用 側(cè)裝光電傳感器的，光電傳感器可以在 樣整個兩側(cè)測量裝置可以 X， 動同步輪 驅(qū)動 滾珠絲杠副 ， 軸類零件表面采用光投射型傳感器，裝在軸類零件的兩側(cè)。 械系統(tǒng)總體方案和布局 1、 測量 裝置 總體布局的基本要求有以下幾點： （ 1）首先必須滿足如加工范圍、工作精度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等各種要求。確保實現(xiàn)既定工藝方法所要求的被測 軸類零件 和 光電傳 感器 的相對位置與相對運(yùn)動。 （ 2）在經(jīng)濟(jì)、合理的條件下，盡量采用 簡單 的傳動鏈，以簡化機(jī)構(gòu)，提高傳動精度和傳動效率。結(jié)構(gòu)簡單，合理可靠，便于測量和裝配，便于防護(hù)和維修；體積小，重量輕，節(jié)約原材料，降低制造成本。在滿足總體布局的基本要求的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)考慮影響 軸類零件 測量 裝置 布局的基本因素。 2、 測量 裝置 基本布局形式 采用以下方案，如下圖： 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 接觸圓柱直齒輪測量裝置的系統(tǒng)構(gòu)成 1、主軸傳動裝置 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 主軸傳動裝置為軸類零件轉(zhuǎn)動裝置，由轉(zhuǎn)動電機(jī)帶動齒輪傳動主軸，軸類零件靠上下 頂尖定位固定住。 2、測量裝置 齒輪嚙合 轉(zhuǎn)動電機(jī) 軸類零件 主軸 下頂尖 上頂尖 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 兩側(cè)測量裝置均采用步進(jìn)電機(jī)帶動滾珠絲桿上下移動，傳感器的左右移動靠步進(jìn)電機(jī)帶動同步輪機(jī)構(gòu)，整個測量裝置裝在直線導(dǎo)軌 +滑塊機(jī)構(gòu)上，實現(xiàn)精確移動和定位。 第 2 章 機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計 步進(jìn)電機(jī) 直線導(dǎo)軌+滑塊 同步帶輪機(jī)構(gòu) 步進(jìn)電機(jī)同步帶輪機(jī)構(gòu) 對射型光電傳感器 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 步進(jìn)電機(jī)的選用 量裝置步進(jìn)電機(jī)的選用 1、 各參數(shù) 設(shè)定 滑塊 工作重量臺 w=60N 工作臺上最大承受重量為 200N 滑塊 與導(dǎo)軌貼塑板間摩擦系數(shù) m =塊 進(jìn)給速1V=1～ 1000 毫米 /分 滾珠絲桿導(dǎo)程 米 滾珠絲桿節(jié)圓直徑（名義直徑）0d=12 毫米 絲桿總長1L=320 毫米 定位精度 米 2、 確定步進(jìn)電動機(jī)的型號 （ 1）脈沖當(dāng)量的選擇 ， 脈沖當(dāng)量：一個指令脈沖使步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動拖動的移動距離 ? =p（輸入一個指令脈沖工作臺移動 米） [7]。 初選之相步進(jìn)電動機(jī)的步距角 當(dāng)三相六拍運(yùn)行時，步距角￡ =其每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù) S==600 p/r 步進(jìn)電動機(jī)與滾珠絲桿間的傳動比 i 為 1 （ 2）等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算 [7] 1、 空載時的摩擦轉(zhuǎn)矩 2LF 2LF 0 1 7 0 0 52 3 0 創(chuàng)創(chuàng) ?= 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 2、 測量 裝置 工作時的轉(zhuǎn)矩 []2L SG T 得 []2L SG T = 電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為（ 3） 等效轉(zhuǎn)動慣量計算 1、 滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動慣量 4032、 滑塊 的運(yùn)動慣量 得 算到電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 += 得 4） 初選步進(jìn)電動機(jī)型號 ， 根據(jù) 電動機(jī)總轉(zhuǎn)動慣量5電動機(jī)的最大靜扭距 查表 選用兩個 85步進(jìn)電機(jī)。 表 量裝置步進(jìn) 電機(jī)參數(shù) 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 型號 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外形尺寸（ 重量 (N) 步距角)(? 最大靜轉(zhuǎn)矩)( 最高空載啟動頻率 （ s） 相數(shù) 電壓 (V) 電流 (A) 外徑 長度 軸徑 85 00 3 60 5 97 12 35 量裝置及上頂針 步進(jìn)電機(jī)的選用 1、 各參數(shù) 設(shè)定 滑塊 工作重量臺 w=90N 工作臺上最大承受重量為 400N 滑塊 與導(dǎo)軌貼塑板間摩擦系數(shù) m =塊 進(jìn)給速1V=1～ 1000 毫米 /分 滾珠絲桿導(dǎo)程 米 滾珠絲桿節(jié)圓直徑（名義直徑）0d=12 毫米 絲桿總長1L=1000 毫米 定位精度 米 2、 確定步進(jìn) 電動機(jī)的型號 3、 （ 1）脈沖當(dāng)量的選擇 ， 脈沖當(dāng)量：一個指令脈沖使步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動拖動的移動距離 ? =p（輸入一個指令脈沖工作臺移動 米） 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 [7]。 初選之相步進(jìn)電動機(jī)的步距角 當(dāng)三相六拍運(yùn)行時，步距角￡ =每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù) S==4600 p/r 步進(jìn)電動機(jī)與滾珠絲桿間的傳動比 i 為 1 （ 2）等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算 [7] 1、 空載時的摩擦轉(zhuǎn)矩 2LF 2LF 0 1 7 0 0 52 3 0 創(chuàng)創(chuàng) ?=、 測量 裝置 工作時的轉(zhuǎn)矩 []2L SG T 得 []2L SG T = 電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為（ 3） 等效轉(zhuǎn)動慣量計算 1、 滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動 慣量 4032、 滑塊 的運(yùn)動慣量 2()W g p= 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 得 算到電動機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 += 得 4） 初選步進(jìn)電動機(jī)型號 ， 根據(jù) 電動機(jī)總轉(zhuǎn)動慣量步選定電動型號為 110應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)。該電動機(jī)的最大靜扭距 表 Y 軸步進(jìn) 電機(jī)參數(shù) 型號 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外形尺寸（ 重量 (N) 步距角)(? 最大靜轉(zhuǎn)矩)( 最高空載啟動頻率 （ s） 相數(shù) 電壓 (V) 電流 (A) 外徑 長度 軸徑 110 00 3 60 10 126 16 50 軸步進(jìn)電機(jī)的選擇 1、 設(shè)計 參數(shù) 主軸最大承受重量為 200N； 被測 軸類零件 直徑為 d=65度 365動兩個齒輪的直徑分別為 222 和 123度均為 30位精度 米 ； 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 被測量 軸類零件 的轉(zhuǎn)動慣量 432g D p+g=動齒輪 1 的慣量為 J=1/8動齒輪 2 的慣量為 J=1/8. 55 的轉(zhuǎn)動慣量為 得電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量為 初步選定電動型號為110應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)。 查表選用 110步進(jìn)電機(jī)。 表 軸 電機(jī)參數(shù) 型號 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 外形尺寸（ 重量 N 步距角 )(? 最大靜轉(zhuǎn) 矩)( 最高空載啟動頻率 （ s） 相數(shù) 電壓 (V) 電流 (A) 外徑 長度 軸徑 1102 480 3 60 10 150 20 70 輪選擇計算與校核 輪的選擇 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 1）選擇小齒輪材料為 45（調(diào)質(zhì)），硬度為 280齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240者材料硬度差為 40 2） 精度等級選用 7級精度； 3）小齒輪齒數(shù) 41，大齒輪齒數(shù) 74的 ； 4） 齒輪模數(shù)都為 3的直齒輪 齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算 1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （ 1） 試選 2）選取區(qū)域系數(shù) （ 3）選取尺寬系數(shù)φ d＝ 1 （ 4）查得εα 1＝ α 2＝ εα＝εα 1＋εα 2＝ （ 5）查得材料的彈性影響系數(shù) （ 6）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ 600齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限σ 550 （ 7）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 6060× 192× 1×（ 2× 8× 300× 5）＝ 102＝ ＝ 107 （ 8） 查得接觸疲勞壽命系數(shù) （ 9） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1％，安全系數(shù) S＝ 1，由得 [σ H]1＝＝ 600570σ H]2＝＝ 550539[σ H]＝ [σ H]1＋ [σ H]2/2＝ 齒輪的校核 m=3,1,4, 兩齒輪材料均選用 45,表面淬火， 48~55 查得： M P 5011702? ?? ?? ?? 預(yù)期齒輪壽命 5 年，每天工作 12 小時，工作載荷輕微沖擊，則 818216 0 6 0 * 1 * 5 2 0 * ( 5 * 3 0 0 * 1 2 ) 5 . 6 1 6 * 1 0/ 2 . 7 2 1 6 * 1 0N a n i? ? ???查《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》圖，得： ? ??Y (1)驗算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 載荷系數(shù)，取 K= 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 查得： M ?? ?接觸應(yīng)力為 ： 232212 1 . 5 5 . 5 6 4 7 1 0 3 . 0 61 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 8 1 7 2 . 0 7 92 4 7 8 2 . 0 6H E Zb d a???? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ??? ?? ? i i i i ??????????(2)驗算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 取 K=表：? ??Y 用彎曲應(yīng)力 ： ? ?m Y?? ?彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 F? 則： ? ?1 3 5 0 0 . 9 2 2 5 7 . 61 . 2 5F M P a? ??? ? ?2 3 5 0 0 . 9 8 2 7 4 . 41 . 2 5F M P a? ??? 1 1 11 2212000 2 0 0 0 1 . 5 5 . 5 6 4 7 2 . 6 8 1 . 5 62 4 3 2 61 2 . 4 2 8F a S Y Yb m a? ? ? ? ? ??? ???2221112 . 4 6 1 . 6 8 1 2 . 4 2 8 1 2 . 2 8 52 . 6 8 1 . 5 6F a S a S P ?? ? ? ? ?? 由上述計算可知，均滿足要求 。 的設(shè)計 軸的設(shè)計 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 軸是組成精密機(jī)械的重要零件之一。一切作為回轉(zhuǎn)運(yùn)動的零件，都必須在軸上才能傳遞運(yùn)動和動力。在本課題所使用的軸，承受的負(fù)荷比較小，尺寸也比較小，制造精度高，要求材料具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的加工性能。因此，選用材料 40處理為對軸進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 。 由于主軸轉(zhuǎn)動電機(jī)軸徑為 20接的聯(lián)軸器與輸入軸的軸徑也為 20動的齒輪中間孔即為 20間端軸徑為 25 此輸入軸大致圖形如下： 輸出軸段的軸直接連接下頂尖頂住軸類零 件，可以將下頂尖連同輸出軸作為一個整體的輸出軸，由于傳動齒輪的中間孔為 30齒輪連接的軸徑為 30下頂尖連接段的軸徑為 20間段為 25入軸的大致圖形如下： 軸的校核 和軸承的選擇 1、 軸的較核 一般而言，軸的強(qiáng)度是否滿足要求只需對危險截面進(jìn)行校核即可， 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 而軸的危險截面多發(fā)生在當(dāng)量彎矩最大或當(dāng)量彎矩較大且軸的直徑較小處。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸和當(dāng)量彎矩圖可知，截面與電機(jī)連接處彎矩最大 , 且截面尺寸也非最大 , 屬于危險截面；校核公式 [6]： 122σ τσ -( λ ) + 3 ( λ )≥（ σ K 1λ = K ，圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)， τ K 1λτ= K ， 32π d ( )Z=3 2 2b t d 32p π d ( )Z= 1 6 2b t d 上式中， p— 軸在截面的抗彎和抗截面模數(shù)； M、 T— 軸在計算截面上的抗彎和抗扭截面系數(shù)； σK 、 τK — 有效應(yīng)力集中系數(shù)； 1σ- — 疲勞極限； [s]— 許用安全系數(shù)； 表面粗糙度系數(shù)； β — 表面狀態(tài)系數(shù)； σε 、 τε — 絕對尺寸影響系數(shù)。 D— 軸徑； b— 鍵的寬度。查機(jī)械設(shè)計手冊得： [s]= 1σ- 為 275N/ T 為 m ； σK = 1 σε =τK = τε = t= β = 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 32p π d ( )Z= 1 6 2b t d 323 . 1 4 1 1 6 1 . 8 (1 1 1 . 8 )1 6 2 1 1創(chuàng) =2π d ( )Z=3 2 2b t d 323 . 1 4 1 1 6 1 . 8 (1 1 1 . 8 )3 2 2 1 1創(chuàng) =tl = = ′ =sl = = ′ ==[6]。 S=2227578400(1 . 0 7 6 ) 3 ( 0 . 8 5 8 )1 2 5 3 . 6 3 6 0 5 . 4M? 創(chuàng)=≥[S] 符合安全系數(shù) 2、 軸承的選擇和校核 由于輸入軸端和輸出端軸徑均為 20工作時為輕度沖擊，正常工作溫度，預(yù)期壽命為 5000h，所選擇的軸承為 6004， 查手冊可知道 軸承 6004 的基本額定負(fù)載 本額定負(fù)載荷 a/e=表可知道 e=徑向力 錯誤 !未找到引用源。 ；轉(zhuǎn)速 錯誤 !未找到引用源。 ；基本額定動載荷 錯誤 !未找到引用源。 ；基本額定靜載荷 錯誤 !未找到引用源。 ；極限轉(zhuǎn)速 錯誤 !未找到引用源。 ；壽命系數(shù)錯誤 !未找到引用源。 。 查表可得判斷系數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 ；軸向載荷系數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 ,錯誤 !未找到引用源。 ；載荷系數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 ； 當(dāng)量動載荷 錯誤 !未找到引用源。 軸承壽命 錯誤 !未找到引用源。 。 軸承壽命要求合格。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 軌的選擇 導(dǎo)軌主要根據(jù)導(dǎo)軌副之間的摩擦情況，導(dǎo)軌分為： （ 1）滑動導(dǎo)軌 兩導(dǎo)軌之間為滑動摩擦。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，剛度好，抗振性高，是機(jī)床上最廣泛采用的。 特點 ： 導(dǎo)向精度高，不會出現(xiàn)間隙，能自動補(bǔ)償磨損。一般選取三角形頂角 γ=90°, 重型機(jī)械采用大頂角 γ=110 ° ～ 120° 。當(dāng)水平力大于垂直力， V 形導(dǎo)軌兩側(cè)受力不均勻時，采用不對稱 V 形導(dǎo)軌。直線導(dǎo)軌和圓導(dǎo)軌均可采用 承載能力大，制造方便。必須留有側(cè)向間隙。不能補(bǔ)償磨損。用鑲條調(diào)整時，會降低導(dǎo)向精度。 需注意導(dǎo)軌的保護(hù)。直線導(dǎo)軌和圓導(dǎo)軌均可采用 尺寸緊湊，適用于要求高度小﹑導(dǎo)軌層數(shù)多的場合?？蓸?gòu)成閉式導(dǎo)軌。用一根鑲條可以調(diào)整各面的間隙。剛度比平面導(dǎo)軌小。制造簡單，彎曲剛度小，主要用于受軸向載荷的導(dǎo)軌。適用于同時作直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的場合 。 （ 2）滾動導(dǎo)軌 滾動直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及 擋板等組成。當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊作相對運(yùn)動時，鋼球就沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動，在滑塊端部鋼球又通過返向裝置（返向器）進(jìn)入返向孔后再 進(jìn)入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行滾動運(yùn)動。返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部 。 特點 ： 滾動直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)匿撉?，使滑塊與導(dǎo)軌之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，大大降低二者之間的運(yùn)動摩擦 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 阻力，從而獲得： 動、靜摩擦力之差很小，隨動性極好，即驅(qū)動信號與機(jī)械動作滯后的時間間隔極短，有益于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度 。 驅(qū)動功率大幅度下降，只相當(dāng)于普通機(jī)械的十分之一。與 擦阻力可下降約 40倍。 適應(yīng)高速直線運(yùn)動，其瞬時速度比滑動導(dǎo)軌提高約 10 倍。能實現(xiàn)高定位精度和重復(fù)定位精度。 能實現(xiàn)無間隙運(yùn)動，提高機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動剛度。 成對使用導(dǎo)軌副時，具有 “ 誤差均化效應(yīng) ” ，從而降低基礎(chǔ)件（導(dǎo)軌安裝面）的加工精度要求，降低基礎(chǔ)件的機(jī)械制造成本與難度。導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值的圓弧溝槽，接觸應(yīng)力小，承接能力及剛度比平面與鋼球點接觸時大大提高，滾動摩擦力比雙圓弧滾道有明顯降低。 導(dǎo)軌采用表面硬化處理 ，使導(dǎo)軌具有良好的可校性；心部保持良好的機(jī)械性能。簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造。 軌的確定 查《機(jī)械設(shè)計手冊 3》第二版選取直線滾動導(dǎo)軌副系列，又根據(jù)機(jī)床設(shè)計要求的特點，本設(shè)計初步選擇 : (1)直線滾動導(dǎo)軌副選取四方向等載荷型（ 其特點是：垂直向上向下和左右水平額定載荷是等同的，額定載荷比較大，剛度高。 (2)尺寸規(guī)格初選 45，其結(jié)構(gòu)形式選擇 。 (3)每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù)為 2。 (6)查出全自動軸承磨床推薦的精度等級為 3。 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 (7)導(dǎo)軌的材料為 初步確定直線滾動導(dǎo)軌的型號為 3 選擇用南京工藝設(shè)備制造廠的滾動直線導(dǎo)軌如圖 1 桿的確定選擇與計算 定滾珠絲杠副的導(dǎo)程 因 同步皮帶輪直徑相等，皮帶輪 與絲杠直聯(lián)， i=1 由表 1查得 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 m/000r/入得， 于計算出的 此 確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷 （ 1） 各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速 由表 1查得 8 代入得 100 33 167 n 4 =1333 （ 2）各種切削方式下，絲杠軸向載荷 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 由表 1查得 已知 3000N 5000N 代入得 （ 3）當(dāng)量轉(zhuǎn)速 由表 1查得 代入得 267r/ 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 （ 3）當(dāng)量載荷 代入得 380N 期額定動載荷 （ 1） 按預(yù)期工作時間估算 按表 9查得：輕微沖擊取 表 7查得： 1～ 3取 按表 8查得：可靠性 97%取 知： 0000 小時代入得 7899N （ 2）擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副，按最大負(fù)載 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 按表 10查得：中預(yù)載取 入得 取以上兩種結(jié)果的最大值 7899N 定允許的最小螺紋底徑 （ 1） 估算絲杠允許的最大軸向變形量 ① ≤ （ 1/3～ 1/4）重復(fù)定位精度 ② ≤ （ 1/4～ 1/5）定位精度 : 最大軸向變形量 μm 已知：重復(fù)定位精度 10μm, 定位精度 25μm ① =3 ② =6 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 取兩種結(jié)果的小值 =3μm (2）估算最小螺紋底徑 絲杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定的支承形式 (程 +（ 10～ 14） 已知：行程為 10003000N ,μ0=入得 00N 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號 （ 1）選內(nèi)循環(huán)浮動式法蘭，直筒雙螺母型墊片預(yù)形式 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 （ 2） 由計算出的 在樣本中取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副 h=8a=30700﹥ 7899 定滾珠絲杠副預(yù)緊力 其中 程補(bǔ)償值與與拉伸力 （ 1） 行程補(bǔ)償值 式中： 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 =（ 2～ 4） (2) 預(yù)拉伸力 代入得 珠絲杠副工作圖設(shè)計 (1) 絲杠螺紋長度 u+2由表二查得余程 0 繪制工作圖 （ 2）兩固定支承距離 樣本查出螺母安裝聯(lián)接尺寸 絲杠全長 L 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 （ 3）行程起點離固定支承距離 工作圖得 90 000 L=1000 0 得 20 N/ m 剛度驗算及精度選擇 （ 1） = = N/ m = N/ m 已知 000 N ， =0=1000 N ： 靜摩擦力 N 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 ：靜摩擦系數(shù) ：正壓力 N （ 2）驗算傳動系統(tǒng)剛度 傳動系統(tǒng)剛度 N 已知反向差值或重復(fù)定位精度為 10 22＞ 160 （ 3）傳動系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差 =1.7 m （ 4）確定精度 ：任意 300 定位精度 - 定位精度為 20 m/300 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 14.3 m 絲杠精度取為 3級 2 m＜ 5) 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號 已確定的型號： 稱直徑： 12 導(dǎo)程： 3 螺紋長度： 900 絲杠全長： 1000 級精度 ×1290 驗算臨界壓縮載荷 N 絲杠所受最大軸向載荷 不用驗算。 算臨界轉(zhuǎn)速 nc=f ×10 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 n