【正文】 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 40 圖 5— 2 液壓系統(tǒng)工作原理圖 1電磁鐵 2換向閥 3液壓缸 4活塞桿 5行程開(kāi)關(guān) 6換向閥 7調(diào)速閥 8單向閥 9壓力表開(kāi)關(guān) 10壓力表 11液壓泵 12濾油網(wǎng) 13油箱 14溢流閥 計(jì)算和選擇液壓元件 液壓缸的計(jì)算 F 根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作情況，液壓缸受力 如圖 5— 3 所示 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 圖 5— 3 液壓缸受力示意圖 F=F工 +F慣 +F封 +F摩 +F回 式中 F工 —— 按題目給定為 5000N； F慣 —— 活塞上所受慣性力； F封 — — 密封阻力； F摩 —— 導(dǎo)軌摩擦阻力； F回 —— 回油背壓形成的阻力。由于采用油 液作 為工作介質(zhì)，液壓傳動(dòng)裝置能自行潤(rùn)滑，故使用壽命較長(zhǎng)。 (4)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌不宜太寬，以免線速度相差太大。鋼 — 鋼導(dǎo)軌副的許用壓強(qiáng)可比表中數(shù)值增加 20％ — 30％。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能保證導(dǎo)軌在這種受力狀態(tài)下工作。 圖 d 為層疊式防護(hù)罩， 用多段 金屬薄板制成，最外層蓋板 6 和最內(nèi)層蓋板 7 分別固定在運(yùn)動(dòng)部件 5 和床身 8 上，當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)，防護(hù) 罩可隨 之 伸長(zhǎng)或縮短。 1） 導(dǎo)軌潤(rùn)滑 導(dǎo)軌潤(rùn)滑的目的是：減少磨損以延長(zhǎng)導(dǎo)凱使用 壽命；降低溫度 以 改善工作條件；減小摩擦力以提高機(jī)械效率；保護(hù)導(dǎo)軌表面以防止生銹。若間隙過(guò)小，不但增加運(yùn)動(dòng)阻力，而且會(huì)加速導(dǎo)軌 磨損；若間 隙過(guò)大，又會(huì)使導(dǎo)向精度降低，還容易產(chǎn)生振動(dòng)。圓柱形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單，不易積存較大的鐵 屑 。導(dǎo)向精度隨頂角。淬 火鋼的耐磨性比普通鑄 鐵高 510 倍。常用的導(dǎo)軌材料有鑄鐵、鋼、有色 金屬 和 塑料 ．其中以鑄鐵 應(yīng)用最為廣泛。這兩種磨損常同時(shí)發(fā)生，它們既相互聯(lián)系，又相互影響 。 (3)按受力情況可分為開(kāi)式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。 滑臺(tái)對(duì)液壓系統(tǒng)的要求 （ 1） 能在變負(fù)載或在斷續(xù)負(fù)載下工作，能保證滑臺(tái)的進(jìn)給速度特 別是最低進(jìn)給速度（一般約為 5mm/min）穩(wěn)定，以保證加工精度。但是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)于工作機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高勢(shì)必使總傳動(dòng)比加大，致使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外廓尺寸增加，制造成本提高。由 fv = nf 可以計(jì)算滑臺(tái)速度 fv 。具有這種支承形式的機(jī)床，稱為單臂式機(jī)床。一些在立式機(jī)床上安裝不方便或者受到高度限制的細(xì)長(zhǎng)工件，也適宜采用臥式機(jī)床加工。交點(diǎn) I 的 y 值與中點(diǎn) E 的 y值之差即為原理直線度誤差。當(dāng) 3Z 的分度圓在 4Z 上作純滾動(dòng)時(shí) ,圓心 O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 O′ ,齒輪上 a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至 a′點(diǎn) ( 坐標(biāo)為 x,y) ,而 Oa = O′ a′ ,由圖 2 可知 : x = Pb + ca′ = PO′ cosθ + O′ a′ cosθ = Rcosθ +Oa cosθ = Rcosθ +λ Rcosθ = R (1 +λ ) cosθ （ 1) y = O′ b O′ c = PO′ sinθ O′ a′ sinθ = Rsinθ Oasinθ =Rsinθ λ Rsinθ = R (1 λ ) sinθ (2) 由式 (1) 得 2COS? = 222 R (1 + ) X ? 由式 (2) 得 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 2sin? = 222 R (1 ) Y ? 則 2X / 2R (1 +λ ) 2 + 2y / 2R (1 λ ) 2 = 2COS? + 2sin? = 1 (3) 式 (3) 為橢圓方程 ,所以 a 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓。上述步驟之間有著密切聯(lián)系，必要時(shí)可互相穿插或并進(jìn)。 總體方案是部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)整個(gè)機(jī) 床設(shè)計(jì)的影響較大。機(jī)床工作時(shí) ,裝兩把車刀的車頭主軸由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng) , 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 同時(shí)車頭由側(cè)底座上的液壓滑臺(tái)帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它專門用于加工一種工件或一種工件的 一定工序，機(jī)床的輔助部件部分地實(shí)現(xiàn) 了自動(dòng)化，大大的提高了生產(chǎn)率。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)任務(wù)：臥式單工位雙面車方組合機(jī)車 工件名稱：小型拖拉機(jī)操縱軸 生產(chǎn)批量：中批生產(chǎn) 材料： 45 鋼 產(chǎn)品圖如下 機(jī)床總體設(shè)計(jì)的依據(jù) 概述 機(jī)床設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)人員根據(jù)使用部門的要求和制造部門的可能，運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)技術(shù)知識(shí)，所進(jìn)行的創(chuàng)造性勞動(dòng)。 （ 4）經(jīng)濟(jì)效果好，如節(jié)省材料、減少機(jī)床占地面積等。 工件加工原理 車方機(jī)床由車頭行星輪系機(jī)構(gòu)產(chǎn)生刀尖的橢圓曲線軌跡。 3z 分度圓直徑 3D = 130mm。但由于生產(chǎn)率要求很高，就不得不采用多工位的方案，使裝卸時(shí)間和機(jī)動(dòng)時(shí)間相重合。 （ 3）倒丁字形（“ ? ”形）支承 支承件是床身和立柱的組合。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 2— 2 整體圖如圖 2— 3 所示 主軸箱電動(dòng)機(jī)工件液壓滑臺(tái)液壓滑臺(tái)床身右主軸頭左主軸頭夾具 圖 2— 3 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 切削力的計(jì)算及刀具的選擇 車方機(jī)床的主軸上對(duì)稱安裝了兩把車刀 ,但由圖 2 可知 ,兩把刀不會(huì)同時(shí)切削 ,切削深度從 F 點(diǎn) pa = 0 逐漸增大至 E 點(diǎn) pa =30 272? = ,再逐漸減小至 G 點(diǎn) pa = 0 。其中以三相異步帶能動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多，常用為 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 （ 2） 通?；_(tái)快進(jìn)與快退的速度大致相等，因此多采用差動(dòng)連接的單出桿液壓缸。 (2)按摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 （ 4） 結(jié)構(gòu)工藝性 在可 能的情況下，應(yīng)盡量使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造和維護(hù)。如果局 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 部應(yīng)力過(guò) 大而使表 層產(chǎn) 生凹坑狀的塑 性變形，這 就是壓潰 現(xiàn)象，這種破壞是 不允許發(fā)生的。常用于較精密的機(jī)床導(dǎo)軌 。 支承導(dǎo)軌為凸形時(shí)，稱為山形導(dǎo)軌；支承導(dǎo)軌為凹形時(shí)，稱為 V 形導(dǎo)軌。 燕尾 形導(dǎo)軌，見(jiàn)圖 C。 雙圓柱形組合 (圖 f) 容易制造，但磨損后不易補(bǔ)償。但由于鑲 條下面只與幾個(gè)螺釘接觸，因此剛度較差。這種防護(hù)罩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但切屑及雜物在滾輪卷動(dòng)時(shí)．容易被帶至鋼帶內(nèi)表面而掉在導(dǎo)軌面上，影響防護(hù)效果。 由于力 F 與力矩 M 同時(shí)作用，閱此尋軌所承受的最大、最小、平均壓強(qiáng)分別為 ： maxp = Fp + Mp = FaL （ 1 + 6MFL ） ??????? （ 3） minp = Fp — Mp = FaL （ 1— 6MFL ） ??? ???? （ 4） = 12 （ maxp + minp ） = 2L FaL ?????????? ..（ 5） 從式 (4— 7)可見(jiàn)， 平 均壓強(qiáng) avp 只與 力 F 的大小和導(dǎo)軌幾何尺寸有 關(guān)，而與力的作用點(diǎn) 無(wú) 關(guān)。鑄鐵、鑄鐵178。 3） 均勻磨損 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 (1)力求使摩擦面上的壓強(qiáng)均勻分布，例如導(dǎo)軌的形狀和尺寸要盡可能與集中載荷對(duì)稱。其傳動(dòng)比可達(dá) 100： 1 至 20xx： 1。 工進(jìn)終了 壓下行程開(kāi)關(guān)返回。 p?總 —— p?沿 程 + p?局 部 之和，對(duì)于回油路采用調(diào)速閥 的系統(tǒng)， p?總 可估為（ — ） MPa，取 。 maxq工 的計(jì)算如下： Bp =a qmax = L/min qB = L/min 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 47 maxq工 ＝4? 2D maxv工 = 4?179。 液壓缸工作控有效工作面積 A1 = FP工= 10?=( 2cm ) 活塞直徑 D= 14A? = 4 ?? =(cm) 因差動(dòng)比為 1： 2，所以活塞桿直徑 d＝ ＝ ? 33=(mm) 取標(biāo)推直徑 D=40mm， d＝ 25mm，則工作壓 力 P工 =2??=(MPa) 今取 P工 =. A1 =40 2cm A2 =20 2cm F回 =600N F= 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 45 由于兩個(gè)切削頭工作時(shí)需做低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在確定液壓缸活塞面積 A1 之后，還必須按最低進(jìn)給速度驗(yàn)算液壓缸尺寸。 確定液壓系統(tǒng)工作要求 根據(jù)加工要求，工件不動(dòng)， 主軸和刀具由液壓滑臺(tái)帶動(dòng)進(jìn)給， “快進(jìn)一工進(jìn)一 快退 — 停止”， 工作循環(huán)采用液壓傳動(dòng)方式，選用活塞桿 做執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 與機(jī)械傳動(dòng)， 電力傳動(dòng)等傳動(dòng)方式相比，液壓傳動(dòng)具有下列優(yōu)點(diǎn)： 等功率的情況下，液壓傳動(dòng)裝置的體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊。 2） 力求少磨損 在有些場(chǎng)合既不便采用靜壓導(dǎo)軌，也不能采用動(dòng)壓導(dǎo)軌，就只能爭(zhēng)取少磨損 。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 4— 7 導(dǎo)軌壓強(qiáng)的分布 表 4— 2 鑄鐵導(dǎo)軌的壓強(qiáng)分布 /MPa 導(dǎo)軌種類 機(jī)床類別 平均壓強(qiáng) 最大壓強(qiáng) 直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和速度較高的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 中型機(jī)床 — — 重型機(jī)床 — — 速度較低的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 中型機(jī)床 — — 重型機(jī)床 — 磨 床 — 主運(yùn)動(dòng)和速度較高的圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 D—— 導(dǎo)軌直徑， mm D3000 D3000 — 環(huán) 行 2） 導(dǎo)軌的許用壓強(qiáng) 導(dǎo)軌的壓強(qiáng)是影響導(dǎo)軌耐磨性的一個(gè)主要因素。 * 1） 導(dǎo)軌壓強(qiáng)的分布 當(dāng)導(dǎo)軌的自身剛度大于接觸剛度 時(shí) ，可忽略導(dǎo)軌自身變形的影響，而只考慮接觸變形的影 響。 2） 導(dǎo)軌的防護(hù) 導(dǎo)軌的防護(hù)裝置應(yīng)盡可能 使 導(dǎo)軌面封閉起來(lái)，如果不能封閉，則應(yīng)能將落在導(dǎo)軌上的塵屑較徹底地清除 ，還應(yīng)具有耐紅熱切 屑的 能力，防冷卻液浸蝕的能力，便于裝卸及清洗導(dǎo)軌，制造容易、耐用和美觀。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)整比較麻煩。適用于精度要求較高的機(jī)床，如高精度絲杠 機(jī) 床刀架導(dǎo)軌和滾齒機(jī)立體導(dǎo)軌等。但是必須很好地防護(hù)，以防止落人切屑和塵 土。 適用于 中、小型精密機(jī)床和數(shù)控機(jī) 床的導(dǎo)軌，用于豎直導(dǎo)軌