【文章內(nèi)容簡介】 動機 交流電動機 內(nèi)燃機 交流電動機 圖 4 （ 3）功能元求解方案分析 1）主傳動： 方 案 簡 圖 方 案 說 明 方案 1 定軸輪系：由兩個或者兩個以上的齒輪組成的系統(tǒng)。傳動時各齒輪的幾何軸線位置不變，圖示為三級齒輪減速器采用的定軸輪系 方案 2 周轉(zhuǎn)輪系：該機構(gòu)有一固定的太陽輪，自由度為 1，其傳動比計算方法與差動輪系相同。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 方案 3 復(fù)合輪系：由定軸輪系和周轉(zhuǎn)輪系或者幾個周轉(zhuǎn)輪系組成，如圖示，該輪系用于較大的傳動比，適當?shù)倪x配各齒輪的齒數(shù)，可以獲 得結(jié)構(gòu)緊湊的大傳動比機構(gòu)。復(fù)合輪系多用于變速器。 方案 4 帶傳動塔輪：主軸I 上的塔輪與從動軸 II 上的塔輪其裝置方向恰相反，各級帶輪直徑的選取，都以統(tǒng)一帶長為基準。通過改變不同帶輪接觸，即可使從動軸獲得不同的轉(zhuǎn)速。該變速機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，可用于兩軸間距較大的場合。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 方案 5 塔齒輪有級變速：在軸 I 上裝有寶塔齒輪（由少到多的7 個齒輪），通過齒輪 2， 3， 3’驅(qū)動從動輪 4，操作手柄 M 使齒輪 2 依次與寶塔輪上的每個齒輪嚙合，從動輪4 可以得到 7 種轉(zhuǎn)速 為了加工精度，要使用磨床加工 VIIIIVV。在軸 直徑最小處 VIIIIVV 和與下一軸段處 VIIVIII 制出長 3mm 的越程槽。參考大鏈輪的直徑和最小軸段的直徑， VIIVIII軸段選取直徑 30mm，長取 70mm。大鏈輪的軸向定位靠軸套，徑向定位選用鍵。查參考資料 [8]選取長 18 mm，高 7mm，寬 8mm 的鍵。參考鍵可選鍵槽的長、高、寬分別為 18mm、 、 8mm。軸段 VIVII 直徑取 29mm，并且取長度 100mm。 VVI 軸段主要安裝另一個大鏈輪，參考大鏈輪的直徑和 VIVII 軸段的直徑，選擇直徑 30mm，長度取 60mm。大鏈輪的徑向定位也采取鍵 定位。查參考資料 [8]選取鍵長、高、寬分別為 20mm、 7mm、 8mm，同樣參考鍵參數(shù)選擇鍵槽的長、高、寬為 20mm、 、8mm。軸段 IVV 軸段取長 70mm 直徑選擇 29mm。軸段 IIIII 主要是安裝滑動軸承，直徑選擇 35mm長取 45mm。軸段 IIIIV主要是對滑動軸承軸向定位，用卡子定位，有一 3? 的越程槽。直徑取 35mm 長取 9mm。軸段 III 主要作為軸套另一邊的軸向定位，只是起到一個軸肩的作用，直徑取 40mm，長度取 6mm。軸兩端都取 o451? 倒角。 進行校核通常只需要校核軸上承受最大彎扭力的截面即可，故在此只要校核危險界面 C。 查參考資料 [5]得軸計算應(yīng)力公式： 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 W TMca221 )( 小?? ????????（ 326） 由于該軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)變力，查參考資料 [5]選 1?? 。 將式中各值代入得： M P aM P aW TMca 302)(32)9 5 5 0 01( 2 4 9 9 9)(2322222 ???????????? 大?? 選擇軸材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查參 考資料 [5]查得 ? ? MPa601 ??? 。因此? ?1????ca ，故安全。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 第四章 總體設(shè)計 綜述 設(shè)計，無論是機床設(shè)計還是其他方面的設(shè)計，都是一種創(chuàng)造性勞動?？傮w設(shè)計的原則是實用、經(jīng)濟、美觀。機床的設(shè)計是設(shè)計者根據(jù)市場的需求和現(xiàn)有的制造條件及工藝技術(shù)，運用科學的設(shè)計思想及步驟而進行的。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計的方法和途徑也日新月異。機床的設(shè)計由原來的單純靠類比發(fā)展到現(xiàn)在的功能分析計算 。由原來的單純靜力分析發(fā)展到現(xiàn)在的靜態(tài)、動態(tài)以及熱變形、熱應(yīng)的 分析 。由原來的定性分析發(fā)展到現(xiàn)在的定向和定量綜合分析，在設(shè)計階段就能預(yù)測其功能，提高設(shè)計的一次成功率。隨著技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計工作也不僅僅是單一學科的活動，考慮的方面也越來越多，每次設(shè)計都由原來的單一滿足工程需要改為以人為本，人機結(jié)合的設(shè)計目標。 在參考我們所有設(shè)計的圖紙以及計算數(shù)據(jù)的前提下，我開始了總體設(shè)計?？傮w設(shè)計主要就是將所有的部分有機的組合起來，并在不合適的地方從整體出發(fā)修改。對總體設(shè)計采用人機工程學原理進行全面分析，反復(fù)論證，確保產(chǎn)品操作使用與維修方便、安全與舒適，有利于創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，滿足人們的 心理需要，并使經(jīng)濟效益、工作效率均佳。通過人機工程設(shè)計從整體上使 “機”與人體相適應(yīng)。因此總體設(shè)計的主要問題是人與機器之間的分工以及人與機器之間如何有效地交流信息的問題。 總體造型設(shè)計 機器的造型設(shè)計，歸屬于工業(yè)產(chǎn)品的造型設(shè)計，成為工業(yè)造型設(shè)計。工業(yè)造型設(shè)計是將與工業(yè)造型有關(guān)的功能、結(jié)構(gòu)、材料、工藝、視覺傳遞、市場關(guān)系等方面，進行綜合的創(chuàng)造性設(shè)計，進而獲得人 — 機 — 環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一、符合時代要求的一種創(chuàng)造性活動。機器造型設(shè)計是指與機器造型形態(tài)方面有關(guān)的設(shè)計，包括充分體現(xiàn)機器功能的形態(tài)構(gòu)成設(shè)計，實現(xiàn)形態(tài)的結(jié) 構(gòu)方法和工藝方面的設(shè)計以及達到方便宜人與環(huán)境協(xié)調(diào)的人機關(guān)系設(shè)計。通過機器的造型設(shè)計把機器的功能、結(jié)構(gòu)、工藝、材料、人機關(guān)系、形態(tài)、色彩等因素與造型設(shè)計有關(guān)的工程技術(shù)問題，以及造型設(shè)計的藝術(shù)表現(xiàn)自然的融合起來 造型設(shè)計的藝術(shù)表現(xiàn)法則包括：機器造型的比例與尺度、機器形態(tài)的均衡與穩(wěn)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 定、機器形態(tài)的統(tǒng)一與變化。 造型的比率美是一種用幾何語言和數(shù)比詞匯去表現(xiàn)機器美的抽象藝術(shù)形成。正確的比例尺度是完美造型的基礎(chǔ)。造型的比例關(guān)系是依據(jù)功能效用的要求、可能的技術(shù)條件以及材料、結(jié)構(gòu)、時代特征等因素，再結(jié)合人們對造型的欣賞習慣和 審美愛好而形成的。造型的比例關(guān)系不是一成不變的，隨其構(gòu)成因素的變化、功能要求、生產(chǎn)工藝的革新、科學技術(shù)的發(fā)展、審美觀念的變化而變化。 機器形態(tài)的均衡是指造型物各部分之間前后左右的輕重關(guān)系，而獲得平衡的視覺感。機器形態(tài)的穩(wěn)定是指造型物形體大小呈現(xiàn)的上下輕重關(guān)系，而獲得視覺上的穩(wěn)定感。產(chǎn)品實際質(zhì)量的中心符合穩(wěn)定條件，達到穩(wěn)定。造型要素表現(xiàn)既要統(tǒng)一，又要有變化，使之達到活躍生動、富有情趣的美感要求。 各大部件的尺寸設(shè)計 根據(jù)上面提到的總體設(shè)計思路與總體設(shè)計原則和方法，可以進行各大部件的尺寸設(shè)計。首先為了能夠 滿足功能要求，所以先由設(shè)計條件及加工范圍等設(shè)計出立柱以及工作臺的大體尺寸。最終立柱的高為 1170mm，按照比例 2： 1 可得基座高度為 600mm左右。由加工能力設(shè)計要求可以確定工作臺的基礎(chǔ)尺寸，在根據(jù)工作太的基礎(chǔ)尺寸得到基座寬度約為 700mm，然后根據(jù)工作臺的加工范圍確定工作臺導(dǎo)軌長度，再結(jié)合立柱的寬度就可以確定整個基座的長度，其數(shù)值為 2250mm 左右。為使機器呈現(xiàn)穩(wěn)重感，采用上細下粗的視覺效果。所以立柱和后立柱都采用一定的錐度，錐度為1/10~1/15。在立柱、工作臺、床身等大部件的尺寸范圍都確定以后，后立柱 的尺寸范圍便也確定，其尺寸范圍為高 855mm，底座尺寸為 505mm 320mm。 機架設(shè)計 機架是底座、機體、床身、殼體、箱體的統(tǒng)稱。機架設(shè)計的一般要求包括： ，機架的重量應(yīng)要求輕、成本低 2 抗震性好，把受迫震動振幅限制在允許范圍內(nèi)，使得噪音最小 3 溫度場分布合理，使熱變形對精度的要求最小 4 機構(gòu)設(shè)計合理，公益性好，便于鑄造和機械加工 5 結(jié)構(gòu)力求便于安裝和調(diào)整，方便維修和更換零部件 6 有導(dǎo)軌的機架要求導(dǎo)軌面受力合理，耐磨性好 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 7 造型好，使之既適用于經(jīng)濟又美觀大方 機架常 用材料根據(jù)具體設(shè)計的機器要求而定，機床床身等部件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以采用鑄鐵，由于鑄鐵的鑄造性能好、廉價、吸震能力強，所以應(yīng)用最廣。目前，鑄鐵是機架使用最多的一種材料，其流動性好，體收縮和線收縮小，容易獲得形狀復(fù)雜的鑄件，在鑄件中加入少量合金元素就可以提高耐磨性。鑄鐵的內(nèi)摩擦大、阻尼作用大，股動態(tài)性能好。鑄鐵還具有切削性能好、價格便宜易于大量生產(chǎn)等優(yōu)點。但鑄鐵的壁厚超過臨界值時，其力學性能就會明顯下降，故不易設(shè)計成厚度很大的鑄件。鑄件生產(chǎn)后，必須進行失效處理。失效處理的目的在于不降低鑄鐵力學性能的前提下，使 鑄鐵的內(nèi)應(yīng)力和機加工切削應(yīng)力得到消除或穩(wěn)定，以消除長期使用中的變形，保證幾何精度。 時效處理主要包括自然時效和人工時效。自然時效的工藝過程為：加工后，在室外擱置相當長一段時間，一般要求在一年以上，以使內(nèi)應(yīng)力自然松弛或消除。其特點是方法簡單、效果好，但是生產(chǎn)周期長占地面積大，擠壓資金多。人工時效主要有熱處理方法和機械振動法。熱處理方法的主要工藝過程為：將鑄件慢加熱到共析點以下，一般為 500~600℃，保溫一段時間，然后慢慢冷卻，以消除內(nèi)應(yīng)力。其特點是在人工時效后配以短時間的自然時效，一般為 3~6 個月，對精度穩(wěn) 定性可獲得良好的效果。機械振動法的工藝過程主要為：將激振器裝卡在機架上，使其產(chǎn)生共振，經(jīng)持續(xù)一段時間，對于形狀復(fù)雜的機架只要幾十分鐘，金屬產(chǎn)生局部微觀塑性變形，消除殘余應(yīng)力。其特點是能耗少、時間短，效果顯著。對于各種時效處理，應(yīng)根據(jù)各工廠的實際情況選用。 另外，機架的力學性能特征除受機架界面形狀、肋的布置、機架壁板上的孔等因素的影響。所以，最終確定床身、支架的壁厚為 17mm。 導(dǎo)軌的設(shè)計 首先，分析導(dǎo)軌工作需求特點。床身上的導(dǎo)軌承重比較大，傾覆力矩較小，移動頻率較低，精度要求較高。立柱上的導(dǎo)軌移動 頻率也很低，主要承受傾覆力矩，精度要求較高。所以根據(jù)導(dǎo)軌特點，查參考資料 [15]得：床身采用 V 形和一個平面的導(dǎo)軌組合，如圖 41。這個導(dǎo)軌的特點是導(dǎo)向性好，剛性較好，可以自動補償磨損，制造方便，應(yīng)用廣泛。立柱的導(dǎo)軌采用雙燕尾導(dǎo)軌組合，如圖 ：閉式導(dǎo)軌中接觸面?zhèn)€數(shù)最少的一種結(jié)構(gòu)，用鑲條即可調(diào)節(jié)各接觸面的間隙，并且可以本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 承受一定的傾覆力矩，并且可以承受一定的傾覆力矩，但是需要通過調(diào)節(jié)鑲條才能補償磨損。 圖 41 圖 42 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 第五章 人機工程設(shè)計 機器造型設(shè)計 人機工程主要是研究與解決人 —— 機器 —— 環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，形成有機聯(lián)系，使機器或設(shè)備適合人的生理和心里需求，以及其他因素，從而達到工作環(huán)境舒適安全，操作準確、省力、簡便，減輕操作疲勞，提高工作效率。造型設(shè)計中應(yīng)用人體尺寸數(shù)據(jù)，是為工業(yè)產(chǎn)品造型、工作位置和工作環(huán)境設(shè)計提供與人有關(guān)的尺寸及造型空間數(shù)據(jù)。 總觀機床的整體設(shè)計不難看出，機床與人的交流主要是通過人的感官和操縱。所以機床的造型設(shè)計也就主要是通過對指示裝置和操縱手柄的設(shè)計 。指示裝置主要是指示燈。操縱裝置主要是操縱按鈕、操縱桿和操縱手柄。對于信息的接收與傳遞，應(yīng)與人的信息感覺通道、傳遞方式和人的操作反應(yīng)的生理、心理方面的有關(guān)要求相適應(yīng)。顯示與信號的選擇