搖臂鉆床的研究與設計--畢業(yè)設計(編輯修改稿)
2025-07-08 22:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 動到位后能在立柱上加緊。根據(jù)設計思路，確定設計如下：導套加緊塊用液壓力來將上下移動到位的導套加緊在立柱上，立柱的外表面是圓柱面，故采用哈弗機構的形式來實現(xiàn)加緊。結構如下：擺動塊通過推力軸承安裝在導套上，其必須實現(xiàn)4個功能。與導套通過軸承連接，圍繞導套實現(xiàn)任意角度的旋轉；擺動塊旋轉到位后能夠在導套上加緊定位；為左右橫臂的移動提供導軌面；能對左右移動到位的橫臂進行加緊。其次在擺動塊上要設計出搖臂的壓板安裝位置和與左搖臂中的絲杠相配合的螺母安裝位置。為了避免搖臂與擺動塊有大接觸面，還設計出間隙槽。最后還有兩種加緊機構和液壓缸安裝位置。 推力軸承的選擇軸承按其所能承受的載荷方向可分為：①徑向軸承，又稱向心軸承，承受徑向載荷。②止推軸承，又稱推力軸承，承受軸向載荷。③徑向止推軸承，又稱向心推力軸承，同時承受徑向載荷和軸向載荷。按軸承工作的摩擦性質不同可分為滑動摩擦軸承（簡稱滑動軸承）和滾動摩擦軸承（簡稱滾動軸承）兩大類。擺動塊安裝在導套上,導套要承受包括擺動塊、左右橫臂、變速箱、回轉部件和主軸箱的所有重量。為了避免擺動塊與導套之間的大接觸面，為了使導套上的擺動塊旋轉靈活，需要使用能夠承受巨大的軸向力的軸承來連接導套和擺動塊。推力圓柱滾子軸承屬分離型軸承。 可承受單向軸向負荷，不能限制軸的徑向位移。 軸承剛性大，占用空間小，軸向負荷能力大，對沖擊負荷的敏感度低。 適用于低轉速，常用于推力球軸承無法適用的工作場合。 安裝時不允許軸與外殼的軸線有傾斜。假設立柱的外徑為600mm，則需選用下層內(nèi)徑為600mm 的推力軸承。查標準得知，只有推力圓柱滾子軸承有600mm的型號，故選用的滾動軸承為推力圓柱滾子軸承，代號為：滾動軸承51811 GB/T 301199 推力圓柱滾子軸承 旋轉模型圖總體圖加緊導套原理圖加緊擺動塊原理圖左橫臂主要用來實現(xiàn)驅動橫臂在水平面內(nèi)移動，且驅動機構適宜安裝在橫臂的內(nèi)部，所以橫臂應設計成空心的，又為了便于在搖臂中安裝其他傳動機構，則將橫臂做成一面挖空的盒狀結構，又為了提高橫臂的剛度和強度，最后還要設計一個搖臂蓋板，使搖臂成為一個相對封閉的整體。這樣即滿足了傳動要求和結構要求，也減輕了這個鉆床的重量。左橫臂內(nèi)部的傳動的機構有絲杠螺母傳動和蝸桿蝸輪傳動。主要包含的零部件有絲杠、安裝絲杠的軸承、軸承端蓋、蝸輪、蝸桿、蝸桿安裝軸承和軸承端蓋。所以橫臂的結構設計應充分滿足其內(nèi)部的零部件的安裝要求。其次，橫臂與分列與其兩邊的變速箱和回擺部件有連接關系，需要設計出連接結構。最后由于絲杠螺母副中的螺母除了與其內(nèi)部的絲杠配合,還需要安裝在搖臂外的擺動塊上，故需要在橫臂上留出螺母的運動空間。驅動蝸桿的電機的也需要設計出安裝位置。設計如下圖所示： 導軌的設計導軌是金屬或其它材料制成的槽或脊，可承受、固定、引導移動裝置或設備并減少其摩擦的一種裝置。導軌表面上的縱向槽或脊，用于導引、固定機器部件、專用設備、儀器等。導軌又稱滑軌、線性導軌、線性滑軌，用于直線往復運動場合，擁有比直線軸承更高的額定負載， 同時可以承擔一定的扭矩，可在高負載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運動搖臂在水平面內(nèi)左右移動，需要設計出相應的導向和承載導軌。導軌副中運動的一方為動導軌，不動的一方為支撐導軌。動導軌相對于支撐導軌只能有一個自由度的運動，以保證單一方向的導向性。一般的動導軌相對于支撐導軌作直線運動。按摩擦性質分，常用的導軌可分成滑動導軌和滾動導軌。導軌的設計應滿足導向精度、精度保持性、低速運動平穩(wěn)性、結構簡單、工藝性好的要求。導軌材料應耐磨性好、工藝好、成本低。直線移動導軌的的截面基本形式主要有三角形、矩形、燕尾形和圓柱形。在此橫臂導軌的設計中根據(jù)橫臂與擺動塊的結構特點和導軌的設計要求，巧妙的以橫臂的下矩形底面為動導軌，以擺動塊兩側開的矩形槽為支撐導軌，采用摩擦滑動導軌的形式，構成矩形導軌。導軌的材料的就使用擺動塊的材料和橫臂的材料，即支撐導軌采用鑄鐵，橫臂采用淬火鋼。這樣既滿足導向精度，又使運動平穩(wěn)，工藝簡單，制造方便，調整和維修方便，成本低廉。鑄鐵與鋼之間的動摩擦系數(shù)n=~。 絲杠螺母傳動設計絲杠螺母機構又稱螺旋傳動機構。當絲杠作為主動體時，螺母就會隨絲杠的轉動角度按照對應規(guī)格的導程轉化成直線運動，被動工件可以通過螺母座和螺母連接，從而實現(xiàn)對應的直線運動。絲杠螺母機構的最大特點是利用了斜面原理，將斜面卷曲變形，從而形成羅紋。將轉動變成平動。 絲杠轉一圈，螺母位移一個螺距。這樣省力不省功它主要用來將旋轉運動變換為直線運動或將直線運動變換為旋轉運動。有以傳遞能量為主的(如螺旋壓力機、千斤頂?shù)?；也有以傳遞運動為主的如機床工作臺的進給絲杠)；還有調整零件之間相對位置的螺旋傳動機構等?！ 〗z杠螺母機構有滑動摩擦機構和滾動摩擦機構之分。滑動絲杠螺母機構結構簡單，加工方便，制造成本低，具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動效率低(30％～40％)。滾珠絲杠螺母機構雖然結構復雜、制造成本高，不能自鎖，但其最大優(yōu)點是摩擦阻力矩小、傳動效率高(92％～98％)，精度高，系統(tǒng)剛度好，運動具有可逆性，使用壽命長，因此在機電一體化系統(tǒng)中得到大量廣泛應用假設這個移動的橫臂加上變速箱，回擺部件，主軸箱等部件總體的質量為8噸，則軸向的驅動力F=mgu=8*1000*10*=4000 (N).絲桿的軸向位移L=1040mm,假設絲杠的轉速為n=125r/min,所設計的螺紋線升角為20176。則絲杠的軸向移動速度（搖臂的移動速度）v=絲杠和螺母的材料都選用45鋼，則螺紋傳動之間的當量摩擦系數(shù)f’=,則當量摩擦角則絲杠與螺母傳動的螺紋摩擦力矩M=63 (N/m)絲杠的驅動功率P=(kw)絲杠上除了螺紋的設計外，絲杠也是軸類結構，也需要按軸的設計方法。由于絲杠上還需要安裝蝸輪蝸桿傳動中的蝸輪，所以需要設計出鍵槽等結構。絲杠的加工適宜車削，故絲杠的上需要設計出退刀槽，絲杠的安裝還需要設計出軸承的安裝結構。絲杠的耐磨性校核本螺紋矩形，軸向載荷F=4000N，許用比壓【】= N/mm，采用整體式螺母，所以 mm而dd所以耐磨性足以滿足強度。絲杠強度校核 45鋼的許用應力[]=220MPa，外螺紋小徑d=55mm,當量應力172MPa[]=220MPa則強度滿足。螺紋強度校核矩形螺紋牙根部的寬度b==2mm，45鋼的【】=598MPa，【】=353MPa, []=220MPa,[]=180MPa。剪切強度=MPa[]=180MPa彎曲強度 MPa＜【】=598MPa．故螺
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