【導(dǎo)讀】給箱中各傳動件和控制件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析。根據(jù)要求設(shè)計(jì)的進(jìn)給箱能實(shí)現(xiàn)。18種進(jìn)給速度，同時實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中的快速后退運(yùn)動。本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：。對部分零件進(jìn)行了三維造型和分析。本次設(shè)計(jì)還要求我們熟練掌握計(jì)算機(jī)基。行優(yōu)缺點(diǎn)的比較，從而選出最適當(dāng)?shù)目尚蟹桨?。進(jìn)而對選定方案進(jìn)行具體的。本次設(shè)計(jì)需要用展開圖來表示主軸箱中各傳動件的結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系。用三維裝配的方式可以更清楚地展現(xiàn)出個構(gòu)件之間的聯(lián)接關(guān)系。下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的。獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人。和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。

　　

【正文】 銷子 1軸套 14 和齒輪 13，使撥叉 5 沿導(dǎo)向軸 6軸向移動。 為保證齒輪能正確嚙合，在設(shè)計(jì)操縱機(jī)構(gòu)時必須考慮定位問題。常用的定位方式有鋼球定位和銷槽定位等。定位機(jī)構(gòu)可以安裝在操縱件上、導(dǎo)向軸上或滑移齒輪上。用鋼球定位，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較廣，但有時定位不太可靠。當(dāng)機(jī)床振動較大或被操縱的齒輪較重，軸線豎直放置時，就要用銷槽定位。 25 圖 3－ 4 移動式 操作機(jī)構(gòu) 對以上三個方案進(jìn)行比較如下 :在 x62 中， 考慮到三聯(lián)滑移齒輪移動的距離較長，用擺動時操作機(jī)構(gòu)會使齒輪的徑向偏移過大或擺桿的長度太大，這時就不適宜采用這種機(jī)構(gòu)。 凸輪機(jī)構(gòu)雖然可以實(shí)現(xiàn)順序變速操縱，但在進(jìn)給部分的 控制 操作中需要實(shí)現(xiàn)對三個滑移齒輪的控制，如采用凸輪機(jī)構(gòu)會 使凸 輪的徑向尺寸過大。且凸輪機(jī)構(gòu)是靠點(diǎn)、線接觸，易磨損。 若采用耐磨材則 成本 較 高。 移動式操作機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)方便、工作可靠等特點(diǎn)， 故在進(jìn)給箱的控制操作中采用移動式操作機(jī)構(gòu)。 移動式操作機(jī)構(gòu)的 設(shè)計(jì)原理和 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原理 : 如圖 35所示： 當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時，將手柄 1 向右拔出，手柄 1帶動轉(zhuǎn)速盤 2 頭利齒條 4 到達(dá)虛線位置。這時，轉(zhuǎn)動手柄 1 同時帶動 2 轉(zhuǎn)到某一位置，再將 2 推回到原位。在 2返回原位這一過程中， 2 上對應(yīng) 4 的位置無孔，對應(yīng) 3 的位置是一大孔。即轉(zhuǎn)速盤 2 推著4向左移動。齒條 4 與齒條 3通過齒輪 5互鎖，從而 3 相對向右移動。 齒條 3 的階梯部分穿過大孔。如圖 a 所示。撥叉 6 安裝在齒條 4 上，同時隨著 4 到達(dá)最左位，從而實(shí)現(xiàn)了所控制齒輪的左位。 26 圖 35 移動式操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖 ⑴ 擬定 進(jìn)給傳動系統(tǒng)圖： Ⅴ軸 Ⅳ軸 Ⅲ軸 圖 36 進(jìn)給箱的傳 系統(tǒng)圖（部分）： ⑵ 傳動中用到的距離參數(shù)： Ⅰ 軸和軸Ⅱ之間的中心距 L Ⅰ Ⅱ =70mm。 Ⅱ 軸和Ⅲ軸之間的中心距 L Ⅱ Ⅲ =88mm。 27 Ⅱ右位中位左位Ⅲ 軸和Ⅳ軸之間的中心距 L Ⅲ Ⅳ =。 Ⅳ 軸和軸Ⅴ之間的中心距 L Ⅳ Ⅴ =。 Ⅲ 軸上三聯(lián)滑移齒輪的左右行程都為 25mm。 25cm 25cm 圖 37 Ⅲ 軸上三聯(lián)滑移齒輪 移動位置示意圖 Ⅴ 軸 上三聯(lián)滑移齒輪的左右行程也都是 25mm。 圖 38 Ⅴ 軸上三聯(lián)滑移齒輪移動位置示意圖 操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ⑴ 變速盤的設(shè)計(jì) : 由進(jìn)給速度分布圖中的設(shè)計(jì)要求及 傳動系統(tǒng)圖列出滑動齒輪的各個位置從而找出規(guī)律。如表 31所示： 28 表 31 各個齒輪的位置 進(jìn)給 速度 Ⅲ軸上的齒輪 Ⅴ軸上的齒輪 Ⅴ軸上的離合器 左 中 左 30 左 右 左 左 左 左 右 中 左 60 右 右 左 75 右 左 左 95 中 中 左 118 中 右 左 150 中 左 左 190 左 中 右 235 左 右 右 300 左 左 右 375 右 中 右 475 右 右 右 600 右 左 右 750 中 中 右 950 中 右 右 1180 中 左 右 為便于安裝和控制，現(xiàn)擬將 各互鎖 齒輪安置在同一軸線上。 其位置結(jié)構(gòu)如圖 39所示： 圖 39 控制撥叉移動的 6 個桿的位置布置圖 29 因變 速盤轉(zhuǎn)一圈需實(shí)現(xiàn) 18 種轉(zhuǎn)速，故每一級轉(zhuǎn)速間對應(yīng)轉(zhuǎn)盤上位置相差 20 度。 旋轉(zhuǎn)圓盤分別對其在相應(yīng)的位置對照上表進(jìn)行孔的確 .定 現(xiàn)擬畫出進(jìn)給速度為 的 變速盤 。 如圖 310 所示： 圖 310 進(jìn)給速度為 對撥動Ⅲ軸上的三聯(lián)滑移齒輪的桿對應(yīng)孔盤位置的孔，初步選擇大孔的直徑 12? m，小孔的直徑為 8? mm，孔盤的直徑初選為 139? mm。 對撥動Ⅴ軸上的三聯(lián)滑移齒輪的桿對應(yīng)孔盤位置的孔，初步選擇孔的直徑 和Ⅲ軸上的三聯(lián)滑移齒輪的桿對應(yīng)孔盤位置的孔的直徑相同，即大孔的直徑 12? m，小孔的直徑為8? mm，孔盤的直徑初選為 115? mm 和 90? mm。變速盤的 厚度 選 為 5mm。 ⑵ 齒條組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 齒條組件的作用分兩種，帶動撥叉或者約束與他配合的齒條組件的運(yùn)動。 a）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 桿的 左 側(cè)需要與齒輪軸及相配對的另一個齒條干組件嚙合，且三者之間要實(shí)現(xiàn)的相互作用最終要實(shí)現(xiàn)齒條桿組件之間的平動，則設(shè)計(jì)成齒輪齒條結(jié)構(gòu)是最合理的。 齒條上要安裝撥叉且其左右行程均為 25mm，則齒條的長度應(yīng)該大于兩個行程之和，這里選擇齒條長度為 95mm，齒 條知其中間作用，因此齒條的模數(shù)選擇按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)選擇，選m=2，齒條桿的左端的直徑為 25mm 右端要與 變速盤 配合且有兩種直徑選擇直徑略小于孔盤的空的直徑分別選 10mm 和 8mm。且兩段的長度 為 50mm。中間一段的直徑選擇 25mm 長度由兩個支撐壁之間的距離決定。 30 b）齒條干組件的受力分析 由于機(jī)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)齒輪的徑向移動且在運(yùn)動停止時才進(jìn)行的動作則不需要很大的力。所以在這里不進(jìn)行桿的穩(wěn)定性校核 。 控制三聯(lián)滑移齒輪的齒條組件的結(jié)構(gòu)如 圖 311。 圖 311 控制三聯(lián)滑移齒輪的齒條組件 控制Ⅴ 軸上三聯(lián) 滑移齒輪的齒條組件的結(jié)構(gòu)如 圖 312。 圖 312 控制 Ⅴ軸上三聯(lián) 滑移齒輪的 齒條組件的結(jié)構(gòu)圖 對撥動Ⅴ軸上的離合器的桿只有兩個位置，故不再考慮用孔來實(shí)現(xiàn)定位，初步擬定用法蘭盤通過對齒條的位置控制來實(shí)現(xiàn)對離合器左右兩個位置的控制。 法蘭盤機(jī)構(gòu)如圖 313 ： 圖 313 法蘭盤機(jī)構(gòu) 31 ⑶ 撥叉的設(shè)計(jì)： 撥叉不需要承受太大的力，只要能實(shí)現(xiàn)既定的控制動作就可以。以 控制 Ⅲ 軸上的 三聯(lián)齒輪的撥叉為例，初步擬定其結(jié)構(gòu)如圖 314： 圖 314 撥叉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本機(jī)構(gòu)的其他構(gòu)件為借用件則不必進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 32 第 4 章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) SolidWorks 簡介 Solidworks 公司是專業(yè)從事三維機(jī)械設(shè)計(jì)、工程分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理軟件開發(fā)和營銷的跨國公司，其軟件產(chǎn)品 Solidworks 自 1995 年問世以來，以其優(yōu)異的性能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機(jī)械設(shè)計(jì)工程師的設(shè)計(jì)效率，在與同類軟件的激烈競爭中已經(jīng)確立了它的市場地位，成為三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟 件的標(biāo)準(zhǔn)，在全球擁有近 30 萬用戶。 Solidwokrs 可充分發(fā)揮用三維工具進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的威力，它提供從現(xiàn)有二維數(shù)據(jù)建立三維模型的強(qiáng)大轉(zhuǎn)換工具。 Solidworks 能夠直接讀取 DWG 格式的文件，在人工干預(yù)下，將 AutoCAD 的圖形轉(zhuǎn)換成 Solidworks 三維實(shí)體模型。另一方面， Solidworks 軟件對于熟悉 Windows 的用戶特別易懂易用，它的開放性體現(xiàn)在符合 Windows 標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用軟件，可以集成到 Solidworks 軟件中，從而為用戶提供一體化的解決方案。 Solidworks 軟件的最新版 本在設(shè)計(jì)創(chuàng)新、使用方便性和提高整體性能等方面都得到了顯著的加強(qiáng)，包括增強(qiáng)了大裝配處理能力、復(fù)雜曲面造型能力，以及專門為中國市場的需要而進(jìn)一步增強(qiáng)的中國國標(biāo)（ GB）內(nèi)容等。 美國 Solidworks 公司可為制造企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)提供完整的信息化解決方案。自 1996年以來已為數(shù)千家中國企業(yè)提供軟件和服務(wù)，并在 CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM/ERP 等領(lǐng)域?yàn)槠髽I(yè)的信息化建設(shè)提供了完整的、實(shí)用的解決方案，在航空、航天、鐵道、兵器、電子、機(jī)械等領(lǐng)域擁有廣泛的用戶。 實(shí)體建模 Solidworks 的實(shí)體 建模功能強(qiáng)大，操作簡便，容易上手，效果漂亮， 為了加深對設(shè)計(jì)內(nèi)容的理解， 考慮到實(shí)體模型的直觀性，表達(dá)實(shí)體設(shè)計(jì)思想容易的特點(diǎn)， 也為了為基本的仿真作準(zhǔn)備，本次設(shè)計(jì)對涉及設(shè)計(jì)內(nèi)容的大部分零件 用 SolidWorks 進(jìn)行了造型。以下是幾種典型零件的模型圖片。其中建模過程可由模型樹中特征的排 列順序中看 出。 33 圖 41 法蘭盤的造型 圖 42 撥叉 造型 34 圖 43 三聯(lián)齒輪的造型 圖 44 二聯(lián)齒輪 造型 35 圖 45 銷 造型 裝配體 在 SolidWorks 裝配環(huán)境下 僅僅是拖放即可自動建立合適的配合關(guān)系，智能零部件與扣件還能自動調(diào)整參數(shù)以適應(yīng)裝配需要， 本身 就具備動態(tài)模擬的能力，甚至能模仿真實(shí)碰撞致動的效果 ?? 多達(dá)四十萬件的大型裝配也通過了測試 ?? 使用圖塊，在裝配中更方便地進(jìn)行自頂而下的設(shè)計(jì)工作，使得總體布局草圖兼?zhèn)浜啙嶌`活而詳細(xì)的能力 ?? 自上而下的設(shè)計(jì)：首先繪制零件，然后將它們插入裝配體中，并把這些零級按設(shè)計(jì)目的的結(jié)合，完成裝配，這是較常用的設(shè)計(jì)方法。當(dāng)使用已建構(gòu)的零件來裝配時，這種由下而上的 設(shè)計(jì)方法較好。 本設(shè)計(jì)采用自上而下的裝配設(shè)計(jì)思想。裝配截圖如下 : 36 圖 46 離合器裝配圖 圖 47 進(jìn)給箱裝配圖 37 應(yīng)力分析 (1) 采用 SolidWorks 的 COSMOSXPress 插件對桿件進(jìn)行分析 撥叉的 COSMOSXPress 受力分析過程： 第一步 : 開 SolidWorks 對桿件進(jìn)行建模。 第二步 : 啟動 COSMOSXpress 第三步：設(shè)置材料（選材料為合金鋼） 第四步：設(shè)置約束（如 圖 48 所示：） 第五步：設(shè)置載荷（如圖 49 所示：） 第六步：運(yùn)行分析（如圖 410 所示：） 第七步：查看結(jié)果（如圖 411 所示：） 圖 48 為撥叉添加約束 38 圖 49 撥叉的受力面 圖 410 撥叉的 COSMOSXPress 受力分析截圖 39 圖 411 撥叉的 COSMOSXPress 受力分析圖 從上面的計(jì)算機(jī)輔助分析內(nèi)容可以看出此撥叉的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理的可以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。 操縱機(jī)構(gòu)的受力不大，在這里其他零件的 COSMOSXPress 受力分析 過 程不再詳細(xì)介紹。 40 第 5章 計(jì)算機(jī)輔助制造 CAD/CAM(Mastercam)軟件簡介 Mastercam是美國 CNC 公司開發(fā)的基于 PC 平臺的 CAD/CAM 軟件，它具有方便直觀的幾何造型 Mastercam 提供了設(shè)計(jì)零件外形所需的理想環(huán)境，其強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件。 Mastercam具有強(qiáng)勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。 Mastercam 提供了多種先進(jìn)的粗加工技術(shù)，以提高零件加工的效率和質(zhì)量。 Mastercam 還具有豐富的曲面精加工功能，可以從中選擇最 好的方法，加工最復(fù)雜的零件。 Mastercam 的多軸加工功能，為零件的加工提供了更多的靈活性。 可靠的刀具路徑校驗(yàn)功能 Mastercam 可模擬零件加工的整個過程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況。 還有，對于大多數(shù) CAD/CAM 軟件使用者來說能在短時間內(nèi)能夠掌握的一種軟件，并能利用軟件做出造型和后處理加工程序的，恐怕也只能選擇 Mastercam了。 基于 以上這些優(yōu)點(diǎn)，我們綜合考慮，最后選擇用 Mastercam 進(jìn)行模擬加工和生成后處理程序。 Mastercam繪圖和模擬加工過程 現(xiàn)在模擬加工法蘭盤 4214 上的三個孔。采用銑削加工。加工步驟如下： 1