【正文】 感謝學(xué)校在過去的四年里為我提供的良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍，感謝學(xué)校在我學(xué)習(xí)期間曾給予的各種資助和獎勵，這些都為我能正常完成學(xué)業(yè)提供了莫大幫助；感謝曾給我授課的所有老師們，沒有他們的細(xì)心教導(dǎo)，我就不可能具備現(xiàn)在的專業(yè)素養(yǎng)和能力。在整個設(shè)計過程中，不論在方案擬定、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算還是工程圖繪制各方面，沈老師都給我提出了很多意見和建議，他扎實的專業(yè)知識背景和豐富的教學(xué)實踐經(jīng)驗給我的設(shè)計提供了很大幫助。參考文獻(xiàn)[1] 文懷興，夏田．?dāng)?shù)控機(jī)床設(shè)計實踐指南[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．[2] 田宏宇，程道新．?dāng)?shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與維修[M]．上海：上海交通大學(xué)出版社，2007．[3] 羅學(xué)科，趙玉俠．典型數(shù)控系統(tǒng)及其應(yīng)用[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．[4] 張建民．機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計[M]．北京：高等教育出版社，2007．[5] 賈亞洲．金屬切削機(jī)床概論[M]．北京：機(jī)械工業(yè)再版社，1998．[6] 焦建民，王鵬，鄧慧珠，錢繼光．切削手冊[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2007．[7] 李余慶，張佳．機(jī)械制造裝備設(shè)計[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008．[8] 鄧文英．金屬工藝學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2000．[9] 彭文生，李志明，黃華梁．機(jī)械設(shè)計[M]．北京：高等教育出版社，2002．[10] 唐增寶，常建娥．機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006．[11] 機(jī)械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組．機(jī)械設(shè)計手冊（中冊）[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1987．[12] 現(xiàn)代實用機(jī)床設(shè)計手冊編委會．現(xiàn)代實用機(jī)床設(shè)計手冊（下冊）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006．[13] 華東紡織工學(xué)院，哈爾濱工業(yè)大學(xué)．機(jī)床設(shè)計圖冊[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1979．[14] Mason GW．Some design aspects of RatierForest NC machines[J]．Machinery and Production Engineering，1970，117：10271033．[15] ，．New drive design(Direct drive)for the main drives of the large excavators 3150 and 3750 at the LAUBAG[J]．Braunkohle Dusseldorf，1972，48：487494致 謝本次畢業(yè)設(shè)計從選題到完成設(shè)計過程，得到了老師的親切關(guān)懷和細(xì)心指導(dǎo)。但值得提出的是，追求電主軸和鏜桿伸縮式結(jié)構(gòu)相結(jié)合、相交換的主軸設(shè)計方案，并廣泛采用模塊化設(shè)計和提高柔性化程度，以增加產(chǎn)品多樣性和降低制造成本，已成為當(dāng)前臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢?；就瓿闪嗽O(shè)計任務(wù)書要求的內(nèi)容。圖32　換刀機(jī)械液壓油缸結(jié)構(gòu)10結(jié)論經(jīng)過近半年的設(shè)計計算和工程圖繪制，到此，臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床的總體設(shè)計、主傳動及主軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計已全部完成。當(dāng)需要換刀時，電控系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)為油缸供油，將拉刀桿頂出到某一位置并保持壓力；當(dāng)?shù)毒甙惭b完畢后，油路卸荷，活塞在彈簧作用下回復(fù)到起始位置。因此換刀時，必須通過機(jī)械裝置克服碟形彈簧的拉緊力，將拉刀桿頂出。圖31　主傳動機(jī)械變速系統(tǒng)當(dāng)接收到下一機(jī)械變速信號時，變速系統(tǒng)工作過程同上，不同的是活塞和撥叉此時是向右運動。為實現(xiàn)變速的自動控制，變速系統(tǒng)采用如圖31所示液壓機(jī)構(gòu)。8變速機(jī)構(gòu)設(shè)計本次設(shè)計的臥式鏜銑機(jī)床為數(shù)控機(jī)床，選用的主軸電機(jī)可實現(xiàn)無級調(diào)速。潤滑油泵和分油器結(jié)構(gòu)如圖29和圖30所示。該主傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速相對較高，箱體內(nèi)需要潤滑的軸承和齒輪也較多，對滑潤油需求量較大，因此本次設(shè)計中主軸箱內(nèi)采用噴油潤滑。綜上所述，選擇方案一中的主軸箱空間布局。方案一　　　　　　　　　　　　　　　　方案二圖28　主軸系統(tǒng)空間布局方案分析從圖上可以看出，方案二的布局比起方案一來三軸的位置稍顯緊湊，并且高度方向尺寸較小，但寬度方向尺寸卻比方案一大得多。主軸箱設(shè)計得過小，箱體內(nèi)各軸和軸系組件相隔太近，不便于安裝，也容易產(chǎn)生干涉；齒輪嚙合時振動、發(fā)熱，如果與主軸隔得太近，也會影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度從而影響加工質(zhì)量。圖27　主傳動進(jìn)給絲杠支承結(jié)構(gòu)6主軸箱空間布局主軸箱內(nèi)各軸的空間布局，在主傳動系統(tǒng)設(shè)計中也是一個很重要的部分。為了提高軸向剛度，本次設(shè)計軸承的組合采用單推—單推式，如圖27所示，推力球軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預(yù)緊力。則：因為，故所選絲杠也符合壓桿穩(wěn)定的要求。則：查產(chǎn)品目錄得直徑絲杠螺母副的額定靜載荷：即該絲杠螺母副的靜強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。為此，對主軸進(jìn)給絲杠應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。接下來，對其強(qiáng)度進(jìn)行校核。滾珠絲杠副的承載能力用額定動載荷或額定靜載荷來表示，而在設(shè)計中一般按額定動載荷來確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格。從指導(dǎo)老師提供的滾珠絲杠產(chǎn)品目錄中初選絲杠基本直徑為，螺旋角為，則絲杠所承受轉(zhuǎn)矩大小為：則所選擇伺服電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩都必須滿足絲杠所能提供的轉(zhuǎn)矩要求，即要大于。則切削力大小為：由加工經(jīng)驗知道，切削力是總切削力其中一個分力，大約占總切削力的；而進(jìn)給力（即軸向力）只占總切削力的，因此可據(jù)此估算出主軸鏜削時所受軸向力的大?。褐鬏S的進(jìn)給伸縮是由伺服電機(jī)驅(qū)動絲杠螺母副，再通過螺母座帶動主軸運動的。 式中：—切削層單位面積切削力，（即）； —切削層公稱寬度，； —切削層公稱厚度。圖25　銑削和鏜削加工示意圖鏜削加工通用性較強(qiáng)，但因為加工時刀桿懸伸布置，為保證鏜桿剛度和切削質(zhì)量，切削速度一般都較低，背吃刀量也較小，因此生產(chǎn)效率較低，多用于半精和精加工。則A、B兩軸承處當(dāng)量動載荷分別為：故Ⅱ軸軸承使用壽命按B處軸承計算，為：5主傳動進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計如圖25所示，銑削的進(jìn)給方向是平行于刀盤、垂直于主軸的方向，因此，銑削時刀頭所受軸向抗力很小，基本上可以忽略；而鏜刀的進(jìn)給方向是沿鏜桿軸向，因此鏜削時所受切削抗力主要為軸向力和徑向力。圖24?、蜉S支承力學(xué)模型由軸承受力平衡可以得到下列方程：則在這里，并等于軸承預(yù)緊力的大小。圖23?、蜉S的支承結(jié)構(gòu)圖而由前面軸的強(qiáng)度校核計算可知，即Ⅱ軸上沒有外力作用的軸向力作用，只有預(yù)緊軸承時產(chǎn)生的軸向力。軸承的使用壽命與其當(dāng)量動載荷間存在下面的關(guān)系：其中：—軸承壽命；　　　—軸承的轉(zhuǎn)速，取電動機(jī)工作在額定狀態(tài)下，并且變速齒輪輸出高速轉(zhuǎn)速進(jìn)行計算，即取；　　　—基本額定動載荷，查《機(jī)械設(shè)計手冊》得31311型軸承；　　　—壽命指數(shù)，球軸承，滾子軸承；　　　—溫度系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計》表158得；　　　—當(dāng)量動載荷，對向心和角接觸軸承，在不變的徑向和軸向載荷作用下，其徑向當(dāng)量動載荷為。在本次設(shè)計中選擇Ⅱ軸上的軸承進(jìn)行壽命校核。則因為，故齒面的接觸疲勞強(qiáng)度足夠。這里?、蜉S上的固定齒輪（即齒輪3）進(jìn)行校核。已經(jīng)，查《機(jī)械設(shè)計》表122得45鋼調(diào)質(zhì)處理后的許用彎曲應(yīng)力，則所以，Ⅱ軸強(qiáng)度滿足使用要求。故所求得合成彎矩即為當(dāng)量彎矩。轉(zhuǎn)矩　　　　　　　　　　　　　　圓周力　　　　　徑向力　　　　　軸向力　　　　　、的方向如圖22所示。a)計算齒輪上作用力的大?、瘛ⅱ蜉S的傳動齒輪有兩個嚙合位置，但考慮到Ⅱ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩與其轉(zhuǎn)速成反比，即當(dāng)Ⅰ、Ⅱ軸的傳動齒輪為減速齒輪嚙合時，Ⅱ軸所受轉(zhuǎn)矩更大。Ⅱ軸與Ⅰ軸和Ⅲ軸都有齒輪相嚙合，根據(jù)材料力學(xué)的知識，先分別單獨分析Ⅱ軸與Ⅰ、Ⅲ兩軸相嚙合時的軸承支反力，再求它們的合力在軸上的彎矩分布。但因為轉(zhuǎn)軸工作時，受彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用，前面的估算只是簡化算法，因此在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后還應(yīng)對其進(jìn)行強(qiáng)度驗算。同理校核Ⅱ、Ⅲ軸上嚙合齒輪的模數(shù)：因為，故Ⅱ、Ⅲ軸上齒輪所選模數(shù)也符合要求。b)計算許用彎曲應(yīng)力按《機(jī)械設(shè)計》式526計算許用彎曲應(yīng)力：式中：—試驗齒輪齒根的彎曲疲勞極限，；—試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，；—彎曲疲勞強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)，取10年計算則；—彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，一般傳動??；重要傳動取，本設(shè)計中取則c)計算載荷系數(shù)按《機(jī)械設(shè)計》式525計算載荷系數(shù)：式中：—使用系數(shù)，原動機(jī)為電動機(jī)，銑削加工時有輕微沖擊，故取；—動載系數(shù)，設(shè)計時直齒圓柱齒輪傳動可取，齒輪精度低、速度高時取大值，反之取小值，這里?。弧X向載荷分布系數(shù)，設(shè)計時當(dāng)兩輪均為硬齒面時，取，這里??；—齒間載荷分配系數(shù)，設(shè)計時對于直齒圓柱齒輪傳動，取，這里取。a)確定齒輪材料和極限應(yīng)力傳動系統(tǒng)設(shè)計時，在滿足傳動要求