【正文】 采用銑削加工。 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。 可靠的刀具路徑校驗(yàn)功能 Mastercam 可模擬零件加工的整個(gè)過(guò)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。 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具有強(qiáng)勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。 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(guò) 程不再詳細(xì)介紹。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(duì)桿件進(jìn)行分析 撥叉的 COSMOSXPress 受力分析過(guò)程： 第一步 : 開(kāi) SolidWorks 對(duì)桿件進(jìn)行建模。當(dāng)使用已建構(gòu)的零件來(lái)裝配時(shí)，這種由下而上的 設(shè)計(jì)方法較好。其中建模過(guò)程可由模型樹(shù)中特征的排 列順序中看 出。 實(shí)體建模 Solidworks 的實(shí)體 建模功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)便，容易上手，效果漂亮， 為了加深對(duì)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(duì)涉及設(shè)計(jì)內(nèi)容的大部分零件 用 SolidWorks 進(jìn)行了造型。 美國(guó) Solidworks 公司可為制造企業(yè)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供完整的信息化解決方案。另一方面， Solidworks 軟件對(duì)于熟悉 Windows 的用戶特別易懂易用，它的開(kāi)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。 Solidwokrs 可充分發(fā)揮用三維工具進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)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。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)。 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(duì)撥動(dòng)Ⅴ軸上的離合器的桿只有兩個(gè)位置，故不再考慮用孔來(lái)實(shí)現(xiàn)定位，初步擬定用法蘭盤(pán)通過(guò)對(duì)齒條的位置控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)離合器左右兩個(gè)位置的控制。 控制三聯(lián)滑移齒輪的齒條組件的結(jié)構(gòu)如 圖 311。 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(dòng)且在運(yùn)動(dòng)停止時(shí)才進(jìn)行的動(dòng)作則不需要很大的力。且兩段的長(zhǎng)度 為 50mm。 a）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 桿的 左 側(cè)需要與齒輪軸及相配對(duì)的另一個(gè)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(dòng)，則設(shè)計(jì)成齒輪齒條結(jié)構(gòu)是最合理的。變速盤(pán)的 厚度 選 為 5mm。 如圖 310 所示： 圖 310 進(jìn)給速度為 對(duì)撥動(dòng)Ⅲ軸上的三聯(lián)滑移齒輪的桿對(duì)應(yīng)孔盤(pán)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(pán)的直徑初選為 139? mm。 其位置結(jié)構(gòu)如圖 39所示： 圖 39 控制撥叉移動(dòng)的 6 個(gè)桿的位置布置圖 29 因變 速盤(pán)轉(zhuǎn)一圈需實(shí)現(xiàn) 18 種轉(zhuǎn)速，故每一級(jí)轉(zhuǎn)速間對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)盤(pán)上位置相差 20 度。 圖 38 Ⅴ 軸上三聯(lián)滑移齒輪移動(dòng)位置示意圖 操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ⑴ 變速盤(pán)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(dòng)系統(tǒng)圖列出滑動(dòng)齒輪的各個(gè)位置從而找出規(guī)律。 Ⅲ 軸上三聯(lián)滑移齒輪的左右行程都為 25mm。 27 Ⅱ右位中位左位Ⅲ 軸和Ⅳ軸之間的中心距 L Ⅲ Ⅳ =。 26 圖 35 移動(dòng)式操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原理圖 ⑴ 擬定 進(jìn)給傳動(dòng)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(dòng)中用到的距離參數(shù)： Ⅰ 軸和軸Ⅱ之間的中心距 L Ⅰ Ⅱ =70mm。如圖 a 所示。齒條 4 與齒條 3通過(guò)齒輪 5互鎖，從而 3 相對(duì)向右移動(dòng)。在 2返回原位這一過(guò)程中， 2 上對(duì)應(yīng) 4 的位置無(wú)孔，對(duì)應(yīng) 3 的位置是一大孔。 移動(dòng)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(shí)，將手柄 1 向右拔出，手柄 1帶動(dòng)轉(zhuǎn)速盤(pán) 2 頭利齒條 4 到達(dá)虛線位置。 若采用耐磨材則 成本 較 高。 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(duì)三個(gè)滑移齒輪的控制，如采用凸輪機(jī)構(gòu)會(huì) 使凸 輪的徑向尺寸過(guò)大。當(dāng)機(jī)床振動(dòng)較大或被操縱的齒輪較重，軸線豎直放置時(shí)，就要用銷槽定位。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。 為保證齒輪能正確嚙合，在設(shè)計(jì)操縱機(jī)構(gòu)時(shí)必須考慮定位問(wèn)題。 為了使操縱機(jī)構(gòu)盡量集中在一起，有時(shí)還可以把兩個(gè)轉(zhuǎn)軸套裝，使兩個(gè)操縱手柄安裝在同一個(gè)軸線上，如上圖所示。圖 3－ 4 所示為齒輪 —— 齒條機(jī)構(gòu)。這樣兩個(gè)從動(dòng)件可以公用一個(gè)凸輪曲線槽就能實(shí)現(xiàn)對(duì)滑移齒輪 A和 B 的控制。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪時(shí)，從動(dòng)件受凸輪曲線槽的控制，使滑移齒輪移動(dòng)。圖中所示公用凸輪曲線為理論輪廓曲線。這兩個(gè)滑移齒輪由一個(gè)平面凸輪上的一條或兩條曲線槽同時(shí)控制。 圖 32 擺動(dòng) 式 操作機(jī)構(gòu) 凸輪操縱機(jī)構(gòu) 圖 33 為平面凸輪集中操縱的四級(jí)變速傳動(dòng)原理圖。（ 3）為了保證擺桿撥動(dòng)齒輪時(shí)不蹩勁，在齒輪環(huán)槽內(nèi)的滑塊 2與擺桿 3 必須為活動(dòng)連接，即滑塊與擺桿的軸銷為間隙配合。 ~90176。只有當(dāng)機(jī)床結(jié)構(gòu)不允許時(shí)，才使擺桿偏置，但偏 23 置量 e不宜過(guò)大，如圖 b。 A， B， C 表示擺桿 3 撥動(dòng)齒輪 1 移動(dòng)的三個(gè)位置，即滑塊 2移動(dòng)的三個(gè)位置。設(shè)計(jì)時(shí)注意如下幾點(diǎn)：（ 1）正確確定擺桿轉(zhuǎn)軸的 位置，見(jiàn)圖 3－ 3。如果偏移量太大，滑塊還有可能脫離齒輪的環(huán)槽。擺桿擺動(dòng)時(shí)，其端部滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡是半徑為 R 的圓弧，因此滑塊在齒輪環(huán)行槽內(nèi)相對(duì)于滑移齒輪軸線有偏移量 a（見(jiàn)圖 3－ 2a）。 擺動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu) 常用的擺動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖 3－ 2。 ⑷ 按執(zhí)行件與被執(zhí)行件間的摩擦性質(zhì)可分為滑動(dòng)摩擦式和滾動(dòng)摩擦式操縱機(jī)構(gòu) 。擺動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)是通過(guò)擺桿、滑塊撥動(dòng)被操縱件的。 ⑵ 按執(zhí)行件撥動(dòng)被操縱件的方式可分為移動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)式操縱機(jī)構(gòu)。這種操縱機(jī)構(gòu)使用方便，操作輔助時(shí)間短，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。缺點(diǎn)是當(dāng)被操縱件較多時(shí)，操縱手柄也相應(yīng)增多 ，使用不便，操縱時(shí)間長(zhǎng)。 22 a)Oc)OABCCRAOb)B 圖 31 擺桿式操作機(jī)構(gòu) 操縱機(jī)構(gòu)的分類 ⑴ 按一個(gè)操縱件所控制的被操縱件數(shù)目可分為單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)和集中操縱機(jī)構(gòu)一個(gè)操縱件只控制一個(gè)被操縱件的機(jī)構(gòu)稱為單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。圖 31b 為齒輪齒條操縱機(jī)構(gòu)，手柄通過(guò)齒輪 齒條軸套 撥叉 2，控制滑移齒輪 1。 圖 31 為幾種常用的操縱機(jī)構(gòu)形式。控制單元有孔盤(pán)、公用凸輪、液壓預(yù)選閥等。傳動(dòng)裝置有機(jī)械的、電氣的、氣動(dòng)的、液動(dòng)的。 操縱機(jī)構(gòu)的組成 一般操縱機(jī)構(gòu)由操縱件、傳動(dòng)裝置、控制單元與執(zhí)行件四部分組成。 此外，根據(jù)機(jī)床的特點(diǎn)，對(duì)操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)有不同的要求。變速及換向用的操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)可靠的定位，以免機(jī)床工作過(guò)程中自動(dòng)松開(kāi)。每個(gè)操縱件周圍須留有充分的操作空 間，以免碰撞。操作方 向與被操作件的運(yùn)動(dòng)方向應(yīng)一致或遵循一定的習(xí)慣。為了減少差錯(cuò)和防止事故，應(yīng)盡量減少操縱機(jī)構(gòu)的數(shù)目，如采用集中操縱機(jī)構(gòu)。 （ 2） 操縱要方便。在正常操作時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，手柄的力不得超過(guò)國(guó)家關(guān)于金屬切削機(jī)床操縱力的規(guī)定，并且在全行程范圍內(nèi)應(yīng)均勻。操縱機(jī)構(gòu)雖不直接參與機(jī)床的工作運(yùn)動(dòng)，對(duì)機(jī)床的剛度和精度無(wú)直接影響，但對(duì)機(jī) 床性能的發(fā)揮和操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度有一定的影響。 ?m 第八軸扭矩： T8max=9550179。 ?m 第六軸扭矩： T4max=9550179。 /750=?m 第四軸扭矩： T4max=9550179。 ?m 第二軸扭矩： T2max=9550179。 179。 179。η 2179。 179。η 2179。 179。η 2179。 179。η 1179。ia2=51/43 Zmin=3818,Sz=94100120 Z1`Z2`=43384 故滿足要求。 基本組的傳動(dòng)比為 ia1 = ia1= 查傳動(dòng)比為 和 的兩行，有數(shù)字者既為可能的方案。 變速組內(nèi)有三對(duì)傳動(dòng)副時(shí)，應(yīng)檢查三聯(lián)滑移齒輪齒數(shù)之間的關(guān)系，以確定其左 右滑移時(shí)能順利通過(guò)。所確定的齒輪齒數(shù)之比為實(shí)際傳動(dòng)比，它與理論傳動(dòng)比一般存在誤差，因而造成主軸轉(zhuǎn)速的誤差，只要轉(zhuǎn)速誤差不超過(guò)177。 ⑤ 保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定的范圍之內(nèi)。 ③ 最小齒輪餓齒數(shù)應(yīng)保證不產(chǎn)生根切，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其最小齒數(shù) Zmin≥ 17（變位齒輪除外）。一般推薦齒數(shù)和 SZ≤ 100120，常選在 100 以內(nèi)。 齒輪 21 的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 齒輪 21裝在 4 軸上，共有 12級(jí)轉(zhuǎn)速，其中 4501120r/min 能傳遞全部功率，故齒輪 21的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 450r/min。 齒輪 Z23 的計(jì)算轉(zhuǎn)速：齒輪 23裝在 5 軸上，從轉(zhuǎn)速圖可看出 23共 有 9級(jí)轉(zhuǎn)速，經(jīng)齒輪副 2324 傳動(dòng)主軸得到 18 級(jí)轉(zhuǎn)速，但其中 11 級(jí)能夠傳遞全功率，其中最低轉(zhuǎn)速為475r/min，既為齒輪 23 的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 Ⅳ軸共有 12 級(jí)轉(zhuǎn)速，其中轉(zhuǎn)速 750r/min 通過(guò)兩聯(lián)齒輪中的一組 20/80 使Ⅴ軸獲得112r/min 的計(jì)算轉(zhuǎn)速均能傳遞全部功率，故Ⅳ軸的 750r/min 轉(zhuǎn)速也能傳遞全部功率，是計(jì)算轉(zhuǎn)速。 16 圖 22 進(jìn)給傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖 擬定進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)圖： Ⅴ軸 Ⅳ軸 Ⅲ軸 圖 23 進(jìn)給箱的傳 系統(tǒng)圖（部分）： 17 計(jì)算轉(zhuǎn)速和齒輪齒數(shù)的確定 計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 ⑴ 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速由 nj=nmin? 24/31=nmin? 7=n6=50r/min ⑵ 各傳 動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 Ⅴ軸共有 18 級(jí)轉(zhuǎn)速，其中轉(zhuǎn)速 475r/min，通過(guò)斜齒輪使主軸獲得轉(zhuǎn)速： 50r/m。 由結(jié)構(gòu)式畫(huà)出 如圖 21 所示 結(jié)構(gòu)網(wǎng)： 圖 21 進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)網(wǎng) （ 3） 擬定轉(zhuǎn)速圖 中間軸的轉(zhuǎn)速不宜超過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，由前向后推，得勁給傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖。 對(duì)于進(jìn)給傳動(dòng)鏈，轉(zhuǎn)速較低尺寸小。 15 ⑵ 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 在降速傳動(dòng)中，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使徑向尺寸太大，常 限制最小傳動(dòng)比 41min?i 。 故由Ⅲ軸到Ⅴ軸只需實(shí)現(xiàn) 9種轉(zhuǎn)速。為減小進(jìn)給箱的尺寸，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔便于操作，采用類比法，在Ⅴ軸上采用背輪機(jī)構(gòu)。 b) 避免較大的變速傳動(dòng)。 26 ， ? ＝ 其最后擴(kuò)大組變速范圍 R3=（ 126） =4 由此的 ? ＝ 其它變速組的變速范圍肯定也符合要求 . ⑷ 分配傳動(dòng)比原則 a) 各個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比應(yīng)盡可能不超出極限傳動(dòng)比 u 主 min和 u 主 max b) 各中間傳動(dòng)軸的最低轉(zhuǎn)速適當(dāng)高些。 32179。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組小，只要最后擴(kuò)大組的變速不超過(guò) 極限值，其他變速組更不會(huì)超過(guò)極限值。設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，為避免從動(dòng)齒輪尺寸過(guò)大而增加箱體的徑向尺寸，一般限制降速最小傳動(dòng)比 u 主 min? 1/4。 本次設(shè)計(jì)選用集中傳動(dòng)方式 . 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 轉(zhuǎn)速圖擬定 擬定轉(zhuǎn)速圖一般原則 ⑴ 傳動(dòng)副“前多后少”原則 ⑵ 傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致原則 ⑶ 確定各變速組的變 速范圍及極限傳動(dòng)比原則 RI=(umaxi)/ (umini) (i=0、 ? j) 變速組中最大與最小傳動(dòng)比的比值，稱為該變速組的變速范圍。 優(yōu)點(diǎn)：變速箱工作中產(chǎn)的震動(dòng)和熱量不直接傳給主軸，因而減少主軸的震動(dòng)和熱變形，提高加工精度。 缺點(diǎn)：變速箱的傳動(dòng)件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)和數(shù)量將直接傳給主 軸，因而會(huì)降低機(jī)床的加工精度。選擇交流電機(jī)驅(qū)動(dòng) ② 按傳動(dòng)裝置可分：機(jī)械傳動(dòng)裝置，液壓傳動(dòng)裝置，電氣傳動(dòng)裝置 本次設(shè)計(jì)選擇機(jī)械傳動(dòng)裝置 φ 2 110E 4010 20xx 1010 3/20xx 510 410 6/20xx 2