便携式车床设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 1 页 便携式车床设计 摘要 本文提出了加工大型轴类零件与传统车床不同的加工方法，依据此设计了一种用于加工大型轴零件新型便携式车床。本文通过对大型轴类零件的分析与传统车床加工方法的对比，提出新的加工方式，解决了普通车床加工轴类零件时受自身加工范围的限制，打破了 “ 加工大型轴类零件用大车床 ” 的理论。本文从整体上进行了便携式车床的概念设计，合理化布局与关键机构的设计计算，特别针对车床的主运动传动链进行了设计，对主运动的各个轴，及上的齿轮进行了计算，并进行了轴校核。 本课题提出了大型轴类零件的新的加工方法，降低 了加工难度与机床的要求，为大型轴类零件的加工提供了新的有效途径，并未其他大型零件加工提供借鉴。 关键词 便携式 车床 机床 便携式车床 便携式机床 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 2 页 a of to a of by of be we of In we of a to a to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 3 页 目录 第 1 章 引言 1 概述 1 题的提出 1 决问题的理论意义和现实意义 1 国内外现状和技术发展趋势 2 第 2 章 总体设计 5 总要技术指标设计 5 途 5 能指标 5 总体方案设计 5 动功能设计 6 总体方案综合评价与选择 8 第 3 章 详细设计 9 总体技术参数计算 9 削力计算 9 电动机的选择 10 主传动系设计 11 传动轴计算 11 轮计算 13 校核 25 结 论 . 29 致谢 30 参考文献 31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 4 页 第 1 章 引言 述 题的提出 随着我国现代化进程的加快，我国工业化的水平日益提高，因而加工制造业将面临着越来越严峻的挑战，从宏观制造的加工系统到微观的纳米制造加工，都对机械加工制造业的技术提出了更高的要求。 在实际金属切削加工制造过程中，被加工工件的尺寸、结构往超出普通金属切削加工机床 的工作范围或由于工件的质量过大不利于移动运输，而现有设备的加工范围又无法满足，会给生产加工进度带来不可估量的损失。在这种情况下，我们迫切需要一种可以实现方便快捷运输、携带，又可以保证加工要求且对加工环境有着广泛适应性的加工设备，可以实现对大型或超大工件的加工。在实际过程中，特别是涉及民用、军用制造业中某些大型工件，这种情况屡见不鲜，例如：大型油轮、航天航空大型零件的加工以及水电站某些大型零件的加工、安装与维修。 决问题的理论意义和现实意义 在上述情况下，提出了如何对大型零件进行加工、安装、维 护的要求。因此，我们提出一种新型的阿宽衣实现对大型零件加工且便于携带运输的简易加工设备，即便携式加工设备。便携式机床与我们日常应用的普通机床相比有什么优点。便携式机床较我们日常应用的普通机床相比有以下几个优点。首先，便携式机床最大的优点在于便于携带，方便运输，且安装简便，这就解决了对于某些不易于运输的大型工件加工或偏远地区施工的问题。其次，便携式加工设备操作简单，易于上手。对于经常操作普通机床的熟练工人来说，不必花费太多的时间去熟悉便携式机床的操作，仅对于刀具的调整进行熟练即可。再次，生产方式灵活多变，便携 式加工设备在加工过程中根据待加工件表面的尺寸选用不同的加工范围的机床，只要能够固定机床位置便可以灵活加工，可以极大的降低对机床加工范围的要求。最后，由于便携式机床本身的尺寸和工作条件决定了其能源消耗相比大型机床来说减少很多。 既然便携式加工设备有以上优点，那么如何才能保证便携式机床以上的各种性能呢？本文将针对笔者所设计的便携式车床（ 备进行设计，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 5 页 以解决上述各种问题。换言之，本次设计将要设计出一款集合了便携，节能高效，适应能力强，加工精度高的金属加工设备。 便携式加工设备具有 越来越广泛的应用前景，无论在国民生产的普通制造业中，还是在一些关系到国计民生的大型工程当中都有其应用的空间，所以具有良好的开发潜力和可观的经济效益。无论从目前的机床理论发展水平还是现实的市场需求来看，意义都非常重大。 今年是我国 “十一五 ”开局之年，对于制造业发展的要求更是国民经济发展的重要一环，所以发展新一代便携式机床设备是一个必然的趋势。 内外现状和技术发展趋势 便携式设备（ 很悠久的历史，从我们日常使用的电钻设备到迷你型设备，类似的设备在国外屡见不鲜，可以说已 经自成体系，特别是在欧美地区，以及日本都已经形成一套完整的设计，生产，销售的体系。 现比之下，我国在便携式设备发展方面起步较晚，而且发展不成熟，分布不平衡，缺乏自主开发，制造的能力。我国目前可以生产改类机床的企业多数集中在广东省一带，如广州新城技术股份有限公司，由国外引进并可以生产包括便携式铣床，车床在内的便携式设备。国外著名的生产厂家有英国的 列，美国的 司的 列等。目前市场上存在的便携式机床的性能比较见下表： 表 1内外便携式车床对比 厂家地址和厂家名称 主要产品的型号 产品性能简介 国内 广州鑫贝达机械有限公司 便携式车床 便携式车床专门用于修、造管道、法兰盘、压力容器、热交换器接口、人孔接口和管板等等。表面粗糙度范围从粗 糙到精细，最高可达 种车床可以加工平面、凸台、插口、凹槽、开坡口以及其它加工。 广州新城技术股份有限公司 便携式车床携式轴端车床加工。设备通 过可调整螺栓直接固定在被加工轴端，对中可靠。设备自动进给。气动或电动马达驱动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 6 页 内卡式便携式法兰端面车床用于现场加工法兰端面、切凹槽、密封槽、 V 形槽，开坡口、倒角等等。自动或手动径、轴向进给，操作自如，坚固耐用。 外卡式 便携式法兰端面车床机床为外固定式结构，适合于工件外围固定的现场加工。加工法兰端面、切凹槽、密封槽、 V 形槽、凸台，开坡口、倒角等等。精确轻便的四爪卡盘可快速调平对中。配 备快速换刀装置。自动或手动双向进刀系统。操作自如，坚固耐用。 国外 美国的携式轴端车床加工。设备通过可调整螺栓直接固定在被加工轴端，对中可靠。设备自动进给。气动或电动马达驱动。 从上面的表格可以很清楚的发现，我国的便携式设备的生产规模和技术含量都远不如国外发达国家的机床设备水平，还有很多需要改进的地方，未来发展空间很大。比如将数控设备结合进去，开发符合便携式生产设备工作条件的专用数控设备系统以及扩 展便携式机床加工设备的加工空间范围，扩充空加工坐标轴，增加在各个加工方向的长度，精度等等。 在学习国外先进的机床加工技术过程中，还能够为国内机床配件企业带来很好的生产机会，而且还会提升国内生产企业的生产水平。使我国的机床生产水平接近或者赶超国外。 受这种思想的启迪，我们同样可以将这种 “化大为小 ”的先进设计思想，我们同样可以发展到其他机械设备的设计过程当中，例如对一些勘测，量仪器的改良；改进测量设备 “因材施教 ”的设计思想，而是互换仪器与待测量的零部件的位置关系，从原来将待测量零部件放置在测量仪的测量工作面 改进为用类似便携式的测量设备在大型零部件的表面进行测量，之后通过一定的手段将数据进行处理，实现对大型工件的表面质量的测定。甚至还可以开发相关的微型数控设备实现机电的微型化发展趋势，将单片机，微型电脑技术引进到便携式买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 7 页 数控设备上来，改进目前便携式设备欠缺智能化和精度水平低的缺陷，弥补便携式设备停留在手动以及半自动阶段的窘境，以期待更加精确的加工质量要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 8 页 第 2 章 总体设计 主要技术指标设计 用途 在实际金属切削加工 制造过程种，被加工工件的尺寸、结构往超出普通金属切削加工机床的工作范围或由于工件的质量过大不利于移动运输，而现有设备的加工范围又无法满足，会给生产加工进度带来不可估量的损失。在这种情况下，我们迫切需要一种可以实现方便快捷运输、携带，又可以保证加工要求且对加工环境有着广泛适应性的加工设备，可以实现对大型或超大工件的加工。在实际过程中，特别是涉及民用、军用制造业中某些大型工件，这种情况屡见不鲜，例如：大型油轮、航天航空大型零件、钻井平台上零件的加工以及水电站某些大型零件的加工、安装与维修。 性能指标 利用轴端法兰可以快速安装到工件端部，可以实现自动进给与手动进给，通过挂轮机构实现进给速度由 变换，拥有快换刀架，可以实现对标准刀具快速更换。可以加工轴径 9010轴类零件，加工范围为0 200 （ 1）主要参数 总长：进给臂伸出 990给臂缩回 685高： 350给加工范围： 200给速度： 动机： 380V； 501460r/轴转速： 52 104r/ 2）驱动方 式 采用电动机为动力， 380V； 50 总体方案设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 9 页 运动功能设计 （ 1）工艺分析 所设计机床为加工轴类零件，通过刀具与工件表面的相对运动实现切削。参考如图 2 2工方法 1)选取坐标系：如图 2 图 2标系选取 2)机床运动功能式： /p f Z X 床原理图：如图 2 图 2床传动原理图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 10 页 （ 2） 基本参数设计 1)背加工工件尺寸：直径 90 110工范围： 0 200 2)机床结 构尺寸：长 990 156 350 （ 3） 总体结构布局设计 1)运动功能分配： / , , /p p f Z X T（ 4） 机构布局设计： 图 2床总体结构方案图 1)传动方案的确定： 方案一：如图 2 图 2动方案一 方案二：如图 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 11 页 图 2动方案二 总体方案综合评价与选择 根据加工对象及加工条件，方案一为行星齿轮机构，由于机床为便携式，一端固定，故方案一不满足安装要求；方案二可以实现一端固定的安装要求，故选用方案二。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 12 页 第 3 章 详细设计 总体技术参数计算 切削力计算 （ 1）切削合力及分解 图 3削合力和分力 F ：合力， 切削力， 背向力， 进给力。 由图 3知 222c P F F 切削力经验公 式： F c F c F cC x y p c F a f v K F p F p F y p c F a f v K F f F f F y p c F a f v K 由于有可以近似认为般小于 1），可以忽略不计。故只需计算 由 2000， ， f mm r ， ，2 5 / m i 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 13 页 解得609N。 （ 2）切削功率与机床电机功率的计算： 31 0 2 5 5 . 8c c v W 0 . 3 4 k W ， 0 0 m 取。 故选用电机功率 电动机的选择 已知条件及工作环要求，选用 Y 系列三相异步电动机 型号规格 防护等级 极数 4 额定功率 （ 速 （ r/ 1390 电压 （ V） 380 额定电流 （ A） 率 （ %） 73 功率因数 （ 转电流 /额定电流 转转矩 /额定转矩 大转矩 /额定转矩 动惯量（ kgm2） 声 （ )） 67 重量 （ 17 采用定做机座如图 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 14 页 图 3机安装及结构图 主传动系设计 各 传动轴计算 （ 1） 各轴的功率计算 1) 输入轴11 0 . 5 5 0 . 9 7 0 . 5 3d o d P k W k W 2) 减速器中 间轴21 0 . 5 3 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 5 0 k W k W 3) 第三轴的功率32 0 . 5 0 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 4 8 k W k W 4) 第四轴的功率43 0 . 4 8 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 4 6 k W k W 5) 输出轴的功率54 0 . 4 6 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 4 4 k W k W （ 2）各轴的转距 1） 输入轴转矩 1110 . 5 39 5 5 0 9 5 5 0 3 . 4 71460 2） 减速箱中间轴转矩 当2 7 1 2 m ，2220 . 5 09 5 5 0 9 5 5 0 6 . 7 1712 3） 第三轴转距 当3 3 4 7 .3 m i ，3330 . 4 89 5 5 0 9 5 5 0 1 3 . 2 03 4 7 . 3 4） 第四轴转距 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 15 页 当4 1 6 8 .9 m i 4440 . 4 69 5 5 0 9 5 5 0 2 6 . 0 11 6 8 . 9 5） 输出轴转距 当4 6 7 m 4440 . 4 49 5 5 0 9 5 5 0 6 2 . 7 267 （ 3）初估轴径 轴径一般先按许用扭转剪应力的计算方法估算 ,估算公式为 3 ） 输入轴 取1 7 5P 1n=1460 其中轴的材料用 #45 则取 C =110。则 3 0 . 5 31 1 0 7 . 8 51460d m m m m 即 故取最小轴径为 12足要求。 2） 减 速器中间轴 取2 0 P 其中轴的材料用 45取 C =80。当2n=712 3 0 . 5 08 0 6 . 9 5712d m m m m 只要满足 即可取最小轴径为 7足 要求。 3） 第三轴 取3 0 P 其中轴的材料用 40取 C =100。当3 3 4 7 .3 m i 3 0 . 4 81 0 0 1 1 . 1 43 4 7 . 3d m m m m 故只要满足 即可，取最小轴径为 12足要求。 4） 输出轴 取4 0 P 其中轴的材料用 45取 C =80。当4 1 6 8 .9 m i 3 0 . 4 68 0 6 . 9 61 6 8 . 9d m m m m 故只要满足 即可，取最小轴径为 7足要求。 5） 输出轴 取5 0 P 其中轴的 材料用 45取 C =80。当5 6 7 m ，130D 4495500002 ( )32T T n 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 16 页 故 4 4 9 5 5 0 0 0 0 3 22 m m ，解的 125d 只要满足 125d 即可，取轴径为 1 3 0 , 1 1 0 .D m m d m m满足要求。 齿轮计算 主运动齿轮传传动齿轮计算 （ 1）第一组 所取的1z,1n,12z,2 1） 选择齿轮材料和热处理，精度等级，齿轮齿数 考虑到传递功率不大， 并且是便携式设备，要求结构紧凑，使用寿命长，由文献 1 表 9择小齿轮材料为 面淬火，齿轮表面硬度2；大齿轮材料为 面淬火，齿轮表面硬度 2。 取小齿轮的齿数1 2 11 2 , , 2 . 0 5z z i z i 初 选、2 2 . 0 5 1 2 2 4 . 6z 、 取 2z =25 z 。 2） 按齿根弯曲强度设计 闭式硬齿面齿轮传动，承载能力一般取决 于弯曲强度，故先按弯曲强度设计，验算接触强度。 文献 1 公式（ 9 13 2 12 Ym z 确定式中各项数值：因为载荷平稳则 ，故初选载荷系数 ；6119 . 5 5 1 0 PT n 12 P=n =1460 ,n =i n m i . 2 7 1 0T N m m 由文献 1 公式 9 8 8 3 . 2 c o ，因为为直齿圆柱齿轮=1,代入数据得出： = 由文献 1 公式 9 . 7 50 . 2 5 0 . 7 5Y ，由文献 1 表 9取d=3 由文献 1 图 99得1文献 1 公式 98116 0 6 0 1 4 6 0 1 (1 1 0 3 0 0 2 ) 5 . 2 6 1 0nN n j L h 812 2 . 5 2 1 0 由文献 1 图 9得，12Y=文献 1 表 9 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 17 页 由文献 1 图 9按齿面硬度均值 62 上查得 l i m 1 l i m 2 520F F l i m 1 11 5 2 0 0 . 8 4 3 4 9 . 41 . 2 5FN 理 2F=111 6 . 0 6 1 . 3 5 0 . 0 2 3 43 4 9 . 4F a S ， 222 4 . 0 3 1 . 7 1 0 . 0 1 9 33 5 7 . 8F a S 取 111 0 . 0 2 3 4F a S a P ，设计齿轮模数，将确定后的各项数值代入设计公式，求得： 31 1 1 33221 12 2 1 . 5 3 . 2 4 1 0 0 . 7 5 0 . 0 2 3 4 0 . 7 33 1 2t F a S T K Y Y 修正11 3 . 1 4 0 . 7 3 1 2 1 4 6 0 0 . 6 76 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tm z nV m s 由文献 1 图 9得：文献 1 图 9得： K=1，由文献 1表 9得： K= 则 1 . 5 1 . 1 1 1 . 1 1 . 8 1 5 K K K 33 1 . 8 1 50 . 7 3 0 . 7 81 . 5 由文献 1 表 9取第一系列标准 模数 ,m=11 1 1 2 1 2d m z m m ，22 1 2 5 2 5d m z m m ， 12 1 8 . 52ma z z m m ，122 0 , 1 8B m m B m m1212 1H E Zb d u 由文献 1 表 9得：89.8 由文献 1 图 9得：文献 1 图 9得： Z=文献 1 图 9不允许出现点蚀，查得：1 ，2 ，由文献 1 图 9齿面硬度均值 62 中间查出：l i m 1 l i m 2 1 4 0 0 H H 由文献 1 表 9取1 11 l i m 1H l i 0 0 0 . 9 6= = = 1 3 4 4 P 22 l i m 2H l i 0 0 0 . 9 8= = 1 3 7 2 P 将确定出的各项数值代入接触强度校核公式 ,得 322 1 . 8 2 3 . 2 7 1 0 3 . 0 8= 1 8 9 . 8 2 . 5 0 . 9 1 0 5 6 . 5 2 0 1 2 2 . 0 8P 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 18 页 H 故该轴在截面 B 处得强度足够。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 共 34 页 第 32 页 结论 大型设备的制造和修理都依靠传统、笨重的设备来加工，或者完全依靠人工打磨来完成。这种加工方法很费时间，费用也往往很高。为了节省时间和费用，日益迫切要求把机床搬到设备上，而不是拆卸设备的一部分