毕业设计（论文）-YT-6手持圆弧倒角机设计说明书.doc

毕业设计说明毕业论文目 录 摘 要 -2 0.引 言 -2 1.倒角机总体设计-3 1.1、 被加工零件的加工精度和加工工序-3 1 .2、 确定切削用量及选择确定切削用量刀具-3 1.3、 倒角机方案的确定：-5 2. 电机的选择 -6 3. 传动装置设计-7 4. 圆锥齿轮的传动的设计-8 4.1选择齿轮材料及热处理方法-8 4.2计算齿轮的许用应用-9 4.3齿轮参数设计-10 4.4 确定齿轮的传动精度等级-13 4.5 计算啮合力-13 5. 轴的设计-155.1 选取轴的材料和热处理的方法-155.2 轴的结构设计-155.3 轴的强度计算-155.4 轴承寿命计算-205.5 选用键并校核强度-226. 盖体的设计-237. 可调夹板的设计-247.1 毛坯的选择-257.2 工艺路线的拟定-258. 润滑系统-26参 考 文 献-27小 结 -28摘要：倒角机它用于工件的规则曲面（如外圆，内孔，腰形孔等）和不规则的内，外腔棱边的倒角，特别用于大型工件的一些曲边的倒角，一般机器无法加工，采用手提圆弧倒角机倒角即方便又快捷。该产品结构紧凑、轻巧、操作方便。使用它可提高有效工时，降低成本，减轻员工的劳动强度。适用场合：适用于模具、模架加工，机床床身加工，钢铁加工，金属板材倒角，机器设备制造等，广泛应用在钢铁、钢结构、模具、金属加工、五金零件等行业。引言：倒角机的类型可分为手动的和电动的。在电动倒角机中又可分为齿轮倒角机，手持式电动倒角机，模具倒角机，万能倒角机，刀指倒角机以及cad倒角机。它从事零部件制造、试验、检测、装配技术及装备的研究与制造。管料下料、平端面倒角、成型装备，棒料下料、平端面倒角钻中心孔装备，平板修边、倒角装备、平板毛丝纹加工设备，减振器装配、制造、检测。手持式倒角机的主要参数： 电源220v 功率580w 电流9.8a 倒角能力0-3mm 倒角角度45 重量2.5kg 转速 1100r/min 第一章 倒角机总体设计1.1、 被加工零件的加工精度和加工工序1.1.1、被加工零件的加工精度和加工工序 被加工零件要在倒角机上完成的加工工序及应保证的加工精度是制定倒角机方案的主要依据。本倒角机设计是为零件加工的最后一道工序-倒角。其加工精度要求比较高。1.1.2、被加工零件的特点被加工零件为板类零件，其毛坯、材料、硬度及大小尺寸均不固定。1.1.3、定位基准及加紧点的选择正确选择定位基准是确保加工精度的重要条件。本道工序是在零件必须进行的最后工序倒角。根据本道工序及倒角机的特点可将下表面做为基准。1.1.4、机床配置形式及结构方案的确定根据用户要求、现场调研、被加工零件的结构特点、加工要求及生产率等情况，经分析认为采用此方案：刀具直接装在输出轴上，倒角的大小由可调夹板的上下移动来控制的。1.2、 确定切削用量及选择确定切削用量刀具1.2.1、确定切削用量根据工件材料、工件的工作环境、加工精度及技术要求，按照经济地满足加工精度要求的原则以及考虑工作台特征，是否便于主轴设计等，合理地选择切削用量以达到合理使用刀具的目的。适合本机床加工的零件材料是多样的，现以材料ht200，硬度hb150200，为例计算切削用量等各数据。查表可知切削速度 v=2030 进给量 f=0.120.2 初定刀盘直径 d=30mm具体选择如下： 取v=30 ； f=0.2则输出轴转速 n = = =341（）每分钟进给量 =nf =3410.2 =68（）1.2.2、确定切削力主切削力式中：影响系数，其大小与实验条件有关； 被吃刀量对切削各分力的影响指数； 进给量f对切削各分力的影响指数； 切削速度v对切削各分力的影响指数； 实验条件与计算条件不同时的修正系数。根据本机床的特点及实际情况以上各系数和指数均取1。最大切削深度3mmsin45=mm =500 =mm0.2500 =213n切削功率指在切削过程中消耗的功率，它是各分力方向上所消耗功率的和。由于主运动方向的功率消耗最大，通常用主运动消耗的功率表示切削功率（kw）: = =0.3065 kw1.3 倒角机方案的确定：综合各种因素现提出两种设计方案来解决这一问题：方案一：倒角机的所有设计都是有电动机及几何尺寸所决定的，因此倒角机的外形尺寸大小及结构分布尤为重要。倒角机的刀具用四面铣刀，电动机选y80225，齿轮选圆柱齿轮，盖体这些部位可分开加工制造，而盖体可分三部分，分开生产后通过配合装配，生产完毕后经过装配可的完整的主机。其优点就是分开加工有利于同时加工，效率高，生产周期短。 但缺点也很明显，用四面铣刀的话轴的尺寸会加大，重量会重，加工好后使的前面比较重，手持时手会感到很不舒服，还有就是选用国产电机的功率达不到要求，使倒出的角粗糙度太高。 方案二： 倒角机的所有设计都是有电动机及几何尺寸所决定的，因此倒角机的外形尺寸大小及结构分布尤为重要。倒角机的刀具选用三面铣刀，电机选用博世进口的，齿轮选圆锥齿轮，盖体这些部位可分开加工制造，生产完毕后经过装配可的完整的主机。 其优点就倒出角的粗糙度能够达到要求，还有就是前面的重量也减轻了，使手持的时候更舒适，其缺点主要集中在盖体上，总体生产的话生产的要求要很高，而且也很费时间，生产效率低，周期大，用三面铣刀可以设计轴的尺寸小些。两种方案的比较： 从以上的两种方案来看，第二种方案的设计更适合倒角机的设计，但也不是很好，结合两种方案，得出： （1） 电机的选择用第二种方案， （2） 盖体的设计选用第一种方案， （3） 齿轮的设计选用第二种方案， （4） 刀具就选用三面铣刀。 综合上述，通过比较，优化思想，得出采用方案二。第二章 电机的选择电机在倒角机的部件中是很重要的，他直接联系到倒出角的粗糙度。则电动机所需功率（kw）:式中：机床的转动效率，一般取0.650.85。单位是n，单位是。 而上述算出的是输出轴的功率，现在输出轴与电动机之间是通过圆锥齿轮传动来进行。圆锥齿轮的之间的传动比是通过齿数来决定的，而齿轮的齿数我们选大齿轮选33，小齿轮选14，他们的传动比i为2.36上式是效验和选取电动机的主要依据。 电机的转速为：ne=ni=3412.36=804.76(r/min) 电机主轴的功率为 = 0.58 kw 结合手持倒角机的特点、使用要求及电动机的特征不能太大，又要手能持住，电机的电压是220v，是直流。而博世进口电动机效率高，耗电小，性能稳定，噪音底，振动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便，为b级绝缘，结构为全封闭自扇冷式，能防止灰尘、铁屑、杂物侵入电动机内部。所以我选博世进口的电机。第三章 传动装置设计3.1 传动装置的总体设计3.1.1传动装置效率； 1为一对滚子轴承的效率，取1 0.99; 2为一对齿轮的效率，取20.973.1.2 总传动比： （1） 经过多次选择，最后确定小齿轮的齿数为z1=14，大齿轮的齿数为z2=33。（2） 传动比： i=z2/z1=33/14=2.363.1.3 运动参数和动力参数的计算（1） 各轴转速； 轴；n1= 1100r/min 轴；n2=n1/i=1100/2.36=341r/min(2) 各轴上的功率； 轴；p1= 580w 轴；p2=p1125800.990.97556.97w（3） 各轴上的扭矩： 轴：t1=9550p1/n1=95500.58/11000=0.5 (nm)轴； t2=9550p2/n2=95500.55697/4661=1.14(nm)将以上算出的运动参数和动力参数列表如表1.1所示。 表1.1 电机轴的运动参数和动力参数表参数 轴名轴轴转数n(r/min)1100341功率p(kw)0.580.55697扭矩t(nm)0.51.14传动比i 2.36 效率 0.96 第四章 圆锥齿轮的传动的设计4.1 选择齿轮材料及热处理方法 倒角机是一般的机器，没有太大的特殊要求，从降低成本、减少结构尺寸和易于取材的原则出发，决定小齿轮选45钢调质，齿面硬度为217255hbs。大齿轮选45钢正火，齿面硬度为169217bhs.4.2 计算齿轮的许用应用（1） 计算许用接触应力h。 查教材，得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为：小齿轮（217255bhs）hlim1=580 mpa大齿轮（169217bhs）hlim2=540 mpa循环次数：n1=60njln=603201(1052402)=7.9910 n2=n1/i=7.9910/3.95=2.02x10由教材查得：zn1=1.0 zn2=1.08 sh=1.1齿面接触应力为： h1=zn1hlim1/sh=1580/1.1=527.3（mpa） h2= zn2hlim2/sh=1.08540/1.1=530.2（mpa）取最小值h=h1=527.3（mpa）（2） 计算许弯曲应力f由教材查得： 小齿轮（217255hbs） flim1= 440 mpa 大齿轮（169217hbs） flim2=420 mpa yn1=yn2=1 sf=1.4齿轮弯曲许应力为： f1= yn1flim1/ sf=1440/1.4=314.3（mpa） f2= yn2flim2/ sf=1420/1.4=300（mpa）4.3 齿轮参数设计因为所设计的齿轮为软齿面齿轮，故按齿面接触强度确定齿轮的基本参数和主要尺寸。（1） 初选参数： 选小齿轮齿数z1=14 大齿轮齿数z2=33（2） 主要尺寸计算： 模数：m=1.25 分度圆锥角：tan2i2.36 2=67.01 190222.99 齿顶高： ha=m=1.25 mm 齿根高：hf=1.2m=1.5 mm 全齿高：h=2.2m=2.75 mm 齿顶间隙： c=0.2m=0.25 mm 分度圆直径： d1=mz1=1.2514=17.5 mm d2=mz2=1.2533=41.25 mm 齿顶圆直径： da1=d1+2mcos1=17.5+21.25cos22.9919.80 mm da2=d2+2mcos241.25+21.25cos67.01 42.23 mm 齿根圆直径： df1=d1-2.4mcos117.5-2.41.25cos22.9914.74 mm df2=d2-2.4mcos2=41.25-2.41.25cos67.0138.25 mm 锥距： r=d1/2sin1=d2/2sin2 =17.5/2sin22.99=41.25/2sin67.01 22.4 齿顶角： a=arctan(ha/r)=arctan(1.25/22.4) =3.18 齿根角： f=arctan(hf/r)=arctan(1.5/22.4) =3.83 齿宽： b=0.25r=0.2522.4=5.6 顶锥角： a1=1+a=22.993.18 26.17 a2=2+a=67.013.18 70.19 根锥角： f1=1-f=22.99-3.83 19.16 f2=2-f=67.013.83 63.1822 节锥顶点到轮冠距离： ak1=d2/2-hasin1 41.25/2-1.25sin22.99 20.14 ak2=d1/2-hasin2 17.5/2-1.25sin67.01 7.60（3） 按接触强度设计：直齿圆锥齿轮传动的强度计算，可近似按平均直径出的一对当量直齿轮的传动进行1 齿面接触疲劳强度计算 校核公式 h=h 设计公式 d1195.1若两轮材料不是钢-钢，而是钢-铸铁或是铸铁-铸铁，则系数195.1分别改为175.6和163.9。2 齿根弯曲疲劳强度计算： 校核公式 设计公式 m式中：yfs-复合性系数，按当量齿数zv查表得 其余各参数的含义、单位及许应力计算方法与直齿圆柱齿轮相同。 经过计算得出齿轮的硬度足够。4.4 确定齿轮的传动精度等级（1） 计算齿轮圆周速度。 （2） 确定齿轮精度等级及侧隙。 根据齿轮的圆周速度和对噪音的要求确定齿轮的精度等级及侧隙分别为： 小齿轮：8gj 大齿轮：8fh4.5 计算啮合力 圆周力 ft=2t1/d1=0.5/17.5=0.03(n) 径向力 fr=fttann0.03tan20=0.02156(n)计算结果见表： 齿轮啮合力计算表 项 目小 齿 轮大 齿 轮材料及热处理45钢调45钢正火 基本参数 齿数1433法面齿顶高系数11法面顶隙系数025025法面模数125125主要尺寸齿顶高 125齿根高 15全齿高 275齿顶间隙 025分度圆锥角22996701分度圆直径1754125齿顶圆直径19804223齿根圆直径14743825齿顶角 318齿根角 383齿宽 56锥距 224顶锥角26177019根锥角19166318 精度等级（gb/t10095-1988）8gj啮合力圆周力 003径向力0.02156 第 五 章 轴的设计5.1 选取轴的材料和热处理的方法 倒角机是一般用途的减速器，所以轴的材料选用45钢，粗加工后进行调质处理后，硬度为217255hbs，由教材查表得： b650mpa, s360mpa -1=300mpa, 160mpa5.2 轴的结构设计 设计轴的时候要确定轴的外径和结构尺寸。结构设计的基本要求是：（1） 轴和轴上的零件要有准确的工作位置；（2） 各零件要可靠地相互联系；（3） 轴应便于加工，轴上零件要易于装拆；（4） 尽量减少应力集中；（5） 轴各部分的直径和长度尺寸要合理。轴一般在变应力状态下工作，进行结构设计时，应尽量减少应力集中。对阶梯轴相邻段直径不宜相差太大，在轴径变化处的过渡圆角半径不宜过小。尽量避免在轴上开凹槽和加工螺纹。在重要结构中可采用凹切圆角、过渡肩环等措施，减少应力集中。提高轴的表面质量，降低表面粗糙度，采用辗压，喷丸和表面热处理方法，也可显著提高轴的疲劳强度。其次，在轴结构设计时，应合理布置轴上的零件，减轻轴所受载荷，减少轴向尺寸，以提高强度。53 轴的强度计算 轴的设计过程包括轴的强度计算和轴的结构设计，两者一般结合在一起进行。最初，只能根据轴系简图和一些基本数据，按轴所传递的转矩，初估轴的直径。然后以初估直径为基础，进行轴的结构设计，得出结构草图，从而得知各轴段的直径和长度，载荷作用点和支点位置，然后再进行强度校核。5.3.1 按扭转强度估算轴的直径 轴的最少直径计算公式： dmina 由教材表，查得： a=118107 轴： dmin（118107）=7.65 9.251 在轴上处，估取安装轴承处的轴径d0=8mm，轴上其余轴径尺寸由结构要求而定。5.3.2 轴承的选择 在轴上，既作用着径向力fr,又作用着轴向力fa，故选用圆锥滚子轴承，型号为1000088。其主要尺寸如下：d=8mm,d=16mm,b=4mm,5.3.3 轴的结构设计 在轴上零件的装拆的先后顺序，周向及轴向固定方法以及工艺性等要求，作出轴的结构设计。其中d1=8 mm,公差带取r6,d2=10 mm,d3=12 mm,d4=30 mm.公差带取k6,d5=5 mm,公差带取r6.l1=1o mm,l2=18 mm, l3=10 mm,l4=15 mm,l5=5 mm, 图如下所示： 534 轴的强度计算取l=144 mm，l/2=72 mm ，由前面计算可知：t2=429.16 nm,ft2=3733 n,fr2=1372 n,fa2=532 n.（1） 根据轴系部件结构图，作出轴系空间力图，如下图所示(b)。（2） 作出轴的垂直平面受力图，求支反力rav、rbv，绘弯矩图mv，如图（c）： rbv= rav=rbv-fr2=1409.62-1372=37.62(n) 齿轮中心面左侧弯矩mv1为： mv1=rav l/2=37.6244=1655.28(nmm) 齿轮中心面右侧弯矩mv2为： mv2=rb2 l/2=1409.6244=62023.28(nmm)（3） 作出轴水平受力面图，求支反力rah,rbh,绘弯矩图mh,如图所示(d)：rah=rbh=ft/2=3733/2=1866.5(n)mh=rahl/2=1866.544=82126(nmm) （4） 支反力ra，rb，绘总弯矩图m，如图所示（e）。ra= (n) rb=(n) 齿轮中心面左侧总弯矩m1为： m1=(nmm) 齿轮面右侧总弯矩m2为： m2=(nmm)(5) 绘转矩图，如图所示（f） (6) 绘当量弯矩图mc，如图所示（g） 因为倒角机为单向传动，从安全角度出发，轴上转矩t2按脉冲循环考虑，故取校正系数=0.6，齿面中心面处最大当量弯矩mc为： mc1= (nmm) mc2= (nmm)（7） 选择危险截面，进行强度核算。根据当量弯矩图，初取中心面为危险截面。该截面有键槽，故应将轴径加大5%，由此得轴径d为： d (mm)由计算结果可知，轴径小于安装齿轮处实际轴径，所以强度满足要求。轴上安装刀具的槽，用电脉冲挖槽。535 加工工艺分析： 加工两端面孔时，左右两面的轴向切削力可抵消一部分。因此夹紧力不需很大，本工序直径8.0mm，采用一次进给加工，复合钻，另因水平钻削，排屑容易。切削时间短，切削热量较小，可不必考虑冷却问题。钻孔的孔径尺寸精度及位置精度的保证。主要是靠提高钻套的尺寸及位置精度，钻头刃磨，质量，导套和钻头间的配合，严格控制钻头切削刃摆差及严格要求主轴导向套之间的同轴度来保证（尺寸精度可达到it10）。位置度达0.4mm。5.3.6 轴的加工工艺分析1.毛坯的选择：根据零件图可知