畢業(yè)設(shè)計（論文）-刀具鈍化機(jī)設(shè)計

V目錄緒論 11.前言 11.1刀具鈍化技術(shù)背景 11.2延長刀具的利用率 21.3刀具刃口鈍化研究 21.4刀具刃口打磨鈍化辦法 22.總體方案設(shè)計 32.1齒輪設(shè)計 32.2齒輪參數(shù)的選擇 42.3計算接觸疲勞許用應(yīng)力 52.3.1齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 53.刀具鈍化機(jī)轉(zhuǎn)速方案設(shè)計 63.1刀具轉(zhuǎn)動速度對刀具自轉(zhuǎn)運(yùn)動打磨鈍化的影響 63.3.1主要工藝動作分析 73.3.2提升裝置選型設(shè)計 83.3.3總功能原理分析 93.4配套動力選擇 103.4.1選用電動機(jī)的原則 103.4.2提升電機(jī)選擇 103.4.3力矩電機(jī)選擇 124.鈍化機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計 144.1傳動設(shè)計 144.2軸的工作能力計算 144.2.1強(qiáng)度計算 144.2.2軸的剛度計算 164.3平鍵聯(lián)接的選擇及強(qiáng)度校核 164.4三維模型及工程圖 174.5進(jìn)給裝置 184.6總體模型 195.總結(jié)與展望 21參考文獻(xiàn) 22致謝 23緒論機(jī)械制造行業(yè)的不斷發(fā)展，伴隨著的是更高的切削技術(shù)要求和機(jī)床的自動化。對刀具的使用壽命，切削效率要求也更加苛刻。經(jīng)簡單磨削處理的刀具在使用時容易發(fā)生斷裂，使加工效率降低，刀具磨損程度嚴(yán)重，易損壞，大大影響了生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)要求，也不能滿足現(xiàn)階段的加工工藝要求，但是如果在加工的最終步驟磨削之后再對刀具進(jìn)行一次鈍化，將使切削加工的效率和刀具使用的時間都得到很大的提高。在現(xiàn)如今的生產(chǎn)加工過程中，零件的加工精度和表面光潔度質(zhì)量3/4取決于刀具和機(jī)床，1/4取決于毛坯的質(zhì)量和材料，改善刀具的耐用及使用程度，將大大提高零件的加工質(zhì)量及要求。本文在研究大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)和國外的刀具鈍化技術(shù)參數(shù)和刀具鈍化機(jī)器，結(jié)合我國生產(chǎn)現(xiàn)狀來研究刀具鈍化技術(shù)。前言1.1刀具鈍化技術(shù)背景刀具的使用在我國很早就開始了，最初人們的鈍化是從皮子開始的，比如去理發(fā)店理發(fā)，當(dāng)你要刮臉時，理發(fā)師就會在皮子上刮磨刀，讓刀刃變的更加鋒利，使用起來更加方便快捷。但我國的刀具鈍化技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外，刀具鈍化技術(shù)在國外已經(jīng)使用了多年，但在我國卻是在近10年興起，刀具技術(shù)發(fā)展速度的落后，已經(jīng)嚴(yán)重影響到我國的機(jī)械制造行業(yè)和機(jī)械制造行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的落后。國外大量數(shù)據(jù)表明，刀具的生產(chǎn)加工成本只占整個生產(chǎn)1/25-2/30，但是它卻直接影響著加工生產(chǎn)的效率。為了減小我國與國外的生產(chǎn)技術(shù)的差距，必須加強(qiáng)對刀具鈍化技術(shù)的自主研發(fā)。刀具在經(jīng)過仔細(xì)的打磨刃口后，刃口依然存在不同程度的各種缺陷。在千倍以上的工具顯微鏡下進(jìn)行觀察，可以清晰地看到刃口處由于采用人工砂輪磨削殘留下的微小鋸齒、缺牙等人為的加工原始痕跡，以及裂紋缺陷等。在刀具使用中，這些缺陷會影響工件表面質(zhì)量，使得刃口磨損加快加速老化，甚至發(fā)生碎刀和傷人現(xiàn)象，有可能傷到工人或其他人，刀具的使用壽命受到了影響，從而降低使用者的生產(chǎn)效率。研究表明，當(dāng)刃口通過鈍化后會很大程度上減少刃口表面的微觀缺陷。原來的刀具刃口鋒利不光滑，但通過鈍化后將變成有特殊的，平滑的形狀，并將提高刃口的表面光潔程度。在大量的實際生產(chǎn)中，經(jīng)過打磨鈍化后的刃口可以使零件的加工效果更好。刀具的壽命也將得到大大的延伸，并且切削過程的安全性也得到有效的增強(qiáng)，使用者安全性得到進(jìn)一步保障。其中明顯的是刀具壽命衰老減小，可有提高刀具壽命。因而刀具鈍化機(jī)的研究及其工作原理，已經(jīng)逐漸成為切削加工工藝中最重要的一環(huán)。機(jī)械制造業(yè)是一個國家進(jìn)步和社會發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)，而制造業(yè)中最為關(guān)鍵的一個重要環(huán)節(jié)就是切削加工，而切削加工的效率直接影響加工制造的整體進(jìn)度以及產(chǎn)品的最后成型，現(xiàn)今我國利用金屬切削刀具加工過程相對于被加工零件的特殊有規(guī)律運(yùn)動，由金屬切削刀具去除工件上不可多余留的粗加工量，從而形成零件所需要的尺寸精度和表面的形狀光潔度，質(zhì)量的要求。在這過程中，刀具的選擇以及耐用就顯的非常重要。刀具的制造材料主要分為高速合金鋼、通用型高速鋼、粉末冶金高速鋼，硬質(zhì)合金，陶瓷以及立方氟氮化硼。刀具的主要參數(shù)有刀具的切削角度，刀面形式以及刀刃形狀，而其中最重要的就是刀刃。刀刃為刀具的切削刃，通常為前后刀面的仰角，由于工藝的要求一般都有強(qiáng)度不高，散熱性能不好的特點。傳統(tǒng)的對刀刃口的處理方式是使用普通砂輪或者金剛石砂輪磨削，但是經(jīng)過這兩種處理方式，在顯微鏡下觀測還是會發(fā)現(xiàn)刀刃存在微觀的缺陷，如很小的裂紋。在金屬切削加工過程中，這么小的缺陷，會逐漸影響切削效率和刀具的使用壽命。如果在刀具加工的最終步驟磨削之后再加一道鈍化工序，那么經(jīng)過鈍化后的刀具的切削效率，使用壽命有很大提高。目前，國外的刀具制造商家已全部采用高效率的刃口打磨鈍化技術(shù)，來增強(qiáng)切削過程的安全穩(wěn)定性、可靠性及延長刀具壽命。1.2延長刀具的利用率研究表明機(jī)械制造企業(yè)每年在刀具方面所花費(fèi)的成本占企業(yè)每年支出的百分之10左右，所以減少企業(yè)在刀具上所花費(fèi)的的成本，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收入的也會得到很大提升。美國和德國以及一些發(fā)達(dá)國家的研究人員以及國外的一些機(jī)械研究公司已經(jīng)把刀具刃口打磨鈍化理論和技術(shù)作為重要研究課題。我國對于刀具鈍化技術(shù)的開發(fā)仍處于初級階段。由于國外壟斷了刀具刃口打磨鈍化技術(shù)的重要原理和一些特殊技術(shù)，致使我國一些研發(fā)和使用進(jìn)展緩慢。因此，我國必須提高刀具刃口打磨鈍化過程的理論數(shù)據(jù)和超高技術(shù)研發(fā)，以提高刀具利用率使用率，提高切削過程的安全性，使工人在生產(chǎn)過程中的安全提高，企業(yè)效益提高。1.3刀具刃口鈍化研究刀具刃口的打磨鈍化是切削加工的必不可少的步驟，通常來說主要是針對粉刷層和處理刀具表面。在刀具打磨之后、在進(jìn)行粉刷之前，通過特殊的辦法把比較鋒利的刃口和存在不良豁口的刀具切削打磨成具有一定特點及形狀的、光滑的表面，以便增強(qiáng)涂層加工過程中的效果，進(jìn)而提高刀具刃口的使用壽命。1.4刀具刃口打磨鈍化辦法刀具刃口打磨鈍化辦法有很多種的操作機(jī)械機(jī)構(gòu)，目前國內(nèi)外大多采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)打磨鈍化方法，其主要原因是結(jié)構(gòu)特點簡單，操作安全方便，效果顯著。國內(nèi)外常見的刀具刃口打磨鈍化機(jī)，其方法有以下幾種：（1）振動無規(guī)律研磨鈍化法振動無規(guī)律研磨法主要是利用砂粒在震動中拋光刃口，將刀片固定在特殊的振動棒上，利用振動塊的振動使刀片與磨粒之間產(chǎn)生相對無規(guī)則運(yùn)動，進(jìn)而打磨刀具，去除其內(nèi)部及表面不良的缺陷。（2）尼龍研磨鈍化法尼龍研磨法是將砂粒通過特殊粘合技術(shù)辦法用附著在尼龍材料的磨輪，利用高速旋轉(zhuǎn)的尼龍磨輪對刃口進(jìn)行圓周打磨以實現(xiàn)刃口表面鈍化。尼龍無規(guī)則的關(guān)鍵是粘結(jié)在尼龍上的微細(xì)磨料以及加工過程中尼龍刷的超高轉(zhuǎn)速。該項刃口鈍化技術(shù)是國外許多制造商家對刀具進(jìn)行研磨的辦法，其中瑞士國家采用的“毛刷高速刮刷機(jī)構(gòu)”該機(jī)器可同時加84把刀具，從而生產(chǎn)效率大大提高。（3）立式無規(guī)則旋轉(zhuǎn)鈍化立式無規(guī)則旋轉(zhuǎn)鈍化法主要是用多組刀具集中在分散固體磨粒及磨砂液中進(jìn)行不規(guī)律旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，既能夠?qū)崿F(xiàn)不同多鐘刀具的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動，又能夠?qū)崿F(xiàn)多組或單組刀具的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運(yùn)動。該辦法用于鈍化多把加工刀具，進(jìn)而生產(chǎn)時間得到很大的減小，并且通過無規(guī)律自轉(zhuǎn)運(yùn)動和無規(guī)律公轉(zhuǎn)運(yùn)動使刀具各個刃口可受到較為均勻的打磨鈍化，使得此法的廣泛應(yīng)用，不僅應(yīng)用于刀具打磨鈍化，而且還廣泛應(yīng)用于工件打磨及拋光領(lǐng)域。總體方案設(shè)計步驟的設(shè)計不是嚴(yán)格的要求，一般都是混合進(jìn)行的。在熟悉任務(wù)書相關(guān)要求后，我大致按如下操作進(jìn)行：1) 確定刀具的規(guī)格及形式；2) 擬定總設(shè)計方案；3) 確定刀具上下移動、來回旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)；4) 確定刀具部件的自行轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)；5) 利用CAD軟件建模；6) 利用CAD軟件裝配，根據(jù)裝配要求修改零件；7) 繪制工程圖，編制技術(shù)文件。在設(shè)計的過程中應(yīng)注意下列事項：1) 確保刀具上下部分移動同時確定夾具刀部件的轉(zhuǎn)動，2) 運(yùn)動要求平緩；3) 降低沖擊、振動及噪聲；2.1齒輪設(shè)計齒輪給刀具鈍化機(jī)提供了動力支持它用來傳遞扭矩，在整個結(jié)構(gòu)設(shè)計中起著關(guān)鍵性的作用。在我的刀具鈍化機(jī)的設(shè)計中，行星齒輪是最重要的一個部件，所以我首先進(jìn)行齒輪設(shè)計。齒輪是齒數(shù)為有限的單個轉(zhuǎn)動齒輪。當(dāng)齒個數(shù)為無窮時，齒輪的基圓直徑也就變無窮大，根據(jù)漸開線的形成原理，此時漸開線就會改變圓周線。齒廓上各點的法線是不平動的，而且在傳動時齒輪是不平動的，齒廓上各點速度的大小和方向不相同，所以齒輪齒廓上個點的多個壓力角相同，大小等于齒的傾斜角。齒上各齒不同側(cè)的齒廓是不平行的，所以在任何與分度線平行的直線上，圓周節(jié)都相等。如圖2-1所示：圖2-1齒輪的齒廓齒輪嚙合傳動時，根據(jù)小齒輪螺旋角與齒傾角的大小和方向不同，可以構(gòu)成不同的傳動方案。當(dāng)左旋小齒輪與右傾齒相嚙合而且齒輪螺旋角與齒條傾斜角角相等時，則軸交角;若，則；若，則為負(fù)值，表示在齒條軸線的另一側(cè)。當(dāng)右旋小齒輪與右傾齒條或左旋小齒輪與左傾齒條相嚙合時，其軸交角均為。齒輪與齒輪嚙合傳動速比時，齒輪的節(jié)圓始終與其分度圓重合。當(dāng)小齒輪軸線與齒輪軸線不平行時，小齒輪齒廓與大齒輪齒廓間的接觸為點接觸，輪齒所受的壓強(qiáng)較大，產(chǎn)生的接觸應(yīng)力也比較大，輪齒磨損非常大，所以齒輪轉(zhuǎn)向器的傳動比不能太大。2.2齒輪參數(shù)的選擇初選齒輪：齒輪多采用直齒輪，齒輪模數(shù)2～3之間，主動小齒輪齒數(shù)在5-20之間，壓力角取。故取小齒輪，，，壓力角，齒輪的轉(zhuǎn)速為，左旋，精度等級7級，轉(zhuǎn)向器每天工作8小時，使用期限不低于5年。材料選擇：齒輪16MnCr5，滲碳淬火，齒面硬度54-62HRC齒條45，表面淬火，齒面硬度56HRC分度圓直徑（2-1）取齒寬系數(shù)齒條寬度（2-2）則取齒輪齒寬；所以取齒輪外徑75mm；齒寬11.25mm。2.3計算接觸疲勞許用應(yīng)力查表確定和（2-3）（2-4）查表確定壽命系數(shù)、查表確定安全系數(shù)計算接觸疲勞許用應(yīng)力（2-5）（2-6）查表確定應(yīng)力修正系數(shù)（2-7）（2-8）2.3.1齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計參數(shù)查?。撼踹x=18=24=0.8=0.7=0.89當(dāng)量齒數(shù)復(fù)合齒形系數(shù)初步計算齒輪模數(shù)轉(zhuǎn)矩閉式硬齒面?zhèn)鲃?，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計。代入較小的值（2-9） 初取最后選擇如上符合設(shè)計要求的齒輪。刀具鈍化機(jī)轉(zhuǎn)速方案設(shè)計3.1刀具轉(zhuǎn)動速度對刀具自轉(zhuǎn)運(yùn)動打磨鈍化的影響當(dāng)直立銑刀用不同轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)刀具打磨鈍化時，由于刃口面的線速度隨刀具轉(zhuǎn)速的改變而來改變，因此碳化硅磨粒對刀具各個刃口的打磨鈍化情況也不相同。為了進(jìn)一步探究刃口的磨損量，法向積累量，切向積累量和刀具的轉(zhuǎn)動速度有哪些關(guān)系，在不改變刀具降速度的前提下，將刀具旋轉(zhuǎn)速度分別設(shè)置為35rmin/,40rmin/,45rmin,50rmin/此時的碳化硅磨粒的速度分別為0.05rmin/,0.14rmin/,0.15rmin/,0.17rmin所以隨著刀具轉(zhuǎn)速的增加，碳化硅磨粒的速度是增大的。刃口的線速度為nrV,但是由于刃口半徑較小，所以刃口的部分線速度的增加幅度并不明顯這也導(dǎo)致了刀具轉(zhuǎn)速增大碳化硅的運(yùn)動速度也增大。3.2不同刀具轉(zhuǎn)速對磨粒速度的影響（1）刀具轉(zhuǎn)速對刀具刃口累積能量的影響分析刀具法向累積能量和切向累積能量隨鈍化時間的變化。在刀具不同轉(zhuǎn)速下，立銑刀刃口法向累積能量和切向累積能量均隨鈍化時間的增大而增大。要經(jīng)常更換其次是刀具的加緊張開沒有一個合理的自動化方式。經(jīng)過以上的分析和預(yù)測,以及先前的資料整理和知識填充,經(jīng)過綜合分析,擬定了一個整體的設(shè)計方案。方案的內(nèi)容如下:首先,機(jī)械的主要部分有刀具夾取機(jī)主體部分，提升頭上半部分和夾取頭的下半部分,方案就是將這幾個主要部分合理的結(jié)合在一起,得到一個完整機(jī)械裝置，使之能將上下自轉(zhuǎn)，周轉(zhuǎn)等功能一次性完成，提升進(jìn)給機(jī)構(gòu)要有效的控制工作部件作業(yè)時的鈍化通過性；上下移動及自轉(zhuǎn)部分要能順利對刀具進(jìn)行夾取過程。結(jié)構(gòu)設(shè)計之后可以適當(dāng)?shù)膶ν庥^進(jìn)行改進(jìn)和渲染,使之外形更加美觀?？偨Y(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示:圖3.1刀具鈍化機(jī)功能結(jié)構(gòu)圖1、提升保護(hù)罩2、上立板3、行星動力電機(jī)4、多頭夾具5、鈍化沙6、刀具保護(hù)罩鈍化機(jī)的主要工作原理如下，啟動按鈕打開，行星電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動主動齒運(yùn)轉(zhuǎn)，所有分圓盤齒跟隨主動齒運(yùn)轉(zhuǎn)，各刀具加持在以分圓盤主動齒為圓心的機(jī)構(gòu)之上，刀具在沿著分圓盤軸向運(yùn)動，檢測信號反饋給提升電機(jī)，提升電機(jī)動作通過減速器傳遞給上下絲杠進(jìn)行上升或下降運(yùn)動。刀具在旋轉(zhuǎn)時，通過感應(yīng)傳感器反饋給提升電機(jī)，當(dāng)速度達(dá)到設(shè)定值時提升電機(jī)來判斷是上升還是下降，這時操作者也可根據(jù)實際情況選擇上升還是下降，打磨顆粒及打磨液這時已經(jīng)在料桶里面，通過行星機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)及下降來進(jìn)入打磨固體和打磨液中，裝夾刀具時，操作者拿住要打磨鈍化的刀具，通過電磁感應(yīng)夾具打開加持磁頭，當(dāng)放入刀具時工人只需按下加持按鈕來進(jìn)行電磁感應(yīng)來加持刀具，所有刀具加持完成后，檢查是否每一根刀具都加持在同一水平面，這樣就讓進(jìn)入打磨顆粒和打磨液時是一起進(jìn)入，不會出現(xiàn)步調(diào)不一致導(dǎo)致部分刀具打磨不上，漏掉。設(shè)備有防護(hù)罩裝置，裝夾完刀具時請檢查每根刀具及提升頭和行星旋轉(zhuǎn)齒輪附近沒有異物及其他不相關(guān)的物件，這時關(guān)上防護(hù)裝置，系統(tǒng)進(jìn)行自檢后綠色燈點亮，這樣就可以進(jìn)行打磨了。3.3.1主要工藝動作分析整個機(jī)器部件放在一個型材的工作臺上，其中懸臂部分的地方采用了加強(qiáng)筋來增加穩(wěn)定性。鈍化機(jī)主體部分是由上下提升部分和下半部分六個自轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)夾頭組成，其中上半部分通過滾珠絲桿副機(jī)構(gòu)控制上下方向的移動，下半部分是行星旋轉(zhuǎn)齒輪完成垂直Y軸方向的旋轉(zhuǎn)。滾珠絲桿副可以完成自鎖，所以在下半部分的設(shè)計時無需在加一套鉗制器機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行鎖定，行星旋轉(zhuǎn)依靠自身電機(jī)提供動力。1、多頭夾具鉆頭主動齒2、刀具3、自動夾取刀具電磁頭4、電磁感應(yīng)夾瓦3.3.2提升裝置選型設(shè)計選型原則提升裝置要能確保穩(wěn)定控制鈍化機(jī)頭的上下移動；豎直方向減速機(jī)裝置既要能調(diào)整鈍化頭上下位置，也要能保持鎖定；結(jié)構(gòu)簡單、可靠，易于制造和維護(hù)，易于調(diào)整；根據(jù)以上要求我們這次有兩種設(shè)計思路：一個是利用滾珠絲桿，另一個是采用壓力球軸承和深溝球軸承。滾珠絲杠是一種機(jī)械線性制動器，其將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成具有很小摩擦力的線性運(yùn)動。作為精密螺絲的使用可以最小的內(nèi)摩擦力被制成緊密公差，并且適用于需要高精度的情況。球形組件用作螺母，而螺紋軸是螺釘與傳統(tǒng)的絲杠相比，由于需要有一種重新循環(huán)球的機(jī)制，因此滾珠絲杠傾向于笨重?；谛D(zhuǎn)桿的線性致動器的另一種形式是無螺紋滾珠絲杠，例如“滾動環(huán)驅(qū)動”。在這種設(shè)計中，三個或多個滾動環(huán)軸承對稱地布置在圍繞光滑（無螺紋）制動器桿或軸的殼體中。軸承設(shè)置成與桿成一定角度，該角度確定桿的每轉(zhuǎn)線性運(yùn)動的方向和速度。與傳統(tǒng)的滾珠絲杠或絲桿螺絲相比，該設(shè)計的優(yōu)點在于實際上消除了由預(yù)緊螺母引起的齒隙和載荷。2、摩擦減小損失、傳動效率得到提高

由于滾珠絲杠的螺桿軸和螺母之間存在許多相對不同滾動運(yùn)動，因此想要得到最高的運(yùn)動效率，與以前的滑動螺絲相比，驅(qū)動扭矩為2/3或更小，如果使用滑動螺絲要達(dá)到一樣的運(yùn)動效果，則需要的動力更多。3、精度高滾珠絲杠一般由世界上最高水平的床子設(shè)備生產(chǎn)，特別是在要求較高的磨機(jī)，組裝，檢驗工廠環(huán)境過程中，受到溫濕度的嚴(yán)格控制，根據(jù)非常嚴(yán)格的ISO認(rèn)證確保了其不同精度的要求。4、高速進(jìn)給和微量進(jìn)給滾珠絲杠是使用其中的鋼珠不斷地運(yùn)動，因此很小的啟動扭矩就行，不會有溜劃運(yùn)動作為及爬坡形位，以確保高精度的細(xì)微動作。5、軸向的剛度高滾珠絲杠是預(yù)加壓，由預(yù)壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)載值，然后獲得更高強(qiáng)度的剛性滾珠絲杠通過球的壓力，當(dāng)將實際的施加力到機(jī)械裝置上時，可以通過絲桿里面小球的排列滾珠軸承是一種使用滾珠來保持軸承座之間間隙分離的滾動元件軸承。球軸承的目的是減少旋轉(zhuǎn)摩擦并支持徑向和軸向載荷。它通過使用至少兩個種族來容納球并通過球傳遞負(fù)載來實現(xiàn)。在大多數(shù)應(yīng)用中，一個座圈是靜止的，另一個連接到旋轉(zhuǎn)組件（例如輪轂或軸）上。隨著其中一個軸承座圈旋轉(zhuǎn)，它也使?jié)L珠也旋轉(zhuǎn)。由于滾珠和滾子之間的較小的接觸面積，滾珠軸承的尺寸比其他類型的滾動體軸承的承載能力要低。但是，它們可以允許內(nèi)圈和外圈的一些偏差。6、性能方面：而接觸器的材質(zhì)表面硬度和于滾珠相比，其金屬材料（如：中碳鋼、鋁合金）或非金屬（如：鐵弗龍、高分子材料）。滾動軸承和軸頸軸承相比它的轉(zhuǎn)動有更小的摩擦阻力，因此在不相同的運(yùn)動轉(zhuǎn)速下，由于摩擦產(chǎn)生的溫度會比之較低。低載荷低轉(zhuǎn)速機(jī)械傳動的設(shè)備中滾珠軸承使用率非常高。承受接觸面積特別小是滾珠軸承的最大特點，出現(xiàn)嚴(yán)重的機(jī)械性能內(nèi)部的損壞損傷是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，滾針式軸承是重載荷高速的機(jī)械傳動中經(jīng)常使用的是以加大承載面及受力面積來減小壓強(qiáng)，機(jī)械傳遞效率和功率的提高，而降低機(jī)械性能的損傷。改變了軸承表面的摩擦方式的滾珠軸承，采用滾動及滑動摩擦，這種無規(guī)律摩擦更為有效的降低了軸承面之間的出現(xiàn)的損壞現(xiàn)象，使軸及軸承的使用壽命得到了提升，也因此將散熱器的使用壽命極大的延長。工藝復(fù)雜是這種軸承的缺點，這種軸承成本不斷提高，同時也帶來更高的工作噪音和環(huán)境污染。根據(jù)滾珠軸承的幾個致命性缺點：不能承受大載荷，工藝復(fù)雜，成本昂貴。所以我們根據(jù)自己的需求，選擇了一種懸臂式的尼龍滾動棒的結(jié)構(gòu)來滿足需求。3.3.3總功能原理分析鈍化多頭分體機(jī)主體部分和上下移動部分都是全部安裝在型材制成的工作臺上，動力來源為：行星齒輪機(jī)由力矩電機(jī)通過行星齒輪帶動其轉(zhuǎn)動，行星齒輪由交流電機(jī)通過帶傳動提供動力；滾珠絲桿因為涉及來回運(yùn)動所以我們采用的是減速機(jī)及電機(jī)來完成相關(guān)運(yùn)動。其中可以通過變頻器來調(diào)整山下移動速度。針對下半部分行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)，考慮到一個主動齒帶動副齒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)行了相應(yīng)的速比來合理的調(diào)整其自身旋轉(zhuǎn)速度。3.4配套動力選擇3.4.1選用電動機(jī)的原則用途不同和為了適應(yīng)各種環(huán)境，電機(jī)商家生產(chǎn)了種類、型號、規(guī)格、形式及電流的許多種規(guī)格電動機(jī)。電機(jī)在選擇時，適應(yīng)性是要充分考慮的，仔細(xì)研究機(jī)械阻力及電參數(shù)的特點，選擇電機(jī)的負(fù)載特性。選擇電動機(jī)：（1）負(fù)載特性，環(huán)境適應(yīng)的電機(jī)是主要條件，以滿足生產(chǎn)機(jī)械在各項功能中的要求。（2）電器保護(hù)的馬達(dá)具有適應(yīng)各種散熱不好的場合，應(yīng)在結(jié)構(gòu)上適合于電機(jī)位于的使用環(huán)境條件。（3）電動機(jī)的容量通過計算來確定。電動機(jī)通常設(shè)計時，在90%-100%額定負(fù)載時，效率最高。（4)可靠性高、便于拆卸及維護(hù)是選擇必要條件。（5）互換性必須考慮，盡可能的選擇國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)廠家的電動機(jī)。（6）高效率運(yùn)行是提高整個系統(tǒng)的效率，要綜合考慮電機(jī)的相數(shù)、電流及電壓等級。3.4.2提升電機(jī)選擇（1）考慮到給所有旋轉(zhuǎn)頭提供動力，所以使用的是大功率三相電機(jī)；（2）而且三相電機(jī)的平穩(wěn)性較好，耐高溫，動力輸出穩(wěn)定。表3-4為各種電機(jī)的參數(shù)表3-4Y系列型號表型號額定

功率額定

電流轉(zhuǎn)速效率功率

因數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流最大轉(zhuǎn)矩噪聲振動

速度重量額定轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩1級2級kWAr/min%COSФ倍倍倍dB(A)mm/skg同步轉(zhuǎn)速3000r/min2級Y80M1-20.751.8283075.00.866711.817Y80M2-21.12.5283077.00.862.27.02.366711.818Y90S-21.53.4284078.00.852.27.02.370751.822Y90L-22.24.8284080.50.862.27.02.370751.825Y100L-236.4288082.00.872.27.02.374791.834Y112M-248.2289085.50.872.27.02.374791.845Y132S1-25.511.1290085.50.882.07.02.378831.867Y132S2-27.515290086.20.882.07.02.378831.872Y160M1-21121.8293087.20.882.07.02.382872.8115Y160M2-21529.4293088.20.882.07.02.382872.8125Y160L-218.535.5293089.00.892.07.02.282872.8145Y180M-22242.2294089.00.892.07.02.287922.8173Y200L1-23056.9295090.00.892.07.02.290952.8232Y200L2-23769.8295090.50.892.07.02.290952.8250Y225M-24584297091.50.892.07.02.290972.8312Y250M-255103297091.50.892.07.02.292974.5387Y280S-275139297092.00.892.07.02.294994.5515Y280M-290166297092.50.892.07.02.294994.5566Y315S-2110203298092.50.8991044.5922Y315M-2132242298093.00.8991044.51010Y315L1-2160292298093.50.8991044.51085Y315L2-2200365298093.50.8991044.51220Y355M1-2220399298094.20.81094.51710Y355M2-2250447298594.50.901.27.02.21114.51750Y355L1-2280499298594.70.901114.51900Y355L2-2315560298595.00.901114.52105同步轉(zhuǎn)速1500r/min4級Y80M1-40.551.5139073.00.762.46.02.356671.817Y80M2-40.752139074.50.762.36.02.356671.817Y90S-41.12.7140078.00.761671.825Y90L-41.53.7140079.00.762671.826Y100L1-42.25143081.00.822.27.02.365701.834Y100L2-436.8143082.50.812.27.02.365701.835Y112M-448.8144084.50.822.27.02.368741.847Y132S-45.511.6144085.50.842.27.02.370781.868Y132M-47.515.4144087.00.852.27.02.371781.879Y160M-41122.6146088.00.842.27.02.375821.8122Y160L-41530.3146088.50.852.27.02.377821.8142Y180M-418.535.9147091.00.862.07.02.277821.8174Y180L-42242.5147091.50.862.07.02.277821.8192Y200L-43056.8147092.20.872.07.02.279841.8253Y225S-43770.4148091.80.871.97.02.279841.8294Y225M-44584.2148092.30.881.97.02.279841.8327Y250M-455103148092.60.882.07.02.281862.8381Y280M-490164148093.50.891.97.02.285902.8634Y315S-4110201148093.50.893982.8912Y315M-4132240148094.00.8961012.81048Y315L1-4160289148094.50.8961012.81105Y315L2-4200361148094.50.8961012.81260Y355M1-4220407148894.40.81064.51690Y355M3-4250461148894.70.81084.51800Y355L2-4280515148894.90.81084.51945Y355L3-4315578148895.20.81084.51985按照設(shè)計要求，電動機(jī)功率為6.9KW左右，由上表查得7.5KW的電機(jī)最接近要求。采用L系列已經(jīng)完全可以符合要求。電動機(jī)采用變頻調(diào)速，由公式N=60fP（1-S）（3-1）可以看出，電動機(jī)級數(shù)應(yīng)該大一些變速范圍更大，最后選定Y100L-4型電動機(jī)。如圖3-4所示：圖3.4電機(jī)模型電動機(jī)扭距計算查表得電動機(jī)功率和轉(zhuǎn)速分別為P=3000Wn=1430r/min扭矩T為：（3-2）代入數(shù)據(jù)計算得出T=20.03N.m3.4.3力矩電機(jī)選擇選型原則在使用力矩電機(jī)時，其旋轉(zhuǎn)速度很重要。當(dāng)電機(jī)用作繞組特征時，輸出扭矩應(yīng)選擇為接近所需扭矩以防止過度使用，否則，在較小的負(fù)載裝置上使用較大的輸出轉(zhuǎn)矩來降低電機(jī)的輸入電壓值。當(dāng)電壓過低時，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速曲線相對平緩，這使得繞組精度變差，即負(fù)載變化和速度變化不一致。一般輸入電壓應(yīng)要高于220V。當(dāng)使用轉(zhuǎn)矩電動機(jī)作為繞組特性時，產(chǎn)品在（1/3至2/3）N0的范圍內(nèi)保持恒定速度和恒定的線速度，因此，最大速度（無負(fù)載）和最小速度（滿載時），如果速比要求較大，可以擴(kuò)展到上述范圍的兩側(cè)。表3-4為各種力矩電機(jī)的型號表，下面通過計算選出最合適的電機(jī)。力矩電機(jī)作卷繞時輸出力矩按下式計算：）（（）（）9（9393333））90（式中：T－－卷繞時的輸出力矩，N·mF－－最大卷繞張力，N；

D－－最大卷繞直徑，即滿盤時的卷繞直徑，m；

－－傳動減速比,－－減速裝置效率,一般取0.8～0.9或按實際選??；

k－－折算至額定的轉(zhuǎn)力矩系數(shù)數(shù)

經(jīng)計算得：T=178.2N·m表3-4力矩電機(jī)型號表故最后采用上圖力矩電機(jī)YLJ180-200-4鈍化機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1傳動設(shè)計行星齒輪是用于將兩個或多個旋轉(zhuǎn)軸連接在一起的高效率機(jī)構(gòu)。將電機(jī)用作運(yùn)動源，有效發(fā)射功率或跟蹤相對運(yùn)動。主動齒通過聯(lián)軸器連接動力源電機(jī)，并且可能在行星齒輪之間具有扭轉(zhuǎn)，但齒輪嚙合需要模數(shù)相同。在行星轉(zhuǎn)動系統(tǒng)中，齒輪通過分度圓半徑大小來確定速比及獲得的動力輸出，從而得到相應(yīng)所需的動力要求。作為運(yùn)動源，齒輪傳送動力源的這種應(yīng)用，適合于于在兩點之間連續(xù)承載載荷。齒輪傳動的優(yōu)缺點：優(yōu)點：應(yīng)用范圍比較廣，具有一定的傳動速比和傳動效率，高效率的傳動比，工作性能可靠，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊等。缺點：制造工藝和安裝精度超級較高，價格費(fèi)用貴，精度低時，振動較大和噪聲較大，不宜用于軸間遠(yuǎn)距傳動。齒輪傳動的性能要求：（1）傳遞運(yùn)動的準(zhǔn)確性、可靠性、效率性；（2）傳動的平穩(wěn)性、可靠性、能量損耗??；（3）載荷分布均勻性；（4）間隙是齒輪嚙合時非工作齒面之間必要有原因。選型原則齒輪驅(qū)動器是在以下條件下構(gòu)建的：驅(qū)動和驅(qū)動單元之間傳輸?shù)乃俦群妄X輪軸之間的適當(dāng)距離，以及適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行條件。方程是，傳動比=使用扭矩÷9560÷電機(jī)功率×電機(jī)功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)÷使用系數(shù)

即：（3-4）電機(jī)功率=扭矩÷9550電機(jī)功率輸入轉(zhuǎn)數(shù)÷速比÷使用系數(shù)4.2軸的工作能力計算4.2.1強(qiáng)度計算軸的強(qiáng)度計算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用的計算方法。常見的軸強(qiáng)度計算方法有以下幾種。(1)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算。這種方法適用于傳動軸的準(zhǔn)確計算，也可用于轉(zhuǎn)軸的近似計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計前的軸徑初估計算。圓截面軸按轉(zhuǎn)矩進(jìn)行校核的計算公式（4-1）設(shè)計為式（4-2）式中—扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，N/mm2;—軸剖面的抗扭剖面系數(shù)，mm3—軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·mm—軸傳遞的功率，kW;—軸的轉(zhuǎn)速，r/min;—受轉(zhuǎn)矩作用的直徑，mm;—許用剪應(yīng)力，N/mm2;—決定于材料的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力系數(shù)。此外，也可采用經(jīng)驗公式初估軸徑。在通用減速器中，與電動機(jī)相關(guān)聯(lián)的高速軸直徑d可以由電動機(jī)輸出軸D估計得，即d=(0.8-1.0)D。(2)按當(dāng)量彎矩計算。該法適用于轉(zhuǎn)軸的強(qiáng)度計算。下面以單級斜齒圓柱齒輪減速器的低速軸為例，說明該方法的計算步驟。1)確定受力簡圖。鏈輪、齒輪、軸承與軸之間為圓柱面接觸，其上分布有復(fù)雜規(guī)律的載荷，無法按其實際力關(guān)系對軸進(jìn)行計算。因此，在復(fù)雜的受載情況下，應(yīng)找出軸的合理簡化模型，它將直接影響到軸計算方法的合理性及結(jié)果的精確度。通常忽略重力，將分布力視為集中力。如齒輪受力被簡化為作用于齒寬中點的集中力;帶輪、鏈輪、聯(lián)軸器及軸承受力被視為作用于輪毅中點的集中力和轉(zhuǎn)矩(對滾動軸承，若準(zhǔn)確些計算應(yīng)取力作用點為壓力中心，詳見機(jī)械手冊軸承一章)。2)將力簡化到軸上分解為水平和垂直分力，繪出水平面和垂直面中的反力。3)繪水平、垂直兩個面彎矩圖。求垂直和水平面中的反力，繪出相應(yīng)的彎矩圖。4)繪合成彎矩圖M，其計算公式為:（4-3）5)繪轉(zhuǎn)矩圖T。6)繪當(dāng)量彎矩圖My、Mz。彎矩M引起的應(yīng)力性質(zhì)為對稱循環(huán)變(r=-1)，而轉(zhuǎn)矩T引起的應(yīng)力性質(zhì)與轉(zhuǎn)矩性質(zhì)有關(guān)，轉(zhuǎn)矩大小、方向不變，其剪應(yīng)力性質(zhì)為靜應(yīng)力(r=+1)；轉(zhuǎn)矩方向頻繁改變，則引起的應(yīng)力性質(zhì)為對稱循環(huán)(r=-1)；一般情況下，轉(zhuǎn)矩大小隨時間改變，引起應(yīng)力的性質(zhì)可簡化為脈動循環(huán)應(yīng)力(r=0)。由于彎矩M引起應(yīng)力性質(zhì)與轉(zhuǎn)矩T引起的應(yīng)力性質(zhì)不同，所以σ和τ要合成一個統(tǒng)一應(yīng)力性質(zhì)的當(dāng)量對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力，就要在轉(zhuǎn)矩T前乘以折算系數(shù)α，則當(dāng)量彎矩Mv為:式中α的值:對轉(zhuǎn)矩引起的靜應(yīng)力為(a+1b)(a-1b)，對轉(zhuǎn)矩引起脈動循環(huán)應(yīng)力為(a+1b)(a-0b),對轉(zhuǎn)矩引起的對稱循環(huán)應(yīng)力為(a+1b)(a-1h),其中a+1b、a-0b、a-1b為軸在靜應(yīng)力、脈動循環(huán)應(yīng)力、對稱循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力。7）計算軸的直徑。當(dāng)量彎矩M，作用下的軸強(qiáng)度條件為:校核截面處有鍵槽時，軸徑要加大4%～5%，有兩個鍵槽時軸徑要加大7%～10%。這種方法也可做心軸和傳動軸的計算。4.2.2軸的剛度計算軸受力會發(fā)生彎曲彈性及塑性變形和扭轉(zhuǎn)彈性變形，若彈性變形過大，將會影響軸上零件的正常轉(zhuǎn)動，如安裝齒輪的軸，彎曲彈性變形會使齒輪發(fā)生偏載、啃齒；電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸剛度不足，會使轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙變大從而影響電機(jī)的正常工作；機(jī)床主軸的剛度不足會影響主軸的回轉(zhuǎn)精度;軸的彎曲剛度條件為:軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為:式中，y、θ、φ分別為軸在載荷作用下產(chǎn)生的撓度、偏轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角，可按材料力學(xué)或其他方法計算，y、[θ]、[φ]為許用值，可從有關(guān)資料中查取。最后設(shè)計的軸如下圖4.1所示：圖4.1軸4.3平鍵聯(lián)接的選擇及強(qiáng)度校核當(dāng)鍵聯(lián)接時，可根據(jù)聯(lián)接的特點及結(jié)構(gòu)特點、工作要求和工作參數(shù)來選擇鍵的樣子，根據(jù)軸的直徑和輪毅長度在標(biāo)準(zhǔn)中選取國家標(biāo)準(zhǔn)鍵的尺寸，必要時應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核，強(qiáng)度計算的相關(guān)參數(shù)見圖。圖4.2平鍵強(qiáng)度計算鍵的材料通常采用45鋼35鋼或強(qiáng)度極限不小于600N/mm2的碳素鋼。當(dāng)輪毅為非黑色金屬材料時，鍵可用20或Q235、平鍵聯(lián)接的主要失效形式: