2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、<p>  1 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求</p><p>  (1) 刀具頂端離開工件表面65mm(圖1),快速移動(dòng)送進(jìn)60mm接近工件后,勻速送進(jìn)60 mm(前5mm為刀具接近工件時(shí)的切入量,工件孔深45mm,后10mm為刀具切出量),然后快速返回?;爻毯凸ぷ餍谐痰钠骄俦?行程速度變化系數(shù))K=2。</p><p>  (2) 刀具勻速進(jìn)給速度為2mm/s;工件裝、卸時(shí)間不超過(guò)1

2、0s</p><p>  (3) 生產(chǎn)率為每小時(shí)約75件。</p><p>  (4) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)裝入機(jī)體內(nèi),機(jī)床外形尺寸見圖1。</p><p>  (5) 傳動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1000r/min,功率為1.5Kw。</p><p>  2 工藝動(dòng)作分解及機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圈</p><p>  2.1 工藝動(dòng)作分解<

3、;/p><p>  本四工位專用機(jī)床主要有兩個(gè)執(zhí)行構(gòu)件——回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和主軸箱?;剞D(zhuǎn)工作臺(tái)作間歇轉(zhuǎn)動(dòng),主軸箱作來(lái)回移動(dòng)。</p><p>  由生產(chǎn)率可求出一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)所需時(shí)間 :</p><p>  刀具勻速送進(jìn)60mm所需時(shí)間,刀具其余移動(dòng)內(nèi)(包括快速送進(jìn)60mm,快速返回120mm)共需18s?;剞D(zhuǎn)工作臺(tái)截止時(shí)間為36s,因此足夠工件的裝、卸所需時(shí)間。</p&

4、gt;<p>  2.2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)圈</p><p>  其機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)情況如表所示。</p><p>  表 機(jī)械運(yùn)動(dòng)循環(huán)情況</p><p>  3 機(jī)構(gòu)選型和機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的確定</p><p><b>  3.1 機(jī)構(gòu)選型</b></p><p>  四工位專用機(jī)床的主輪箱

5、往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)和回傳工作臺(tái)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可由下表所列來(lái)選擇。</p><p>  表 四工位專用機(jī)床機(jī)構(gòu)的選擇情況</p><p>  3.2 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的確定</p><p>  根據(jù)表所列的機(jī)構(gòu)形態(tài)矩陣,可以組合成的四工位專用機(jī)床的機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案有12種。不完全齒輪機(jī)構(gòu)沖擊性大,容易引起振動(dòng);凸輪式間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不易定位,需要單獨(dú)設(shè)計(jì)都能夠?yàn)闄C(jī)構(gòu);槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,又

6、實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)定位,其沖擊性相對(duì)較小,所以工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用槽輪機(jī)構(gòu)。另外,由于兩個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間有嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,并且機(jī)床主軸箱有確定的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,所以主軸箱往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)選用圓柱凸輪機(jī)構(gòu),容易保證主軸箱的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 </p><p>  4 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)速比和變速機(jī)構(gòu)[11]</p><p>  主驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率為1.5KW、轉(zhuǎn)速為1000r/min。由生產(chǎn)率要求,主軸箱移動(dòng)機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)

7、工作臺(tái)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主動(dòng)件轉(zhuǎn)速為1.25r/min。因此機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比為:,其傳動(dòng)系統(tǒng)采用四級(jí):第一級(jí)V帶傳動(dòng)(=4)、第二級(jí)用行星輪系傳動(dòng)(=25)、第三級(jí)用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)(=4)、第四級(jí)采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)()。</p><p>  詳細(xì)D=W=G圖=紙:三 二 ③ 1爸 爸 五 四 0 六</p><p>  全 套 資 料 低 拾10快起</p><

8、p><b>  機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖</b></p><p>  主軸箱移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu),回轉(zhuǎn)工作臺(tái)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用槽輪機(jī)構(gòu),其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如下圖所示。</p><p>  圖 四工位機(jī)床機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖</p><p>  6 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和各機(jī)構(gòu)的尺度計(jì)算</p><p>  6.1 計(jì)算各級(jí)傳動(dòng)效

9、率、轉(zhuǎn)速、功率及轉(zhuǎn)矩</p><p>  查表可得各種傳動(dòng)的傳動(dòng)效率[6]:帶傳動(dòng)=0.97 齒輪傳動(dòng)=0.98 滾動(dòng)軸承=0.99 行星輪系=0.904</p><p>  6.1.1 傳動(dòng)效率: </p><p><b>  第一級(jí)傳動(dòng):</b></p><p><b>  第二級(jí)傳動(dòng):<

10、/b></p><p><b>  第三級(jí)傳動(dòng):</b></p><p><b>  第四級(jí)傳動(dòng):</b></p><p>  6.1.2 各軸轉(zhuǎn)速: </p><p><b>  軸I:</b></p><p><b>  軸II:&l

11、t;/b></p><p><b>  軸III:</b></p><p><b>  軸IV:</b></p><p>  6.1.3 輸出功率:</p><p><b>  軸I:</b></p><p><b>  軸II:<

12、/b></p><p><b>  軸III:</b></p><p><b>  軸IV:</b></p><p>  6.1.4 輸出轉(zhuǎn)矩: </p><p><b>  軸I:</b></p><p><b>  軸II:</

13、b></p><p><b>  軸III:</b></p><p><b>  軸IV:</b></p><p>  6.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)[1]</p><p>  電機(jī)功率P=1.5KW,轉(zhuǎn)速n=1000r/min傳動(dòng)比為=4。</p><p>  6.2.1 確定計(jì)

14、算功率</p><p>  查表可得工作情況系數(shù)=1.1,故</p><p>  =P=1.11.5KW=1.65KW</p><p>  6.2.2 選擇V帶的帶型</p><p><b>  根據(jù)、n選取A型。</b></p><p>  6.2.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速v</p

15、><p>  1) 粗選小帶輪的基準(zhǔn)直徑=75mm。</p><p>  2)計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑。</p><p>  6.2.4 確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p><p>  1)粗定中心距=300mm。</p><p>  2)計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p><p>  選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為=1

16、250mm。</p><p>  3)計(jì)算實(shí)際中心距a</p><p>  6.2.5 驗(yàn)算小帶輪上的包角</p><p>  6.2.6 計(jì)算帶的根數(shù)</p><p>  1)計(jì)算單根V帶的額定功率。</p><p>  由=75和n=1000r/min,查表得到=0.9576KW。</p><p

17、>  根據(jù)n=1000r/min,=4和A型帶,查表得。</p><p>  查表得包角修正系數(shù)及V帶的長(zhǎng)度系數(shù)=1.01,于是</p><p>  2) 計(jì)算V帶的根數(shù)z</p><p><b>  取2根。</b></p><p>  6.2.7 計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值</p><p&

18、gt;  查表得A型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.1kg/m,所以</p><p>  應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力。</p><p>  6.2.8 計(jì)算壓軸力</p><p><b>  壓軸力的最小值為</b></p><p>  6.2.9 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>  大帶輪,安裝帶輪的軸的直徑為

19、d=25mm。由,所以大帶輪采用孔板式。帶輪的寬度通過(guò)查手冊(cè)可得B=2f+e=2×10+15=35mm。</p><p><b>  ,</b></p><p><b>  ,</b></p><p><b>  ,</b></p><p>  小帶輪直徑=100mm

20、,電機(jī)軸軸徑d=20mm。采用腹板式結(jié)構(gòu)。寬度B=35mm。</p><p><b>  ,</b></p><p><b>  ,</b></p><p>  6.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)[1]</p><p>  6.3.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>  輸入功率,小齒

21、輪轉(zhuǎn)速n=10r/min,傳動(dòng)比為=4。由于軸向力很小,可忽略不計(jì),故采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。</p><p> ?、龠x定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)</p><p>  1)機(jī)床對(duì)轉(zhuǎn)位要求比較嚴(yán)格,精度較高,故選用6級(jí)精度(GB 10095-88)</p><p>  2)材料選擇。由手冊(cè)選小齒輪材料為40Cr(調(diào)制)硬度為280HBS,大齒輪 選用

22、45鋼(調(diào)制)硬度為240HBS,二者硬度差為40HBS 。</p><p>  3)初選小齒輪齒數(shù),大齒輪齒數(shù)。</p><p> ?、?按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>  由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算,即</p><p> ?。?)確定公式內(nèi)的各計(jì)算值</p><p>  1)試選取載荷系數(shù)。</p>

23、<p>  2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。</p><p>  3)查手冊(cè)選取齒寬系數(shù):由于兩支承相對(duì)小齒輪做不對(duì)稱布置,故, 查手冊(cè)選取材料的彈性系數(shù)。</p><p>  4)按齒面硬度查手冊(cè)得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限;。</p><p>  5)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù):按照工作壽命15年(設(shè)每年工作300天),兩班制計(jì)算。</p>

24、<p>  6)查手冊(cè)取接觸疲勞壽命系數(shù);。</p><p>  7)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。</p><p>  取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1 。</p><p><b> ?。?)計(jì)算</b></p><p>  1)試算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值。</p><p>&l

25、t;b>  計(jì)算圓周速度v。</b></p><p><b>  3)計(jì)算齒寬b。</b></p><p>  4)計(jì)算齒寬與齒高之比。</p><p><b>  模數(shù) </b></p><p><b>  齒高 </b></p>&l

26、t;p><b>  5)計(jì)算載荷系數(shù)。</b></p><p>  根據(jù)v=0.0057m/s,6級(jí)精度,由手冊(cè)查得動(dòng)載系數(shù)。</p><p><b>  直齒輪,</b></p><p>  由手冊(cè)查得使用系數(shù).50;</p><p>  由手冊(cè)查得6級(jí)精度,小齒輪作懸臂布置,。由b/h=5

27、.370,查手冊(cè)得</p><p>  6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑</p><p><b>  (3)計(jì)算模數(shù)。</b></p><p><b>  按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</b></p><p>  由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為</p><p> ?。?)確定公式內(nèi)的

28、各計(jì)算值</p><p>  1)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限; </p><p>  查手冊(cè)得彎曲疲勞壽命系數(shù);</p><p>  3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。</p><p>  取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4</p><p><b>  4)計(jì)算載荷系數(shù)。</b>&l

29、t;/p><p><b>  5)查取齒形系數(shù)</b></p><p>  6)查取應(yīng)力校正系數(shù) </p><p>  7)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。</p>

30、<p><b>  大齒輪的數(shù)值較大。</b></p><p><b>  (2)設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>  對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù),由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力,而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力,僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關(guān),

31、可取由彎曲強(qiáng)度計(jì)算得的模數(shù)1.243并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值(取稍大點(diǎn)的值)m=2mm。</p><p><b> ?、?幾何尺寸計(jì)算</b></p><p><b> ?。?)計(jì)算中心距</b></p><p> ?。?)計(jì)算分度圓直徑</p><p><b>  (3)計(jì)算齒輪寬度</

32、b></p><p><b>  取,</b></p><p> ?。?)齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p><b>  小齒輪采用實(shí)心結(jié)構(gòu)</b></p><p>  大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)</p><p>  1)小齒輪(齒輪1)的尺寸</p><p&

33、gt;  z=20 =40mm m=2 d=25mm =30mm </p><p>  ha=ha*m=1×2=2mm</p><p>  hf=( ha*+c*)m=(1+0.25)×2=2.5mm</p><p>  h=ha+hf=2+2.5=4.5mm</p><p>  da=d1+2ha=45.4mm&

34、lt;/p><p>  df=d1-2hf=36.4mm</p><p>  p=πm=6.28mm</p><p>  s=πm/2=3.14×2/2=3.14mm</p><p>  e=πm/2=3.14×2/2=3.14mm</p><p>  c=c*m=0.25×2=0.5mm&l

35、t;/p><p>  2)大齒輪(齒輪2)的尺寸</p><p>  由軸可 得 z2=80 m=2 =25mm d=50mm</p><p>  ha=ha*m=1×2=2mm </p><p>  hf=(1+0.5)×2=2.5mm </p><p>  h=

36、ha+hf=2+2.5=4.5mm</p><p>  da=d2+2ha=164mm</p><p>  df=d1-2hf=155mm </p><p>  p=πm=6.28mm</p><p>  s=πm/2=3.14×2/2=3.14mm</p><p>  e=πm/2=3.14

37、5;2/2=3.14mm</p><p>  c=c*m=0.25×2=0.5mm</p><p><b>  ,取C=10mm</b></p><p>  6.3.2 軸III至軸IV的低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>  輸入功率,小齒輪轉(zhuǎn)速n=2.5r/min,傳動(dòng)比為=2。</p>&l

38、t;p>  具體計(jì)算過(guò)程略。考慮到整體結(jié)構(gòu)尺寸以及軸上零件的互不干涉情況,定中心距為a=180mm,齒輪模數(shù)為m=2。所以齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示:</p><p>  ①小齒輪(齒輪3):分度圓直徑為d=120mm。</p><p> ?、诖簖X輪(齒輪4):</p><p>  分度圓直徑d=240mm。</p><p>  6.3.

39、3 軸III至軸VI的低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p>  輸入功率,小齒輪轉(zhuǎn)速n=2.5r/min,傳動(dòng)比為=2。</p><p>  具體計(jì)算過(guò)程略。考慮到整體結(jié)構(gòu)尺寸以及軸上零件的互不干涉情況,定中心距為a=250mm,齒輪模數(shù)為m=2。所以齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示:</p><p>  ①小齒輪(齒輪5):分度圓直徑d=169mm。</p>

40、<p> ?、诖簖X輪(齒輪6)分度圓直徑d=338mm。</p><p>  6.3.4 齒輪齒條傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p> ?、冽X輪做成雙聯(lián)齒輪(齒輪22-66),模數(shù)為m=1,齒數(shù)分別為z1=22,z2=66。分度圓直徑d1=22mm,d2=66mm。其具體結(jié)構(gòu)尺寸如下所示:</p><p><b> ?、邶X條</b></p

41、><p>  一個(gè)齒條與圓柱凸輪機(jī)構(gòu)中的小凸輪相連,另外一齒條在主軸箱上,這里就不重復(fù)說(shuō)明了。</p><p>  6.4 行星輪系傳動(dòng)設(shè)計(jì)[5]/[7]</p><p>  輸入功率,輸入轉(zhuǎn)速,輸入轉(zhuǎn)矩,傳動(dòng)比=25。</p><p>  6.4.1 輪系的選擇</p><p>  根據(jù)傳動(dòng)比要求,選擇2K-H行星齒輪傳

42、動(dòng)。其傳動(dòng)比范圍為1~50 ,最佳使用范圍為5~25。其傳動(dòng)效率為0.904</p><p>  其傳動(dòng)比計(jì)算公式為。由i=25確定各齒輪齒數(shù)為:</p><p><b>  。</b></p><p>  取模數(shù)m=2,各齒輪的分度圓直徑為:</p><p>  6.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p&

43、gt;  根據(jù)齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)(當(dāng)齒頂圓直徑時(shí),做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪;當(dāng)齒頂圓直徑時(shí),做成腹板式結(jié)構(gòu))可得:</p><p> ?、?齒輪a分度圓直徑為34mm,做成實(shí)心結(jié)構(gòu),材料為40Cr(調(diào)制),齒輪寬為B=30mm。結(jié)構(gòu)尺寸如下:</p><p> ?、?齒輪b齒頂圓直徑,做成腹板式結(jié)構(gòu),齒輪材料選用45鋼(調(diào)制),各參數(shù)如下:</p><p>  ③ 齒輪c

44、和齒輪d做成雙聯(lián)齒輪,材料為40Cr(調(diào)制),具體結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示:</p><p> ?、?行星架做成軸與連桿相連的形式,軸徑為20mm,其具體結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖:</p><p>  6.5 槽輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[4]</p><p>  由機(jī)床的整體安裝高度為850mm以及其他傳動(dòng)的中心距可得槽輪機(jī)構(gòu)的中心距為a=150mm。由機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求可知,槽輪的槽數(shù)Z=4,主

45、動(dòng)撥盤的圓銷數(shù)n=1。其具體結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示:</p><p><b>  6.5.1 撥盤:</b></p><p><b>  6.5.2 槽輪:</b></p><p>  6.6 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[4]</p><p>  6.6.1 圓柱凸輪的參數(shù):</p><p&g

46、t;  通常直動(dòng)滾子從動(dòng)件的圓柱凸輪的許用壓力角[]=25度-35度。過(guò)理論廓曲線上任意一點(diǎn)做法線nn, nn與y軸的夾角即為機(jī)構(gòu)的壓力角。因此基圓柱半徑必須滿足:半徑大于等于最大速度比上角速度與許用壓力角正弦的積。即公式</p><p>  另外大速度,可減小圓柱凸輪的行程,故在18a/b處兩齒輪的齒數(shù)比值為3,由此計(jì)算得出其半徑為95.44mm。由于圓柱凸輪的行程經(jīng)齒輪齒條機(jī)構(gòu)擴(kuò)大了3倍,而主軸箱的總位移為1

47、20mm,所以圓柱凸輪的行程為40mm。</p><p>  經(jīng)過(guò)考慮取半徑為125mm,長(zhǎng)度取80mm。</p><p>  6.6.2 主凸輪輪廓線及其運(yùn)動(dòng)曲線</p><p>  ①快進(jìn)行程0—45度,五次多項(xiàng)式曲線;</p><p> ?、诠みM(jìn)行程45—170度,一次多項(xiàng)式曲線</p><p>  170—19

48、5度,五次多項(xiàng)式曲線;</p><p>  ③快回行程195—292.5度,正弦加速度曲線;</p><p> ?、芙?92.5—360度。</p><p><b>  位移和輪廓線</b></p><p><b>  速度線(上圖)</b></p><p><b&g

49、t;  加速度線(上圖)</b></p><p>  6.6.3 滾子---齒條</p><p>  6.7 各級(jí)軸的設(shè)計(jì)[1]</p><p>  6.7.1 軸I設(shè)計(jì):</p><p> ?、?選擇軸的材料及其熱處理</p><p>  由于傳遞的功率不大,對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求故選擇常用材料45鋼

50、,調(diào)質(zhì)處理.</p><p><b> ?、?估計(jì)軸徑</b></p><p>  按功率P=1.44KW,轉(zhuǎn)速為n=240r/min初估軸的直徑,查表得=103至126,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受扭矩作用.取=110則:</p><p><b>  Dmin=</b></p><p>  軸的最小

51、直徑顯然是安裝行星齒輪的地方,即=20mm。</p><p><b> ?、?初選軸承</b></p><p>  軸選軸承為6006型深溝球軸承。</p><p>  根據(jù)軸承確定軸安裝軸承的直徑為:</p><p><b>  D=30mm</b></p><p><

52、;b>  即=30mm。</b></p><p><b> ?、?結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>  1)各軸直徑的確定</b></p><p>  初估軸徑后,句可按軸上零件的安裝順序,從右端開始確定直徑.該軸軸段I安裝帶輪,直徑應(yīng)小于軸承的安裝直徑,故該段直徑為25mm。III段為軸肩,為了

53、便于安裝軸承,取=36mm。</p><p>  2)各軸段長(zhǎng)度的確定</p><p>  軸段I的長(zhǎng)度為帶輪的寬度及帶輪和軸承之間定位用的套筒的長(zhǎng)度之和,=45mm。II、IV段安裝軸承,軸承寬度為13mm,考慮到軸承的定位,長(zhǎng)度應(yīng)略小于軸承的寬度,故=11mm。V段安裝齒輪和套筒,長(zhǎng)度應(yīng)為齒輪寬度與套筒長(zhǎng)度之和,=37mm。III段為軸肩,考慮到軸的總長(zhǎng)度,所以定為=83mm。所以軸的

54、總長(zhǎng)度為187mm。</p><p>  3)軸上零件的周向固定</p><p>  為了保證良好的對(duì)中性,齒輪與軸選用過(guò)盈配合H7/r6。與軸承內(nèi)圈配合軸選用k6,齒輪與帶輪均采用A型普通平鍵聯(lián)接,(寬×高×長(zhǎng))分別為6×6×25 GB1096-1979及鍵8×7×28 GB1096-1979。</p><

55、p>  4).軸上倒角與圓角</p><p>  為保證軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩的端面,根據(jù)軸承手冊(cè)的推薦,取軸肩圓角半徑為1mm。其他軸肩圓角半徑均為1mm。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB6403.4-1986,軸的左右端倒角均為1×45。</p><p><b>  ⑤軸的強(qiáng)度校核</b></p><p>  1)做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖</p

56、><p>  圖中,。經(jīng)過(guò)計(jì)算得,</p><p><b>  2)畫出彎矩圖</b></p><p><b>  3)畫出扭矩圖</b></p><p>  4)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p>  進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)扭矩圖

57、以及周單向旋轉(zhuǎn),扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力,取,軸的計(jì)算應(yīng)力</p><p>  軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,查得,因,故安全。</p><p>  6.7.2 軸II的設(shè)計(jì)</p><p>  其設(shè)計(jì)方法同軸I,具體過(guò)程不再重復(fù)。軸的各個(gè)數(shù)據(jù)如下:</p><p>  軸的最左端通過(guò)連桿與行星架H相連,往右依次安裝行星輪系中的齒輪b、軸承、高

58、速級(jí)齒輪傳動(dòng)中的小齒輪1。</p><p>  軸上零件的周向固定:為了保證良好的對(duì)中性,齒輪與軸選用過(guò)盈配合H7/r6。與軸承內(nèi)圈配合軸選用k6,連桿與齒輪均采用A型普通平鍵聯(lián)接,(寬b×高h(yuǎn)×長(zhǎng)L)分別為8×7×6 GB1096-1979及鍵8×7×25 GB1096-1979。</p><p>  6.7.3 軸III的設(shè)

59、計(jì)</p><p>  其具體尺寸如下圖所示:</p><p>  軸上零件的軸向固定:從左往右的第一段安裝齒輪3,選用普通A型平鍵,(寬b×高h(yuǎn)×長(zhǎng)L)分別為8×7×18 GB1096-1979。第三段和第八段安裝軸承。第六段安裝齒輪2,選用普通A型平鍵,(寬b×高h(yuǎn)×長(zhǎng)L)分別為14×9×18 GB1096

60、-1979。最后一段安裝齒輪5,選用普通A型平鍵,(寬b×高h(yuǎn)×長(zhǎng)L)分別為8×7×25 GB1096-1979</p><p>  6.7.4 軸IV的設(shè)計(jì)</p><p>  軸上零件的周向固定:從左往右第三段安裝槽輪機(jī)構(gòu)中的撥盤,選用普通A型平鍵,(寬b×高h(yuǎn)×長(zhǎng)L)分別為12×8×40 GB1096-1

61、979。第六段安裝齒輪4, 選用普通A型平鍵,(寬b×高h(yuǎn)×長(zhǎng)L)分別為10×8×18 GB1096-1979。</p><p>  6.7.5 軸V的設(shè)計(jì)</p><p>  軸上零件的周向固定:從左往右第三段安裝槽輪,選用普通A型平鍵,(寬b×高h(yuǎn)×長(zhǎng)L)分別為12×8×18 GB1096-1979 。&l

62、t;/p><p>  6.7.6 軸VI的設(shè)計(jì)</p><p>  軸上零件的周向固定:從左往右第一段安裝齒輪6,選用普通A型平鍵,(寬b×高h(yuǎn)×長(zhǎng)L)分別為8×7×18 GB1096-1979。第五段安裝圓柱凸輪,選用普通A型平鍵,(寬b×高h(yuǎn)×長(zhǎng)L)分別為14×9×70 GB1096-1979。</p&g

63、t;<p>  6.8 床身及主軸箱設(shè)計(jì)</p><p>  6.8.1 床身設(shè)計(jì)</p><p>  根據(jù)各級(jí)傳動(dòng)的中心距,配合機(jī)床整體的外形尺寸,將其垂直安裝在床身上,按照前面的方案簡(jiǎn)圖,布置軸承的支撐位置,其具體機(jī)構(gòu)尺寸如下圖所示,這里主要說(shuō)明一下,導(dǎo)軌為閉式雙三角形導(dǎo)軌,俯視圖上開的槽為主軸箱上的齒條安裝、運(yùn)動(dòng)所需,前視圖上,導(dǎo)軌下方布置了四個(gè)肋板,加強(qiáng)床身的強(qiáng)度及剛

64、度。另外從床身側(cè)壁上引出了一根軸,用以安裝好、齒輪齒條機(jī)構(gòu)中的雙聯(lián)齒輪22-66。從床身頂部安裝了以滑軌,用以支撐齒條的直線運(yùn)動(dòng)。</p><p>  6.8.2 主軸箱設(shè)計(jì)</p><p>  主軸箱上有專用電機(jī),用以帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)。電機(jī)帶動(dòng)主軸箱中的一個(gè)大齒輪與三個(gè)小齒輪嚙合,使刀具旋轉(zhuǎn)。主軸箱上還有與導(dǎo)軌相配合的滑槽,滑槽頂部開有一小凹槽,減小摩擦,方便潤(rùn)滑。其具體結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示:

65、</p><p>  7 各機(jī)構(gòu)零件的三維建模</p><p>  7.1 軸I零件建模</p><p>  7.1.1 軸I建模[8]</p><p>  通過(guò)【圓柱】命令,指定矢量(Y軸),指定點(diǎn)為原定,輸入直徑25mm,高度45mm,創(chuàng)建圓柱體。用同樣的方法在前一段圓柱體的頂部圓心位置創(chuàng)建軸I尺寸的圓柱體,得到如下圖所示的模型:<

66、;/p><p>  鍵槽:在需要?jiǎng)?chuàng)建鍵槽的地方插入基準(zhǔn)平面,然后再基準(zhǔn)平面上用【鍵槽】創(chuàng)建鍵槽。選擇矩形鍵槽(圖a),接下來(lái)選擇放置的面,即剛剛插入的基準(zhǔn)平面,接受默認(rèn)邊,選擇一段圓柱作為水平參考,得到圖示的鍵槽參數(shù)輸入對(duì)話框(圖b),確定之后,選擇第四個(gè)【垂直】(圖c),用以定位鍵槽。選擇如圖所示的Y-Z平面(圖d)與鍵槽豎直中心用以確定鍵槽的水平位置,選擇X-Z平面用以確定鍵槽的前后位置,最終得到鍵槽。用同樣的方

67、法得到另一個(gè)鍵槽。如下圖e所示:</p><p>  圖a 圖b</p><p>  圖c 圖d</p><p><b>  圖e</b></p><p>  最

68、后再經(jīng)過(guò)【倒斜角】,得到完整的軸。</p><p>  7.1.2 帶輪建模</p><p><b> ?、俅髱л?</b></p><p>  先按照帶輪的寬度創(chuàng)建一個(gè)圓柱體,在圓柱的端面上創(chuàng)建草圖,按照尺寸畫出兩個(gè)同心圓,進(jìn)行拉伸求差,得到端面上的凹槽;在凹槽底面插入基準(zhǔn)點(diǎn),用【孔】命令創(chuàng)建孔,再通過(guò)【實(shí)例特征】中的【圓形陣列】,得到腹板上

69、的孔;</p><p>  V帶槽的創(chuàng)建:在Y-Z平面上創(chuàng)建草圖,在帶輪的圓周面上相應(yīng)的位置畫出帶槽的截面形狀,退出草圖,進(jìn)行【掃略】,截面圖形選擇剛剛畫的草圖,引導(dǎo)線選擇帶輪圓柱底面的輪廓圓形,定位方式選擇矢量方向,指定矢量選擇底面圓形,確定后求差得到帶槽。經(jīng)過(guò)倒斜角、創(chuàng)建鍵槽后得到如圖所示的帶輪。</p><p><b> ?、谛л?lt;/b></p>

70、<p>  7.1.3 齒輪a建模[9]</p><p>  通過(guò)專用的齒輪插件進(jìn)行齒輪的創(chuàng)建。輸入具體的參數(shù)得到相應(yīng)的齒輪,再經(jīng)過(guò)腹板、孔及鍵槽的創(chuàng)建得到完整的齒輪。如圖: </p><p>  7.1.4 鍵的建模</p><p>  按照鍵的尺寸在草圖上畫出其輪廓圖,退出草圖,進(jìn)行拉伸,得到鍵。</p><p>  7.2

71、軸II零件建模</p><p>  7.2.1 軸II建模</p><p>  7.2.2 齒輪c-d建模</p><p>  7.2.3 齒輪1建模</p><p>  7.2.4 連桿、行星架建模</p><p>  7.3 軸III零件建模</p><p>  7.3.1 軸III建模&l

72、t;/p><p>  7.3.2 齒輪建模</p><p>  齒輪2 齒輪3</p><p><b>  齒輪5</b></p><p>  7.4 軸IV零件建模</p><p>  7.4.1 軸IV建模</p>

73、<p>  7.4.2 齒輪建模</p><p>  7.4.3 槽輪撥盤建模</p><p>  7.5 軸V零件建模</p><p>  7.5.1 軸V建模</p><p>  7.5.2 槽輪建模</p><p>  7.6 軸VI零件建模</p><p>  7.6.1 軸V

74、I建模</p><p>  7.6.2 齒輪建模</p><p>  7.6.3 圓柱凸輪建模</p><p>  7.7床身級(jí)其他零件建模</p><p>  7.7.1 床身建模</p><p>  7.7.2 主軸箱建模</p><p>  7.7.3 齒輪齒條建模</p>

75、<p>  7.7.4 工作臺(tái)建模</p><p>  7.7.5 其他零件建模</p><p>  電機(jī) V 帶</p><p>  主軸刀具,專用電機(jī)等</p><p><b>  8 裝配</b></p><p><b

76、>  8.1 軸I裝配</b></p><p>  8.1.1 帶輪及鍵的裝配</p><p><b> ?、冁I的裝配</b></p><p>  打開UGNX 5.0,新建一個(gè)裝配文件z-zhou 1,一絕對(duì)原點(diǎn)的方式添加軸I,然后開始裝配軸上的零件。用【添加組件】命令,添加鍵1,定位方式選擇配對(duì),選擇鍵的底面和鍵槽的底面配

77、對(duì),然后將建的側(cè)面與鍵槽相對(duì)應(yīng)的側(cè)面以及鍵的圓柱面與鍵槽對(duì)應(yīng)的圓柱面進(jìn)行配對(duì),最后得到鍵的裝配模型如圖a所示。</p><p><b>  圖 a</b></p><p><b> ?、趲л喌难b配</b></p><p>  以配對(duì)的方式添加帶輪,配對(duì)條件依次為:</p><p>  配對(duì):帶輪的輪

78、轂的圓柱面->安裝帶輪的軸圓柱面</p><p>  配對(duì):帶輪鍵槽的側(cè)面->鍵上相應(yīng)的側(cè)面</p><p>  距離:帶輪的外端面->軸的端面,距離為2mm</p><p><b>  如圖所示b:</b></p><p><b>  圖 b</b></p><

79、;p>  8.1.2 齒輪及鍵的裝配</p><p>  一配對(duì)的方式添加齒輪及鍵,鍵2的裝配方法如上所示。</p><p>  齒輪的配對(duì)條件如下:</p><p>  配對(duì):齒輪的軸孔圓柱面->軸上相應(yīng)的圓柱面</p><p>  配對(duì):鍵槽的側(cè)面->鍵的側(cè)面</p><p>  距離:齒輪的端面

80、->軸的端面</p><p><b>  如下圖c所示:</b></p><p><b>  圖 c</b></p><p>  8.1.3 軸承的裝配</p><p>  添加軸承6006,將軸承孔的圓柱面與軸上相應(yīng)的圓柱面及軸承端面與軸肩的端面進(jìn)行配對(duì)。</p><p&

81、gt;  最終得到軸I的總的裝配模型,如圖d所示:</p><p><b>  圖 d</b></p><p><b>  8.2 軸II裝配</b></p><p>  軸II上的零件有:連桿、行星架、齒輪c-d、齒輪1、2個(gè)軸承6007、鍵</p><p>  8.3 軸III裝配</p&

82、gt;<p>  軸III上的零件有:齒輪2、齒輪3、齒輪5、兩個(gè)軸承6008、鍵3、鍵10。</p><p><b>  8.4 軸IV裝配</b></p><p>  軸IV上的零件有:槽輪撥盤、齒輪4、兩個(gè)軸承6006、鍵6、鍵7。</p><p><b>  8.5 軸V裝配</b></p>

83、;<p>  軸V上的零件有:槽輪、兩個(gè)軸承6006、鍵8。</p><p><b>  8.6 軸VI裝配</b></p><p>  軸VI上的零件有:齒輪6、圓柱凸輪、兩個(gè)軸承6007、鍵4、鍵9。</p><p><b>  8.7 整體裝配</b></p><p><b

84、>  透明顯示:</b></p><p>  9 運(yùn)動(dòng)仿真[3]</p><p>  將裝配好的機(jī)床模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。單擊【開始】按鈕,選擇【運(yùn)動(dòng)仿真】,進(jìn)入仿真模塊。右擊【運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器】上的裝配文件名,選擇【新建仿真】,在彈出的環(huán)境對(duì)話框中選擇【動(dòng)力學(xué)】,單擊【確定】。然后再?gòu)棾龅摹緳C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)副向?qū)А繉?duì)話框中單擊【否】按鈕,自己添加連桿。</p><p

85、><b>  9.1 添加連桿</b></p><p>  單擊【插入】,選擇【連桿】,進(jìn)行連桿添加。將床身、傳動(dòng)電機(jī)、齒輪b、和所有軸承設(shè)為固定連桿L001;電機(jī)軸、小帶輪設(shè)為連桿L002;大帶輪、軸I及鍵、齒輪a設(shè)為連桿3;將行星架、連桿、軸II及鍵、齒輪1設(shè)為連桿L004;將齒輪c-d設(shè)為連桿L005;將軸III及鍵、齒輪2、齒輪3、齒輪5設(shè)為連桿L006;將軸IV及鍵、槽輪撥盤

86、、齒輪4設(shè)為連桿L007;將軸V及鍵、槽輪、工作臺(tái)設(shè)為連桿L008;將軸VI及鍵、齒輪6、圓柱凸輪設(shè)為連桿L009;將齒條-滾子設(shè)為連桿L010;將齒輪22-66設(shè)為連桿L011;將主軸箱及專用電機(jī)設(shè)為連桿L012;將專用電機(jī)軸及上的齒輪設(shè)為連桿L013;將三組刀具、刀柄及其上的齒輪分別設(shè)為連桿L014、L015、L016;</p><p><b>  9.2 添加運(yùn)動(dòng)副</b></p

87、><p><b>  9.1.1 旋轉(zhuǎn)副</b></p><p>  選擇【插入】/【運(yùn)動(dòng)副】,在L001的電機(jī)與電機(jī)軸之間加旋轉(zhuǎn)副,第一個(gè)連桿選擇小帶輪輪廓邊緣的圓周,這樣就完成了“選擇連桿”(L002)、“指定原點(diǎn)”(圓心)、“指定方位”(圓所在平面的法線)三個(gè)步驟。第二個(gè)連桿選擇床身,單擊【應(yīng)用】按鈕,完成旋轉(zhuǎn)副J002的添加。</p><p&g

88、t;  同樣的方法添加后面的旋轉(zhuǎn)副。</p><p><b>  9.1.2 滑動(dòng)副</b></p><p>  選擇【插入】/【運(yùn)動(dòng)副】,在導(dǎo)軌與主軸箱之間添加滑動(dòng)副。第一個(gè)連桿選擇導(dǎo)軌的一個(gè)橫向棱邊,這樣就完成了“選擇連桿”(導(dǎo)軌)、“指定原點(diǎn)”(鼠標(biāo)位置點(diǎn))、“指定方位”(導(dǎo)軌棱邊方向)三個(gè)步驟。第二個(gè)連桿選擇主軸箱,單擊應(yīng)用按鈕就完成了滑動(dòng)副的添加。</

89、p><p>  同樣的方法在兩個(gè)齒條與床身之間添加兩個(gè)滑動(dòng)副。</p><p><b>  9.1.3 齒輪副</b></p><p>  選擇【齒輪副】,在帶傳動(dòng)及各組齒輪傳動(dòng)上添加齒輪副。選擇齒輪傳動(dòng)中的另個(gè)齒輪各自的旋轉(zhuǎn)副,輸入相應(yīng)的傳動(dòng)比,單擊確定,完成齒輪副的添加。</p><p>  9.1.4 3D接觸器<

90、;/p><p>  在槽輪機(jī)構(gòu)、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)之間添加碰撞。右擊【運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器】上的仿真項(xiàng)目motion-1,選擇【新建連接器】/【3D接觸】,在彈出的【3D接觸】對(duì)話框中輸入數(shù)值(如圖)。</p><p>  在【接觸體】中分別選擇滾子和凸輪,在二者之間添加碰撞。</p><p><b>  9.3 設(shè)置運(yùn)動(dòng)</b></p><p

91、>  右擊電機(jī)與電機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)副J002,選擇【編輯】,在驅(qū)動(dòng)類型中選擇【恒定】,在初速度中填寫電機(jī)轉(zhuǎn)速6000()。同樣的方法給專用電機(jī)設(shè)置驅(qū)動(dòng)。</p><p>  9.4 運(yùn)動(dòng)規(guī)律仿真</p><p>  右擊【運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器】上的仿真項(xiàng)目motion-1,選擇新【建解算方案】,在彈出的對(duì)話框中,時(shí)間設(shè)置為48s,步數(shù)設(shè)置為100,單擊【確定】。</p><p&g

92、t;  右擊【運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器】上新建立的解算方案Solution-1,選擇【求解】,進(jìn)行仿真計(jì)算。</p><p>  計(jì)算完成后,選擇【動(dòng)畫】,進(jìn)行動(dòng)畫查看。</p><p>  10 仿真結(jié)果與分析</p><p>  針對(duì)仿真結(jié)果,主要做以下兩方面的分析:</p><p>  10.1 主軸箱運(yùn)動(dòng)分析</p><p&g

93、t;  題目對(duì)主軸箱的運(yùn)動(dòng)要求為:</p><p> ?、?刀具頂端離開工件表面65mm(圖1),快速移動(dòng)送進(jìn)60mm接近工件后,勻速送進(jìn)60 mm(前5mm為刀具接近工件時(shí)的切入量,工件孔深45mm,后10mm為刀具切出量),然后快速返回?;爻毯凸ぷ餍谐痰钠骄俦?行程速度變化系數(shù))K=2。</p><p>  ② 刀具勻速進(jìn)給速度為2mm/s。</p><p>

94、  10.1.1 主軸箱位移圖</p><p>  從圖中可以看出,主軸箱的位移為120mm。主軸箱從圖中標(biāo)記位置開始快速送進(jìn)60mm,位移曲線為一段拋物線AB;然后主軸箱勻速送進(jìn)60mm,位移曲線為一段近似的直線BC;接下來(lái)主軸箱快速后退,位移曲線為一段拋物線CDA。從圖中結(jié)果可以得出,設(shè)計(jì)結(jié)果基本滿足要求。</p><p>  10.1.2 主軸箱速度圖</p><

95、p>  從圖中可以看出,主軸箱從圖中標(biāo)記位置開始,先快速向右移動(dòng)60mm后以2mm/s的速度向右移動(dòng),所以速度曲線如圖所示先為近似的一條加速直線,然后逐漸減速,為一條減速直線,當(dāng)速度減小到2mm/s的時(shí)候保持勻速運(yùn)動(dòng),如圖中速度波動(dòng)不大的一條曲線。最后,主軸箱快速后退120mm,速度先升高后降低,速度曲線如圖所示。</p><p>  速度基本滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>  10

96、.1.3 主軸箱加速度圖</p><p>  10.2 工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析</p><p>  對(duì)工作臺(tái)的要求是:主軸箱每來(lái)回移動(dòng)一次,工作臺(tái)回轉(zhuǎn)90°。并且工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)與主軸箱的移動(dòng)不發(fā)生干涉。</p><p>  工作臺(tái)的角度位移圖:</p><p>  從圖中可以看出,工作臺(tái)在主軸箱每一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi),只回轉(zhuǎn)一次90°。與

97、主軸箱的位移圖進(jìn)行對(duì)比,兩者之間并沒有發(fā)生干涉,滿足要求。</p><p>  通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真及其結(jié)果可以看出此次設(shè)計(jì)基本滿足要求。機(jī)床的整體及各部分尺寸在給定范圍內(nèi);通過(guò)裝配,未發(fā)現(xiàn)零件之間有干涉情況;機(jī)床的各個(gè)機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系達(dá)到運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求。符合設(shè)計(jì)要求,此次設(shè)計(jì)是成功的!</p><p><b>  參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p&

98、gt;  [1] 紀(jì)名剛等.機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版).2006年 北京 高等教育出版社</p><p>  [2] 馮辛安等.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).2009年 北京 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>  [3] 張晉西等.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真基礎(chǔ)及實(shí)例.2009年 北京 清華大學(xué)出版社</p><p>  [4] 孫恒等.機(jī)械原理.2006年 北京 高等教育出版社</p>

99、<p>  [5] 齒輪手冊(cè)編委會(huì).齒輪手冊(cè).2000年 北京 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>  [6] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).2004年 北京 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>  [7] 曹艷麗.NGW-S行星齒輪減速器CAD系統(tǒng)參數(shù)化設(shè)計(jì)的研究.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文 2003</p><p>  [8] 張勛.基于UG的軸類零件特征

100、建模方法研究.蘭州理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2006</p><p>  [9] 張榮榮.微型齒輪齒廓設(shè)計(jì)方法研究.南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文 2006</p><p>  [10] 金宛如.基于UG的汽車天窗設(shè)計(jì)和開發(fā).哈爾濱理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2005</p><p>  [11] 劉曉潔.齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的快速設(shè)計(jì).太原理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2006</p&

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