内藏式车铣加工中心yb轴的设计.doc

目 录第一章 绪论11.1车铣加工中心概述11.2车铣加工中心YB轴介绍51.3本文的内容5第二章 车铣加工中心YB轴的的传动系统设计62.1车铣加工中心YB轴的驱动装置的方案拟定62.2车铣加工中心YB轴的5锁紧机构的方案拟定72.3车铣加工中心YB轴的任意角度锁紧机构的方案拟定92.4车铣加工中心YB轴的安全刹车机构的方案拟定102.5车铣加工中心YB轴支撑部分的方案拟定102.6车铣加工中心YB轴配油系统的方案拟定12第三章 车铣加工中心YB轴参数设计计算153.1设计的关键参数要求153.2三齿盘锁紧扭矩计算153.3摩擦片锁紧扭矩计算163.4力矩电机扭矩计算173.5刹车选型计算193.6 B轴轴承寿命计算20第四章 基于SolidWorks软件车铣加工中心YB轴建模与装配214.1 soliworks软件的介绍214.2基于SolidWorks软件车铣加工中心B轴建模224.3基于SolidWorks软件车铣加工中心YB轴模型的装配25结 论28参考文献29致 谢30附 录31内藏式车铣加工中心YB轴的设计摘要: 内藏式车铣加工中心YB轴是车铣加工中心机床的重要组成部分之一，针对于内藏式车铣加工中心YB轴是车铣加工中心，本文针对于内藏式车铣加工中心YB轴，根据车削加工、铣削加工工件的必要的力学及运动学参数，设计出一套满足上述加工要求的车铣加工中心的YB轴。基于机械设计及相关理论的研究,正确的计算出了内藏式力矩电机的参数，实现了力矩电动机型号的合理选择，同时运用SolidWorks软件对内藏式车铣加工中心YB轴进行了结构设计。关键词：车铣加工中心;力矩电机电机参数的选择;结构设计The capacitor and milling machining center YB shaft designAbstractCapacitor and milling machining center and milling machining center, YB axis is one of an important part of the machine tool for capacitor and milling machining center is YB axis milling machining center, this article for capacitor YB and milling machining center axis, according to the need of turning, milling machining mechanics and kinematics parameters, design a set of milling machining center to meet the processing requirements of YB axis. Based on the research of mechanical design and related theory, the right to calculate the working torque of the motor parameters, realized the selection of proper torque motor model, at the same time using the SolidWorks software to invisible YB and milling machiningKeyword: The capacitor and milling machining center; Torque motor motor parameter choice; The structure design沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章 绪论第一章 绪论1.1车铣加工中心概述车铣加工中心具有五轴五联动功能的车铣加工中心，是一种集成了车、铣，钻、镗、攻丝等功能于一台设备上的高柔性机床，可以加工盘类、轴类零件的外圆、内孔、端面、切槽、螺纹以及锥面、圆弧曲面等，对于航空、航天、船舶、军工以及民用工业中的一些形状复杂、精度要求高的异形回转体零件，可在一次装夹中完成全部或大部分工序的加工，既可保证精度，又可以提高效率、降低成本。尺寸公差为IT6级；粗糙度为Ra1.6;圆度为5。该机床显著特点是铣削加工叶片螺旋面、加工偏心零件、铣削斜面等，特别适用于军工、航天、航空等加工制造行业的复杂零件的加工。车铣加工中心由带Y、B轴的动力单元、Cf轴、自动台尾、32工位刀库、机械手自动换刀装置等主要部分组成，为五轴(X,Y,Z,CF,B)车铣加工中心。车铣加工中心的组成如图1.1所示。图1.1车铣加工中心的组成该车铣加工中心除了具备车床的一些基本功能，例如：加工直线、斜线、圆弧、公、英螺纹、直、锥螺纹、平面螺纹及多头螺纹外，还可进行铣削直、斜面、螺旋槽、钻直、斜孔等镗、铣 钻加工。该设备特别适合于军工、航空航天、船舶、运输等行业对高精度、形状复杂的大型回转体零件“一次装夹，全部加工”完成的要求。1.1.1床身床身为45整体铸造床身,内部为波浪筋结构,并采用减振技术；Z轴导轨为高刚性低摩擦的滚柱直线导轨，其导轨跨距650mm，提高了机床整体的刚性和稳定性；台尾导轨为淬硬磨削的矩形滑动导轨，床身外形，如图1.2所示。图1.2 床身示意图1.1.2主轴性能及结构 主传动系统采用交流宽调速主电机驱动，经减速机、皮带变速传至主轴实现无级调速和恒速切削的性能。主轴的示意图如图1.3所示。 改变主电机方向时，可以得到相同的主轴正反转。主轴刹车是由主电机自行刹车来实现。螺纹切削是通过与主轴1:1传动的主轴脉冲发生器发出同步脉冲信号来实现。主轴的最高转速为2000r/min。加工时,根据要求选择适当转速.该机床的卡盘和卡盘油缸是与主轴最高转速相匹配的,用户更换时要注意。主轴采用的轴承配置和结构刚性好转速高精度好；在装配时已配好,能够保证轴承具有所要求的预负荷,用户勿需进行调。图1.3 主轴示意图1.1.3 CF轴性能及结构Cf轴为独立部分,经减速机降速，从而增大了传递扭矩，再经一对齿轮与主轴进行切换。Cf轴为伺服主轴,既可定向停车,又可与其它轴进行插补。通过Cf轴的参与,可以完成机床的铣、钻等功能。Cf轴与主轴的切换为固定位置切入或脱开,这样可以保证精度的稳定,所以每次切入前Cf轴和主轴都要先回零。 1.1.4动力主轴性能与结构带YB轴的动力主轴，刀具接口为CAPTO C6，可进行车镗铣钻等各种加工。动力主轴由侍服电机驱动，经皮带及两级伞齿轮最终传递至动力主轴，其最高转速可达到4000r/min，额定输出扭矩为320N.m。动力主轴在车削位置时的锁紧由一套三齿盘实现,由液压驱动。动力主轴在Y轴方向的行程为-140/+230.并可绕Y轴旋转(B轴),其范围为-110/+90,由软限位和行程开关控制。B轴为伺服轴,由伺服电机驱动.当B轴需要在非5的倍数角度锁紧时,锁紧功能由刹车片夹紧机构实现,;当B轴需在5的倍数角度锁紧时,锁紧功能由三齿盘机构实现.当B轴参与插补时,则不能被锁紧.两套锁紧机构的松开和锁紧均有信号反馈。1.1.5 X轴、Y轴、Z轴丝杠连接和调整X轴Y轴、Z轴滚珠丝杠两端固定在支架上，由伺服电机通过胀套连接，通过同步齿型带带动滚珠丝杠）作旋转运动，从而带动滑板滑鞍作纵向滑动。当运动中出现失步时，需要调紧胀紧套，拧动压盖上均布的螺钉就可压紧。胀紧套螺钉应使用力矩扳手对角、交叉均匀地拧紧。如胀紧套损坏，应及时更换，以防损坏电机轴头。X轴伺服电机带抱闸,当X轴不进给时,可以防止X轴滑板因重力而下滑.一旦皮带发生断裂,则另有一套安全电磁式刹车，可防止滑板下滑。1.1.6刀库刀库为圆盘式结构,容量为32位.由一个带减速机的伺服电机通过一对皮带驱动.刀库的最大装刀直径为120,最大装刀长度为350mm。1.1.7机械手自动换刀装置机械手自动换刀装置由侍服电机驱动，由齿轮齿条传动，带动机械手运输车到动力主轴的换刀位置，机械手转位，与动力主轴实现刀具的互换。机械手进行转位换刀时,由限位开关控制转位角度不得超过360,否则会引起电器配线的损坏。1.1.8尾座机床采用的是可编程尾座，尾座运动分为尾座主轴运动及尾座体运动。尾座主轴前后移动由数控系统M功能自动实现，也可以通过操纵面板上的按钮手动实现。控制尾座主轴的前限位挡块发出主轴伸出到位信号，以确保顶紧工件，根据被加工件长度来调整这个限位挡块位置。注意：如果尾座主轴伸出不到位，挡块发不出信号，机床主轴就不能启动。后限位挡块是为工厂自动化设置的。在本机床中也可作为尾座套筒退回后端时的确认信号。尾座体的移动是由床鞍带动的。当移动到连接位置上，床鞍停止移动，台尾上的插销自动插入床鞍上，同时尾座与床身的锁紧松开，连接成功。用点动进给（最大进给量：2000mm/min）将尾座体移至所需要的位置，松开尾座与床鞍的连接，同时尾座体被锁紧在床身上1.2车铣加工中心YB轴介绍车铣加工中心的B轴的驱动部分选择考虑驱动装置所需的特点如下。1.2.1 车铣加工中心YB轴动力介绍1）当车铣加工中心的B轴进行对工件的铣削作业时，根据工件形状的要求，需要YB轴带动铣头（动力铣头）一边铣削，一边进行B轴的转动，故B轴需要较大的旋转扭矩；2）当车铣加工中心B轴上的铣头在进行加工时，旋转的速度不宜过大，以免铣头在铣削过程中，由于转动速度过快，造成刀具的损毁。1.2.2. 安装结构要求车铣加工中心的B轴的驱动装置除上述的动力学参数外，驱动装置需要内藏在B轴上，由于B轴的外部完整的套在滑枕上，B轴的外部没有安装空间电机的安装空间。1.3本文的内容本文的设计主要围车铣加工中心YB轴设计进行展开的，从车铣加工加工参数为研究背景入手，逐步的对车铣加工中心YB轴进行方案设计、运用solidworks软件进行车铣加工中心YB轴结构设计具体的章节安排如下：摘要 第一章 绪论 第二章 车铣加工中心YB轴的传动方案拟定 第三章 车铣加工中心YB轴的传动参数计算 第四章 车铣加工中心YB轴的主体部分结构设计 第五章 基于solidworks软件进行车铣加工中心YB轴的建模及装配 第六章 结论 33沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章 车铣加工中心YB轴的传动系统设计第二章 车铣加工中心YB轴的的传动系统设计 2.1车铣加工中心YB轴的驱动装置的方案拟定2.1.1车铣加工中心YB轴的驱动装置要求机械常用的驱动装置有电机驱动、液压马达、气动装置等能源装置充当设备的驱动装置，选择驱动装置需要考虑多种因素，综合的选择设备的驱动装置。这里指的多种因数包括驱动装置的所需要的动力学参数、驱动装置安装的结构要求等。本文所述的车铣加工中心的B轴的驱动部分选择考虑驱动装置所需的特点如下。1. 动力学参数要求1）当车铣加工中心的B轴进行对工件的铣削作业时，根据工件形状的要求，需要YB轴带动铣头（动力铣头）一边铣削，一边进行B轴的转动，故B轴需要较大的旋转扭矩；2）当车铣加工中心B轴上的铣头在进行加工时，旋转的速度不宜过大，以免铣头在铣削过程中，由于转动速度过快，造成刀具的损毁。2. 安装结构要求1）车铣加工中心的B轴的驱动装置除上述的动力学参数外，驱动装置需要内藏在B轴上，由于B轴的外部完整的套在滑枕上，B轴的外部没有安装空间电机的安装空间。2.1.2车铣加工中心YB轴的驱动部分方案拟定考虑到上述力矩电机的动力学参数与力矩电机的安装的结构的特殊要求下，确定车铣加工中心的B轴的驱动部分装置采用力矩电机进行驱动。力矩电机的结构如图2.1、图2.1所示，力矩电机主要由力矩电机定子、力矩电机转子组成。将力矩电机的转子的与B轴进行螺栓，力矩电机的定制与滑枕进行螺栓联接，从而实现对车铣加工中心的B轴进行转动的驱动。力矩电机的特点是具有较大的扭矩，较小的转速。工作过程中产生大量的热量，为了使电机具有良好的工作环境，力矩电机工作时，必须具有冷却系统进行冷却。所以在设计时，需要考虑到力矩电机的冷却，力矩电机的冷却液为常见的普通冷却液冷却水。为了防止力矩电机在冷却时，产生冷却水的泄漏，在力矩电机的定子与滑枕的连接位置采用密封圈进行密封圈的静密封。本文中车铣加工中心的B轴的驱动部分采用力矩电机进行驱动。图2.1 力矩电机结构图图2.2 力矩电机结构图2.2车铣加工中心YB轴的5锁紧机构的方案拟定 2.2.1车铣加工中心YB轴的5锁紧机构要求1）车铣加工中心YB轴的铣头在钻削工件时，要求具有能钻5的整数倍的深孔。在钻孔时，要求力矩电机具有足够的刚度，不能产生铣头的转动，必须进行车铣加工中心的B轴锁死。2）车铣加工中心YB轴的铣头在进行工件的车削加工时，要求B轴具锁紧能力。在车削时，要求力矩电机具有足够的刚度，不能产生铣头的转动，必须进行车铣加工中心的B轴锁死。从而保证在车铣加工中心在进行外圆车削的时，能够保证车削的工件的精度。2.2.2车铣加工中心YB轴的5锁紧机构方案拟定1）锁紧机构的组成锁紧机构由三个齿轮组成，每一个齿轮的齿面均在端面。三个齿轮中一个齿轮与车铣加工中心的B轴进行螺栓联接，称为动齿轮。一个齿轮与车铣加工中心B轴的固定零件轴套进行螺栓固定，称为定齿轮。一个齿轮为浮动的齿轮，称为锁紧齿轮，图2.3为锁紧机构组成部分。图2.3 锁紧机构组成2）锁紧机构的工作原理每一个齿轮的端面齿数均为72个，每两个相邻的齿数之间的度数为5，当动齿轮随着B轴转动到与定齿轮的齿面一致时，浮动齿轮在具有压力的液压油的作用下，可以实现齿轮的轴向移动，使得动齿轮、定齿轮、锁紧齿轮三者啮合在一起，使车铣加工中心的B轴进行锁紧。每一次的锁紧时，均需要保证动齿轮、定齿轮方向一致，所以每次锁紧均为5的整数倍。当锁紧机构的不进行深孔钻或者车削加工时，需要锁紧机构脱开保证正常的运动，只需要锁紧机构反向的通液压油，锁紧齿轮脱开，B轴恢复原有的运动。锁紧机构的锁紧与松开均均有检测装置，可以检测出锁紧机构的锁紧，当锁紧检测机构发出锁紧信号时，车铣加工中心B轴方可进行深孔加工或者车削加工，当车铣加工中心的B轴锁紧机构的检测装置发出松开信号时，车铣加工中心的B轴才可在力矩电机的驱动进行转动，锁紧机构的结构如图2.4所示。图2.4 锁紧机构的原理2.3车铣加工中心YB轴的任意角度锁紧机构的方案拟定 车铣加工中心YB轴的铣头在铣削时，要求铣头可以在铣削的任何角度具有在任何角度具有静止铣削的能力，此时，任意角度的锁紧机构相对于5锁紧机构的锁紧力小些。图2.4 任意角度锁死机构结构图根据上述要求，B轴的任意角度锁紧机构的方案如图2.4所示，任意角度锁紧机构由两片摩擦片构成，其中一片在外力作用下产生变形，该片摩擦片称为动摩擦片，另一片与B轴固定，将其称为动摩擦片。铣削的任何角度的锁紧机构采用具有良好的摩擦性能的材料进行摩擦制动，当B轴在某一位置（非5的整数倍位置），在压力油的作用下，使得动摩擦片产生变形与静摩擦片接触产生摩擦力而制动，实现B轴的任意角度锁死。当不需要锁死机构时，液压油停止通入，并无压力作用于摩擦片，在具有一定压力的弹簧的作用下，动摩擦片与静摩擦片实现分离，锁死功能解除2.4车铣加工中心YB轴的安全刹车机构的方案拟定车铣加工中心YB轴的铣头在铣削过程中，当该机床出现突然断电，铣头由于重力作用，铣头会产生突然下落。设想如果正在进行车铣加工的铣头，当机床突然出现断电，铣头会在重力的作用下，会砸向工件导致铣头的损坏，给企业带来巨大的损失。图2.5 安全刹车装置为了避免上述情况的发生，车铣加工中心的YB轴上都会采用安全刹车装置，本方案的刹车装置采用专用的刹车机构，当机床断电时，安全刹车机构会瞬间产生刹车力矩，使得铣头不会以为断电产生的铣头下落带来的不必要的损失。安全刹车装置直接安放在车铣刹车中心的YB轴上，在安全刹车机构的外部为安装编码器留有空间，安全刹车装置的安装结构图如图2.5所示。2.5车铣加工中心YB轴支撑部分的方案拟定2.5.1车铣加工中心YB轴支撑部分要求车铣加工中心B轴是带动铣头转动，B轴的支撑部分是必不可少的。支撑部分起到的作用非常大，B轴的支撑部分是分隔B轴的运动部分和静止部分的桥梁，机械的运动部件和静止部件的连接部分即为轴承。1）车铣加工中心YB轴支撑部分受力特点B轴的本身具有较大的质量，车铣加工中心YB轴支撑轴承承受较大的轴向力，考虑到B轴的结构特点，B轴是连接铣头的工具。B轴的结构特点具有靠近铣头部位质量较大、集中。2）车铣加工中心YB轴支撑部分结构特点车铣加工中心YB轴的功能主要是连接铣头的纽带，铣头在加工时，具有精确的分度功能，在深孔钻削、车削时，具有铣头的锁紧功能，任意角度锁紧功能。在断电时，铣头还需要保护功能。这些功能就决定了B轴上应具有编码器、固定位置锁紧装置、任意位置锁紧装置、安全保护装置。2.5.2车铣加工中心YB轴支撑部分的方案确定考虑到车铣加工中心YB轴重量较大，车铣加工中心YB轴在进行车铣加工时，承受轴向力和径向力仍然较大，决定轴承需要承受较大的径向力以及车铣加工中心YB轴安装空间有限等因数，决定了轴承所要轴承具有承受径向力和轴向力的能力，除此之外，轴承安装空间尽可能的小。 图2.6 组合轴承 图2.7 组合轴承安装结构本设计选择组合轴承为车铣加工中心YB轴支撑部分，组合轴承结构形式如图2.6所示。组合轴承的功能决定轴承的安装需要尽可能的靠近B轴的铣头部位，采用将组合轴承的定圈与轴套进行螺栓联接，将组合轴承动圈与B轴进行螺栓联接，B轴的组合轴承的安装形式如图2.7所示。2.6车铣加工中心YB轴配油系统的方案拟定2.6.1车铣加工中心YB轴配油系统要求1）铣头管路的功能及数量统计考虑到车铣加工中心的铣头部分的功能，要求对通向铣头的液压管路进行统计归纳，铣头部分需要铣削主轴刀具夹紧功能（介质液压油）、铣削主轴锥孔清洁（介质空气）、铣削主轴刀具松开（介质液压油）、铣削主轴松开（介质液压油）、铣削主轴电机冷却水出口（介质水）、铣削主轴刀具内冷（介冷却液）、铣削主轴轴承密封（介质空气）、铣削主轴锁紧（介质液压油）、铣削主轴刀具外冷（介冷却液）、铣削主轴电机冷却水入口（介质水）。由上述统计可知系统的配置共需要十路管路，除了考虑到管路的数量外，还需要清除每一个管路的功能与管路中的介质，为后续配油系统的设计打下坚定的基础。2）除了铣头外管路的功能及数量统计除了考虑到车铣加工中心的铣头部分的功能，还需要清楚地了解铣头的外部的功能需要配置的液压管路及管路的功能及管路的内部介质。通向铣头外的液压管路进行统计归纳。首先，对于车铣加工中心的YB轴的5锁紧机构的驱动部分需液压油，锁紧机构的三齿盘在压力油的作用下，进行锁紧与松开。锁紧机构的三齿盘需要锁紧与松开分别需要单独的液压油，故需要两路的液压管路，这里的介质为液压油。其次，对于车铣加工中心的YB轴的任意角度锁紧装置的驱动部分也需要液压油，但是对于任意角度的锁紧机构的锁紧需要单路的液压油，对于任意角度的锁紧机构的松开不需要液压油的驱动，由含有预应力的压簧驱动动摩擦片松开。所以，车铣加工中心的YB轴的任意角度锁紧机构的锁紧与松开共需要一路液压油。再次，对于对于车铣加工中心的YB轴的驱动力矩电机在工作时，需要对力矩电机进行冷却，否则力矩电机会因为工作过热导致力矩电机过热而烧坏，力矩电机的正常工作需要循环的冷却水，所以车铣加工中心的YB轴的力矩电机的冷却系统需要两路冷却管路，介质为冷却水。综上所述，车铣加工中心的YB轴的铣头外部的功能共需要五路管路，介质为三种分别为液压油、冷却液、水。2.6.2车铣加工中心YB轴配油系统方案1）铣头的尺寸铣头（铣头的连接尺寸如图2.8所示）与B轴直接相连，所以通向铣头上的管路的需要从B轴上引入，B轴上的尺寸是由铣头决定的。从B轴的外侧进入B轴，而B轴的外侧是静止的，B轴是运动的。这样就需将介质从静止部分通向运动的部件中。图2.8 铣头的连接尺寸2）车铣加工中心B轴动静处的配油方案图2.9 铣头通的油方案车铣加工中心YB轴铣头的配油系统由B轴的后端配油轴套进入，通过配油轴上的内部油路传到B轴最后进入到铣头的内部，铣头通的油方案如图2.9所示。静止的配油环与转动的配油轴之间的油路之间的隔离采用旋转的密封圈，密封圈除了起到密封的作用外，还起到了阻尼的作用，但是阻尼不能太大，否则会使力矩电机的效率降低。所以，合理的设计配油环和配油轴之间的距离对控制阻尼起到了关键性作用 图2.10 内部刹车的通的油方案沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 车铣加工中心YB轴参数设计计算第三章 车铣加工中心YB轴参数设计计算3.1设计的关键参数要求3.1.1 锁紧机构的锁紧力要求当车铣加工中心的进行车削加工时，B轴静止不动，锁紧扭矩T不小于5000NM3.1.2 任意角度锁紧机构的锁紧力要求当车铣加工中心进行铣削加工时，在任意角度具有保持锁紧的能力，锁紧的扭矩不应低于700Nm3.1.3 驱动力的参数 （1）B轴使用的最高转速不得高于80r/min （2）最大扭矩T不得小于500 Nm3.1.4 刹车的参数要求刹车部分应保证B轴轴线两侧的装置对B轴的扭矩分别不小于100NM3.1.5 轴承的使用寿命要求B轴的轴承使用时寿命不小于100000 h3.2三齿盘锁紧扭矩计算图2.3 锁紧机构组成锁紧机构由三个齿轮组成，每一个齿轮的齿面均在端面。三个齿轮中一个齿轮与车铣加工中心的B轴进行螺栓联接，称为动齿轮。一个齿轮与车铣加工中心B轴的固定零件轴套进行螺栓固定，称为定齿轮。一个齿轮为浮动的齿轮，称为锁紧齿轮，图2.3为锁紧机构组成部分。锁紧齿盘锁紧液压缸的有效面积：式中，锁紧液压缸的外径锁紧液压缸的内径取锁紧压强，则锁紧力：锁紧力安全系数取3，则轴向力：取动齿盘的轴向力为锁紧齿盘的轴向力的40%，动齿盘的轴向力： 动齿盘的切向力：动齿盘的锁紧扭矩：结论：三齿盘的锁紧扭矩T=7300Nm，符合要求。3.3摩擦片锁紧扭矩计算查询机械设计手册，可知两种金属之间的摩擦系数；设计时，设计的摩擦片外径，内径，；所以，接触面积：取压强：；所以当压强为10MPa时，任意角度的摩擦片锁紧扭矩可达1018Nm。结论：摩擦片的锁紧扭矩，符合要求。3.4力矩电机扭矩计算加速角度范围：安全系数：摩擦力矩：选择舍弗勒公司的RI11-3P-250x150-WM ,其主要参数如下：峰值扭矩为1038Nm，冷却条件下的标称扭矩为632Nm，冷却条件下的峰值转速113rpm，转子转动惯量0.1625。转动惯量计算：圆柱体转动惯量公式：圆环体转动惯量公式：动齿盘转动惯量：0.086333调整垫转动惯量：0.018195套转动惯量： 0.039504轴转动惯量： 0.790388轴承转动惯量： 0.157625连接轴转动惯量：0.99235电机转子转动惯量0.1625其他转动惯量： 0.005056以上是B轴的转动惯量：2.254铣头的转动惯量：5.978所以总的转动惯量：B轴使用的最高转速：最大角速度：加速时间：角加速度：考虑摩擦力矩和安全系数后的最大扭矩：插补加工时的切削扭矩为400Nm，转速为10rpm，则插补加工时间：减速时间：考虑安全系数的有效转矩结论：按照设定工况，所需扭矩均小于力矩电机扭矩，符合要求。3.5刹车选型计算查询所选的M60刹车装置的刹车扭矩是220Nm，延迟时间是0.055 s。220Nm产生的角加速度 ：当角速度为8.38 rad/s最大时，刹车时间：此时转过的角度：当角速度为：（）时，刹车时间：此时转过的角度为： 刹车装置有效。铣削主轴的重量200kg，长度是606mm，B轴轴线处铣削主轴的240mm处，则B轴轴线两侧的质量分别约是79和121kg；刀具的长度为160mm，重量为8kg。此时，B轴轴线两侧的装置对B轴的扭矩分别是、：；所以转动扭矩为：则安全抱闸的安全系数为：结论：当B轴转速超过10r/min时，电子刹车不能实现有效制动，考虑电子刹车是在B轴低速或静止时使用，因此符合要求。3.6 B轴轴承寿命计算YRT200的主要参数： 轴向动载荷98 000N， 静载荷650 000N 径向动载荷89 000N， 静载荷236 000N 极限转速170rpm由于YRT轴承的参数较高，故采用放大使用条件进行校核：设轴向、径向的最大静载荷均为20000N则静安全系数分别为32.5、11.8， 远大于要求的3假设轴向、径向的当量动载荷均为，平均转速为 依据寿命计算公式：计算得， 轴向寿命：径向寿命： 均远大于要求的100000 h 结论：B轴的轴承寿命为118171小时，符合要求。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第四章 基于solidworks软件进行车铣加工中心YB轴建模及装配第四章 基于SolidWorks软件车铣加工中心YB轴建模与装配4.1 soliworks软件的介绍4.1.1 soliworks软件建模的功能介绍SolidWorks自动化软件是基于特征、参数化实体建模的设计工具。该软件采用Windows图形用户界面，该软件具有容易学习和操作简单的特点，可以建立全相关的三维实体模型，能够实现零件图、装配图、工程图等互相关联，方便设计修改。基于特征：由软件的模型树，例如拉伸、旋转、圆角等功能均为特征。特征通常分为基于草图为基础建立的特征和无需在草图的基础上建立特征。参数化：创建特征的尺寸及几何参数，可以被记入并保存在模型中，可以使模型充分体现设计师的设计意图，更重要的是方便设计师的快速修改。实体建模：实体模型是CAD系统中所使用的最完整的几何模型。它包含了实体模型中的边和表面所必须的所有线框和表面的几何信息。除此之外，还包含把这些几何体关联一起的拓扑信息。全相关：SolidWorks模型中与它的工程图及参考它的装配体是全相关的。对模型修改能自动的反应到相关的工程图和装配体中，同样的对工程图修改后也会相应的反映到模型中.4.1.2 soliworks软件装配的功能介绍在SolidWorks软件常采用自底向上的装配体通过已有零件并调整其方向来创建的。零件在装配体中以零件的形式加入，在零件之间创建配合可以调整它们在装配体中的方向和位置。配合关系是指零件部件的表面或变和基准面、其他的表面或边的约束关系。SolidWorks软件中装配体的简历过程如下：创建新装配体向装配体中添加零件进行零件配合依次添加剩余的零部件完成装配体，并保存，完成装配体4.2基于SolidWorks软件车铣加工中心B轴建模再设计零件时，首先需要对零件进行分析，分析出用三维软件绘制零件时，零件由什么特征构成的，特征建立的顺序。在建立模型时，可以参考零件的加工工艺进行建立。本文以车铣加工中心的B轴为例，详细的介绍solidworks软件的建模过程。（1）新建.part文件在SolidWorks软件的【文件】下拉菜单中，点击【新建】，弹出如图4.1所示的对话框。选择【零件】，然后点击【确定】，完成零件的文件的建立。图4.1模型的建立对话框（2）建立零件图中相关的特征旋转特征的建立旋转的特征是在草图的特征的基础上建立的，因此，在建立旋转特征之前，建立草图，选择操作界面中的一个基准面，作为草图的基准面，在基准面上绘制如图4.2所示的草图。点击【插入】下拉菜单中的【旋转】命令，弹出如图4.2所示的对话框，分别选择旋转的中心线及旋转的草图，设置旋转角度，旋转的角度默认为360，在特殊情况下旋转的角度可以更改，完成不同的模型的的建立。本模型采用的旋转的角度为360。 图4.2 旋转特征建立图螺纹孔特征的建立 图4.3 螺纹孔的建立点击【插入】下拉菜单中的【孔】命令，弹出如图4.3所示的对话框，首先，选择需要打孔的表面，在对话框中选择孔的类型、设置孔的深度、螺纹的旋入深度等参数条件完成螺纹孔的建立。按照上述的过程可以将车铣加工中心的YB轴的孔全部建立出来。孔的圆周阵列特征由于车铣加工中心的B轴的零件的孔有些是在圆周上均匀分布的，因此，可以采用SolidWorks软件中的圆周阵列功能，实现均匀分布的孔特征的复制，操作的具体步骤为：1）点击【圆周阵列】按钮，弹出如图4.4所示的对话框。2）设置阵列的相关参数，分别选择要阵列的对象、阵列的中心线、阵列的数量等参数完成孔的阵列。图4.4 孔的阵列特征的建立倒角特征建立1）点击【倒角】按钮，弹出如图4.5所示的对话框。2）设置倒角的相关参数，分别选择要倒角的边、倒角的尺寸等参数完成B轴的倒角特征。图4.5 倒角的特征的建立分别将上述的特征功能在车铣加工中心的YB轴的B轴零件的对应的位置进行添加，最终完成B轴零件的建立。建立的B轴的零件如图4.6所示。图4.6 B轴的零件的建立通过上述的过程对B轴的零件进行依次的建立模型，完成每一个需要的零件模型的建立，为后续的车铣加工中心YB轴的零件的装配奠定基础。4.3基于SolidWorks软件车铣加工中心YB轴模型的装配本文通过上文创建的零、部件创建车铣加工中心YB轴的装配体模型，装配体是由若干个零件和若干个子装配体形成的，最终完成的车铣加工中心YB轴的装配体模型如图4.7所示。图4.7 车铣加工中心YB轴solidworks装配体步骤1 新建装配体图4.8 solidworks装配体文件建立首先，单击图4.8中的按钮，即【新建文件】；其次，选择合适的模板，本文选择，即【建立装配体】；最后，选择【确定】，完成装配体的文件的建立。步骤2 插入首个零件 图4.9 solidworks软件中插入零件首先，单击【插入零部件】，自动弹出【插入零件】对话框；其次，单击【浏览】，插入文件，即完成零部件的插入；最后，在操作界面中，单击鼠标的左键，完成零部件的插入。步骤3 插入下一个零件步骤4 创建配合首先，单击【配合】，自动弹出【配合】对话框；其次，在操作界面中选择两零部件的位置，完成宽度、重合等配合建立；最后，实现两个工件的装配。图4.10 solidworks软件中创建零件的配合关系步骤5 重复步骤4、5实现对每个零部件的装配，实现图4.5所示的装配体建立步骤6 保存及装配体文件命名图4.11 solidworks软件中装配体的保存首先，单击【保存】，自动弹出【保存】对话框；其次，在文件名输入：车铣加工中心YB轴；最后，点击【保存】，实现文件的保存。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第八章 端面齿轮及拨杆的设计部分结 论毕业设计是本科教学中的最后一个检验本科阶段学习的最终环节，本文设计了一款车铣加工中心YB轴部分，根据加工的力学参数及运动学参数的具体要求，设计车铣加工中心YB轴的驱动的力矩电机的参数的设计选择，设计通向铣头的配有系统的方案，并根据锁紧力的要求计算出需要通入的液压油的压力，并合理的设计出锁紧机构的具体尺寸；根据车铣加工中心的寿命的要求，合理的校核所选取的轴承的合理性。参考电机的需要的参数选择出外购件，根据外购件的连接尺寸及车铣加工中心YB轴的传动方案要求，运用SolidWorks软件对车铣加工中心的YB轴进行三维设计，完成零件及装配体的设计。并完成图纸的设计。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文附录参考文献1 孙志礼.机械设计,东北大学出版社，2011.2 李树军. 机械原理.沈阳：东北大学出版社，1996.3李允文.工业机械手设计M.北京:机械工业出版社,1996.4张健民.工业机器人M.北京:北京理工大学出版社,1988.5施海锋,吴江柳.机械自动化系统设计指导书M.北京：清华大学出版社，2008. 6郑洪生.气压传动及控制M.北京:机械工业出版社,2002.7周伯英.工业机器人设计M.北京:机械工业出版社,1995.6周开勤 8华大年.机械原理(第二版)M.北京：高等教育出版社,1994.9王永华,宋寅卯,陈玉国,郑安平.现代电气控制及PLC应用技术M.北京：北京航空航天大学出版社,2003.10许福玲,陈晓明.液压与气压传动M.北京：机械工业出版社,2010.11纪名刚.机械设计M.北京：机械工业出版社,2006.12汤以范.机电传动控制M.北京：清华大学出版社,2010.13collacottRA.MechanicalFaultDesignosisandcondtionMonitoringJ.London：ChapmanandHall,1997.14王昆，何小柏.机械设计课程设计M.上海：高等教育出版社,2002.15张建明.机电一体化系统设计M.上海：高等教育出版社,1997.16江洪.solidworks2009基础教程M.上海：机械工业出版社,2008.17安琦.机械设计M.上海：科学出版社,2010.18RojputRK.ElementsofMechanicalEngineeringJ.London：ChapmanandHall,1997.19 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