轻型单输出直角角度头设计及三维建模
[摘要]角度头是一种机床附件，安装后可使刀具旋转中心与机床主轴中心成一定角度，使用角度头，无需改变机床结构就可以增大其加工范围和适应性，使一些用传统方法难以完成的加工得以实现，并能减少工件重复装夹，提高加工精度和效率。广泛应用于航空、汽车、模具等机械加工的各个领域。其中轻型可以装在刀库中，并可以在刀库和机床主轴之间自由转换；中型及重型拥有较大的刚性和扭矩，可适用于大部分加工需求。是机械加工中非常重要的一种机床附件。设计制造高品质的角度头是为了让制造厂家能够实现生产力及附加值的最大化。本课题针对加工中心设计一种轻型直角角度头，在设计过程中通过计算校核锥齿轮、轴、键的力确定零件的尺寸，做出CAD装配图和零件图并且用Pro/e做出三维图和总装图，实现刀具旋转中心与机床主轴成直角的工作角度，本课题的设计题目是单输出直角角度头设计及仿真,设计内容主要为角度头的三维模型建立，并进行运动仿真及结构设计。
[关键词]锥齿轮、BT40、输入轴结构、输出轴结构、传动系统
Processing center 90° Angle milling head is designed
[Abstract] Take the lead in the library processing center is the form of a new machining center developed in the form of machining centers can not only change the spindle head can also be the tool change. The milling head of the first library is a machine tool accessories for large gantry (door width 2-3m), the installation allows tool center of rotation of the machine spindle center at an angle, you can increase the range and adaptability of the machining can be reduce repeat workpiece clamping, improve processing efficiency.Angle head is a kind of machine tool accessories, after installation can make tools to the spindle rotation center into certain Angle, can center of the processing range increased to reduce and adaptability, repeat clamping, improve the workpiece machining accuracy and efficiency. Widely applied in aviation, automotive, mould etc machinery processing in various fields. Angle is mainly used for machining center and In the design process by calculating the check bevel gears, shafts, key parts of the size of the force is determined to make CAD assembly drawings and part drawings and three-dimensional drawings and assembly drawings made with Pro / e,head as boring and milling machine, can be installed in dao libraries, and can in dao library and the realization of automatic change between spindle knife, design and manufacture of high quality Angle milling head is to allow manufacturers to achieve productivity and added value maximization. This topic for the milling head of the gantry machining center to design a 90-degree head library, the tool center of rotation of the machine tool spindle into a 90 angle.
[Key words] Spiral bevel gears, milling head,input shaft handle structure, the output shaft handle structure, transmission system
目录
1.绪论6
1.1本课题的目的及意义6
1.2课题背景及发展现状6
1.3课题的研究方法7
1.4研究内容7
1.5设计参数7
1.6应用领域7
1.7角度头的种类8
1.7.1按输出角度分类8
1.7.2按加工情况分类8
1.7.3按输出情况分类8
1.8主要功能9
1.9加工对象9
2.系统总体方案的设计10
2.1传动方案设计10
2.2计算总传动比及分配各级传动比10
2.3计算传动装置的运动和动力参数10
2.3.1各轴转速10
2.3.2各轴功率10
3.传动零件的设计计算12
3.1齿轮的计算12
3.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数12
3.1.2按齿面接触强度设计12
3.1.3确定公式内的各个参数12
3.1.4计算12
3.1.5校核齿根弯曲强度13
3.2轴的计算14
3.2.1Ⅰ轴的尺寸计算14
3.2.2初步确定轴的最小直径15
3.2.3与机床主轴连接的轴初步设计如下15
3.2.5轴的设计16
3.2.6画轴的受力简图17
3.2.7计算弯矩17
3.2.8按弯扭合成应力校核轴的强度18
3.3角接触轴承的计算18
3.3.1计算齿轮的轴向力，径向力，圆周力18
3.3.2计算轴承所受的径向载荷18
3.3.3求轴承的轴向力19
3.3.4计算当量动载荷P 19
3.3.5验算7204AC角接触球轴承的寿命，根据式19
3.4键的校核19
3.5Ⅱ轴的尺寸计算20
3.5.1求轴上的转速、转矩20
3.5.2轴的基本尺寸20
3.5.3轴的结构设计21
3.5.4计算支撑反力21
3.5.5计算弯矩22
3.5.6合成弯矩22
3.5.7画弯矩和扭矩图23
3.5.8弯扭合成应力校核轴的强度23
3.5.9角接触轴承的计算23
3.5.10键的校核24
4.轻型单输出直角角度头的三维建模26
4.1锥齿轮的三维建模26
4.2上箱体的三维建模27
4.3下箱体的三维建模28
4.4角度头的总装配图29
5.角度头的安装30
5.1角度头安装时主要依靠角度头上的输入轴接口和输出轴接口30
5.2安装说明30
5.2.1定位安装前注意事项30
5.2.2使用注意事项30
致谢30
参考文献32
1.绪论
1.1本课题的目的及意义
随着国际经济环境的快速发展，迫切要求国防装备和民族机械制造业的不端扩大和提升，因此研发高精度、高速度、多工位、生产加工设备，推进着中国高端制造装备的发展，同时也促使机床功能在不断的增加，机床的稳定性要求日益提高的同时也对机床加工范围和工作效率的要求日益提高。机床是先进制造技术和制造信息集成的重要元素,是发展机器制造业以至整个工业必不可少的复杂生产工具,既是生产力要素,又是重要商品。加工中心头库直角角度头是保证机床在正常稳定的工作条件下拥有较宽的加工范围，提高工作效率及延长机床寿命的重要一环，从头库到刀具的传动系统的设计至关重要。本课题的设计题目目的是进行90°角度头的结构设计。
角度头是一种机
