畢業(yè)論文定稿-連桿蓋鉆孔專用設(shè)備的設(shè)計(jì)

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原版文檔，無(wú)刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763麗 水 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（20 13 屆）題 目 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 朱曉虹 院 別 工學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)自 091 學(xué) 號(hào) 09105010125 姓 名 王磊 2013 年 3 月 25 日至 2013 年 5 月 19 日共 8 周I摘 要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求, 某廠需在連桿蓋加工 φ13 通孔，由于批量大，為提高效率和保證孔距質(zhì)量，改造立鉆（Z525） ，設(shè)計(jì)該裝置。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)針對(duì)連桿蓋同時(shí)加工分孔裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。主要內(nèi)容包括裝置工藝方案的制定、裝置配置型式的選擇、裝置總體設(shè)計(jì)以及主軸箱設(shè)計(jì)。全文主要包括裝置的總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)兩部分。機(jī)床總體設(shè)計(jì)主要是在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上確定“三圖一卡” ，主軸箱設(shè)計(jì)根據(jù)“三圖一卡” ，整理編繪出主軸箱原始依據(jù)圖，重點(diǎn)分析傳動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)各種方案的比較，最后確定最優(yōu)方案。關(guān)鍵詞：主軸箱；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，連桿蓋1AbstractAccording to the requirements of the mission design, a plant in the connecting rod cap processingφ 13 through hole, as large quantities, to improve efficiency and ensure the quality of drill hole distance, transformation (Z525 ), the design of the device.The design specifications for the connecting rod lid while processing hole device design description. The main contents include device craft plan formulation, device configuration choice, device design and the headstock design.The full text mainly includes system design and the headstock design in two parts. Machine tool design is mainly in the selected process scheme and determine the form of machine configuration, structure scheme is determined on the basis of the “ three drawings and one card “, the headstock design according to the “ three drawings and one card “, reorganizes the compilation to the headstock primitive basis chart, the key analysis transmission system, through the comparison of the various programs, and finally determine the optimal scheme.KeyWords: spindle box; mechanism design, the connecting rod cap2目 錄摘 要 IAbstract1目 錄2第 1 章 緒論11.1 課題研究意義 11.2 鉆孔專用設(shè)備應(yīng)用 .11.3 鉆孔專用設(shè)備 21.3.1 多軸頭 21.3.2 多軸箱 .21.3.3 多軸鉆床 31.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 .31.4 鉆孔專用設(shè)備趨勢(shì) 4第 2 章 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備裝置總體方案42.1 生產(chǎn)任務(wù) .42.2 普通立式鉆床的選型 42.2.1 計(jì)算所需電機(jī)功率 .42.2.2 立式鉆床的確定 6第 3 章 傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)73.1 設(shè)計(jì)前的計(jì)算 .73.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 8第 4 章 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制134.1 箱蓋、箱體和中間板結(jié)構(gòu) .134.2 多軸箱軸的設(shè)計(jì) .134.3 軸坐標(biāo)計(jì)算 32第 5 章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)33第 6 章 接桿刀具33第 7 章 裝置夾具設(shè)計(jì)347.1 夾具概述 3437.2 定位支承系統(tǒng)概述 367.2.1 定位支承系統(tǒng) 367.2.2 夾緊機(jī)構(gòu) 37總 結(jié)39參考文獻(xiàn)42致 謝431第 1 章 緒論1.1 課題研究意義市場(chǎng)的開(kāi)放性和全球化使產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。而決定產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的指標(biāo)是產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間(Time ) ， 產(chǎn)品(Quality) ，成本 (Cost)，創(chuàng)新能力(Creation)和服務(wù)(Service)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，會(huì)更多的追求較低的價(jià)格和較短的交貨周期。美國(guó)制造業(yè)在 20 世紀(jì) 50 至 40 年代主要以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素，而在 70 年代競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80 年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90 年代為市場(chǎng)響應(yīng)速度。所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過(guò)提高自身的科技含量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。制造業(yè)是國(guó)家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)是。是眾多機(jī)械制造的母機(jī)，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國(guó)家機(jī)械工業(yè)以至整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元載體，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對(duì)于一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用我國(guó)是世界上產(chǎn)量最多的國(guó)家.根據(jù)德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)(VD W )2000 年統(tǒng)計(jì)資料，在主要的生產(chǎn)國(guó)家中，中國(guó)排名為世界第五位。但是在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平:即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì) :一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)滯銷積壓，國(guó)外產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。1.2 鉆孔專用設(shè)備應(yīng)用據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過(guò)全部工作時(shí)間的15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高 85%，但購(gòu)置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，鉆孔專用設(shè)備是一種通過(guò)少量投資來(lái)提高生產(chǎn)率的有效措施。雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的鉆孔專用設(shè)備更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 個(gè) ψ20 孔，若以搖臂鉆床加工，單單2鉆孔與锪沉頭孔就要 842.5 小時(shí)，另外還要?jiǎng)澗€工時(shí) 151.1 小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要 171.6 小時(shí)，劃線也簡(jiǎn)單，只要 1.9 小時(shí)。因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合鉆孔專用設(shè)備不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來(lái)不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī) 30 種箱形與桿形零件的 2000 多個(gè)鉆孔操作中，有 40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少 20%的加工時(shí)間。1975 年法國(guó)巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了鉆孔專用設(shè)備的使用愈來(lái)愈多這一趨勢(shì)。1.3 鉆孔專用設(shè)備鉆孔專用設(shè)備是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床。甚至可以通過(guò)二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序?，F(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介。1.3.1 多軸頭從傳動(dòng)方式來(lái)說(shuō)主要有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)與萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)三種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其贊許適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要裝在有萬(wàn)向.二種。 （1）萬(wàn)向軸式也有二種:具有對(duì)準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的 T 形槽中移動(dòng)，并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓固定。 （2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上） 。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作。這種鉆孔專用設(shè)備方法，由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。31.3.2 多軸箱也象多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國(guó) Secto 公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱等設(shè)計(jì)的不可調(diào)式多軸箱。有 32 種規(guī)格，加工面積從 300Ｘ300 毫米到 600Ｘ1050 毫米，工作軸達(dá) 60 根，動(dòng)力達(dá) 22.5 千瓦。Romai 工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn)：（1）工件裝夾簡(jiǎn)單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。 （2）夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。 （3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。 （4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。 （5）尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。1.3.3 多軸鉆床這是一種能滿足鉆孔專用設(shè)備要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循壞如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某一組孔中不同孔徑的加工需要。1.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床。(1) 自動(dòng)更換主軸機(jī)床自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫(kù)，掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱?？v橫配線盤予先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的主軸箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。(2)多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過(guò)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過(guò)大，故它的工位數(shù)一般不超過(guò) 4—6 個(gè)。且主軸箱也不宜過(guò)大。當(dāng)加工對(duì)象的4工序較多、尺寸較大時(shí)，就不如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。(3)自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床它由自動(dòng)線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座上，主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工工件的各個(gè)面。好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。(4) 數(shù)控八軸落地鉆床大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá) 15000 個(gè)，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?20 毫米，孔深 180 毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，5－7 巴壓力的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成 90°供自動(dòng)定心。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量大。為了縮短加工時(shí)間，以 8 軸數(shù)控落地加工。1.4 鉆孔專用設(shè)備趨勢(shì)鉆孔專用設(shè)備生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，鉆孔專用設(shè)備的范圍一定會(huì)愈來(lái)愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。第 2 章 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備裝置總體方案2.1 生產(chǎn)任務(wù)在一批連桿蓋上有同一個(gè)面上有 2 個(gè)孔加工。在普通立式鉆床上進(jìn)行孔加工，通常是一個(gè)孔一個(gè)孔的鉆削，生產(chǎn)效率低，用非標(biāo)設(shè)備，即組合機(jī)床加工，生產(chǎn)效率高，但設(shè)備投資大。但把一批普通立式普通單軸鉆床改造為立式多軸鉆床，改造后的多軸鉆床，可以同時(shí)完成多個(gè)孔的鉆、擴(kuò)、鉸等工序。52.2 普通立式鉆床的選型2.2.1 計(jì)算所需電機(jī)功率零件圖如圖 1 所示：圖 1 為工件零件圖，材料：45；料厚：27mm；硬度：HBS170-240HBS；年產(chǎn)量：1000 萬(wàn)件；2- 13 尺寸精度 IT13.?(1) 確定 2 個(gè)孔同時(shí)加工的軸向力，公式： ?FFFknVYZdC???0式中： =365.9, = , =0.661, =1.217, =0.361, =1.1,FC0d31?FZFYn=0.35m/s（表 15-37） [文獻(xiàn) 1]V則 ? N09.4136.05217.6.019.3653 ????所需電機(jī)功率： KWVFP94??62.2.2 立式鉆床的確定根據(jù)上面計(jì)算所需電機(jī)的功率，現(xiàn)選用 Z525 立式鉆床，其主要技術(shù)參數(shù)如表 1 所示：表 1 Z525 立式鉆床主要技術(shù)參數(shù)型 號(hào)技 術(shù) 規(guī) 格Z525最大鉆孔直徑（mm） 25主軸端面至工作臺(tái)距離(mm) 0-700主軸端面至底面距離(mm) 750-110主軸中心至導(dǎo)軌距離(mm) 250主軸行距(mm) 175主軸孔莫氏解錐度 3 號(hào)主軸最大扭轉(zhuǎn)力矩(N?m) 245.25主軸進(jìn)給力(N) 8829主軸轉(zhuǎn)速(r/mm) 97-1360主軸箱行程(mm) 200進(jìn)給量(mm/r) 0.1-0.8工作臺(tái)行程(mm) 325工作臺(tái)工作面積(mm 2) 500Ｘ375主電動(dòng)機(jī)功率(kw) 2.87第 3 章 傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)前的計(jì)算（1）大致了解工件上被加工孔為 2 個(gè) Ф13 的孔。毛坯種類為灰鑄鐵的鑄件，由于石墨的潤(rùn)滑及割裂作用，使灰鑄鐵很易切削加工，屑片易斷，刀具磨損少，故可選用硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆（GB10946-89） [文獻(xiàn) 2]（2）切削用量的確定根據(jù)表 2－7[文獻(xiàn)？]，切削速度 ,進(jìn)給量 .min/21Vc?rmf/17.0?則切削轉(zhuǎn)速 i/9834.10rdns???根據(jù) Z525 機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 in/6ns?故實(shí)際切削速度為： min/2.01934.0dVwc ???（3）確定加工時(shí)的單件工時(shí)圖 2 為鉆頭工作進(jìn)給長(zhǎng)度，8一般 為 5-10mm,取 10mm，切 入L[文獻(xiàn) 3] ??md2.10837.6~31???切 出 mL5加 工加工一個(gè)孔所需時(shí)間： min15.07.9621 ????fnLtwm切 出加 工切 入單件時(shí)工時(shí)： i3.05.21?t3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)選定齒輪的傳動(dòng)方式齒輪分布方案確定：根據(jù)分析零件圖，多軸箱齒輪分布初定有以下形式根據(jù)通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的傳動(dòng)是。因此，本設(shè)計(jì)中采用了圖 3 所示的齒輪分布方案。9（3）明確主動(dòng)軸、工作軸和惰輪軸的旋轉(zhuǎn)方向，并計(jì)算或選定其軸徑大小。因?yàn)樗x定的 Z535 立式鉆床主軸是左旋，所以工作軸也為左旋，而惰輪軸則為右旋。根據(jù)表 2 確定工作軸直徑《機(jī)械制造》.8/97：43表 2 加工孔徑與工作軸直徑對(duì)應(yīng)表（mm）加工孔徑 ＜12 12－16 16－20工作軸直徑 15 20 25因?yàn)榧庸た讖綖?Ф13mm,所以工作軸直徑選 20mm.本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)為單層次的齒輪外嚙合傳動(dòng)，傳動(dòng)分布圖如圖 4 所示。主動(dòng)軸和惰輪軸的直徑在以后的軸設(shè)計(jì)中確定。（4） 排出齒輪傳動(dòng)的層次，設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪。① 本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)為單層次的齒輪外嚙合傳動(dòng)，傳動(dòng)分布圖如圖 4 所示。② 在設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪前首先明確已知條件：電機(jī)輸入功率 ,齒輪Ⅰ轉(zhuǎn)速KWP8.21?, 齒輪Ⅲ轉(zhuǎn)速 ,假設(shè)齒輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的傳動(dòng)比均為 i=0.84,min/1360rn?min/9603rn?即齒輪比 u=1.2,工作壽命 15 年（每年工作 300 天） ，兩班制。③ 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)?選用直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)；?多軸箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7 級(jí)精度（GB10095-88）;?材料選擇由表 10-1[文獻(xiàn) 4]選擇齒輪Ⅰ材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 280HBS，齒輪Ⅱ材料為 45（調(diào)質(zhì)） ，硬度為 240HBS，齒輪Ⅲ材料為 45（?；?，硬度 210HBS;?選齒輪Ⅰ齒數(shù) ,齒輪Ⅱ齒數(shù) ,取 .201?Z20112????uZZ④ 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算， ?3211 ][. ??????????HEdtt uTKd?10? 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)試選載荷系數(shù) ;3.1?tK2)計(jì)算齒輪Ⅰ傳遞的轉(zhuǎn)矩 mNnPT ?????? 45151 1096.13/8.20.9/0.93)由表 10-7[文獻(xiàn) 4]選取齒寬系數(shù) =0.5d?4)由表 10-6[文獻(xiàn) 4] 查得材料的彈性影響系數(shù) 2/18.MPaZE5)由表 10-21d[文獻(xiàn) 4] 按齒面硬度查得齒輪Ⅰ的接觸疲勞強(qiáng)度極限？ ;齒MPaH601lim??輪Ⅱ的接觸疲勞強(qiáng)度極限？ ;aH502lim??6)由表 10-13[文獻(xiàn) 4] 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ??91 10875.38136060 ????hjLnN992.42/875.7)由表 10-19[文獻(xiàn) 4] 查得接觸疲勞壽命系數(shù) , ;.1?HNK.2HN8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:取失效概率為 1%，安全系數(shù) ,由式(10-12) [文獻(xiàn) 4] 得：1?SMPaSKHH54069.0][1limli1???;N.2.2li2?計(jì)算1)試算小齒輪分度圓直徑 ，代入 中較小的值:td1][H?243211 5.819.21096.3.][2. ???????????????????Edtt ZuTKdm649.5?2)計(jì)算圓周速度 V: smndVt /81.310649.53.10?????3)計(jì)算齒 bHd 2??4)計(jì)算齒寬與齒高之比 h/模數(shù)： mzmtt 35.469.53/1??11齒高： 029.53.25. ???tmh5)計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) v=3.81m/s,7 級(jí)精度，由圖 10-8[文獻(xiàn) 4] 查得動(dòng)載系數(shù) Kv=1.14,直齒輪，假設(shè) ,由表 10-3[文獻(xiàn) 4] 查得 ;NbFKta/10/? 2.1??FHK由表 10-2[文獻(xiàn) 4] 查得使用系數(shù) ;?A由表 10-4[文獻(xiàn) 4] 查得 7 級(jí)精度齒輪Ⅰ相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，??bdH 3210.6.018.2.1 ????????將數(shù)據(jù)代入后得：;182.649.5 32???K由 ,查圖 10-13[文獻(xiàn) 4]得， ;18,35/??Hhb ?FK故載荷系數(shù) 721.??????HVAK6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a） [文獻(xiàn) 4] 得，=53.649x =57.18mmtd1?3/t3./574.17)計(jì)算模數(shù) mm=2mm.⑤按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-5） [文獻(xiàn) 4] 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m≥ 321][????????FSadYzkT??確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1） 由圖 10-20[文獻(xiàn) 4] 查得齒輪Ⅰ的彎曲疲勞極限 =500Mpa;1FE?齒輪Ⅱ的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =380Mpa;2FE?2)由圖 10-18[文獻(xiàn) 4] 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ;8.0,5.21?FNFNK3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4,由式（10-12） [文獻(xiàn) 4] 得：[ ]1= = =303.57MpaF?SKFEN14.508?= =238.86MPa22.34)計(jì)算載荷系數(shù) 532.1.21.????????FVAKK125) 查取齒形系數(shù)由表 10-5[文獻(xiàn) 4] 查得 53.2,6.1?FaFaY6)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10-5[文獻(xiàn) 4] 查得 .1,8.21sasa7）計(jì)算齒輪Ⅰ、Ⅱ的 并加以比較][FSY?= =0.013791][FSaY?57.30862?= =0.017162][FSa.齒輪Ⅱ的數(shù)值大。?設(shè)計(jì)計(jì)算m≥ 3240176.5.09612??5.?m對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m 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)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) 2。在零件圖中可知，主動(dòng)軸與惰輪軸的中心距為 40mm，即齒輪Ⅰ、Ⅱ完全嚙合的中心距，得：⑥幾何尺寸計(jì)算?計(jì)算分度圓直徑：d1=Z1?m=20x2=40mmd2=Z2?m=20x2=40mm?計(jì)算中心中距aⅠ Ⅱ =40mm,aⅡⅢ =40mm?計(jì)算齒輪齒寬 mdb2045.1????取 B,2⑦驗(yàn)算13Ft= = =819.2N12dT0.481964?= =35.66N/mmS=1.5 故安全2???226.351.7?截面 E 右側(cè)面校核：抗彎截面系數(shù) W 為：W=0.1d 3=0.1x203=800mm3抗扭截面系數(shù) WT為：W T=0.2d3=0.2x203=1600mm3彎矩 M 及彎曲應(yīng)力為:M=39300x =35496.85.7?mN?= = =44.4Mpab?80.35496扭矩 T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 為：T 3=19700 ?mN?= = =12.3MpaT?W316097截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) a 及 a 按附表 3-2 查取 [文獻(xiàn) 4] ，??因 = =0.05, = =1.25,經(jīng)插值后可查得:a ,adr20.1dD2053.2?6.1?又由附圖 3-1[文獻(xiàn)？]可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q ,q75.0?8.??故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附 3-4） [文獻(xiàn) 4] 為：k ????213.75.011??????????aqk 5.6.8.??由附圖 3-2[文獻(xiàn) 4] 得尺寸系數(shù) 1???由附圖 3-3[文獻(xiàn) 4] 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 97.0?19軸按磨削加工，由附圖 3-4[文獻(xiàn) 4] 得表面質(zhì)量系數(shù)為 = =0.92???軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即 ，則按式（3-12）及（3-12） [文獻(xiàn) 4] ，得綜合1?q?系數(shù)值為：K = - -1= + =2.09?????1219.0?K = + -1= + =1.67???7.532.計(jì)算安全系數(shù)：S = = =2.96?maK????1 01.409.275??S = = =14.7?ma??1 23.5.67.Sca= = =2.9S=1.52???227.1496.??故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。?軸承的校核機(jī)床一般傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算。滾動(dòng)軸承疲勞壽命計(jì)算公式：（10-5） [文獻(xiàn) 4]????????PCnLh60120式中： )(hLh額 定 壽 命?min/(rn轉(zhuǎn) 速，表 3.8-50[文獻(xiàn) 6])C額 定 動(dòng) 載 荷?動(dòng) 載 荷P3??因?yàn)樗艿妮S向力太小，所以忽略不計(jì),Fa=0所受徑向力 Fr=945.6/2=472.8N 表 3.8-50[文獻(xiàn) 6] P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x472.8=193.8 =30000h(表 13-3) [文獻(xiàn) 6] hLh 641098.193560?????????'L軸承安全(2)惰軸的設(shè)計(jì)①軸材料的選擇表 15-3[文獻(xiàn) 4] 軸材料選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。②軸徑的確定根據(jù)公式 d≥A 0 (15-2) [文獻(xiàn) 4] 3nP=110 ，取 d=20mm8.14.0136%982??21③軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：?選擇滾動(dòng)軸承因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷，選用單列向心球軸承，由表 1-14[文獻(xiàn) 3],選用 7002c 軸承。?軸上各段直徑，長(zhǎng)度如圖 8 所示。?鍵的確定因?yàn)辇X輪寬為 30mm,所以選用 6x6x18 平鍵，表 6-1[文獻(xiàn) 4] ?軸上圓角和倒角尺寸參考表 15-2[文獻(xiàn) 4] ，取軸端倒角 2x450,各軸肩的圓角半徑為 R=1.0mm.?扭合成校核軸的強(qiáng)度作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖22軸上扭轉(zhuǎn)力矩為M=9549x =9549x =23.2nP84.0136%92?mN?周向力為Py= = =2320NdM2310.??徑向力為 Pz=0.48 Py=0.48x2320=1113.6N根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩 My 圖和水平平面內(nèi)的彎矩 Mz 圖，如圖 10 所示。從圖中可知，截面 E 為危險(xiǎn)截面，在截面 E 上，扭矩 T 和合成彎矩 M 分別為T=23.2 ;mN?M= = =32.82zy?22.34.15?mN?按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核 [文獻(xiàn) 5]:公式 ，W12TM?