【正文】 機功率為 4 式中機床總機械效率對于主運動為回轉運動的機床 07085 鉆削功率 kW 根據(jù)電動機的功率選擇機座號為 90S功率為 15kW同步轉速為 3000rmin的電動機作為動力 33 齒輪傳動設計及計算 則齒輪傳動的設計計算如下 1 選擇齒輪材料 齒輪最常用 的材料鍛鋼其次是鑄鋼和鑄鐵有時也采用非金屬材料 2 齒輪尺寸確定及強度計算 a 選擇齒輪材料查表得小齒輪選用調質 HBS 245275HBS 大齒輪選用正火 HBS 210240HBS b 按齒面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級 按 15 估取圓周速度得參考表選?、蚬罱M 8 級 小齒輪分度圓直徑 6 齒寬系數(shù) 查表得按齒輪相對軸承為非對銷布置取 08 小齒輪齒數(shù)在推薦值 2040 中選 26 大齒輪齒數(shù) 圓整取 55 齒數(shù)比 傳動比誤差 誤差在范圍內合適 小輪轉矩 178。 mm 載荷系數(shù) K 7 使用系數(shù)查表得 1 動載荷系數(shù)查相關圖得初值 11 齒向載荷分布系數(shù)查相關圖得 107 齒間載荷分配系數(shù)由 0 得 8 則載荷系數(shù) K 的初值 彈性系數(shù)查表得 節(jié)點影響系數(shù)查相關圖及 0 查相關圖 0 0 得 25 重合度系數(shù)查相關圖得 088 許用接觸應力 [] [] 9 接觸疲勞極限應力查相關圖得 570 460 Nmm2 應力循環(huán)次數(shù) 60nj 由查相關圖得接觸強度的壽命系數(shù)不允許有點蝕 1 硬化系數(shù)查相關圖得 1 接觸強度安全系數(shù)查表得按一般可靠度查取 11 故根據(jù)式 26 的設計初值為 得 3752mm 齒輪模數(shù) m m 144mm 查表得 m 15mm 小輪分度圓直徑的圓整值 圓周速度 與估取 很相近對取值影響不大不必修正 小輪分度圓直徑 大輪分度圓直徑 中心距 齒寬 大輪齒寬 小輪齒寬 齒根彎曲疲勞強度校核計算 齒形系數(shù)查相關圖得 小輪 260 大輪 230 應力修正系數(shù)查相關圖得 小輪 160 大輪 172 重合度系數(shù) 許用彎曲應力 彎曲疲勞極限查相關圖得 460 390 彎曲壽 命系數(shù)查相關圖得 1 尺寸系數(shù)查相關圖得 1 安全系數(shù)查表得 13 則 Nmm2 故 結論齒根彎曲強度足夠 齒輪其它尺寸計算 分度圓直徑 39 825 齒項高 15 齒根高 1875 齒全高 4875 齒頂圓直徑 42 855 齒 根 圓 直 徑 36 795 基 圓 直 徑 3665 7752 齒距 471 齒厚 2355 齒槽寬 2355 基圓齒距 4426 法向齒距 4426 頂隙 0375 分度圓壓力角 34 軸的設計及強度校核 1 軸的材料的選擇 軸的材料種類很多要根據(jù)強度剛度核耐磨性等要求選擇材料種類熱處 理方式軸的常用材料是碳素鋼和合金鋼碳素鋼價格較低對應力集中敏感性小通常使用中碳鋼最常用的是 45 號鋼不太重要或受力小的軸可以使用 Q235 等鋼材 合金鋼比碳素鋼具有更高的機械強度和優(yōu)良的熱處理性能但對應力集中比較敏感對于受力較大又要減小軸的尺寸和重量或者需要提高軸頸的耐磨性或者在高溫腐蝕等條件下工作的軸可以采用合金鋼在低于 200℃的工作溫度下合金鋼和碳素鋼的彈性模量相差不大因此使用合金鋼代替碳素鋼并不能提高軸的剛度 球墨鑄鐵和高強度鑄鐵適合于制造形狀復雜的軸如曲軸凸輪軸等它具有良好的吸振性和耐磨性對應力集中不敏 感但是鑄造質量不易控制 小直徑的軸可以使用軋制圓鋼大直徑或直徑變化較大的階梯軸需要使用鍛件形狀復雜的軸通常采用鑄造方式制造 根據(jù)軸的常用材料及主要機械性能選擇 45＃正火為軸的材料 2 軸的設計及計算 對于僅傳遞扭矩或主要裝的扭矩的傳動軸應按扭轉強度計算 對于既受彎矩又受扭矩的轉軸可以通過降低許用剪應力的方法考慮彎矩的影響用扭轉強度估算轉軸的最小直徑然后進行軸的結構設計 設計計算公式為 110 式中 軸的直徑 mm 考慮了彎矩影響 的設計系數(shù) 軸傳遞的功率 kW 軸的轉速 rmin 本設計機床的傳動結構下面對齒輪傳動系統(tǒng)中的高速軸進行強度校核 a 求輸出軸上的轉矩 178。mm b 求作用在齒輪上的力 輸出軸上的小齒輪的分度圓直徑為 mm 圓周力徑向力和軸向力的大小如下方向如圖 1 所示圖 11 軸的受力分析圖Fig11 Axis stress analysis chart 由此可得 N N N 式中 壓力角 螺旋角因是直齒圓柱齒輪因此＝ 0 c 確定軸的最小直徑 選取軸 的材料為 45鋼正火處理按式 10初估軸的最小直徑查表取 A＝ 115可得 mm 圖 2 軸的結構圖 Fig2 Structure drawing of axis 由于主軸內部為中空所以軸段①見圖 2 用于安裝聯(lián)軸器其直徑應該與聯(lián)軸器的孔徑相配合因此要先選用聯(lián)軸器聯(lián)軸器的計算轉矩根據(jù)工作情況選?。?15則＝ 15179。 101206＝ 151809根據(jù)工作要求選用十字軸式萬向聯(lián)軸器型號為 WSD2許用轉矩 [T]＝ 22400 與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑＝ mm 因此取軸段①的直徑＝ mm 聯(lián)軸器輪轂總寬度 L＝ 74mmJ1 形軸孔與軸配 合的轂孔長度 L＝ mm d 軸的結構設計 1 擬定軸上零件的裝配方案 裝配方案見鉆床的裝配總圖 2 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 3 軸上零件的周向定位 半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用 A型普通平鍵聯(lián)接按 d1 mm從手冊中查得平鍵截面尺寸 b179。 h 179。 6根據(jù)輪轂寬度由鍵長系列中選取鍵長 L mm半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7k6 齒輪與軸的周向定位采用 A型普通平鍵聯(lián)接平鍵的尺寸為 b179。 h179。 L 179。 8179。 38為了保證齒輪與軸具有良好的對中性取齒輪與軸的配合為 H7r6 滾動軸承與軸的周向定位采用過渡配合保證的因此軸段直徑尺寸 公差取為m6 4 確定軸上圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見圖 21 軸端倒角取 1179。 45176。 5 軸的強度校核 a 求軸的載荷 首先根據(jù)軸的結構圖作出軸的計算簡圖在確定軸承的支撐點位置時從手冊中查取 a 值對于 61803 型深溝球軸承因此軸的支承跨距 L 65 130mm 根據(jù)軸的計算簡圖作為軸的彎矩圖扭矩圖和當量彎矩圖從軸的結構圖和當量彎矩圖中可以看出 C截面的當量彎矩最大是軸的危險截面 C截面處的及的數(shù)值如下 支反力 水 平 面 209 209 垂直面 197 76 彎矩和 水平面 55385 178。 mm 垂直面 32065 178。 mm 圖 3 軸的計算簡圖 Fig3 Computation diagram of axis 合成彎矩 63997 178。mm 扭矩 101206 當量彎矩 101199 178。mm b 校核軸的強度 軸的材料為 45 鋼調質處理由表查得 650 則 [] 009～ 01 即 58～ 65 取 [] 60軸的計算應力為 173 [] 60 根據(jù)計算結果可知該軸滿足強度要求 6 精確校核軸的疲勞強度 對于重要的軸必須按安全系數(shù)精確校核軸的疲勞強度一般用途的軸該步工作可以省略 a 判斷危險截面 危險截面應該是應力較大同時應力集中較嚴重從受載情況觀察截面 C 上最大但應力集中不大過盈配合及鍵槽引起的應力集中均在兩端而且這里軸直徑最大故截面 C 不必校核從應力集中對軸的疲勞強度削弱程度觀察截面Ⅳ和Ⅴ處過盈配合引起的應力集中最嚴重截面Ⅴ的應力集中與截面Ⅳ相近但截面Ⅴ不受扭矩作用同時軸徑也較大分析可 知危險截面為Ⅳ截面左側 b 計算危險截面應力 截面右側彎矩為 101199179。 34369 截面上的扭矩為 101206 抗彎截面系數(shù) 01 5832 抗扭截面系數(shù) 02 11664 截面上的彎曲應力 59 截面上的扭轉剪應力 87 彎曲應力幅度 59 Nmm2 彎曲平均應力 0 扭轉剪應力的應力幅與平均應力相等即 44 c 確定影響系數(shù) 軸的材料為 45 號鋼調質處理由表查得 600 275 140 軸肩圓角處的有效應力集中系數(shù)根據(jù) 118＝ 0056 2018＝ 11 由表經插值后可得 165 119 尺寸系數(shù)根據(jù)軸截面為圓截面查圖得 10 098 表面質量系數(shù) 根據(jù) 600 和表面加工方法為精車查圖得 088 材料彎曲扭轉的特性系數(shù)取 01 05＝ 005 由上面結果可得 ＝ 4063 ＝ 862 ＝ 940 查表中的許用安全系數(shù) []可知該軸安 全 2 專用夾具設計 1 工件的加工工藝性分析 因采用式鉆床待加工孔處于位置若設平行于待加工孔的面分別為頂面和底面則使多孔那面為底面即定位基準面以基準面上的直徑為的兩孔以及基準面定位 鉆模板應垂直與定位基準面鉆套中心線與待加工孔中心線同軸夾緊件由工件頂面向定位基準面夾緊采用螺旋夾緊機構 2 定位元件的選擇與設計 21 定位元件的選擇 工件在夾具中位置的確定主要是通過各種類型的定位元件實現(xiàn)的在機械加工中雖然被加工工件的種類繁多和形狀各異但從它們的基本結構來看不外乎是由平面圓柱面圓錐面及各種成形面所組 成工件在夾具中定位時可根據(jù)各自的結構特點和工序加工精度要求選擇其上的平面圓柱面圓錐面或它們之間的組合表面作為定位基準為此在夾具設計中可根據(jù)需要選用各類型的定位元件 在夾具設計中常用于圓孔表面的定位元件有定位銷剛性心軸和錐度心軸等工件以圓孔表面定位時使用定位銷定位套類零件為了簡化定心裝置常常采用剛性心軸作為定位元件為消除工件與心軸的配合間隙提高定心定位精度在夾具設計中還可選用小錐度心軸在此次設計中根據(jù)泵體的結構特點采用位在夾具中工件以圓孔表面定位時使用的定位銷一般有固定式和可換式兩種在大批量生產中由于定位銷磨 損較快為保證工序加工精度需定期維修更換此時常采用便于更換的可換式定位銷 圖 1 所示為常用的固定式定位銷的典型結構當被定位工件的圓孔尺寸較小時可選圖中 a 所示的定位銷結構這種帶有小凸肩的定位銷結構與夾具體連接時穩(wěn)定牢靠當被定位工件的圓孔尺寸較大時選用圖中 b 所示的結構即可若被定位工件同時以其上的圓柱孔和端面組合定位時還可選用帶有支撐墊圈的定位銷結構支撐墊圈與定位銷可做成整體式的也可做成組合式的為保證定位銷在夾具上的位置精度一般與夾具的連接采用過盈配合 可換式