【正文】 ? ???， B— C 間扭矩為 2222309 5 5 0 9 5 5 0 5 3 9 6407pT N m mn? ? ? ? ? ?。因此 ? ?1ca???? ，故安全。 本科畢業(yè)論文 36 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：工作平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，易于自鎖，良好的減速性能 . 缺點(diǎn)：相對(duì)滑動(dòng)大，磨損大，效率低 傳動(dòng)形式： a)螺桿轉(zhuǎn)螺母移 b)螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺母固定） —— 用得多 c) 螺母轉(zhuǎn)螺桿移 d) 螺母又轉(zhuǎn)又移（螺桿固定） —— 用得少 分類 按其用途，還可分為傳動(dòng)螺旋、傳導(dǎo)螺旋和調(diào)整螺旋三種類型 按照摩擦性質(zhì)分：滑動(dòng)螺旋 滾動(dòng)螺旋 靜壓螺旋（后兩種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度高的重要傳動(dòng)中，一般用滑動(dòng)） 連接螺紋牙型有三種：矩形、梯形、鋸齒形螺紋。當(dāng)螺桿細(xì)長(zhǎng)且水平布置時(shí)，如機(jī)床的傳導(dǎo)螺旋（絲杠）等，應(yīng)在螺桿兩端或中間附加支撐，以提高螺桿的工作剛度。整體 本科畢業(yè)論文 37 螺母結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但有磨損產(chǎn)生的軸向間隙不能補(bǔ)償，只適合在精度要求較低的螺旋中使用。螺桿常用右旋螺紋，只有在某些特殊場(chǎng)合才使用左旋螺紋。 考慮走絲裝置傳動(dòng)性能，螺桿材料選擇 40Cr 經(jīng)過熱處理。其失效形式主要是螺紋磨損。因此，滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)算，主要是限制螺紋工作面上的壓力 p，使其小于材料的許用壓力 [p]。 3．初步確定軸的最小直徑， 先按式（ 15－ 2）初步估算軸的最小直徑。 17d mm?Ⅳ Ⅴ ， 24L mm?Ⅳ Ⅴ 。 Ⅰ Ⅱ 長(zhǎng)度由儲(chǔ)絲筒的行程有關(guān)， 取 309L mm?Ⅰ Ⅱ ，螺紋的基本參數(shù)為 M18 3。 水平面內(nèi)的彎矩為 11 28514759h nhM F LN mmN mm??? ? ??? 在垂直面內(nèi)對(duì) A點(diǎn)取矩， 3 1 2 2 1()r nvF L L F L? ? ? ? 代入各值可得 2 ? 本科畢業(yè)論文 45 又 1 2 3nv nv rF F F?? 可得 1 ?? ，與假設(shè)方向相反 則 2855370v nvM F LN mmN mm??? ? ??? A— B， B— C間扭矩均為 3332 2 2 . 59 5 5 0 9 5 5 0 1 7 9 6 1 . 71 1 8 . 3pT N m mn? ? ? ? ? ? 從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面 B 是軸的危險(xiǎn)截面 現(xiàn)將計(jì)算出的截面 B 處的 vM ， hM 及 M 列于下表 載荷 水平面 H 垂直面 V 力 F 2 ? 2 ? 彎矩 M 14759hM N mm?? 5370vM N mm?? 總彎矩 22 15705vhM M M N m m? ? ? ? 扭矩 T 3 17961T N mm?? 5）按彎扭合成應(yīng)力校荷軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校荷時(shí)，通常只校荷軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即 危險(xiǎn)截面 B）的強(qiáng)度。 因?yàn)檩S承只受純徑向載荷。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用要求和工作條件來(lái)選擇：鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來(lái)取定。 儲(chǔ)絲筒端蓋與軸聯(lián)接處鍵的校荷 選擇類型：圓頭普通平鍵 基本尺寸： 6 6 12b h L mm? ? ? ? ?； 6 3k h mm? ? ? ?； 12 6 6l L b mm? ? ? ? ?； 20d mm? ； 21 5 2129550370 14001714pTnN m m? ? ?? ? ???? ? ????? 本科畢業(yè)論文 52 代入上式得 332 102 14 103 6 20110ppTkldMPaMPa???????????????? 鍵的強(qiáng)度能溝滿足要求。為了減少轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，筒壁應(yīng)盡量薄，按機(jī)床規(guī)格不同，選用范圍為 ~5mm 。 儲(chǔ)絲筒與主軸裝配后的徑向跳動(dòng)量應(yīng)不大于 。 本科畢業(yè)論文 55 參考方案二，將筒壁及兩端蓋均做成分體式，即做成三部分，在裝配時(shí)先將兩端蓋裝配的軸上面 ，再將筒外圓壁與端蓋用螺釘緊固，端蓋與軸固定軸向采用軸肩定位，徑向采用普通 平鍵定位。 方案選擇： 參考方案一，整體式，即將儲(chǔ)絲筒壁與兩端蓋做成一個(gè) 整體，如下圖 加工方式采用整體鑄造，裝配固定在軸上，徑向采用普通 平鍵聯(lián)接固定，軸向采用彈簧卡片或者套筒進(jìn)行定位。 儲(chǔ)絲筒壁要均勻，工作表面要有較好的表面粗糙度，一般 aR 為? 。 本科畢業(yè)論文 53 第Ⅲ根軸上鍵的校核 選擇類型：圓頭普通平鍵 基本尺寸： 6 6 18b h L mm? ? ? ? ?； 6 3k h mm? ? ? ?； 18 6 12l L b mm? ? ? ? ?； 15d mm? ； 333955022 11 17 96 pTnN mm?????? 代入上式得 332 102 17 .96 1 103 12 1566 .5110ppTkldMPaMPa???????????????? 鍵的強(qiáng)度能溝滿足要求。除非有嚴(yán)重過載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷，因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校荷計(jì)算。 因?yàn)檩S承只受純徑向載荷。因此 ? ?1ca???? ，故安全。 （ 5）確定軸上圓角和倒角 見零件圖示。 （ 3） Ⅱ Ⅲ 段的作用是起從絲杠羅紋到軸肩的過渡作用，基本 尺寸參數(shù)為 17 , 5d m m L m m??Ⅱ Ⅲ Ⅱ Ⅲ。 查表《梯形螺紋基本尺寸（ — 86）》可知： 螺桿螺距 P= 公稱直徑 d=18mm 中徑 d2=17mm 小徑 d3= 4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 擬定軸上零件的裝配方案 如圖所示 本科畢業(yè)論文 42 45176。鋸齒形螺紋， h=，則 ? ?pFd ? ? 螺母高度 2dH ?? 設(shè)計(jì)軸上的各參數(shù)，以下各量為螺桿的輸出參數(shù)： 功率 223 2 2 4 23 0 0. 99 0. 99 22 2. 5p p W W??? ? ? ? ? ? ?， 轉(zhuǎn)速 23 2 407 1 1 8 .3 / m in3 .4 4nnri? ? ?， 轉(zhuǎn)矩 33 3 2 2 2 . 59 5 5 0 9 5 5 0 1 7 9 6 1 . 71 1 8 . 3pT N m mn? ? ? ? ? ?。對(duì)于受力較大的傳力螺旋，還應(yīng)校核螺桿危險(xiǎn)截面以及螺母螺紋牙的強(qiáng)度，以防止發(fā)生塑形變形和斷裂；對(duì)于精密的傳導(dǎo)螺旋應(yīng)校核螺桿的剛度（螺桿的直徑應(yīng)根據(jù)剛度條件確定），以免受力后由于螺距的變化引起傳動(dòng)精度降低；對(duì)于長(zhǎng)徑比很大的螺桿，應(yīng)校核其穩(wěn)定性，以防止螺桿受力后失穩(wěn)；對(duì)于高速的長(zhǎng)螺桿還應(yīng)校核其臨界轉(zhuǎn)速，以防止產(chǎn)生過度的橫向振動(dòng)等。 螺紋基本知識(shí) 螺紋幾何參數(shù) (1) 大徑 d (2) 小徑 d1 (3) 中徑 d2 (4) 螺距 P (5) 導(dǎo)程 S S = nP 本科畢業(yè)論文 38 (6) 螺紋升角 ψ 2dnPtg ??? (7) 牙型角 α 牙側(cè)角 β 圖 41 螺紋牙形圖 四、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的工作能力分析 失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則 主要失效 —— 螺紋的磨損 耐磨性計(jì)算確定：螺桿直徑 d螺母高度 H 傳力較大時(shí)： 螺桿強(qiáng)度校核 、螺紋牙強(qiáng)度校核 要求自鎖時(shí)：校核自鎖條件 受壓細(xì)長(zhǎng)螺桿 。 二、 滑動(dòng)螺旋：構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工 方便、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖 缺 點(diǎn) ：磨損快、壽命短，低速時(shí)有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗大，傳動(dòng)效率低（ 30~40%）傳動(dòng)精度低 三、 螺桿和螺母的材料 螺桿材料要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。 滑動(dòng)螺旋采用的螺紋類型有矩形、梯形、鋸齒形。此外，對(duì)于軸向尺寸較大的螺桿，應(yīng)采用對(duì)接的組合結(jié)構(gòu)代替整體結(jié)構(gòu)，以減少制造工藝上的困難。 一、 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu) 螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)主要是指螺桿、螺母的固定和支撐的結(jié)構(gòu)形式。 螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。根據(jù)式 15－ 5及表中的數(shù)據(jù)，并取 ?? ，軸的計(jì)算應(yīng)力 22222()795 ( 539 6) 117caMTWM P aM P a?? ???????。 （ 4） Ⅰ Ⅱ 段根據(jù)材料力學(xué)及強(qiáng)度計(jì)算可以確定基本尺寸 18d mm?Ⅰ Ⅱ ， mm?Ⅰ Ⅱ 。 對(duì)比以上裝配方案，在同樣能夠滿足使用要求，同時(shí)又經(jīng)濟(jì)， 裝配與拆卸方便的原則，可知第二種裝配方案種的滑動(dòng)軸承聯(lián) 接更好。 4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 擬定軸上零件的裝配方案 如圖所示 圖 4— 3 第二根軸的零件圖 2) 確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 (1) 對(duì)于軸Ⅱ由以下幾種裝配方案： 本科畢業(yè)論文 31 其 一，傳統(tǒng)的傳動(dòng)方案，由于軸的長(zhǎng)度較小，可以將軸的 左端利用滑動(dòng)軸承緊固在箱體上，為了增加軸的傳動(dòng)平穩(wěn)性， 可以增加軸承的數(shù)量，在軸 Ⅰ Ⅱ 段安放兩個(gè)調(diào)心球軸承，同時(shí) 在箱體壁上開處直徑 6d mm? 的孔，為了軸承的拆卸方便，軸 承外圈與箱體壁的配合采用過盈配合。根據(jù)式 15－ 5及表中的數(shù)據(jù)，并取 ?? ，軸的計(jì)算應(yīng)力 222222()3 3 1 2 ( 0 .6 1 6 8 0 )0 .1 3 42 9 .9caMTWM P aM P a?? ??????? 前已選定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理由表 15－ 1查得 ? ?1 60MPa?? ? 。 如圖所示 軸上 A－ E點(diǎn)各處的扭矩均相等， 1112 4 6 . 49 5 5 0 9 5 5 0 1 6 8 01400pT N m mn? ? ? ? ? ?。 又由 12nv nv rG F F F? ? ?，可得 1 ? 。 3）確定軸上圓角和倒角尺寸 軸端及各軸肩倒角均取 1 45 。長(zhǎng)度根據(jù)儲(chǔ)絲筒的長(zhǎng)度確定 205L mm?Ⅴ Ⅵ 。儲(chǔ)絲筒外圓振擺應(yīng)小于 ，反向間隙應(yīng)小于 ，軸向竄動(dòng)應(yīng)徹底消失。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ Ⅺ 圖 4— 1 第一根軸的裝配方案 4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 定軸上零件的裝配方案 如圖所示 2) 確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 (1) 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ Ⅱ段右端需要制 出一軸肩，故取 ?Ⅱ Ⅲ 段 的直徑 15d mm?Ⅱ Ⅲ ， ?Ⅱ Ⅲ 段的長(zhǎng) 度首先要考慮到在不需要拆卸聯(lián)軸器的情況下能夠?qū)⑤S承蓋取下查看軸承。 2） 計(jì)算 （ 1） 試算小齒輪分度圓直徑 1td ，代入 ? ?H? 中較小的值 （ 2） 計(jì)算圓周速度 v 11 3 9 .2 1 4 0 0 2 .8 76 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdn mv s?? ??? ? ???。 圖 32 速度修正系數(shù) Kv 圖 33 非強(qiáng)化 TMDuracon 彎曲強(qiáng)度與溫度的關(guān)系 本科畢業(yè)論文 21 按照?qǐng)D中所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳 動(dòng)。 工作溫度高時(shí)必須修正溫度。如齒數(shù)為 20和 30 的齒 輪嚙合率約為 。 2 基于劉易斯公式的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 劉易斯公式的基本思路是假設(shè)一個(gè)齒尖承受所有法向負(fù)荷這樣一種嚴(yán)重的情況，并據(jù)此來(lái)考慮齒根處所產(chǎn)生的最大彎曲應(yīng)力。 4? —— 齒輪傳動(dòng)的效率 , 4? =。 5? —— 連軸器的效率， 5? ＝ ； 則 6 2 2 6 2 21 2 3 4 0 . 7 0 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 90 . 5 8 9 7? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??， 絲杠的線速度 s? ， 力 ? ， 則電動(dòng)機(jī)的功率為 2 7 . 5 8 . 1 6 7 1 0 0 0 3701 0 0 0 1 0 0 0 0 . 5 8 9 7FvpW? ??? ? ?? 轉(zhuǎn)速為 1400 minrn? ， 本科畢業(yè)論文 12 型號(hào)為 YS7124 三相交流異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)為 功率： 370W 電壓： 220380V 頻率： 50Hz 電流： 效率： 轉(zhuǎn)速： 1400 minr 功率因數(shù)： 重量： 工作制： S1 絕緣等級(jí)： B級(jí) 防護(hù)等級(jí)： IP55 冷卻方式： IC411 環(huán)境溫度： 40C 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì) 從與電動(dòng)機(jī)相連接的高速軸到低速軸算起，各軸依次命名為Ⅰ軸，Ⅱ軸