【正文】 桿、蝸輪分度圓直徑分別為： 40mm， 160mm。 蝸輪作用力： 圓周力 ?2tF ? ?NdT 2 8 0 5/2 22 ? 徑向力 ?2rF ? ?NFt 6 6 0ta n2 ?? 軸向力 )(3 9 6 4 9/2 112 NdTF a ?? 加工工件的最大質(zhì)量是 100kg，由減速器和尾架間的三爪卡盤平均承受，因此，軸行承受的徑向力 F=490N。 圖 軸受力示意圖 14 圖 垂直面受力示意圖 圖 水平面受力示意圖 垂直面： ? ? ? ?NFFdFR raV ????? ? ?NRFR VrV ????? 水平面： ? ?NFR tH 5 1 2210/741 ??? ? ?NRFR HtH 2 9 312 ??? ⑥繪制彎矩圖。 mm） 6 5 7 2 0 1 9 2 ???? xM cV （ N mm） 水平面彎矩圖如圖 49所示。 mm） 截面 b： 39。 圖 合成彎 矩示意圖 3 1 2 7 239。 mm） 6 8 7 4 722 ??? cVcHc MMM（ N22 ??? bVbHb MMM（ N 圖 扭矩示意圖 由渦輪受力計(jì)算結(jié)果可知： ?T N 16 圖 當(dāng)量彎矩示意圖 對(duì)于截面 c: ? ? 39。 mm） 對(duì)于截面 b: ? ? 39。 mm） ⑨ 計(jì)算危險(xiǎn)截面 c處的直徑。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：硬度為241~286HBS， a750MPb ?? ， a550MPs ?? 。 ③軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 17 圖 齒輪軸結(jié)構(gòu)示意圖 ④計(jì)算齒輪受力。垂直面受力圖如圖 所示，水平面受力圖如圖 所示。 ???? xM cV (N mm) 0 3 2 1 5 6 8 ???? xM bV (N mm) 9 9 0 1 ??? xM cH (N mm) 合成彎矩圖如圖 419 所示。 22 ??? cVcHc MMM (N39。扭矩圖如圖 所示。當(dāng) 量彎矩圖如圖 所示。 mm） ? ? 22 ??? aTMM cce（ N mm) ? ? 22 ??? aTMM bbe(N 蝸桿軸的設(shè)計(jì) ①選擇軸的材料。 ③軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)作用力與反作用力，由前面的計(jì)算可得齒輪受力大小，如表 所示。 m， 節(jié)已計(jì)算出： 45?gd mm，則 39。垂直面、水平面受力分別如圖 、圖 所示。 mm) 水平面： ? ? 3 6 8 8 39517739。 mm) ⑥繪制彎矩圖。:39。 mm） 截面 c： 2 3 1 1 2 2 239。 ??dHM (N: 3 3 9 2 8 7 9 9502039。 mm) 6591396 ?bVM (N mm) 截面 d: 39。 23 圖 合成彎矩示意圖 39。 mm) 1 1 7 3 9 222 ??? bVbHb MMM(N22 ??? cVcHc MMM(N39。扭矩示意圖如圖 所示。 圖 當(dāng)量彎矩示意圖 對(duì)于截面 b: ? ? 9339。 mm) 對(duì)于截面 c: ? ? 90539。 mm) 對(duì)于截面 d: ? ? 8839。 mm) 取截面 c 與 d 處直徑為 25mm，所以該軸強(qiáng)度滿足要求。端蓋與箱體用螺釘連接，透蓋頂住軸外端，使其左端軸向定位?？紤]到通用性，選用中窄 系列深溝球軸承 310 型，其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)如下。安裝尺寸： 601?D mm， 1002?D mm， 2?gr mm。極限轉(zhuǎn)速： m in/6000lim rn ? （脂潤(rùn)滑）。 壓縮彈簧位于軸套和離合器之間，起到壓縮離合器的作用，使主軸工 作時(shí)離合器結(jié)合可靠，傳動(dòng)穩(wěn)定。主軸轉(zhuǎn)速（由前面知?n r/min）極低，且扭矩（由面的計(jì)算知 ?T N153??r ， 14?b mm。 離合器強(qiáng)度校核公式為： ? ?pjpm ZAD T ?? ?? 2 （ ） 式中 p? —— 工作面擠壓應(yīng)力， MPa； cT —— 計(jì)算扭矩， N 離合器靠平鍵實(shí)現(xiàn)周向定位，取 mm603 ?d ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中得平鍵尺寸： mm50mm11mm18 ????? lhb 蝸輪與離合器（右）通過(guò)螺釘和銷連接，與主軸為間隙配合，而且考慮到離合器離開(kāi)時(shí)，蝸輪左端無(wú)法定位，故在主軸上設(shè)計(jì)了軸肩，尺寸為：。 ?sr 安裝尺寸： ，mm681 ?D mm1022 ?D ， ?gr 。mm1853 ?l （ 4）軸段 4 此段安裝透蓋、法蘭盤和三爪卡盤。并用銷來(lái)定位，因不需要經(jīng)常裝拆，可選用普通圓柱銷，尺寸為：mm30mm10 ??? lb ，法蘭盤與三爪卡盤用 M8 的螺釘連接，同時(shí)考慮 裝配與強(qiáng)度等因素影響，取 mm60?l ， mm42?d 。 滾動(dòng)軸承左端利用端蓋進(jìn)行軸向定位，右端利用軸套作軸向定位，而軸套則借助于已定位的齒輪左端面起定位作用。 額定載荷： ?（動(dòng)）C kN， ?（靜）C kN。 利用平鍵軸向 定位，平鍵的尺寸： mm22mm7mm8 ????? lhb 。 后一段安裝滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承左端利用軸肩進(jìn)行軸向定位，右端利用端蓋作軸向定位，這里選用輕（ 2）窄系列深溝球軸承 204，技術(shù)參數(shù)同上。取軸段 1的尺寸為： mm15mm20 ??? ld 。 齒輪左側(cè)用軸肩軸向定位，右側(cè)用擋圈定位（直徑為 20mm，中間有一個(gè)直徑為 的孔，厚度為 ），用 M 46? 的螺釘將其固定于軸端。對(duì)于一般軸頸，如果偏轉(zhuǎn)角過(guò)大，就會(huì)使 滑動(dòng)軸承的工作性能變差，影響正常工作。 （ 1）彎曲剛度校核 主軸垂直方向受力如圖 所示。 圖 主軸垂直方向受力示意圖 在 rF 單獨(dú)作用下： ? ?EIl blabFr 61 ??工作? ? ?E IlalabFr 62 ??工作? ? ?EI blbFF rb 48 4322 ?? 式中 E —— 材料的彈性模量， MPa， 40Cr 的彈性模量 ??E MPa； I —— 慣性距， 444 mm63585064/6064/ ??? ?? dI 。 m； G —— 材料的剪切彈性模量， GPa， 80?G GPa； pI —— 極慣性矩，只與截面尺寸有關(guān)的幾何量， 4mm ， 32/4p dI ?? 。對(duì)于 一般在正常工作狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承，疲勞點(diǎn)蝕是主要的失效形式，應(yīng)按此進(jìn)行壽命計(jì)算。 ① 齒輪軸軸承受力分析。由于面得計(jì)算可知，齒輪軸上僅受徑向力（軸向載荷基本為 0），因此選用深溝球軸承，根據(jù)軸的直徑分別選用輕窄列深溝球軸承 104 與 202 型。 尺寸： mm15?d ， mm35?D ， mm11?B ， ?sr 。 ? —— 壽命指數(shù)，對(duì)球軸承 3?? ； C —— 額定動(dòng)載荷， N； P — — 當(dāng)量動(dòng)載荷， N， ? ?YAXRKP p ?? 。 軸上受到齒輪和蝸輪的共同作用，因此軸承同時(shí)承受徑想載荷與軸向載荷，根據(jù)軸的直徑都選用輕（ 2）窄系列深溝球軸承 204 型。 mm1mm42mm25 21 ??? grDD 額定載荷： ? ? ?動(dòng)C KN， ? ? ?靜C KN。 （ 2）窄系列深溝球軸承 212 型。 額定載荷： ? ? ?動(dòng)C kN， ? ? ?靜C kN。?gr 額定載荷： ? ? ?動(dòng)C kN， ? ? ?靜C kN。 。 ? —— 壽命指 數(shù)，對(duì)球軸承 ? =3； C —— 額定動(dòng)載荷， N； P —— 當(dāng)量動(dòng)載荷， N， ? ?YAXRKP ?? p 。 尺寸： mm60?d ， mm110?D ， mm22?B ， 。 尺寸： mm50?d ， mm110?D ， mm27?B ， mm2min ?sr 。 ②主軸承載的選擇及壽命的校核。 尺寸： 。L 為 14000~30000h。 31 額定載荷： ? ? ?動(dòng)C Kn, ? ? ?靜C kN。 尺寸： mm20?d ， mm42?D ， mm12?B 。按實(shí)際的工作載荷計(jì)算得軸承的受力為： NF NFrr 3000700??右左 此外，右端軸承還受到軸向力： NFa 1500? ③ 主軸軸承的受力分析。 （ 1）軸承的受力分析 齒輪軸上的齒輪均為直齒輪，因此軸兩端的軸承只受徑向力。 30 滾動(dòng)軸承壽命的校核 動(dòng)軸承在工作一段時(shí)間后，可能出現(xiàn)的失效形式是接觸 表面發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕。 （ 2）扭轉(zhuǎn)剛度校核 ? ??? ??ptmGIM m a xm a x 180 （ ） 式中 maxtM —— 最大扭矩， N aF 和 F 對(duì)彎曲變形的影響較小，故可忽略不計(jì)。 式中， ??y ， ??? ， ??? ，分別為軸的許用撓度、許用偏轉(zhuǎn)角和許用扭轉(zhuǎn)角。 下面主要進(jìn)行軸的剛度以及軸承壽命校核。 軸受彎矩作用將產(chǎn)生彎 曲變形（以撓度 y 或偏轉(zhuǎn)角 ? 度量），收扭矩作用將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形（以扭轉(zhuǎn)角 ? 度量）。 按轉(zhuǎn)矩估算軸的最小直徑，利用式（ 45），由設(shè)計(jì)手冊(cè)取 100?C ，于是： ?d 。 （ 1）軸段 1 此段與箱壁為過(guò)盈配合，其固定軸的作用。 蝸桿與軸是一個(gè)整體，不需定位。 考慮到裝拆方便和其他原因需要，?。?mm201 ?d ， 301?l mm。 尺寸： mm20?d ， mm47?D ， B=14mm， mm1min ?sr 。 27 圖 蝸桿軸零件裝配示意圖 （ 1）軸段 1 此段安裝滾動(dòng)軸承和齒 輪。 法蘭盤用來(lái)連接卡盤和主軸。 極限轉(zhuǎn)速： 5600lim ?n r/min(脂潤(rùn)滑 )。 此段滾動(dòng)軸承選用輕窄系列深溝球軸承 212 型，其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)如下。 所以： ?p? MPa? ? ?p? MPa。 左離合器通過(guò)平鍵軸向固定于主軸上，工作時(shí)靠牙齒的嵌合接觸使右離合器 的運(yùn)動(dòng)和扭矩傳遞給左離合器，從而實(shí)現(xiàn)主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，這里1024442?T N 牙嵌式離合器離合時(shí)，牙齒會(huì)受到?jīng)_擊，因此要求齒的工作表面有較高硬度，而齒的心部又有足夠的韌性，因此選擇 40Cr,調(diào)質(zhì)處理， 硬度 241~286HBS。 這里采用離合器主要是考慮速比太大（為 40），工作最大轉(zhuǎn)速太低，不利于主軸空轉(zhuǎn)時(shí)迅速轉(zhuǎn)到某一位置，進(jìn)行敲渣、 檢查焊道等工作。所以，取 502?l mm， 502?d mm。額定載荷： ? ? ?動(dòng)C kN， ? ? ?靜C kN?；境叽纾?50?d mm， 110?D mm， 27?B mm， 2min ?sr mm。 （ 2）軸段 2 此段安裝滾動(dòng)軸承和彈簧座，彈簧座用軸肩軸向