【文章內(nèi)容簡介】 (1) 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1） 選用直齒圓柱齒輪傳動。2）換刀機(jī)械手換刀時速度較高，在此選用6級精度（GB1009588）。3）材料選擇。由表101選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）,硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。4）選小齒輪齒數(shù)為Z1=24,大齒輪齒數(shù)Z2=μZ1=24=,取Z2=43。(2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計由設(shè)計公式（109a）進(jìn)行計算，即：d1t≥{(KtT1/φd)[(μ177。1)/μ](ZE/[σH])2}1/3 1)確定公式內(nèi)各計算式數(shù)值①試選載荷系數(shù)Kt=；②計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：T1=105P1/n1=10530/ 1460 =105（）③由表107選取齒寬系數(shù)：φd＝1；④由表106查的材料的彈性影響系數(shù)：ZE =；⑤由圖1021d按齒輪齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 σHlim1 =600MPa。大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=550MPa。 ⑥由式1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60n1jLh=6014601（2830015）=109N2=109/=109⑦由圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1 =。K HN2=；⑧計算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由式(1012)得：[σH]1= KHN1σHlim1/S=600=546（Mpa）[σH]2= KHN2σHlim2/S=550=517（Mpa）2)計算①試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入[σH]中較小的值:d1t≥{(KtT1/φd)[(μ177。1)/μ](ZE/[σH])2}}1/3 ={(105/1)[(+1)/]()2}1/3 =(mm)②計算圓周速度v:v=πd1tn1/601000=π1460/601000=(m/s)③計算齒寬b:b=φdd1t=1=(mm)④計算齒寬與齒高之比b/h:模數(shù): mt=d1t/ Z1=齒高: h===(mm)故: b/h=⑤計算載荷系數(shù):根據(jù)v=,6級精度,由圖108查得動載荷系數(shù)：KV=。直齒輪 ,假設(shè)KAFt/b≤100N/：KHα=KFα=。由表104查得使用系數(shù)：KA=1。由表104查的7級精度、小齒輪相對支承非對稱分布時，KHβ=+(1+)φd2+103b代入數(shù)據(jù)得:KHβ=+(1+12)12+103=由b/h=, KHβ=,查圖1013得KFβ=。故載荷系數(shù)：K=KAKVKHαKHβ=1=⑥按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（1010a）得:d1= d1t(K/Kt)2/3=()2/3=(mm)⑦計算模數(shù)m:m=d1/ Z1=(mm) (3) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計 由式（105）得彎曲強(qiáng)度計算的設(shè)計公式為:m≥[(2KT1/φd Z12)(YFaYSa/[σF])]1/31)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值:①由圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：σFE1=500MPa大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：σFE2=380MPa②由圖1018查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：KFN1=。KFN2=③計算彎曲疲勞許用應(yīng)力:取彎曲疲勞安全系數(shù)：S=由式（1012）得:[σF]1= KFN1/σFE1=500/=(Mpa) [σF]2= KFN2/σFE2=380/=(MPa)④計算載荷系數(shù):K=KAKVKFαKFβ=1=⑤查取齒形系數(shù):由表105 查得： YFa1=。YFa2=⑥查取應(yīng)力校正系數(shù)由表105查得： YSa1 =。YSa2=⑦計算大、小齒輪的YFaYSa/[σF],并加以比較:YFa1YSa1/[σF]1 =YFa2YSa2/[σF]2=故大齒輪的數(shù)值大。2)設(shè)計計算:m≥[（2105）/1242]]1/3=(mm)對比計算結(jié)果，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)大于按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)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)，=3。按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=,算出：小齒輪齒數(shù)： z1= d1/m=大齒輪齒數(shù)： z2=μz1=32= 取z2=58這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。(4) 幾何尺寸計算 ①計算分度圓直徑:d1=z1m=323=96(mm) d2=z2m=583=174(mm)②計算中心距: a= (d1+d2)/2=（96+174）/2=134(mm)③計算齒輪寬度: b=φdd1=196=96(mm)(5) 驗算 Ft =2T1/d1=2105/96=(N)KAFt/b=1( N/mm) 100 (N/mm), 合適.另外，機(jī)械手臂的伸出和縮回是通過齒輪齒條傳動進(jìn)行的，其設(shè)計過程與此類似，由于受篇幅的限制，在此就不再敘述其設(shè)計步驟。 軸的設(shè)計計算 軸的種類軸按其受載情況分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸，其中轉(zhuǎn)軸既支承傳動機(jī)件又傳遞動力，即承受彎矩和扭矩兩種作用；心軸只用來支承旋轉(zhuǎn)件而不傳遞動力，即只承受彎矩作用；傳動軸主要用于傳遞動力，即主要承受扭矩作用。按結(jié)構(gòu)形狀分為：光軸、階梯軸、實心軸、空心軸等。按幾何軸線形狀分為：直軸、曲軸、鋼絲軟軸。設(shè)計軸時應(yīng)考慮多方面的因素和要求，其中主要問題是軸的選材、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和剛度。對于高速軸還應(yīng)考慮其震動穩(wěn)定性問題。 軸的常用材料軸的材料種類很多，設(shè)計時主要根據(jù)對軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性等要求，以及為實現(xiàn)這些要求而采用的熱處理方式，同時考慮制造工藝問題繼而加以選用，力求合理經(jīng)濟(jì)。軸的常用材料是3450優(yōu)質(zhì)碳素鋼，對于受載較小或不太重要的軸，也可以用AA5等普通碳素鋼。對于受力較大，軸的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的軸，材料可采用合金鋼。 軸的設(shè)計過程本次設(shè)計的驅(qū)動裝置中所采用的軸主要作用是既可以在插刀、拔刀時帶動整個機(jī)械手左右移動，又可在交換刀具時帶動回轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動，由于這兩個動作是分離的，因此我們在這里采用花鍵軸。該花鍵軸左端與回轉(zhuǎn)頭固定聯(lián)接，兩個花鍵套筒通過軸承安裝在機(jī)床立柱上的回轉(zhuǎn)座內(nèi)，齒輪38通過花鍵套筒安裝在花鍵軸的右端。當(dāng)回轉(zhuǎn)缸通入壓力油而使轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，通過傳動齒輪70帶動齒輪38轉(zhuǎn)動，這樣，花鍵軸即可帶動回轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動，又由于直線液壓缸活塞桿端部有聯(lián)接件與花鍵軸相連，當(dāng)活塞桿因油缸進(jìn)入高壓油而向左或向右運(yùn)動時，通過聯(lián)接件即可帶動花鍵軸作直線運(yùn)動，從而帶動回轉(zhuǎn)頭及機(jī)械臂向左或向右運(yùn)動。已知條件：花鍵軸傳遞的功率為：P=30KW；軸的轉(zhuǎn)速為n=1460r/min(1) 估算軸徑選擇軸的材料為40Cr，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計手冊》（第四卷）： σb=750MPa σs=550MPa σ1=350MPa τ1=200MPa，由于材料為40Cr，=100，則得：dmin=A(P/n)1/3=100(30/1460) 1/3=(mm)故我們選用花鍵軸的尺寸為：Ddb=65mm56mm10mm(2) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如下圖7a)所示：(3) 軸上受力分析，如下圖7b)所示：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩為：T1=106P/n=10630/1460 =105 (Nm