【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 錄中選取型號(hào)為32010的單列圓錐滾子軸承，其尺寸（內(nèi)徑外徑寬度）為dDb=508020。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 擬定軸上零件的裝配方案`本文所設(shè)計(jì)的主軸要用原有的主軸箱，根據(jù)主軸箱的結(jié)構(gòu)、軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，得出如圖所示的軸結(jié)構(gòu)。圖42 主軸的結(jié)構(gòu)如圖42中，拉桿與BT50拉刀抓連接，從右側(cè)裝入內(nèi)孔，然后再裝入BT50刀柄；齒輪、軸承、套筒、軸承套以及電磁鐵固定架從左側(cè)裝入，法蘭蓋從右側(cè)裝入，與軸承套用螺釘連接。 確定軸各段的直徑根據(jù)前面的計(jì)算知：最小直徑D=45mm，小軸承用鎖緊螺母進(jìn)行軸向固定，所以取軸段1外螺紋的直徑M=45mm；根據(jù)軸承的型號(hào)以及與軸的配合關(guān)系，取軸段2的直徑=50mm。軸段4處裝小齒輪，承受很大的徑向力，同時(shí)主軸是空心的，考慮到主軸的整體剛性，取軸段4的直徑=75mm，小齒輪用鎖緊螺母壓緊，則軸段4的直徑比軸段3的直徑大2～3mm，所以取軸段3處的外螺紋直徑M=72mm。軸段5上有兩個(gè)軸套，軸套左側(cè)用于定位小齒輪，中間用來(lái)壓緊和定位電磁鐵固定架，考慮到拆卸方便，軸段5要比軸段4大2～3mm，同時(shí)要比軸段6小2～3mm因此取軸段5的直徑=78mm，軸段6的直徑=80mm。大齒輪主要靠軸段7的軸肩來(lái)定位的，為了保證定位可靠，軸段7要比軸段6的直徑大5～10mm，但是考慮到主軸前端的內(nèi)孔交大，因此取軸段7的直徑為=92mm。 軸段8是前軸頸，主軸的直徑因與軸承的內(nèi)徑相等，考慮到軸承的型號(hào)以及與主軸的配合關(guān)系，取軸段8的直徑=95mm，軸承的型號(hào)為32109。主軸前端內(nèi)孔采用7：24的錐度，裝BT50的刀柄，內(nèi)孔較大，取軸段10的外徑=127mm，軸段9主要起定位作用，因比軸段10大5～10mm，因此取軸段9的直徑為=137mm。 確定各軸段的長(zhǎng)度軸段4和6的長(zhǎng)度要比輪轂寬度（38mm）短2～3mm，故這兩處軸段的長(zhǎng)度取為36mm。其中軸段4不包括退刀槽的長(zhǎng)度。軸段1和3有外螺紋，裝徑向鎖緊螺母，故軸段1和3的長(zhǎng)度比鎖緊螺母長(zhǎng)2～3mm，軸段3的長(zhǎng)度為 軸段7主要與軸承套配合，壓緊軸承，為了保證軸承套與大齒輪之間有一定的間隙，取軸段7的長(zhǎng)度為25mm；軸段8是后軸頸，所選軸承的寬度B=32mm，軸承擋環(huán)的寬度T=8mm，故取軸段8的長(zhǎng)度為44mm。軸段9是一個(gè)軸肩，主要起定位作用，取軸段9的長(zhǎng)度為11即可；主軸的前端面要裝端面鍵，同時(shí)主軸前端要留下裝切削液噴頭的位置，因此取軸段10的長(zhǎng)度為69mm。主軸內(nèi)孔要裝拉桿、拉刀抓及BT50刀柄，整體裝配起來(lái)應(yīng)該讓拉桿不要伸出主軸內(nèi)孔太長(zhǎng)，否則銑床的整體動(dòng)剛度不好，根據(jù)主軸和主動(dòng)軸的整體裝配關(guān)系，軸段5的長(zhǎng)度為209mm。綜上所述，主軸的跨距L＝373mm，懸伸量ａ=96mm 軸向零件的周向固定齒輪、電磁鐵固定架與軸的周向定位均采用半圓鍵聯(lián)接。對(duì)于齒輪，由手冊(cè)查得半圓鍵的截面尺寸寬高直徑=101332(GB/T10982003)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為29。7mm(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見GB109679)；對(duì)于電磁鐵固定架，由手冊(cè)查得半圓鍵的截面尺寸寬高直徑=6922(GB/T10982003)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，(標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見GB109679)，軸承與軸的周向定位是采用過(guò)盈配合來(lái)保證的。 確定軸上倒角和退刀槽的尺寸取主軸前端的倒角為445176。，其余倒角145176。；所有退刀槽的尺寸為21 主軸剛度的計(jì)算軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過(guò)允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)茐你姶驳墓ぷ餍阅?。因此在設(shè)計(jì)重要軸時(shí)，必須檢驗(yàn)軸的變形量，這在軸的設(shè)計(jì)中稱為剛度計(jì)算剛度計(jì)算包括扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算和彎曲剛度計(jì)算兩種。前者以扭轉(zhuǎn)角ψ來(lái)度量；后者以撓度y和截面轉(zhuǎn)角θ來(lái)度量。本文以彎曲剛度校核，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知：[y]=；圓錐滾子軸承處的偏轉(zhuǎn)角[θ]＝。 主軸的簡(jiǎn)化和彎曲剛度的計(jì)算如主軸前后軸承頸之間有數(shù)段組成，則當(dāng)量直徑dd=式中：；；…；、—分別為各段的直徑和長(zhǎng)度 —總長(zhǎng)，=++…+（mm）== mm、主軸切削力的計(jì)算根據(jù)公式P=得：=，則當(dāng)線速度最小時(shí),切削力最大======、撓度的計(jì)算主軸的前懸伸部分較粗，剛度較高，其變形可以忽略不計(jì)。后懸伸部分不影響剛度。當(dāng)主軸前端作用一外載，則撓度y=（mm）=10（μm）式中 —典型切削工藝的切削力　　　—前懸伸，等于載荷作用點(diǎn)至前支承點(diǎn)間的距離（mm）—跨距，等于前后支承之間的距離（mm）　　?。拧獜椥阅Ａ浚撊。牛?10（Mpa） I—截面慣性矩，I=（）（mm） ，—主軸的外徑和孔徑（mm）將E和I的值待人，可得y===79μm≤=、偏轉(zhuǎn)角主軸切削工件時(shí)承受很大的切削力，主軸前端產(chǎn)生彎曲變形，查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得＝式中 —主軸前端偏轉(zhuǎn)角(rad)　　　、Ｅ、Ｉ與前面相同代入數(shù)據(jù)得＝(2373+369)＝ rad所以　　≤[θ]= rad綜上所述　主軸的剛度滿足條件，不必重新設(shè)計(jì)。5 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算一般，設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，已知的條件是：傳遞的功率P=，轉(zhuǎn)速n=40r／min—4000r／min，傳動(dòng)比暫取i=；預(yù)定的壽命5年，每年工作300天，每天24小時(shí)。設(shè)計(jì)開始時(shí)，往往不知道齒輪的尺寸和參數(shù)，無(wú)法準(zhǔn)確定出某些系數(shù)的數(shù)值，因而不能進(jìn)行精確的計(jì)算。所以通常需要先初步選擇某些參數(shù)，按簡(jiǎn)化計(jì)算方法初步確定出主要尺寸，然后再進(jìn)行精確的校核計(jì)算。當(dāng)主要參數(shù)和幾何尺寸都已經(jīng)合適之后，再進(jìn)行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制零件工作圖。5．1主要參數(shù)的選擇、模數(shù)m 模數(shù)由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，要求圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，傳遞動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)m≥2。初步確定模數(shù)時(shí)，對(duì)于軟齒面齒輪(齒面硬度)350HBS）外嚙合傳動(dòng)m=（～）a；載荷平穩(wěn)，中心距過(guò)大時(shí)取小值，本文所設(shè)計(jì)的主軸傳動(dòng)采用已有的箱體，可以知道中心距a=150mm，因此取模數(shù)m==，將模數(shù)圓整到標(biāo)準(zhǔn)值，取m=、螺旋角β β角太小，將失去斜齒輪的優(yōu)點(diǎn)；但太大將會(huì)引起很大的軸向力。一般取β=8—15，此處取β=13。、齒數(shù)z 當(dāng)中心距一定時(shí)，齒數(shù)取多，則重合度增大，改善了傳動(dòng)的平穩(wěn)性。同時(shí)，齒數(shù)多則模數(shù)小、齒頂圓直徑小，并且又能減小金屬切削量，節(jié)省材料，降低加工成本。但是齒數(shù)增多則模數(shù)減小，齒輪的抗彎強(qiáng)度降低，因此，在滿足抗彎強(qiáng)度的條件下，宜取較多的齒數(shù)。 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算、選擇材料查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)，小齒輪：20CrMnTi，滲碳淬火，硬度45～55HRC大齒輪：20CrMnTi，滲碳淬火，硬度45～55HRC 按MQ級(jí)質(zhì)量要求取值，查得=780N/mm，=820N/mm；=620 N/mm，=640 N/mm。 有關(guān)參數(shù)和系數(shù)的確定最大轉(zhuǎn)矩 =10N載荷系數(shù)K 查表取K =齒寬系數(shù) 查設(shè)計(jì)手冊(cè)取= 中心距及主要參數(shù)的確定本文根據(jù)原有數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，用原有的主軸箱，根據(jù)主軸箱的結(jié)構(gòu)要求，確定齒輪嚙合時(shí)的中心距a=150mm按經(jīng)驗(yàn)公式，=(～)a=(～)150mm=～3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=初取β=13，cosβ=cos13=初取齒數(shù)比μ====取=42，則=μ=42=，則取=75精求螺旋角βcosβ===即β==124824，此值與初選β值相差不大，故不必重新計(jì)算。傳動(dòng)比 ===，此值與初選齒數(shù)比相差不大，故不必重新計(jì)算 許用彎曲應(yīng)力[]當(dāng)量齒數(shù)為： === ===根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)查得：齒形系數(shù)=，= 應(yīng)力修正系數(shù)=，=應(yīng)力循環(huán)次數(shù)=60=6012001（533024）=10==10=510根據(jù)、查得：=，=查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：安全系數(shù)=根據(jù)公式[]=得：許用彎曲應(yīng)力[]===393Mpa[]===389Mpa、主要尺寸的計(jì)算分度圓直徑d：======齒寬b ==150=取==38mm 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度=≤[]確定有關(guān)系數(shù)和參數(shù)許用接觸應(yīng)力[]查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得==850Mpa，安全系數(shù)=根據(jù)、查得=，=許用彎曲應(yīng)力[]===609Mpa[]===623Mpa查設(shè)計(jì)手冊(cè)得：彈性系數(shù)=，故==＜[]，齒面接觸疲勞強(qiáng)度合格。 驗(yàn)算齒輪圓周速度======查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知選擇6級(jí)精度即可至此齒輪的設(shè)計(jì)與校核已經(jīng)全部完成，零件圖見附圖XK100—10—205和XK100—10—210。6 軸承的設(shè)計(jì)與計(jì)算本文所設(shè)計(jì)的數(shù)控銑床主要用于銑削平面和打孔，軸承承受徑向載荷的同時(shí)，還承受不大的軸向載荷，根據(jù)軸承承受載荷的特性，選擇單列圓錐