【文章內(nèi)容簡介】 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 ? ?222 1 . 4 2 1 0 1 2 0 . 6 2 8 7 4 2 . 5 0 42 . 3 1 . 7 2 0 . 6 9 2 . 7 3 4 4 . 7 13 0 3 9 1 . 5 1 7 5 5FF????? ? ? ? ? ? ? ??? ； 可得 結(jié)論 :齒根彎曲強(qiáng)度足夠 。 4) 齒輪其它尺寸計算 分度圓直徑 11 1 .5 2 6 3 9d m Z? ? ? ?； 1d =39, 2d =； 齒項高 *aah h m? ； 1ah = 2ah =； 齒根高 **()fah h C m?? ； 1fh=2fh=； 齒全高 *(2 )ah h C m?? ； 1h = 2h =； 齒頂圓直徑 *2 ( 2 )a a ad d h Z h m? ? ? ?； 1ad =42 , 2ad =； 齒根圓直徑 *2 ( 2 )f a ad d h Z h m? ? ?； 1fd=36, 2fd=； 基圓直徑 c o s c o sbd d m Z????； 1bd =, 2bd =； 齒距 pm?? ； 1p = 2p =； 齒厚 2ms ?? ； 1s =2s =； 齒槽寬 2me ?? ； 1e =2e =； 基圓齒距 cosbpp?? ； 1bp = 2bp =； 法向齒距 cosnbp p p ??? ； 1np = 2np =； 頂隙 *c c m? ； 1c =2c =； 分度圓壓力角 1220???? [7]。 軸的設(shè)計及強(qiáng)度校核 1) 軸的材料的選擇 軸的材料種類很多，要根據(jù)強(qiáng)度、剛度核耐磨性等要求，選擇材料種類 及 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(yīng)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(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的熱處理性能，但對應(yīng)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(qiáng)度鑄鐵適合于制造形狀復(fù)雜的軸（如曲軸、凸輪軸等），它具有良好泵體蓋 孔加工 專機(jī)及夾具設(shè)計 14 的吸振性和耐磨性，對應(yīng)力集中不敏感，但是鑄造質(zhì)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(fù)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(jī)械性能，選擇 45＃ 正火為軸的材料。 2) 軸的設(shè)計及計算 對于僅傳遞扭矩或主要裝的扭矩的傳動軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算 。對于既受彎矩又受扭矩的轉(zhuǎn)軸，可 以通過降低許用剪應(yīng)力的方法考慮彎矩的影響，用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算轉(zhuǎn)軸的最小直徑，然后進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 設(shè)計計算公式為 3 PdAn? (110) 式中 d—— 軸的直徑， mm； A—— 考慮了彎矩影響的設(shè)計系數(shù) ； P—— 軸傳遞的功率， kW； n—— 軸的轉(zhuǎn)速， r/min。 本 節(jié) 設(shè)計機(jī)床的傳動結(jié)構(gòu) ， 下面對齒輪傳動系統(tǒng)中的高速軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。 a 求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 1T 66111 .59 .5 5 1 0 9 .5 5 1 0 1 0 1 2 0 .61 4 1 5 .4 3pT n? ? ? ? ? ? Nmm 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 11 1 .5 2 6 3 9d m Z? ? ? ? mm 圓周力 tF 、徑向力 rF 、和軸向力 F? 的大小如下，方向如圖 11 所示。 圖 11 軸的受力分析圖 Axis stress analysis chart 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 由此可得 ： 222 2 1 0 1 2 0 . 651939t TF d ?? ? ? N 1ta n ta n 2 05 1 9 1 8 9c o s c o s 0rtFF ??? ? ? N tan 519 tan 0 0tFF? ?? ? ? ? N 式中 1? —— 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 110 初估軸的最小直徑，查表取 A＝ 115，可得 ： 1 33m i n11 . 51 1 5 1 1 . 7 21 4 1 5 . 4 3PdA n? ? ? ? mm 圖 12 軸的結(jié)構(gòu)圖 Structure drawing of axis 由于主軸內(nèi)部為中空 ， 所以 軸段 ① （見圖 12）用于安裝聯(lián)軸器， 其直徑應(yīng)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(zhuǎn)矩 ca AT KT? ，根據(jù)工作情況選取 AK＝ ，則 ca AT KT? ＝ ＝ 。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(zhuǎn)矩 [T]＝ 22400Nmm 。 與輸出軸聯(lián)接的半聯(lián)軸 器孔徑 1d ＝ 34mm，因此取軸段 ① 的直徑 1d ＝ 34mm。聯(lián)軸器輪轂總寬度 L＝ 74mm（ J1形軸孔），與軸配合的轂孔長度 L＝ 62mm。 d 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)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。 泵體蓋 孔加工 專機(jī)及夾具設(shè)計 16 2) 按軸向定位要求確定各軸段直徑和長度 具體結(jié)構(gòu)見 頭架主軸 圖 ， 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=34mm，從手冊中查得平鍵截面尺寸 bh=66,根據(jù)輪轂 寬度，由鍵長系列中選取鍵長 L=38mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。 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 bhL=88齒輪與軸具有良好的對中性，取齒輪與軸的配合為 H7/r6。 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 145176。 5) 軸的強(qiáng)度校核 a 求軸的載荷 在進(jìn)行軸校核時按軸是實心進(jìn)行校核， 因此軸的尺寸相應(yīng)減少 ． 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖 （見圖 13） 。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+65=130mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作為軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出， C 截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險截面。 C 截面處的 HM 、 VM 、 M 、 T 及caM 的數(shù)值如下。 支反力 水平面 1HR =209 N ， 2HR =209 N 垂直面 1VR =197 N , 2VR =76 N 彎矩 HM 和 VM 水平面 HM = Nmm 垂直面 1VM = Nmm 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 caMTMVM2VR HM 2HR2VR 2VRrFaFtF D?1HR1VR39。1VRBAT1L 2L 3LtFHM1HR rF2aaFdM ?39。1VaRM?1VR 1VM2VM 1M2M?2caM 1caMaF( a )( b )( c )( d )( e )( f ) 圖 13 軸的計算簡圖 Computation diagram of axis 合成彎矩 M 22HVM M M??= ? = Nmm 扭矩 T T = 當(dāng)量彎矩 caM 22caM M T???= 2263 99 .7 10 12 ??= Nmm b 校核軸的強(qiáng)度 軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得 B? =650 2Nmm ，則 [? ]=～ B? ，即 58～65 2Nmm ,取 [? ]=60 2Nmm ，軸的計算應(yīng)力為 caca MW? ? = ? = [? ]=60 N/mm2 根據(jù)計算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。 泵體蓋 孔加工 專機(jī)及夾具設(shè)計 18 6) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 對于重要的軸，必須 按安全系數(shù)精確校核軸的疲勞強(qiáng)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(yīng)該是應(yīng)力較大，同時應(yīng)力集中較嚴(yán)重。從受載情況觀察，截面 C 上 caM 最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)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(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度削弱程度觀察，截面 Ⅳ 和 Ⅴ 處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重。截面 Ⅴ 的應(yīng)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(cè)）。 b 計算危險截面應(yīng)力 截面右側(cè)彎矩 M 為 M = ?= N/mm； 截面上的扭矩 T 為 T = N/mm； 抗彎截面系數(shù) W = 3d = 18? = mm3； 抗扭截面系數(shù) TW = 3d = 18? = mm3； 截面上的彎曲應(yīng)力 b MW??= N/mm2； 截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 TTW?? = = N/mm2； 彎曲應(yīng)力幅度 a? = b? = N/mm2； 彎曲平均應(yīng)力 m? =0； 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅 與平均應(yīng)力相等，即 2am? ? ??? =2 = N/mm2； c 確定影響系數(shù) 軸的材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得 B? =600 N/mm2， 1?? =275 N/mm2， 1?? =140 N/mm2。 軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù) k? 、 k? 。 根據(jù) rd=1/18＝ ， Dd=20/18＝ ，由表經(jīng)插值后可得 k? =， k? =。 尺寸系數(shù) ?? 、 ?? 根據(jù)軸截面 為圓截面查圖得 ?? = ， ?? = 。 表面質(zhì)量系數(shù) ?? 、 ?? 根據(jù) B? =600 2Nmm 和表面加工方法為精車，查圖得 ?? = ?? = 材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù) ?? 、 ?? 取 ?? =， ?? = ?? ＝ 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 由上面結(jié)果可得 1amS K? ???? ? ??? ? ＝ 1amS K? ???? ? ??? ? ＝ 22caSSS SS????? ? ＝ 查表中的許用安全系數(shù) [S ]=，可知該軸安全。 本章小結(jié) 本章首先選擇了機(jī)床的形式和基本外形尺寸，再根據(jù)加工條件選擇了適合加工深孔的刀具。通過對被加工零件的材料的切削性能的了解，并聯(lián)系加工環(huán)境和條件， 對鉆削深孔的進(jìn)給量、背吃刀量及切削速度進(jìn)行了選擇。根據(jù)切削速度和進(jìn)給量，進(jìn)行了 切削力、切削扭矩及切削功率的估算 。通過得到的數(shù)據(jù)選擇了適合本次設(shè)計的機(jī)床的電動機(jī)。此后 進(jìn)行 了齒輪和軸的設(shè)計計算，并進(jìn)行了 強(qiáng)度校核，使設(shè)計的齒輪和軸都能夠滿足實際的需要。 泵體蓋 孔加工 專機(jī)及夾具設(shè)計 20 2 專用夾具設(shè)計 工件的加工工藝性分析 因采用 立 式鉆床，待加工孔處于 水平 位置。若設(shè)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(zhǔn) 面 。 以 基準(zhǔn)面上的 直徑為 φ 5 的 兩孔以及基準(zhǔn)面定位 。 鉆模板應(yīng)垂直與定位基準(zhǔn)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(zhǔn)面夾緊。采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 定位元件的選擇 與設(shè)計 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(jī)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhǔn)。為此，在夾具設(shè)計中可根