【導讀】磨削機床上，用來加工一定系列的直齒內(nèi)齒輪。動力頭采用成型銑刀來加工。轉(zhuǎn)一周即完成一內(nèi)齒輪的銑削工作。查閱資料確定動力頭裝置的構(gòu)成；初步確定傳動系統(tǒng)、傳動原件及動力頭的基本尺寸；計算并驗證所選用的零件符合要求；銑刀安裝、調(diào)整結(jié)構(gòu)圖、上蓋零件圖從動主軸、齒輪軸零件圖等；齒輪加工機床的品種規(guī)格繁多，有加工幾毫米直徑齒輪的小型機床，加

　　

【正文】 2r 2a ??e 查表的 0Y1X 11 ?? ， 0Y1X 22 ?? ， 因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，取 ?f ，則 ）（ a11r11p1 YFXP Ff ?? = 2 1 0 0 ??? ）（ a22r22p2 YFXP Ff ?? = ? ? 9 3 2 3 ?? （ 4）驗算軸承壽命 查表的， ? 3 2 9 8 9 3 14576010PCn6010L 310363106h ????????? ???????????? 所選軸承均大于 15000h，故滿足要求。 3 軸軸承進行驗算 圖 28 3 軸受力分析 （ 1）對軸 3 進行受力分析，將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面，如下圖所示。 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 圖 29 3 軸水平面受力分析 圖 210 3 軸垂直面受力分析 有受力分析可知， 2tete ?? 式中， teF —— 齒輪所受的圓周力。 2rere ?? 式中， reF —— 徑向載荷。 a e 2ae ?? 式中， ae2F —— 軸向載荷。 H 面受力分析得 45F154F teH1r ??? H1r ? 0 8 51 2 7 3 .8 3 5 9FFF H1rteH2r ??? V面受力分析得 222F45F143F154F zreaev1r ?????? 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 154 r 1v ????? V1r ? 1 3 2 9 8 0 6 3 7FFFF zr 1 vrer 2 v ????? 73 .8 518 00 .1 7FFF 222r 1 H2r 1 V1r ????? 85 .7 911 38 .9 3FFF 222r 2 H2r 2 V2r ????? （ 2）求兩軸承的計算軸向力 2a1a FF和 對于圓錐滾子軸承， e=? = n ? Y=? == 派生軸向力 1r1d ???? 2r2d ???? 由 1dF d2ae FF? ，軸承 1 被壓緊，故 1 4 1 1 0 2 7FFF ae2d1a ????? 2d2a ?? （ 3）求軸承的當量動載荷 21 PP和 因為 1r 1a ??e 2r 2a ??e 查表的 11 ?? ， 0Y1X 22 ?? ， 因軸承運轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，取 ?f ，則 ）（ a11r11p1 YFXP Ff ?? = 0 3 1 4 2 0 ????? ）（ ）（ a22r22p2 YFXP Ff ?? = ? ? 6 0 2 8 ?? （ 4）驗算軸承壽命 查表的， ? 1596010PCn6010L 310363106h ????????? ???????????? 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 所選軸承均大于 15000h，故滿足要求。 167。 軸承蓋 用于發(fā)動機的軸承蓋 (bearing cap)結(jié)構(gòu)，它包括：一個用于被接合至發(fā)動機構(gòu)件上的接合部分；一個 支承軸構(gòu)件的蓋側(cè)軸頸部分；一個芯部構(gòu)件，它用與母材不同的材料做成并在鑄造軸承蓋時設(shè)置在鑄造模型中，芯部構(gòu)件包括一芯部構(gòu)件側(cè)軸頸部分和設(shè)置在芯部構(gòu)件側(cè)軸頸部分的兩側(cè)的芯部構(gòu)件螺釘孔；其特征為，芯部構(gòu)件側(cè)軸頸部分沿蓋側(cè)軸頸部分設(shè)置，以及芯部構(gòu)件通過在鑄造模型中沿垂直方向包括臺階部分的鑄造拔模銷設(shè)置成與鑄造模型的表面成離間狀態(tài)；以及芯部構(gòu)件側(cè)軸頸部分的曲率半徑如此做成大于蓋側(cè)軸頸部分的曲率半徑，以使蓋側(cè)軸頸部分與芯部構(gòu)件側(cè)軸頸部分之間的間隙大于芯部構(gòu)件螺釘孔與鑄造拔模銷之間的間隙。 軸承蓋的作用是固定軸承 、承受軸向載荷、密封軸承座孔、調(diào)整軸系位置和軸承間隙等。其類型有凸緣式和嵌入式兩種。 凸緣式軸承蓋用螺釘固定在箱體上，調(diào)整軸系位置或軸系間隙時不需開箱蓋，密封性也較好。 167。 齒輪軸 齒輪軸零件原熱處理工藝 齒輪軸零件滲碳淬火采用 VKSE5/Ⅰ多用爐加熱滲碳淬火和低溫回火。滲碳溫度為（ 920177。 10）℃，淬火介質(zhì)為德潤寶 729 分級淬火油。零件裝爐采用垂直擺放裝爐。該齒輪軸滲碳淬火清洗后回火、校直。由表 23 所示的可見，原工藝生產(chǎn)的齒輪軸齒型、齒向跳動量、公法線長度變動畸變都嚴重超差。 表 24 齒輪軸對比工藝生產(chǎn)結(jié)果 工藝 有效硬化層 深度／mm 滲碳表面 組織 心部組織 表面硬度 （ HRA） 心部硬度 （ HRC） 齒型畸變 量 /mm 齒向畸變量 /m 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 HB5022 ～ 高碳馬氏體 +碳化物 +殘余奧氏體 低碳馬 氏體 + 少量游離鐵素體 82177。 2 30～ 43 ≤ ≤ 原工藝 高碳馬氏體 +碳化物 +殘余奧氏體 低碳馬 氏體 + 少量游離鐵素體 80～ 81 27～ 34 ～ ～ 改進 工藝 ～ 高碳馬氏體 +碳化物 +少量殘余奧氏體 低碳馬 氏體 + 少量游離鐵素體 81～ 83 28～ 33 ～ ～ 2 、滲碳淬火畸變原因分析 齒輪軸的形狀復雜，齒輪軸的各個齒輪尺寸及有效直徑相差較大。在對滲碳淬火回火校正后的齒輪軸（Ⅳ齒接觸工裝裝爐）進行多次檢測發(fā)現(xiàn)都是Ⅳ齒（如表 33 所示）畸變超差嚴重，其它齒、軸徑畸變檢測都在設(shè)計圖紙規(guī)定的合格范圍內(nèi)，工藝控制及工裝使用是影響齒輪軸Ⅳ齒齒型、齒向、公法線長度變動畸變的主要原因。 對于滲碳淬火后的齒輪軸，齒輪軸的 4 個齒輪都不再精加工了，滲碳淬火后的齒型、齒向的畸變決定了齒輪軸的精度。滲碳淬火后齒輪軸的畸變主要取決于滲碳淬火前齒輪加工精度及滲碳淬火的工藝控制、齒輪軸的裝爐擺放方式和所采用的工裝。齒輪軸滲碳淬火畸變是滲碳淬火過程中淬火應力、裝爐方式共同作用的結(jié)果。淬火應力分為熱應力和組織應力，熱應力和組織應力在產(chǎn)品淬火冷卻過程中總是同時存在，淬火應力為二者疊加的結(jié)果 [1]。滲碳淬火齒輪軸的滲碳淬火畸變主要取決于零件的裝爐方式和淬火應力，即取決于零件的裝爐方式和滲碳淬火工藝控制。 改進措施 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 為了減少齒輪軸的畸變，降低零件滲碳淬火、回火后的返工率和廢品率，經(jīng)分析采取以下改進措施： 1）降低滲碳溫度，試驗選定為 890℃，以減少滲碳淬火零件的畸變； 2）提高淬火油的使用溫度，試驗中選定為 130℃，提高淬火油冷卻能力，有利于減少淬火齒輪軸的畸變 [3]（實際淬火過程中表示溫升到 145℃）； 4 、生產(chǎn)效果 使用改進后的工藝方法處理的齒輪軸，滲碳淬火和回火質(zhì)量都滿足了設(shè)計資料要求的技術(shù)條件。同時畸變量得到了有效控制（如表 24 所示），連續(xù)生產(chǎn)至今 20210 件，保證了 齒輪軸滲碳淬回火、校直后齒型、齒向畸變的一次交檢合格率高達 100%，年節(jié)約各種費用 90 余萬元人民幣，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 167。 軸的計算 選擇軸的材料，確定許用應力 作回轉(zhuǎn)運動的零件都要裝在軸上來實現(xiàn)其回轉(zhuǎn)運動，大多數(shù)軸還起著傳遞轉(zhuǎn)距的作用。軸承要動滑動軸承或滾動軸承來支承，常見的軸有直軸和曲軸。根據(jù)軸的承載情況可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸三類，此外，還有一種可以把回轉(zhuǎn)運動靈活地傳到任何位置的鋼絲軟軸。它能用于受連續(xù)振動的場合，具有緩和沖擊的作用。 軸的材料主要采用碳 素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼廉價，對應力集中的敏感性比較小，所以應用較為廣泛。常用的碳素鋼有 30～ 50 鋼，最常用的 45 鋼。為保證其力學性能，應進行調(diào)質(zhì)或正火處理。不重要的或受力較小的軸以及一般傳動軸可以使用 Q235～ Q275 鋼。合金鋼具有較高的機械強度，可淬性也較好，可以在傳遞大功率并要求減小質(zhì)量和提高軸頸耐磨性時采用。常用的合金綱有 12CrNi 12CrNi 20Cr、 40Cr 等。軸的材料也可采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵。軸的毛坯是鑄造成型的，所以易于得到更合理的形狀。這些材料吸振性較高，可用熱處理方法獲得 所需的耐磨性，對應力集中敏感性也較低。因鑄造品質(zhì)不易控制，故可靠性不如鋼制軸。 在一般情況下，軸的工作能力決定于他的強度和剛度，對于機床主軸，后者尤為重要。高速轉(zhuǎn)軸則還決定于他的振動穩(wěn)定性。在設(shè)計軸時，除應按河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 工作能力準則進行設(shè)計計算或校核計算外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上還滿足其他一系列的要求，例如：多數(shù)軸上零件不允許在軸上作軸向移動，需要用軸向固定的方法使它們在軸上有確定的位置。 由以上條件知減速器傳遞的功率屬小功率，對材料無特殊要求，故選45 號鋼并調(diào)質(zhì)處理。 強度極限 錯誤 !未找到引用源。 = 650Mpa 許用彎曲應力 [錯誤 !未找到引用源。 ]=60Mpa 設(shè)計軸的結(jié)構(gòu) 1）確定軸上零件的位置和固定方式 軸上零件軸向固定的方法有：軸肩、擋圈、圓螺母、套筒、圓錐形軸頭等。軸肩結(jié)構(gòu)簡單，可以承受較大的軸向力；螺釘鎖緊擋圈用緊定螺釘固定在軸上，在軸上零件兩側(cè)各用一個擋圈時，可任意調(diào)整軸上零件的位置，裝拆方便，但不能承受大的軸向力，且釘端坑會引起軸應力集中；當軸上零件一邊采用軸肩定位時，另一邊可采用套筒定位，以便于裝拆；如果要求套筒很短時，可不采用套筒而用螺母固定軸上零件，螺母也可用于軸端；軸端擋圈常用于軸 端零件的固定；圓錐形軸頭對中好，常用于轉(zhuǎn)速較高時，也常用于軸端零件的固定。 要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定周上零件的裝拆順序和固定方式。參考圖，由于齒輪的軸徑較小所以要采用齒輪軸的形式。軸上制動器從軸的左端裝入，軸的左端尺寸為最小直徑，制動器的軸采用平鍵作軸向固定，采用軸套與右軸肩作周向固定。 2）定各軸段的直徑 軸段的最小直徑 1d =30，軸段上要安裝軸承，軸必須滿足軸承內(nèi)徑的標準，故取軸段的直徑 2d =35。由參考文獻 [2]表 6— 1 選用圓錐滾子軸承，軸承與軸向采用過盈配合固定，軸向采用彈性擋圈固定。 3）各段軸的長度 齒輪輪轂寬度為 24mm，為了保證齒輪能夠順利的加工所以要在齒輪的左端開個退刀槽長度為 5mm，為了保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應有一定的距離，取該距離為 10 mm，為了保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為 8mm），并考慮軸承的潤滑，取軸承端面距箱河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 體內(nèi)壁的距離為 5mm，制動器的總長 L=100mm（制動器安裝在軸（ 1）與（ 2）上）軸（ 1）的長度為 75 mm，軸（ 2）的長度 取為 62 mm。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 2 45176。 （ 1） Ⅰ 軸的校核 根據(jù)軸的受力得出軸的彎矩與扭矩圖如圖 圖 211 水平面彎矩圖 圖 212 垂直面彎矩圖 合成彎矩圖 213 河南科技大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 圖 213 合成彎矩圖 扭矩圖 圖 214 扭矩圖 按彎扭組合進行校核，取折合系數(shù) ? =。 W TM2ca ）（ ?? ?? 式