【導(dǎo)讀】除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作。的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出。貢獻(xiàn)的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法。律責(zé)任由本人承擔(dān)。文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文；目的的前提下，學(xué)?？梢赃m當(dāng)復(fù)制論文的部分或全部內(nèi)容用于學(xué)術(shù)活動。內(nèi)齒輪銑齒機(jī)床動力頭系統(tǒng)仍舊處于探索階段，沒有現(xiàn)成的經(jīng)驗和理論支持。點，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修改完成動力頭的設(shè)計，使之能夠適應(yīng)內(nèi)齒輪的銑削加工，的深度，屆時可以參觀學(xué)習(xí)，力求一到兩屆學(xué)生完成此課題。要求，按計劃完成。通過對齒輪的各項技術(shù)指標(biāo)測試，符合要求精度，參數(shù)指標(biāo)。為該機(jī)床改造提供合。足生產(chǎn)實際的需要，提高生產(chǎn)效率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高效益。[8]張新義主編，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,1994。

　　

【正文】 W 軸的抗彎截面系數(shù)， 3mm ，（計算公式為 ? ?233 2 2bt d tdW d? ??? ） ； （ 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可 以看出截面 C 是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算處的截面 C 處的 HM 、 VM 及 M 的值列于下表。 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為內(nèi)齒輪銑齒機(jī)床動力頭系統(tǒng)的設(shè)計 23 表 42 軸的危險截面各部分受力 載荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 12900 , 900N H N HF N F N?? 12334 , 334N V N VF N F N?? 彎矩 M 15430HM N mm?? 12425 20 , 425 20 ,VVM N m m M N m m? ? ? ? 總彎矩 1 45240M N mm?? ， 2 45240M N mm?? 扭矩 T 171000T N mm?? Fn h1FtFn h2Fn h1FrFn v2Fnv1=Fa FaMHMVMTFrFtFaFn h1 Fn v2Fn v2 Fn h1T 42 軸的載荷分析圖 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為內(nèi)齒輪銑齒機(jī)床動力頭系統(tǒng)的設(shè)計 24 （ 3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面 C）的強(qiáng)度。根據(jù)上表數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取 ?? ，軸的計算應(yīng)力 由已知得： 221 ()cacaMTWM Pa?????? （ 42） 前已選定軸的材料為 45鋼，正火處理，由《機(jī)械設(shè)計》表 151 查得MPa55][ 1 ??? 因此 ][ 1?? ??ca ，故該軸安全 。 軸承的選擇與校核 通常選擇軸承類型時應(yīng)綜合考慮下列主要因素： （ 1） 載荷情況 載 荷是選擇軸承最主要的依據(jù)，通常應(yīng)根據(jù)載荷的大小、方向和性質(zhì)選擇軸承。 1）載荷大小 一般情況下，滾子軸承由于是線接觸，承載能力大，適于承受較大載荷；球軸承由于是點接觸，承載能力小，適用于輕、中等載荷。各種軸承載荷能力一般以額定載荷比表示。 2）載荷方向 純徑向力作用，宜選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承，也可考慮選用調(diào)心軸承。純軸向載荷作用，選用推力球軸承或推力滾子軸承。徑向載荷和軸向載荷聯(lián)合作用時，一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，這兩種軸承隨接觸角。增大承受軸向載荷能力 提高。若徑向載荷較大而軸向載荷較小時，也可選用深溝球軸承和內(nèi)、外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承。若軸向載荷較大而徑向載荷較小時，可選用推力角接觸球軸承、推力圓錐滾子軸承。 3）載荷性質(zhì) 有沖擊載荷時，宜選用滾子軸承。 （ 2）高速性能 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為內(nèi)齒輪銑齒機(jī)床動力頭系統(tǒng)的設(shè)計 25 一般摩擦力矩小、發(fā)熱量小的軸承高速性能好。球軸承比滾子軸承有較高的極限轉(zhuǎn)速，故高速時應(yīng)優(yōu)先考慮選用球軸承。徑向載荷小時，選用深溝球軸承 ：徑向載荷大時，選用圓柱滾子軸承。對聯(lián)合載荷，載荷小時，選用角接觸球軸承；載荷大時，選用圓錐滾子軸承或圓柱滾子軸承與角接觸球 軸承組合。在相同內(nèi)徑時，外徑越小，滾動體越輕越小，運(yùn)轉(zhuǎn)時滾動體作用在外圈上的離心力也越小，因此更適于較高轉(zhuǎn)速下工作。在一定條件下，工作轉(zhuǎn)速較高時，宜選用直徑系列為 8， 9，0， 1 的軸承。保持架的材料與結(jié)構(gòu)對軸承轉(zhuǎn)速影響很大。實體保持架比沖壓保持架允許的轉(zhuǎn)速高。高速重載的軸承需驗算其極限轉(zhuǎn)速。 （ 3）軸向游動性能 一般機(jī)械工作時，因機(jī)械摩擦或工作介質(zhì)的關(guān)系而使軸發(fā)熱，從而有熱脹冷縮產(chǎn)生。在選擇軸承結(jié)構(gòu)類型時，應(yīng)使其軸有鈾向游動的可能性。因此，常在軸的某一端選用一內(nèi)圈或一外圈無擋邊的圓柱滾子軸承或 滾針軸承，以適應(yīng)由于熱脹冷縮而引起軸的伸長或縮短。 （ 4）調(diào)心性能 當(dāng)軸兩端軸承孔同軸性差（制造誤差或安裝誤差所致）或軸的剛度小，變形較大，以及多支點軸，均要求軸承調(diào)心性好，這時應(yīng)選用調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。 本文所設(shè)計的銑床主軸主要用于加工內(nèi)齒輪，軸承承受徑向載荷的同時，還承受不大的軸向載荷，根據(jù)軸承承受載荷的特征，選擇單列深溝球軸承 查軸承手冊得： GB/T27694608 型軸承 d=8， D=22， B=7，基本額定動載荷，基本額定靜載荷 ，極限轉(zhuǎn)速 30000/min，質(zhì)量 。 驗算軸承的壽命 由于軸承在常溫下工作， t＜ 120℃ ,查機(jī)械設(shè)計手冊中的表知 1tf? ，因為該機(jī)器為實驗用機(jī)器設(shè)備，利用率不高，查表知道預(yù)期計算壽命為 120xx～ 20xx0h，用公式計算軸承的壽命為 61060h CL nP???? ???? （ 43） 其中 P為當(dāng)量動載荷 （ P 取軸向載荷 rF =150N） 對于球軸承 ? =3 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為內(nèi)齒輪銑齒機(jī)床動力頭系統(tǒng)的設(shè)計 26 C 為基本額定動載荷 由已知得： 361 0 3 3 2 06 0 1 0 0 0 1 5 0180712hhLL??? ??? ??? 該軸承壽命符合要求。 表 43 徑向動載荷系數(shù) X 和軸向動載荷系數(shù) Y 軸 承 類 型 相對軸向載荷 Fa/Fr≤e Fa/Fr＞ e 判斷系數(shù) e 名 稱 代 號 fFa/Cor Fa/Co X Y X Y 雙列角接觸球軸承 00000 ─ ─ 1 調(diào)心球軸承 10000 ─ ─ 1 (Y1) (Y2) (e) 數(shù)據(jù)來源： 20xx 年，機(jī)械設(shè)計 [M][3]表 135 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為內(nèi)齒輪銑齒機(jī)床動力頭系統(tǒng)的設(shè)計 27 表 44 徑向動載荷系數(shù) X 和軸向動載荷系數(shù) Y 調(diào)心滾子軸承 20xx0 ─ ─ 1 (Y1) (Y2) (e) 推力調(diào)心滾子軸承 29000 ─ ─ 1 1 ─ 圓錐滾子軸承 30000 ─ ─ 1 0 (Y) (e) 雙列圓錐滾子軸承 350000 ─ ─ 1 (Y1) (Y2) (e) 深溝球軸承 60000 ─ 1 0 數(shù)據(jù)來源： 20xx 年，機(jī)械設(shè)計 [M][3]表 135 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為內(nèi)齒輪銑齒機(jī)床動力頭系統(tǒng)的設(shè)計 28 鍵的計算與選用 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，常用來實現(xiàn)軸和輪轂之間的周向固定，以傳遞轉(zhuǎn)矩。 鍵的 尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來取定。鍵的主要尺寸為其截面尺寸（一般以鍵寬b 鍵高 h 表示）與長度 L。鍵的截面尺寸 b h 按軸的直徑 d 由標(biāo)準(zhǔn)中選 定。鍵的長度 L 一般可按輪彀的長度而定，即鍵長等于或略短于輪彀的長度；而導(dǎo)向平鍵則按輪彀的長度及其滑動距離而定。一般輪彀的長度可取為 L180?！?(~2)d，這里 d 為軸的直徑。所選定的鍵長亦應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長度系列。重要的鍵聯(lián)接在選出鍵的類型和尺寸后，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度計算。 鍵的 類型選擇： 鍵的選擇分為類型選擇和尺寸選擇兩方面， 鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)、使用特性及工作條件來選擇。 平鍵的兩側(cè)面是工作面，工作時，靠鍵同鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，對中性較好，根據(jù)實際條件選擇平鍵連接。 軸 的直徑 d =8mm，錐齒輪凸臺長 L =13mm，查手冊，選 A 型平鍵，其尺寸為寬 b =2mm， h =2mm， l =4mm。 4243 鍵的結(jié)構(gòu)圖 假設(shè)載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為 2 mppTkld???????? 式中： mT 傳遞的轉(zhuǎn)矩 N m； k鍵與輪轂鍵槽的接觸高度， k=，此處 h 為鍵槽的高度 mm； l鍵的工作長度 ， mm， 圓頭平鍵 l =Lb，這里 L 為鍵的公稱長度， mm，北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為內(nèi)齒輪銑齒機(jī)床動力頭系統(tǒng)的設(shè)計 29 b 為鍵的寬度 mm， d為軸的直徑 ； p?????鍵、軸、輪 轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力 Mpa； ??p 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用應(yīng)力 Mpa； 查手冊得： MPap 110][ ?? 根據(jù)條件計算得 p? =68 ][ pp ?? ? 故鍵符合強(qiáng)度要求。 軸筒的設(shè)計 44 軸筒的結(jié)構(gòu)圖 軸筒的結(jié)構(gòu)如上圖所示，軸筒的直徑為∮ 95mm，高度為 150mm，壁厚為10mm,設(shè)計最上面的 4x∮ 8 的孔是用于連接軸筒與拉桿和釘板固定板箍子，接著是兩個 50x12 的方槽是用于 8mm 軸上軸承的固定的固定板，接著下面 M12 的螺紋孔北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為內(nèi)齒輪銑齒機(jī)床動力頭系統(tǒng)的設(shè)計 30 是用來安裝油標(biāo)尺。接著下面的∮ 22 的通孔是用來放置 8mm軸上的軸承，用于支撐錐 齒輪。 45 六角頭油塞 軸筒的底部用于儲油，所以下部開一個用于放置六角頭油塞孔，箱體內(nèi)的清洗和換油。選擇油塞的尺寸為 ，總長度為 10mm，墊圈的大徑為 13mm。油塞材料為 Q235 封油圈為耐油橡膠。 油標(biāo)是為了檢查軸筒內(nèi)的油面高度， 且容易觀察到軸筒內(nèi)齒輪嚙合情況，故選擇在放置在軸的孔的上面。 首先要擬定工藝過程，必須理解擬定工藝過程的原則。 （ 1） 先面后孔的加工順序 箱體主要是由平面和孔組成，這也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱體加工的一般規(guī)律。因為主要平面是箱體往機(jī)器上的裝配基準(zhǔn)，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，從而消除因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。另外，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，這樣，可為孔加工提供穩(wěn)定可靠的定位基準(zhǔn)，并且加工平面時切去了鑄件的硬皮和凸凹不平，對后工序孔的 加工有利，可減少鉆頭引偏和崩刃現(xiàn)象，對刀調(diào)整也比較方便。 （ 2） 粗加工分階段進(jìn)行 粗、精加工分開的原則：對于剛性差、批量較大。要求精度較高的箱體，一般要粗、精加工分開進(jìn)行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再進(jìn)行主要平面和各支承孔的精加工。這樣，可以消除由粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、切削熱、夾緊力、對加工精度的影響，并且有利于合理地選用設(shè)備等。 粗、精加工分開進(jìn)行，會使機(jī)床，夾具的數(shù)量及弓箭安裝次數(shù)增加，而使成本提高，所以對于單件。小批量、精度要求不高的箱體，常常將粗加工合并在一道工序上進(jìn)行，但必須采取相 應(yīng)的措施，以減少加工過程中的變形。 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為內(nèi)齒輪銑齒機(jī)床動力頭系統(tǒng)的設(shè)計 31 （ 3） 合理的安排熱處理工序 為了消除鑄件中的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯鑄造后安排一次人工時效處理，有時甚至在半精加工之后還要安排一次時效處理，以便消除殘留的鑄造內(nèi)應(yīng)力和切削加工時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。對于特別精密的箱體，在機(jī)械加工過程中還應(yīng)安排較長時間的自然時效。 加工工藝為： 1） 下料為∮ 100x160 的鑄件。 2） 粗加工，以一端面為基準(zhǔn)，車削外圓，打∮ 20 的預(yù)制孔，用于軸筒內(nèi)壁的加工。 3） 調(diào)制處理，去除內(nèi)應(yīng)力。 4） 精加工，以底面為基準(zhǔn)，車外圓長度 L=140，直徑到尺寸∮ 90；鏜孔，鏜 致尺寸∮ 85mm。 5） 鉗工劃線，找正將各孔位置并畫出來。 6）將各處的孔都鉆成∮ 8 孔，用線切割割出 50x12 的槽，各孔加工到尺寸。 北京 KND 銑床主軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為內(nèi)齒輪銑齒機(jī)床動力頭系統(tǒng)的設(shè)計 32 5 潤滑與密封 潤滑和密封對機(jī)床的工作壽命和效率都很重要，對周圍的環(huán)境都有一定的影響，因此選擇潤滑方式，潤滑油和密封的選擇如下： （ 1）潤滑方式的選擇 潤滑方式有飛濺潤滑，刮板潤滑，侵油潤滑，潤滑脂潤滑，本設(shè)計齒輪的轉(zhuǎn)速 900r/min，為 15m/s，選用飛濺潤滑，飛濺的油可形成油霧并能直接濺入軸承室。滾動軸承通常采用油潤滑，該設(shè)計中的軸承采用 潤滑錐齒輪的油飛濺起來潤滑軸承。在軸筒的底部用一個用螺紋連接的筒底來儲油。 （ 2）潤滑油的選擇 箱體內(nèi)的軸、軸承和齒輪的潤滑主要依靠箱體內(nèi)的潤滑油潤滑，潤滑油的