【正文】 1222 2 1 6 8 0 2 8 .7117t TFNd ?? ? ? 22 ta n 20 28 .7 0. 36 4 10 .5rtF F N N? ? ? ? 同樣右端銷齒輪上受力狀況為： 本科畢業(yè)論文 30 2332 2 5 3 9 6 3 1 7 .434t TFNd ?? ? ? 33 ta n 2 0 3 1 7 .4 0 .3 6 4 1 1 5 .5rtF F N N? ? ? ? 3．初步確定軸的最小直徑 先按式（ 15－ 2）初步估算軸的最小直徑。根據(jù)式 15－ 5及表中的數(shù)據(jù)，并取 ?? ，軸的計算應力 222222()3 3 1 2 ( 0 .6 1 6 8 0 )0 .1 3 42 9 .9caMTWM P aM P a?? ??????? 前已選定軸的材料為 45 鋼，調質處理由表 15－ 1查得 ? ?1 60MPa?? ? 。 從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面 D 是軸的危險截面。 如圖所示 軸上 A－ E點各處的扭矩均相等， 1112 4 6 . 49 5 5 0 9 5 5 0 1 6 8 01400pT N m mn? ? ? ? ? ?。 計算水平面內各量 對 B 點取矩 2 2 2 3()nh tF L F L L? ? ? ? 可得 2 ? 由 12nh nh tF F F??可得 本科畢業(yè)論文 28 23 3112htM F LN mm??????， 1 ?? ，表示其方向與圖示假設方向相反。 又由 12nv nv rG F F F? ? ?，可得 1 ? 。 4）求軸上的載荷 本科畢業(yè)論文 26 首先根據(jù)軸的結構圖做出軸的計算簡圖， (g)扭矩圖(g)扭矩圖M caT(f)合成彎矩圖(e)水平面彎矩圖M(d)水平面受力圖(c)垂直面彎矩圖(b)垂直面受力圖軸承Ⅰ(a)示意圖T軸承ⅡACB D EL1 L2 L3GGF nv1 F nv2 F r1F nh1 F nh2F t1M vM h 圖 4— 2 第一根軸的受力分析 由圖分析各支點處的受力狀況： 由前已知： 轉矩 11 1 2 4 6 . 49 5 5 0 9 5 5 0 1 6 8 01400pT N m mn? ? ? ? ? ? 本科畢業(yè)論文 27 112 2 1 6 8 0 9 8 .834t TFNd ?? ? ? ta n 2 0 9 8 .8 0 .3 6 4 3 6rtF F N N? ? ? ? 在垂直面內對 B點取矩可得： 2 2 2 2 3()2 n v rLG F L F L L? ? ? ? ? ? 式中 1 52L mm? ， 2 307L mm? ， 3 mm? ， 100GN? 。 3）確定軸上圓角和倒角尺寸 軸端及各軸肩倒角均取 1 45 。 （ 6）齒輪右端采用螺母進行軸向定位， 21L mm?Ⅸ Ⅹ 14d mm?Ⅸ Ⅹ ，螺紋的螺矩為 1mm。長度根據(jù)儲絲筒的長度確定 205L mm?Ⅴ Ⅵ 。 （ 3）軸承采用軸肩定位，軸 Ⅳ Ⅴ ， Ⅵ Ⅶ 段的直徑除了軸向 定位軸承外還要裝配儲絲筒，因此 20d d mm??Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ ， mm?Ⅳ Ⅴ ， mm?Ⅵ Ⅶ ， Ⅳ Ⅴ 段需要安裝儲絲筒端蓋，周向采用普通平鍵定位，鍵的基本尺寸為： 6 6 12B H L mm? ? ? ? ?。儲絲筒外圓振擺應小于 ，反向間隙應小于 ，軸向竄動應徹底消失。 （ 2）初步選擇滾動軸承。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ Ⅹ Ⅺ 圖 4— 1 第一根軸的裝配方案 4．軸的結構設計 1） 定軸上零件的裝配方案 如圖所示 2) 確定軸的各段直徑和長度 (1) 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，Ⅰ Ⅱ段右端需要制 出一軸肩，故取 ?Ⅱ Ⅲ 段 的直徑 15d mm?Ⅱ Ⅲ ， ?Ⅱ Ⅲ 段的長 度首先要考慮到在不需要拆卸聯(lián)軸器的情況下能夠將軸承蓋取下查看軸承。 3 初步確定軸的最小直徑 先按式（ 15－ 2）初步估算軸的最小直徑。 2） 計算 （ 1） 試算小齒輪分度圓直徑 1td ，代入 ? ?H? 中較小的值 （ 2） 計算圓周速度 v 11 3 9 .2 1 4 0 0 2 .8 76 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdn mv s?? ??? ? ???。 齒輪幾何參數(shù) 計算公式 齒頂高 ah mhh aa ? 齒根高 fh mchh af )( ?? 齒頂圓直徑 ad mhzd aa )2( ?? 齒根圓直徑 fd mchzd af )22( 3 ??? 齒距 p p=л m 分度圓直徑 d d=mz 塑料齒輪模數(shù)的選擇可采用下面的公式 : 212 zz am ?? m 模數(shù) mm a 設計中心距 mm 21 Z、Z 兩嚙合齒輪的齒數(shù) a 取 96mm 則根據(jù)公式 962 ????m 壓力角選擇 α =20176。 圖 32 速度修正系數(shù) Kv 圖 33 非強化 TMDuracon 彎曲強度與溫度的關系 本科畢業(yè)論文 21 按照圖中所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳 動。例如，當溫度為 80℃時，用圖 13 可得出 ??TK LK ： 潤滑系數(shù) 無潤滑時 LK = MK ： 對象材質系數(shù) TMDuracon 對金屬時 MK =1 TMDuracon 對 TMDuracon 時 MK = GK ： 材料強度修正系數(shù) (表 13) 也就是要對用（ 3）式求出的容許彎曲應力 bf? 和用（ 1）或（ 2）式求出的發(fā)生應力 b? 比較： b? bf? 則不可 b? bf? 則可以 表 32 使用狀態(tài)系數(shù) 本科畢業(yè)論文 19 表 33 材料強度修正系數(shù) 圖 31 標準試驗條件下的 TMDuracon M90 齒輪的最大容許彎曲應力 本科畢業(yè)論文 20 圖 11給出了 TMDuracon 齒輪中經常使用的模數(shù)范圍 數(shù)低于 ，使用模數(shù)為 的齒輪會更加安全，因此不會出現(xiàn)問題。 工作溫度高時必須修正溫度。因此，考慮到把在齒尖承受所有法向負荷時所得出的值 y 用作齒形系數(shù)會大大超過安全側，于是設計時采用節(jié)距附近承受負載是的值 y＇嚙合率越大則越有利于輪齒強度，因此對于傳動齒輪來說，應重點考慮增加其嚙合率。如齒數(shù)為 20和 30 的齒 輪嚙合率約為 。 嚙合率。 2 基于劉易斯公式的疲勞強度設計 劉易斯公式的基本思路是假設一個齒尖承受所有法向負荷這樣一種嚴重的情況，并據(jù)此來考慮齒根處所產生的最大彎曲應力。這不但可在電動機換向裝置失靈時，由于尼龍輪先損壞，保護絲杠副和走絲電動機，還可以 減少振動和噪聲。 4? —— 齒輪傳動的效率 , 4? =。 2? —— 滾動軸承的效率 , 2? =。 5? —— 連軸器的效率， 5? ＝ ； 則 6 2 2 6 2 21 2 3 4 0 . 7 0 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 90 . 5 8 9 7? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??， 絲杠的線速度 s? ， 力 ? ， 則電動機的功率為 2 7 . 5 8 . 1 6 7 1 0 0 0 3701 0 0 0 1 0 0 0 0 . 5 8 9 7FvpW? ??? ? ?? 轉速為 1400 minrn? ， 本科畢業(yè)論文 12 型號為 YS7124 三相交流異步電動機 電動機的基本參數(shù)為 功率： 370W 電壓： 220380V 頻率： 50Hz 電流： 效率： 轉速： 1400 minr 功率因數(shù)： 重量： 工作制： S1 絕緣等級： B級 防護等級： IP55 冷卻方式： IC411 環(huán)境溫度： 40C 傳動裝置的運動參數(shù)設計 從與電動機相連接的高速軸到低速軸算起，各軸依次命名為Ⅰ軸，Ⅱ軸，Ⅲ軸。 3? —— 滑動軸承的效率 , 3? =。驅動運絲機構對于絲杠需要的驅動力記為 F，則電動機所需要的功率為 1000Fvp ?? 其中 ? —— 總效率， 6 2 21 2 3 4 5? ?? ? ? ?? 1? —— 電動機的效率 , 1? ＝ 。線切割機床所用的鉬絲的直徑應小于 s，否則，走絲時會產生疊絲現(xiàn)象而導致斷絲。 傳動比的確定 令儲絲筒每轉一轉時其軸向移動距離 s=. 絲杠的導程取p=3mm。 機床的主要技術參數(shù) 工作臺橫向行程 250mm 工作臺縱向行程 320mm 加工最大厚度 300mm 加工最大錐度 6/100mm 工作臺最大承載重量 120kg 加工最大寬度 320mm 加工最大長度 500mm 加工表面粗糙度 Ra? ? 最高材料去處率 ? 100 電極絲直徑范圍 ? ~? 工作液 乳化液 供電電源 380V,三相， 50Hz 功耗 機床外形尺寸 （長寬高） 1500 1050 1450mm 機床重量 1200Kg 本科畢業(yè)論文 10 確定儲絲筒基本尺寸 確定走儲絲筒直徑 : 走絲速度一般在 7－ 12m/s。適合加工高精度，高硬度，高韌性的金屬模具，樣板及形狀復雜的零件。 （ 4）冷卻系統(tǒng) 它用來提供有一定絕緣性能的工作介質 —— 工作圖 1－ 3 快走絲線切割機床主機 本科畢業(yè)論文 8 液，同時可對工件和電極絲進行冷卻。 （ 3）絲架 它與運絲機構一起構成電極絲的運動系統(tǒng)。 （ 1）坐標工作臺 它用來裝夾被加工的工件，其運動分別由兩個步進電機控制。 2)．機床主機 機床主機主要包括坐標工作臺、運絲機構、絲架、冷卻系統(tǒng)和床身五個部分。 數(shù)控電火花線切割加工機床的基本組成 數(shù)控電火花線切割加工機床可分為機床主機和控制臺兩大部分。 （ 2）按加工特點分：可分為大、中、小型以及普通直壁切割型與錐度切割型線切割機床。線切割加工中，工件和電極絲的相對運動是由數(shù)字控制實現(xiàn)的，故又稱為數(shù)控電火花線切割加工，簡稱線切割加工。 （ 8）適合于小批量、多品種零件的加工，減少模具制作費用，縮短生產周期。 （ 6）加工凸輪和特殊齒輪。 （ 4）加工樣板尺和成型刀具。 （ 2）加工微細異形孔、任意曲線窄縫和復雜形狀的工件。 m） ⑺ 采用線切割加工沖模時，可實現(xiàn)凸、凹模一次加工成形。 ⑸ 直接利用電、熱能進行加工，可以方便地對影響加工精度的加工參數(shù)進行調整，有利于加工精度的提高，便于實現(xiàn)加工過程的自動化控制。 ⑷ 傳統(tǒng)的車、銑、鉆加工中，刀具硬度必須比工件硬度大，而數(shù)控電火花線切割機床的電極絲材料不必比工件材料硬，所以可以加工硬度很高或很脆，用一般切削加工方法難以加工或無法加工的材料。 ⑵ 可以加工用傳統(tǒng)切削加工方法難以加工的微細異形孔、窄縫和形狀復雜的零件。只有導電材料才能產生火花放電，導電材料一 般為金屬材料和半導體非金屬材料等。 （ 3）采用脈沖電源，火花放電必須是脈沖性、間歇性的。常用的絕緣工作液有煤油、皂化液、去離子水等，用的工作液不一樣，在相同的電規(guī)準下，加工的速度和表面精度也不盡相同。間隙過小，正負極容易短路，不能產生火花放電；間隙過大，極間電壓不易擊穿介質，也不能產生火花放電。 導 電 塊上 導 輪下 導 輪電 極 絲工 件脈 沖電 源 電 脈 沖δ電儲 絲 筒 圖 1－ 1 電火花線切割加工原理圖 數(shù)控電火花線切割正常加工必須具備的條件 （ 1）工具電極與工件的被加工表面之間必須保持一定量的間隙，間隙的大小由加工電壓 、脈沖電流大小，脈沖間隙等電規(guī)準來決定，間隙大小一般在幾十微米之間。在強大的電場力作用下，通道內的負電子以很高的速度奔向陽極（正極），正離子也以高速奔向陰極（負極）。 數(shù)控電火花線切割加工原理 電火花線切割加工原理如圖 1－ 1所示，工具電極（鉬絲或銅絲）接直流脈沖電源的負極，工件接直流脈沖電源的正極，當工具電極和工件的距離在一定范圍內時，產生脈沖性火花放電，對工件進行切割。電火花線切割加工 具有加工精度高、加工余量小 、 生產周期短、制造成本低等 優(yōu)點 ，已在生產中獲得廣泛的應