【正文】 輪面閉式傳動，失效形式為點蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取1z =20，則 2z =i1z =20?12=240 （ 2） 設(shè)計計算 ① 設(shè)計準則 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度校核。 ② 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 由式 td1 = 32 1 2 uuKTZZZ dHEH ????????? ?? ? mmNnPT t ??????? 36768400 661 由圖 76 選取材料的接觸疲勞極限應力為： lim1H? =580 aMP ， lim2H? =560 aMP 由圖 77 選取材料的彎曲疲勞極限應力為： lim1F? =230 aMP ， lim2F? =210 aMP 應力循環(huán)次數(shù) N 由下式計算 N1 =60 atn1 =60?400?(16?300?8)=?108 N2 = N1 /u=?108 /3=?108 由圖 78 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 1NZ =1， 2NZ = 由圖 79 查得 彎曲疲勞壽命系數(shù) 1NY =1， 2NY =1 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 28 由圖 72 查得接觸疲勞完全系數(shù) minHS =1，彎曲疲勞完全系數(shù) minFS = 又STY =，試選 tK = 求許用接觸應力和許用彎曲應力： ? ?1H? = 1minlim1 NHH ZS? =580 aMP [ 2H? ]=minlim2HHS? 2NZ = 571 aMP [ 1F? ]=FmimNSTF S YY 11lim ??? = 12230 ?? =328 aMP [ 2F? ]=min22limFNSTF S YY ??? = 12210 ?? =300 aMP 將有關(guān)值代入式，得 td1 = 32 1 2 uuKTZZZ dHEH ????????? ?? ? = 3 23 13 1 ?????????? ?? = 則 ??? 100060 111 ndv t?100/11vz =20?查圖 710 得 vK =；又表 73 查得 AK =；由表 74 查得 ?K =；取?K =1，則 K = AK vK ?K ?K = ??? = 修正 1d = td1 3=?= m= 1d /1z =由表 76 圓整取標準模數(shù) m= 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 29 ③ 計算幾何尺寸 1d =m1z = 20? =40mm 2d =m2z =?240=480mm a =m(1z + 2z )=?260=520mm b = d? 1d =1?40=40mm 1b =b +10=40+10=50mm （ 3） 校核齒根彎曲疲勞強度 又圖 718 查得 ?FSY ?FSY 取 ?Y = 由式（ 712）校核大小齒輪的彎曲強度 ??? YYmZKT FSdF 1321 11 2?= 32 ???? ??= aMP ? ?1F?? 2F? = 1F?12FSFSYY? = ? = aMP ? ?2F?? 經(jīng)過校核，此對齒輪滿足強度要求，故選擇合適。 以上設(shè)計過程中所引用的公式及參數(shù)參考自《機械設(shè)計》（第 2 版）徐錦康主編。 軸的設(shè)計計算 因計算出來的小齒輪為齒輪軸，小齒輪軸又與整個軸是一起相連的，故常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 30 把與大齒輪配合的整個軸在這里進行設(shè)計計算。 （ 1） 選擇軸的材料及熱處理 由于減速器傳遞的功率不大，對其重量和尺寸也無特殊要求，故選用常用材料 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 （ 2） 初估軸徑 按扭矩初估軸的直徑，查表 102，得 C=106~117，取中間值 C=112，P = n = min/r 則 ?? 3min nPCd112 ??3 （ 3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)形式如下圖所示。 圖 齒輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖 ① 各軸段直徑的確定。 計算了最小直徑之后就可以初估軸徑了。軸段 2 處 安裝大圓錐齒輪，常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 31 由于大圓錐齒輪分度圓直徑 d =130mm，故取軸段 2 處直徑 352?d mm。軸段 1處安裝圓螺母固定大圓錐齒輪，選用型號為 GB85533，故取軸段 1 處直徑1d =33mm。軸段 3 處安裝軸承，其直徑應既便于軸承安裝，又應符合軸承內(nèi)徑系列。現(xiàn)暫取軸承型號為 32020，其內(nèi)徑 d =40mm，故軸段 3 處直徑403?d mm。軸段 4 為軸肩，用來固定軸承，取 484 ?d mm。軸段 5 處為退刀槽，取 335?d mm。軸段 6 處為圓柱齒輪軸，尺寸見圓柱齒輪設(shè)計段落里。 ② 各軸段長度的確定。 軸段 1 處，螺母長度為 10mm，故取 131?l mm。軸段 2 處，大圓錐齒輪寬度 ?b 20mm，故取 302?l mm。軸段 3 處安裝 2 個軸承，每個軸承的寬度為 19mm，中間安裝一個套筒，選擇其寬度為 25mm。又其中一個軸承要伸出軸段一點，故取 4l =65mm。軸段 4 為軸肩，取 34?l mm。軸段 5 處退刀槽寬度取 55?l mm。軸段 6 為圓柱齒輪軸，尺寸見圓柱齒輪設(shè)計段落里。 ③ 軸的受力分析。 因軸的實際最小直徑遠大于計算出來的最小直徑，而且該軸的長度很短，故其彎扭合成強度和疲勞強度均是足夠的。 鼠牙盤的設(shè)計計算 （ 1） 工作原理與特點 鼠牙盤 (端面齒盤 )定位裝置由兩個齒數(shù)和齒形相同的端面齒盤對合而成。通常， — 個齒盤固定不動，另 — 個齒盤與分度回轉(zhuǎn)部件固連。分度轉(zhuǎn)位時，動齒盤抬起，和定齒盤脫開，然后轉(zhuǎn)位。當轉(zhuǎn)至要求位置時，兩齒盤重新嚙合并壓緊，使分度回轉(zhuǎn)部件定位。兩齒盤在嚙合并壓緊后，大多數(shù)齒都緊密接觸，可獲得很高的定位精度和重復定位精度。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 32 鼠牙盤定位裝置的特點 ??16 ： ① 定位精度高，可達177。 3? ；用于測量裝置的高精度彈性齒齒盤可達177。 ? 以上。 ② 能自動定心，定位精度不受軸承間隙和正反轉(zhuǎn)的影響 (也稱自由定心 )。 ③ 齒面磨損對定位精度的影響不大，隨著不斷使用磨合，定位精度有可能改善。精度 保持性好。 ④ 承載能力強。定位剛性好。 ⑤ 齒數(shù)的所有因數(shù)都可作為分度工位數(shù)；容易得到不等分分度。 ⑥ 高精度齒盤的齒形加工較復雜；轉(zhuǎn)位、定位時，動齒盤要升降，并要有夾緊裝置。 （ 2） 設(shè)計計算 設(shè)計多齒盤定位裝置的主要依據(jù)是分度工位數(shù)或最小分度轉(zhuǎn)角、要求的定位精度、結(jié)構(gòu)位置大小、工作載荷。轉(zhuǎn)化到齒盤上的工作載荷有扭矩nM 、顛覆力矩 rM 、軸向力 0F 、徑向力 rF (在嚙合節(jié)平面內(nèi) )。齒盤類型按齒槽深淺分有剛性齒和彈性齒；按齒形分有直齒和弧形齒。 ① 確定結(jié)構(gòu)參數(shù) 外徑 D （ mm） 100~200 200~300 300~500 500~800 800~1200 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 33 本設(shè)計使用直齒型鼠牙盤，故只需要確定直齒型鼠牙盤的結(jié)構(gòu)參數(shù)。直齒齒盤的結(jié)構(gòu)參數(shù)按 下 表確定。 齒寬 B (mm) 8~12 10~20 15~25 20~30 25~40 許用扭矩? ?nM ( kgf m? ) 150~870 760~3500 2500~8000 6700~27000 20500~70000 序號 名稱 符號 單位 確定原則或計算公式 表 齒盤外徑 、齒寬 和許用扭矩? ?Mn 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 34 由上表計算鼠牙盤結(jié)構(gòu)參數(shù)： 1．齒形外徑 D 計算扭矩 Mn ， Mn 為切削力 F 轉(zhuǎn)化到齒盤中心的扭矩。 1 齒盤外徑 D mm 參照表 ，按扭矩估算 D 。一般 D 應根據(jù)結(jié)構(gòu)適當取大些，以有利于提高分度定位精度 2 齒寬 B mm B 大則有利于提高齒盤承載能力，但不利于提高分度定位精度。一般可參照表 選取 3 齒數(shù) z z 是分度工位數(shù)的倍數(shù)；若要進行多種工位數(shù)分度， z 應是所有工位數(shù)的最小公倍數(shù)。精度要求高時， z 宜取多些，但加工費時 4 模數(shù) m mm m =zD 常用范圍 2~6 5 外徑上節(jié)距 t mm t =m? 6 齒形角 ? deg ? 常用 60? 、 90? ；載荷小、精度高時， ? 宜取小值 7 理論齒高 h mm h = 22 ?ctgt 8 齒根高 1h mm 1h = ch?2 式中 c 為齒頂削平量，mcmc ???? 時，；時 ?? ?? 鼠牙盤結(jié)構(gòu)參數(shù)表 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 35 Mn =Fr=1000 mk g f 3 0 8 ???? ，按表可估算 D=432mm 2．齒寬 B 選取 B=20mm 3．齒數(shù) Z 設(shè)計最小分度值為 ?1 ，故取 Z=360 4．模數(shù) m m=D/Z=432/360= 5．外徑上節(jié)距 t t=? m= = 6．齒形角 ? ? 取 ?60 7．理論齒高 h h = 22 ?ctgt = ctg = 8．齒頂高 h1 h1=h/2C= ② 計算夾緊力 數(shù)控回轉(zhuǎn)臺在受一定的工作載荷時，要求其精度保持不變。分析其受力狀態(tài) 如下圖 ： 圖 工作臺受力簡圖 圖中分析是在臥式加工中心工作時的最極限位置，即主軸在立柱最高位常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 36 置且加工工件的最邊緣 ，進行孔加工，在主軸最大進給抗力 F 的作用下齒盤所受的各力。要克服各力并保持定位精度，必須有足夠的夾緊力作用在齒盤上，以保證轉(zhuǎn)臺平穩(wěn)工作，分解諸力并將其轉(zhuǎn)化為作用與回轉(zhuǎn)臺中心和端齒盤分度面上的交點上的力。 夾緊力 W 應保證在最大工作載荷下仍保持齒盤的緊密嚙合。但夾緊力不應過大，否則會引起齒盤變形而降低定位精度。， 夾緊力 W 按下式計算： W=S ?????? ??????? ????????? ? 022 FtgFRMrtgRMn r ???? （ ） 式中 W— 夾緊力 Mn — 齒盤承受的扭矩 (kgf?mm)； Mr — 齒盤承受的顛覆力矩 (kgf?mm)； rF — 齒盤承受的徑向力 (在嚙合節(jié)平面內(nèi) ) (kgf)； 0F — 齒盤承受的軸向力 (kgf)，方向與 W 同向時，式中取“ — ”號，反向時，式中 取“ +”號； R— 齒盤節(jié)圓半徑 (mm)；取 R=210mm ? — 齒形角 (deg)； ? =600 ? — 摩擦角 (deg)，一般取 ? =50 ～ 60 ； S— 安全系數(shù)，一般取 S=1~，工作條件平穩(wěn)、沖擊負荷小時 S 取小值。此處取 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 37 S=。 代入數(shù)據(jù)計算： W=? ?????? ????????? ????????????? ?? 10 80626010 00210 78010 006260210 31510 00 0000 tgtg =5015kg 因此回轉(zhuǎn)臺 油缸夾緊力達到 5015kg 即可，過大將引起端齒盤的變形。 ③ 驗算齒面擠壓應力 02Bhz W c tgFRMRMS rrnjy ????? ??? ? ?jy?? （ ） 式中 jy? — 齒面擠壓應力 （ kgf/mm2 ）； z? — 計算齒數(shù)， z? ? ； B— 齒寬 （ mm）； 0h — 齒的嚙合高度 （ mm）， 0 h ? 2h1 ， h1 為齒頂高； W— 夾緊力 （ kgf）； ?S — 安全系數(shù)，一般取 ?S =； ??jy? — 許用擠壓應力（ kgf/mm2 ），齒面未經(jīng)淬硬的取 ??jy? =2 kgf/mm2 ，齒面經(jīng)淬硬的取 ??jy? =4 kgf/mm2 ； 其余符號同式（ ）。 代入數(shù)據(jù)計算： 26050151000210 7801000210 ???? ??????? c t gjy? 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 38 = kgf/mm2 ? ?jy?? =4 kgf/mm2 故齒面擠壓應力滿足要求。 (3) 材料及熱處理 齒盤的齒面要求有較高的硬度，內(nèi)部有一定的韌性，要求材料的熱處理變形較小，精密齒盤：要求尺寸穩(wěn)定性好 ??20 。 齒盤常用材料及熱處理見 下 表 。 本課題所設(shè)計的鼠牙盤材料選擇為 40Cr，熱處理采用 T265 熱處理。 常州工學院機電工程學院畢業(yè)論文 39 表 齒盤材料及熱處理 液壓系統(tǒng)的設(shè)計計算 工作臺承重為 800kg 工作臺自重：粗略計算 得： 直徑 D=630mm