數(shù)控臥式鏜銑床主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)書

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：數(shù)控臥式鏜銑床主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)系 另機(jī)電信息系專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班 級：學(xué) 生：學(xué) 號：指導(dǎo)教師：2013年05月數(shù)控臥式鏜銑床主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要機(jī)械行業(yè)是運(yùn)用數(shù)控機(jī)床最多的，很多企業(yè)為了提高自己的生產(chǎn)效率，常 常會對機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行多方面的改造。社會主義市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為我國工業(yè) 生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，在現(xiàn)代一體化生產(chǎn)模式中運(yùn)用了很多先進(jìn)的設(shè)備。對于數(shù)控 機(jī)床而言，主軸箱是其最為核心的組織結(jié)構(gòu)，整個(gè)主軸箱影響著數(shù)控機(jī)床的變 速情況。大部分制造企業(yè)在實(shí)行技術(shù)改造時(shí)把重點(diǎn)放在了主軸箱變速器上，這 是調(diào)整機(jī)床運(yùn)行速度的重點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中必須要對主軸箱的

2、每個(gè)部件加以控 制，這樣才能確保數(shù)控機(jī)床主軸變速性能的良好。本文對主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)的工作原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算分析，利用兩 個(gè)液壓油缸，經(jīng)撥叉帶動雙聯(lián)滑移齒輪移動到需要的多個(gè)位置。關(guān)鍵字 ：數(shù)控機(jī)床； 主軸箱； 結(jié)構(gòu)； 設(shè)計(jì)Mechanism design of CNC horizontal boring and millingmachine spindle box transmission controlAbstractMachinery industry is the use of CNC machine tools the most, a lot of enterprises to i

3、mprove their production efficiency, often transform many aspects of the internal structure of machine tool. The society pays attention to the development of the market economy to create the conditions for the industrial production of our country, a lot of advanced equipment for use in the integratio

4、n of modern production mode. For NC machine tool, the spindle box is the most core structure, the spindle box of CNC machine tool gear case. Most of the manufacturing enterprises in the implementation of technical transformation to focus on the main spindle box transmission, which is the key to adju

5、st the machine running speed. In the design process must each component of the headstock to control, so as to ensure the good performance of NC machine tool spindle speed.In this pear, the working principle of the headstock gear control mechanism on the analysis of the structure design and calculati

6、on, using two hydraulic oil cylinders, the shifting fork drives a sliding duplex gear moving to a plurality of positions need.Key Words: CNC machine; machine head; structure; design目錄1 緒論 錯(cuò)誤！未定義書簽。1.1 數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)組成 錯(cuò)誤！未定義書簽。1.2 我國臥式鏜銑床的發(fā)展 錯(cuò)誤！未定義書簽。1.2.1 我國臥式鏜銑床的發(fā)展歷史 . 錯(cuò)誤！未定義書簽。1.2.2 我國臥式鏜銑床的發(fā)展趨勢 . 錯(cuò)誤！未

7、定義書簽。2 數(shù)控臥式鏜銑床變速操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 52.1 主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)工作原理 52.2 主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)中傳動軸的安裝 72.3 齒輪在軸上的布置和排列 72.4 相嚙合齒輪的寬度 83 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 93.1 電動的選取 93.1.1 選擇電動機(jī)的類型 . 93.1.2 轉(zhuǎn)速及功率的確定 . 93.1.3 聯(lián)軸器的選擇 93.1.4 選定各齒輪齒數(shù) 93.1.5 轉(zhuǎn)速的計(jì)算 93.1.6 各軸功率及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 103.2 齒輪的設(shè)計(jì) 103.2.1 確定齒輪齒數(shù)的原則和要求 . 103.2.2 齒輪傳動設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇 103.2.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 113.3 軸的設(shè)計(jì)

8、143.3.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 143.3.2 軸上作用力的計(jì)算 . 163.3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 163.3.4 鍵的選取 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3.5 軸的受力分析 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3.6 校核軸的強(qiáng)度 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3.7 校核鍵連接的強(qiáng)度 . 錯(cuò)誤！未定義書簽。3.3.8 校核軸承壽命 錯(cuò)誤！未定義書簽。4 箱體的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。5 傳動系統(tǒng)的潤滑 錯(cuò)誤！未定義書簽?？?結(jié) 22參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤！未定義書簽。致 謝 錯(cuò)誤！未定義書簽。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明 錯(cuò)誤！未定義書簽。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 錯(cuò)誤！未定義書簽。設(shè)計(jì)圖紙和說明書聯(lián)系 QQ25766365

9、382數(shù)控臥式鏜銃床變速操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)工作原理主軸箱中有主軸、變速機(jī)構(gòu)，操縱系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)等。如果主軸箱與變速機(jī) 構(gòu)分離，則除主軸箱外還有變速箱。主軸箱除應(yīng)保證運(yùn)動參數(shù)外，還應(yīng)具有較高 的傳動效率，傳動件具有足夠的強(qiáng)度或剛度，噪聲要低，振動要小，操縱方便， 具有良好的工藝性，便于檢修，成本低，防塵，防漏，外型美觀等。如圖2.1和圖2.2所示,主軸箱中采用兩個(gè)液壓缸，經(jīng)撥叉帶動兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪移動而實(shí)現(xiàn)主軸變速。上油缸使撥叉撥動軸右邊雙聯(lián)滑移齒輪變速：油缸和組成的差動油缸，可以使軸左邊的雙聯(lián)滑移齒輪獲得二個(gè)位置。即當(dāng)油缸2進(jìn)壓力油油缸4回壓力油時(shí)，活塞桿被推向右邊，活塞桿用

10、撥叉撥動軸上的雙聯(lián)滑移 齒輪到左邊位置；當(dāng)油缸4進(jìn)壓力油2油缸回壓力油時(shí)，撥叉撥動雙聯(lián)滑移齒輪 移動到左邊位置。圖2.1和圖2.29,10兩個(gè)圖合起來反映了變速操縱機(jī)構(gòu)中幾個(gè)液 壓缸的位置及其雙聯(lián)滑移齒輪變速的關(guān)系。圖2.1主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)（a）1-活塞桿2-油缸3-行程開關(guān)4-油缸5-管接頭圖2.2主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)（b）2.2主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)中傳動軸的安裝傳動軸的軸承以深溝球軸承為主，也可用圓錐滾子軸承。前者噪聲小、發(fā)熱 小，應(yīng)用較多，后者裝配方便承載能力較大，還可以承受軸向載荷，因而也有采 用的，載荷較大的地方還可以采用圓柱滾子軸承11,12。2.3齒輪在軸上的布置和排列在變速傳動組

11、內(nèi)應(yīng)盡量使較小的齒輪成為滑移齒輪， 使滑移省力?；讫X輪 必須使原出于嚙合狀態(tài)的齒輪完全脫開后，另一個(gè)齒輪才開始嚙合。因此， 雙聯(lián) 滑移齒輪傳動組占用的軸向長度為 B>4b13,如圖2.3所示r b圖2.3雙聯(lián)滑移齒輪軸向長度2.4相嚙合齒輪的寬度在一般情況下，一對相嚙合的齒輪，寬度應(yīng)該是相同的，但是，考慮到操縱 機(jī)構(gòu)的定位不可能很精準(zhǔn)，撥叉也存在著誤差和磨損，使用時(shí)往往會發(fā)生錯(cuò)位。 這時(shí)只有部分齒寬參與工作，會使齒輪局部磨損，降低壽命。如果軸向尺寸并不要求很緊湊，可以使小齒輪比相嚙合的大齒輪寬 25mm.帶來的缺點(diǎn)是軸向尺寸 將有所增加14 o3主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1電動的選取選擇

12、電動機(jī)的類型根據(jù)用途選用丫系列一般用途的全封閉自冷式三相異步電動機(jī)，三相異步 電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，可直接接于三相交流電網(wǎng)中，在工業(yè) 上用途最為廣泛，具有效率高、性能好、噪聲低、振動小等優(yōu)點(diǎn)，適用于不易燃、 不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械上，如金屬切屑機(jī)床。轉(zhuǎn)速及功率的確定初步選定電動機(jī)功率為7.5kW。一般市場上最常用、供應(yīng)最多的是同步轉(zhuǎn)速 為1500r/min和1000r/min的電動機(jī)，無特殊需求不選用 3000r/min和750r/min 的電動機(jī)，因此選擇同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min的電動機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min, 且型號為 Y132M-4。聯(lián)軸器

13、的選擇聯(lián)軸器的選擇應(yīng)由工作要求決定。由于輸入軸與電動機(jī)軸直接相連，并且轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，所以選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。其型號為LT6(GB/T 4323-2002)選定各齒輪齒數(shù)表3.1所示為確定的各齒輪的齒數(shù)表3.1各齒輪選定的齒數(shù)編號齒輪1齒輪2齒輪3齒輪4齒輪5齒輪6齒輪7齒輪8齒輪9齒輪10齒數(shù)Z27452338675253223560轉(zhuǎn)速的計(jì)算在初步確定齒輪的齒數(shù)的情況下，計(jì)算主軸的轉(zhuǎn)速。齒輪5、6和齒輪7、8為兩個(gè)雙連齒輪并安裝在同一根軸上，齒輪2、3、4安裝在另一根軸上，齒輪9和齒輪10安裝在主軸上。從電動機(jī)輸出，經(jīng)過齒輪傳動到主軸有4種轉(zhuǎn)速，分別為：230r/min、950r/min

14、、110r/min、450r/min。軸1的轉(zhuǎn)速是由電動直接輸出 的，所以轉(zhuǎn)速為1440r/min,軸2和軸3的轉(zhuǎn)速是由齒輪傳遞的，所以軸2的轉(zhuǎn)速為 1440 27/45=864r/min ,軸 3 的轉(zhuǎn)速有兩種分別為 864 38/52=631.38r/min 和 864 23/67=296.6r/min。各軸功率及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算a功率的計(jì)算軸 1 功率為 Pi=7500 0.99 0.99=7350.75W;軸 2 功率為 P2=Pi 0.97 0.99=7056W;軸 3 功率為 P3=P2 0.97 0.99=6779W;主軸功率為 P0=P3 0.97 0.99=6510W。b. 轉(zhuǎn)矩的

15、計(jì)算軸1的轉(zhuǎn)矩為：T9549 P=9549 735075，48.7N m ； n11440P7065軸 2 的轉(zhuǎn)矩為：T2 二 9549=9549 二 77.98N m ; n2864軸3有轉(zhuǎn)矩有兩種，分別為 102.53N m和218.25N m ;主軸有四種轉(zhuǎn)矩，分別為 270.28N m、65.44N m、565.13N m、138.14N m。3.2齒輪的設(shè)計(jì)確定齒輪齒數(shù)的原則和要求齒輪齒數(shù)確定的原則是使齒輪結(jié)構(gòu)緊湊，主軸轉(zhuǎn)速誤差小。具體要求如下：a. 齒輪的齒數(shù)不應(yīng)過大；b. 最小齒輪的齒數(shù)要求盡可能小，對于圓柱齒輪最小齒數(shù)Zmin -17 ；c. 受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪的各齒輪（尤其

16、是最小齒輪），應(yīng)可靠的裝到軸上 或進(jìn)行套裝，齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚大于等于 2mm，以保證有足夠的 強(qiáng)度，避免出現(xiàn)變形、斷裂。齒輪傳動設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇a. 壓力角的選擇我國對一般用途的齒輪傳動規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為=20°，本次設(shè)計(jì)中，一對嚙合直齒圓柱齒輪的壓力角均取=20°。b. 齒數(shù)的選擇保持中心距a不變的情況下，增加齒數(shù)，除能增加重合度，改善傳動平穩(wěn)外, 還可以減小模數(shù)，降低齒高，因而減少金屬切削量，節(jié)省制造費(fèi)用。閉式齒輪傳動一般轉(zhuǎn)速較高，為了提高傳動的平穩(wěn)性，較少沖擊振動，以齒數(shù)多一些為好，小齒輪的齒數(shù)可以是2040,小齒輪確定后，按齒數(shù)比心Z2/Z1, 確定大齒輪

17、的齒數(shù)。為了使各個(gè)相嚙合的齒輪相對磨損均勻，傳動平穩(wěn)，乙和Z2 一般互為質(zhì)數(shù)。齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算由于此次設(shè)計(jì)中涉及的齒輪過多，因此這里對齒輪1做詳細(xì)設(shè)計(jì)分析a. 選定齒輪類型、精度等級選用直齒圓柱齒輪傳動。由于是金屬切屑機(jī)床，轉(zhuǎn)速較高，故選用 8級精度(GB 10095-88)。b. 選擇材料由表查得選擇小齒輪材料為 40Cr （調(diào)質(zhì)處理），硬度為280HBS，大齒輪材 料為45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。c. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即di"333 嚴(yán) _（盒(3.1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)Kt=1.3; 計(jì)算小齒輪

18、傳遞的轉(zhuǎn)矩T1 = 9549呂=9549 了350,75 =4.9 104N mm m1440選取齒寬系數(shù)叮-d=0.2;1由表查得材料的彈性影響系數(shù) Ze =189.8MPa2按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞極限匚Hlim1 =600MPa,大齒輪的接觸疲勞極限為二Hlim2=550MPa。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)假定該機(jī)床可使用20年，每年按300天計(jì)算，則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為9N1=60n 1jLh=60 1440 1（2 8 300 20）=8.3 10N2=60n2jLh=60 864 1（2 8 300 20）= 5.0 109取接觸疲勞壽命系數(shù)Khn1=0.90，Khn2=0.95。計(jì)算接觸疲勞

19、許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1。由下式得:'<H 1 二K HNC H lim1s0.9 600二 540MPal>H 22訕2 = 0.95 550 =522.5Mpa試算小齒輪分度圓直徑Gt _ 2.323KtT11Ze= 2.32 33 乂 4.2(189.8 f0.23.2522.5=88.064mm計(jì)算圓周速度: d1t m-：88.064 144060 100060 1000=6.6m/ s計(jì)算齒寬b= 0.2 88.064 = 17.613mm計(jì)算齒寬與齒高比模數(shù)：mt 円嚴(yán)064 = 3.3mmZ27齒高：h =2.25% =2.25 3.3 =

20、7.425mm則齒寬與齒咼比為b 17.6132.37h 7.425計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)=6.6m/s, 8級精度，查得動載系數(shù)Kv=1.2直齒輪Kh：=Kf：=1，查得使用系數(shù)Ka=1.25,用插值法查得8級精度小齒輪 相對支撐非對稱布置時(shí)Kh =1.423。由 b/h=2.37, Kh =1.423 查得 Kf ：=1.35。故載荷系數(shù)K=KaKvKh :Kh >1.25 1.2 1 1.423=2.1345。按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑<2 1345= 88.064 2 仁 =103.9mm。計(jì)算模數(shù)mm二醪=3.85mm。乙 27d. 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。彎曲強(qiáng)度

21、的設(shè)計(jì)公式2KYFaYsa ” (TH丿(3.2)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值查得小齒輪的彎曲疲勞極限二FE1 =500MPa ,大齒輪的彎曲疲勞極限；fe2 = 380MPa。取彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfni=0.85, Kfn2=0.88。 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4,則:l>F 1KFE1；- FE1s0.85 5001.4= 303.57MPaKFE2；- FE2s0.88 3801.4二 238.86MPa計(jì)算載荷系數(shù)KoK=KaKvKf：Kf=1.25 1.2 1 1.35=2.025。查取齒形系數(shù)YFa1=2.57, YFa2=2.35o查取應(yīng)力校正系數(shù)。Ysa1

22、=1.60, Ysa2=1.68。計(jì)算大小齒輪的Y季并加以比較F “YFa1YSa12.57 1.60303.57= 0.01354Fa 2YSa2'-F 122.35 1.68238.86-0.01653大齒輪的數(shù)值大。對比計(jì)算結(jié)果，有齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì) 算的的模數(shù)。由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力， 而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)。所以取模數(shù)為m1=3因?yàn)樗〉凝X數(shù)為Z1=27 , Z2=45，所以分度圓直徑為d1=27 3=81mm ,d2=3 45=135mm。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)

23、度，又滿足 了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。d. 幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距d1 d281 135a -108mm2 -計(jì)算齒輪寬度b=tddi=0.2 81=16.2mm取 B2=20mm, Bi=25mm。3.3軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及主軸的制造工藝等方面的要求， 合理的確定軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會影響機(jī)床的工作能力和軸 上零件工作的可靠性還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的空難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)是軸設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度，剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù) 情況下，制的工作能力指的是軸的強(qiáng)度。 這時(shí)只要對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷 裂或塑性變形

24、。而對剛度要求高的軸和受力大細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，鋼軸的毛胚多數(shù)用軋鋼制圓鋼和鍛件， 有的 則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉， 對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以 用熱處理或化學(xué)熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造周最 為廣泛，其中最常用的是45號鋼。我的設(shè)計(jì)中主要采用45號鋼合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好淬火性能。因此在傳遞大動力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸勁的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸， 常用合金鋼。必須指出：在一般工作溫度下（低于 100攝氏度），各種碳鋼和合金鋼的彈 性模量均相差不多，因此在選

25、擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度和耐磨性，而不是軸的彎曲強(qiáng)度和扭曲強(qiáng)度。但也應(yīng)注意，在既定條件下， 有時(shí)也選用強(qiáng)度較低的剛才，而用適當(dāng)增加軸的截面面積的方法來提高軸的剛 度。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要決定于以下因素： 軸在機(jī)器中的安裝位置以及形式；軸上 安裝的零部件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸的連接方法；載荷的性質(zhì)、大小、方 向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式 又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)必須針對不 同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：

26、軸和裝 在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于拆裝和調(diào)整；軸應(yīng)具有良 好的制造工藝性等。下面討論軸的設(shè)計(jì)中要解決的幾個(gè)主要問題。a. 軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或徑向的相對運(yùn)動，軸上零件除了有游 動或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行軸向和徑向的定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。b. 零件的軸向定位軸上零件的軸向定位是以軸肩、 套筒、軸段擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保 證的。軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩兩類。利用軸肩定位是最方便可靠的方法， 但采用軸肩就必然會使軸的直徑加大，而且軸肩處將應(yīng)截面突變而引起應(yīng)力集 中。另外，軸肩過多時(shí)也不利于加工。因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場合

27、。 定位軸肩的高度h 一般取為h=(0.07-0.1)d, d為與零件相配合處的軸的直徑，單 位為mm。滾動軸承的軸肩必須低于軸承內(nèi)圈斷面的高度，以便于拆卸軸承，軸 肩的高度可查手冊中軸承的安裝尺寸。為了使零件能靠近軸肩而得到準(zhǔn)確可靠的 定位，軸肩處的過度圓角半徑r必須小于與之相配的零件轂孔端部的圓角半徑 R 或倒角C。套筒定位結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠，軸上不需開曹、鉆孔或切制螺紋，因而不影 響軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸上兩個(gè)零件之間的定位。如兩零件間的間距較大時(shí)， 不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及材料的用量。因套筒與軸的配合較松， 如軸的轉(zhuǎn)速很高時(shí)，也不宜采用套筒定位。c. 各軸段直徑和長度的

28、確定零件在軸上的定位和拆裝方案確定后，軸的形狀便大體確定。各軸段所需的 直徑與軸上的載荷大小有關(guān)，初步確定軸的直徑時(shí)，還不知道支反力的作用點(diǎn)， 不能確定彎矩的大小與分布情況，因而還不能按軸所受的具體載荷及其引起的應(yīng) 力來確定軸的直徑。但在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，通常已經(jīng)能求得軸所受的扭矩。 因此，可按軸所受的扭矩初步估算軸所需的直徑， 將初步求出的直徑作為承受扭 矩的軸段的最小直徑dmin，然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從dmin處起注意確定各段軸的直徑。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，軸的直徑亦可憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)去定， 或參考同類機(jī)器用類比的方法確定。為了使齒輪、軸承等有配合要求的零件拆裝方便，并減少配合

29、表面的擦傷， 在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑。為了使與軸做過盈配合的零件便于裝配，相配 合軸段的壓入段應(yīng)制出錐度；或在同一軸段的兩個(gè)部位上采用不同的尺寸公差。確定各軸段的長度時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào) 整空間。軸的各段長度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰部件間 必要的空隙來確定。為了保證軸向定位可靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零部件相配合部 分的軸段長度一般應(yīng)比輪轂長度短 23mm。軸上作用力的計(jì)算a軸1上齒輪1的受力計(jì)算已知條件，軸1傳遞的轉(zhuǎn)矩Ti=48.7N m，轉(zhuǎn)速為1440r/min，齒輪1分度圓 直徑 d1=81mm。齒輪1的作用力為F2Tl =1106N

30、 ,其方向?yàn)橛闪Φ淖饔命c(diǎn)指向齒輪1的轉(zhuǎn) d1動中心。齒輪2的作用力與齒輪1的作用力大小相等方向相反。b.軸2的作用計(jì)算已知條件，軸2傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=77.98N m，轉(zhuǎn)速為864r/min，齒輪3的分 度圓直徑為d3=69mm，齒輪4的分度圓直徑為d4=114mm。齒輪3的作用力為F3 =2 =2260.3 Nd3齒輪4的作用力為F2T -1368.1Nd4其方向都由力的作用點(diǎn)指向轉(zhuǎn)動中心。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與軸上齒輪輪轂孔內(nèi)徑及寬度、滾動軸承的選擇和校核、 鍵的選擇和驗(yàn)算與軸連接的半聯(lián)軸器的選擇同步進(jìn)行。并且箱體內(nèi)壁寬度主要由軸的總長度確定，所以軸的結(jié)構(gòu)尺寸最為關(guān)鍵。這里對軸2進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算。已知條件，軸 2的傳遞功率 P2=7056w，轉(zhuǎn)速n2=864r/min,齒輪分度圓直 d2=135mm，d3=69mm，d4=114mm，齒輪寬度 b2=20mm，b3=30mm， b4=25mm。a選擇軸的材料因?yàn)樵撦S主要承受的是扭矩和彎曲變形，所以選用常用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其硬度為217 225MPa,彎曲疲勞極限為 二i=275MPa許用彎曲應(yīng)力二i=60MPa,許用切應(yīng)力=25-45MPa。b.初算軸徑由表查得Ao=