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端面齿轮传动啮合检测试验 机的结构设计,端面,齿轮,传动,啮合,检测,试验,实验,结构设计
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毕业设计（论文）中期报告 题目： 端面齿轮传动啮合检测试验机的结构设计 文）进展状况 ( （ 1） 在这次毕业设计中，根据论文题目和任务书要求，我通过对端面齿轮传动课题的研究 ，完成了一篇与本设计课题有关的外文翻译； （ 2）对检测仪结构分析和有关计算，完成了检测仪的 机械结构部分设计 ； （ 3） 导轨的设计是采用燕型导轨，当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，通过丝杠的螺旋传动，带动导轨做直线 运动进而实现导轨的进给和退回运动； （ 4）根据查找资料和计算选用 相异步 电机； （ 5）用 出了装配草图如图 1； 图 在运用 图时，不太熟悉出图比例换算不准确，解决方法是多 练习，遇到问题多向同学和老师请教，以提高自己的绘图技术。 第 9：运用 辅助设计完成检测仪结构装配图和零件图； 第 13 周：对所有图纸进行校核； 第 14 周：整理编写设计说明书，所有资料请指导教师检查； 注： 1） 正文：宋体小四号字，行距 20 磅 ，单面打印；其他格式要求与毕业论文相同。 2） 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。 第 15 周：准备 毕业答辩。 指导教师签字： 年 月 日 1 毕业设计 (论文 )开题报告 题目： 端面齿轮传动啮合检测试验 机的结构设计 2 文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况 ) 目背景 端面齿轮传动 (一种圆柱齿轮与圆锥齿轮相啮合的齿轮传动，可以应用于两轮轴线正交与非正交的场合。当两轮轴线正交，即轴夹角 =90度时，圆锥齿轮的轮齿将分布在一个圆平面上，锥齿轮即成为面齿轮，从而泛称为面齿轮传动。由于面齿轮副在分流 汇流传动中的独特性，使其在航空领域的应用表现出了潜在的优势。 因此对面齿轮传动啮合检测试验台的研究，对于提高面齿轮的设计及啮合质量与可靠性，对于公众安全与国防建设都有其不可低估的重要意义。 齿轮测量的基础是齿轮精度理论 1,齿轮的应用有着悠久的历史 ,而这齿轮的科学研究却始于 17世纪 1765年 , 100多年后 , 从此渐开线齿轮得到了广泛应用。由于制造与安装等方面的原因 ,实际齿轮总是存在着误差。这种误差对传动系统的精度与动态特性 (特别是振动与噪声 )有直接的影响。因此 ,如何表征、测量、分析、利用和控制齿轮误差一直是不断探索的课题。 究意义及国内外相关研究情况 70 年代以前的近 50 年内，世界上已开发出测量齿廓、螺旋线、齿距等基本参数的各种类型、各种规格的机械展成式仪器。这些仪器借助一些精密机构形成指定标准运动，然后与被测量进行比较，从而获得被测误差的大小。世界上曾开发出多种机械式渐开线展成机构，如单盘式、基圆杠杆式、靠模式等。其中以圆盘杠杆式应用最广，属于这一类的仪器有： 891S、 阪8精机 及哈尔滨量具刃具厂的 3201等。对齿廓误差测量而言，机械展成式测量技术 2仅限于渐开线齿廓误差测量。对非渐开线齿轮的端面齿厚测量，采用展成法测量是很困难的，因为展成机构太复杂并缺乏通用性。齿轮测量技术及其仪器的研发已有近百年的历史 ,在这不短的发展历程中 ,有 6件标志性事情 : 1) 1923 年 ,德国 司在世界上首次研制成功一种称为 / 仪器 ,它实际上是机械展成式万能渐开线检查仪 3。在此基础 上经过改进 , 司于 1925 年推出了实用型仪器 ,并投入市场。该仪器的长度基准采用了光学玻璃线纹尺 ,其线距为 1 仪器的问世 ,标志着齿轮精密测量的开始。在我国得到广泛使用的 2)50 年代初 ,机械展成式万能螺旋线检查仪的出现 4,标志着全面控制齿轮质量成为现实。 3)1965 年 ,英国研制出光栅式单啮仪 5,标志着高精度测量齿轮动态性能成为可能。 4)1970 年 ,以黄潼年为主的中国工程师研发的齿轮整体误差测量技术 6,标志着运 3 动几何法测量齿轮的开始。 5)1970 年 ,美国 司在芝加哥博览会展出 0,标志着数控齿轮测量中心的开始 7。 6)80 年代末 ,日本大阪精机推出基于光学全息原理的非接触齿面分析机 志着齿轮非接触测量法的开始。 20世纪 90年代以来 ,在世界范围内 ,齿轮测量技术领域出现了值得注意的几股潮流8:1)齿轮整体误差测量与齿轮坐标测量合二为一。我国推出了既有标准蜗杆又有测头的齿轮测量机 国外的 轮测量中心 9也能给出虚拟整体误差。 2)齿轮测量中心与三坐标测量机合二为一 10。美 国 司的 1就是按这种理念研制的。 3)功能测试与分析测试合二为一。简化齿轮测量是发展趋势 ,齿轮整体误差测量仪因高效率地给出齿轮全信息而会为世界接受。 4)齿轮加工与测量合二为一 (一体化 )。自从 1988年 司在 齿轮在机测量技术在齿轮磨床上得到普通采用。 展望未来 ,与齿轮测量技术相关的研发重点包括 :齿轮非接触绝对测量技术，齿轮虚拟测量技术，齿轮的网络化测量与诊断技 术，基于实测结果的齿轮性能虚拟分析技术 12(智能配对、动力学性能预报等 )，齿轮整体误差测量技术的进一步发展 (指标量化、性能优化等 )，齿轮误差的智能分析技术，齿轮统计误差 13概念体系的建立及其相应的测量技术，生产现场的齿轮高速分选测量与分析技术，精密机械、光电技术、微电子技术、软件工程等技术在齿轮量仪上的应用。为此 ,最近几年来在引进技术、购置设备、更新工艺、加强信息化管理等技术改造和技术升级方面进行了大量的投入， 强化并提高齿轮制造全过程的测量与监控技术水平获得了空前的重视 ,并成为确保齿轮质量的一个关 键 14。开发具有自主知识产权的齿轮测量技术和仪器 ,满足我国齿轮制造质量检测的迫切需要 ,提高国产齿轮仪器在国内市场的占有率 ,是我国齿轮测量仪器制造业当前所面临的一项重要而紧迫的任务。 究方法或措施 : 究内容 1）对端面齿轮传动啮合检测试验机的结构进行设计。 2）端面齿轮传动啮合检测试验机驱动机构和电机选择。 3）试验机整体固定装置的设计。 究方案 端面齿轮传动啮合检测试验机的整体外观方案如图 4 图 传动部分有两种方法：齿轮传动和带传动，相对来说齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大 1516。 动力部分：选择可以自动变速的电动机，所以动力源采用无级调速电动机作动力。其中最理想的方案是选用恒功率调速的交流整流子电动机 17,但国内目前又无此产品 ,且价格较贵。如选用直流电动机，其特性较硬 ,如对整流调速器采取适当措施 ,就可使转速变化率控制在 围内 ,但经济性太差。最后决定选用经济性较好 ,特性较差 ,恒转矩调速的电磁滑差电动机 18。 图 5 究方法或措施 通过阅读有关齿轮啮合检测试验机的相关知识，选择更加经济、方便的方案，进行结构设计等，并进行相关的计算。 本课题的重点是：绘制端面齿轮传动啮合检测试验机的零件图和装配图。 难点是：对齿轮检测设计的的精度要求高。 前期已开展工作：查阅端面齿轮传动啮合检测试验机的相关资料，了解端面齿轮传动啮合检测试验机的结构及组成，为具体的设计做准备。 计划 1：通过网络查阅和图书馆相关书籍资料，了解试验机的构成及端面齿轮啮合原理，完成基础知识的积累并撰写开题报告。 4：总体方案的设计和论证，更加确切的完成具体实施步骤，完成外文资料翻译。 8验机的技术设计，图纸的绘制，完成中期检查报告。 11验机附件的设计，图纸的绘制。 13写毕业论文。 15周：毕业答辩。 6 注： 1）正文：宋体小四号字，行距 20 磅，单面打印；其他格式与毕业论文要求相同。 2）开题报告由各系集中归档保存。 3）开题报告引用参考文献注释格式可参照附录 E“毕业设计（论文）参考文献样式”执行。不进入正文， 可以作为附件放在开题报告后面。 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 7 参考文献 1 柏永新 M上海科学技术出版社 ,1986. 2 唐启昌 M中国计量出版社 ,1987. 3 927,(21):153 4 of J ev 1967,(12):268 5 G. er J 9,1968: 54 6 黄潼年 J1973,17(4):4347 V. ar e J . No v. 23,1970:42 8 石照耀等 ,齿轮测量技术 100年回顾与展望 ,2003,9. 9 谢华锟 A第一机械工业部科学技术情报研所 ,10 庄葆华 ,李真 M机械工业出版社 ,1986. 11 谢华锟 仪展品评述 装备市场 ,2003. 12 李润方 ,王建军 ,齿轮系统动力学 科学出版社 ,1997. 13 齿轮手册编委会编 机械工业出版社 ,2003. 14 张宝珠 主编 齿轮加工速查手册 M机械工业出版社 ,2010. 15 成大先等编著 第 3卷 北京：化学工业出版社 ,2002. 16 纪名刚 M高等教育出版社 ,2006. 17 孙恒等 M高等教育出版社 ,2001. 18 李玉锡主编 M高等教育出版社 ,2008. 本科毕业设计 (论文 ) 题目 ： 端面齿轮啮合检测试验机的结构设计 端面齿轮啮合检测试验机的结构设计 摘 要 齿轮是机器和仪器中重要的机械零件之一，常用它传递运动和动力。由于齿轮用途甚广，要求各异，形状复杂，几何参数多，在制造和安装中会产生一定的误差，因而会影响其使用质量。为了满足齿轮的使用要求，必须对它进行检测。端面齿轮传动 (一种圆柱齿轮与圆锥齿轮相啮合的齿轮传动，可以应用于两轮轴线正交与非正交的场合。当两轮轴线正交，即轴夹角 =90 度时，圆锥齿轮的 轮齿将分布在一个圆平面上，锥齿轮即成为面齿轮，从而泛称为面齿轮传动。由于面齿轮副在分流 汇流传动中的独特性，使其在航空领域的应用表现出了潜在的优势。因此对面齿轮传动啮合检测试验台的研究，对于提高面齿轮的设计、啮合质量与可靠性，对于公众安全与国防建设都有其不可低估的重要意义。 关键词 齿轮；端面齿轮传动； 检测试验台 is of it to a in of In to of it be is a of be to a 90 be in a is a as a in is in of to be ey 目 录 1 绪论 . 4 题任务 . 4 轮 检测技术的发展 . 4 题主要工作内容 . 3 本章小结 . 3 2 机械结构部分的设计 . 4 端面齿轮传动啮合检测仪的工作原理 . 4 轴的设计 . 4 的设计流程 . 4 的材料和毛坯 . 6 件在轴上的定位形式 . 6 的设计计算 . 7 丝杠螺母副的设计计算 . 9 珠丝杠副的组成 . 9 磨性计算 . 9 杠的强度计算 . 11 母凸缘的强度计算 . 12 杠的稳定性计算 . 12 滚动轴承的选用和计算 . 13 动轴承类型的选择 . 13 动轴承的构造及材料选择 . 14 动轴承的校核计算 . 14 联轴器的选用和计算 . 15 联轴器的类型 . 15 轴器的选择原则 . 15 轴器的选取计算 . 15 螺纹联接的选用计算 . 16 纹联接 . 16 纹联接的强度计算 . 17 键的选用 . 19 联接的分类 . 19 联接的强度计算 . 20 销的选用 . 20 的分类 . 20 的强度计算 . 20 导轨的设计 . 21 轨的作用和设计要求 . 21 设计导轨的主要结构 . 21 3 动力驱动部分的设计 . 23 异步电机的定义 . 23 步电机的特点 . 23 异步电 机的分类 . 23 异步电机的工作原理 . 24 异步电机的选择 . 24 类的选择 . 24 号的选择 . 24 磁粉制动器的选择 . 24 3. 6. 1 磁粉制动器的定义 . 24 3. 6. 2 磁粉制动器的特点 . 25 3. 6. 3 型号的选择 . 25 章小结 . 26 参考文献 . 27 致 谢 . 28 毕业设计（论文）知识产权声明 . 29 毕业设计（论文）独创性声明 . 错误 !未定义书签。 绪论 题任务 a. 熟悉机械设计的一般方法 ； b. 熟悉齿轮啮合检测的一般过程 ； c. 检测实验机方案设计及评价 ； d. 试验机主要零部件的技术设计 ； e. 撰写毕业论文 ； f. 完成设计装配图、零件图合计不少于 3 张零号图纸； g. 翻译指定的外文技术资料。 通过本课题的设计，使学生熟悉机械设计的一般方法。掌握设计步骤，掌握试验机的设计方法与设计步骤，掌握试验机的结构设计及计算方法。使机械设计制造及其自动化专业学生对四年所学主要课程有一次较为全面的综合应用，得到一次近乎实战的锻 炼机会。 轮检测技术的发展 端面齿轮传动 (一种圆柱齿轮与圆锥齿轮相啮合的齿轮传动，可以应用于两轮轴线正交与非正交的场合。当两轮轴线正交，即轴夹角 =90度时，圆锥齿轮的轮齿将分布在一个圆平面上，锥齿轮即成为面齿轮，从而泛称为面齿轮传动。由于面齿轮副在分流 汇流传动中的独特性，使其在航空领域的 2 应用表现出了潜在的优势。因此对面齿轮传动啮合检测试验台的研究，对于提 高面齿轮的设计、啮合质量与可靠性，对于公众安全与国防建设都有其不可低估的重要意义 1。 齿轮测量技术的发展 历程是以齿轮精度理论的发展为前提的。齿轮精度理论的发展实质上反映了人们对齿轮误差认识的深化。迄今 ,齿轮精度理论经历了齿轮误差几何学理论、齿轮误差运动学理论和齿轮误差动力学理论的发展过程。其中 ,齿轮误差动力学理论还处在探索中。第一种理论将齿轮看作纯几何体 ,认为齿轮是一些空间曲面的组合 ,任一曲面都可由三维空间中点的坐标来描述 ,实际曲面上点的位置和理论位置的偏差即为齿轮误差。第二种理论将齿轮看作刚体 ,认 2 为齿轮不仅仅是几何体 ,也是个传动件 ,并认为齿轮误差在啮合运动中是通过啮合线方向影响传动特性的 ,因此啮合运动误差 反映了齿面误差信息。第三种理论将齿轮看作弹性体 ,对齿廓进行修形 ,“ 有意地 ” 引入误差 ,用于补偿轮齿承载后的弹性变形 ,从而获取最佳动态性能 ,由此形成了齿轮动态精度的新概念。齿轮精度理论的发展 ,导致了齿轮精度标准的不断丰富和更新 ,如传动误差、设计齿廓的引入等。反过来 ,齿轮测量技术的发展也为齿轮精度理论的应用和齿轮标准的贯彻提供了技术支撑。 端面齿轮是用于成 90角或非 90角的两相交轴或两相错轴的端面齿轮传动装置如图 示，主要应用于大负荷、长期使用场合下的标准直齿或螺旋齿的端面齿轮传动。 图 动 装置图 直齿圆柱齿轮和面轮啮合齿轮副没有轴向力；经国外的相关研究及实践表明面轮在低速、高速，轻载、重载情况下都有很好的应用，在设计中可以替代直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮。我国齿轮行业测试仪器和设备十分缺少，由此造成我国年产 2000 多万台的齿轮箱总成质量缺乏可靠的测试数据。为彻底改变我国齿轮行业零部件内在质量的落后状况，必须重视和加强测试仪器和设备的发展。 目前，我国齿轮行业内大约只有 300 家齿轮生产厂具有仪器基本配套的计量室，总计约有三坐标测量仪 200 多台，这些仪器大多是从国外进口的。各类（机械、 光电、数控）齿轮测量仪器 1000 余台，其中齿轮测量中心 30 余台，这些仪器的制造厂有国外的 M M 等公司，还有 公司的圆度仪、测长仪、光 3 学分度头、粗糙度仪、投影仪、万工显等各类测量仪器 500 余台。 其余约 200家齿轮生产厂很少有精密测量仪器，部分工厂除了万能量具外，没有一台测量仪器。在测量仪器中，其中总成测试仪器、蜗轮付检查仪约 10 余台，变速箱总成试验台和驱动桥试验台全国不超过 50 台 。许多厂没有噪声仪、扭振仪等必备的仪器。在齿轮制造过程中必须对产品零件、部件和总成的要求质量进行严格的检测和控制，因而先进适用的测量技术和仪器是必备的条件。 在各类机械厂内不管齿轮传动件是自制或外购，均应装备齿轮、螺纹、花键测量仪器，否则无法控制传动件的制造质量。目前，齿轮、螺纹、花键测量仪器国内成都工具研究所、哈量精密量仪厂等基本可满足要求。即使是齿轮测量中心、齿轮刀具测量中心、齿轮副和蜗轮副检查仪、激光动态丝杠测量仪等国内也可供货。但对于技术要求很高而财力充裕的用户，也可以考虑引进国外齿轮测量中心。 齿 轮、蜗杆、螺杆等传动件必须有精度很高、结构复杂的铸铁、铝合金或焊接箱体支承，这些箱体有大量精密孔系和平面需要测量尺寸精度和相互位置精度。因此每个齿轮厂都应该配备不同规格、精度的三坐标测量仪。 为进一步提高我国齿轮行业的产品质量，提高行业竞争力，应尽快配备相应的各类精密测试仪器。在今后的几年中，我国大中型齿轮企业应配备三坐标测量机、齿轮测量中心和其他精密测量仪及配套完整的中心计量室，小型企业也要配备必要的精密测量仪器，从而保证我国齿轮产品的质量。 题主要工作内容 根据上述课题任务，以及对端面齿轮传 动啮合检测仪的分析，本课题的主要工作内容是： (1) 仪器机械结构部分的设计 技术指标：要求该设备能够检测轴夹角为 90 度，偏置 15面齿轮副，两轴的回转精度不低于 。 本章小结 齿轮啮合程度是齿轮的一项重要误差，主要影响齿轮的传递精度。目前其测量仪器主要是机械式的。本章叙述了齿轮测量的发展历史和发展趋势，指出了机械式齿轮传动啮合检测仪的近况，说明了本设计的主要任务和工作内容。 4 2 机械结构部分的设计 端面齿轮传动啮合检测仪的工作原理 端面齿轮传动啮合检测试验机的工作原 理简图如图 示。 图 端面齿轮传动啮合检测试验机的工作原理简图 端面齿轮传动啮合检测试验机的工作原理：让一个标准齿轮与被测齿轮进行啮合运动，在啮合过程中，通过目测两齿轮的接触斑点来检测两齿轮的啮合程度。如图 示，标准齿轮安装在主滑架的心轴上，被测齿轮安装在测量滑架的心轴上，添加磁粉制动器在测量滑架的心轴上产生负载并且在弹簧力的作用下，两齿轮作啮合运动，由于被测齿轮存在加工误差，两齿轮在啮合过程中中心距会发生变化，在齿 轮齿面涂抹特殊颜料通过目测两齿轮齿面的斑点程度来检测齿轮啮合度。轴的设计 的设计流程 轴是机器中必不可少的重要零件，其功能是支撑转动零件，使转动零件具有确定的工作位置，并传递运动和动力。 根据受载情况，轴可分为： 6 a. 心轴 只用于支承转动零件，特点是只受弯矩作用而不承受转矩。心轴又可分为固定 (心轴工作时轴不转动 )和转动心轴 (工作时转动 )； b. 转轴 既支承转动零件又传递动力，即同时承受弯矩和转矩； c. 传动轴 主要传递动力，即主要承受扭矩，不承受或只承受较小的弯矩。 根据几何轴线形状，轴可分为直轴、曲轴和软轴。根据结构形状，轴又可分为光轴和阶梯轴；实心轴和空心轴；圆形截面轴和非圆形截面等。 轴的设计应满足下列几方面的要求：适当的选材、合理的结构、足够的强度、必要的刚度和振动稳定性及良好的加工、装配工艺性等。 通常轴的设计程序为： (1) 根据机械传动方案的整体布局，拟定轴上零件的布置和装配方案； (2) 选择轴的材料； (3) 初步确定轴的直径； (4) 进行轴的结构设计，校核轴的键连接强度及轴的弯扭强度； (5) 对于重要的轴，进行强度和精确校核计算 ； (6) 必要时轴的刚度及临界转速； (7) 根据上述计算结果修改设计； (8) 绘制轴的工作图 (零件图 )。 的材料和毛坯 轴的材料种类很多，设计时主要根据对轴的强度及刚度等要求，以及实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。 轴的常用材料主要是碳素钢和合金钢，其次是球墨铸铁。一般机器中的轴多采用 35、 45、 50 等优质碳素钢，尤以 45 号刚最为常用，对于受载较小或不太重要的轴，可用 A， 普通碳素钢；对于受力较大，轴的尺寸受到限制，以及 某些有特殊要求的轴，可采用合会钢。 根据需要轴常需要进行各种热处理，化学处理及表面强化处理，以提高轴咆绔麟口耐磨耐蚀等性能。在一般工作温度下，合金钢和碳素钢的弹性模量十分接近，故只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适 轴一般由轧制圆钢或锻件经切削加工制造。轴的直径较小，可用圆钢棒制造；重要的、大直径或阶梯直径变化较大的轴，可采用锻坯。直径特大的轴可制成空心的。 件在轴上的定位形式 轴的结构应便于加工、测量、装配和维修。通常注意以下几个方向： 1) 考虑加工工艺所必须的结构要素 (如中心孔螺母 退刀槽、砂轮越程槽等 )； 7 2) 合理确定轴与零件之间的配合性质，加工精度和表面粗糙度； 3) 轴的类和直径应按 1 圆整为标准值； 4) 确定各轴段长度时，应尽可能的使结构紧凑，同时要保证零件所需要的滑动距离、装配或调整所需空问，并注意转动零件不得与其它零件相碰撞，与轴毂配装的轴段长度，一般应略小于轮毂 2 3保证轴向定位可靠； 5) 除特殊要求者外，一般轴上所有零件都应无过盈地到达配合的部位； 6) 为便于导向和避免擦伤配合表面，轴的两端及有盈配合的台阶处都应制成倒角； 7) 为提高劳动 生产率，轴上的倒角、圆角、键槽等应尽可能取相同尺寸。 的设计计算 本设计中带动标准齿轮转动的轴是传动轴，主要传递转动力矩，即主要承受扭矩，不承受或只承受较小的弯矩，因此只需要对其扭转强度及刚度进行校 核即可。 本设计中选用材料为 45 钢的实心轴，最小轴径为 12d 1) 轴的扭转强度的计算 轴的扭转强度条件为： 3 0 . 2 (式中：T材料的切应力，单位为 T材料的许用切应力，单位为 T 轴所受的扭矩，单位为 Nm； 的抗扭截面系数 ，单位为 于圆轴 316 ； d 轴的直径 ，单位为 m。 由公式 ( 3 5(常见轴的材料的 T值见表 8 表 几种常用的轴材料的 T值 (轴的材料 20 35 45 405T 1220 2030 3040 4052 为 保险起见，本设计计算 T取较小值，取 30T 取电机的最大输出转矩 m 。 由公式 ( 33 65 5 4 . 9 0 . 0 0 9 3 3 0 1 0 m 此轴有一个键槽和销孔，轴径增大 57%，即 (1 7 % ) 9 . 3 9 . 9 5d 于本设计中所设计的轴的最小轴径是 12 故满足扭转强度要求。 2) 轴的扭转刚度的计算 轴的扭转变形用每米长的扭转角 来表示。 其计算公式为 ： (式中： T 轴所受的扭矩， 单位为 Nm； G 轴的材料的剪切弹性模量，对于钢材料 0G 截面的极惯性矩 ， 单位为 于圆轴 432p ； l轴的长度 ， 单位为 m。 轴扭转刚度的条件为： 为轴每米长允许扭转角，对于精确传动可取 0 0 /m； 此处取 /m。 工程上，习惯把 /m 作为 的单位，这样把（ 中的弧度换算成度，可得 180944 . 9 1 . 8 5 3 2 1 8 08 . 1 1 0 0 . 1 2 3 . 1 4 3 . 1 4 /m 因为 ，所以满足扭转刚度要求 。 9 丝杠螺母副的设计计算 珠丝杠副的组成 滚珠丝杠副是在滚珠丝杠和滚珠螺母之间以滚珠为滚动体的螺旋传动元件。在滚珠螺母体上装有滚珠循 环装置，有反相器，它构成滚珠返回通道，使滚珠在闭合同路中形成滚珠链的反复循环运动。避免了滚珠顺着滚到螺旋面滚到滚珠螺母外面。 磨性计算 滑动螺旋 副 的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度以及润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大 ， 螺旋副间越容易形成过度磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主要是限制螺纹工作面上的压力 P，使其小于材料的许用压力 P。 丝杠螺母副的结构尺寸如图 图 示。 图 丝杠螺母副 图 丝杠 螺母副的基本尺寸 图中2d 为丝杠的大径，1d 为螺 10 母的大径， 1p 为螺距。 丝杠螺母副的耐磨性计算公式 9 为： 2 (式中：杠所受最大轴向力，单位为 N； 螺母长径比，2/， L 为螺母长度，一般 ，本设计中 ； P 材料的许用压力，单位为 表 表 丝杠螺母副材料的许用压力值 丝杠 螺母的材料 滑动速度 (r/s) 许用压力 (钢 青铜 8 25 3 6 11 18 6 12 7 10 15 1 2 淬火钢 青铜 6 12 10 13 钢 铸铁 3 18 6 12 4 7 丝杠螺母副的摩擦系 数见表 示。 表 常用材料的摩擦系数 材料 名称 摩 擦 系 数 静 摩 擦 动 摩 擦 无润滑剂 无润滑剂 有润滑剂 钢 钢 0 15， 青铜 0 15， 铸 钢 设计中取摩擦系数 。 已知工作台及工件最大重量为 500G N。 所以 5 0 0 0 . 1 5 7 5 f N 由公式（ 得 275 2 . 0 4 1 . 2 1 5 设计选用的丝杠螺母副形式为标准梯形螺纹，螺距 5P 径2 杠大径 20d 径1 14d 母大径 21d 径 1 15d 11 杠 的强度计算 丝杠 工作时承受轴向压力（或拉力） 的作用。 丝杠 危险截面上既有压缩（或拉伸）应力 ， 又有切应力。因此 ，校 核 丝杠 强度时，应根据第四强度理论求出危险截面的计算应力 其强度条件为 ： 2 2 23 3 ( ) (或 221143 ( ) c a 式中： A 丝杠 螺纹段的危险截面面 积 ， 单位为 221 1 4 1 5 444 丝杠 螺纹段的抗扭截面系数 ， 单位为 311 141 5 4 5 3 91 6 4 4T 1d 丝杠 螺纹小径 ， 单位为 T 丝杠 所受的扭矩 ， 单位为 N 2 1 7 . 5t a n ( ) 7 5 t a n ( 4 1 5 ) 2 2 622av N常可使 4 30 ,取 4 ， 15v ； 丝杠 材料的许用应力 ， 单位为 见 表 表 滑动螺旋副材料的许用应力 (螺旋副材料 许用应力 b 丝杠 钢 s/(3 5) ( 螺母 青铜 40 60 30 40 铸铁 40 55 40 钢 s/(3 5) ( 注： (1)度， 为剪切强度； (2)载荷稳定时，许用应力取大值。 由公式（ 2 2 23 3 ( ) 12 27 5 2 2 63 ( )1 5 4 5 3 9 2 3 5 5 47 过上面计算可知，本设计中的丝杠满足强度要求。 母凸缘的强度计算 工作时，在螺母凸缘与 工作台 的接触面上产生挤压应力，凸缘根部受到剪切作用。 设凸缘部分承受全部 轴向力螺母 凸缘受到 的 剪切 应力为 ： (式中 ： 为螺母材料的许用 剪切 应力 ， 单位为 表 b 螺母凸缘的宽度 ， 单位为 15b D 螺母的外径 ， 单位为 40D 由公式（ 75 0 . 0 41 5 3 . 1 4 4 0 所以，螺母凸缘满足强度要求。 杠 的稳定性计算 对于长径比大的 丝杠 ，当轴向压力丝杠 就会突然发生侧向弯曲而丧失其稳定性。因此，在正常 工作 情况下， 丝杠 承受的轴向力杠的许用轴向力 F 。 丝杠的许用轴向力 F 的计算公式为： 41234000 (式中：丝杠支承 系数 ，见表 1d 丝杠的小径 ， 单位为 14d L 丝杠的支承距离 ， 单位为 300L 由公式（ 4 412234000 3 4 0 0 0 0 . 2 5 1 4 3628300 N 因为 75N，所 以丝杠满足稳定性要求。 13 表 丝杠 的 支承 系数杠 支 撑 情 况 支 承 系 数 两 端 固 定 端固定，一端 半 固定 端固定，一端 简 支 端 简 支 端固定，一端自由 滚动轴承的选用和计算 动轴承类型的选择 滚动轴承类型多种多样，选用时可考虑以下几个方面的因素，根据具体情况进行选择。 1) 载荷的大小、方向和性质：球轴承适于承受轻载荷，滚子轴承适于承受重载荷及冲击载荷。当滚动轴承受纯轴向载荷时，一般选用推力轴承；当滚动轴承受纯径向载荷时，一般选用深沟球轴承或短 圆柱滚子轴承；当滚动轴承受纯径向载荷的同时，还有不大的轴向载荷时，可选用深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承及调心球轴承或调心滚子轴承。 2) 允许转速：因轴承的类型不同有很大的差异。一般情况下，摩擦小、发热量少的轴承，适于高转速。设计时应力求滚动轴承在低于其极限转速的条件下工作。 3) 刚性：轴承承受负荷时，轴承套圈和滚动体接触处就会产生弹性变形，变形量与载荷成比例，其比值决定轴承刚性的大小。一般可通过轴承的预紧来提高轴承的刚性；此外，在轴承支承设计中，考虑轴承的组合和排列方式也可改善轴承的支承刚度。 4) 调心性能和安装误差：轴承装入工作位置后，往往由于制造误差造成安装和定位不良。此时常因轴产生热膨胀等原因，使轴承承受过大的载荷，引起早期的损坏。自动调心轴承可自行克服由安装误差引起的缺陷。 5) 安装和拆卸：圆锥滚子轴承、滚针轴承等，属于内外圈可分离的轴承（即所谓分离型轴承），安装及拆卸方便 。 6) 市场性：即使是列入产品目录的轴承，市场上不一定有销售；反之，未列入产品目录的轴承有的却大量生产。因而，应清楚使用的轴承是否容易购得。 本设计选用 7004C 292接触球轴承，其基本参数见表 14 表 7004d(D(B(Cr(极限转速（ r/ 脂润滑 油润滑 20 42 12 4000 19000 动轴承的构造及材料选择 1) 滚动轴承构造：滚动轴承一般是由内圈、外圈、滚动体和保持架组成。内圈装在轴颈上（在推力轴承中称为轴圈），配合较紧；外圈装在机座或零件的轴承孔内，通常配合较松。内外圈上有滚道，当内外圈相对旋转时，滚动体将沿滚道滚动。滚 动体是实现滚动摩擦的滚动元件，除 “自转 ”外，还绕轴线公转，形状有球形、圆柱形、锥柱形、滚针形、鼓形等。保持架的作用是把滚动体均匀地隔开。 2) 常用材料：滚动体与内外圈的材料要有高的硬度和接触疲劳强度、良好的耐磨性和冲击韧性。一般用含铬合金钢制造，常用材料有 ，经热处理后硬度可达 65。 本设计中轴承选用的材料为 动轴承的校核计算 a. 轴承的基本参数的定义 1) 轴承寿命：轴承中任一元件出现疲劳剥落扩展迹象前运转的总转数 或一定转速下的工作小时数。 2) 基本额定寿命：一组轴承中 10%的轴承发生点蚀破坏，而 90%的轴承不发生点蚀破坏前的转数（以 106r 为单位）或工作小时数，用符号10 3) 基本额定动载荷：使轴承的基本额定寿命恰好为 106r 时，轴承所能承受的载荷值，用符号 C 表示。 4) 基本额定静载荷：使受载最大的滚动体与滚道接触中心处引起的接触应力达到一定值的载 荷，用符号00() 2. 轴承寿命的校核计算 滚动轴承寿命的校核条件 2 为： 66010 (式中： C 轴承应具有的基本额定动载荷， 单位为 N； P 轴承所受的载荷， 单位为 N，经折算 750P N； n 轴承的转速， 单位为 r/30n r/ 15 轴承预期计算寿命， 单位为 h， 15000h，见表 寿命指数，对于球轴承 3 。 由公式 （ 36660 6 0 3 0 1 5 0 0 07 5 0 2 2 5 01 0 1 0 N 为本设计中选用的轴承的基本额定动载荷为 以满足使用要求。 表 推荐的轴承预期计算寿命 （ h） 机 器 类 型 预期计算寿命 不经常使用的仪器或设备，如闸门开闭装置 300 3000 间断使用，中断使用不致引起严重后果，如手动机械 3000 8000 间断使用的机械，中断后果严重，如车间吊车 8000 12000 每日 8用率不高），如一般齿轮传动 12000 20000 每日 8用率较高），如金属切削机床 20000 30000 联轴器的选用和计算 轴器的类型 联轴器可分为 刚性联轴器 、挠性联轴器、 安全联轴器 、 起动安全联轴器 等。 挠性联轴器又可分为无弹性元件的挠性联轴器、非金属弹性元件的挠性联轴器、金属弹性元件的挠性联轴器等。 轴器的选择原则 (1) 转矩 T： T 比较稳定时，选 用 刚性联轴器、无弹性元件或有金属弹性元件的挠性联轴器； T 有较大 冲击振动时，选 用 有弹性元件的挠性联轴器。 (2) 转速
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