仿形车床设计说明书.doc

摘 要本设计涉及到车床，更特别涉及到的仿形车床。本次设计针对一零件手柄做专用机床的设计，它结合了传统车床的优点和现代技术的先进，能有效地提高生产效率与产品质量，非常有研究意义。在车床领域，仿形一直采用的解释就是以事先制成的靠模为依据，加工时触头对靠模表面施加一定的压力，并沿其表面上移动，通过仿形机构，使刀具作同步仿形动作，从而在零件上加工出与靠模相同的型面。在已知的仿形车床的类型中控制是有一可绕固定在溜板上的轴旋转地凸轮完成。这凸轮的旋转由溜板的纵向移动通过传递的方式实现，它包括一对固定在凸轮轴上的齿轮对车床床身纵向处理机架。因而，当溜板相对车床床身纵向移动时，凸轮旋转，横向移动溜板。当触角在接触凸轮时，安装在溜板上的凸轮轴遵循触角的部分路径，与溜板位移同步移动的凸轮沿其半径横向移动，从而为准确地再现了工件轮廓选择横向或斜位放行导轨的位置。本系统的不便之一是控制凸轮轮廓完全不同于工件呈现的最后的轮廓。目前现有的其他类型的车床，控制轮廓最好的方法是用相同的工件进行仿形，如一 模片或模板。这些轮廓控制工具是安装在车床的机架上，并参照作为溜板的纵向位移的机能，工件的轴向确定仿形导轨横向或斜向的位置。在溜板纵向进程中触角沿轮廓滑动，旨在体现模板或模块在整个运动过程中直径上的变化。为了再现倾向于两个不同直径间的工件轴肩的突变轮廓如肩膀或面，仿形导轨相对于工件轴向斜向放置。众所周知，这种仿形导轨的轨道被安装在溜板上便于加工。所以，本次简易手柄仿行车床的设计就是运用靠模的方法来实现对零件手柄的加工。本次设计的目的在于更有效的控制加工零件外形，提高仿形车床的实用性、效率和简明性。虽然仿形车床加工的加工精度高，生产率也高，但设备与靠模较复杂，成本高，主要用于成批生产中加工较高要求的成形面。在本次设计中针对零件的复杂外形的同时，也要提高仿形车床的经济性、实用性，实现设计的创新与机床的优越性。 关键词：仿行车床、简易手柄、靠模机构、轮廓英文摘要 AbstractThe present invention relates to lathes and more particularly to copying having automatic control cycles.In the field of lathes it has been the general practice to employ copying meansIn certain types of known copying lathes the control contour is composed of a cam rotatably mounted on an axis fixed to the carriage. This cam is rotated by the longitudinal displacement of the carriage through the means of a transmission which comprises a toothed pinion fixed on the axis of the cam driven by a rack longitudinally disposed on the bed of the lathe.Thus,when the carriage is longitudinally displaced on the bed,the cam is rotated so as to transversally move the carriage.The axis of the cam is mounted on the carriage on a portion of the path followed by the feeler when the feeler comes in contact with the cam,it is moved by the transverse in the radius of this cam which are synchronized with the displacement of the carriage and thus determine the transverse or oblique position of the copying slide for accurately reproducing the chosen contour on the workpiece.One of the inconveniences of this system is that the contour of the control cam is entirely different than the final contour which is to be reproduced on the workpiece.on other types of presently available lathes,the contour of the control means is preferably the same as that of the workpiece to be reproduced, such as pattern piece or templates.These contoured control means are mounted on the frame of the lathe and determine the transverse or oblique position of the copying slide with references to axis of the workpiece as a function of the longitudinal position of the carriage.The feeler slides along the contour during the longitudinal advancement of the carriage and acts to reflect the variations in diameter of the pattern piece or the template during the course of this movement.In order to reproduce abrupt contours such as shoulders or faces inclined to the axis of the workpiece between two different diameters,the copying slide is generally obliquely displaced with respect to the axis of the workpiece.It is also known that the slide bars of this copying slide may be mounted so as to swivel on the carriage.Keyword：copying lathes、simple handle、contour、composed of a cam 目 录摘 要11 引言61.1课题概述61.1.1课题背景61.1.2课题发展概况及存在问题71.2专用机床设计理论81.2.1靠模仿形机构原理.8 1.2.2专用机床设计方法.91.3课题分析及设计方案112简易手柄仿形车床详细设计详细设计142.1零件分析及刀具选择:142.2切削用量的选择.142.3电机选型152.3.1电机功率计算152.3.2电机选择162.4传动机构的设计及计算162.4.1各轴转速计算162.4.2带传动的设计计算162.4.3齿轮部分参数计算182.4.4 主轴的结构设计及校核212.4.5液压系统计算262.5键的选择及其校核332.5.1轴键的选择及校核332.6轴承校核342.6.1 主轴轴轴承选用及校核273 结束语374 致谢385 参考文献291 引言我这次的毕业设计的课题是简易手柄的仿行车床的设计，经过调研课题、查阅资料、工厂实习，我认识这个课题是接近实际生活、工作之中的一个实践。在设计中不断地查阅资料、复习课本，对这个课题我有了深入的认识，我也体会到工作是一个深入学习的过程，我们在遇到问题、解决问题的过程中成长。在简易手柄仿行车床的设计中，我们大学所学到的知识得到了巩固，我对设计有了更深入的理解，同时这次设计也使我在大学所学习的东西有了一个系统的总结，更植入了新的认识与体会。在本次设计中，主要设计有两大块：传动系统的设计与仿行机构的设计。主要运用专用机床设计理论来实现设计的可行性与创新。1.1课题概述本课题是“简易手柄仿形车床设计”，作为专用机床的设计，我不仅要考虑国内外仿形机床的发展概况，还要考虑传动机构与进给机构等专用机床各个机构的可行性与创新，所以要深入社会了解工件的性能要求及发展前景。1.1.1课题背景目前在国内，主要采用的依旧是普通车床。但随着科技的发展，产品外形的多样化与复杂化，自动化程度的加深，数控等技术的出现，普通机床的应用使得一些特殊形状的工件、大批量生产的工件的加工过程存在复杂或者生产周期长、效率低等问题。这些问题直接影响的是产品的质量和产量，影响公司的效益。尤其是国内机械的现状迫切需要高效率的机械来是实现机械行业更新。我国机械制造业中仿形车床的构成比 ,远比其他工业发展国家为小 ,使用还很不普遍。非金属仿形车床和非圆仿形车床在我国还是空白,国外有这种产品,实际上在我国当前也很需要。有很多复杂曲面和非圆旋转体零件,需用仿形加工。而用非圆仿形车床加工非圆体零件和其它加工设备相比较,具有无可媲美的优点。同时在目前的生活中，我们会发现手柄是很常见、常用的，可以大批生产，也可以小批量生产。但为了更利于使用与美观的考虑手柄都设计成曲面，但是在普通车床中实现手柄轮廓的光滑性就困难一些。但在仿形车床中这个问题就不存在，我们选用成型车刀就很容易加工。所以，我选择的课题是“简易手柄仿形车床设计”，通过设计，手柄的外形就不再是人们担心的问题，同时仿形车床也可以提高生产力，提高产品的质量。这是在普通车床上实现创新，使设计更优化。在我国，仿行车床的应用只在局限在一些简单的行业，比如食品业，以馒头机为例，应用的就是成型技术；在生活中常见的又如蜂窝煤机，也是成型技术的应用。但实际上仿形车床的在我国的应用之停留在很低的水平。但在国外，仿行车床的应用就很广，技术也很先进，比如汽车行业。由于数控技术、电子技术和刀具材料的发展,还开创了仿形技术的新领域。早期仿形车床结构较简单 ,一般具有一个仿形刀架和一个横切刀架仿形车削基本上是单刀进行,加工效率低,性能较简单,且往往在万能性车床上,增加仿形装置附件,扩大工艺范围和性能。还有的仿形车床设有两个以上仿形刀架 ,可以同时进行顺序仿形（顺仿）、对应仿形（对仿）加工,即提高了仿形加工效率和加工精度。意大利杜普洛马蒂克（Duplomatic）公司发展了一种无角度限制仿形装置,可以仿形车削正、反直角台肩和沉切（ 角度小于90）型面零件,使仿形车削范围更加宽广。1.1.2课题的发展概况及存在的问题目前，随着数控，单片机等高科技的发展，仿形车床的未来也是光明的。在国内外越来越多的企业公司应用在生产中成型技术。同时仿形车床还在向多刀、多轴高效切削方向发展,即形成多刀多轴仿形车床。机床除装有多个刀架外,还有双主轴和三主轴结构形式,可同时加工两个或三个零件。三轴仿形车床一般无尾架，主要用于加工盘、环类零件。这些仿形车床具有功率大,刚性好,自动化程度高,能适应高速强力切削,刀具可快换和机外对刀,辅助加工时间短,生产效率高。如瑞士GF公司KDM系列仿形车床配置穿孔带顺序控制系统。杜比特(DOBIED)公司522G、522P和523型数控仿形车床,日本西部电机工业公司ACE20/50型数控自动仿形车床,西德舍勒尔（Schaerer）模拟数控自动仿形车床,意大利西克梅（Sicme） 西德HEYCOMAT以及我国CK7120型数控仿形车床均装有点位数控系统 。但这些先进的设备只是被使用在很少一部分外形非常复杂的曲线、曲面工件的加工中，在我们平时生活中还有很多外形复杂，加工困难的产品没有运用这一技术。所以这次的设计课题是以我们生活中常见、常用简易手柄作为工件来设计的仿形车床。在这次设计中主要存在两个问题：一是在普通的车床中，主轴箱是多级转速，并且为无极变速或多级变速，在本次设计中，我是要针对特定的工件的工序设计主轴箱，所以主轴的转速要符合该道工序的转速，符合该道工序的加工工艺要求，所以在该道工序中应取合适的工艺参数，合理计算。主要注意主轴的轴向窜动，注意各个零件的工作寿命等；二是靠模机构的改进，在本次设计中，靠模机构是加工工件的关键，所以靠模机构的设计要考虑到模型的精度与尺寸，在理论上靠模的理论轮廓线与工件的素线形状要完全一样，另外要考虑到加工过程中的刀具的走刀路径不发生干涉或碰刀，靠模中要在轮廓的开头与结尾加上一段，以解决这个问题。1.2专用机床设计理论专用机床是加工某种特定零件、完成某些特定工序的专用性机床。它有利于实现单机自动化，组成生产自动线，提高劳动生产率，降低劳动强度。随着生产的发展和自动化程度的提高，专用机床目前在生产中的应用已愈来愈广。所以，专用机床的数金额及理论是我们必须掌握的知识。1.2.1靠模机构原理仿形加工以事先制成的靠模为依据，加工时触头对靠模表面施加一定的压力，并沿其表面上移动，通过仿形机构，使刀具作同步仿形动作，从而在模具零件上加工出与靠模相同的型面。常用的仿形加工有仿形车削、仿形刨削、仿形铣削等。在这里我们认识的是放行车削的靠模机构原理。在仿行车削时，仿形加工有两种实现方式：一是成形刀具加工成形面，采用成形刀具加工是指用切削刃的形状与工件轮廓形状完全相同的刀具直接加工出成形面。加工时，刀具相对于工件作简单的直线进给运动。例如用成形车刀车成形面 和成形铣刀铣成形面 ；二是简单刀具加工成形面也就是利用普通刀具对工件特定的相对运动来加工成形面。它的控制方式，可以有手动控制，也可以用靠模或仿形装置进行控制加工。第二种实现就是我们在这里要认识的靠模加工。这种方法的加工精度高，生产率也高，但设备与靠模较复杂，成本高，主要用于成批生产中加工较高要求的成形面。这也是我在这次设计中要创新的一个点，把靠模法仿形加工运用到生活中的产品加工。运用靠模机构仿行加工原理如图所示，以样板或模型，作仿形车削的靠模；加工时，采用仿形触头作用于靠模的型面上作靠模运动，与其联动的车刀，则作与仿形触头同步仿形车削运动。靠模可分为平面靠模和立体靠模。平面靠模用于平面轮廓的仿形，它指放大图、样板等。平面轮廓仿形用的样板，通常用0.51厚的钢板或塑料板作为靠模材料，由钳工按划线加工而成；立体靠模用于三维复杂表面的仿形，在模具型腔的加工中主要使用立体靠模。常用的仿形触头有如下三种： 圆柱形触头，以圆柱面为仿形基准面，用于平面轮廓和型腔底 部清根的仿形； 球头形触头，以球头为仿形基准，用于三维型腔的表面加工，可保证在任何方向上触头与靠模曲面都成法向接触； 锥形球头触头，以球头为仿形基准，用于曲率半径较小的深型腔复杂型面的立体仿形。常用材料:仿形触头可用钢、硬铝、铜或塑料制成，其工作表面应具有一定的硬度，并经抛光。靠模板设计的技术要求:(1)触头的倾斜角应小于靠模工作面上的最小斜角，仿形触头头部半径R应小于靠模工作面上的最小半径r。 (a)锥形球头触头： (b) 圆柱形球头触头：Rr正确 图二(2) 仿形触头的形状还应与车刀形状相适应，其直径差别见图所示。仿形触头的直径D可按下式确定: D2（e） 车刀直径（）； 型腔加工后需留的钳工修正量； e由于触头偏移的修正量。1.2.2专用机床设计方法专用机床的设计分为两个方面的设计：总体设计与零部件的设计。首先，分析工件的加工工艺，制定工件的工艺路线，包括制定工艺方案的原始条件的分析、毛坯的选择、定位基准的选择、加工方案的选择、工序尺寸的确定。在得到工艺路线后我们 要根据手册及计算参数选择刀具，并确定切削用量。考虑到现有手册的的完整性，我们可以跟据已有的仿行车床的加工参数，结合现有的仿行车床的规格来选取切削用量。参照已有的仿形车床的规格及参数，型号C613232075035019052750140-2551620-16001.644.181.31.7226013001605C6132D3201000350190521000140-2551620-16001.644.181.41.85251013001605C6132E320750320175407501207002401230-14001.62.5/2.844.091.31.1210611521586C6132E32010003201754010001209002401230-14001.62.5/2.844.091.41.2235611521586C6132E-1340750340190527501207002401228-1506331.62.5/2.8/44.06/4.591.351.15210611521596CW61323207503201903875014075017518180015-16001.644.251.551.4220010201490CH613232075035019050750-1000145750215935-18001.644.1251.51.3523009101330由于仿形车床是在普通车床的基础上发展而来的，并且车床事经过社会实践认可的可以信赖的设计，对我的设计有很大的参考价值，它的设计有着广泛的前景和丰富的可借鉴的经验。其设计的实质是，在完成总体的设计方案以后，就指各个主要零部件的设计、安装、定位等问题，并对个别零件进行强度校核和试验。并在相关专题中，对零部件的寿命延长进行比较详细的分析。在各个零部件的设计中，要包括材料的选择、尺寸的确定、加工的要求，结构工艺性的满足，以及与其他零件的配合的要求等。在强度的校核是，要运用的相关公式，进行危险部位的分析、查表、作图和计算等。并随后对整体进行安装、工作过程以及工作后的各方面的检查，同时兼顾到维修、保险装置等方面的问题，最后对两个主要工作零件的加工精度、公差选择进行分析，以保证专用机床的最终设计的经济性和可靠性。1.3课题分析及设计方案本课题是“简易手柄仿形车床设计”，作为专机，我不仅要考虑设备的仿形机构，还要考虑传动机构与进给机构。零件如图所示。 图三1.3.1课题分析根据仿形车床的工作原理，考虑到零件的外形与加工工艺，设计中需要完成几大块内容。一是：仿行机构的设计，在本次课题中选用靠模法加工；二是传动系统，在本次设计中，由于是专机设计，所以我们的传动路线较简单，我们只需设计出快进、工进、快退的三条传动链即可。所以我们的溜板箱、进给箱、床身等都比较简单。且这样的设计也易实现。在普通的车床中，主轴箱是多级转速，并且为无极变速或多级变速，在本次设计中，我是要针对特定的工件的工序设计主轴箱，所以主轴的转速要符合该道工序的转速，符合该道工序的加工工艺要求，所以在该道工序中应取合适的工艺参数，合理计算。主要注意主轴的轴向窜动，注意各个零件的工作寿命等。（1） 切削运动分析 在本次仿形机床的设计中切削运动分为主运动与进给运动。主运动是车削中工件的转动，这个主运动有主轴带动工件绕X方向旋转来实现；进给运动是刀具的移动，这个运动有溜板带动刀架做沿X向德纵向移动与沿Y向的横向进给。 仿形时，工作台在X轴方向以一定速度运动，通过靠模装置使车刀在靠模的XY断面上作X轴方向的仿形。为了仿出型面的全部形状，还要给予X轴方向以周期进给，进行型面的往复仿形。（2） 靠模机构分析靠模机构保证加工工件外形轮廓，所以用的是一般车刀，运用的是轨迹法加工工件，在刀具的进给中我们采用靠模板来控制刀具的相对轨迹，以此来实现曲面的加工。1.3.2 设计方案为了实现以上目的，参照设计手册，我把设计分为三部分内容：主传动系统、进给系统和靠模机构。（1）主传动系统采用的是通用机床的设计，设计为主轴箱，传动系统采用电动机带轮齿轮减速主轴的传动方式。其中带轮为卸荷带轮，同时带轮还起到过载保护；主轴的正反转有摩擦离合器来实现，同时包括制动装置与操纵机构。具体的设计如图所示。 图四（1） 卸荷带轮电动机经V带将运动传至轴左端的带轮。带轮与花键套用螺钉连接，支持在法兰盘内的两个相信球轴承上。这样，带轮可通过花键套带动轴转动，而胶带的拉力则有轴承与法兰传至箱体。轴的花键部分只传递扭矩，从而避免因胶带拉力造成的轴的弯曲变形。（2） 进给系统的设计 在普通车床中，进给机构是有主轴变速机构光杠涡轮蜗杆齿轮减速齿轮齿条，有齿条带动溜板沿导轨运动。考虑到这一系列的传动路线及传动实现的的进给量，在普通车床的进给机构复杂，且尺寸较大；同时，由于工件的尺寸比较小，该机床是专用机床，所以选用机械的进给机构不是最优设计。参考磨床的设计，翻阅资料，确定采用液压系统来实现进给。该系统实现刀具的纵向移动及刀具的快进快退，液压系统图如下所示。图五 液压系统图在该系统中，用单向行程节流阀换接快速运动和工作进给运动的速度换接。在图示位置为制动状态，液压缸不工作；当操纵换向阀5打到左边是，油路接通，液压缸6右侧的回油可经行程阀9和换向阀5流回油箱，使活塞快速向右移动。当快速运动到所需达到的位置，活塞上挡块压下行程阀9，将其通路关闭，这时液压缸6右腔的回油就必须经过节流阀7流回油箱，活塞的运动转换为工件的进给运动；当操纵换向阀5使活塞换向时，压力油经换向阀5和单向阀8进入液压缸右腔，使活塞快速向左退回。综上所述，简易手柄仿形车床的总体设计方案如图所示:图六2 简易手柄仿形车床设计2.1零件分析及刀具选择在机床上加工该简易手柄为车削外轮廓，母线为圆，有轨迹法形成需要一个成型运动，即工件的旋转；导线为曲线，需要一个成形运动，即刀架的移动。在仿行机床中，有两种刀具：成形刀具与一般车刀，成形刀具的刀刃为与发生线吻合的曲线，发生线有刀刃实现，不需要运动，如图a所示；而一般车刀如图b。这种仿形加工是通过靠模法实现对外形轮廓的控制。 图七 （a） 图七（b） 图七由零件的基本尺寸，我们知道零件较小，专门制作一成形刀具从经济上考虑比较浪费材料。同时从零件的尺寸，参照已有的仿形车床的刀具，选用一般车床刀具，参照机械设计师手册，选取刀具直径为20。2.2选取切削用量参照机械加工工艺手册P78，表1.1-80，常用的仿行车床的加工精度为IT7-IT8,Ra为2.510um。切削用量的选取可采用查表法，参照机械加工工艺手册表1.1-46，根据工件为45钢，硬度为200-250HB,在仿形车床上加工的条件，选取切削深度为：当v=4080m/min时，=15，f=0.10.6 mm/r；当v=2050m/min时，=530，f=0.60.8mm/r。而在机械加工工艺手册表1.1-51，根据刀具宽度为20mm，加工直径为40mm以上（工件直径为46mm）时进给量为f=0.0400.080 mm/r。综合以上查表结果，选取=3mm，f=0.080 mm/r，v=60m/min2.3电动机的选择2.3.1电机功率计算根据主切削力的计算公式：其中=3mm，f=0.080 mm/r，带入公式，得=1900 =857.4N切削功率的计算有公式： 带入数据为 =857.4*=0.86KW主电动机功率计算有公式= ，带入数据，得=1.01kw2.3.2电机选择根据以上数据，可选择主轴箱用电机。根据机械设计手册查的电机的型号为Y100L-6,额定功率为1.5kw，转速为940r/min，效率为0.7752.4传动机构的设计及计算2.4.1确定各轴转速（1）传动比的计算与分配在上面的计算我们知道电机的转速为940r/min，由公式 V= 推导得，n= 带入v=60m/min，=46mm，德n=415.4 r/min总的传动比为 U= ，带入上述数据，得u=2.26在本次设计中选取的传动路线为：电动机带轮齿轮减速主轴电机由机械制造技术P175中专用机床公比应小一些，一般选取公比为1.21或1.26，在本次设计中选取齿轮的传动比为1.21，计算的带轮的传动比为 = ，带入数据，得 = =1.8 根据计算结果，参照生产实践经验，选定电机至主轴间的减速传动机构为一对带轮，并结合带轮的传动特点，取带轮间的减速比为1.8 。（2）计算各轴转速传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：轴、轴、轴。轴为电机轴， =940 r/min = 由转速计算公式 = = =522.2 r/min ；同理，计算得 =415.4 r/min（3）计算各轴功率由参考书1表2-4查得各传动效率：离合器；轴承；圆柱齿轮传动； V带传动=0.96。由电动机的功率p=1.5kW,由公式=计算各轴转速为 =1.50.96=1.41kw =1.50.96=1.364kw2.4.2带传动的设计计算参考机械工业出版社出版的机械设计手册第二版的第四卷。已知电机轴转速940r/min,输入功率P=1.5kw1）设计功率 由表33.1-2查得工况系数1.2， P1.51.2=1.8kw2）选定带型 根据=1.8kw和=940r/min，由图33.1-2确定为A型带。3）小带轮基准直径及大带轮基准直径参考表33.1-18和图33.1-2，取100mm，取传动比i=1.8,弹性滑动系数0.02。则大带轮基准直径i(1-)=1.8100=176.4mm由表33.1-18取=180mm。4）输入轴实际转速 (1-)/=1800.98960/180=522r/min5)带速v v=/(601000)= 100960/(601000)=5.2m/s不超过30m/s，符合要求。6)初定轴间距 按公式取 =0.7(+)=0.7(100+180)=560mm7)所需基准长度 2+(+)/2+ =1492.9mm 由表33.1-7选取基准长度1625mm。 8）实际轴间距a a=+（-）/2562.5mm安装时所需最小轴间距 a-0.0015=560.06mm张紧或补偿伸长所需最大轴间距 a+0.02=596mm9）小带轮包角 10）单根V带的基本额定功率根据100mm和940r/min由表33.1-17 查得A型带1.37kw。 11）考虑传动比影响，额定功率的增量由表33.1-17g查得0.06kw。 12）V带根数z z=/(+)由表33.1-13查得=0.96,由表33.1-15查得=0.9,则 Z=1.8/(31.35+6.06) 0.960.9=2.26取z3根。 13）单根V带预紧力 =500(2.5/-1) /(zv)+m由表33.1-14查得m0.17kg/m,则 =500(2.5/0.96-1) 1.8/(360)+0.175.3N。14）压轴力476.9N。15）带轮结构和尺寸由Y100L-6电动机可知，其轴伸直径28mm ,长度L=60mm, 故小带轮轴孔直径应取28mm,毂长L=60mm 。由表33.1-22查得，小带轮结构为六椭圆轮辐式带轮。轮槽尺寸及轮宽按表33.1-20计算，参考图33.1-5典型结构，画出小带轮结构示意图（图2-1）： 图八 小带轮大带轮由于受使用要求，采用实心结构。2.4.3齿轮传动设计计算参考中国矿业大学出版社出版的机械设计工程学。由上知：传递功率P=152kw，主动齿轮转速597.58r/min。1）选择齿轮材料查表，小齿轮选用20CrMnTi,调质渗碳淬火，回火,硬度5662HRC；大齿轮选用20CrMnTi,调质渗碳淬火，回火，硬度5662HRC。2）按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算设计计算公式 齿轮模数mmm确定齿轮传动精度等级 按（0.0130.022）,估算圆周速度5.3m/s，参考表8-14和表8-15，选取公差组8级。齿宽系数 查表8-23，按齿轮相对轴承为悬臂布置，取0.5。小齿轮数，在推荐值2040中取30。取传动比i1.26，则=38则大齿轮的转速=/u=414r/min传动比误差n/n n/n=(415.4-414)/415.4=0.003在5范围内。小轮转矩 由式（8-53）得 9.55P/=2.6Nmm载荷系数K 由式（8-54）得 K=使用系数 查表8-20得=1.5动载荷系数 查图8-57得初值=1齿向载荷分布系数 查图8-60得=1.309齿间载荷分配系数 由式（8-55）及得 1.88-3.2()cos=1.721查表8-21并插值得=1.242,则载荷系数K的初值=3.34。齿形系数 查图8-67 小轮2.52 大轮2.42应力修正系数 查图8-68 小轮1.625 大轮1.66重合度系数 由式（8-67）得 0.25+0.75/=0.686许用弯曲应力 由式（8-71）由 弯曲疲劳极限 查图8-72得850N/=740 N/弯曲寿命系数 查图8-73得1尺寸系数 查图8-74得1安全系数 查表8-27得1.6，则 531 N/，463 N/故齿轮模数m的设计初值 =2.2取=3m。小轮分度圆直径参数圆整值 90圆周速度v V= /60000=5.2539m/s与估取=5.2很相近，对取值影响不大，不必修正。 =1.21,K=3.34齿轮模数m=3m。小轮分度圆直径90大轮分度圆直径 m=120中心距a a=m()/2=102齿宽b b=5.01大轮齿宽b=5.01小轮齿宽 +（510）113）按齿面接触疲劳强度校核计算由式（8-63）知 弹性系数 查表8-22，得189.8。节点影响系数 查图8-64（，0）得2.5。重合度系数 查图8-65（0）得0.88。许用接触应力 由式（8-69）得 接触疲劳极限应力、 查图8-69得 600MPa=500 MPa接触强度寿命系数 查图8-70得0.97硬化系数 查图8-71及说明得1。接触强度安全系数 查表8-27，按一般可靠度取=1.1。则=660 MPa=550又 =576 MPa =533 MPa故齿面接触疲劳强度满足要求，也即所设计的齿轮满足强度要求。4）齿轮其它尺寸计算及结构设计由表8-31可知，小齿轮和小齿轮都为实心结构的齿轮以及它们的结构尺寸。画出齿轮的示意图如图2-3，2-4所示。图2-3 齿轮2.4.4 输入轴的结构设计及校核根据上述设计计算可知，输入轴，也即带轮轴的转速为=522r/min,传递功率为=1.41kw（1）求轴上的转矩TT=9.55（/） =9.55 =2.6Nmm（2）求作用在齿轮上的力轴上齿轮的分度圆直径：=90mm可以求出作用在齿轮上圆周力、径向力和轴向力的大小如下，方向如图2-15所示。 22.6/90577N =577210 N（3）确定轴的最小直径选取轴的材料为37SiMn2MoV，调质处理。预估轴的最小直径： 取A=110,可得 A 100 15.6 mm取=25mm。（4)轴的结构设计根据轴的轴向定位要求以及轴上零件的装配方案和他们之间的径向配合尺寸等参数来确定出轴上各轴段的直径和长度，以及轴上零件的周向定位，最后确定轴上圆角和倒角尺寸。各轴肩处的圆角半径为2mm，轴端倒角取1.545图2-14为轴及轴上零件的示意图：图2-14（5）轴的强度较核1 求轴的载荷根据轴的结构图和轴的受力分析，可以做出轴的计算受力简图，确定轴承支点。轴的受力简图2-15：图2-15从受力简图可以看出轴的受力不在一个平面上，而是在两个相互垂直的平面上，一个是水平面，一个是垂直面。我们可以在这两个面内分别计算支反力和弯矩，然后求总和。垂直面支反力计算，垂直面受力简图2-16：图2-16由计算公式： 代入数据： 得到： =33717 N ， =19082 N画出垂直面弯矩图2-17：图2-17水平面支反力计算：水平面受力简图2-18：图2-18由计算公式： 代入数据：得到： 21877 N， =30060 N画出水平面弯矩图2-19：图2-19由弯矩图可以看出B、C两点所受弯矩最大，其合成弯矩分别如下： = =4731851 N.mm =7725504 N.mm合成弯矩图2-20：图2-20扭矩：2.43 N.mm扭矩图2-21：图2-21由上述一系列的图可以看出，B、C为危险截面。当量弯矩 = =4734097 N.mm当量弯矩： = =7726880 N.mm2 校核轴的强度轴的材料为37SiMn2MoV，调质处理。根据轴径，查手册得865 N/m（0.09-0.1 ） 77.8586.5 N/m取82N/m，轴的计算应力为 B= =21.5 N/m=82 N/mC=35.2 N/m=82 N/m根据计算结果可知，该轴满足强度要求。2.5.液压系统计算2.5.1液压缸内径的计算液压缸内径的计算分为不同的情况，根据液压机工作的特点应按照安推力F计算液压缸内劲D的方法液压缸中的压力油作用在活塞上的液压力F（又称液压缸的推力）与油液压力p和活塞的有效面积A有关，按照关系式推力F主要能克服工作负载力，摩擦阻力以及惯性力等合成的负载力。液压缸内径D由下式计算： A=式中 液压缸的效率。对无杆腔，由上式得 （m）对有杆腔式中 d活塞杆直径，m。则 （m）上式中p为液压缸的工作压力（pa），计算所得的液压缸内劲D也就是允许的最小内径，推力F的单位为N。计算负载： （1） 已知条件有：工作部件总重估计为980N。运动部件的快进与快退速度为 1 =3 =3.45m/min,工作进给为2 =4=20.75mm/min，往复运动的加速、减速时间 t=0.02s。工作部件在导轨上的法向作用力估计为50N，横梁与导柱之间采用平面导轨，静、动摩擦因数为s=0.2，d=0.1。快进行程L1=20mm 工进 L2=200mm液压缸的负载计算： 工作负载FR=301.25N 惯性负载Fm=Ggt=9803.459.8600.02N=0.96N 摩擦负载Fs = sFN0.2980N196N Fd =dFN=0.1980N98N 重力负载FG =980N 液压缸的机械效率取 m=0.9各工况的液压缸负载和液压缸驱动力： 启功时，负载F=FsFG1176N，驱动力F0=Fm1306N 加速时，负载F= Fd FmFG1078.96N,驱动力F0=Fm1198N 快进时，负载F= Fd FG1078N，驱动力F0=Fm1197N 工进时，负载F= Fd FGFm3775N，驱动力F0=Fm4194N 反向启动时，负载F=FsFG490N,驱动力F0=Fm544N 加速时，负载F= Fd FmFG282N,驱动力F0=Fm313N 快退时，负载F= Fd FG495N,驱动力F0=Fm550N 制动时，负载F= Fd FmFG708N,驱动力F0=Fm787N（2 ） 初选液压缸的工作压力，由工况分析可知，工进压制阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，根据液压缸与负载的关系，选液压缸的工作压力为p110105pa。为防止液压缸退回时产生振动，液压缸的回油腔应有背压，设背压p25105pa，假定快进、快退的回油压力损失为 p7105pa。表2 按负载选执行文件的工作压力负载/N50005001000010000200002000030000300005000050000工作压力/MPa0.811.522.5334455（3） 液压缸内径的计算，分为不同的情况，根据液压机工作的特点应按照安推力F计算液压缸内劲D的方法。液压缸中的压力油作用在活塞上的液压力F（又称液压缸的推力）与油液压力p和活塞的有效面积A有关，按照关系式推力F主要能克服工作负载力，摩擦阻力以及惯性力等合成的负载力。液压缸内径D