立式加工中心回转工作台设计

厦门工学院 毕业设计（论文）厦门工学院本科生毕业设计（论文）题 目：立式加工中心回转工作台姓 名：学 号：系 别：专 业：年 级：指导教师：年 月 日 独创性声明本毕业设计（论文）是我个人在导师指导下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在标注中说明；其他同志对本设计（论文）的启发和贡献均已在谢辞中体现；其它内容及成果为本人独立完成。特此声明。论文作者签名： 日期： 关于论文使用授权的说明本人完全了解厦门工学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学院有权保留送交论文的印刷本、复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅；学院可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 立式加工中心回转工作台设计摘要本文设计的主要内容为立式加工中心直线、回转工作台，该工作台承担运动功能为纵向（X）轴和横向（Y）两个方向的直线移动及一个绕中心轴的转动。主要设计内容包括：本设计首先做总体结构方案的拟定。确定工作台组成结构，方案拟定为纵向、横向两个方向移动的直线工作台，在纵向直线移动工作台的导轨上安装一个绕中心轴转动的回转工作台，本课题重点研究回转工作台部分。对于立式加工中心工作台的设计，首先，进行总体方案设计，纵向和横向采用滚珠丝杠螺母副传动；回转传动设计方案采用齿轮副传动和蜗杆副传动；然后进行各零件的选型计算设计与校核，蜗杆与轴采用整体式结构；蜗轮与工作台采用螺钉连接；工作台的平衡通过止推轴承来保证；箱体由箱座、箱盖和顶盖组成，其中箱体上设计了圆台和加强筋；利用CAD软件绘制各部分图纸，然后通过SOLIDWORKS对回转工台各零件进行三维建模最后进行回转工作台装配。关键词：立式加工中心，伺服电动机，工作台，滚珠丝杆，强度校核 Design of Rotary Table for Vertical Machining CenterAbstractThe main contents of this paper are the straight line and rotary worktable of vertical machining center, which bears the motion function of straight line movement in longitudinal (X) axis and transverse (Y) direction and rotation around the center axis. The main design contents include: this design first makes the overall structure plan formulation. The structure of the worktable is determined. The plan is to design a linear worktable moving in both longitudinal and transverse directions. A rotary worktable rotating around the central axis is installed on the guide rail of the vertical linear worktable.For the design of the worktable of vertical machining center, firstly, the overall scheme is designed, the ball screw and nut pairs are used for vertical and horizontal transmission; the gear pair and worm pair are used for rotary transmission design; secondly, the selection calculation and design of various parts are carried out, and the worm and shaft are integrated structure; the worm wheel and worktable are connected by bolts; and the worktable is balanced through. The box body is composed of the box seat, the box cover and the top cover, in which a circular table and reinforcing ribs are designed. The drawings of each part are drawn by CAD software, then the parts of the rotary table are modeled by SOLIDWORKS and assembled by the rotary table.Key Words: Machining Center，Working Table，Rotary Working Table ，Ball Screw目 录第1章 绪论11.1 研究背景11.2立式加工中心的发展现状21.3 加工中心的分类21.3 研究的目的和意义31.4 论文的主要研究内容4第2章 回转工作台总体方案设计52.1设计参数52.2回转工作台的总体方案设计5第3章 主要零部件的设计63.1电机的选择63.2传动装置动力计算113.3蜗轮蜗杆副的设计143.4齿轮副的设计163.5轴的设计17第4章 三维造型设计20结论28参考文献29谢辞31III立式加工中心回转工作台第1章 绪论1.1 研究背景加工中心是一种功能较全的自动化加工机床。立式加工中心结构简图如下，它把切削、铣削、镗削和钻削等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺功能。加工中心自1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功问世至今世界各国出现了各种类型的加工中心，虽然外形各异，但从总体结构来看主要由以下几大部分组成。 基础部件 由床身、立柱、工作台等组成。它们是加工中心的基础结构，它们不仅要承受加工中心的静载荷，还要承受切削加工时产生的切削负载，所以要求加工中心的基础部件必须有足够的刚度。这些大件可以是铸铁件也可以是焊接而成的钢结构件，它们是加工中心中体积和重量最大，同时也是主要的减震部件。本次课题为立式加工中心回转工作台，本课题应用性强，涉及的知识点较多，如外购件的选型、机械机构设计、三维造型及设计软件的一些应用。图1.1 立式加工中心结构图1-切削箱 2-X轴伺服电机 3-Z轴伺服电机 4-主轴电机5-主轴箱 6-刀库 7-数控柜 8-操纵面板9-驱动电柜 10-回转工作台 11-滑座 12-立柱13-床身 14-冷却水箱 15-间歇润滑油箱 16-机械手典型加工中心的机械结构主要有基础支承件、加工中心主轴系统、进给传动系统、工作台交换系统、回转工作台、刀库及自动换刀装置以及其他机械功能部件组成。图1.1所示为立式加工中心结构图。1.2立式加工中心的发展现状对于高速加工中心，国外机床在进给驱动上，滚珠丝杠驱动的加工中心快速进给大多在以上，最高已达到。采用直线电机驱动的加工中心已实用化，进给速度可提高到，其应用范围不断扩大。国外高速加工中心主轴转速一般都在，由于某些机床采用磁浮轴承和空气静压轴承，预计转速上限可提高到。国外先进的加工中心的刀具交换时间，目前普遍已在左右，高的已达，甚至更快。在结构上，国外的加工中心都采用了适应于高速加工要求的独特箱中箱结构或龙门式结构。在加工精度上，国外卧式加工中心都装有机床精度温度补偿系统，加工精度比较稳定。国外加工中心定位精度基本上按德国标准验收，行程以下，定位精度可控制在之内。此外，为适应未来加工精度提高的要求，国外不少公司还都开发了坐标镗精度级的加工中心。相对而言，国内生产的高速加工中心快速进给大多在左右，个别达到。而直线电机驱动的加工中心仅试制出样品，还未进入产量化，应用范围不广。国内高速加工中心主轴转速一般在，定位精度控制在之内，重复定位精度控制在之内。在换刀速度方面，国内机床多在，无法与国际水平相比。虽然国产数控机床在近几年中取得了可喜的进步，但与国外同类产品相比，仍存在着不少差距，造成国产数控机床的市场占有率逐年下降。国产数控机床与国外产品相比，差距主要在机床的高速、高效和精密上。除此之外，在机床可靠性上也存在着明显差距，国外机床的平均无故障时间（MTBF）都在小时以上，而国产机床大大低于这个数字，国产机床故障率较高是用户反映最强烈的问题之一。1.3加工中心的基本组成、分类及结构特点加工中心是一种功能较全的自动化加工机床。它把切削、铣削、镗削和钻削等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺功能。加工中心自1958年由美国卡尼-特雷克公司首先研制成功问世至今世界各国出现了各种类型的加工中心，虽然外形各异，但从总体结构来看主要由以下几大部分组成。 基础部件 由床身、立柱、工作台等组成。它们是加工中心的基础结构，它们不仅要承受加工中心的静载荷，还要承受切削加工时产生的切削负载，所以要求加工中心的基础部件必须有足够的刚度。这些大件可以是铸铁件也可以是焊接而成的钢结构件，它们是加工中心中体积和重量最大，同时也是主要的减震部件。 （2）主轴部件 由主轴伺服电源、主轴电动机、主轴箱、主轴、主轴轴承和传动轴等零件组成。主轴的启动、停止、变速等均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是进行切削加工的功率输出部件。主轴是加工中心的关键部件，其结构的好坏对加工中心的性能有很大的影响，它决定着加工中心的切削性能、动态刚度、加工精度等。 数控系统 单台加工中心的数控部分由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动装置以及电动机等部分组成。CNC装置是一种位置控制系统，其控制过程根据输入的信息进行数据处理、差补运算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。可编程序控制器（PLC）替代一般机床中机床电器柜，执行数控系统指令，控制机床执行动作。数控系统主要功能有：控制功能、进给功能、主轴功能、辅助功能、刀具功能和第二辅助功能、补偿功能、字符图形显示功能、自动诊断功能、通信功能、人机对话程序编制功能等。数控系统是加工中心执行顺序控制功能和完成加工过程的控制中心。 （4）自动换刀系统 该系统是加工中心区别于其他数控机床的典型装置，它解决工件一次装夹后多工序连续加工中，工序与工序间的刀具具有自动储存、选择、搬运和交换任务。它由刀库、机械手、驱动机构等部件组成。 （5）自动托盘交换系统 如今有的加工中心为了实现进一步的无人化运行或进一步缩短非切削时间，采用多个自动交换工作台方式储备工件。一个工件安装在工作台上加工的同时，另外一个或几个可交换的工作台面上装夹上一些等待加工的工件。当完成一个托盘上工件的加工后，便自动交换托盘，进行新零件的加工，这样可以减少装夹的等待时间，提高加工效率。 （6）辅助装置 包括润滑、冷却、排泄、防护、液压、气动检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用，因此也是加工中心不可缺少的部分。1.3 研究的目的和意义装备工业的技术水平和现代程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，加工中心技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生活的最基本的生产资料，而数控又是当今先进制造技术和装备最核心和技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造业能力和水平，提高对动态多变市场和适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造业技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。1.4 论文的主要研究内容本次论文课题为立式加工中心回转工作台。本次论文主要设计的主要内容如下：（1）了解立式加工中心回转工作台发展，研究立式加工中心回转工作台的结构特点及其主要用途；（2）根据课题要求，对立式加工中心回转工作台设计的总体方案进行设计；（3）对涡轮蜗杆副等传动元件进行选型计算；（4）对电机及其相配套的零件（如轴承。平键等）进行设计计算。第2章 回转工作台总体方案设计2.1设计参数本次立式加工中心回转工作台达到的技术要求：（1）工作台尺寸：500700（mm）；（2）工作台分度精度：15；（3）工作台重力：1200N（3）最高工作台转速 12r/min（4）水平承载能力：500kg；2.2回转工作台的总体方案设计立式加工中心回转工作台外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。图2-1为立式加工中心回转工作台。它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。图2-1 立式加工中心回转工作台1-电机；2-小齿轮；3-偏心套；4-大齿轮；5-柱销；6、7、8、11-轴承盖、套筒；9-蜗杆；10-蜗轮；12、13-加紧瓦；14-油缸；15-活塞；16-弹簧；17-钢球；18-光栅；第3章 主要零部件选择与计算设计3.1电动机的选择电动机是专门工厂批量生产的标准部件。选择电动机包括确定类型、结构、容量（功率）和转速，并查出其型号和尺寸。本立式加工中心回转工作台选用同步交流伺服电机，它具有如下特点：1） 控制精度高 步进电机的步距角一般为1.8(两相)或0.72(五相)，而交流伺服电机的精度取决于电机编码器的精度。以伺服电机为例，其编码器为l6位，驱动器每接收216 =65536个脉冲，电机转一圈，其脉冲当量为360/65536=0.0055；并实现了位置的闭环控制，从根本上克服了步进电机的失步问题。 2） 矩频特性好 步进电机的输出力矩随转速的升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，其工作转速一般在每分钟几十转到几百转。而交流伺服电机在其额定转速(一般为2000rmin或3000rrain)以内为恒转矩输出，在额定转速以E为恒功率输出。3） 具有过载能力 4） 加速性能好 步进电机空载时从静止加速到每分钟几百转，需要200400ms，而交流伺服电机的加速性能较好。工作机所需工作功率为Pw： Pw=Fv/1000(kW)或 Pw =Tn/9550或 Pw =Tw/1000式中：F工作机的工作阻力，N； v工作机的线速度，m/s； T工作机的阻力矩,Nm； n工作机的转速,r/min； w工作机的角速度,rad/s。传动装置的总效率：a=123n式中：1,2,3,n分别为每一传动副（齿轮、蜗杆、带或链）、每对轴承、及每个联轴器的效率。T=1000,n=12, Pw=1。 电动机转速：nd=in=(i1i2i3in)n式中：i传动装置总传动比； i1i2i3in各级传动副传动比；其中：总传动比i=160,齿轮副传动比i1=16/9,蜗杆副传动比i2=90。电动机所需工作功率：Pd= (kW)；查表得：齿轮传动效率=0.98，蜗杆传动效率=0.72，球轴承传动效率=0.99，滚子轴承传动效率=0.98。因此a= 22=0.66。 表 3.1 电动机参数项目设计值确定值T(Nm)10001000n(r/min)129.375a0.660.66Pw(kW)1.260.98Pd(kW)1.901.90nd(r/min)19201500电动机型号选为PMSMF18-020D，满载转速为1500 r/min,额定输出功率为2 kW。3.2 计算传动装置的远动和动力参数为了进行传动零件的设计计算，应计算传动装置的运动和动力参数，即各轴的转速、功率和转矩。将各轴由高速至低速依次定为：轴、轴i1、i2为相邻两轴间的传动比；12、23为相邻两轴间的传动效率；P1、P2为各轴的输入功率（kW）；T1、T2为各轴的输入转矩（Nm）n1、n2为各轴的转速(r/min)（1） 各轴转速电动机轴 n1=1500 r/min蜗杆轴 n2= = =843.75 r/min蜗轮轴 n3= = =9.375 r/min（2） 各轴输入功率蜗杆轴 P2=P1*=1.90.98=1.862 kW蜗轮轴 P3 =P2*22=1.8620.720.9820.992=1.26 kW（3） 各轴输入转矩 蜗杆轴 T2=T1* i1*=95501.780.98=21.10 Nm 蜗轮轴 T3=T2*i2*22=21.1900.720.9820.992=1000 Nm3.3 蜗杆副的设计3.3.1 蜗杆传动的类型选择及设计准则（1）类型选择 按形状的不同，蜗杆传动可分为3大类：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动。圆柱蜗杆传动按其螺旋面的形状又分为阿基米德蜗杆(ZA)、渐开线蜗杆(ZI)、法向直廓蜗杆(ZN)、锥面包络蜗杆(ZK)等。本设计中选用渐开线蜗杆传动。渐开线蜗杆在垂直于蜗杆轴线的截面内为渐开线，在包含蜗杆轴线的截面内为凸廓曲线。这种蜗杆可以磨削，易保证加工精度，一般用于转速较高和较精密的传动中。（2）设计准则 1）对于闭式蜗轮传动，通常按齿面接触疲劳强度来设计，并校核齿根弯曲疲劳；2）对于开式蜗轮传动，或传动时载荷变动较大，或蜗轮齿数z2大于90时，通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计；3） 由于蜗杆传动时摩擦严重、发热大、效率低，对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以免发生胶合失效。本课题中蜗杆传动为闭式传动，应按齿面接触疲劳强度来设计，并对齿根弯曲疲劳进行校核。3.3.2 选择材料及热处理方式考虑到蜗杆传动效率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢，齿面淬火，硬度为45-55HRC，以提高传动效率和耐磨性。选用蜗轮材料为铸锡磷青铜ZCuSn10P1，金属铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿圈用青铜制造，而轮芯用灰铸铁HT100制造。3.3.3 蜗杆传动的设计过程1) 确定蜗杆头数和蜗轮齿数 由i=90，可取Z1=1，Z2=90；2) 估取效率 =0.7；3) 确定作用在蜗轮上的转距 T2 =1000 Nm4) 蜗轮转速 n=9.375rpm；5) 确定载荷系数K 因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数K=1；选 取KA=1；由于转速不高，冲击不大，可取动载系数KV=1，则：K=KA*K*KV=1*1*1=1 6) 蜗轮材料的基础许用接触应力=196Mpa，基础许用弯曲应力=40Mpa； 7) 循环应力次数 N=60jn2Lh=609.5529200=1.67107；8) 寿命系数 KHN=0.94 KFN=0.739) 许用接触应力H，许用弯曲应力F=0.94196=184Mpa=0.7340=29.2Mpa10) 按接触疲劳强度设计ZE=155查表可得，取m=4mm，q=17.75，d1=71mm,m2d1=105311) 校核蜗轮齿根弯曲强度齿形系数YF 蜗杆导程角： 当量齿数： 取YF=1.50螺旋角影响系数 校核齿根弯曲强度（Mpa）由计算结果可知小于应许的弯曲许用应力，故设计满足要求。3.3.4 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸表4.3 蜗杆传动主要参数名称代号蜗杆蜗轮模数m4齿数z190特性系数(mm)q10压力角(度)20变位系数x0分度圆直径(mm)d40360节圆直径(mm)d40360齿顶高(mm)ha44齿根高(mm)hf4.84.8全齿高(mm)h8.8齿顶圆直径(mm)da48368齿根圆直径(mm)df30.4350.4蜗杆螺旋线升角=3.2245226065周节p12.566370614蜗轮外径dg2Z=1时335蜗轮齿顶圆弧半径(mm)R131.5蜗轮齿根圆弧半径(mm)R240.3蜗轮宽度bZ3时59.25蜗轮包角270-90中心距(mm)a2003.3.5 蜗轮蜗杆结构设计蜗杆：为加强蜗杆轴的强度，直接将蜗杆设计成蜗杆轴的形式。另外为能够更好的控制蜗轮蜗杆的反向侧隙，将蜗杆加工成变导程形式，即沿轴向蜗杆的齿厚按规律变厚。在蜗轮蜗杆安装时调节蜗杆的轴向位置找到一个合适的蜗杆齿厚以达到消除侧隙的目的。蜗轮：蜗轮做成套筒形式，利用螺栓和工作台台面直接相连。这样既节约贵重的有色金属，而且蜗轮直接传递扭矩给工作台中心主轴只起定位和预紧作用，不传递扭矩。 3.4 齿轮副的设计根据前述所选电机型号及各轴运动和动力参数计算，可知T1=26.26 Nm，传动比设定为i1=2，齿轮传动效率=0.97，工作日按每年300工作日计，寿命为10年。3.4.1 选择齿轮材料、热处理及精度等级1) 选定小齿轮材料为45MnB，表面淬火，硬度为55HRC,大齿轮材料45MnB，表面淬火，硬度为50HRC；2) 初估圆周速度V=3m/s，初选齿轮精度等级为8-8-7。3.4.2 参数选择1) 取小齿轮齿数z1=20，大齿轮z2=39，齿宽系数d=0.6，齿数比u=39/20=1.95。2) 确定载荷系数： 查手册，确定工作情况系数KA =1.25； 查手册，确定动载系数KV =1.10； 查手册，由fd=0.6、硬齿面、非对称布置、轴刚性大，确定齿向载荷分布系数K=1.08； 查手册，由确定齿间载荷分布系数K =1.20； 载荷系数K=KAKVKK=1.251.101.081.20=1.78。3) 总工作时间th=830010=2.4104hN1=60n1jth=60200012.4104h=2.88109N2= =1.481094.4.3 按齿根弯曲疲劳强度设计1) 求许用弯曲应力F 取寿命系数YN1=0.95，YN2=0.98，弯曲疲劳极限Flim1=Flim1=370Mpa，尺寸系数YX1=YX2=1，安全系数SFlim1=SFlim2=1.25，则：F1=2Flim1YN1 YX1/ SFlim1=23700.951/1.25=562.4 MpaF2=2Flim2YN2 YX2/ SFlim2=23700.981/1.25=580.2 Mpa2) 齿形系数 YFa1=2.98，YFa2=2.493) 应力修正系数 YSa1=1.52，YSa2=1.634) 比较两个齿轮的YFa*YSa/FYFa1*YSa1/F1=2.981.52/562.4=8.05410-3YFa2*YSa2/F2=2.491.63/580.2=6.99510-35) 重合度系数 Y=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.64=1.716) 按齿根弯曲疲劳强度确定模数m 即：取标准模数m=2，验算圆周速度v=4.2m/s7) 修正模数，按v=4.2m/s查表得=1.18修正载荷系数K=1.781.18/1.10=1.91。3.4.4 确定齿轮的主要参数与主要尺寸表3.4 齿轮副主要参数小齿轮大齿轮模数m=2.5齿数z1=23z2=41分度圆直径d1=m*z1=57.5d2=m*z2=102.5齿顶高ha1=ha*m=2.5ha2=ha*m=2.5齿根高hf1=(ha*+c*)*m=3.125hf2=(ha*+c*)*m=3.125齿顶圆直径da1=d1+2*h1=62.5da2=d2+2*h2=107.5齿根圆直径df1=d1-2*hf1=51.25df2=d1-2*hf2=96.25齿宽b1=d*d1=24b2=20中心距a=(d1+d2)/2=803.4.5 校核齿面接触疲劳强度1) 许用接触应力H，取寿命系数ZN1=0.95，ZN2=0.98。取弯曲疲劳极限Hlim1=Hlim1=1200Mpa，安全系数SHlim1=SHlim2=1.0。则：H1=Hlim1ZN1 / SHlim1=12000.95/1.0=1140MpaF2=Hlim2ZN2 / SHlim2=12000.98/1.0=1176 Mpa2) 弹性系数ZE，取ZE=189.8。3) 节点区域系数ZH，取ZH=2.5。4) 重合度系数5) 计算齿面接触应力 由于H H，故满足接触疲劳强度。6) 确定齿轮传动精度齿轮圆周速度V=4.2m/s确定第公差组为8级。第公差组定为8级，第公差组定为7级，齿厚偏差选HK。3.5 轴的设计轴是组成机器的重要零件之一，它的主要功能是支承旋转的零件。根据轴承受载荷的不同，轴可分为三类：心轴，传动轴和转轴。心轴只承受弯矩而不传递扭矩，传动轴主要用于传递扭矩，不承受弯矩或承受很小的弯矩，转轴工作时既承受弯矩又承受扭矩。根据结构形式，轴可分为直轴、曲轴和绕性钢丝轴。直轴根据外形的不同，又可分为光轴和阶梯轴。轴的材料主要是碳钢和合金钢。轴的结构设计与工作能力的计算是轴设计的两个主要部分，它们相互依赖，相互制约，设计时常采用边计算、边设计、边修改的方法。通常设计的大致步骤是：选择轴的材料粗略估计轴的最小直径结构设计强度、刚度校核等设计轴的零件图。轴的工作能力计算值的是轴的强度、刚度和振动稳定性等方面的计算。轴的结构设计主要包括轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构通常应满足：轴上零件定位准确，轴向和轴向固定可靠；有良好的制作工艺性，轴上零件要便于拆装和调整；轴受力合理。轴上零件的轴向定位与固定是以轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖和圆螺母等保证的。轴的周向定位常用的有键、花键、销、紧定螺钉以及过盈配合等。轴的结构设计完成之后，已初步确定了轴的长度与直径。已知轴上零件的位置，即外载荷及支反力的作用位置，便可进行轴的强度校核，检验轴的工作能力及结构设计的合理性。进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载和应力情况，采取相应的计算方法，并恰当的选取其许用应力。对于传动轴，应按扭转强度条件计算；对于心轴，应按弯曲强度条件计算；对于转轴，应按弯扭合成强度计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。减速器的轴通常是既承受弯矩又承受转矩，但当轴的支点距离尚未确定时，先按扭转强度初步估算各轴的直径d,然后以此d为基础将轴设计成阶梯轴，最后校核弯扭复合强度或精确验算安全系数。按扭转强度估算直径d的公式为： d= (mm)式中：C与轴的材料有关的许用扭剪应力系数； P轴传递的功率（kW）； n轴的转速； d为承受转矩处轴的最小直径，为补偿键槽对轴的削弱，应把算出的直径d增大3%（单键）或7%（双键）。3.5.1 蜗杆轴的设计蜗杆用两组双列滚针轴承和一对推力球轴承支承。滚针轴承承受蜗杆的径向载荷，推力球轴承承受蜗杆的轴向载荷。其中滚针轴承的使用既可以减少径向尺寸，又能保证传动刚度。蜗杆右端和大齿轮用圆柱销连接，当松开圆柱销时，蜗杆相对于大齿轮可以沿轴向移动。根据传动精度和磨损调整要求：蜗杆有10mmde 轴向移动调整量，既相当于0.2mm的侧隙调整量。蜗杆应通过调整轴套安装在箱体上，当移动调整轴套时，蜗杆跟着移动，既能满足消除侧隙的要求，又有足够的传动刚度。设计轴时，应考虑轴与轴承的配合，轴的直径应符合滚动轴承的标准内径，不能任意选取。滚针轴承采用无内圈单列滚针轴承，型号选为NK25/20,NK42/20；推力球轴承型号为51107。滚针轴承外圈采用两个固定钉固定，轴通过一对推力球轴承和调整轴套固定，当调整轴套轴向移动时，蜗杆轴跟着一起移动。调整轴套通过压块固定在箱体上，当压块松开时，转动调整轴套便可沿轴向移动。接下来计算轴承的载荷，以确定轴承的型号。确定完轴承的型号之后，还应对轴的强度进行校核，画出轴的弯矩图，计算危险截面的弯扭复合强度，最终确定阶梯轴的径向尺寸和轴向尺寸。3.5.2 工作台转轴的设计（1）按弯扭强度初步确定各轴的直径和设计阶梯轴蜗轮具有较大的直径值，蜗轮和工作台通过螺钉连接在一起，螺钉主要承载工作扭矩。工作台通过螺钉和转轴连接在一起，工作台要绕着轴旋转，考虑到结构的紧凑性和工作台的稳定可靠性，工作台轴向支承在滚动导轨上，滚动