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螺纹在线加工部件结构设计【全套4张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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关键词：: 螺纹罗纹在线加工部件结构设计全套 cad 图纸毕业论文原创资料

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摘　要

本次设计是对螺纹在线加工部件的设计。在这里主要包括: 主轴箱传动机构的设计、进给部件的设计、刀具卡紧部件系统的设计这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。

整机结构主要由电动机产生动力通过联轴器将需要的动力传递到丝杆上，丝杆带动丝杆螺母，从而带动整机进给运动，而主轴箱通过二级齿轮减速带动主轴旋转运动,

改设计提高劳动生产率和生产自动化水平。更显示其优越性，有着广阔的发展前途。

本论文研究内容：

(1) 螺纹在线加工部件总体结构设计。

(2) 螺纹在线加工部件工作性能分析。

(3)电动机的选择。

(4) 螺纹在线加工部件的传动系统、执行部件及机架设计。

(5)对设计零件进行设计计算分析和校核。

(6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。

关键词：螺纹在线加工部件，滚珠丝杠,进给传动,主轴箱

Abstract

This design is the design of the thread on-line processing parts.. Here mainly include: the ability to design and tool design of spindle box transmission mechanism, a feeding part of card tight component system the design of the graduation design on the design of the basic skills training, improve the analysis and solve engineering problems, and for general mechanical design created certain conditions.

Whole structure mainly by the motor generate power through the coupling will need the power delivered to the screw rod and screw rod drives the screw rod nut, so as to drive the machine feed movement, and spindle box by secondary gear deceleration drive the spindle rotating motion,

Improving labor productivity and production automation level. It has a broad prospect for its development..

Research content of this thesis:

(1) the overall structure design of the online machining parts of the screw threads.

(2) working performance analysis of the screw online working part.

(3) motor selection.

(4) the transmission system, the execution parts and the frame design of the thread processing parts.

(5) design and calculation of the design parts for calculation and verification.

(6) drawing the assembly drawings and important parts of the assembly drawings and parts drawings of the design parts.

Key words: online processing parts, ball screw, feed drive, spindle box

目　　录

摘　要II

AbstractIII

1　绪论1

1.1 螺纹在线加工部件的要求1

1.2 课题的目的及意义1

1.3　国内外概况综述3

1.4　本课题研究的内容及方法4

1.4.1　主要的研究内容4

1.4.2　设计要求4

1.4.3　关键的技术问题4

2　螺纹在线加工部件总体结构设计5

2.1 螺纹在线加工部件的构成5

2.2 螺纹在线加工部件的工作原理5

2.3 钻孔的基本尺寸和切削用量7

2.4 减速机构设计10

3 进给结构及传动设计12

3.1 进给部位齿轮的传动计算12

3.2 高速级齿轮的设计计算12

3.3 低速级齿轮的设计计算15

3.4进给丝杠传动设计18

3.5 轴向进给滚珠丝杆副的选择19

3.5.1　导程确定19

3.5.2　确定丝杆的等效转速19

3.5.3　估计工作台质量及负重19

3.5.4　确定丝杆的等效负载20

3.5.5　确定丝杆所受的最大动载荷20

3.5.6　精度的选择21

3.5.7　选择滚珠丝杆型号21

3.6 校核22

3.6.1　临界压缩负荷验证22

3.6.2　临界转速验证23

3.6.3　丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率23

3.7 电机的选择24

3.7.1　电机轴的转动惯量24

3.7.2　电机扭矩计算25

4 主轴箱的设计计算27

4.1进给结构及传动设计27

4.2低速级齿轮的设计计算31

4.3 轴的计算34

4.3.1 高速轴的计算34

4.3.2 中间轴的计算38

4.3.3 低速轴的计算42

5 键连接的选择和计算46

5.1 高速轴（I轴）上键的选择及校核46

5.2 中间轴（II轴）上键的选择及校核46

5.3 高速轴（III轴）上键的选择及校核47

6 滚动轴承的选择和计算48

7 主轴的设计计算51

7.1 自动松拉刀系统52

7.2 自动松拉刀系统的关键零件53

结　　论55

参考文献56

致　　谢58

1　绪论

1.1 螺纹在线加工部件的要求

对于大型工业设备，在日常维护或技术改造过程中，难免需要在大型固定基础件上加工螺纹，大型固定基础件不易拆卸移动，为了不影响生产，采用通用机床上常规的加工方法以不适合。当螺纹直径较大（>φ40mm）时，需采用专用加工设备。本课题拟设计满足上述要求的专用加工设备。

1 以φ80mm螺纹为例，采用镗削方法，多次加工底孔和多次加工螺纹表面，分析计算切削用量，确定所需要的运动关系和初始参数（轴向切削力和径向切削力）；

2、要求采用数控方式实现各运动的控制和关联，满足不同螺纹规格的加工需要，通过切换能实现螺纹退刀槽的加工；

3专用镗削头经齿轮传动系统驱动主轴实现回转运动，机床主轴精度按普通精度机床要求；

4主轴组件采用可伸缩式套筒结构，主轴端结构可安装钻头，镗杆，切槽刀具。

主轴箱装配图.png

箱体零件图.png

主轴零件图.png

尺寸联系图.png

内容简介：: 太原理工大学机械工程学院开题报告机械工程学院毕业设计（论文）开题报告题目：螺纹在线加工部件结构设计专业班级：机电 1103班姓名：学号： 2011100818 指导教师：成建平 2015 年月日 nts太原理工大学机械工程学院开题报告 1.课题名称：螺纹在线加工部件结构设计。 2.课题研究背景：小型零部件上的螺纹孔一般在加工螺纹的专用机床上进行，如镗床、铣床、钻床等。但对于加工大型零部件上的螺纹孔，上述专用机床就不能满足现场加工，有两个方面的原因：第一，这些机床大都体型巨大而笨重难于到现场加工；第二，这些专用机床都有加工范围，对于大型零部件的螺纹孔，这些机床都不适用。该数控设备通过主轴箱内传动部件的设计能够实现钻孔和内螺纹的加工，满足了对于大型零部件上孔和螺纹的加工。研究该数控加工设备可以在线对零部件的钻孔和螺纹加工，而且可以连续加工出不同螺距的螺纹，满足实际生产的要求，相对于机械式数控加工设备具有明显的优势：操作方便，加工精度较高，生产效率较高，自动化程度较高。所以该数控加工设备具有较广的应用前景。 3.课题研究意义：（（ 1）主要解决大型零部件上钻孔和螺纹的加工（ 2）解决专用机床对于实时在线加工的问题（ 3）降低生产成本，节省用于加工的时间，提高劳动生产率（ 4）提高对生产自动化的认识 4.文献查阅概况金属机械加工工艺人员手册赵如福机床夹具设计手册数控技术指导书 5.设计（论文）的主要内容（ 1）数控设备的总体设计本课题主要设计一套数控加工大型零部件上孔内螺纹加工的主轴箱，进给箱内部的机械结构设计框图如图所示，通过对主轴箱的具体结构设计，实现主运动和进给运动，从而实现对于螺纹的加工。这是一条内联系传动链，联系两个执行件，以形成复合成形运动的传动链，称为内联系传动链。它的作用是保证两个末端件之间的相对速度或相对位移保持严格的比例关系，以保证被加工表面的性质。如在卧式车床上车螺纹时，连接主轴和刀具之间的传动链，就属于内联系传动链。此时，必须保证主轴（工件）每转一转，车刀移动工件螺纹一个导程，才能得到要求的螺纹导程。对于主运动的设计是采用交流伺服电机通过减速机构把动力传到主轴上，主轴带动刀具回转在孔内加工出螺纹，而另一方面也采用交流伺服电机和减速机构将运动传到丝杠螺母副，丝杠的回转带动螺母移动，利用螺母座与主轴的套筒联结，由于主轴和套筒的刚性连接，从而使得主轴随着螺母的nts太原理工大学机械工程学院开题报告移动而移动，实现了进给运动。另外在主运动的减速机构上安装编码器用于实时监测主轴的转速，以便及时调整主轴转速，保证螺纹的加工质量。对于钻孔加工和螺纹加工类似，但却是一条外联系传动链，联系交流伺服电动机和主轴，使主轴得到给定的速度运动，并传递一定的动力，外联系传动链传动比的变化，只影响生产率或表面粗糙度，不影响加工表面的形状。因此，外联系传动链不要求两末端件之间有严格的传动关系。通过主轴的主运动和进给运动带动刀具同时回转运动和直线进给运动加工出所要求的孔。伺服电动机是指能够精确地控制转速与转角的一类电动机，它在机电一体化设备进给伺服系统中是执行元件。常用的伺服电动机分为四大类：直流伺服电动机；交流伺服电动机；步进电动机；直接驱动电动机。直接驱动电动机、交流伺服电动机和直流驱动电动机均采用位置闭环控制，一般用于要求精度高、速度快的伺服系统；步进电动机主要用于开环控制，一般用于精度、速度要求不高，成本较低的伺服系统中。相比于其他电动机，交流伺服电动机交流伺服电机特点：无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。定子绕组散热比较方便。惯量小，易于提高系统的快速性。适应于高速大力矩工作状态。同功率下有较小的体积和重量。减速机构采用直齿圆柱齿轮传动，齿轮传动的优点： 1、使用的圆周速度和功率范围广； 2、效率较高； 3、传动比稳定； 4、寿命长； 5、工作可靠性高； 6、可实现平行轴的之间传动。在机电一体化系统中，常常需要检测运动部件的位移和速度。检测角位移和nts太原理工大学机械工程学院开题报告速度常用的传感器是增量式旋转编码器，检测线位移和线速度常用的则是直线光栅。这两种位移检测装置本身就是 DA/ 旋转器，它们与控制系统的接口简单方便。增量式旋转编码器结构和工作原理：增量式旋转编码器是一种光学式位置检测元件，主要用以测量转角与转速，输出信号为电脉冲，其外形如图 4-35所示。增量式旋转编码器最初的结构是一种光电盘，如图 4-36所示。在一个圆盘的圆周上分成相等的透明与不透明部分（构成主栅），圆盘与工作轴 1一起旋转。此外还有一个固定不动的圆形薄片（分度栅 8）与圆盘（主栅 7）平行放置，分度栅开有 A 、 B 、 Z 三组狭缝。其中 A 、 B 狭缝用于辨向，彼此错开 1/4栅距（主栅上相邻两线的间距为一个栅距）； Z 狭缝用作零位。工作轴转动时，感光元件接收到的光通量会时大时小地连续变化（近似于正弦信号），经放大，整形电路变换后输出方波信号，如图 4-37所示，其中 A 、 B 两路方波的相位差为 90 。若定义 A 相超前于 B 相时工作轴为正转，则 B 相超前于 A 相时工作轴就为反转。 Z相是零位脉冲（每转一个），通常用作测量基准。在实际应用中，从编码器输出的 A 、 B 相信号经辨向和倍频后，变成代表位移的测量脉冲被引入位置控制回路进行位置调节；或经频率 -电压变换器转变成正比于频率的电压，作为速度反馈信号送给速度控制单元进行速度调节。 nts太原理工大学机械工程学院开题报告（ 1）钻孔的基本尺寸和切削用量根据加工螺纹的公称直径确定孔径的大小，查金属机械加工工艺人员手册(以下简称手册 )可知，普通螺纹的基本尺寸如图所示（注：本课题主要研究螺距 mmp 63 之间的螺纹）。本课题研究螺纹的公称直径 D 在 mm8040 之间，中径公差等级为 8级。查手册可知，直径大于 mm30 的孔采用两个钻头分两次来钻出，先用直径为 mm5030 的钻头钻，然后再扩至所要求的孔径，选用的刀具是锥柄麻花钻（ 851438 GB ） ,刀具材料是 VCrW 418 ,选用第一系列的刀具直径，工件材料选用为 235Q 结构钢b= 4600.375.0 GPa 。查手册得，钻削加工的切削速度公式 m in/1.115.02.04.0 mftdv （ 1）式中： f -进给量 rmm/ nts太原理工大学机械工程学院开题报告 t -刀具耐用度 min d -孔径 mm 由手册查得 f = 65.0 mm ，当刀具直径 mmd 300 ， min70t ；当刀具直径mmd 500 ， min90t 将相关参数代入公式得 smmmv /55.3 8 2m in/95.22m i n ，smmmv /99.4 4 5m in/75.26m a x 钻削时轴向力 N ，扭矩 M 及功率 P 的计算公式查手册可知， 7.0600 dfN N (2) 8.02304 fdM mmN (3) 36.17 0 1 8 7 6 0 MnPkW (4) 根据（ 2）式，计算 kNN 314.13m in ， kNN 190.22m a x 根据（ 3）式，计算 mNM 8.193m in ， mNM 45.538m a x对于转速 n ，有： dvn sr/ (5) 得 m in/6.69/16.1m in rsrn ， m in/1.81/.3 51m a x rsrn 将相关参数代入式（ 4）中得 kWP 41.1min ， kWP 57.4max 根据所计算的相关参数查相关资料，选择 180SM3020型号大惯量交流伺服电动机，额定功率 5.6kW ,额定力矩 30 mN ，额定转速 2000 min/r ，额定线电流28.6A ,转动惯量 J 90 2mkg ，其安装尺寸如图所示， nts太原理工大学机械工程学院开题报告 nts太原理工大学机械工程学院开题报告电机性能曲线如上图所示，当电动机轴转速在 m in/15001250 r 之间时，转矩在mN 92.6669.57 之间。减速机构设计根据选择的电动机的相关参数和切削加工时功率和转矩的要求，初选进给运动传动机构传动比 41i ，二级传动。 (2)加工螺纹的基本尺寸和切削用量螺纹的公称直径 D 查手册知，如下表所示 nts太原理工大学机械工程学院开题报告选择加工三角形内螺纹的公称直径 D 为 mm8040 之间，螺距 p 在 mm63之间。加工刀具的材料为硬质合金 YT15，加工形式是镗削螺纹，工件材料选用为235Q 结构钢 0.460G P a.3750b 。切削速度计算公式： 64.03.02.023.0 ptiCv v （ 6）其中 104vC， t 为刀具耐用度 t 90min ， i 为行程次数，根据查到的数据可知 i 为 2；切削速度 minv =18.51 min/m ，maxv=22.77 min/m . 主轴转速公式： n =dv（ 8）同理主轴切削速度 v 在 m in/77.221 8 .5 1 m之间，代入主轴转速公式得转速n 的范围在 m in/02.6912.56 r之间。电动机轴转速 m in/1 2 0 0m in/9 0 0 rr 之间根据螺纹加工时主轴转速范围可知，主运动传动机构传动比符合要求。主轴做进给运动时，根据钻削扭矩值选择 180SM3020型号大惯量交流伺服电动机，其传动机构传动比 32i ，二级传动。（ 3）主轴的设计以及有关参数的计算主轴是机床中最常见的一种旋转类零件。主要由内圆面、外圆面、内外圆锥面、螺纹、花键和横向孔等组成。主轴是机床的执行件，它的主要功能是支撑传动件和传递转矩、在运作时，由它带动刀具直接参与表面成形运动；同时还保证刀具对机床其他部件有正确的相对位置。所以，主轴的性能对加工质量和机床的生产效率有重要影响。另外，主轴的传动方式是由皮带传动和齿轮传动两种方式结合的。各种车床主轴部件有所不同，但他们的基本用途是相同的，在结构和要求方面也是类似的。在工作性能上都必须与机床使用性能有相匹配的旋转精度、刚度、抗振性和耐磨性等。主轴的基本要求： nts太原理工大学机械工程学院开题报告 1.承受摩擦与磨损机床主轴的不同部位承受着不同程度的磨损，尤其是轴颈部分，由于某些轴承与轴颈配合时，摩损较大，所以此部位应具有很高的硬度来增强耐磨性。 2.工作中时承受载荷在高速运转时，机床主轴要承受不同载荷的作用，如弯曲变形、冲压，扭转等。因此要求主轴必须有抵抗不同载荷的能力。主轴在载荷大转速高时还要承受着很高的交变应力。所以要求主轴具有较高的综合力学性能和疲劳强度。前锥孔用来装顶尖或其他工具锥柄，要求能自锁，目前采用莫氏锥孔，本主轴锥孔采用莫氏锥度 6号。设计主轴内径的原则是为减轻主轴重量，在满足对空心主轴孔径要求和最小壁厚要求下，应取最大值。主轴孔径越大，主轴部件的相对重量就越轻。主轴的孔径大小主要受主轴刚度的制约。主轴的孔径与主轴直径之比，小于 0.3时空心主轴的刚度几乎与实心主轴相等；等于 0.5时空心主轴的刚度为实心主轴的 90%；大于 0.7时，空心主轴的刚度就急剧下降。一般可取其比值为 0.5左右。主轴本身刚度 K正比于抗弯断面惯性矩 I 411-1 ）（实空实空 DdIIkk （ 7）由式子可知取孔径的直径极限max1d为：max1d0.7 1D 。此时若孔径再大，刚度则急剧下降，根据推荐值 11Dd 65.06.0，取 11Dd0.6。根据前面钻削加工钻刀的直径设计主轴的锥孔孔径 ,钻刀直径最大为 50mm ，则主轴直径为 105mm ，主轴各部分尺寸如图表所示 . nts太原理工大学机械工程学院开题报告自动松拉刀系统 1.自动松拉刀系统的工作原理及结构形式钻削电主轴的自动松拉刀机构可以分为两部分，即刀具夹紧部分和松刀部分。刀具夹紧部分主要由夹头、拉杆、碟形弹簧等组成，这一部分随转轴一起旋转；松刀部分主要是气缸部分。自动松拉刀系统的工作原理是：在夹头夹紧刀具的状态下，碟形弹簧压缩，弹簧向后施加力给拉杆，拉杆拉紧夹头，夹紧刀具；松刀时，主轴后部配置的松刀气缸充气，顶杆顶推拉杆后部，压缩碟形弹簧，拉杆推动夹头下移，弹簧夹头张开，松开刀具。 2.刀具夹紧结构夹紧结构图 2 所示的是碟形弹簧后置式夹紧结构形式。碟形弹簧安装在后螺母内，拉杆较长，拉杆对主轴的动平衡有一定的影响。这种结构的碟形弹簧损坏后可以方便地取出，进行更换。一般多使用在采用滚动轴承的钻削主轴上。自动松拉刀系统的关键零件：（ 1）夹头夹头是主轴夹紧刀具用的关键零件，通常采用的夹头有 EX1010、 EX820、 1201 等型号。夹头本身的因素是引起掉刀的原因之一，夹头的有效长度和疲劳寿命是掉刀的直接因素。图 8 是测量夹头有效长度的示意图，图中 h 的值相差太大，当更换夹头不当时就会引起掉刀或松不开刀的现象发生。 h值直接影响的是拉紧刀具的碟形弹簧的压缩量，钻、铣削电主轴的碟形弹簧压缩量都很小，碟形弹簧的nts太原理工大学机械工程学院开题报告工作压缩量根据主轴型号的不同在 0.5 1.2mm 之间。经检测即使进口的弹簧夹头其图中的 h 值相差也会到 0.3mm 以上。假设使用的夹头与原配的夹头相差0.2mm，弹簧的拉紧力就要相差 25% 左右，对于有些型号的主轴会相差更大。（ 2）碟形弹簧碟形弹簧是自动松拉刀系统的关键零件，向主轴生产厂家购买质量差的碟形弹簧会出现脆裂、弹性在较短时间内丧失等问题。新购来的碟形弹簧片需要进行以下处理： (1)为了能使碟弹簧在工作时伸缩自由，需要对其进行研边处理，两端研磨出约 0.1mm 宽的平面。 (2)需要进行强压处理，如图 9所示，把碟形弹簧片依次反向装入预压心轴上，将台钻的钻夹头端部压在压套上端，向下加力，直到把碟形弹簧压平，这样压 50 100 次。强压处理后，单片弹簧的高度和原来相比要低 0.05mm，或更大一些。经过处理的碟形弹簧片，装机后，拉刀力稳定性好，拉紧力下降不明显。 3.松刀气缸浮动缸是指气缸体在工作过程中有上下移动，图 6 所示是一种浮动缸的结构形式。浮动缸的工作原理是：压缩空气从图 6 箭头所示方向进入气缸，当气缸充气时，浮动缸体上移，拉住转轴的后部，在消除顶杆与拉杆间的间隙后，顶杆继续下移，接触拉杆后端，顶杆顶住拉杆的后部，松刀力只作用在碟形弹簧上，转轴和轴承均不受力。这样转轴的支撑不承受松刀的拉力，达到给支撑卸载的目的。当转轴运转时，气缸和顶杆均与转轴脱开，不影响转轴的运转。这种浮动缸结构在钻削主轴上用的较为广泛。 nts太原理工大学机械工程学院开题报告 6.设计（论文）提交形式 1. 设计计算说明书 1 份。（按太原理工大学学生毕业设计撰写规范写）。 2. 主轴箱装配图 1张（ A0）。 3. 主轴零件图 1 张（ A1）。 4. 机床尺寸联系图 1张（ A1）。 5. 箱体零件图 1 张（ A0）。 6 1万印刷符号的英文资料翻译文件。 7.进度安排第四周查找有关外文资料并翻译成中文第五周查阅资料并撰写开题报告 nts太原理工大学机械工程学院开题报告第六周基本参数计算第七周零部件和总体结构设计第八周毕业实习，完成实习报告第九周零部件和总体结构设计第十周主运动部分设计计算第十一周进给运动部分设计计算第十二周传动部分设计计算第十三周计算机绘图，编写设计说明书第十四周计算机绘图，编写设计说明书第十五周计算机绘图，编写设计说明书第十六周审查和修改图纸及整理毕业设计说明书第十七周准备毕业答辩答辩第十八周毕业答辩 nts太原理工大学机械工程学院开题报告 8. 指导教师意见签名：年月日 nts太原理工大学机械工程学院开题报告 nts 毕业设计（论文）任务书第 1页毕业设计（论文）题目：螺纹在线加工部件结构设计毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：要求：对于大型工业设备，在日常维护或技术改造过程中，难免需要在大型固定基础件上加工螺纹，大型固定基础件不易拆卸移动，为了不影响生产，采用通用机床上常规的加工方法以不适合。当螺纹直径较大（ 40mm）时，需采用专用加工设备。本课题拟设计满足上述要求的专用加工设备。 1 以 80mm 螺纹为例，采用镗削方法，多次加工底孔和多次加工螺纹表面，分析计算切削用量，确定所需要的运动关系和初始参数（轴向切削力和径向切削力）； 2、要求采用数控方式实现各运动的控制和关联，满足不同螺纹规格的加工需要，通过切换能实现螺纹退刀槽的加工； 3 专用镗削头经齿轮传动系统驱动主轴实现回转运动，机床主轴精度按普通精度机床要求； 4 主轴组件采用可伸缩式套筒结构，主轴端结构可安装钻头，第 2页镗杆，切槽刀具。 nts 5、主轴箱安装可以采用固定在滑台上或支架上，支架上安装时能方便调整主轴的位置和角度。原始数据 : 精度：主轴回转精度以满足一般机械加工精度要求为依据；机械结构尺寸：螺纹直径 4080mm, 加工长度 200 mm；加工材料：铸铁、 Q235 结构钢；加工精度：普通连接螺纹精度，位置精度 0.1mm。第 3页 nts 毕业设计（论文）主要内容： 1. 根据设计要求，查阅相关的资料，计算切削力和切削力扭矩； 2. 镗削头部件结构设计，动力计算，驱动装置的选择计算；机构传动设计，几何计算及强度校核； 3. 选择轴承类型，计算轴承强度和使用寿命； 4. 电机选型和功率计算； 5. 主轴结构设计，刚度验算及定位精度分析计算； 6. 挂轮机构设计； 7. 主轴伸缩机构类型选择、主轴组件的精度计算。 8. 结合本课题查阅并翻译 1 万印刷符号的英文资料； 9. 编写设计说明书。学生应交出的设计文件（论文）： 1. 设计计算说明书 1 份。（按太原理工大学学生毕业设计撰写规范写） 2. 主轴箱装配图 1 张（ A0）。 3. 主轴零件图 1 张（ A1）。 4. 机床尺寸联系图 1 张（ A1）。 5. 箱体零件图 1 张（ A0）。 6 1 万印刷符号的英文资料翻译文件；（以上内容全部采用计算机制作。）第 4页 nts 主要参考文献（资料）： 1. 机械设计手册，机械设计手册编写组，机械工业出版社，1982。 2. 专用机床设计与制造，哈尔滨工业大学，黑龙江人民出版社， 1979。 3. 机械设计手册第二版，杨振江机械设计手册编写组，化学工业出版社， 1978。 4. 机械零件设计手册。 5. 机械设计手册卷三，许灏，大连理工出版社， 1991。 6. 机床夹具设计手册。要求设计（论文）工作起止日期 2015.4.8 - 6.20 指导教师签字成建平日期 2015.4.10 教研室主任审查签字日期系主任批准签字日期 nts 主运动传动比 1i =4,进给运动传动比 2i =3. 装配图主轴箱的组成，如上图所示。传动机构采用直齿圆柱齿轮，（钻孔时电动机输出轴转速在 min/15001000 r 之间，加工内螺纹时电动机输出轴转速在 min/1200900 r 之间，根据主轴在不同工序下转速及转矩的要求下，主运动传动比 1i =4,进给运动传动比 2i =3.）主轴参考镗床的主轴设计，主轴直径 D =105mm,孔径 d =60mm. 先进行钻孔加工，分两步进行：钻扩直径大于 mm30 的孔采用两个钻头分两次来钻出，先用直径为 mm5030 的钻头钻，然后再扩至所要求的孔径，选用的刀具是锥柄麻花钻（ 851438 GB ） ,刀具材料是 VCrW 418 ,选用第一系列的刀具直径。根据所计算的相关参数查相关资料，选择 180SM3020型号大惯量交流伺服电动机，额定功率 5.6kW ,额定力矩 30 mN ，额定转速 2000 min/r ，额定线电流28.6A ,转动惯量 J 90 2mkg ，其安装尺寸如图所示， nts 然后进行螺纹加工选择加工三角形内螺纹的公称直径 D 为 mm8040 之间，螺距 p 在 mm63 之间，加工形式是镗削螺纹，加工刀具的材料为硬质合金 YT15。根据螺纹加工时主轴转速范围可知，主运动传动机构传动比（ 1i =4）符合要求 . 主轴做进给运动时，根据钻削扭矩值选择 180SM3020 型号大惯量交流伺服电动机，其传动机构传动比（ 32i ），二级传动。其他的数据计算公式，需要用到的可看开题报告。 nts1. 主轴设计可以参考镗床的主轴设计 2. 主轴箱里的结构设计按照开题报告里的主轴箱内部结构框图设计 3. 我的外文翻译已经做了 nts I 太原理工大学毕业设计（论文）课题名称：螺纹在线加工部件结构设计日期： 2015 年 6 月 10 日 nts II 摘要本次设计是对螺纹在线加工部件的设计。在这里主要包括 : 主轴箱传动机构的设计、进给部件的设计、刀具卡紧部件系统的设计这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。整机结构主要由电动机产生动力通过联轴器将需要的动力传递到丝杆上，丝杆带动丝杆螺母，从而带动整机进给运动，而主轴箱通过二级齿轮减速带动主轴旋转运动 , 改设计提高劳动生产率和生产自动化水平。更显示其优越性，有着广阔的发展前途。本论文研究内容： (1) 螺纹在线加工部件总体结构设计。 (2) 螺纹在线加工部件工作性能分析。 (3)电动机的选择。 (4) 螺纹在线加工部件的传动系统、执行部件及机架设计。 (5)对设计零件进行设计计算分析和校核。 (6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。关键词：螺纹在线加工部件，滚珠丝杠 ,进给传动 ,主轴箱 nts III Abstract This design is the design of the thread on-line processing parts. Here mainly include: the ability to design and tool design of spindle box transmission mechanism, a feeding part of card tight component system the design of the graduation design on the design of the basic skills training, improve the analysis and solve engineering problems, and for general mechanical design created certain conditions. Whole structure mainly by the motor generate power through the coupling will need the power delivered to the screw rod and screw rod drives the screw rod nut, so as to drive the machine feed movement, and spindle box by secondary gear deceleration drive the spindle rotating motion, Improving labor productivity and production automation level. It has a broad prospect for its development. Research content of this thesis: (1) the overall structure design of the online machining parts of the screw threads. (2) working performance analysis of the screw online working part. (3) motor selection. (4) the transmission system, the execution parts and the frame design of the thread processing parts. (5) design and calculation of the design parts for calculation and verification. (6) drawing the assembly drawings and important parts of the assembly drawings and parts drawings of the design parts. Key words: online processing parts, ball screw, feed drive, spindle box nts IV 目录摘要 . II Abstract . III 1 绪论 . 1 1.1 螺纹在线加工部件的要求 . 1 1.2 课题的目的及意义 . 1 1.3 国内外概况综述 . 3 1.4 本课题研究的内容及方法 . 4 1.4.1 主要的研究内容 . 4 1.4.2 设计要求 . 4 1.4.3 关键的技术问题 . 4 2 螺纹在线加工部件总体结构设计 . 5 2.1 螺纹在线加工部件的构成 . 5 2.2 螺纹在线加工部件的工作原理 . 5 2.3 钻孔的基本尺寸和切削用量 . 7 2.4 减速机构设计 . 10 3 进给结构及传动设计 . 12 3.1 进给部位齿轮的传动计算 . 12 3.2 高速级齿轮的设计计算 . 12 3.3 低速级齿轮的设计计算 . 15 3.4 进给丝杠传动设计 . 18 3.5 轴向进给滚珠丝杆副的选择 . 19 3.5.1 导程确定 . 19 3.5.2 确定丝杆的等效转速 . 19 3.5.3 估计工作台质量及负重 . 19 3.5.4 确定丝杆的等效负载 . 20 3.5.5 确定丝杆所受的最大动载荷 . 20 3.5.6 精度的选择 . 21 3.5.7 选择滚珠丝杆型号 . 21 nts V 3.6 校核 . 22 3.6.1 临界压缩负荷验证 . 22 3.6.2 临界转速验证 . 23 3.6.3 丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率 . 23 3.7 电机的选择 . 24 3.7.1 电机轴的转动惯量 . 24 3.7.2 电机扭矩计算 . 25 4 主轴箱的设计计算 . 27 4.1 进给结构及传动设计 . 27 4.2 低速级齿轮的设计计算 . 31 4.3 轴的计算 . 34 4.3.1 高速轴的计算 . 34 4.3.2 中间轴的计算 . 38 4.3.3 低速轴的计算 . 42 5 键连接的选择和计算 . 46 5.1 高速轴（ I 轴）上键的选择及校核 . 46 5.2 中间轴（ II 轴）上键的选择及校核 . 46 5.3 高速轴（ III 轴）上键的选择及校核 . 47 6 滚动轴承的选择和计算 . 48 7 主轴的设计计算 . 51 7.1 自动松拉刀系统 . 52 7.2 自动松拉刀系统的关键零件 . 53 结论 . 55 参考文献 . 56 致谢 . 58 nts 1 1 绪论 1.1 螺纹在线加工部件的要求对于大型工业设备，在日常维护或技术改造过程中，难免需要在大型固定基础件上加工螺纹，大型固定基础件不易拆卸移动，为了不影响生产，采用通用机床上常规的加工方法以不适合。当螺纹直径较大（ 40mm）时，需采用专用加工设备。本课题拟设计满足上述要求的专用加工设备。 1 以 80mm螺纹为例，采用镗削方法，多次加工底孔和多次加工螺纹表面，分析计算切削用量，确定所需要的运动关系和初始参数（轴向切削力和径向切削力）； 2、要求采用数控方式实现各运动的控制和关联，满足不同螺纹规格的加工需要，通过切换能实现螺纹退刀槽的加工； 3 专用镗削头经齿轮传动系统驱动主轴实现回转运动，机床主轴精度按普通精度机床要求； 4 主轴组件采用可伸缩式套筒结构，主轴端结构可安装钻头，镗杆，切槽刀具。 1.2 课题的目的及意义近年来，随着汽车、机械、航天等工业领域的不断发展，对齿轮提出了更高的要求：传动速度大、承载能力强、使用寿命长、运行噪音小、制造成本低，相应地对齿轮的设计、加工、检测等方面也提高了要求。在这种背景下，现代设计方法、先进制造技术、计算机技术及相关技术的交叉融合，使齿轮相关技术的研究进入了一个崭新的阶段。齿轮加工机床是一种技术含量高且结构复杂的机床系统，由于齿轮使用的量大面广，齿轮加工机床已成为汽车、摩托车、工程机械、船舶等行业的关键设备。特别是，随着汽车工业的高速发展，对齿轮的需求量日益增加，对齿轮加工的效率、质量及加工成本的要求愈来愈高使齿轮加工机床在汽车摩托车等行业中占有越来越重要的作用。机床是齿轮加工机床中的一种，占齿轮加工机床拥有量的 40%它主要用来加工圆柱齿轮和蜗轮等。传统机床完全依靠机械内联传动实现滚刀与工件的同步运动和差动运动往需要经过多级齿轮传动，并且引入蜗杆蜗轮机构使得机械结构非常复杂调整维护非常困难也降nts 2 低了加工精度。螺纹在线加工部件高加工精度、高生产率的特点，在制造业中的应用比例越来越大，有效地保证了产品质量和产量。随着风电、船舶、建材产业的迅速发展 ,国内对大型高档机床的需求旺盛 ,且要求效率高、精度高。国内机床技术与国外有很大差距。国内还没几家单位有能力加工直径为两米的大型螺纹在线加工部件 ,全世界也只有两家 ,分别在德国和美国。在这种情况下 ,有好几年 ,中国的大型螺纹在线加工部件都需进口这两家的产品。从国外进口 ,价格贵 ,交货期长 ,售后服务麻烦。所以研制加工直径两米以上的大型螺纹在线加工部件和有必要。对螺纹在线加工部件的设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。而工科类学生更应侧重于从生产的第一线获得生产实际知识和技能，获得工程技术经用性岗位的基本训练，通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的能力，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、具有创新意识和团结协作的工作作风。通过毕业设计资料的搜集、整理、数据的查询，方案的确定，撰写、电路的设计以及毕业答辩等活动，初步了解数控机床回参考点的方式的种类何工作原理，接受初步的数控机床的训练和熏陶，深化和综合基础课、专业课的分析问题和解决问题的能力以及培养协作精神，树立高度的工作责任感的能力，同时系统的对我们三年所学知识进行总结，全面的复习整理，查缺补漏，以达到熟练掌握专业知识的目的，并综合运用和深化所学专业理论识培养独立分析和解决一般工作实际问题的能力，树立高度的责任感，以便在日后工作中能得心应手。能更好的适应社会的需要，充分发挥自己的才华，贡献自己的一份力量。随着教育改革的逐步深入，为落实增强学生的创新精神，能力培养和素质教育三大新的教育目标打破以理论教学为主，实验教学和实践为辅的传统教育方法，提高学生的nts 3 创新能力及灵活运用知识的能力，以便能最快的适应工作的需求。 1.3 国内外概况综述我国生产机床的历史始于 1953 年，经过 30 年的努力，到 80 年代初已进入世机床主要生产国家行列。目前，国产机床以传统的机械传动式为主，品种、系列齐全。传统机床完全依靠机械内联传动实现滚刀与工件的同步运动和差动运动，往往需要经过多级齿轮传动，并且引入蜗杆蜗轮机构使得机械结构非常复杂调整维护非常困难也降低了加工精度。近几年，我国在机床设计技术方面研究的主要经历了从统机械式机床通过数控改造发展为 2 至 3 轴（直线运动轴）实用型数控高效机床，到全新六轴四联动数控高速机床的开发 ,最大主轴转速一般为 1200 转 /分，与发达国家同类产品相比我国仍然存在着不小的差距，究其原因主要还是因为基础研究差，整体设计能力不足，由此导致新技术应用慢和仿制比重较大，如零传动技术干切技术在齿轮加工机床中的应用一直处于落后状态。数控系统是数控机床的核心，德国西门子、利勃海尔和日本的马扎克、法拉克掌握着数控系统的最高水平，利勃海尔数控系统 16 个软件包的价格接近母机价格，软件和母机一起卖，不分开出售，软件利润非常高。目前国内机床企业使用的中高档机床的数控系统基本都是国外进口。同时国内研制加工效率高、精度高直径为两米的大型螺纹在线加工部件的单位的能力比较弱，而从国外进口 ,价格贵 ,交货期长 ,售后服务麻烦。数控系统和功能部件发展滞后已成为制约行业发展的瓶颈。国产中档数控系统国内市场占有率只有 35%，而高档数控系统 95%以上依靠进口。功能部件国内市场总体占有率约为30%，其中高档功能部件市场占有率更低。台湾地区品牌功能部件约占国内市场的 50%，其余 20%为欧盟、日本等品牌产品。据国家海关统计数据， 2010 年我国进口数控系统金额达 18.1 亿美元，机床附件 (含功能部件和夹具 )类产品达 16.2 亿美元。以高速、高精、复合、智能等为特征的高档螺纹在线加工部件关键技术虽然已经取得明显进步，一批共性、基础技术和新产品研发也有了新的进展，但与国际先进水平相比，还存在较大差距。有些关键技术，如：高速高精运动控制技术、动态综合补偿技术、多轴联动和复合加工技术、智能化技术、高精度直驱技术、可靠性技术等尚需进一步突破，有些重大技术离产业化还有一段路程。以企业为主体、以市场为导向、产学研用相结合的研发体系尚未真正建立，行业的自主创新发展缺乏高新技术支撑。我国机床工具行业产品质量整体水平已经有了很大提高，对提升产业的整体素质和nts 4 核心竞争力起到了重要作用，也得到广大用户的认可。但在产品质量的稳定性和可靠性方面，例如：机床早期故障率较高，精度稳定性周期短，工程能力系数 (CPK 值 )、平均无故障工作时间 (MTBF)等指标与国际先进水平比较尚有一定差距。加强产品质量工作，解决深层次的质量问题依然不容忽视。 1.4 本课题研究的内容及方法 1.4.1 主要的研究内容为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下 : 1 根据现场作业的环境要求和本身的结构特点，确定螺纹在线加工部件整体设计方案。 2 确定的性能参数，对初步模型进行静力学分析，根据实际情况选择电机。 3 从所要功能的实现出发，完成螺纹在线加工部件各零部件的结构设计； 4 完成主要零部件强度与刚度校核。 1.4.2 设计要求 1 根据所要实现的功能，提出螺纹在线加工部件的整体设计方案； 2 完成螺纹在线加工部件结构的详细设计； 3 通过相关设计计算，完成电机选型； 4 完成螺纹在线加工部件结构的设计；绘制螺纹在线加工部件结构总装配图、主要零件图。 1.4.3 关键的技术问题 1 方案选择 2 整体设计 3 电机选型设计 4 强度校核 nts 5 2 螺纹在线加工部件总体结构设计 2.1 螺纹在线加工部件的构成该机在整体结构的主要零部件有底座基础、纵向导轨、横向导轨、支柱、切削头、工作台、控制箱、等组成。其中底座基础上安装有地脚螺栓，纵向导轨支撑体通过地脚螺栓与基础体固定在一起。 2.2 螺纹在线加工部件的工作原理本课题主要设计一套数控加工大型零部件上孔内螺纹加工的主轴箱，进给箱内部的机械结构设计框图如图所示，通过对主轴箱的具体结构设计，实现主运动和进给运动，从而实现对于螺纹的加工。这是一条内联系传动链，联系两个执行件，以形成复合成形运动的传动链，称为内联系传动链。它的作用是保证两个末端件之间的相对速度或相对位移保持严格的比例关系，以保证被加工表面的性质。如在卧式车床上车螺纹时，连接主轴和刀具之间的传动链，就属于内联系传动链。此时，必须保证主轴（工件）每转一转，车刀移动工件螺纹一个导程，才能得到要求的螺纹导程。对于主运动的设计是采用交流伺服电机通过减速机构把动力传到主轴上，主轴带动刀具回转在孔内加工出螺纹，而另一方面也采用交流伺服电机和减速机构将运动传到丝杠螺母副，丝杠的回转带动螺母移动，利用螺母座与主轴的套筒联结，由于主轴和套筒的刚性连接，从而使得主轴随着螺母的移动而移动，实现了进给运动。另外在主运动的减速机构上安装编码器用于实时监测主轴的转速，以便及时调整主轴转速，保证螺纹的加工质量。对于钻孔加工和螺纹加工类似，但却是一条外联系传动链，联系交流伺服电动机和主轴，使主轴得到给定的速度运动，并传递一定的动力，外联系传动链传动比的变化，只影响生产率或表面粗糙度，不影响加工表面的形状。因此，外联系传动链不要求两末端件之间有严格的传动关系。通过主轴的主运动和进给运动带动刀具同时回转运动和直线进给运动加工出所要求的孔。 nts 6 伺服电动机是指能够精确地控制转速与转角的一类电动机，它在机电一体化设备进给伺服系统中是执行元件。常用的伺服电动机分为四大类：直流伺服电动机；交流伺服电动机；步进电动机；直接驱动电动机。直接驱动电动机、交流伺服电动机和直流驱动电动机均采用位置闭环控制，一般用于要求精度高、速度快的伺服系统；步进电动机主要用于开环控制，一般用于精度、速度要求不高，成本较低的伺服系统中。相比于其他电动机，交流伺服电动机交流伺服电机特点：无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。定子绕组散热比较方便。惯量小，易于提高系统的快速性。适应于高速大力矩工作状态。同功率下有较小的体积和重量。减速机构采用直齿圆柱齿轮传动，齿轮传动的优点： 1、使用的圆周速度和功率范围广； 2、效率较高； 3、传动比稳定； 4、寿命长； 5、工作可靠性高； 6、可实现平行轴的之间传动。在机电一体化系统中，常常需要检测运动部件的位移和速度。检测角位移和速度常用的传感器是增量式旋转编码器，检测线位移和线速度常用的则是直线光栅。这两种位移检测装置本身就是 DA/ 旋转器，它们与控制系统的接口简单方便。增量式旋转编码器结构和工作原理：增量式旋转编码器是一种光学式位置检测元件，主要用以测量转角与转速，输出信号为电脉冲，其外形如图 4-35所示。增量式旋转编码器最初的结构是一种光电盘，如图 4-36所示。在一个圆盘的圆周上分成相等的透明nts 7 与不透明部分（构成主栅），圆盘与工作轴 1一起旋转。此外还有一个固定不动的圆形薄片（分度栅 8）与圆盘（主栅 7）平行放置，分度栅开有 A 、 B 、 Z 三组狭缝。其中 A 、B 狭缝用于辨向，彼此错开 1/4栅距（主栅上相邻两线的间距为一个栅距）； Z 狭缝用作零位。工作轴转动时，感光元件接收到的光通量会时大时小地连续变化（近似于正弦信号），经放大，整形电路变换后输出方波信号，如图 4-37所示，其中 A 、 B 两路方波的相位差为 90 。若定义 A 相超前于 B 相时工作轴为正转，则 B 相超前于 A 相时工作轴就为反转。 Z 相是零位脉冲（每转一个），通常用作测量基准。在实际应用中，从编码器输出的 A 、 B 相信号经辨向和倍频后，变成代表位移的测量脉冲被引入位置控制回路进行位置调节；或经频率 -电压变换器转变成正比于频率的电压，作为速度反馈信号送给速度控制单元进行速度调节。 2.3 钻孔的基本尺寸和切削用量根据加工螺纹的公称直径确定孔径的大小，查金属机械加工工艺人员手册 (以下简称手册 )可知，普通螺纹的基本尺寸如图所示（注：本课题主要研究螺距mmp 63 之间的螺纹）。本课题研究螺纹的公称直径 D 在 mm8040 之间，中径公差等级为 8级。查手册可知，直径大于 mm30 的孔采用两个钻头分两次来钻出，先用直径为 mm5030 的钻头钻，然后再扩至所要求的孔径，选用的刀具是锥柄麻花钻（ 851438 GB ） ,刀具材料是 VCrW 418 ,选用第一系列的刀具直径，工件材料选用为235Q 结构钢 b = 4600.375.0 GPa 。查手册得，钻削加工的切削速度公式 nts 8 m in/1.115.02.04.0 mftdv （ 1）式中： f -进给量 rmm/ t -刀具耐用度 min d -孔径 mm 由手册查得 f = 65.0 mm ，当刀具直径 mmd 300 ， min70t ；当刀具直径 mmd 500 ，min90t 将相关参数代入公式得 smmmv /55.3 8 2m in/95.22m i n ，smmmv /99.4 4 5m in/75.26m a x 钻削时轴向力 N ，扭矩 M 及功率 P 的计算公式查手册可知， 7.0600 dfN N (2) 8.02304 fdM mmN (3) 36.17 0 1 8 7 6 0 MnPkW (4) 根据（ 2）式，计算 kNN 314.13m in ， kNN 190.22m a x 根据（ 3）式，计算 mNM 8.193m in ， mNM 45.538m a x对于转速 n ，有： dvn sr/ (5) 得 m in/6.69/16.1m in rsrn ， m in/1.81/.3 51m a x rsrn 将相关参数代入式（ 4）中得 kWP 41.1min ， kWP 57.4max 根据所计算的相关参数查相关资料，选择 180SM3020型号大惯量交流伺服电动机，额定功率 5.6kW ,额定力矩 30 mN ，额定转速 2000 min/r ，额定线电流 28.6A ,转动惯量J 90 2mkg ，其安装尺寸如图所示， nts 9 电机性能曲线如上图所示，当电动机轴转速在 m in/15001250 r 之间时，转矩在nts 10 mN 92.6669.57 之间。 2.4 减速机构设计根据选择的电动机的相关参数和切削加工时功率和转矩的要求，初选进给运动传动机构传动比 41i ，二级传动。 (2)加工螺纹的基本尺寸和切削用量螺纹的公称直径 D 查手册知，如下表所示 nts 11 选择加工三角形内螺纹的公称直径 D 为 mm8040 之间，螺距 p 在 mm63 之间。加工刀具的材料为硬质合金 YT15，加工形式是镗削螺纹，工件材料选用为 235Q 结构钢0.460G P a.3750b 。切削速度计算公式： 64.03.02.023.0 ptiCv v （ 6）其中 104vC， t 为刀具耐用度 t 90min ， i 为行程次数，根据查到的数据可知 i 为 2；切削速度 minv =18.51 min/m ，maxv=22.77 min/m . 主轴转速公式： n =dv（ 8）同理主轴切削速度 v 在 m in/77.221 8 .5 1 m之间，代入主轴转速公式得转速 n 的范围在 m in/02.6912.56 r之间。电动机轴转速 m in/1 2 0 0m in/9 0 0 rr 之间根据螺纹加工时主轴转速范围可知，主运动传动机构传动比符合要求。主轴做进给运动时，根据钻削扭矩值选择 180SM3020型号大惯量交流伺服电动机，其传动机构传动比 32i ，二级传动。 nts 12 3 进给结构及传动设计 3.1 进给部位齿轮的传动计算根据前面章节介绍，该部分总传动比为 i=3 其中高速级取 i1=1.5，低速级取 I2=2. 3.2 高速级齿轮的设计计算按设计计算公式 1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 1）根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。 2）运输机为一般工作机器，速度不高，选用 7 级精度（ GB10095-88） 3）材料选择由表 (10-1)选择小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为 280 HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240 HBS，二者硬度差为 40 HBS。 4）初选小齿轮的齿数1 24Z ，2 1 1 1 . 5 2 4 = 3 6Z i Z ，选2 36Z 2 按齿面接触强度设计由设计公式 2131 2 12 . 3 2 ( )t Ht d HKT Zud u （注 :脚标 t 表示试选或试算值 ,下同 .）（ 1）确定公式内各计算数值 1）试选载荷系数 1.3tK 2）计算小齿轮转矩 1115 . 69 5 5 0 9 5 5 0 2 6 . 7 4 .2000pT N mn 3）由表 10-7 选取齿宽系数 1.0d（非对称布置） 4）由表 10-6 查取材料弹性影响系数 1 21 8 9 .8EaZ M p5）由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限li m 1 600HaMp ；大齿轮的接触疲劳强度li m 2 550HaMp 6）由式 10-13 计算应力循环次数 9116 0 6 0 1 4 6 0 1 ( 2 8 3 0 0 8 ) 3 . 3 6 4 1 0hN n j l 812 6 . 4 6 9 1 05 . 2NN （ j 为齿轮转一圈，同一齿面啮合次数； hl 为工作寿命） 7）由图 10-19 取接触疲劳寿命系数120 . 9 3 , 0 . 9 6H N H NKKnts 13 8）计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%，安全系数为 S=1，由式 10-12 得 1 l i m 112 l i m 22558528HNHaHNK MpSK MpS （ 2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径1td，代入 H较小值由计算式 2131 2 12 . 3 2 ( )t Ht d HKT Zud u 得， 1 46.52td mm 2）计算圆周速度 11 3 . 6 5 5 76 0 1 0 0 0tdn mV s 3）计算齿轮 b 1 1 4 6 . 5 2 4 6 . 5 2dtb d m m m m 4)计算齿宽与齿高比 bh模数114 8 . 5 1 2 . 0 2 1 2 524ttdm z 齿轮高 *( 2 ) 2 . 0 2 1 2 5 2 . 2 5 4 . 5 4 7 8ah h c m m m 齿高比 4 6 . 5 2 1 0 . 6 74 . 5 4 7 8bh 5）计算载荷系数 K 根据 3.98 mV s ， 7 级精度，由图 10-8 查得动载系数 1.12vK 由表 10-2 查得 1AK由表 10-4 用插值法， 7 级精度 ,小齿轮相对轴承为非对称布置查得 1.420Hk 由 1 . 4 , 1 0 . 6 7H bk h 查图 10-13 得 1.34FK 故载荷系数 A V H HK K K K K =1.562 nts 14 6）按实际的载荷系数校正所算分度圆直径，由式（ 10-10a）得 311 4 7 . 5 7t tkd d m mk7）计算模数114 7 . 5 1 1 . 9 724dm Z 3 按齿根弯曲强度设计由式（ 10-5） 13 212 F a s a Fd YYKTm Z （ 1）确定计算参数 1)图 10-20C 查得小齿轮弯曲疲劳强度极限1 500F E aMp ，大齿轮弯曲疲劳强度极限为2 380F E aMp 1）由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 120 . 9 0 , 0 . 9 2F N F NKK3)算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数 1.4s 由公式 (10-12)得 111 3 1 4 . 2 9F N F NFaK MPS 222 2 4 4 . 2 9F N F NK MPS 4)算载荷系数 A V F FK K K K K =1 1 . 1 2 1 1 . 3 4 1 . 5 0 5)取齿形

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