经济型数控钻铣床毕业设计.doc

目录第一章绪论i1.1先进制造技术的提出与发展11.2我国数控机床发展现状11.3数控机床的优缺点11.4本论文研究的内容及冃的2第二章机械部分设计与计算32. 1确定尺寸及估计重量32. 2横向（Y向）设计计算32. 2. 1切削力的计算32. 2. 2滚珠丝杠设计计算32. 2. 3传动齿轮的相关计算62. 2.4转动惯量计算及其横向步进电机的选择82. 2. 5齿轮的验算102.3纵向（X向）设计计算182. 3. 1滚珠丝杠设计计算182. 3. 2传动齿轮的相关计算212.3.3转动惯量计算及其步进电机的选择222. 3. 4齿轮的验算25第三章轴的设计与校核343. 1轴的材料选择343. 2初选滚动轴承343.3初步确定传动轴的轴向、径向尺寸343.4按弯扭合成强度校核轴的强度34第四章零件校核计算394. 1滚动轴承的支反力计算394.2滚动轴承的寿命校核394.3键的强度校核39第五章数控系统的硬件电路设计415. 1单片机简介415. 2单片机在设计中的应用43结论47致谢语48参考文献49经济性数控钻床设计摘要随着科学技术的发展，计算机数字控制技术的曰趋成熟，加工技术在世界的工业范围内都有 了显著的提高。我国由于存在大量的金属切削机床，把它们全部淘汰不符合我国国情，所以对金属 切削机床进行适当的数控化改造是最明智的选择。本次设计是对台式钻床的工作台进行数控化改造。 首先，了解台式钻床的结构，确定改造方案。其次，选择滚珠丝杠、步进电机和消隙齿轮等零件， 达到提高传动精度，减小加工误差的目的。第三，采用芯片控制代替原有的电气控制形式，从而达 到提高控制精度、减少响应时间和减小占地空间等目的，并且可视化的数控代码编程和模拟加工过 程可以提前发现程序的纰漏。最后，利用单片机对液压回路等进行控制，方便工程技术人员编写和 使用。本次设计的结果可以顺利达到设计任务的要求，提高加工效率。普通机床数控化改造的技术 可以广泛的应用在机械加工行业中，工程技术人员也应掌握并创新该项技术为振兴我国机械制造业 而努力。关键字：经济性数控钻床滚珠丝杠滚动轴承第一章绪论 1.1先进制造技术的提出与发展1948年，美国帕森斯公接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廊样板的加工设拆。由于 样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设褡难以适应，于是提出计箅机控制机床的设想。1949 年，改公M在美国麻宵理丁学院伺服机构研究室的协助下开始数控机床研究，并于1952年试制成 功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产。从1952年至今， 数控机床按数控系统的发展经历了五代：第一代1955年，数控系统以电子管组成，体积大，功耗大；第二代1959年，数控系统以晶体管组成，广泛釆用印刷电路板；第三代1965年，数控系统釆用小规模集成电路，其特点是体积小，功耗低，可靠性有了提高； 第四代1970年，数控系统釆用小型计算机取代专用计箅机，其部分功能由软件实现，首次出现在 1970年美国芝加哥国际机床展览会上，具有价格低，可靠性高和功能多等特点；第五代1974年，数控系统以微处理器为核心，不仅价格进一步降低，体积进一步缩小，使实现真 正意义上机电一体化成为可能。现在市场上数控系统都是以微处理器为核心系统，但数控系 统的性能随着CPU的不断升级而+断提高，这一代又可细分为六个发展阶段。1974年系统以位片微处理器为核心，有字符显示、&诊断功能，1979年系统采用CRT显示、VLIC、大容景磁泡存储器、可编程接U和遥控接U等，1981年具有人机对话功能、动态图形显示、实时精度补偿，1986年数字伺服控制诞生，人惯兌的交直流电机进入实用阶段，1988年采用高性能的32位机作为主机的主从结构系统，1994年基于PC的NC系统诞生，使NC系统的研究开发进入了开放型、柔性化的新时代， 新型NC系统的开发周期日益缩短。可以说它是数控技术发展的又一个里程碑。1.2我国数控机床发展现状我国数控机床的发展起步较旱，从1958年幵始研制，己经历了40年的发展历程。但到1978年底， 数控机床的发展几经周折，走了不少弯路，当年数控机床的产景仅223台。1979年开始的改革幵放， 为我国的机械工业开辟了新时期，数控机床的发展也进入了一个崭新的阶段。我国近几年数控机床 发展迅速，一大批性能较好，价格适宜的产品受到了用户的欢迎，但与工业发达国家仍存在阶段性 的差距。就总体来说，我国数控机床的构成比较落后，以普通精度加工为主的车床、钻床所占比重 大，以高精度加工为主的麽床、1动化和高效率的加T屮心所占比重小。国产的经济塑、低价位的 数控机床比重大，其性能和加工效率与国外先进水平差距较大，屮档以上的产品竞争力较低。装谷 各行业所需的数控机床，主要依靠进II，国产数控机床的市场占有率不高。1.3数控机床的优缺点数控机床较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加丁问题，是一种灵活的、高效能的自 动化机床，尤其对于约占机械加工总量80%的单件、小批量零件的加工，更显示出其特有的灵活性。 概括起来，釆用数控机床有以下几方面的优点：第一提高加工精度，结构上引入滚珠丝杆、釆用软件精度补偿技术、加工全程由程序控制加 工，减少人为冈素对加工精度的影响，尤其提高了同批零件加工的一致性，使产品质景稳定；第提高生产效率，一般约提高效率3-5倍，使用数控加工中心机床则可提高生产率5-10倍， 节约时间与资金；第三可加工形状复杂的零件，如螺旋浆；第四减轻了劳动强度，改善了劳动条件；第五有利于生产管理和机械加工综合&动化的发展。但是数控机床也存在着以下缺点：第一由于费用高昂，加工大批量零件不利；第二操作人员要求素质高，工资成木高；第三系统复杂，修理复杂，维护费用高，需要好的丁.作环境。1.4本论文研究的内容及目的木次设计是对台式钻床的工作台进行数控化改造。首先，了解台式钻床的结构，确定改造方案; 其次，选择滚珠丝杠、步进电机和消隙齿轮等零件，来达到提高传动精度，减小加工误差的目的； 第三，釆用芯片控制代替原有的电气控制形式，达到提高控制精度、减小响应时间和减小占地空间 等目的，并且可视化的数控代码编程和模拟加工过程，可以提前发现程序的纰漏；最后，利用单片 机对液仄丨叫路等进行控制，方便丁程技术人员编写和使用。木次设计的结果可以顺利达到设计任务 的要求，完成X、Y两方向单独运行和同时运行，提高了加工效率。第二章机械部分设计与计算2.1确定尺寸及估计重量根据钻床工作台的尺寸初少确定：Y轴方向移动的工作台尺寸重景约为200N，X轴方句移动的工作台尺寸重景约为150N，XY工作台总重量（包括夹具及工件）不超过450N。 2.2横向（Y向）设计计算2.2. 1切削力的计算 工件为(45#HB250)CF= 1063. 12 VF=0. 129 d F =0. 903 fF=0. 956 f =0. 966 V=18m/min d=6mmf=0. 102mm/r=1063.12X18 0129 X 6 09051063. 12X18 877. 82 (N)对于麻花钻钻削加工F 厂0. 57F=0. 57x877.82 =500. 4 (N)Fy=0. 4F=0.4x877. 82 =351. 128 (N)Fz:0. 03F=0. 03x877.82=26.33(N)2. 2. 2滚珠丝杠设计计算Fw=KF+f(Fz+2Fr+G)1)强度计算 对于燕尾型导轨的牵引力计算 取 K=l. 4, f=0.2考虑到丁作台在移动过程中只受G影响 所以0.2X45=90 (N)m2考虑工作台在加丁.时静止只受Fx影响 故=1.4X 500 =700. 56 (N) 取m22)计算最人动载荷C 初选螺母副导稈L0=6mm 丝杠的转速n=100r/min60nT查机床设计手册，取T=15000 h60nTL=-1060x100x15000=90考虑滚珠丝杠在运转过程屮有冲市振动和考虑滚珠丝杠的硬度对寿命的影响， 查机床设计手册取=1.2 , ffI=l.O3Q=4LfwfHF3= V90 XI.2X1X877. 82 =4.72 (KN)故选取W2506型滚珠丝杠(Ca=13. 1 KN Q),刚度足够。3) 效率计算 根据的公式，丝杠螺母副的传动效率ri为tan vtan(v + (p)摩擦角螺旋角Y =4 22;tan vtan(v + (!)tan422ftanGl + lO)=0. 963滚珠丝杠的传动效率高，这讨使丝杠副的温度变化较小，对减小热变形，提高刚度、强度都起了很人作用。4)刚度验算:滚珠丝杠受丁作载荷Fm引起的异程变化景AL1=土CoZF0=6 mm=0. 6 cm E=21X106N/cm2 F= 8 2tt =3.46 (cm2)Ll=士匕L0 ZF700.56x0.6:土21x10 x 3.46 =5.78X10 n所以滚珠丝杠安全不至失稳6)滚珠丝杠基木尺寸主要尺寸计算公式计算结果公称直径do25基本导程L06滚珠直径d33. 969滚珠圆弧半径R2. 064螺旋升角Y4 22;滚道圆弧偏心距e0. 056丝杠大径d丝杠小径dld, =d0+2e2R20. 984丝杠长度SS (700螺母大径D45螺母小径D0螺母长度58表3.1滚珠丝杠副主要尺寸列表2. 2. 3传动齿轮的相关计算1)传动比的计算i - aLo r360SP0.75x6 360x0.005=2.52)初步分配传动比 按获得最小转动惯景的原则分配传动比i =-!L_2 4i得3)初步估计齿轮模数m=l. 25 小齿轮 人齿轮小齿轮大齿轮i,=l. 52 i 2 =1.64Z,=27 Z2= i ,Zi =1.52x27 =41=17mm b2=20mmd,=mZ,=1.25x27 =33. 75mmd2 = mZ2= 1.25x41 =51. 25 (mm)+ d 2ai =233.75 + 51.25 2=42. 5 (mm)Z3=307 = i 7 /j A 1 2 厶 3=1.64x30=4926mm b 4 =28mm d3= mZ3 = 1.25x30 =37. 5 (mm)d4= mZ4 =1.25x49 =61. 25 (mm)d-, + dA37.5 + 61.252. 2. 4转动惯景计算及其横丨4步进电机的选择 丁作台质景折算到电机轴上的转动惯景xO.75 =65. 66 (N cm) Js=7.84x104P4L =7.8X10 X24X48 =5. 9904 (N cm2) J21=7.84x10_4P4L=7.8X104X(3. 775)4X1.7 =1.72(N*cm2)7. 84x10_4P4L 7.8X10_,X(5. 125) 4X 2 1.076(N- cm2) 7.84x10_4P4L =7. 8X10丨 X (3. 75) 4X2. 6 =4(N cmO JZ4=7. 84x10_4P4L=7. 8X10_,X(6. 125V X 2. 8 =30. 738 (N cm2)2X450G7V0C180x 0.005丝杠的转动惯齿轮的转动惯景JzJ z总传动惯量J S + 7Az,2z,2+ 7.2+J Z1+J 丨z,5.9904 + 30.738 4 + 1.076-1. 72+65. 66IT272 x412 =79. 679 (N cm2)快速空载时所需的力矩v I当=Mmax100x25=416. 67 (r/min) Jn . 一 49.6T79.679x416.6796=1.66 (Ncm)_/wi02叫i0.16x450x0.6 2xx0.8x2.5=3. 44 (N cm)Fv则当in =0.9时，预加载荷7vVi-7o2)677/700.56 x0.6xQ-0.92) 6x;rx0.8x2.5=2. 12(N- cm)FvLnmax J .(）=1. 66+2. 865+1. 765 =6. 29 (N cm) MUM/+M0 =0+1.765+27. 87 =29. 635 (N cm)=35. 568 N cm277/700.56x0.6 2xx0.8x2.533. 45 +M , +MrM-M所以快速启动时所需力矩切削时所需力矩由上分析计算可知所耑最人力矩MmqY发生切削启动时M=M,.MM 0.635.568一0A=74. 0875 (N cm)为满足最小步进距要求，电动机选用三相三拍工作方式杳机床设计手册知Ma q =0. 886MjMMq =q,M 0.866 =102. 68 ( N cm)Vf - max max601000 60 x 0.005=3333. 33 (HZ)故选用110BF003型直流步进电机，能满足使用要求。2. 2. 5齿轮的验算1) 材料的选择初选小齿轮材料为40Cr (调质），硬度为280HBS,人齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。2) 第一对齿轮按齿面接触强度设汁 由设计计算公式一2.32产 土1W(1)确定公式内的各计算值：试选择载荷系数K,=1.3小齿轮传递的转矩T=8000(N m)查机床设计手册选出齿宽系数么=0.5查得材料的弹性影响系数ZE=189MPa按齿面硬度杏得小齿轮的接触疲劳强度 CJHyxnxX =600MPa火齿轮的接触疲劳强度极限 cr/|im2 =550MPa小齿轮的接触疲劳强度极限计算应力循环次数N丨=60n丨j h -60x833x 1 x (2x8x300x15)=3.6x10N_3.6xlQ91.52=2. 368 x10 s 0. 96杏得接触疲劳寿命系数K,/An=0.92,KHN2计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=l，由下式得0.92x6001=552(MPa)0.96x5501=528( MPa)屮较小的值 KtTxix)ZE)2(2)计算试算小齿轮分度园直径d,，带入CTd, 2.32=2. 32x1.3x8000x(1.52 + l)x(189.8)2 0.5 x 1.52 x(528)2计算圆周速度=38. 18 (mm)miun60x1000x38.18x833 60x1000计算齿宽zl. 665 (m/s)计算齿宽与齿高之比b/h0. 5x 38. 18 19. 09 (mm)=1. 414(mm) h=2. 25m,=2.5x1.414 =3. 18 (mm) b 19.09h 3.735计算载荷系数根据v=1.665iti/S，7级精度，查机床设计手册得动载系数Kv =1.1直齿轮，假设2 236.14=0. 0169得出人齿轮数值大。 (2)设汁计算TJF(lYSa h 2x1.6896x8000x0.0169V 0.5 X (27)2=1.078对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数IT1人于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于 齿轮模数H1的人小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿而接触强度多决定的承载能力，可 取由弯曲强度算得的模数1.078 (m , m=1.25，故齿轮强度适合。4)第二对齿轮按齿面接触强度设计 设计计算公式为2KtTx(ix)ZE)d 丨,2 2.32，(1)确定公式内的各计算值试选择载荷系数K,=1.3小齿轮传递的转矩T|=i2，rlSON-m由机床设计手册选出齿宽系数么=0.7查得材料的弹性影响系数Z =189MPa按齿面硬度杳得小齿轮的接触疲劳强度 a/7jimI =600MPa大齿轮的接触疲劳强度极限 im2=550MPa +馳陳触麟搬麵计算应力循环次数N3-60n1jh =60x457. 69x1 x (2x8x300x 15) =1.977xl091.977xlQ91.64=1.2xlOy由机床设计手册杳得接触疲劳寿命系数K,=0. 95, K4=0. 99计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%安全系数S=l，得K/.V3 / lim 33:0.95x6001=570 (MPa)0.99x5501=544. 5 ( MPa)(2)计算试算小齿轮分度园直径d,带入a屮较小的值丨啊3土12 如3CT2.32.-2. 32 x1.3xl3120x(l .64 +l)x(189.8)20.7 x 1.64 x(544.5)2z39. 04 (mm)计算圆周速度ndu60x1000-x 39.04x457.69 60x1000二0. 94 (m/s)MA=0.7x39. 04 =27. 328 (nun)计算齿宽计算齿宽与齿高之比b/h模数39.04_30=1. 3 (mm)h=2. 25m;=2.5x1.414 =3. 18(mm)/7 _ 27.328 h 2.925 9. 34计算载荷系数根据v=0.94m/s，7级精度，杳得动载系数Kv=l. 06,为直齿轮，假设( 100N/mm,由机床设b计手册得K/a= K&Z1.2，使用系数Ky=l。7级精度小齿轮相对支承悬臂布置时K=l. 12+0. 18x (1+0.7%) x j+0. 23xl03xb=1. 12+0. 18x (1+0. 7x0. 72 ) x 0.72 +0. 23x 10_3 x27. 328 =1.24由 _=9.34，K 耶=1.24，查手册得 K” =1.23 h故载荷系数K=LKV K 心 K 冲 =lx 1.06 x 1.2 x 1.24 =1. 57728按实际的载荷系数校正所算得的分度园直径，得d3=d;ff0 _ /1.57728 =39. 04 x 3 V 1.06=41. 64 (mm)计算模数mHP五 Z341.6430=1. 388 (mm)5)按齿根弯曲强度设计 得弯曲强度的设计公式V 么(1)确定公式内的各计算值FZ由机床设计手册杳得小齿轮的弯曲疲劳强度极限oz,500MPa,人齿轮的弯曲疲劳强度极限 =380MPa=0. 87K fn、fz%S0.84x500L4 =300 (MPa)_ QFZa 4 S0.86x380 L4=233. 43 (MPa)V Fa杳得弯曲疲劳寿命系数Kf/3=0.8,Kfa,计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳完全系数S=l. 4o-J计算载荷系数K=K:lx 1.06x 1.2x 1.23 =1. 56456杳取齿形系数由机床设计手册査得rFa =2. 57, Fa2 =2. 39查取应力校正系数由机床设计手册査得Sa =1. 625，SaA =1. 696计算人，小齿轮的-并加以比较YFaYFa 2.52x1.625 o3 300=0.0136 YfoJsoa 2.326x1.696233.43=0.0169得大齿轮数值大。(2)设计计算V (PdZ(7F_3|2x 13120x1,56456x0.0169 0.5x(30)2=0. 92对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮 模数m的大小主要取决于弯丨1丨I强度所决定的承载能力，可取由弯曲强度算得的模数0. 92m=l. 25， 故齿轮强度适合。2.3纵向（X向）设计计算2. 3. 1滚珠丝杠设计计算1)强度计算 对于燕尾型导轨的牵引力计算FjKFy+f (Fz+2Fk+G)取 K=1.4, f =0. 2考虑工作台在移动过程屮只受G影响 故Fwi=fG=0. 2X200 =40 (N)考虑工作台在加丁时静止只受Fx影响= 1.4X 500. 4 =700.56 (N)取 Fmax= Pm22)计算最大动载荷C 初选螺母副导程L Q),刚度足够。3)效率计算根据机械原理的公式，丝杠螺母副的传动效率q为tan vtan(v + (/)摩擦角0=10螺旋角Y =4 227tan vn =tan(v + (/) tan422ftan(422f + l(T)=0. 963滚珠丝杠的传动效率高，这可使丝杠副的温度变化较小，对减小热变形，提高刚度、强度都起了很 大作用。4) 刚度验算 滚珠丝杠受工作载荷Fm引起的导程变化AL1=ZFL0=6 mmO. 6 cm E=21X106 N/cm 2F= ()2 2tt26.92=3. 46(cm2)Ll=土 ZF+ 700.56x0.6 21x106x3.46=士5. 78X10-6滚珠丝杠受扭矩引起的异程变化景AL2很小，可忽略，即AL=AL1所以导程变形总误差为A 100AL.=L100x5.78x1006=9. 64 (J m/m)由机床设计手册知E级精度丝杠允许的螺距误差（lm长）为15 M m/m，故刚度足够。5) 稳定验算机床的进给丝杠通常是轴向力的杆，若轴向力过人，将使丝杠失去稳定而产生弯曲，依椐材 料力学屮的欧拉公式计算F :色式屮截面惯性矩，对实心圆柱K W1J=643.14x20.984 64=0. 95 (N cm) ttZJ(焯) 3. 2传动齿轮的相关计算1)传动比的计算_2x21x10()x0.95(lxlO)2=1972613. 719 N4 =2. 441972613.719 700.56=2815. 77 n所以滚珠丝杠安全小至失稳。6) 滚珠丝杠副主要尺寸列表，见表3. 2主要尺寸计算公式计算结果公称直径d025基本导程L06滚珠直径d33. 969滚珠圆弧半径R2. 064螺旋升角Y4 22滚道圆弧偏心距e0. 056丝杠人径d丝杠小径dldl=dO+2e-2R20. 984丝杠长度sS 2.32.=2.32x1.3x8000x(1.52 + l)x(189.8)2 0.5 x 1.52 x (528)2=38. 18 (mm)计算圆周速度7Dduny60x1000_x38.18x833 60x1000计算齿宽-I. 665(m/s)b 二从 =0. 5x 38. 18二19. 09 (mm)计算齿宽与齿高之比b/h模数齿高Z=1. 414 (mm) h=2. 25m.=2.5x1.414 =3. 18 (mm)A 19.09 A 3.735计算载荷系数根据v=1.665m/s, 7级精度，查得动载系数Kv=l. 1,为直齿轮，假设YfajFc, _ 2.57x1.6 aF 307.14=0. 0134YFa2YSa2 2.39x1.62 aF2 236.14=0. 0169故大齿轮数值大。(2)设计计算m ? 2KTYFoYSn i hzxcjF_3l2xl.6896x8000x0.0169 V0.5 X (27)2=1. 078对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计箅的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮 模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，可取由弯曲强度算得的模数1.078 (m， itfI.25，齿轮强度适合。4)第二对齿轮按齿面接触强度设计 由设计计算公式V M (,)2(1)确定公式内的各计算值试选择载荷系数1=1.3小齿轮传递的转矩Ti=i2r,=13120(N-m)由机床设计手册选出齿宽系数么=0.7杳得材料的弹性影响系数Z =189MPa按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度 =600MPa大齿轮的接触疲劳强度极限lim2=550MPa接触JT劳强度极限计算应力循环次数N3=60njjh =60x457. 69x1 x (2x8x300x 15)=1.977xl09一1.977xl091.64=1.2xl09由机床设计手册查得接触疲劳寿命系数KO.95, K4=0. 99计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=l,得K ,0.95x600=570 (MPa)o*0.99x5501=544. 5 ( MPa)(2)计算试算小齿轮分度园直径巾，带入CT中较小的值2.32.=2. 32 xfl.3xl3120x(l,64 + l)x(189.8)2 0.7x1.64 x(544.5)2z39. 04 (mm)计算圆周速度V式1h 60x1000_x 39.04x457.69 60x1000计算齿宽=0. 94 (m/s)b=(fddu =0. 7x39. 04 =27. 328 (mm)计算齿宽与齿高之比b/h模数Z厶3齿高39.04 30 =1. 3 (mm) h=2. 25m,=2. 5x 1. 414=3. 18 (mm)办 _ 27.328 h 2.925 9. 34KtFMlOON/mm,得 二 Kf=1.2计算载荷系数 根据v=0. 94m/s,7级精度，得动载系数Kv=l. 06,为直齿轮，假设o，使用系数1=1，7级精度小齿轮相对支承悬臂布置时Kw/?=1. 12+0. 18x (1+0.7； ) x j+0. 23xl0_3xb=1. 12+0. 18x (1+0. 7x0. 72) xO. 72 +0. 23x 103 x27. 328 =1.24L由一=9.34 ， K =1. 24由机床设计手册得Km =1. 23 h故载荷系数K=KjKv K/?=lx 1.06 x 1.2 x 1.24 =1. 57728按实际的载荷系数校正所算得的分度园直径，由下式得1d3=d3=39. 04 x1.577281.06=41. 64 (mm)计算模数141.6430:1.388 (mm)5) 按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式为2KT2YFaYSa(1)确定公式内的各计算值由机床设计手册资得小齿轮的弯丨1丨疲劳强度极限=500MPa,人齿轮的弯丨丨丨丨疲劳强度极限yFZi =380MPa由机床设计手册杳得弯曲疲劳筹命系数Kf3=0. 8, KFlV4 =0. 87计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳完全系数S= 1.4S0.84x500 L4=300(MPa)4=0.86x380一 L4 =233. 43 (MPa)计算载荷系数K-KA Kv K K =lx 1.06 x 1.2 x 1.23 =1. 56456杳取齿形系数由机床设汁手册杳得Y& =2. 57, Fai=2. 39杳取放力校正系数由机床设计手册查得Sa =1. 625，YSua =1. 696计算大，小齿轮的并加以比较K-YFajFay _ 2.52x1,625 300-=0.0136YFoJsa4 2.326x1,696 aF4 233.43=0. 0169故大齿轮数值大。(2)设计计算_3 2x13120x1.56456x0.0169 0.5x(30)2=0. 92对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯111丨疲劳强度计算的模数，由于齿轮 模数m的人小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,可取由弯曲强度算得的模数0. 92(m ,m=l. 25, 故齿轮强度适合。第三章轴的设计与校核 3.1轴的材料选择选用45号钢调质处理 初步估计轴端:内:校32d,故取此段轴径d=19mm,兒一端同。(3) 齿轮段右端设计为轴环与齿轮段为配合表面dd+G4)XC1圆整为d=24mm。(4) 轴环的宽度为b彡1.4h，取轴环宽b=6.3mnu(5) 齿轮段考虑到套简要能准确实现轴丨4定位，故轴宽要比齿轮的宽度小一些故设计为Z2段， 取 b=19mm, Z 3 段取 b=24mm。(6) 考虑到齿轮距筘体内壁之间有一定距离，考虑到轴承的润滑方式的影响，取Z3的轴承段的 距离 1=30. 5mmc(7) 确定轴上圆角和倒角尺寸。取轴端倒角为0.8X45,各轴肩处的圆角半径见后图。3.4按弯扭合成强度校核轴的强度确定轴支撑跨距L=99mm。(1)绘制轴受力简图，见图3.1Mbv| PRAV| PRAVAFr3fAF,1 BA图a轴简图图C水平受力图e垂直受力图MbhTZXABZ图g扭矩图图3.1轴受力弯矩图由力矩平衡条件确定齿轮受力n27；d22x1312051.25=512 (N)27；2x1312037.5=699. 73 (N) Fr2= F/2tana =512Xtan20= 186. 35 (N)Fr3=F