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机械毕业设计论文
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机械机床毕业设计73双面组合钻床说明书,机械毕业设计论文
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摘 要 本课题需要设计一台加工箱体零件的两侧孔的卧式组合钻床，主要完成机床总体和主轴箱的设计及主轴轴承的设计。 根据课题要求，本文先拟定一个两侧需要钻孔的箱体零件，根据加工工件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生产率等要求，确定该机床为双面卧式组合机床；根据零件的大小及被加工孔的位置确定主轴箱的轮廓尺寸，通过计算扭矩确定主轴和传动轴的直径；根据受力情况，选择主轴轴承，并验算轴承的寿命。设计过程中，在满足设计要求的同时，应该注意相互间的合理配合，这样才能从整体上把握组合机床的性能和结构。 关键词： 组合钻床 传动系统 多轴箱 箱体 nts 1 目 录 1 前 言 . 2 1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史 . 2 1.2 组合机床的国内、外现状 . 4 1.2.1 国内组合机床现状 . 4 1.2.2 国外组合机床现状 . 5 2 组合机床总体设计 . 7 2 1 组合机床工艺方案的制定 . 7 2 2 组合机床配置型式及结构方案的确定 . 7 2 3 各侧具体零部件的设计、计算及选择 . 7 3 组合机床多轴箱设计（两边主轴箱对称布置） . 11 3.1 绘制右多轴箱设计原始依据图 . 11 3.2 主轴、齿轮的确定及动力计算 . 12 3.2.2 主轴箱的动力计算 . 12 3.3 主轴箱传动系统的设计与计算 . 12 3.3.1 驱动轴、主轴的坐标计算 . 12 3.3.2 拟订主轴箱传动路线 . 13 3.3.3 确定传动轴位置和齿轮齿数 . 14 3.4 多轴箱坐标计算、绘制坐标检查图 . 18 3.4.1 选择加工基准坐标系 XOY,计算主轴、驱动轴坐标 . 18 3.4.2 计算传动轴的坐标 . 18 3.4.3 验算中心距误差 . 20 3.4.4 绘制坐标检查图 . 20 3.5 多轴箱中变位齿轮的计算 . 21 3.6 变位齿轮的设计 . 21 3.6.1 轴 13 与轴 7、 8、 9 上的变位齿轮的设计 ： . 22 3.6.2 轴 16 与轴 15 上的变位齿轮设计 ： . 22 3.6.3 变位齿轮重合度的校核 . 23 3.7 齿轮强度校核 . 23 3.7.1 校核齿根弯曲疲劳强度 . 23 3.7.2 校核接触疲劳强度 . 24 3.8 传动轴直径的确定和轴的强度校核 . 25 3.8.1 轴的直径的确定 . 25 3.8.2 轴的强度校核 . 25 3.9 主轴箱轴承及其它件设计 . 28 3.9.1 主轴轴承设计 . 28 3.9.2 主轴箱的选择 . 29 3.9.3 主轴箱上的附件材料的设计 . 29 nts 2 1 前 言 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。 组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用 部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件 (如飞轮、汽车后桥半轴等 )的外圆和端面加工。 1.1 机床在国民经济的地位 及其发展简史 现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总 工作量的 40% 60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。 一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部” 、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。 nts 3 机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18 世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向 资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用， 1770 年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。 1797 年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至 19 世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。 上世纪初以来，由于高速钢和硬质合 金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展。与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高。此外，为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展也与日俱增，例如，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及适应加工特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。 50 年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新 成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有很高柔性，即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。 综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并始终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现代机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。 我国的机床工业是在 1949 年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和 19 世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺， 我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等； 1949 年全国机床产量仅 1000 多台，品种不到 10 个。 解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过 50 多年的建设，我国机床工业nts 4 从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产 5000 多种机床通用品种，数控机床 1500 多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。 我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。 1.2 组合机床的国内、外现状 世界上第一台组合机床于 1908年在美国问世， 30年代后组合机床在世界各国 得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。 现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。 1 1.2.1 国内组合机床现状 我国加入 WTO 以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2005 年 4 月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达 1000余台，产值达 3.9 个亿以上，较 2004 年 同比增长了 10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。 （ 1）行业企业产品结构的变化 组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入 WTO 后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势 ，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看， 2003年生产数控机床 890 台，产值 16187 万元，生产加工中心 148 台，产值 5770 万元； 2004 年生产数控机床 985 台，产值 25838 万元，生产加工中心 159 台，产值 7099 万元；而 2005 年，截至 4 月份，数控机床、加工中心、产值已接近 2003年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。 （ 2）行业企业的快速转变 “九五”后期，在组合机床行业企业的 50 多家组合机床分会会员中 ，仅有nts 5 两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。而从 2001 至 2002 年，不到两年的时间，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“民营经济在经历了从被歧视，被藐视到不可小视和现在高度重视 4 个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。 （ 3）组合机床技术装备现状与发展趋势 组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征 是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种 新型的组合机床 柔性组合机床越来越受人们是亲昧，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（ PLC）、数字控制（ NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自 动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺、研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 1.2.2 国外组合机床现状 80 年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展， 实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是： （ 1）广泛应用数控技术 国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用nts 6 部件 ,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术 ,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术 ,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线 ,就是由三台自动换箱组合机床组成的 ,其全部动作均为数控 ,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动 ,其节拍时间为 58 秒。 (2)发展柔性技术 80 年代以来 ,国外对中大批量生产 ,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施 ,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床 ;同时根据加工中心的发展 ,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元 ,并以此为基础组成了柔性加工自动线 (FTL)。这种结构的变化 ,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏 ,又可以使机床配置更加灵活多样。 (3)发展综合自动化技术 汽车工业的大发展 ,对自动化制造技术提出了许多新的需求 ,大批量生产的高效率 ,要求制 造系统不仅能完成一般的机械加工工序 ,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序 ,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂 1987年投入使用的造价 9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线 ,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成 ,三班制工作 ,每条线日产 2000 件 ,节拍时间为 40 秒。全线由 12 台双面组合机床、 18 台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成 ,可实现 3 种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发 展 ,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家 ,进一步提高了制造系统的配套水平。 (4)进一步提高工序集中程度 国外为了减少机床数量 ,节省占地面积 ,对组合机床这种工序集中程度高的产品 ,继续采取各种措施 ,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库 ,通过换刀加工实现工序集中 ,从而可最大限度地发挥设备的效能 ,获取更好的经济效益。 nts 7 2 组合机床总体设计 组合机床总体设计，通常是根据与用户签定的合同和技术协议书 ,针对具体加 工零件，拟订工艺和结构方案，并进行方案图样和有关技术文件的设计。 2 1 组合机床工艺方案的制定 工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用的工艺方法、充分考虑各种因素，并经技术经济分析后拟订出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。 此次设计的组合机床是用于加工 某零件两侧孔专用组合钻 床，其具体的加工工艺如下 : a. 钻 6 9 孔（深 38） ， 右侧面； b. 钻 3 9 孔（深 78）， 右侧面； c. 钻 6 9 孔（深 38）， 左侧面； d. 钻 3 9 孔（深 78）， 左侧面； 正确选择组合机床加工工件采用的基准定位，是确保加工精度的重要条件。 本设计的 某零件 是箱体类零件，箱体类零件一般都有较高精度的孔和面需要加工，又常常要在几次安装下进行。 2 2 组合机床配置型式及结构方案的确定 根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现 工艺方案，以确保零件的精度、技术要求及生产率，又要考虑机床操作方便可靠，易于维修，且润滑、冷却、排屑情况良好。对同一个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，绝不能草率，要全面地看问题，综合分析各方面的情况，进行多种方案的对比，从中选择最佳方案。 各种形式的单工位组合机床，具有固定式夹具，通常可安装一个工件，特别适用于大、中型箱体类零件的加工。根据配置动力部件的型式和数量，这种机床可分为单面、多面复合式。利用多轴想同时从几个方面对工件进行加工。但其机动时间不能与辅助时 间重合，因而生产率比多工位机床低。 在认真分析了被加工零件的结构特点及所选择的加工工艺方案，又由单工位组合机床的特点及适应性，确定设计的组合机床的配置型式为单工位卧式组合机床。 2 3 各侧具体零部件的设计、计算及选择 2.3.1 刀具的选择 考虑到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除及生产率要求等因素，所以加工 18个孔的刀具均采用标准锥柄长麻花钻。 nts 8 2.3.2 两 侧面钻 9- 9 a. 切削用量的选择 右侧是钻削 6- 9（深 38）及 3- 9（深 78） 根据孔径的大小和深径比，以及被加工材料的硬 度查参考文献 9表 2.17知：主轴的进给量 f为 0.1 0.18mm/r，切削速度 vc=10 18m/min。 钻孔的切削用量还与钻孔的深度有关，当加工铸铁件孔深为钻头直径的 68倍时，在组合机床上通常都是和其他浅孔一样采取一次走刀的办法加工出来的，不过加工这种较深孔的切削用量要适当降低些，因此选择切削速度 vc=13m/min 进给量 f=0.13mm/r，由此主轴转速 n由公式 01000d vn (2-1) 计算出 014.460914.3 131000 nr/min，将主轴转速圆整为 470 r/min。 实际切削速度 vc、工进速度 vf、工进时间 tf 分别由下列公式求得 1000Dnvc (2-2) fnvf (2-3) ff vht (2-4) 计算出实际切削速度 vc=13.282m/min，工进速度 vf=61.1mm/min，工进时间tf=1.26min b. 切削功率，切削力，转矩以及刀具耐用度的选择 由参考文献 9表 6-20计算公式 切削力 6.08.026 HBDfF (2-5) 切削转矩 6.08.09.110 HBfDT (2-6) 切削功率 DTVP 9740(2-7) 刀具耐用度 8.03.055.025.0 )/9600( HBvfDTn (2-8) 计算出切削力 F=1144.5N，切削转矩 T=3.18N m，切削功率 P=0.153kw，刀具耐用度 Tn=768.799min c. 动力部件的选择 由上述计算每根轴的输出功率 P=0.153kw，右侧共 9根输出轴 ，且每一根轴都钻 9直径，所以总切削功率 P 切削 =0.153 9=1.377kw。 则多轴箱的功率 ：72.18.0377.1 切削多轴 PP kw， 其中 =0.8，所以 72.1多轴P kw。 nts 9 因电机输出经动力箱时还有功率损耗，所以选择功率为 2.2kw的电机，其型号为： Y100L1-4,由参考文献 9表 5-39选取 1TD32-I型动力箱，动力箱的主轴转速715r/min 。 d. 确定主轴类型，尺寸，外伸长度 滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承和向心球轴承，后支承为向心球轴承 或圆锥滚子轴承。因为推力轴承设置在前端，能承受单方向的轴向力，适用于钻孔主轴。 在右侧面，主轴用于钻孔，因此选用滚珠轴承主轴。又因为浮动卡头与刀具刚性连接，所以该主轴属于长主轴。所以主轴均为滚珠轴承长主轴。 根据主轴转矩 T=3.18 N m，由参考文献 9表 3-4可知 4 10TBd (2-9) 其中 B= 7.3，则计算出 d=17.335mm，选取 d=20mm。 由参考文献 9表 3-6查得主轴直径 d=20mm， D/d1=30/20 mm, 主轴外伸尺寸 L=115mm,接杆莫氏圆锥号 1， 2。 e. 导向装置的选择 组合机床钻孔时，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。 固定式导套：刀具或刀杆本身在导套内既有相对转动又有相对移动，由于这部分表面润滑困难；工作时有粉尘侵入，当刀杆相对导套的线速度超过 20m/min时就会有研着的危险，因此选用导套前计算一下导套与刀具的线速度。由上述内容知导套与刀具的线速度 vc=13.282m/min=1.1 1.2,符合传动要求 ,同样求出轴 15与 16相啮合的一对齿轮的重合度=1.66=1.1 1.2, 符合传动要求。 3.7 齿轮强度校核 在初步确定主轴传动系统后还要对危险齿轮进行强度校核，尤其对低速级齿轮或齿根到键槽距离较小的齿轮及受转矩较大的齿轮进行校核，以保证传动系统平稳准确，有一定的使用寿命。 通过比较发现，主轴箱中最薄弱的齿轮是驱动齿轮，因为其传动的功率大，如果它能满足强度要求，则其他的齿轮也应满足要求。 驱动轴上的齿轮齿数 zo=24,m=3,与其相啮合的大齿轮的齿数 z16=36,m=3,驱动轴所传递的功率 P=1.72kw,转速 no=715r/min,齿数比 =1.5，齿轮材料为 45钢，大、小齿轮的硬度分别为 220HBS,260HBS。 3.7.1 校核齿根弯曲疲劳强度 齿根弯曲疲劳强度的校核公式为： FSaFadF YYmzKT 321 12 (3-8) 确定公式中各参数值： a. 大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限 1limF 、 2limF 查参考文献 13图 6.9取 2001lim F Mpa, 2202lim F b. 弯曲疲劳寿命系数1FNK、2FNK查参考文献 13图 6.7取 88.01 FNK， 90.02 FNKc. 许用弯曲应力 1F 、 2F 取定弯曲疲劳系数 SF=1.4, 应力修正系数 YST=2.0得 71.3014.1 288.02401l i m11 FFSTFNF SYK Mpa 86.2824.1 290.02202l i m22 FFSTFNF SYK Mpa d. 齿形系数1FaY、2FaY和应力修正系数1SaY、2SaY查参考文献 13表 6.4得1FaY=2.62，2FaY=2.22， 1SaY=1.59，2SaY=1.77 nts 24 e. 计算大、小齿轮的 1 11FSaFaYY与 2 22F SaFa YY，并加以比较取其中大值带入公式计算 013 8.071.301 59.162.21 11 F SaFa YY ， 0139.086.282 77.122.22 22 F SaFa YY 大齿轮的数值较大，应按大齿轮校核齿根弯曲疲劳强度 校核计算： 95.7577.122.25.2250.1 10461.7265.12 32 42 F Mpa 2F 弯曲疲劳强度足够 3.7.2 校核接触疲劳强度 接触疲劳强度由公式： HEH uubdKTZ 125.2211进行校核 确定公式中各参数值： a. 小齿轮传递的转矩 T1： 22973715 72.11055.91055.9 6161 nPTN mm b. 大、小齿轮接触疲劳强度极限 1limH 、 2limH 按齿面硬度查参考文献 13图 6.8 得大、小齿轮的接触疲劳强度极限1limH =600 Mpa， 2limH =560 Mpa c. 接触疲劳寿命系数1HNK、2HNK查参考文献 13图 6.6得1HNK=0.9，2HNK=0.95 d. 计算许用接触应力 取安全系数 SH=1，则 5406009.01l i m11 HHHNH SK Mpa 53256095.02l i m22 HHHNH SK Mpa 5362 5325402 21 HHH Mpa e. 确定材料系数 ZE 查参 考文献 13表 6.3得 ZE=189.8 Mpa f. 计算圆周速度 v 695.210 0060 11 ndv tm/s g. 确定载荷系数 K 查参考文献 13表 6.2 得使用系数 KA=1, 根据 v=2.695m/s,7 级精度查参考nts 25 文献 13图 6.10 得动载系数 Kv=1.1,查图 6.13 得 K =1.18,则 K=KAKvK =1 1.1 1.18=1.298 校核计算 : 115.4245.1 15.17224 298.128.1895.2125.2 2211 uubdKTZEHMpa H 接触疲劳强度满足要求。所以该齿轮满足使用要求。 3.8 传动轴直径的确定和轴的强度校核 3.8.1 轴的直径的确定 T 总 =T1i1+T2i2+ +Tnin (3-5) 式中 Tn 作用在第 n根主轴上的转矩，单位为 N m in 传动轴至第 n个主轴之间的传动比 轴 10： T10=T1i1+T2i2=2T1i1=2 3.18 0.707=4.49 N m 由公式 4 10TBd 计算出直径 89.1849.4103.7 4 d mm ,查参考文献 9表 3-4，选取直径 d10=20mm。 轴 11：因轴 11 上只有一排齿轮，因此轴不承受扭距，其直径由弯距计算可得，因其承受的弯矩也比较小，参照其他轴，选取 d11=25mm。 轴 12：其受力情况同轴 11，所以选取 d12=25mm. 轴 13： T13=T7i7+T8i8+T9i9=3T7i7=3 3.18 0.82=7.8228 Nm 由公式 4 10TBd 计算出直径 49.238228.7103.7 4 d mm ,查参考文献9表 3-4，选取直径 d13=30mm。 轴 14：由弯矩计算及参照其他轴取 d14=20mm 轴 15： T15=3T7i7+2T1i1=3 3.18 1.67 0.82+2 3.18 1.96 0.707=21.78 Nm 由公式 4 10TBd 计算出直径 046.2878.21103.7 4 d mm ,查参考文献9表 3-4，选取直径 d15=30mm。 轴 16： T16=4T3i3+3T7i7+2T1i1=4 3.18 0.75 1.25 1.07+3 3.18 0.821.67 0.74+2 3.18 0.707 1.96 0.74=28.882 Nm 由公式 4 10TBd 计算出直径 49.288 8 2.28103.7 4 d mm ,查参考文献 9表 3-4，选取直径 d16=35mm。 轴 17：选取油泵轴的直径 d16=20mm。 3.8.2 轴的强度校核 轴在初步完成结构设计后，进行校核计算。计算准则是满足轴的强度或刚度要求。进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的方法 ，并恰当地选取其许用应力，对于用于传递转矩的轴应按扭转强度条件计算，对于只受弯矩的轴（心轴）应按弯曲强度条件计算，两者都具备的按疲劳强度条件进行精确校核等。 在本设计中轴的直径是按强度公式计算进行选择，因此并不是要对主轴箱内nts 26 所有的轴都进行校核，只是对那些承受弯、扭矩相对交较大的轴进行强度校核。在这里对长主轴 7 进行强度校核。 a. 求出主轴上的转矩 T 在工作时，主轴上所承受的功率 P=0.153kw（不计齿轮的啮合损耗和轴承损耗的功率）。则 8.3108470153.01055.91055.9 66 nPT N mm b. 求作 用在齿轮上的力 82412 mzd mm 82.7582 829.310822 dTF t N 59.2720t a n82.75t a n tr FF N c. 轴的受力分析 1 .画轴的受力分析图 2. 计算支承反力： 在水平面内 )(2121 llFlF tH 12.97153 )43153(82.751 HFN 3.2182.7512.9712 tHH FFFN 在垂直平面内 2121 )( lFllF vr 34.35153 )43153(59.271 vFN 75.759.2734.3512 rvv FFF N 3. 画弯矩图（见图 3-8） 在水平面内， a-a剖面左侧 MaH=Ftl1=75.82 43=3260.26 N mm a-a剖面右侧 MaH=FH2l2=21.3 153=3258.9 N mm 在垂直平面内， a-a剖面左侧 MaV=Frl1=27.59 43=1186.37 N mm a-a剖面右侧 MaV=FV2l2=7.75 153=1185.75 N mm 合成弯矩， a-a剖面左侧 4.3 4 6 937.1 1 8 626.3 2 6 0 2222 aVaHa MMMN mm a- a剖面右侧 9.346775.11859.3258 2222 aVaHa MMM N mm 4. 画转矩图 T=3108.829 N mm nts 27 F rF tF V2F H2F H1F V1TF tF H1F H2F rF V1F V2M HM VMTa)b)c)d)e)f)g)图 3-8 轴的弯矩、扭矩图 d. 危险截面的判断 aa 截面左右的合成弯矩右侧相对左侧大些，扭矩为 T，则判断左侧为危险截面，只要右侧满足强度要求即可。 e. 轴的弯扭合成强度校核 由参考文献 13表 11.2查得 = -1=60 Mpa, 6.01006001 bba-a剖面左侧 63.691202 )320(35201.02 )(1.0233 d tdbtdWmm3 M p aW TMe 69.563.691 )82.3 1 0 86.0(4.3 4 6 9)( 2222 f. 轴的疲劳强度安全系数校核 根 据 参 考 文 献 13 表 11.2 查得 MpaB 640 ， Mpa2751 ，Mpa1551 ， 2.0 ， 1.0 aa 截面左侧 32323 5.1166202 )320(320202.02 )(2.0 mmd tdbtdW 由参考文献 13附表 11.2查得 1K， 8.1K；由附表 10-4 查得绝对尺寸系数 95.0， 92.0；轴经磨削加工，由附表 11.4 得表面质量系数0.1 。则 弯曲应力 M P aWMb 97.25.1166 4.3469 ， nts 28 应力幅 Mpaba 97.2 平均应力 0m切应力 M p aWT TT 67.25.1166 829.3108 M paTma 335.12 安全系数9.8702.097.295.00.1 12751 maKS 62.55355
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