数控线切割机床运丝装置的设计毕业论文

本科毕业论文 I X X 大 学 数控线切割机床运丝装置的设计 本科毕业论文 录 目录 . I 前 言 . 1 1 数控电火花 线切割加工的基本介绍 . 3 本科毕业论文 控电火花线切割加工 . 电火花线切割起源 . 数控电火花线切割加工原理 . 数控电火花线切割正常加工必须具备的条件 . 数控电火花线切割加工的特点 . 数控电火花线切割的应用范围 .控电火花线切割加工机床的特点 . 数控电火花线切割加工机床的分类 . 数控电火花线切割加工机床的基本组成 . 机床主要参数的确定 . 9 机床的主要技术参数 .确定储丝筒基本尺寸 .传动比的确定 .动机的选择 .动装置的运动参数设计 . 齿轮副的设计计算 . 15 4 轴的设计计算及校核 . 23 轴的设计及校核 . 轴的设计及校核 .动螺纹副的设计及校核 . 轴承寿命校核 . 47 轴上轴承的校荷 . 2 第轴轴上轴承的校荷 . 键的强度校核 . 50 轴器处键的强度校荷 .丝筒端盖与轴联接处键的校荷 .轴与小齿轮联接处键的校核 .根轴上键的校核 . 储丝筒的结构设计 . 54 结束语 . 58 致 谢 . 59 参考文献 . 61 本科毕业论文 1 前 言 毕业设计是学生学完大学教学计划所规定的全部基础课和专业课后，综合运用所学的知识，与实践相结合的重要实践性教学环节。它是四年大学学习的一个总结，是我们结束学生时代，踏入社会，走上工作岗位的必由之路，是对我们工作能力的一次综合性检验。 （ 1）巩固、扩大、深化我们以前所学的基础和专业知识； （ 2）培养我们综合分析、理论联系实际的能力； (3) 培养我们调查研究、正确熟练运用国家标准、规范、手册等工具书的能力； (4) 锻炼进行设计计算、数据处理 、编写技术文件、绘图等独立工作能力。 总之，通过毕业设计让我们建立正确的设计思想，初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段，从而使我们受到一次工程师的基本训练。 2、毕业设计的主要内容和要求 （ 1）调查使用部门对机床的具体要求，现在使用的加工方法；收集并分析国内外同类型机床的先进技术、发展趋势以及有关的科技动向；调查制造厂的设备、生产能力和技术经验等。 （ 2）数控电火花线切割机床运丝装置的设计主要是设计储丝筒、传动轴、支撑板、传动齿轮及传动螺纹螺母副，确定各部分的相互关系；拟订总体设计方案，根 据总体设计方案，选择通用部件，并绘制装配图和各零件的零件图； （ 3）进行运动计算和动力计算； 本科毕业论文 2 （ 4）其他零部件的设计和选择； （ 5）编制设计技术说明书一份。 本科毕业论文 3 1 数控电火花线切割加工的基本介绍 控电火花线切割加工 火花线切割起源 电火花线切割加工 在上世纪 50年代末期由前苏联发展起来的一种特种加工技术，它用直径在 钼丝、钨丝或铜丝做电极，靠 脉冲 性 火花放电蚀除金属 ，使材料 切割成型 ，故称为电火花线切割。电火花线切割加工是电火花加 工的一个分支，是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺方法。由于在线切割加工过程中，工件和电极丝的相对运动是由数字信号控制实现的，故又称为数控电火花线切割加工，简称线切割加工。电火花线切割 主要用 来 加工形状复杂的模具、细小精密零件和能够导电的一些高硬度材料。电火花线切割加工 具有加工精度高、加工余量小 、 生产周期短、制造成本低等 优点 ，已在生产中获得广泛的应用 。目前线切割机床已占电加工机床的 60%以上。 控电火花线切割加工原理 电火花线切割加工原理如图 1 1 所示，工具电极（钼丝或铜丝）接直流脉冲电源的负 极，工件接直流脉冲电源的正极，当工具电极和工件的距离在一定范围内时，产生脉冲性火花放电，对工件进行切割。火花放电能够切割工件的主要原因是：正负电极在绝缘工作液中靠近时，由于正负电极的微观表面是凹凸不平的，电极间的电场分布并不均匀，离得最近的凸点处的电场强度最高，两极间介质先被击穿，形成放电通道，同时电流迅速上升。在强大的电场力作用下，通道内的负电子以很高的速度奔向阳极（正极），正离子也以高速奔向阴极（负极）。负电子和正离子在高速运动时互相碰撞，阳极和阴极表面分别受到电子流和离子流的强烈轰击，使两电极间隙内的 微小通道中瞬时产生高温，通道中心 本科毕业论文 4 温度达到 5000 10000 度，瞬时产生的高温由于来不及扩散，使局部金属材料熔化甚至少量金属气化，同时在工件和电极之间的部分绝缘工作液也产生气化，气化后的金属蒸汽和工作液迅速膨胀并产生爆炸，使得熔化和气化后的金属材料从金属表面抛离出来而达到切割的目的。 导 电 块上 导 轮下 导 轮电 极 丝工 件脉 冲电 源 冲电储 丝 筒图 1 1 电火花线切割加工原理图 控电火花线切割正常加工必须具备的条件 （ 1）工具电极与工件的被加工表面之间必须保持一定量 的间隙，间隙的大小由加工电压 、脉冲电流大小，脉冲间隙等电规准来决定，间隙大小一般在几十微米之间。如果间隙小于或大于这个距离，都不能进行火花放电。间隙过小，正负极容易短路，不能产生火花放电；间隙过大，极间电压不易击穿介质，也不能产生火花放电。 （ 2）在切割工件时，必须在绝缘工作液中进行。常用的绝缘工作液有煤油、皂化液、去离子水等，用的工作液不一样，在相同的电规准下，加工的速度和表面精度也不尽相同。用绝缘性工作液主要有以下几个作用：利于产生脉冲性的火花放电；排除间隙内电蚀产物；起冷却电极的作用。 （ 3）采用脉 冲电源，火花放电必须是脉冲性、间歇性的。 本科毕业论文 5 （ 4）被加工材料必须导电。只有导电材料才能产生火花放电，导电材料一般为金属材料和半导体非金属材料等。 控电火花线切割加工的特点 接利用线状的电极丝作为电极，不需要像电火花成型加工的成型工具电极，可节约电极设计和制造费用，缩短了生产准备时间。 可以加工用传统切削加工方法难以加工的微细异形孔、窄缝和形状复杂的零件。 利用电蚀原理加工，电极丝与工件不直接接触，两者之间的作用力很小，因而工件的变形很小，电极丝、夹具不需要太高的强度。 传统的车、 铣、钻加工中，刀具硬度必须比工件硬度大，而数控电火花线切割机床的电极丝材料不必比工件材料硬，所以可以加工硬度很高或很脆，用一般切削加工方法难以加工或无法加工的材料。在加工中作为刀具的电极丝无须刃磨，可以节省辅助时间和刀具费用。 直接利用电、热能进行加工，可以方便地对影响加工精度的加工参数进行调整，有利于加工精度的提高，便于实现加工过程的自动化控制。 电极丝是不断移动的，单位长度损耗少，特别是慢走丝线切割加工时，电极丝一次性使用，故加工精度高（可达 m） 采用线切割加工冲模时，可实现凸、凹 模一次加工成形。 控电火花线切割的应用范围 电火花线切割加工由于具有诸多优势，主要应用在以下几个方面： （ 1）广泛应用于冲压模具的加工。 （ 2）加工微细异形孔、任意曲线窄缝和复杂形状的工件。 （ 3）加工镶拼型腔模、拉丝模、粉末冶金模、波纹板成型模。 （ 4）加工样板尺和成型刀具。 本科毕业论文 6 （ 5）加工硬质合金和切割薄片材料。 （ 6）加工凸轮和特殊齿轮。 （ 7）加工半导体材料以及稀有、贵重金属材料的割断。 （ 8）适合于小批量、多品种零件的加工，减少模具制作费用，缩短生产周期。 控电火花线切割加工机 床的特点 控电火花线切割加工机床的分类 1）数控电火花线切割加工简述 电火花线切割加工是电火花加工的一个分支，是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺方法，它用一根移动着的导线（电极丝）作为工具电极对工件进行切割，故称线切割加工。线切割加工中，工件和电极丝的相对运动是由数字控制实现的，故又称为数控电火花线切割加工，简称线切割加工。 2）数控电火花线切割加工机床的分类 （ 1）按走丝速度分：可分为慢速走丝方式和高速走丝方式线切割机床。 （ 2）按加工特点分：可分为大、中、小型以及普通直壁切割型与锥度 切割型线切割机床。 （ 3）按脉冲电源形式分：可分为电源、晶体管电源、分组脉冲电源及自适应控制电源线切割机床。 数控电火花线切割加工机床的基本组成 数控电火花线切割加工机床可分为机床主机和控制台两大部分。 本科毕业论文 7 1)控制台 控制台中装有控制系统和自动编程系统，能在控制台中进行自动编程和对机床坐标工作台的运动进行数字控制。 2)机床主机 机床主机主要包括坐标工作台、运丝机构、丝架、冷却系统和床身五个部分。图 6快走丝线切割机床主 机示意图。 （ 1）坐标工作台 它用来装夹被加工的工件，其运动分别由两个步进电机控制。 （ 2）运丝机构 它用来控制电极丝与工件之间产生相对运动。 （ 3）丝架 它与运丝机构一起构成电极丝的运动系统。它的功能主要是对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度，以满足各种工件（如带锥工件）加工的需要。 （ 4）冷却系统 它用来提供有一定绝缘性能的工作介质 工作图 1 3 快走丝线切割机床主机 本科毕业论文 8 液，同时可对工件和电极丝进行冷却。 本科毕业论文 9 2 机床主要参数的确定 本机床利用电极丝作为工具，在控制机控制下，按规定轨迹对工件 进行切割加工。适合加工高精度，高硬度，高韧性的金属模具，样板及形状复杂的零件。广泛用于电子仪器，精密机械，轻工，军工等部门。 机床的主要技术参数 工作台横向行程 250作台纵向行程 320工最大厚度 300工最大锥度 6/100作台最大承载重量 120工最大宽度 320工最大长度 500工表面粗糙度 2.5 m 最高材料去处率 100 电极丝直径范围 作液 乳化液 供电电源 380V,三相， 50耗 床外形尺寸 （长宽高） 1500 1050 1450床重量 1200本科毕业论文 10 确定储丝筒基本尺寸 确定走储丝筒直径 : 走丝速度一般在 7 12m/s。 确定储丝筒直径，选择电动机转速 n=1400r/由1 0 0 0 6 0 可知 当 7/v m s 时得： 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 0 7 9 5 . 53 . 1 4 1 4 0 0vD m 当 12 /v m s 时得： 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 6 0 1 2 1 6 3 . 83 . 1 4 1 4 0 0vD m 所以选择储丝筒直径应在 间 为了满足加工要求，设计时储丝筒的直径假设 D=130走丝速度为V=s。 传动比的确定 令储丝筒每转一转时其轴向移动距离 s=丝杠的导程取p=3储丝筒到丝杠经过两级直齿圆柱齿轮变速，由于机构传动载荷较小，故为了设计简单，加工方便，两级齿轮的传动比取值相等，记为 i ，则12i i i，由于12s i i p ，即 2p i s 可得 i=切割机床所用的钼丝的直径应小于 s，否则，走丝时会产生叠丝现象而导致断丝。 动机的选择 确定运丝 机构所需的功率 P， 运丝机构的工作原理是电动机通过弹 本科毕业论文 11 性连轴器带动长轴转动，长轴中间装有储丝筒另一端是齿轮传动，通过齿轮副传递到第二根轴，第二根轴同样通过齿轮副将运动传递到丝杠，将螺母固定到工作台上面，丝杠与螺母配合，从而驱动整个运丝机构在导轨上运动。驱动运丝机构对于丝杠需要的驱动力记为 F，则电动机所需要的功率为 1000其中 总效率， 6 2 21 2 3 4 5 1 电动机的效率 , 1 2 滚动轴承的效率 , 2=3 滑动轴承的效率 , 3=4 齿轮传动的效率 , 4=5 连轴器的效率，5 则 6 2 2 6 2 21 2 3 4 0 . 7 0 0 . 9 9 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 90 . 5 8 9 7 ， 丝杠的线速度 mv s ， 力 ， 则电动机的功率为 2 7 . 5 8 . 1 6 7 1 0 0 0 3701 0 0 0 1 0 0 0 0 . 5 8 9 7 转速为 1400 m ， 本科毕业论文 12 型号为 三相交流异步电动机 电动机的基本参数为 功率： 370W 电压： 220380V 频率： 50 电流： 效率： 转速： 1400 功率因数： 重量： 作制： 绝缘等级： B 级 防护等级： 冷却方式： 境温度： 40C 动装置的运动参数设计 从与电动机相连接的高速轴到低速轴算起，各轴依次命名为轴，轴，轴。 1各轴转速计算 第轴转速 1 1 4 0 0 / m i nn n r第轴转速 1211400 4 0 7 / m i 4 4 第轴转速 232407 1 1 8 . 3 / m i 4 4 式中 n 电动机转速 1i 第轴到第轴传动比 2i 第轴第轴传动比 2各轴功率计算 本科毕业论文 13 第轴功率 441 1 5 2 3 7 0 0 . 7 0 . 9 9 0 . 9 9 2 4 6 . 4p p W W 第轴功率 222 1 3 4 2 4 6 . 4 0 . 9 7 0 . 9 9 2 3 0p p W W 第轴功率 223 2 2 4 2 3 0 0 . 9 9 0 . 9 9 2 2 2 . 5p p W W 式中 1 电动机的效率 , 1 2 滚动轴承的效率 , 2=3 滑动轴承的效率 , 3=4 齿轮传动的效率 , 4=5 连轴器的效率，5 3各轴扭矩计算 第轴扭矩 1112 4 6 . 49 5 5 0 9 5 5 0 1 6 8 01400 m 第轴扭矩 2222309 5 5 0 9 5 5 0 5 3 9 6407 m 第轴扭矩 3332 2 2 . 59 5 5 0 9 5 5 0 1 7 9 6 1 . 71 1 8 . 3 m 将以上计算数据列表 本科毕业论文 14 轴 号 转 速 n( /r 输出功率 P（ W） 输出扭矩 T()N 传动比 i 效率 轴 1400 246 4 1680 1 0 66 轴 407 230 5396 3 44 0 93 轴 222 5 44 0 93 本科毕业论文 15 3 齿轮副的设计计算 为防止走丝电动机换向装置失灵，导致丝杠副和齿轮副损坏，在齿轮副中，可 选用尼龙轮代替部分金属齿轮。这不但可在电动机换向装置失灵时，由于尼龙轮先损坏，保护丝杠副和走丝电动机，还可以减少振动和噪声。 塑料齿轮的设计计算和校核与金属齿轮不同，所以没有标准的参数化设计，根据装置所需传动比和加工要求合理设计或选择其他产品，通过校核检查其性能。 2 基于刘易斯公式的疲劳强度设计 刘易斯公式的基本思路是假设一个齿尖承受所有法向负荷这样一种严重的情况，并据此来考虑齿根处所产生的最大弯曲应力。但齿形系数一般使用节点附近的值。 啮合率。虽说刘易斯公式是在假定所有的负荷都施加在一个齿尖上来计算齿根 强度的，但实际上啮合的轮齿不止一个，压力角为 20 度的标准齿正齿轮的啮合率在 1和 2之间。如齿数为 20 和 30 的齿轮啮合率约为 言之，在一对齿开始啮合的瞬间，另一对齿已在前一个法向节距处啮合，因此在随后的 法向节距内有两对齿啮合，而在此后的 法向节距内只有一对齿啮合。因此，考虑到把在齿尖承受所有法向负荷时所得出的值 y 用作齿形系数会大大超过安全侧，于是设计时采用节距附近承受负载是的值 y啮合率越大则越有利于轮齿强度，因此对于传动齿轮来说，应重点考虑增加其啮合率。 此外，如果压力角变小，则啮合率增 大， 齿轮承受的切向负荷、传递扭矩 根据刘易斯公式，正齿轮的轮齿上所承受的切向负荷 P 和传递扭矩 T 本科毕业论文 16 分别用（ 1）（ 2）来表示 （ 1） 20002 （ 2） 其中 P：轮齿上的切向负荷（ N） T：扭矩（ N* b：弯曲应力（ b: 齿宽（ m： 模数 （ d： 节圆直径（ y： 节点附近的 齿形系数“模数 m 基准”（见表 1 1） Z： 齿数 表 3形系数 y“模数 m 基准”（节点附近加载时的值） 本科毕业论文 17 （ 2）最大容许弯曲应力 轮的容许弯曲应力会因各种运行条件以及轮齿的大小（模数）而变化，图 1给出了从标准条件下的试验中得出，与各种模数相对应的最大容许弯曲应力，如果运行条件与之不同，则可根据（ 3）式来修正 本科毕业论文 18 其中 给定运转条件下的最大容许弯曲 应力 (b: 从图 1求出的标准条件下的 大容许弯曲应力（ 用状况系数（表 1 度修正系数（图 1 ：温度修正系数。 工作温度高时必须修正温度。由于轮齿的弯曲强度与静态弯曲强度间存在良好的相关性，因 此可用弯曲强度 如，当温度为 80时，用图 1得出 润滑系数 无润滑时 K ： 对象材质系数 金属时 1 K： 材料强度修正系数 (表 1也就是要对用（ 3）式求出的容许弯曲应力用（ 1）或（ 2）式求出的发生应力b比较：b不可 b可以 表 3用状态系数 本科毕业论文 19 表 3料强度修正系数 图 3准试验条件下的 90 齿轮的最大容许弯曲应力 本科毕业论文 20 图 1出了 轮中经常使用的模数范围 用模数为 齿轮会更加安全，因此不会出现问题。此外，图 1示的曲线考虑到偏差因素。 图 3度修正系数 3强化 曲强度与温度的关系 本科毕业论文 21 按照图中所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。 选小齿轮齿数 6,大齿轮齿数 Z2=36= 24。 齿轮几何参数 计算公式 齿顶高齿根高( # 齿顶圆直径2( #齿根圆直径22( 3# 齿距 p p= m 分度圆直径 d d=料齿轮模数的选择可采用下面的公式 : 212 zz m 模数 mm a 设计中心距 1 Z、Z 两啮合齿轮的齿数 a 取 96则根据公式 62 =20 （ 2） 计算小齿轮传递的扭矩 5 111539 5 . 5 1 09 5 . 5 1 0 2 5 9 1 0 1 4 0 01 7 6 . 1m m 本科毕业论文 22 （ 3） 由表 10 7（机械设计第七版）选取齿宽系数 。 2） 计算 （ 1） 试算小齿轮分度圆直径1入 H中较小的值 （ 2） 计算圆周速度 v 11 3 9 . 2 1 4 0 0 2 . 8 76 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0mv s 。 23 . 2齿轮零件图 0 . 0 2 2 齿轮零件图 本科毕业论文 23 4 轴的设计计算及校核 轴的设计及校核 1 轴上的各参数 功率41 1 5 243 7 0 0 . 7 0 . 9 9 0 . 9 92 4 6 . 4 转速1 1 4 0 0 / m i nn n r转矩11195502 4 6 m m2 求作用在齿轮上的力 由齿轮设计部分知小齿轮的分度圆直径为 11 3 4 1 3 4d z m m m m m ， 可以求得 112 2 1 6 8 0 9 8 . 834 ， t a n 2 0 9 8 . 8 0 . 3 6 4 3 6 N N 。 3 初步确定轴的最小直径 先按式（ 15 2）初步估算轴的最小直径。 根据表 15 3 取 A=112,于是得 3133m i 6 . 4 1 01 1 2 6 . 31400 m m m 本科毕业论文 24 由于轴较长，并且轴上装有储丝筒直径较大，最小直径处需要与 连轴器相配合，另外轴上开有 键槽，查表选取键的类型及其尺寸 为普通平建 :B H L 5 5 20取连轴器为弹性柱销连轴器，与轴配合的尺寸 取 11d ，长度为 25L 。 图 4 1 第一根轴的装配方案 4轴的结构设计 1） 定轴上零件的装配方案 如图所示 2) 确定轴的各段直径和长度 (1) 为了满足半联轴 器的轴向定位要求， -段右端需要制 出一轴肩，故取 段的直径 15d -， 段的长 度首先要考虑到在不需要拆卸联轴器的情况下能够将轴承盖取下查看轴承。因此取 1 5 m m 。 （ 2）初步选择滚动轴承。因为轴承仅承受径向力的作用，但是 由于轴较长，并且轴的直径较小，储丝筒在高速运转下要求平稳，无不正常震动。储丝筒外圆振摆应小于 向间隙应小于 向窜动应彻底消失。故在 - ， - 段 本科毕业论文 25 各安装一对调心球轴承，型号为 本尺寸为 d D T 17 40 12 17d m m - - d， 而 22L L m m - 。 （ 3）轴承采用轴肩定位，轴 - ， - 段的直径除了轴向 定位轴承外还要装配储丝筒，因此 20d d m m - - ， 4 2 m m - ， 3 7 m m - ， - 段需要安装储丝筒端盖，周向采用普通平键定位，键的基本尺寸为： 6 6 1 2B H L m m 。 （ 4）储丝筒的轴肩定位， - 段对储丝筒器轴肩定 位的作用， 因此其直径取 26d -。长度根据储丝筒的长度确定 205L m m - 。 （ 5）轴 - 段安放齿轮，同时在齿轮与轴承之间采用套筒进 行轴向定位，由于齿轮与箱体壁最小间距为 6轮采用普 通平键进行径向定位，键的尺寸为： 6 6 1 5B H L m m ， 轴上各尺寸为 15d -， 30L -。 （ 6）齿轮右端采用螺母进行轴向定位， 21L -14d - ，螺纹的螺矩为 1 （ 7） - 段为方形，其边长为 10向长度为 13 主要是为了装钼丝时用手轮搅动方便而设计。 3）确定轴上圆角和倒角尺寸 轴端及各轴肩倒角均取 1 45 。圆角半径见零件图示。 4）求轴上的载荷 本科毕业论文 26 首先 根据轴的结构图做出轴的计算简图， ( g ) 扭 矩 图( g ) 扭 矩 图M f ) 合 成 弯 矩图( e ) 水 平 面 弯矩图M( d ) 水 平 面 受力图( c ) 垂 直 面 弯 矩 图( b ) 垂 直 面 受 力 图轴承( a ) 示 意 图 2 n v 1 F n v 2 F n h 1 F n h 2F vM 2 第一根轴的受力分析 由图分析各支点处的受力状况： 由前已知： 转矩1112 4 6 . 49 5 5 0 9 5 5 0 1 6 8 01400 m 本科毕业论文 27 112 2 1 6 8 0 9 8 . 834 t a n 2 0 9 8 . 8 0 . 3 6 4 3 6 N N 在垂直面内对 2 2 2 2 3()2 n v L F L L 式中1 52L 2 307L 3 100。 将这些数值代入上式课求得 2 又由 12n v n v F F ，可得1 则在垂直面内 B， C， 0 ； 21 3072 4 . 3 3 7 3 022v c n v N m m 3 3 6 3 1 . 5 1 1 3 4v d L N m m 。 计算水平面内各量 对 B 点取矩 2 2 2 3()n h F L L 可得2 1 0 8 12nh nh F可得 本科毕业论文 28 239 8 1 LN ， 1 1 0 ，表示其方向与图示假设方向相反。 则在水平面内 B， C， 1 0, 23 9 8 . 8 3 1 . 5 3 1 1 2 L N m m 。 如图所示 轴上 A E 点各处的扭矩均相等， 1112 4 6 . 49 5 5 0 9 5 5 0 1 6 8 01400 m 。 可知 D 点处弯矩最大，其值为 2 2 2 22 2 2 1 1 3 4 3 1 1 2 3 3 1 2 M N m m 。 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面 D 是轴的危险截面。 现将计算出的截面 D 处的2载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 2 1 0 8 矩 M 3112 m m1134 m m总弯矩 222 3312v d h M N m m 扭矩 T 1 1680T N m m5）按弯扭合成应力校荷轴的强度 进行校荷时，通常只校荷轴上承 受最大弯矩和扭矩的截面（即 本科毕业论文 29 危险截面 C）的强度。根据式 15 5及表中的数据，并取 ，轴的计算应力 222222()3 3 1 2 ( 0 . 6 1 6 8 0 )0 . 1 3 42 9 . 9 a前已选定轴的材料为 45 钢，调质处理由表 15 1查得 1 60M 。因此 1 ，故安全。 轴的设计及校核 1轴上的各参数，以下各量均为第二根轴的输出参数： 功率 222 1 3 4 2 4 6 . 4 0 . 9 7 0 . 9 9 2 3 0p p W W 转速1211400 4 0 7 / m i 4 4 转矩2222309 5 5 0 9 5 5 0 5 3 9 6407 m 2求作用在齿轮上的力 由齿轮设计部分知大齿轮的分度圆直径为 22 1 1 7 1 1 1 7d z m m m m m 可以求得大齿轮上的受力状况： 1222 2 1 6 8 0 2 8 . 7117 22 t a n 2 0 2 8 . 7 0 . 3 6 4 1 0 . 5 N N 同样右端销齿轮上受力状况为： 本科毕业论文 30 2332 2 5 3 9 6 3 1 7 . 434 33 t a n 2 0 3 1 7 . 4 0 . 3 6 4 1 1 5 . 5 N N 3初步确定轴的最小直径 先按式（ 15 2）初步估算轴的最小直径。 根据表 15 3 取 A=112,于是得 3233m i 0 1 01 1 2 9 . 2 5407 m m m ， 轴上最小直径处是螺纹连接，其作用是对齿轮起到轴向定位的 作用则 9 m m -，长度 1 3 m m -用两个螺母紧固。 4轴的结构设计 1） 拟定轴上零件的装配方案 如图所示 图 4 3 第二根轴的零件图 2) 确定轴的各段直径和长度 (1) 对于轴由以下几种装配方案： 本科毕业论文 31 其一，传统的传动方案，由于轴的长度较小，可以将轴的 左端利用滑动轴承紧固在箱体上，为了增加轴的传动平稳性， 可以增加轴承的数量，在轴 - 段安放两个调心球轴承，同时 在箱体壁上开处直径 6d 的孔，为了轴承的拆卸方便，轴 承外圈与箱体壁的配合采用过盈配合。 轴上齿轮采用普通平键联接固定在轴上，右端同样采用 螺母轴向定位，由于第二级齿轮传动的齿轮同时对轴由着支撑的作用这种方案的缺点是轴的平稳性能不够好，成本较高。 其二，将轴固定在箱体壁上，同时在箱体壁上开出直径为 6d 的孔，一边轴的拆卸方便，轴上需要安放齿轮，同时 齿轮要作高速旋转，同样又有两种方案： a. 轴与齿轮间采用滚动轴承联接，但是由于齿轮的轮毂长 度较大，对于每个轮毂上需要安放两个滚动轴承，其缺点是成本较大安放与拆卸麻烦。 b. 轴与齿轮间采用滑动轴承配合，即能满足传动的要求， 又节约成本，轴瓦的材料可以选用铸造 青铜，因为铸造青铜主 要用于高速，重载的轴承，同时可以承受较大的冲击，其成分为 对比以上装配方案，在同样能够满足使用要求，同时又经济， 装配与拆卸方便的原则，可知第二种装配方案种的滑动轴承联 接更好。 以下就采用此方案进行计算确定轴的各参数。 （ 2）轴 - 与 - 段需要安放滑动轴承，滑动轴承的轴瓦与齿轮装配，根据齿轮的轮毂直径及其轮毂长度同时要考虑到轴向定 位的稳定性，确定 - 与 - 段的尺寸， 11d -， 17L - ， 11d - ， 17L - ，这两个轴段 本科毕业论文 32 需要装滑动轴承，加工精度要求较高，表面粗糙度要达到 （ 3） 大齿轮左端采用轴肩定位，轴肩高度要求 ，取 4d ，则 22d - ， - 段长度由装配后确定，