机械毕业设计-400方车铣转复合滑枕设计（全套含CAD图纸）
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11 of an d to a to to In to of to by of GA)to of In y be as is to an d A 3of s of As in to Of is to an d of to as in in in by to i Ti 12 to an of en is a of It is to to to it by as 994， a be to of f a to as on Lu a to of to of e a on of 16s 。 5。 a a to reof to nc 006 an on 0 of on it on is 13 He on of of a to N on of GA)2 2 1 s 1， of in of is to be to be be by it is s as 2 is 1 2 of to is to In of to of a In to s to SE)is as is of of of ts 14 (=1， 2， ， P)is of P is of of it h on (=1， 2， ， )is of of ， hi of on hb of of on is be dto d is Oof be j to Tj ， or is 2 2 GA A is an in to to it of be as a a be as 15 2 is of by is of A It be is a of be of of of an in of A 40 0 99； 000 0101 of 0 200 be so in A 2 3 of EA be to A EA In of of by be 3 16 3 of 2 4 A in a to In to A， be to of of in A of 3It of GA 3 of by is as of is be 17 4 5 A 4 A 5 ， it be of SE is 352 8 13 is 049 3 18 6 of 6 of 0 N mm 1 389 7 mm on It be a if is in f 0 5 N As N is to 19 is on in to an is to of a is As 7 8， in 4 97mm 4 50is 7 EA 8 EA n a is by to of of mm In is to be 1 389 7mm 46 N 9 is 3。 3to If a 1 3897mm is on 4 796 of is a 20 9 by to is in a of in is no of It of EA be by A EA up A 1 符合尾随边缘形态变化的优化设计 摘要： 自适应机翼一直使用柔和的技术指导变形的后缘，以改善他们的气动性能，本文介绍了一种在分布压力下，符合形状变化的结构设计的系统化方法。为了使需要的形状与目标形状偏差尽量最小，这种方法使用 方式来优化标准分布机制。这种方式通过局部优化和遗传算法来获得。在优化过程中，许多因素应该考虑在内，例如：空气载荷、输出位移量和几何非线性。直接搜索法适用于局部优化和 化后的输入位移量。由此产生的结构可以做出他们在 0 到 90。 型试验已经确认了这种方 法的可行性。 关键词： 自适应机翼，伺服顺从机构，遗传算法，拓扑最优化，分布压力载荷，几何非线性 1说明 由于传统的机翼轮廓通常是按照特定的上升系数和马赫数设计的。他们不能随着环境的变化而变化。 出可变的后缘曲面将会产生比传统的固定倾角机翼少 60%左右的阻力。 有三种去设计可变的曲面机翼的方法。他们中的一种是传统的铰链机构，然而，他会导致机翼表面的不连续性和早期气流分流与阻力的增加。其它的则是智能材料和顺从机构，他们能实现平稳的形状变化。尽管如此，与顺从机构相比较，由智能材料制成的 传动装置有许多不足之处。例如：能量不足；反应缓慢；强烈的滞后性；受温度的限制；控制太多装置的难度大。由来自柏林工业大学的用镍钛记忆合金作出的自适应可变拱形的机翼可以快速改变他的形状，但他不能执行高频繁的变化，因为他的弹性依赖于与外部环境进行的热量交换。 顺从机构是一种单件灵活的机构。他可以通过弹性变形传送运动和能量。他不仅具有足够的变形性，而且具有足够的刚度来抵御外部的载荷。由于他的连接自由性，他没有传统所面临的棘手问题，例如：摩擦、润滑、噪声、反冲。因此可以获得平稳的形状变化。 1994 年，一位来自密歇根 大学的名叫 授首先提出顺从机构能够使用在一项由美国空军科学研究院办公室提供赞助的控制静态形状的科学研究之中。 出了一种设计顺从机构的新方法，他们能够使优化目标函数曲线中的形状变化和目标曲线的形状误差最小，基于他们的研究成果， 出了 2 一种载荷路径代表方法。然而，他的研究仅限于节点情况下的线性分析。来自于福尼亚州立学院的 用顺从机构和运动渐近法来设计机翼的尾部，保证误差在尖端最大偏差范围之内。基于 数据， 2004 年时间设计顺从轨迹边缘，他 能在 0。 到 15。 之间变化并且获得了专利证书。来自德国航空航天中心的 指出今后的研究应将空气载荷和几何非线性考虑在内。来自工业能源部实验室的 用 和几何非线性有限元法来设计顺从轨迹边缘。 2006 年生产的自适应兼容机翼。经过了在怀特骑士飞机上的实验。结果表明，风和标准的能在（ 10。 ）变化。在中国，适应性机翼研究一直集中在智能材料和常规机构上，几乎没有人在从事带有顺从机构的机翼研究上。杨是个例外，他 分析了基于伺服弹性技术的活跃航空弹性机翼，陈和黄分别调查了兼容的离散和连续性的前沿变化。 本文介绍了一种基于局部优化和 遗传算法形状可变机构的设计方法，通过使用 计，同时将外部载荷和 几何非线性考虑在内。 2优化步骤 定后缘模型和目标函数 如图一所示，两条曲线代表不同飞行状态的轨迹边缘。其中一边（ A 点）的结构形状是固定的，另一边（ B 点）将水平滑动。 图一 图二 首先设计领域应该由最初曲线形状所定义，包括输出位置和边界状态，然后如图二所示的被光线分成的微量网格模仿鸟的羽毛部分，这就是被称为局部表面结构方法。 最简单也是最有效的方法制造出平面兼容机是使用线切割技术。在优化过程 3 中，所有的元素使用同样的宽度等于其厚度的梁。其中每个梁的高度是一个设计变量。 为了使结构的变形接近于目标曲线形状，在变形曲线和目标曲线间的最小平方差是被定义的客观职能。 定义是沿曲线上各个点位置数字的平方和，他的表达式是 其中 i（ i=1,2, ， p）是沿曲线上点的数量， p 是点的总数。 和是目标和边界曲线变形坐标的第 i 个节点。约束条件是： 其中 j（ j=1,2, ， m）是元素的数量的总和， 尺寸变量， 所有元素的下界与上界， 边界元素的极点， 党边界曲线上输入无效节点时的最大弯曲，必须小于 d 以保证结构的刚度， d是当输入处于无效时所允许的最大弯曲变形，拓扑量 于 1，否则当元素被淘汰时为 0。 A 优化 遗传算法是一种在自然界上模拟选择的优化方法。合适的生物能最大可能性存活下来，但是劣质品种也有机会存在。不同于连续的优化方法，他不要求梯度的目标函数信息。 每一个元素可以表示为一个拓扑量和一个尺寸变量。因此，每个个体科编码如下： 其中 n 是除边界元素之外元素的数量。有着同样的高度，在整个优化过程中的边界元素只有一个变量代表 适应性是遗传算法优化的评价标准。他可以从目标函数转化为： 4 其中 是一个只包括双方较差的个体参数。他的数值越小越有价值，两个个体的适应性会有更多的不同，因此增加了双方选择的高度适应性。 选择控制参数在遗传算法的收敛中扮演一个重要的角色。总的来讲，交叉概率的范围为 变的概率为 体的数量为 10 该变量将会通过交叉和变异发生更新，因此，这个设计可能产生遗传过程。 应性元素的分析 由于设计变量和目标函数是有限元的，有限元分析法优化模型是不能被用于设计符合变形的机构中，因此，本文在 的遗传算法和在 的有限元分析法。在有限元分析法中，仅只考虑几何非线性和材料的弹性，解决节点位移和元素压力，通过删去低应力的元素，良好的结果能被推算出来。图三显示了详细的过程。 图三 整个的优化过程 次优化 5 尽管遗传算法可以优化大型解空间和拓扑结构尺寸。尺寸通常不能直接集中于优化中，为了解决这个问题，遗传算法优化后，直接搜索法应该被用来在遗传算法结果中去寻找。 通过参考文献 5可以得出，最初的小径边缘尺寸减少 36%，表一列出了设计参 数的大小。 表一 设计参数的大小 由于位移作为输入的使用，非线性分析难以解决和厨师压力非常大，但他必须在三十代以后考虑。 图四 遗传优化的结果 图五 二次优化的结果 6 图四和图五说明了遗传算法优化结果和二次优化结果。 表二 两次优化的比较 从表格中可以发现，通过输入位移和尺寸优化， 少了 改善了 变更角度增加 。 图六 外部载荷的分布 7 图六表示的是外部分布压力从 0到 10N/变输入位移量在最初结构上保持 果载荷保持在 0化结构看起来有良好的稳定性。当外部载荷超过 5N/大压力可能超过屈服压力，因为这个优化方法是基于 了证明结果，尝试去通过将分析结果分别输入到 后是他们之间的比较。 如图七和图八所示，二者的变更有很大的共同点；在 4097 们的不同之处来自个体上。 图七 在 图八 在 另一方面，一个使用线切割技术的模型来证实分析法的结果。模型的材料同设计的一样，都为 5试验中，假设分布压力载荷为零，输入 146入位移量为 九表示的是模型和测量的结果。变更的温度为 。尖端为一位 53更 的形状符合设计的结果。如果 论的尖端位移量为 为模型和试验台之间存在摩擦力，测量材料和适合的结果之间会有少许的差异。 8 图九 模型和实验的结果 通过方针和实验证明，该方法符合设计变形机制，探索出具有所需的变性效应和承受外部载荷的结果和能力的机构。在优化过程中， 联合呈现程序的简单和普遍性。坚硬的字模没有必要频繁的改变，同时避免有限元法编程的复杂性和使分布载荷变成节点载荷，拓 扑尺寸可以同时由 行优化，出去再 后的自由元素能加快优化，二次优化可以提高 化的结果。 I 哈 尔 滨 理 工 大 学 毕 业 设 计 题 目： 400方车铣转复合滑枕设计 院 、 系： 姓 名： 指导教师： 系 主 任： 年 月 日 哈尔滨理工大学学士学位论文 I 400 方车铣转复合滑枕设计 摘 要 随着经济建设的飞速发展，我国的工业需求正逐渐加大，世界上越来越多的复杂零件需要采用复合加工技术进行综合加工 ,滑枕是车铣转复合机床中非常关键的部件， 它带动刀具移动，并给镗、钻、铣功能提供作业动力。滑枕的结构和使用性能关系到机床的使用性能。此次设计对 400 方车铣转复合滑枕进行了详细说明和计算。设计的滑枕能够满足使用功能的要求，又解决了在起动及制动时的平稳性问题，能够适用于许多工程建设，具有很强的现实意义。 本设计首先将要介绍车铣转复合加工机床国内外研究现状、发展趋势及研制中的关键技术，以及对复合滑枕进行原理设计及结构设计；确定主要结构的技术参数，对结构中的关键部分 进行验算校核，以保证其工作可靠性。 关键词 ： 复合加工技术 ； 滑枕 ； 液压控制系统 ； 结构 哈尔滨理工大学学士学位论文 f 400 s of is of s is is it to of of to of of 00 in to in be of at as as of of on in to 尔滨理工大学学士学位论文 - 录 摘 要 . I . 章 绪论 . 1 铣转复合加工机床 . 1 铣转复合加工机床的优点 . 1 1. 3 国内外现状 . 2 课题主要研究内容 . 3 第 2 章 400 方车铣转复合滑枕总体设计 . 4 计参数 . 4 机的选择 . 4 第 3 章 400 方车铣转复合滑枕机械结构设计 . 6 择齿轮材料及精度等级 . 6 齿面接触疲劳强度设计 . 6 类零件的设计 . 10 择轴的材料 . 10 算轴径 . 10 核轴和轴承 . 10 承寿命校核 . 13 的设计与校核 . 13 轴组件要求与设计计算 . 14 轴的基本要求 . 14 轴组件的布局 . 16 轴结构的初步拟定 . 18 轴的材料与热处理 . 19 轴的技术要求 . 20 轴直径的选择 . 20 轴前后轴承的选择 . 21 承的选型及校核 . 22 轴前端悬伸量 . 24 轴支承跨距 . 25 轴组件的验算 . 25 轴轴承的润滑 . 27 轴组件的密封 . 28 肩挡圈 . 28 度、转角、锁紧力的计算及校核 . 29 形弹簧的设计 . 30 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 碟形弹簧的结构尺寸 . 30 簧的许用应力和疲劳极限 . 31 形弹簧的设计与计算 . 32 形弹簧的校核 . 33 第 4 章 液压原理图和主体部分的计算 . 36 压原理 . 36 头锥柄卡紧放松油缸的主要参数 . 37 头拉钉卡紧放松油缸的主要结参数 . 37 塞杆强度计算 . 38 压缸活塞的推力及拉力计算 . 39 头锥柄卡紧放松油缸 . 39 头拉钉卡紧放松油缸 . 40 塞杆最大容许行程 . 41 压缸内径及壁厚的 确定 . 41 压缸筒与缸底的连接计算 . 43 体结构材料设计 . 43 塞结构材料设计 . 44 塞杆结构材料设计 . 45 塞杆的导向、密封和防尘 . 46 盖的材料 . 47 第 5 章 液压系统设计 . 48 统液压可以完成的工作循环 . 48 压执行元件的配置 . 48 载分析计算 . 48 压泵及其驱动电动机的选择 . 49 他液压元件的选择 . 52 压系统压力损失验算 . 55 结论 . 57 致 谢 . 58 参考文献 . 59 第章 绪论 铣转复合加工机床 复合加工又叫完全加工、多功能加工。早期曾将加工中心称为复合加工机床。但是随着复合加工技术的不断发展与进步，现在的复合加工机床与以前所称的复合加工机床有了本质上的区别。复合加工机床通过一次装夹零件完成多种加工工序，缩短了加工时间，提高了加工精度，因而受到用户的欢迎。数控车铣复合机床是复合加工机床的一种主要机型，通常是在数控车床上实现平面铣削、钻孑 槽等铣削加工工序，具有车削、铣削以及镗削等复合功能，能够 实现一次装夹、全部完上的加工理念。 车铣复合加工机床的运动包括铣刀旋转、工件旋转、铣刀轴向进给和径向进给四个基本运动。 依据工件旋转轴线与刀具旋转轴线相对位置的不同 , 车铣复合加工主要可分为轴向车铣加工、正交车铣加工以及一般车铣加工。其中轴向车铣和正交车铣是应用范围最广泛的两类车铣加工方法。轴向车铣加工由于铣刀与工件的旋转轴线相互平行 , 因此它不但可以加工外圆柱表面 , 也可加工内孔表面。正交车铣加工由于铣刀与工件的旋转轴线相互垂直 , 在内孔直径较小时它不能对内孔进行加工 , 但在加工外圆柱表面时由于铣刀的纵向行程不受限制 ,且可以采用较大的纵向进给 , 因此 , 在加工外圆柱表面时效率较高。 铣转复合加工机床的优点 车铣转复合加工机床最突出的优点是提高零件的加工精度、大大缩短零件的生产周期，具体说明如下： 1、车铣加工时，刀具进行间断性切削，对于任何材料形成的工件都能够得到比较短的切削，易于自动除屑。并且简短切削，能够让刀具具有充分的时间冷却，减少工件的热变形，还能够提高刀具的使用寿命。 2、与传统的数控机床相比，车铣加工的转速较 高，切削的产品质量较好，并且降低了切削力，提高薄壁杆件和细长杆件的精度，工件成型质量高。 3、由于切削的速度可以分解为工件的旋转速度和刀具的回转速度，根据力学特点可以提高刀具的回转速度，降低工件的旋转速度也能达到同样的加工效果，这个特点对于大型锻件毛坯加工特别有效，因为锻件毛坯速度哈尔滨理工大学学士学位论文 - 2- 降低可以消除工件偏心引起的震动或径向切削力的周期变化，从而保证工件的切削平稳，减少工件加工出现的误差。 4、车铣复合机床在对工件加工时，工件的转速低可以有效降低工件的离心力，避免工件出现变形，有利于提高零件的加工精度。 5、车铣加 工中使用较大的纵向给进也可以得到精确的切割，表面粗糙度也可以得到有效的保证。 6、车铣复合机床可以采用车、铣、钻、镗等不同方法实现工件的加工，工件也能够一次装夹而完成多面加工任务，保证加工精度。 1. 3 国内外现状 我国，复合加工机床刚刚起步 , 主要是车铣复合加工机床。首台复合加工机出现在 2001年中国国际机床展上 , 是由沈阳机床股份有限公司与德国 司合作生产的车铣复合中心。 东欧这些国家的机床生产品种不全，配套件缺乏，而中国机床工业经过这几年的高速发展，已具备相当规模，产品门类齐全 ，数控机床的品种从几百种发展到近两千种，全行业开发出一批市场急需的新产品，填补了国内空白。一批高精、高速、高效，一批多坐标、复合、智能型，一批大规格、大吨位、大尺寸的数控机床新产品满足了国家重点用户需要。目前，中国机床工业正在通过调整产业结构、产品结构，提高自主创新能力，转变发展方式，借鉴国际先进制造技术，培育企业高水平的自主开发和创新能力。以精密、高效、柔性、成套、绿色需求为方向，以改革、改组、改造为动力，购并国际名牌企业和产品，努力提高国产机床市场占有率，不断拓宽机床工具产品的发展空间。 纵观国内外研究 现状，对今后的发展方向，可归纳如下： 1、功能完整性 伴随着市场对零件的复杂程度的要求，复合加工机床需求随之的不断增加，复合加工机床将进入激烈的竞争时代。将来的复合加工不会仅仅是车铣复合加工，而是将车削、铣削、钻削、磨削、淬火、超声波加工、激光加工等不同工种都组合到一台机床上，朝一台完成型加工机的方向发展 2、高速、高精、高效、复合和环保性 未来的复合加工机床将结合数控技术、软件技术、信息技术、可靠性技术，向构件简约化、结构紧凑化、配置模块化和部件商品化方向发展。 3、机电一体化 复 合机床与电子控制的结合是本轮产业升级的必经之路。随着国内劳动力成本上涨，环境压力下的节能减排的迫切需求，以及对外人民币长期升值，国外需求不足的现状。这将促使中国制造业的新一轮产业升级。新一哈尔滨理工大学学士学位论文 - 3- 轮的产业升级必将是高端制造业代替简单制造业，技术密集型代替劳动密集型。这种转型将会大大减少简单机械的需求，增加更加高效、更加精确的数控复合机床需求。 4、更广的工艺范围和模块化 航空航天、军工、船舶产品的制造领域一直是先进制造技术发挥作用的重要舞台，车铣转复合加工技术在这些领域的应用具有很大的优势，特别是对一些形状 复杂的异形零件的加工优势更为凸显。随着航空航天、军工、船舶领域产品的更新换代速度日益加快，工序分散的加工设备将会被工序集中的柔性、自动化设备所取代，这为车铣转复合加工中心提供了更为广阔的发展和应用空间。 课题主要研究内容 本文主要论述 400 方车铣转复合滑枕设计。滑枕作为车铣复合机床关键的部件，它的结构和使用性能直接关系到机床的使用性能。车铣转复合滑枕由传动系统、轴承、传动结构、液压及润滑系统、铸件、导轨、防护装置组成。不同种类的机床需要不同结构的滑枕。主要研究内容有：滑枕的主要结构特点，滑枕材料的选 择，滑枕结构的设计和计算，滑枕采用的机械加工方式。 具体内容及方法如下 : 1、滑枕在机床中主要的结构特点 2、滑枕材料的选择 3、对滑枕进行结构设计和计算 4、滑枕采用的机械加工方式 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 4- 第 2 章 400 方车铣转复合滑枕总体设计 计参数 400 方车铣转复合滑枕要达到的技术要求：主轴转速 10 r/000r/架最大切削力 8000 方车铣转复合滑枕具有加工中心的 特点自动变速，变速方法采用无级变速加有级变速。无级变速采用交流变频调速电机，实现两极变速，变速过程中齿轮的啮合通过离合器的得电和失电来实现。 400 方车铣转复合滑枕主轴部件的设计主要有轴以及轴上零件、拉杆的设计，选择合适的电机，满足切削时的功率要求，选择电机时根据典型切削工艺求得切削是需要的功率； 机的选择 现在数控机床常用直流电动机和交流调频电机两种。目前，中小型数控机床中，交流调频电机已占优势，有取代直流电机之势。本文所设计的铣床采用交流调频电机调节电源频率来达到调速的目的，额定转速常为1500r 图 1示是变速电机的功率特性。从额定转速 恒功率区，从最低转速 恒转矩区。 图 3速电动机的功率特性 在设计数控铣床主传动时，必须考虑电机与机床主轴功率特性匹配问题。由于主轴要求的恒功率 变速范围 所以在电机与主轴之间要串联一个分级变速箱，以扩大其功率调速范围，满足低速大功率切削时对电机的输出功率要求。为了简化变速箱结n m a xn dn m i WP - 5- 构，变速级数应少些，变速箱公比 即 f 这时，变速箱 每挡内有部分低转速只能恒转矩变速，主传动系统功率特性图中出现“缺口”，称之功率降低区。使用“缺口”范围内的转速时，为限制转矩过大，得不到电动机输出的全部功率。为保证缺口处的输出功率，电动机的功率应相应的增大。为了满足主轴传 1849选择上海富田电机生产的 1列变频调速专用感应电动机，其型号为 1849了实现无级变速，采用交流调频电机，本文所设计所选择的电机需要实现两级变速，当通电时离合器脱离，小齿轮和大 齿轮啮合，实现增速传动；当转速下降到电机的计算转速时，离合器吸合，大齿轮和小齿轮啮合，实现增速传动。 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 6- 第 3 章 400 方车铣转复合滑枕机械结构设计 择齿轮材料及精度等级 根据传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。 运输机为一般工作机器，速度不高， 选用 7 级精度，要求齿面粗糙度1 3 a m 。 因为载荷中有轻微振动，传动速度不高，传动尺寸无特殊要求，属于一般的齿轮传动，故两齿轮均可用软齿面齿轮。查机械设计 14 10，小齿轮选用 45 号钢，调质处理，硬度 236齿轮选用 45 号钢，正火处理，硬度为 190 取小齿轮齿数1 20Z ， 取传动比为 i=2, 则大齿轮齿数2 2 1 1 2 2 0 4 0Z i Z ， 取2 40Z ，选取螺旋角。初选螺旋角 14 齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为钢制齿轮，所以由课本公式得： 2131 )(12 确定有关参数如下： 1）确定公式内的各计算数 值 1)试选 ）由图 10选取区域系数 3）由图 10 则 6 2 4)计算小齿轮传递的转矩 6 6 5111399 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 3 . 7 1 01000 5)由表 10d =）由表 10 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 7- （ 4）、许用接触应力 H 由图 6 33C 1查得 770H M P a ， 500H M P a 由式 6 52 1计算应力循环次数 9116 0 6 0 4 3 6 . 3 6 1 8 3 6 5 1 6 1 . 2 1 0n r t 812 3 . 4 1 0N i 由图 6 34 1查得接触疲劳的寿命系数1 ，2 通用齿轮和一般工业齿轮按一般可靠度要求选取安全系数 。所以计算两轮的许用接触应力： l i m 1 11 7 7 0 0 . 8 9 6 8 5 . 31 . 0H N P a M P l i m 2 22 5 0 0 0 . 9 3 4651 . 0H N P a M P 故得： 2131 )(12 5 23 2 1 . 3 5 3 . 7 1 0 2 1 2 . 4 3 1 8 9 . 8()0 . 9 1 . 6 2 5 2 4 6 5 则模数： 11c o s 1 2 2 . 2 4 c o s 1 4 6 . 6 3 8 820z 由表 61 1取 初步选择 标准模数： 8m （ 5）、校核齿根弯曲疲劳强度 曲疲劳强度设计 由式（ 10 c o （ 1） 确定计算参数 1） 计算载荷系数 2） 根据纵向重合度 从图 10得螺旋角影响系数哈尔滨理工大学学士学位论文 - 8- Y 3） 计算当量齿数 5c 311 0c 3 22 4） 查齿形系数 由表 10应力校正系数 由表 10图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 ；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 802 7）由图 10算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10 M 111 M P 222 9）计 算大小齿轮的 并加以比较 111 Y0 1 5 9 4 222 Y 大齿轮的数值较大 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 9- （ 1） 设计计算 523 22 1 . 5 1 0 3 . 7 1 0 0 . 8 8 c o s 1 4 0 . 0 1 5 9 7 5 . 30 . 9 2 5 1 . 6 2 5 对比计算结果，由齿 根 接触疲劳强度计算法面模数取 以满足弯曲强度。 确定有关参数和系数： 1）计算中心距 12() ( 2 0 4 0 ) 8 2 4 7 . 3 52 c o s 2 c o s 1 4nz z ma m m 修正后的中心距为 2)按圆整后的中心距修整螺旋角 12() ( 2 0 4 0 ) 2a r c c o s a r c c o s 1 2 1 52 2 2 4 5 . 5 9 9nz z 因 改变不多，故参数a,K 3）计算大小齿轮分度圆直径 11 2 0 8 1 6 3 . 7 3 3c o s 1 2 1 5m m 22 4 0 8 3 2 7 . 4 6 6c o s c o s 1 2 1 5m m 其他几何尺寸的计算（ * 1， * ） 齿顶高 *h m由于正常齿轮 *1， 所以 * 1 8 8h m m m m m 齿根高 ( * * )h c m由于正常齿 * 所以 ( * * ) ( 1 0 . 2 5 ) 8 1 0h c m m m m m 全齿高 ( 2 * * ) ( 2 1 0 . 2 5 ) 8 3 6a f ah h h h c m m m m m 齿顶圆直径 11 2 5 5 . 7 4d h m m 22 2 1 9 0 . 2 6d d h m m 齿根圆直径 11 2 4 6 . 7 4d h m m 22 1 8 1 . 2 6d h m m 名 称 计 算 公 式 结 果 /数 m 8 压力角 n 20 分度圆直径 尔滨理工大学学士学位论文 - 10- 齿顶圆直径 2 *22211 121 4 3 7 93 0 7 6齿根圆直径 *22211 121 7 9 7 93 4 3 6中心距 ( 21 宽 105(212 218595类零件的设计 择轴的材料 因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故查表 10 1 1得选用常用材料的 45 钢，正火处理，强度极限 600 ，许用弯曲应力 1 55b M P a 。 算轴径 查表 10 2 1得 1 1 8 1 0 7C ，考虑轴端只承受转矩，故取最 110C 则：33m i n 371 1 0 3 6 . 6 51000 m 轴与 电机 连接，有 2 个键槽，轴径应增大 3% 5% ，则轴端最细处直径： 3 5 . 5 8 1 5 % 3 7 . 3 6d m m 电机轴取 65显大于计算值，可见符合要求。 核轴和轴承 作用在圆周上的 圆周力 ： 542 2 7 . 7 1 0 5 3 4 7 . 2288 径向力 ： t a n 5 3 4 7 . 2 t a n 2 0 1 9 4 6 . 2 N 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 11- 502 7 . 7 1 00 . 2 5 1 4 9 2 . 2258F F N 求垂直面的支承力： 221121 6 6 1 9 4 6 . 2 1 2 9 7 . 58 3 1 6 6 21 1 9 4 6 . 2 1 2 9 7 . 5 6 4 8 . 7v r F N 计算垂直弯矩： 22 6 4 8 . 7 1 6 6 1 0 7 6 8 4 . 2a v l N m m 11 1 2 9 7 . 5 8 3 1 0 7 6 9 2 . 5a v l N m m 求水平面的支承力： 21121 6 6 5 3 4 7 . 2 3 5 6 4 . 88 3 1 6 6 21 5 3 4 7 . 2 3 5 6 4 . 8 1 7 8 2 . 4H t F N 计算、绘制水平面弯矩图： 11 3 5 6 4 . 8 8 3 2 9 5 8 7 8 . 4a H l N m m 22 1 7 8 2 . 4 1 6 6 2 9 5 8 7 8 . 4a H l N m m 求 31121 4 9 2 . 2 1 4 3 . 5 8608 3 1 6 6 21 8 6 0 1 4 9 2 . 2 2 3 5 2 . 2 F N 求 23 1 4 9 2 . 2 1 4 3 . 5 2 1 4 1 3 0 . 7 l N m m 11 8 6 0 8 3 7 1 3 8 0m F l N m m 求合 成弯矩图（图 27 ）： 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 12- l 1l 2l 3F rF n FM m F 2 7 低速轴合成弯矩图 考虑最不利的情况；把2av 加 22227 1 3 8 0 1 0 7 6 8 4 . 2 2 9 5 8 7 8 . 43 8 6 2 4 4 . 9a m m F a v a M MN m m 22227 1 3 8 0 1 0 7 6 9 2 . 5 2 9 5 8 7 8 . 43 8 6 2 4 7 . 8a m a F a v a M MN m m 求危险截面当量弯矩 由图可见 处截面最危险，其当量变矩为：（取折合系数 ） 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 13- 22322 53 8 6 2 4 4 . 9 0 . 6 7 . 7 1 0602187e a TN m m 计算危险截面处轴的直径： 33 1 602187 4 7 . 80 . 1 0 . 1 5 5e m m 考虑到键槽的影响，取 1 . 0 5 4 7 . 8 5 0 . 1 9d m m 因为5 68d m m d，所以该轴是安全的。 承寿命校核 轴承寿命可由式 61060 进行校核，由于轴 承主要承受径向载荷的作用，所以取 3 ，按最不利考虑，则有 221 1 1221 2 9 7 . 5 3 5 6 4 . 8 8 6 04 6 5 3 . 6r v H F F 则 336 6 331 0 1 0 5 7 . 2 1 0 7 6 7 6 8 4 . 46 0 6 0 4 0 . 4 4 6 5 3 . 6 所以轴上轴承是适合要求的。 的设计与校核 根据1 50d 5 68d 53 7 . 7 1 0T N m 查附表 2， 1 5 0 5 8d m m， 5 6 5 7 5d m m则取键 1 6 1 0 ， 2 0 1 2 因为齿轮的材料为 45 钢，查附表 10得 1 0 0 1 2 0p M P a ，1 7 0 1 6 5 4l m m ，取键长1 64l 2 9 6 6 9 0 2 0 7 0l b m m ，取键长2 70l 据挤压强度条件，键的校核力： 531114 4 7 . 7 1 0 1145 0 1 0 5 4p P ad h l 哈尔滨理工大学学士学位论文 - 14- 532224 4 7 . 7 1 0 5 3 . 96 8 1 2 7 0p P ad h l 所以所选键位 1 6 1 0 5 4b h l ， 2 0 1 2 7 0b h l 。 轴组件要求与设计计算 主轴组件是的执行件，它的功用是支承并带动砂轮旋转，完成表面成形运动，同时还起传递运动和扭矩、承受 切削力和驱动力等载荷的作用。由于主轴组件的工作性能直接影响到的加工质量和生产率，因此它是中的一个关键组件。 主轴和一般传动轴的相同点是，两者都传递运动、扭矩并承受传动力，都要保证传动件和支承的正常工件条件，但主轴直接承受切削力，还要带动工件或刀具，实现表面成形运动，因此对主轴有较高的要求。 轴的基本要求 1 旋转精度 主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、空载时，主轴前端定位面的径向跳动 r、端面跳动 a 和轴向窜动值 o。如图 2示：图中实线表示理想的旋转轴线，虚线表示实际的旋转轴线。当主轴 以工作转速旋转时，主轴回转轴线在空间的漂移量即为运动精度。 主轴组件的旋转精度取决于部件中各主要件（如主轴、轴承及支承座孔等）的制造精度和装配、调整精度；运动精度还取决于主轴的转速、轴承的性能和润滑以及主轴部件的动态特性。各类通用主轴部件的旋转精度已在精度标准中作了规定，专用主轴部件的旋转精度则根据工件精度要求确定。 ao轴的旋转误差 2 刚度 主轴组件的刚度 K 是指其在承受外载荷时抵抗变形的能力，如图 2- 15- 所示，即 K=F/y（单位为 N/ m），刚度的倒数 y/F 称为柔度。主轴组件的刚度，是主轴、轴承和支承座的刚度的综合反映，它直接影响主轴组件的旋转精度。显然，主轴组件的刚度
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