一种多轴输出传动机构的设计-毕业论文

1、一种多轴输出传动机构的设计摘要本次设计进行了传动装置总体设计，包括拟定传动方案、电机的选型、传动 装置的运动和动力参数的计算。针对多轴输出传动机构屮零部件设计的需要，进 行了带传动的设计、传动轴的设计与校核、内外齿轮的设计与校核、轴承的选择 与校核、传动轴上键的选择与校核，对该传动机构输入轴进行定位棊准与装夹方 法的选择及加工工艺路线的确定，确定了输出高速轴齿轮的加工方法和加工工艺 路线。对机构的箱体及箱体辅助零件进行丫选择与设计。对各个零件进行了三维 建模，装配后经检验并无干涉发生。通过本次设计，对于设计多轴输出传动机构 的通用方法有了一定的掌握，可以减轻劳动力、提高生产率、降低成本，同时提

2、 高综合分析问题和解决实际问题的能力，为以后的学习和工作奠定棊础。关键词：传动机构，齿轮，箱体设计，工艺分析the design of a kind of multi-axis outputtransmission mechanismabstractthe design carries on the overall of driving unit, including formulate transmission scheme, the selection of motor，calculation for the movement and dynamic parameters of drivi

3、ng units.aimed at the needs of the parts design of multi-axis output transmission mechanism .carries on the design of driving belt,the design and check of transmission shaft，gear，the selection and check of bearing,the selection and check of key，the design of other necessary parts on the transmission

4、 shaft, the design of box of multi-axis output transmission mechanism，the design of the auxiliary parts of box of multi-axis output transmission mechanism，the process analysis of some assembly units of transmission mechanism.locating datum of the input shaft of transmission mechanism and the selecti

5、on of clamp method and the determination of processing route，determines the processing methods and processing routes of the gear of the output high-speed shaft .in addition，it carries on the selection and design of the organizations cabinet and cabinet auxiliary parts.through the three-dimensional m

6、odeling of the various components， there is no interference occurred after assembly and inspection.through the design，the design for multi-axis output transmission mechanism of the common methods have a certain grasp, it can reduce labor，increase productivity, reduce cost，and improve the ability of

7、comprehensive analysis and solve practical problems，lay a foundation for later study and work.key words: transmission mechanism,gear,cabinet design,process analysishuw1第1章传动装置总体设计31.1拟定传动方案31.2选择电动机41.2.1电动机类型和结构型式41.2.2电动机容量41.2.3电动机的选用1.3传动装置的运动和动力参数的计算41.3.1各轴转速和传动比41.3.2各轴输入功率51.3.3各轴转矩5第2章带传动的设

8、计62.1带传动设计62.1.1计算设计功率62.1.2选择带型62.1.3选择带轮基准直径62.1.4验算带速62.1.5确定中心距和带的基准长度62.1.6小带轮包角72.1.7确定带的根数72.1.8确定初拉力72.1.9计算压轴力7第3章齿轮的设计83.1内啮合传动的设计计算83.1.1材料选择、热处理、精度等级及齿数83.1.2按齿面接触疲劳强度设计83.1.3确定齿轮的参数及主要尺寸93.1.4校核弯曲疲劳强度103.1.5齿轮结构设计113.2外啮合传动的设计计算113.2.1材料选择、热处理、精度等级及齿数113.2.2按齿面接触疲劳强度设计113.2.3确定齿轮的参数及主要尺

9、寸123.2.4校核弯曲疲劳强度133.2.5齿轮结构设计143.3外啮合传动的设计计算14第4章传动轴的设计计算154.1 i轴的设计计算154.1.1选择轴的材料，确定许用应力154.1.2按扭转强度估算轴的最小直径154.1.3确定轴承和齿轮的润滑154.1.4轴系设计154.1.5设计轴结构164.1.6强度校核164.2 ii轴的设计计算194.3 iv轴的设计计算204.4 v轴的设计计算214.5键的选择和校核224.6轴承的选择和校核22第5章加工工艺分析24i轴加工工艺分析245.1.1选择定位基准与装夹方法245.1.2确定加工工艺路线24ii轴齿轮加工工艺分析265.2.

10、1加工方法265.2.2确定加工工艺路线26第6章箱体设计及附件的选择296.1箱体设计296.2附件的选择29会吉i仑32诮寸舌辛33参考文献34外文资料翻译36本次毕业课题是在二级阏柱齿轮减速器设计的棊础之上，根据所学的专业课 程知识来进行设计的。设计用pro/e来进行三维建模和装配，cad呈现二维状态， 完成图纸的设计工作。本次毕业设计课题为“一种多轴输出传动机构的设计”，多轴输出传动机构 多用于排钻钻孔，而排钻用于木工机械。世界各主要工业国生产的木工机械，除 了供国内使用外，还大量出口到国外，并组成了世界贸易的重要组成部分。德国 是世界上最大的木工机械的生产国和出口国，在木工机械行业申

11、请的国际专利占 世界木工机械行业专利总数的31%,德国在木工机械行业这一领域上，出口的产 品大量集屮在木质人造板以及各种小型设备等许多专用设备。意大利在木工机械 行业的成就仅次于德国，其木工机械产品品种众多、精度高、自动化程度也高， 尤以通用标准木材加工设备的生产制造为特点，在国际市场上竞争力较强。口本 在木工机械行业居亚洲之首，美国生产的木工机械类产品制造精密性好、性能良 好、技术先进、产品质量处于世界前列，很讲宄实用。俄罗斯木工机械产品产量 也很大，但主要用于国内的供应，只有少量产品用于出口。在我国，由于受体制限制，生产实木家具木工机械的企业在木工机械企业屮 占比70%,通过不断进步，很多

12、家具木工机械企业不再只是对某一产品的开发， 而是追求多元化发展。另外，我国木工家具机械行业也逐渐开始转向木制品的加 工，木工机械的市场份额也逐年上升，并且国内很多木工机械设计企业都开始把 自己的创造考虑到研发产品当屮，开始配合市场对产品的需求，向着标准化、高 端化的方向发展。同时，国内企业也逐渐懂得科学管理的重要性，并开始探讨自 主开发数控木工机械系统的可能性，拥有自己的知识产权，从而做强做大，进而 进军国际市场。事实上，本次研宂的课题不仅仅局限于木工机械，它完全可用于机械类各种 孔加工的工艺之屮。如要完成此次课题的研宄设计，就要满足孔与孔之间定位精 度、整个传动机构的刚性也有一定的要求。本次

13、设计意义很多，主要有一下三点：(1) 掌握设计多轴传动机构的通用方法；(2) 通过此次设计可减轻劳动力、提高生产率、降低成本；(3) 提高综合分析问题和解决实际问题的能力，为以后的学习和工作奠定基另外，此次课题研究主要拟解决以下几个问题：(1) 设计方案的确定；(2) 电机的合理选择；(3) 传动机构各级传动比的分配；(4) 传动机构各零件及箱体材料的选择；(5) 各轴之间轴向尺寸及其结构的关联性：(6) 多轴输出传动机构箱体的工艺性。本次毕业设计参考平时学过的专业基础课和专业课、相关的优秀论文和有关 资料，还有就是同学之间的讨论以及向指导教师请教难题，以此来完成设计工作。第1章传动装置总体设

14、计1.1拟定传动万案已知条件是一根轴输入三根轴输出，同时亦满足转速条件大约为 v, = v2 二 1000/7min,200r/min。一般常选择同步转速为 1000r/min 或者 1500r/min的电动机作为原动机充当动力源。根据转速要求，可初步拟定出两种传 动方案。如图1-1所示两种方案，这两种方案各有优缺点。就这两种方案而言，方案 a由于采用内齿轮与两小齿轮啮合，两小齿轮所在的n轴和in轴的设计就可以相 同，节省时间，另外，这种方案只有一个惰轮，在材料方面节省很多；方案b全 部都是外齿轮啮合，虽能满足转速条件但是轴与齿轮的数量比较多，制造成本也 就会相对较高。现选用结构较为简单、制造

15、成本也较低的方案a。a图1-1传动方案1.2选择电动机1.2.1电动机类型和结构型式根据工作要求和工作条件，选用一般用途的y(ip44)系列的三相异步电动机。 它为卧式封闭结构。1.2.2电动机容量由于只有转速要求，因此由中小型电机选型手册初步选择匕 设、分别为电动机至输出轴之间的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计表2-4查得：v带传动 =0.96,滚动轴承z/2 =0.99,圆 柱齿轮传动 =0.97。1.2.3电动机的选用在满足转速要求的前提下，选择转速为1000r/min的电动机可以使得传动比 尽可能的小，也可以节省空间，避免浪费的材料，因此初步选择转速为looor/min 的电

16、动机，其型号为y132s-6。1.3传动装置的运动和动力参数的计算1.3.1各轴转速及传动比取 v = v",=1000r/min, vv=167r/min, h0=960r/min,由于条件有限，所以采用试错的方法一个一个去算，在各齿轮不干涉的前提下找到合适的转速，最终确定 i轴转速为v,=250r/min，电动机轴传至i轴的传动比为1=960/250=3. 84 i轴传至ii轴的传动比为1=250/1000=0. 25iv轴转速*vv=205r/min, i轴传至iv轴的传动比为1=250/205=1.22 iv轴传至v轴的传动比为1=205/167=1.231.3.2各轴输入功

17、率按电动机额定功率匕计算各轴的输入功率 p = pe(l=3kwpt =3x0.96 = 2.88娜pu = pui = p丨门孔=2.88x0.99x0.97 = 2.11kw plv = p湖 2= 2.88x0.99x0.97 = 2.77女 w pv = plvn= 2.77x0.99x0.97 = 2.66kw1.3.3各轴转矩960% = 9550x& = 9550x= 29.847v mp2 xx250tn =tlu =9550x4 nu= 9550x2.77 _iooo"26.457v .m；=9550x2 = 9550x = 110.02/v.m9550x4

18、 =2 77：9550x *-= 107.5377-m打/v246= 9550x1：2.66= 9550x= 121 nn200iv计算数据总结后列表表示:表1-1计算结果项目电动机轴轴i轴 ii/iii轴iv轴v转速(r/min)9602501000246200功率(kw)32.882.772. 772.66转矩(n-m)29. 84110.0226. 45107.53127传动比3.840. 251.23第2章带传动的设计2.1带传动设计2.1.1计算设计功率由机械设计基础表7-8查得工作情况系数ka=1. 1，则pd=kap=l. 1 x 3kw=3. 3kwo2.1.2选择带型根据设计

19、功率pf 3. 3kw和小带轮转速neor/min确定v带型号，由图7-10 初步选择a型普通v带。2.1.3选择带轮基准直径由表7-9和图7-10，取tzloomm，则可得大带轮直径dd2 = iddx =3. 84x 100=384 (mm)按照直径系列值取42=400mmo2.1.4验算带速由带的速度公式可得到带的转速：xl00x9605 03m/5(2-1)60x100060x1000计算结果在5_25m/s之间，所以带的转速合适。2.1.5确定中心距和带的基准长度初选中心距可按下式进行：0. 7 ( d(l + dd2 ) = 2 ( cldcld2)带入数值得 3501000，取

20、=500inmo将初选中心距代入式l</0 =，计算结果为24a0l</0=1830. 40mm,选用 =2000mmo计算实际中心距“ =a(、+ld_l(i0 =500+ ( 2000-1830. 40 ) /2=584. 8mm,取 26z=584mnio2.1.6小带轮包角根据式 = 180°-d(l' x57.3q可得包角，代入数值可得a150.57° >120° ,包角合适。2.1.7确定带的根数由i:3.84, v=5. 03ra/s,查表7-5,运用差值法计算得pfl. 38kw;查表7-6 得apcfo. llkv;由

21、=150. 57°查表7-7,运用差值法计算得么=0. 925;由 ld =2000mm 查表 7_3 可得久=1. 03。由下式得z 2 74 = 2.3，取整得zpo (p0 + ap0)kakl (1.38 + 0.11) x 0.925x1.03=3o2.1.8确定初拉力由下式可得到单根普通v带的初拉力大小fo = 500x (2.5_ ka)pd +qv2 = 500x (2.5_o.925)x3.3 +0.1x5.032 怎 188.7(jv) kazv0.925x3x5.032.1.9计算压轴力由下式可得压轴力fq义zzfosinaassxsxlss.yxsindso.

22、s?0 /2) >1095. 1 (n)第3章齿轮的设计3.1内嗤合传动的设计计算3.1.1材料选择、热处理、精度等级及齿数由机械设计基础表9-1,小齿轮选用45钢，由于小齿轮齿面要求比大齿 轮的高，故采用调质处理，硬度=217255/bs，取其值为236hbs;大齿轮 也选用45钢,采用正火处理,硬度hbs2=162-217hbs,取hbs2=210hbs。由于两齿轮齿面硬度差0<hbsrhbs2s30hbs，故选择的硬度值合适，选择8 级精度。选择小齿轮的齿数为4=25，大齿轮的齿数为z2=zlx i=25x 4=100实际传动比为i=100/25=4齿数比误差为aw=o,工程

23、上齿数比误差在±5%的变化范围内，因此/1<在 允许的范围之内。3.1.2按齿面接触疲劳强度设计该机构为闭式齿轮传动，由于该机构内的齿轮表面硬度<350hbs,所以齿轮 为闭式软齿面齿轮传动，齿面点蚀是该齿轮传动中的主要失效形式，应先按照齿 面接触疲劳强度进行设计计算。校核是否满足下式彳 >.?2 w_bz£z/z2(3-1)首先要确定以下各计算数值：1. 传递扭矩：由第一章知 7；=26. 45n m=26450n mm。2. 载荷系数k:此机构用于钻孔，因此会有大的冲击，选择较大的值较为妥 当，由表9-4取k=1.8。3. 齿宽系数由表9-8取=1。4

24、. 许用接触应力:由表9-6可得小齿轮与大齿轮的接触应力分别为：<j/liml =350+7/55, =350 + 236 = 586(m/vz)cr/lim2 = 200 + hbs2= 200 + 210 = 410(mpa)由表9-7可得人=1，所以小齿轮与大齿轮的许用接触应力分别为:cth , = = 5s6(mpa)s u1（jh 2 = = o（mpa）"sh 1由于应取小值带入设计计算公式。5. 材料弹性系数ze:查表9-5可得，ze=189. 8yfmpo6. 节点区域系数z/y :査图9-6可得zz/=2. 57. 重合度系数z£ :可按下式计算得到

25、其中，k88-3-4-a= 1.8,代入上式可得zf =0. 86(3-2)将以上各参数数据均代入公式（3-1），得到结果2x1.8x26450 4-1 x14x(189.8x2.5x0.86 2 410-41.36(mm)3.1.3确定齿轮的参数及主要尺寸1.模数m:齿轮模数m二4= 4136 = 1.6544(7丽)，取标准值为m=2mm0 z, 25o . n ur；m(z0 -z.)2x(100-25).、2中心距 a: a= _- = - = 75(mm)3. 大、小齿轮分度圆直径、d2及齿宽b'、b2:d = mz, = 2x25 = 50(mm)d2 = mz2 =2x1

26、00 = 200(mm) b2 = if/d - dx =1x50 = 50(mm)b' = z?2 + (5 10) = 55 60(mm)取/，, = 55 mm3.1.4校核弯曲疲劳强度:2kt'bd'myfsye(3-3)60x1000数据，得x50xl0060x1000=2.62m/ s<5m/ s由表1. 许用弯曲应力07 :由表9-6可得 (rfliml =330 + 0.457/55, = 330 + 0.45 x 236 = 436.2(mprz) (7,2 =184 + 0.74hbs2 =184 + 0.74x210 = 4339.4(mp&

27、#171;)9-7可得心=1，。所以有=二 二 436.2(mpa), s p 1sf 一 1339a(mpa)2.复合齿形系数 :査图9-8可得y/<$1=4. 2，%2=3. 96。3重合度系数rf :由下式可得w甲= 0.25 + 47。4.计算两齿轮的5并且进行比较:4 2y .3 964362 = 00096 y m = 3394 = 0-0117,由此可知大齿轮较弱，因此代入大齿轮的数据进行校核，有2ktbd、m2x1.8x2645050x50x2x3.96x0.7= 52.79<cr 厂2,故该齿轮弯曲强度足够。 5.齿轮实际圆周速度v:(3-4)代入所以选择8级精度

28、齿轮是合适的。3.1.5齿轮结构设计由于齿顶圆直径< s200mm,所以将齿轮设计成实心式结构。ck5x55/ 0.05 a图3-1 i i轴齿轮3.2外齿轮传动的设计计算3.2.1材料选择、热处理、精度等级及齿数由机械设计基础表9-1,小齿轮选用45钢，由于小齿轮齿面要求比大齿 轮的高，故采用调质处理，硬度取= 236/bs ;大齿 轮也选用45钢，采用正火处理，硬度hbs2=162-217hbs,取hbs尸210hbs。由于两齿轮齿面硬度差0<hbsrhbs2s30hbs，故选择的硬度值合适，选择8 级精度。选择小齿轮的齿数为zl= 25，大齿轮的齿数*4 = 44 = 25x

29、1.22二30.5,圆 整后取z2 = 31实际传动比为1=31/25=1.24=1.6%工程上齿数比误差在±5%的变化范围a 31-30.5 a az =齿数比误差为31内，因此 w在允许的范围之内。3.2.2按齿面接触疲劳强度设计该机构为闭式齿轮传动，由于齿轮表面硬度小于等于350hbs,所以该齿轮传 动为闭式软齿面齿轮传动，齿面点蚀是该齿轮传动的主要失效形式，应先按照齿 面接触疲劳强度进行设计计算。校核是否满足公式(3-5)首先要确定以下各计算数值：5. 传递扭矩：由第一章知7；=110. 02n m=110020n 胭。6. 载荷系数k:此机构用于钻孔，因此会有大的冲击，选择

30、较大的值较为妥 当，由表9-4取k=1.8。7. 齿宽系数屮由表9-8取 =1。8. 许用接触应力o；/ :由表9-6可得小齿轮与大齿轮的接触应力分别为:<j/liml =350 + /叫=350 + 236 = 586(娜“)= 200+hbs2= 200 + 210 = 4lo(mpa)由表9-7可得人=1，所以小齿轮与大齿轮的许用接触应力分别为:586丁5s6(mpa)cth 2 = = 410(mpa) sh 1由于应取小值带入设计计算公式。5. 材料弹性系数zb:查表9-5可得，ze=189.6. 节点区域系数z/y :査图9-6可得zz/=2. 57. 重合度系数z，可按下式

31、计算得到其中，= 1.86,代入上式可得zf =0.84将以上各参数的数据均代入式(3-4)，有2x1.8x110020 1.22 十 1 ,189.8x2.5x0.84、21.22x(-410-88(mm)3.2.3确定齿轮的参数及主要尺寸1.模数m:齿轮模数mz,253.52(mm)，取标准值为m=4mm.2. 中心距 a: “ =(醐)2 23. 大、小齿轮分度圆直径、d2及齿宽b'、b2:d = mz, =4x25 = 100(mm) d2 = mz2 = 4x31 = i24(mm)b2 =y/d d' =1x100 = 100(mm)4 = /?2 + (5 10)

32、 = 105-110(mm)取/?, = 105z?m3.2.4校核弯曲疲劳强度：2kt、bd'm1. 许用弯曲应力 由表9-6可得由表(rfliml =330 + 0.45/755, = 330 + 0.45 x 236 = 436.2(mprz) crflim2 =184 + 0.74hbs2 =184 + 0.74x210 = 4339.4(mpz)9-7可得么=1,。所以有436.2436.2(a/p6z),二lim2339.4339.4(腿z)2. 复合齿形系数y,.s :査图 9-8 可得r,.si=4. 23, r,.s2=4. 1。3. 重合度隸w下式可得= o.25+

33、o.25+脊。o.7。4.计算两齿轮的并且进行比较:v 4 23y 4 1y y= 0.0097 , = = 0.0123,kn 436.2(j,2339.4crn crf2由此可知大齿轮较弱，因此代入大齿轮的数据进行校核，有2xz°42°x4.lxq.7=28.42<k“ 故弯曲强度足象5.齿轮实际圆周速度v:_?tx100x250v 60x100060x1000所以选择8级精度齿轮是合适的。3.2.5齿轮结构设计由于齿顶圆直径名s200mm ,所以将齿轮设计成实心式结构/ 0.04 aa糊5ah7issi變n图3-2 i轴齿轮3.3 v轴诸轮传动的设计计算由于与v

34、轴上的齿轮配对啮合的齿轮已于上节设计过，所以可以有上节结果直接计算出v轴上齿轮的参数即可。z = zxz2 =1.23x31 = 38.13,圆整后取 z=39。_ 39-38.13 _000/齿数比误差为39" * °,工程上齿数比误差在±5%的变化范围因此w在允许的范围之内。d = mz = 4x39 = 156( mm)齿轮中心距为“= 4x(31 + 39) = 140(胃)2 2由于齿顶圓直径 s200mm ,所以将齿轮设计成实心式结构。第4章传动轴的设计计zr-zr-4.1 i轴的设计计算4.1.1选择轴的材料，确定许用应力由于传动机构采用中小功率电动

35、机，因此轴选用45钢，进行正火处理。 由机械设计基础表12-1取 = 590mpa ,由表12-5可得。4.1.2按扭转强度估算轴的最小直径 由表12-3取c值为110，由下式d = ci-(4-1)代入数据，算得d = 11- 24.8(mm),250取标准直社为25mmo4.1.3确定轴承和齿轮的润滑由于木次设计的传动机构为闭式齿轮传动，其润滑方式取决于齿轮的圆周速 度，由第三章知所以齿轮采用油浴润滑，轴承则采用脂润滑的方式。4.1.4轴系设计轴的结构草图按比例绘制如下图所示:(t)v_j.li.l3 .匕4.l7图4-1轴结构草图需要指出的是：轴的/，处左端用轴段挡圈和螺钉固定大带轮。4

36、.1.5设计轴结构结构设计有以下一些主要内容：各轴段直径的确定，各轴段在轴向方向上的长度，其余尺寸(如键槽、倒角、圆角等)的确定。1. 直径的确定：从轴端名=25mm开始，逐段选择相邻轴段的直径。如图4-1所示，么不起定位作用，轴肩高度一般为=该轴段用于安装轴承端盖，取h=1.5mm,则么=28mm。么与轴承内径配合，为丫便于轴承安装，取4= 30mm, 选用型号为6006的轴承。人与齿轮孔径配合，为了便于齿轮与轴装配，按标准 直後系列取值，33.5mm。轴段么用于定位，由 /? = (0.07 0.1)6/= (0.07 0.1)x33.5 = 2.34 3.35(mm)，取 h = 3.2

37、5mm ，贝1j d5=40mm。人与齿轮孔径配合，为了便于齿轮与轴装配，按标准直径系列取值, d(= 37.5mm。由于轴承成对使用，所以d7= 30m"7 o2. 轴向尺寸的确定：与传动零件(如齿轮、带轮等)配合的轴段长度一般均 略小于传动零件的轴毂长度。图4-1中£：轴段与大带轮孔径配合，其轮毂宽度为 b = 40mm，取门二38mm。内齿轮轮毂宽度为b = 50mm，a4轴段与内齿轮孔径配 合，故取l4= 48mm。3. 其余尺寸：其他轴段的轴向长度均与箱体等的设计有关。可由齿轮幵始向 两侧逐步确定。在一般情况下，靠近箱体内壁的齿轮端而与箱体内壁的距离a,取 152

38、0mm，本次设计取其值为15mm。轴承端面与箱体内壁的距离a3与轴承的 润滑方式有关，由于采用脂润滑，所以3取35%/77,本次设计取其值为5mm, 则l3= a2+a3 + 2 + 13 = 35(mm)。轴承盖螺钉至大带轮的距离,= 1015mm，取 其值为15mm，初步定l2的值为60mmo轴环宽度» 1.4/1 = 4.55mm，取£> = 5mm， 则l5=5mm。16轴段上有齿轮，其宽度为b = 105mm，考虑到此轴段空间上还有 ii轴上的齿轮与内齿轮啮合，初步取l6= 200mm。17轴段与轴承配合，为设计简 单可行，其值可与13相等，为35mm。4.

39、1.6强度校核1.计算齿轮受力：切向力/1_ df.i=互=2xl湖20 =謂.22v_2r = 2xll0020 = 22004yv径向力 frl= ftl tana = l 100.2xtan20° = 400.4afr2= fi2 tana = 2200.2xtan20o = 8oo.97v2. 画轴的受力图：如图4-2«所示。3. 计算支反力：如图4-2b、d所示水平面:垂直面:=308.87vf/2sin38.66°199.5-f；2 cos38.66199.5-fd52.5 297fhl = fa + fr2 cos 38.66-f/2 sin 38.

40、66 + f/2 = 659.87v1419.52vsin 38.66° 199.5 + f/2 cos 38.66° 199.5 - frl 52.5 297fvl= ft 2 sin 38.66°+ f/2 cos 38.66° - frl-fv2 = 398.62v4. 画弯矩图：水平面和垂直面的弯矩图分别如图4-2c、e所示 b 截而弯矩计算：mflii = f/n -52.5 = 34640n mmmvii = fvl - 52.5 = 209277v mmc 截而弯矩计算：mhc = fh1-199.5-ffl -147 =-30099n-z

41、zzm mvc = fv' .199.5-frl-147 = 206622v mm合成弯矩图如图4 - 2/所示mb=扣 x = 404712v mm m c = -j mjfc + myc = 365082v mm5. 画转矩图：如图4-2g所示，r = 110020/v mm6. 画当量弯矩图：如图4-2h所示。单向运转、转矩为脉动循环时，应力修正系数0 = 0.6,则 67 = 0.6x110020 = 66qnn.mm相应地，meb=扣i + (at)2 = 77431wmec = mc = 36508 w mmm ea = m e = at = 66012 n mm图4-2轴

42、的强度校核7.分别校核a、b、c截面:cl =j 66012 二 22.9mma0.1x55=3774310.1x5524.15 mm=3365080.1x55=18.79mm考虑到轴上歼有键槽，所以a、b、c截面直径均需留有余量，取da = 105%x 22.9 = 24mm db = 105%x 24.15 = 25.36mm，么=105%x 18.79 二 19.73mm o实际直径分别为25mm、33.5mm、37.5mm,强度足够。4.2 ii轴的设计计算ii轴与iii轴上的齿轮均与i轴上的内齿轮啮合，可以设计为相同的结构，这 样就减轻了设计工作量，也使得结构更为简单。由于木节连同4

43、.3和4.4两节都是设计轴的，方法步骤的，就不再重复一样 的设计步骤。轴的结构草图按比例绘制如下图所示：图4-3轴结构草图 现将设计数据汇总如下表所示：表4-1设计数据项目轴段1轴段2轴段3轴段4轴段5轴段6d (mm)18172023.62018l (mm)5353514065需要指出的是：z,处轴段不与其他零件配合，此处为光轴。£2处轴段用a 型轴用弹性挡圈轴向固定齿轮，因其定为方便、结构简单，k配合的齿轮都是直 齿圆柱齿轮，没有轴向力的存在。a处轴段与齿轮孔径配合，14处轴段为定位轴 肩。£5处轴段与一对轴承配合，两轴承间用套筒进行定位。处轴段也不与其他 零件配合，用

44、作输出端轴段。轴的强度校核结果如下：危险截面位于轴段5上，需要对其进行校核，有14.24mmd j 岣.一 j 42760 5v 0.1x55结果小于20mm，说明轴的强度足够。4.3 iv轴的设计计算表4-2设计数据项目轴段1轴段2轴段3轴段4轴段5轴段6轴段7d (mm)2825.93033.54037.530l (mm)121209851513需要指出的是：z,处轴段不与其他零件配合，此处为光轴。£2处轴段用a 型轴用弹性挡圈轴向固定轴承，因其定为方便、结构简单，且轴上配合的齿轮都 是直齿圓柱齿轮，没有轴向力的存在。a处轴段与轴承孔径配合，处轴段与齿 轮孔径配合，为定位轴肩，a

45、6处轴段为轴承轴肩。尽处轴段与轴承孔径配合, 由于此轴上齿轮用作惰轮，改变v轴齿轮的转向，从而使得v轴与ii轴和m轴 的转向一致，所以此轴不用作输出端，在箱体内部。轴的强度校核结果如下：危险截面位于轴段4上，需要对其进行校核，有d4 =10312726.57 mm考虑到轴上开有键槽，所以此处截面直径应留有余量，取 d4 = 105% x 26.57 = 27.89mm实际直径为33.5nnn，说明轴的强度足够。4.4 v轴的设计计算轴的结构草图按比例绘制如下图所示:图4-5轴结构草图现将设计数据汇总如下表所示：表4-3设计数据项0轴段1轴段2轴段3轴段4轴段5轴段6轴段7轴段8d (mm)30

46、27.53537.545403533.5l (mm)12120936201465需要指出的是：z,处轴段不与其他零件配合，此处为光轴。£2处轴段用a 型轴用弹性挡圈轴向固定轴承，因其定为方便、结构简单，且轴上配合的齿轮都 是直齿圓柱齿轮，没有轴向力的存在。a处轴段与轴承孔径配合，与齿轮孔径 配合，处轴段为定位轴肩，人处轴段为轴承轴肩。尽处轴段与轴承孔径配合。 a处轴段也不与其他零件配合，用作输出端轴段。轴的强度校核结果如下：危险截面位于轴段4上，需要对其进行校核，有4v 0.1x55考虑到轴上开奋键槽，所以此处截面直径松留奋余量，取 d4 = 105% x 26.97 = 28.32

47、mm实际直径为37.5nnn，说明轴的强度足够。4.4键的选择和校核因所设计的轴上的齿轮均为直齿圆柱齿轮，没有轴向力，只需对轴上齿轮起 到传递扭矩的作用，因此选择平键连接，这里用a型普通平键。平键连接的强度计算公式如下：(4-2)键连接的选择和校核数据如下表所示：表4-4键的选择与校核项目转矩（n mm）标记i轴110020键 8x3278.6键 10x4536.5键 10x10014.7ii轴26450键 6x5017.6iv轴107530键 8x9017.8v轴127000键 8x9016.9由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为=所以上述键皆安全。4.5轴承的选择和校核轴承的选择

48、主要用来支撑轴，它可以保持轴的冋转精度，减少轴与支撑件之 间的摩擦与磨损。轴承的种类很多，依据以下几点选择：轴承的工作载荷（大小、 方向和性质）、转速的高低、支撑件的刚性、安装的精度，并结合各种轴承的特 性和应用经验进行综合分析，最后确定合适的轴承。本次设计的传动机构采用的齿轮均为直齿圆柱齿轮，该齿轮的特点是无轴向 力，因此轴承主要承受径向载荷，另外从经济性上考虑，最终选用应用广泛的深 沟球轴承。现将选择的深沟球轴承型号汇总如下：表4-5轴承型号项目i轴ii轴iv轴v轴深沟球轴承6006600460066007选定轴承后，需要根据实际工作条件判断轴承的失效形式，再针对特定的失 效形式进行寿命计

49、算或者静载荷的能力计算，以此来达到对轴承进行校核的目的。对于转速满足10/111</7</的轴承，疲劳点蚀是其主要失效形式。应以 疲劳强度计算为依据，进行轴承的寿命计算。此次设计的传动机构转速正好满足 上述条件，因此需进行轴承的寿命计算。进行寿命计算吋应该按照下式进行：c> (4-3) ft 106由于此次设计没奋足够具体的工作条件，无法准确地验证所选轴承型号是否 合适，所以寿命计算无法准确进行。第5章加工工艺分析5.11轴加工工艺分析轴类零件用于支撑传动零部件，以实现在机器中运动和动力的传递。木次设 计的轴均为阶梯轴，现以i轴为例进行加工工艺分析。由第4章知i轴选用45钢，

50、 进行正火处理。5.1.1选择定位基准与装夹方法在轴类零件的加工制造过程中，当选择定位基准时，为保证各主要表面之间 的相互位置精度，应尽可能使其余装配基准重合并使各工序的基准统一，而旦还 要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面。对于轴类零件的加工，精基准的选择通常有两种，一是采用顶尖孔作为定位 基准，二是釆用支承轴径作为定位基准。木次设计采用前者作为定位基准，在粗 加工之前，应先打顶尖孔，之后的工序都用顶尖孔定位。5.1.2确定加工工艺路线轴类零件的粗车、半精车都在车床上进行，随着批量的不同，选择的机床也 不同，加工方法也就会存在较大差异。在一般情况下，单件小批生产中可优先选 用卧式车床，大批

51、大量则广泛使用液压仿形车床或多刀半自动车床；形状复杂的 轴类零件使用转塔车床或数控车床。此次设计用于大批大量生产，所以使用液压 仿形车床。为保证轴类零件的力学性能和加工精度，并改善切削加工性，通常要安排适 当的热处理工序。1. 加工阶段的划分由于i轴是阶梯轴，切除部分金属后，会引起应力重新分布并产生变形，所 以安排工序时，会将粗、精加工分开。另外，i轴只用作传动轴，不用于输出端，所以其工艺比ii轴和v轴简单。2. 定位基准的选择由于i轴的加工面除了外圆和端面外，还有一个螺纹孔的加工，所以主轴木 身的中心孔可作为统一的定位基准。对于粗基准的选择，考虑的重点是如何合理分配各加工表面的余量，以及怎

52、样保证不加工表面与已加工表面间的尺寸和相互位置，它的选择原则共有5条， 由于i轴各个表面均需加工，所以应以加工余量最小的表面作为粗基准，此次设 计选择的原则是余量足够原则。对于精基准的选择，考虑的重点是怎样减小误差，以及保证加工精度和安装 方便。i轴各外圆表面之间有相互位置精度要求，成尽可能选用统一的精基准来 定位加工各表面，在一次安装中加工多个表面，符合统一基准原则。3. 工序顺序的安排机械加工工序应遵循先基面后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则 来安排加工顺序。i轴的结构简图如下图所示粗加工时，先粗车大外圆，再以大外圆40mm作为粗基准加工。精加工时， 以轴的轴线作为定位基准进行加工

53、。按照机械加工工序的原则现将i轴的工艺过 程编制如下表：表5-1 i轴工艺过程工序号工序内容设备定位基面1锻造2正火回火炉3鋸小端锯床4铣两端面、钻中心孔铣端面钻中心孔机床5车大外圆、倒角液压仿形车床大端外形及端面6车小外圆、倒角液压仿形车床少40表面、大端外形工序编号工序内容设备定位基面7钻孔专用钻床锥套心轴、4）37.5外圆8半精车各外圆表而液压仿形车床025孔口倒角、4>30端面9精车各外圆表面液压仿形车床025孔口倒角、4>30端面10铣键槽万能铣床两个30外圆11半精磨各外圆m1432b外圆磨床锥套心轴12精车螺纹液压仿形车床锥套心轴、4）37.5外圆13精磨各外圆m14

54、32b外圆磨床锥套心轴5.2 ii轴齿轮加工工艺分析齿轮用于按照设定好的速比传递运动和动力。本次设计的外齿轮均为实心式 结构，现以ii轴上的齿轮为例进行加工工艺分析。由第4章知n轴齿轮选用45 钢，进行正火处理。5.2.1加工方法齿轮轮齿的加工方法有切削、铸造、轧制、冲压等，常用切削加工的方法生 产齿轮，轮齿的切削加工可分为仿形法和展成法两类。仿形法所用刀具切削刃的 形状与所要加工的齿轮齿槽形状相同，铣齿和拉齿是两种常用的加工方法，该方 法主要用于单件小批生产和修配工作中加工精度不高的齿轮。展成法按照齿轮啮 合的原理加工齿轮，其加工精度和生产率均较高，刀具通用性好，在生产中应用 十分广泛。5.2.2确定加工工艺路线齿轮定位基准的选择奋两种方法：内孔和端面定位、外圆和端面定位，其定 位一般都会过定位，是为了加强工件刚度、减小振动、提高精度。齿轮的加工应 满足其运动精度、工作平稳性和接触精度这三项要求。大批大量生产中，均采用高效率的机床（如拉床、多刀半自动车床等），其 加工方案为：加工端面和孔（以外圆定位）一以端面支撑加工孔一以孔在心轴上 定位加工外