刀位盘型电动刀塔设计

1、题 目 8刀位盘型电动刀塔设计 学生姓名ee 学号 所在学院 机械工程学院 专业班级 ee指导教师 完成地点2009年06月10日8刀位盘型电动刀塔设计#（ee）指导教师：#摘要数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。根据加工对象不同，有四方刀架、六角刀架和八（或更多）工位的圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装四把、六把或更多刀具，并按数控装置的指令换刀。本部分主要对八工位盘型式电动刀架的机械部分的设计，并对以上部分运用PRO/e做图，并生成二维装配图，以便对刀塔有更直观的了解。本次设计为八工位盘型电动刀塔，刀盘转位、刀盘的

2、轴向移动以及动力刀头的旋转均通过同一台三项异步电机驱动，动力通过一级齿轮减速后，分为两个传递路线，其中一条直接传递到动力刀头轴，为动力刀具旋转提供动力；而另一条则再通过一级齿轮减速后，传递到刀盘轴，为刀盘转位和轴向移动提供动力。这两条传递路线的接通与断开均由电磁离合器控制，当需要转位时电磁离合器1将第一条传递路线断开，电磁离合器2将第二条传递路线接通，此时动力刀头轴不旋转，刀盘先轴向移动，当端齿盘完全脱开后，刀盘开始转动，实现换刀过程，当刀盘转到位时，控制系统发信号，立即进行制动，电机开始反转，左右端齿盘啮合以锁紧刀盘。当需要的动力刀具旋转时，电磁离合器将第一条传递路线接通，电磁离合器2将第二

3、条传递路线断开，此时刀盘即不转位也不移动，可进行车削加工、钻削加工、铣削加工等加工。关键词：数控刀架 ;车削中心 ;电动刀塔;八位盘型The Design ofEightLocations DiscTurret forCNCAutomaticLatheCenter#（ee）Totur: #Abstract：The numerical control tool rest's trend of development is: Along with the numerical control lathe's development, the battery solution comb

4、ination actuation and the servo fast actuates the direction to develop. It is different according to the processing object, has the squaring head, the turret head and eight (or more) the location disk axial attire knife tool rest and so on many kinds of forms. On the turret saddle installs four, six

5、 or more cutting tools separately, and trades the knife according to the numerical control installment's instruction. This part mainly to eight location vertical electrically operated tool rest'smechanical design. Then makes the chart to above part using PRO/e, and has a more direct-viewing

6、understanding to the automatic tool turret. The design for the electric drive eight locations discturret, turn the cutter bit, the cutter head axial rotation movement and momentum are by the same three asynchronous motor drive, power through a gear reducer, the divided two transmission lines, one di

7、rectly to the power head shaft-driven rotary powered tool; the other one after another through a gear reducer, passed to the cutter shaft, the cutter translocation and axial movement to provide power.These two transmission lines connected and disconnected by the electromagnetic clutch control, when

8、to change position when the electromagnetic clutch 1 will disconnect the first delivery route, the electromagnetic clutch 2, the second transmission line will connect, then power head shaft not rotating cutter first axial movement, when the crown wheel completely torn off, the cutter began to turn,

9、to achieve tool change process, as the cutter to position, the control system signal, immediately braking, the motor began to reverse , left-side gear tooth plate to lock cutter. When it comes to power tool rotation, electromagnetic clutch to connect the first transmission line, electromagnetic clut

10、ch 2, the second transmission line will disconnect at this time that does not turn the cutter bit is not mobile, could be turning, drilling, milling and other processing.Key word:numerical control tool rest;CNC automatic lathe center;electrically operated tool turret;eight locationsdisc turret目 录目 录

11、II前 言131.2自动换刀装置41.3国内外数控车床的研究状况与成果582.1概述82.2ATC(自动汽轮机控制)刀具自动换刀形式102.3数控车床刀架的功能、类型和满足的要求112.3.1数控机床刀架功能和类型112.3.2数控机床刀架应满足的要求12143.1总体结构设计143.2自动回转刀盘的传动系统153.3电动机的选1.1高速级齿轮设计224.1.2低速级齿轮设计264.2刀盘轴的设计274.2.1最小轴颈的计算274.2.2轴的结构设计274.3端齿盘选用284.4刀盘的设计304.5刀座的设计304.5.1动力刀座304.5.2车刀刀座的设计32333

12、8致谢39参 考 文 献40前 言装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采

13、取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径径。制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水准和国防实力。国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。数控机床为了能在工件一次装夹中完成多种甚至所有的加工工序，缩短辅助时间，减少辅助时间，减少安装工件所引起的误差，必须带有自动换刀装置。各种数控机床的自动换刀装置的结构取决于数控机床的类型、工艺范围、使用刀具种类

14、和数量等。在数控机床中自动换刀装置应当满足的基本要求包括：1.刀具换刀时间短;2.刀具重复定位精度高。3.足够的刀具储存容量。4.刀库占地面积小。数控车床使用的刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架，六角刀架、盘型刀架、星型刀架等。可在其上安装四把、六把、八把、十二位、或更多的刀具。数控机床的刀架必须具有良好的刚度和强度，以承受粗加工的切削力；同时要保证回转刀架的重复定位精度。刀架作为数控机床的重要部件，其结构形式多样。车削中心刀塔的形式常见的是卧式的，也有立式的，还有倒立式的。 单主轴，单刀塔（上刀塔T），刀塔分为带Y轴和不带Y轴，目前以不带Y轴的居多。双主轴（带副主轴S）,单刀塔 双主轴双

15、刀塔，甚至三刀塔。 刀塔还分为盘式刀塔（Disc Turret）和星形刀塔（Star Turret）。盘式刀塔（Disc Turret）:刀座装在刀盘的轴面上，是最早出现的，刀塔形式，在单主轴单刀塔的车削中心上常用。.局限性，刀具之间容易相互干涉，可加工的工件直径尺寸较小。不适于副主轴的上背向加工。 星形刀塔（Star Turret）刀座安装在刀盘的圆周上，呈星形分布，这是一种新型的刀塔结构，它克服了传统的盘式刀塔的限制，刀具之间相隔比较远，干涉小，同等的刀盘直径，可加工的工件直径增大20%40%,同时它也适合完成副主轴上工件的背向加工。这种形式的刀塔在

16、双主轴，多刀塔的车削中心上广泛采用，是今后发展的趋势。刀塔是数控机床（车削中心）的关键配套附件，使用刀塔可以有效提高加工效率、扩大加工工艺范围，可以在机床上完成车削、钻削、攻丝、铣削、等工艺过程，既可以使工艺过程有效复合，提高加工效率，又可以一次装夹完成多个工艺过程保证了加工的精度。本课题为8刀位盘型电动刀塔设计，该刀架能够在一次装夹中装八把刀具。可以在车削中心上完成车削、钻削、攻丝、铣削、等工艺过程，既可以使工艺过程有效复合，提高加工效率，又可以一次装夹完成多个工艺过程保证了加工的精度。提高效率是技术革新的一个最主要的原动力。近年来数控刀塔因其可以有效高加工效率而得到迅速的发展，几乎涉及到所

17、有的制造业。因此研究并改进现有刀塔或者设计新的刀塔具有很大的现实意义，因为通过刀塔可以有效提高机械加工的效率、扩大加工范围，进而提高经济效益。1.1我国数控机床的发展我国从1958年开始研究数控机床，一直到20世纪60年代中期还处于研制开发时期。当时，一些高等院校，科研单位研制出试样样机，是从电子管起步的。1965年，国内开始研制晶体管数控系统。20世纪60年代末至70年代初研制成了劈锥数控铣床，数控非圆齿轮插齿机。CIL18晶体管数控系统及Z53K1G立式数控铣床。从20世纪70年代开始,数控技术在车，铣，镗，磨，齿轮加工，电加工等领域全面展开，数控加工中心在上海，北京研制成功。但由于电子元

18、器件的质量和制造工艺水平差，致使数控系统的可靠性,稳定性末行到解决，因此未能广泛推广。20世纪80年代，我国从日本发那科公司引进了3,5,6,7等系列的数控系统和直流伺服电机，直流主轴电机等制造技术，以及引进美国GE公司的MCI系统和交流伺服系统，德国西门子VS系列可控硅调速装置，并进行了商品化生产。这些系统可靠性高，功能齐全。与此同时，还自行开发了3、4、5轴联动的数控系统以及双电机驱动的同步数控系统(用于火焰切割机)和新品种的伺服电机，推动了我国数控机床稳定发展，使我国数控机床在性能和质量上产生了一个质的飞跃。1985年，我国数控机床的品种有了新的发展。数控机床品种不断增多，规格齐全。许多

19、技术复杂的大型数控机床，重型数控机床都相继研制出来。为了跟踪国外现代制造技术的发展，北京机床研究所研制出了JCS-FMS-1型和2型的柔性制造单元和柔性制造系统。这个时期，我国在引进，消化国外技术的基础上，进行了大量开发工作。一些较高档次的数控系统(5轴联动)，分辨率为的高精度数控系统，数字仿型数控系统为柔性单元配套的数控系统都开发出来了，并造出样机。我国的数控技术经过“六五”，“七五”，“八五”，到“九五”的近20年的发展，基本上掌握了关键技术，建立了数控开发，生产基地，培养了一批数控人才，初步形成了自己的数控产业。“十五”攻关开发的成果：华中号、中华号、航天号和蓝天号4种基本系统建立了具有

20、中国自主版机的数控技术平台。具有中国特色济型数控系统经过这些年来的发展，有了较大的提高。它们逐渐被用户认可，在市场上站住了脚。1.2自动换刀装置各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的形式、工艺范围及其刀具的种类和数量。其基本类型有以下几种：一、转刀架换刀。回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，常用于数控车二、换主轴换刀更换主轴换刀是带有旋转刀具的数控机床的一种比较简单的换刀方式。三、更换主轴箱换刀有的数控机床像组合机床一样，采用多主轴箱，利用更换主轴箱达到换刀的目的。四、带刀库的自动换刀系统。此类换刀装置由刀库、选刀机构、刀具交换机构及刀具在主轴上的自动装卸机构等四部分组成，应用最广泛。回

21、转刀架是一种最简单的自动换刀装置，常用于数控车床。可以设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的指令换刀。回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削抗力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度（一般为0.0010.005mm）。一般情况下，回转刀架的换刀动作包括刀架抬起、刀架转位及刀架压紧等。回转刀架按其工作原理分为若干类型。1.螺母升降转位刀

22、架，电动机经弹簧安全离合器到蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使上齿盘与下齿盘分离，随即带动刀架旋转到位，然后给系统发信号螺母反转锁紧。2.利用十字槽轮来转位及锁紧刀架（还要加定位销），销钉每转一周，刀架便转1/4转（也可设计成六工位等）。3.凸台棘爪式刀架，蜗轮带动下凸轮台相对于上凸轮台转动，使其上、下端齿盘分离，继续旋转，则棘轮机构推动刀架转90º，然后利用一个接触开关或霍尔元件发出电动机反转信号，重新锁紧刀架。4.电磁式刀架，它利用了一个有10kN左右拉紧力的线圈使刀架定位锁定。5.液压式刀架，它利用摆动液压缸来控制刀架转位，图中有摆动阀芯、拨爪、小液压缸；拨爪带动刀架转位，小液

23、压缸向下拉紧，产生10kN以上的拉紧力。这种刀架的特点是转位可靠，拉紧力可以再加大，但其缺点是液压件难制造，还需多一套液压系统，有液压油泄漏及发热问题。当前，在机械加工领域，数控机床电动刀塔因其速度快、加工精度高、生产率高而得到广泛应用。以车削中心为例，它是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床刀塔按不同工序自动选择、更换刀具，自动对刀。因而大大减少了工件装夹时间，测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。目前搭配在数控机床上的刀塔主要可分为两大主流，一是日系大型机床厂自行开发的动力刀塔，另一个则是刀塔制造厂商所开发的刀

24、塔。日系大型机床厂所开发的动力刀塔能确实地搭配其机床的特性，发挥其最大的功用，更能依客户的特殊加工需求，开发出特殊的刀具座，但缺点是其刀具座是依各自机床厂的规范，不同的刀具座难以通用。而目前较大的刀塔制造商皆属欧系公司，如Sauter (德国)、Duplomatic (意大利)、Baruffaldi (意大利)等，在刀塔设计开发上大多遵循所谓的德式快换刀座( VDI Toolholder System )规范，因此在VDI规范占有较大的市占率下，其后较小型的刀塔制造商以及机床厂所自行研发的动力刀塔也都会依循此规范。除此之外，动力刀塔可再依动力源、刀盘型式、轴连结器、动力刀座接口的不同，而有所分

25、别。目前搭配在机机床上的动力刀塔形式主要可分轴向入刀 (Axial)： 单刀塔 双主轴(Single Turret)星形刀盘 ；径向入刀 (Radial,Star Turret) ：双刀塔 双主轴(Kiss Turret)上刀塔星形刀盘；径向入刀 上下刀塔同步执行加工正副主轴；另有立式车床、倒立式车床、刀塔Y轴、刀塔C轴形式等不同应用。目前搭配在数控机床上的刀塔主要可分为两大主流，一是日系大型机床厂自行开发的动力刀塔，另一个则是刀塔制造厂商所开发的刀塔。日系大型机床厂所开发的动力刀塔能确实地搭配其机床的特性，发挥其最大的功用，更能依客户的特殊加工需求，开发出特殊的刀具座，但缺点是其刀具座是依各

26、自机床厂的规范，不同的刀具座难以通用。而目前较大的刀塔制造商皆属欧系公司，如Sauter (德国)、Duplomatic (意大利)、Baruffaldi (意大利)等，在刀塔设计开发上大多遵循所谓的德式快换刀座( VDI Toolholder System )规范，因此在VDI规范占有较大的市占率下，其后较小型的刀塔制造商以及机床厂所自行研发的动力刀塔也都会依循此规范。除此之外，动力刀塔可再依动力源、刀盘型式、轴连结器、动力刀座接口的不同，而有所分别。搭配在机机床上的动力刀塔形式主要可分轴向入刀 (Axial)： 单刀塔 双主轴(Single Turret)星形刀盘 ；径向入刀 (Radia

27、l,Star Turret) ：双刀塔 双主轴(Kiss Turret)上刀塔星形刀盘；径向入刀 上下刀塔同步执行加工正副主轴；另有立式车床、倒立式车床、刀塔Y轴、刀塔C轴形式等不同应用这些年来，国内业界加工中心已渐普遍，而所使用的伺服动力刀塔，90% 以上皆以Sauter与D.P.等国外著名刀塔商生产的刀塔为主，但是在成本、交期、配合性等综合因素的考虑下，国内部分机床厂以及刀塔制造商也积极拓展这块领域，以开发出更适合机床的动力刀塔。然而，由于动力刀塔结构较为复杂化与细致化，导致目前动力刀塔的重切削性能大都较一般标准刀塔为弱，如何在兼具功能性、速度性下，提升精度与刚性，是将来动力刀塔发展的重要

28、课题。因此数控机床电动刀塔的发展趋势视：换刀时间短，刀具重复定位精度高，有足够的刀具存储量，刀库占地面积小及安全可靠等。目前动力刀座使用中遇到的问题：动力刀座刚性不够，重复定位精度低，工艺转换时，调整时间长，造成机床利用效率低下。：动力刀座只能用ER弹簧夹头夹持工具，由于ER夹头带来的误差叠加，造成刀座加工精度受限。另外，由于ER夹头的夹紧力有限，夹持以上的刀杆时，刀具容易打滑，刀尖的跳动也比较大。对于刀具寿命和加工效率而言无疑是个很重要的瓶颈。另外，ER夹头了夹持的刀具类型很有限，只能进行简单的钻，铣等操作。客户需要另外购买专用的面铣刀动力刀座等，刀座投资大。如何解决ER夹头带来的问题。扩展

29、动力刀座的使用范围，并做到“一座多能”，是各大动力刀座生产商积极寻求解决方案的方向。车削中心及动力刀座发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。2.电机选择电动机选择选择电动机类型选择电动机容量电动机所需工作功率为：；工作机所需功率为：；传动装置的总效率为：；传动滚筒滚动轴承效率闭式齿轮传动效率联轴器效率代入数值得：所需电动机功率为：略大于即可。选用同步转速1460r/min ；4级；型号 Y160M-4.功率为11kW确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比（1）总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.

30、1.4 电机端盖组装CAD截图图电机端盖2.2 运动和动力参数计算电动机轴高速轴中间轴低速轴滚筒轴3.齿轮计算选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1>按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2>绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3>材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。4>选小齿轮齿数，大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即确定公式内的各计算数值（1）试选载荷

31、系数1。（2）由机械设计第八版图10-30选取区域系数。（3）由机械设计第八版图10-26查得，则。（4）计算小齿轮传递的转矩。（5）由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数（6）由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数（7）由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。13计算应力循环次数。（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数;。（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由机械设计第八版式（10-12）得（11）许用接触应力计算（1）试算小齿轮分度圆直径=（2）计算圆周速度（3）计算齿宽及模数

32、=2mm2.252=（4）计算纵向重合度（5）计算载荷系数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度，由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同，故由机械设计第八版图 10-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得（7）计算模数按齿根弯曲强度设计由式（10-17）确定计算参数（1）计算载荷系数。（2）根据纵向重合度，从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数（3）计算当量齿数。（4）查齿形系数。由表10-5查得（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得（

33、6）由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；（7）由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数，；（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式（10-12）得（9）计算大、小齿轮的并加以比较。=由此可知大齿轮的数值大。设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径 来计算应有的齿数。于是由取 ，则 取几何尺寸计算计算中心距a=将中以距圆整为141mm.按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，

34、故参数、等不必修正。计算大、小齿轮的分度圆直径计算齿轮宽度圆整后取.低速级取m=3;由取圆整后取表 1高速级齿轮：名称代号计算公式小齿轮大齿轮模数m22压力角2020分度圆直径d=227=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径表 2低速级齿轮：名称代号计算公式小齿轮大齿轮模数m33压力角2020分度圆直径d=327=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径4.轴的设计低速轴求输出轴上的功率转速和转矩 若取每级齿轮的传动的效率,则求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为圆周力 ,径向力 及轴向力 的初步确定轴的最小直径机械设计第八版表15-3,取 ,于是得输出

35、轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩, 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手册,选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为2500000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案图4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端

36、直径取挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比 略短一些,现取.,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安装齿轮处的轴段4-5段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，取。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结

37、构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取低速轴的相关参数：表4-1功率转速转矩1-2段轴长84mm1-2段直径50mm2-3段轴长2-3段直径62mm3-4段轴长3-4段直径65mm4-5段轴长85mm4-5段直径70mm5-6段轴长5-6段直径82mm6-7段轴长6-7段直径65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的

38、连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。中间轴求输出轴上的功率转速和转矩求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为：（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为：初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径。图 4-2初步选择滚动轴承.（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其

39、尺寸为dD*T=35mm72mm，故，；（2）取安装低速级小齿轮处的轴段2-3段的直径；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度，取。（3）取安装高速级大齿轮的轴段4-5段的直径齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=22mm14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为63

40、mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。中间轴的参数：表4-2功率转速转矩1-2段轴长1-2段直径25mm2-3段轴长90mm2-3段直径45mm3-4段轴长12mm3-4段直径57mm4-5段轴长51mm4-5段直径45mm高速轴求输出轴上的功率转速和转矩若取每级齿轮的传动的效率,则求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理

41、.根据表15-3,取 ,于是得：输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003 或手册,选用LX2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为560000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案图4-3根据轴向定位的要求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示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3 段的直径 ;左

42、端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=45mm .半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为d*D*T=45mm*85mm*，故；而，mm。3）取安装齿轮处的轴段4-5段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为61mm，齿轮轴的直径为。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求

43、，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取。5）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=14mm*9mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。高速轴的参数：表4-3功率转速1460r/min转矩1-2段轴长80mm1-2段直径30mm2-3段轴长2-3段直径42mm3-4段轴长45mm3-4段直径4-5段轴长4-

44、5段直径5-6段轴长61mm5-6段直径6-7段轴长6-7段直径45mm齿轮的建模（1）在上工具箱中单击按钮，打开“新建”对话框，在“类型”列表框中选择“零件”选项，在“子类型”列表框中选择“实体”选项，在“名称”文本框中输入“dachilun_gear”，如图5-1所示。图5-1“新建”对话框2>取消选中“使用默认模板”复选项。单击“确定”按钮，打开“新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid”选项，如图5-2所示，最后单击”确定“按钮，进入三维实体建模环境。图5-2“新文件选项”对话框（2）设置齿轮参数1>在主菜单中依次选择“工具”“关系”选项，系统将自动弹出

45、“关系”对话框。2>在对话框中单击按钮，然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中，具体内容如图5-4所示，完成齿轮参数添加后，单击“确定”按钮，关闭对话框。图5-3输入齿轮参数（3）绘制齿轮基本圆在右工具箱单击，弹出“草绘”对话框。选择FRONT 基准平面作为草绘平面，绘制如图5-4所示的任意尺寸的四个圆。（4）设置齿轮关系式，确定其尺寸参数1>按照如图5-5所示，在“关系”对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径的关系式。2>双击草绘基本圆的直径尺寸，将它的尺寸分别修改为、修改的结果如图5-6所示。图5-4草绘同心圆图5-5“关系”对话框图5-

46、6修改同心圆尺寸 图5-7“曲线：从方程”对话框（5）创建齿轮齿廓线1>在右工具箱中单击按钮打开“菜单管理器”菜单，在该菜单中依次选择“曲线选项”“从方程”“完成”选项，打开“曲线：从方程”对话框，如图5-7所示。2>在模型树窗口中选择坐标系，然后再从“设置坐标类型”菜单中选择“笛卡尔”选项，如图5-8所示，打开记事本窗口。3>在记事本文件中添加渐开线方程式，如图5-9所示。然后在记事本窗中选取“文件”“保存”选项保存设置。图5-8“菜单管理器”对话框 图5-9添加渐开线方程4>选择图5-11中的曲线1、曲线2作为放置参照，创建过两曲线交点的基准点PNTO。参照设置如图

47、5-10所示。曲 线1曲 线 2图5-11基准点参照曲线的选择图5-10“基准点”对话框5>如图5-12所示，单击“确定”按钮，选取基准平面TOP和RIGHT作为放置参照，创建过两平面交线的基准轴A_1，如图6-13所示。图5-12“基准轴”对话框 图5-13基准轴A_16>如图5-13所示，单击“确定”按钮，创建经过基准点PNTO和基准轴A_1的基准平面DTM1,如图5-14所示。5 5-15基准平面对话框 5-15基准平面DTM17>如图5-16所示，单击“确定”按钮，创建经过基准轴A_1，并由基准平面DTM1转过“-90/z”的基准平面DTM2，如图5-17所示。图5-

48、16“基准平面”对话框 图5-17基准平面DTM28>镜像渐开线。使用基准平面DTM2作为镜像平面基准曲线，结果如图5-18所示。图5-18镜像齿廓曲线（6）创建齿根圆实体特征1>在右工具箱中单击按钮打开设计图标版。选择基准平面FRONT作为草绘平面，接收系统默认选项放置草绘平面。2>在右工具箱中单击按钮打开“类型”对话框，选择其中的“环”单选按钮，然后在工作区中选择图5-19中的曲线1作为草绘剖面。再图标中输入拉伸深度为“b”，完成齿根圆实体的创建，创建后的结果如图5-20所示。图5-19草绘的图形5-20拉伸的结果（7）创建一条齿廓曲线1>在右工具箱中单击按钮，系统

49、弹出“草绘”对话框，选取基准平面FRONT作为草绘平面后进入二维草绘平面。2>在右工具箱单击按钮打开“类型”对话框，选择“单个”单选按钮，使用和并结合绘图工具绘制如图5-21所示的二维图形。图 5-21 草绘曲线图 5-22显示倒角半径3>打开“关系”对话框，如图5-22所示，圆角半径尺寸显示为“sd0”，在对话框中输入如图5-23所示的关系式。图5-23“关系“对话框（8）复制齿廓曲线1>在主菜单中依次选择“编辑”“特征操作”选项，打开“菜单管理器”菜单，选择其中的“复制”选项，选取“移动”复制方法，选取上一步刚创建的齿廓曲线作为复制对象。图5-24依次选取的 菜单2>

50、;选取“平移”方式，并选取基准平面FRONT作为平移参照，设置平移距离为“B”，将曲线平移到齿坯的另一侧。图5-25输入旋转角度3>继续在“移动特征”菜单中选取“旋转”方式，并选取轴A_1作为旋转复制参照，设置旋转角度为“asin(2*b*tan(beta/d)”，再将前一步平移复制的齿廓曲线旋转相应角度。最后生成如图5-26所示的另一端齿廓曲线。图5-26创建另一端齿廓曲线（9）创建投影曲线1>在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框。选取“RIGUT”面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参照平面，参照方向为“右”，单击“草绘”按钮进入草绘环境。2>绘制如图5-27所示的

51、二维草图，在工具栏内单击按钮完成草绘的绘制。图5-27绘制二维草图3>主菜单中依次选择“编辑”“投影”选项，选取拉伸的齿根圆曲面为投影表面，投影结果如下图5-28所示。图5-28投影结果（10）创建第一个轮齿特征1>在主菜单上依次单击“插入”“扫描混合”命令，系统弹出“扫描混合”操控面板，如图5-29所示。2>在“扫描混合”操控面板内单击“参照”按钮，系统弹出“参照”上滑面板，如图6-30所示。图5-29 “扫描混合”操作面板图5-30“参照”上滑面板3>在“参照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框内选择“垂直于轨迹”选项，在“水平/垂直控制”下拉列表框内选择“垂直于曲面

52、”选项，如图5-30示。4>在绘图区单击选取分度圆上的投影线作为扫描混合的扫引线，如图5-31示。扫描引线图5-31选取扫描引线5>在“扫描混合”操作面板中单击“剖面”按钮，系统弹出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中选择“所选截面”选项，如图5-32所示。图5-32“剖面”上滑面板图5-33 选取截面6>在绘图区单击选取“扫描混合”截面，如图5-33所示。7>在“扫描混合”操控面板内单击按钮完成第一个齿的创建，完成后的特征如图5-34所示。图5-34完成后的轮齿特征 图5-35“选择性粘贴“对话框(11)阵列轮齿1>单击上一步创建的轮齿特征，在主工具栏中单击按钮

53、，然后单击按钮，随即弹出“选择性粘贴”对话框，如图5-35所示。在该对话框中勾选“对副本应用移动/旋转变换”，然后单击“确定”按钮。图5-36 旋转角度设置 图5-37复制生成的第二个轮齿2>单击复制特征工具栏中的“变换”，在“设置”下拉菜单中选取“旋转”选项，“方向参照”选取轴A_1，可在模型数中选取，也可以直接单击选择。输入旋转角度“360/z”,如图6-36所示。最后单击按钮，完成轮齿的复制，生成如图6-37所示的第2个轮齿。3>在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单中单击“编辑”“阵列”命令，系统弹出“阵列”操控面板，如图6-38所示。图5-38 “阵列”操控面板图5-39 完成后的轮齿 图5-40齿轮的最终结构4>在“阵列”操控面板内选择“轴”阵列，在绘图区单击选取齿根园的中心轴作为阵列参照，输入阵列数为“88”偏移角度为“360/z”。在“阵列”操控面板内单击按