AC轴数控回转工作台毕业设计

1、目录中文摘要 1英文摘要 21 绪论32 引言42.1 课题来源与研究意义42.2 回转工作台的原理与应用42.3 设计准则52.4 主要技术参数53 C 轴回转工作台的传动设计及其校核计算73.1 传动方案的选择73.2 电机的选择93.3 传动装置运动与动力参数的计算113.4 齿轮传动设计123.5 蜗杆与蜗轮的选用及校核163.6 轴承的选用与校核193.7 轴的校核234 C 轴回转工作台的结构设计294.1 齿轮的结构设计294.2 轴的结构设计314.3 蜗轮、蜗杆的结构设计374.4 箱体的结构设计384.5 C 轴回转工作台的总装配结构设计414.6 三维建模435 结论与展

2、望466 致谢47参考文献资料 48附录 A49A，C 轴回转工作台的设计（偏 C 轴）摘 要：数控车床今后将向中高挡发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。但是数控回转工作台更有发展前途, 它是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于卧式的镗床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工艺，它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。本课题主要介绍了它的原理和机械结构的设计，并对以上部分运用AUTOCAD做图,最后是对数控回转工作

3、台提出的一点建议。关键词：数控回转工作台 齿轮传动蜗杆传动 蜗轮传动- 41 -Abstract：The development of CNC lathes will be in the middle and high block in the future. The middle range CNC lathes would use the popular CNC turret supporting. The high grade type would use the power turret, whichhave the hydraulic turret, the servo turret

4、 and the vertical turret. In recent, the demand of CNC turret is be expected to increase greatly. However , the NC rotary table is more promising, it could achieve the circumference feed and the dividing movement and it is often used in the horizontal boring machines and the machining centers in ord

5、er to improve the processing efficiency and accomplish more technology. It mainly consists of the motor, the gear drive, the worm drive and the worktable. Besides , it also can elimination the gap and press the worm.In general, it is a very useful processing tool. This issue mainly introduces the pr

6、inciples of the NC rotary table and the design of the mechanical structure,and uses the AUTOCAD to prensent them. In the end this issue provides some suggestions for the the NC rotary table.Keywords： NC rotary tableGear driveWorm driveWorm gear1 绪论毕业设计主要是培养学生综合应用所学专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，培养学生建立正确的设计思想，

7、掌握工程设计的一般程序、规范和方法。通过毕业设计，可树立正确的生产观点、经济观点和全局观点，实现由学生向工程技术人员的过渡。使学生进一步巩固和加深对所学的知识，使之系统化、综合化。培养学生独立工作、独立思考和综合运用所学知识的技能，提高解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，从而扩大、深化所学的专业知识和技能。培养学生的设计计算、工程绘图、实验研究、数据处理、查阅文献、外文资料的阅读与翻译、计算机应用、文字表达等基本工作实践能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。使学生学会初步掌握解决工程技术问题的正确指导思想、方法手段，树立做事严谨、严肃认真、一丝不苟、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、

8、具有创新意识和团结协作的工作作风。2 引言2.1 课题来源与研究意义随着生产力水平的发展，数控技术越来越广泛的应用于各个领域。数控机床是数控技术最普遍的应用。而数控回转工作台是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于卧式的镗床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工艺，它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。本次毕业设计主要是解决 C 轴回转工作台的工作原理和机械机构的设计与计算部分，设计思路是先原理后结构，先整体后局部。目前数控回转工作台已广泛应用于数控机床和加工中心上，它的总的发展趋势是：（1） 在规格上将向两

9、头延伸，即开发小型和大型转台；（2） 在性能上将研制以钢为材料的蜗轮，大幅度提高工作台转速和转台的承载能力；（3） 在形式上继续研制两轴联动和多轴并联回转的数控转台。数控转台的市场分析：随着我国制造业的发展，加工中心将会越来越多地被要求配备第四轴或第五轴，以扩大加工范围。估计近几年要求配备数控转台的加工中心将会达到每年 600 台左右。预计未来 5 年，虽然某些行业由于产能过剩、受到宏观调控的影响而继续保持着较低的行业景气度外，部分装备制造业将有望保持较高的增长率，特别是那些国家产业政策鼓励振兴和发展的装备子行业。作为装备制造业的母机，普通加工机床将获得年均 1520左右的稳定增长。2.2 回

10、转工作台的原理与应用数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与 X、Y、Z 三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲面等。回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由蜗杆传给蜗轮。当工作台静止时必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部的辐射方向有 4 对夹紧瓦，并在底座上均布同样数量的小液压缸。当小液压缸的上腔接通压力油时， 活塞便压向钢

11、球，撑开夹紧瓦，并夹紧蜗轮。在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧的作用下，钢球抬起，夹紧瓦将蜗轮松开。回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度，因而必须采用高精度蜗杆副。在半闭环控制系统中，可以在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。2.3 设计准则我们的设计过程中，本着以下几条设计准则：（1） 创造性的利用所需要的物理性能（2） 分析原理和性能（3） 判别功能载荷及其意义（4） 预测意外载荷（5） 创造有利的载荷条

12、件（6） 提高合理的应力分布和刚度（7） 重量要适宜（8） 应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸（9） 根据性能组合选择材料(10）零件与整体零件之间精度的进行选择(11）功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求2.4 主要技术参数（1）最大回转半径：300 mm（2）回转角度：0360°（3）回转精度：003°（4）最大承载重量100（5）传动比：1203 回转工作台的传动设计及其校核计算3.1 传动方案的选择3.1.1 传动方案传动时应满足的要求回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。在本课题中，原动机采用应

13、采用伺服电机，工作台为T形槽工作台，传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。合理的传动方案主要满足以下要求：（1） 机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。（2） 工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。（3） 工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。（4） 结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。3.1.2 传动方案及其分析由图 3.1 所示，数控回转工作台的传动方案有两种：方案一为一级和二级都是齿轮传动；方案二为一级齿轮传动，二级蜗杆传动。图3.1 传动方案图方案一的最大缺陷是：1. 总传动比小；2. 占用空间大；3. 只能使工作台完成

14、回转功能，无法使工作台完成自锁。而方案二虽然传动效率低，但以上三个功能全部都能完成。所以数控回转工作台传动方案为方案二：步进电机齿轮传动蜗杆传动工作台。如图3.2所示图3.2 传动方案三维图该传动方案分析如下：齿轮传动承受载能力较高 ，传递运动准确、平稳，传递 功率和圆周速度范围很大，传动效率高，结构紧凑。蜗杆传动有以下特点：1. 传动比大，与其他传动形式相比，传动比相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。2. 传动平稳 蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，因此， 传动平稳，噪声低。3. 可以自锁 当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，若蜗杆为主动件，机构将自锁。这种蜗杆传动常用于起重装置

15、中。4. 效率低、制造成本较高蜗杆传动方面：齿面上具有较大的滑动速度，摩擦磨损大，故效率约为0.7-0.8，具有自锁的蜗杆传动效率仅为0.4左右。为了提高减摩擦性和耐磨性，蜗轮通常采用价格较贵的有色金属制造。由以上分析可得：将齿轮传动放在传动系统的高速级，蜗杆传动放在传动系统的低速级，传动方案较合理。3.2 电机的选择3.2.1 伺服电机的原理1、伺服系统（ servomechanism ）是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化的自动控制系统。伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1 个脉冲，就会旋转 1 个脉冲对应的角度，从而实现位移，

16、因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲， 这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统 就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm 。直流伺服电机分为有刷和无刷电机。有刷电机成本低，结构简单，启动转矩大，调速范围宽，控制容易，需要维护，但维护不方便（换碳刷），产生电磁干扰，对环境有要求。因此它可以用于对成本敏感的普通工业和民用场合。无刷电机体积小，重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定。控制复杂，容易实现智能化，其

17、电子换相方式灵活，可以方波换相或正弦波换相。电机免维护，效率很高，运行温度低，电磁辐射很小，长寿命，可用于各种环境。2、交流伺服电机也是无刷电机，分为同步和异步电机，目前运动控制中一般都用同步电机，它的功率范围大，可以做到很大的功率。大惯量， 最高转动速度低，且随着功率增大而快速降低。因而适合做低速平稳运行的应用。3、伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W 三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上的区别：交流伺服要好一些，因为是正弦波控制，转矩脉动小。直流伺服是梯形波。但直流伺服比较简单，便宜。3.2.2 选

18、取伺服电机许多机械加工需要微量进给。要实现微量进给，步进电机、直流伺服交流伺服电机都可作为驱动元件。伺服电机的特点:一是过载性好，步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。 ；二是控制方便，交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。；三是整机结构简单。传统的机械速度和位置控制结构比较复杂，调整困难，使用伺服电机后，使得整机的结构变得简单和紧凑。1、电机型号的选择按照工作要求和条件选择松下MSME系列伺服电机。2、电机参数：表3.1 电机参数表3、如图3.3所示：电机三

19、维图。图 3.3 电机三维图3.3 传动装置运动和动力参数计算3.3.1 各轴转速1、确定各级传动比：根据所选的传动方案，查阅文献【1】，可得：齿轮的传动比i1选取的范围为4 6；涡轮蜗杆传动比i2选取的范围为8 40。综合考虑选取：齿轮传动比i1=4.5；涡轮蜗杆传动比i2=28.2、计算转速：由所选的电机参数可知： n0= n =3000 ； n=12n666.71 = 666.7r / min ；ni1n=23i= 23.8r / min 。282式中： n 电动机的额定转速， r / min ；0n , n , n 分别为轴，轴，轴的转速， r / min ；123i , i依次为由电

20、机轴（轴）到轴，轴到轴间的传动比。123.3.2 各轴输入、输出功率1、确定各级传动效率查阅文献【1】可得：电机的传动效率 h= 0.97 ；联轴器的传动效率 h= 0.98 ；轴承的传动效率01h = 0.99 ；齿轮的传动效率h232、计算输入功率= 0.98 ；涡轮蜗杆的传动效率h4= 0.75 。已知电机的额定功率为1.5kw ，所以 p= 1.5kw ；0p = p ´h1001p= p ´h2112= p ´h ´h010= p ´h ´h123= 1.5´ 0.98 ´ 0.97 = 1.43kw=

21、1.47 ´ 0.99 ´ 0.98 = 1.3kwp= p ´h= p ´h ´h = 1.3´ 0.99 ´ 0.75 = 1.0kw3223224式中： p 电机的额定功率， kw ；0p , p , p123轴，轴，轴输入功率， kw ；h ,h ,h011223传动效率。依次为电动机与轴，轴与轴，轴与轴间的3、计算输出功率各轴的输出功率为输入功率乘轴承效率0.99.分别为：p' = p ´h= 1.43 ´ 0.99 = 1.42kw112p' = p ´h222p&#

22、39; = p ´h= 1.3´ 0.99 = 1.29kw= 1.0 ´ 0.99 = 0.99kw332式中: p' , p' , p' 轴，轴，轴的输出功率， kw 。1233.3.3 计算各轴输入、输出转矩1、计算输入转矩已知电机的最大转矩为14.3N m 。所以由此可得出：T = T10´ i ´h001= 14.3´ 0.98 ´ 0.97 = 13.6N mT= T ´ i ´h21112T = T ´ i ´h32223= 13.6 ´

23、 4.5 ´ 0.98 ´ 0.99 = 59.4 N m= 59.4 ´ 28´ 0.75 ´ 0.99 = 1233.8N m式中： T0电机额定转矩， N mi 电机到轴的传动比，且i00= 1 ；T ,T ,T 分别为轴，轴，轴的输入转矩， N m 。1232、计算输出转矩各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.99。T ' = T ´h= 13.6 ´ 0.99 = 13.5N m112T ' = T ´h= 59.4 ´ 0.99 = 58.8N m222T '

24、 = T ´h= 1233.8 ´ 0.99 = 1221.5 N m332式中： T ' ,T ' ,T ' 分别为轴，轴，轴的输出转矩， N m 。1233.3.4 运动和动力参数计算结果：轴名功率P（ kw ）转矩T（ N m ）转速n传动比效率输入输出电动机1.5输入输出14.3r / min3000i 1h0.9511.431.4213.613.530004.50.971.31.2959.458.8667280.7410.991233.81211.523.80.99表3.2动力参数表3.4 齿轮传动的设计3.4.1 选定齿轮类型、精度等级、

25、材料及齿数1、根据所选的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。2、旋转工作台为一般工作机器，故选用7级精度（GB 10095-88）。3、材料选择。由机械设计表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为410HBS。4、选小齿轮齿数 z1= 24 ；大齿轮齿数 z2= 24 ´ 4.5 = 1083.4.2 按齿面接触强度设计由文献【1】中设计计算公式（10-9）进行计算，即：3d³ 2.321t1、确定公式内的各计算数值1） 试选载荷系数 Kt= 1.3。2） 计算小齿轮传递转矩T1= 13.6

26、 N m3） 由文献【1】表10-7选取齿宽系数fd= 1。14） 由文献【1】表10-6查得材料的弹性影响系数ZE= 189.8MPa 2 。5） 由文献【 1 】表 10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限s= 600MPa ；大齿轮的接触疲劳强度极限s= 550MPa 。HLim1HLim 26） 计算应力循环次数：N = 60n jL11h= 60 ´ 3000 ´1´ (2 ´ 8 ´ 300 ´15) = 1.296 ´10101.296 ´1010N= 2.88´109 24.57）

27、 由文献【1】图10-19取接触疲寿命系数 K= 0.90 ; K= 0.95 。HN 1HN 28） 计算接触疲劳许用应力。取失效率为1，安全系数S = 1 ，由此可得：s =H 1KsHN1Lim1 = 0.9 ´ 600MPa = 540MPa S2、计算s =H 2KsHN 2Lim 2 = 0.95´ 550MPa = 522.5MPa S1） 计算小齿轮分度圆直径d1t ，带入s H 中较小的值。3d³ 2.321t= 2.32 ´1.3´1.36 ´1045.5 189.83()2 mm = 34.9mm14.5 522

28、.52） 计算圆周速度v 。p d np ´ 34.9 ´ 3000v =1 1=m / s = 5.48m / s60 ´100060 ´10003） 计算齿宽b。b = fd= 1´ 34.9mm = 34.9mmd1t4） 计算齿宽与齿高之比 b 。h模数：md34.9=1tmm = 1.46mmtz241齿高：h = 2.25mt= 2.25 ´1.46mm = 3.29mmb = 34.9= 10.61h3.295） 计算载荷系数。根据v = 5.48m / s, 7级精度、由文献【1】图10-8查得动载荷系数 K= 1.1

29、5 ；v直齿轮， K= K= 1；HaFa由文献【1】表10-2查得使用系数 K= 1；A由文献【1】表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，KH b = 1.423 。由 b = 10.61,KhH b= 1.423 查文献【1】图10-13得 KFb= 1.35 ；故载荷系数K = KAKV KHa KH b = 1´1.15 ´1´1.423 = 1.6366） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由文献【1】公式（10-10a）得：d = d11t33= 34.9 ´= 38.67mm7） 计算模数m。dm =1z1= 3

30、8.67 mm = 1.61mm243.4.3 按齿根弯曲强度设计由文献【1】中弯曲强度的设计公式（10-5）：3m ³1、确定公式内的各计算数值：1） 由文献【1】图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限s= 500MPa ；大FE1齿轮的弯曲强度极限s= 380MPa ；FE 22）由文献【1】图10-18取弯曲疲劳寿命系数 K= 0.85 , K= 0.88 ;FN 1FN 23） 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S = 1.4 ，由文献【1】公式（10-12）得：s =KsFN1FE0.85´ 5001 =MPa = 303.57MPaFS1.4s =KsF

31、N 2FE0.88´ 3802 =MPa = 238.86MPaF4） 计算载荷系数 K 。S1.4K = KAKV KFa KF b = 1´1.15 ´1´1.35 = 1.555） 查取齿形系数。由文献【1】表10-5查得 YFa1= 2.65 ; YFa 2= 2.226 。6） 查取应力校正系数。由文献【1】表10-5查得 YSa1= 1.58 ; YSa 2= 1.764 。7） 计算大、小齿轮的Y YFa Sa 并加以比较。sFYY2.65 ´1.58sFa1FYYSa11= 0.01379303.572.226 ´1.

32、764大齿轮数值大。2、设计计算：Fa 2sFSa 22= 0.01644238.863m ³2 ´1.55´1.36 ´104 ´ 0.01644mm = 1.16mm1´ 242对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲强度算得得模数1.16 并就近圆整为标准值 m = 1.5mm ， 按接触强度算得得分度圆直径d = 38.67mm ，算出小齿轮的齿数：1d38.67z =1 =&

33、#187; 271m1.5大齿轮齿数：z= 4.5 ´ 27 = 121.5取 z= 12222这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3、几何尺寸计算1） 计算分度圆直径d = z m = 27 ´1.5mm = 40.5mm112） 计算中心距d= z22m = 122 ´1.5mm = 183mmd + d40.5 +183a =12 =mm = 111.75mm223） 计算齿轮宽度取 B = 45 , B21= 40 。b = f dd1= 1´ 40.5mm = 40.5mm3.5

34、涡轮与蜗杆的选用及校核3.5.1 选择蜗杆传动类型根据GB/T 10085-1988 的推荐，采用渐开线蜗杆。1、选择材料考虑到蜗杆的传动功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45-55HRC。涡轮用铸锡磷青铜ZcuSn10P1,金属模铸造。3.5.2 按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度。由文献【1】公式（11-12），传动中心距：3a ³1、确定作用在蜗杆上的转矩T2按Z1 = 1 ，估取效率h = 0.75 ，则由运动参数的计算可知：作用在涡轮上的转

35、矩T2= 1234 N m2、确定载荷系数因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均匀系数 Kb = 1 ;由表 11-5 选取使用系数 K= 1.15 ;由于载荷系数不高，冲击不大，可取动载荷系数 K= 1.05 ；则AÚK = KAKbKÚ = 1.213、确定弹性影响系数ZE1因选用的是铸锡磷青铜涡轮和钢蜗杆相配，故 ZE4、确定接触系数Zr= 160MPa 2 。d先假设蜗杆分度圆直径d1和传动中心距 a 的比值1 = 0.35 ，从文献【1】图a11-18 中可查得 Z r = 2.9 。5、确定许用接触应力sH根据涡轮材料为铸锡磷青铜 ZcuSnP1，金属模铸造，蜗杆螺

36、旋齿面硬度大于45HRC，可从文献【1】表 11-7 中查得涡轮的基本许用应力s667' = 268MPa 。H应力循环次数N = 60 jn L2h= 60 ´1´´12000 = 2.4 ´107208寿命系数K=HN= 0 = 0.9则 sH = KHNs' = 0.9 ´ 268 = 241.2 MPaH6、计算中心距3a ³= 176.89mm取中心距a = 200mm ,因i = 26.7 ，从文献【1】表 11-2 中取模数m = 8 ,蜗杆d80分度圆直径d1= 80mm 。这时 1 = 0.4 ，从文

37、献【1】图 11-18 中可查得接a200触系数Z 'r= 2.74 ,因为Z 'r< Z ,因此以上计算结果可用。r3.5.3 蜗杆与涡轮的主要参数和几何尺寸1、蜗杆轴向齿距 Pa= 25.133mm ；直径系数q = 10 ；齿顶圆直径da1= 96mm ；齿根圆直径d f 1 = 60.8mm ；分度圆导程角g = 11183' 6 " ；蜗杆轴向齿厚 Sa = 12.5664mm 。2、蜗轮蜗轮齿数Z2 = 28 ;变位系数 x2 = -0.5 ；验算传动比i = Z2Z= 28 = 28 ,这时传动比误差为 26.7 - 28126.7= 4.

38、8% ，是允许的。1蜗轮分度圆直径d= mZ= 8´ 28 = 224mm22蜗轮喉圆直径da 2= d+ 2h2a 2= 240mm蜗轮齿根圆直径d= d- 2h= 204.8mmf 22f 23.5.4 校核齿根弯曲疲劳强度=s1.53KT2 YY£ s Fd d m1 2Fa 2 bF当量齿数：z=z2=28= 30.2v 2cos3 g(cos11.31 )3根据 x2= -0.5 ； zv 2= 30.2 ，从图 11-19 中查得齿形系数YFa 2= 2.65 。螺旋角系数：Yb= 1-g140= 1-11.30140= 0.919许用弯曲应力：sF = sF&

39、#39; KFN从表 11-18 中查得由 ZCuSn10P1 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力s' = 56MpaF9寿命系数K=FN= 0.702s = 56 ´ 0.702 = 39.312 MpaFs= 1.53´1.21´1234 ´103 ´ 2.65´ 0.779 = 32.8MpaF80 ´ 224 ´ 8弯曲强度是满足的3.5.5 验算效率hh = (0.95已知g = 11.31 ；jv= arctan f ； fvvv与相对滑动速度vs有关。p d nv=1 1=p ´ 80 &

40、#180; 667= 2.74m / ss60 ´1000cos g60 ´1000cos11.31从文献【1】表 11-18 中插值法查得 fv= 0.030 ；jv= 1 43' ，带入式中得到h = 0.87 大于估算值，因此不用重算。3.5.6 精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动的动力传动，属于通用机械减速器，从GB/T 10089-1988 圆柱蜗杆，涡轮精度中选择 8 级精度，侧隙种类为 f，标注为 8f GB/T10089-1988.3.6 轴承的选用与校核如图 3.4 所示；轴选用圆锥滚子轴承 30310图 3.4 轴承三维图由文献

41、【 5】表 17-5 查得基本额定动载荷 C= 158KN ,基本额定静载荷rC= 188KN 。or轴所受的轴向力，周向力，径向力如图 3.5 所示：图 3.5受力图1、对齿轮进行受力分析，由文献【1】公式 10-3：2TF =1td1F = FrtF =tanaFtncosa式中： T1d小齿轮传递的转矩， N mm ；小齿轮的分度圆直径， mm ；1a 齿合角，对标准齿轮，a = 20 。将已知数据代入公式得：F= 2 ´13.5´103t140.5= 666.7 NF= Fr1ttana = 666.7 ´ tan 20 = 242.6 N2、对涡轮蜗杆进

42、行受力分析，由文献【1】公式 11-72TdF= F=1t1a 212F= F= 2Ta1t 2dF= Fr1r 22= Ftanat 2式中： T ,T 分别为蜗杆及涡轮上的公称转矩， N mm ；12d , d12分别为蜗杆及涡轮的分度圆直径， mm 。将已知数据代入公式得：1F= 2Tt 2d1= 2´ 58.8´103 = 1470N802TF=2a 2d2= 2´1211.5´103224= 10817NF= Fr 2a 2tana = 10817 ´ tan 20 = 3937 N3、求两轴承所受到的径向载荷 F 和F由受力分析图

43、3.6 可以看出:r1r 2图 3.6 轴承受力分析图该轴近似于一个超静定梁，所以利用文献【5】中超静定梁的计算方法来计算支撑所受到的力。由轴的受力分析可知：2FL3r 0VABF L2L- r 2BCABF L3=r1AB式中： LAB= 45mm; LBC6EI16EI16EI= 238mmEI 抗弯刚度。将已知数据代入式中可得：Fr 0V= 4490 NFL- 1 F L- 1 F L+ F´ 40F=r 2Vr 0VAB2r1AB2r 2BCa 2L= 4884NFr1V= Fr 0VBC+ F- Fr 2r 2V- F= 3300Nr1同理：2FL3r 0 HABF L2L

44、+ t 2BCABF L3=t1AB6EI16EI16EI将已知数据代入：Fr 0 H= 1534 NFr 2 H= 50 F238t1+ 97238Fr 0 H- 120 F238t 2= 45NFr1H= F + Ft1t 2+ Fr 0 H- Fr1H= 3616 NF=33002 + 36162 N = 4895Nr1F=48842 + 452 N = 4884Nr 24、两轴承的计算轴向力 F 和Fa1a 2对于 30000B 型轴承，按表 13-7，轴承的派生轴向力 Fd= eFr，其中e 为文献【8】表 13-5 中的判断系数，先取e =0.35，因此可得：F= 0.35Fd1r

45、1F= 0.35Fd 2r 2= 1745N= 1709 N所以 ：1.压紧 2.放松F + Fad 2F= F + Fa1ad 2> Fd1= 12526 N5、轴承当量动载荷 P和PF= Fa 2d 2= 1709 N因为：12aF 1 = 12526 = 2.6 > e F4895r1aF 2 = 1954 = 1 > e F1954r 2由文献【8】表 13-5 查得径向载荷系数和轴向载荷系数为：对轴承 1X1对轴承 2X2= 0.4Y1= 0.4Y2= 1.5= 1.5因轴承运转中有中等冲击载荷，按表 13-6 取 fp= 1.2 则：P = f( X F+ Y F

46、 ) = 1.2 ´ (4895 ´ 0.4 + 12526 ´1.5) N = 20747 N1p1r11a1P = f ( X F+ Y F) = 1.2 ´ (4884 ´ 0.4 + 1709 ´1.5) N = 5420 N2p2r 22a 26、计算轴承寿命因为 P1> P ，所以按轴承 1 的受力大小验算：106C e106158000 102L =()=´() 3 = 2.2´104 h > L' h60nP60´ 66720747h1式中： L'h轴承的预期寿

47、命， L'h= 15000h 。故选轴承满足要求。3.7 轴的校核3.7.1 轴的校核轴的结构如图 3.7 所示：图 3.7 轴结构图1、求输入轴上的 P ，转速n 和转矩T111由已知的运动参数计算结果可得：P = 1.43kw ； n11= 3000r / min ； T1= 13.6 N m2、求作用在齿轮上的力已知高速级小齿轮的分度圆直径为 40.5mm； 齿轮所受的力如图 3.8 所示由已知公式可得：图 3.8 轴受力图2TF =1td1F = FrtF =tanaFtncosa式中： T1d小齿轮传递的转矩， N mm ；小齿轮的分度圆直径， mm ；1a 齿合角，对标准齿

48、轮，a = 20 。将已知数据代入公式得：F = 2 ´13.5 ´103t40.5= 666.7 N3、求轴的载荷F = Frttana = 666.7 ´ tan 20 = 242.6 N如图 3.9 所示为轴所受的应力图从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出轴的危险截面，根据已知条件进行计算：FF=t´ 48= 311Nr1H48 + 55Fr 2 H= F - Ftr1H= 356NM= 17105N mmHFF=r´ 48= 113Nr1V48 + 55Fr 2V= F - Frr1V= 130 N综上：总弯矩M =M= 6215N

49、mmV= 18200N mm4、按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据已得出的数据，以及轴单向旋转，扭矩切应力为脉动循环变应力，取 a = 0.6 ；则轴的计算应力为：s=182002 + (0.6 ´13.6´103 )2= 4.7MpacaW0.1´ 353前已选定轴的材料为45 钢，调质处理，由文献【 5 】中表 5-1 查得s = 60MPa ，因此s< s ；故安全。-1ca-13.7.2 轴的校核轴结构如图 3.10 所示图 3.10 轴结构图1、求输入轴上的 P ，转速n 和转矩T111由已知的运动参数计算结果可得：P = 1.3kw ； n12= 667r / min ； T2= 5934N m2、求作用在轴上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 183mm；蜗杆的分度圆直径为 80mm； 蜗杆轴所受的力如图 3.11 所示；图 3.11 轴受力分析图1） 对齿轮进行受力分析：2TF =1td1F = FrtF =tanaFtncosa式中： T1d小齿轮传递的转矩， N mm ；小齿轮的分度圆