活塞銷孔磁性研磨機(jī)床床頭箱設(shè)計(jì)及其總體畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、南昌航空大學(xué)自 學(xué) 考 試 畢 業(yè) 論 文題 目 活塞銷孔磁性研磨機(jī)床 床頭箱設(shè)計(jì)及其總體設(shè)計(jì)專 業(yè) 機(jī)電一體化工程 學(xué)生姓名 論文編號 準(zhǔn)考證號 指導(dǎo)教師 2010 年度 上 (上/下)活塞銷孔磁性研磨機(jī)床床頭箱設(shè)計(jì)及其總體設(shè)計(jì) 摘要磁性研磨是一種重要的精密和超精密加工方法，其定義可以表述為：利用磨具通過磨料作用于工件表面，進(jìn)行微量加工的過程。在生產(chǎn)實(shí)踐中，研磨是一種常用的精加工工藝，研磨的方法不斷進(jìn)步和更改，為適應(yīng)不同的加工要求。本文對傳統(tǒng)研磨加工方法和特點(diǎn)做了簡介，并介紹了傳統(tǒng)研磨和磁性研磨的工作原理和方式，并指出了兩者的異同點(diǎn)。而本方案則采用了“v帶錐齒輪蝸輪蝸桿傳動(dòng)”三級減速機(jī)構(gòu)來實(shí)

2、現(xiàn)主軸的工進(jìn)，而主軸箱體的快進(jìn)則靠“直齒輪絲桿”二級減速來實(shí)現(xiàn)主軸箱在矩形和三角形導(dǎo)軌上移動(dòng)。超精密磨削和研磨將追隨目前拋光所達(dá)到的精度而將達(dá)到更高精度，且其加工效率也回不斷提高。因此，超精密研磨、拋光等技術(shù)的研究今后將更引人注目。關(guān)鍵詞：超精密加工、磁性研磨、加工要求、高精度。目錄摘要1abstract2第一章 緒 論4一、引言4二、磁性研磨加工技術(shù)的發(fā)展概況5三、磁性研磨加工的特點(diǎn)6四、磁性研磨加工的發(fā)展趨勢7（一）磁性研磨加工機(jī)理和工藝的研究7（二）磁性研磨加工系統(tǒng)理論及控制技術(shù)的研究與開發(fā)7（三）磁性研磨與其它工藝復(fù)合研究7（四）新型磁性磨料的研究開發(fā)7第二章 磁性研磨加工8一、加工機(jī)

3、理81微量切削作用92磨粒磨損作用93電化學(xué)磨損作用94磨粒的切削軌跡9二、磁性研磨加工的裝置10第三章 方案總體設(shè)計(jì)11第一節(jié) 單、多件加工方案比較11一、單件加工時(shí)的總體方案設(shè)計(jì)11（一）運(yùn)動(dòng)分配方案11（二）運(yùn)動(dòng)功能式及功能圖設(shè)計(jì)12（三）方案比較12（四）總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)13第二節(jié) 主軸箱的設(shè)計(jì)13一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)13二、錐齒輪、蝸桿傳動(dòng)、軸等的校核131.錐齒輪的校核132.蝸桿的校核163.軸及相關(guān)零件的校核181）主軸箱電機(jī)軸及相關(guān)零件的校核182）v帶(d=355mm)所在的軸183）蝸桿軸214）軸8、923第三節(jié) 振動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)28一、振動(dòng)裝置的方案291.激振器292.

4、 凸輪機(jī)構(gòu)293. 變幅桿294. 杠桿305. 凸輪軸30第四節(jié) 進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)31一、直齒輪31二、軸、鍵等的校核361.電動(dòng)機(jī)軸362.軸5363.軸6的平均直徑38第五節(jié) 總體的設(shè)計(jì)41一、主軸布局與磁極形狀設(shè)計(jì)41二、總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)42三、總體方案的確定42四、總體方案的修改42第四章 影響磁性研磨加工效果的因素43第一節(jié) 機(jī)床導(dǎo)軌43一、導(dǎo)軌的作用及要求：43二、矩形和三角形導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：43第二節(jié) 機(jī)床布局44一、機(jī)床總體布局的基本要求：44二、影響機(jī)床總體布局的基本因素：44第三節(jié) 箱體的焊接44一、金屬材料的焊接441.金屬材料的可焊性442.合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接45二、焊接

5、件的結(jié)構(gòu)工藝性451.焊接接頭工藝設(shè)計(jì)462.焊接結(jié)構(gòu)件材料的選擇47結(jié)論48參考文獻(xiàn)49致謝50附錄51第一章 緒 論一、引言現(xiàn)代科技的快速發(fā)展和人民生活質(zhì)量的不斷提高，使得作為為國民經(jīng)濟(jì)各部分提供技術(shù)裝備的機(jī)械工業(yè)，無論在加工技術(shù)還是加工設(shè)備的各個(gè)方面都要求取得飛速發(fā)展。人們對許多產(chǎn)品的性能、質(zhì)量都提出了越來越高的要求，期望以低廉的價(jià)格，獲取功能齊全、性能良好、使用可靠的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。光整加工技術(shù)的宗旨正是以提高零件表面質(zhì)量為目的，該技術(shù)在保持或提高零件型面加工精度的前提下，可以降低零件表面的粗糙度值。經(jīng)過光整加工的零件表面具有低的表面粗糙度和良好的表面微觀幾何形貌，不僅具有良好的外觀質(zhì)量，而

6、且還有耐磨、防腐蝕和抗疲勞等作用。就外觀質(zhì)量來說，對于一些產(chǎn)品尤其是承受沖擊和交變載荷的產(chǎn)品來說，一般其表面粗糙度值降低，其使用壽命可以顯著提高。如對滾動(dòng)軸承來說，如果使其滾道的表面粗糙度值由rao.4提高到rao.04，其使用壽命可以提高4倍以上，并能消除波紋度、減小軸承的振動(dòng)和噪聲?？梢姽庹庸τ谔岣弋a(chǎn)品的質(zhì)量和性能具有至關(guān)重要的作用。國際上目前采用的光整加工的方法主要有:手工拋光、機(jī)械研磨拋光、 超聲波拋光、化學(xué)與電化學(xué)拋光、電化學(xué)機(jī)械光整加工、磁性研磨等 。手工拋光是最常用的光整加工方法。這種方法不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工 效率低，而且對工人的技術(shù)熟練程度要求高。超聲波拋光也是一種手工操

7、作的輔助拋光方式，主要用于槽、縫、邊角等人的手指難觸及的部位 的拋光，這種拋光方式的加工效率非常低。相比之下，化學(xué)、電化學(xué)拋光和電化學(xué)機(jī)械光整加工的加工效率則要高的多，由于這三種加工方式屬于腐蝕和溶解加工，對材料的硬度、韌性和強(qiáng)度等幾乎不受任何限制，目前己經(jīng)在內(nèi)外圓柱表面的鏡面加工中獲得應(yīng)用。雖然化學(xué)、電化學(xué)和 電化學(xué)機(jī)械光整加工方法有著很高的加工效率，但由于影響它們的加工因素很多，難于控制，對環(huán)境和工人的健康也有一定程度的危害，其應(yīng)用范圍受到很大的制約，目前還僅能用于一些簡單型面或小的復(fù)雜工件的光整加工上。磁性研磨加工技術(shù)是一種有效的光整加工方法之一， 這種加工方法具有高效率、高精度和高表面

8、質(zhì)量的特點(diǎn)，適合于平面、球面、圓柱面和其他復(fù)雜形狀零件的加工，并能控制研磨效率和研磨精度。值得一提的是磁性研磨加工技術(shù)可以很好的與數(shù)控機(jī)床，加工中心和機(jī)器人結(jié)合，以使實(shí)現(xiàn)光整加工的自動(dòng)化。因此磁性研磨加工技術(shù)越來越得到重視。二、磁性研磨加工技術(shù)的發(fā)展概況磁性研磨加工技術(shù)(maf-magnetica brasivef inishing)最早出現(xiàn)在前蘇聯(lián)，它的概念首次由蘇聯(lián)工程師kargol，于1938年提出。隨后50年代及60年代末，前蘇聯(lián)的konovalov hulev, baron和sakulevich等人一直致力于磁性研磨的研究和推廣應(yīng)用工作。而后，保加利亞從70年代中期起一直在發(fā)展maf

9、技術(shù)，(例如makedonsky等)，并在其國內(nèi)舉辦了多次國際性的專題學(xué)術(shù)會(huì)議。日本是從80年代初開始對磁性研磨加工進(jìn)行研究的，并開發(fā)出了多種磁性研磨加工設(shè)備。其中有代表性的研究學(xué)者有日本宇都宮大學(xué)的takeo shinmura,toshio aizawa，日本東京大學(xué)的masahiro anzai,koichimasaki等，其中takeo shinmura研制開發(fā)了多種加工鐵磁性工件和非鐵磁性工件的磁性研磨加工裝置，如平面、圓柱內(nèi)外表面、球面等磁性研磨加工裝置，并分別對它們的光整加工特性進(jìn)行了研究。這些加工裝置有的采用永久磁體來產(chǎn)生恒定磁場，有的則采用電磁體來形成強(qiáng)度可以控制的磁場;有的采

10、用工件移動(dòng)外加一定振幅和頻率的振動(dòng)來實(shí)現(xiàn)磁性研磨加工;有的采用磁性裝置的移動(dòng)外加一定振幅和頻率的振動(dòng)來進(jìn)行加工;有的則采用產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的辦法實(shí)現(xiàn)磁性研磨工。takeo shinmura在研制各種形式磁性研磨加工設(shè)備的同時(shí)，對各種場合的加工工藝進(jìn)行了較深入的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，如磁場強(qiáng)度、加工間隙、磨料與工件的相對移動(dòng)速度、磁性磨料的成分和粒度等因素對加工質(zhì)量和效率的影響以及它們之間的相互關(guān)系.韓國近幾年來也在致力于磁性研磨光整加工的研究，例如韓國先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所jeong-du kim, youn-hee kang等發(fā)明的磁性磨料噴射光整加工裝置，該裝置為非圓截面管子內(nèi)壁的光整加工提供了有效

11、的加工方法。另外，美國oklahoma州立大學(xué)的komandmi等人也開始有關(guān)方面的研究工作;德國已經(jīng)出版了有關(guān)方面的論文;英國的幾家公司也生產(chǎn)了用于修飾性加工和去毛刺的磁性研磨設(shè)備。迄今為止，國外的磁性研磨技術(shù)己成功地應(yīng)用在多個(gè)方面。如不銹鋼凈氣瓶的內(nèi)壁研磨，研磨修正超硬磨料砂輪，研磨塑料透鏡，細(xì)長軸類陶瓷加工，軸承環(huán)及內(nèi)外圈滾道，液壓機(jī)械用的滑閥、泵齒輪、球閥，家用不銹鋼器皿，螺紋軋棍，滾珠絲杠，滾珠軸承保持架，盤形制動(dòng)器，縫紉機(jī)零件，活塞，凸輪軸，葉片等異型零件的去毛刺與拋光加工等。我國對磁性研磨光整加工技術(shù)的研究是從80年代中期開始的，起步比較晚，由于投入的人力有限，不論是研究的深度還

12、是廣度與國外均有比較大的差距，所以現(xiàn)在仍處于試驗(yàn)階段，實(shí)際應(yīng)用的不多。一直以來，國內(nèi)的研究多限于比較簡單的平面、圓柱面的磁性研磨光整加工工藝，不過近幾年許多科研單位或高校(如太原理工大學(xué)、哈爾濱理工大學(xué)、沈陽大學(xué)、大連理工大學(xué)等)也已開始對磁性研磨加工技術(shù)向深度和廣度進(jìn)行研究，他們也開始對曲面磁性研磨加工工藝和設(shè)備進(jìn)行研究，并且已取得了一定的成就，不過遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠深入，至于磁性研磨加工技術(shù)的推廣應(yīng)用更是微乎其微。三、磁性研磨加工的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的研磨、拋光加工工藝相比，磁性研磨光整加工工藝具有許多優(yōu)點(diǎn):(一)在磁場中磁化的磨粒，靠磁場的作用力可彼此非剛性地固結(jié)在一起形成磨料刷，由于磁性研磨的“磁刷”是

13、柔性的，它的形狀在加工的過程中能夠隨工件形狀的變化而變化，因而具有很好的自適應(yīng)性。(二)加工中磁極和工件的相對運(yùn)動(dòng)使磨料沿加工面滑動(dòng)的同時(shí)出現(xiàn)滾動(dòng)，磁性磨料之間不斷的更換位置，使磁性研磨加工具有極好的自銳性，和普通砂輪加工相比，不存在堵塞現(xiàn)象，在很大程度上提高了磁性研磨加工的效率。(三)通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小可以改變磁場強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)控制研磨壓力大小的目的，同時(shí)可以調(diào)節(jié)磁性磨料的磁場保持力和加工狀態(tài)中的其他有關(guān)參數(shù)。(四)磁性研磨的切削深度小，研磨溫升和工件變形相對較小，加工表面光潔平整。(五)適用范圍廣，磁性研磨加工不僅可以加工磁性材料，如鋼件、鑄件，還可以加工非磁性材料，如陶瓷、玻璃、塑料、鋁

14、合金等;磁性研磨加工不僅可以加工平面、內(nèi)外圓柱面、薄板件、球面，還可以用來加工復(fù)雜曲面，甚至能加工普通加工手段無法進(jìn)入和加工的表面，如各種模具以及管道的內(nèi)表面等。(六)磨削能力強(qiáng)，加工時(shí)間短，生產(chǎn)效率高。(七)在對工件進(jìn)行光整加工的同時(shí)，不僅可以去除機(jī)加工和磨削加工產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力，而且能夠形成160-210mpa的預(yù)留壓應(yīng)力，這可以大大提高工件的抗疲勞強(qiáng)度。(八)加工裝置簡單，象機(jī)床的配件一樣，可以借助通用機(jī)床或舊機(jī)床改造而成。(九)磁性磨料可快速更換。磁性研磨加工的眾多優(yōu)點(diǎn)使得它在精加工領(lǐng)域顯示出獨(dú)特的魅力。特別是磁性研磨良好的柔性和自適應(yīng)性，為其與數(shù)控技術(shù)結(jié)合起來進(jìn)行復(fù)雜曲面的光整加工創(chuàng)

15、造了條件，使得磁性研磨加工的自動(dòng)化得以實(shí)現(xiàn)。四、磁性研磨加工的發(fā)展趨勢磁性研磨的研究主要包括磁性研磨加工的工藝和理論加工裝置以及磁性磨料等。今后需要研究解決的主要課題有：（一）磁性研磨加工機(jī)理和工藝的研究根據(jù)電磁學(xué)原理，工件在磁場的作用下，內(nèi)部的磁分子會(huì)重新排列而具有磁性，形成內(nèi)部磁場和磁力線，對工件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的影響。此外，磁性研磨還受到形狀的制約，不同的曲面去處規(guī)律不同。因此磁性研磨的加工機(jī)理和工藝都需要進(jìn)一步深入研究。（二）磁性研磨加工系統(tǒng)理論及控制技術(shù)的研究與開發(fā)應(yīng)用電腦線圈實(shí)現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)磁場磁性研磨加工系統(tǒng)由于沒有運(yùn)動(dòng)不見而非常可靠，但相應(yīng)的理論研究還不夠。電磁線圈通常采用帶鐵心

16、的線圈，鐵心是由鐵磁性材料組成，其磁化特性是非線形的。而且電磁轉(zhuǎn)換有一個(gè)過度過程，使得電磁場的控制復(fù)雜化。因此要想更好的運(yùn)用這一新的研磨加工方法，對磁性研磨加工系統(tǒng)的理論機(jī)器控制就需要進(jìn)行深入研究。（三）磁性研磨與其它工藝復(fù)合研究由于磁性研磨加工和電化學(xué)加工等加工方法均對材料表面有去處作用，并且各有不同的特點(diǎn)，因此可以對磁性研磨和其它工藝的復(fù)合加工進(jìn)行研究，以提高加工質(zhì)量和效率。（四）新型磁性磨料的研究開發(fā)在磁性研磨技術(shù)的研究中，磁性磨料是實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵。目前國內(nèi)外磁性磨料的制備方法普遍存在的問題是制作成本高使用壽命短湮沒效率低，其根本原因是磁性材料與硬質(zhì)磨料之間的可結(jié)合性差，所制作的磁性磨

17、料的磁化率偏低。因此需要研制新型的磁性磨料，提高可結(jié)合性和磁化率，降低制造成本，提高使用壽命，增強(qiáng)切削能力。第二章 磁性研磨加工一、加工機(jī)理所謂磁性研磨加工，就是在強(qiáng)磁場作用下，填充在磁場中的磁性磨料將沿著磁力線的方向排列起來，吸附在磁極上形成“柔性磁刷”，通過與磁場中工件的相對運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對工件表面的光整加工。作為介質(zhì)的磁性磨料，必須具有對磁場的磁感應(yīng)性質(zhì)，同時(shí)又具有對工件的切削能力。圖1-1所示是磁性研磨的加工原理圖。目前，已對零件的內(nèi)圓面、圓面、平面、成型面以及形狀復(fù)雜的中小型零件表面進(jìn)行了磁性研磨加工的開發(fā)研究。從原理上講，它可以對任何幾何形狀的表面進(jìn)行精密光整加工。因此，有著十分廣闊的

18、應(yīng)用前景，必將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。a) b)圖1-1 磁性研磨的加工機(jī)理 a-磁性磨料的磁刷及研磨壓力的形成b-加工區(qū)域內(nèi)單顆磨粒的受力分析在磁性研磨中，磁磨粉是由微粉磨粒組成的磨粒群。磨粒群受到磁場中磁力的作用而壓向工件表面，同時(shí)磁磨粉和工件二者產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，在接觸面上的磨粒將產(chǎn)生接觸滑移、摩擦、刻劃，使工件表面得到研磨加工。1微量切削作用 由于磁磨粉是由微粉粒狀體的磨粒組成，切入工件表面的切痕深度一般不超過0.20.3，切深小于前道工序加工后留下的缺陷。產(chǎn)生的切屑很小，工件的加工變質(zhì)層極薄，殘余應(yīng)力也很微小，因此這種加工方法屬于微量切削，理論殘留面積高度小，使加工后得到的表面粗糙

19、度值很小。2磨粒磨損作用 磁性研磨加工中，在磨粒與工件表面對磨的磨損過程中，使工件表面得到研磨加工。由于磁磨粉一般集中在磁力線密集的表面不平輪廓峰附近，微觀表面不平度輪廓峰部分磨損相對較大，使工件表面光潔、平整。3電化學(xué)磨損作用 磁性研磨加工中存在著化學(xué)磨損，工件表面被磨粒摩擦、刻劃，純凈的金屬將暴露在空氣中，被加工表面上新形成的區(qū)域內(nèi)金屬會(huì)與外部介質(zhì)產(chǎn)生相互化學(xué)反應(yīng)，表面被迅速氧化并形成一層極薄的氧化膜。由于氧化膜與工件材料的膨脹系數(shù)不同，以及加工過程中溫度變化等原因，在摩擦過程中氧化膜容易從工件表面脫落。在連續(xù)研磨過程中，工件表面層金屬不斷地氧化一脫落一再氧化一再脫落，從而提高了研磨效率。

20、另外，回轉(zhuǎn)的工件在磁場兩磁極間受到每次交變的勵(lì)磁作用，導(dǎo)電的磁磨粉產(chǎn)生的電動(dòng)勢反復(fù)使工件表面充電，強(qiáng)化了表面的電化學(xué)過程。4磨粒的切削軌跡磁刷端部的磨粒，在研磨過程中切削刃的切削軌跡，將由工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和軸向振動(dòng)共同構(gòu)成一個(gè)交叉角，正是由于交叉角的存在，才使得加工過程中工件表面被充分地得到加工，加工質(zhì)量得到提高。交叉角即磨粒切削刃軌跡與工件回轉(zhuǎn)方向上的夾角。其計(jì)算公式為：式中 v工件的圓周回轉(zhuǎn)速度； f工件的軸向振動(dòng)頻率； a工件的軸向振動(dòng)振幅大小。 在實(shí)際加工中，磁刷為柔軟的彈性磁鏈，受到研磨阻力后極容易產(chǎn)生變形，使得加工中工件表面上磨粒的實(shí)際軌跡與理論上不同，其交叉角為（圖4-2），且。二

21、、磁性研磨加工的裝置盡管目前國際上應(yīng)用的磁性研磨加工裝置種類繁多，但如果按其磁場的形式劃分有兩種，第一種可以形成恒定的磁場(圖1-2,圖1-3,圖1-4)，在該磁場作用下，當(dāng)磁性磨料和工件發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)加工;第二種是產(chǎn)生交變的或旋轉(zhuǎn)的磁場(圖1-5，圖1-6)，在該磁場作用下，磁性磨料與加工面形成相對運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到到光整加工的目的。第一種磁性研磨加工裝置的特點(diǎn)是磁性磨料移動(dòng)的距離小，通常，光整加工靠加工表面與磁極的同時(shí)運(yùn)動(dòng)來完成(圖12、圖1-3、圖1-4、)。不過圖1-3的情況是一個(gè)例外，它的磁性磨料靠氣體動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生與工件表面相對運(yùn)動(dòng)。第一種裝置均含有一個(gè)作為磁場源的電磁線圈或永久磁

22、鐵、帶磁極的磁扼和在磁極與工件之間充有鐵磁性磨料的工作區(qū)。第二種裝置(圖1-5、圖1-6)，磁性磨料的運(yùn)動(dòng)靠一個(gè)交變或者運(yùn)動(dòng)的磁場來實(shí)現(xiàn)，有時(shí)也靠加工零件的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。值得一提的是日本的shinmura等人新近開發(fā)的旋轉(zhuǎn)磁場磁性研磨加工裝置(圖1-5)，由于可以包括彎管在內(nèi)的管的內(nèi)壁的光整加工，解決了真空管、衛(wèi)生管內(nèi)壁拋光這一傳統(tǒng)加工方法難以解決的加工難題。這種加工裝置由于沒有運(yùn)動(dòng)部件，其運(yùn)行非常可靠。圖1-6采用交變磁場的加工裝置也是如此，它常用于小零件整個(gè)外表面的光整加工。旋轉(zhuǎn)磁場磁性研磨加工裝置雖然非常有效，但就它的應(yīng)用對象來說，其截面形狀必須是圓形，對于截面是方形和其它形狀工件的加工則

23、無能為力。1997年由韓國的jeong-du kim等人提出了一種新的磁性研磨加工裝置一磁粒噴射加工裝置(圖1-3)。這種裝置的原理是將混有磁粒的氣流噴射進(jìn)被加工的管內(nèi)，磁粒在高壓氣流作用下向前飛速移動(dòng)，磁粒在前移的過程中， 由于受到磁場的作用而貼向管的內(nèi)壁，沿管的內(nèi)壁前移并與之發(fā)生摩擦，從而起到對工件內(nèi)壁的光整加工作用。這種新的磁性研磨加工裝置，不僅可以加工截面形狀圓。 第三章 方案總體設(shè)計(jì)第一節(jié) 單、多件加工方案比較一、單件加工時(shí)的總體方案設(shè)計(jì)（一）運(yùn)動(dòng)分配方案根據(jù)磁性研磨的加工機(jī)理，對磁性研磨加工中的各運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分配，得圖3-1（a）、（b）兩種設(shè)計(jì)方案。 (a) (b)圖3-1 其中（a

24、）方案中的主運(yùn)動(dòng)為主軸帶動(dòng)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)p，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為主軸帶動(dòng)工件的軸向直線運(yùn)動(dòng)，而軸向振動(dòng)a則由磁極實(shí)現(xiàn)；（b）方案中的主運(yùn)動(dòng)與（a）相同，但進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由磁極實(shí)現(xiàn)，軸向振動(dòng)由主軸實(shí)現(xiàn)。（二）運(yùn)動(dòng)功能式及功能圖設(shè)計(jì) 根據(jù)以上的運(yùn)動(dòng)分配方案，擬定運(yùn)動(dòng)功能式為：(a) w / cp, zf, za / t； (b) w / cp, zf, za / t。 參照立式鉆床擬定運(yùn)動(dòng)功能圖如圖3-2示： (a) (b) 圖3-2 （三）方案比較單件加工時(shí)，（a）方案中振動(dòng)裝置需要單獨(dú)的動(dòng)力源，而（b）方案中可以考慮與主運(yùn)動(dòng)共用一個(gè)動(dòng)力源，這樣就可以減少機(jī)床的制造成本；另外，通過計(jì)算可得，工件質(zhì)量小于磁極質(zhì)量

25、，選擇磁極振動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要比選擇工件振動(dòng)時(shí)的大，這樣就增加了對機(jī)床剛度的要求，故選擇（a）方案。（四）總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)針對3中選定的運(yùn)動(dòng)分配方案，選擇機(jī)床的機(jī)構(gòu)布局形式為臥式結(jié)構(gòu)?？紤]機(jī)床的制造成本及制造周期等因素，采用組合機(jī)床加專用部件的形式。第二節(jié) 主軸箱的設(shè)計(jì)考慮到主軸在進(jìn)行磁性研磨加工時(shí)主軸一邊工進(jìn)一邊旋轉(zhuǎn)，即選擇“電動(dòng)機(jī)v帶錐齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)”方案。一、蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)用于傳遞交錯(cuò)軸之間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在絕大多數(shù)情況下，兩軸在空間是互相垂直的。它廣泛應(yīng)用在機(jī)床、汽車、儀器、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金機(jī)械以及其他機(jī)械制造部門中。蝸桿傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無噪聲、沖擊振動(dòng)小以及

26、能得到很大的單極傳動(dòng)比。在傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比一般為8-100，常用的為15-50。在機(jī)床工作臺中，傳動(dòng)比可達(dá)幾百甚至1000。這時(shí)需要用導(dǎo)程角很小的單頭蝸桿，但傳動(dòng)效率低，只能用在功率小的場合。在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中正力求提蝸桿傳動(dòng)的效率，多頭的可達(dá)到98%。與多級齒輪傳動(dòng)相比，蝸桿傳動(dòng)零件數(shù)目多、結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕。缺點(diǎn)是在制造精度和傳動(dòng)比相同條件下，蝸桿傳動(dòng)效率低，同時(shí)蝸桿一般需要貴重的減摩材料制造。蝸桿傳動(dòng)多用于減速，也可用于增速。二、錐齒輪、蝸桿傳動(dòng)、軸等的校核1.錐齒輪的校核直齒錐齒輪加工多為刨齒，不宜采用硬齒面。小齒輪選用40cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度為241hb286hb,取平均硬度260

27、hb;大齒輪選用42simn，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217hb255hb,取平均硬度230hb，計(jì)算步驟如下：齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算：齒數(shù)z和精度等級 取z=16 z=iz=216=32 7104010=0.42 由表12.6 選8級精度使用系數(shù)k 由表12.9 k=1.0動(dòng)載系數(shù)k 由圖12.9 k=1.17齒間動(dòng)載分配系數(shù)k: 由表12.10 估計(jì)100 nmm =0.89 =0.45z= z=160.89=18 z= z =320.45=71.1 =1.88-3.2（）=1.88-3.2（）=1.66z= k=1.28齒向載荷分布系數(shù)k 由表12.20及注3 取k=1.9載荷系數(shù)k= k k k

28、 k=1.01.171.281.9=2.85轉(zhuǎn)矩t=9.5510=9.5510=27504mpa彈性系數(shù)z 由表12.12 z=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)z 由圖12.16 z=2.5接觸疲勞極限 由圖12.17c取=710mpa =680mpa接觸壽命系數(shù)z=z=1許用接觸應(yīng)力 =676 mpa =648 mpa小輪大端分度圓直徑d 取=0.3 d=71mm驗(yàn)算圓周速度及 d=(1-0.5) d=(1-0.50.3)71=60.35v=0.32 f=911.48n b=r=mm =100nmm確定傳動(dòng)主要尺寸：大端模數(shù)m= 由表12.3 取m=4.5mm實(shí)際大端分度圓直徑d=mz=4.516=7

29、2mm d=mz=4.532=144mm錐距r=80.5mm齒寬b=r=0.380.5=24.15mm 取b=24mm齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算：齒形系數(shù)y 由圖12.30 y=3.0 y=2.3應(yīng)力修正系數(shù)y 由圖12.31 y=1.58 y=1.88重合度系數(shù)y=0.25+=0.25+=0.7齒間載荷分配系數(shù)k: 由表12.10 100 nmm k=載荷系數(shù)k= k k kk=1.01.171.431.9=3.17彎曲疲勞極限 由圖12.23c =570mpa彎曲壽命系數(shù)y y=y=1.0尺寸系數(shù)y 由圖12.25 y=1.0許用彎曲應(yīng)力= 即=480 mpa=456 mpa驗(yàn)算：=154.46

30、 mpa=154.46=140.9 mpa 2.蝸桿的校核當(dāng)量摩擦系數(shù) v蝸桿=0.17 設(shè)v=0.10.25 查表13.6得 取大值=0.09 =5.17確定=0.36 =13=0.88中心距計(jì)算：蝸輪轉(zhuǎn)矩t=9.5510=9.5510=522796 nmm使用系數(shù)k 由表12.9 k=1.0轉(zhuǎn)速系數(shù)z z=（=0.78彈性系數(shù)z 根據(jù)蝸輪副材料查表13.2 z=147 假設(shè)蝸桿傳動(dòng)的預(yù)期壽命是l=1200h,即壽命系數(shù)z=1.13接觸系數(shù)z 由圖13.12i線查出 z=2.85接觸疲勞極限 查表13.2 =265mpa接觸疲勞最小安全系數(shù)s=1.3中心距a =mm160mm傳動(dòng)基本尺寸：蝸

31、桿頭數(shù) 由圖13.11 查得=13 z=2蝸輪齒數(shù) z=iz=162=32模數(shù)m=（1.41.7）az=（1.41.7）16032=78.5 取m=8蝸桿分度圓直徑d=a=0.36160=57.6mm蝸輪分度圓直徑d=mz=832=256mm蝸桿導(dǎo)程角tg=mzd=8257.6=0.278 =15.5蝸輪寬度 b=2m(0.5+蝸桿圓周速度v=2.41相對滑動(dòng)速度v=8.67當(dāng)量摩擦系數(shù) 由表13.6查得=0.018 =1.03齒面接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：許用接觸應(yīng)力 =zz=173mpa最大接觸應(yīng)力=zz=1472.85=149.7mpa輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算：齒根彎曲疲勞極限 由表13.2查出=1

32、15mpa彎曲疲勞最小安全系數(shù)s=1.4許用彎曲疲勞應(yīng)力=82mpa蝸桿軸撓度驗(yàn)算:軸慣性矩i=540057mm允許蝸桿撓度=fl/48ei=0.0063mm溫度計(jì)算:傳動(dòng)嚙合效率=0.934攪油效率=0 .99軸承效率=0.99總效率=0.934=0.916散熱面積估算a=9=1.25mm箱體工作溫度t=29.5c潤滑油粘度和潤滑方法潤滑油粘度 根據(jù)v=8.67m/s由表13.7選取=220mm/s潤滑方法 由表13.7可采用浸油或噴油潤滑3.軸及相關(guān)零件的校核1）主軸箱電機(jī)軸及相關(guān)零件的校核該軸的輸出轉(zhuǎn)矩t=9.5540352nmm電機(jī)軸的直徑為d=38mm,普通平鍵l=30mm,bh=1

33、0mm8mm， 查機(jī)械設(shè)計(jì)第四版 高教出版社 表一中鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力=120mpa則該軸上的鍵所能傳遞的轉(zhuǎn)矩t=hld=547200 nmmt即此鍵符合擠壓強(qiáng)度.2）v帶(d=355mm)所在的軸軸2的轉(zhuǎn)速n=710 =100 則該軸所能承受的轉(zhuǎn)矩t=9.55275040nmmv帶與軸配合處的鍵l=28mm,bh=12mm8mm,d=40mm該鍵所能傳遞的轉(zhuǎn)矩t=hld=537600 nmmt另外,錐齒輪與軸配合處的鍵l=24mm,bh=8mm 7mm,d=28mm 該鍵所能傳遞的轉(zhuǎn)矩t=hld=282240 nmmt即此軸上兩鍵均符合強(qiáng)度要求. 以下為此軸及軸上軸承的校核:軸的平均直徑d

34、=43mm錐齒輪傳動(dòng)時(shí)，錐齒輪所受力情況：平均分度圓直徑=（1-0.5=（1-0.50.3）72=61.2mm圓周力=8988n徑向力0.89=2912n軸向力1492n簡化在中心的轉(zhuǎn)矩和彎矩分別為：=125832nmm =20888 nmm錐齒輪在嚙合處總力f= 9448n在總力f的作用下兩支撐的支反力分別為：=15800nf=15800-9448=6352n彎矩圖m轉(zhuǎn)矩圖t 該軸采用實(shí)心圓軸,其抗彎端面模,采用40調(diào)質(zhì),其許用應(yīng)力 r=140mpa =134mpa140mpa選用圓錐滾子軸承30209，其基本額定載荷附加軸向力 而，即軸承1被壓緊，軸承2被放松故 而e 即 沖擊載荷系數(shù)，考

35、慮平衡運(yùn)轉(zhuǎn)或輕微沖擊，查表有=，即當(dāng)量動(dòng)載荷分別為因，只計(jì)算軸承2的壽命=11657而滾動(dòng)軸承預(yù)期使用的薦用值l=1000025000。3）蝸桿軸蝸桿軸的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩=25363n該軸的平均直徑，蝸輪上的轉(zhuǎn)矩=n蝸輪與蝸桿嚙合處圓周力n=桿軸向力輪=桿=輪=徑向力輪=桿=輪=即一對推力球軸承51305，它們所能承受的基本額定載荷n n總力f在情況1下的支反力 彎矩圖m 轉(zhuǎn)矩t=32296+25363=5765nmm該軸采用中空截面圓軸,其抗彎端面模,采用40調(diào)質(zhì),其許用應(yīng)力 r=140mpa mpa140mpa深溝球軸承6305，其基本額定載荷 查表18.7有e=0.4 e,即當(dāng)量動(dòng)載荷軸承壽命

36、4）軸8、9 軸的平均直徑蝸輪受力情況錐齒輪受力情況：軸8上所傳遞的轉(zhuǎn)矩 垂直面內(nèi)受力： 彎矩圖m 與和軸心在同一平面： 彎矩圖m與和軸心在同一平面： 1、2鉸鏈處的總支反力分別為：總彎矩圖m轉(zhuǎn)矩圖t 該軸采用實(shí)心圓軸,其抗彎端面模量,采用45調(diào)質(zhì)鋼,其許用應(yīng)力 r=85mpa =67.6mpa85mpa選用圓錐滾子軸承30208，其基本額定載荷附加軸向力 而 即軸承1被壓緊，軸承2被放松故 而e 即e 即沖擊載荷系數(shù)，考慮平衡運(yùn)轉(zhuǎn)或輕微沖擊，查表有=，即當(dāng)量動(dòng)載荷分別為因，只計(jì)算軸承2的壽命第三節(jié) 振動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)涉及到工件一邊旋轉(zhuǎn),一邊作軸向振動(dòng);工件振動(dòng),磁極頭隨主軸旋轉(zhuǎn)等多種方案.

37、但其目的是:磁性磨料在工件表面輕輕刮擦、擠壓、竄滾,從而將工件表面上極薄的一層金屬及毛刺切除,使微觀不平度逐步整平.可以考慮與主運(yùn)動(dòng)共用一個(gè)動(dòng)力源，這樣就可以減少機(jī)床的制造成本；另外，通過計(jì)算可得，工件質(zhì)量小于磁極質(zhì)量，選擇磁極振動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量要比選擇工件振動(dòng)時(shí)的大，這樣就增加了對機(jī)床剛度的要求；但是在設(shè)計(jì)振動(dòng)裝置的同時(shí)也應(yīng)該考慮到振動(dòng)裝置需要單獨(dú)的動(dòng)力源，這樣就可以減少整個(gè)磁性研磨裝置過于龐大。假若振動(dòng)裝置和主運(yùn)動(dòng)一個(gè)動(dòng)力源而造成系統(tǒng)的工作效率低、加工效果差。故本設(shè)計(jì)選用單獨(dú)的振動(dòng)裝置。一、振動(dòng)裝置的方案1.激振器激振器是對試件施加某種預(yù)定要求的激振力，激起試件振動(dòng)的裝置。一般激振器應(yīng)當(dāng)能夠

38、在要求的頻率范圍內(nèi)提供波形良好、幅值足夠和穩(wěn)定的交變力，某些情況下還需施加穩(wěn)定力，穩(wěn)定力能使結(jié)構(gòu)受到一定的預(yù)加載荷，以便消除間隙或模擬某種穩(wěn)定力。為了減小激振器質(zhì)量對被測系統(tǒng)的影響，應(yīng)盡量使激振器體積小、重量輕。電吸式激振器，包括：電動(dòng)機(jī)、偏心箱，其特征為：在偏心箱的夏布固定有電磁吸鐵。電磁吸鐵有電磁鐵心、線圈組成，線圈的電源接通時(shí)，電吸式激振器即牢固固定在工件上，使工件能夠共振，斷開線圈的電源時(shí)，電吸式激振器即可取下；利用電吸式激振器作振動(dòng)時(shí)效工藝時(shí)，可以在工件上任意選擇激振點(diǎn)，不受工件形狀和各激振點(diǎn)位置的限制，提高了工件處理質(zhì)量，操作方便。2. 凸輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)化機(jī)械、精

39、密儀器、自動(dòng)化控制系統(tǒng)等。要做到高精度、高效率地檢測凸輪軸，并正確處理、評定它的各項(xiàng)誤差，及時(shí)快速地反饋凸輪軸的質(zhì)量信息，傳統(tǒng)的光學(xué)機(jī)械儀以及人工數(shù)據(jù)處理的方法，已不能適應(yīng)凸輪軸廣泛采用發(fā)展和制造技術(shù)的不斷提高，對凸輪軸精度的檢測也必須相應(yīng)地配套高效率的凸輪綜合自動(dòng)測量儀，并配以快速的數(shù)據(jù)處理及打印輸出功能。凸輪機(jī)構(gòu)是一類常用的高副機(jī)構(gòu)。只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且機(jī)構(gòu)簡單緊湊，所以在機(jī)械工程中凸輪機(jī)構(gòu)得到廣泛的應(yīng)用。但是，因?yàn)橥馆嗇喞c推桿之間為點(diǎn)接觸或線接觸，當(dāng)工作載荷較大時(shí)，凸輪表面和滾子端部的接觸疲勞破壞就成為凸輪機(jī)構(gòu)失效的主要形式之一。在這種

40、情況下，計(jì)算凸輪的接觸應(yīng)力是非常必要的。對于滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，滾子與凸輪輪廓理論上為線接觸，考慮到塑性變形，實(shí)際上為很小的面接觸，但在實(shí)際工程中，當(dāng)凸輪機(jī)構(gòu)承受較大載荷時(shí)，接觸應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算就顯得非常必要。3. 變幅桿變幅桿的作用是把換能器輸出端微小的振動(dòng)速度或位移進(jìn)行放大。變幅桿作成上粗下細(xì)的形狀來將振幅放大，原因在于通過它的每一截面的振動(dòng)能量是不變的，截面小的地方能量密度大，振動(dòng)振幅也就大。為了獲得較大的振動(dòng)幅，也應(yīng)使變幅桿的固有振動(dòng)頻率和外激振動(dòng)頻率相等，處于共振狀態(tài)。為此，在設(shè)計(jì)、制造變幅桿時(shí)，應(yīng)使其長度l等于超聲波振動(dòng)的半波長或起其整數(shù)倍。錐形變幅桿“振幅擴(kuò)大比”較小，易于制造

41、；指數(shù)形的擴(kuò)大比中等，振幅比較穩(wěn)定，不易制造；階梯形擴(kuò)大比較大但不穩(wěn)定，易于制造。實(shí)際生產(chǎn)中，加工小孔、深孔常用指數(shù)形的，階梯形的因設(shè)計(jì)、制造容易，一般也常采用。超聲加工時(shí)并不是整個(gè)變幅桿和工具都在作上下高頻振動(dòng)，超聲波在金屬棒桿內(nèi)主要以縱波形式傳播，引起歸納內(nèi)各點(diǎn)沿波的前進(jìn)方向一般按正弦規(guī)律在原地作往復(fù)振動(dòng)，并以聲波傳導(dǎo)到工具端面，使工具端面作超聲振動(dòng)。用以產(chǎn)生超聲振動(dòng)還需要一套設(shè)備；超聲波發(fā)生器、超聲振動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)床本體等，造成整體機(jī)構(gòu)龐大繁瑣。4. 杠桿 杠桿放大機(jī)構(gòu)是位移放大機(jī)構(gòu)最基本的機(jī)構(gòu)形式，它結(jié)構(gòu)簡單，需要彈性鉸鏈數(shù)目少，所以放大效率高，得到了最為廣泛的應(yīng)用。位移放大機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵

42、是解決輸出位移的放大倍數(shù)問題，雖然彈性鉸鏈等彈性機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了無間隙、無摩擦、靈敏度高等效果，但同時(shí)因?yàn)闃?gòu)件彈性變形產(chǎn)生了較大的內(nèi)部反力而使放大效率降低。根據(jù)杠桿放大原理，可知調(diào)整輸出力臂與輸入力臂的比例便可使杠桿末端得到不同的位移放大倍數(shù)。放大機(jī)構(gòu)會(huì)對位移進(jìn)行放大，但也會(huì)擴(kuò)大相反方向的受力，使機(jī)構(gòu)不可避免地增加了反力。另外隨著位移的放大各彈性鉸鏈的變形也隨著增加，又會(huì)增加機(jī)構(gòu)反力，機(jī)構(gòu)反力的增加會(huì)使彈性變形加劇從而產(chǎn)生位移損失，從而使放大倍數(shù)會(huì)大大降低。所以在設(shè)計(jì)微位移放大機(jī)構(gòu)時(shí)不能一味地取大的放大倍數(shù)，并應(yīng)盡量減小或避免機(jī)構(gòu)反力的產(chǎn)生。5. 凸輪軸凸輪軸是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配氣機(jī)構(gòu)的主要組成零件，它的

43、作用是通過傳動(dòng)件準(zhǔn)確地按一定時(shí)間控制氣門的開啟與關(guān)閉，保證柴油發(fā)動(dòng)機(jī)按一定規(guī)律進(jìn)行換氣。凸輪軸工作時(shí)，凸輪外表面與挺柱間呈線性接觸而不是面接觸，同時(shí)又受到傳動(dòng)件沖擊力的作用，接觸應(yīng)力大，因此要求凸輪軸具有足夠的韌性和剛度，能夠承受沖擊載荷，受力后變形小且凸輪表面有較高的耐磨性。為減少凸輪軸的彎曲變形，多缸凸輪軸常采用多軸頸支撐，為使凸輪軸安裝時(shí)能直接從軸承孔里穿進(jìn)去，凸輪軸上的軸頸直徑必須大于凸輪外廓的最大尺寸。為保證柴油發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)確的配氣時(shí)間，凸輪軸上裝有定時(shí)齒輪，通過中間齒輪有曲柄上的定時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。第四節(jié) 進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用的是主軸箱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和振動(dòng)裝置組合式機(jī)床，而且還考慮到

44、磁性研磨的特性是非接觸式的精加工，即在設(shè)計(jì)幾給機(jī)構(gòu)時(shí)只需要保證主軸箱在導(dǎo)軌上來回移動(dòng)時(shí)的導(dǎo)向精度和相對與機(jī)座的幾何精度即可。一、直齒輪經(jīng)查資料有：齒=0.98 錐=0.940.97（取0.96）蝸桿=0.750.82（取0.80） v帶=0.96 軸承=0.991、先計(jì)算并校核驅(qū)動(dòng)主軸箱進(jìn)電機(jī)部分：p=1.1kw, n電=1400故電機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩t電=9.5510=9.5510=7503.6nmm即軸1的輸入轉(zhuǎn)矩t=t電=7503.6nmm 軸2的轉(zhuǎn)速n=1400=1400=666.7 軸2的輸入轉(zhuǎn)矩t=9.5510=9.5510= 15442.35 nmm 軸3的轉(zhuǎn)速n=1400= 140

45、0=197.5 t=9.5510=9.5510=50565 nmm因?yàn)檩S3上的轉(zhuǎn)矩較大，故它存在危險(xiǎn)性，即以下就是它的計(jì)算與校核過程：齒寬系數(shù) =6接觸疲勞極限 由圖12.17c取=580mpa初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 =522 mpa小齒輪直徑d d=mz=162.5=40mm齒寬b b=m6=62.5+6=21mm圓周速度v v=1.4精度等級 由表12.6 選9級精度使用系數(shù)k 由表12.9 k=1.0動(dòng)載系數(shù)k 由圖12.9 k=1.1齒間動(dòng)載分配系數(shù)k: 由表12.10 先求f=772.12n =36.77nmm100 nmm =1.88-3.2（）=1.88-3.2（+）=1.62z

46、=0.89由此得k=1.12齒向載荷分布系數(shù)k 由表12.11有k=a+b1+0.6()()+c10b =1.09+0.161+0.6()()+0.311021=1.14載荷系數(shù)k k= k k k k=1.01.11.121.14=1.4彈性系數(shù)z 由表12.12 z=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)z 由圖12.16 z=2.5接觸最小安全系數(shù)s 由表12.14 s=1.05假設(shè)該齒輪的工作壽命是十年，每年工作300天，每天三班制，在這段時(shí)間內(nèi)它工作占20%，即總工作時(shí)間t=1030080.2=4800h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n=60nt=601666.74800=1.9210次接觸壽命系數(shù)z 由圖12.18

47、 z=1.0許用接觸應(yīng)力 =552.4 mpa驗(yàn)算：= z z z189.82.50.89=545.44 mpa552.4 mpa齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：重合度系數(shù)y=0.25+=0.25+=0.71齒間載荷分配系數(shù)k 由表12.10 k=齒向載荷分布系數(shù)k 由圖12.14 k=1.15載荷系數(shù)k= k k k k=1.01.11.411.15=1.78齒形系數(shù)y 由圖12.21 y=2.9應(yīng)力修正系數(shù)y 由圖12.22 y=1.53彎曲疲勞極限 由圖12.23c =450mpa彎曲最小安全系數(shù)s 由表12.14 s=1.25應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n=1.9210次彎曲壽命系數(shù)y 由圖12.24 y=0.

48、9尺寸系數(shù)y 由圖12.25 y=1.0許用彎曲應(yīng)力=驗(yàn)算：= y y y=2.91.530.71=82.47 mpa324 mpa2、再計(jì)算并校核驅(qū)動(dòng)主軸箱進(jìn)電機(jī)部分的第一對：p=1.1kw, n電=1400齒寬系數(shù) =6接觸疲勞極限 由圖12.17c取=580mpa初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 =522 mpa小齒輪直徑d d=mz=202=40mm齒寬b b=m6=62+6=18mm圓周速度v v=2.93精度等級 由表12.6 選8級精度使用系數(shù)k 由表12.9 k=1.0動(dòng)載系數(shù)k 由圖12.9 k=1.15齒間動(dòng)載分配系數(shù)k: 由表12.10 先求f=375.18n =20.84nmm1

49、00 nmm =1.88-3.2（）=1.88-3.2（+）=1.64z=0.89由此得k=1.28齒向載荷分布系數(shù)k 由表12.11有k=a+b1+0.6()()+c10b =1.09+0.161+0.6()()+0.311021=1.13載荷系數(shù)k k= k k k k=1.01.151.281.13=1.66彈性系數(shù)z 由表12.12 z=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)z 由圖12.16 z=2.5接觸最小安全系數(shù)s 由表12.14 s=1.05假設(shè)該齒輪的工作壽命是十年，每年工作300天，每天三班制，在這段時(shí)間內(nèi)它工作占20%，即總工作時(shí)間t=1030080.2=4800h應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n=60

50、nt=60114004800=4.0310次接觸壽命系數(shù)z 由圖12.18 z=0.95許用接觸應(yīng)力 =524.76 mpa驗(yàn)算：= zz z189.82.50.89=477.21mpa524.76 mpa齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：重合度系數(shù)y=0.25+=0.25+=0.71 齒間載荷分配系數(shù)k 由表12.10 k=齒向載荷分布系數(shù)k 由圖12.14 k=1.16載荷系數(shù)k= k k k k=1.01.151.411.16=1.88齒形系數(shù)y 由圖12.21 y=2.8應(yīng)力修正系數(shù)y 由圖12.22 y=1.54彎曲疲勞極限 由圖12.23c =450mpa彎曲最小安全系數(shù)s 由表12.14 s

51、=1.25應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n=4.0310次彎曲壽命系數(shù)y 由圖12.24 y=0.9尺寸系數(shù)y 由圖12.25 y=1.0許用彎曲應(yīng)力=驗(yàn)算：= y y y=2.81.540.71=60 mpa324 mpa二、軸、鍵等的校核1.電動(dòng)機(jī)軸（）該軸的輸出轉(zhuǎn)矩電機(jī)軸上的鍵，此處的軸徑，該鍵所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為，此鍵符合強(qiáng)度要求。2.軸5軸5的平均直徑軸5的轉(zhuǎn)矩，齒輪上的受力情況為：圓周力，徑向力=136.6n法向力 彎矩圖m扭矩圖t該軸的抗彎模量為，選用45號調(diào)質(zhì)鋼，其許用應(yīng)力=故該軸的彎曲應(yīng)力853.軸6的平均直徑，軸6的轉(zhuǎn)速它的轉(zhuǎn)矩在這種情況下=281n水平面內(nèi)兩軸承的支反力水平彎矩圖m垂直面內(nèi)的兩軸承的支反力扭矩圖t該軸的抗彎模量，選用45號調(diào)質(zhì)鋼，其許用應(yīng)力=該軸的彎曲應(yīng)力85軸承1、2的總支反力分別為，因，且深溝球軸承只承受徑向力故一對深溝球軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷，深溝球軸承6205基本額定載荷，壽命第五節(jié) 總體的設(shè)計(jì)一、主軸布局與磁極形狀設(shè)計(jì)