數(shù)控線切割機床運絲裝置的設計論文VIP

1、 本科畢業(yè)論文X X 大 學數(shù)控線切割機床運絲裝置的設計 目錄目錄I前 言11 數(shù)控電火花線切割加工的基本介紹31.1 數(shù)控電火花線切割加工31.1.1 電火花線切割起源31.1.2 數(shù)控電火花線切割加工原理31.1.3 數(shù)控電火花線切割正常加工必須具備的條件41.1.4 數(shù)控電火花線切割加工的特點51.1.5 數(shù)控電火花線切割的應用范圍51.2 數(shù)控電火花線切割加工機床的特點61.2.1數(shù)控電火花線切割加工機床的分類61.2.2 數(shù)控電火花線切割加工機床的基本組成62 機床主要參數(shù)的確定92.1 機床的主要技術參數(shù)92.2 確定儲絲筒基本尺寸102.3 傳動比的確定102.4電動機的選擇10

2、2.5 傳動裝置的運動參數(shù)設計123齒輪副的設計計算154 軸的設計計算及校核234.1 第軸的設計及校核234.2 第軸的設計及校核294.3傳動螺紋副的設計及校核355 軸承壽命校核475.1 第軸上軸承的校荷475. 2 第軸軸上軸承的校荷486 鍵的強度校核506.1 聯(lián)軸器處鍵的強度校荷506.2 儲絲筒端蓋與軸聯(lián)接處鍵的校荷516.3 第軸與小齒輪聯(lián)接處鍵的校核526.4 第根軸上鍵的校核537 儲絲筒的結構設計54結束語58致 謝59參考文獻6160前 言畢業(yè)設計是學生學完大學教學計劃所規(guī)定的全部基礎課和專業(yè)課后，綜合運用所學的知識，與實踐相結合的重要實踐性教學環(huán)節(jié)。它是四年大學

3、學習的一個總結，是我們結束學生時代，踏入社會，走上工作崗位的必由之路，是對我們工作能力的一次綜合性檢驗。 1.畢業(yè)設計的目的（1）鞏固、擴大、深化我們以前所學的基礎和專業(yè)知識；（2）培養(yǎng)我們綜合分析、理論聯(lián)系實際的能力；(3) 培養(yǎng)我們調查研究、正確熟練運用國家標準、規(guī)范、手冊等工具書的能力；(4) 鍛煉進行設計計算、數(shù)據處理、編寫技術文件、繪圖等獨立工作能力。總之，通過畢業(yè)設計讓我們建立正確的設計思想，初步掌握解決本專業(yè)工程技術問題的方法和手段，從而使我們受到一次工程師的基本訓練。2、畢業(yè)設計的主要內容和要求 （1）調查使用部門對機床的具體要求，現(xiàn)在使用的加工方法；收集并分析國內外同類型機床

4、的先進技術、發(fā)展趨勢以及有關的科技動向；調查制造廠的設備、生產能力和技術經驗等。 （2）數(shù)控電火花線切割機床運絲裝置的設計主要是設計儲絲筒、傳動軸、支撐板、傳動齒輪及傳動螺紋螺母副，確定各部分的相互關系；擬訂總體設計方案，根據總體設計方案，選擇通用部件，并繪制裝配圖和各零件的零件圖；（3）進行運動計算和動力計算；（4）其他零部件的設計和選擇；（5）編制設計技術說明書一份。1 數(shù)控電火花線切割加工的基本介紹1.1 數(shù)控電火花線切割加工1.1.1 電火花線切割起源電火花線切割加工WCEDM(Wire Cut EDM)是在上世紀50年代末期由前蘇聯(lián)發(fā)展起來的一種特種加工技術，它用直徑在0.080.3

5、mm的鉬絲、鎢絲或銅絲做電極，靠脈沖性火花放電蝕除金屬，使材料切割成型，故稱為電火花線切割。電火花線切割加工是電火花加工的一個分支，是一種直接利用電能和熱能進行加工的工藝方法。由于在線切割加工過程中，工件和電極絲的相對運動是由數(shù)字信號控制實現(xiàn)的，故又稱為數(shù)控電火花線切割加工，簡稱線切割加工。電火花線切割主要用來加工形狀復雜的模具、細小精密零件和能夠導電的一些高硬度材料。電火花線切割加工具有加工精度高、加工余量小、生產周期短、制造成本低等優(yōu)點，已在生產中獲得廣泛的應用。目前線切割機床已占電加工機床的60%以上。1.1.2 數(shù)控電火花線切割加工原理電火花線切割加工原理如圖11所示，工具電極（鉬絲或

6、銅絲）接直流脈沖電源的負極，工件接直流脈沖電源的正極，當工具電極和工件的距離在一定范圍內時，產生脈沖性火花放電，對工件進行切割?；鸹ǚ烹娔軌蚯懈罟ぜ闹饕蚴牵赫撾姌O在絕緣工作液中靠近時，由于正負電極的微觀表面是凹凸不平的，電極間的電場分布并不均勻，離得最近的凸點處的電場強度最高，兩極間介質先被擊穿，形成放電通道，同時電流迅速上升。在強大的電場力作用下，通道內的負電子以很高的速度奔向陽極（正極），正離子也以高速奔向陰極（負極）。負電子和正離子在高速運動時互相碰撞，陽極和陰極表面分別受到電子流和離子流的強烈轟擊，使兩電極間隙內的微小通道中瞬時產生高溫，通道中心溫度達到500010000度，瞬

7、時產生的高溫由于來不及擴散，使局部金屬材料熔化甚至少量金屬氣化，同時在工件和電極之間的部分絕緣工作液也產生氣化，氣化后的金屬蒸汽和工作液迅速膨脹并產生爆炸，使得熔化和氣化后的金屬材料從金屬表面拋離出來而達到切割的目的。 圖11 電火花線切割加工原理圖1.1.3 數(shù)控電火花線切割正常加工必須具備的條件（1）工具電極與工件的被加工表面之間必須保持一定量的間隙，間隙的大小由加工電壓 、脈沖電流大小，脈沖間隙等電規(guī)準來決定，間隙大小一般在幾十微米之間。如果間隙小于或大于這個距離，都不能進行火花放電。間隙過小，正負極容易短路，不能產生火花放電；間隙過大，極間電壓不易擊穿介質，也不能產生火花放電。（2）在

8、切割工件時，必須在絕緣工作液中進行。常用的絕緣工作液有煤油、皂化液、去離子水等，用的工作液不一樣，在相同的電規(guī)準下，加工的速度和表面精度也不盡相同。用絕緣性工作液主要有以下幾個作用：利于產生脈沖性的火花放電；排除間隙內電蝕產物；起冷卻電極的作用。（3）采用脈沖電源，火花放電必須是脈沖性、間歇性的。（4）被加工材料必須導電。只有導電材料才能產生火花放電，導電材料一般為金屬材料和半導體非金屬材料等。1.1.4 數(shù)控電火花線切割加工的特點 接利用線狀的電極絲作為電極，不需要像電火花成型加工的成型工具電極，可節(jié)約電極設計和制造費用，縮短了生產準備時間。 可以加工用傳統(tǒng)切削加工方法難以加工的微細異形孔、

9、窄縫和形狀復雜的零件。 利用電蝕原理加工，電極絲與工件不直接接觸，兩者之間的作用力很小，因而工件的變形很小，電極絲、夾具不需要太高的強度。 傳統(tǒng)的車、銑、鉆加工中，刀具硬度必須比工件硬度大，而數(shù)控電火花線切割機床的電極絲材料不必比工件材料硬，所以可以加工硬度很高或很脆，用一般切削加工方法難以加工或無法加工的材料。在加工中作為刀具的電極絲無須刃磨，可以節(jié)省輔助時間和刀具費用。 直接利用電、熱能進行加工，可以方便地對影響加工精度的加工參數(shù)進行調整，有利于加工精度的提高，便于實現(xiàn)加工過程的自動化控制。 電極絲是不斷移動的，單位長度損耗少，特別是慢走絲線切割加工時，電極絲一次性使用，故加工精度高（可達

10、±2.5m） 采用線切割加工沖模時，可實現(xiàn)凸、凹模一次加工成形。1.1.5 數(shù)控電火花線切割的應用范圍電火花線切割加工由于具有諸多優(yōu)勢，主要應用在以下幾個方面：（1）廣泛應用于沖壓模具的加工。（2）加工微細異形孔、任意曲線窄縫和復雜形狀的工件。（3）加工鑲拼型腔模、拉絲模、粉末冶金模、波紋板成型模。（4）加工樣板尺和成型刀具。（5）加工硬質合金和切割薄片材料。（6）加工凸輪和特殊齒輪。（7）加工半導體材料以及稀有、貴重金屬材料的割斷。（8）適合于小批量、多品種零件的加工，減少模具制作費用，縮短生產周期。1.2 數(shù)控電火花線切割加工機床的特點1.2.1數(shù)控電火花線切割加工機床的分類1）

11、數(shù)控電火花線切割加工簡述電火花線切割加工是電火花加工的一個分支，是一種直接利用電能和熱能進行加工的工藝方法，它用一根移動著的導線（電極絲）作為工具電極對工件進行切割，故稱線切割加工。線切割加工中，工件和電極絲的相對運動是由數(shù)字控制實現(xiàn)的，故又稱為數(shù)控電火花線切割加工，簡稱線切割加工。2）數(shù)控電火花線切割加工機床的分類（1）按走絲速度分：可分為慢速走絲方式和高速走絲方式線切割機床。（2）按加工特點分：可分為大、中、小型以及普通直壁切割型與錐度切割型線切割機床。（3）按脈沖電源形式分：可分為電源、晶體管電源、分組脈沖電源及自適應控制電源線切割機床。1.2.2 數(shù)控電火花線切割加工機床的基本組成數(shù)控

12、電火花線切割加工機床可分為機床主機和控制臺兩大部分。圖13 快走絲線切割機床主機1)控制臺控制臺中裝有控制系統(tǒng)和自動編程系統(tǒng)，能在控制臺中進行自動編程和對機床坐標工作臺的運動進行數(shù)字控制。2)機床主機 機床主機主要包括坐標工作臺、運絲機構、絲架、冷卻系統(tǒng)和床身五個部分。圖6-1為快走絲線切割機床主機示意圖。（1）坐標工作臺 它用來裝夾被加工的工件，其運動分別由兩個步進電機控制。（2）運絲機構 它用來控制電極絲與工件之間產生相對運動。（3）絲架 它與運絲機構一起構成電極絲的運動系統(tǒng)。它的功能主要是對電極絲起支撐作用，并使電極絲工作部分與工作臺平面保持一定的幾何角度，以滿足各種工件（如帶錐工件）加

13、工的需要。（4）冷卻系統(tǒng) 它用來提供有一定絕緣性能的工作介質工作液，同時可對工件和電極絲進行冷卻。2 機床主要參數(shù)的確定 本機床利用電極絲作為工具，在控制機控制下，按規(guī)定軌跡對工件進行切割加工。適合加工高精度，高硬度，高韌性的金屬模具，樣板及形狀復雜的零件。廣泛用于電子儀器，精密機械，輕工，軍工等部門。2.1 機床的主要技術參數(shù)工作臺橫向行程250mm工作臺縱向行程320mm加工最大厚度300mm加工最大錐度6/100mm工作臺最大承載重量120kg加工最大寬度320mm加工最大長度500mm加工表面粗糙度Ra最高材料去處率100電極絲直徑范圍0.150.25mm工作液乳化液供電電源380V,

14、三相，50Hz功耗1.5KW機床外形尺寸（長×寬×高）1500×1050×1450mm機床重量1200Kg2.2 確定儲絲筒基本尺寸確定走儲絲筒直徑:走絲速度一般在 712m/s。確定儲絲筒直徑，選擇電動機轉速n=1400r/min.由可知當時得：當時得：所以選擇儲絲筒直徑應在95.5163.8之間為了滿足加工要求，設計時儲絲筒的直徑假設D=130mm,則走絲速度為V=9.52m/s。2.3 傳動比的確定令儲絲筒每轉一轉時其軸向移動距離s=0.25mm. 絲杠的導程取p=3mm。從儲絲筒到絲杠經過兩級直齒圓柱齒輪變速，由于機構傳動載荷較小，故為了設計簡單

15、，加工方便，兩級齒輪的傳動比取值相等，記為，則，由于，即可得i=0.29。線切割機床所用的鉬絲的直徑應小于s，否則，走絲時會產生疊絲現(xiàn)象而導致斷絲。2.4電動機的選擇確定運絲機構所需的功率 ，運絲機構的工作原理是電動機通過彈性連軸器帶動長軸轉動，長軸中間裝有儲絲筒另一端是齒輪傳動，通過齒輪副傳遞到第二根軸，第二根軸同樣通過齒輪副將運動傳遞到絲杠，將螺母固定到工作臺上面，絲杠與螺母配合，從而驅動整個運絲機構在導軌上運動。驅動運絲機構對于絲杠需要的驅動力記為F，則電動機所需要的功率為其中總效率，電動機的效率, 0.70;滾動軸承的效率, =0.99;滑動軸承的效率, =0.97;齒輪傳動的效率,

16、=0.99;連軸器的效率，0.99；則，絲杠的線速度，力，則電動機的功率為轉速為，型號為 YS7124 三相交流異步電動機電動機的基本參數(shù)為功率：370W 電壓：頻率：50Hz 電流：效率：0.70 轉速：功率因數(shù)：0.72 重量：6.8Kg工作制：S1 絕緣等級：B級防護等級：IP55 冷卻方式：IC411環(huán)境溫度：2.5 傳動裝置的運動參數(shù)設計從與電動機相連接的高速軸到低速軸算起，各軸依次命名為軸，軸，軸。1各軸轉速計算第軸轉速 第軸轉速 第軸轉速 式中 n電動機轉速 第軸到第軸傳動比 第軸第軸傳動比2各軸功率計算第軸功率 第軸功率 第軸功率 式中 電動機的效率, 0.70;滾動軸承的效率

17、, =0.99;滑動軸承的效率, =0.97;齒輪傳動的效率, =0.99;連軸器的效率，0.99；3各軸扭矩計算第軸扭矩第軸扭矩第軸扭矩將以上計算數(shù)據列表軸 號轉 速n輸出功率P（W）輸出扭矩T傳動比效率軸246416801066軸2305396344093軸222517961.73440933齒輪副的設計計算為防止走絲電動機換向裝置失靈，導致絲杠副和齒輪副損壞，在齒輪副中，可選用尼龍輪代替部分金屬齒輪。這不但可在電動機換向裝置失靈時，由于尼龍輪先損壞，保護絲杠副和走絲電動機，還可以減少振動和噪聲。塑料齒輪的設計計算和校核與金屬齒輪不同，所以沒有標準的參數(shù)化設計，根據裝置所需傳動比和加工要求

18、合理設計或選擇其他產品，通過校核檢查其性能。2 基于劉易斯公式的疲勞強度設計劉易斯公式的基本思路是假設一個齒尖承受所有法向負荷這樣一種嚴重的情況，并據此來考慮齒根處所產生的最大彎曲應力。但齒形系數(shù)一般使用節(jié)點附近的值。嚙合率。雖說劉易斯公式是在假定所有的負荷都施加在一個齒尖上來計算齒根強度的，但實際上嚙合的輪齒不止一個，壓力角為20度的標準齒正齒輪的嚙合率在1和2之間。如齒數(shù)為20和30的齒輪嚙合率約為1.6。換言之，在一對齒開始嚙合的瞬間，另一對齒已在前一個法向節(jié)距處嚙合，因此在隨后的0.6個法向節(jié)距內有兩對齒嚙合，而在此后的0.4個法向節(jié)距內只有一對齒嚙合。因此，考慮到把在齒尖承受所有法向

19、負荷時所得出的值y用作齒形系數(shù)會大大超過安全側，于是設計時采用節(jié)距附近承受負載是的值y嚙合率越大則越有利于輪齒強度，因此對于傳動齒輪來說，應重點考慮增加其嚙合率。此外，如果壓力角變小，則嚙合率增大，齒輪承受的切向負荷、傳遞扭矩根據劉易斯公式，正齒輪的輪齒上所承受的切向負荷P和傳遞扭矩T分別用（1）（2）來表示 （1） （2）其中P：輪齒上的切向負荷（N）T：扭矩（N*mm）：彎曲應力（Mpa）b: 齒寬（mm）m： 模數(shù) （mm）d： 節(jié)圓直徑（mm）y： 節(jié)點附近的齒形系數(shù)“模數(shù)m基準”（見表11）Z： 齒數(shù)表3-1 齒形系數(shù)y“模數(shù)m基準”（節(jié)點附近加載時的值）（2）最大容許彎曲應力齒輪的

20、容許彎曲應力會因各種運行條件以及輪齒的大小（模數(shù)）而變化，圖1-1中給出了從標準條件下的試驗中得出，與各種模數(shù)相對應的最大容許彎曲應力，如果運行條件與之不同，則可根據（3）式來修正其中 ：給定運轉條件下的最大容許彎曲應力(Mpa) : 從圖1-1中求出的標準條件下的 M90最大容許彎曲應力（Mpa） :使用狀況系數(shù)（表1-2） ：速度修正系數(shù)（圖1-2） ：溫度修正系數(shù)。 工作溫度高時必須修正溫度。由于輪齒的彎曲強度與靜態(tài)彎曲強度間存在良好的相關性，因此可用彎曲強度-溫度的關系來修正。例如，當溫度為80時，用圖1-3可得出 ： 潤滑系數(shù) 無潤滑時=0.8 ： 對象材質系數(shù) 對金屬時=1對時 =

21、0.8 ： 材料強度修正系數(shù)(表1-3)也就是要對用（3）式求出的容許彎曲應力和用（1）或（2）式求出的發(fā)生應力比較：>則不可<則可以 表3-2 使用狀態(tài)系數(shù)表3-3 材料強度修正系數(shù)圖3-1 標準試驗條件下的M90齒輪的最大容許彎曲應力圖1-1給出了齒輪中經常使用的模數(shù)范圍0.8-2.即使模數(shù)低于0.8，使用模數(shù)為0.8的齒輪會更加安全，因此不會出現(xiàn)問題。此外，圖1-1所示的曲線考慮到偏差因素。圖3-2 速度修正系數(shù)Kv圖3-3 非強化彎曲強度與溫度的關系按照圖中所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。選小齒輪齒數(shù)Z1=36,大齒輪齒數(shù)Z2=uZ1=3.44×36=123

22、.84，取Z2=124。齒輪幾何參數(shù) 計算公式齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒距p p=m分度圓直徑d d=mz塑料齒輪模數(shù)的選擇可采用下面的公式:m 模數(shù) mma 設計中心距 mm 兩嚙合齒輪的齒數(shù) a取96mm 則根據公式 壓力角選擇=20°（2） 計算小齒輪傳遞的扭矩（3） 由表107（機械設計第七版）選取齒寬系數(shù)。2） 計算（1） 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值（2） 計算圓周速度v。圖3-4 小齒輪零件圖圖3-5 大齒輪零件圖 4 軸的設計計算及校核4.1 第軸的設計及校核1 軸上的各參數(shù)功率轉速轉矩2 求作用在齒輪上的力由齒輪設計部分知小齒輪的分度圓直徑為

23、，可以求得，。3 初步確定軸的最小直徑先按式（152）初步估算軸的最小直徑。根據表153取A=112,于是得由于軸較長，并且軸上裝有儲絲筒直徑較大，最小直徑處需要與連軸器相配合，另外軸上開有鍵槽，查表選取鍵的類型及其尺寸為普通平建5×5×20mm選取連軸器為彈性柱銷連軸器，與軸配合的尺寸取，長度為。 圖41 第一根軸的裝配方案4軸的結構設計 1） 定軸上零件的裝配方案如圖所示 2) 確定軸的各段直徑和長度 (1) 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，-段右端需要制出一軸肩，故取段的直徑，段的長度首先要考慮到在不需要拆卸聯(lián)軸器的情況下能夠將軸承蓋取下查看軸承。因此取。（2）初步選

24、擇滾動軸承。因為軸承僅承受徑向力的作用，但是由于軸較長，并且軸的直徑較小，儲絲筒在高速運轉下要求平穩(wěn)，無不正常震動。儲絲筒外圓振擺應小于0.03mm，反向間隙應小于0.05mm，軸向竄動應徹底消失。故在，段各安裝一對調心球軸承，型號為D36204 GB276，基本尺寸為d×D×T17×40×12mm，故，而。（3）軸承采用軸肩定位，軸，段的直徑除了軸向定位軸承外還要裝配儲絲筒，因此，段需要安裝儲絲筒端蓋，周向采用普通平鍵定位，鍵的基本尺寸為：。（4）儲絲筒的軸肩定位，段對儲絲筒器軸肩定位的作用，因此其直徑取。長度根據儲絲筒的長度確定。（5）軸段安放齒輪，

25、同時在齒輪與軸承之間采用套筒進行軸向定位，由于齒輪與箱體壁最小間距為6mm，齒輪采用普通平鍵進行徑向定位，鍵的尺寸為：，軸上各尺寸為，。（6）齒輪右端采用螺母進行軸向定位，螺紋的螺矩為1mm。（7）段為方形，其邊長為10mm，軸向長度為13mm，主要是為了裝鉬絲時用手輪攪動方便而設計。3）確定軸上圓角和倒角尺寸軸端及各軸肩倒角均取1×。圓角半徑見零件圖示。4）求軸上的載荷 首先根據軸的結構圖做出軸的計算簡圖， 圖42 第一根軸的受力分析由圖分析各支點處的受力狀況：由前已知：轉矩在垂直面內對B點取矩可得：式中，。將這些數(shù)值代入上式課求得。又由，可得。則在垂直面內B，C，D點處的彎矩分別

26、為；。計算水平面內各量對B點取矩可得由可得，表示其方向與圖示假設方向相反。則在水平面內B，C，D點處的彎矩。如圖所示軸上AE點各處的扭矩均相等，?？芍狣點處彎矩最大，其值為。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面D是軸的危險截面。現(xiàn)將計算出的截面D處的，及列于下表載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩T5）按彎扭合成應力校荷軸的強度進行校荷時，通常只校荷軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。根據式155及表中的數(shù)據，并取，軸的計算應力前已選定軸的材料為45鋼，調質處理由表151查得。因此，故安全。4.2 第軸的設計及校核1軸上的各參數(shù)，以下各量均為第二根軸的輸出參數(shù)：功率

27、轉速轉矩2求作用在齒輪上的力由齒輪設計部分知大齒輪的分度圓直徑為可以求得大齒輪上的受力狀況：同樣右端銷齒輪上受力狀況為：3初步確定軸的最小直徑先按式（152）初步估算軸的最小直徑。根據表153取A=112,于是得，軸上最小直徑處是螺紋連接，其作用是對齒輪起到軸向定位的作用則，長度用兩個螺母緊固。4軸的結構設計1） 擬定軸上零件的裝配方案如圖所示 圖43 第二根軸的零件圖2) 確定軸的各段直徑和長度(1) 對于軸由以下幾種裝配方案：其一，傳統(tǒng)的傳動方案，由于軸的長度較小，可以將軸的左端利用滑動軸承緊固在箱體上，為了增加軸的傳動平穩(wěn)性，可以增加軸承的數(shù)量，在軸段安放兩個調心球軸承，同時在箱體壁上開

28、處直徑的孔，為了軸承的拆卸方便，軸承外圈與箱體壁的配合采用過盈配合。 軸上齒輪采用普通平鍵聯(lián)接固定在軸上，右端同樣采用螺母軸向定位，由于第二級齒輪傳動的齒輪同時對軸由著支撐的作用這種方案的缺點是軸的平穩(wěn)性能不夠好，成本較高。其二，將軸固定在箱體壁上，同時在箱體壁上開出直徑為的孔，一邊軸的拆卸方便，軸上需要安放齒輪，同時齒輪要作高速旋轉，同樣又有兩種方案：a. 軸與齒輪間采用滾動軸承聯(lián)接，但是由于齒輪的輪轂長度較大，對于每個輪轂上需要安放兩個滾動軸承，其缺點是成本較大安放與拆卸麻煩。b. 軸與齒輪間采用滑動軸承配合，即能滿足傳動的要求，又節(jié)約成本，軸瓦的材料可以選用鑄造青銅，因為鑄造青銅主要用于

29、高速，重載的軸承，同時可以承受較大的沖擊，其成分為。對比以上裝配方案，在同樣能夠滿足使用要求，同時又經濟，裝配與拆卸方便的原則，可知第二種裝配方案種的滑動軸承聯(lián)接更好。以下就采用此方案進行計算確定軸的各參數(shù)。（2）軸與段需要安放滑動軸承，滑動軸承的軸瓦與齒輪裝配，根據齒輪的輪轂直徑及其輪轂長度同時要考慮到軸向定位的穩(wěn)定性，確定與段的尺寸，這兩個軸段需要裝滑動軸承，加工精度要求較高，表面粗糙度要達到1.6。（3） 大齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度要求，取，則，段長度由裝配后確定，要保證齒輪與箱體壁的間距，取。（4）段根據材料力學及強度計算可以確定基本尺寸，。（5） 確定軸上圓角及倒角尺寸，參照表

30、152，各倒角及圓角見標準零件圖。5求軸上的載荷首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖，再根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩和扭矩圖 圖44 第二根軸的受力分析由圖分析各支點處的受力狀況：由前已知：轉矩，根據力的合成定理計算出A點處的支反力在水平面內，帶入數(shù)值可以求得346.1N，在垂直面內，帶入數(shù)值得，方向向下，由圖課知B處彎矩最大，現(xiàn)計算B處的彎矩和扭矩水平面內，在垂直面內，BC間扭矩為。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險截面現(xiàn)將計算出的截面B處的，及列于下表載荷水平面H垂直面V力F彎矩M總彎矩扭矩T 5）按彎扭合成應力校荷軸的強度進行校荷時，通常只校荷軸上承受最大彎矩和扭矩的截面

31、（即危險截面B）的強度。根據式155及表中的數(shù)據，并取，軸的計算應力。前已選定軸的材料為45鋼，調質處理由表151查得。因此，故安全。4.3傳動螺紋副的設計及校核1第軸是絲杠，絲杠通過與螺母連接帶動整個儲絲機構在導軌上面做直線運動，現(xiàn)對其進行設計。螺旋傳動是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的。它主要用于將回轉運動變?yōu)橹本€運動將直線運動變?yōu)榛剞D運動，同時傳遞運動或動力。 1、特點 優(yōu)點：工作平穩(wěn)，傳動精度高，易于自鎖，良好的減速性能.缺點：相對滑動大，磨損大，效率低2、傳動形式： a)螺桿轉螺母移 b)螺桿又轉又移（螺母固定）用得多 c) 螺母轉螺桿移 d) 螺母又轉又移（螺桿固定）用得

32、少3、分類按其用途，還可分為傳動螺旋、傳導螺旋和調整螺旋三種類型按照摩擦性質分：滑動螺旋 滾動螺旋 靜壓螺旋（后兩種結構復雜，用于結構復雜，精度高的重要傳動中，一般用滑動）連接螺紋牙型有三種：矩形、梯形、鋸齒形螺紋。本次設計運絲裝置螺紋傳動形式選擇滑動螺旋傳動，螺母固定、螺桿轉動并移動。一、 滑動螺旋的結構螺旋傳動的結構主要是指螺桿、螺母的固定和支撐的結構形式。螺旋傳動的工作剛度與精度等和支撐結構有直接關系，當螺桿短而粗且垂直布置時，如起重及加壓裝置的傳力螺旋，可以利用螺母本身作為支撐。當螺桿細長且水平布置時，如機床的傳導螺旋（絲杠）等，應在螺桿兩端或中間附加支撐，以提高螺桿的工作剛度。螺桿的

33、支撐結構與軸的支撐結構基本相同。此外，對于軸向尺寸較大的螺桿，應采用對接的組合結構代替整體結構，以減少制造工藝上的困難。螺母的結構有整體螺母、組合螺母和剖分螺母等形式。整體螺母結構簡單，但有磨損產生的軸向間隙不能補償，只適合在精度要求較低的螺旋中使用。對于經常雙向傳動的傳導螺旋，為了消除軸向間隙和補償旋合螺紋的磨損，避免反向傳動時的空行程，常采用組合螺母或剖分螺母。滑動螺旋采用的螺紋類型有矩形、梯形、鋸齒形。其中以梯形和鋸齒形螺紋應用最廣。螺桿常用右旋螺紋，只有在某些特殊場合才使用左旋螺紋。對于傳導螺紋，為了提高其傳動效率及直線運動速度，可采用多線螺紋（線數(shù)n=34，甚至多大6）。二、 滑動螺

34、旋：構造簡單、傳動比大，承載能力高，加工方便、傳動平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖缺 點 ：磨損快、壽命短，低速時有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗大，傳動效率低（3040%）傳動精度低三、 螺桿和螺母的材料螺桿材料要有足夠的強度和耐磨性。螺母材料除要有足夠的強度外，還要求在與螺桿材料配合時摩擦系數(shù)小和耐磨?？紤]走絲裝置傳動性能，螺桿材料選擇40Cr 經過熱處理。螺母采用鑄鐵制造，內孔澆注巴氏合金。螺紋基本知識螺紋幾何參數(shù)(1) 大徑d(2) 小徑 d1(3) 中徑d2(4) 螺距P(5) 導程S S = nP(6) 螺紋升角 (7) 牙型角 牙側角 Pd1d2dS圖4-1 螺紋牙形圖四、滑動螺旋傳動的工作

35、能力分析失效形式與計算準則主要失效 螺紋的磨損耐磨性計算確定：螺桿直徑 d2、螺母高度 H傳力較大時： 螺桿強度校核 、螺紋牙強度校核要求自鎖時：校核自鎖條件受壓細長螺桿; 校核穩(wěn)定性四、 滑動螺旋傳動的設計計算滑動螺旋工作時，主要承受轉矩及軸向拉力（或壓力）的作用，同時在螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對滑動。其失效形式主要是螺紋磨損。因此，滑動螺旋的基本尺寸（即螺桿直徑和螺母高度），通常是根據耐磨性條件確定的。對于受力較大的傳力螺旋，還應校核螺桿危險截面以及螺母螺紋牙的強度，以防止發(fā)生塑形變形和斷裂；對于精密的傳導螺旋應校核螺桿的剛度（螺桿的直徑應根據剛度條件確定），以免受力后由于螺距的變

36、化引起傳動精度降低；對于長徑比很大的螺桿，應校核其穩(wěn)定性，以防止螺桿受力后失穩(wěn)；對于高速的長螺桿還應校核其臨界轉速，以防止產生過度的橫向振動等。1、耐磨性計算 滑動螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動速度，螺紋表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關，其中最主要的是螺紋工作面上的壓力，壓力越大螺旋副間越容易形成過度磨損。因此，滑動螺旋的耐磨性計算，主要是限制螺紋工作面上的壓力p，使其小于材料的許用壓力p。 假設作用于螺桿的軸向力為F(單位為N)，螺紋的承壓面積為A（單位為mm2）螺紋中徑為d2（單位為mm）螺紋工作高度為h（單位為mm），螺紋螺距為P（單位為mm），螺母高度為H（單位為mm），螺紋工作

37、圈數(shù)為，則螺紋工作面上的耐磨性條件為 圖4-2 梯形螺紋傳動副尺寸圖令，則 代入上式整理后可得對于矩形和梯形螺紋，h=0.5P，則對于30°鋸齒形螺紋，h=0.75P，則 螺母高度 設計軸上的各參數(shù)，以下各量為螺桿的輸出參數(shù)：功率，轉速，轉矩。2求作用在齒輪上的力根據作用力與反作用力定理可以知道，。3初步確定軸的最小直徑，先按式（152）初步估算軸的最小直徑。根據表153取A=112,于是得，軸上最小直徑處是裝配齒輪，為了增加傳動的穩(wěn)定性取，齒輪左端用套筒進行軸肩定位，根據裝配要求求得。查表梯形螺紋基本尺寸（GB5796.386）可知：螺桿螺距P=0.2mm公稱直徑d=18mm中徑d

38、2=17mm小徑d3=15.5mm4軸的結構設計1） 擬定軸上零件的裝配方案如圖所示 圖43 第三根軸的零件圖2) 確定軸的各段直徑和長度（1）軸的段安裝軸承，由于軸承的寬度較小，選用兩個軸承并放，以增加絲杠傳動的穩(wěn)定性，所以段的基本參數(shù)由所選的軸承尺寸確定。，。（2）軸承左端才用軸肩定位，軸肩高度不能超過軸承的內圈的高度，通過計算取，長度尺寸取。（3）段的作用是起從絲杠羅紋到軸肩的過渡作用，基本尺寸參數(shù)為。（4）軸段是絲杠螺紋，目的是將旋轉運動轉化為直線運動。長度由儲絲筒的行程有關，取，螺紋的基本參數(shù)為M18×3。左端開有螺紋孔，用螺釘固定以檔圈防止絲杠越程導致絲杠與螺母脫節(jié)。（5

39、）確定軸上圓角和倒角見零件圖示。5.求軸上的載荷首先根據軸的結構圖作出軸的計算簡圖，再根據軸的計算簡圖作出軸的彎矩和扭矩圖： 圖44 第三根軸的受力分析由圖分析各支點處的受力狀況：由于螺母支撐點的位置在行程范圍內變化，在校荷時只需要取最危險的位置，在此處應該是在螺母與絲杠最左端接觸時，在此情況下進行校荷，由前已知：轉矩在水平面內對A點取矩，式中，代入上式可得，又 可得 表示方向與假設方向相反。水平面內的彎矩為在垂直面內對A點取矩，代入各值可得又可得，與假設方向相反則 AB，BC間扭矩均為從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險截面現(xiàn)將計算出的截面B處的，及列于下表載荷水平面H垂直面

40、V力F彎矩M總彎矩扭矩T5）按彎扭合成應力校荷軸的強度進行校荷時，通常只校荷軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面B）的強度。根據式155及表中的數(shù)據，并取，軸的計算應力前已選定軸的材料為45鋼，調質處理由表151查得。因此，故安全。5 軸承壽命校核5.1 第軸上軸承的校荷兩端均采用雙軸承聯(lián)接軸承類型：深溝球軸承，軸承代號：6203標稱尺寸： 在校荷時每個軸承所承受的載荷是支撐點處載荷的一半計算，壽命計算： h1） 滾動軸承的當量動載荷： 其中：X、Y分別為徑向、軸向載荷系數(shù)。 因為軸承只受純徑向載荷。則 2） 參照前面軸的計算可知： 左軸承： 右軸承： 3）載荷系數(shù)：查表“載荷系數(shù)”（按中

41、等沖擊）得 4）轉速： 5）壽命指數(shù)： 6）額定動載荷：查表知 C7.36K 左軸承： 右軸承： 由此可知：該軸承符合要求符合要求5. 2 第軸軸上軸承的校荷兩端均采用雙軸承聯(lián)接軸承類型：深溝球軸承，軸承代號：6203 標稱尺寸：在校荷時每個軸承所承受的載荷是支撐點處載荷的一半計算，壽命計算： h1） 滾動軸承的當量動載荷： 其中：X、Y分別為徑向、軸向載荷系數(shù)。 因為軸承只受純徑向載荷。則 2） 參照前面軸的計算可知： 3）載荷系數(shù)：查表“載荷系數(shù)”（按中等沖擊）得 4）轉速： 5）壽命指數(shù)： 6）額定動載荷：查表知 C7.36KN 由此可知：該軸承符合要求符合要求6 鍵的強度校核鍵的選擇包

42、括類型選擇和尺寸選擇兩個方面。鍵的類型應根據鍵聯(lián)接的結構特點，使用要求和工作條件來選擇：鍵的尺寸則按符合標準規(guī)格和強度要求來取定。對于常見的材料組合和按標準選取尺寸的普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)接），其主要失效形式是工作面被壓潰。除非有嚴重過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷，因此，通常只按工作面上的擠壓應力進行強度校荷計算。校荷方法：假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵的強度條件為式中：T傳遞的轉矩，單位為；鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，單位為mm；鍵的工作長度，單位為mm，圓頭平鍵，平頭平鍵，這里的L為鍵的公稱長度，單位為mm；b為鍵的寬度，單位為mm；鍵，軸輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力，單位 為；6.1

43、聯(lián)軸器處鍵的強度校荷選擇類型：單圓頭普通平鍵基本尺寸：；代入上式得鍵的強度能溝滿足要求。6.2 儲絲筒端蓋與軸聯(lián)接處鍵的校荷選擇類型：圓頭普通平鍵基本尺寸：；代入上式得鍵的強度能溝滿足要求。6.3 第軸與小齒輪聯(lián)接處鍵的校核選擇類型：圓頭普通平鍵基本尺寸：；代入上式得鍵的強度能溝滿足要求。6.4 第根軸上鍵的校核選擇類型：圓頭普通平鍵基本尺寸：；代入上式得鍵的強度能溝滿足要求。7 儲絲筒的結構設計儲絲筒是電極絲穩(wěn)定移動和整齊排繞的關鍵部件之一，一般用45#鋼制造。為了減少轉動慣量，筒壁應盡量薄，按機床規(guī)格不同，選用范圍為。為了進一步降低轉動慣量，也可選用鋁鎂合金材料制造。儲絲筒壁要均勻，工作表

44、面要有較好的表面粗糙度，一般為。為保證組合件動態(tài)平衡，應嚴格控制內孔，外圓對支承部分的同軸度。儲絲筒與主軸裝配后的徑向跳動量應不大于0.01mm。一般裝配后，以軸的兩端中心孔定位，重磨儲絲筒外圓與軸承配合的軸徑。方案選擇：參考方案一，整體式，即將儲絲筒壁與兩端蓋做成一個整體，如下圖加工方式采用整體鑄造，裝配固定在軸上，徑向采用普通平鍵聯(lián)接固定，軸向采用彈簧卡片或者套筒進行定位。優(yōu)點：是安放時能夠達到較高的同軸度；缺點；加工和裝配麻煩。參考方案二，將筒壁及兩端蓋均做成分體式，即做成三部分，在裝配時先將兩端蓋裝配的軸上面，再將筒外圓壁與端蓋用螺釘緊固，端蓋與軸固定軸向采用軸肩定位，徑向采用普通平鍵定位。優(yōu)點：在加工和裝配方面占絕對優(yōu)勢，如果對絲筒的徑向跳動要求不高的條件下，這種方案是比較好的;缺點：裝配精度不高。參考方案三，半分體式，即將其中一個端蓋做成分離的，如上圖所示，在裝配時徑向在一端應用普通平鍵，軸向利用軸肩軸向定位，端蓋與筒壁用螺釘聯(lián)接，為了增加裝配精度及傳動平穩(wěn)性，將分離端蓋與軸配合處的寬度增大。優(yōu)點：加工方便，裝配簡單，能夠達到較高的同軸度，能保證傳動平穩(wěn)性的要求；缺點：裝配同軸度和傳動穩(wěn)定性仍許進一步改善。對于