電火花線(xiàn)切割機(jī)床設(shè)計(jì)

電火花線(xiàn)切割機(jī)床設(shè)計(jì)摘要近年來(lái)，隨著在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，特別是工業(yè)技術(shù)飛速發(fā)展的新形勢(shì)下，急需發(fā)展模具加工技術(shù)，而數(shù)控電火花切割技術(shù)正是模具加工工藝領(lǐng)域中的一種關(guān)鍵技術(shù)。目前在電機(jī)，儀表等行業(yè)新產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)過(guò)程中，常采用數(shù)控電火花線(xiàn)切割方法直接切割出零件，大大縮短了研制周期，并降低了成本。在眾多工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，都用到了數(shù)控電火花切割機(jī)床，如飛機(jī)制造、汽車(chē)模具制造、手機(jī)零部件的生產(chǎn)等，因此電火花機(jī)床的研究與改進(jìn)是我國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，也能為我國(guó)的工業(yè)的發(fā)展起一定的作用。電火花線(xiàn)切割，其基本工作原理是利用連續(xù)移動(dòng)細(xì)金屬絲（成為電極絲）作電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。本次論文以電火花線(xiàn)切割為主線(xiàn)，綜合了線(xiàn)切割的發(fā)展，電火花線(xiàn)切割機(jī)床電火花線(xiàn)切割加工質(zhì)量及其影響因素，電火花線(xiàn)切割加工程序編制等。把以前學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課程融匯到綜合應(yīng)用本次論文當(dāng)中來(lái)，所謂學(xué)以致用，從最開(kāi)始了解電火花線(xiàn)切割機(jī)床的特點(diǎn)，再進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)床主要參數(shù)，后來(lái)便開(kāi)始著手設(shè)計(jì)齒輪副、軸、軸承、鍵、儲(chǔ)絲筒，最后整體協(xié)調(diào)，終于完成了整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：電火花線(xiàn)切割起源原理技術(shù)參數(shù)目錄目錄 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。、. -t前言 1TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工 3\o"CurrentDocument"1.1.1電火花線(xiàn)切割起源 3.\o"CurrentDocument"1.1.2數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工原理 3\o"CurrentDocument"1.1.3數(shù)控電火花線(xiàn)切割正常加工必須具備的條件 4\o"CurrentDocument"1.1.4數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工的特點(diǎn) 5\o"CurrentDocument"1.1.5數(shù)控電火花線(xiàn)切割的應(yīng)用范圍 6\o"CurrentDocument"數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床的特點(diǎn) 6\o"CurrentDocument"1.2.1數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床的分類(lèi) 6\o"CurrentDocument"數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床的基本組成 7\o"CurrentDocument"第2章、機(jī)床主要參數(shù)的確定 9\o"CurrentDocument"機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù) 9\o"CurrentDocument"確定儲(chǔ)絲筒基本尺寸 10\o"CurrentDocument"傳動(dòng)比的確定 10\o"CurrentDocument"2.4電動(dòng)機(jī)的選擇 11\o"CurrentDocument"2.5傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì) 12\o"CurrentDocument"第3章、齒輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算 15\o"CurrentDocument"第4章、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 20\o"CurrentDocument"4.1第I軸的設(shè)計(jì)及校核 20\o"CurrentDocument"4.2第II軸的設(shè)計(jì)及校核 26\o"CurrentDocument"4.3傳動(dòng)螺紋副的設(shè)計(jì)及校核 32\o"CurrentDocument"第5章、軸承壽命校核 44\o"CurrentDocument"5.1第I軸上軸承的校荷 44\o"CurrentDocument"5.2第III軸軸上軸承的校荷 45\o"CurrentDocument"第6章、鍵的強(qiáng)度校核 47\o"CurrentDocument"聯(lián)軸器處鍵的強(qiáng)度校荷 47\o"CurrentDocument"儲(chǔ)絲筒端蓋與軸聯(lián)接處鍵的校荷 48\o"CurrentDocument"6.3第I軸與小齒輪聯(lián)接處鍵的校核 496.4第III根軸上鍵的校核 50\o"CurrentDocument"第7章、儲(chǔ)絲筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 51\o"CurrentDocument"結(jié)論 55致謝 56\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 56-LX.—1—前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)完大學(xué)教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的全部基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課后，綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，與實(shí)踐相結(jié)合的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。它是四年大學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，是我們結(jié)束學(xué)生時(shí)代，踏入社會(huì)，走上工作崗位的必由之路，是對(duì)我們工作能力的一次綜合性檢驗(yàn)。1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的（1）鞏固、擴(kuò)大、深化我們以前所學(xué)的基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)；（2）培養(yǎng)我們綜合分析、理論聯(lián)系實(shí)際的能力；（3） 培養(yǎng)我們調(diào)查研究、正確熟練運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)等工具書(shū)的能力；（4） 鍛煉進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫(xiě)技術(shù)文件、繪圖等獨(dú)立工作能力?？傊?，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我們建立正確的設(shè)計(jì)思想，初步掌握解決本專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)問(wèn)題的方法和手段，從而使我們受到一次工程師的基本訓(xùn)練。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求（1）調(diào)查使用部門(mén)對(duì)機(jī)床的具體要求，現(xiàn)在使用的加工方法；收集并分析國(guó)內(nèi)外同類(lèi)型機(jī)床的先進(jìn)技術(shù)、發(fā)展趨勢(shì)以及有關(guān)的科技動(dòng)向；調(diào)查制造廠的設(shè)備、生產(chǎn)能力和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)等。（2）數(shù)控電火花線(xiàn)切割機(jī)床運(yùn)絲裝置的設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)儲(chǔ)絲筒、傳動(dòng)軸、支撐板、傳動(dòng)齒輪及傳動(dòng)螺紋螺母副，確定各部分的相互關(guān)系；擬訂總體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，選擇通用部件，并繪制裝配圖和各零件的零件圖；3）進(jìn)行運(yùn)動(dòng)計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算；4）其他零部件的設(shè)計(jì)和選擇；5）編制設(shè)計(jì)技術(shù)說(shuō)明書(shū)一份第1章數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工的基本介紹數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工電火花線(xiàn)切割起源電火花線(xiàn)切割加工WCEDM(WireCutEDM)是在上世紀(jì)50年代末期由前蘇聯(lián)發(fā)展起來(lái)的一種特種加工技術(shù)，它用直徑在0.08?0.3mm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(chēng)為電火花線(xiàn)切割。電火花線(xiàn)切割加工是電火花加工的一個(gè)分支，是一種直接利用電能和熱能進(jìn)行加工的工藝方法。由于在線(xiàn)切割加工過(guò)程中，工件和電極絲的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是由數(shù)字信號(hào)控制實(shí)現(xiàn)的，故又稱(chēng)為數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工，簡(jiǎn)稱(chēng)線(xiàn)切割加工。電火花線(xiàn)切割主要用來(lái)加工形狀復(fù)雜的模具、細(xì)小精密零件和能夠?qū)щ姷囊恍└哂捕炔牧?。電火花線(xiàn)切割加工具有加工精度高、加工余量小、生產(chǎn)周期短、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用。目前線(xiàn)切割機(jī)床已占電加工機(jī)床的60%以上。數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工原理電火花線(xiàn)切割加工原理如圖1－1所示，工具電極(鉬絲或銅絲)接直流脈沖電源的負(fù)極，工件接直流脈沖電源的正極，當(dāng)工具電極和工件的距離在一定范圍內(nèi)時(shí)，產(chǎn)生脈沖性火花放電，對(duì)工件進(jìn)行切割?；鸹ǚ烹娔軌蚯懈罟ぜ闹饕蚴牵赫?fù)電極在絕緣工作液中靠近時(shí)，由于正負(fù)電極的微觀表面是凹凸不平的，電極間的電場(chǎng)分布并不均勻，離得最近的凸點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度最高，兩極間介質(zhì)先被擊穿，形成放電通道，同時(shí)電流迅速上升。在強(qiáng)大的電場(chǎng)力作用下，通道內(nèi)的負(fù)電子以很高的速度奔向陽(yáng)極（正極），正離子也以高速奔向陰極（負(fù)極）。負(fù)電子和正離子在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)互相碰撞，陽(yáng)極和陰極表面分別受到電子流和離子流的強(qiáng)烈轟擊，使兩電極間隙內(nèi)的微小通道中瞬時(shí)產(chǎn)生高溫，通道中心溫度達(dá)到5000－10000度，瞬時(shí)產(chǎn)生的高溫由于來(lái)不及擴(kuò)散，使局部金屬材料熔化甚至少量金屬氣化，同時(shí)在工件和電極之間的部分絕緣工作液也產(chǎn)生氣化，氣化后的金屬蒸汽和工作液迅速膨脹并產(chǎn)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(lái)而達(dá)到切割的目的。圖1－1電火花線(xiàn)切割加工原理圖數(shù)控電火花線(xiàn)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(zhǔn)來(lái)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(gè)距離，都不能進(jìn)行火花放電。間隙過(guò)小，正負(fù)極容易短路，不能產(chǎn)生火花放電；間隙過(guò)大，極間電壓不易擊穿介質(zhì)，也不能產(chǎn)生火花放電。（2）在切割工件時(shí)，必須在絕緣工作液中進(jìn)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(zhǔn)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(gè)作用：利于產(chǎn)生脈沖性的火花放電；排除間隙內(nèi)電蝕產(chǎn)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(dǎo)電。只有導(dǎo)電材料才能產(chǎn)生火花放電，導(dǎo)電材料一般為金屬材料和半導(dǎo)體非金屬材料等。數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工的特點(diǎn)⑴接利用線(xiàn)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(shè)計(jì)和制造費(fèi)用，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。⑵可以加工用傳統(tǒng)切削加工方法難以加工的微細(xì)異形孔、窄縫和形狀復(fù)雜的零件。⑶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(qiáng)度。⑷傳統(tǒng)的車(chē)、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(xiàn)切割機(jī)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(wú)法加工的材料。在加工中作為刀具的電極絲無(wú)須刃磨，可以節(jié)省輔助時(shí)間和刀具費(fèi)用。⑸直接利用電、熱能進(jìn)行加工，可以方便地對(duì)影響加工精度的加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，有利于加工精度的提高，便于實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化控制。⑹電極絲是不斷移動(dòng)的，單位長(zhǎng)度損耗少，特別是慢走絲線(xiàn)切割加工時(shí)，電極絲一次性使用，故加工精度高（可達(dá)±2.5口m）⑺采用線(xiàn)切割加工沖模時(shí)，可實(shí)現(xiàn)凸、凹模一次加工成形。數(shù)控電火花線(xiàn)切割的應(yīng)用范圍電火花線(xiàn)切割加工由于具有諸多優(yōu)勢(shì)，主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：（1）廣泛應(yīng)用于沖壓模具的加工。（2）加工微細(xì)異形孔、任意曲線(xiàn)窄縫和復(fù)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(zhì)合金和切割薄片材料。（6）加工凸輪和特殊齒輪。（7）加工半導(dǎo)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(fèi)用，縮短生產(chǎn)周期。數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床的特點(diǎn)數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床的分類(lèi)1）．?dāng)?shù)控電火花線(xiàn)切割加工簡(jiǎn)述電火花線(xiàn)切割加工是電火花加工的一個(gè)分支，是一種直接利用電能和熱能進(jìn)行加工的工藝方法，它用一根移動(dòng)著的導(dǎo)線(xiàn)（電極絲）作為工具電極對(duì)工件進(jìn)行切割，故稱(chēng)線(xiàn)切割加工。線(xiàn)切割加工中，工件和電極絲的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是由數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)的，故又稱(chēng)為數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工，簡(jiǎn)稱(chēng)線(xiàn)切割加工。2）．?dāng)?shù)控電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床的分類(lèi)（1）按走絲速度分：可分為慢速走絲方式和高速走絲方式線(xiàn)切割機(jī)床。（2）按加工特點(diǎn)分：可分為大、中、小型以及普通直壁切割型與錐度切割型線(xiàn)切割機(jī)床。按脈沖電源形式分：可分為RC電源、晶體管電源、分組脈沖電源及自適應(yīng)控制電源線(xiàn)切割機(jī)床。數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床的基本組成數(shù)控電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床可分為機(jī)床主機(jī)和控制臺(tái)兩大部分。S 呂圖1—3快走絲線(xiàn)切割機(jī)床主機(jī)1)．控制臺(tái)控制臺(tái)中裝有控制系統(tǒng)和自動(dòng)編程系統(tǒng)，能在控制臺(tái)中進(jìn)行自動(dòng)編程和對(duì)機(jī)床坐標(biāo)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)字控制。2)．機(jī)床主機(jī)機(jī)床主機(jī)主要包括坐標(biāo)工作臺(tái)、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)、絲架、冷卻系統(tǒng)和床身五個(gè)部分。圖6-1為快走絲線(xiàn)切割機(jī)床主機(jī)示意圖。(1)坐標(biāo)工作臺(tái)它用來(lái)裝夾被加工的工件，其運(yùn)動(dòng)分別由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制。（2）運(yùn)絲機(jī)構(gòu)它用來(lái)控制電極絲與工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。（3）絲架它與運(yùn)絲機(jī)構(gòu)一起構(gòu)成電極絲的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。它的功能主要是對(duì)電極絲起支撐作用，并使電極絲工作部分與工作臺(tái)平面保持一定的幾何角度，以滿(mǎn)足各種工件（如帶錐工件）加工的需要。（4）冷卻系統(tǒng)它用來(lái)提供有一定絕緣性能的工作介質(zhì)——工作液，同時(shí)可對(duì)工件和電極絲進(jìn)行冷卻。第2章機(jī)床主要參數(shù)的確定本機(jī)床利用電極絲作為工具，在控制機(jī)控制下，按規(guī)定軌跡對(duì)工件進(jìn)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(fù)雜的零件。廣泛用于電子儀器，精密機(jī)械，輕工，軍工等部門(mén)。機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)TOC\o"1-5"\h\z工作臺(tái)橫向行程 250mm工作臺(tái)縱向行程 320mm加工最大厚度 300mm加工最大錐度 6/100mm工作臺(tái)最大承載重量 120kg加工最大寬度 320mm加工最大長(zhǎng)度 500mm加工表面粗糙度 Ra<2.5卩m最高材料去處率 >100電極絲直徑范圍 00.15?o0.25mm工作液供電電源功耗機(jī)床外形尺寸乳化液工作液供電電源功耗機(jī)床外形尺寸380V，三相，50Hz1.5KW1500X1050X1450mm1200Kg機(jī)床重量1200Kg確定儲(chǔ)絲筒基本尺寸確定走儲(chǔ)絲筒直徑:走絲速度一般在7－12m/s。確定儲(chǔ)絲筒直徑，選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1400r/min.V—兀Dn由 1000x60可知當(dāng)v—7m/s時(shí)得：1000x60xv1000x60x7D— — —95.5mm兀n 3.14x1400當(dāng)v—12m/s時(shí)得：1000x60xv1000x60x12D— — —163.8mm兀n 3.14x1400所以選擇儲(chǔ)絲筒直徑應(yīng)在95.5~163.8之間為了滿(mǎn)足加工要求，設(shè)計(jì)時(shí)儲(chǔ)絲筒的直徑假設(shè)D=130mm，則走絲速度為V=9.52m/s。傳動(dòng)比的確定令儲(chǔ)絲筒每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)其軸向移動(dòng)距離s=0.25mm.絲杠的導(dǎo)程取p=3mm。從儲(chǔ)絲筒到絲杠經(jīng)過(guò)兩級(jí)直齒圓柱齒輪變速，由于機(jī)構(gòu)傳動(dòng)載荷較小，故為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，加工方便，兩級(jí)齒輪的傳動(dòng)比取值相等，記為i，貝Ui—i—i，由于s—ixixp，即pxi2—s1212可得i=0.29。線(xiàn)切割機(jī)床所用的鉬絲的直徑應(yīng)小于s,否則，走絲時(shí)會(huì)產(chǎn)生疊絲現(xiàn)象而導(dǎo)致斷絲。電動(dòng)機(jī)的選擇確定運(yùn)絲機(jī)構(gòu)所需的功率P，運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的工作原理是電動(dòng)機(jī)通過(guò)彈性連軸器帶動(dòng)長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，長(zhǎng)軸中間裝有儲(chǔ)絲筒另一端是齒輪傳動(dòng)，通過(guò)齒輪副傳遞到第二根軸，第二根軸同樣通過(guò)齒輪副將運(yùn)動(dòng)傳遞到絲杠，將螺母固定到工作臺(tái)上面，絲杠與螺母配合，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)運(yùn)絲機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)運(yùn)絲機(jī)構(gòu)對(duì)于絲杠需要的驅(qū)動(dòng)力記為F,則電動(dòng)機(jī)所需要的功率為FvP=1000}其中耳——總效率，6}2}2}12345} 電動(dòng)機(jī)的效率，}=0.70;11}——滾動(dòng)軸承的效率，}=0.99;22}——滑動(dòng)軸承的效率，}=0.97;33}——齒輪傳動(dòng)的效率，}=0.99;44}——連軸器的效率，}=0.99；55則耳6}2}2=0.70x0.996x0.972x0.992x0.99、=0.589734 '絲杠的線(xiàn)速度v二8.167m/s,力F=27.5N,則電動(dòng)機(jī)的功率為

Fv27.5x8.167x1000370WP-1000n- 1000xFv27.5x8.167x1000370W轉(zhuǎn)速為n-1400rmin,型號(hào)為YS7124三相交流異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)為功率：370W電壓：22%80V頻率：50Hz電流：194彳］2A效率：0.70轉(zhuǎn)速：1400rmin功率因數(shù)：0.72重量：6.8Kg工作制：S1絕緣等級(jí)：B級(jí)防護(hù)等級(jí)：IP55環(huán)境溫度：40C冷卻方式：IC411傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)從與電動(dòng)機(jī)相連接的高速軸到低速軸算起，各軸依次命名為I軸,II軸，111軸。1．各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算第I軸轉(zhuǎn)速n】=n=1400r/min第II軸轉(zhuǎn)速n-n= =407r/mini3.441第III軸轉(zhuǎn)速n-Z- -118.3r/mini3.442式中n——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

i――第I軸到第II軸傳動(dòng)比1――第II軸第III軸傳動(dòng)比22．各軸功率計(jì)算第I軸功率p二pFFF4二370X0.7X0.99x0.994W二246.4W1152第II軸功率p二pF2.耳二246.4x0.972x0.99W二230W2 1 3 4第III軸功率p二p-n2F二230X0.992X0.99W二222.5W3 2 2 4電動(dòng)機(jī)的效率,n=0.70;1n――滾動(dòng)軸承的效率,2耳=0.99;2n――滑動(dòng)軸承的效率,n――滾動(dòng)軸承的效率,2耳=0.99;2n――滑動(dòng)軸承的效率,3耳=0.97;3n――齒輪傳動(dòng)的效率,4耳=0.99;4n——連軸器的效率，n5=0.99；53．各軸扭矩計(jì)算第I軸扭矩3．各軸扭矩計(jì)算第I軸扭矩p 246.4T=9550x緯=9550x =1680N-mm\o"CurrentDocument"n 14001第II軸扭矩T=9550x邑=9550x =5396N-mm\o"CurrentDocument"2 n 4072第III軸扭矩T=9550x行=9550x―=17961.7N-mm3 n 118.33將以上計(jì)算數(shù)據(jù)列表軸號(hào)轉(zhuǎn)速n(r/min)輸出功率P(W)輸出扭矩T(N-mm)傳動(dòng)比i效率耳I軸1400246.4168010.66II軸40723053963.440.93III軸118.3222.517961.73.440.93第3章齒輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算基于劉易斯公式的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)劉易斯公式的基本思路是假設(shè)一個(gè)齒尖承受所有法向負(fù)荷這樣一種嚴(yán)重的情況，并據(jù)此來(lái)考慮齒根處所產(chǎn)生的最大彎曲應(yīng)力。但齒形系數(shù)一般使用節(jié)點(diǎn)附近的值。雖說(shuō)劉易斯公式是在假定所有的負(fù)荷都施加在一個(gè)齒尖上來(lái)計(jì)算齒根強(qiáng)度的，但實(shí)際上嚙合的輪齒不止一個(gè)，壓力角為20度的標(biāo)準(zhǔn)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(duì)齒開(kāi)始嚙合的瞬間，另一對(duì)齒已在前一個(gè)法向節(jié)距處嚙合，因此在隨后的0.6個(gè)法向節(jié)距內(nèi)有兩對(duì)齒嚙合，而在此后的0.4個(gè)法向節(jié)距內(nèi)只有一對(duì)齒嚙合。因此，考慮到把在齒尖承受所有法向負(fù)荷時(shí)所得出的值y用作齒形系數(shù)會(huì)大大超過(guò)安全側(cè)，于是設(shè)計(jì)時(shí)采用節(jié)距附近承受負(fù)載是的值y，嚙合率越大則越有利于輪齒強(qiáng)度，因此對(duì)于傳動(dòng)齒輪來(lái)說(shuō)，應(yīng)重點(diǎn)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(fù)荷、傳遞扭矩根據(jù)劉易斯公式，正齒輪的輪齒上所承受的切向負(fù)荷P和傳遞扭矩T分別用（1）（2）來(lái)表示TOC\o"1-5"\h\zP二bxbxmxy' （1）b*bxbxd2xy' /c、T=t （2）2000Z其中P：輪齒上的切向負(fù)荷（N）T：扭矩（N*mm）b:彎曲應(yīng)力（Mpa）bb:齒寬（mm）m：模數(shù)（mm）d：節(jié)圓直徑（mm）y‘：節(jié)點(diǎn)附近的齒形系數(shù)“模數(shù)m基準(zhǔn)”Z：齒數(shù)齒形系數(shù)y‘“模數(shù)m基準(zhǔn)”（節(jié)點(diǎn)附近加載時(shí)的值）（2）最大容許彎曲應(yīng)力KxKxKxKxKb二bx―v t 1 m g-bfb CsDuraconTM齒輪的容許彎曲應(yīng)力會(huì)因各種運(yùn)行條件以及輪齒的大?。?shù)）而變化，從標(biāo)準(zhǔn)條件下的試驗(yàn)中得出，與各種模數(shù)相對(duì)應(yīng)的最大容許彎曲應(yīng)力，如果運(yùn)行條件與之不同，則可根據(jù)（3）式來(lái)修正其中b：給定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的最大容許彎曲應(yīng)力（Mpa）bfb:求出的標(biāo)準(zhǔn)條件下的DuraconTMM90最大容許彎曲應(yīng)力b（Mpa）C:使用狀況系數(shù)（表1-2）sK：速度修正系數(shù)VK：溫度修正系數(shù)。工作溫度高時(shí)必須修正溫度。由于輪齒T的彎曲強(qiáng)度與靜態(tài)彎曲強(qiáng)度間存在良好的相關(guān)性，因此可用彎曲強(qiáng)度-溫度的關(guān)系來(lái)修正。例如，當(dāng)溫度為80°C時(shí)，可得出

4646二0.592K：潤(rùn)滑系數(shù)L無(wú)潤(rùn)滑時(shí)k=0.8LK：對(duì)象材質(zhì)系數(shù)MDuraconTM對(duì)金屬時(shí)K=1MDuraconTM對(duì)DuraconTM時(shí)K=0.8MK：材料強(qiáng)度修正系數(shù)（表1-3）G也就是要對(duì)用⑶式求出的容許彎曲應(yīng)力和用⑴或⑵式求出的發(fā)生應(yīng)力c比較：b>b則不可b bbfb<b則可以bbf因DuraconTM齒輪中經(jīng)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(huì)更加安全，因此不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。此外，考慮到偏差因素。按照?qǐng)D中所示的傳動(dòng)方案,選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。選小齒輪齒數(shù)Zl=36,大齒輪齒數(shù)Z2=uZ1=3.44X36=123.84,取Z2=124。齒輪幾何參數(shù)計(jì)算公式齒頂高h(yuǎn)ah二h#maa齒根高h(yuǎn)fh=(h#+c#)mfa齒頂圓直徑dad=(z+2h#)maa齒根圓直徑dfd=(z-2h#-2c3)mfa齒距p分度圓直徑dp二nmd=mz塑料齒輪模數(shù)的選擇可采用下面的公式:2am=—z+z12m模數(shù)mma設(shè)計(jì)中心距mmZ、Z兩嚙合齒輪的齒數(shù)12a取96mm則根據(jù)公式m二2%96二1.236+124壓力角選擇a=20°計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩T=95.5xlO5p1n1=95.5x105x259x10-3-1400=176.1N-mm(3)選取齒寬系數(shù)0=0.4。d2)計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑d，代入［a］中較小的值TOC\o"1-5"\h\z1t H計(jì)算圓周速度v\o"CurrentDocument"兀dn 兀x39.2xl400 /v= 1t1= =2.87m\o"CurrentDocument"60x1000 60xlOOO /s圖3-4小齒輪零件圖三0!150.0??A0.0771II.I1:.An.122ii」22圖3-5大齒輪零件圖第4章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.1第丨軸的設(shè)計(jì)及校核1軸上的各參數(shù)P二p 41152功率二370x0.7x0.99x0.994W二246.4W轉(zhuǎn)速兀1=n=1400r/minT二9550x昱1n1246.4轉(zhuǎn)矩二9550x1400二1680N?mm2求作用在齒輪上的力由齒輪設(shè)計(jì)部分知小齒輪的分度圓直徑為d=zm=34x1mm=34mm,11可以求得2T 2x1680F=1= =98.8N,td341F=Ftan20=98.8x0.364N=36N。rt3初步確定軸的最小直徑先按式（15－2）初步估算軸的最小直徑根據(jù)表15—3取A=112,于是得d二A3p=112j246.4X心mm二6.3mmmin3n 3 1400T1由于軸較長(zhǎng)，并且軸上裝有儲(chǔ)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(kāi)有鍵槽，查表選取鍵的類(lèi)型及其尺寸為普通平建BxHxL:5X5X20mm選取連軸器為彈性柱銷(xiāo)連軸器，與軸配合的尺寸取d=11mm，長(zhǎng)度為L(zhǎng)=25mm。圖4—1第一根軸的裝配方案4．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zhǎng)度(1)為了滿(mǎn)足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，ITI段右端需要制出一軸肩，故取II-III段的直徑d=15mm,II-III段的長(zhǎng)ii-iii度首先要考慮到在不需要拆卸聯(lián)軸器的情況下能夠?qū)⑤S承蓋取下查看軸承。因此取L =15.5mm。I-I(2)初步選擇滾動(dòng)軸承。因?yàn)檩S承僅承受徑向力的作用，但是由于軸較長(zhǎng)，并且軸的直徑較小，儲(chǔ)絲筒在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下要求平穩(wěn)，無(wú)不正常震動(dòng)。儲(chǔ)絲筒外圓振擺應(yīng)小于0.03mm，反向間隙應(yīng)小于0.05mm，軸向竄動(dòng)應(yīng)徹底消失。故在iii-w,W-訓(xùn)段各安裝一對(duì)調(diào)心球軸承，型號(hào)為D36204GB276，基本尺寸為dXDXT=17X40X12mm,故d二d" 二17mm,I-w⑷-wi而L二L二22mm。II-III 切-wi(3)軸承采用軸肩定位，軸w-v,w-W段的直徑除了軸向定位軸承外還要裝配儲(chǔ)絲筒，因此d二d 二20mm,w-v w—⑷L二42.5mm,L 二37.5mm,W-V段需要安裝儲(chǔ)絲筒端蓋，周向w-v w-切采用普通平鍵定位，鍵的基本尺寸為：BxHxL=6x6x12mm。儲(chǔ)絲筒的軸肩定位，V-W段對(duì)儲(chǔ)絲筒器軸肩定位的作用，因此其直徑取d=26mm。長(zhǎng)度根據(jù)儲(chǔ)絲筒的長(zhǎng)度確定v-wL二205mm。v-w軸訓(xùn)-IX段安放齒輪，同時(shí)在齒輪與軸承之間采用套筒進(jìn)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(jìn)行徑向定位，鍵的尺寸為：BxHxL二6x6x15mm,軸上各尺寸為d 二15mm,L 二30mm。w-x w-x齒輪右端采用螺母進(jìn)行軸向定位，L二21mmx-xd 二14mm，螺紋的螺矩為1mm。x-xX-XI段為方形，其邊長(zhǎng)為10mm，軸向長(zhǎng)度為13mm,主要是為了裝鉬絲時(shí)用手輪攪動(dòng)方便而設(shè)計(jì)。確定軸上圓角和倒角尺寸

軸端及各軸肩倒角均取1X45。圓角半徑見(jiàn)零件圖示。求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，(a)示意圖B軸承i_ELEB軸承i_ELE_EL(b)垂直面受力圖LTL2L3(c)垂直面彎矩圖Mvnv2Fr1nv111rrm-n-r^(e)水平面彎矩圖t1(e)水平面彎矩圖t1(d)水平面受力圖圖4—2第一根軸的受力分析由圖分析各支點(diǎn)處的受力狀況由前已知：p246.4轉(zhuǎn)矩T=9550x竹=9550x =1680N-mmn 14001F=￡=2^82=98.8Ntd341F二Ftan20二98.8x0.364N二36Nrt在垂直面內(nèi)對(duì)B點(diǎn)取矩可得：GxL=FxL+Fx(L+L)2nv2 2r2 3式中L=52mm,L=307mm,12L=31.5mm，G=100N。3將這些數(shù)值代入上式課求得F=39.7N。nv2又由G=F+F+F，可得F=24.3N。nv1 nv2 r nv1則在垂直面內(nèi)B，C，D點(diǎn)處的彎矩分別為M=0；vbL307M=F?—=24.3x =3730N-mmTOC\o"1-5"\h\zvc nv12 2M=FxL=36x31.5=1134N?mm。vd r3計(jì)算水平面內(nèi)各量對(duì)B點(diǎn)取矩FxL=Fx(L+L)nh2 2t2 3可得F=108.9Nnh2由F+F二F可得nh1 nh2 tM=FxLh2 t3=98.8x31.5=3112N-mmF=-10.1N，表示其方向與圖示假設(shè)方向相反。nh1則在水平面內(nèi)BC,D點(diǎn)處的彎矩M=0,M=FxL=98.8x31.5=3112N-mm。h1 h2 t3如圖所示軸上A—E點(diǎn)各處的扭矩均相等，p246.4T=9550x厶=9550x =1680N-mm。n 14001可知D點(diǎn)處彎矩最大，其值為M=-JM2+M2=^11342+31122=3312N?mm。2 v2 h2從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面D是軸的危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)將計(jì)算出的截面D處的M,M及M列于下表v2h2 2載荷水平面H垂直面V支反力FF=108.9Nnh2F=39.7Nnv2彎矩MM=3112N?mmhdM=1134N?mmvd總彎矩M=Jm2+M2=3312N?mm2 W vd hd扭矩TT=1680N?mm15）按彎扭合成應(yīng)力校荷軸的強(qiáng)度

進(jìn)行校荷時(shí)，通常只校荷軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。根據(jù)式15—5及表中的數(shù)據(jù)，并取M2+(aM2+(aT)2Q= 2—ca?''33122+(0.6x168°)2Mpa0.1X342=29.9MPa前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表15—1查得t]=60MPa。因此Q<[cr]，故安全?！? ca —14.2第II軸的設(shè)計(jì)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p二p 2 二246.4x0.972x0.99W二230W2 1 3 4轉(zhuǎn)速n=n=1400=407r/mini3.441轉(zhuǎn)矩T=9550x厶=9550x2—=5396N?mm2 n 40722．求作用在齒輪上的力由齒輪設(shè)計(jì)部分知大齒輪的分度圓直徑為d=zm=117x1mm=117mm22可以求得大齒輪上的受力狀況Ft22TFt22T=2X1680= 117=28.7NF=Ftan20=28.7x0.364N=10.5Nr2 t2o

同樣右端銷(xiāo)齒輪上受力狀況為：2T2x5396如計(jì)F=2= =317.4N13 d343F=Ftan20=317.4x0.364N=115.5Nr3t33.初步確定軸的最小直徑先按式(15－2)初步估算軸的最小直徑。根據(jù)表15—3取A=112,于是得dmin：230dmin：230x10-33407mm=9.25mm軸上最小直徑處是螺紋連接，其作用是對(duì)齒輪起到軸向定位的作用則d二9.5mm，長(zhǎng)度L 二13.5mm用兩個(gè)螺母緊固。v-w v-w4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)擬定軸上零件的裝配方案如圖所示■丄 絲 口一 70圖4—3第二根軸的零件圖2)確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度對(duì)于軸II由以下幾種裝配方案:其一，傳統(tǒng)的傳動(dòng)方案，由于軸的長(zhǎng)度較小，可以將軸的左端利用滑動(dòng)軸承緊固在箱體上，為了增加軸的傳動(dòng)平穩(wěn)性，可以增加軸承的數(shù)量，在軸I-II段安放兩個(gè)調(diào)心球軸承，同時(shí)在箱體壁上開(kāi)處直徑d=6mm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(guò)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(jí)齒輪傳動(dòng)的齒輪同時(shí)對(duì)軸由著支撐的作用這種方案的缺點(diǎn)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(shí)在箱體壁上開(kāi)出直徑為d=6mm的孔，一邊軸的拆卸方便，軸上需要安放齒輪，同時(shí)齒輪要作高速旋轉(zhuǎn)，同樣又有兩種方案：軸與齒輪間采用滾動(dòng)軸承聯(lián)接，但是由于齒輪的輪轂長(zhǎng)度較大，對(duì)于每個(gè)輪轂上需要安放兩個(gè)滾動(dòng)軸承，其缺點(diǎn)是成本較大安放與拆卸麻煩。軸與齒輪間采用滑動(dòng)軸承配合，即能滿(mǎn)足傳動(dòng)的要求，又節(jié)約成本，軸瓦的材料可以選用鑄造青銅，因?yàn)殍T造青銅主要用于高速，重載的軸承，同時(shí)可以承受較大的沖擊，其成分為ZCuPb30。對(duì)比以上裝配方案，在同樣能夠滿(mǎn)足使用要求，同時(shí)又經(jīng)濟(jì)，裝配與拆卸方便的原則，可知第二種裝配方案種的滑動(dòng)軸承聯(lián)接更好。以下就采用此方案進(jìn)行計(jì)算確定軸的各參數(shù)。軸III-W與W-V段需要安放滑動(dòng)軸承，滑動(dòng)軸承的軸瓦與齒輪裝配，根據(jù)齒輪的輪轂直徑及其輪轂長(zhǎng)度同時(shí)要考慮到軸向定位的穩(wěn)定性確定III-W與w-V段的尺寸，d二11mm，III-IVL二17mm,d二11mm,L 二17mm，這兩個(gè)軸段IIITV W-V W-V需要裝滑動(dòng)軸承，加工精度要求較高，表面粗糙度要達(dá)到1.6。大齒輪左端采用軸肩定位，軸肩高度要求h>0.07d，取d=4mm，則d二22mm，IITII段長(zhǎng)度由裝配后確定，要保證齒輪與IItii箱體壁的間距l(xiāng)>5.5mm，取L二5.5mm。I-iI-II段根據(jù)材料力學(xué)及強(qiáng)度計(jì)算可以確定基本尺寸d二18mm，L二14.5mm。I-I I-I確定軸上圓角及倒角尺寸，參照表15－2，各倒角及圓角見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)零件圖。5．求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，再根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩和扭矩圖FnhlMca..-■rTFnhlMca..-■rT\Ca,iilr.=28.7N示意圖垂直面受力圖垂直面彎矩圖水平面受力圖水平面彎矩圖合成彎矩圖扭矩圖(g)扭矩圖圖4—4第二根軸的受力分析由圖分析各支點(diǎn)處的受力狀況：由前已知：轉(zhuǎn)矩T=9550x厶=9550x =5396N-mm，n 40722T2x1680F=—i=12d117F二Ftan20二28.7x0.364N二10.5N，r2 t2o

Ft32T=——2=

Ft32T=——2=

d32x539634=317.4NF二Ftan20二317.4x0.364N二115.5N,r3 t3根據(jù)力的合成定理計(jì)算出A點(diǎn)處的支反力在水平面內(nèi)，F(xiàn)+F二F,t2t3 nh1帶入數(shù)值可以求得F=346.1N,nh1在垂直面內(nèi),-F+F二Fr2r3nv1帶入數(shù)值得F二105N，方向向下，nv1由圖課知B處彎矩最大，現(xiàn)計(jì)算B處的彎矩和扭矩M=FLh nh11水平面內(nèi)，=346.1x22N-mm，=7614.2N-mmM=FLvnv11在垂直面內(nèi)，=105x22N-mm，=2310N-mmB—C間扭矩為T(mén)=9550x厶=9550^―=5396N-mm。n 4072從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險(xiǎn)截面現(xiàn)將計(jì)算出的截面B處的M，M及M列于下表vh

載荷水平面H垂直面V力FF=28.7N12F=10.5Nr2彎矩MM=7614.2N-mmhM=2310N-mmv總彎矩M=JM2+M2=7956.9N-mmv h扭矩TT=5396N-mm25）按彎扭合成應(yīng)力校荷軸的強(qiáng)度進(jìn)行校荷時(shí)，通常只校荷軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面B）的強(qiáng)度。根據(jù)式15—5及表中的數(shù)據(jù)，并取0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力caMcaM2+(aT)2

W「7956.92+(0.6x5396)2= MPa。0.1x1172=6.27MPa前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表15—1查得t]=60MPa。因此Q<[◎]，故安全?！? ca —14.3傳動(dòng)螺紋副的設(shè)計(jì)及校核第III軸是絲杠，絲杠通過(guò)與螺母連接帶動(dòng)整個(gè)儲(chǔ)絲機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌上面做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。螺旋傳動(dòng)是利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求的。它主要用于將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)將直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。1、特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：工作平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，易于自鎖，良好的減速性能.缺點(diǎn)：相對(duì)滑動(dòng)大，磨損大，效率低2、傳動(dòng)形式：a） 螺桿轉(zhuǎn)螺母移b） 螺桿又轉(zhuǎn)又移（螺母固定）一一用得多c） 螺母轉(zhuǎn)螺桿移d） 螺母又轉(zhuǎn)又移（螺桿固定）——用得少3、分類(lèi)按其用途，還可分為傳動(dòng)螺旋、傳導(dǎo)螺旋和調(diào)整螺旋三種類(lèi)型按照摩擦性質(zhì)分：滑動(dòng)螺旋滾動(dòng)螺旋靜壓螺旋（后兩種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度高的重要傳動(dòng)中，一般用滑動(dòng)）連接螺紋牙型有三種：矩形、梯形、鋸齒形螺紋。本次設(shè)計(jì)運(yùn)絲裝置螺紋傳動(dòng)形式選擇滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，螺母固定、螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)并移動(dòng)。一、 滑動(dòng)螺旋的結(jié)構(gòu)螺旋傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)主要是指螺桿、螺母的固定和支撐的結(jié)構(gòu)形式。螺旋傳動(dòng)的工作剛度與精度等和支撐結(jié)構(gòu)有直接關(guān)系，當(dāng)螺桿短而粗且垂直布置時(shí)，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(dāng)螺桿細(xì)長(zhǎng)且水平布置時(shí)，如機(jī)床的傳導(dǎo)螺旋（絲杠）等，應(yīng)在螺桿兩端或中間附加支撐，以提高螺桿的工作剛度。螺桿的支撐結(jié)構(gòu)與軸的支撐結(jié)構(gòu)基本相同。此外，對(duì)于軸向尺寸較大的螺桿，應(yīng)采用對(duì)接的組合結(jié)構(gòu)代替整體結(jié)構(gòu)，以減少制造工藝上的困難。螺母的結(jié)構(gòu)有整體螺母、組合螺母和剖分螺母等形式。整體螺母結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但有磨損產(chǎn)生的軸向間隙不能補(bǔ)償，只適合在精度要求較低的螺旋中使用。對(duì)于經(jīng)常雙向傳動(dòng)的傳導(dǎo)螺旋，為了消除軸向間隙和補(bǔ)償旋合螺紋的磨損，避免反向傳動(dòng)時(shí)的空行程，常采用組合螺母或剖分螺母?；瑒?dòng)螺旋采用的螺紋類(lèi)型有矩形、梯形、鋸齒形。其中以梯形和鋸齒形螺紋應(yīng)用最廣。螺桿常用右旋螺紋，只有在某些特殊場(chǎng)合才使用左旋螺紋。對(duì)于傳導(dǎo)螺紋，為了提高其傳動(dòng)效率及直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度，可采用多線(xiàn)螺紋（線(xiàn)數(shù)n=3~4,甚至多大6）。二、 滑動(dòng)螺旋：構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳動(dòng)比大，承載能力高，加工方便、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、易于自鎖缺點(diǎn)：磨損快、壽命短，低速時(shí)有爬行現(xiàn)象（滑移），摩擦損耗大，傳動(dòng)效率低（30~40%）傳動(dòng)精度低三、 螺桿和螺母的材料螺桿材料要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。螺母材料除要有足夠的強(qiáng)度外，還要求在與螺桿材料配合時(shí)摩擦系數(shù)小和耐磨?？紤]走絲裝置傳動(dòng)性能，螺桿材料選擇40Cr經(jīng)過(guò)熱處理。螺母采用鑄鐵制造，內(nèi)孔澆注巴氏合金。螺紋基本知識(shí)螺紋幾何參數(shù)⑴大徑d⑵小徑d1⑶中徑d2⑷螺距P⑸導(dǎo)程SS=nP

nP⑹螺紋升角Vtg屮=nP兀d2⑺牙型角a牙側(cè)角B圖4-1螺紋牙形圖四、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的工作能力分析失效形式與計(jì)算準(zhǔn)則主要失效——螺紋的磨損耐磨性計(jì)算確定：螺桿直徑d2、螺母高度H傳力較大時(shí)：螺桿強(qiáng)度校核、螺紋牙強(qiáng)度校核要求自鎖時(shí)：校核自鎖條件受壓細(xì)長(zhǎng)螺桿;校核穩(wěn)定性四、滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算滑動(dòng)螺旋工作時(shí)，主要承受轉(zhuǎn)矩及軸向拉力（或壓力）的作用，同時(shí)在螺桿和螺母的旋合螺紋間有較大的相對(duì)滑動(dòng)。其失效形式主要是螺紋磨損。因此，滑動(dòng)螺旋的基本尺寸（即螺桿直徑和螺母高度），通常是根據(jù)耐磨性條件確定的。對(duì)于受力較大的傳力螺旋，還應(yīng)校核螺桿危險(xiǎn)截面以及螺母螺紋牙的強(qiáng)度，以防止發(fā)生塑形變形和斷裂；對(duì)于精密的傳導(dǎo)螺旋應(yīng)校核螺桿的剛度（螺桿的直徑應(yīng)根據(jù)剛度條件確定），以免受力后由于螺距的變化引起傳動(dòng)精度降低；對(duì)于長(zhǎng)徑比很大的螺桿，應(yīng)校核其穩(wěn)定性，以防止螺桿受力后失穩(wěn)；對(duì)于高速的長(zhǎng)螺桿還應(yīng)校核其臨界轉(zhuǎn)速，以防止產(chǎn)生過(guò)度的橫向振動(dòng)等。1、耐磨性計(jì)算滑動(dòng)螺旋的磨損與螺紋工作面上的壓力、滑動(dòng)速度，螺紋表面粗糙度以及潤(rùn)滑狀態(tài)等因素有關(guān)，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(guò)度磨損。因此，滑動(dòng)螺旋的耐磨性計(jì)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(shè)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d（單位為mm）螺紋工作高度為h（單位為mm），2螺紋螺距為P（單位為mm），螺母高度為H（單位為mm），螺紋工作圈數(shù)為u二H，則螺紋工作面上的耐磨性條件為Pp=F二卩卩<[p]兀dhz兀dhH22圖4-2梯形螺紋傳動(dòng)副尺寸圖H |FP令0=,則H=0d代入上式整理后可得d>］：力吐］對(duì)于矩形和梯形螺紋，h=0.5P，則d>0.8円2 \0LpJ對(duì)于30°鋸齒形螺紋，h=0.75P,則d>0.65円TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"2 ”0Lp」螺母高度 H=0d2設(shè)計(jì)軸上的各參數(shù)，以下各量為螺桿的輸出參數(shù)功率p=p-n2F=230x0.992x0.99W=222.5W，3 2 2 4轉(zhuǎn)速n=n= =118.3r/min，i3.442轉(zhuǎn)矩T=9550x匕=9550x =17961.7N-mm。n 118.332．求作用在齒輪上的力根據(jù)作用力與反作用力定理可以知道2T32x539634=317.4NF'二F二Ftan20二317.4x0.364N二115.5N。r3 r3 t3初步確定軸的最。小直徑，先按式(15－2)初步估算軸的最小直徑。根據(jù)表15—3取A=112,于是得dmin嚴(yán)5X1°一3mm二13.8mmdmin118.3軸上最小直徑處是裝配齒輪，為了增加傳動(dòng)的穩(wěn)定性取d 二15mm，齒輪左端用套筒進(jìn)行軸肩定位，v-w根據(jù)裝配要求求得L =44.5mm。v-w查表《梯形螺紋基本尺寸(GB5796.3—86)》可知:螺桿螺距P=0.2mm公稱(chēng)直徑d=18mm中徑d=17mm2小徑d=15.5mm3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1)擬定軸上零件的裝配方案如圖所示B i I暮 1丁制q■I-diJ5圖4—3第三根軸的零件圖2)確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度軸的w-v段安裝軸承，由于軸承的寬度較小，選用兩個(gè)軸承并放，以增加絲杠傳動(dòng)的穩(wěn)定性，所以W-V段的基本參數(shù)由所選的軸承尺寸確定。d二17mm，L二24mm。w-v w-v軸承左端才用軸肩定位，軸肩高度不能超過(guò)軸承的內(nèi)圈的高度，通過(guò)計(jì)算取d 二22mm，長(zhǎng)度尺寸取L二10mm。III-IV III-IVII-III段的作用是起從絲杠羅紋到軸肩的過(guò)渡作用，基本尺寸參數(shù)為d 二17mm,L二5mm。I-I I-I軸I-II段是絲杠螺紋，目的是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。I-II長(zhǎng)度由儲(chǔ)絲筒的行程有關(guān)，取L=309mm，螺紋的基本參數(shù)為M18X3。I-I左端開(kāi)有螺紋孔，用螺釘固定以檔圈防止絲杠越程導(dǎo)致絲杠與螺母脫節(jié)。確定軸上圓角和倒角見(jiàn)零件圖示。求軸上的載荷

首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，再根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩和扭矩圖：(d)水平面受力圖t3(e)水平面彎(d)水平面受力圖t3(e)水平面彎矩圖合成彎矩圖扭矩圖合成彎矩圖扭矩圖(g)扭矩圖Mca(g)扭矩圖Mca圖4—4第三根軸的受力分析由圖分析各支點(diǎn)處的受力狀況：由于螺母支撐點(diǎn)的位置在行程范圍內(nèi)變化，在校荷時(shí)只需要取最危險(xiǎn)的位置，在此處應(yīng)該是在螺母與絲杠最左端接觸時(shí)，在此情況下進(jìn)行校荷由前已知：轉(zhuǎn)矩T=9550x匕=9550x2—=17961.7N-mm3 n 118.33Ft32T2x5396Ft3d343F二Ftan20二317.4x0.364N二115.5Nr3 t3在水平面內(nèi)對(duì)°A點(diǎn)取矩，F(xiàn)x(L+L)二FxLt3 1 2nh2 1式中L二285N,L二46.5N12代入上式可得F二369.1N,nh2又F+F二Fnh1 nh2 t3可得F=-51.7N表示方向與假設(shè)方向相反。nh1水平面內(nèi)的彎矩為M=F-Lh nh11=51.7x285N-mm=14759N-mm在垂直面內(nèi)對(duì)A點(diǎn)取矩，F(xiàn)x(L+L)=FxLr3 1 2 nv2 1代入各值可得F=134.3Nnv2又F+F二Fnv1nv2 r3可得F=-18.8N，與假設(shè)方向相反nv1M=F-Lv nv11則=18.8x285N-mm=5370N-mmA—B，B—C間扭矩均為T(mén)=9550xP3=9550x =17961.7N-mm3 n 118.33從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險(xiǎn)截面現(xiàn)將計(jì)算出的截面B處的M,M及M列于下表vh載荷水平面H垂直面V力FF=369.1Nnh2F=134.3Nnv2彎矩MM=14759N-mmhM=5370N-mmv總彎矩M=Jm2+M2=1570N?m'v hm扭矩TT=17961N-mm35）按彎扭合成應(yīng)力校荷軸的強(qiáng)度進(jìn)行校荷時(shí)，通常只校荷軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面B）的強(qiáng)度。根據(jù)式15—5及表中的數(shù)據(jù)，并取a=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力

M2+(aT)2G——caU5705U5705?+(0.6x1796D2Mpa0.1x1172=13.9MPa前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理由表15－1查得[b]—60MPa。因此g<[g]，故安全?！? ca —1第5章軸承壽命校核5.1第丨軸上軸承的校荷兩端均采用雙軸承聯(lián)接軸承類(lèi)型：深溝球軸承，軸承代號(hào)：6203標(biāo)稱(chēng)尺寸：dxDxL=17x22x40mm在校荷時(shí)每個(gè)軸承所承受的載荷是支撐點(diǎn)處載荷的一半計(jì)算壽命計(jì)算：106 (C￥1）滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：P=XR+YA其中：X、Y分別為徑向、軸向載荷系數(shù)。因?yàn)檩S承只受純徑向載荷。則P=Rr2）參照前面軸的計(jì)算可知：P=\：F+F1 nv1 nh1左軸承：=^24.32+10.12 P=26N1=26NP=QF+F2 nv2 nh2右軸承：=J39.72+1089 P=115.9N1=115.9N3）載荷系數(shù)：查表“載荷系數(shù)f”（按中等沖擊）得 f=1.2PPf=1.2P4)轉(zhuǎn)速：n二1440rmin5)壽命指數(shù)：￡=36)額定動(dòng)載荷：查表知C=7.36K左軸承：「 106 (1x7.36x103丫L二 h60x1400I1.2x26丿二156275312h右軸承：r106 (1x7360)3h60x1400U.2x115.9丿-1764249h由此可知：該軸承符合要求符合要求5.2第III軸軸上軸承的校荷兩端均采用雙軸承聯(lián)接軸承類(lèi)型：深溝球軸承，軸承代號(hào)：6203標(biāo)稱(chēng)尺寸：dxDxL-17x22x40mm在校荷時(shí)每個(gè)軸承所承受的載荷是支撐點(diǎn)處載荷的一半計(jì)算壽命計(jì)算：106 (C￥1）滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：P-XR+YA其中：X、Y分別為徑向、軸向載荷系數(shù)。因?yàn)檩S承只受純徑向載荷。則P-Rr2）參照前面軸的計(jì)算可知：

P=JFP=JF+F3 nv2nh2nv2 nh2P=26N=J369.1+134.32P=26N=392.7N3）載荷系數(shù)：查表“載荷系數(shù)f”（按中等沖擊）得 f=1.24）轉(zhuǎn)速：4）轉(zhuǎn)速：5）壽命指數(shù)： ￡=36） 額定動(dòng)載荷：查表知C=7.36KN106 （1x7.36x103丫L二 h60x118.311.2x392.7丿二536748h由此可知：該軸承符合要求符合要求第6章鍵的強(qiáng)度校核鍵的選擇包括類(lèi)型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的類(lèi)型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用要求和工作條件來(lái)選擇：鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來(lái)取定。對(duì)于常見(jiàn)的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)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(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷，因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校荷計(jì)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(qiáng)度條件為2Tx103r1pkldp式中：T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為N-m；k——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，單位為mm；l——鍵的工作長(zhǎng)度，單位為mm,圓頭平鍵l=L-b，平頭平鍵1=L，這里的L為鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度，單位為mm；b為鍵的寬度，單位為mm；「o]――鍵，軸輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為MPa；聯(lián)軸器處鍵的強(qiáng)度校荷選擇類(lèi)型：?jiǎn)螆A頭普通平鍵

基本尺寸：bxhxL=4x4x22mmk=0.5h=0.5x4=2mm；bl=L——=22—2=20mm；2d=11mm；=9550xn1=9550x370x0.7x0.99=9550x1400=1749N-mm代入上式得2Tx103c=—pkld=2x1.749x103=2x20x11=7.95MPa=110MPa鍵的強(qiáng)度能溝滿(mǎn)足要求。儲(chǔ)絲筒端蓋與軸聯(lián)接處鍵的校荷選擇類(lèi)型：圓頭普通平鍵基本尺寸：bxhxL=6x6x12mm；k=0.5h=0.5x6=3mm；l=L—b=12—6=6mm；d=20mm；T9550xPFFF2/=9550x 1——52—n1370x0.7x0.99x0.992=9550x1400=1714N-mm代入上式得=2Tx103kld=2x1.714x1033x6x20=9.5MPa寺］1-p」=110MPa鍵的強(qiáng)度能溝滿(mǎn)足要求。6.3第I軸與小齒輪聯(lián)接處鍵的校核選擇類(lèi)型：圓頭普通平鍵基本尺寸：bxhxL=6x6x14mm；k=0.5h=0.5x6=3mm；l=L—b=14—6=8mm；d=14mm；9550xPFFF4/=9550x 1——52-n1=9550x370x0.7x0.99x0.994S00=1679N-mm代入上式得2Tx103kld_2x1.679x1033x8x14_10MPa_110MPa鍵的強(qiáng)度能溝滿(mǎn)足要求。6.4第III根軸上鍵的校核選擇類(lèi)型：圓頭普通平鍵基本尺寸：bxhxL_6x6x18mm；k_0.5h_0.5x6_3mm；l_L—b_18一6_12mm；d_15mm；T_9550x厶3n39550x9550x222.5118.3_17961.7N-_17961.7