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购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 毕业设计 (论文 ) 数控机床分度工作台的设计 学 号： 姓 名： 专 业： 机械设计制造及其自动化 系 别： 机械工程系 指导教师： 师 教授 二一五年四月 购买设计文档后加 费领取图纸 i 摘 要 本文以数控机床为应用平台，通过研究分度工作台的基本原理，结合液压、数控技术，液压原理，机械传动及工程力学等等知识，对机床工作台进行了设计，来实现对尺寸较大、精度要求较高零件进行圆周面分度加工和工艺处理。 本文设计出了主要应用于数控镗床和加工中心的液压数控机床分度工作台，为了提高工作台精度和刚度，稳定性，本设计中工作台采用齿盘式分度装置。它的传动部分主要有：液压马达、齿轮齿条传动、齿轮传动、端齿盘传动及液压传动装置。其余部分主要由工作台端面、中心轴、液压系统、微动开关、支架和底座及箱体等部分组成。它能承受很大的外载，定位刚度好，精度保持性好，可提高加工效率，能够由数控系统控制使工作台自动完成分度并定位夹紧。此工作台采用端齿盘夹紧装置，定位精度高具有正确对中的能力，啮合时不需要再找中心，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。它具有高互换性和高耐磨性，经济效益好， 今后会在数控机床上得到广泛的应用 。 关键词： 分度工作台；液压马达；液压缸；数控 购买设计文档后加 费领取图纸 is a to do to a to or It in to in to in is of of it to on of of is to a by of to it of in in to in to in of of of 购买设计文档后加 费领取图纸 录 摘 要 . i . 录 . 绪论 . 1 题的来源与研究的目的与意义 . 1 度台的方案分析 . 1 构分析 . 2 械结构总体方案与布局 . 5 度台工作原理 . 7 题研究的内容 . 9 计基础 . 12 图绘制 . 13 准特征，参考几何体的创建 . 15 伸、旋转、扫描和放样特征建 . 16 程图的设计 . 17 配设计 . 17 2 机械结构的设计 . 18 承的设计 . 18 动齿轮的选型计算 . 18 压缸的选型计算 . 19 动轴的设计计算 . 19 3 分度台各部分强度的校核 . 20 承强度的校核 . 21 动轴强度的校核 . 21 轮强度的校核 . 21 4 分度工作台的 计 . 22 购买设计文档后加 费领取图纸 定义 . 23 选择 . 23 度工作台 制系统接线图和流程图的确定 . 24 结论 . 25 致 谢 . 26 参考文献 . 27 附录 一 . 28 附录 二 . 37 滨学院毕业设计（论文 ） 1 1 绪论 机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。 机械工程的服务领域广阔而多面， 凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。概括说来，现代机械工程有五大服务领域：研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有： 建立和发展机械工程的工程理论基础。例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原 理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。 研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。 机械产品的生产，包括：生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。机械制造企业的经营和管理。机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。生产批量 有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产。销售对象遍及全部产业和个人、家庭。而且销售量在社会经济状况的影响下，可能出现很大的波动。因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工滨学院毕业设计（论文 ） 2 业。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。 机械产品的应用。这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证 机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。 研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可 划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。 这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置， 可能也属于核动力装置等等。 因此自 20 世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。 分度工作台是近几十年发展起来的一种高科技半自动化生产设备。分度滨学院毕业设计（论文 ） 3 台的是工业机器人的一个重要分支。它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的 优点，尤其体现了人的智能和适应性。分度台作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。 题的来源与研究的目的和意义 现代工业分度台起源于 20 世纪 50 年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的自动化产品。 1962 年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型分度台。商名为 万能自动 )。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用气驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用分度台就是在这个基础上发展 起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（ ,专门生产工业分度台。 1962 年，美国机械铸造公司也试验成功一种叫 度台，原意是灵活搬运。该分度台的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用气驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种分度台出现在六十年代初，但都是国外工业分度台发展的基础。 1978 年，美国 司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种工业分度台，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于 1 毫米。 美国还十分注意提高分度台的可靠性，改进结构，降低成本。如 年分度台试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间），由 400 小时提高到 1500 小时，精度可提高到 德国机器制造业是从 1970 年开始应用分度台，主要用于起重运输、焊接和设备的钻孔、攻牙等作业。德国 司还生产一种全自动分度台，采用新的结构和程序控制。 瑞士 司生产一种全自动智能分度台，采用示教方法编制 程序。 滨学院毕业设计（论文 ） 4 日本是工业分度台发展最快、应用最多的国家。自 1969 年从美国引进二种典型分度台后，大力研究分度台的研究。据报道， 1976 年从事分度台的研究工作的大专院校、研究单位多达 50 多个。 1979 年 120 多个大学和国家研究部门用在分度台的研究费用 42%。 1979 年日本分度台的产值达 443 亿日元，产量为 14535 台。其中固定程序和可变程序约占一半，达 222 亿日元，是 1978年的二倍。具有记忆功能的分度台产值约为 67 亿日元，比 1978 年增长 50%。智能分度台约为 17 亿日元，为 1978 年的 6 倍。截止 1979 年，分度台 累计产量达 56900 台。在数量上已占世界首位，约占 70%，并以每年 50% 60%的速度增长。使用分度台最多的是汽车工业，其次是电机、电器。预计到 1990 年将有 55 万机器人在工作。 第二代分度台正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使分度台具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉分度台。 第三代分度台则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视 设 备 保 持 联 系 。 并 逐 步 发 展 成 为 柔 性 制 造 系 统 柔性制造单元 (重要一环。 随着分度台的研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。 随着科学技术的发展，分度台也越来越多的地被应用。在机械工业中，铸、焊、铆、冲、压、热处理、机械加工、装配、检验、喷漆、电镀等工种都有应用的实理。其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工作中也均有所应用。 在机械工业中，应用分度台的意义可以概括如下： 一、以提高生产过程中的自动化程度 应用 分度台有利于实现工件的钻孔、攻牙等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 二、以改善劳动条件，避免人身事故 在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他滨学院毕业设计（论文 ） 5 毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用分度台即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，以分度台代替人进行工作，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。 三、可以减轻人力，并便于有节奏的生产 应用分度台代替人进行工作，这是直接减少 人力的一个侧面，同时由于应用分度台可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有分度台，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产。 综上所述，有效的应用分度台，是发展机械工业的必然趋势。 度台的方案分析 为了使分度台的通用性更强，把分度台 采用齿盘式分度装置。它的传动部分主要有：液压马达、 齿轮齿条 传动、齿轮传动、端齿盘传动及液压传动装置。其余部分主要由工作台端面、中心轴、液压系统、微动开关、支架和底座及箱体等部分组成。它能承受很大的 外载，定位刚度好，精度保持性好，可提高加工效率，能够由数控系统控制使工作台自动完成分度并定位夹紧。此工作台采用端齿盘夹紧装置，定位精度高具有正确对中的能力，啮合时不需要再找中心，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。 构分析 分度工作台主要有液压缸提供驱动力，通过齿轮齿条机构带动齿盘转动，当需要分度时，壳体内部的液压缸推动动齿盘与上方的定齿盘啮合，这样工作台就停止了转动，如此间歇运动，就是对工作台进行了分度，具体的回转角度需要根据液压缸的推程来决定，通过调整液压缸的节流阀，可以很 方便地调节分度工作台的速度。 械结构总体方案与布局 分度台的液压回路的设计主要是选用合适的控制阀，通过控制和调节各个液体压缩的压力、流量和方向来使液压执行机构获得必要的力、动作速度和改变运动方向，并按规定的程序工作，设计出的方案布局图如下图所示。 滨学院毕业设计（论文 ） 6 分度台总体方案与布局图 此次设计的分度台 采用端齿盘夹紧装置，定位精度高具有正确对中的能力，啮合时不需要再找中心，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。 设计中采 用 制分度台实现各种规定的预定动作，既可以简化控制线路，节省成本，又可以提高劳动生产率。 度台工作原理 分度工作台主要有液压缸提供动力，通过齿轮齿条传动机构带动齿盘转动，当需要分度时，壳体内部的液压缸推动动齿盘与上方的定齿盘啮合，这样工作台就停止了转动，如此间歇运动，就是对工作台进行了分度，具体的回转角度需要根据液压缸的行程来决定，通过调整液压缸的节流阀，可以很方便地调节分度工作台的速度。 题研究的内容 本论文主要研究运用 数控机床分度工作台进行设计。在设 计过程中，了解 各种功能。 司成立于 1993年，由 滨学院毕业设计（论文 ） 7 裁发起，总部位于马萨诸州的康克尔郡（ 。 当初的目标是希望在每一个工程师的 桌面 上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995 年推出第一套 维机械设计 软件 至今已经拥有位于全球的办事处，并经由 300 家经销商在全球 140 个国家进行销售与分销该产品。 1997 年，国 达索（ 司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。 件是世界上第一个基于 。由于技术创新符合 术的发展潮流和趋势， 司于两年间成为业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得 年都有数十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995 从 1995年至今，已经累计获得十七项国际大奖 。 其中仅从 1999年起， 美国 权威的 续 4年授予表彰 力和简明。至此， 定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它， 设计师大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。 由于 色的技术和市场表现，不仅成为 成为 华尔街 青睐的对象。终于在 1997 年由法国 达索公司 以三亿一千万美元的高额市值将 资并购。公司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 业的世界纪录。并购后的原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作，成为 业一家高素质的专业化公司 。 维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 由于使用了 观式设计技术、先进的 核（由剑桥 提供）以及良好的与 第三方软件 的集成技术 。 为全球装机量最大、最好用的软件。资料显示，目前全球发放的 件使用许可约 28万，涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品 /消费品、离散制造等分布于全球 100 多个国家的约 3 万 1千家企业。在教育市场上，每年来自全球 4， 300 所教育机构的近 145， 000 名学生通过 培训课程。 据世界上著名的人才 招聘 网站检索，与其它 3D 件 相比， 滨学院毕业设计（论文 ） 8 相关的招聘广告比其它软件的总合还要多， 这一事实 说明了 越来越多的工程师 和设计者 使用 维软件 ，越来越多的企业 需要 才。件功能强大， 易于操作，界面人性化， 技术创新 ， 组件繁多是 大特点 。 使得 维软件 成为 目前全球 领先的三维 设计时 能够 为用户 提供不同的设计方案 ，通过方案的筛选，工程师能从中选择合适的方案，从而在 设计过程中 降低设计的 错误以及提高产品质量。在目前市场上所见到的三维 决方案中， 设计过程比较简便 又 通俗易懂 的软件之一。 它 不仅提供如此 人性化 的 系统 ，同时对每个工程师和设计者 ，乃至整个机械行业提供了良好的发展基础。 件是世界上第一个基于 发的三维 统，由于技术创新符合 术的发展潮流和趋势， 司于两年间成为 业中获利最高的公司。良好的财务状况和用户支持使得 年都有数 十乃至数百项的技术创新，公司也获得了很多荣誉。该系统在 1995获得全球微机平台 统评比第一名；从 1995 年至今，已经累计获得十七项国际大奖，其中仅从 1999 年起，美国权威的 年授予 佳编辑奖，以表彰 创新、活力和简明。至此， 定和创新三大原则得到了全面的落实和证明，使用它， 设计师 大大缩短了设计时间，产品快速、高效地投向了市场。由于 色的技术和市场表现，不仅成为 成为华尔街青睐的对象。终于在 1997年由法国达索公司 以三亿一千万美元的高额市值将 司原来的风险投资商和股东，以一千三百万美元的风险投资，获得了高额的回报，创造了 购后的 为 业一家高素质的专业化公司， 维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的 计基础 熟悉 工作环境；了解 握在 存、导入等基本操作，掌握三维建模流程。 滨学院毕业设计（论文 ） 9 图绘制 掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的 概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。 准特征 清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。 伸、旋转、扫描和放样特征建模 灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与 建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。 程图设计 灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。 配设计 灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用 活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计 子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。 滨学院毕业设计（论文 ） 10 2 机械结构的设计 承的设计计算 轴承的选择并不是只考虑轴径一个因素，还要考虑到轴承的性能，一般要考虑到其寿命、可靠度（指该轴承达到或超过规定寿命的概率）、静载荷、动载荷、额定寿命、基本额定寿命、基本额定载荷等等很多因素。最主要的是允许空间、载荷的大小和方向、轴承工作转速、旋转精度、轴承的刚性（一般磙子轴承的刚性大于球轴承）、轴向游动、安装和拆卸。因为在本设计的轴上 径向载荷大，轴向载荷小，而且存在轴或壳体变形大以及安装对中性差的问题，所以选用调心滚子轴承，因为调心磙子轴承主要承受径向载荷，也可同时承受少量的双轴向载荷，而圆锥磙子轴 承有打的锥角可承受大的径、轴向联合载荷。所以选用（双列向心）圆锥磙子轴承，有双内圈，并是可分离的轴承，根据 d=80参考资料 2356 表 7 2 78 我们选择带紧定套的调心滚子轴承（ 288根据轴承选用配套的轴承座，参考资料 2用圆锥孔的异径孔滚动轴承座 (7813选用 动齿轮的选型计算与校核 1）选择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45钢（调质），硬度为 240者材料硬度差为 40 2） 精度等级选用 7级精度； 3）小齿轮齿数 41，大齿轮齿数 74的； 4） 齿轮模数都为 3的直齿轮 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 1） 确定公式内的各计算数值 （ 1） 试选 （ 2）选取区域系数 （ 3）选取尺宽系数 d 1; （ 4）查得 1 2 1 2 （ 5）查得材料的弹性影响系数 滨学院毕业设计（论文 ） 11 （ 6）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 600齿轮的解除 ;疲劳强度极限 550 （ 7）计算应力循环次数 6060 192 1（ 2 8 300 5） 102 107 （ 8） 查得接触疲劳寿命系数 （ 9） 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1，安全系数 S 1，由得 H1 600570 H2 550539 H H1 H2/2 )齿轮的校核 m=3,1,4, 两齿轮材料均选用 45,表面淬火， 4855 查得： M P 预期齿轮寿命 5年，每天工作 12小时，工作载荷为轻微冲击，则 818216 0 6 0 * 1 * 5 2 0 * ( 5 * 3 0 0 * 1 2 ) 5 . 6 1 6 * 1 0/ 2 . 7 2 1 6 * 1 0N a n i 查机械设计基础图，得： Y )验算齿面接触疲劳强度 载荷系数，取 K=得： M H 接触应力为： 232212 1 . 5 5 . 5 6 4 7 1 0 3 . 0 61 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 8 1 7 2 . 0 7 92 4 7 8 2 . 0 6H E Zb d a 滨学院毕业设计（论文 ） 12 i i i i (2)验算齿根弯曲疲劳强度 取 K=表： Y Y 弯曲疲劳强度的最小安全 系数，取 F 则： 1 3 5 0 0 . 9 2 2 5 7 . 61 . 2 5F M P a 2 3 5 0 0 . 9 8 2 7 4 . 41 . 2 5F M P a 1 1 11 2212000 2 0 0 0 1 . 5 5 . 5 6 4 7 2 . 6 8 1 . 5 62 4 3 2 61 2 . 4 2 8F a S Y Yb m a 2221112 . 4 6 1 . 6 8 1 2 . 4 2 8 1 2 . 2 8 52 . 6 8 1 . 5 6F a S a S P 由上述计算可知，均满足要求。 压缸的选型计算 液压缸运行长度设计为 l =118缸内径为 1D =40=20压 缸运行速度，加速度时间 t =强 p=驱动力 20 . 26 )(3799 N ; 2、尺寸校核 （ 1）测定质量为 5重力 )(8001080N（ 2） 设计加速度 )/(5 ，则惯性力 1 滨学院毕业设计（论文 ） 13 )(400580N（ 3）考虑活塞等的摩擦力，设定一摩擦系数 1.0k ， )( 总受力 1 )(124040400800N0 所以设计尺寸符合实际使用要求。 由于实际设计中用到的齿轮误差测量 扎的总重为 5们根据杠杆原理可知： 2知两个力臂之间的长度的比值为 1:5，即根据杠杆原理可得实际气缸的出力为 55N，然后根据 F=里假定大气压力为： 那么就有 F=1400N,查表可得，我们可以选择缸径 150，行程 400的无杆行标准液压缸，液压缸牌子我们选择 动轴的设计计算 （ 1）初步确定轴的直径 6551 30 33000 （ 根据工作条件，取 90d 2）传动轴受力分析 360 11 mt （ 3 1062222co 4 4co s 1 N （ 2062222s i 4 4062222s i n N （ 滨学院毕业设计（论文 ） 14 （ 3）绘制传动轴的受力简图，如图所示，求支座反力 垂直面支反力： 由 0： 0257 032 1 2/3 6 3 12/3 6 023 滨学院毕业设计（论文 ） 15 由 0Y ，得： 6 3 1 （ 水平面支反力： 由 0： 032 6 1 4 42 3 L 0Z ，得： 9 6 3 1 （ （ 4）作弯矩图： 垂直面弯矩 ： 4 9 9 0 8 92 （ 水平面弯矩 ： 8 0 3 6 02 （ 合成弯矩 M 图： 82 2222 （ （ 5）作转矩 T N 6）校核轴的强度： 按弯扭合成应力校核轴的强度 校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面 C）的强度。由文献 1， 15知，取 ，轴的计算应力 3252232 滨学院毕业设计（论文 ） 16 （ 选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由文献 1表 115 可知， 601 此， 1 安全。 3 分度台各部分强度的校核 承强度的校核 根据根据条件，轴承预计寿命 163658=48720 小时 ； 1、 计算输入轴承 （ 1）已知 n =轴承径向反力： 初先两轴承为角接触球轴承 7206 。 根据课本 11 得 轴 承 内 部 轴 向 力 (2) a= 故任意取一端为压紧端，现取 1 端为压紧端 (3)计算当量载荷 据课本 （ 11 f P=据课本 11得 : P1=fP(1)= P2=fp(1)= (4)轴承寿命计算 2 故取 P= 角接触球轴承 =3 动轴强度的校核 1、轴的特点 : 轴是组成机械的主要零件之二。一切作回转运动的传动零件，都必须装在轴上刁 能进行运动及 时它又通过轴承和机架 联接，由此形成 个以轴为基准的组合体一轴系部件。 2、 轴的种类 滨学院毕业设计（论文 ） 17 1、根据承受载荷的不同分为 : 1)转轴 :定义既能承受弯矩又承受扭矩的轴 2)心轴 :定义 :只承受弯矩而不承受扭矩的轴 3)传送轴 :定义 :只承受扭矩而不承受弯矩的轴 z、根据轴的外形，可以将直轴分为光轴和阶梯轴 。 3、根据轴内部状况，又可以将 直轴分为实心轴和空。 4、 轴的设计重点 1、轴的设计 W 轴的工作能力设计。 主要进行轴的强度设计、刚度设计，对于转速较高的轴还要进行振动稳定性的计算。 轴的结构设计。 根据轴的功能，轴必须保证轴上零件的安装固定和保证轴系在机 器中的支撑要求，同时应具有良好的工艺性。 一 般的设计步骤为 : 选择材料，初估轴径，结构设计，强度校核，必要时要进行刚度校核和稳定性计算。 2、轴的材料 轴是主要的支承件，常采用机械性能较好的材料。常用材料包括 : 碳素钢 :该类材料对应力集中的敏感性较小，价格较低， 是轴类零件最常用的材料常用牌号有 :30、 35、 40、 45、 50。采用优质碳钢时，一般应进行热处理以改善其性能。 可以选用 255 等普通碳钢。合金钢 :对于要求重载、高温、结构尺寸小、重量轻等使用场 合的轴， 可以选用合金纲合金钢具有史好的机械性能和热处理性能，但对应力集中较敏感，价格也较高。设计中尤其要汁意从结构上减小应力集中，并提高其表面质量。 铸铁 :对于形状比较复杂的轴，可以选用球铸铁和高强度 。 铸铁。它们具有较好的加工性和吸振性，经济性好且 铸造质量不易保证 。 3、轴的结构设计 滨学院毕业设计（论文 ） 18 根据轴在工作中的作用，轴的结构取决于 :轴在机器中的安装位置和形式，轴上零件的类型和尺寸，载荷的性质、大小、方向和分布状况，轴的加工工艺等多个因素。合理的结构设计应满足 :轴上零件布置合理，从而轴受力合理有利于提高强度和刚度 ;轴和轴上零件必须有准确的工作位置 ;轴上零件装拆调整方便 ;轴具有良好的加工工 艺性 ;节省材料等。 1)轴的毛坯一般采用圆钢、锻造或焊接获得，由于铸造品质不易保证，较少选用铸造毛坯。轴主要由三部分组成。轴上被支承，安装轴承的部分称为轴颈 ; 支承轴 上零件，安装轮毅的部分称为轴头 ;联结轴头和轴颈的部分称为轴身。轴颈上安装滚动轴承时，直径尺寸必须按滚动轴承的国标尺寸选择，尺寸公差和表面粗糙度须按规定选择 ;轴头的尺寸要参考轮毅的尺寸进行选择，轴身尺寸确定时应尽量使轴颈与轴头的过渡合理，避免截面尺寸变化过大，同时具有较好的工艺性。 2) 1、 分析所设计轴的工作状况，拟定轴上零 件 的装配方案和轴在机 器中的安装情况。 2、 根据已知的轴上近似载荷，初估轴的直径或根据经验确定轴的某径向尺寸。 3、 根据轴上零件受力情况、安装 、固定及装配时对轴的表面要求等确定轴的径向 (直径 )尺寸。 4、 根据轴上零 件 的位置、配合长度、支承结构和形式确定轴的轴向尺寸。 5、 考虑加工和装配的工艺性，使轴的结构更合理。 3)零件在轴上的安保证轴上零件可靠工作，需要在工作过程中有准确的位置，即零件在轴上必须有准确的定位和固定。零件在轴上的准确位置包括轴向和周向两个方面 W 零件在轴上的轴向定位和固定常见的轴向定位和固定的方法采用轴肩、各种挡圈、套筒、圆螺母、锥端轴头等的多种组合结构。 轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两种。利用轴肩定位结构简单、可靠，但轴的直径加 大，轴肩处出现应力集中 ;轴肩过多也不利于加工。因此，定位轴肩多在不致过多地增加轴的阶梯数和轴向力较大的清况下使用，定位轴肩的高滨学院毕业设计（论文 ） 19 度一般取 3动轴承定位轴肩的高度需按照滚动轴承的安装尺寸确定。非定位轴肩多是为了装配合理方便和径向尺寸过度时采用，轴肩高度无严格限制，一般取为 1 套筒定位可以避免轴肩定位引起的轴径增大和应力集中，但受到套筒长度和与轴的配合因素的影响，不宜用在使套筒过长和高速旋转的场合。 挡圈的种类较多，且多为标准件，设计中需按照各种挡圈的用途和 l 国标来选用。 (1)从装配来考虑 :应合理的设计非定位轴肩，使轴上不同零件在安装过程中尽量减少不必要的配合 ;为了装配方便，轴端应设计 45。的倒角 ;在装键的轴段，应使键槽靠近轴与轮毅先接触的直径变化处，便于在安装时零件上的键槽与轴上的键容易对准采用过盈配合时，为了便于装配，直径变化可用锥面过渡等。 (2)从加工来考虑 :当轴的某段须磨削加工或有螺纹时，须设计砂轮越 程槽或退刀槽根据表面安装零件的配合需要，合理确定表面粗糙度和加工方法 为改善轴的抗疲劳强度，减小轴径变化处的应力集中，应适当增大其过渡圆角径，但同时 要保证零件的可靠定位，过渡圆角半径又必须小于与之相配的零件的圆角半径或倒角尺寸。 轴的设计时应考虑多方面因素和要求，其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。其中对于轴的强度校核尤为重要，通过校核来确定轴的设计是否能达到使用要求，最终实现产品的完整设计。由此看来合理的进行轴的强度校核成为轴设计的主要内容，同时也是评定轴的设计成败得先决条件。校核结果如不满足承载要求时，强度校核是对材料或设备的力学性能进行检测并调节的一种方式，并且这种方式以不破坏材料或设备性能为一前提。 的强度校核 : 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。对于传动轴应按扭转强度条件计算。 滨学院毕业设计（论文 ） 20 轮 强度校核 （）校核齿面接触疲劳强度 （ 1）接触应力的计算 由文献 4表 395 可知，齿面接触应力计算公式，即 22211 （ 确定公式内的各计算数值 计算载荷系数 电动机驱动，载荷平稳，由文献 4表 25 可知，取 1平均分度圆直径 Rm 平均分度圆圆周速度 00 0 00 0 11
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