1、完整 CAD 图纸，联系 153893706本科学生毕业设计T6112卧式镗床设计系部名称： 机电工程学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化 机械 08-1 学生姓名： 指导教师： 职 称： 副教授 The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of T6112 HorizontalBoring MachineCandidate： Zhou hongweiSpecialty： Mechanical Design andManufacture Spindle Box; Spindle gearshift; Motor; Worktable黑龙
2、江工程学院本科生毕业设计目 录摘要 .IAbstract .II第 1 章 绪论 11.1 选题的背景及意义 11.2 国内外发展和现状 11.3 研究设想 31.4 总体设计方案 31.5 预期结果 3第 2 章 卧式镗床总体设计方案 42.1 卧式镗床的工作原理 42.2 卧式镗床的总体布局 42.3 主要技术参数 52.4 卧式镗床 62.4.1 组成部件及运动 .62.4.2 主轴部件机构 .62.4.3 夹具 .72.5 本章小结 8第 3 章 卧式镗床传动系统设计.93.1 主传动系统的运动设计 93.1.1 电机的选择 .93.1.2 合理分配传动比一般应注意以下几点： 103.
3、1.3 计算传动装置的运动和动力参数 113.2 轴的设计及其校核 .123.2.1 镗轴的设计 123.2.2 与主电机连接的轴的设计与校核 133.2.3 三联齿轮（）上的轴的校核 163.2.4 蜗轮和蜗杆的计算与校核 193.3 齿轮的设计 .21黑龙江工程学院本科生毕业设计3.3.1 齿轮的设计计算方法与材料选择原则 213.3.2 齿轮的失效形式 223.3.3 齿轮的结构设计及参数的确定 233.4 主轴轴承的设计与校核 .273.5 键的设计与校核 .293.7 本章小结 .33结论34参考文献 .35致谢36黑龙江工程学院本科生毕业设计1第 1 章 绪 论1.1 选题的背景及
4、意义根据所学专业的需要，为了使所学知识得以运用，选择卧式镗床为我的毕业设计题目。 镗床类机床的主要工作是用镗刀进行镗孔，所以叫镗床。镗床主要分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床等。因为卧式镗床除镗孔外，还可钻孔，扩孔，铰孔。尤其适合大型，复杂的箱体类零件的孔加工。一般情况下，零件可以在一次安装中完成大部分甚至全部的加工工序，所以卧式镗床特别适合于加工形状、位置要求严格的孔系和加工尺寸较大、形状复杂且具有孔系的箱体、机架床身等零件。因此，卧式镗床也是我国重点开发设计的主要机床产品之一。T6112 卧式镗床就是在这种背景下应运而生的。由于 T6112 卧式镗床在性能与结构上的诸多优点，它的应用领域越来
5、越宽广，已形成了比较成熟的设计制造技术。卧式镗床主要由工作台，主轴箱，前立柱，后立柱，下滑座，上滑座和床身等部件组成。主要可以完成下列工作运动：1、 镗杆的旋转运动；2、 平旋盘的旋转主运动；3、 镗杆的轴向进给运动4、 主轴箱垂直进给运动 5、 工作台纵向进给运动 6、 工作台横向进给运动7、 平旋盘径向刀架进给运动 8、 辅助运动：主轴箱，工作台，在进给方向上的快速调位运动；后立柱纵向调位运动，后支架垂直调位运动。通过运用自己所学知识及大量的实际考察和查阅资料，对卧式镗床的传动系统、主轴箱、平旋盘及主轴变速机构进行设计。最终实现卧式镗床的各种加工。1.2 国内外发展和现状1、国外镗床行业发
6、展的现状镗削加工是一种比较传统的加工方法。目前，在 21 世纪初期，美、德、日等各国镗床的发展历史，大致可分为以下三个阶段：黑龙江工程学院本科生毕业设计2(1)二十世纪初期，即镗床的诞生阶段。(2)到二次大战前，这是镗床行业从诞生到形成较完整体系的阶段。(3)从二次大战到现在，是镗床的质量、性能、水平大发展的阶段。目前，随着电子技术、计算机、自动化、控制测量技术和材料工业的发展，国外镗床的控制技术、镗削工艺、结构设计及外围设备均有了新的发展，达到了与70 年代明显不同的新高度。其主要发展现状和趋势归纳如下：(1)镗床数控技术得到迅速发展。 (2)卧式镗床设计结构和工艺的发展。(3)向柔性化、无
7、人化、超精密化的开拓性研究。国外数控镗床及卧式加工中心产品大多以普通卧镗为基型，发展成不同水平的产品。如在普通卧镗上配上不同水平的数控系统后成为不同的数控卧镗。在数控卧镗的基础上，再加上刀库和机械手，成为自动换刀型的产品。最终都将会演变成不同布局和不同精度水平的卧式加工中心产品。在国外已普及用 CAD 对机床的基础大件如床身、立柱、滑座等进行优化设计。这样不仅可以大量节约原材料，同时还可缩短设计周期，提高机床的动态特性。更为突出的是，在机床设计中普遍采用模块化设计方法，可较快地开发新品种，满足不同用户的需求。当新技术、新结构、新材料在机床上大量应用时，使机床技术水平有明显的提高，促使加工零件高
8、精度化，高效化和高速化。2、我国镗床行业发展的现状经过将近半个世纪的发展，我国镗床行业已经发展成一个具有相当规模、门类齐全、有一定技术水平以及生产能力的金属切削机床行业。目前，国内最大的 TK6925 数控落地铣镗床在齐齐哈尔第二机床公司设计制造完成。这次最大的铣镗床是为武汉船用机械厂生产的。是目前同类产品中规格最大，技术含量最高，具有自主知识产权且结构新颖的重型机床，具有十二轴控制，任意四轴联动功能。以落地铣镗床为主体的高技术含量机电一体化重型金切机床装备，已成为齐二机床公司参与市场竞争，实现企业快速发展的支柱性主导优势产品，市场占有率已达 85%以上，引领国内数控落地铣镗床快速发展。由交大
9、昆机科技股份有限公司开发出的 TK6111 数控铣镗床，填补了我国在台式数控卧式铣镗床上的空白，各项技术性能指标达到国内镗轴直径 110mm 规格的台式数控卧式铣镗床的领先水平，进一步缩短了与国外同类产品的差距。我国机床工业已经取得了巨大的成就，但与世界先进水平相比，还有较大的差黑龙江工程学院本科生毕业设计3距，因而我们必须奋发图强、努力工作，学习和引进国外的先进科学技术，以便早日赶上世界先进水平。1.3 研究设想本文仔细分析了卧式镗床的组成结构及传动系统图，主要针对主轴箱进行了全面细致的研究设计，针对主轴，平旋盘进行了改进，使卧式镗床的应用更为广泛，功能更多，加工的零件精度更高。1.4 总体
10、设计方案本机床主运动采用二个三联滑移齿轮和一个双联滑移齿轮实现变速，电机运动传至空心主轴，由齿轮副传动主轴得到 18 级低档转速，当其中一个齿轮 Z23 左移时，又由另一组齿轮副传动主轴得到 6 级高档转速，因此共有 24 级转速，若 Z23处于空挡位置，将轴 XV 上的滑移齿轮 Z27 和平旋盘主轴上 Z26 齿轮啮合，运动被传到平旋盘上，使平旋盘获得 18 级转速。1.5 预期设想能够顺利完成设计，实现对卧式镗床主轴和变速机构的创新与改进。黑龙江工程学院本科生毕业设计4第 2 章 卧式镗床总体设计方案2.1 卧式镗床的工作原理卧式镗床主要由工作台，主轴箱，前立柱，后立柱，下滑座，上滑座和床
11、身等部件组成。主轴箱可沿前立柱的导轨上下移动。在主轴箱中，装有主轴部件、主运动和进给运动变速机构以及操纵机构。根据加工情况不同，刀具可以装在镗杆上或平旋盘上。加工时，镗杆旋转完成主运动，并可沿轴向移动完成进给运动；平旋盘只能做旋转主运动。装在后立柱上的后支架用于支撑悬伸长度较大的镗杆的悬伸端，以增加刚性。后支架可沿后立柱上的导轨与主轴箱同步升降，以保持镗杆不同长度的需要。工件安装在工作台上，可与工作台一起随下滑座或上滑座作纵向或横向移动。工作台还可绕上滑座的圆导轨在水平平面内转位，以便加工互相成一定角度的平面或孔。当刀具装在平旋盘的径向刀架上时，径向刀架可带着刀具作径向进给，以车削端面。综上所
12、述，卧镗具有下列工作运动：1. 镗杆的旋转运动。 2. 平旋盘的旋转主运动 3. 镗杆的轴向进给运动4. 主轴箱垂直进给运动 5. 工作台纵向进给运动 6. 工作台横向进给运动7. 平旋盘径向刀架进给运动 8. 辅助运动：主轴箱，工作台，在进给方向上的快速调位运动；后立柱纵向调位运动，后支架垂直调位运动。2.2 卧式镗床的总体布局1、本镗床按照以下要求进行总体布局:（1）保证工艺方法所要求的工件和刀具的相对位置和相对运动；（2）保证机床具有与所要求的加工精度相适应的刚度和抗震性；（3）便于观察加工过程；便于操作、调整和修理机床；便于输送、装卸工件和排除切削，并保证工件安全；（4）经济性好，如节
13、省材料，减少占地面积。2、 T6112 卧式镗床的传动形式黑龙江工程学院本科生毕业设计5本镗床采用机械传动。机械传动的优点是：实现回转运动的结构简单；机械故障一般容易发现。另外，机械传动的传动比较为准确，实现定比传动较方便。2.3 主要技术参数机床的主要技术参数包括主参数和基本参数。基本参数包括尺寸参数、运动参数、动力参数。主参数，或称主要规格，表示机床的加工范围。机床的尺寸参数是指机床的主要结构尺寸。主要技术参数如下：主轴直径 125mm主轴最大许用扭转力矩 3432 N.m 主 轴 承 受 最 大 轴 向 进 给 抗 力 29420 N 平旋盘最大许用扭转力矩 4987 N. m 主轴内锥
14、孔 公制 80 主轴最大行程 1000 mm平旋盘径向刀架最大行程 300 mm主轴中心线距工作台距离 01400mm 主轴转速范围 （24 级） 4800r/min 平旋盘转速范围（18 级） 2.5125r/min主轴每转时进给量范围 4200mm/min 平旋盘每转时进给量范围 0.06310mm/min 工作台尺寸 1400 1600mm工作台最大行程 纵向 1600mm横向 1400mm工作台机动回转速度 1r/min 工作承受最大重量 5000kg 工作台快速移动速度 2m/min 机床重量 约 23 吨机床外形尺寸 722533503355mm主电机：功率 13 kW转速 970
15、 r/min快速移动电机：黑龙江工程学院本科生毕业设计6功率 4kW转速 960r/min后立柱快速电机功率 1.1kW转速 960r/min油泵电机:功率 0.8kW转速 1380r/min光学测量读数精度 0.01mm机床总量 5000kg机床外型尺寸（长 宽 高） 222523002580 2.4 卧式镗床 2.4.1 组成部件及运动卧式镗床的外形由下滑座、上滑座、和工作台组成的工作台部件装在床身导轨上。上滑座可沿下滑座的导轨作横向移动，下滑座又可沿床身导轨作纵向移动，从而组成水平面内 X,Y 两个坐标方向的进给和定位移动系统。工作台还可在上滑座的环形导轨上绕垂直轴线转位，使工件能在水平
16、面内调整至一定角度，以便在一次安装中对相互平行或成一定角度的孔或平面进行加工。主轴轴线为水平方向布置，主轴箱可沿前立柱上的导轨在垂直方向上下移动，以实现垂直进给运动或使主轴轴线处在 Z 坐标方向上的不同位置。为了保证孔与孔以及孔与基准面的距离精度，机床上具有坐标测量装置，以实现主轴箱和工作台的准确定位。主轴箱内装有主运动和进给运动的变速传动机构及操纵机构等。根据加工情况不同，刀具可以装在镗轴前端的锥孔中，或装在平旋盘的径向刀具溜板上。加工时，镗轴旋转完成主运动，并可沿其轴线移动作轴向进给运动；平旋盘只能作旋转主运动，装在平旋盘导轨上的径向刀具溜板，除了随平旋盘一起旋转外，还可沿导轨移动作径向进
17、给运动。装在后立柱垂直导轨上可上下移动的后支架，用以支承长刀杆（镗杆）的悬伸端，以增加其刚性。后立柱可沿床身导轨调整纵向位置，以适应支承不同长度的刀杆。2.4.2 主轴部件机构卧式镗床主轴部件的结构形式较多。本床为三层主轴带固定式平旋盘的主轴部件，它由层层套装的镗轴、空心主轴和平旋盘主轴组成。镗轴和平旋盘主轴用来安装刀具并带动其旋转，两者可单独转动。空心主轴用作镗轴的支撑和导向，并传动黑龙江工程学院本科生毕业设计7其旋转。平旋盘主轴由装在主轴箱体左壁和中间壁孔内的两个精密圆锥滚子轴承支承，轴承间隙可用螺母调整。空心主轴同样用两个圆锥滚子轴承支承，其前轴承装在平旋盘主轴前端的孔中，后轴承装在主轴
18、箱体右壁的孔中，轴承间隙用螺母调整。在空心主轴的内孔中，装有三个淬硬的精密衬套，用以支承镗轴。镗轴用38crMoAlA 钢经氮化处理制成。具有很高的表面硬度（10001200HV） ，它和衬套的配合间隙很小（约 0.01mm 左右） ，而前后衬套间的距离较大，因而可长期地保持较高的导向精度，并使主轴部件有较高的刚度。镗轴的前端有精密的莫氏锥孔，供安装刀具和刀杆用。它由齿轮经空心主轴和两个导键传动旋转。导键固定在空心主轴上，其突出部分嵌在镗轴的两条长键槽内，使镗轴既能由空心主轴带动旋转，又可在衬套中沿轴向移动。镗轴的后端通过推力球轴承和圆锥滚子轴承与支承座连接。支承座装在后尾筒的水平导轨上，可由
19、丝杠经螺母传动移动，带动镗轴作轴向进给运动。镗轴不做进给时，利用支承座中的推力球轴承和圆锥滚子轴承使镗轴实现轴向定位。其中圆锥滚子轴承还可以作为镗轴的附加径向支承，以免镗轴后部的悬伸端下垂。平旋盘主轴的前端，用螺钉和定位销固定地安装着平旋盘，它由齿轮传动旋转。平旋盘的端面上铣有四条径向 T 型槽，供紧固刀架或刀盘之用；在它的燕尾导轨上，装有径向刀具溜板。刀具溜板的左侧面上铣有两条供紧固刀架用 T 型槽，有侧面的矩形槽中固定着齿条，由与其啮合的齿轮传动，使刀具溜板作径向进给运动。燕尾导轨的间隙可用镶条进行调整。当加工过程中刀具溜板不需作径向进给时，可拧紧螺塞，通过小丁将其锁紧在平旋盘上。平旋盘上
20、装有刀具溜板的进给机构。运动由齿轮 2 传入，然后经齿轮 18、蜗杆、蜗轮、齿轮 25、和齿条传动刀具溜板移动。上述这些齿轮、蜗杆、蜗轮等，在工作过程中一面随平旋盘一起绕它的轴线旋转-公转运动；一面绕其自身的轴线旋转- 自传运动。齿轮 2 空套在平旋盘的轮毂上，由伸出在主轴箱体外面的齿轮17 传动旋转。当齿轮 2 的转速、转向与平旋盘相同时，由于齿轮 18 与 2 之间无相对运动，齿轮 18、蜗杆 19 和蜗轮 26 等不能产生自传运动，因而刀具溜板不作进给运动。当齿轮 2 的转速与平旋盘不相等时，则齿轮 18 将沿着齿轮 2 滚动，产生自传运动。于是蜗杆 19、蜗轮 26、和齿轮 25 等也
21、都被带动作自传运动，从而传动刀具溜板进给。2.4.3 夹具在机床上加工工件，要求将工件迅速准确的安装在机床上并保证工件与刀具之黑龙江工程学院本科生毕业设计8间有一个准确可靠的加工位置，这就需要用一种工艺装置来实现，这种用来使工件定位和夹紧的工艺装备，简称夹具。夹紧装置是使工件在外力作用下仍能保持其正确位置的装置。机床夹具采用机械、液动、气动夹紧装置等。为了使工件在加工过程中不产生位移和振动，必须将工件紧固的夹住，并具有足够的夹压刚度。夹压点的布置应使夹压合力落在定位平面之内，接近定位平面的中心。主切削力方向与夹紧方向一致，卡具的作用：（1） 保证加工精度。（2） 扩大机床使用范围。（3） 减少
22、辅助时间，提高生产效率。（4） 减轻操作者劳动强度，有利于安全生产。2.5 本章小结本章就卧式镗床做了大致的概括性的介绍，并介绍了重要的机构的传动原理。列出了本机床的各个主要部分的参数并说明了卡具的一些问题。黑龙江工程学院本科生毕业设计9第 3 章 卧式镗床传动系统设计卧式镗床的主运动有：镗轴和平旋盘的旋转运动；进给运动有：镗轴的轴向运动，平旋盘刀具溜板的径向进给运动，主轴箱的垂直进给运动，工作台的纵向和横向进给运动;辅助运动有：工作台的转位，后立柱纵向调位，后支架的垂直方向调位，以及主轴箱沿垂直方向和工作台沿纵向、横向的快速调位运动。3.1 主传动系统的运动设计设计主传动系统时，一般应满足下
23、列要求：1) 机床的主轴需有足够的转速范围和转速级数（对于主传动系统为直线运动的机床，则为直线速度的变速范围和变速级数） ，以便满足实际使用的要求。2) 主电动机和全部机构需能传递足够的功率和扭矩，并具有较高的传动功率。3) 执行件（如主轴组件）需有足够的强度、刚度，具有较大的抗热衰减性能及较大的摩擦系数和耐磨寿命。4) 操作要轻便灵活、迅速、安全可靠，并便于调整和维修。5) 结构简单、润滑与密封良好，便于加工和装配，成本低。3.1.1 电机的选择根据动力源的不同，常用原动机可以分为四大类，即电动机，工业发展各有不同，工业发展各有区别，但共同的是，都在大力加强科研。目前世界镗床的科研针对三大方
24、向、6 大课题。三大方向是：（1）发展高精度、高效率镗床；（2）保护环境，发展省能、绿色的环保镗床；（3）为发展高精度机器、装置，加速研究超精密加工技术，发展纳米镗床。结合当前现代化 NC 机床技术发展需求，其共同的科研 6 大课题为：（1）先进高速主轴；（2）直线电机驱动；（3）复合加工技术、进一步提高效率；（4）适应各种环境的保护，发展绿色镗床；（5）超精密加工技术；（6）发展各种新型并联机构镗床。下一代新机床的发展动向将是：（1）在上述三个方向、六大课题完善的基础上，进一步开发出各色新工艺、新结构的机床；（2）今后 IT 与机床结合的智能化，网络化将成为主流；（3）不断向纳米技术进军；（
25、4）在单机技术基础上，进而向制造系统推进。黑龙江工程学院本科生毕业设计10内燃机，液压马达和气压马达等，在选择原动机的类型时，主要应该从以下三个方面进行考虑：（1）执行构件的载荷特性，运动特性，机械的结构布局，工作环境，环保要求等；（2）原动机的机械特性，适应的工作环境，输出参数可控性，能源供应情等；（3）机械的经济性，效率，重量，尺寸等。由于电力供应的普遍性，且电动机具有结构简单，价格便宜，效率高，控制使用方便等优点，目前，大部分固定机械均优先选用电动机作为原动机。电动机是一种标准系列产品，使用时只需合理选择其类型和参数即可。电动机的类型有交流电动机，直流电动机，步进电动机和伺服电动机等。直
26、流电动机和伺服电动机造价高，多用于一些有特殊需求的场合；步进电动机常用于数控设备中。由于交流异步电动机结构简单，成本低，工作稳定可靠，容易维护，且交流电源易于获得，故是机械设备最常用的 原动机。电动机容量用额定功率表示，对于标准电动机，要求其额定功率等于或大于工作机所需的电动机功率。根据此原则选择电动机的容量。同步转速低的电动机，磁极数多，其外廓尺寸及重量大，价格高；而同步转速高的电动机，磁极数少，尺寸和重量小，价格低。因此，确定电动机转速时，应该从电动机和传动装置的总费用，机械传动系统的复杂程度及其机械效率等综合考虑。当执行构件的转速较高时，选用高速电动机能缩短运动链，简化传动环节，提高传动
27、效率。但如果执行构件的速度低，则选用高速电动机时会使减速装置增大，机械传动部分的成本会大幅度增加，且机器的机械效率也会降低很多。因此，电动机的转速的选择，必须从整机的设计要求出发。根据选定的电动机类型，结构，功率和转速，从标准中查出电动机型号后，应该将其型号，额定功率，满载转速，电动机中心高，轴身尺寸，键槽尺寸记录下备用。根据以上叙述原则和条件，对整个设计的动力部件进行设计。该机床是一般的金属切削机床，无特殊的性能要求，采用 Y 系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电机具有高效低能耗起动转矩大、噪音低、振动小、运行安全可靠的特点。工作条件：环境温度不超过+40C;相对湿度不超过 95%；海拔不超过1
28、000m；额定电压 380V，频率 50Hz。根据卧式镗床加工的技术要求，选定 13kW主电机：P =13kW ，转速 n =970r/min。 00黑龙江工程学院本科生毕业设计113.1.2 合理分配传动比合理分配传动比一般应注意以下几点：（1）各级传动机构的传动比应尽量在推荐范围内选取。（2）应使传动装置结构尺寸较小、重量较轻。（3）应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免干涉碰撞。（4）各传动副的传动比应尽可能不超过极限传动比 , 。maxiin（5）各中间传动轴应有适当转速。（6）为了便于设计使用，传动比最好取标准公比的整数次幂。3.1.3 计算传动装置的运动和动力参数设计计算传动件时
29、，需要知道各轴的转速、转矩或功率，因此应将工作机上的转速、转矩或功率推算到各轴上。传动装置从电动机到工作机有六轴，依次为、轴，已知：功率 P =13kW ，转速 n =970r/min。 001.各轴转速= = =413.4r/min210i697= = =129.2 r/min3n2i04.= = =50.7 r/min43i51.9= = =92.3 r/min5n4i187.0= = =27.9 r/min65i237.92.各轴功率= =130.97=12.61 kW1p01d= =12.61 =11.63KW224)98.(= =11.63 =10.51KW335= =10.51 =
30、9.50KW4p4).0(黑龙江工程学院本科生毕业设计12= =9.50 =8.94KW5p453)98.0(= =8.940.97 =7.68KW6663.各轴转矩=9550 =9550 =128N.mdTmdnP97013= =12810.97=124.16101i mN.682)4(26.422 iT .1579.08.533mN29)(15744i .42955 T 843560)(9703.663.2 轴的设计及其校核轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。拟定轴上零件的装配方案。拟定轴上零件的装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定着轴的基本形式。所谓装配方案，就是预定出轴
31、上各零件的装配方向，顺序和相互关系。轴上零件的定位：为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。零件的轴向定位：轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、轴端挡圈和圆螺母等来保证的。轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类。利用轴肩定位是最方便可靠的方法，但采用轴肩就必然会使轴的直径加大，而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中。因此，轴肩位多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度 h 一般取为 h=（0.070.1）d, d 为与零件相配处的轴的直径，单位为 mm。流动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度，以便拆卸
32、轴承。非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的，其高度一般取为 12mm。3.2.1 镗轴的设计 1、 轴的计算准则轴的计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还应校核轴的振动稳定性。黑龙江工程学院本科生毕业设计13轴的扭转强度条件为：（3.1）2.0953dnPWT式中：扭转切应力单位为 MPa；rT轴所受的扭矩，单位为 Nmm；轴的抗扭截面系数，单位为 mm3；n轴的转速，单位为 r/min；P轴传递的功率，单位为 kW；d计算截面处轴的直径，单位为 mm；许用扭转切应力，单位为 MPa。T由上式可得轴的直径d （3.2）3 3950950.2.2TTPPAnn式中，A= , ， , 即空心
33、轴的内径 d1 与外径 d 之30.T341A1d比，通常取 =0.50.6。 （1） 选择轴的材料，确定许用应力镗轴用 38crMoAlA 钢经氮化处理制成。具有很高的表面硬度（10001200HV） ，HBS=229，b=1000MPa ，s=850 MPa,-1=495 MPa,-1=285 MPa.（2） 初步估算轴的最小直径由文献1查得，取 A=98106由公式（3.2）341Pdn代入数据：n=27.9r/min， P=7.68kw，得 d68.95mm考虑轴上同一截面有两个键槽需将轴颈加大 7%，d=d （1+7 ）=73.8 mm，因机床主轴部件由主轴和轴套等组成。轴套采用三支
34、撑，前支承由轴承产品目录中初步选取双列向心短圆柱滚子轴承，相应的轴套直径为 d =190，中间和后支承为单列圆锥滚子轴承 32032，相应的轴套直径为 d =160，又考虑主轴上开有两个长键黑龙江工程学院本科生毕业设计14槽，用一对键将轴套和主轴相连接，故主轴轴颈 d =125mm。3.2.2 与主电机连接的轴的设计与校核1、与主电机连接的轴的设计 540ABC0.8.63C-D14530.8 1453?520?50图 3.1 与主电机连接的轴1）选择轴的材料，确定许用应力因传递的功率属中小功率，对材料无特殊要求，故选用 45 钢并经调质处理。由文献查得强度极限 ，许用弯曲应力 =60 。MP
35、aB637b1MPa2） 初步估算轴的最小直径由文献1查得，取 A=107118由公式（3.2）341dn代入数据：n=970r/min ，P =12.61kw，得 d27.8mm（1）初步选择滚动轴承因左端轴端的轴承受径向力的作用，故选用深沟球轴承。由轴承产品目录中初步选取（1）0 尺寸系列，标准精度的深沟球轴承 6010。其尺寸为 d =508016.(mm)，故 =50mm；DB1d（2）根据已选定的齿轮内花键 =62mm，d =56mm，可确定花键轴 =62mm D2D，=55mm，精度等级为 h6。2d所以与主电机连接的轴的直径取为 d=55mm。2、与主电机连接的轴的校核轴的载荷分
36、析见图 3.1。按弯扭合成强度条件计算1）作轴的计算简图黑龙江工程学院本科生毕业设计15通常将轴当作置于铰链上的双支点梁，其支点位置可根据轴承类型及组合方式，确定：由传动件（如齿轮、联轴器等）传递到轴上的载荷，通常简化为作用于零件轮缘宽度中央的集中力，轴上转矩则假定从传动件轮毂宽度的中点算起；若各载荷构成空间力系，则将其分解到两个互相垂直的平面内。图 3.2 轴的载荷分析2）作轴的弯矩图根据轴的受力简图，分别计算轴上的水平面内的弯矩 M 、竖直面内的弯矩 MH在按矢量法合成弯矩 M（Nmm）V由齿轮所传递的转矩计算轴所受径向力：F = （3.3）tdT2黑龙江工程学院本科生毕业设计16F =F
37、 tan （ 3.4）rt推出轴向力 F = =4.5 Nt5106.2433径向力F = tan = 0.364=1638 NrdT25106.243进而求得M =157.5NmHM =48.3 NmVM =164.7 Nm3）作轴的扭矩图扭矩 TT=124.2 Nm4）作轴的相当弯矩图由已求得的合成弯矩和转矩，根据第三强度理论计算相当弯矩 M ，并作出eq相当弯矩图。M = Nm （3.5）eq22)(T式中， 考虑弯矩和转矩所产生的应力的循环特性不同而引入的修正系数。M = = =180.8 Nmeq22)(22.146.07.14按强度条件校核= （3.6）eqWeq= =10.87M
38、Pa =1820。min2） 受结构限制的最小齿数的各齿轮，应能可靠地装到轴上或进给套中，齿轮齿槽到孔壁或键槽的壁厚 a=2m（m 为模数） ，以保证有足够的强度，避免出现齿裂现象。对于标准直齿圆柱齿轮 =65+2T/m，式中： -齿轮的最小minZminZ齿数；m- 齿轮的模数；T-键槽到齿轮轴线的高度。3） 两轴上最小中心距选取应符合使用要求。若齿数和 太小，则中心ZS距过小，将导致两轴上轴承及其他结构之间的距离过进或相碰。注意：实际传动比（齿轮齿数之比）与理论传动比之间允许有误差，但不能过大，分配齿数所造成的转速误差，一般不超过10（1）%。2、三联滑移齿轮之间的齿数 注意：在确定其齿数之后，应检查相邻齿数的关系，以确保其左右移动时能顺利通过，不致相碰。通过试算要保证三联滑移齿轮中，最大和次大齿轮之
