锻锤三缸镗缸机的研制—镗轴组件设计_毕业论文设计

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1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)锻锤三缸镗缸机的研制镗轴组件设计摘要本课题研究的是专门用于镗削加工C41-2000 型空气锤的三个气门孔的专用镗床，设计对主传动系统的设计部分与镗轴的设计部分作了详细说明， 对一些辅助装置也作了相应的描述。设计从总体布局开始引出，通过认真研究、分析了设计任务书后，针对任务书的要求进行了课题调研和现场考察，提出了传动设计方案。确定电动机的功率，分析各种传动下的主轴的转速，转矩以及所消耗的功率。确定传动过程和传动装置，选择合理的齿轮传动，选择了齿轮的齿数及齿宽，最后对齿轮的齿数和模数的校核。在主轴的设计中，初选结构参数，确定组件的布局，然后在

2、已确定主轴结构尺寸的基础上，进行主轴的强度和刚度的校核。正确选择轴承，并对轴承进行校核验算。本文将重点叙述主变速传动设计部分和镗轴的设计部分。主变速系统设计进行中，这些部分将以工作缸镗轴变速箱输入轴为主要设计和校验对象，在此基础上尽量扩大轴的尺寸，以满足其它各轴的设计要求，轴径大小与长度的选择、轴的轴向定位、周向定位、轴的强度校核为本章的主要内容。镗轴设计中，以镗轴的组件的设计为重点，以镗轴的悬伸量选择，跨度计算和刚度的计算展开，并对镗轴的性能和基本要求等做了粗略介绍。关键词： 专用机床三缸镗床主轴传动ForgingAbstractWhat this topic research is use

3、s in processing the C41-2000 airthe detailed explanationto the master drive systems design part and the boring axis design part,on some auxiliary units.The design starts fromthe entire distributionto drawout, afterstudies,projectdescription earnestly, in view of the project description requestthe to

4、pic investigation and study andthe scene inspection, proposed the transmission design proposal. The definite electric motors power, analyzes under each transmission main axles rotational speed, the power which the torque as well asconsumes. The definite transmission process and the transmission devi

5、ce, choose the reasonable gear drive, gears number of teeth and the tooth width, finally counter gears number of teeth and modulusexamination. In main axles design, primary election design parameter, definite modules layout, then, determined that the main axle structure size in the foundation, carri

6、es on main axles intensity and therigidity examination. Chooses the bearing correctly, and carries on the examination checking calculationto the bearing.This article will narrate the main variable transmission design part and the boring axisdesign part with emphasis. The main speed change system des

7、ign carries on, these parts take will work the cylinder boring axis gear box input axis as the main design and the verification object, based on thisexpands macro-axiss size as far as possible, take satisfies other various axes the design requirements, the axle diameter size and the length choice, t

8、he axis axial localization, the circumferential localization,the axis intensity examination as this chapter primary coverage. In the boring axis design, take the boring axiss modules design as the key point, computation and the rigidity computation launches, and so on to the boring axiss performance

9、 and the essential requirements.Key words:Special machineThree axle boring latheMain axle transmission引 言锻锤三缸镗缸机是功能比较单一的一种专用镗床，工艺范围窄，只能用于加工空气锤的一道特定工序 , 但结构简单，且适用于大批量生产。设计是针对2000kg 空气锤上锤身的三个气门孔的加工要求进行专用镗床的设计。专用镗床的设计不仅可以为企业很好的解决空气锤的加工性能及要求的加工需求，还可以为企业节约资金，提高生产效率。实现三孔同时加工，大大地节约了生产时间，能够使劳动力得到更好地发挥。设计内容的

10、是C412000 三孔镗的主轴组件，该专用机床实现了同时镗三孔，主轴组件是机床的重要部件之一，它是机床的执行件。主轴组件由主轴及其支承和安装在主轴上的传动件、密封件等组成。主轴传动件的类型及其布置方式，对主轴组件的强度，组件的强度，寿命校核等都有较大的影响，因此该部分的设计是本课题设计的重点之一。第一章机床总体布局方案设计主要是确定主轴组件的总体结构，传动原理以及基本运动动力参数。C412000 三孔镗床是一种专门的设备，专门用来加工 2000kg 空气锤的上锤身的三个气门孔。三个气门孔要求在水平方向要轴线互相平行， 三个气门孔的轴线在垂直方向要处在一个垂直线上。依据总体布局如下：图 1 1总

11、体布局图方案采用用卧式，如图 1 1 所示，加工的三个孔的三条中心轴线位于同一平面内，该平面垂直于工件的底面。工件的定位基准采用锤身的底面和铸孔的中心轴线，保证了位置要求和垂直度要求，通过动力箱在导轨上的移动实现进给运动。优点：三个轴同时进行镗削加工，提高了加工效率。工人可直接操纵动力箱上的手柄进行加工操作。采用固定工作台，工件的装卸简单易行，可直接实现吊装，无需工作台的移动，大大降低了工作台的设计复杂度。同时选用了合理的定位基准面，保证了加工的精度要求，定位装置和夹具的设计较前两种方案比较简单。 在工作台上可设置两刀架， 增加在加工过程中刀杠的稳定性，提高加工精度。缺点：导轨和刀杠都要求较长

12、，不易实现液压滑台。动力箱直接在导轨上滑动，要求导轨要能承受较大的压力。第二章主传动方案的设计2.1 结构布局方案的选定由总体方案知，该厂处于新厂建设阶段，且C41-2000 型空气锤的需求量较小，生产率为 60 件每年。该设备为专用设备，本加工内容主要镗削空气锤三个气门阀孔，并达到一定的表面粗糙度，装配中要与气门套配合。由于三个气门阀芯要联动旋转，所以要求三个孔的中心轴线相互平行且连线与底面垂直，三孔之间并有一定的位置要求。机器的自动化程度较低，机器的造型不做过多要求，但要求其工作可靠性高，操作方便。该公司车间的综合环境较差。工件图如下：图 21 工件图则对于主轴部件传动的设计可采取下列方案

13、：图 22方案图主轴的回转运动采取机械传动，由电动机驱动。电动机传递的功率驱使三轴运动，并能够实现三轴同时运动，即能够实现同时镗三个孔。对于主轴部件的设计，可设定方案主体应包括以下装置。图 2 3 结构装置图则可采取以下方案：方案 a方案 b图 2-4方案设计图方案 a: 主轴由主电机经减速器及变速齿轮传动，传动过程中用一个滑移双联齿轮，通过调节双联齿轮实现两档变速，最后用一个1:1 定比传动装置传到主轴上。变速箱内轴由上至下依次为轴、轴、轴、轴。主轴由上至下为1 轴、2 轴、3轴。低速时：电动机经过减速器的减速后，经过联轴器作用，传递到轴上，轴上的主动齿轮与双联齿轮啮合，运动传递到轴上，通过

14、轴上齿轮3 与齿轮 4 的啮合，运动传递到轴。又通过一个中间介轮与齿轮1 的啮合，把运动传递到轴，实现三轴同时工作。由于传动过程中使用中间介轮，使得输出三轴的转向不同， 即 1 轴和 2 轴的转向相同，与 3 轴的转向相反。如果要使得三轴的转向一致的话，可再使用一个介轮分别与齿轮 3 和齿轮 4 啮合，这样就实现三轴的转向一致。高速转动时，只需用拨叉来调节滑移双联齿轮来实现变档，使齿轮1 与双联齿轮的低齿端啮合方案 b: 为满足传递要求，运动传递可采用带传动。V 型带的结构紧凑，大多数V 带都已标准化，有广泛的应用。选用V 型带传动，传动方案图如下。电动机经过有一定的传动比的V 带传递运动，通

15、过有离合器的一对啮合齿轮的传动，最后用一个 1：1 的定比传递到主轴上。实现低速转动时，电动机经 V 带传递到到轴上，经过离合器的作用，小齿轮4 与大齿轮 5 啮合，使得转速减到满足转速要求，满足了加工要求。高速转动时，经过离合器的作用使齿轮4 与齿轮 5 脱离，实现了高速。2.2 方案的论证方案 a: 总体结构简单，是专用机床的很好体现，在工业生产中，可以根据经验和要求选择合适的减速器来满足生产要求。减速器和变速箱都采用卧式，传动平稳，结构紧凑，外尺寸小，大大降低了生产成本，增强了企业效益。且在对工件加工要求不太高的情况下，完全满足了实际生产中的要求。 变速箱内齿轮传动采用齿轮传动，承载能力

16、和速度范围大，传动比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高，寿命长，但是制造安装精度要求高，且噪声较大。方案 b: 结构有点复杂，采用V 型带传动，使得传动平稳，噪声小，能缓冲吸振，但是结构简单、轴间矩较大，成本低、外廓尺寸大，传动比不恒定，寿命短。在变速箱内采用齿轮传动，且采用离合器来调节齿轮传动，结构比较复杂，传递不太稳定，成本高。依据总体设计方案知， 加工 C41-2000 空气锤三个气门孔的工作环境比较恶劣，生产过程中摩擦较大，带轮的磨损厉害，制造和维修成本较高。综上所述，选择方案a。第三章镗轴组件主要参数确定3.1设计参数根据总体方案的要求，用于加工 C41-2000 型空气锤三个气门孔

17、的镗削加工, 工件的材料为 HT200, 硬度为 170HBS.其加工要求如下 :(1) 须加工的三个孔的中心轴线要相互平行 ,且位于同一平面内 ,该平面垂直于工件的底面。(2) 被加工的三个孔的表面粗糙度均为 Ra3.2。(3) 被加工的三个孔的尺寸为 :上孔（孔 1）:280mm,上偏差 0mm,下偏差 -0.029mm;中间孔（孔 2）:270mm,上偏差 0mm,下偏差 -0.029mm;下孔（孔 3）: 270mm,上偏差 0mm,下偏差 -0.029mm。(4) 被加工孔的相互位置精度为 :孔 1 中心轴线与孔 2 中心轴线的距离为 670mm，上偏差 0.05mm，下偏差 -0.

18、05mm；孔 2 中心轴线与孔 3 中心轴线的距离为 400mm，上偏差 0.05mm，下偏差 -0.05mm；孔 3 与工件底面的距离为 511mm，上偏差 0.10mm，下偏差 -0.10mm。3.2切削用量有方案知主轴的传动可实现两种速度，一低一高。低速转动时，按经验并参考切削用量资料金属切削刀具取低速运动时的转速，初选Vmin=50mminnmin= 1000Vmin10005056.87r / min(3-1)dmax3.14280主轴采用较高速转动时，按经验，并参考金属切削刀具，取高速运动时的转速，初选Vmin =75mminnmin= 1000Vmin10007585.3r /

19、mindmax3.14280进给量的确定查有关镗削加工的切削用量手册粗镗时初取f =0.150.2精镗时初取f =0.080.153.3确定电动机功率主运动驱动电动机功率的确定机床进行镗削时的主切削力：粗镗：初取 ap =2mm，进给量 f =0.2mmmin查金属切削刀具上知切削力Fc =9.81CFcap xFc f yFc K Fc（3-2 ）已知工件材料为灰铸铁 ,硬度 HBS 为 170,刀具材料为硬质合金，查金属切削刀具查表 4.2 知nCFc =92， xFc =1.0, yFc =0.75, K Fc =HBS,查 n=0.4190Fc =9.81CFcapxFc f yFc

20、K Fc0.4=9.81 92 21.0 0.20.75 170190=517N初选切削用量为：V=50mmin因而我们得出：切削时所消耗的功率Pc FcVc =0.43kw（3-3 ）60在实际生产中 ,可以根据经验公式：Ped = P切（3-4 ）效式中 :效 机床的总机械效率,对于主运动为回转运动的机床,效 =0.750.9。工件工作时三镗轴同时工作，则 P切 = P1P2P33 Pc =1.29kwPed = P切 = 0.43 0.43效0.90.75粗得Ped 在 1.431.52之间选定电动机功率Ped =1.5kw生产单位一般用三相交流电源，故选用交流电动机。电动机的额定电压一

21、般为380v。Y 系列三相笼型异步电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，故选用工业上广泛应用的我国设计的及国际市场上的统一系列Y系列三相异步电动机。根据工作机所需要的功率大小和中间传动装置的效率以及机器的工作条件。确定电动机额定功率 Pm=1.5kw。查表选电动机。电动机型号为 Y90L-4，各类参数据如下表1 所示。表 3-1电动机参数表额定满载时型号功率转速电流效率功率堵转电流堵转转矩最大转矩KWr minA（）因数额定电流额定转矩额定转矩Y90L-41.514003.7800.796.52.22.2同步转速 N=1400rmin3.4选定减速器

22、由于机床是专用机床，在工业生产中可以根据经验来购买减速器。由上知粗镗时主转转速nmin1000Vmin100050=3.1456.87r / mindmax280则可得减速器的传动比ned1400i24.6n56.87初选减速器的传动比i25传动比为 25 时，算出主轴转速 n= ned1400,56.87r / min相差一i2556r / min 与初选转速点，则所选的减速比合适。因而根据设计方案的需求， 要求减速器的传动比为 25，且要求减速器体积小， 结构紧凑，效率要求高，查机械设计手册 ，初步选择行星摆线针轮减速器。行星摆线针轮减速器具有体积小、重量轻、结构紧凑；传动比大，效率高（一

23、般单级传动约达90% 以上）、传动平稳，可用各种传动机械中。查机械设计手册中知行星摆线针轮减速器适用范围传动比单级1 1i1 2 7两级1 2 1i5133功率0 . 4P4k0W输出扭矩147 T21 9 6N2 0 m输入转速n1 1500r / min因为知传动比为 25，选择单级，且有设计方案知采用卧式，电动机功率 Ped =1.5kW 查机械设计手册选取减速机为图 3-1减速器XWD型，查手册选型号为4 号，则选择减速器为XWD1.5 4 25、第四章齿轮传动的设计和计算齿轮是变速箱中的重要元件。具有效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长、传动比稳定等特点，依据设计方案知，传动距离不大，

24、我们选择齿轮传动。由于工厂的环境条件的限制，齿轮没有防尘罩或者机壳。4.1 齿轮的设计要求：（1）选顶齿轮类型根据设计要求，承载能力和速度范围大，传动比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高，寿命长。按图3 所示的传动方案，齿轮采取直齿圆柱齿轮传动。（2）齿轮的精度等级要求锻锤三缸镗缸机为一般的专用机床，精度要求不高，速度也不高，可采用7 级精度（3）齿轮的材料的选择齿轮材料必须满足工作条件的要求，对于机械中的齿轮传动，一般功率较大，工作速度较低，齿轮材料选择合金钢。4.2 齿轮中心距的确定已知被加工孔的相互位置要求为:孔 1 中心轴线与孔 2 中心轴线的距离为 670mm 孔 2 中心轴线与孔

25、3 中心轴线的距离为 400mm 孔 3 与工件底面的距离为 511mm按设计方案图 3 工作时知孔 2 中心轴线与孔 3 中心轴线的距离为齿轮3 和齿轮 4 啮合的长度，对于上述方案 ,传动比为 1:1,由i3z3(4-1)i4z4得出 z3z4 ,且两齿轮的分度圆直径相等,即 d3d4孔 2 中心轴线与孔 3 中心轴线的距离为400mm,得出d3d4= 400 =200 mm2由ad (1 i)(4-2)400 12得出a1 =400 mm2即得齿轮 3 与齿轮 4 的中心距直径为 400mm4.3 计算齿轮的模数和齿数为计算齿轮的模数和齿数，可以先选取模数mn ,查机械设计手册按经验公式

26、一般取 mn =（ 0.010.02）a若按 mn =0.012 a，则 mn =0.012 400=4.8mm圆整为标准值，故取mn =5mm。因为aZ3Z4(4-3)mn2得 Z3= Z4= a 80mn查机械设计手册在开式传动中d=0.10.3,取齿宽系数为 d =0.1计算齿轮宽度b = d d =0.1 400=40mm(4-4)校核齿面接触强度由设计计算公式进行试算，即dt2. 3 2 3 kt T1u1ZE2(4-5)ud H 确定公式内的各计算数值：（ 1） 试选载荷系数。Kt =1.6（ 2） 计算齿轮的转矩。T=95.5 106P = 95.51060.437.33 104

27、 N mm(4-6)n56（ 3）选择齿轮为硬齿面，故宜选取稍小的齿宽系数，由于齿轮传动属于开式传动，现取 d =0.1。（ 4） 由机械设计上表106 查得材料的弹性影响系数ZE =188 MPa 12。（ 5） 由 机 械 设 计 上 图10 21d 按 齿 面 硬 度 查 出 齿 轮 的 强 度 极 限H lim1 =H lim2 =550MPa（ 6） 计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1% ，安全系数 S=1H=K HN1H lim1=0.9 550 MPa=495 MPaS(4-7)以上计算知分度圆直径d=400mm，则根据式 (4-5) 我们可求得 H H 495 M P a，则

28、所设计的齿轮接触疲劳应力在许用应力的范围内，设计合理，并且满足了齿面的接触疲劳强度。校核齿根弯曲强度弯曲强度的设计公式为m 32KT1YFa YSa(4-8)2 F d z1确定公式内的各计算数值（1）由机械设计上图10-20c 查的齿轮的弯曲强度极限FE380MPa（2）查机械设计书上图10-18取 KFN1KFN 2 =0.86（3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.2， F1 F2K FNFE = 0.86380 =272.3MPa(4-9)S1.2（4） 计算载荷系数 KKKAKVKF KF(4-10)式中 KV 查机械设计图10-8 ，查得动载系数KV =1.08齿轮是直

29、齿轮，KF =1；查表 10-4 得使用系数 K A =1查图 10-13 得 K F=1.27则K 11 1.081 . 21.37（5）查齿形系数由机械设计手册查得，YFa 1YFa 22.22（ 6）查应力校正系数由机械设计手册擦查得，YSa1YSa21.77带入数据得m321.62.221.770.18024.63mm272.3则取 mn =5mm 满足了弯曲强度要求。4.4双联齿轮的设计计算齿轮中心距的确定孔 1 中心轴线与孔 2 中心轴线的距离为 670mm 孔 2 中心轴线与孔 3 中心轴线的距离为 400mm从上计算知道齿轮3 和齿轮 4 的齿数为 80，由方案知后的传动装置的

30、传动比为1：1，得齿轮 1 的齿数为 80，设计的中间介轮的分度圆直径为270mm，则得齿轮 1 和齿轮 3 的分度圆直径相同，即选择齿轮1 和齿轮 3 一样。这样的设计更节省了生产时间，又加大了生产效率，且有很好的经济效益。由上可以计算出，在低速时，主动齿轮和双联齿轮的中心矩 d 即为中间介轮和齿轮 3 的分度圆直径d2704002335mm2低速时，总传动比为1ad2 (1 i) =335mm 确定齿轮得齿数和模数根据总体设计要求，为了简化设置，设计变速箱的齿轮模数相同，由上知齿轮 3 和齿轮 4 的模数为 mn =5在开式传动中d =0.10.3, 取齿宽系数为d =0.1计算 齿轮宽度

31、b =d d =0.1335mm35mm得出双联齿轮的高齿端宽度为35mm高速时，齿轮 2 和双联齿轮的低齿端啮合此时传动比为 i =n高= 851.5 ， 设计齿轮 2 和齿轮 1、 3、 4 一样，n56则可得，双联齿轮的低齿端齿数ZZ280i53.3 ， 取 Z=541.5齿轮 2 和双联齿轮的中心矩为335mm，因为齿轮 2 的分度圆的直径为 400mm,则可得双联齿轮的低齿端d 2 (335400 ) 270 mm2为使双联齿轮与齿轮2 啮合，取双联齿轮的低齿齿宽为 40mm 校核齿面接触强度由设计计算公式（ 10a-9 ）进行试算，即kt T1u 1ZE2(4-11)dt 2. 3

32、 2 3u H d确定公式内的各计算数值：（1）试选载荷系数。Kt =1.3（2）计算齿轮的转矩 T=95.5 106 P 。n（3）因大、小齿轮均为硬齿面，故宜选取稍小的齿宽系数，现取。d =0.1（4）由机械设计上表106 查得材料的弹性影响系数 ZE =188MPa 12。（5）由机械设计上图1021d 按齿面硬度查出齿轮的强度极限H lim1 = H lim2 =550MPa计算接触疲劳许用应力（失效概率1% ，安全系数 S=1）H =KHN1H lim1 =0.9 550 MPa=495 MPa以上计算知分度圆直径d=335，则根据式(4-11)我们可求得H H 400 MPa 49

33、5则所设计的齿轮接触疲劳应力在许用应力的范围内，设计合理，并且满足了齿面的接触疲劳强度。同理也可得双联齿轮的模数也合适。第五章主传动系统的设计计算5.1 变速箱轴的设计轴的结构设计。轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴连接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺。由于影响轴的结构的因素较多，且其结构又要随着具体情况进行具体的分析。主轴组件的工作性能对机床性能和加工质量以及机床生产率有着直接影响， 是决定机床性能和技术经济指标的重要因素。因此，对主轴组件有较高的要求。初步计算轴径设计的三孔镗的传动主轴即第轴为传动轴，

34、按扭转强度估算轴径轴的直径 d 3 9550 1033 PA3P，(5-1)0.2nn查表A0 =955000030.2T由于这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径，主轴材料为 45，对于传动轴， A0 =133160，对于主轴功率和速度的比值，取其 P 比例较大者为宜。 取 A0 =150，n则求出d A 3 P =150 3 1.42 45mmn56确定轴上零件的装配方式拟定轴上零件的装配方式是进行轴的设计的前提，它决定着轴的基本形式。所谓装配方案，就是预定出轴上主要零件的装配方向、顺序和相互关系。轴的装配方案如图a 所示。装配方案是：联轴套，左端端盖，左端密封装置、左端轴承，

35、齿轮，主动齿轮，右端轴承和右端密封装置。依次从轴的左端向右端安装，对各轴段的粗细顺序作了初步安排。图 5-1 变速箱内轴确定轴的各段直径和长度由上知 dA3 3 P45mm,输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d。为了使n所选中的轴直径d 与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器的型号。设计的时候知减速器的输出端的轴径为45 mm,看出减速器的输出端的轴径与此时输出端的轴径不等, 因而设计出一组结合套使两轴联接起来。已知减速器的输出端的为45 mm，长度为 74 mm。根据联轴器的计算转矩TcaKA T考虑到转矩变化很小，故取KA 1.3，则Tc aK AT(5-2)=1.3T=1.3

36、 1.42=1.85按照计算转矩 Tca 应小于联轴器公称转矩的条件，考虑到有两键槽对轴的削弱作用d 应该取大 10% 15% ，现取用 d1 =56mm, 则结合套的孔径为 56 mm。上知减速器的输出端的为45 mm，查需要主动结合套的孔径d=45mm,长度为 L=74 mm，结合套的孔径为56 mm，则结合套与轴配合的毂孔长度L=80 mm，而输入端轴的长度应小于 L ，我们初选轴的输入长度为 75 mm。根据轴向定位的要求确定轴的各段长度。 为了满足轴向定位要求，在轴段右端需制出一轴肩，故取第二段的直径为60 mm， 初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向载荷及径向和轴向同时作用的联合载荷

37、，故初旋用单列向心轴承。 参照工作要求并根据d=60mm，由轴承产品目录中初步选取0 基本游隙组、标准精度级的单列向心轴承0312，其尺寸为dDB=60mm130mm31mm,右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。又手册上查得0312 型轴承的定位轴肩高h=5mm,因此取d3 =70mm。 上知安装齿轮处的轴段直径 d 3 =70mm；齿轮的左端与左轴承之间采用隔离套来定位，已知齿轮轮毂的宽度为 88 mm，为了使隔离套端面可靠的压紧齿轮，此轴段应短于轮毂的宽度，要求有 2mm的可调间隙，我们此段长度 L3 =110mm, 齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩的高度 h0.07d, 取 h=5mm，则轴的

38、中间轴段度直径 d 4 =80mm。 根据轴设计的特殊性，包括有两个齿轮，中间轴段是两齿轮的分界段，也是变速系统中双联齿轮所要啮合的两个齿轮，由于存在着这样的特殊性，主动齿轮需要用调节螺母来调节主动齿轮， 因而中间轴段需有螺纹， 来固定调节螺母。 知齿轮轮毂的宽度为 130mm, 齿轮右端有中间介轮， 此时齿轮右端有挡圈来定位， 从上已知介轮齿宽为 40mm，此轴段应短于轮毂的宽度，故取这段长度 L=155mm。根据设计要求，选取轴环处的直径为 105mm,初步选定输出端滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 d 6 =90mm,由轴承产品目录

39、中初步选取 0 基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 7518，其尺寸： d D T =90 16042.5 。轴承端盖的总宽度取为30mm，这是由根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与结合套的右端面间的距离l =30mm。取齿轮距箱体内壁之间的距离a =16mm,两齿轮之间的距离 c =60mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。5.1.5轴上零件的轴向定位：齿轮、结合套与轴的轴向定位均采用平键连接。按d 3 由机械设计表61 查得平键截面 bh =20 mm12 mm,键槽采用键槽铣刀加工，长为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮

40、毂与轴的配合为H 7 ；根据上齿轮和轴的连接，选用n6平键 20 mm 12 mm80 mm。按 d4 查表 61 查得第二个平键截面bh =22mm14mm,根据主动齿轮和轴的连接，选用22mm 14mm110mm。滚动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，此处的选轴的直径尺寸公差为k6.5.2 轴的校核确定输出轴上的功率P，转速 n 和转距 T。齿轮传动效率为0.97. 轴承的传动效率为0.98 ，减速器效率为0.94由前面可知 P=Ped总 =1.50.94 0.97 0.98 1.36kW，转速 n=56rminT=95500001.36 N?mm232571 N?mm(5-3)56

41、 求作用在轴上的力已知齿轮的分度圆直径d =335mm圆周力Ft2T(5-4)=2 232571335N 1383Nd径向力Fr=Ft t an n=1388 tan20o511N(5-5)轴受的轴向力很小，齿轮是直齿轮，轴向力为零。求轴上的载荷根据轴的结构图做出轴的载荷简图图 5-2轴的受力图得出轴的支反力FN1=230 Fr 309N230150FN 2=150 Fr 202N230 150 按扭矩合成应力校核轴的强度已知轴的扭转的强度条件为T9550000 Pn T (5-6)T0.2d 3WT式中 W T 轴的抗扭截面系数，mm3 T 许用扭转切应力， MPa由于轴的材料选用45 钢，

42、根据以上数据得算出TT得知，所设计轴符合强度要求，满足了设计要求。轴的扭转刚度校核计算轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示由于设计的轴是阶梯轴，所以=5.73 104 1z Tli i(5-7)LG i 1 I pi式中 G 是轴的材料的剪切弹性模量， MPa ，对与钢材， G8.1 104 MPaI p 是轴截面的极惯性矩， mm4L 是受扭矩作用的长度由上已知数据带入上式得：0.713轴的扭转刚度条件为 ，对于一般的传动轴，可取 =0.51 ( ) /m因而设计轴满足轴的扭转刚度5.3 轴承的选用轴承所承受载荷的大小、方向和性质，是选择轴承类型的主要依据。滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之

43、一，依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件的。根据载荷的大小选择轴承类型时，由于滚子轴承中主要元件间线接触，宜用于承受较大的载荷，承受后的变形也较小。根据载荷的方向选择轴承类型时，对于纯轴向载荷，一般选用推力轴承。较小的纯轴向载荷可选用推力球轴承。根据所受载荷作用，可选用单列向心球轴承 0312 承受轴向载荷。对于纯径向力载荷，一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承。主轴工作转速范围较大，径向载荷也较大，可采用有较大的径向承载能力的圆柱滚子轴承。又由于圆柱滚子轴承的内圈和外圈在有轴向载荷的情况下可分离。采用单列圆柱滚子轴承 07518 承受径向载荷。5.4 轴承寿命的校核滚动轴承的寿命是指

44、轴承的滚动体或套圈首次出现点蚀之前，轴承的转数或相应的运转小时数。滚动轴承的承载能力计算主要是指轴承的寿命计算。一个滚动轴承的基本额定寿命( L10) 与轴承的基本额定动载荷C、轴承所受的外加载荷（当量动载荷 P）等有关，可依据额定寿命计算公式确定。滚动轴承寿命计算中的一项重要内容是进行当量动载荷的计算和轴向力 Fa 的计算圆柱滚子轴承由于圆柱滚子轴承只能承受纯径向载荷P= FrP1F rFNV 1 309NP2F r(5-8)FNV 2 202N查表，得载荷系数fP1. 4,则轴承的当量载荷应为P1f PFr1.4309432.6 NP2fPFr1.4202(5-9)282.8N因为 P1

45、P2 ,所以按轴承 1 的受力大小验算10对于滚子轴承，3106C(5-10)Lh( )60nP11068921031060(432.6) 35630160h30000h高于预期计算寿命，满足所选轴承寿命要求。由于轴承的失效形式不仅只有点蚀，而轴承的寿命计算主要是针对了轴承的点蚀寿命，因此轴承的计算寿命与实际寿命会有一定的差距。为减小这一差距，应当确保轴承正确地安装、合理地润滑以及保持轴承良好地运行环境等等。对于重要用途的轴承，可在使用中采取在线监测及故障诊断的措施，及时发现故障并更换失效的轴承。5.5 轴承的润滑与密封轴承的润滑润滑对于滚动轴承具有重要的意义，轴承中的润润滑剂不仅可以降低摩擦

46、阻力，还可以起着散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等作用。轴承常用的润滑方式有油润滑及脂润滑两类。其中，在高速高温的条件下，通常采用油润滑。润滑脂形成的润滑膜强度高， 能承受较大的载荷， 不易流失，并且比较容易密封，一次加脂就可以维持相当长的一段时间。对于不便经常添加润滑剂的地方，或不允许润滑油流失而致污染的产品的工业机械来说，这种润滑方式十分适宜。依据传动方案，知轴承的转速不高，且设计的轴承的不需要经常添加润滑剂，因而对于 C412000 空气锤适用的润滑应采用润滑脂润滑。轴承的密封在滚动轴承两端面，都安装有相应的密封装置。其作用，一方面是保持轴承内部的润滑脂（油）在使用中不会流失，保证

47、轴承处于润滑状态，另一方面是保护轴承外界的尘埃或有害气体不会进入轴承内腔，以防对轴承造成损伤。密封装置有接触式和非接触式两大类。通常在机械生产中常用接触式密封。常用的软材料是毛毡。因而在C41-2000 三孔镗专用机床中选用毛毡密封。第六章镗轴的设计计算镗轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它的回转精度影响工件的加工精度，它的功率大小与回转速度影响加工效率，它的自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程度。因此，要求镗轴部件具有与本机床工作性能相适应的高回转精度、刚度、抗振性、耐磨性和低的温升。6.1 镗轴的性能镗轴组件的旋转精度高，跳动允差在10 20m内；考虑到镗轴组件的刚度要求，镗轴的镗轴

48、直径 D在选用中比最小尺寸扩大了30%，并且在镗轴的悬伸量上也有意地进行缩短，选择的支承刚度要求较高；镗轴的抗振性要求高，在设计过程中要考虑组件的温升和热变形。6.2镗轴基本要求为了提高刚度，镗轴的直径应该大些。前轴承到镗轴前端的距离（称悬伸量）应尽可能小一些。镗轴的结构和形状与镗轴上所安装的传动件位置和安装方法有直接的关系。（1） 回转精度镗轴的旋转精度上是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，镗轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。镗轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如镗轴，轴承，箱体孔的的制造，装配和调整精度。还决定于镗轴转速，支撑的设计和性能，润滑剂及镗轴组件的平衡。（ 2） 刚度

49、镗轴组件的静刚度（简称刚度）反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响镗轴组件弯曲刚度的因素很多，如镗轴的尺寸和形状，前后支撑的距离和镗轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，镗轴组件的制造和装配质量等。（3）抗振性镗轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度，缩短镗轴轴承寿命，还会产生噪声影响环境。振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。影响抗振性的因素主要有镗轴组件的静刚度，质量分布和阻尼（特别是镗轴前支撑的阻尼）镗轴的固有频率应远大于激动力的频率，以使它不易发生共振。（ 4） 温升和热变形镗轴组件工作时因各相对运动的处的摩擦和搅油等而发热，产生温升，从而使镗轴组件的形状和位置发生变化（热变形）。由于受热膨胀是材料固有的性质，因此高精度机床要进一步提高加工精度，往往受热变形的限制。研究如何减少镗轴组件的发热，如何控制温度，是高精度机床镗轴组件的研究的主要课题之一。（5） 耐磨性镗轴组见的耐磨性是指长期保持原始精度的能力，即精度保持性。对精度有影响的首先是轴承，其次是安置刀，夹具和工件的部位，如锥孔，定心轴径等。为了提高耐磨性，一般机床镗轴上的上述部分应淬硬至 HRC60左右，深约 1mm。（6） 材料和热处理镗轴材料的选择主要根据耐磨性和热处理变形来考虑。普通机床的材料通常是 45 号或 60 号优质中碳钢，数控机床需调质处理。6.3