目錄1緒論31.1數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)組成31.2我國臥式鏜銑床的發(fā)展51.2.1我國臥式鏜銑床的發(fā)展歷史51.2.2我國臥式鏜銑床的發(fā)展趨勢(shì)52數(shù)控臥式鏜銑床速操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………..…………….62.1主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)工作原理62.2主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)軸的安裝62.3齒輪在軸上的布置和排列72.4相嚙合齒輪的寬度73主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算83.1電動(dòng)的選取83.1.1選擇電動(dòng)機(jī)的類型83.1.2轉(zhuǎn)速及功率的確定83.1.3聯(lián)軸器的選擇83.1.4選定各齒輪齒數(shù)83.1.5轉(zhuǎn)速的計(jì)算83.1.6各軸功率及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算93.2齒輪的設(shè)計(jì)93.2.1確定齒輪齒數(shù)的原則和要求93.2.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇93.3軸的設(shè)計(jì)103.3.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)103.3.2軸上作用力的計(jì)算123.3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)123.3.4鍵的選取143.3.5軸的受力分析143.3.6校核軸的強(qiáng)度153.3.7校核鍵連接的強(qiáng)度153.3.8校核軸承壽命164.傳動(dòng)系統(tǒng)的潤滑175.總結(jié)186.參考191.緒論在車床、鏜床、銑床、插、拉床、磨床、數(shù)控加工中心、齒輪加工中心、切斷機(jī)床、特種加工機(jī)床、組合機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)等眾多機(jī)械加工設(shè)備中，鏜銑床加工特點(diǎn)：加工過程中工件不動(dòng)，讓刀具移動(dòng)，并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)），在實(shí)踐中具有“萬能機(jī)床”的稱號(hào)。鏜銑床主要是刀具在工件上加工已有預(yù)制孔的機(jī)床。通常，刀具旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，刀具或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它主要是用來加工高精度孔或一次定位完成多個(gè)孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其他加工面的加工。

1.1數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)與組成

圖1如圖2所示，數(shù)控機(jī)床主要由機(jī)床本體、自動(dòng)換刀裝置、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)、液壓油箱、數(shù)控電柜、主軸驅(qū)動(dòng)調(diào)速控制柜、機(jī)床電氣柜、主軸箱潤滑冷卻用自動(dòng)油溫調(diào)節(jié)器和空氣干燥器等組成。圖2a.機(jī)床本體。機(jī)床的本體是用來支撐機(jī)床的工作已達(dá)到加工生產(chǎn)目的。主要由床身和立柱組成。b.主軸結(jié)構(gòu)。主軸部件既要滿足精加工精度較高的要求，又要滿足粗加工時(shí)高效切削的能力。因此在旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性和熱變形等方面，都有很高的要求。在布局結(jié)構(gòu)方面，對(duì)于具有自動(dòng)換刀功能的數(shù)控鏜銑床，其主軸部件除主軸、主軸軸承和傳動(dòng)件等一般組成部分外，還有道具自動(dòng)加緊、主軸自動(dòng)準(zhǔn)停和主軸裝刀口吹凈等裝置。c.數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)可以進(jìn)行任意角度定位，它的功能有兩個(gè)：一是使工作臺(tái)進(jìn)行圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，二是使工作臺(tái)進(jìn)行分度運(yùn)動(dòng)。d.換刀裝置。數(shù)控鏜銑床為了能在工件一次裝夾中完成多種甚至所有加工工序，以縮減輔助時(shí)間和減少多次安裝工件所引起的誤差，必須具有自動(dòng)換刀裝置。其主要有刀庫、橫梁升降機(jī)構(gòu)、滑座伸縮機(jī)構(gòu)、手架回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、裝刀手和卸刀手組成。e.機(jī)床導(dǎo)軌。導(dǎo)軌主要用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌道運(yùn)動(dòng)。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動(dòng)的一方叫運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，不運(yùn)動(dòng)的一方叫支撐導(dǎo)軌。運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌相對(duì)于支撐導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)，通常是直線運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。1.2我國數(shù)控鏜銑床的發(fā)展1.2.1我國臥式鏜銑床的發(fā)展歷史我國臥式鏜床生產(chǎn)是在1954年由仿制開始的。目前已有13個(gè)省、一個(gè)自治區(qū)、三個(gè)直轄市的二十六個(gè)廠，臥式鏜床的年產(chǎn)量到1971年，已經(jīng)超過一千臺(tái)。臥式鏜床的品種，第一個(gè)五年計(jì)劃期間，只能生產(chǎn)主軸直徑85毫米的臥式鏜床，現(xiàn)在已經(jīng)能生產(chǎn)主軸直徑63、85、125、150等毫米的臥式鏜床及主軸直徑110mm的加大主軸直徑和移動(dòng)式鏜床。從只能根據(jù)國外圖紙生產(chǎn)單一產(chǎn)品，發(fā)展到自行設(shè)計(jì)試制并采用一定先進(jìn)技術(shù)的多種產(chǎn)品。在無產(chǎn)階級(jí)大革命中，就有17個(gè)廠先后設(shè)計(jì)試制了三十一種臥式鏜床。其中直徑63mm的有五種；直徑125mm的有一種；無伸縮主軸簡(jiǎn)易臥式鏜床有兩種；直徑160mm落地鏜床有兩種，直徑200mm的有一種，直徑250mm的有一種。1.2.2我國臥式鏜銑床的發(fā)展趨勢(shì)圖三當(dāng)代的臥室鏜銑床技術(shù)發(fā)展非?？欤鐖D三所示，主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)理念的更新和機(jī)床運(yùn)行速度及制造工藝水平有很大的提高，另一方面是機(jī)床結(jié)構(gòu)變化大，新技術(shù)的應(yīng)用層出不窮，臥室鏜銑床的結(jié)構(gòu)向高速電主軸方向發(fā)展，功能附件呈高速，多軸聯(lián)動(dòng)，結(jié)構(gòu)形式多樣化的發(fā)展態(tài)勢(shì)，這將是今后一個(gè)時(shí)期技術(shù)發(fā)展的新趨勢(shì)。2.數(shù)控臥式鏜銑床變速操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)工作原理主軸箱中有主軸、變速機(jī)構(gòu)，操縱系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)等。如果主軸箱與變速機(jī)構(gòu)分離，則除主軸箱外還有變速箱。主軸箱除應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)參數(shù)外，還應(yīng)具有較高的傳動(dòng)效率，傳動(dòng)件具有足夠的強(qiáng)度或剛度，噪聲要低，振動(dòng)要小，操縱方便，具有良好的工藝性，便于檢修，成本低，防塵，防漏，外型美觀等。如下圖所示,主軸箱中采用兩個(gè)液壓缸，經(jīng)撥叉帶動(dòng)兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)主軸變速。上油缸使撥叉撥動(dòng)軸右邊雙聯(lián)滑移齒輪變速：油缸2和油缸4組成的差動(dòng)油缸，可以使軸左邊的雙聯(lián)滑移齒輪獲得三個(gè)位置。即當(dāng)油缸4進(jìn)壓力油，油缸2回油時(shí)，活塞套5，1和柱塞3均被推向左邊，柱塞3用拔叉拔動(dòng)軸ш上的雙聯(lián)劃移齒輪到左邊位置；當(dāng)油缸2和4同時(shí)進(jìn)壓力油時(shí)，則活塞套1右移，到拔叉碰到活塞套5時(shí)，拔叉兩邊壓力相等，雙聯(lián)滑移齒輪停在中間位置，處于空擋；若油缸2進(jìn)壓力油，油缸4回油時(shí)，拔叉拔動(dòng)雙聯(lián)滑移齒輪移至右邊位置。1，5-活塞套；2,4-油缸；3-柱塞。2.2主軸箱變速操縱機(jī)構(gòu)中傳動(dòng)軸的安裝傳動(dòng)軸的軸承以深溝球軸承為主，也可用圓錐滾子軸承。前者噪聲小、發(fā)熱小，應(yīng)用較多，后者裝配方便承載能力較大，還可以承受軸向載荷，因而也有采用的，載荷較大的地方還可以采用圓柱滾子軸承。

2.3齒輪在軸上的布置和排列在變速傳動(dòng)組內(nèi)應(yīng)盡量使較小的齒輪成為滑移齒輪，使滑移省力?；讫X輪必須使原出于嚙合狀態(tài)的齒輪完全脫開后，另一個(gè)齒輪才開始嚙合。因此，雙聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)組占用的軸向長度為B>4b,如下圖所示：2.4相嚙合齒輪的寬度在一般情況下，一對(duì)相嚙合的齒輪，寬度應(yīng)該是相同的，但是，考慮到操縱機(jī)構(gòu)的定位不可能很精準(zhǔn)，撥叉也存在著誤差和磨損，使用時(shí)往往會(huì)發(fā)生錯(cuò)位。這時(shí)只有部分齒寬參與工作，會(huì)使齒輪局部磨損，降低壽命。如果軸向尺寸并不要求很緊湊，可以使小齒輪比相嚙合的大齒輪寬2—5mm.帶來的缺點(diǎn)是軸向尺寸將有所增加。3主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1電動(dòng)的選取3.1.1選擇電動(dòng)機(jī)的類型根據(jù)用途選用Y系列一般用途的全封閉自冷式三相異步電動(dòng)機(jī)，三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便，可直接接于三相交流電網(wǎng)中，在工業(yè)上用途最為廣泛，具有效率高、性能好、噪聲低、振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械上，如金屬切屑機(jī)床。3.1.2轉(zhuǎn)速及功率的確定初步選定電動(dòng)機(jī)功率為7.5kW。一般市場(chǎng)上最常用、供應(yīng)最多的是同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min的電動(dòng)機(jī)，無特殊需求不選用3000r/min和750r/min的電動(dòng)機(jī)，因此選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動(dòng)機(jī)，其滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min,且型號(hào)為Y132M-4。3.1.3聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇應(yīng)由工作要求決定。由于輸入軸與電動(dòng)機(jī)軸直接相連，并且轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩小，所以選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。其型號(hào)為LT6(GB/T4323-2002)3.1.4選定各齒輪齒數(shù)下表為確定的各齒輪的齒數(shù)編齒輪齒輪齒輪齒輪齒輪齒輪齒輪齒輪齒輪齒輪號(hào)12345678910齒數(shù)27452338675253223560Z3.1.5轉(zhuǎn)速的計(jì)算在初步確定齒輪的齒數(shù)的情況下，計(jì)算主軸的轉(zhuǎn)速。齒輪5、6和齒輪7、8為兩個(gè)雙連齒輪并安裝在同一根軸上，齒輪2、3、4安裝在另一根軸上，齒輪9和齒輪10安裝在主軸上。從電動(dòng)機(jī)輸出，經(jīng)過齒輪傳動(dòng)到主軸有4種轉(zhuǎn)速，分別為：230r/min、950r/min、110r/min、450r/min。軸1的轉(zhuǎn)速是由電動(dòng)直接輸出的，所以轉(zhuǎn)速為1440r/min,軸2和軸3的轉(zhuǎn)速是由齒輪傳遞的，所以軸2的轉(zhuǎn)速為1440×27/45=864r/min，軸3的轉(zhuǎn)速有兩種分別為864×38/52=631.38r/min和864×23/67=296.6r/min。3.1.6各軸功率及轉(zhuǎn)矩的計(jì)算a.功率的計(jì)算軸1的功率為P1=7500×0.99×0.99=7350.75W軸2的功率為P2=P1×0.97×0.99=7056W軸3的功率為P3=P2×0.97×0.99=6779W軸4的功率為P4=P3×0.97×0.99=6510Wb.轉(zhuǎn)矩的計(jì)算軸1的轉(zhuǎn)矩為：T1=9549×P1/n1=9549×7350.75/1440=48.7N·m；軸2的轉(zhuǎn)矩為：T2=9549×P2/n2=9549×7065/864=77.98N·m；軸3的轉(zhuǎn)矩有兩種，分別為102.53N·m和218.25N·m；主軸有四種轉(zhuǎn)矩，分別為270.28N·m、65.44N·m、565.13N·m、138.14N·m。3.2齒輪的設(shè)計(jì)3.2.1確定齒輪齒數(shù)的原則和要求齒輪齒數(shù)確定的原則是使齒輪結(jié)構(gòu)緊湊，主軸轉(zhuǎn)速誤差小。具體要求下：a.齒輪的齒數(shù)不應(yīng)過大；b.最小齒輪的齒數(shù)要求盡可能小，對(duì)于圓柱齒輪最小齒數(shù)min17Z；c.受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪的各齒輪（尤其是最小齒輪），應(yīng)可靠的裝到軸上或進(jìn)行套裝，齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚大于等于2mm，以保證有足夠的強(qiáng)度，避免出現(xiàn)變形、斷裂。3.2.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇a.壓力角的選擇我國對(duì)一般用途的齒輪傳動(dòng)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為α=20°，本次設(shè)計(jì)中，一對(duì)嚙合直齒圓柱齒輪的壓力角均取α=20°。b.齒數(shù)的選擇保持中心距a不變的情況下，增加齒數(shù)，除能增加重合度，改善傳動(dòng)平穩(wěn)外，還可以減小模數(shù)，降低齒高，因而減少金屬切削量，節(jié)省制造費(fèi)用。閉式齒輪傳動(dòng)一般轉(zhuǎn)速較高，為了提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，較少?zèng)_擊振動(dòng)，以齒數(shù)多一些為好，小齒輪的齒數(shù)可以是20—40，小齒輪確定后，按齒數(shù)比μ=Z2/Z1,確定大齒輪的齒數(shù)。為了使各個(gè)相嚙合的齒輪相對(duì)磨損均勻，傳動(dòng)平穩(wěn)，Z1和Z2一般互為質(zhì)數(shù)。3.3軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及主軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)影響機(jī)床的工作能力和軸上零件工作的可靠性還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的空難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)是軸設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度，剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，制的工作能力指的是軸的強(qiáng)度。這時(shí)只要對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸和受力大細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止發(fā)生共振而破壞。軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，鋼軸的毛胚多數(shù)用軋鋼制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造周最為廣泛，其中最常用的是45號(hào)鋼。我的設(shè)計(jì)中主要采用45號(hào)鋼。合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好淬火性能。因此在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸勁的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常用合金鋼。必須指出：在一般工作溫度下（低于100攝氏度），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時(shí)，所根據(jù)的是強(qiáng)度和耐磨性，而不是軸的彎曲強(qiáng)度和扭曲強(qiáng)度。但也應(yīng)注意，在既定條件下，有時(shí)也選用強(qiáng)度較低的剛才，而用適當(dāng)增加軸的截面面積的方法來提高軸的剛度。3.3.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要決定于以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置以及形式；軸上安裝的零部件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸的連接方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于拆裝和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。下面討論軸的設(shè)計(jì)中要解決的幾個(gè)主要問題。軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或徑向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行軸向和徑向的定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。零件的軸向定位軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸段擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證的。軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩兩類。利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然會(huì)使軸的直徑加大，而且軸肩處將應(yīng)截面突變而引起應(yīng)力集中。另外，軸肩過多時(shí)也不利于加工。因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場(chǎng)合。定位軸肩的高度h一般取為h=(0.07-0.1)d，d為與零件相配合處的軸的直徑，單位為mm。滾動(dòng)軸承的軸肩必須低于軸承內(nèi)圈斷面的高度，以便于拆卸軸承，軸肩的高度可查手冊(cè)中軸承的安裝尺寸。為了使零件能靠近軸肩而得到準(zhǔn)確可靠的定位，軸肩處的過度圓角半徑r必須小于與之相配的零件轂孔端部的圓角半徑R或倒角C。套筒定位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，軸上不需開曹、鉆孔或切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸上兩個(gè)零件之間的定位。如兩零件間的間距較大時(shí)，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的質(zhì)量及材料的用量。因套筒與軸的配合較松，如軸的轉(zhuǎn)速很高時(shí)，也不宜采用套筒定位。各軸段直徑和長度的決定零件在軸上的定位和拆裝方案確定后，軸的形狀便大體確定。各軸段所需的直徑與軸上的載荷大小有關(guān)，初步確定軸的直徑時(shí)，還不知道支反力的作用點(diǎn)，不能確定彎矩的大小與分布情況，因而還不能按軸所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來確定軸的直徑。但在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，通常已經(jīng)能求得軸所受的扭矩。因此，可按軸所受的扭矩初步估算軸所需的直徑，將初步求出的直徑作為承受扭矩的軸段的最小直徑dmin，然后再按軸上零件的裝配方案和定位要求，從dmin處起注意確定各段軸的直徑。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，軸的直徑亦可憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)去定，或參考同類機(jī)器用類比的方法確定。為了使齒輪、軸承等有配合要求的零件拆裝方便，并減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑。為了使與軸做過盈配合的零件便于裝配，相配合軸段的壓入段應(yīng)制出錐度；或在同一軸段的兩個(gè)部位上采用不同的尺寸公差。確定各軸段的長度時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)還要保證零件所需的裝配或調(diào)整空間。軸的各段長度主要是根據(jù)各零件與軸配合部分的軸向尺寸和相鄰部件間必要的空隙來確定。為了保證軸向定位可靠，與齒輪和聯(lián)軸器等零部件相配合部分的軸段長度一般應(yīng)比輪轂長度短2—3mm。3.3.2軸上作用力的計(jì)算a.軸1上齒輪1的受力計(jì)算已知條件，軸1傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=48.7N·m，轉(zhuǎn)速為1440r/min，齒輪1分度圓直徑d1=81mm。齒輪1的作用力為F1=2T1/d1=1106N,其方向?yàn)橛闪Φ淖饔命c(diǎn)指向齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)中心。b.軸2的作用計(jì)算已知條件，軸2傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=77.98N·m，轉(zhuǎn)速為864r/min，齒輪3的分度圓直徑為d3=69mm，齒輪4的分度圓直徑為d4=114mm。齒輪3的作用力為F3=2T2/d3=2260.3N齒輪4的作用力為F4=2T2/d4=1368.1N其方向都由力的作用點(diǎn)指向轉(zhuǎn)動(dòng)中心。3.3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算與軸上齒輪輪轂孔內(nèi)徑及寬度、滾動(dòng)軸承的選擇和校核、鍵的選擇和驗(yàn)算與軸連接的半聯(lián)軸器的選擇同步進(jìn)行。并且箱體內(nèi)壁寬度主要由軸的總長度確定，所以軸的結(jié)構(gòu)尺寸最為關(guān)鍵。這里對(duì)軸2進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算。已知條件，軸2的傳遞功率P2=7056w，轉(zhuǎn)速n2=864r/min,齒輪分度圓直d2=135mm，d3=69mm，d4=114mm，齒輪寬度b2=20mm，b3=30mm，b4=25mm。選擇軸的材料因?yàn)樵撦S主要承受的是扭矩和彎曲變形，所以選用常用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其硬度為217—225MPa，彎曲疲勞極限為σ-1=275MPa,許用彎曲應(yīng)力[σ-1]=60MPa,許用切應(yīng)力[τ]=25-45MPa。初算軸徑由表查得A0=126-103考慮到軸承受彎矩較小且受到扭矩的作用，載荷較平穩(wěn)，所以A0取較小值A(chǔ)0=110，則dmin≥A03(P2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸的結(jié)構(gòu)構(gòu)想如下圖所示（2）軸承部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）軸不長，故軸承采用兩端固定方式，然后按軸上零件的安裝順序從dmin處開始設(shè)計(jì)。2）軸承的選擇與軸段1及軸段6的設(shè)計(jì)該軸段上安裝軸承，其設(shè)計(jì)應(yīng)該與軸承的選擇同步進(jìn)行，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)選用的是直齒圓柱齒輪，所以不考慮軸向力的存在，選用深溝球軸承，軸段1、6上安裝軸承，其直徑應(yīng)該既便于軸承的安裝又應(yīng)該符合軸承內(nèi)徑系列，所以選用軸承6207進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。其內(nèi)徑為d=35mm，外徑為D=72mm，寬度為B=17mm。所以d1和d6都為35mm，且取l6=l1=30mm。3）軸段2和軸段3的設(shè)計(jì)軸段2和軸段3上分別安裝的是齒輪2齒輪3和齒輪4，為了齒輪的安裝，d3>d2>d1?？沙醪酱_定d3=φ42mm，d2=φ40mm，齒輪2和齒輪3的輪轂寬度為b2=30mm，b3=35mm，左右兩端均采用套筒定位，由于兩個(gè)齒輪的直徑及寬度都不較小，所以采用實(shí)心式，并且兩個(gè)齒輪是緊密挨在一起的，軸段3上安裝的是齒輪4，齒輪4的輪轂寬度為b4=35mm，左端采用軸肩定位，右端采用套筒定位，由于齒輪4和齒輪6嚙合，齒輪3和齒輪5嚙合，齒輪5和齒輪6為雙聯(lián)滑移齒輪，滑移的距離為58mm。齒輪5是安裝在齒輪6的輪轂上的，齒輪6的輪轂寬度為70mm，所以齒輪4和齒輪3之間的總長度應(yīng)大于128mm，軸段3的長度應(yīng)該大于128-35=93mm，故取l2=65mm，l3=100mm。(3）軸上力的作用點(diǎn)間的距離軸承反力的作用距離軸承外圈斷面的距離為a=8.5mm。所以有圖可得軸的支點(diǎn)及受力點(diǎn)間的距離為：L1=l1+12b2L2=12b2+12bL3=b3+l3-12b4L4=l5+l4+12b4+l63.3.4鍵的選取齒輪與軸之間采用A型普通平鍵連接，鍵的選取是根據(jù)該段軸的直徑和長度所決定的，所以選取鍵12×8×56和鍵12×8×32（GB/T1096-2003）。3.3.5軸的受力分析a.軸的受力簡(jiǎn)圖如下圖所示計(jì)算支撐反力：R1=F2L1-F3L1+L2R2=F2-R1-F3-F4=-1403.7N式中負(fù)號(hào)表示圖中所畫力與實(shí)際方向相反b.畫出軸的彎矩圖如下圖所示計(jì)算彎矩M1=R1·L4=184585.5N·mM2=R2·L1=40005.45N·mM=M12畫出軸的扭矩圖如下圖所示3.3.6校核軸的強(qiáng)度根據(jù)所得的彎矩圖和扭矩圖得出，軸段4為危險(xiǎn)截面，其抗彎截面系數(shù)為w=πd4332-bt(d4-t)22d4抗扭截面系數(shù)為w=πd4316-bt(d4-t)22d4所以σca=（M/w）2+4σb=Mw=188871.0所以該軸的設(shè)計(jì)滿足要3.3.7校核鍵連接的強(qiáng)度齒輪2、3處鍵連接的擠壓應(yīng)力為σp=4T2/d2hl=4×77980/40×8×32=17.406MPa齒輪4處鍵的強(qiáng)度為σp′=4T2/d3hl=4×77980/42×8×32=29MPa取鍵的材料為鋼，而[σp]=125-150MPa。所以強(qiáng)度足夠，選用的鍵滿足要求。3.3.8校核軸承壽命查的Cr=25500，C0r=15200.軸承1、2的內(nèi)部軸向力分別為S1=0.4R1=0.4×1118.7=447.8NS2=0.4R2=0.4×1403.7=561.48N由于此設(shè)計(jì)中所用的齒輪為直齒圓柱齒輪，所以不考慮外部軸向力。由于S2>S1，故只需校核軸承1的壽命。由S1/C0r=0.029，查的e=0.24，因?yàn)椴豢紤]外部軸向力，所以可以認(rèn)為外部軸向力Fa=0，即Fa/R1=0<e,故X=