CM6150型车床床头箱三维设计.doc

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1、CM6150车床床头箱三维设计 作者：ee（ee）指导老师：ee 摘要本设计主要是对CM6150型车床床头箱三维设计，通过设计过程中能够发现问题，掌握其中的设计结构和设计思路，对其所采用的设计方案进行掌握学习，通过运用Pro-e对床头箱进行三维建模，加深对CM6150主轴箱工作原理的理解。 关键词CM6150车床； 床头箱； 三维设计； 传动 The Three-dimensional Modeling and Optimal Design of CM6150 Lathe Spindle Box Transmission Systemee(ee)ee AbstractThis design d

2、rawings marked update the information available on CM6150 lathe spindle box,draw two-dimensional drawings,establish three-dimensional model,Through the design process can be found that the problem, get the design of structure and design ideas, its design scheme adopted by the master study，and the us

3、e of the Pro-e to creat the spindle part of 3D modeling, deepen understanding CM6150 spindle box works . KeywordsCM6150; spindle box; three-dimensional modeling;transmission3 / 46文档可自由编辑打印目录第一章 绪 论11.1课题意义和目的11.2本课题研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域11.2.1研究现状11.2.2发展趋势21.2.3研究方法31.2.4应用领域31.3本课题解决的主要问题及思路与方法和拟采用的研

4、究方法41.3.1要解决的主要问题及解决问题思路41.3.2拟采用的技术路线41.4 CM6150简介41.4.1车床组成41.4.2 车床的主要技术性能6第二章 传动方案和传动系统图的拟定72.1确定极限转速72.2确定公比82.3主轴转速级数82.4结构式分析82.5绘制转速图92.5.1选择电动机92.5.2分配总降速传动比102.5.3确定传动轴的轴数102.5.4确定各级转速10第三章 带传动设计123.1确定计算功率123.2选择V带的带型123.3确定带轮的基准直径并验算带速123.3.1初选小带轮的基准直径123.3.2验算带速123.3.3计算大带轮的基准直径123.4确定V

5、带的中心距和基准长度123.4.1初定中心距133.4.2计算带所需的基准长度133.4.3计算实际中心距133.5验算小带轮上的包角133.6计算带的根数133.6.1计算单根V带的额定功率133.6.2计算V带的根数143.7计算单根V带的拉力的最小值143.8计算压轴力14第四章 电磁制动器的计算164.1制动片的内径164.2选定系数值，确定制动片的外径164.3确定速度修正系数174.4计算摩擦面对数Z174.5计算轴向压力Q17第五章 齿轮的设计185.1对于a传动组齿轮185.1.1确定公式里的各计算数值195.1.2对a传动组齿轮33校核215.2对于b传动组齿轮215.2.1

6、确定公式里的各计算数值215.2.2对b传动组齿轮17校核235.3进给传动齿轮245.3.1 对于与传动组齿轮245.3.2对于与传动组齿轮26第六章 轴的设计296.1确定各轴最小直径296.1.1轴的直径296.1.2轴的直径296.1.3轴的直径306.1.4轴的直径306.1.5轴的直径306.2轴的校核316.2.1轴的校核316.2.2轴的校核326.2.3轴的校核336.2.4轴的校核356.2.5轴的校核36第七章 主轴的计算及轴承选择387.1主轴主要结构参数的确定387.1.1主轴轴颈直径的选取387.1.2轴承钢度校核及主轴最佳跨距387.2 各传动轴支撑处轴承的选择3

7、97.3主轴刚度的校核40第八章 主轴箱的箱体41第九章 主轴部分三维建模439.1主轴的三维建模439.2床头斜齿轮的三维建模499.3床头箱的总装589.3.1主轴的装配589.3.2其他轴的装配599.3.3箱体结构609.3.4总体装配60结 论62致 谢63参考文献64第一章绪 论1.1课题意义和目的 本课题名称是：CM6150车床床头箱的三维设计，通过建立三维模型可以更加充分了解CM6150的工作原理并加深对机械设计、制造及工艺的理解，锻炼理论联系实际能力。就工程实践意义来说，在设计过程中能够发现问题，掌握其中的设计方法和设计思路，对其所采用的设计方案进行掌握学习，对于优秀的设计方

8、案和解决问题的方法可以借鉴，使自己的的方案能进一步优化。若没有发现新的问题，设计者也可以学习原先好的设计方法。另外对个人而言，通过该设计对个人能力也是一种提高，锻炼设计者自己发现和解决问题的能力，从而对设计者以后从事这方面的工作做了一个基垫的作用。1.2本课题研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域 1.2.1研究现状 目前国内外对机床的研究重点各不相同，针对以下三个方向作以简单陈述。 并联机床：并联机床作为机床技术和机器人技术相结合的产物，与传统结构的机床相比具有很多的优点，并联机床设计很多关键技术，包括构型设计，正逆解析并联机器人运动学、作业空间和灵活度的研究、如何让减小误差提高精度、动力学

9、分析和控制、数控技术以及对一些关键零部件的研究。目前各国对并联机床基本上处于研究、试制和使用阶段。与国外相比，国内对并联机床研究、设计以及应用等方面的关键技术的研究有待进步加强，如对球铰的制造精度、运动精度的测量和控制、有效工作区的描述和所受的工作区的描述和所受的约束以及工作的可靠性问题的研究。此外，对并联机床的动力学分析及其对加工过程、加工精度以及控制策略的影响规律等方面的研究在国内外还仅处于起步阶段。由于国内在这方面研究的投资强度和国际水平相比有相当大差距，因此必须有计划、有目标地结合我国和国际水平开展上述研究工作，以逐步缩短这一差距，尤其在基础研究方面。组合机床：组合机床及其自动线是一种

10、综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求二设计的，它设计到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。从2002年年底第21届日本国籍机床展览会获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。而超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床设备中的应用，信息同喜技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的

11、程序进行加工修改，对运转状况进行监控并积累有关数据：通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。数控机床：虽然由于工业发展的强劲拉动，我国机床行业获得了突飞猛进的发展，已经成为世界第一大机床制造国，但是，与机床产值世纪第一的“荣耀”相比，我国在高档机床以及高档机床零部件制造上却远远落后于发达国家。数控机床所需要的功能零部件，比如轴承、摆头还有光栅，国内都处于起步阶段，造不出一流水准的产品。而最常见的丝杠、导轨、刀具等部件，最优质的货品也需要进口。作为数控机床的大脑，数控系统在整个机器的价值中占到五分之一。近几年来，国产的低端数控系统基本把国外竞争对手挤出了中国市场；而高档市场则正好相反

12、，国产只占不到十分之一，高档数控系统市场基本上在法那科和西门子等厂家的掌握中。国外高档数控系统比国内数控系统的先进性主要表现在高速和高精度、五轴加工和智能化方面，其平均无故障时间是国内产品的4倍。数控系统的体系结构、软硬配件、高速高精算法都需要长时间的研究和改善。国内电子基础产业落后，决定了我国高档数控系统的弱势表现。除了数控系统水平的差距，关键零部件领域的薄弱也限制了国产机床的高度。在一些机床展会上，也能看到应用法那科或西门子数控系统的国产高档机床，与国外装配同样“大脑”的机床相比，转速只有国外的三分之一，误差范围是别人的5倍。 1.2.2发展趋势 目前机床的研究发展方向可以概括为以下五个方

13、面；高智能化：现代科学技术的发展，新材料及新零件的出现，对精密加工技术不断提出新的要求，提高加工精度，发展新型超精密加工机床，完善精密加工技术，适应现代科技的发展，已经成为数控机床的发展方向之一。高速化：提高生产率是数控机床追求的基本目标之一。数控机床高速化可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率，降低 加工成本。而且还可提高零件的表面加工质量和精度，对制造业实现高效、优质、低成本生产具有广泛的适应性。高柔性化：采用柔性自动化设备或系统，提高加工精度和效率，缩短生产周期，适应市场变化需求和提高竞争能力的有效手段，数控机床在 提高单机柔性化的同时，朝着单位元柔性

14、化和系统柔性化方向发展。高自动化： 高自动化是指在全部加工过程中尽量减少人的介入而 自动完成规定的任务，它包括物料流和信息流的自动化。智能化：随着人工智能在计算机领域的不断渗透与发展，为适应制造业生产柔性、自动化发展需求，智能化正成为数控机床研究及发展特点，它不仅贯穿在生产加工的全过程（如智能编程、智能数据库、智能监控），还贯穿在产品的售后服务和维修中。1.2.3研究方法随着现代机械制造技术的飞速发展，精密和超精密加工技术已经成为现代机械制造的重要组成部分，把普通机床改造成为数控机床的技术应用已经越来越普遍。数控机床作为机械制造行中的重要工具，它的精度指标是影响工件加工精度的重要因素

15、。机床在工作中产生的运动误差难以避免，为了提高机床的加工精度，这就需要对机床的误差检测及补偿做出研究。合理选择分配各轴补偿点，提高数控机床精度。一般提高机床精度有两种方法。一种是通过提高零件设计、制造和装配的水品来消除可能的误差源，称为误差防止法。该方法一方面主要受到加工母机精度的制约，另一方面零件质量的提高导致加工成本膨胀，致使该方法的使用受到一定限制。另一种叫误差补偿法，通常通过修改机床的加工指令，对机床进行误差补偿，达到理想的运动轨迹，实现机床精度的软升级。根据数控机床各轴的精度情况，利用螺距误差自动补偿功能和反向间隙补偿功能，合理地选择分配各轴补偿点，使数控机床达到最佳精度状态，可大大

16、提高检测机床定位精度的效率。采用以上方法对机床各坐标轴的反向偏差、定位精度进行准确测量和补偿，可以很好地减少或消除反向偏差对机床精度的不利影响，提高机床的定位精度，使机床处于最佳精度状态，从而保证零件的加工质量。1.2.4应用领域随着科技的发展，现代机床已经迈向现代数控方向，数控机床具有广泛的实用性和较大的灵活性，为高精度小批量生产以及试制心产品提供了极大的方便，提高了企业的快速应变能力。再者它的加工生产率高，在带有刀库和自动换刀装置的数控加工中心机床上，减少了半成品的周转时间。能够实现复杂曲面加工，如应用在螺旋桨、汽轮机叶片之类的空间曲面加工，还有利于生产管理现代化。因此机床的数控化对整个机

17、械行业的在实际生活中的应用都起到很重要的作用。1.3本课题解决的主要问题及思路与方法和拟采用的研究方法1.3.1要解决的主要问题及解决问题思路（1） 参数拟定：根据机床类型、规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，结合实际条件和情况，并与同类型机床对比分析后确定：极限转速和公比(或级数)，主传动电机功率； (2)传动设计：通过结构网和转速图的分析，确定传动结构方案和传动系统图，计算各传动副的传动比及齿轮的齿数，并验算转速误差； (3)动力计算和结构草图设计：估算齿轮模数和直径；将各传动件及其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排、布置和设计； (4)轴和轴承的验算：在结构草图的基础上，对一根传动

18、轴的刚度和该轴的轴承寿命进行验算； (5)床头箱装配设计：床头箱装配图是以结构草图为“底稿”，进行设计和绘制的。图上各零件要表达清楚，并标注尺寸和配合，并应用Pro/E软件进行三维建模以及生成三维装配图。1.3.2拟采用的技术路线拟定设计方案，包括拟定运动参数和运动设计。然后是动力计算及传动零件的计算，其中包括三角胶带传动的计算，齿轮模数的初步计算，传动轴直径的估算和传动轴组件的设计。之后便是技术设计，包括绘制装配草图和主要零件的验算。最后是润滑系统的选择。1.4 CM6150简介 1.4.1车床组成CM6150型普通车床的主要组成部件有：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杆、丝杠和床身。

19、主轴箱：又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量。一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。进给箱：又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。丝杠与光杠：用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的。在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杆。

20、溜板箱：是车床进给运动操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。机床组成如图1-1所示。刀架卡盘尾座主轴箱床身溜板箱右床腿挂轮箱进给箱左床腿图1-1 CM6150机床 1.4.2 车床的主要技术性能 CM6150的主要技术参数见表1-1。表1-1 CM6150的主要技术参数工件最大回转直径在床面上500毫米在床鞍上280毫米工件最大长度100毫米主轴孔径52毫米主轴前端孔锥度莫氏6号加工螺纹范围公制螺纹0.540毫米英制螺纹7/1640/英寸模数螺纹0.540毫米颈节螺纹

21、7/880颈节主轴转速范围正传（21级）101600转/分反转（12级）2080转/分进给量范围纵向0.0283.2764毫米/转横向0.0111.232毫米/转主电机功率3.5/5千瓦转速750/1500转/分机床外形尺寸（长×宽×高）2580×945×1295毫米第二章.电机选择2.1电动机选择2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容量电动机所需工作功率为：；工作机所需功率为：；传动装置的总效率为：；传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得：所需电动机功率为：略大于 即可。选用同步转速1460r/min ；4级 ；型号

22、Y160M-4.功率为11kW2.1.3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比（1）总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.1.4 电机端盖组装CAD截图 图2.1.4电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1电动机轴 2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1>按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2>绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3>材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大

23、齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。4>选小齿轮齿数，大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即3.2.1确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数1。（2）由机械设计第八版图10-30选取区域系数。（3）由机械设计第八版图10-26查得，则。（4）计算小齿轮传递的转矩。（5）由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数（6）由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数（7）由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。13计算应

24、力循环次数。（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数; 。（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由机械设计第八版式（10-12）得（11）许用接触应力3.2.2计算（1）试算小齿轮分度圆直径=49.56mm（2）计算圆周速度（3）计算齿宽及模数 =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）计算纵向重合度0.318124tan=20.73（5）计算载荷系数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度，由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同，故由机械设计第八版图 10-1

25、3查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得（7）计算模数 3.3按齿根弯曲强度设计由式（10-17）3.3.1确定计算参数（1）计算载荷系数。 =2.09（2）根据纵向重合度 ，从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数（3）计算当量齿数。（4）查齿形系数。由表10-5查得（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得（6）由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；（7）由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ，；（8）计算弯曲

26、疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式（10-12）得（9）计算大、小齿轮的 并加以比较。=由此可知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数，取2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ，则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中以距圆整为141mm.3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径3.4.4计算齿轮宽度圆整后取.低速级

27、取m=3;由 取圆整后取表 1高速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m22压力角2020分度圆直径d=227=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径表 2低速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m33压力角2020分度圆直径d=327=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径4.轴的设计4.1低速轴4.1.1求输出轴上的功率转速和转矩 若取每级齿轮的传动的效率,则4.1.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为圆周力 ,径向力 及轴向力 的4.1.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根

28、据机械设计第八版表15-3,取 ,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩, 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手册,选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为2500000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.1.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 图4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需

29、制出一轴肩,故取2-3段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.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,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安装齿轮处的轴段4-5段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂

30、宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，取。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取 低速轴的相关参数：表4-1功率转速转矩1-2段轴长84mm1-2段直径50mm2-3段轴长40.57mm2-3段直径62mm3-4段轴长49.5mm3-4段直径65mm4-5段轴长85mm4-5段直径70mm5-6段轴长60.5mm5-6段直径82mm6-7段轴长54.5mm6-7段直径65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、

31、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。4.2中间轴4.2.1求输出轴上的功率转速和转矩4.2.2求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为：（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为：4.2.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-

32、3,取 ,于是得：轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径。图 4-24.2.4初步选择滚动轴承.（1）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,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为dD*T=35mm72mm18.25mm，故，；（2）取安装低速级小齿轮处的轴段2-3段的直径 ；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度，取。（3）取安装高速级大齿轮的轴段

33、4-5段的直径齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。 4.2.5轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=22mm14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。中间轴的参数：表4-2功率10.10kw转速362.2r/min转矩263.61-

34、2段轴长29.3mm1-2段直径25mm2-3段轴长90mm2-3段直径45mm3-4段轴长12mm3-4段直径57mm4-5段轴长51mm4-5段直径45mm4.3高速轴4.3.1求输出轴上的功率转速和转矩若取每级齿轮的传动的效率,则4.3.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为4.3.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩

35、应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003 或手册,选用LX2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为560000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.4轴的结构设计4.4.1拟定轴上零件的装配方案图4-34.4.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=45mm .半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端面上,故 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴

36、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 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。3）取安装齿轮处的轴段4-5段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为61mm，齿轮轴的直径为62.29mm。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取。 5）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截

37、面b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。高速轴的参数：表4-3功率10.41kw转速1460r/min转矩1-2段轴长80mm1-2段直径30mm2-3段轴长45.81mm2-3段直径42mm3-4段轴长45mm3-4段直径31.75mm4-5段轴长99.5mm4-5段直径48.86mm5-6段轴长61mm5-6段直径62.29mm6-7段轴长2

38、6.75mm6-7段直径45mm5.齿轮的参数化建模5.1齿轮的建模（1）在上工具箱中单击按钮，打开“新建”对话框，在“类型”列表框中选择“零件”选项，在“子类型”列表框中选择“实体”选项，在“名称”文本框中输入“dachilun_gear”，如图5-1所示。图5-1“新建”对话框2>取消选中“使用默认模板”复选项。单击“确定”按钮，打开“新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid”选项，如图5-2所示，最后单击”确定“按钮，进入三维实体建模环境。图5-2“新文件选项”对话框（2）设置齿轮参数1>在主菜单中依次选择“工具”“关系”选项，系统将自动弹出“关系”对话框

39、。2>在对话框中单击按钮，然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中，具体内容如图5-4所示，完成齿轮参数添加后，单击“确定”按钮，关闭对话框。图5-3输入齿轮参数（3）绘制齿轮基本圆在右工具箱单击，弹出“草绘”对话框。选择FRONT 基准平面作为草绘平面，绘制如图5-4所示的任意尺寸的四个圆。（4）设置齿轮关系式，确定其尺寸参数1>按照如图5-5所示，在“关系”对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径的关系式。2>双击草绘基本圆的直径尺寸，将它的尺寸分别修改为、修改的结果如图5-6所示。 图5-4草绘同心圆 图5-5“关系”对话框 图5-6修改同

40、心圆尺寸 图5-7“曲线：从方程”对话框（5）创建齿轮齿廓线1>在右工具箱中单击按钮打开“菜单管理器”菜单，在该菜单中依次选择“曲线选项” “从方程” “完成”选项，打开“曲线：从方程”对话框，如图5-7所示。2>在模型树窗口中选择坐标系，然后再从“设置坐标类型”菜单中选择“笛卡尔”选项，如图5-8所示，打开记事本窗口。3>在记事本文件中添加渐开线方程式，如图5-9所示。然后在记事本窗中选取“文件” “保存”选项保存设置。图5-8“菜单管理器”对话框 图5-9添加渐开线方程4>选择图5-11中的曲线1、曲线2作为放置参照，创建过两曲线交点的基准点PNTO。参照设置如图5

41、-10所示。曲 线1曲 线 2图5-11基准点参照曲线的选择 图5-10“基准点”对话框5>如图5-12所示，单击“确定”按钮，选取基准平面TOP和RIGHT作为放置参照，创建过两平面交线的基准轴A_1，如图6-13所示。图5-12“基准轴”对话框 图5-13基准轴A_16>如图5-13所示，单击“确定”按钮，创建经过基准点PNTO和基准轴A_1的基准平面DTM1,如图5-14所示。5 5-15基准平面对话框 5-15基准平面DTM17>如图5-16所示，单击“确定”按钮，创建经过基准轴A_1，并由基准平面DTM1转过“-90/z”的基准平面DTM2，如图5-17所示。图5-

42、16“基准平面”对话框 图5-17基准平面DTM28>镜像渐开线。使用基准平面DTM2作为镜像平面基准曲线，结果如图5-18所示。图5-18镜像齿廓曲线（6）创建齿根圆实体特征1>在右工具箱中单击按钮打开设计图标版。选择基准平面FRONT作为草绘平面，接收系统默认选项放置草绘平面。2>在右工具箱中单击按钮打开“类型”对话框，选择其中的“环”单选按钮，然后在工作区中选择图5-19中的曲线1作为草绘剖面。再图标中输入拉伸深度为“b”，完成齿根圆实体的创建，创建后的结果如图5-20所示。图5-19草绘的图形 5-20拉伸的结果（7）创建一条齿廓曲线1>在右工具箱中单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选取基准平面FRONT作为草绘平面后进入二维草绘平面。2>在右工具箱单击按钮打开“类型”对话框，选择“单个”单选按钮，使用和并结合绘图工具绘制如图5-21所示的二维图形。图