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1、ee毕业设计说明书题 目 刀具刃磨中心Z轴进给系统设计与建模学生姓名 ee 学号 ee 所在院(系) 机械工程学院 专业班级 ee 指导教师 ee 2007 年 5 月 20 日刀具刃磨中心Z轴进给系统设计与建模ee(ee)指导老师：ee摘要本文主要阐述了刀具刃磨中心工具磨床Z轴进给系统设计与建模，数控磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床，是高效高精度的刀具刃磨机床，特别是五轴联动的数控工具磨床，是刀具刃磨机床发展的方向。可以用来加车刀，麻花钻，工立铣刀，球头铣刀，阶梯钻，铰刀，成形铣刀，深孔钻，三角凿刀和牛头刨刀具等。进给系统采用全封闭结构，无外挂装置，内置切削液冷却循环装置及油雾回收
2、装置。进给轴由单元电机通过高精度无间隙联轴器与精密滚珠丝杠副直联，无间隙误差。且运动平稳，传动精度高，不易磨损，使用寿命长。导轨全部采用燕尾型精密滚珠直线导轨，具有精密高，摩擦系数小，寿命长等特点。导轨、滚珠丝杠副采用具有冷却装置的全自动定时定量润滑系统。并在PROE中画出Z轴进给系统三维模型图，生成二维工程图。关键词 刃磨中心 Z轴进给系统 闭环系统 滚珠丝杠 直线型滚动导轨With grinding center Z axis feed system design and modelingee(ee )Tutor：eeAbstract:This paper mainly expounds
3、With grinding center Tool grinding machine Z axis feed system design and modeling Nc grinder is use abrasive to the surface grinding of machine tools The high precision cutting tools is efficient machine tools, especially for five axis of joint nc tool grinding machine, cutting machine tool is the d
4、irection of development. Can be used to add lathe tools, manual twist drill, the workers end mill, the ball milling cutter head, ladder drill, reamer, forming cutter, deep hole drilling, triangle chisel and shape tools, etc. Feeding system adopts fully closed structure, no hacking device, built-in l
5、iquid cooling cycledevice and cutting oil mist recycling equipment. The motor shaft by unit by high precision no clearance coupling and precision the ball screw vice straight league, no clearance error. The smooth movement and high driving accuracy, not easy wear and long service life. Guide all ado
6、pt the coattails type precision ball linear guide, with high precision, small friction coefficient, life is long, etc. Guide, the ball screw vice using a cooling device of automatic timing quantitative lubrication system. And in PROE draw in the Z axis into 3 d model picture to the system, and to ge
7、nerate two-dimensional engineering graphics. Key words :Gang center Z-axis feed system Closed loop system The ball screw Linear rolling guide 目 录引 言11. 概述21.1数控机床的概念21.2 数控机床的组成分类及特点21.2.1 数控机床的组成21.2.2 数控机床的分类21.2.3 数控机床的特点31.3 数控机床的发展趋势及现状31.4本设计的主要内容和方法52. Z向进给传动系统总体方案的确定62.1 系统总体方案选择62.2 进给传动系统的
8、组成及其原理72.3进给传动控制伺服系统的选择72.4进给驱动系统电动机类型的确定82.5进给系统的传动要求及传动类型的选择92.5.1进给系统的传动要求92.5.2进给系统的传动类型的选择92.6电动机与丝杠连接方式的选择122.7进给系统的一些其他要求133. 滚珠丝杠螺母副的计算和选型143.1 滚珠丝杠螺母副的种类143.2 滚珠丝杠支承方式的确定143.3 运动部件的主要参数163.4滚珠丝杠的计算与选择173.4.1滚珠丝杠导程的确定173.4.2滚珠丝杠的等效转速183.4.3导轨摩擦力的计算193.4.4算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力203.4.5确定所丝杠受的最大载荷213.4
9、.6根据定位精度的要求估算允许的滚珠丝杠的最大轴向变形223.4.7估算允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径223.4.8初步确定滚珠丝杠螺母副的型号223.5 滚珠丝杠螺母副承载能力校核233.6 计算器械传动刚度233.7传动精度计算244. 滚珠丝杠螺母副支撑用的轴承244.1支撑方式254.2失效形式275. 伺服驱动系统的设计计算285.1 电动机的选择285.2 伺服驱动系统的设计计算285.2.1脉冲当量的计算285.2.2步进电机的选型与计算295.2.3电动机参数验证336. 联轴器的选择356.1选择联轴器的类型356.2计算联轴器的计算转矩356.3确定联轴器的型号366.4校核
10、最大转速366.5协调轴孔直径366.6规定部件相应的安装精度366.7 进行必要的校核366.8 联轴器参数367. 进给系统其他部件的确定387.1导轨的确定387.2 导轨结构387.3导轨的选用407.4机床的噪声控制408. 滚珠丝杠的保护41总结与体会42致谢43参考文献44引 言在机械加工中，金属切削刀具是切削加工必不可少的重要工具之一，在机械制造、汽车、模具、医疗器械、国防工业和航空航天等行率业中占有十分重要的地位。其质量好坏直接影响到加工对象的表面质量、精度及加工效。采用先进的刀具刃磨机床和有效经济的工艺方法，刃磨出高效率、高精度、高可靠性的刀具，是切削加工技术水平提高的一个
11、重要保证。刀具成本在综合加工成本中占有重要的位置，如何利用刀具刃磨机床修磨好磨损到用钝标准的刀具，延长刀具的寿命，提高刀具的利用率，降低刀具成本，是企业降低生产成本的有效途径之一。高质量、高耐用度刀具的生产需求，高效的、高精度的刀具修磨要求，促使刀具刃磨机床的功能结构由简单到复杂，自动化程度由低到高不断发展。在国内，数控工具磨床的发展基本上还停留在对普通工具磨床或原有的数控机床进行数控改造来满足特定刀具的制造刃磨的水平上。最近几年国内也有一些厂家研制开发了数控工具磨床，但由于采用的是主机自行制造、数控系统靠引进，这种数控工具磨床产品不但成本很高，而且由于通用的CNC系统没有集成刀具磨削加工技术
12、和编程软件，难以实现刀具的磨削加工。来提高刀具刃磨效率和精度，减少废品率，降低刀具生产和修磨成本，是未来很值得研究的方向。刀具在整个加工制造成本中，看似只占很小的比例。但在整个加工效率方面，恰恰是刀具起举足轻重的作用。随着对加工精度的提高，对刀具的要求也更高，相对刀具的成本也在增加，所以刀具的重新修磨就显得尤为重要！以往的刀具刃磨仅仅只限于人工在砂轮上修磨，或者由刀具厂家回收修磨，这些方式就谈不上效率可言了。现在，加工中心的技术工人们，不可能在工作初期，用大量的时间来修磨刀具。刀具的精度、使用寿命和刀具结构越来越成为影响加工能力和生产效率的关键因素，昂贵的刀具成为生产成本的重要组成部分。因此，
13、用于刀具修磨的刃磨机行业就越来越受到加工制造业的认可。在实际中，提高机床的传动精度，高效率，稳定的进给系统来实现刀具刃磨的精度，减低成本。因而，本次毕业设计主要围绕如何提高机床刃磨刀具的精度，设计合适的刃磨机床的进给系统来提高精度，主要以Z轴进给系统的设计为例来说明研讨，选择相应的传动方式，执行机构，并在proe中进行模型设计生成二维工程图。 1. 概述1.1数控机床的概念数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比，其优越性是显而易见的，不仅零件加工精度高，产品质量稳定，且自动化程度极高，可减轻
14、工人的体力劳动强度，大大提高了生产效率，特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工，因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。数控工具磨床是精度效率高、制造修磨范围广的刀具刃磨机床。数控工具磨床与手动工具磨床最大区别是抛弃了手动工具磨床上的手摇滑台、以及特制的复杂工艺装备附件，机械结构大为简化。手动工具磨床上的特殊机构和通过人为操纵所实现的刀具刃磨形式，在数控工具磨床上则通过数控系统控制的联动轴之间的柔性协调运动来轻松地实现。1.2 数控机床的组成分类及特点1.2.1 数控机床的组成数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。1.控制介
15、质：以指令的形式记载各种加工信息；2.数控装置：接受输入的加工信息，经数控装置运算处理，向伺服系统发出相应的脉冲；3.伺服系统：把数控装置的脉冲信号转换成机床运动部件的机械位移；用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。4.机械系统：包括，主轴部分、进给系统、刀库和自动换刀装置(ATC)、自动托盘交换装置(APC)等。1.2.2 数控机床的分类数控机床的品种和规格繁多，分类方法不一。根据不完全统计，目前已有近500种数控机床。根据数控机床的功能和组成，一般分为以下几类： 按坐标轴数分类：一般数控机床，数控加工中心机床，多坐标轴数控机床；按特点分类：点位控制数控机床，直线控制数控机床，轮廓控
16、制数控机床；按有无测量装置分类：开环数控系统，半闭环数控系统，闭环数控系统；按功能水平分类：经济型，普及型，高级型。1.2.3 数控机床的特点数控机床较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，是一种灵活的、高效能的自动化机床，尤其对于约占机械加工总量80%的单件、小批量零件的加工，更显示出其特有的灵活性。概括起来，数控机床有以下几方面的特点：1.提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使产品质量稳定；2.提高生产效率，一般约提高效率3-5倍，使用数控加工中心机床则可提高生率5-10倍；3.可加工形状复杂的零件；4.减轻了劳动强度，改善了劳动条件；5.有利于生产管理和机械加工综合自
17、动化的发展。1.3 数控机床的发展趋势及现状在国外，手动工具磨床已经只是作为数控工具磨床的辅助。从目前国内市场来看，相对价格昂贵的数控工具磨床，手动工具磨床在我国相对占主导地位，它适合目前我国的国内市场需求和实际情况。主要应用于专业刀具生产企业作为数控工具磨床的辅助，和大中型企业车间中小批量刀具修磨，及结构较简单的标准和非标准刀具的生产制造。数控工具磨床已经经历了几代的产品发展过程。初期是对普通工具磨床进行数控改造，用CNC软件来简化结构，提高精度。第二代产品是数控万能刀具“磨削中心”，它适用于刀具的连续加工，使刀具制造工艺高度集成，工件一次装夹，通过几组独立砂轮的转塔磨头来完成多道工序复合加
18、工，加工过程中自动更换砂轮，因而刀具制造精度高，适用于复杂形状型面刀具的精密磨削。Michael Deekel公司研发的S20E-turbo磨削中心自带砂轮库，并且砂轮库由独立的伺服轴控制，完全实现砂轮的自动更换，可以实现高效率的自动化生产；采用生产、修磨一体化设计磨削软件，实现对程序的编辑、修改、编译、检查等；还集成了砂轮的自动测量、修整和刀具测量系统的全自动校准等辅助功能。适用于各种标准刀具、复杂刀具(非标准)的生产和修磨。S20E磨削中心，还可以集成全自动拾取式上料系统，容纳多达16支自由尺寸的各种刀具。第三代产品是生产刀具的自动化工厂、自动化生产线和柔性制造单元，它代表刀具刃磨机床的最
19、专业、最前沿的制造生产技术。它由一组只需完成单一加工工序的2-4轴简易型CNC工具磨床组成，机床问由传输线和机械手连接，用于磨削刀具的外圆、沟槽、刃背和端面，适用于刀具的大批量生产。采用数控工具磨床对刀具进行磨削加工必须依靠刀具磨削加工技术和编程技术，而各种复杂形状刀具的磨削加工技术和编程软件，目前在国外也属于专利技术或保密技术。正因为如此，目前世界上也只有少数厂商能够生产高性能的数控工具磨床。在国内，数控工具磨床的发展基本上还停留在对普通工具磨床或原有的数控机床进行数控改造来满足特定刀具的制造刃磨的水平上。国内的数控工具磨床基本上靠进口，价格昂贵，并且这些数控机床经过相当长时间的使用后，其主
20、机性能基本完好，仍可使用，而其数控系统则已经远远落后于现代数控系统技术，属于已淘汰产品。最近几年国内也有一些厂家研制开发了数控工具磨床，但由于采用的是主机自行制造、数控系统靠引进，这种数控工具磨床产品不但成本很高，而且由于通用的CNC系统没有集成刀具磨削加工技术和编程软件，难以实现刀具(特别是复杂刀具)的磨削加工。但总的来说我国在近几年来，在数控工具磨床上不断地努力，也取得了一定的发展，逐步缩小与世界先进水平的差距。如在第九届中国国际机床展览会(CIMT2005)上，中国武汉机床厂还展出了MK6030五轴数控工具磨床，可用于生产和修磨各种金属切削刀具，以上所述的刀具刃磨机床均是万能型的，其实刀
21、具刃磨机床发展过程中还有另一重要分支，那就是专用刀具刃磨机床。专用刀具刃磨机床是为特定刀具批量化生产而设计制造，如，滚刀刃磨床、拉刀刃磨床、钻头刃磨床、锯片刃磨床等。这些机床通用性虽然没有万能型刀具刃磨机床好，但它具有效率高、适用于大批量生产、能有效降低刀具制造生产成本等特点，适用于专业刀具生产厂特定刀具的大批量生产，也是刀具刃磨机床的重要组成部分和发展方向。未来数控工具磨床的主要研究发展方向还有如下几个方向：1)高速磨削是世界上正大力研究并逐渐推广的一种先进的机械加工方法，与普通磨削相比，其效率可提高13倍，工件表面光洁度可提高13小级，砂轮耐用度可提高1倍左右。随着电主轴技术、直线电机技术
22、、大导程高速精密滚珠丝杠副和新型高精度导轨的发展，高速和超高速数控工具磨床也是未来发展的一个重要方向。2)产品的小型化和加工过程的微细化是全球加工制造业发展的必然趋势，微细切削加工在模具、汽车、电子、生物、医疗、航空航天等行业的应用越来越广泛，是切削加工技术的一个发展方向。高精密微细刀具的生产制造是微细切削加工技术得以发展的重要保证。因此，研发刃磨微细刀具的数控工具磨床也是未来数控工具磨床的发展方向。3)砂轮是工具磨床制造生产和修磨刀具的“刀具”，是工具磨床的关键部分。砂轮的设计，其截面形状的优化、粘结剂的结合强度及其适用性、砂轮基体的材料、砂轮的制造技术，以及全自动的砂轮修整、检测控制技术也
23、是未来工具磨床发展的一个重要方向。4)利用计算机技术及模拟技术，开发能对刀具刃磨过程、排屑过程、磨削力变化、磨削区温度、磨削精度和磨削表面质量进行仿真的数控工具磨床软件，也是未来数控工具磨床很好的一个发展方向。1.4本设计的主要内容和方法本设计为纵向进给运动的设计，设计内容主要包括：确定系统的负载，确定系统脉冲当量，运动部件惯量计算，空载起动及切削力矩机计算，确定伺服电机等。设计时要求电机与丝杠采用柔性连接，电机选用伺服电机对电机的大小选择进行验证，对滚珠丝杠直径及支承形式选择进行强度较核。设计与生产实际相结合，既要满足理论要求，又要满足生产现实实际。设计应遵循先易后难、先局部后全局的规律，确
24、定设计步骤时，应把整个数控工具磨床Z向进给传动系统分成若干个子系统进行，待各系统基本合理后再互联完成全系统工作。设计的产品应高效经济。本课题所设计的进给系统是针对经济型中档数控车床的，该系统设计成功一旦应用到生产实践中，将给中小规模的加工厂输入新的血液。显著提高生产力水平，减轻劳动强度，提高经济效益。2.电机选择2.1电动机选择（倒数第三页里有东东）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
25、级 ；型号 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，大齿轮材料为4
26、5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计算应力循环次数。（9）由
27、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.tan=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 10-13查得由机械设计第八版表10-3
28、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）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数
29、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.低速级取m=3;由 取圆整后取表 1高
30、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.根据机械设计第八版表15-3,取
31、,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 .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轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径 ;左端用轴端挡
32、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宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度
33、 ，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、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查
34、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15-3,取 ,于是得：轴的最小直径显然是安装轴承处
35、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4-5段的直径齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒
36、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263.61-2段轴长29.3mm1-2段直径25mm2-3
37、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 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5
38、014-2003 或手册,选用LX2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 .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
39、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 查表查得平键截面b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为L=
40、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26.75mm6-7段直径45mm5.齿轮的参数化建模5.1
41、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。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
42、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
43、”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5-10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。