带托盘复合加工中心Y直线进给轴设计.docx

题目带托盘复合加工中心 Y 直线进给轴设计 带托盘复合加工中心 Y 直线进给轴设计 摘要加工中心是典型的集高新技术于一体的机械加工设备，它的发展代表了一个 国家设计，制造的水平。加工中心综合加工能力较强，工件一次装夹完成后能完成较多 加工步骤。加工中心对形状较复杂，精度要求较高的单件加工或中小批量多品种更为合 适。它也是判断企业技术能力和工艺水平标志的一个方面。如今，加工中心已成为现代 机床发展的主流方向，广泛用于机械制造中。加工中心及 Y 进给轴设计主要设计的是主传动系统、进给传动系统、支承系统；各个 系统的原理和结构，以及几个部件之间的装配关系；每个零件的零件图。设计工作：设计准备工作，做好资料的收集和整理;拟定总体设计方案，确定各个部 件的装配关系和传动关系;机械结构设计，根据收集的资料，确定各个部件的整体结构； 零件设计，各个零件的结构和校核;编写设计说明书。关键词：加工中心、Y 直线进给轴With a tray of machining center Y linear feed shaft design Abstract: CNC machining center is typically mechanical processing equipments which gathered the high and new technique, its development represented a level of national design and manufacturing.The processing center has stronger comprehensive ability to process,it can complete to the more step of processing after setting up the work-pieces,and suited for singer or the medium lot work-piece which has complicated shape or high accuracy.It is an aspect to judge the technique ability of enterprise and the level of craft.Now,the processing center has become the direction of modern machines development,widely used for the machinery fabrication.Processing center and y axis feed motion system designed is motion system and feed motion system.The principle and structures of each system,and assembly relation between a few assembly unit;the part drawing of each parts.Work of design:The prepare job of design,completing to collection and tidy up the data;Draft the overall project of design,make the relation of assembly and transmissions of each assembly unit;The design of machine.according to the collected data,design the structure of assembly unit;Design of parts,the structure and reference of each parts;Write the manual of design.Key words:CNC machining center,Y linear feed axis.目录引言11.加工中心概论21.1 加工中心的功能 21.2 加工中心的特点 21.3 加工中心的组成 31.4 加工中心的分类 41.5 加工中心结构特点 61.6 加工中心进给传动系统的技术要求 62.进给传动系统设计82.1 滚珠丝杠螺母副的选型及其计算 82.2 滚珠丝杠螺母副的原理 82.3 滚珠丝杠螺母副的特点 82.4 滚珠丝杠螺母副的循环方式 92.5 滚珠丝杠副的轴向间隙消除和预加载荷 92.6计算主切削力 Fm 102.7导轨摩擦力计算 112.8计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 112.9滚珠丝杠的动载荷计算与直径计算 122.10工作负载的计算 143.滚珠丝杠螺母副的选型计算 183.1 轴承选型的相关计算 183.2 确定轴承的规格型号 193.3 轴承座的选择 193.4 滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷 Fc 的校验 203.5 滚珠丝杠螺母副临界转速 nc 的校验 203.6 滚珠丝杠螺母副额定寿命的校验 214 机械传动系统的刚度 244.1 机械传动系统的刚度计算 244.2 滚珠丝杠螺母副扭转刚度的计算 255 伺服电动机的选型与计算 265.1按最大切削负载转矩计算伺服电动机扭矩 265.2电机的转子惯量 JM 应与负载惯量J L 匹配 275.3 计算折算到电动机轴上的负载惯量 285.4 计算折算到电动机轴上的负载力矩 295.5 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力 306 联轴器的选择 336.1 联轴器选型时的注意事项 336.2 确定联轴器的型号 337 支承件 347.1 对导轨的要求 347.2 导轨的形式 347.3 导轨截面形状 34致谢 35结束语 36参考文献 37外文翻译 39引言随着社会的不断发展，自动化加工越来越得到广泛的应用，带托盘复合加工中心是 自动制造不可或缺的工具。加工中心是数控机床中技术含量最高的机电一体化高新科技 产品。它综合了微电子、计算机、信息、自动控制、精密测量、机床制造等方面的技术 及相关配套的最新成就，集数控铣床、数控镗床、数控钻床等众多数控机床的功能于一 体，增加了刀具自动交换装置和刀库，可以对一次装夹中的工件进行铣、镗、钻、扩、 铰、攻螺纹、车螺纹、车内槽等工序的加工，构成了以工件为中心的多工序复合加工， 成为数控机床中生产效率和自动化最高的综合型机床。伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。在数控机床中，伺 服系统主要指各坐标轴进给驱动的位置控制系统。在现有的技术条件下，CNC 装置的性 能已相当优异，并正在迅速向更高水平发展，而数控机床的最高运动速度、跟踪及定位 精度、加工表面质量、生产率及工作可靠性等技术指标，往往又主要决定于伺服系统的 动态和静态性能。数控机床的故障也主要出现在伺服系统上。可见提高伺服系统的技术 性能和可靠性，对于数控系统具有重要意义，研究与开发高性能的伺服系统一直是现代 数控机床的关键技术之一。1.加工中心概论1.1 加工中心的功能加工中心（Machining Center-MC）是一种功能较全的数控加工机床。它把铣，镗 削，钻削和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺功能。加工中心设置 有刀库，刀库中放着不同数量的各种刀具和量具，在加工过程中由程序自动选用和更换。 加工中最少有三个运动坐标系，多的可达五轴联动，六轴联动，从而保证刀具进行复杂 加工。加工中心还具有不同的辅助功能；如：刀具半径自动补偿，刀具长度自动补偿， 刀具破损报警，故障自动诊断，人机对话，离线偏差等，这些功能提高了数控机床的加 工效率，保证了产品的加工精度和质量，是普通加工设备无法相比的。加工中心及 Y 直线进给轴设计是我们学技术基础课及相关课程的一次专业课程内容 的综合设计。通过设计，把有关课程（机械设计、机械制造技术基础、机械原理、液压 与气动传输、测试技术、数控技术、材料力学、机电一体化设计基础）中所获得的理论 知识在实际中加以综合应用，使这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产紧密的 结合起来。加工中心应用机械手换刀代替了人工换刀，工件一次装夹后能完成较多的加工步 骤，对于中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的 510 倍。加工中心的高质量， 高效率适应社会的需要，在机床行业都有应用。加工中心提高了普通加工机床的精度与效率，降低了工人的劳动强度，解决了普通 机床无法加工某些零件的问题。1.2 加工中心的特点加工中心是典型的集高新技术于一体的机械加工设备，它的发展代表了一个国家设 计，制造的水平，因此在国内外企业界都受到高度重视。它也是判断企业技术能力和工 艺水平标志的一个方面。如今，加工中心已成为现代机床发展的主流方向，广泛用于机 械制造中。与普通数控机床相比，它有以下几个突出特点。1）工序集中 加工中心备有刀库，能自动换刀，并能对工件进行多工序加工。现 代加工中心可使工件在一次装夹后实现多表面，多工位的连续，高效，高精度加工，即 工序集中。这是加工中心最突出的特点。2）加工精度高。加工中心同其他数控机床一样具有加工精度高的特点，而且加工 中心可一次装夹工作，实现多工序集中加工，减少了多次装夹带来的误差。故加工精度 高，加工质量更加稳定。3）适应性强。加工中心多加工对象的适应性强。加工中心改变加工零件时，只需 改变编制程序，输入新的程序就能实现对新的零件的加工，这对结构复杂零件的单件， 小批量生产及新产品试制带来极大地方便。同时，它还能自动加工普通机床很难加工或 无法加工的精密复杂零件。4）生产效率高。加工中心带有刀库，在一台机床上能集中完成多种工序，因而可 减少工件装夹，测量和机床的调整时间，减少工件半成品的周转，搬运和存放时间，机 床的切削利用率高。5）经济效益好。加工中心加工零件时，虽分摊在每个零件上的设备费用较昂贵， 但在单件，小批量生产的情况下，可以节省许多其他方面的费用。由于是数控加工，加 工中心不必准备专用钻模等工艺设备，加工之前节省了划线工时，零件安装到机床上之 后可以减少调整，加工和检验时间。6）自动化成度高，劳动强度低。加工中心的加工零件是按事先编好的程序自动完 成的，操作者除了操作键盘，装卸零件，进行关键工序的中间测量以及观察机床的运行 之外，不需要进行繁重的重复性手工操作，劳动强度可大为减轻。7）有利于生产的现代化管理。用加工中心加工零件，能够准确的计算零件的加工 工时，并有效的简化检验和工具夹，半成品的管理工作。这些特点有利于使生产管理现 代化。1.3 加工中心的组成加工中心是计算机控制下的自动化机床，总体结构主要由以下几部分组成。 1）基础部件由床身，立柱和大工作台等大部件组成。它们是加工中心的基础部件，这些大件 可以是铸铁件也可以是焊接的钢结构件，它们要承受加工中心的静载荷以及在加工时的 切削负荷。2）主轴部件由主轴伺服电源，主轴电机，主轴箱，主轴轴承和传动轴承等零件组成。主轴的启动，停止和变速等均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具参与切 削运动，是切削加工的功率输出部件。主轴内部刀具自动夹紧机构是自动刀具交换装置 的组成部分。3）数控系统单台加工中心的数控部分由 CNC 装置，可编程序控制器，伺服驱动装置以及电机 等部分组成。CNC 装置根据它的包含功能，可控轴数，主运算器的性能等分成各种供配 置加工中心用的系统，数控系统是加工中心执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中 心。4）自动换刀系统该系统是加工中心区别于其他数控机床的典型装置，它解决工件一次装夹后多工 序连续加工中，工序与工序间的刀具自动存储，选择，搬运和交换任务。它由刀库，机 械手等部件组成。5）自动托盘交换系统 一个工件安装在工作台上加工的同时，另外一个或几个可交换的工作台面上还可以装卸别的工件。当完成一个托盘上工件的加工后，便可自动交换托盘，进行新零件的加 工，这样可以减少辅助时间，提高加工效率。6）辅助系统包括润滑，冷却，排屑，防护，液压和随机检测系统等部分。辅助系统虽不直接参 与切削运动，但对加工中心的加工效率，加工精度和可靠性起到保障作用，因此也是加 工中心不可缺少的部分。1.4 加工中心的分类加工中心的型号：目前我国机床型号的编制方法是按 GB/T 15375-94金属切削机床 型号编制方法规定，加工中心的型号编制方法，根据通用或专用机床型号的编制方法 套用。机床的类别用汉语拼音字母标示，“T”表示镗床类；通用特性代号在类别之后也用 汉语拼音字母予以表示，加工中心通用特性代号为 H;组别，系别代号用阿拉伯数字组成， 位于类别代号或通用特性代号之后，第一位数字表示组别，第二位数字表示类别；机床 主参数用阿拉伯数字表示，阿拉伯数字表示的是机床主参数的折算值，上述加工中心用两位数字表示工作台宽度的 1/10;机床重大改进顺序号，在原机床型号后用 A、B、C、D 等英文字母表示。1）按工艺用途分a、镗铣加工中心 镗铣加工中心是机械加工应用最多的一类加工设备。其加工范 围主要是铣削、钻削和镗削，适用于多品种小批量生产的箱体、壳体以及复杂零件特殊 曲线和曲面轮廓的多工序加工。b、钻削加工中心 钻削加工中心的加工以钻削为主，刀库形式多为转塔头。适用 于中小零件的钻孔、扩孔、攻螺纹等多工序加工。c、车削加工中心 车削加工中心以车削为主，主要是数控车床，机床上配备有转塔 式刀库或由换刀机械手和链式刀库组成的刀库。d、复合加工中心 在一台设备上可以完成车、铣、镗、钻等多工序加工的加工中心 称之为复合加工中心，可代替多台机床实现多工序加工。工件一次装夹后，能完成多个 面的加工。2）按机床形态分a、立式加工中心 主轴为垂直状态的加工中心，能完成铣削、镗削、钻削、攻螺 纹等多工序加工。立式加工中心适宜加工高度尺寸较小的零件。b、卧式加工中心 主轴水平状态的加工中心，卧式加工中心同长度带有自动分度 的回转工作台，具有 3-5 个运动坐标。c、龙门式加工中心 形状与龙门铣床相似，主轴多为垂直设置，除了带有自动换 刀装置外，还带有可更换主轴头附件，数控装置的功能较齐全，能一机多用，适合大型 工件和形状复杂工件的加工。d、虚轴加工中心 改变了以往传统机床的结构，通过连杆的运动，实现主轴多自 由度运动，完成工件复杂曲面的加工。虚轴加工中心一般采用六根可以伸缩的伺服轴， 支承并连接装有主轴头的上平台与装有工作台的下平台的结构形式，取代传统的床身、 立柱等支承结构。3）按加工精度分a、普通加工中心 普通加工中心，分辨率为 1um,最大进给速度 15-25m/min,定位 精度 10um 左右。b、高精度加工中心 分辨率为 0.1um,最大进给速度 15-100m/min,定位精度为 2um 左右。介于 2-10um 之间的，亦 5um 较多，称为精密级加工中心。1.5 加工中心结构特点加工中心本身的结构同样分为两大部分：一是主机部分，二是控制部分。主机部分 包括：床身、主轴箱、工作台、底座、立柱、横梁、进给机构、刀库、换刀机构、辅助 系统（气液、润滑、冷却）等。控制部分包括硬件部分和软件部分。硬件部分包括：计 算机数字控制装置（CNC）、可编程控制器（PLC）、输入输出装备、主轴驱动装置、显示 装置。软件部分包括系统程序和控制程序。加工中心的结构特点如下： 1）机床的刚度高、抗震性好。2）机床的传动系统结构简单，传递精度高、速度快。加工中心传动装置主要有：滚 珠丝杠副，静压蜗杆-蜗母条，预加载荷双齿轮-齿条。它们由伺服电机直接驱动，传递 速度快。一般速度可达 15m/min,最高可达 100m/min。3）主轴系统结构简单，无齿轮箱变速系统。目前，加工中心基本都采用交流主轴伺 服系统，速度可达 10-200000r/min。主轴功率大，调速范围宽，并可无极调速。4）加工中心的导轨都采用了耐磨材料和新结构，能长期保持导轨的精度，在高速重 切削下，保证运动部件不振动，低速进给时不爬行及运动中的高灵敏度。1.6 加工中心进给传动系统的技术要求1) 工作台、工件和夹具总质量 m=1200kg(所受重力 N=12000N)选取工作台质量m0 = 800kg (所受重力 N0 = 8000N )工作台最大行程 Lp = 1050mm2) 工作台快速进给速度 vmax = 40m / min3) 工作台采用滚动直线导轨，导轨的动、静摩擦系数均为 u0 = 0.1，工作台定位精 度 5 mm ，机床 寿命为 20000h(10 年)4) 机床主轴伺服电动机，机床主轴功率 P = 37KW ,转速 n = 10000r / min为了满足以上技术要求，采取以下技术方案：1) 工作台工作面尺寸确定，长 宽=400mm 1200mm2) 工作台导轨采用滚动直线导轨3) 对滚珠丝杠螺母副进行预紧4) 采用伺服电动机驱动5) 采用膜片弹性联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠连接。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 10-13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、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15-3,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263.61-2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 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26.75mm6-7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。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5-10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