毕业论文多轴输出变速机构设计

1、一种多轴输出传动机构的设计摘 要 本次设计进行了传动装置总体设计，包括拟定传动方案、电机的选型、传动装置的运动和动力参数的计算。针对多轴输出传动机构中零部件设计的需要，进行了带传动的设计、传动轴的设计与校核、内外齿轮的设计与校核、轴承的选择与校核、传动轴上键的选择与校核，对该传动机构输入轴进行定位基准与装夹方法的选择及加工工艺路线的确定，确定了输出高速轴齿轮的加工方法和加工工艺路线。对机构的箱体及箱体辅助零件进行了选择与设计。对各个零件进行了三维建模，装配后经检验并无干涉发生。通过本次设计，对于设计多轴输出传动机构的通用方法有了一定的掌握，可以减轻劳动力、提高生产率、降低成本，同时提高综合分析

2、问题和解决实际问题的能力，为以后的学习和工作奠定基础。关键词：传动机构，齿轮，箱体设计，工艺分析THE DESIGN OF A KIND OF MULTI-AXIS OUTPUT TRANSMISSION MECHANISMABSTRACTThe design carries on the overall of driving unit，including formulate transmission scheme，the selection of motor, calculation for the movement and dynamic parameters of driving uni

3、ts.Aimed at the needs of the parts design of multi-axis output transmission mechanism ,carries on the design of driving belt,the design and check of transmission shaft,gear,the selection and check of bearing,the selection and check of key,the design of other necessary parts on the transmission shaft

4、, the design of box of multi-axis output transmission mechanism, the design of the auxiliary parts of box of multi-axis output transmission mechanism, the process analysis of some assembly units of transmission mechanism.Locating datum of the input shaft of transmission mechanism and the selection o

5、f clamp method and the determination of processing route, determines the processing methods and processing routes of the gear of the output high-speed shaft .In addition,it carries on the selection and design of the organization's cabinet and cabinet auxiliary parts.Through the three-dimensional

6、 modeling of the various components , there is no interference occurred after assembly and inspection.Through the design, the design for multi-axis output transmission mechanism of the common methods have a certain grasp, it can reduce labor, increase productivity, reduce cost, and improve the abili

7、ty of comprehensive analysis and solve practical problems, lay a foundation for later study and work. KEY WORDS: transmission mechanism,gear,cabinet design,process analysis5目录前言1第1章 传动装置总体设计31.1 拟定传动方案31.2 选择电动机41.2.1 电动机类型和结构型式41.2.2 电动机容量41.2.3 电动机的选用41.3 传动装置的运动和动力参数的计算41.3.1 各轴转速和传动比41.3.2 各轴输入功

8、率51.3.3 各轴转矩5第2章 带传动的设计62.1 带传动设计62.1.1 计算设计功率62.1.2 选择带型62.1.3 选择带轮基准直径62.1.4 验算带速62.1.5 确定中心距和带的基准长度62.1.6 小带轮包角72.1.7 确定带的根数72.1.8 确定初拉力72.1.9 计算压轴力7第3章 齿轮的设计83.1 内啮合传动的设计计算83.1.1 材料选择、热处理、精度等级及齿数83.1.2 按齿面接触疲劳强度设计83.1.3 确定齿轮的参数及主要尺寸93.1.4 校核弯曲疲劳强度103.1.5 齿轮结构设计113.2 外啮合传动的设计计算113.2.1 材料选择、热处理、精度

9、等级及齿数113.2.2 按齿面接触疲劳强度设计113.2.3 确定齿轮的参数及主要尺寸123.2.4 校核弯曲疲劳强度133.2.5 齿轮结构设计143.3 外啮合传动的设计计算14第4章 传动轴的设计计算154.1 I轴的设计计算154.1.1 选择轴的材料，确定许用应力154.1.2 按扭转强度估算轴的最小直径154.1.3 确定轴承和齿轮的润滑154.1.4 轴系设计154.1.5 设计轴结构164.1.6 强度校核164.2 II轴的设计计算194.3 IV轴的设计计算204.4 V轴的设计计算214.5 键的选择和校核224.6 轴承的选择和校核22第5章 加工工艺分析245.1

10、I轴加工工艺分析245.1.1 选择定位基准与装夹方法245.1.2 确定加工工艺路线245.2 II轴齿轮加工工艺分析265.2.1 加工方法265.2.2 确定加工工艺路线26第6章 箱体设计及附件的选择296.1 箱体设计296.2 附件的选择29结 论32谢 辞33参考文献34外文资料翻译36前言本次毕业课题是在二级圆柱齿轮减速器设计的基础之上，根据所学的专业课程知识来进行设计的。设计用Pro/E来进行三维建模和装配，CAD呈现二维状态，完成图纸的设计工作。本次毕业设计课题为“一种多轴输出传动机构的设计”，多轴输出传动机构多用于排钻钻孔，而排钻用于木工机械。世界各主要工业国生产的木工机

11、械，除了供国内使用外，还大量出口到国外，并组成了世界贸易的重要组成部分。德国是世界上最大的木工机械的生产国和出口国，在木工机械行业申请的国际专利占世界木工机械行业专利总数的31%，德国在木工机械行业这一领域上，出口的产品大量集中在木质人造板以及各种小型设备等许多专用设备。意大利在木工机械行业的成就仅次于德国，其木工机械产品品种众多、精度高、自动化程度也高，尤以通用标准木材加工设备的生产制造为特点，在国际市场上竞争力较强。日本在木工机械行业居亚洲之首，美国生产的木工机械类产品制造精密性好、性能良好、技术先进、产品质量处于世界前列，很讲究实用。俄罗斯木工机械产品产量也很大，但主要用于国内的供应，只

12、有少量产品用于出口。在我国，由于受体制限制，生产实木家具木工机械的企业在木工机械企业中占比70%，通过不断进步，很多家具木工机械企业不再只是对某一产品的开发，而是追求多元化发展。另外，我国木工家具机械行业也逐渐开始转向木制品的加工，木工机械的市场份额也逐年上升，并且国内很多木工机械设计企业都开始把自己的创造考虑到研发产品当中，开始配合市场对产品的需求，向着标准化、高端化的方向发展。同时，国内企业也逐渐懂得科学管理的重要性，并开始探讨自主开发数控木工机械系统的可能性，拥有自己的知识产权，从而做强做大，进而进军国际市场。事实上，本次研究的课题不仅仅局限于木工机械，它完全可用于机械类各种孔加工的工艺

13、之中。如要完成此次课题的研究设计，就要满足孔与孔之间定位精度、整个传动机构的刚性也有一定的要求。本次设计意义很多，主要有一下三点：(1) 掌握设计多轴传动机构的通用方法；(2) 通过此次设计可减轻劳动力、提高生产率、降低成本；(3) 提高综合分析问题和解决实际问题的能力，为以后的学习和工作奠定基础。另外，此次课题研究主要拟解决以下几个问题：(1) 设计方案的确定；(2) 电机的合理选择；(3) 传动机构各级传动比的分配；(4) 传动机构各零件及箱体材料的选择；(5) 各轴之间轴向尺寸及其结构的关联性；(6) 多轴输出传动机构箱体的工艺性。 本次毕业设计参考平时学过的专业基础课和专业课、相关的优

14、秀论文和有关资料，还有就是同学之间的讨论以及向指导教师请教难题，以此来完成设计工作。 第1章 传动装置总体设计1.1 拟定传动方案已知条件是一根轴输入三根轴输出，同时亦满足转速条件大约为。一般常选择同步转速为1000r/min或者1500r/min的电动机作为原动机充当动力源。根据转速要求，可初步拟定出两种传动方案。如图1-1所示两种方案，这两种方案各有优缺点。就这两种方案而言，方案a由于采用内齿轮与两小齿轮啮合，两小齿轮所在的轴和轴的设计就可以相同，节省时间，另外，这种方案只有一个惰轮，在材料方面节省很多；方案b全部都是外齿轮啮合，虽能满足转速条件但是轴与齿轮的数量比较多，制造成本也就会相对

15、较高。现选用结构较为简单、制造成本也较低的方案a。图1-1 传动方案1.2 选择电动机1.2.1 电动机类型和结构型式根据工作要求和工作条件，选用一般用途的Y(IP44)系列的三相异步电动机。它为卧式封闭结构。1.2.2 电动机容量由于只有转速要求，因此由中小型电机选型手册初步选择。设、分别为电动机至输出轴之间的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计表2-4查得：V带传动=0.96，滚动轴承=0.99，圆柱齿轮传动=0.97。1.2.3 电动机的选用在满足转速要求的前提下，选择转速为1000r/min的电动机可以使得传动比尽可能的小，也可以节省空间，避免浪费的材料，因此初步选择转速为100

16、0r/min的电动机，其型号为Y132S-6。1.3 传动装置的运动和动力参数的计算1.3.1 各轴转速及传动比 取=1000r/min,=167r/min,=960r/min,由于条件有限，所以采用试错的方法一个一个去算，在各齿轮不干涉的前提下找到合适的转速，最终确定轴转速为=250r/min，电动机轴传至轴的传动比为i=960/250=3.84轴传至轴的传动比为i=250/1000=0.25轴转速为=205r/min，轴传至轴的传动比为i=250/205=1.22轴传至轴的传动比为i=205/167=1.231.3.2 各轴输入功率按电动机额定功率计算各轴的输入功率1.3.3 各轴转矩计算

17、数据总结后列表表示：表1-1 计算结果项目电动机轴轴轴/轴轴转速（r/min）9602501000246200功率（kW）32.882.772.772.66转矩（N·m）29.84110.0226.45107.53127传动比3.840.251.23第2章 带传动的设计2.1 带传动设计2.1.1 计算设计功率由机械设计基础表7-8查得工作情况系数KA=1.1，则Pd=KAP=1.1×3kW=3.3kW。2.1.2 选择带型根据设计功率Pd =3.3kW和小带轮转速n1=960r/min确定V带型号，由图7-10初步选择A型普通V带。2.1.3 选择带轮基准直径由表7-9和

18、图7-10，取=100mm，则可得大带轮直径=3.84×100=384（mm）按照直径系列值取=400mm。2.1.4 验算带速由带的速度公式可得到带的转速： （2-1）计算结果在5-25m/s之间，所以带的转速合适。2.1.5 确定中心距和带的基准长度 初选中心距可按下式进行：0.7（+）2（+）带入数值得3501000，取=500mm。将初选中心距代入式，计算结果为=1830.40mm，选用=2000mm。 计算实际中心距=500+（2000-1830.40）/2=584.8mm,取=584mm。2.1.6 小带轮包角根据式可得包角，代入数值可得 150.57°120&

19、#176;，包角合适。2.1.7 确定带的根数由i=3.84，v=5.03m/s，查表7-5，运用差值法计算得P0=1.38kW；查表7-6得P0=0.11kW；由=150.57°查表7-7，运用差值法计算得=0.925；由=2000mm查表7-3可得=1.03。由下式得，取整得z3。 2.1.8 确定初拉力由下式可得到单根普通V带的初拉力大小2.1.9 计算压轴力由下式可得压轴力FQ2zF0sin/2=2×3×188.7×sin(150.57°/2)1095.1（N）7洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 齿轮的设计3.1 内啮合传动的设计计算

20、 3.1.1 材料选择、热处理、精度等级及齿数由机械设计基础表9-1，小齿轮选用45钢，由于小齿轮齿面要求比大齿轮的高，故采用调质处理，硬度,取其值为236HBS；大齿轮也选用45钢，采用正火处理，硬度HBS2=162-217HBS，取HBS2=210HBS。由于两齿轮齿面硬度差0HBS1-HBS230HBS，故选择的硬度值合适，选择8级精度。选择小齿轮的齿数为z1=25，大齿轮的齿数为z2=z1×i=25×4=100实际传动比为i=100/25=4齿数比误差为=0，工程上齿数比误差在±5%的变化范围内，因此在允许的范围之内。3.1.2 按齿面接触疲劳强度设计该机

21、构为闭式齿轮传动，由于该机构内的齿轮表面硬度350HBS，所以齿轮为闭式软齿面齿轮传动，齿面点蚀是该齿轮传动中的主要失效形式，应先按照齿面接触疲劳强度进行设计计算。校核是否满足下式 （3-1）首先要确定以下各计算数值：1. 传递扭矩：由第一章知=26.45N·m=26450N·mm。2. 载荷系数K：此机构用于钻孔，因此会有大的冲击，选择较大的值较为妥当，由表9-4取K=1.8。3. 齿宽系数：由表9-8取=1。4. 许用接触应力:由表9-6可得小齿轮与大齿轮的接触应力分别为：由表9-7可得，所以小齿轮与大齿轮的许用接触应力分别为：由于，应取小值带入设计计算公式。5.材料弹

22、性系数ZE:查表9-5可得，ZE=189.8。6.节点区域系数:查图9-6可得=2.57.重合度系数:可按下式计算得到 （3-2）其中，代入上式可得=0.86将以上各参数数据均代入公式（3-1），得到结果3.1.3 确定齿轮的参数及主要尺寸1. 模数m：齿轮模数，取标准值为m=2mm。2. 中心距a：3. 大、小齿轮分度圆直径、及齿宽、：取3.1.4 校核弯曲疲劳强度： （3-3）1. 许用弯曲应力：由表9-6可得 由表9-7可得=1,。所以有 ， 2. 复合齿形系数:查图9-8可得=4.2，=3.96。3. 重合度系数:由下式可得。4. 计算两齿轮的并且进行比较：，由此可知大齿轮较弱，因此代

23、入大齿轮的数据进行校核，有，故该齿轮弯曲强度足够。5. 齿轮实际圆周速度v： （3-4）代入数据，得所以选择8级精度齿轮是合适的。3.1.5 齿轮结构设计 由于齿顶圆直径，所以将齿轮设计成实心式结构。图3-1 II轴齿轮3.2 外齿轮传动的设计计算3.2.1 材料选择、热处理、精度等级及齿数由机械设计基础表9-1，小齿轮选用45钢，由于小齿轮齿面要求比大齿轮的高，故采用调质处理，硬度，取；大齿轮也选用45钢，采用正火处理，硬度HBS2=162-217HBS，取HBS2=210HBS。由于两齿轮齿面硬度差0HBS1-HBS230HBS，故选择的硬度值合适，选择8级精度。选择小齿轮的齿数为，大齿轮

24、的齿数为，圆整后取实际传动比为i=31/25=1.24齿数比误差为，工程上齿数比误差在±5%的变化范围内，因此在允许的范围之内。3.2.2 按齿面接触疲劳强度设计该机构为闭式齿轮传动，由于齿轮表面硬度小于等于350HBS，所以该齿轮传动为闭式软齿面齿轮传动，齿面点蚀是该齿轮传动的主要失效形式，应先按照齿面接触疲劳强度进行设计计算。校核是否满足公式 （3-5）首先要确定以下各计算数值：5. 传递扭矩：由第一章知=110.02N·m=110020N·mm。6. 载荷系数K：此机构用于钻孔，因此会有大的冲击，选择较大的值较为妥当，由表9-4取K=1.8。7. 齿宽系数：

25、由表9-8取=1。8. 许用接触应力:由表9-6可得小齿轮与大齿轮的接触应力分别为：由表9-7可得，所以小齿轮与大齿轮的许用接触应力分别为：由于，应取小值带入设计计算公式。5.材料弹性系数ZE:查表9-5可得，ZE=189.8。6.节点区域系数:查图9-6可得=2.57.重合度系数:可按下式计算得到其中，代入上式可得=0.84将以上各参数的数据均代入式（3-4），有3.2.3 确定齿轮的参数及主要尺寸1.模数m：齿轮模数，取标准值为m=4mm。2. 中心距a：3.大、小齿轮分度圆直径、及齿宽、： 取3.2.4 校核弯曲疲劳强度： 1.许用弯曲应力：由表9-6可得 由表9-7可得=1,。所以有

26、， 2.复合齿形系数:查图9-8可得=4.23，=4.1。 3.重合度系数:由下式可得。 4.计算两齿轮的并且进行比较：，由此可知大齿轮较弱，因此代入大齿轮的数据进行校核，有，故弯曲强度足够。 5.齿轮实际圆周速度v：所以选择8级精度齿轮是合适的。3.2.5 齿轮结构设计 由于齿顶圆直径，所以将齿轮设计成实心式结构。图3-2 I轴齿轮3.3 V轴齿轮传动的设计计算由于与V轴上的齿轮配对啮合的齿轮已于上节设计过，所以可以有上节结果直接计算出V轴上齿轮的参数即可。，圆整后取z=39。齿数比误差为，工程上齿数比误差在±5%的变化范围内，因此在允许的范围之内。齿轮中心距为 由于齿顶圆直径，所

27、以将齿轮设计成实心式结构。15 第4章 传动轴的设计计算4.1 I轴的设计计算4.1.1 选择轴的材料，确定许用应力由于传动机构采用中小功率电动机，因此轴选用45钢，进行正火处理。由机械设计基础表12-1取，由表12-5可得。4.1.2 按扭转强度估算轴的最小直径由表12-3取C值为110，由下式 （4-1）代入数据，算得，取标准直径为25mm。4.1.3 确定轴承和齿轮的润滑由于本次设计的传动机构为闭式齿轮传动，其润滑方式取决于齿轮的圆周速度，由第三章知，所以齿轮采用油浴润滑，轴承则采用脂润滑的方式。4.1.4 轴系设计轴的结构草图按比例绘制如下图所示：图4-1 轴结构草图需要指出的是：轴的

28、处左端用轴段挡圈和螺钉固定大带轮。4.1.5 设计轴结构结构设计有以下一些主要内容：各轴段直径的确定，各轴段在轴向方向上的长度，其余尺寸（如键槽、倒角、圆角等）的确定。1. 直径的确定：从轴端=25mm开始，逐段选择相邻轴段的直径。如图4-1所示，不起定位作用，轴肩高度一般为，该轴段用于安装轴承端盖，取h=1.5mm，则。与轴承内径配合，为了便于轴承安装，取，选用型号为6006的轴承。与齿轮孔径配合，为了便于齿轮与轴装配，按标准直径系列取值，。轴段用于定位，由，取，则。与齿轮孔径配合，为了便于齿轮与轴装配，按标准直径系列取值，。由于轴承成对使用，所以。2. 轴向尺寸的确定：与传动零件（如齿轮、

29、带轮等）配合的轴段长度一般均略小于传动零件的轴毂长度。图4-1中轴段与大带轮孔径配合，其轮毂宽度为，取。内齿轮轮毂宽度为，轴段与内齿轮孔径配合，故取。3. 其余尺寸：其他轴段的轴向长度均与箱体等的设计有关。可由齿轮开始向两侧逐步确定。在一般情况下，靠近箱体内壁的齿轮端面与箱体内壁的距离取，本次设计取其值为15mm。轴承端面与箱体内壁的距离与轴承的润滑方式有关，由于采用脂润滑，所以取，本次设计取其值为5mm，则。轴承盖螺钉至大带轮的距离，取其值为15mm，初步定的值为60mm。轴环宽度，取，则。轴段上有齿轮，其宽度为，考虑到此轴段空间上还有II轴上的齿轮与内齿轮啮合，初步取。轴段与轴承配合，为设

30、计简单可行，其值可与相等，为35mm。4.1.6 强度校核1. 计算齿轮受力：切向力径向力2. 画轴的受力图：如图所示。3. 计算支反力：如图4-2b、d所示水平面：垂直面：4. 画弯矩图：水平面和垂直面的弯矩图分别如图4-2c、e所示B截面弯矩计算：C截面弯矩计算：合成弯矩图如图所示5. 画转矩图：如图4-2g所示，6. 画当量弯矩图：如图4-2h所示。单向运转、转矩为脉动循环时，应力修正系数，则相应地，图4-2 轴的强度校核7.分别校核A、B、C截面：考虑到轴上开有键槽，所以A、B、C截面直径均需留有余量，取，。实际直径分别为25mm、33.5mm、37.5mm，强度足够。4.2 II轴的

31、设计计算II轴与III轴上的齿轮均与I轴上的内齿轮啮合，可以设计为相同的结构，这样就减轻了设计工作量，也使得结构更为简单。由于本节连同4.3和4.4两节都是设计轴的，方法步骤的，就不再重复一样的设计步骤。轴的结构草图按比例绘制如下图所示：图4-3 轴结构草图现将设计数据汇总如下表所示：表4-1设计数据项目 轴段1 轴段2 轴段3 轴段4 轴段5 轴段6 d（mm） 1817 2023.62018 L（mm）53 53514065需要指出的是：处轴段不与其他零件配合，此处为光轴。处轴段用A型轴用弹性挡圈轴向固定齿轮，因其定为方便、结构简单，且配合的齿轮都是直齿圆柱齿轮，没有轴向力的存在。处轴段与

32、齿轮孔径配合，处轴段为定位轴肩。处轴段与一对轴承配合，两轴承间用套筒进行定位。处轴段也不与其他零件配合，用作输出端轴段。轴的强度校核结果如下：危险截面位于轴段5上，需要对其进行校核，有结果小于20mm，说明轴的强度足够。4.3 IV轴的设计计算轴的结构草图按比例绘制如下图所示：图4-4 轴结构草图现将设计数据汇总如下表所示：表4-2 设计数据项目 轴段1 轴段2 轴段3 轴段4 轴段5 轴段6轴段7 d（mm） 2825.9 3033.54037.530 L（mm）121 209851513需要指出的是：处轴段不与其他零件配合，此处为光轴。处轴段用A型轴用弹性挡圈轴向固定轴承，因其定为方便、结

33、构简单，且轴上配合的齿轮都是直齿圆柱齿轮，没有轴向力的存在。处轴段与轴承孔径配合，处轴段与齿轮孔径配合，为定位轴肩，处轴段为轴承轴肩。处轴段与轴承孔径配合，由于此轴上齿轮用作惰轮，改变V轴齿轮的转向，从而使得V轴与II轴和III轴的转向一致，所以此轴不用作输出端，在箱体内部。轴的强度校核结果如下：危险截面位于轴段4上，需要对其进行校核，有考虑到轴上开有键槽，所以此处截面直径应留有余量，取实际直径为33.5mm，说明轴的强度足够。4.4 V轴的设计计算轴的结构草图按比例绘制如下图所示：图4-5 轴结构草图现将设计数据汇总如下表所示：表4-3 设计数据项目 轴段1 轴段2 轴段3 轴段4 轴段5

34、轴段6轴段7轴段8 d（mm）3027.53537.545403533.5 L（mm）12120936201465需要指出的是：处轴段不与其他零件配合，此处为光轴。处轴段用A型轴用弹性挡圈轴向固定轴承，因其定为方便、结构简单，且轴上配合的齿轮都是直齿圆柱齿轮，没有轴向力的存在。处轴段与轴承孔径配合，与齿轮孔径配合，处轴段为定位轴肩，处轴段为轴承轴肩。处轴段与轴承孔径配合。处轴段也不与其他零件配合，用作输出端轴段。轴的强度校核结果如下：危险截面位于轴段4上，需要对其进行校核，有考虑到轴上开有键槽，所以此处截面直径应留有余量，取实际直径为37.5mm，说明轴的强度足够。4.4 键的选择和校核因所设

35、计的轴上的齿轮均为直齿圆柱齿轮，没有轴向力，只需对轴上齿轮起到传递扭矩的作用，因此选择平键连接，这里用A型普通平键。平键连接的强度计算公式如下： （4-2）键连接的选择和校核数据如下表所示：表4-4 键的选择与校核项目转矩（N·mm）标记I轴110020键8×3278.6键10×4536.5键10×10014.7II轴26450键6×5017.6IV轴107530键8×9017.8V轴127000键8×9016.9由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为，所以上述键皆安全。4.5 轴承的选择和校核轴承的选择主要用来支撑

36、轴，它可以保持轴的回转精度，减少轴与支撑件之间的摩擦与磨损。轴承的种类很多，依据以下几点选择：轴承的工作 载荷（大小、方向和性质）、转速的高低、支撑件的刚性、安装的精度，并结合各种轴承的特性和应用经验进行综合分析，最后确定合适的轴承。本次设计的传动机构采用的齿轮均为直齿圆柱齿轮，该齿轮的特点是无轴向力，因此轴承主要承受径向载荷，另外从经济性上考虑，最终选用应用广泛的深沟球轴承。现将选择的深沟球轴承型号汇总如下：表4-5 轴承型号项目I轴II轴IV轴V轴深沟球轴承6006600460066007选定轴承后，需要根据实际工作条件判断轴承的失效形式，再针对特定的失效形式进行寿命计算或者静载荷的能力计

37、算，以此来达到对轴承进行校核的目的。对于转速满足的轴承，疲劳点蚀是其主要失效形式。应以疲劳强度计算为依据，进行轴承的寿命计算。此次设计的传动机构转速正好满足上述条件，因此需进行轴承的寿命计算。进行寿命计算时应该按照下式进行： （4-3） 由于此次设计没有足够具体的工作条件，无法准确地验证所选轴承型号是否合适，所以寿命计算无法准确进行。24第5章 加工工艺分析5.1 I轴加工工艺分析 轴类零件用于支撑传动零部件，以实现在机器中运动和动力的传递。本次设计的轴均为阶梯轴，现以I轴为例进行加工工艺分析。由第4章知I轴选用45钢，进行正火处理。5.1.1 选择定位基准与装夹方法在轴类零件的加工制造过程中

38、，当选择定位基准时，为保证各主要表面之间的相互位置精度，应尽可能使其余装配基准重合并使各工序的基准统一，而且还要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面。对于轴类零件的加工，精基准的选择通常有两种，一是采用顶尖孔作为定位基准，二是采用支承轴径作为定位基准。本次设计采用前者作为定位基准，在粗加工之前，应先打顶尖孔，之后的工序都用顶尖孔定位。5.1.2 确定加工工艺路线轴类零件的粗车、半精车都在车床上进行，随着批量的不同，选择的机床也不同，加工方法也就会存在较大差异。在一般情况下，单件小批生产中可优先选用卧式车床，大批大量则广泛使用液压仿形车床或多刀半自动车床；形状复杂的轴类零件使用转塔车床或数控车床

39、。此次设计用于大批大量生产，所以使用液压仿形车床。为保证轴类零件的力学性能和加工精度，并改善切削加工性，通常要安排适当的热处理工序。1. 加工阶段的划分 由于I轴是阶梯轴，切除部分金属后，会引起应力重新分布并产生变形，所以安排工序时，会将粗、精加工分开。另外，I轴只用作传动轴，不用于输出端，所以其工艺比II轴和V轴简单。2. 定位基准的选择由于I轴的加工面除了外圆和端面外，还有一个螺纹孔的加工，所以主轴本身的中心孔可作为统一的定位基准。对于粗基准的选择，考虑的重点是如何合理分配各加工表面的余量，以及怎样保证不加工表面与已加工表面间的尺寸和相互位置，它的选择原则共有5条，由于I轴各个表面均需加工

40、，所以应以加工余量最小的表面作为粗基准，此次设计选择的原则是余量足够原则。对于精基准的选择，考虑的重点是怎样减小误差，以及保证加工精度和安装方便。I轴各外圆表面之间有相互位置精度要求，应尽可能选用统一的精基准来定位加工各表面，在一次安装中加工多个表面，符合统一基准原则。3. 工序顺序的安排机械加工工序应遵循先基面后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则来安排加工顺序。I轴的结构简图如下图所示图5-1 II轴简图粗加工时，先粗车大外圆，再以大外圆40mm作为粗基准加工。精加工时，以轴的轴线作为定位基准进行加工。按照机械加工工序的原则现将I轴的工艺过程编制如下表：表5-1 I轴工艺过程工序号工序

41、内容设备定位基面1锻造2正火回火炉3锯小端锯床4铣两端面、钻中心孔铣端面钻中心孔机床5车大外圆、倒角液压仿形车床大端外形及端面6车小外圆、倒角液压仿形车床40表面、大端外形工序编号工序内容设备定位基面7钻孔专用钻床锥套心轴、37.5外圆8半精车各外圆表面液压仿形车床25孔口倒角、30端面9精车各外圆表面液压仿形车床25孔口倒角、30端面10铣键槽万能铣床两个30外圆11半精磨各外圆M1432B外圆磨床锥套心轴12精车螺纹液压仿形车床锥套心轴、37.5外圆13精磨各外圆M1432B外圆磨床锥套心轴5.2 II轴齿轮加工工艺分析齿轮用于按照设定好的速比传递运动和动力。本次设计的外齿轮均为实心式结构

42、，现以II轴上的齿轮为例进行加工工艺分析。由第4章知II轴齿轮选用45钢，进行正火处理。5.2.1 加工方法齿轮轮齿的加工方法有切削、铸造、轧制、冲压等，常用切削加工的方法生产齿轮，轮齿的切削加工可分为仿形法和展成法两类。仿形法所用刀具切削刃的形状与所要加工的齿轮齿槽形状相同，铣齿和拉齿是两种常用的加工方法，该方法主要用于单件小批生产和修配工作中加工精度不高的齿轮。展成法按照齿轮啮合的原理加工齿轮，其加工精度和生产率均较高，刀具通用性好，在生产中应用十分广泛。5.2.2 确定加工工艺路线 齿轮定位基准的选择有两种方法：内孔和端面定位、外圆和端面定位，其定位一般都会过定位，是为了加强工件刚度、减

43、小振动、提高精度。齿轮的加工应满足其运动精度、工作平稳性和接触精度这三项要求。大批大量生产中，均采用高效率的机床（如拉床、多刀半自动车床等），其加工方案为：加工端面和孔（以外圆定位）以端面支撑加工孔以孔在心轴上定位加工外圆、端面和齿槽精加工外圆端面、齿槽和倒角。图5-2 II轴齿轮简图齿轮加工方案有以下几种：1.8级及8级精度以下的不淬硬齿轮，可用铣齿、滚齿或插齿直接打到要求；2.8级及8级精度以下的淬硬齿轮，需在淬火前齿形加工精度提高一级，其加工方案为：滚齿（插齿）齿端加工淬火校正孔的加工；3.6、7级精度的不淬硬齿轮，可用滚齿和剃齿加工；4.6、7级精度的淬硬齿轮，其加工方案为：滚齿（插齿

44、）齿端加工剃齿表面淬火校正基准珩齿；5.5级及以上精度的齿轮，其加工方案为：粗滚精滚齿端加工校正基准粗磨精磨。按照机械加工工序的原则现将II轴上的齿轮的工艺过程编制如下表：表5-2 齿轮工艺过程工序号工序内容设备定位基面1下料锯床2粗车端面、外圆、内孔、倒角液压仿形车床齿轮端面、54外圆3滚齿切齿槽滚齿机齿轮端面、20内孔4精车端面、外圆、内孔、倒角液压仿形车床齿轮端面、54外圆5插键槽插床齿轮端面、54外圆6精滚齿槽滚齿机20内孔、齿轮端面工序编号工序内容设备定位基面 7校正齿轮第6章 箱体设计及附件的选择6.1 箱体设计箱体按照制造方式的不同有铸造箱体和焊接箱体。本次设计选择铸造的方法来制

45、造箱体。箱体是机器的基础零件，用于将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件联成整体，并使之保持正确的相对位置，彼此能协调工作，从而传递动力、改变速度，完成机器或部件的预定功能。箱体一般选用灰铸铁，其价格便宜，并有较好的耐磨性、可铸性、可加工性和吸振性。本次设计的箱体壁厚较厚，取值为30mm,且外形较为简单。减速箱采用剖分式结构，由箱座和箱盖两部分组成，但对于本次设计的传动机构来说，箱体内部的轴承没有支撑部分，难以使其正常工作；而主轴箱虽然可以使得箱体内部的轴承有支撑部分，使支撑板与箱体合二为一，造型虽复杂，可容易保证孔与孔之间的位置精度，但考虑到装配的可能性，主轴箱也不合适。因此采用减速箱和主轴

46、箱各自的优势来进行本次设计，最终箱体的造型设计为两部分，第一部分用于整个传动机构的吊装、注油、排油，使整个传动机构都放置其内，另一部分是两块支撑板，用于支撑整个传动机构。箱体与两块放置的轴承支撑板用螺钉连接组成了整体，这需要配合处有较高的精度以及较高的装配要求。6.2 附件的选择为保证传动机构的正常运转，箱体上通常需设置一些装置或附加结构，UI便于箱体润滑油池的注油、排油和装拆、检修等。为了排油污，在箱体最低处设有放油孔，并用油塞和密封垫圈将其堵住，选取油塞直径为14mm。箱体的起吊装置采用的是办法是直接在箱体上铸出，箱体两侧各一个。箱体左右两端各有一个轴承端盖，采用的是凸缘式轴承盖，用于整个

47、传动机构的固定。轴承盖与箱体的连接选用十字槽盘头螺钉，公称直径为6mm，该螺钉对中性好，易于实现装配自动化，强度高，效率也高，需专用旋具进行装卸。箱体与轴承支撑板之间用内六角圆柱头螺钉连接，其连接强度高，可施加较大的拧紧力矩，其公称直径为。结论随着机械设计及制造业的不断发展，传动机构的设计也越来越精细，无论设计水平还是产品质量都有了很大程度的提高。任何机器的运转都离不开传内部的传动机构，掌握基础的设计知识对设计产品是非常重要的。只有熟悉掌握基本传动零件的特点、正确的设计方法以及各部分之间的联系才能完成这次设计任务。经过这两个月的努力，终于如期完成了本次毕业设计。在设计过程中，虽然碰到了一些难题，但在指导老师和同学的帮助下以及自己的努力，还是有一些成果和收获的。现对毕业课题的设计总结如下：1. 各个课程都有才能完成一个系统的设计；自己的专业性，单个方面都有其特点，面对整个设计任务，不只是某个方面做好就可以，需要将各方面的资源整合联系起来；2. 本次设计的传动方案给出两个方案，两个方案各有优缺点，其中一个方案采用内齿轮和两个小齿轮啮合，两