某機床加工中心的關鍵機身部件的設計與計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u20376某機床加工中心的關鍵機身部件的設計與計算過程案例 1293991.1床身的整體設計 1325541.2回轉臺部分 1276991.3回轉臺蝸輪蝸桿設計 2211211.3.1選擇蝸桿傳動類型、精度等級 2115291.3.2蝸桿蝸輪材料 2297051.3.3按齒面接觸疲勞強度設計 2241801.3.4蝸輪蝸桿的尺寸參數(shù)計算 3223691.3.5校核齒根彎曲疲勞強度 483801.3.6確定表面粗糙度和精度等級要求 5210451.3.7蝸輪蝸桿的結構設計 5223631.4蝸桿軸的設計 5298661.4.1確定蝸桿軸的材料和許用應力 5271771.4.2對軸的最小直徑進行計算 5261981.4.3計算各軸段的尺寸 5197121.4.4對蝸桿軸進行校核 61.1床身的整體設計床身的零件承受了整個設備的重量，同時還承擔了減震的作用，因此，整個機床的精度和床身各個位置零件的穩(wěn)定性有很大的關系?？紤]到機床加工的精度，在設計整體床身時，將x軸以軸承驅動的滾珠絲杠的形式放置在圓柱中。工作臺本身的旋轉，其組成零件大致有：電機，導軌、絲杠、蝸輪、蝸桿、絲杠副、工作臺、轉臺組件、固定組件等。1.2回轉臺部分回轉臺是使工作臺旋轉的部件，它的結構圖3-3所示：圖1.2轉臺爆炸圖1.3回轉臺蝸輪蝸桿設計1.3.1選擇蝸桿傳動類型、精度等級由于回轉臺需要傳輸?shù)墓β什桓?，速度也不高，所以選擇了阿基米德圓柱蝸桿蝸桿傳動，其精度為：8C-GB10089-881.3.2蝸桿蝸輪材料因為蝸桿的傳遞功率不大，速度中等，所以蝸桿表面采用45鋼回火，硬度是4555HRC，蝸輪邊緣的材料為ZCuSn10P1。1.3.3按齒面接觸疲勞強度設計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則,先進行設計的是齒面接觸疲勞強度，然后再對齒根彎曲強度進行校核：（1.3.3）蝸輪上的轉矩：按,取效率則確定載荷系數(shù)K：選取齒向載荷分布系數(shù)的原因是因為工作載荷比較穩(wěn)定。由機械設計手冊中的表查得，由于因為蝸輪蝸桿的速度不高，所以取動態(tài)載荷系數(shù)則然后再對彈性影響系數(shù)進行確定:結合選用鑄錫磷青銅渦輪和鋼蝸輪，故然后計算接觸系數(shù):先假設蝸桿的分度圓直徑和中心距a的比值是，然后從手冊中可以查得=2.75計算許用接觸應力:因為蝸桿材料是ZCuSn10Pi錫磷青銅鑄件，其蝸桿齒面硬度應大于45HRC，可在手冊中檢查渦輪機的允許基礎張力＝268應力循環(huán)次數(shù)設計要求壽命為12000h則（蝸輪每次旋轉時每個齒輪齒嚙合的次數(shù))壽命系數(shù)：則f.計算中心距：因為取中心距為整數(shù)，所以，傳動比,模數(shù)m=1.6分度圓直徑,則，從手冊中可查得接觸系數(shù)故以上計算結果可用。1.3.4蝸輪蝸桿的尺寸參數(shù)計算上述結果算出后，翻看機床機手冊，可以得出以下數(shù)據(jù)軸向齒距:直徑系數(shù):齒頂圓直徑：齒根圓直徑：分度圓導程角:蝸桿的軸向齒厚:匯總數(shù)據(jù)如下：則根據(jù)上述式子，蝸桿的幾何尺寸及參數(shù)軸向距:直徑系數(shù):齒根圓直徑：齒頂圓直徑：導程角:軸向齒厚：蝸輪尺寸及幾何參數(shù):齒數(shù):變位系數(shù):分度圓直徑:喉圓直徑:齒根圓直徑:喉圓母圓半徑：1.3.5校核齒根彎曲疲勞強度當量齒數(shù):從上述得來的參數(shù)可知從手冊中可查得齒形系數(shù)螺旋角系數(shù)許用彎曲應力手冊中可查得ZcuSn10Pi制造的蝸輪蝸桿的基本允許彎曲應力。同時可查的其壽命系數(shù):則需用彎曲用力顯然，設計要求與上述材料的彎曲強度不符。換成鑄鋁鑄鐵青銅砂型鑄造材料進行校核同樣查手冊可得知其許用應力：則所以強度符合設計要求。1.3.6確定表面粗糙度和精度等級要求因為蝸輪是動力傳動裝置，而且屬于一般的機械減速器。所以精度等級從GB10089-88圓柱蝸桿和斜齒輪的精度中選擇精度8，游隙類型為f，并在GB10089-88中標記為8f。1.3.7蝸輪蝸桿的結構設計蝸桿的結構設計：因為蝸桿的螺旋部分的尺寸不大，所以蝸桿和桿身是一體的。由于，因此整個蝸輪蝸桿采用整體鑄造。1.4蝸桿軸的設計1.4.1確定蝸桿軸的材料和許用應力因為蝸桿軸是主要傳遞渦輪的扭矩，它是一種常用的中小型動力傳遞裝 置。所以，蝸桿材料選擇45鋼并對其進行正火處理。,。1.4.2對軸的最小直徑進行計算由公式得：取dmin=6mm1.4.3計算各軸段的尺寸軸的形狀和長度直徑等尺寸要求是按照各個零件在軸上面的定位以及他的裝拆方案來確定的,如圖1.4.3所示。D1、D5段：這兩段軸徑由軸承內圈孔的直徑大小來決定，因為軸傳遞功率不大，轉速低，所以選用推力球軸承，型號是51100，d=10mm，d1=11mm，D=24mm，D1=24mm，T=9mm。因此，軸徑d1=d5=10mm，L1=20mm，L5=70mm。D2、D4段：對軸承起軸向固定作用的是D2段左端，而D2段右端對軸承起的是軸向固定的作用，因為兩處軸承型號相同，并且考慮到加工時安裝和拆卸的方便，所以取d2=d4=16mm，L2=55mm，L4=55mm。D3段：D3段是蝸桿蝸輪的嚙合部分，所以取d3=22mm，L3=50mm。經計算，兩軸承的中心距是174mm，軸的總體長度尺寸是250mm。1.4.4對蝸桿軸進行校核⑴計算在蝸桿軸上的載荷由公式得：（1.4.4）那么圓周力：軸向力：徑向力:切向力：⑵對支反力進行計算校核水平面支反力示意圖（如圖1.4.4.2）：⑶對彎矩進行計算校核水平面彎矩示意圖（如