数控机床刀架设计及运动控制毕业设计说明书

辽宁工程技术大学

3.6.3 轴的校核

轴横截面的惯性矩

I??64(D4?d4)?1993.16mm

车床切削力F=2KN,E=210GPa

ql32?103?1953?4?B??????5.9?10 (4-31) 36EI6?210?10?1993.16qa32?10?1453y??(4l?a)??(4?195?145)??8.44?103mm

24EI24?210?1993.16(4-32)

因此

?B＜［?B］

y＜［y］

中心轴满足刚度条件

3.7 齿盘的设计

本设计上刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的 配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互咬合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴转动；换刀时电动机正传，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。目前在刀架的定位机构中多采用锥销定位和端面齿盘定位。由于圆柱销和斜面销定位时容易出现间隙，圆锥销定位精度较高，它进入定位孔时一般靠弹簧力或液压力、气动力，圆锥销磨损后仍可以消除间隙，以获得较高的定位精度。端齿盘定位由两个齿形相同的端面齿盘相啮合而成，由于啮合时各个齿的误差相互抵偿，起着误差均化的作用，定位精度高。

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3.7.1 齿盘的材料选择和精度等级

上、下齿盘均选用45号钢，淬火，180HBS 初选7级精度等级

3.7.2 确定齿盘参数

考虑齿盘主要用于精确定位和夹紧，齿形选用三角齿形，上下齿盘由于需相互啮合，参数可相同

当蜗轮轴旋转150°时，上刀架上升5mm，齿盘的齿高取4mm 由

h?(2ha*?c*)m (4-33) 得算式 4=（2×1+0.25）m 标准值ha*=1.0, c*=0.25 求出m=1.78mm,取标准值m=2mm

故齿盘齿全高h=（2ha*+c*）m=(2×1+0.25)×2=4.5mm 取齿盘内圆直径d为120mm， 外圆直径为140mm 齿顶高 ha=ha*m=1×2=2mm

齿根高 hf=(ha*+c*)m=2.5mm 齿数z=38 齿宽b=10mm

齿厚s??m?3.14mm (4-34)

2齿盘高为5mm

3.7.3 按接触疲劳强度进行计算

⑴确定有关计算参数和许用应力

T?9.55?103P?17906.25N?mm (4-35) n- 31 -

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⑵取载荷系数kt=1.5

⑶由文献表9-12取齿宽系数Фd=1.0

⑷由表9-10查得材料的弹性影响系数Ze=189.8mpa， 取ａ=20°，故ZH=2.5 ⑸查图9-34取бHlim1=380 取бHlim2=380 ⑹Lh=60×24×1×(8×300×15) N2=5.18×107

⑺由图9-35查得接触疲劳寿命系数ZN1=1.1 ，ZN2=1.1 ⑻计算接触疲劳需用应力

取安全系数SH=1，由式（9-44）得 ??ZN1?Hlin1H1?S?362MPa (4-36) H ??ZN1?Hlin1H2?S?362MPa H按齿根抗弯强度设计

由式（9-46）得抗弯强度的设计公式为

m?32kT1?dZ2(YFaYSa) (4-37) 1??F?确定公式内的各参数数值

1）由文献图9-37查得，抗弯疲劳强度极限

?Flim1??Flim2?160MPa

2）由文献图9-38查得，抗弯疲劳寿命系数YN1=1.0，YN2=1.0 3）查图取

YFa1?2.63,YFa2?2.63YSa1?1.65,YSa2?1.65

4）计算抗弯疲劳许用应力，取抗弯疲劳安全系数SF=1.4 由式（9-47）得

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YN1?FLIM1?256MPa (4-38) ??F1????F2??SF5）弯曲疲劳强度验算

?F1??F2?2k?2?1.5?17906.25?YFa1?YSa1??2.63?1.65?46MPa???F1? bd1m10?120?2 (4-39) 故满足弯曲疲劳强度要求

图3.10齿盘示意图

Figure 3.10 tooth plate schematic drawing

3.8 轴承的选择

轴承一般都为标准件，要根据所设计轴的特点合理选择轴承。

3.8.1. 轴承内部结构

轴承内部一般由内圈、外圈、滚动体和保持架组成----通常称为四大件。对于密封轴承，再加上润滑剂和密封圈（或防尘盖）----又称六大件。

3.8.2. 轴承分类与特点

总的可以分为球轴承和滚子轴承两大类。球轴承分为深沟球轴承、角接触球轴承、调心球轴承、推力球轴承、推力角接触球轴承。滚子轴承分为圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、调心滚子轴承、推力圆柱滚子轴承、推力滚子轴承、推力圆锥滚子轴承、推力调心滚子轴承。

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