毕业设计 - 专业铣床(3)

第3章 工作台各部件的选用

3.1 分度装置的选择

简单分度装置有多种，常用的有丝杠螺母、有齿轮齿条、蜗杆传动等。这里优先选用蜗杆传动。蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动的一种传动机构，两轴线交错的夹角可为任意值，常用的为90o。蜗杆和蜗轮传动的特点是传动平稳，噪音小，降速比大，并能进行准确的微量转动，因此，蜗杆和蜗轮除了用作一般的动力传动外，还常用于分度机构。另外，蜗杆蜗轮传动尚有一个独具的特点：当蜗杆的导程角小于60左右时，它还有自锁作用，即只能由蜗杆带动蜗轮旋转，反之，则卡住。蜗轮蜗杆示意图如图3.1。 3.1.1材料的选择

蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。高速重载蜗杆常用15Cr或20Cr，并经常淬火，也可用40、45或40Cr并经淬火。这样可以提高表面硬度，增加耐磨性。通常要求蜗杆淬火后的硬度为40——55HRC，经氮化处理后的硬度为55——62HRC。一般不太重要的低速中载的蜗杆，可用40或45钢，并经调质处理，其硬度为220——300HRS。

常用的蜗杆材料为铸造锡青铜，铸造铝铁青铜及灰铸铁。为了防止变形，常对蜗杆进行时效处理。

3.1.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择

普通圆柱蜗杆传动的主要参数有模数m、压力角a，蜗杆头数Z1，蜗轮齿数Z2及蜗轮的直径d1等，进行蜗杆传动的设计时首先要正确地选择参数。

1、模数m和压力角

蜗杆和蜗轮啮合时，在中间平面上，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗杆的端面模数、压力角相等。即：

ma1=mt2=m ，aa1=at2

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图3.1 蜗轮和蜗杆

A蜗杆的轴向压力角a 为标准值（20o）。

由于所要加工的齿轮为72齿，模数为12，而且是专用铣床。只要满足加工条件即可。可选用与齿轮毛坯齿数相同的蜗轮。蜗杆用单头蜗杆，蜗杆每旋转一周，蜗轮只转过一个齿距。蜗轮和蜗杆模数相同，蜗杆为72齿，蜗轮要装在轴承上，考虑到蜗轮上又要装销钉，螺栓，所以模数不能太小，蜗杆为标准件，参考蜗杆模数m值选择表，如下。最后选择蜗杆的模数为3.23。

查蜗杆的基本尺寸和参数（GB/T10085---1988）得

蜗杆的分度圆直径d1为56mm，齿顶圆直径da1为62.3mm，齿根圆直径df1为48.4mm

‘‘10’，该蜗杆具有自锁性。 轴向齿距为9.896mm，分度圆圆柱导程为3?13蜗轮的分度圆直径D=mz2

=3.23?76 =232.4mm

蜗轮喉径DH=D+2?ms

=232.4+2?3.23 =238.86mm

蜗轮外径De=DH+2?ms

=245.32mm

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蜗轮根径Dt=（Z-2.4）?ms

=224.8mm

蜗轮宽度B?0.75?da1

=0.75?62.3=46.725mm

选B=30mm

蜗杆的齿宽b1?（11+0.06Z2）m

=（11+0.06?72）?3.23 =49mm

根据实际需要选b1=75mm 最后蜗轮和蜗杆的参数为

表1蜗轮蜗杆参数

材料 齿数（头数） 模数

分度圆直径（mm） 齿顶圆直径（mm） 齿根圆直径（mm） 宽度（mm）

蜗轮

锡青铜ZCuSn10Pb1 72 3.23 232.4 245.32 228.24 30

蜗杆 45钢 1 3.23 42 49.3 40.3 75

图3.2 蜗杆

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图3.3 蜗轮

3.2轴的设计

轴的主要用途是支承回转零件，传递力矩，力和运动。轴的设计与机器的总体安排和轴上零件（轴承、齿轮等）的布置及固定等密切相关，在进行轴的设计时主要考虑选材、结构，强度、刚度等问题。 轴的设计步骤为：

（1） 根据传动方案拟定轴上零件的布置。 （2） 选择轴的材料。 （3） 初步估算轴的直径。 （4） 进行轴的结构设计。 （5）验算轴的强度。 3.2.1轴的材料的选择

轴的材料品种很多，设计时主要是根据对轴的强度、刚度、耐磨性以及加工、热处理及经济性等要求进行选择。这里轴的材料选用的是经调质处理的45钢。 3.2.2轴的强度计算

查参考文献[5]表10-12 轴的强度计算方法

2M2?（?T）????1? （3-1） 得：??340.1d(1??） 13

d?M2?(?T)20.1(1??)???1?4 （3-2）

式中?——计算截面处轴所受当量弯曲力（MPa）

d——计算截面处轴的直径（mm）

M,T——计算截面处轴所受的弯矩和转矩（N.mm）

铣刀切削力F=1504N，齿轮毛坯半径r=432mm=d 则扭矩M=F.d

=1504?432 =649728 N.mm

心轴不转动，转矩T=0，查参考文献[5]表10-2得

???1?=54 MPa

d?M2?(?T)20.1(1??4)???1?2（649728）0.1?54

=

=74.5（mm）

根据实际需要，取d=100mm，轴为实心圆柱。

3.3 轴承的选用

滚动轴承是现在机器中广泛应用的部件之一，它是依靠主演元件间的滚动接触来支承转动零件的。滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业工厂大量制造及供应各种常用规格

的轴承。滚动轴承具有摩擦阻力小，功率消耗少，启动容易等优点。 3.3.1轴承的材料

轴承的内外圈和滚动体，一般是用高碳铬轴承钢或渗碳轴承钢制造的，热处理硬度一般不低于60HRC,由于一般轴承的这些元件都会超过150oc的回火处理，所以通常当轴承的工作温度不低于120oc时，元件的硬度不会下降。 3.3.2滚动轴承选用原则

对于那些在正常载荷下基本上不旋转的轴承，或者慢慢地摆动以及转速极低的轴承，滚动接触应力过大，从而使材料表面引起不允许的塑性变形才是轴承的失效形式。这时应按轴承的静强度来选择轴承的尺寸。为此，必须对每个型号的轴承规定一个不能超过的外载荷

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