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1、 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 毕业设计（论文）纸 便携式车床设计 [摘要]本文提出了加工大型轴类零件与传统车床不同的加工方法，依据此方法设计了一种用于加工大型轴零件新型便携式车床。本文通过对大型轴类零件的分析与传统车床加工方法的对比，提出新的加工方式，解决了普通车床加工
2、轴类零件时受自身加工范围的限制，打破了“加工大型轴类零件用大车床”的理论。本文从整体上进行了便携式车床的概念设计，合理化布局与关键机构的设计计算，特别针对车床的主运动传动链进行了设计，对主运动的各个轴，及轴上的齿轮进行了计算，并进行了轴校核。 本课题提出了大型轴类零件的新的加工方法，降低了加工难度与机床的要求，为大型轴类零件的加工提供了新的有效途径，并未其他大型零件加工提供借鉴。 [关键词] 便携式 车床 机床 便携式车床 便携式机床 Design of Portable Lathe [Abs
3、tract]This text sets forth a new processing of large axle parts machining which dissimilate formers, according to this method used for processing,designs a kind of portable lathe which used for processing large axle parts.This text clarifies new process technique ,by anlysing large axle parts and co
4、ntrasting former process methods,and solves the limint of machine processing scope,breaks theoretics that processing large axle parts must be used large lathe.In this article,we design the conception of the portable lathe and the logical compostion.we calculates transmission chain ,axises and gears.
5、we degrees pertinent axises. In this subject,we clarifies new process of axle parts machine.This process can debase the request machines and provide a new way to machine great axle parts,and supply a referrence to other parts processing. [Keywords] Portable Lathe Machine Tool Portable Lath
6、e Portable Machine 目录 第1章 引言………………………………………………………………………1 1.1 概述…………………………………………………………………………1 1.1.1 问题的提出………………………………………………………………1 1.1.2 解决问题的理论意义和现实意义………………………………………1 1.2 国内外现状和技术发展趋势………………………………………………2 第2章 总体设计…………………………………………………………………5 2.1 总要技术指标设计……………………………………………………
7、……5 2.1.1 用途………………………………………………………………………5 2.1.2 性能指标…………………………………………………………………5 2.2 总体方案设计………………………………………………………………5 2.2.1 运动功能设计……………………………………………………………6 2.3 总体方案综合评价与选择…………………………………………………8 第3章 详细设计…………………………………………………………………9 3.1 总体技术参数计算…………………………………………………………9 3.1.1 切削力计算………………………………………
8、………………………9 3.2 电动机的选择……………………………………………………………10 3.3 主传动系设计……………………………………………………………11 3.3.1 各传动轴计算…………………………………………………………11 3.3.2 齿轮计算………………………………………………………………13 3.3.3 轴校核…………………………………………………………………25 结 论…...…………………………………………………………………………29 致谢…………………………………………………………………………………30 参考文献………………………………………
9、……………………………………31 第1章 引言 1.1概述 1.1.1 问题的提出 随着我国现代化进程的加快，我国工业化的水平日益提高，因而加工制造业将面临着越来越严峻的挑战，从宏观制造的加工系统到微观的纳米制造加工，都对机械加工制造业的技术提出了更高的要求。 在实际金属切削加工制造过程中，被加工工件的尺寸、结构往往超出普通金属切削加工机床的工作范围或由于工件的质量过大不利于移动运输，而现有设备的加工范围又无法满足，会给生产加工进度带来不可估量的损失。在这种情况下，我们迫切需要一种可以实现方便快捷运输、携带，又可以保证加工要求且对加工环境有着广泛适应性的加工设备，
10、可以实现对大型或超大型工件的加工。在实际过程中，特别是涉及民用、军用制造业中某些大型工件，这种情况屡见不鲜，例如：大型油轮、航天航空大型零件的加工以及水电站某些大型零件的加工、安装与维修。 1.1.2解决问题的理论意义和现实意义 在上述情况下，提出了如何对大型零件进行加工、安装、维护的要求。因此，我们提出一种新型的阿宽衣实现对大型零件加工且便于携带运输的简易加工设备，即便携式加工设备。便携式机床与我们日常应用的普通机床相比有什么优点。便携式机床较我们日常应用的普通机床相比有以下几个优点。首先，便携式机床最大的优点在于便于携带，方便运输，且安装简便，这就解决了对于某些不易于运输的大型工件
11、加工或偏远地区施工的问题。其次，便携式加工设备操作简单，易于上手。对于经常操作普通机床的熟练工人来说，不必花费太多的时间去熟悉便携式机床的操作，仅对于刀具的调整进行熟练即可。再次，生产方式灵活多变，便携式加工设备在加工过程中根据待加工工件表面的尺寸选用不同的加工范围的机床，只要能够固定机床位置便可以灵活加工，可以极大的降低对机床加工范围的要求。最后，由于便携式机床本身的尺寸和工作条件决定了其能源消耗相比大型机床来说减少很多。 既然便携式加工设备有以上优点，那么如何才能保证便携式机床以上的各种性能呢？本文将针对笔者所设计的便携式车床（portable lathe）设备进行设计，以解决上述各种问
12、题。换言之，本次设计将要设计出一款集合了便携，节能，高效，适应能力强，加工精度高的金属加工设备。 便携式加工设备具有越来越广泛的应用前景，无论在国民生产的普通制造业中，还是在一些关系到国计民生的大型工程当中都有其应用的空间，所以具有良好的开发潜力和可观的经济效益。无论从目前的机床理论发展水平还是现实的市场需求来看，意义都非常重大。 今年是我国“十一五”开局之年，对于制造业发展的要求更是国民经济发展的重要一环，所以发展新一代便携式机床设备是一个必然的趋势。 1.2国内外现状和技术发展趋势 便携式设备（portable machine）有很悠久的历史，从我们日常使用的电钻设备到迷你型设
13、备，类似的设备在国外屡见不鲜，可以说已经自成体系，特别是在欧美地区，以及日本都已经形成一套完整的设计，生产，销售的体系。 现比之下，我国在便携式设备发展方面起步较晚，而且发展不成熟，分布不平衡，缺乏自主开发，制造的能力。我国目前可以生产改类机床的企业多数集中在广东省一带，如广州新城技术股份有限公司，由国外引进并可以生产包括便携式铣床，车床在内的便携式设备。国外著名的生产厂家有英国的MIRAGE MACHINE的GM系列，美国的CLIMAX PORTABLE MACHINE TOOLS公司的PM系列等。目前市场上存在的便携式机床的性能比较见下表： 表1-1 国内外便携式车床对比 厂
14、家地址和厂家名称 主要产品的型号 产品性能简介 国内 广州鑫贝达机械有限公司 便携式车床 FY300，FY600，FY1000，FY1500，FY2000等 便携式车床专门用于修、造管道、法兰盘、压力容器、热交换器接口、人孔接口和管板等等。表面粗糙度范围从粗 糙到精细，最高可达Ra1.6μm。这种车床可以加工平面、凸台、插口、凹槽、开坡口以及其它加工。 广州新城技术股份有限公司 便携式车床XCZC200，XCZC300，XCZC450 便携式轴端车床加工。设备通过可调整螺栓直接固定在被加工轴端，对中可靠。设备自动进给。气动或电动马达驱动。 内卡式便携式法兰端面车床XCC3
15、00,XCC480,XCC1000,XCC1500,XCC3500 用于现场加工法兰端面、切凹槽、密封槽、V形槽，开坡口、倒角等等。自动或手动径、轴向进给，操作自如，坚固耐用。 外卡式便携式法兰端面车床XCCW350,XCCW1000 该机床为外固定式结构，适合于工件外围固定的现场加工。加工法兰端面、切凹槽、密封槽、V形槽、凸台，开坡口、倒角等等。精确轻便的四爪卡盘可快速调平对中。配备快速换刀装置。自动或手动双向进刀系统。操作自如，坚固耐用。 国外 美国的CLIMAX PORTABLE MACHINE TOOLS PL2000,PL3000,PL4000 便携式轴端车床加工。设
16、备通过可调整螺栓直接固定在被加工轴端，对中可靠。设备自动进给。气动或电动马达驱动。 从上面的表格可以很清楚的发现，我国的便携式设备的生产规模和技术含量都远不如国外发达国家的机床设备水平，还有很多需要改进的地方，未来的发展空间很大。比如将数控设备结合进去，开发符合便携式生产设备工作条件的专用数控设备系统以及扩展便携式机床加工设备的加工空间范围，扩充空间加工坐标轴，增加在各个加工方向的长度，精度等等。 在学习国外先进的机床加工技术过程中，还能够为国内机床配件企业带来很好的生产机会，而且还会提升国内生产企业的生产水平。使我国的机床生产水平接近或者赶超国外。 受这种思想的启迪，我们同样可以将
17、这种“化大为小”的先进设计思想，我们同样可以发展到其他机械设备的设计过程当中，例如对一些勘测，测量仪器的改良；改进测量设备“因材施教”的设计思想，而是互换仪器与待测量的零部件的位置关系，从原来将待测量零部件放置在测量仪的测量工作面改进为用类似便携式的测量设备在大型零部件的表面进行测量，之后通过一定的手段将数据进行处理，实现对大型工件的表面质量的测定。甚至还可以开发相关的微型数控设备实现机电的微型化发展趋势，将单片机，微型电脑技术引进到便携式数控设备上来，改进目前便携式设备欠缺智能化和精度水平低的缺陷，弥补便携式设备停留在手动以及半自动阶段的窘境，以期待更加精确的加工质量要求。
18、 第2章 总体设计 2.1 主要技术指标设计 2.1.1 用途 在实际金属切削加工制造过程种，被加工工件的尺寸、结构往往超出普通金属切削加工机床的工作范围或由于工件的质量过大不利于移动运输，而现有设备的加工范围又无法满足，会给生产加工进度带来不可估量的损失。在这种情况下，我们迫切需要一种可以实现方便快捷运输、携带，又可以保证加工要求且对加工环境有着广泛适应性的加工设备，可以实现对大型或超大型工件的加工。在实际过程中，特别是涉及民用、军用制造业中某些大型工件
19、这种情况屡见不鲜，例如：大型油轮、航天航空大型零件、钻井平台上零件的加工以及水电站某些大型零件的加工、安装与维修。 2.1.2 性能指标 利用轴端法兰可以快速安装到工件端部，可以实现自动进给与手动进给，通过挂轮机构实现进给速度由0.3～0.9mm/rev的变换，拥有快换刀架，可以实现对标准刀具快速更换。可以加工轴径90mm~110mm的轴类零件，加工范围为0～200mm。 （1）主要参数 总长：进给臂伸出——990mm 进给臂缩回——685mm 总高：350mm 进给加工范围：200mm 进给速度：0.3～0.9mm/rev 电动机：380V；50Hz；0.55kW；
20、1460r/min 主轴转速：52～104r/min （2）驱动方式 采用电动机为动力，380V；50Hz。 2.2 总体方案设计 2.2.1 运动功能设计 （1）工艺分析 所设计机床为加工轴类零件，通过刀具与工件表面的相对运动实现切削。参考如图2-1 图2-1 加工方法 1)选取坐标系：如图2-2。 图2-2 坐标系选取 2)机床运动功能式： 3)机床原理图：如图2-3。 图2-3 机床传动原理图 （2） 基本参数设计 1)背加工工件尺寸：直径90～110mm。加工范围：0～200mm。 2)机床结构尺寸：长990mm，宽1
21、56mm，高350mm。 （3） 总体结构布局设计 1)运动功能分配： （4） 机构布局设计： 图2-4 机床总体结构方案图 1)传动方案的确定： 方案一：如图2-5。 图2-5 传动方案一 方案二：如图2-6。 图2-6 传动方案二 2.3 总体方案综合评价与选择 根据加工对象及加工条件，方案一为行星齿轮机构，由于机床为便携式，一端固定，故方案一不满足安装要求；方案二可以实现一端固定的安装要求，故选用方案二。 第3章 详细设计 3.1
22、 总体技术参数计算 3.1.1 切削力计算 （1）切削合力及分解 图3-1 切削合力和分力 ：合力，：切削力，：背向力，：进给力。 由图3-1可知 切削力经验公式： 由于方向位移极小，所有可以近似认为不消耗功率，于相比很小（一般小于1％），可以忽略不计。故只需计算。 由，，，，， 解得＝609N。 （2）切削功率与机床电机功率的计算： ，。 故选用电机功率0.55kW。 3.2 电动机的选择 已知条件及工作环要求，选用Y系列三相异步电动机 型号规格 Y801-4 防护等级
23、IP44 极数 4 额定功率 （kw） 0.55 转速 （r/min） 1390 电压 （V） 380 额定电流 （A） 6.5 效率 （%） 73 功率因数 （cosφ） 0.76 堵转电流/额定电流 6.5 堵转转矩/额定转矩 2.2 最大转矩/额定转矩 2.2 转动惯量（kg·m^2） 0.0018 噪声 （dB(A)） 67 重量 （kg） 17 采用定做机座如图3-2。 图3-2 电机安装及结构图 3.
24、3 主传动系设计 3.3.1 各传动轴计算 （1） 各轴的功率计算 1) 输入轴 2) 减速器中间轴 3) 第三轴的功率 4) 第四轴的功率 5) 输出轴的功率 （2）各轴的转距 1）输入轴转矩 2）减速箱中间轴转矩 当时， 3）第三轴转距 当时， 4）第四轴转距 当时 5）输出轴转距 当时 （3）初估轴径 轴径一般先按许用扭转剪应力的计算方法估算,估算公式为 1）输入轴 取，=，其中轴的材料用则取=110。则 即 故取最小轴径为满足要求。 2）减速器中间轴 取，其中轴的材料用则取=80。当=时 只要满足即可取最小轴
25、径为满足要求。 3）第三轴 取，其中轴的材料用则取=100。当时 故只要满足即可，取最小轴径为满足要求。 4）输出轴 取，其中轴的材料用则取=80。当时 故只要满足即可，取最小轴径为满足要求。 5）输出轴 取，其中轴的材料用则取=80。当时， 故，解的 只要满足即可，取轴径为满足要求。 3.3.2 齿轮计算 主运动齿轮传传动齿轮计算 （1）第一组 所取的,,等为电机轴齿轮数据,,为减速器中间轴的输入齿轮数据。 1）选择齿轮材料和热处理，精度等级，齿轮齿数 考虑到传递功率不大，并且是便携式设备，要求结构紧凑，使用寿命长，由文献1表9-3选择小齿轮
26、材料为S17Cr2Ni2Mo,表面淬火，齿轮表面硬度HBS=62；大齿轮材料为S16MnCr,表面淬火，齿轮表面硬度HBS=62。 取小齿轮的齿数、、取=25 则。 2）按齿根弯曲强度设计 闭式硬齿面齿轮传动，承载能力一般取决于弯曲强度，故先按弯曲强度设计，验算接触强度。 文献1公式（9-15）： 确定式中各项数值：因为载荷平稳则，故初选载荷系数；计算得出 由文献1公式9-7，因为为直齿圆柱齿轮=1,代入数据得出：=1.49， 由文献1公式9-13，由文献1表9-10选取=3 由文献1图9-19，9-20查得= 6.06，=1.35，=4.03，=1.71 由文献1公式9-1
27、2， 由文献1图9-21查得，=0.84，=0.86由文献1表9-8，选 由文献1图9-22d，按齿面硬度均值62HRC 在ML线上查得 ，同理=357.8 ， 取，设计齿轮模数，将确定后的各项数值代入设计公式，求得： 修正： 由文献1图9-7查得：=1.1，由文献1图9-10查得：=1，由文献1表9-6查得：=1.1， 则 由文献1表9-1选取第一系列标准模数,m=1mm，，，， 3.校核齿面接触疲劳强度 由文献1表9-7查得：=189.8，由文献1图9-14查得：=2.5，由文献1图9-13查得：=0.90 由文献1图9-15按不允许出现点蚀，查得
28、由文献1图9-16e，按齿面硬度均值62HBS，在MQ和ML线中间查出： 由文献1表9-8选取 将确定出的各项数值代入接触强度校核公式,得 <，故接触强度满足,齿轮设计合理。 表3-1 第一组齿轮参数(单位：mm；°) 齿轮基本参数 齿轮 模数 Mn 1 1 端面模数 Mt 1 1 螺旋角 β 0 0 基圆柱螺旋角 βb 0 0 齿数 Z 12 25 变位系数 X -0.26 0.26 齿宽 B 20 18 齿宽系数 Φd 3.0 1.44 总变位系数 Xsum 0 0 标准中心距 A0 1
29、8.5 18.5 实际中心距 A 18.5 18.5 齿数比 U 2.08 2.08 端面重合度 εα 1.54 1.54 纵向重合度 εβ 0 0 总重合度 ε 1.54 1.54 分度圆直径 d 12 25 齿顶圆直径 da 13.48 27.52 齿根圆直径 df 8.98 23.02 齿顶高 ha 0.74 1.26 齿根高 hf 1.51 0.99 全齿高 h 2.25 2.25 齿顶压力角 αat 33.23 31.39 分度圆弦齿厚 sh 1.38 1.76 分度圆弦齿高 hh 0.78 1.2
30、9 固定弦齿厚 sch 1.22 1.55 固定弦齿高 hch 0.52 0.98 公法线跨齿数 K 1 3 公法线长度 Wk 1.47 7.91 齿顶高系数 ha* 1 1 顶隙系数 c* 0.25 0.25 压力角 α* 20 20 端面齿顶高系数 ha*t 1 1 端面顶隙系数 c*t 0.25 0.25 端面压力角 α*t 20 20 （2）第二组 所取的,,等为减速器中间轴输出齿轮数据,,为三轴输入齿轮的数据 1）选择齿轮材料和热处理，精度等级，齿轮齿数 由文献1表9-3选择小齿轮材料为S17Cr2Ni2Mo,表
31、面淬火，齿轮表面硬度62HBS；大齿轮材料为S16MnCr,表面淬火，齿轮表面硬度62HBS。 取小齿轮的齿数 取=41 则 2）按齿根弯曲强度设计 闭式硬齿面齿轮传动，承载能力一般取决于弯曲强度，故先按弯曲强度设计，验算接触强度。 文献1公式（9-15）： 确定式中各项数值：因为载荷平稳则.1，故初选载荷系数；计算得出 由文献1公式9-7，，因为为直齿圆柱齿轮=1,代入数据得出：=1.64 由文献1公式9-13，，由文献1表9-10选取=2.0 由文献1图9-19，9-20 查得= 4.38，=1.55，=4.03，=1.68 由文献1公式9-12， 由文献1图
32、9-21查得，=0.85，=0.88；由文献1表9-8选； 由文献1图9-22d，按齿面硬度均值62HRC 在ML线上查得 ，同理=366 ， 取，设计齿轮模数； 将确定后的各项数值代入设计公式：求得 修正： 由文献1图9-7查得：=1.4 由文献1图9-10，查得=1，由文献1表9-6查得=1.1， 则 由文献1表9-1选取第一系列标准模数 , 3.校核齿面接触疲劳强度 由文献1表9-7查得=189.8，由文献1图9-14查得=2.5，由文献1图9-13查得=0.88， 由文献1图9-15 按不允许出现点蚀,查得 ，，由文献1图9-16e
33、按齿面硬度均值65HBS，在MQ和ML线中间查出 由文献1表9-8选取 ； 将确定出的各项数值代入接触强度校核公式,得 <，故接触强度满足,齿轮设计合理。 表3-2 第二组齿轮参数(单位：mm；°) 齿轮基本参数 齿轮 模数 Mn 1 1 端面模数 Mt 1 1 螺旋角 β 0 0 基圆柱螺旋角 βb 0 0 齿数 Z 20 41 变位系数 X 0 0 齿宽 B 13 13 齿宽系数 Φd 1.3 0.63 总变位系数 Xsum 0 0 标准中心距 A0 30.5 30.5 实际中心距
34、A 30.5 30.5 齿数比 U 2.05 2.05 端面重合度 εα 1.64 1.64 纵向重合度 εβ 0 0 总重合度 ε 1.64 1.64 分度圆直径 d 20 41 齿顶圆直径 da 22 43 齿根圆直径 df 17.5 38.5 齿顶高 ha 1 1 齿根高 hf 1.25 1.25 全齿高 h 2.25 2.25 齿顶压力角 αat 31.32 26.36 分度圆弦齿厚 sh 1.57 1.57 分度圆弦齿高 hh 1.03 1.02 固定弦齿厚 sch 1.38 1.38 固定弦齿
35、高 hch 0.75 0.75 公法线跨齿数 K 2 5 公法线长度 Wk 4.71 13.86 齿顶高系数 ha* 1 1 顶隙系数 c* 0.25 0.25 压力角 α* 20 20 端面齿顶高系数 ha*t 1 1 端面顶隙系数 c*t 0.25 0.25 端面压力角 α*t 20 20 （3）第三组 所取的,,等为三轴输出齿轮数据,,为四轴的齿轮数据 1）选择齿轮材料和热处理，精度等级，齿轮齿数 由文献1表9-3选择小齿轮材料为S17Cr2Ni2Mo,表面淬火，齿轮表面硬度62HBS；大齿轮材料为S16MnCr,表面淬火，
36、齿轮表面硬度62HBS。 取小齿轮的齿数，，取=37 则 2）按齿根弯曲强度设计 闭式硬齿面齿轮传动，承载能力一般取决于弯曲强度，故先按弯曲强度设计，验算接触强度。 文献1公式（9-15）： 确定式中各项数值： 因为载荷平稳则.1，故初选载荷系数，计算得出 由文献1公式9-7，，因为为直齿圆柱齿轮=1,代入数据得出：=1.62 由文献1公式9-13 由文献1表9-10选取=3.3 由文献1图9-19，9-20 查得= 4.48，=1.53，=4.05，=1.66； 由文献1公式9-12， 由文献1图9-21查得=0.90，=0.92由，文献1表9-8选 由
37、文献1图9-22d，按齿面硬度均值62HRC 在ML线上查得 ，同理=382.7 ， 取，设计齿轮模数； 将确定后的各项数值代入设计公式：求得 修正： 由文献1图9-7查得：=1.04 由文献1图9-10查得=1，由文献1表9-6查得=1.1， 则 由文献1表9-1选取第一系列标准模数 , 3）校核齿面接触疲劳强度 由文献1表9-7查得=189.8,由文献1图9-14查得=2.5，由文献1图9-13查得=0.89 由文献1图9-15 按不允许出现点蚀,查得 ，，由文献1图9-16e, 按齿面硬度均值65HBS, 在MQ和ML线中间查出 由文献
38、1表9-8选取 将确定出的各项数值代入接触强度校核公式,得 <，故接触强度满足,齿轮设计合理。 表3-3 第三组齿轮参数(单位：mm；°) 齿轮基本参数 齿轮 模数 Mn 1 1 端面模数 Mt 1 1 螺旋角 β 0 0 基圆柱螺旋角 βb 0 0 齿数 Z 18 37 变位系数 X 0 0 齿宽 B 30 30 齿宽系数 Φd 3.33 1.62 总变位系数 Xsum 0 0 标准中心距 A0 27.5 27.5 实际中心距 A 27.5 27.5 齿数比 U 2.06 2.06
39、 端面重合度 εα 1.61 1.61 纵向重合度 εβ 0 0 总重合度 ε 1.61 1.61 分度圆直径 d 18 37 齿顶圆直径 da 20 39 齿根圆直径 df 15.5 34.5 齿顶高 ha 1 1 齿根高 hf 1.25 1.25 全齿高 h 2.25 2.25 齿顶压力角 αat 32.25 26.94 分度圆弦齿厚 sh 1.57 1.57 分度圆弦齿高 hh 1.03 1.02 固定弦齿厚 sch 1.39 1.39 固定弦齿高 hch 0.75 0.75 公法线跨齿数 K 2
40、4 公法线长度 Wk 4.68 10.85 齿顶高系数 ha* 1 1 顶隙系数 c* 0.25 0.25 压力角 α* 20 20 端面齿顶高系数 ha*t 1 1 端面顶隙系数 c*t 0.25 0.25 端面压力角 α*t 20 20 （4）第四组 所取的,,等为四轴的齿轮数据,,为输出轴的齿圈数据 1）选择齿轮材料和热处理，精度等级，齿轮齿数 由文献1表9-3选择小齿轮材料为S17Cr2Ni2Mo,表面淬火，齿轮表面硬度62HBS；大齿轮材料为S16MnCr,表面淬火，齿轮表面硬度62HBS。 取小齿轮的齿数，，取=92 则
41、2）按齿根弯曲强度设计 闭式硬齿面齿轮传动，承载能力一般取决于弯曲强度，故先按弯曲强度设计，验算接触强度。 文献1公式（9-15）： 确定式中各项数值：因为载荷平稳则.1，故初选载荷系数；计算得出 由文献1公式9-7 ，因为为直齿圆柱齿轮=1,代入数据得出：=1.76 由文献1公式9-13 由文献1表9-10选取=3.3 由文献1图9-19，9-20查得=4.05，=1.66，=3.96，=1.79 由文献1公式9-12 由文献1图9-21查得=0.92，=0.94由文献1表9-8选 由文献1图9-22d，按齿面硬度均值62HRC 在ML线上查得 ，
42、同理=391.04 ， 取，设计齿轮模数 将确定后的各项数值代入设计公式：求得 修正： 由文献1图9-7查得：=1.06 由文献1图9-10 查得 =1 由文献1表9-6查得=1.1， 则 由文献1表9-1选取第一系列标准模数 , 3）校核齿面接触疲劳强度 由文献1表9-7查得: =189.8, 由文献1图9-14查得=2.5 由文献1图9-13查得=0.86 由文献1图9-15 按不允许出现点蚀,查得 ，；由文献1图9-16e, 按齿面硬度均值65HBS, 在MQ和ML线中间查出 由文献1表9-8选取 将确定出的各项数值代入接
43、触强度校核公式,得 <，故接触强度满足,齿轮设计合理。 表3-4 第四组齿轮参数(单位：mm；°) 齿轮基本参数 齿轮 模数 Mn 1 1 端面模数 Mt 1 1 螺旋角 β 0 0 基圆柱螺旋角 βb 0 0 齿数 Z 37 92 变位系数 X 0 0 齿宽 B 20 20 齿宽系数 Φd 1.08 0.43 总变位系数 Xsum 0 0 标准中心距 A0 64.5 64.5 实际中心距 A 64.5 64.5 齿数比 U 2.49 2.49 端面重合度 εα 1.77 1.77 纵向
44、重合度 εβ 0 0 总重合度 ε 1.77 1.77 分度圆直径 d 37 92 齿顶圆直径 da 39 94 齿根圆直径 df 34.5 98.5 齿顶高 ha 1 1 齿根高 hf 1.25 1.25 全齿高 h 2.25 2.25 齿顶压力角 αat 26.94 23.12 分度圆弦齿厚 sh 1.57 1.57 分度圆弦齿高 hh 1.02 1.01 固定弦齿厚 sch 1.39 1.39 固定弦齿高 hch 0.75 0.75 公法线跨齿数 K 4 10 公法线长度 Wk 10.85 29.33
45、 齿顶高系数 ha* 1 1 顶隙系数 c* 0.25 0.25 压力角 α* 20 20 端面齿顶高系数 ha*t 1 1 端面顶隙系数 c*t 0.25 0.25 端面压力角 α*t 20 20 3.3.3 轴校核 减速器中间轴得功率、转速和扭矩 ＝0.48kW，＝712r/min， （1）作用在轴上大齿轮上的力计算 已知在中间轴上的输入直齿圆柱齿轮分度圆直径为 取 计算得出： 取 取 （2）求轴上的支反力及力矩 由所确定的机构图可确定出简支梁的支承距离： 由此求出齿轮所在的截面B的的值列于下表
46、 图3-3 减速器中间轴 表3-5 截面B参数 载荷 水平面 垂直面 支反力 弯距 合成弯距 扭距 当量弯距 （3）按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩及扭矩的截面（即危险截面B） 强度则由式（11－4） 前已选定轴的材料为45号钢，调质处理，由文献1表11－1查得 因为 <，故轴安全。 （4）校核轴的疲劳强度 1）判断危险截面 判断危险截面 考虑三各方面的影响: a. 载荷大小 b. 轴的直径大小 c.应力集中程度.由设计的主轴箱方案及其测试的项目，由于支承点可以认为
47、在E处 由于在整个测试过程中产生的扭矩很小，则截面A,C,D无需校核。 作用在B处的弯矩可以按计算作用在B处的扭矩可以按齿轮处截面B的扭矩 截面B处的抗弯截面模量 抗扭截面模量 截面上的弯曲应力 截面上的扭转剪应力 a.轴的材料为45号钢，调质处理。由文献1表11－1查得 由于E处无轴肩圆角故其没有产生相应得理论应力集中系数和故取有效集中系数 由附图3－2得尺寸系数 由附图3－3得尺寸系数 轴按磨削加工，由附图3－4得文献1表面质量系数为 轴未经文献1表面强化处理，即则可按下式计算可得综合影响系数值为 由为过盈配合产生得应
48、力集中系数由附文献1表3－8用插入法求得为 由附图3－2得尺寸系数 由附图3－3得尺寸系数 轴按磨削加工，由附图3－4得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即则可按下式计算可得综合影响系数值为： 取和 中得较大值，所以 故轴截面B得计算安全系数值可按下式计算得 > 故该轴在截面B处得强度足够。 结论 大型设备的制造和修理都依靠传统、笨重的设备来加工，或者完全依靠人工打磨来完成。这种加工方法很费时间，费用也往往很高。为了节省时间和费用，
49、日益迫切要求把机床搬到设备上，而不是拆卸设备的一部分，再送到车间修理。便携式机床就是根据这种需求而设计的。 本文提出了加工大型轴类零件与传统车床不同的加工方法，依据此方法设计了一种用于加工大型轴零件新型便携式车床。降低了加工难度与机床的要求，为大型轴类零件的加工提供了新的有效途径，并为其他大型零件加工提供借鉴。 致 谢 本论文是在于淼老师的悉心指导下完成的。于老师学识渊博、思维敏捷、工作严谨、技术高超、有敏锐的学术洞察力。于老师不但是我的良师也是我的益友，在生活中给予我许多关怀、鼓励和帮助。生活中于老师待人随和，和蔼可亲，学术上她治学严谨，一丝不苟。从导师身上，我学到了
50、她对科学勤奋严谨的态度及对工作兢兢业业、孜孜以求的精神，也学会了如何待人处世，使我在以后的学习和工作中受益匪浅。对她的感激之情，难于言表，我谨在此向于老师致以深深的谢意。 在此，我还要感谢在工作和生活中给予我无私的关怀和帮助的同学，我的论文得以顺利完成，与他们的帮助是密不可分的，我同样向他们表示衷心的感谢。 最后向所有关心、帮助过我的老师、同学以及朋友们致以诚挚的谢意! 参 考 文 献 [1] 谭庆昌、赵烘志主编.机械设计．长春：吉林科技出版社.1999 [2] 上海纺织工学院、哈尔滨工业大学、天津大学主编.机床设计图册.上海：上海科学技术出版社，1979.12
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