数控线切割机床辅助工作台设计和实现 机械工程及其自动化专业.docx

《数控线切割机床辅助工作台设计和实现 机械工程及其自动化专业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控线切割机床辅助工作台设计和实现 机械工程及其自动化专业.docx（29页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、下面这篇文章以数控线切割机床为操作实例，对辅助工作台基本原理进行深入研究，把机械传动和工程力学的专业知识进行结合，搭建了新的操作平台，用来就行大尺寸、高精度零件的外围曲面分度的加工制作。依据设计研究一个主要技术应用于数控线切割机床的辅助工作台被我们建立起来，工作台可以满足我们提高工作台精度和刚度，稳定性，旋转数控的要求，这个工作台可以朝着X、Y、B、A的方向移动，也可以同时移动，随时停止，旋转一定角度。它不仅可用于加工表面、斜面和弯曲表面，还可用于加工较大的斜面（圆锥体）和更复杂的直面部件。工作台可以传动部分是:齿轮齿条的传动、齿轮的传动、蜗轮蜗杆的传动。其它部分主要组成部分是：工作台端面、支

2、架、工作台底座和箱体。工作台承受荷载的能力很强，定位刚度好，准确的精度，较好的保持零件形状，企.业加工技术效率可以得到提高，数控系统内部控制可以让工作台自动完成分度和定位夹紧的工作。我们设计的工作台使用的是端齿盘夹紧装置，它的定位精度准确，对中能力强。具有较高的互换性能、高耐磨性和良好的经济效益，将在未来的数控线切割机床中得到广泛应用。关键词：辅助工作台，涡轮蜗杆，数控线切割机床AbstractThefollowingarticletakestheNCwirecuttingmachineastheoperationexample,totheauxiliaryworktablebasicprin

3、ciplecombiningtheknowledgeofmechanicaltransmissionandengineeringmechanics,theworktableisdesigned,toachievealargersize,highprecisionpartsfortheperipheralsurfaceindexingprocessingandprocessing.Inordertoimprovetheaccuracy,rigidityandstabilityoftheworktable,andmaketherotaryNCworktablenotonlymovealongthe

4、directionofx,Y,Banda,anditcanmoveatthesametime,anditcanstopatanytime,anditcanrotateatanangle.Notonlycanbeusedformachiningsurface,inclinedsurfaceandARCsurface,butalsocanbeusedformachininglargeinclinedsurface(taper)andmorecomplexstraightcurvedsurfaceparts.Itstransmissionpartmainlyhas:thegearracktransm

5、ission,thegeartransmission,thewormandwormgeartransmission.Theotherpartsaremainlymadeupoftheendfaceoftheworktable,thebracket,thebaseandtheboxbody.Itcanbearalargetheabilitytobeartheloadisverystrong,thepositioningstiffnessisgood,theaccurateprecision,thegoodmaintenancepartshape,theenterpriseprocessingte

6、chnologyefficiencycanbeimproved,thenumericalcontrolsysteminternalcontrollettheworktableautomaticallycompletetheindexingandpositioningclampingwork.positioningclamping.Thetableadoptsend-toothdiscclampingdevice,highpositioningaccuracywiththeabilityofcorrectalignment.Ithashighinterchangeability,highwear

7、resistanceandgoodeconomicbenefit,andwillbewidelyusedinCNCwirecuttingmachinetoolsinthefuture.Keyword:Auxiliaryworktable,Turbineandworm,CNCwirecuttingmachine摘要IAbstractII1绪论11.1 课题的来源与研究的目的与意义31.2 课题国内外研究现状51.2.1 国内研究现状51.2.2 国外研究现状61.3 课题研究的内容61.4 本章小结72数控线切割机床辅助工作台的总体设计72.1 机械结构总体方案与布局92.2 数控线切割机床辅助

8、工作台工作原理102.3 本章小结103机械结构的设计113.1 轴承的设计113.2 传动齿轮的选型计算113.3 传动轴的设计计算133.4 本章小结164数控线切割机床辅助工作台各部分强度的校核174.1 轴承强度的选用174.2 传动轴强度的校核174.3 齿轮强度的校核214.4 本章小结235结论25参考文献27致谢291绪论国民经济设备的提供，人民生活耐用消费品的提供等这些需求都是依赖机械工业才得以满足的。所以机械工业是我们国家经济社会发展的重要基础行业，国民经济的发展离不开各种机械设备的使用。一个国家的经济实力和科技发展水平与国家机械工业发展的规模和技术发展水平是密切相关的。所

9、以，发展本国的机械工业企业在世界各国的市场经济发展战略中都有很高的战略地位。机械工程的服务领域是广阔的、多方面的，机械工程服务范围很广泛比如：所有需要使用机械、工具、能源的材料生产部门。换句话说，就是现代机械工程的主要服务领域有五个方面：1、能源转换机械，2、生产机械，3、服务的机械，4、家庭和个人生活使用的机械，5、机械武器。不论机械服务性质是什么，机械系统工程工作的主要内容和基本原理是一样的，比如：建立和发展机械工程的基础理论有：工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料性能和应用的工程材料；热力学；机械零件独立就行工作的原理、结构、设计计算和机械零件科学；金属和非金属成形和切削过程，金属和

10、非金属的研究技术理论等。研究、设计和发展新的机械企业产品，社会当前和将来的发展需求要求我们不断提高机械工业产品和生产新的机械电子产品的质量和工作效率。机械产品生产的主要内容有:1、机械产品的生产设施规划与实现；2、机械产品的生产计划和生产调度；3、进行机械产品生产编制和实施机械产品制造流程；4、设计机械产品生产的制造工具和模具；5、确定机械产品生产的劳动定额和产品材料定额；6、组织机械产品生产的加工、装配、调试、包装和装运等工作；7、对机械生产产品进行准确的产品质量控制。管理机械制造企业的经营活动。生产进行的批量分为单件和小批、中批、大批。机械生产产品的销售范围是社会中的每一个行业和个人、家庭

11、、社会组织。但是社会经济的发展对产品的销售量有很大的影响。所以，机械设计制造技术企业进行经营发展活动是很复杂的，机械电子工业是机械制作企业生产成本管理、规划和经营研究工作的起源。机械设计产品的使用，主要包括企业对产品选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造等工作，除此之外，还有生产企业所使用的机械、成套机械、机械技术装备等技术设备的改进与提高，保证工程机械工业产品在长期发展能够准确可靠的使用。本文研究的目的是为了研究机械产品在制造过程中和机械产品的使用过程中的环境污染问题和资源过度消耗问题，提出治理问题的办法。对中国现代农业机械系统工程的发展具有重要影响，各种各样的机械，根据不同的

12、机械类型和发展方向可以分为以下几种类别：1、根据功能设计不同可以分为动力工程机械、物料搬运机械、粉碎机械；2、根据服务的产业结构不同可以分为农业生产机械、矿山机械、纺织机械；根据工作基本原理不同可以分为热力机械、流体机械、仿生机械。除此之外，机械产品在研究、开发、设计、制造、应用等工作方面度过了几个不同性质的发展时期。因为性质的不同机械产品产品在各个发展时期机械工程又可以分散成为几个相互联系、相互合作的子系统，比如机械产品的研究、机械产品的设计、机械产品的制造、机械产品的使用与机械产品的维护等系统。这种根据多个学科构成的系统，按功能可叫做动力进行机械，与按工作基本原理进行分类的热力生产机械设备

13、、流体通过机械设备、透平机械设备、往复机械设备、蒸汽动力控制机械设备、核动力装置设备、内燃机、燃气轮机等机械设备都有联系，按行业分类的中心电站技术、工业发展动力装置、铁路机车、船舶轮机管理工程、汽车企业工程等机械设备也是有联系的。船用汽轮机是动力机械和热力机械、流体机械和涡轮机械的组合体。电站分为：船舶发电站、蒸汽发电站、核电站等。自20世纪中、后期发展以来，机械生产开始出现综合管理的现象。开始注重机械制作生产基础理论研究和专业领域的扩大。发展机械工程和开发新的机械产品的目的在于增加企业生产能力，提高工业的劳动生产率，增加生产经济利益。在以后经济社会发展中，新产品的开发将以降低人力资源管理成本

14、，发展再生能源，治理机械生产工作环境造成的污染问题等目标作为发展机械新产品开发的下一个要求。辅助工作台是近几十年发展起来的一种高科技半自动生产设备。电火花线切割机床辅助工作台在工业机器人构成中是一个重要的组成部分。编程是它的最大特点，为了完成各种计划工作目标，建立自己的性能、个人和机器本身优势，尤其是在反映人的智力和适应性方面优势很明显。数控线切割机床辅助工作台面的精确性和在不同环境下进行工作的能力，在国民经济的发展背景下有很好的发展优势。1.1课题的来源与研究的目的和意义现代工业用线切割机床的辅助工作台起源于20世纪50年代初，辅助工作台具有多自由度功能的自动化机械制作的操作平台。在1962

15、年，美国的一家机械设计铸造有限公司在原来知识理论的基础上又进行了一台数控示教再现型数控线切割机床技术辅助工作台的试制。命名为Unimate（通用自动）。辅助工作台的运动系统是模仿坦克炮塔的工作原理，手臂只有旋转、工作角度俯仰，气体驱动工作台工作；工作台的控制系使用的是磁鼓的大储能装置设备。许多球坐标式通用数控线切割机床辅助工作台也是根据我们这个理论的基础上进行发展结合。1962年机械设计制作有限责任公司和普鲁曼公司进行组合成立名为万能自动公司（Unimaton）的机械制作集团,专业化生产数控线切割机床辅助工作台网。在1962年，这家美国的机械铸造公司又试制成功了一台名为Versatran数控线

16、切割机床辅助工作台，原意是灵活搬运。数控线切割机床辅助工作台的中心支柱可旋转，机械臂可旋转、升降、拉伸和空气传动，控制系统也可示教再现。虽然通过这两种数控线切割机床进行辅助工作台出现在六十年代初，但都是一些国外研究工业企业为数控线切割机床辅助工作台快速发展打下的基础。在上个世纪80年代，美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院共同合作发明了一种一只机械臂工作的工业数控线切割机辅助工作台，配有小型计算机控制，用于装配作业，定位误差可小于Imm。美国也非常重视提高电火花线切割机床辅助工作台的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了8年数控线切割加工机床技术辅助设计工作台的试验

17、操作台，对工作台的各种不同性能进行分析试验。准备在发生故障前放置平均使用时间（注：设备可靠性的度量。它给出了第一次故障前的平均运行时间被称为故障前的平均使用时间），从以前400小时提高到现在的1500小时，精确度误差可以精确到到0.1mm。上个世纪80年代后，德国的机械制造业一直使用数控线切割机的辅助工作台，主要用于设备的提升、运输、焊接、钻孔和攻丝。德国KnKa公司还生产作为一种通过全自动数控线切割机床技术辅助设计工作台，采用新的结构和程序内部控制。日本是中国工业数控线切割机床进行辅助工作台前进速度最快、研究范围最广的资本主义发达国家。在1969年后日本从美国的机械制作企业引进了二种具有代表

18、性的数控线切割机床技术辅助教学工作台后，大力发展研究我国数控线切割机床辅助工作台的研究。据报道，1976年从事数控线切割机辅助工作台研究工作的高校，研究单位多达50多家。在1979年中，有120多所高校和国家科研部门投入用于研究数控线切割机床辅助工作台的科研费用比例达到百分之42o1979年日本进行数控线切割加工机床技术辅助设计工作台的产值达443亿日元之多，工作台总产量为14535台。固定程序和可变程序约占总程序的一半，为222亿日元，是1978年工作台产值的两倍。拥保存数据功能的数控电火花线切割机床辅助工作台产值约67亿日元，比1978年增长50%。智能数控线切割机床辅助工作台约17亿日元

19、，是1978年的6倍。截至1979年，数控线切割机辅助工作台累计总产量多达56900台。在世界同行业数量上位居第一位，约占总市场份额的70%,年增长率大约在50%60%之间。使用进行数控线切割机床技术辅助工作台最多的是汽车发展工业，其次是通过电机、电器。使用进行数控线切割机床技术辅助工作台最多的是汽车发展工业，其次是通过电机、电器网。第二代数控线切割机床辅助工作台正在研究开发中。这次设计的主要内容是针对微企业电子商务计算机控制管理系统，视觉、触觉能力，听、想的能力的研究开发。，使数控线切割机床辅助工作台具有感官功能。目前国外已经出现了触觉和视觉数控线切割机床辅助工作台。第三代数控线切割辅助工作

20、台可以独立完成工作任务。电子计算机和电视设备与我们的工作台有着密不可分的联系。是柔性制造系统的重要组成部分。随着电火花线切割机床辅助工作台研发、生产和使用范围的不断扩大，国际学术交流也非常活跃，欧美等资本主义国家为主要的学术交流活动创办者。随着社会科学管理技术的发展，数控线切割机床进行辅助设计工作台也被广泛应用。比如在机械制作行业中，铸造、焊接、钾接、冲压、压榨、热处理、加工、装配、检验、涂装、电镀等产品制作的过程中都有使用。其他生产企业，比如轻工业、建筑业、国防工业等也有使用的情况。在机械行业中，应用数控线切割机床辅助工作台的意义可概括如下：(1)以提高生产过程中的自动化程度应用数控线切割机

21、床辅助工作台有利于企业实现工件的钻孔、攻牙等的自动化的程度，从而我们可以通过提高学生劳动生产率、降低企业生产管理资源消耗。(2)创造良好的劳动生产环境，防止人身安全事故的发生比如在高温高压、低温低压、粉尘噪音、有臭味和放射性伤害等工作环境下，不能够直接采用人工操作的方式进行操作。但使用数控线切割机的辅助工作台，全部代替人工操作完成制作任务，改善工作人员的工作环境。以数控线切割机床辅助工作台替代工作人员的管理工作，有效的防止企业学生因为操作系统疲劳和人为操作失误造成的人身安全事故发生。(3)可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用数控线切割机床辅助工作台代替人进行管理工作，这是我们直接通过减少企业人

22、力的一个侧面，同时也是由于我国应用数控线切割机床辅助工作台可以进行连续的操作，可以有效的减少公司人力投入，所以，在自动化机床的集成加工工作的生产线上，几乎没有数控线切割机床辅助工作台。最终得出，数控电火花线切割辅助工作台的有效应用是机械工业发展的必然趋势。1.2课题国内外研究现状目前.，国内使用的线切割机床可分为两类，一类是空间姿态变化机床，主要是通过齿条上的电机来带动齿轮运动和凸轮补偿加工工作。通过附加装置驱动工件的旋转和倾斜的方式来改变工件的加工操作方法进行工件的表面加工工作。发展情况如下：(1)哈尔滨测量局为了解决阿基米德螺旋凸轮的加工问题，在普通高速线材切割机的设备上配备了旋转工作台绕

23、Z轴旋转构件，这样就可以减少了编程的大量时间。(2)哈尔滨理工大学博士研究生学位期间，成功开发了一套多轴加工空间曲面切割系统。(3)苏州电加工机床研究所开发了一个适合切割的切割机环形端面，可以与普通电火花线和普通转盘进行搭配，并且可以支持NC软件，工作人员在使用普通线切割机的时候，可以解决螺旋管状在工业生产中产生的问题。1.2.1 国内研究现状国内数控线切割机床的发展起源于1980年，那个时候市场经济政策还没有贯彻落实，机床的发展速度慢，主要原因是国内电子行业在世界上没有竞争力，在那时我们国家只有国有企业可以生产机床，虽然技术能力强，但是产品和市场没有实际联系。加上计划经济体制的影响机床的生产

24、，并且产品的性能很差，但是数控线切割机床也是当时中国唯一的一种机床。与国外机床相比，虽然在性能上面不及，但是它在制造成本这一点上拥有绝对的优势，适合我们国家的发展。正是因为这样市场需求发展状况。在我们我国实行市场经济政策以后，我们国家的线切割机床生产厂家慢慢出现，市场竞争秩序出现混乱。一些厂家为了在价格市场竞争中胜出，开始偷工减料，降低公司生产管理标准，无视国家发展有关信息技术人员监督机构，将这些产品质量有问题的机床出售全国各地。相信通过一些购买过机床的客户会发现，一些机床用了一个十年精度要求不会衰减，而一些我们用了一两年学习之后进行精度差特别多，同一个规格的线切割机床选择不同生产厂家报价，价

25、格居然会差距11万人民币，这给客户在选购机床上造成了影响很大问题困扰，特别是对于一些研究外国企业客户，一当不小心就很容易上当。这些不合格机床之所以能继续在市场上销售，是因为市场需求太大。从现在这个环境来看，因为国内实行市场经济时间不是特别久，一些小厂家在制造方式上，还只是组装式装机，不能够整机制造，在生产过程当中质量得不到保障，这些小厂家要彻底淘汰，还是要看现在市场竞争。1.2.2 国外研究现状国外电火花切割机采用低速线切割技术，与国内类似，电动机驱动滑轮广泛用于改变线电极的位置。国外有很多家公司开发出了多轴联动电火花机床，可以满足大部分企业零件生产加工需求，比如：1、日本牧业公司开发的EC机

26、床，它采用的是刚架结构，它可以实现五轴联动，其加工精度高，可应用于直面处理。现在市场上最小的电极丝直径为25m,在此方面做出较大贡献的是德国的BerkenbOff研究机构，并取得了全球瞩目的成果。1.3课题研究的内容本论文主要问题研究可以运用AUTOCAD对辅助工作台进行教学设计，具体研究的内容如下：(1)确定辅助工作台总体设计方案；(2)进行必要的匹配计算，选择合适的部件。(3)辅助工作台结构设计。最大承重量：100kg;最大回转半径：300mm；(4)传动方案的确定。齿轮传动的设计、蜗轮及蜗杆传动设计实现回转角度土30。；(5)伺服电机的设定:电动机步距角：0.5。；脉冲当量：0.001。

27、1.4本章小结本章介绍了研究数控线切割机床辅助工作台这个课题的研究目的和依据,分析本行业国内外发展情况。2数控线切割机床辅助工作台的总体设计2.1机械结构总体方案与布局为了使数控线切割机床进行辅助设计工作台的通用性更强，把数控线切割机床技术辅助系统工作台采用的是齿盘式分度设备。它的传动构件的组成为：齿轮齿条的传动、齿轮的传动、端齿盘的传动。其他主要的组成构件是工作台端面、中心轴、支架、底座和箱体。它可以承受很大的外部荷载，定位刚度性能好，精度高，可以提高企业的加工技术效率，由数控系统内部控制完成分度定位夹紧的工作。该工作台采用的是端齿盘夹紧装置，该设备定位精确度高，可以进行校正对齐，是一个有用

28、的加工工具。图2-1数控线切割机床辅助工作台总体方案与布局图数控电火花线切割机床的设计辅助工作台采用的是端齿盘夹紧装置,这种设备的定位精确度高,是一个很好的安装工具。设计中采用的是PIC控制线切割机辅助工作台，实现各种预定动作，既简化了控制电路，节约了成本，又提高了劳动生产率。2.2数控线切割机床辅助工作台工作原理通过在Xy平面上切割可以实现现有Xy坐标工作电火花线切割机床的曲线,所以我们不需要进行实现z轴的旋转一个运动，并考虑到电火花线切割只沿着Z轴方向的方向，可以有大角度不同偏移，旋转工作台设计不是a、b两轴360度,否则可能会引起工作台工作本身和电极丝的干涉系统损坏表机构，使a和b在一定

29、发展角度分析连续摆动。两轴摆动联动，但独立运动，与现有平移台x、y轴和数控系统升级（不属于此类，机器问题）成为多轴数控机床，完成复杂直纹曲面的加工，如图2-1所示。图2-2回转工作台原理图2. 3本章小结本章主要是对数控线切割机床辅助工作台的总体结构布局以及工作原理进行了说明。并且在其中一个章节给出了该辅助工作台的方案布局图。3机械结构的设计2.1 轴承的设计计算轴承的选择不仅要考虑轴径，还要考虑轴承的性能。最主要的是允许的发展空间、载荷的大小和轴承的运动方向、轴承在工作时的实际转速、旋转运动精度、轴承的刚性(一般磁子轴承的刚性需求大于接触球轴承)、轴向自由游动、安装和拆卸。由于本设计的轴上的

30、径向载荷大，轴承小，轴或壳体有较大变形和安装中性差的问题，所以选择调光辐轴承，因为调光磁轴承主要承担径向荷载，还可以承受少量的双轴承，锥形碳轴承具有锥形角，可承受大径向、轴向接头负载。因此选用(双列向心)双内圈可分离轴承滚子轴承。根据d=80mm,我们选择了带紧固套的自调心滚子轴承(gbt288-1994),锥孔滚子轴承(gbt7813-1998)snk型轴承，snk316型轴承。3. 2传动齿轮的选型计算与校核(1)小齿轮的材质为40Cr(调质)，硬度280HBS,大齿轮的材质为45钢(调质),硬度240HBS,材料的硬度差为40HBS。(2)精度等级为7级精度；(3)小齿轮齿数Z=41,大

31、齿轮齿数Z2=74的；(4)齿轮模数都为3的直齿轮低速级的载荷结果大于高速级的载荷结果，需要对低速级的数据进行计算1)确定公式内的各计算数值试选Kt=L6;选取区域系数Z”=2.433;选取尺宽系数d=l;查得ct=0.75,2=0.87,则Ea=a1+a2=1.62;根据查询资料得材料的弹性影响系数为ZE=189.8Mpa;按照齿面硬度分析整理小齿轮的接触疲劳强度OHhml=600MPa;除;疲劳强度极限OHlim2=550MPa；计算应力循环次数M=60nIjLh=60l921(283005)=3.32108TV2=Vz5=6.64107式中：$应力循环次数；N2应力循环次数；查得接触疲劳

32、寿命系数KHM=O.95；KHN2=0.98计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=I,由得w1=0.95x600MPa=570MPaw2=0,98550MPa=539MPaw=w1+w22=839.5MPa式中：w接触疲劳应力；齿轮的校核m=3,Z1=41,Z2=74,两个齿轮材料均选用45,表面淬火，4855HRC0查得：bliml=bum2=1170MPa大齿轮的解(3-1)(3-2)(3-3)(3-3)(3-4)(3-5)crFIim1=Flim2=350%预期齿轮寿命5年，每天工作12小时，工作载荷为轻微冲击，则Ni=60ant=60l520(530012)=5.61610

33、8TV2=V1i=2.7216108查机械设计基础，得：ZM=O.96,Zn2=103v=0.92,v2=0.98验算齿面接触疲劳强度载荷系数，取K=I.5查得：Z,z=2.5,Z6.=0.88,Ze=189.8Mz接触应力为：%=ZfZMe格个=189.82.5X0.88XJ2xl.55.56,7xl()3逖=jl.079MPaV247822.06=中h=U7x0.96=898.56MPaS.n1.25=*n2=U70L03=964.08MPaS*125式中：w接触疲劳应力；验算齿根弯曲疲劳强度取K=1.5小2.68,%=2.46查表：%1=1,56，几2=1-68许用弯曲应力：口=为咽SF

34、min弯曲疲劳强度的最小安全系数，取min=L25则：r3500.92cur/vn.ll=251.6MPa1.F,J1.25r13500.98(3-6)(3-7)(3-8)(3-9)(3-10),M(.=O,得：RbzL2-FiL3=ORBZ5144.44 x 202.5761.5= 1368.02 N(3-20)(3-21)式中：%垂直面支反力；由ZZ=0,得：(3-22)RCZ=Ft.+RBZ=1731.54+1368.02=309956N作弯矩图如图3-2所示：图3-2垂直面弯矩My图(3-23)(3-24)C点MC=RByL2=629.13X761.5=479082.495Nmm合成弯

35、矩M图：C点M=4790824952478035.6752=676785.153Nmm作转矩T图如图33所示：T=2.574XlO6Nmm式：T转矩;分析轴的强度数据:2574120N.M图3-3转矩T图根据弯扭合成应力分析轴的强度数据分析轴上承受最大弯矩和扭矩的截面数据（即危险截面C）的强度数据。从文献Ul可知，取。=0.6,轴的计算应力OCa河+(。()276785.1532+(0.6x9.26x105)20.11503=14.3MPa(3-25)式中：J。转矩；选定轴的材料为45钢，调质处理，由文献1表15-1可知，jJ=60MPa。因此，ea,l，故安全。3.4本章小结本章主要对数控线

36、切割机床辅助工作台中用到的电机以及传动机构进行了设计计算，包括齿轮传动机构，传动轴的设计计算等。4数控线切割机床辅助工作台各部分强度的校核4.1轴承强度的选用按照设计条件，计算轴承大约寿命16x365x8=48720小时；计算轴承的输入数据nll=458.2rmin两轴承径向反力：尸R=2=500.2N；初步设计两轴承为角接触球轴承7206AC型。依据机械设计手册，轴承内部轴向力为FS=0.63FRFSLFS2=。-63%=315.IN；VFS1+Fa=FS2Fa=O故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=315.INFA2=FS2=315.IN式中：FA1轴承Al向轴向力；FA

37、2轴承A2向轴向力；计算当量载荷、鸟查机械设计手册取fP=1.5;根据机械设计手册查得：6=fP(XFR1+YiFA1)=1.5(15OO.2+O)=75O.3N(4-1)=fp(X2FR2+Y2FA2)=1.5(1500.2+0)=750.3N(4-2)式中：P1当量载荷；P2当量载荷；轴承寿命计算=鸟故取P=750.3No，角接触球轴承=34. 2传动轴强度的校核(1)轴的特点：轴是组成机械的主要零件之二。所有用于旋转运动的传动部件必须安装在传动轴上可以进行机械运动和力的连接，机械设备经过轴承和机架合理连接，可以形成以轴为参照物的组合体结构构件。(2)轴的分类承受载荷能力的不同可以分为：1

38、)转轴：既能承受弯矩又承受扭矩的轴2)心轴：只承受弯矩而不承受扭矩的轴3)传送轴：只承受扭矩而不承受弯矩的轴我们称为传动轴。按照轴的外形又可以将直轴分为光轴和阶梯轴。(3)按照轴的内部状况分，直轴可以分为实心轴和空心轴两种。(4)轴的设计重点(5)轴的设计轴的转动能力设计。主要的设计内容为轴的强度设计和刚度设计，转速较高的轴需要进行振动稳定性计算工作。轴的组成结构设计按照轴的功能，除了轴上零件的安装固定和轴系在机器中的支撑要求需要满足以外，还要满足具有较好的工艺效果要求。轴设计步骤为：1、选择制作轴的材料，2、初步计算估计轴的直径大小，3、对轴的结构进行设计，4、计算轴的强度核心，特殊情况下，

39、刚度核心和稳定性的计算也是必不可少的。(6)轴的制作材料轴是机械设备的主支承构件，所以需要使用机械性能好的制作材料。广泛应用的材料比如：碳素钢，碳素钢材料对应力集中的要求比较低，并且购买材料的价格也低，是轴类零件制作最常用的材料，一般使用的类型型号有：30、35、40、45、50等型号。优质碳钢在进行制作时，需要进行材料的热处理来提高材料制作性能。普通碳钢，如X235和Q255,也可用于受力小或不重要的轴。合金钢材:企业需要重载、高温、结构设计尺寸小、重量轻场合需要使用的轴就需要使用合金钢材来制作轴，但是合金钢材的对应力比较集中和敏感，购买价格也高。在轴的设计操作中，要注意降低结构的集中应力和

40、提高轴表面的质量。铸铁：如果轴的形状较复杂，球墨铸铁和高强度铸铁是很好的制作材料。良好的加工性和减振性是他们的突出特点，经济性好和力集中不敏感也是他们的重要优势之一，但是铸造产品的质量不好。(7)轴的结构组成设计按照轴在设备运转中的作用，有很多影响轴结构的因素，比如轴在机器设备中的位置和安装形式，轴上零件的型号和零件尺寸大小，载荷的大小、轴的加工方法等一系列因素。一个合理的结构设计的评选条件是满足合理的零件布置，承载荷载在轴的受力范围内，足够高的强度和刚度；轴和其他零件的连接合理；轴上的零件方便安装和拆卸等要求。1)轴的组成一般可以采用圆钢、锻造和焊接技术来制作轴的毛坯，因为我们国家的铸造技术

41、不太好，所以选用铸造毛坯的情况比较少。轴的三个重要组成部分。1、轴上被支承，2、轴颈，3、其他支承轴上零件，安装轮毅的部分被我们称为轴头;我们把联结轴头和轴颈的部分叫做轴身。在进行轴颈上安装滚动轴承的工作时，轴的直径尺寸必须根据国家规定的滚动轴承尺寸进行轴承安装，必须按国家规定的尺寸公差和表面粗糙度进行选择使用；让轴颈与轴头的过渡合理是轴身尺寸确定的重要标准之一，2)轴承结构设计步骤设计一般采用的设计结构步骤：分析设计轴承的工作情况，规划轴上零件的安装方案和分析轴在机器中的安装位置情况。分析知道的轴上近似载荷数据，估计轴的直径大小。按照轴上的零件承受环境、安装固定，对轴的表面等要求来确定轴的尺

42、寸大小。3)为了满足零件可以轴上能够进行稳定工作的要求，需要确定工作过程的准确位置，也就是零件在轴上安装的位置是固定准确的。零件在轴上轴向定位的方法是采用组合结构安装方法，比如轴肩、挡圈、套筒、圆螺母等进行配合安装。轴肩有两种，叫做定位轴肩和非定位轴肩。优点是轴肩定位结构简单可靠，缺点是随着轴径的增大，轴肩处容易出现应力集中的情况易发生安全事故。所以，在轴的台阶数和轴向力不增加太多的情况下我们才会选择使用。定位轴肩有为3-6mm高。(8)轴的结构工艺性考虑装配:非定位轴肩应合理设计，尽量减少安装时轴上不同零件之间多余的联系；为了让轴的装配更加方便简单，轴端角度要设计成为45。的倒角，有键安装的

43、轴段，第一键槽应靠近轴和轮子接触的直径变化的轴段，这样零件上的键槽与轴键的位置更容易对齐，想要安装更加简单，可通过圆锥过渡等方式改变直径。如果想要提高轴抵抗疲劳的强度，那么就要降低轴径发生变化时的应力，适度增加过渡圆角的直径，并且还要保证零件位置的准确性。这样才能够满足我们增加抵抗疲劳的强度的需求。要考虑许多因素和要求才可以进行准确的轴类零件设计，特别是制作轴类零件的材料选择、设计零件结构、零件的强度和刚度要求。轴的强度决定轴的设计质量能不能达到使用要求。因此，轴的承受强度校核是轴设计的主要参考数据，是判断轴承设计d成败的主要标准。如果轴承校核计算的结果不能够满足承载能力的强度要求，那么轴承的

44、设计强度是不合理的，强度校核是对材料与设备的力学性能方面质量指标进行评价的主要方式。对轴的强度进行验证计算时，根据轴的承载能力和应力条件进行相对应的数据计算。4.3齿轮强度校核校核齿面接触面的疲劳强度第一：接触应力大小的计算根据文献4表5-39可以知道，齿面接触应力大小的计算公式为,H = ZHZEI2KTd+l、姐2(1-05弧)2XU式中：外齿面接触应力值；确定公式内的每个计算数值大小计算荷载关系系数电动机驱动，载荷情况稳定，根据文献4表5-2可知，取KA=I平均分度圆直径dl,ti=Zl(l-0.5)=360(1-0.50.28)=313.95mm平均分度圆圆周速度= 9.14msmn_3.14313.955566000060000式中：%平均分度圆周速度；由文献图5-4(a)可知，=944x302.7405,得KV=100100bQ796由文献4图5-7(b)可知，按巳=0.272,齿轮悬臂布置，4360由文献4表5-4可知，Ka=I.1；