立轴的工艺系统设计

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY
毕业设计说明书题目：立轴的加工工艺设计
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2014 年03月
常州工学院毕业设计
摘要
本论文介绍的是立轴的工艺系统的设计。

工艺系统式的工艺系统是由工艺系统和刀具交换装置组成。

它是多工序立轴的工艺系统上应用最广泛的工艺系统，其整过工艺系统比较复杂。

首先把加工过程中需要使用的全部刀具安装在标准的刀柄上，在机床外进行尺寸预调后，按一定的方式装入工艺系统。

换刀时，先在工艺系统进行选刀，由机械手从工艺系统和主轴上取出刀具，然后交换位置，把新刀插入主轴，旧刀放回工艺系统。

存放刀具的工艺系统具有较大的容量，其容量为六把刀具,采用盘形结构,安装在机床的左侧立柱上。

因为立轴的工艺系统外形及其他性能参数等均与THK6363型自动换刀数控镗铣床相似，所以本机床的工艺系统的设计将仿效THK6363型自动换刀数控镗铣床工艺系统，设计成采用轴向放置的鼓盘式工艺系统形式和回转式双臂机械手组成。

刀具按预定工序的先后顺序插入工艺系统的刀座中，使用时按顺序转到取刀位置。

用过的刀具放回原来的刀座内，也可以按加工顺序放入下一个刀座内。

该法不需要刀具识别装置，驱动控制也比较简单，工作可靠。

但工艺系统每一把刀具在不同工序中不能重复使用，为了满足加工需要只有增加刀具的数量和工艺系统的容量，这就降低了刀具和工艺系统的利用率。

此外，装刀时必须十分谨慎，如果刀具不按顺序装在工艺系统，将会产生严重的后果。

顺序选刀是在加工之前，将加工零件所需刀具按照工艺要求依次插入工艺系统的刀套中，顺序不能有差错。

加工时按顺序调刀。

适合加工批量较大、工件品种数量较少的中、小型工艺系统。

可知工艺系统用4把刀就可完成大多数的铣削加工。

所以这个容量为6把刀的工艺系统，几乎不存在加工过程中需要重复利用刀具的情况，所以刀具的选择方式确定为顺序选择刀具。

两手互相垂直的回转式单臂双手机械手的优点是换刀动作可靠，换好时间短，缺点是刀柄精度要求高，结构复杂，联机调整的相关精度要求高，机械手离加工区较近。

一般来说，这种机械手用于工艺系统刀座轴线与机床主轴轴线垂直，工艺系统为径向存取刀具形式的工艺系统，因此，在立轴的工艺系统升降铣床的工艺系统中可采用这种机械手形式。

关键词：工艺系统工艺系统换刀机械手
立轴的加工工艺设计
目录
前言 (1)
第一章立轴的加工工艺分析 (2)
1.1立轴加工工艺方案的确定 (2)
1.2方案分析 (2)
1.3立轴毛坯的制造 (2)
1.4零件的刀具选择 (2)
1.5零件的夹具设计 (3)
1.6零件的定位基准 (3)
1.7零件加工路线、切削用量的选择 (3)
第二章工艺系统工艺设计 (4)
2.1工艺系统工艺设计 (4)
2.2零件图审查 (4)
2.3生产纲领的计算与生产类型的确定 (4)
2.4毛坯的选择 (4)
2.5定位基准的选择 (5)
2.6拟定工艺路线 (5)
2.7机床及工艺装备的选择 (7)
2.8确定各工序切削用量及时间定额 (7)
2.9工艺规程卡的填写 (7)
第三章刀库的设计 (8)
3.1确定刀库容量 (8)
3.2定刀库形式 (8)
3.3刀库结构设计 (8)
3.4初估刀库驱动转矩及选定电机 (10)
3.4.1初选电动机与降速传动装置 (10)
3.4.2初估刀库驱动转矩 (10)
3.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计 (10)
3.6刀库驱动转矩的校核 (14)
3.7花键联接的强度计算 (14)
3.8夹紧机构插销剪切强度的校核 (14)
3.9确定刀具的选择方式 (15)
3.10刀库的定位与刀具的松夹 (15)
第四章刀具交换装置的设计 (17)
4.1确定换刀机械手形式 (17)
4.2换刀机械手的工作原理 (18)
4.3机械手的自动换刀过程的动作顺序 (19)
4.4机械手回转轴4上的齿轮齿条设计 (20)
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第五章立轴毕业设计的方法和步骤 (21)
5.1生产纲领的计算与生产类型的确定 (21)
5.2零件材料的分析 (21)
5.3零件图的分析： (21)
5.4确定毛坯 (22)
5.5加工工艺路线 (22)
5.5.1定位基准的选择 (22)
5.5.2拟定工艺路线 (22)
5.6确定工序尺寸及其公差 (23)
5.7确定切削用量 (24)
5.8机床及工艺设备的选择 (24)
5.9设计工艺过程卡 (25)
5.10零件的程序编制（部分） (26)
第六章夹具设计 (27)
6.1夹具设计的目的和要求 (27)
6.2夹具类型的确定 (27)
6.3定位装置的设计 (27)
6.4夹紧装置的设计 (29)
6.4.1夹紧机构 (29)
6.4.2夹紧力计算 (29)
6.5导向装置的设计及其它装置结构、夹具体的确定 (30)
6.5.1加工M6螺纹孔导向装置的确定 (30)
6.5.2加工￠9孔的导向装置的确定 (31)
6.5.3其它装置的确定 (31)
6.6确定夹具技术要求和有关尺寸、公差配合 (31)
6.6.1技术要求 (31)
6.6.2公差配合 (31)
6.7夹具精度分析与计算 (31)
第七章立轴零件的数控加工编程 (33)
小结 (35)
参考文献 (36)
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前言
数字控制机床是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称立轴的工艺系统。

立轴的工艺系统具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。

随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。

此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。

立轴的工艺系统主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。

输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。

随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，立轴的工艺系统的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。

未来立轴的工艺系统的类型将更加多样化，多工序集中加工的立轴的工艺系统品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；立轴的工艺系统的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。

立轴的加工工艺设计
第一章立轴的加工工艺分析
1.1立轴加工工艺方案的确定
（1）毛坯——外表面粗加工——钻深孔——外表面精加工——锥孔粗加工——锥孔精加工
（2）毛坯——外表面粗加工——钻深孔——锥孔粗加工——锥孔精加工——外表面精加工
（3）毛坯——外表面粗加工——钻深孔——锥孔粗加工——外表面精加工——锥孔精加工
1.2方案分析
方案a：在锥孔粗加工时，由于要用已加工过的外表面作精基准面，会破坏外圆表面的精度和光洁度，所以此方案不宜采用。

方案b：在精加工外圆表面是，还要在插上锥堵，这样会破坏锥孔精度。

另外，在加工锥孔时不可避免地会有加工误差，加上锥堵本身的误差等会造成外圆表面和内锥的不同轴。

故此案不宜采用。

方案c：在锥孔精加工时，虽然也要用已加工过的外圆表面作为精基准面，但由于锥面精加工的加工余量已很小，磨削力不大；同时锥孔的精加工已处于轴加工的最终阶段，对外圆的精度影响不大；加上这一方案的加工顺序，可以采用外圆表面和锥孔互为基准，交替使用，能逐步提高轴度。

经比较可知，立轴的加工顺序以方案c为佳。

1.3立轴毛坯的制造
对于直径较大的阶梯轴，为了节约材料和减少机械加工的劳动量，则往往采用锻件。

锻件的好处在于材料的金属纤维组织致密，在热锻过程中按轴向排列，从而获得较高较高的抗拉、抗弯和抗扭的强度。

在大批大量生产时采用模锻，模锻法可以锻造形状复杂的毛坯，而且材料在经模锻后，纤维组织的再分布更有利于提高零件的强度。

合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的使用强度和耐用度有重要关系。

材料选用时要注意表面物理机械性能，然后合理选定热处理方法和必要的修饰加工，力求是零件达到良好的强度、刚度和所需的表面硬度。

轴是传递动力的零件，它应有良好的机械强度和刚度，而其工作表面又应有良好的耐磨性，因此轴件要选用适当的钢材；为了使轴件加工后有良好的尺寸精度稳定性，因而又要求有合适的热处理过程。

45钢，这是常用的主轴材料，在调质处理之后，再经局部高频淬火，可以是局部硬度达到HRC62~65，再经过适当的回火处理，可以降到需要的硬度。

1.4零件的刀具选择
选择刀具时要求安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好。

对于粗、精加工，可以采用不同的刀具。

加工该零件首先选择01号车刀粗车外圆表面（副偏角大于45°），选择02号钻孔刀钻∮20的深孔，03号螺纹刀车螺纹，04号割槽刀割槽，共四把刀进行加工。

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1.5零件的夹具设计
由于立轴零件结构比较复杂，精度要求较高，且轴的一端带有球体用一般夹具不容易装夹、定位，所以需要设计一套专用夹具进行装夹。

立轴的夹具设计为采用端齿式拨动顶尖，该顶尖用于车削轴类工件的外圆，而轴向长度要求不高的场合。

使用时将莫氏锥柄装入机床主轴内，顶尖在弹簧的作用下，是工件定心。

锥柄端面有四个均布的硬质合金尖齿，当机床尾顶尖顶紧工件时，尖齿咬入工件的端面而随主轴一起旋转，并传递切削扭矩。

使用该顶尖能省去卡箍的装卸操作，提高生产效率，而且可以在工件全长上进行车削。

1.6零件的定位基准
轴件加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时应尽可能使其与装配基准重合和工序的基准统一，并考虑在一次安装中尽可能加工出较多的表面。

轴类零件加工的精度指标是各段外圆的同轴度以及锥孔和外圆的同轴度。

立轴的装配基准主要是前后两个支承轴颈面，为了保证卡盘定位面以及前锥孔与支承轴颈面有较高的同轴度，应以加工好的支承轴颈为定位基准来终磨锥孔和卡盘定位，这就符合基准重合的原则。

但由于立轴外圆表面的设计基准为轴的中心线，在加工轴时若能以轴心线作为定位基准就能符合基准统一的原则，就可以避免误差的产生，所以轴类零件加工都用轴两端的顶尖孔作为精基准面。

顶尖孔的精度越高，加工精度就越高。

用顶尖孔作为定位基准，能在一次装夹中加工出各段外圆表面及端面等，既符合基准统一的原则，又保证了各外圆表面的同轴度以及各外圆表面与端面的垂直要求。

所以立轴选择以孔的轴心线为基准，采用双顶尖鸡心夹方式定位。

1.7零件加工路线、切削用量的选择
零件的加工路线就是加工过程中刀具的运动轨迹。

加工路线应在保证零件的加工精度和表面粗糙度的基础上尽可能使加工路线最短，以减少空程时间，提高生产率。

切削用量主要是主轴转速、切削深度和进给速度。

主轴转速应根据允许切削深度和工件直径来选定。

进给速度应根据加工精度和表面粗糙度选定，当加工精度要求高以及表面粗糙度值要求小时，进给量应取小些。

切削深度根据机床、工件和刀具的刚度来确定。

在刚度允许的情况下，应尽可能使切削深度等于零件的加工余量，以减少走刀次数，提高效率。

为保证加工质量，可留出加工余量。

G73进行外圆粗车时，单边粗车吃刀量1.75，U=1.75，R是切削次数4次，精车余量0.5mm；G71进行内孔粗加工时，单边粗车吃刀量1mm,U=1,R退刀量的值0.5mm,精车余量0.5mm。

立轴的加工工艺设计
第二章工艺系统工艺设计
2.1工艺系统工艺设计
设计内容：读零件图，绘制毛胚零件合图。

制订机械加工工艺过程，编写设计说明书。

零件中批量生产。

2.2零件图审查
（1）零件图的作用：图1-1所示为工艺系统零件图（另附）。

安装在减速器箱体中，用来做传替动力和扭矩。

轴头用来与齿轮配合，做传替动力和扭矩，轴颈与轴承配合，用来支承固定整个轴。

（2）零件的工艺分析：该轴是减速器中重要的零件，结构简单，加工精度要求要。

为普通的阶梯轴。

①与轴承配合的两处轴颈有较高的圆跳度、圆柱度和表面粗糙度，最好在一次装夹中磨出。

②两处轴头粗糙度为1.6。

采用精车。

③键槽要求较高的平行度与对称度。

由各种加工方法能达到的经济精度和一般机床能达到的精度看，该零件尺寸精度，形位精度及表面粗糙度要求均较高，除通用机床外，必须采用高精度机床，并辅之以适当的装夹方法和专用夹具才能完成。

对上述有关表面尺寸精度、形位精度及表面粗糙度要求汇总见表1-1。

2.3生产纲领的计算与生产类型的确定
（1）已知生产类型为中批量生产
（2）工序适当集中，以减少设备数量，尽量采用通用设备。

关键工序必要时采用专用设备。

（3）采用专用夹具。

在确保质量的前提下，使生产具有较大的柔性。

2.4毛坯的选择
（1）确定毛坯种类
已知毛坯为模锻件。

为保证质量，减少加工于量，采用立式精锻机锻造。

用热轧棒料经拔长得到。

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（2）确定锻件形状
①根据《课程设计》第一章有关表格，确定表面单边加工余量为2-2.5。

②根据《课程设计》表1-8，端面加工余量确定为8mm。

根据以上条件，可绘制零件-----锻件合图如图1-2所示。

图2-1工艺系统零件-----锻件合图
2.5定位基准的选择
（1）选择粗基准
该轴在精锻机上锻造，各外圆表面同轴度误差小，粗加工时以大端外圆定位，铣小端面打中心孔，掉头铣另一端打中心孔。

（2）选择精基准
①为保证轴头轴颈的同轴度，在粗车及精车时均以中心孔为基准，体现基准统一。

②轴颈精加工后，考虑到装夹方便，以轴颈为精基准，铣键槽。

2.6拟定工艺路线
（1）选择表面加工方法
根据《课程设计》第一章有关表格，选择表面加工方法如下
两出轴颈：粗车（IT11）---- 半精车（IT9）-----粗磨（IT6，8）----- 精磨（IT5，7）两出轴头：粗车（IT11）----- 半精车（IT9）------精车（IT6，9）
非配合表面：粗车（IT11）----- 半精车（IT9）
键槽：采用键槽铣刀（14e8, 18e8）
（2）确定工艺过程方案
根据各表面加工方法确定工艺路线为：备料-----锻造------正火------粗加工------调质-----半精加工------精车------粗磨----精磨。

具体划分为以下五个阶段：
①加工准备阶段工序1-3为加工准备阶段，毛坯的制造和正火。

②粗加工阶段工序4-7为粗加工阶段，这个阶段可以用大的切削量除去大部分的余量，将毛坯加工到接近图纸要求的形状，只留下少量加工余量给后续工序，同时安排
调质处理，使工件机械性能满足使用要求。

③半精加工阶段工序8为半精加工阶段，在这个阶段主要为精加工做好准备，对
与要求低的表面可以达到图纸要求，如非配合区的加工。

④精加工阶段工序9-10为精加工阶段，在这个阶段，所有表面加工到图纸要求。

工艺系统中批量生产的加工工艺过程如表1-2所示。

序号工序名
称
工序简图加工设备
1 备料
2 精锻立式精锻机
3 热处理正火
4 锯头
5 铣端面
打中心
孔
专用机床
6 粗车车各外圆面及端面卧式车床
7 热处理调质220----240HB
8 半精车车各外圆面及端面较高精度的
卧式车床
9 精车车各外圆面及端面数控车床
CSK6163
10 磨削万能外圆磨床
11 铣键槽立式铣床X53T型
（3）确定工序尺寸及公差
工序尺寸由后向前推算，在零件尺寸基础上加上本工序的余量即为该工序尺寸，
在按经济精度确定公差等级，一般按“入体方向”标注。

2.7机床及工艺装备的选择
（1）选择机床
该零件为中批量生产，采用高效机床。

①工序5为加工端面打中心孔，选用专用机床效率较高。

②粗车为粗加工，主要考虑加工效率，宜采用精度不高的旧机床，本工序选择通用卧式车床。

③半精车，主要是为精加工作准备，宜采用精度较好的卧式车床。

④精车采用数控车床较佳。

选CSK6163。

⑤IT6外圆采用精磨达到，粗精磨均采用万能外圆磨床。

⑥铣键槽采用X53T型立式铣床。

（2）选择夹具
①粗车，半精车，可采用自定心卡盘及尾座顶尖。

②精车，磨削，可采用两顶尖。

③铣键槽采用专用夹具。

（3）选择刀具
①车床加工工序均采用硬质合金刀（YT5-----YT15）。

②磨削外圆采用平形砂轮，选棕刚玉磨料，磨料粒度号为60号-----80号，砂轮硬度为中软1或中1，组织号为5或6，选用陶瓷结合剂。

砂轮代号：P400X60X127AM6V35（粗磨）
P400X60X127WAK5V35（精磨）
（4）选择量具
①粗加工，半精加工可选用通用量具：游标卡尺
②精加工工序为零件完工尺寸，精度要求高，若用通用量具，需选用比较仪，指示表，使用不便。

故宜选用专用量具：外圆选用卡规，测量时要注意从相互垂直的两个方向测量。

③键槽的尺寸公差测量可采用塞规，形位公差测量可采用三座标测量仪。

2.8确定各工序切削用量及时间定额
仅以工序8（半精车）为例确定切削用量和时间定额。

（1）切削用量
首先根据参考文献[5]表1—2，刀片材料可选YT5硬质合金，此时已经过初加工，加工余量较均匀，可一次加工完成，切削用量中背吃刀量就是工序余量（约1.2mm），进给量f1.2mm/r左右，可不限制切削速度v。

（2）时间额定
无时间定额，计件，多老多得。

2.9工艺规程卡的填写
机加工工艺过程卡片如表1-3所示。

（另附）
050工序的工序卡片如表1-4所示。

（另附）
第三章刀库的设计
刀库是带刀库自动换刀装置的主要部件之一，其容量形式、布局及具体结构对数控机床的性能有很大影响。

3.1确定刀库容量
决定刀库容量时，首先要考虑加工工艺的需要，同时还要调查分析同类型、相近规格的自动换刀机床的刀库容量及其发展趋势。

由于带自动换刀装置的数控机床主要是在多品种、单件小批生产时使用，因而应根据广泛的工艺统计，依大多数工件加工时需要的刀具数来确定刀库容量。

例如，对功能较为齐全
的加工中心而言，它可承担多个工件的切削任务，
因而要配备刀具的种类和规格较多。

通常，配备的
刀具越多，机床能加工工件的比率也越高，但它们
并不是成正比例关系。

图3-1为刀库容量与机床能
加工工件的比率统计曲线。

刀库储存量过大，导致刀库的结构庞大而复杂,
影响机床总体布局；储存量过小，则不能满足复杂
零件的加工要求。

因此，刀库容量应在经济合理的
条件下，力图将一组类似的零件所需的全部刀具装入刀库，以缩短每次装刀所需的装调时间。

对自动换刀数控机床的刀库容量，有关资料曾对15000个零件进行分组统计，指出不同工序加工时必须的刀具数不同，如图3-1所示。

由图可知，4把铣刀可完成加工工件的95％左右的铣削工艺，10把孔加工刀具可完成70％的钻削工艺，14把刀的容量就可完成70％以上工件的钻铣工艺，配有14—40把刀具的刀库就能够满足70％-95％工件的加工需要。

因此，对XKA5032A/C数控立式升降台铣床，从使用和经济效率角度来看，容量为6的刀库就可满足要求了。

3.2定刀库形式
由以上考虑XKA5032A/C数控立式升降台铣床的结构布局等原因，决定采用轴向放置的鼓盘式刀库形式。

这种刀库结构简单，刀具排列较为紧凑，在刀库容理定为6的情况下体种不大，且取刀也较为方便，但需要考虑机械手的换刀动作空间。

3.3刀库结构设计
如刀库装配图所示，当数控系统发出换刀指令后，直流伺服电动机接通，其运动经过十字联轴器、波传动减速器、套筒式联轴器、蜗杆、蜗轮后，再经花键联接传到刀盘上，刀盘带动刀座上的6个刀套转动，完成选刀动作。

a)
b)
图3-2 a)刀库装配图b)刀盘
3.4初估刀库驱动转矩及选定电机
刀库回转运动多数采用液压马达、直流电动机驱动，并没有降速传动装置。

3.4.1初选电动机与降速传动装置
刀库的驱动系统中，由于本刀库的驱动转矩小，且所需转速小，所以决定采用直流伺服电动机驱动。

直流伺服电动机具有体积小，重量轻、伺服性好、力能指标高等优点，且该电机可用信号电压进行无级调速。

采用型号为90SZ03的SZ系列电磁式直流伺服电动机，其基本参数为：功率0.092KW，转速3000R/MIN（《袖珍机械师设计手册》P1275）；降速传动装置型号为XB3-50-100A的扁平式谐波传动减速器，其基本参数为：输入功率0.092KW，输出转矩18N·m（《袖珍机械师设计手册》P1078-1079）。

3.4.2初估刀库驱动转矩
由于刀库容量6，下面就以THK6363型自动换刀数控镗铣床的刀库为设计参考（查参考资料14），采用经验法初估回转所需转矩。

THK6363型自动换刀数控镗铣床的刀库也是采用轴向放置的鼓盘式刀库形式，其容量为36把刀具，最大刀具重达10kgf，刀库回转由最大扭矩为25N·m的液压马达经谐波减速器驱动。

现在由于设计的刀库容量为6把刀具，可初估刀库驱动转矩（主要是指直接驱动刀盘转动的转矩）为T0=8N·m。

3.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计
刀库的主运动是圆周回转运动，如图3-3所示,直流伺服电动机1通过弹性柱销联轴
器与谐波传动减速器2联接减速后驱动蜗杆3,设计刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动. 由刀库转位机构实现。

己知直流伺服电动机1的功率为0.092KW,转速为3000R/MIN,谐波传动减速器2的传动比为100.传动效率为80%,1经2减速后驱动蜗杆3,蜗杆为主动,蜗轮为从动,要求传动此为6,单向旋转,单班工作制,预计寿命为5年.
（1）选择蜗杆传动类型
根据GB10085—88的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）。

（2）选择材料
蜗杆采用45钢，齿面淬火，硬度为45～50HRC；蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10Pb1，金属模铸造，'
2
HP
σ=220 MPa，'
2
FP
σ=220 MPa。

（3）确定主要参数
蜗杆蜗轮传动，以蜗杆为主动，蜗轮为从动。

为了提高传动效率，取Z1=6，传动比取6，单向旋转，单工作制，预计寿命为5年。

则Z2= Z1ⅹi= 6ⅹ6=36。

（4）按齿面接触疲劳强度设计
m2d1≥
2
'
22
15000
Z
HP
σ
⎛⎫
⎪
⎝⎭
KT2（mm3）
①计算蜗轮轴转矩T2
初估传动效率η=0.95,则
T2=95491
2
P
n
=95491
1
/
P
n i
η=9549
0.09280%
30/6
⨯
ⅹ0.95=133.53 N·m
其中n1 =3000/100=30（r/min）
②载荷系数K=1.05
③许用接触应力
2
HP
σ
2
HP
σ='
2
HP
σ
VS
Z
N
Z=220ⅹ0.9ⅹ1.48=293.04 MPa
式中, '
2
HP
σ=220 MPa,
估计滑动速度
S
V<5m/s，用浸没润滑,则由（参考文献11）（P972图18—2）查得
滑动速度影响系数VS Z =0.9,N Z =1.48（其中L Z =60a 2n t=60ⅹ1ⅹ30
6
ⅹ5ⅹ300ⅹ8=3.6ⅹ610,按图18—3查得）
； ④计算m 2d 1值,并选定模数m 和蜗杆分度圆直径d 1
m 2
d 1≥2
1500036293.04⎛⎫ ⎪⨯⎝⎭
ⅹ1.05ⅹ133.53=283.46 mm 3;
按表18—3查得模数m=3.15（mm ）, d 1=35.5 （mm ） （m 2d 1值应大于计算值） ⑤验算滑动速度S V a ）计算蜗杆速度1V
1V =11601000d n π⨯⨯⨯=35.530601000π⨯⨯⨯=0.0558 m/s
b ）计算滑动速度S V
S V =1V /cos γ=0.0558/'"
cos 28148o =0.0632 m/s
其中γ=111(/)tg Z m d -=1(6 3.15/35.5)tg -⨯='"
28148o ,则初估的S V 值合适。

⑥验算蜗轮齿弯曲强度 验算公式为22212666A V F FS FP T K K K Y Y d d m
β
βσσ=
≤
a ）使用系数A K =1
b ）动载荷系数V K =1.03
c ）载荷分布系数K β=1
d 1=35.5 mm ，2d =m 2Z =3.15⨯36=113.4 mm,其中模数m=3.15（mm ）。

d ）蜗轮齿形系数FS Y =4.00
e ）按蜗轮当量齿数2V Z =2Z /3cos γ=36/3'"
cos 28148o =52.34,由图17—2查得。

f ）导程角系数Y β=1-γ/120°=1-'"
28148o /120o =0.766 g ）许用弯曲应力2FP σ
2FP σ='
2FP σN Y =70⨯0.542=37.94 MPa
h ）计算弯曲应力
2666133.531 1.031 4.000.76635.5113.4 3.15
F σ⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=22.132
由于2F σ<2HP σ，故满足蜗轮轮齿强度条件。

⑦计算蜗杆蜗轮的主要参数 a ）分度圆直径
1d =35.5，2d =m 2z =3.15⨯36=113.4mm b ）中心距a
a=（1d +2d +22x m ）/2=[35.5+113.4+2⨯（-0.1349）⨯3.15]/2=74 mm
c ）蜗杆导程角 '"
28148γ=o。