4 设计校核
4.6 刀盘轴系的设计校核
数控锥齿轮铣齿机可加工的最大工件的直径D:320mm;最大端面的模数:8mm;最大的传动比i:1:10;最大的齿宽b:45mm;铣刀盘最大工件直径:250mm。根据刀盘的设计结构如图4.1。
图4.1 主轴的结构
为了满足加工要求,特在法兰盘上加工两个凸台,分别用来安装不同内径的刀盘,以满足加工不同尺寸弧齿锥齿轮的要求。
主切削力计算主切削力:
(4.1)
≈68×1×1×500×1≈4000N
取 = =2500N ,
取轴向进给力:
Fa=3000N
轴的扭转强度条件为:
(4.2)
式中: —扭转切应力,单位为MPa ;
T—轴所受的扭矩,单位为N•mm;
—轴的抗扭截面系数,单位为 ;
N —轴的转速,单位为r/min;
P—轴传递的功率,单位为 KW;
d—计算截面处的直径,单位为mm;
[ ]—许用扭转切应力,单位为Mpa;
由上式可得轴的直径
(4.3)
其中 ,查轴机械设计P370表15-3.材料选用40cr调质,估算轴的最小直径28,又因为有一个键槽,轴径增大5%-7%,令外没考虑轴受的弯矩,最后定轴的受力处最小直径d=38mm。
一对轴承初步选用30307,面对面安装的圆锥滚子轴承,其中a=20mm,根据所设计的轴各个部分之间的关系画出该轴的受力图如图3.2:
计算
Fa=3000N,Ft=4000N; =8064.5N;
计算得;弯矩计算
T=4000×125=500000N•mm;
弯矩图如图4. 2;
图4. 2 主轴受力和弯矩总弯矩;
(4.4)
由此可以看出B面是危险截面,有第三强度理论, 通常由弯矩产生的弯曲应力σ是对称循环变应力,而有扭矩所产生的扭转切应力 则通常不是对称循环变应力。为了考虑两者循环特性不同的影响,引入折合系数 ,则计算应力为 式中的弯曲应力为对称循环变应力。当扭转切应力为静应力时,取 ;当扭转切应力为脉动循环变应力时,取 ;如扭转切应力亦为对称循环变应力时,取 。在这儿取 ,弯曲应力 ,扭转切应力 代入上式则有轴的弯扭合成强度条件为
(4.5)
式中: —轴的计算应力,单位为Mpa;
M— 轴所受的弯矩 ,单位为N mm;
T—轴所受的扭矩,单位为N;
W—轴的抗弯截面系数,单位为 ,计算公式查机械设计P365表15-4;
[ ]—对称循环变应力时轴的需用弯曲应力,其值可查机械设计P355表15-1(材料选为40cr调质)
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