25

数控回转工作台的设计

同时为了减少轴的尺寸和质量，取dⅡ-Ⅲ = 104 mm，LⅡ-Ⅲ = 20 mm。

取涡轮距箱体内壁距离为8 mm，轴承距箱体内壁距离为8 mm，LⅥ-Ⅶ = 19.75+8+8+3=38.75mm，

取安装涡轮处的轴段Ⅴ-Ⅵ的直径dⅤ-Ⅵ =46 mm；涡轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知涡轮轮毂的宽度为 60 mm，为了使套筒端面可靠地压紧涡轮，此轴段应短于轮毂宽度，故取LⅤ-Ⅵ = 57 mm。

涡轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h>0.07d，故取h= 4.3 mm，则dⅣ-Ⅴ =55 mm，从整体装配和运动干涉考虑，取LⅣ-Ⅴ = 74.16 mm。

根据dⅣ-Ⅴ =55 mm 选取单列圆锥滚子轴承30211，其尺寸为d x D x T=55mm x 100mm x 22.75mm。

其定位轴肩高度h=4.5 mm，因此dⅢ-Ⅳ =64 mm，轴承端盖总宽度为20 mm，此轴段的长度应略大于轴承端盖的总宽度，故取LⅢ-Ⅳ =25 mm。

为了保证机构运动时输出轴不产生轴向移动，在Ⅶ-Ⅷ段采用圆螺母和止动垫圈进行固定，故取dⅦ-Ⅷ = 32 mm，LⅦ-Ⅷ=20 mm。 轴上零件的周向定位：

涡轮与轴的周向定位采用平键连接，按dⅤ-Ⅵ 查得平键截面b x h = 14mm x 9mm，键槽用键槽铣刀加工，长度为50mm，同时为了保证涡轮与轴配合有良好的对中性，故选择涡轮轮毂与轴的配合为H7/k6.

取轴端倒角为1 x 45°，各轴肩处的圆角半径见零件图。 求轴上的载荷：

首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定的支点位置时，应从手册中查取a值。对于30205型圆锥滚子轴承，查得a=21 mm。

因此，作为简支梁的轴的支承跨距L2+L3=113.85 mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（图3-3）。

从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出C是轴的危险截面。计算出的截面C处的MH、MV及M的值列于下表。

表3-2 截面C处的载荷值

载荷 支反力F 弯矩M 总弯矩 水平面H 垂直面V FNH1=1622.36 N FNH2 =1807.64 N FNV1= 590.48 N FNV2 =657.92 N MH = 97341.6 N2mm MV1 = 281242.8 N2mm MV2 =-210385 N2mm M1 =（MH2+ MV12 ）ˉ2 = 297612.2 N2mm M2 =（MH2+ MV22 ）ˉ2= 231812.4 N2mm T = 454480 N2mm 扭矩T 按弯扭合成力校核轴的强度：

26

陕西科技大学毕业论文（设计说明书）

进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。 根据上表的数据，以及轴双向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取α=0.6，按公式3-58，轴的计算应力为：

ζa = 38.8785 MPa

前已选定轴的材料为40Cr，调质处理，查得[ζ因此ζa < [ζ

-1]

-1] = 70 MPa。

,故安全，且该轴不需要精确校核疲劳强度。

3.6 机体结构尺寸和主要零件的质量

机体结构尺寸：

表3-3 回转工作台机体结构尺寸

名 称 机座壁厚 机盖壁厚 机座凸缘厚度 机盖凸缘厚度 机座底凸缘厚度 地脚螺钉直径 地脚螺钉数目 轴承旁连接螺栓直径 机盖与机座连接螺栓直径 连接螺栓d2的间距 轴承端盖螺钉直径 定位销直径 大齿轮顶圆（涡轮外圆）与内机壁距离 齿轮（涡轮轮毂）端面与内机壁距离 机盖、机座肋厚 轴承端盖外径 轴承端盖凸缘厚度 外机壁至轴承座端面距离 符 号 δ δ1 b b1 b2 df n d1 d2 l d3 d Δ1 Δ2 m1、m2 D2 t L 尺寸关系 mm 8 8 12 12 20 16 4 12 8 60 8 6.4 10 8 m1= m2≈6.8 D+(5～5.5)d3 （1～1.2）d3 C1+C2+(8～12)

A轴： 主要零件的质量：

工作台：21.05 Kg 涡轮：8.94 Kg

27

数控回转工作台的设计

齿轮轴：0.788 Kg 大齿轮：3.9 Kg 蜗杆轴：4.15 Kg 输出轴：5.7Kg B轴：

涡轮：8.94 Kg 齿轮轴：0.788 Kg 大齿轮：3.9 Kg 蜗杆轴：4.15 Kg 输出轴：5.7Kg

28

陕西科技大学毕业论文（设计说明书）

4 装配图的设计

装配图是反映各个零件的相互关系、结构形状以及尺寸的图纸。因此，设计通常是从画装配图着手，确定所有零件的位置、结构和尺寸，并以此为依据绘制零件工作图。装配图也是机器组装、调试、维护等的技术依据，所以绘制装配图是设计过程中的重要环节，必须综合考虑对零件的材料、强度、刚度、加工、装拆、调整和润滑等要求，用足够的视图和剖面图表达清楚。

装配图绘制前的准备：

在画装配图之前，应翻阅有关资料，参观或装拆实际减速器，因为此传动系统的齿轮减速部分的斜齿轮传动与减速器类似，弄懂各零部件的功用，做到对设计内容心中有数。此外，还要根据任务书上的技术数据，按前文所述的要求，选择计算出有关零部件的结构和主要尺寸，具体内容有：

（1） 确定各类传动零件的中心距、最大圆直径和宽度(轮毂和轮缘)。其它详细结构暂不确定； （2） 选出电动机类型和型号，并查出其轴径和伸出长度；

（3） 按工作情况和转矩选出联轴器类型和型号、两端轴孔直径和孔有关装配尺寸的要求； （4） 确定滚动轴承类型，如向心轴承或角接触轴承等，具体型号暂不确定；

（5） 根据轴上零件的受力、固定和定位等要求，初步确定轴的阶梯段，具体尺寸暂不定； （6） 确定机体的结构方案(剖分式、整体式等)；

（7） 逐项计算和确定机体结构和有关零件的尺寸，并列表备用。

绘图时，应选好比例尺，尽量优先采用1:1，以加强真实感。

第一阶段的设计内容是通过绘图设计轴的结构尺寸及选出轴承型号；确定轴的支点距离和轴上零件力的作用点；计算轴的强度和轴承寿命。大致步骤如下页框图。

图4-1 步骤框图

传动零件、轴和轴承是机构的主要零件，其它零件的结构和尺寸是根据主要零件的位置和