数控车床自动回转刀架机电系统设计（含CAD图纸）(5)

L2=L4=45mm。

L5段长度为12rnm，轴的总长为

164rnm。

3.5.4 蜗杆轴的校核

1. 计算轴上的作用力 蜗杆T1=9550

P1n1=614N.mm

Ft1=T1/d1=2?614/20 =61.4N.mm

Fa1=2 T2/d2=Ft2=522.3N Fr1=Ft2tana=190.1N

2. 计算支反力

垂直面支反力：A，B两点分为左，右深沟球轴承中心。C点为蜗杆中心。设A点到C点距离为L1，C点到B点距离为L2。两轴承间距离a=152mm，以蜗杆副为中心对称布置所以L1=L2=76mm。

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图3-6 轴的载荷分析图

（a）受力简图 （b）（X—Y）平面弯矩图 （c）（X—Z）平面弯矩图 （d）合成弯矩图

（e）转矩图 （f）当量弯矩图

由绕支点B的力矩?MBV=0得：FRAV?L1?L2??Fa?d/2?Fr?F2=0

FRAV=60.69N方向向上；同理，由绕支点A的力矩和?MBV=0得：

FRBV?L1?L2??Fa?d/2?Fr?F2=0，FRBV=129.41N方向向上，由轴上的合力

?F=0校核FVRBV+FRAV+Fr=0计算无误。

水平支反力：由绕支点B的力矩?MBH=0得：FRAH?L1?L2?=Ft?L1

FRAH=30.7N放心向上。

同理，由绕支点A的力矩和?MAH得：FRBH=30. 7N方向向上，由轴上的合力校核：Fr+FRBH+FRAH=0计算无误。

A点支反总力

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A点支反总力FRA=FRAH2?FRAV2=68.01N B点支反总力FRB=FRBH2?FRBV2=133N

绘制转、弯矩图垂直而内的弯矩图，如图3-6b。 C处弯矩：MCV左=?FRAV?L1=?60.6976=?4612.44N.mm

MCV右=?FRAV?L1?Fa?d/2=?9835.44N.mm

水平面内的弯矩图，如图3-6c。

C处弯矩：MCH=?FRAH?L1=?2333.2N.mm 合成弯矩图，如图3-6d。

C处：MC左=MCV2?MCH2=5168.99N.mm MC右=MCV2?MCH2=10108.4N.mm 转矩图，如图3-6e。T=614N.mm 当量弯矩图，如图3-6f。

因为是单向回转轴，所以扭转切应力视为脉动循环变应力，这算系数c=0.6 c×T=0.6?614=368.4N.mm

?左=MC左=5168.99N.mm C处：MC?MC右=MC2??cT?=10115.1N.mm 23. 弯扭合成强度校核

进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面（即危险截面C）的强度。

?ca?M2??aTW?2?10115.10.1?203=12.64MPa。

根据选定的轴的材料45钢，调质处理。由参考文献?1?表15-1查得

???1?=60MPa，因?ca????1?，故强度足够。

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4. 安全系数法疲劳强度校核

对一般减速器的转轴仅试用弯扭合成强度校核即可，而不必进行安全系数法校核。在此试用此法。

5. 判定校核的危险截面

对照弯矩图、转矩图的结构图，从强度、应力集中方面分析，C截面是危险截面。需对C截面进行校核。

6. 轴的材料的机械性能

根据选定的轴的材料45钢，调质处理由参考文献?1?表15-1查得：

?b=640MPa，??1=275MPa，??1=155MPa，取??=0.2，??=0.5??=0.5?0.2=0.1 C

截面上的应力W=?d3/32=785mm3，WT=?d3/16=1570mm3，

?a=Mc左/W=4270.65/785=5.4MPa弯曲切应力幅?m=0，扭转切应力幅：

?a=T/(2WT)=597/(2?1570)=0.19MPa平均切应力?a=?m=0.19MPa影响系数C截面

为危险截面，由差值法求出：k?/??=3.16，取kr/?r=0.8k?/??=0.8?3.16=2.53轴按磨削加工，求出表面质量系数：??=?r=0.92故得综合影响系数：

K?=K?/??+1/???1=3.16+1/0.92?1=3.25

Kr=kr/?r+1/?r?1=2.53+1/0.92?1=2.62

7. 疲劳强度校核

所以轴在C截面的安全系数为：

S?=??1/?K??a????m?=275/(3.25?5.44+0)=15.554； =??1/?K??a????m?=155/(2.62?0.19+0.1?0.9)=310；

/S?2?S?b2=19.7；

SrSca=S?S?取许用安全系数S=1.8，有Sca>S，故C截面强度足够。

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3.6 蜗杆轴的轴承选用

从参考文献?2?表6-2-21中查得12mm内径的推力球轴承，型号为6301,基本尺寸：d=12mm；D=37mm；B=12；安装尺寸：da(min) =18mm；Da(max)=32mm

ra

(max)=1基本额定载荷：Cr=9.72kN；Cor=5.08kN。润滑方式：脂润滑。

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