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数控回转工作台的设计
图3-2 齿轮轴的装配方案
拟定轴上零件的装配方案：本题的装配方案如图3-2所示。
根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度：
为了满足半联轴器的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ轴段右端需制出一个轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径
dⅡ-Ⅲ = 12 mm；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=20 mm。
半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=22 mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的长度应比L1 略短一些，现取lⅠ-Ⅱ = 20 mm。 初步选择滚动轴承：
因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承。
参考工作要求并根据dⅡ-Ⅲ = 12 mm，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的角接触球轴承7201C，其尺寸为d x D x B=12mm x 32mm x 10mm ,故dⅥ-Ⅶ = 12 mm；而lⅥ-Ⅶ = 10 mm。
右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，因为定位轴肩高度为h=0.07xd=0.7 mm，因此，取d
Ⅴ-Ⅵ = 14 mm。
齿轮轴齿轮部分的轴段Ⅳ-Ⅴ直径为dⅣ-Ⅴ = 18.5 mm,长度为lⅣ-Ⅴ =25 mm；齿轮的左端与左轴承之间采用轴肩定位，dⅢ-Ⅳ= 10 mm。
轴承端盖的总宽度为15 mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求和为了减少机构尺寸的目的，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离l=30 mm ,故取lⅡ-Ⅲ =50 mm。
取齿轮距箱体内壁之距离a=8 mm，则lⅢ-Ⅳ=10 mm，lⅤ-Ⅵ =10 mm。 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 轴上零件的周向定位：
半联轴器与轴的周向定位采用平键连接。
按dⅠ-Ⅱ 查得平键截面b x h =3 mm x 3 mm，键槽用键槽铣刀加工，长为12 mm，半联轴
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陕西科技大学毕业论文（设计说明书）
器与轴的配合为H7/k6。滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。
确定轴上圆角和倒角尺寸：
取轴端倒角为1x45°,各轴肩处的圆角半径见零件图所示。 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=7.2 mm。
因此，作为简支梁的轴的支承跨距L2+L3=59.4 mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（图3-3），参考《机械原理》。
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3-1 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= FNH2 =37.7 N MH = 1687.075 N2mm FNV1= FNV2 =14.03 N MV1 = 1221.24 N2mm MV2 = -31.5N2mm M1 =（MH2+ MV12 ）ˉ2 = 2084.5 N2mm M2 =（MH2+ MV22 ）ˉ2= 1687.4 N2mm T = 1232 N2mm 扭矩T 按弯扭合成力校核轴的强度：
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，轴的计算应力为：
（3-58）
前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查得[ζ全，且该轴不需要精确校核疲劳强度。
-1] = 60 MPa。因此
ζa < [ζ-1] ,故安
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图3-3 轴的载荷分析图
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输出轴：
已知输出轴输入功率为T2=289.2 W ，转速为6 r/min，输入转矩为459.17 N2mm，蜗杆轴输入转矩为9.45 N2mm，蜗杆直径d2=71 mm，涡轮分度圆直径为d2=248 mm，齿形角为α=20°. 作用在涡轮上的力：
Ft = 2T2/d2 = 2 x 454.48x103/265 N = 3430 N （3-59） Fr = Ft tanα =3430 x tan20°= 1248.4 N （3-60） Fa = 2T1/d1 = 2 x 46.38 x103/50 =1855.2 N （3-61）
圆周力Ft，径向力Fr及轴向力Fa方向如图3-3所示。 初步确定轴的最小直径：
选取轴的材料为45Cr，调质处理，取A0=108。 按公式3-56初步估算轴的最小直径：dmin =38.7 mm
输出轴的最小直径为安装工作台和左端轴承处轴的直径dⅠ-Ⅱ和dⅥ-Ⅶ，故取dⅠ-Ⅱ = dⅥ-Ⅶ = 40 mm，LⅠ-Ⅱ =30 mm 。
因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。
参照工作要求并根据dⅥ-Ⅶ = 40 mm，由轴承产品目录中选取0基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30208，其尺寸为d x D x T=40mm x 80mm x 19.75mm。 轴的结构设计：
拟定轴上零件的装配方案：
该轴用于安装涡轮和工作台，由涡轮带动工作台转动，同时考虑到A轴机构也在绕Y轴回转，所以采用图3-4的装配方案。
图3-4 输出轴的装配方案
根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度：
为了满足输出轴与工作台的连接，工作台螺栓孔分布圆直径为84 mm，则轴Ⅱ-Ⅲ段螺栓孔直径为10 mm。
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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：