取中心距a=100，查表11-2中取模数m=3.15.蜗 杆的分度圆直径d1=35.5这时d1/a=0.355从图11-18中
可查的接z??2.88,z??zppp因此以上计算结果可用。
5)计算蜗杆蜗轮的主要参数 a)分度圆直径
d1=35.5，d2=mz2=3.15?36=113.4mm
b)中心距a
a=(d1+d2+2x2m)/2=[35.5+113.4+2?(-0.3889)?3.15]/2=72 mm
'\c)蜗杆导程角 ??28?0150
8)计算其他尺寸
a)蜗杆齿顶圆直径da1 da1=d1+2ha1=35.5+2?3.15=41.8 mm， 其中ha1为蜗杆齿顶高，且ha1=m=3.15 mm； b）蜗杆齿根圆直径
df1?d1?2hf1?d1?2(ha?m?c)?35.5?2?(1?3.15?0.7875)?27.625mm
c)其中pa为蜗杆轴向齿距。
d)蜗轮喉圆直径
轴向齿厚sa1?pa?4.948mm2
da2=d2+2ha2=113.4+2?1.92=117.24 mm， 其中ha2为蜗轮齿顶高，且 ha2=m*(ha?+x2)=(1-0.3889)*3.15=1.92mm； e)蜗轮齿根圆直径
df2?d2?2hf2?113.4?2?2.71?107.98mm
11rg2?a?da2?72??117.24?13.38mm22 f）蜗轮咽喉母圆半径
g)蜗杆齿宽b1 由于Z1=6，故b1按结构设计，取b1=64 mm
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h)蜗轮齿宽
b2 b2?0.67da1=0.67?41.8 =28.006mm,取b2=28 m
i)蜗杆轴向齿厚sx1 sx1=px/2=?m/2=??3.15/2=4.948 mm,其中px为蜗杆轴向齿距；
'\ j)蜗杆法向齿厚sn1 sn1=sx1cos?=4.948cos28?0150=4.62 mm；
k)蜗轮分度圆齿厚s2 s2=0.5?m=0.5??3.15=4.948 mm。 L）蜗轮外圆直径 de2?da2?m?117.24?3.15?129.39mm 6）校核齿根弯曲疲劳强度
?f?1.53kT2YFa2Y????F?d1d2m 1-4
当量齿数ZV2?z2?44.2830cos21.03根据x2=-0.3889，zv2=44.28，Yfa2=2.748许用弯曲应力??f?=??f??kfn螺旋角系数
Y?=1-21.03/140=0.8498
?f???从表11-8中查的由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力=56Mp 寿命系数
610kfn=9=0.867?6?f?=56*0.867=48.552Mpa 1-4 3.6?10
?f?39.51???f?弯曲强度满足。
7）热平衡计算
蜗杆传动由于效率低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时地散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大磨擦损失，甚至发生胶合。所以必须根据单位时间内的发热量Q1等于同时间内的散热量Q2的条件进行热功平衡计算，以保证油温稳定牌规定的范围内。
由于摩擦损耗的功率Pf=P1（1-?）kW,则产生的热流量（单位为1W=1j/s）为
Q1=1000P1（1-?）W 1-5
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式中P1为蜗杆传递的功率（单位：kW）。
以自然冷却方式，从箱体外壁散发到周围空气中去的热流量为
Q2?ads(t0?ta) 1-6
式中ad——箱体的表面传热系数，可取k=8.15～17.45W/(m2??C),环境空气流通较差时，取较小值，否则取较大值；
S——传动装置散热的计算面积，即内面被没浸溅的，而外面又被空气所能冷却的的箱壳面积（m2）；
t0——润滑油的工作温度，一般限制在60～70?C，最高不能超过80?C； ta——周围环境温度，一般取室温ta=20?C。
按热平衡条件Q1=Q2，可求得在既定工作条件下的没温为 t0=ta+
1000P1?1-?? ?
C 1-7
ads在绘制传动装置结构图的基础上进行热平衡计算：
P1=0.092?8000=0.0736 kW
取ta=20?C,?=0.95,ad =10,并估算S=0. 006m2，则
t0=20+
1000?0.0736?1-0.95? =81.33?C＞80?C
10?0.006由于t0＞80?C,超过最高工作温度，所以必须采取一些散热措施，以提高散热能力，如在传动箱内装循环冷却管路。
3.6刀库驱动转矩的校核
蜗轮转速n2=5r/min,所能传递的功率为P=0.092?80T=955000?0.95=0.07 Kw,此时刀库的驱动转矩为：
N0.07??=9550?0.90=120.3N2m＞T0=8N2m，其中?=0.9为外花键带动刀盘回转的传动效率。由于Tn5＞T0，所以，刀库驱动转矩满足要求。 3.7花键联接的强度计算
在刀库的传动系统中，刀盘是利用花键联接带动刀座上的刀套转动而进行选刀的，花键的联接属于动联接。
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已知所用的花键类型为渐开线花键d=26mm,以下对其
p=
进行必要的强度计算。计算公式如下：
2T?[p]MPa 式中: 1-8
?zhgLgDmT——转距（N2mm），此处T=120.33N2m=120.33?1000N2mm；
?——各齿间载荷不均匀系数，通常取?=0.7?0.8，此处取?=0.75；
z——齿数，此处z=6；
hg——齿的工作高度（mm），对渐开线花键，hg=m,此处m为模数，且取m=1.5mm； Lg——齿的工作长度（mm），此处Lg=48mm；
Dm——平均直径（mm），对渐开线花键，此处Dm=d=26mm。
于是，把数据代入计算公式，得p=
2T2?120.3?1000==28.6MPa
?zhgLgDm0.75?6?1.5?48?26由于该花键联接为不在载荷作用下移动的动联接，查表9-13可知，若齿面经热处理且使用和制造情况为良好时，[p]可达40?70 MPa，p?[p],故花键联接的强度满足要求。 3.8夹紧机构插销剪切强度的校核
刀套在刀座上的夹紧由插销实现（见刀库装配图）。插销承受的主要是剪切力，以下对单个插销进行剪切强度的校核。
插销材料为45钢，[?]=60MPa,直径d=6mm。
剪切力由重力引起，估算P=100N,插销受力如图所示。 由图可知该情况为双剪切，且由平衡方程易得Q=P/2, 于是，插销横截面上的剪切力为 ?= Q/A=(100?10?6)/[2?故插销满足强度条件要求。 3.9确定刀具的选择方式
按数控装置的刀具指令，从刀库中将所需要的刀具转换到取刀位置，称为自动选刀。在刀库中选择刀具通常采用两种方式。
1)顺序选择刀具
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?4?(6?10?3)2]=1.8MPa?[?] 1-9
刀具按预定工序的先后顺序插入刀库的刀座中，
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。但刀库中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刀库的容量，这就降低了刀具和刀库的利用率。此外，装刀时必须十分谨慎，如果刀具不按顺序装在刀库中，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刀库的刀套中，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、小型自动换刀装置。
2)任意选择刀具
任意选择刀具的换刀主要有三种编码方式：刀套(刀座)编码、刀具编码、记忆编码附件等方式。刀具编码或刀套编码都需要在刀具或刀套安装用于识别的编码条，刀具（或刀座）编码这种方法根据程序指令的要求任意选择所需要的刀具，刀具在刀库中不必按照工件加工顺序排列，可以任意存放。每把刀具（或刀座）都编上代码，自动换刀时，刀库旋转，每把刀具（或刀座）都经过“刀具识别装置”接受识别。当某把刀具（或刀座）的代码与数控指令相符合时，该把刀具被选中，刀库将刀具送到换到位置，等待机械手来抓取。任意选择刀具法的优点是刀库中刀具的排列顺序与工作加工顺序无关，刀具可重复使用。因此，刀具数量比较顺序选择法少一些,刀库也相应地简单些。
刀库选刀方式一般采用就近移动原则，即无论采取哪种选刀方式，在根据程序指令把下工序要用的刀具移到换刀位置时，都要向距离换刀最近的方向移动，以节省选刀时间。
在以上确定刀库容量时已经讨论可知数控铣床用4把刀就可完成大多数的铣削加工。所以这个容量为6把刀的刀库，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。该法不需要刀具识别装置，驱动控制也比较简单，工作可靠。 3.10刀库的定位与刀具的松夹
刀库旋转定位是依靠简易定位装置来实现的。其控制过程示意图如下：
刀库的定位是由接近开关使直流伺服电机停止转动，然后由双向液压带动定位销6，插入刀座5上的定位孔，实现精确定位。在刀座5的每一个刀位上都装有如图所示的弹簧、导柱3、键块1和销2所组成的刀具固定装置。由此实现刀具在刀库上的固定锁紧。图中所示为刀具卡在刀座上的状况。当液压缸4通油后，将导柱
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发出选刀 信号 牙嵌离合器脱离啮合 从动轴惯性慢转 刀库定位停止 定位完毕发出信号