轴设计说明书

目录

摘要 (2)

1绪论 (3)

1.1国内外机械发展概况 (4)

2零件分析 (5)

2.1零件的结构特点 (5)

2.2.1零件图纸的工艺分析 (6)

2.2.2加工内容以及相关要求 (6)

2.2.3加工要点分析 (7)

2.2.4零件的精度要求 (7)

3毛坯的选择 (8)

3.1分析毛坯的加工余量 (8)

3.2零件毛坯形状及余量的确定 (9)

4零件加工定位基准的选择 (9)

5.1零件粗基准的选择 (9)

5.2零件精基准的选择 (9)

6工艺方案的制订 (9)

7工艺装备的确定 (9)

7.1刀具的选择 (9)

7.2切削用量的确定 (10)

7.2.1主轴转速的确定 (10)

7.2.2进给速度的确定 (10)

7.2.3背吃刀量的确定 (10)

总结 (11)

致谢 (12)

参考文献 (13)

摘要

输出轴是位于原动机和动作机之间的机械传动装置。在实际生产中常用的轴已经标准化和规格化。本次设计根据工作条件和需要进行了规格的选择，以及相关数据的计算。本次的输出轴轴的毕业设计是根据工作条件的选择而设计的非标准型的轴。机器常由电动机，传动装置，和工作机三部分组成。电动机的选择直接影响了整个设计的成本，合理的功率以及电动机的构造是选择的主要考察标准。传动零件的配合和选择则以设计数据为标准设计计算以及查表，主要由4部分构成：V带的根数以及型号，齿轮的主要参数以及主要几何尺寸，各传动轴设计以及加工方法，联轴器的类型选择以及型号选择，滚动轴承的选择和校核。合理的传动方案不仅满足工作机的性能要求，而且还要工作可靠，建构简单紧凑加工方便，成本低，传动效率高以及使用和维护方便。润滑方式选择，也是设计中重要的一个环节，在设计制造后，维护对整个变速器的寿命以及效率有着举足轻重的地位。最后就是变速器的密封件的选择，根据轴承的外径选择。

输出轴是位于原动机和动作机之间的机械传动装置。在实际生产中常用的减速器已经标准化和规格化。本次设计根据工作条件和需要进行了规格的选择，以及相关数据的计算。本次轴毕业设计中的减速器是根据工作条件的选择而设计的非标准型轴。机器常由电动机，传动装置，和工作机三部分组成。电动机的选择直接影响了整个设计的成本，合理的功率以及电动机的构造是选择的主要考察标准。传动零件的配合和选择则以设计数据为标准设计计算以及查表，主要由4部分构成：V带的根数以及型号，齿轮的主要参数以及主要几何尺寸，各传动轴设计以及加工方法，联轴器的类型选择以及型号选择，滚动轴承的选择和校核。合理的传动方案不仅满足工作机的性能要求，而且还要工作可靠，建构简单紧凑加工方便，成本低，传动效率高以及使用和维护方便。润滑方式选择，也是设计中重要的一个环节，在设计制造后，维护对整个变速器的寿命以及效率有着举足轻重的地位。最后就是变速器的密封件的选择，根据轴的外径选择。

绪论

大家看到设计书的每一页，都是前面有引言，后面有知识拓展。在绪论的引言里，提出了这些问题：什么是机械？什么是机械原理？本课程是一门什么性质的课程？为什么要学习机械原理？机械原理研究哪些内容？怎样学习这么课程？学习机械原理可以培养哪些能力？我们下面的讲课带着引言中提出的问题开始今天的课程内容。

机械的基本概念

一、机器

总结生活中机器分三种类型：

动力机器：能量转换——内燃机、涡轮机、电动机等

工作机器：完成有用的机械功或搬运物料——机床、起重机、机车、汽车等

信息机器：完成信息的传递和交换——打印机、绘图仪、复印机等

机器——人为的实物组合；有确定的相对运动；能代替人们的劳动或进行能量转化。

二、机构——具有机器的前两个特征。

三、机械——机器与机构的总称。

机械原理的研究对象和内容

一、研究对象

研究机械的运动学和动力学分析与设计的基本理论和方法

二、研究内容

1、机构的结构分析

2、机构的性能分析

3、常用机构的设计问题

4、机器动力学问题

5、机械系统运动方案设计

机械原理课程的地位和学习本课程的目的

一、地位

本课程是培养学生具有机械基本设计能力的技术基础课，必先修课程机械制图、理论力学、

材料力学、金属工艺学、公差与技术测量、金工实习、金属材料等更接近实际，比专业课有更广的研究面和更宽的适应性，起桥梁作用。

二、学习方法

1、学习知识的同时更要的是要学以致用。

2、注重逻辑思维的同时，加强形象思维的培养。

3、注重先修课程在本课程中的应用。

4、注意理论联系实际。

5、注重机械与电、液、气、计算机、控制等综合知识的学习。

6、注意各种设计软件或分析软件的学习。

1.1国内外机械发展概况

国内：

我国机械业概况与展望目前我国包装机械企业规模偏小，技术装备不很完善，管理水平比较低，自我发展和技术设计开发能力较弱，产品品种单一。产品的技术含量、附加值较低：新产品开发周期长，不能及时响应市场的需求，及时提供市场、用户所急需的产品。企业主要精力都花费在量的扩张上，对质的提升、科技进步的投入严重不足，产品在低水平上重复，许多企业生产相同的产品，从而使许多产品销不出去。低价竞争已威胁到企业生存的地步；另外，产品安全防护措施较差，安全意识不强，这些都造成国内产品与国外市场竞争能力偏低。 3 散体物料包装机的改进设计目前我国包装机械产品普遍存在质量不稳定、性能单一、成本高、技术含量低的状况。随着我国进入世贸组织(WTO)，国际先进的技术、设备和管理经验的进入势必会对我国刚刚发展起来的包装机械工业造成巨大冲击，企业面临着前所未有的严峻考验。展起着重要的作用。包装机械产品量面广，我们的行业仍欣欣向荣，堪称“朝阳工业”

国外：

国外机械业概况美国、日本、德国、意大利是世界上机械四大强国。美国是世界上包装机械发展历史较长的国家，早已形成了独立完整的包装机械体系，其品种和产量均居世界之首。10 多年来，美国始终保持着世界最大包装机械生产和消费大国的地位。其产品以高、大、精、尖产品居多，机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制。新型机械产品中以成型、填充、封口三种机械的增长最快，裹包机和薄膜包装机占整个市场份额的 15%，纸盒封盒包装机在市场占有率中居第二位。从上世 90 年代初以来，美国包装机械业一直保持着良好的发展势头。散体物料包装机的改进设计日本与美国、德国相比，起步较晚。上世纪60年代以前，包装机械厂家不足60 家，只能包装糖果、香烟等。60-70 年代，是日本包装机械业起步阶段，产值增长速度很快。70-80 年代，增长速度虽不如上一阶段那么高，但年增长率仍达 13%。80-90 年代是稳定增长分阶段，将微电子技术成功地应用于包装机械的控制，以后又将光导纤维技术、工业机器人技术、模块化技术应用于包装机械，达到安全性高、无人操作、高生产率的水平，大大提高了其国际市场竞争力。因此，从上世纪 60 年代到 90 年代初，日本包装机械工业连续 30 多年高速增长，经历了引进--消化--发展的过程。德国、意大利、英国、瑞士和法国等，都是世界上很重要的包装机械生产国家。德国的包装机械在计量、制造、技术性能等方面居领先地位，特别是啤酒、饮料灌装设备具有高速、成套、自动化程度高、可靠性好等特点，享誉全球。一些大公司生产的包装机械集机-电-仪及微机控制于一体，采用光电感应，以光标控制，并配有防静电装置。其大型自动包装机不仅包装容积大，而且能集制袋、称重、充填、抽真空、封口等工序在一台单机上完成。德国包装机械业多年来始终处于稳定增长状态，出口比例占 80%左右。德国是世界上最大的包装机械出口国。意大利是仅次于德国的第二大包装机械出口国。意大利的包装机械多用于食品工业，具有性能优良、外观考究、价格便宜的特点，出口比例占 80%左右。目前，世界各国对包装机械的发展都十分重视，集机、电、气、光、生、磁为一体的高新技术产品不断涌现。生产高效率化、资源高利用化、产品节能化、高新技术实用化、科研成果商业化已成为世界各国包装机械发展的趋势。

1 零件的分析

1.1零件结构工艺性分析

此零件材料为45钢，为阶梯轴类零件，需要加工的重要表面为外圆及端面，次要表面加工台阶、凹槽。

1.两个凹槽的粗糙度都为1.6um。

2.Φ54.4和Φ60、Φ78的圆柱面以A为基准的同轴度为0.02，且表面的粗糙度都为1.6um。

3.Φ29.295的锥面要与M20X1.5的基准为D的对称度为0.03。

4.零件的技术要求分析

2.确定毛坯的种类及制造方法

此零件材料为45号钢毛坯为Φ100x400，因为毛坯经过加热锻造及调质热处理后，能使金属内部的纤维组织沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度，结合本零件的具体要求，确定毛坯为锻件

3、工艺路线的拟定

1）精基准的选择

由于主轴外圆表面的设计基准是主轴轴心线，根据“基准重合”的原则在锥孔加工前选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面，同时用顶尖孔定位，还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来，这又符合“基准统一”的原则。在锥孔精加工前以重要轴颈为定位基准面，重要轴颈精加工时以顶尖孔和锥孔锥孔作为定位基准面，这符合“互为基准”原则。

2）粗基准的选择

本零件为轴类零件，当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准，粗基准的选择在车端面钻中心孔这一工序中。将毛坯的左端面夹住，以右端面外圆作为粗基准，钻中心孔。

3.1加工阶段的划分

零件的加工工艺过程分为三个阶段，调质以前的工序为各主要表面的粗加工阶段：包括毛坯的备料、锻造和正火，车端面、粗车外圆及重要端面；调质以后到局部表面淬火前的工序为半精加工阶段：包括半精车外圆及重要端面、倒角、精车外圆，局部表面淬火以后的工序为精加工阶段、粗磨重要轴段，精磨重要轴段。另外，精车前加工，铣凹槽。

3.2机械加工顺序的安排

该零件的机械加工顺序安排体现“基准先行”、“先粗后精”、“先主后次”的原则，具体安排如下：备料—锻造—正火—车端面—粗车所有外圆及两端面—调质—半精车外圆、倒角—检查—外圆—局部高频淬火—研磨—粗磨外圆及两端面—低温时效处理—粗铣、半精铣、精铣凹形键槽—精磨阶梯轴的外圆面轴段，去锐边、毛刺—终检。

3.3热处理工序的安排

锻造后车端面钻中心孔前安排正火，粗车后半精车前安排调质，精车外圆后研磨顶尖孔前安排局

部高频淬火，粗磨后粗铣键槽前安排低温时效处理。

工艺路线一

工序I 粗车外圆

工序Ⅱ精车外圆

工序Ⅲ研磨精度高的外圆

工序Ⅳ以轴的两个端面为基准精铣凹槽，以达到位置要求。

工序V 检查。

工艺路线二

工序1 粗车外圆

工序2 精车外圆

工序2 研磨精度高的外圆

工序4 粗铣U形键槽

工序5 以两端钻孔为基准精铣U形键槽，以达到位置和尺寸要求。

工序6 检查。

工艺方案的比较与分析

上述两个工艺方案的相同点在于都是以先面后孔为加工顺序，方案二是加工三杠孔加工完毕后，直接以三杠孔为基准，精加工托架底面，然后再以精铣厚的底面做为基准加工其他的孔，而方案一是以粗铣面为基面，完成所有孔的加工后，在精铣底面，两相对比，可以看出，因为加工孔全部在钻床上完成，故方案一工序相对比较集中，但并未减少装夹次数。钉孔，定位销、螺纹孔的加工精度不高，而方案二，就解决了上述存在的问题，可得到精度较高的零件。故选择工艺路线二

4 工序设计

4.1 加工余量的确定

由表查得精磨基本加工余量为0.1mm，对于该轴段，加工前尺寸为Φ100mm，精磨后要求达到尺寸Φ60mm和Φ78mm、Φ80mm、Φ54.4mm ，最大加工余量（45.1+0）-（45+0.018）=0.082mm，最小加工余量（35-0.075）-（35+0.035）=0.04mm，故加工余量为0.1mm。

4.2工序尺寸的确定

该工序工序尺寸即为零件设计尺寸Φ60mm、Φ78mm、Φ80mm、Φ54.4mm

4.3 切削用量的计算

1 ）磨削速度的确定根据查表，工件的运动速度可取35m∕min，由公式n=1000v∕πd可求得主轴转速n=278r∕min，参照该磨床参数所列的主轴转速，取转速n=230r∕min，从而求得实际切削速度v=28.89r∕min

2 ）进给量的确定由机床功率4.24kW，用顶针和锥堵定位，进给量应取的小些，可取0.0065mm ∕r

3 ）切削深度的确定切削深度应取为加工余量的一半，根据加工余量切削深度取为0.1∕2=0.05mm

1.进给量f

根据《金属切削刀具与磨床标准应用手册》到刀具半径为20X20

f =150mm/min

3. 计算切削速度查《工艺手册》，根据加工材料灰铸铁，硬度150-250HB,

高速钢刀具V 范围0.25-0.35

因为粗铣，切削可取负荷大，V应取小值，故可取V=0.25m/s

2.确定机床主轴转速

n=1000/Πd=4(r/s)

即：n s =240r/min

按机床说明书（见《设计手册》）

3.铣削量基本时间计算

t=120mm

L=11mm

L2=2-5mm,去L2=3mm

T j=L/fmz=(L+L1+L2)*3/150=267min

Fmz为水平进给量

工序Ⅱ

1. 车Φ60mm

f=0.48mm/r

v=26m/min

ns=1000v/Πdw=331r/min

按机床选取

所以实际切削速度不是很高

切削工时;

4.车Φ80mm

切削用量选取

v=0.1/s=6m/min

ns=238r/min

机动工时

l=78.9mm,T1=5mm,T2=3mm

6. 以三杠孔轴线为基准精铣托架底面

进给量，f=118m/min

Vc=0.33m/s

Ns=1000v/Πd=5.6r/s

F=0.35min/r

精铣削工时

L=120min

T1=5.18min

T2=3mm

Tj=1.25min

工序Ⅵ

1 车削Φ78

f=0.2mm/r

v=26m/min

ns=1468.5r/min

切削工时

T=18

T1=4.2mm

T2=3mm

T=0.1min

2.精车

F=0.46min/r

V=28m/min

Ns=685r/min

切削工时

l=61mm

L1=6.35mm

L2=3mm

T=0.225min

设计总结

毕业设计是一门综合性很强的课程，也是最重要的一门课程，我在毕业设计中做的是输出轴的加

工，虽然上学期曾学过这方面的知识，但却不够清楚明白，通过这次设计加深了对各种夹具的了解，而且通过设计使我了解了自身的不足之处。以下是我对自己这次设计的一些总结。

第一，毕业设计是一门综合的课程设计，它综合了两年中的学到的大部分专业知识，例如《机械制图》、《机械制造工艺学》等等一系列的专业知识。由这次设计把两年来所学的大部分专业知识作了一个回顾和重新的学习。而且学习到了许多新的知识，特别是pro/e和AUTO-CAD 软件的操作使用和制图的应用，使自己的知识又有了进一步的提高。

第二，课程设计需要自己在指导老师的指导下独立完成，这其中就涉及到找查资料、课题设计、绘图、写作等等一系列看似繁琐却很重要的工作，从无到有一点一滴的完成设计，从中就可以体现出自己那方面还可以，哪方面还比较欠缺，也能反映出以前自己意识不到的不足和缺点，进而在设计中加以改进。

第三，在这次设计中感触最深的就是做好一份设计甚至是一份工作都需要大家之间的团结合作。

只有大家一起合作、努力、互相帮助，才能将工作做的更好。

第四，通过这次毕业设计，让我受益匪浅，从中学习到了许多课本上和课本外的东西，改善和弥补了自身的不足，也更能体会到了团队合作的重要性，给即将迈入社会和踏上工作岗位的我上了最重要的一课

参考文献

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5. 赵永福《金属机械加工工艺人员手册》上海科学技术出版社1990年

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