单位文秘网 2021-07-04 01:00:46 点击: 次
为了适应激烈的市场竞争,制造企业需要缩短产品的开发周期并不断提高自主创新能力,而采用三维设计取代传统的二维设计是实现这一目的的主要途径。CAXA实体设计具有完整的造型、装配、钣金、动画和高级渲染等功能,同时采用了拖放式的实体造型,并结合智能捕捉与三维球定位技术。
轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。本文所设计的传动轴,主要用来传递扭矩而不承受弯矩,根据其强度、刚度及振动稳定性的设计要求,需合理设计其整体结构,并且要充分考虑其与轴上零件的传动配合。本文在CAXA实体设计环境下分析设计了复杂传动轴的结构、装配,并进行了工艺分析。
一、传动轴的设计目的
本文所设计轴的目的是给叶轮提供扭矩,在给联轴器施加动力的情况下,能驱动叶轮旋转。
轴的顶端与叶轮联接,并通过内六角紧固螺钉。中间部位由两个轴承联接,轴承通过轴用紧固挡圈和孔用紧固挡圈来固定。底端通过键连接一联轴器,再由螺钉紧固轴端挡圈紧固。组装完成后,当底端部件提供动力时,由联轴器驱动轴进而提供给叶轮扭矩,从而使叶轮产生转动效应。
二、传动轴的整体结构设计
根据受载情况,轴可分为心轴、转轴及传动轴,根据设计目的,在此设计为传动轴,结构形状设计为阶梯轴,如图1所示,因此处主要是使用径向转矩,轴向要求并不高。
三、传动轴的配合设计
1.传动轴与叶轮配合设计
传动轴的装配三维示意图如图2所示,其中图2箭头所示零件为内六角紧固螺钉,内六角紧固螺钉通过旋入叶轮至轴平面处,使叶轮和轴之间轴向与径向均不能产生相对运动,从而达到紧固目的。
如图3示,轴与叶轮的配合尺寸为 φ15.00(H8/f7)mm,直径为 d1 =φ15.00(0/-0.027)mm,平面长度为 l1=14.00mm,内六角紧固螺钉旋进深度为 h1=1.00mm。
如图4所示,箭头所指零件即为轴用弹性挡圈,通过在轴上开槽,安装轴用弹性挡圈,起到防止轴承轴向移动的作用。
本设计所选用的轴用弹性挡圈轴径为 d0 =φ12.00mm,基本尺寸为 d=φ11.00mm,极限偏差为(+0.10/-0.36),高度的基本尺寸为 s=1.00mm,极限偏差为(+0.05/-0.13)。
如图5所示,设计沟槽宽度为 L=1.10mm(+0.14/0),沟槽直径d1 =φ11.50(0/-0.11)mm。
3.传动轴与轴承配合设计
轴承安装后,轴插入轴承内至轴肩处,另一端由轴用弹性挡圈固定,轴肩处为轴与轴承配合部位,加工时需清根,以使轴承与轴肩安装时完全接触,如图6所示。
轴与轴承的配合尺寸为 φ12.00mm(H7/g6),设计轴肩尺寸 φ14.00mm,清根槽尺寸为(1×0.50)mm,两个轴承长度为16.00mm。
4.传动轴与联轴器配合设计
为防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动,轴上零件除有游动或空转要求的零件外,都必须进行轴向和周向定位,以保证其准确的工作位置。周向定位的目的是限制轴上零件与轴发生相对转动,常用的周向定位零件有键、花键、销、紧定螺钉和过盈配合等,此处与联轴器的联接选择键联接,然后在顶端再由螺钉紧固轴端挡圈紧固。如图7所示,轴与联轴器径向由键联接,轴向则由轴端紧固挡圈来联接。
四、传动轴的加工工艺分析
数控机床的加工工艺路线设计要考虑到具体的加工环节,从选择毛坯、确定工艺路线和工艺参数,到选择刀具等,都需考虑机床加工特点和零件自身的轮廓特点。
首先对传动轴进行工艺分析,确定加工方法。然后选择合理的加工和工装设备,按一定的原则安排加工顺序,并尽可能设计多种方案,进行比较,选出最好的加工方案。最后确定切削用量,机床转速等具体工艺参数,完成工艺规程的设计。本文依据传动轴的设计目的及其自身结构特点,制定加工工艺卡如表所示。
在制定传动轴的加工工艺中,需要注意传动轴的车削加工成形部分形状较复杂,需要两头加工,零件的加工精度和表面质量要求都很高。另外还需特别注意固定传动轴和顶端叶轮的内六角紧固螺钉的螺孔在轴上的周向位置,若此位置加工不精准,将难以实现轴和叶轮的联接。
五、结语
本文主要是在CAXA实体设计环境下完成了复杂传动轴的整体结构设计、传动轴与其主要联接件叶轮、轴承及联轴器的配合设计,达到在给联轴器施加动力的情况下,能驱动顶端叶轮的旋转的设计目的,并同时对传动轴的加工工艺进行了分析。
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