篇一：轴的设计加工与检测总结怎么写
轴设计（优秀范文五篇）
第一篇：轴设计
设计某搅拌机用的单级斜圆柱齿轮减速器中的低速轴（包括选择轴两端的轴承及外伸端的联轴器），如下图所示。已知：电动机额定功率P=4kW，转速n1?750r/min，低速轴转速n2?130r/min，大齿轮节圆直径d"2?300mm，宽度B?90mm，齿轮螺旋升角??12?，法相压力角??20?。
要求：1）完成轴的全部结构设计：2）根据弯扭合成理论验算轴的强度；3）精确校核轴的危险截面是否安全；4)画出轴的零件图。
1.求出低速轴上的功率P2和转矩T2若取轴承传动的效率（包括轴承效率在内），则??0.97P2?P??4?0.97kW?3.88kWP23.88?103T2?9550?9550?N?mm?285031N?mmn21302.求作用在齿轮上的力
因知低速级大齿轮的节圆直径为d2?300mm而Ft?2T22?258031?N?1900Nd2300Fr?Fttan?ntan20??1900??707Ncos?cos12?Fa?Fttan??1900?tan12??404N圆周力Ft，径向力Fr及轴向力Fa的方向如图所示
3.初步确定轴的最小直径
先按式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取A0?112，于是得
P23.88?112?3?34.7mmn2130dmin?A03考虑轴与联轴器连接有键槽，轴径增加3%。d?3%dmin?35.7mm输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径（图）。为了使所选用的轴径与联轴器的孔径相适应，故同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩Tca?KAT2，查表14-1，考虑是搅拌器，故取KA?1.7，则：
Tca?KAT2?1.7?258031N?mm?484553N?mm
按照计算转矩Tca应小于联轴器的公称转矩的条件，查机械设计手册，选用LX3的弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000N·mm。半联轴器的孔径为d1?38mm，故取d1?2?38mm，半联轴器的长度L?82mm，半联轴器于轴配合的毂孔长度L1?60mm。4.轴的结构设计
（1）拟定轴上零件的装配方案
设计参考图15-22a的装配方案
（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1)为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2段轴右端需制出一轴肩，轴肩高度h?(2~3)C,(R)，C?1.2mm(R?1.6)，参照表15-2得，故取2-3段的直径d2?3?41mm；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D?42mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度L1?60mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故1-2段的长度应比略短一些，现取l1?2?93mm。
2）初步选择滚动轴承，因轴承同时受轴向载荷与径向载荷的作用，故选取接触角较小的角接触球轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0组基本游隙组，标准精度等级的角接触球轴承7009C，其基本尺寸为d?D?B?45mm?75mm?16mm，故取d2?3?d6?7?45mm，而l6?7?16mm。
右端滚动轴承采用轴肩定位。查机械设计手册的7009C型的轴承的定位轴肩直径damin?51mm，因此取d5?6?52mm。
3)取安装齿轮处的轴段4-5的直径d3?4?50mm；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此处轴段应略短于轮毂宽度，故取l3?4?86mm。齿轮左端采用轴肩定位，轴肩高度h?(2~3)C,(R)，由轴径查表15-2，得R?1.6mm，故取h?4.8mm，则轴环处直径d4?5?59.6mm。轴环宽度b?1.4h?6.72，取l5?6?10mm。
4）轴承端盖的总宽度15（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离l?20mm（参看图），故取l2?3?35mm。
5）取齿轮距箱体的距离a=10mm，考虑箱体的铸造误差，在确
定滚动轴承位置时，应距箱体一段距离s，取s?2mm，（参看图），已知滚动轴承宽度B?16mm，则
l4?5?B?s?a?(90?86)?38mml6?7?s?a?12mm至此，已初步确定轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的周向定位
齿轮，半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按由表查的平键截面尺寸b?h?16mm?10mm，键槽用键槽铣刀加工，长度56mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选用齿轮轮毂与轴的配合为
H8；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键m7H8。滚动轴承与轴的周向定位是有过渡k7为b?h?10mm?8mm，半联轴器与轴的配合为配合来保证的，此处选用轴的直径尺寸公差m7。（4）确定轴上圆角与倒角尺寸
参考表15-2，取轴端倒角为C?2，各轴肩处的圆角半径按表15-2查取5.求轴上的载荷
首先根据轴的结构图做出轴的计算载荷图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值。对于7009C型角接触球轴承，由手册中查的a?16mm。因此，作为简支梁的轴的支撑跨距L?l3?4?l4?5?l5?6?l6?7?l7?8?2a?162mm，根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。
（1）做出轴的受力简图。
（2）求支反力：水平支反力
FHA?FHB?Ft?950N2"?FrL/2?Fad2/2?820N垂直面支反力
FVA?L"?FrL/2?Fad2/2?113NFVB?L水平弯矩
MHC?FHB?垂直弯矩
C点左边MVC?FVA?"L?61750N?mm2L?53300N?mm2L?7345N?mm2C点右边MVC?FVB?合成弯矩
C点左边MC?
C点右边MC?"2"2MHC?MVC?81572N?mm22MHC?MVC?62185N?mmN?mm扭矩
T2?285031做合成弯矩Mca图，该轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取??0.59C点左边
Mca?C点右边
Mca?""2MC???T2??81572N?mm2MC???T2??269185N?mm6.按弯扭合成应力校核轴的强度
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）的强度，根据式（15-5）及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取??0.59，轴的计算应力C截面
?caCM12???T2???6.53MPW2D截面
?caD?T2?51.9MPa30.1d1?2前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查的??1?60MPa，?B?640MPa，??1?275MPa，??1?155MPa。因此?caC????1?，故安全。
精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面
C截面应力最大且有键槽，D截面有键槽有扭矩，故需要校核C,D两个截面（2）截面C由表15-4计算抗弯，抗扭截面系数
抗弯界面系数W??d332?0.1d3?12500（圆形截面）
抗扭界面系数WT??16d3?0.2d3?25000（圆形截面）
""2MC???T2??81572N?mm截面C左侧的弯矩
Mca?N?mm截面C上的扭矩
T2?285031截面上的弯曲应力
?b?M?6.53MPaW截面上的扭转切应力
?T?T2?11.4MPaWT轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查
得?B?640MPa，??1?275MPa，??1?155MPa。
查附表3-4，C截面因键槽引起的应力集中系数k??1.65，k??1.55。查表附表3-2得绝对尺寸影响
截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数??及??按附表3-2查取。因插值计算后可得
rD?，?，经dd???，???
又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为
q??，q??
故有效应力集中系数按式（附3-4）为
k??1?q?????1??k??1?q?????1??
由附图3-2的尺寸系数???0.74；由附图3-3的扭转尺寸系数???0.85轴按磨削加工，由附图3-4的表面质量系数为
??????0.92轴未经表面强化处理，即?q?1，则按式（3-12）及式（3-14b）的综合系数为：K??k???1???1?2.11?K?k?1????1?1.91???又由 3-1和 3-2得碳钢的特性系数为：
???0.1~0.2，取???0.15???0.05~0.1，取???0.08于是计算安全系数Sca值，按式（15-6）~(15-8)则得：
S????1K?14.76??a????mS????1K???9.73??a??mS?Sca?S?S2?7.68??S?
??S2?故可知C左安全。(3)截面C右侧
由表15-4计算抗弯，抗扭截面系数
抗弯界面系数
W??d332?0.1d3?12500抗扭界面系数W3T??16d?0.2d3?25000截面C左侧的弯矩M及弯曲应力
Mca?M2C???T2??269185N?mm?Mb?W?21.53截面C上的扭矩T2及扭转应力
T2?285031N?mm?T2T?W?11.4MPaT轴按磨削加工，由附图3-4的表面质量系数为
??????0.92（圆形截面）
（圆形截面）
故综合系数为：
K??k???k??1??1?1?
K????????1?
所以轴在截面4右侧的安全系数为
S????1?
K??a????mS????1?
K??a????mS?S?S??S?22Sca??
故轴在截面4右侧的强度也是足够的。轴的静强度校核略去，至此，轴的设计计算即结束。8.绘制轴的零件图
（3）DN?mm扭矩
T2?285031扭转应力
?T?T2?25.97WTrD?0.052，?1.184，dd截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数??按附表3-2查取。因经插值计算后可得
???1.12又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为
q??0.83故有效应力集中系数按式（附3-4）为
k??1?q?????1??1.10由附图3-2的尺寸系数???0.74；由附图3-3的扭转尺寸系数???0.86本轴段按精车加工，由附图3-4的表面质量系数为???0.88故综合系数为：K??k????1???1?1.42所以轴在截面D的安全系数为
S????1?7.9??S??1.5K??a????m所以D截面安全
截面（只校核扭矩）抗扭截面系数WT??16d3?0.2d3?10974.4第二篇：低速轴设计
低速轴的设计
7.3.1轴的运动学及动力学参数
p3?6.64kwn3?p3n3n2i3?231.849435r/min?86.28r/minT3?9550??95506.6486.28N?m?734.96N?m7.3.2轴的材料选择并确定需用弯曲应力
由表（13-10）选用45钢，调制处理，硬度为（217-255HBS），许用弯曲应力[??1]?60MPa。
7.3.3按扭转强度概略计算轴的最小直径
查表（5-1）知A0?107?118，由于低速轴受到的弯矩较小，而受到的扭矩较大，故取A0?107。d3?A0?3p3n3?107?36.6486.28?45.51mm由于最小周径处安装联轴器，且直径大于30mm，小于100mm，其截面上开一个键槽，故直径增大d3min?48mm7.3.4设计轴的结构并绘制轴的结构草图
1)轴结构的分析
低速轴设计为阶梯轴，轴上的齿轮、轴承分别从周两端装入与拆卸，轴伸出端安装联轴器，初选联轴器为HL4型弹性联轴器（GB/T5.14-2003）。公称转矩为1250N·m，许用转速[n]?4000r/min，Y型轴孔（圆柱型），孔直径d?48mm,轴孔长度L1?84mm总长度为L?112mm，联轴器与轴的联接选用普通平键、A型，b?h?14mm?9mm（GB/T1096-2003），槽深t?5.5mm，长80mm。定位轴肩为?53mm，与轴承配合的轴颈直径为?55mm，需磨削故应设砂轮越程槽?54mm?1mm，齿轮与周配合的直径为?66mm配合为K6，定位轴肩直径为?78mm、宽度b?9mm，齿轮与轴之间用普通平键连接为A型，b?h?20mm?12mm（GB/T1096-2003）。槽深t?7.5mm、长L?63mm，轴上两个键槽布置在统一母线上。2)预选滚动轴承并确定各轴段直径
5％，即d3min?(1?0.05)d3?1.05?45.51mm?47.79mm所以取标准直径
由于轴主要受径向载荷，所受轴向力较小，你用深沟球轴承6211（GB/T276-1994），尺寸d?D?B?55mm?100mm?21mm，与滚动轴承相配合的轴颈为?64mm，配合为K6，定位轴肩为?60mm。
3)确定右轴承端盖相关的轴段尺寸
轴承端盖厚度为20.6mm，联轴器端面与轴承盖钉头的距离为34.4mm，该轴端直径为?53mm4)确定轴段的长度并绘制低速轴结构草图
7.3.5按弯曲-扭转强度校核
1)受力图如下：
2)计算作用在轴上的力
齿轮4所受的圆周力
Ft4?7.3.6D7.3.72T3d4?2?734.96?10193.823N?7584N第三篇：减速器中间轴设计报告
机械设计大作业
轴系设计报告
02015732曾祥
东南大学机械工程学院
指导老师：钱瑞明2017.11.16东南大学机械工程学院
曾祥
目录
减三制、速轴系器基中本尺间寸轴的设心的计得设计体计............................................................................................................2一、二、算...............................................................................2减速器中间轴的绘.......................................................................................8减速器中间轴设计
东南大学机械工程学院
曾祥
会.......................................................................................................1减速器中间轴的设计
一、轴系基本尺寸的设计计算
1.选择轴的材料
由题意轴的材料为45调质钢,查表19.1,硬度为217~255HBS,对称循环弯曲许用应力[σ-1]=180Mpa。2.初步计算轴径
根据式（19.3），查表19.3，A取115，得
dmin?A3P20?115?3?46.6mmn300因为轴上开有两个键槽，直径增大10%~15%，轴的直径为52mm，为了更好的选取合适的轴承，轴的直径取55mm。3.轴的机构设计
1)拟定轴上齿轮、轴承、轴承盖等零件的装配方向、顺序和相互关系，轴上零件的布置方案如图一所示。2)轴上零件的定位和轴的主要尺寸的确定参见图一（第8页）a)最小轴径为两端安放轴承的部位，初步选定30211圆锥滚子轴承面对面布置，其尺寸d?D?B为55mm?100mm?21mm，即两端与轴承配合的轴径为55mm。左端轴承采用端盖轴套轴向定位，配合轴段长度l1?25mm，右侧轴承采用轴套端盖轴向定位。
减速器中间轴设计
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取齿轮2安装段直径dg1?58mm，配合选b)H7，配合轴段长度应该比齿轮2略宽，取r6l2?98mm，为了便于安装，左侧端面采用锥面导向结构，齿轮2右侧和齿轮3左侧通过轴肩轴向定位固定，齿轮3安装段直径同样选dg2?58mm，配合选
H7，配合轴段r6长度应该比齿轮3略宽，取l3?118mm，为了便于安装，左侧端面采用锥面导向结构，由题目要求轴肩宽20mm，轴肩高度hc)?0.07d，取h?6mm，轴环直径dr?67mm齿轮2距箱体内壁20mm，左侧轴承距箱体内壁5mm，则轴套1长25mm。齿轮3距箱体内壁15mm，右侧轴承距箱体内壁5mm，则轴套2长20mm。
d)齿轮2、3轴向定位采用平键，查GB/T1095-2003，其尺寸分
别为16mm?10mm?90mm、16mm?10mm?110mme)3)轴承盖总厚取42mm。
轴结构的工艺性
取轴端倒角为2?45,按规定确定各轴肩的圆角半径，键槽位于同一轴线。
?4.按弯扭合成校检轴的强度
1)中间轴转矩的计算
2)T2?T3?9.55?106P/n=9.55?106?20/300?636666.67N?mm画出轴空间受力简图（图2a）将轴上的力分解为垂直面（图b）和水平面受力（图c），集中力取齿轮的中点和圆锥滚子轴承中心垂线与轴的交点。
3)轴上受力分析
减速器中间轴设计
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Fr2Ft2Fa2l1l2Fa3Ft3Fr3l3图2aFr2Fa2FvaFa3Fr3Fvb图图2c减速器中间轴设计
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Ft2FhaFt3Fhb图2d15991.63Nmm430026.93Nmm图2e齿轮2的圆周力
Ft2?2T22T22?636666.67???3001.22N?d2z2mn2/cos?283?5/cos12齿轮2的径向力
tan?ntan20?Fr2?Ft2?3001.22??1116.76N?cos?2cos12齿轮的轴向力
减速器中间轴设计
2b70414.86Nmm64912.85Nmm3795.27Nmm93273.32Nmm
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Fa2?Ft2tan?2?3001.22?tan12??637.93N齿轮3的圆周力
Ft3?2T22T22?636666.67???8406.28Nd3z3mn3/cos?325?6/cos8?齿轮2的径向力
tan?ntan20?Fr3?Ft3?8406.28??3089.70N?cos?3cos8齿轮的轴向力
Fa3?Ft3tan?3?8406.28?tan8??1181.43N4)计算作用于轴上的支反力
水平面支反力
Fhb?Ft2l1?Ft3(l1?l2)??5196.70N?mml1?l2?l3Fha?Ft2?Ft3?Fhb??208.36N?mm垂直面反力
Fr2(l2?l3)?Fa2d2d3?Fa3?Fr3l322l1?l2?l3Fva???845.77N?mmFvb?Fr2?Fr3?Fva??1127.17N?mm5)计算轴的弯矩，并画出弯矩图
齿轮2中心水平面处弯矩为
MHg2?l1?Fha?76.75??208.36??15991.63N?mm齿轮2中心垂直面处弯矩为（最大）
d283?5】?76.75??845.77【?637.93?】?22cos12?-64912.85N?mm【70414.86】Mvg2?l1?Fva【?Fa2?齿轮3中心水平面处弯矩为
减速器中间轴设计
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曾祥
MHg3?l3?Fhb?82.75??5196.70??430026.93N?mm齿轮3中心垂直面处弯矩为（最大）
d325?6】?82.75??1127.17【?1181.43?】??
22cos8-93273.32N?mm【?3795.27】Mvg3?l3?Fvb【?Fa3?6)分别画出垂直面水平面的弯矩图（图c、e）；求两处合成弯矩（两者方向遵循矢量叠加原理，在此只需要大小，方向不予计算给出）
Mg2?Mvg22?MHg22?72207.93N?mmMg3?Mvg32?MHg32?440026.22N?mm
7)8)画扭矩图（图f）校核轴的强度
只校核危险截面（承受最大弯矩和扭矩的截面）和轴径较小的截面。轴单向转动，转矩为脉动循环，取??0.7，实心轴取??0，考虑键槽影响，d乘以0.875，则有
Mg32?(?T)2440026.222?(0.7?636666.67)2?c???47.91MPa???0.1d30.1?(0.875?58)3故轴安全。9)轴承寿命计算
圆锥滚子轴承
?1?Fr1?Fva2?Fha2?871.06NFr2?Fvb2?Fhb2?5317.54NFA?Fa3?Fa2?543.5N查表17.7，e?1.5tan?
?1.5?tan15??0.402，查表17.5，Y?1.49减速器中间轴设计
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曾祥
Fs1?Fr1?292.30N2YFr2?1784.41N2YFs2?Fa1?FA?Fs2?2327.91NFa2?Fs2?1784.41Ne?1.5tan??1.5?tan15??0.402,Fa1X1?0.40,Y1?1.49;X2?1,Y2?0P1?fp(X1Fr1?Y1Fa1)?1.1?(0.40?871.06?1.49?2327.91)?4198.71NFr1?2.67?e,Fa2Fr2?0.34?eP2?fp(X2Fr2?Y2Fa2)?1.1?(0.40?5317.54?0?1784.41)?2339.72N查GB/T297-1994，30211的Cr=90.8kN,则
16670C10L10h?()3?1.57?106hnP1二、减速器中间轴的绘制
中间轴2D、3D图绘制如下
减速器中间轴设计
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曾祥
图3减速器中间轴设计
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图1减速器中间轴设计
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减速器中间轴设计
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图4轴3D俯视图
图5轴3D左视图
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图6轴3D正视图
图7减速器中间轴设计
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轴3D装配图
图8轴装配3D主视图
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图9轴装配3D左视图
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图10轴装配3D俯视图
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图11轴装配3D轴测图
减速器中间轴设计
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三、心得体会
经过一个多月的设计绘图，我终于把减速器中间轴画好。其中碰到很多困难，比如solidworks不会用，轴上零件定位固定装置的选用问题。设计环节遇到问题时，我通过参考教材p406例题以及参考资料一步步地解决。技术上遇到问题，通过借阅相关书籍熟练掌握了solidworks的基本用法。
轴的设计是综合性很强的一个项目，不仅仅要考虑轴的长度，还要考虑轴上零件定位固定、轴的强度、轴承的选用及寿命。运算量最大的部分就是通过弯扭合成检验轴的强度，弯矩图、扭矩图、强度理论这些都是材料力学的重要知识，在计算遇到困难时我会查询材料力学相关资料来完成扭矩图弯矩图的绘制，最后完成轴强度的校验。在参考课本上例题计算弯矩时，发现了例题上一个不太精确的取值。P406例题19.1选用7211C滚动轴承，属于角接触轴承，接触角为15，但是在计算轴承跨距时忽略了接触角的影响，直接把滚子中心坐垂线与轴线交点作为受力中心，精度不高的情况下可以这样做，但是为了提高计算精度，我选用圆柱滚子轴承30211，采用面对面布置并且考虑接触角的影响，减小了误差。
这次设计任务提高了我对轴承代号、选用和寿命的计算的能力，熟悉了轴的设计和强度校核，同时学会了solidworks的简单应用，不仅为期末考试减少了复习任务，还提高了机械设计的能力。
?减速器中间轴设计
第四篇：六轴机器人系统设计
六轴机器人系统设计
第一章
六轴机器人总体方案的设计.................................................................................1.1六轴机器人的设计内容及要求..............................................................................61.2六轴机器人的总体设计
..........................................................................................61.3机器人腰部关节的设计
..........................................................................................81.4机器人肘部的设计
..................................................................................................81.5机器人大小臂设计
..................................................................................................91.6机器人腕部的设计
................................................................................................101.7工业机器人驱动方式选择....................................................................................111.4谐波减速器介绍
....................................................................................................131.4.1谐波齿轮减速器简介
.........................................................................................131.4.2谐波减速器基本结构
.........................................................................................131.4.3谐波减速器工作原理
.........................................................................................141.4.4谐波减速器的主要特性
......................................................................................151.4.5谐波减速器的减速比
..........................................................................................161.5RV减速器介绍.....................................................................................................161.5.1RV减速器简介...................................................................................................1.4.2RV减速器基本结构...........................................................................................171.4.3RV减速器传动原理..........................................................................................171.4.3RV减速器的主要性能特征..............................................................................181.4.4RV减速器的旋转方向和减速比......................................................................第二章
机器人传动系统设计
.............................................................................................222.1机器人简单模型与静力学分析............................................................................222.2伺服电机和减速器
选型计算
................................................................................242.3直齿轮的选择与校核
............................................................................................292.4锥齿轮的选择与校核
............................................................................................342.5传动系统中其余齿轮设计校核............................................................................382.5轴六的设计
............................................................................................................392.6轴承的校核
............................................................................................................43第三章
谐波减速器的设计
.................................................................................................453.1谐波齿轮减速器简要介绍和设计要求.................................................................453.2总体方案设计
........................................................................................................453.3柔轮和刚轮材料的选择
........................................................................................463.3.1柔轮材料选用
.............................................................................................463.3.2刚轮材料选用
.............................................................................................463.3.2凸轮材料选用
.............................................................................................463.4钢轮、柔轮、波发生器的设计计算与校核
........................................................463.4.1各零件的几何尺寸计算
.............................................................................463.4.2柔轮校核
......................................................................................................48第四章
RV减速器的设
计................................................................................................504.1RV减速器的简要介绍和设计要求..............................................................................504.1.1减速器概要
.................................................................................................504.1.2设计要求
.....................................................................................................504.2行星齿轮与太阳轮的设计
.....................................................................................514.2.1.零件材料和热处理的选择：
......................................................................514.2.2.齿轮齿数的确定
..........................................................................................514.2.3齿轮模数的确定
.........................................................................................514.2.4校核齿轮
.....................................................................................................524.2.5齿轮几何尺寸的设计计算..........................................................................534.3减速器主体部分的设计计算.................................................................................544.3.1设计要求
.....................................................................................................544.3.2材料选择和热处理.....................................................................................544.3.3设计计算
.....................................................................................................544.3.4轴承的选择与校核.....................................................................................56第五章
控制系统设计
.........................................................................................................575.1固高控制器简介
.....................................................................................................575.2软件开发平台
........................................................................................................575.3硬件开发平台
........................................................................................................585.4电机控制系统的基本组成.....................................................................................595.5GUC-800系列运动控制器模式应用
....................................................................59第二章
六轴机器人总体方案的设计
2.1六轴机器人的设计内容及要求
六轴机器人在工业中有着广泛的应用，机器人的运动机构和运动控制系统是其核心部
分。本文也将这两者作为工作的重心。
主要设计内容：
（1）六轴机器人三维模型的建立。
（2）电机和减速器的选型计算。
（3）机械传动方案设计，设计计算并校核齿轮、轴、轴承等
（4）减速器的设计
（5）控制系统的简单设计
2.2六轴机器人的总体设计
（1）机器人的机械部分设计主要包括传动系统设计、电机选型和减速器的选型设计。机构本体主要包括腰部、大臂、肘关节、小臂和腕部。
本文在设计过程中，参考了埃夫特公司的ER50-C20系列机器人。机器人机械系统图如图2.1所示
（2）机器人的工作空间如图2.2所示
2.3机器人腰部关节的设计
机器人腰部主要包括底座、基座两个结构件和减速部件，底座一般用地脚螺栓固定在
地面上或用螺栓固定在其他的工作平台上，底座的尺寸要尽量大一点，使其能够承受较大
的倾覆力矩，底座结构上为中空的圆台，利于各种电缆等从中经过；基座为支撑连接大臂
的结构件，也承担着上方的所有重量，故其强度要考虑进去；减速部件为电机加减速器，将电机的高速低扭转为低速高扭。本文设计的腰部如图
2.3所示
2.4机器人肘部的设计
机器人肘部主要是电机4、5、6的输出与轴4、5、6的第一段传动的齿轮箱和其中的各传动部件，其设计要求与普通的减速器类似。本文设计的肘部关节如图2.4所示。
2.5机器人大小臂设计
机器人大臂设计应满足强度条件，原则上应对其进行静力学和动力学特性分析，本文由于时间缘故，未做有限元分析，大小臂的设计是参考市场上已有产品进行设计，大臂设计中，也应留有布线的空间；因小臂同时也是轴
4，故小臂的设计应为中空轴，轴
5和轴六从其中穿过；大小臂上还应设计用于吊装的部分，本文设计的是打有螺纹孔的凸出块，吊装时用吊装用螺钉和吊索实现。本文设计大臂和小臂如图2.5和2.6所示。
第五篇：2013年机械设计大作业轴设计
湖
北
民
族
学
院
HUBEIMINZUUNIVERSITY大作业设计说明书
课程名称：
机
械
设
计
设计题目：
设计搅拌机用单级斜齿圆柱
齿轮减速器中的低速轴
院
系：
理
学
院
专业班级：
机械电子工程0211411班
设
计
者：
学
号：
设计时间：2013年12月20日
目录(宋体，三号，加粗，居中)1、设计任务书
…………………………………………………………12、……………………………………………………………
3、轴结构设计
…………………………………………………
3.1轴向固定方式
………………………………………………………3.2选择滚动轴承类型
………………………………………………………3.3键连接设计
…………………………………………………3.4阶梯轴各部分直径确定……………………………………………………3.5阶梯轴各部段长度及跨距的确定
………………………………………
4、轴的受力分析
……………………………………………………………
4.1画轴的受力简图
………………………………………………………4.2计算支反力
………………………………………………………4.3画弯矩图
………………………………………………………4.4画扭矩图
………………………………………………………
5、校核轴的弯扭合成强度……………………………………………………
6、轴的安全系数校核计算………………………………………………
7、参考文献……………………………………………
注：其余小四，宋体。自己按照所需标题编号，排整齐。
设计任务书
1.已知条件
某搅拌机用单级斜齿圆柱减速器简图如上所示。已知：电动机额定功率P=4kW，转速n1=750r/min，低速轴转速n2=130r/min，大齿轮节圆直径d2=300mm，宽度B2=90mm，轮齿螺旋角β=12°，法向压力角αn=20°。
2．设计任务
设计搅拌机用单级斜齿圆柱减速器中的高速级/低速轴（包括选择两端的轴承及外伸端的联轴器）。
要求：（1）完成轴的全部结构设计；
（2）根据弯扭合成理论验算轴的强度；（3）精确校核轴的危险截面是否安全。
篇二：轴的设计加工与检测总结怎么写
轴系结构设计实验报告
一、实验目的1、熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计，滚动轴承组合设计的基本方法；
2、熟悉并掌握轴、轴上零件的结构形状及功用、工艺要求和装配关系；
3、熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法；
4、了解轴承的类型、布置、安装及调整方法以及润滑和密封方式。
二、实验设备
1、组合式轴系结构设计分析试验箱。
试验箱提供能进行减速器圆柱齿轮轴系，小圆锥齿轮轴系及蜗杆轴系结构设计实验的全套零件。
2、测量及绘图工具
300mm钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等。
三、实验步骤
1、明确实验内容，理解设计要求；
已知条件（包括传动零件类型、载荷条件、速度条件）：
直齿圆柱齿轮、圆锥滚子轴承、阶梯轴、载荷变动小、传动平稳
绘制传动零件支撑原理简图：
2、复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法（参看教材有关章节）；
3、构思轴系结构方案
（1）根据齿轮类型选择滚动轴承型号；
轴承类别：
圆锥滚子轴承
选择依据：能承受径向和轴向方向的力
（2）确定支承轴向固定方式（两端固定或一端固定、一端游动）；
轴承轴向固定方式：两端固定
选择依据：传动平稳
（3）根据齿轮圆周速度（高、中、低）确定轴承润滑方式（脂润滑、油润滑）；
润滑方式：
油润滑
选择依据：
齿轮圆周速度中低
（4）选择端盖形式（凸缘式、嵌入式）并考虑透盖处密封方式（毡圈、皮碗、油沟）；
密封方式：
毡圈、端盖凸缘式
选择依据：更好的密封轴肩
（5）考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题；
如何定位：定位的话可以用轴肩、端盖、套筒、挡圈，圆螺母。
选择依据：用外力对零件进行约束，使零件在轴向无法产生相对位移。（6）绘制轴系结构方案示意图。
4、组装轴系部件
根据轴系结构方案，从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件、检查
所设计组装的轴系结构是否正确。
5、测量零件结构尺寸（支座不用测量），并作好记录。
6、将所有零件放入试验箱内的规定位置，交还所借工具。
7、根据结构草图及测量数据，在图纸上绘制轴系结构装配图，要求装配关系表达正确，注明必要尺寸（如支承跨距、齿轮直径与宽度、主要配合尺寸），填写标题栏和明细表。
8、写出实验报告。
四、实验结果分析
1、轴上各键槽是否在同一条母线上。答：是。
2、轴上各零件（如齿轮、轴承）能否装到指定位置。答：能。
3、轴上零件的轴向、周向固定是否可靠。答：是。
4、轴承能否拆下。答：能。
5、轴承游隙是否需要调整，如何调整？
答：是。游隙的调整和预紧通常都是采用使轴承的内圈对外圈作适当的轴向相对位移的方法来完成的，且调整游隙或预紧的同时必须保证良好的润滑和散热。
6、轴系位置是否需要调整，如何调整？
答：是。选择调整方法的原则应该是尽量恢复机组安装时（或上次大修后）转子与汽缸的相对位置，以保持动、静部件的中心关系，减少隔板、轴封套中心的调整工作，以便于保持发电机的空气间隙因此应该在测量联轴器中心时，同时测出轴颈下沉、轴颈扬度、转子对汽缸的轴封套洼窝中心，将其测量结果与上次大修后记录的改变值和中心测量结果一起考虑、分析，确定各轴瓦所需的移动量但由于测量误差、汽缸变形及位置的变化和转子弯曲等原因。
7、轴系能否实现工作的回转运动，运动是否灵活？
答：轴系能实现工作的回转运动，运动灵活。
8、轴系沿轴线方向是否固定，若未固定原因是什么？
答：是。若未固定可能轴承正反装出现问题，轴向固定与定位配合不佳，螺母未旋紧等等。
篇三：轴的设计加工与检测总结怎么写
成都电子机械高等专科学校成教院
毕
业
设
计（论
文）
论文题目：
轴类零件的加工工艺分析及夹具设计
教
学
点：
重庆科创职业学院
指导老师：
金
江
职
称：
讲师
学生姓名：
徐
涛
学
号:
200840884专
业：
机电一体化技术
成都电子机械高等专科学校成教院制
年
月
日1摘
要
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、凸轮以及连杆等传动件，按照结构类型不同，轴可以分为很多种如：阶梯轴、锥度心轴、空心轴、凸轮轴等，轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间，轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高。根据零件的结构类型、及其功能，运用定位夹紧的知识从而完成了夹具设计。
关键词：轴类零件、轴颈、夹具
Abstract
Shaftpartsisoftenmetoneofthetypicalpartsofthemachine.Itismainlyusedforsupportinginmechanicalgear,CAMandconnectingroddriveparts,accordingtothedifferentstructuretypes,theshaftcanbedividedintomanykinds,suchas:,taperspindleladdershaft,hollowshaft,camshaft,axislengthtodiameterratiolessthan5calledshortshaft,calledtheslendershaftisgreaterthan20,mostlyanumberlinesomewhereinbetween,shaftbearings,andbearingfitoftheshaftsegmentcalledthejournal.Journalisshaftassemblybenchmark,theyhavehigherprecisionandsurfacequalityofthegeneralrequirements.Dependingonthetypeofstructureparts,anditsfunction,andusingpositioningclampingfixturedesignknowledgetocompleted.
Keywords：Shaft,journal,fixtures
目录
第一章
轴类零件技术要求
.............................................................................................................1一、尺寸精度
...........................................................................................................................1二、几何形状精度
...................................................................................................................1三、相互位置精度
.................................................................................................................1四、表面粗糙度
.......................................................................................................................1第二章
轴类零件的毛胚和材料
.....................................................................................................2第一节
轴类零件的选材
.........................................................................................................2第二节
轴类零件的切削用量选择
.........................................................................................2第三章
轴类零件一般加工要求及方法
.........................................................................................3第一节
轴类零件加工工艺规程
.............................................................................................3第二节
轴类零件加工注意事项
.............................................................................................3第三节轴类零件加工的技术要求
...........................................................................................4第四章
轴类零件工艺路线
.............................................................................................................5一、传承轴图样分析
...............................................................................................................6二、确定毛坯
...........................................................................................................................三、确定主要表面的加工方法
.............................................................................................四、确定定位基准
...................................................................................................................五、划分阶段
...........................................................................................................................六、热处理工序安排
...............................................................................................................七、加工尺寸和切削用量
.......................................................................................................八、拟定工艺过程
.................................................................................................................第五章
细长轴加工工艺特点
.........................................................................................................一、改进工件的装夹方法
.....................................................................................................二、采用跟刀架
.......................................................................................................................三、采用反向进给
...................................................................................................................四、采用车削细长轴的车刀
...................................................................................................第六章
夹具的设计
.......................................................................................................................10第一节
铣床夹具设计
...........................................................................................................10一、六点定位原理
.........................................................................................................11二、应用定位原理几种情况
.........................................................................................11（1）完全定位
...............................................................................................................11（2）部分定位
...............................................................................................................11（3）过定位（重复定位）
...........................................................................................11三、确定要限制的自由度
.............................................................................................12四、定位方案选择
.........................................................................................................12五、计算定位误差
.........................................................................................................13（1）夹紧方案
...............................................................................................................14（2）对刀方案
...............................................................................................................14（3）夹具体与定位键
...................................................................................................14（4）夹具总图上的尺寸、公差和技术要求
...............................................................14（5）夹具精度分析
.......................................................................................................15第二节
各类铣床夹具
...........................................................................................................16一、铣床夹具
.................................................................................................................16（1）铣床夹具的分类
...................................................................................................16（2）铣床常用通用夹具的结构
...................................................................................16（3）铣床夹具的设计特点
...........................................................................................16二、典型数控机床夹具
.................................................................................................11、数控铣床夹具
...........................................................................................................182、数控铣削加工常用的夹具大致有以下几种：
.........................................................结束语.............................................................................................................................................2谢
词
...........................................................................................................................................21参考文献
.........................................................................................................................................22第一章
轴类零件技术要求
一、尺寸精度
起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5～IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6～IT9）。
二、几何形状精度
轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。
三、相互位置精度
轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01～
0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001～
0.005mm。
四、表面粗糙度
一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。
第二章
轴类零件的毛胚和材料
第一节
轴类零件的毛胚
轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。
第二节
轴类零件的材料
轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。
45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。
40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。
轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。
精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。
第三章
轴类零件一般加工要求及方法
第一节
轴类零件加工工艺规程注意点
在学校机械加工实习课中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。
轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：
（1）零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。
（2）渗碳件加工工艺路线一般为：下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工（对不需提高硬度部分）→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。
（3）粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。
（4）精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。
第二节
轴类零件加工的技术要求
（1）尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6~IT9。
（2）几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
（3）相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。
（4）表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。
第三节
轴类零件的热处理
（1）锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
（2）调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。
（3）表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。
（4）精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。
第四章
轴类零件工艺路线
（1）轴类零件是常见的零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。
（2）对于7级精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般传动轴，其工艺路线是：正火－车端面钻中心孔－粗车各表面－精车各表面－铣花键、键槽－热处理－修研中心孔－粗磨外圆－精磨外圆－检验。
（3）轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。
（4）中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。
（5）对于空心轴（如机床主轴），为了能使用顶尖孔定位，一般均采用带顶尖孔的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，则在重装锥堵或心轴时，必须按外圆找正或重新修磨中心孔。
（6）轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。
（7）在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。
（8）台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。
一、传承轴图样分析
图4.1（1）图4.1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。
（2）根据工作性能与条件，该传动轴图样(图4.1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。
二、确定毛坯
该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠60mm的热轧圆钢作毛坯。
三、确定主要表面的加工方法
传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：粗车→半精车→磨削。
四、确定定位基准
（1）合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。
（2）粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。
五、划分阶段
对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该传动轴加工划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。
六、热处理工序安排
轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。
综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：
下料→车两端面，钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆，车槽，倒角→车螺纹→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。
七、加工尺寸和切削用量
（1）传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。
（2）车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。
八、拟定工艺过程
定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。
在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表4.1。
第五章
细长轴加工工艺特点
一、改进工件的装夹方法
粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。
精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。
二、采用跟刀架
跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。
三、采用反向进给
车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具），这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。
四、采用车削细长轴的车刀
车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向振动和弯曲变形。粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑容易。精车用刀常有一定的负刃倾角，使切屑流向待加。
第六章
夹具的设计
第一节
铣床夹具设计
图6-1所示拔叉零件，要求设计铣槽工序用的铣床夹具。根据工艺规程，在铣槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽宽14H11mm，槽深7mm，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm，槽侧面与E面的距离12±0.2mm，槽底面与B面平行。
拨插零件图6—1一、六点定位原理
当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图所示。用X、Y、Z和X、Y、Z分别表示
沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。
六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。
二、应用定位原理几种情况
（1）完全定位
工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。
（2）部分定位
工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。
在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。
（3）过定位（重复定位）
几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。
A、一般情况下，应该避免使用过定位。
通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。
B、过定位亦可合理应用
虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。
工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以
免除。由于工件的支撑刚性得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。
三、确定要限制的自由度
按照加工要求，铣通槽时应限制五个自由度，即沿x轴移动的自由度不需要限制，但若在此方向设置一止推支撑，则可起到承受部分铣削力的作用，故可采用完全定位。
四、定位方案选择
如图6-1.1所示，有三中定位方案可供选择：
方案I：工件已E面作为主要定位面，用支承板1和短销2（与工件Ф26H7孔配合）限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。为了提高工件的装夹刚度，在C处加一辅助支承。
方案II：工件以Ф26H7孔作为主要定位基面，用长销3和支承钉4限制工件五个自由度，另设置一防转挡销实现六点定位。在C处也加一支承。
方案III：工件以Ф26H7孔为主要定位基面，用长销3和长条支承板5限制两个自由度，限制工件六个自由度，其中绕z轴转动的自由度被重复限制了，另设置一防挡销。在C处也加一辅助支承。
图6.1.1铣床定位方案
1-支撑板2-短销3-长销4-支撑钉5-长条支撑板
比较以上三种方案，方案I中工件绕x轴转动的自由度由E面限制，定位基准与设计基准不重合，不利于保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度。方
案II中虽然定位基准与设计基准重合，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度要求保证，但这种定位方式不利于工件的夹紧。由于辅助支承是在工件夹紧后才起作用，而是施加夹紧力P时，支承钉4的面积太小，工件极易歪斜变形，夹紧也不可靠。方案III中虽是过定位，但若在工件加工工艺方案中，安排Ф26H7孔与E面在一次装夹中加工，使Ф26H7孔与E面有较高的垂直度，则过定位的影响甚小。在对工件施加夹紧力P时，工件的变形也很小，且定位基准与设计基准重合。综上所述，方案III较好。
对于防转挡销位置的设置，也是三种不同的方案。当挡销放在位置1时，由于B面与Ф26H7孔的距离较进（230-0.3mm），尺寸公差又大，定位精度低。挡销放在位置2时，虽然距Ф26H7孔轴线较远，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也较低。而当挡销放在位置3时，距Ф26H7孔轴线较远，工件定位面的精度较高（Ф55H12），定位精度较高，且能承受切削力所引起的转矩。因此，防转挡销应放在位置3较好。
五、计算定位误差
除槽宽14H11由铣刀保证外，本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度，其它要求未注公差，因此只需计算上述两项加工要求的定位误：
（1）加工尺寸12±0.2mm的定位误差
采用3-1.1（c）所示定位方案时，E面既是工序基准，又是定位基准，故基准不重合误差为零。有由于E面与长条支承板始终保持接触，故基准位移误差为零。因此，加工尺寸12±0.2mm没有定位误差。
（2）槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度的定位误差
长销与工件的配合去Ф26H7g6，则
Ф26g6=Ф26-0.009-0.025（mm）
Ф26H7=Ф25+0.0250（mm）
由于定位基准与设计基准重合，故基准不重合误差为零。
基准位移误差
△y=2*8tan△a=2*8*0.000625=0.01（mm）
由于定位误差△D=△y=0.01?0.08/3（mm），故此定位方案可行。
（1）夹紧方案
根据工件夹紧的原则，除施加夹紧力外，还应在靠近加工面处增加一夹紧力，用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面，而对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板，使结构紧凑，操作方便。
（2）对刀方案
加工槽的铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。
（3）夹具体与定位键
为保证工件在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设置耳座，以便固定。
为了使夹具在机床工作台的位置准确及保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度要求，夹具体底面应设置定位键，定位键的侧面应与长销的轴心线垂直。
（4）夹具总图上的尺寸、公差和技术要求
下面以拨叉铣槽夹具为例给予说明。
A、夹具最大轮廓尺寸为234mm，210mm，250mm。
B、影响工件定位精度的尺寸和公差为工件内孔与长销10的配合尺寸为Ф26H7g6和挡销的位置尺寸为6±0.024mm及107±0.07mm。
C、影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差定位键与铣床工作台T形槽的配合尺寸14h6。
D、影响夹具精度的尺寸个公差为定位长销10的轴心线对定位键侧面B的垂直度为0.03mm；定位长销10的轴心线对夹具底面A的平行度为0.05mm；对刀块的位置尺寸为9±0.04和13±0.04mm。
本例中，塞尺厚度为2h8mm，所以对刀块水平方向的位置尺寸为
a=12-2=10（mm）
（基本尺寸）
对刀块垂直方向的位置尺寸为
b=23-7-2=14（mm）（基本尺寸）
对刀块位置尺寸的公差取工件相应尺寸公差的2/1～1/5。因此
a=10±0.04mmb=14±0.04mmE、影响对刀精度的尺寸和公差；塞尺的厚度尺寸2h8=22-0.014mm。
（5）夹具精度分析
为确使夹具能满足工序要求，在夹具技术要求指定以后，还必须对夹具进行精度分析。若工序某项精度不能被保证时，还需要夹具的有关技术要求作适当调整。
按夹具的误差分析一章中的分析方法，下面对本例中的工序要求逐项分析；
A、槽宽尺寸14H11mm；此项要求由刀具精度保证，与夹具精度无关；
B、槽侧面到E面尺寸12±0.2mm；对此项要求有影响的是对刀块侧面到定位板
间的尺寸10±0.04mm及塞尺的精度（2h8mm）。上述两项误差之和△D+△G+△A+△J+△T=0.094<0.4(vmm)因此，尺寸12±0.2mm能保证；
C、槽深8mm：由于工件在Z方向的位置由定位销确定，而该尺寸的设计基准为B面。因此有定位误差，其中△B=0.2VMM、△y=（＆d+＆D）/2=（0.16+0.025）/2=0.02mm(＆d为销公差，＆D为工件公差）。△D=△B+△y=0.22mm、另外，塞尺尺寸（2h8mm）及对刀块水平面到定位销的尺寸（13±0.04mm）也对槽深尺寸有影响，△T=0.014+0.08+0.094mm，△J、△G、△A都对槽深无影响，因此
△D+△G+△A+△J+△T=0.314（mm）
尺寸8的公差（按IT14级）为0.36mm，故尺寸8mm能保证；
D、槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度公差0.08mm；影响该项要求的因素有：
a、定位误差△D=△y=0.01mm；
b、加工方法误差△G=0.012mm；
c、夹具定位心轴17的轴线与夹具底面A的平行度公差0.05mm，即△A=0.05mmd、定位心轴17的轴线对定位侧面B的垂直度公差0.05mm，即△A=0.05mm；而△J△T都对垂直度无影响。由于这些误差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位置误差在YOZ面之上为0.01+0.012+0.05=0.072mm；在YOX平面上为
0.01+0.012+0.03=0.052mm。此两项都小于垂直度公差0.08mm，故该项要求能保证。
综上所述，该铣槽家具能满足铣槽工序要求，可行。
第二节
各类铣床夹具
一、铣床夹具
（1）铣床夹具的分类
铣床夹具按使用范围，可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣夹具三类。按工件在铣床上加工的运动特点，可分为直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具（如仿形装置）三类。还可按自动化程度和夹紧动力源的不同（如气动、电动、液压）以及装夹工件数量的多少（如单件、双件、多件）等进行分类。其中，最常用的分类方法是按通用、专用和组合进行分类。
（2）铣床常用通用夹具的结构
铣床常用的通用夹具主要有平口虎钳，它主要用于装夹长方形工件，也可用于装夹圆柱形工件。
机用平口虎钳是通过虎钳体固定在机床上。固定钳口和钳口铁起垂直定位作用，虎钳体上的导轨平面起水平定位作用。活动座、螺母、丝杆（及方头的）和紧固螺钉可作为夹紧元件。回转底座和定位键分别起角度分度和夹具定位作用。
（3）铣床夹具的设计特点
铣床夹具与其它机床夹具的不同之处在于：它是通过定位键在机床上定位，用对刀装置决定铣刀相对于夹具的位置。
A、床夹具的安装
铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。
作为定位键的安装是夹具通过两个定位键嵌入到铣床工作台的同一条T形槽中，再用T形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设置两个耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形槽间的距离一致。
B、铣床夹具的对刀装置
铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对位置能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装置。对刀装置是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺寸已标准化。各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。
由于铣削时切削力较大，振动也大，夹具体应有足够的强度和刚度，还应尽可能降低夹具的重心，工件待加工表面应尽可能靠近工作台，以提高夹具的稳定性，通常夹具体的高宽比H/B≤1～1.25为宜。
二、典型数控机床夹具
数控机床夹具有高效化、柔性化和高精度等特点，设计时，除了应遵循一般夹具设计的原则外，还应注意以下几点：
（1）数控机床夹具应有较高的精度，以满足数控加工的精度要求；
（2）数控机床夹具应有利于实现加工工序的集中，即可使工件在一次装夹后能进行多个表面的加工，以减少工件装夹次数；
（3）数控机床夹具的夹紧应牢固可靠、操作方便；夹紧元件的位置应固定不变，防止在自动加工过程中，元件与刀具相碰。
所示为用于数控车床的液动自定心三爪卡盘，在高速车削时平衡块所产生的离心力经杠杆给卡爪一个附加的力，以补偿卡爪夹紧力的损失。卡爪由活塞经拉杆和楔槽轴的作用将工件夹紧。而作为数控铣镗床夹具结构的，要防止刀具（主轴端）进入夹紧装置所处的区域，通常应对该区域确定一个极限值。
（4）每种数控机床都有自己的坐标系和坐标原点，它们是编制程序的重要依据之一。设计数控机床夹具时，应按坐标图上规定的定位和夹紧表面以及机床坐标的起始点，确定夹具坐标原点的位置。
1、数控铣床夹具
（1）对数控铣床夹具的基本要求实际上，数控铣削加工时一般不要求很复杂的夹具，只要求有简单的定位、夹紧机构就可以了。其设计原理也和通用铣床夹具相同，结合数控铣削加工的特点，这里只提出几点基本要求：
（2）为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。
（3）为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，从防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刀具在加工过程中发生碰撞。
（4）夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。
2、数控铣削加工常用的夹具大致有下几种：
（1）组合夹具：适用于小批量生产或研制时的中、小型工件在数控铣床上进行铣加工。
（2）专用铣削夹具：是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在批量生产或研制时非要不可时采用。
（3）多工位夹具：可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，也便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短准备时间，提高生产率，较适宜于中批量生产。
（4）气动或液压夹具：
适用于生产批量较大，采用其他夹具又特别费工、费力的工件。这类夹具能减轻工人的劳动强度和提高生产率，但其结构较复杂，造价往往较高，而且制造周期长。
（5）真空夹具：适用于有较大定位平面或具有较大可密封面积的工件。有的数控铣床（如壁板铣床）自身带有通用真空夹具，工件利用定位销定位，通过夹具体上的环形密封槽中的密封条与夹具密封。启动真空泵，使夹具定位面上的沟槽成为真空，工件在大气压力的作用下被夹紧在夹具体。
除上述几种夹具外，数控铣削加工中也经常采用机用平口虎钳、分度头和三爪自定心卡盘等通用夹具。
结束语
通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论联系实际的重要性；另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解；本次毕业设计过程中进行了工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、轴类零件与夹具的设计与分析，是对我在大学期间所学的专业知识的一个检验，也是对所学知识的运用和综合；通过做毕业设计的这个过程，对我以后参加实际工作一定有很好的锻炼意义和指导作用。
谢
词
本论文设计在李秀珍老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着李秀珍老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，金江老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，金老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向金江老师表示深深的感谢和崇高的敬意！
在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。
同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。
我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！
参考文献
1.夏伯雄，数控技术，水利水电出版社，20102.朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，20073.王大伟.刘瑞素，数控系统，化学工业出版社，20054.柳河，数控编程，东北林业大学出版社，20055.李一民，数控机床，东南大学出版社，20056.朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007
篇四：轴的设计加工与检测总结怎么写
轴类零件加工误差分析及检测装置设计说明书
目
录
摘要..............................................................................2Abstract.....................................................................................3第一章绪论................................................51.1引言.....................................................51.2技术特点.................................................51.3非接触式测量及光电传感器的应用...........................51.4轴类零件加工误差分析及检测装置的设计思路.................7第二章传动机构和测量平台的设计.......................2.1导轨的选择...............................................72.2导轨的确定...............................................92.3丝杆的确定选择与计算??????????????????102.4齿轮选择计算与校核......................................202.5同步带轮选择............................................222.6步进电机选取与计算......................................25第三章光电传感器的选择................................23.1光电传感器的选型........................................273.2LS-7000系列测量头的选取.................................293.3.测量轴的应用............................................32第四章主轴数控车削加工工艺及编程设计...............33第五章
轴类零件加工工艺设计..........................345.1主轴零件的工艺分析......................................355.2零件的尺寸标注分析......................................365.3零件的几何要素分析......................................35.4零件的技术要求分析......................................385.5毛坯及夹具的确定........................................395.5.1毛坯的确定..........................................405.6刀具的选择.............................................475.6.1刀具材料的选择.....................................495.6.2常用的车刀的选用...................................505.6.2.1外圆、端面车刀的选用.............................515.7该零件加工所需用到的刀具................................525.8工艺路线及其工艺卡片....................................535.9工艺卡片的确定..........................................545.10主要加工程序清单.......................................56结论.......................................................5致谢………………………………………………………………………..5参考文献…………………………………………………………………6摘要
轴类零件加工误差分析及检测装置采用精密机械、光栅、微型计算机等技术，为满足汽车、摩托车发动机轴、汽车前后桥刹车轴等检测要求而特殊设计制造的新型测量装置，可测量轴的桃形型而误差、桃形对定位键槽的相位角误差、桃形间相位角误差、轴径的径向跳动及速度、加速度等测量项目。装置采用通用微机系统进行测量循环控制、测量数据采集处理以及测量误差评值和测量结果输出。最大轴测量长度可达1.5米。
非接触式测量是指不接触被测物体的前提下进行精准测量。其测量精度可以达到μm，非接触式测量装置利用CCD采集变焦镜下样品的影像,再配合XYZ轴移动平台及自动变焦镜，运用影像分析原理，通过计算机处理影像信号，对科研生产零件进行精密的几何数据的测量，并可进行CPK数值的分析。
关键词：轴；测量装置；非接触；光电传感器
Abstract
Camshaftmeasuringinstrumentwithprecisionmachinery,grating,micro-computertechnology,tomeettheautomotive,motorcycleenginecamshaft,cambrakesfrontandrearaxlesandotherautomotivetestingrequirementsandspecialdesignandmanufactureofnewmeasuringinstruments,tomeasurecamshaftPeachTypeoferror,Peachkeywaypositioningerrorofthephaseangle,phaseangleerrorbetweenPeach,andthecamshaftoftheradialvelocity,accelerationandothermeasurements.Equipmentusingacommoncomputersystemformeasuringloopcontrol,measurementdataacquisitionandprocessing,andmeasurementerrorevaluationandmeasurementresultsoutput.Camshaftmeasurementsmaximumlengthofupto1.5meters.
Non-contactnon-contactmeasurementisthepremiseofthemeasuredobjectforaccuratemeasurements.Themeasurementaccuracycanbeachievedμmnon-contactmeasuringmicroscopesamplesusingCCDimageacquisitionzoom,coupledwiththeXYZaxesmobileplatformandautomaticzoomlens,theuseofimageanalysisprinciple,throughcomputerprocessingtheimagesignal,ontheresearchandproductionofprecisionpartsMeasurementgeometry,andnumericalanalysisoftheCPK.Keywords:
Camshaft;measuringinstrument;non-contact;photoelectricsensor.
第1章
绪
论
1.1引言
轴类零件加工误差分析及检测装置采用精密机械、光栅、微型计算机等技术，为满足汽车、摩托车发动机轴类零件、汽车前后桥刹车轴等检测要求而特殊设计制造的新型测量装置，可测量轴类零件的桃形型而误差、桃形对定位键槽的相位角误差、桃形间相位角误差、轴径的径向跳动和圆度及轴的速度、加速度等测量项目。装置采用通用微机系统进行测量循环控制、测量数据采集处理以及测量误差评值和测量结果输出。最大轴类零件的测量长度可达1.5米。
1.2轴类零件加工误差分析及检测装置的技术特点
普通接触性轴类零件测量装置的技术特点如下：
1、机械主机采用被测轴类零件立式安装结构形式，整机由圆数控转台、垂直、径向数控导轨三个坐标轴及测头系统、机座、立柱等几部分组成：
2、采用圆向、径向及轴向光栅定位，以通用型微机进行测量控制、数据采集和误差处理。三个坐标轴均采用电机驱动；
3、全自动测量循环，轴类零件一次安装后，自动完成测量过程，并自动进行误差评值和输出测量结果；
4、通用测量软件：配备相应键槽等定位装置，一台装置满足多种轴类零件的检测的要求；
5、测量装置同时满足多种轴类零件的测量；
6、测量装置的测头部分可换（圆测头、直线测头、刀口测头及店测头）；
7、对轴类零件按实际键槽（或定位孔等）设计定位校正卡具。
1.3非接触式测量和光电检测的技术特点
非接触式测量是指不接触被测物体的前提下进行精准测量。其测量精度可以达到μm非接触式测量装置利用CCD采集变焦镜下样品的影像,再配合XYZ轴移动平台及自动变焦镜，运用影像分析原理，通过计算机处理影像信号，对科研生产零件进行精密的几何数据的测量，并可进行CPK数值的分析。
目前常见的非接触测量有光学测量，红外线测量，超声波测量，电磁感应测量，视觉成像测量等等都是非接触式测量。
针对轴类零件的非接触式测量，则广泛采用光电传感器来测量，此类传感器应用于测量装置而用，在精密度上和准确性上很大的保证。
光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。
光电传感器是各种光电检测系统中实现光电转换的关键元件，它是把光信号（红外、可见及紫外光辐射）转变成为电信号的器件。
①检测距离长
如果在对射型中保留10m以上的检测距离等，便能实现其他检测手段（磁性、超声波等）
无法离检测。
②对检测物体的限制少
由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理，所以不象接近传感器等将检测物体限定
在金属，它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。
③响应时间短
光本身为高速，并且传感器的电路都由电子零件构成，所以不包含机械性工作时间，响应时间非常短。
④分辨率高
能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点，或通过构成特殊的受光光学系统，来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。
⑤可实现非接触的检测
可以无须机械性地接触检测物体实现检测，因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此，传感器能长期使用。
⑥可实现颜色判别
通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合
而有所差异。利用这种性质，可对检测物体的颜色进行检测。
⑦便于调整
在投射可视光的类型中，投光光束是眼睛可见的，便于对检测物体的位置进行调整。
1.4轴类零件加工误差分析及检测装置的内容
整个轴类零件固定在上下顶锥上面，由于轴类零件的表面是曲线面，此非接触性轴类零件加工误差分析及检测装置就是用来测量轴类零件表面的圆度和圆跳动公差值。
本测量装置在测量时，轴类零件的参数是变化的，这样就引起了轴的外径不同，所以在本测量系统中，在测量不同的轴类零件时，机械装置应根据情况适当调整。
当直径变化时，可以通过步进电机来调整本系统工作台的位置，使光电传感器测头能在正确位置测量。还要调整激光测头的位置，来适应轴类零件的直径的变化。在本系统中测量轴类零件时，本系统中设计了采用对射型传感器，一个测量头负责发出红外光，一个测量头负责接收光源。
1.5光电传感器的选择
本测量系统采用的是光穿透型光电传感器，这里我们采用的是基恩士的LS-7000系列：
1.5.1LS-7000系列产品特性
LS-7000系列产品是一款高速、高精度的数字测微计，无需接触目标物即可对其尺寸进行测量。该系列用途广泛，可应用于联机测量和脱机测量。每秒
2400次的高速采样可以确保达到两倍于普通型号的采样速度。这样就可以对挤压制品进行连续测量以及对运动工件进行联机测量。重复精度为
±0.15μm配备最新的光学系统，确保两倍于普通型号的重复精度，从而为高精度产品的制造提供了有力的支持。连接两个测量头进行双渠道同步测量结合使用两个测量头可对两个目标物进行同步测量。利用阈值更改功能对透明目标物进行稳定的检测DE处理器支持阈值更改功能，这样就可以对透明目标物进行稳定的检测。
1.5.2测量原则
高亮度
GaN绿色
LED辐射光能够通过专用的散射模组和准直装置镜头变成均匀的平行光，并照射到测量范围内的目标物上。然后目标物的影像即通过远心光学系统显示在HL-CCD(高速线性
CCD)上。HL-CCD(高速线性)的输出入射信号将由控制器中的DE(数字边缘检
测)处理器和
CPU进行处理。因此，目标物的尺寸规格就可以被显示和输出。
1.6轴类零件圆度和圆跳动测量方法
1.6.1轴类零件圆度测量方法
圆度公差带是在同一正截面上，半径差为公差值t的两同心圆之间的区域。
例如，被测圆柱面任一正截面的圆周必须位于半径差为公差值0.03的两同心圆之间
用光电传感器测量示意如下：
传感器发射器发出红外线光透过轴类零件，接收器接收发出的光源，在此时光源经过轴类零件的表面，得出此时轴类零件的轴径，轴径除以二便得半径值；轴类零件再旋转到另一位置时，又测出此时的轴径，便得出此处位置的半径值，依次下去当轴类零件转一周后，我们测量出轴类零件表面的多处半径值，得出的这些半径值上下波动在一定范围内，这样就得出轴类零件的圆度值。比如测量的几处半径值分别是15.032、15.028、15.034、15.029、15.030等，这样测量的几处半径值差值为0.006mm，即测得被测量的轴类零件该处圆度为0.006mm。
1.6.2轴类零件圆跳动度测量方法
圆跳动公差，指的是径向圆跳动，公差带是在垂直于基准轴线的任一测量平面内半径差为公差值t，且圆心在基准轴线上的两个同心圆之
间的区域，当被测要素围绕公共基准线A—B(公共基准轴线)旋转一周时，在任一测量平面内的径向圆跳动量均不得大于0.1用光电传感器测量方法如下：
轴类零件两端靠图示两个箭头位置的两个顶尖定位，这样便确定测量此处的圆跳动的基准轴线为轴类零件的整个中心轴线，同样轴类零件绕着基准线转动一周，传感器按测量圆度的原理一样，分别测量出转动一周时多处的轴径值，即可得半径值，最大半径值和最小半径值的差即为该处段的圆跳动公差值。
1.7轴类零件加工误差分析及检测装置机械系统总体方案
1.7.1机械系统分析
在深入了解测量装置的性质和特点，掌握轴类零件加工误差分析及检测装置的工作原理，提出系统的可行性分析。对非接触轴类零件参数化测量装置有多种形式，本装置采用Z轴方向为轴类零件的转动方向，两侧装光电传感器的，光电传感器可以在X轴方向上左右移动，同样整个两侧测量装置可以Y轴上下移动。Z轴轴类零件转动用步进电机驱动，X，Y两个方向用步进电机带动同步轮驱动滚珠丝杠副，轴类零件表面采用光投射型传感器，装在轴类零件的两侧。
1.7.2机械系统总体方案和布局
1、测量装置总体布局的基本要求有以下几点：
（1）首先必须满足如加工范围、工作精度、生产率和经济性等各种要求。确保实现既定工艺方法所要求的被测轴类零件和光电传感器的相对位置与相对运动。
（2）在经济、合理的条件下，尽量采用简单的传动链，以简化机构，提高传动精度和传动效率。结构简单，合理可靠，便于测量和装配，便于防护和维修；体积小，重量轻，节约原材料，降低制造成本。在满足总体布局的基本要求的基础上，还应当考虑影响轴类零件测量装置布局的基本因素。
2、测量装置基本布局形式采用以下方案，如下图：
1.7.3非接触圆柱直齿轮测量装置的系统构成
1、主轴传动装置
主轴传动装置为轴类零件转动装置，由转动电机带动齿轮传动主轴，轴类零件靠上下顶尖定位固定住。
2、测量装置
两侧测量装置均采用步进电机带动滚珠丝杆上下移动，传感器的左右移动靠步进电机带动同步轮机构，整个测量装置装在直线导轨+滑块机构上，实现精确移动和定位。
第2章
机械系统的设计
2.1步进电机的选用
2.1.1测量装置步进电机的选用
1、各参数设定
滑块工作重量台w=60N
工作台上最大承受重量为200N滑块与导轨贴塑板间摩擦系数m=0.08滑块进给速V1=1～1000毫米/分
滚珠丝杆导程Lp=1.5毫米
滚珠丝杆节圆直径（名义直径）d0=12毫米
丝杆总长L1=320毫米
定位精度0.001毫米
2、确定步进电动机的型号
（1）脉冲当量的选择，脉冲当量：一个指令脉冲使步进电动机驱动拖动的移动距离?=0.01mm/p（输入一个指令脉冲工作台移动0.01毫米）[7]。
初选之相步进电动机的步距角0.60/1.20，当三相六拍运行时，步距角￡=0.6其每转的脉冲数S==600p/r步进电动机与滚珠丝杆间的传动比i为1（2）等效负载转矩的计算[7]
1、空载时的摩擦转矩
TLF=得TLF=
uwl
2phsi0.06创1700.005uwl=
=0.014N.M2创3.140.8?12phsi
2、测量装置工作时的转矩
TL=[G+uw]L
2phSi[G+uw]L=0.467N.M2phSi得TL=得电动机的最大静转矩为（0.3～0.5）TL=（0.1152～0.192）N.M（3）等效转动惯量计算
1、滚珠丝杆的转动惯量
pd04lpJs=
32Js=5.146x10-6kgm22、滑块的运动惯量
得JW=3.419x10-kgm2换算到电动机轴上的总转动惯量
JL=JL=得JL=0.00035kgm2（4）
初选步进电动机型号，根据TL=（0.1152～0.192）N.M和电动机总转动惯量JL=0.00035初步选定电动型号为85BYG3H358B反应式步进电动机。该电动机的最大静扭距Tmax=6.0N.M
查表选用两个85BYG3H358B型步进电机。
电机的有关参数见下表2.1：
表2.1测量装置步进电机参数
JS+JW
2L
外形尺寸主要技术数据
（mm）
重最高空载型号
步距角转矩最大静启动频率
(N?cm)
电相压
（step/s）
数
电流
外长径
度
径
轴量
(N)()
?(V)(A)
85BYG3H358B
0.6-1.26.05003605.8859712352.1.2测量装置及上顶针Y轴移动步进电机的选用
1、各参数设定
滑块工作重量台w=90N
工作台上最大承受重量为400N滑块与导轨贴塑板间摩擦系数m=0.08滑块进给速V1=1～1000毫米/分
滚珠丝杆导程Lp=1.5毫米
滚珠丝杆节圆直径（名义直径）d0=12毫米
丝杆总长L1=1000毫米
定位精度0.001毫米
2、确定步进电动机的型号
3、（1）脉冲当量的选择，脉冲当量：一个指令脉冲使步进电动机驱动拖动的移动距离?=0.01mm/p（输入一个指令脉冲工作台移动0.01毫米）
[7]。
初选之相步进电动机的步距角0.60/1.2，当三相六拍运行时，步距角￡=0.60其每转的脉冲数S==4600p/r步进电动机与滚珠丝杆间的传动比i为1（2）等效负载转矩的计算[7]
1、空载时的摩擦转矩
TLF=得TLF=
2、测量装置工作时的转矩
TL=[G+uw]L
2phSi[G+uw]L=0.56N.M2phSiuwl
2phsi0.06创1700.005uwl=
=0.025N.M2创3.140.8?12phsi得TL=得电动机的最大静转矩为（0.5～0.7）TL=（0.1352～0.232）N.M（3）等效转动惯量计算
1、滚珠丝杆的转动惯量
pd04lpJs=
32Js=1.6x10-5kgm22、滑块的运动惯量
JW=wl2()
gp
得JW=5.7x10-kgm2换算到电动机轴上的总转动惯量
JL=JL=JS+JW
L2得JL=0.00035kgm2（4）
初选步进电动机型号，根据TL=（0.1352～0.232）N.M和电动机总转动惯量JL=0.00035初步选定电动型号为110BYG3H525反应式步进电动机。该电动机的最大静扭距Tmax=8.0N.M
表2.2Y轴步进电机参数
外形尺寸主要技术数据
（mm）
重最高空载型号
步距角转矩最大静启动频率
(N?cm)
电相压
（step/s）
数
电流
外长径
度
径
轴量
(N)(?)
(V)(A)
110BYG3H5250.6-1.28.05003602.511012616502.1.3主轴步进电机的选择
1、设计参数
主轴最大承受重量为200N；
被测轴类零件直径为d=65mm，长度365mm传动两个齿轮的直径分别为222和123mm，厚度均为30mm定位精度0.001毫米；
被测量轴类零件的转动惯量
pD4bpJg+me232Jg=4.99X10-2kgm2传动齿轮1的惯量为J=1/8md2+me2=0.05kgm2传动齿轮2的惯量为J=1/8md2+me2=0.55kgm2总的转动惯量为0.049+0.05+0.55=0.649kgm2可得电机的转动惯量为0.649kg.m2，初步选定电动型号为110BYG3H525反应式步进电动机。
查表选用110BYG3H525型步进电机。
表2.3主轴电机参数
外形尺寸主要技术数据
（mm）
重最高空载型号
步距转矩角()
(N?cm)
?最大静启动频率
相电压
（step/s）
数
电流
外长径
度
径
轴量
N(V)(A)
110BYG3H5250.6/1.2124803603.511015020702.2齿轮选择计算与校核
2.2.1齿轮的选择
1）选择小齿轮材料为45（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。
2）
精度等级选用7级精度；
3）小齿轮齿数z1＝41，大齿轮齿数z2＝74的；
4）
齿轮模数都为3的直齿轮
2.2.2按齿面接触强度设计
因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算
1）
确定公式内的各计算数值
（1）
试选Kt＝1.6（2）选取区域系数ZH＝2.433（3）选取尺宽系数φd＝1（4）查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，则εα＝εα1＋εα2＝1.62（5）查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8Mpa（6）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1＝600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2＝550MPa；
（7）计算应力循环次数
N1＝60n1jLh＝60×192×1×（2×8×300×5）＝3.32×10e8N2＝N1/5＝6.64×107（8）
查得接触疲劳寿命系数KHN1＝0.95；KHN2＝0.98（9）
计算接触疲劳许用应力
取失效概率为1％，安全系数S＝1，由得
[σH]1＝＝0.95×600MPa＝570MPa[σH]2＝＝0.98×550MPa＝539MPa[σH]＝[σH]1＋[σH]2/2＝554.5MPa2.2.3齿轮的校核
m=3,Z1=41,Z2=74,两齿轮材料均选用45,表面淬火，4855HRC。
~查得：
?Hlim1??Hlim2?1170MPa
?Flim1??Flim2?350MPa预期齿轮寿命5年，每天工作12小时，工作载荷轻微冲击，则
N1?60ant?60*1*520*(5*300*12)?5.616*108N2?N1/i?2.7216*10查《机械设计基础》图，得：
ZN1?0.96,ZN2?1.03YN1?0.92,YN2?0.9(1)验算齿面接触疲劳强度
载荷系数，取K=1.5查得：ZH?2.5,Z??0.88,ZE?189.8MPa
接触应力为：
?H?ZEZHZ??2KTu?1?2bdu2?1.5?5.5647?103.06??172.079MPa224?782.061170?0.96?898.56MPa1.251170?1.03?964.08MPa1.253?189.8?2.5?0.88???H1???Hlim1ZN1SHmin???H2???Hlim2ZN2SHmin
?(2)验算齿根弯曲疲劳强度
取
K=1.5查表：YFa1?2.68,YFa2?2.46Ysa1?1.56,Ysa2?1.68许用弯曲应力：??F???FlimYNSFmin
弯曲疲劳强度的最小安全系数，取?Fmin?1.25则：
??F1??350?0.92?257.6MPa
1.25??F2???F1?350?0.98?274.4MPa
1.252000KT1?YFa1YSa12000?1.5?5.5647?2.68?1.56?bm2Z124?32?26?12.428MPa?F2?YFa2YSa22.46?1.68??F1??12.428?12.285MPa
YFa1YSa12.68?1.56由上述计算可知，均满足要求。
2.3轴的设计
2.3.1主轴的设计
轴是组成精密机械的重要零件之一。一切作为回转运动的零件，都必须在轴上才能传递运动和动力。在本课题所使用的轴，承受的负荷比较小，尺寸也比较小，制造精度高，要求材料具有足够高的机械强度和良好的加工性能。因此，选用材料40Cr，热处理为对轴进行调质处理。
由于主轴转动电机轴径为20mm，连接的联轴器与输入轴的轴径也为20mm，传动的齿轮中间孔即为20mm，中间端轴径为25mm。
此输入轴大致图形如下：
输出轴段的轴直接连接下顶尖顶住轴类零件，可以将下顶尖连同输出轴作为一个整体的输出轴，由于传动齿轮的中间孔为30mm，与齿轮连接的轴径为30mm，与下顶尖连接段的轴径为20mm，中间段为25mm。输入轴的大致图形如下：
2.3.2主轴的校核和轴承的选择
1、轴的较核
一般而言，轴的强度是否满足要求只需对危险截面进行校核即可，而轴的危险截面多发生在当量弯矩最大或当量弯矩较大且轴的直径较小处。根据轴的结构尺寸和当量弯矩图可知，截面与电机连接处弯矩最大,且截面尺寸也非最大,属于危险截面；校核公式[6]：
σ-1(λM2σZ)+3(λT2τZP)≥S
（2.13）
λσ=λτ=Kσ+KR-1βεσ，圆角处的有效应力集中系数，Kτ+KR-1βετ，πd3bt(d-t)2Z=-322d，πd3bt(d-t)2Zp=-162d；
上式中，Z和Zp—轴在截面的抗弯和抗截面模数；
M、T—轴在计算截面上的抗弯和抗扭截面系数；
Kσ、Kτ—有效应力集中系数；
σ-1—疲劳极限；
[s]—许用安全系数；
KR—表面粗糙度系数；
β—表面状态系数；
εσ、ετ—绝对尺寸影响系数。
D—轴径；b—键的宽度。查机械设计手册得：
[s]=2.2；σ-1为275N/mm2；T为7.84N/m；
Kσ=2.45；
KR=1εσ=0.91；Kτ=1.7；ετ=0.89；t=1.8mm；β=2.5。
πd3bt(d-t)23.14创11361.8(11-1.8)2Zp=--==3605.4162d162′11πd3bt(d-t)23.14创11361.8(11-1.8)2Z=--==1253.6322d322′11lt=Kt+KR-11.7+1-1==0.8582.5′0.89betls=Ks+KR-12.45+1-1==1.0762.5′0.91besM=0.418N/m机床允许的最大扭矩[6]。
S=(1.076?275M2)1253.63创(0.858784002)3605.4=6.89S≥[S]符合安全系数
2、轴承的选择和校核
由于输入轴端和输出端轴径均为20mm，工作时为轻度冲击，正常工作温度，预期寿命为5000h，所选择的轴承为6004，查手册可知道轴承6004的基本额定负载Cr=9.38kN,基本额定负载荷Cor=5.02kNFa/Cor=e=0.228查表可知道e=0.38，径向力
错误！未找到引用源。；转速
错误！未找到引用源。；基本额定动载荷
错误！未找到引用源。；基本额定静载荷错误！未找到引用源。；极限转速
错误！未找到引用源。；寿命系数错误！未找到引用源。。
查表可得判断系数错误！未找到引用源。；轴向载荷系数错误！未找到引用源。,错误！未找到引用源。；载荷系数错误！未找到引用源。；
当量动载荷错误！未找到引用源。
轴承寿命错误！未找到引用源。。
轴承寿命要求合格。
2.4导轨的选择
导轨主要根据导轨副之间的摩擦情况，导轨分为：
（1）滑动导轨
两导轨之间为滑动摩擦。结构简单，制造方便，刚度好，抗振性高，是机床上最广泛采用的。
特点：导向精度高，不会出现间隙，能自动补偿磨损。一般选取三角形顶角γ=90°,重型机械采用大顶角γ=110°～120°。当水平力大于垂直力，V形导轨两侧受力不均匀时，采用不对称V形导轨。直线导轨和圆导轨均可采用
承载能力大，制造方便。必须留有侧向间隙。不能补偿磨损。用镶条调整时，会降低导向精度。
需注意导轨的保护。直线导轨和圆导轨均可采用
尺寸紧凑，适用于要求高度小﹑导轨层数多的场合。可构成闭式导轨。用一根镶条可以调整各面的间隙。刚度比平面导轨小。制造简单，弯曲刚度小，主要用于受轴向载荷的导轨。适用于同时作直线和旋转运动的场合。
（2）滚动导轨
滚动直线导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成。当导轨与滑块作相对运动时，钢球就沿着导轨上的经过淬硬和精密磨削加工而成的四条滚道滚动，在滑块端部钢球又通过返向装置（返向器）进入返向孔后再
进入滚道，钢球就这样周而复始地进行滚动运动。返向器两端装有防尘密封端盖，可有效地防止灰尘、屑末进入滑块内部。
特点：
滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低二者之间的运动摩擦
阻力，从而获得：
动、静摩擦力之差很小，随动性极好，即驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度。
驱动功率大幅度下降，只相当于普通机械的十分之一。与V型十字交叉滚子导轨相比，摩擦阻力可下降约40倍。
适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约10倍。能实现高定位精度和重复定位精度。
能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。
成对使用导轨副时，具有“误差均化效应”，从而降低基础件（导轨安装面）的加工精度要求，降低基础件的机械制造成本与难度。导轨副滚道截面采用合理比值的圆弧沟槽，接触应力小，承接能力及刚度比平面与钢球点接触时大大提高，滚动摩擦力比双圆弧滚道有明显降低。
导轨采用表面硬化处理，使导轨具有良好的可校性；心部保持良好的机械性能。简化了机械结构的设计和制造。
2.5导轨的确定
查《机械设计手册3》第二版选取直线滚动导轨副系列，又根据机床设计要求的特点，本设计初步选择:(1)直线滚动导轨副选取四方向等载荷型（GGB型），其特点是：垂直向上向下和左右水平额定载荷是等同的，额定载荷比较大，刚度高。
(2)尺寸规格初选45，其结构形式选择AA型。
(3)每根导轨上的滑块数为2。
(6)查出全自动轴承磨床推荐的精度等级为3。
(7)导轨的材料为HT200.
初步确定直线滚动导轨的型号为GGB45AA1C12?3选择用南京工艺设备制造厂的滚动直线导轨如图12.6丝杆的确定选择与计算
2.6.1确定滚珠丝杠副的导程
因同步皮带轮直径相等，皮带轮与丝杠直联，i=1由表1查得
Vmax=8m/minnmax=1000r/min代入得，Ph≈1.516mm由于计算出的Ph值应取较大值圆整，因此
Ph=1.5mm2.6.2确定当量转速与当量载荷
（1）
各种切削方式下，丝杠转速
由表1查得V1=0.6V2=0.8V3=1V4=8代入得n1=100n2=133n3=167n4=1333（2）各种切削方式下，丝杠轴向载荷
由表1查得
已知W1=3000NW2=5000N代入得
（3）当量转速
由表1查得
代入得
nm≈267r/min
（3）当量载荷
代入得
Fm=1380N
2.6.3预期额定动载荷
（1）
按预期工作时间估算
按表9查得：轻微冲击取fw=1.3按表7查得：1～3取
按表8查得：可靠性97%取fc=0.44已知：Lh=20000小时代入得Cm=27899N（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载Fmax计算：
按表10查得：中预载取Fe=4.5代入得
取以上两种结果的最大值
Cm=27899N2.6.4确定允许的最小螺纹底径
（1）
估算丝杠允许的最大轴向变形量
①≤（1/3～1/4）重复定位精度
②≤（1/4～1/5）定位精度
:最大轴向变形量
μm
已知：重复定位精度10μm,定位精度25μm
①=3②=6取两种结果的小值
=3μm
(2）估算最小螺纹底径
丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式
(1.1～1.2)行程+（10～14）
已知：行程为1000mm,W1=3000N,μ代入得
=0.2F0=600ND2m=20.04mm2.6.5确定滚珠丝杠副的规格代号
（1）选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式
（2）
由计算出的在样本中取相应规格的滚珠丝杠副
FFZD4008-5Ph=8mmCa=30700﹥Cam=27892.6.6确定滚珠丝杠副预紧力
其中
2.6.7行程补偿值与与拉伸力
（1）行程补偿值
式中：
=（2～4）
(2)预拉伸力
代入得
2.6.8滚珠丝杠副工作图设计
(1)丝杠螺纹长度Ls：
Ls=Lu+2Le
由表二查得余程Le=40绘制工作图
（2）两固定支承距离L1按样本查出螺母安装联接尺寸
丝杠全长L
（3）行程起点离固定支承距离L由工作图得
Ls=890L1=1000L=1000L0=30得KC=92N/m2.6.刚度验算及精度选择
（1）
=
=
N/
m
F=
=
N/m
已知W1=5000N，=0.2F0=1000NF：
静摩擦力
N
：静摩擦系数
W1：正压力N（2）验算传动系统刚度
Kmin
Kmin
：传动系统刚度N已知反向差值或重复定位精度为10Kmin=222＞160（3）传动系统刚度变化引起的定位误差
=1.7m（4）确定精度
V300p
：任意300mm内的行程变动量对半闭环系统言，V300p≤0.8×定位精度-
定位精度为20m/30V300p＜14.3m丝杠精度取为3级
V300p=12m＜14.3(5)确定滚珠丝杠副的规格代号
已确定的型号：WWCM公称直径：12导程：3螺纹长度：900丝杠全长：1000P类3级精度
FFZD4010-3-P3/1410×1292.6.1验算临界压缩载荷
Fc：N丝杠所受最大轴向载荷Fmax小于丝杠预拉伸力F不用验算。
2.6.11验算临界转速
nc=f×1nc:临界转速
n/minf：与支承形式有关的系数
：丝杠底径
：临界转速计算长度mm由表14得f=21.9由样本得d2=34.3由工作图及表14得：Lc2=L1-L4310＞nmax=15002.6.12验算：
Dn=Dpwnmax
Dpw：滚珠丝杠副的节圆直径mmnmax:滚珠丝杠副最高转速n/minDpw≈41.4mm
2.7同步带轮选择
2.7.1轴类零件转动上下调整同步带和测量装置的同步带选择
(1)传动名义功率P_=0.5kW(2)主动轮转速n1=1500r／min，从动轮
=350r／min(3)中心距a=100mm左右
(4)工作情况，24小时运转．
求设计功率P=K0Pm=0.4×2=0.8Kw，式中Ko为载荷修正系数
由设计功率0.8Kw和n=1500r／min，由查得带的型号为L型，对应节距P=9.525mm（1）选择小带轮齿数
由小带轮转速n=1500r/min，L型带，查表得小带轮最小许用齿数
Z1=14，则大带轮齿数
Z2=iZ1，其中i=n1／n2=1500／350=4．286Z2=4．286×14=60取标准带轮齿敦==60（2）确定带轮节圆直径
dI==PbZ1/π=42.736mmd2=PbZ2/π=182mm（3）确定同步带的节线长度L，L=2acosψ
+π(d2+d1)／2+πψ(d2-d1)／180式中：ψ
=sin-1(d2-d1)/2a=0．218；12．6(以a=100mm代入)则L=150.54选择最接近计算值的标准
节线长(见表4)L=160.20mm（4）计算同步带齿数zZb=Lp/Pb=160.20/9.525=17（5）传动中心距n的计算
a=Pb(Z2-Z1)／2zcosθ
式中：
inV=3．14l6inVθ=tgθ-θ用逐步逼近法计算，θ=1．3518(弧度)代入上式
得出a=102.45与精确计算结果相似。
最后测量装置同步带选用L型同步带P=9.525mmZB=17，L,=150．20ramb．=25.4mm同步带轮：
Z1=14，Z2=60，dI==PbZ1/π=42.736mmd2=PbZ2/π=182mm2.7.2光电传感器移动同步带与带轮选择
1)传动名义功率P_=0.25kW(2)主动轮转速n1=1500r／min，从动轮
=350r／min(3)中心距a=55mm左右
(4)工作情况，24小时运转．
求设计功率P=K0Pm=0.3×2=0.6Kw，式中Ko为载荷修正系数
由设计功率0.6Kw和n=1500r／min，由查得带的型号为XL型，对应节距P=5.08mm（1）选择小带轮齿数
由小带轮转速n=1500r/min，L型带，查表得小带轮最小许用齿数
Z1=12，则大带轮齿数
Z2=iZ1，其中i=n1／n2=1500／350=4．286Z2=4．286×12=51取标准带轮齿敦==50（2）确定带轮节圆直径
dI==PbZ1/π=19.414mmd2=PbZ2/π=80.9mm（3）确定同步带的节线长度L，L=2acosψ
+π(d2+d1)／2+πψ(d2-d1)／180式中：ψ
=sin-1(d2-d1)/2a=0．218；12．6(以a=100mm代入)则L=54.54选择最接近计算值的标准
节线长(见表4)L=55.20mm（4）计算同步带齿数zZb=Lp/Pb=55.20/5.08=11（5）传动中心距n的计算
a=Pb(Z2-Z1)／2zcosθ
式中：
inV=3．14l6inVθ=tgθ-θ用逐步逼近法计算，θ=1．3518(弧度)代入上式
得出a=102.45与精确计算结果相似。
最后测量装置同步带选用XL型同步带P=5.08mmZB=11，L,=55．20ramb．=9.5mm同步带轮：
Z1=11，Z2=50，dI==PbZ1/π=19.4146mmd2=PbZ2/π=80.9mm2.8键联接的设计与校核
2.8.1键的选型
根据输入轴径和输出大小选取键，输入轴径为20mm，选取键尺寸6X6X45；输出轴径为30，选取键尺寸8X7X25。
2.8.2键的校核
材料选用：45钢；许用压强错误！未找到引用源。；错误！未找到引用源。；
键校核公式：
错误！未找到引用源。
输入轴键的校核：错误！未找到引用源。；
错误！未找到引用源。；
输出轴键的校核：错误！未找到引用源。；
错误！未找到引用源。；
本文以轴类零件的形位公差研究对象，针对如何精确测量轴类零件的圆度、同轴度、圆跳动进行研究，并选取光透过性传感器这种特殊应用于测量装置中。
在此次设计过程中，对特殊的光透过性传感器的选型及应用有了特殊的了解，并对整个测量装置中的传动机构，以及精密滚珠丝杠传动有较深的认识，并熟练使用SOLIDWORKS三维设计软件，将测量装置的设计方案并最后出三维模型，并对三维模型进行仿真实验，使得自己收获颇大。
由于条件和时间有限，本论文所做的研究和探索仅仅是初步的，要真正实现精密测量和实际应用，还需要作进一步的深入研究。
第五章
轴类零件加工工艺设计
5.1主轴零件的工艺分析
如图所示的是轴类零件的三维图，还有零件是二维零件图，试制定出该轴的加工工艺方案，编制其数控加工程序，并对程序进行仿真加工。
轴类零件的三维图
5.2零件的尺寸标注分析
零件图上的尺寸是制造、检验零件的重要依据，生产中要求零件图中的尺寸不允许有任何差错。在零件图上标注尺寸，除要求正确、完整和清晰外，还应考虑合理性，既要满足设计要求，又要便于加工、测量。
关于尺寸标注主要包括功能尺寸、非功能尺寸、公称尺寸、基本尺寸、参考尺寸、重复尺寸等等。
该零件图说标注的尺寸均完整，符合国家要求，位置准确，表达清楚。
5.3零件的几何要素分析
从图分析得知，该零件的结构主要由圆柱面、螺纹孔、键槽，外牙等特征组成，为了达到加工精度以及表面光洁度，这些特征在普通车床上难以完成，需要在数控车上加工。
5.4零件的技术要求分析
该零件的尺寸精度要求有：尺寸Ф46的尺寸精度等级为IT7级、尺寸Ф35的尺寸精度等级为IT7级，其余未注尺寸精度公差按IT12进行控制。
各轴段的位置精度有：54?0.2的精度为IT7级，20?0.2的精度等级为IT8-9级、其余等级按IT10等级进行控制。
表面粗糙度要求有：Ф46外圆、Ф35外圆，表面粗糙度为0.8，其余未注表面粗糙度为Ra3.2um。
综上所述，该零件的加工精度较高，应设计比较合理的加工方案，选择合适的刀具，合适的切削参数等等。
5.5毛坯及夹具的确定
5.5.1毛坯的确定
5.5.1.1常见的毛坯种类
(1)铸件
铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。
(2)锻件
锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。
(3)型材
型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。
(4)焊接件
焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件。
(5)冷冲压件
冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。
5.5.1.2毛坯选择时应考虑的因素
(1)零件的材料及机械性能要求
零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。
(2)零件的结构形状与外形尺寸
(3)生产纲领的大小
(4)现有生产条件
(5)充分利用新工艺、新材料
为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等在机械中的应用。
5.5.1.3毛坯的确定
综合考虑，根据以上因素及零件的技术要求，确定该零件的毛坯为棒料，其尺寸为Ф135×425mm，材料为45钢。
5.6.刀具的选择
数控车床一般采用机夹可转位刀具，所用的刀具，要求有可靠的断屑性能，足够的耐用，刀片转位后有精确的重复定位精度，刀片要有足
够的夹紧可靠性，此外，由于数控车床功率比较大，刚性强，要求刀具寿命较长，质量相对稳定，因此，对刀片材料的要求高，以保证刀具寿命，一般情况下大多使用涂层刀片。
5.6.1刀具材料的选择
刀片材料要根据零件材料及热处理后的材料性能合理选用。对与一般低碳钢，低碳低合金钢的加工刀片材料可以选择普通硬质合金或超微粒子硬质合金材料，在国际标准中（ISO），硬质合金通常分为三大类，即K、P、M分别相当与我国国标中的YG、YTYW类。通常情况下又分别在K、P、M三种代号后附加上01、05、20、40、50等数字进行更进一步细分。一般来讲数字越小者硬度更高，但
韧性降低，数字越大韧性高但硬度降低。一般情况下K类主要用于加工铸铁、有色金属及非金属材料；P类主要用于加工普通钢；M类主要用于加工难加工钢，铸铁及有色金属。超微粒子硬质合金适合加工不锈钢、高锰高及耐热钢，选用时可结合具体加工工艺参数合理选择。在数控车削中，为提高刀具寿命，实际应用中大多使用涂层刀具材料。涂层刀具是在韧性较好的工具表面涂上一层耐磨损，耐溶着、耐反应的物质，使刀具在切削中同时具有硬而不易破损的性能。涂层的方法分为两大类，一为物质涂层PVD，另为化学涂层CVD，一般来说，物理涂层是在550℃以下将金属和气体离子化后喷涂在工具表面；而化学涂层则是将各种化合物通过化学反应来沉积在工具上形成表面皮膜，一般普遍采用中温涂层，温度控制在800℃左右。用于涂层常见的材料有Tic、TiN、TiCN、AI2O3等陶瓷材料，涂层厚度为5?15um。由于这些陶瓷材料都具有耐磨损（硬度高），耐化学反应等性能。所以涂层刀具是数控机床最为广泛使用的刀具类型，从非金属、铝合金、到铸铁钢以及高强度钢、高硬度钢和耐热合金、钛合金等难加工材料的切削中均可使用，比普通较硬质合金的性能要好，性能价格比较高，是数控机床用刀具材料的首选。对于普通钢材，优先选择涂层刀片，高速连续切削选用涂层厚度为5—15um多为CVD法制造刀片。冲击较强的断续切削时，要求涂膜的附着强度以及涂层对工具的韧性不会产生太大的影响，所以选择涂层厚度为2?3um左右采用PVD涂层的刀片。对于普通灰铸铁加工来讲，线速度小于300m/min以下宜采用涂层硬质合金，线速度300?500m/min以内可采用陶瓷刀具。
5.6.2常用的车刀选用
5.6.2.1外圆、端面车刀的选用
加工外圆及台阶是刀片的形状有刀尖角为80°菱形刀片，55°菱形刀片，圆形刀片，方形刀片，等边三角形刀片和35°菱形刀片，其标准后角通常有0°、7°、11°、25°、30°等几种规格。主偏角主要有45°、50°、60°、75°、85°、90°、93°、95°等形式。一般情况下加工台阶轴类零件宜采用装有80°菱形刀片的95°车刀，这种车刀的特点是前角和副偏角较大，摩擦小，消振散热性好，不易拉毛零件表面，加工外圆或端面都很好用。粗加工外圆或端面则可采用装80°菱形刀片的车刀，这时不用80°刀尖而是用100°刀尖的菱形刀片，这样不但进一步提高刀尖的强度，而且还提高了刀片的利用率有效提高粗加工时的加工效率。重切削时应考虑选择圆形刀片，以满足切削要求，提高加工效率。断屑槽形式选用应结合粗、精加工，切削用量，切削连续性等方面合性选用。标准刀杆截面通常为矩形、正方形和圆性三种，从成本和使用方便性上考虑，应优先采用正方形截面刀杆，刀杆的标准长度32?500mm，
篇五：轴的设计加工与检测总结怎么写
题目：齿轮轴的检测与工序质量分析
摘要
本设计是关于齿轮轴的检测与工序质量分析的设计，以设计检测方案为宗旨，质量分析为辅，来提高产品的质量，着重实力，力图做到完整、详实。
本设计主要写了关于齿轮轴检测方案设计。包括测量基准的选择、测量方法、测量步骤、测量简图等内容。通过检测，对质量问题进行分析，已提出质量改进方案，来提高产品质量。
关键词：
检验计划表
齿轮轴的检测
产品检验记录表
质量分析
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目录
第一章
齿轮轴的概况
1.1齿轮轴的用途
第二章
齿轮轴零件图与分析
2.1零件图的绘制与分析
2.2确定齿轮轴的加工工艺，并编制加工工序卡
第三章
编制检验计划表
第四章
齿轮轴的检验方案
4.1齿轮轴的测量基准的选择，测量方法，测量步骤及其测量简图
4.1.1长度的检测
4.1.2螺纹的检测
4.1.3圆角的检测
4.1.4表面粗糙度的检测
4.1.5形位公差的检测
4.1.6齿轮的检测
第五章
案例：某一齿轮轴的检测、数据处理及质量分析
5.1绘制被测零件图
5.2编写检验记录表及数据处理
5.2.1对零件的不合格性进行分析
5.3分析并提出改进零件质量的意见
第六章
毕业设计体会及总结
参考文献
附表
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第一章
齿轮轴的概况
1.1齿轮轴的用途
齿轮轴指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。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。
在设计中，齿轮轴的用途一般无外乎以下几种情况：
1、齿轮轴一般是小齿轮（齿数少的齿轮），因齿轮径向尺寸较小，为便于加工制造，可将其与轴制成一体，很经济。
2、齿轮轴一般是在高速级（也就是低扭矩级）
3、齿轮轴一般很少作为变速的滑移齿轮，一般都是固定运行的齿轮，一是因为处在高速级，其高速度是不适进行滑移变速的。
4、齿轮轴是轴和齿轮合成一个整体的，但是，在设计时，还是要尽量缩短轴的长度，太长了一是不利于上滚齿机加工，二是轴的支撑太长导致轴要加粗而增加机械强度（如刚性、挠度、抗弯等）
齿轮轴多用于汽车制造行业，《2010年中国汽车齿轮轴市场分析及发展前景研究报告》说明中国汽车齿轮轴市场从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级，逐步形成了有中国特色的多样化、多层次的汽车齿轮轴市场。
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第二章
齿轮轴零件图与分析
2.1零件图的绘制与分析
齿轮轴零件图（2-1）
本零件图的作用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，多用于减速内部传动用的，且要求传动平稳。
齿轮轴的各段轴径和长度由轴上零件形状、尺寸和相对位置来决定。轴上常有倒角、圆角、轴肩、退刀槽、键槽等结构。这些标准化结构，足以保证零件的作用。
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2.1.1零件的图样分析
由零件图可知主要加工表面有：
（1）
尺寸Φ20+0.020+0.010圆周面。
（2）
尺寸Φ24+0.015+0.002圆周面。
0（3）
尺寸Φ3-0.1圆周面。
（4）
尺寸Φ64的圆周及齿面。
（5）
M19.2-5g6g的螺纹。
（6）
Φ20x32键槽的加工。
（7）Ra0.8,Ra1.6表面粗糙度的保证。
（8）
Φ20+0.02+0.010mm的轴颈外圆对公共轴线A-B的径向圆跳动公差为0.012mm.。（9）
Φ24+0.015+0.002mm两处轴颈外圆对公共轴线A-B的同轴度公差为Φ0.01mm。
+0.020（10）6.4+-0.018mm键槽对Φ20+0.010mm轴心线的对称度公差为0.01mm.。
由上述可知，各加工表面以尺寸Φ20+0.020Φ24+0.015+0.010mm圆周面，+0.002mm圆周面及齿面为主，有较高的尺寸精度要求。各表面粗糙度要求较高。因此，拟定以尺寸Φ20+0.020+0.010mm圆周面，Φ24+0.015为了保证各表面的相对位置+0.002mm圆周面及齿面为主工艺方案。精度要求，用双顶尖模拟轴线，实现基准重合和基准统一，以保证其他重要尺寸。
2.1.2零件毛坯的选择
考虑到零件的经济性和精度要求，综合性能要求，零件材料为40Cr.
40Cr是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件。此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。
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2.2工序号
12确定齿轮轴的加工工艺，并编制加工工序卡
零件加工工序卡
工序名称
下料
锻
工序内容
棒料尺寸Φ70x220mm
锻造尺寸分别为Φ40x70mm,Φ70x60mm,Φ35x70mm
工艺装备
锯床
34热处理
粗车
正火处理
夹一端，另一端及端面（见平及可），直径与长度均留加工余量5mm
C6205粗车
倒头装夹，车另一端面及余下外径各部分，直径与长度均留加工余量5mm，保证总长为213mmC62067热处理
精车
调至处理28-32HRC夹一端，车端面保证总长尺寸211.5mm,钻中心孔B6.3C6208精车
倒头装夹，车端面保证总长尺寸208mm,钻中心孔B6.3C6209精车
以两中心孔定位装夹工件，精车右端各部尺寸，其直径方向留磨量0.6mm,倒角2.3x45°
C62010精车
倒头，以两中心孔定位装夹工件，精车余下各部尺寸，其直径方向留磨量0.6mmC62011车螺纹
以两中心孔定位装夹工件，车M19.2-5g6g的外螺纹
C62012磨
以两中心孔定位装夹工件，粗、精磨各部，及圆角R4，表面粗糙度，至图样要求尺寸。
M141313磨
倒头，以两中心孔定位装夹工件，粗、精磨余下外圆，及圆角R4，表面粗糙度，至图样要求尺寸。
M1413陕西国防学院机械工程学院毕业论文
1415划线
铣
划键槽线
以两Φ20+0.020铣6.4++0.010轴颈定位装夹工件，-0.018键槽至图样尺寸精度要求
16滚齿
以Φ320滚齿，其基本参数见-0.1轴颈定位装夹工件，零件图（2-1）
171819钳
检验
入库
去毛刺
检查零件各部尺寸及精度
入库
Y318X53K组合夹具
2.2.1工艺分析
1）工序安排热处理，调至处理后，在精车、磨削加工，以保证加工质量稳定。
2）精车、粗磨、精磨工序均以两中心孔定位，装夹工件，其定位基准统一，可以更好保证零件的加工质量。
3）以工件两中心孔为定位基准，在偏摆仪上，检查Φ20+0.020+0.010mm轴颈外圆对公共轴线A-B的径向圆跳动。用百分表打表，检查Φ24+0.015+0.002mm两处轴颈外圆对公共轴线A-B的同轴度公差为Φ0.01mm。
4）工序15对组合夹具应要求备自键槽对称度，检查基准，可供加工对刀及加工后检查使用。
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第三章
编制检验计划表
检测是对机械零件中包括长度、角度、粗糙度、几何形状和相互位置等尺寸的测量。机械零件的检测极为重要，它是把握产品质量的关键环节。所以根据零件图的技术要求以及精度要求而编制检验计划表，同时也有效的防止了检测中的漏检和重检。
检验计划表
陕西国防工业职业技术学院
检验站名公差实验室
称
检验序号
检验项目
例子
2080-0.2长度尺寸测量
326.4?0.018长度1测量
轴颈尺寸测量
Φ24+0.015+0.002Φ20+0.020+0.01退刀槽
23螺纹测量
圆角测量
2.4xΦ18M19.2-5g6gR4Ra0.8表面粗糙度的测量
Ra1.6Ra3.2Ra12.54形位公差的检测
零部件检验计划
零件图号
重要度
一般
一般
重要
一般
一般
重要
重要
一般
重要
一般
重要
重要
一般
一般
重要
重要
重要
检验方法
直接测量
直接测量
比较测量
直接测量
直接测量
间接测量
直接测量
直接测量
间接测量
光切法
光切法
比较法
比较法
打表法
打表法
打表法
计划编号
零件名称
检验手段/工具
游标卡尺
游标卡尺
万能测长仪
游标卡尺
外径千分尺
立式光学计
外径千分尺
游标卡尺，深度尺
螺距规，万能工具显微镜
半径规
双管显微镜
双管显微镜
粗糙度样块比较
粗糙度样块比较
千分表，偏摆仪
百分表、V形架
百分表、V形架
Φ36Φ320-0.1?
0.012A-B?
Φ0.01A-Bf≤Φ0.012f≤0.01f≤Φ0.010.01C
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齿厚的测量
齿齿圈径向跳动测量
轮公法线长度变动测6的量
测量
公法线平均长度极限偏差
42.168-0.061-0.105重要
直接测量
公法线千分尺
Fw≤0.028重要
直接测量
公法线千分尺
Fr≤0.036重要
打表法
齿圈径向跳动测量仪
Sf重要
直接测量
齿厚千分尺
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第四章
齿轮轴的检验方案
4.1齿轮轴的测量基准的选择，测量方法，测量步骤及其测量简图
4.1.1长度的检测
1）长度尺寸的测量
①对于尺寸2080-0.2精度要求不高的长度尺寸可采用游标卡尺测量。
测量工具：游标卡尺（分度值：0.02mm）
测量步骤如下：
1）首先用软布将量爪擦干净，使其并拢，查看游标和主尺身的零刻度线是否对齐。2）如果对齐就可以进行测量，如没有对齐则要记取零误差。游标的零刻度线在尺身零刻度线右侧的叫正零误差，在尺身零刻度线左侧的叫负零误差（这件规定方法与数轴的规定一致，原点以右为正，原点以左为负）。
3）测量时，右手拿住尺身，大拇指移动游标，左手拿待测外径（或内径）的物体，使待测物位于外测量爪之间，当与量爪紧紧相贴时，即可读数.②若对于尺寸6.4?0.018精度要求高的长度尺寸可采用万能测长仪测量。
测量工具：万能测长仪（分度值：0.001mm）
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1-底座2-测量座紧固螺钉3-测量轴限位杆4-丝米刻线尺位置调节手轮5-测微目镜6-微米刻度尺旋转手轮7-测量轴固定螺钉8-光源9-测量轴10-重锤拉线挂钩11-测头12-工作台横向移动微分筒13-工作台14-工作台水平回转手轮15-尾座测头调整螺钉16-尾管紧固螺钉17-尾座18-尾座紧固螺钉19-尾管轴向微动手柄20-工作台弹簧力调节手柄21-固定螺钉22-工作台前摆手柄23-工作台升降锁紧螺母24-工作台升降手柄
测量原理：
万能测长仪是按照阿贝原则设计制造的，其测量精度较高。在万能测长仪上进行测量，是直接把被测件与精密玻璃尺作比较，然后利用补偿式读数显微镜观察刻度尺，进行读数。玻璃刻度尺被固定在测体上。因其在纵向轴线上，故刻度尺在纵向上的移动量完全与被测件之长度一致，而此移动量可在显微镜中读出。
测量方法：
（1）测帽的选择和调整
测帽的选择与立式光学及测量外尺寸是相同，只是在万能卧室测长仪上测帽是成对使用。
将选好的一对测帽，分别装在测量轴9和尾管16上。挂上侧锤，通过调整量座2，尾座17，测量轴9以及尾管上处于垂直位置的两个微调螺钉15，在读书显微镜5中观察示值得变化，分别在两个方向上都找到仪器示值的折返点，即终止调整。对于两个平面测帽或两个刀口形测帽，示值的折返点既是示值变化中的最小值。当为两个球头测帽时，示值的折返点既是市值的最大值，此时表示测帽的轴线已于测量轴线一致，从读数显微镜中
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第一次读取示值A，作为测量的起始值。
（2）.被测件安装
对于轴累的被测件，可用仪器的顶针架，将被测件安装在两个顶针间，再将顶针架固定在工作台上，对于具有平面的被测件，可用压板将被侧件固定在仪器工作台13上。
（3）.安装后的调整
保持测量座、尾座和尾管的位置不变的情况下，拉开测量轴，调整工作台使被测件进入测量轴线，然后轻轻让测量轴的测帽与被测件接触，在第二次读书前，与调整被测件尺寸与测量轴线一致，这是通过对仪器工作台几个方向的调整，找到仪器示值的折返点来实现。
（4）.被测尺寸的确定
当确认被测尺寸与测量轴线一致且第一次读数A1未有变化时，从读数显微镜中第二次读数示值A2则被测尺寸
L=A2-A1式中L----被测尺寸
A1/A2----仪器的第一次、第二次读数
2）轴颈的测量
①对于尺寸Φ320-0.1精度要求不高的轴颈尺寸可采用外径千分尺测量。
测量工具：外径千分尺（分度值：0.01mm）
测量步骤如下：
（1）测量前将被测物擦干净，松开千分尺的锁紧装置，转动旋钮，使测砧与测微螺杆之间的距离略大于被测物体。（2）一只手拿千分尺的尺架，将待测物置于测砧与测微螺杆的端面之间，另一只手转动旋钮，当螺杆要接近物体时，改旋测力装置直至听到喀喀声。旋紧锁紧装置(防止移动千分尺时螺杆转动)，即可读数。
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读数时，先以微分筒的端面为准线，读出固定套管下刻度线的分度值(只读出以毫米为单位的整数)，再以固定套管上的水平横线作为读数准线，读出可动刻度上的分度值，读数时应估读到最小刻度的十分之一，即0.001毫米。如果微分筒的端面与固定刻度的下刻度线之间无上刻度线，测量结果即为下刻度线的数值加可动刻度的值如微分筒端面与下刻度线之间有一条上刻度线，测量结果应为下刻度线的数值加上0.5毫米，再加上可动刻度的值。
②若对于尺寸Φ24+0.015+0.002精度要求高的轴颈尺寸可采用立式光学计。
测量工具：立式光学计（分度值：0.001mm）（如图1）
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1-底座2-调节螺母3-支臂4-固定螺钉5-支柱6-直角光管
7-调节凸轮8-拧紧螺钉9-提升杠杆10-测头11-工作台
（图1）
测量原理以及计量器具说明：
立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。用量块作为长度基准，按比较测量法来测量各种工件的外尺寸。
图1为立时光学计的外形图。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作台11等几部分组成。光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的仪器，其光学系统如图2b所示。照明光线经反射镜1照射到刻度尺8上，再经直角棱镜2、物镜3，照射到反射镜4上。由于刻度尺8位于物镜3的焦平面上，故从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为一平行光束，若反射镜4与物镜3之间相互平行，则反射光线折回到焦平面，刻度尺象7与刻度尺8对称。若被测尺寸变动使测杆5推动反射镜4饶支点转动某一角度α（图2a），则反射光线相对于入射光线偏转2α角度，从而使刻度尺象7产生位移t（图2c），它代表被测尺寸的变动量。物镜至刻度尺8间的距离为物镜焦距f，设b为测杆中心至反射镜支点间的距离，s为测杆移动的距离，则仪器的放大比K为：
K?tftg2??
sbtg?当?很小时，tg2??2?，tg???，因此：
K?
142f
b
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光学计的目镜放大倍数为12，f?200mm，b?5mm，故仪器的总放大倍数n为：
n?12K?122f2?200?12??96b5由此说明，当测杆移动0.001mm时，在目镜中可见到0.96mm的位移量。
图3测量步骤：
1.测头的选择：测头有球形、平面形和刀口形三种，根据被测零件表面的几何形状来选择，使测头与被测表面尽量满足点接触。所以，测量平面或圆柱面工件时，选用球形测头。测量球面工件时，选用平面形测头。测量小于10mm的圆柱面工件时，选用刀口形测头。
2.按被测塞规的基本尺寸组合量块。
3.调整仪器零位
（1）参看图1，选好量块组后，将下测量面置于工作台11的中央，并使测头10对准上测量面中央。
（2）粗调节：松开支臂紧固螺钉4，转动调节螺母2，使支臂3缓慢下降，直到测头与量块上测量面轻微接触，并能在视场中看到刻度尺象时，将螺钉4锁紧。
（3）细调节：松开紧固螺钉8，转动调节凸轮7，直至在目镜中观察到刻度尺象与μ指示线接近为止（图3a）。然后拧紧螺钉8。
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（4）微调节：转动刻度尺寸微调螺钉6（图2b），使刻度尺的零线影象与μ指示线重合（图3b）。然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。
（5）将测头抬起，取下量块。
4.测量轴颈：按零件图纸规定的部位（在三个横截面上两个相互垂直的径向位置上）进行测量，把测量结果进行记录。
5.判断轴颈的合格性。
3）退刀槽的测量（如图4）
测量工具：游标卡尺、深度尺（分度值：0.02mm）
测量步骤：
用游标卡尺测量轴颈尺寸，然后用深度尺测量长度尺寸。
详细内容见游标卡尺的使用步骤.
（图4）
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4.1.2螺纹的检测
常用于测量螺纹的中径、螺距和牙形半角等参数。
测量工具：万能工具显微镜（分度值：0.001mm）
测量原理:以影像法和轴切法按直角坐标与极坐标精确地测量各种零件。
测量步骤：
中径测量
测量前，先将立柱倾斜一个等于被测螺纹升角的角度，并利用测量显微镜中的分划板上的米字线中线和其中点使与被测螺纹牙形轮廓影象的一边和其中点重合后进行读数，移动横向滑架（或坐标工作台）再使米字线中线和其中点与对面牙形轮廓线影象相应边和其中点重合后进行第二次读数。二次读数值之差即是被测螺纹中径的量值。为了减小因牙形半角误差和安装误差等引起的测量误差，常沿左右牙形轮廓各测一次，取其算术平均值作为中径的量值。
中径:d2=d-0.6495p螺距和牙形半角的测量
常在工具显微镜上采用影象法或轴切法测量（图5）。用影
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象法测量普通螺纹牙形半角时，先使测角目镜（图中未表示）对准零位，并使米字线中点与牙形轮廓影象一边的中点重合，然后转动测角目镜的手轮使米字线的中心虚线与此边重合，即可从测角目镜中读出牙形半角的量值。（图5）所示是用轴切法测量螺距。
（图5影像法测量螺纹）
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4.1.3圆角的检测
测量工具：半径规（R规）
测量步骤：
R规是利用光隙法测量圆弧半径的工具。测量时必须使R规的测量面与工件的圆弧完全的紧密的接触，当测量面与工件的圆弧中间没有间隙是，工件的圆弧度数则为此时候应的R规上所表示的数字。由于是目测，故准确度不是很高，只能作定性测量。
4.1.4表面粗糙度的检测
表面粗糙度的检测方法主要有比较检测法、针描法、光切法、干涉法和印模法等方法。
①对于本零件齿轮轴需要的表面粗糙度：Ra0.8、Ra1.6、Ra3.2、Ra12.5表面粗糙度为Ra3.2、Ra12.5的精度要求不太高，所以可以采用表面粗糙度样块比较法。
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表面粗糙度样块
比较检测法是指被测表面与已知Ra值的表面粗糙度轮廓比较样块进行触觉和视觉比较的方法。所选用的样块和被测零件的加工方法必须相同，并且样块的材料、形状、表面色泽等应尽可能与被测零件一致。
判断准则：根据被测表面加工痕迹的深浅来决定其表面粗糙度轮廓是否符合零件图上所规定的技术要求。
若被测工件表面加工痕迹的深度相当于或小于样块加工痕迹的深度，则表示该被测表面粗糙度轮廓幅度参数Ra的数值不大于样块所标记的Ra值。这种方法简单易行，但测量精度不高。
②对于表面粗糙度为Ra1.6、Ra0.8的精度要求高，所以采用光切法测量。
测量工具：双管显微镜（仪器如下图4-6）
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1-底座2-工作台3-观察光管4-物镜测微器5-螺钉6-光源7-支臂
8-立柱9-松紧螺钉10-升降螺母11-图射光管12-调焦环13-调节螺钉
图4-6测量原理：
1.利用光切法测量表面粗糙度的原理如图4-7所示。光线经狭缝形成一条扁平的带状光束，以45o的角度投射到被测表面上，有如一平面以45o方向与被测表面相截一样[图4-7（b）]。由于被测表面并非理想平面，因此截面与被测表面的交线就出现凹凸不平的轮廓线，在另一45°方向观察，就可以见到该轮廓线的影象，此凹凸不平即反映被测表面的不平度，其高度由图4-7（a）
h′=×N或h=°
式中h′—为45°方向上的影象高度。
影象高度h′是用目镜测微器来测量的，由于测微器中的十字刻线与测微器读数方向成45°，所以，当用十字线中的任一直线与影象峰、谷相切来测量波高时，波高h′=h″·cos45°。h″为刻线移过的实际距离，即测微器两次读数差，如图4-621陕西国防学院机械工程学院毕业论文
（c），所以被测表面凹凸不平的高度为
h==·h″
（a）
图4-测微器刻度套筒每转一格，十字线在目镜视场内沿移动方向移动的距离为0.0175m或17.5um.。相应于被测表面上的h值，即仪器的分度值E为：
当N=7×时，?E=×17.5=×17.5=1.25um当N=14×时，E=0.63um
当N=30×时，E=0.294um当N=60×时，E=0.145um
由此可见，分度值随物镜的放大倍数不同而不同。测量时，根据所选用的物镜放大倍数由表4-1查。应该指出，由于物镜放大倍数及测量千分尺，在制造与调整中有误差，所以新置仪器或较长时间为用过的仪器，其分度值应该进行检定（检定方法略）。
由上述可知，零件表面不平度的高度h等于测微器两次读数差（套筒实际转过的格数）K乘以分度值E。即
22陕西国防学院机械工程学院毕业论文
h=K·E式中K——十字刻线分别与影象峰、谷相切时，测微套筒转过的格数。
2.微观不平高度Rz的测量方法：
1）根据估计的表面粗糙度按表4-1选取合适的物镜，分别安装在两镜管的下端。
2)零件檫干净后放在仪器工作台上，接通电源。
3）松开螺钉5，转动支臂7，使物镜大致对准工作台上的被测表面。松开螺钉9，转动工作台，使工作台纵向移动方向与光带平行，移动零件使加工痕迹（刀纹方向）与光带垂直。转动手轮10，使两镜管处于较低位置，转动调整环12，使两物镜接近被测表面（注意，镜头不得与零件表面接触以免被损坏），拧紧螺钉9。
4）取下照光源；用以直接照亮零件表面，缓缓转动手轮10，使两镜管上升（离开零件表面方向）同时注意观察目镜视场，直到出现最明亮的光影，并处于视场中央为止。
5）装上照明光源，拧动螺钉9，使照明光管摆动，至目镜视场中央出现绿色光带影象时为止。
6）转动光源物镜调节环12，使影象形成最窄最清晰的光带。
图4-7）进行测量：按取样长度移动工作台纵向千分尺，从目镜中数出取样长度大约含的波纹数目。松开螺钉5，转动目镜测微器，使目镜中十字线的水平线，平行于光带轮廓中线（估计方向），拧紧螺钉5，转动目镜测微器刻度套筒，使十字线的水平线在光带最清晰的一边的取样长度L范围内，找5个最高峰和5个最低谷点并与之相切，读出10个读数a1,a2,…a10(如图4-8)。读数时要注意视场内刻度的变化，视场内每变化一格，套筒即转过一周（即100格）以套筒格数为读数单位，所以，每次读书应为视场内读数与套筒上读数之和，如图3-6之读数为a=339。于是有
23陕西国防学院机械工程学院毕业论文
Rz=×E式中，E为仪器的分度值。
8）在评定长度范围内，测出n个取样长度的Rz值，取其平均值作为测量结果：
Rz=
物镜放大倍数N视场直径（mm）
测量范围Rz（um）
目镜套筒分度值（um）
7X2.580-101.2614X1.320-3.20.6330X0.66.3-1.60.29460X0.33.2-0.80.145表4-124陕西国防学院机械工程学院毕业论文
4.1.5形位公差的检测
1）径向圆跳动的检测
测量工具：偏摆仪、百分表（分度值：0.01mm）
测量步骤：
①将测量器具和被测工件擦干净，然后把被测零件支撑在偏摆仪上,如图所示:
②安装好百分表、表座、表架，调节百分表，使测头与工件外表面接触并保持垂直，并将指针调零，且有一定的压缩量。
③缓慢而均匀的转动工件一周，记录百分表的最大读数Mmax与最小读数Mmin.
④按上述方法，测量四个不同横截面（截面A、B、C、D），取个截面测得的最大读数Mimax与最小读数Mimin的差值的最大值作为该零件的径向圆跳动误差。
⑤完成检测报告。
2）同轴度的检测：
一、V形架法
本方方法只是用于各种规格的零件进行同轴度误差的测量。测量见图（4-9）
测量步骤：
1）将被测零件放在V形架上；
2）按选定的基准轴线体现方法确定基准轴线的位置；
25陕西国防学院机械工程学院毕业论文
3）测量实际被测要素各正截面轮廓的半径差值，计算轮廓中心点的坐标；
4）根据中心轴线的位置及实际被测轴线上各点的测量值，确定被测要素的同轴度误差。
1-被测工件
2-指示器
3-V形架
（图4-9）
二、顶尖法
本方法只适用于轴类零件及盘套类零件（加配带中心孔的心轴）的同轴度误差的测量。
测量图见（4-10）.
测量步骤：
5）将被测零件装夹在测量仪器的两顶尖上；
6）按选定的基准轴线体现方法确定基准轴线的位置；
7）测量实际被测要素各正截面轮廓的半径差值，计算轮廓中心点的坐标；
8）根据中心轴线的位置及实际被测轴线上各点的测量值，确定被测要素的同轴度误差。
26陕西国防学院机械工程学院毕业论文
1-分度拨盘2-指示器3-被测工件
（图4-10）
3）对称度的检测
普通键槽的对称度检测
1）键槽尺寸的检测
键槽尺寸的检测比较简单，可用千分尺、游标卡尺等普通计量器具来测量。
大批量生产时键槽宽度可以用量块或光滑极限量规来检验。
2）轴键槽对称度误差的测量
参看图（2-1），轴键槽中心平面对基准轴线的对称度公差采用独立原则。可采用如图（4-11）所示的方法来测量。
1-V形支承座
2-被测轴
3-定位块
4-平板
（图4-11）
2陕西国防学院机械工程学院毕业论文
测量步骤：
该方法是以平板4为测量基准，用V形支承座1体现被测轴2的基准轴线，它平行于平板。用定位块3（或量块）模拟体现键槽中心平面。将置于平板4上的指示表的测头与定位块3的顶面接触，沿定位块的一个横截面移动，并稍微转动被测轴来调整定位块的位置，使指示表沿定位块这个横截面移动时示值始终不变为止，从而确定定位块的这个横截面的素线平行于这个平板。然后用指示表对定位块长度两端的1和2的部位的测点分别进行测量，测得的示值分别为M1和M2.
将被测轴2在V形支承座1上翻转180°，然后按上述方法进行调整并测量定位块另一顶面（前一轮测量时的底面）长度两端的1和2的部位的测点，测得的示值分别为M1″和M2″.
图（4-11）所示的直角坐标系中，x坐标轴为被测轴的基准轴线，y坐标平行于平板，z坐标为指示表的测量方向。因此键槽实际被测中心平面的两端相对于通过基准轴线平行于平板的平面Oxy的偏移量△1和△2（z坐标值）分别为：
△
1=（M1-M1″）∕2△
2=（M2-M2″）∕2轴键槽对称度误差值f由△1和△2值以及被测轴的直径d和键槽深度t1按下式计算：
F?t1(?1??2)d?t1?(?1??2)
2陕西国防学院机械工程学院毕业论文
4.1.6齿轮的检测
1）齿厚的检测
齿厚游标卡尺
齿厚的测量原理：
齿厚偏差测量用齿厚游标卡尺测量，其原理和读数方法与普通游标卡尺相同。齿厚游标卡尺有两套互相
垂直的游标卡尺组成。垂直游标卡尺用于控制测量部位（分度元的弦齿高）hf.水平游标卡尺用于测量分度圆弦齿厚sf的2陕西国防学院机械工程学院毕业论文
实际值，其原理和读数方法与普通游标卡尺相同。
仪器的测量范围为1~26mm(以齿轮模数表示)，分度为0.02mm。
测量的计算调整：
齿厚偏差△Ese指在分度圆柱面上，法向齿厚的实际值与公称值之差。按照定义，齿厚是分度圆齿厚，但是为了方便，一般测量分度圆弦齿厚。
对于标准直齿圆柱齿轮，分度圆处的弦齿高和弦齿厚应为：
分度圆弦齿高：
cos90?hf?m?zm(1?2z)
分度圆弦齿厚：
sf?Zmsin90?
z
齿厚游标卡尺测量齿轮是以齿顶圆作为测量基准的。因此测量结果受齿顶圆误差的影响。为了消除此影响，在调整垂直游标卡尺前应先测出齿顶圆的误差值△De.
垂直游标卡尺的调整高度应在公称弦齿高hf数值加上一个齿顶圆半径的误差
De／2。
h?hf?De2将垂直游标卡尺按h′值调整定位，并紧固。将齿厚游标尺置于被测齿轮上，使齿厚游标卡尺的垂直齿与齿顶圆正中相接处（用光隙法找正），然后用水平游标尺测出分度圆齿厚实际值hf(实际)。齿厚实际值与公称值之差即为齿厚偏差。
测量步骤：
1）用游标卡尺测量齿顶圆的实际直径。
2）计算分度圆处弦齿高hf和弦齿厚Sf的公称值（也可以从有关表格查处如附表1）。
3）求出垂直游标卡尺的实际调整值h′，并将垂直游标卡尺按此值调整好。
4）将齿厚游标卡尺置于齿轮上，使齿厚游标卡尺的垂直齿与齿顶圆正中相接处（用光隙法找正），然后用水平游标尺测出分度圆齿厚实际值hf(实际)。
5）分别在齿圈上每隔90°，测量一个齿，将结果记录。
3陕西国防学院机械工程学院毕业论文
6）按齿轮图样标注的公差要求，做出被测齿轮的合格性结论。
2）
齿轮径向跳动的检测
（图4-12）
测量原理及计量器具说明：
齿圈径向跳动误差△Fr是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内或在轮齿上，于齿高中部双面接触，测头相对齿轮轴线的最大变动量。齿圈径向跳动误差可在万能测齿仪上测量，也可在齿圈径向跳动检查仪上测量，本设计用后者测量。：
测量基准的选择：用双顶尖装夹工件来模拟公共轴线.
测量步骤：
31陕西国防学院机械工程学院毕业论文
1、根据被测齿轮的模数，选择合适的球形则头，一般测头的形式有两种：
圆锥形侧头，与齿槽固定弦接触进行测量；球形侧头，它与齿槽在固定弦或在分度圆处接触进行测量。
考虑到齿圈径向跳动的测量，是在齿槽或齿轮中进行的，因此测量头的形状应符合公差要求，即在测量结果中不受齿轮切向运动误差的影响，应选择2a=40°的圆锥形侧头或与齿槽固定弦或在分度圆处相接触的球形侧头，这类侧头不受模数和齿数的影响。选择圆锥形侧头，装入指示表测量杆的下端（如图4—12）。
2、将被测齿轮和心轴装在仪器的顶尖上，拧紧顶尖锁紧螺母1。
3、调整滑板的位置，使指示表，测量头位于齿宽的中部，调节提升手柄7，使测头位于齿槽内，调整指示表9的零位，并使其指针压缩1—2圈。
4、每测一齿，须抬起提升手柄7，让测头从齿槽中抬起退出，转动被测齿轮一齿，再将测头放入新的齿槽中，依次逐齿重复操作一周，记下每次指示表的读数值。一周中指示表指针最大变动范围，即为齿卷径向跳动△Fr。
合格条件：△Fr＜Fr
3）公法线长度变动测量
测量工具：公法线千分尺（分度值:0.001mm）
如图4-13，它与普通千分尺相似，只是改用了一对直径为30mm的盘形平面侧头
其读数方法与普通千分尺相同。
图4-13公法线长度测量
测量原理：
公法线长度变动△Fw是指在齿轮一周范围内，实际公法线长度最大值与最小值之差。
公法线平均长度偏差△Ew是指在齿轮一周范围内，公法线实际长度的平均值与公称值之差。
32陕西国防学院机械工程学院毕业论文
测量时，要求测头的测量平面在齿轮分度圆附近与左、右齿廓相切，因此跨齿数k不是zk?任取得。当齿形角a=20°，齿数为z时，取9?0.5的整数（四舍五入）
对于直齿圆柱齿轮，公法线长度的公称值W可按下式就算：
W?mcosa??(k?0.5)?zinva??2xmsina
式中：
m—被测齿轮模数
a—齿形角
z—齿数
k——跨齿数
x—变位系数
当a=20°，变位系数x=0时
,W?m?1.476(2k?1)?0.014z?
W和k值也可以从附表2中查出。
测量步骤：
①根据被测齿轮的a、m、z值，按上述公式计算或查附表2，确定被测齿轮的跨齿数k和公法线公称长度W。
②用标准校对棒或量块校对所用千分尺的零位。
③用左手捏住公法线千分尺，将两测头深入齿槽，夹住齿侧测量公法线长度。齿轮不动，左右摆动千分尺，同时用右手旋动千分尺套筒，使两测头合拢，直到手感觉到测头加紧齿侧后，从千分尺的标尺上读数，此数即为公法线长度。
④依次测量齿轮上均布的六处公法线长度，记下各读数。
⑤计算公法线长度变动△Fw。取六个测得值中的最大值（Wmax）与最小值（Wmin）之差,即
△Fw=Wmax-Wmin
⑥计算公法线平均长度偏差△Ew。取六个测得值的平均值
W
与公称值W之差,即
△Ew=W-W
⑦根据齿轮的技术要求，查出公法线长度变动公差Fw，齿圈径向跳动公差Fr，齿厚上偏差Ess和齿厚下偏差Esi，按公式计算公法线平均长度的上偏差Ews和下偏差Ewi。
Ewi?Esscosa?0.72Frsina?0.94Ess?0.25Fr
Ews?Esicosa?0.072Frsina?0.94Esi?0.25Fr
按
?Fw?Fw和Ewi??Ew?Ews判断合格性。
33陕西国防学院机械工程学院毕业论文
第五章
案例：某一齿轮轴的检测、数据处理及质量分析
5.1绘制被测零件图
34陕西国防学院机械工程学院毕业论文
5.2编写检验记录表及数据处理
产品检验记录表
零件名称
产品图号
送检部门/人
检验部门/人
检验序号
1长度尺寸：
103-0.22轴颈尺寸：
Φ18+0.015+0.0020齿轮轴
数量
生产日期
送检日期
检验日期
单件
检验结论
检验项要求
目
检测数据
合格性
102.82~102.98103102.98102.9102.98102.96102.98合格
Φ18.0033~Φ18.013718.0418.00618.00618.00418.00218.004合格
2xΦ1634退刀槽
齿圈径向跳动
1.98xΦ162xΦ160.0032.02xΦ161.98xΦ162xΦ160.0012xΦ16合格
合格
Fr≤0.036-0.002-0.002-0.002-0.00156齿厚
公法线长度
5.95Fw≤37.53615.9636.3495.985.945.9836.3155.965.98不合格
合格
36.32436.22936.32636.317键槽对称度
f≤0.010.010.01000.01-0.01合格
89同轴度
径向圆跳动
f≤Φ0.01f≤Φ0.0120.020.0060.020.0080.030.0120.010.0060.020.0040.010.008不合格
合格
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1011粗糙度
Ra≤1.61.6合格
测量的数据处理：
我们在数据处理中，应正确处理测量和实验数据，合理计算所得结果，以便在一定条件下得到更接近真值的数据。
（1）键槽对称度误差的测量：
键槽
上表面：A10.01下表面：A20A1-A2对称度误差
（2）齿厚误差计算：
被测齿轮齿数Z=28，所测齿顶圆直径df=Φ105.02mm，公称直径：Df=Φ105mm
De=df-Df=0.02mm
①计算模数m：
Df?m?z?2?，m?
②计算齿厚Sf：
Df
=3.5z?2测得数据
0.020.010.010.010.0100.020.0200.010.010.00.010.010.02-0.010.01zmcos90?hf?m?(1?齿轮弦齿高：2z)
z?90??查附表1得：m=1,的齿轮的弦齿高h′=1??1?cos?=1.022mm
2?z?
所以hf=1.022m=1.022x3.5=3.577mm
h?hf?De2=3.577+0.01=3.578mm90?sf?zmsin齿轮弦齿厚：z
查附表1得：m=1,的齿轮的弦齿厚s′=zsin
所以sf?1.5699m?5.9465?5.95mm
3690?=1.569z
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所测弦齿厚数据：s1=5.96mm
s2=5.98mms3=5.94mm
s4=5.98mm
s5=5.96mm
s6=5.98mm
(3)
公法线长度变动误差的计算：
被测齿轮齿数Z=28，当压力角a=20°时，m=3.5,对于直齿圆柱齿轮，公法线长度的公称值W和跨齿数k可查附表2查出。
查附表2：m=1时，公法线长度W=10.7246mm
所以公法线长度的公称值W=10.7246m=37.5361mm，跨齿数k=4测得公法线长度：w1=36.349mm
w2=36.324mm
w3=36.292mm
w4=36.315mm
w5=36.326mm
w6=36.31mm
5.2.1对零件的不合格性进行分析
根据产品检验记录表所判断：齿轮的不合格性最为重要，然后是齿轮轴上的同轴度，不合格。
由于测量器具与测量方法，测量条件的限制或其他因素的影响，任何测量过程都存在着测量误差。所以排除测量所带来的误差。
对于齿轮轴上不合格的因素分析如下：
①造成齿轮的不合格性：
滚齿加工精度分析
轴齿精度主要和运动精度、平稳性精度、接触精度有关。滚齿加工中用控制公法线长度和齿圈径向跳动来保证运动精度，用控制齿形误差和基节偏差来保证工作平稳性精度，用控制齿向误差来保证接触精度。下面对滚齿加工中易出现的几种误差原因进行分析：
1）齿圈径向跳动误差(即几何偏心)
齿圈径向跳动是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内或轮齿上，与齿高中部双面接触，测头相对于轮齿轴线的最大变动量。也是轮齿齿圈相对于轴中心线的偏心，这种偏心是由于在安装零件时，零件的两中心孔与工作台的回转中心安装不重合或偏差太大而引起。或因顶尖和顶尖孔制造不良，使定位面接触不好造成偏心，所以齿圈径跳主要应从以上原因分析解决。
2）
公法线长度误差（即运动偏心）
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滚齿是用展成法原理加工齿轮的，从刀具到齿坯间的分齿传动链要按一定的传动比关系保持运动的精确性。但是这些传动链是由一系列传动元件组成的。它们的制造和装配误差在传递运动过程中必然要集中反映到传动链的末端零件上，产生相对运动的不均匀性，影响轮齿的加工精度。公法线长度变动是反映齿轮牙齿分布不均匀的最大误差，这个误差主要是滚齿机工作台蜗轮副回转精度不均匀造成的，还有滚齿机工作台圆形导轨磨损、分度蜗轮与工作台圆形导轨不同轴造成，再者分齿挂轮齿面有严重磕碰或挂轮时咬合太松或太紧也会影响公法线变动超差。
②对齿轮轴上的同轴度，键槽的对称度都不合格的原因：
质量分析活动的关键内容是分析出影响质量问题的确切原因。解决质量问题的实质就是消除影响质量问题的原因。
原因分析可采用因果图、因素展开系统图或关联图等工具进行分析。
在分析产生不合格性的原因时，我们应采用头脑风暴法或查阅资料等手段从人、机、料、法、环的各个方面进行分析，绘制因果图，确定出影响质量问题的主要原因，从而根据产生问题的原因制定其改进方法。（如图5-1）
现对齿轮轴上的同轴度，不合格的原因绘制的因果图：
因果图（5-1）
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5.3分析并提出改进零件质量的意见
对于产品检验表中不合格因素的质量改进以及提出的改进质量的意见分析如下：
（1）由因果图不难看出，我们应着眼于控制工作台的回转精度与工件的正确安装，来减小齿轮轴的同轴度误差。
1.
应该定期检查并修复工作台回转导轨。
2.
合理使用和保养工件。
3.夹具定位端与工作台回转中心线应该保持垂直。
4.提高工件装夹精度，例如在安装时使用垫圈。
5.装夹工件时应该注意松紧程度。
6.装夹工件时夹紧力应施于加工刚性足够的部位
7.控制工件定位时的尺寸精度
8.控制工件两轴肩的同轴度误差
（2）对于提高齿轮质量改进的意见
1.根据齿轮的材质选择合适的加工方法及选用合适的刀具来提高齿轮加工质量。另外齿轮毛坯在加工过程中装夹是否牢固也会影响齿轮加工质量。
所以因该从以下的几方面进行改进：
①选用合适的切削速度
如果切削速度较慢，切屑就会在滚齿刀的前刀刃上产生停留，刀刃推挤切屑碾压齿轮加工面，会使齿轮加工面产生鳞状毛刺，鳞状毛刺毛刺的深度与切削速度有关，还与齿轮的材质有关。每一种材质都对应着一个最佳切削速度，当切削速度合适时可控制毛刺的产生，有时还需把切削速度增大到一定值毛刺才会消失。
②正确装夹工件
一般的齿轮要求齿圈径向跳动在0.07mm之内，齿圈径向跳动过大的原因是：工件安装的径向跳动及端面跳动。如果工装上的夹瓣牙型角太尖，开始时能夹紧工件，使用一段时间后，牙型角开始磨损，并出现工件夹不紧的现象，造成齿圈径向跳动超差。如果把牙型角的角度改为70°，并进行淬火处理，消除牙型角磨损的现象，齿圈径向跳动就会在公差允许的范围内。
③对工件进行调质
加工低碳钢齿轮时，在滚削过程中，齿面已出现拉伤，表面光洁度不好，零件合格率也不高，所以工件需要进行调质。
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第六章
毕业设计体会及总结
毕业设计是高等院校毕业生提交的一份有一定的学术价值的作业。它是大学生完成学业的标志性作业，是对学习成果的综合性总结和检阅，是大学生从事科学研究的最初尝试，是在教师指导下所取得的科研成果的文字记录，也是检验学生掌握知识的程度、分析问题和解决问题基本能力的一份综合答卷。
在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白，学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。注重理论与实践的相结合。
当我拿到设计任务时，通过老师的讲解，我首先要对我的毕业设计去分析，然后做出我的设计思路。通过翻阅大量书籍，然后制作方案。我感觉很多知识在本次设计中要融会贯通。然后写出我的设计思路，通过和指导老师的交流与沟通，指导老师通过我的设计找出设计所存在的问题，我在通过老师所提出的问题及建议来改写我的设计所不足之处，一次次的改正，一次次的梳理我的思路，一次次完善设计。通过这次设计我获益匪浅，我明白要做好设计，必须有清晰的思路，完善的设计方案。考虑问题要全面，要经济。
在此要感谢我的指导老师张蕾对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。
4陕西国防学院机械工程学院毕业论文
参考文献：
[1]陈宏钧，方向明，马素敏等编著.《典型零件机械加工生产实例》.出版地：机械工业出版社
[2]甘永立
主编.《几何量公差与检测》.出版地：上海科技技术出版社.第九版
[3]张秀珍，晋其纯
主编.《机械加工质量控制与检测》.出版地：北京大学出版社
[4]李岩，花国梁主编.《精密测量技术》.出版地：中国计量出版社
[5]徐秀娟主编.《互换性与测量技术》.出版地：北京理工大学出版社
[6]费业泰主编.《误差理论与数据处理》.出版地：机械工业出版社
[7]严朝宁主编.《质量分析
质量改进与统计技术》.[8]何频，郭连湘主编.《精密测量技术》.出版地：化学工业出版社
41陕西国防学院机械工程学院毕业论文
附录
附表1：
42陕西国防学院机械工程学院毕业论文
附表2：
表1m=1,af=20°的标准直齿圆柱齿轮的公法线公称长度
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推荐访问: 轴的设计加工与检测总结怎么写 检测 加工 设计