《《金屬切削機(jī)床》課程設(shè)計(jì)車床主軸箱設(shè)計(jì)（全套圖紙）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《金屬切削機(jī)床》課程設(shè)計(jì)車床主軸箱設(shè)計(jì)（全套圖紙）（35頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、金屬切削機(jī)床車床課程設(shè)計(jì) 目錄全套圖紙加174320523 各專業(yè)都有第1章 概述1 1.1 金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位1 1.2 機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的1 1.3 車床的規(guī)格系列和用處2 1.4 操作性能要求2第2章 題目要求及參數(shù)確定2 2.1 設(shè)計(jì)要求2 2.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定3 2.3 動(dòng)力參數(shù)確定3第3章 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3 3.1 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副的確定4 3.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇4 3.3 擬定轉(zhuǎn)速圖5 3.4 齒輪齒數(shù)的確定7 3.5 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 8 3.6 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速9第4章 傳動(dòng)件的估算 9 4.1 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算9 4.2 傳動(dòng)軸直徑的估算12 4.3 齒輪齒數(shù)的確
2、定和模數(shù)的計(jì)算13 4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17 4.5 圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算17 4.6 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算20 4.7 主軸最佳跨距的計(jì)算23 4.8 主軸剛度驗(yàn)算24 4.9 滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算27第5章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明 28 5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案28 5.2 展開(kāi)圖及其布置29 5.3 齒輪組設(shè)計(jì)29 5.4 主軸主件設(shè)計(jì)30第6章 總結(jié) 31參考文獻(xiàn) 第1章 概述1.1 金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，又稱為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”。在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，金屬切削機(jī)床是加工機(jī)器零件的主要設(shè)備，它所擔(dān)負(fù)的工作
3、量，約占機(jī)器總制造工作量的40%60%。機(jī)床的技術(shù)水平直接影響機(jī)械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。機(jī)床的“母機(jī)”屬性決定了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。機(jī)床工業(yè)為各種類型的機(jī)械制造廠提供先進(jìn)的制造技術(shù)和優(yōu)質(zhì)高效的機(jī)床設(shè)備，促進(jìn)機(jī)械制造工業(yè)的生產(chǎn)能力和工藝水平的提高。機(jī)械制造工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化技術(shù)裝備的任務(wù)，為適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)的需要，必須大力發(fā)展機(jī)械制造工業(yè)。機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)。機(jī)床工業(yè)則是機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)。一個(gè)國(guó)家機(jī)床工業(yè)的技術(shù)水平，在很大程度上標(biāo)志著這個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。顯然，金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)中起著重大的作用。1.2 機(jī)床
4、課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生學(xué)完相應(yīng)課程及先行課程之后進(jìn)行的實(shí)習(xí)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，不僅是鞏固學(xué)生大學(xué)所學(xué)知識(shí)的重要環(huán)節(jié)，而且也是在檢驗(yàn)大學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力、自學(xué)能力、獨(dú)立操作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，是大學(xué)生參加工作前的一次實(shí)踐性鍛煉。通過(guò)本課題設(shè)計(jì)可以達(dá)到以下目的：1綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的專業(yè)理論知識(shí)，能獨(dú)立分析和擬訂某機(jī)床主軸箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，裝配結(jié)構(gòu)和制造結(jié)構(gòu)的各種方案，能在機(jī)械設(shè)計(jì)制圖，零件計(jì)算和編寫技術(shù)文件等方面得到綜合訓(xùn)練，具備設(shè)計(jì)中等復(fù)雜零件的能力。2通過(guò)本課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，能初步掌握機(jī)床的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，動(dòng)力計(jì)算以及關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度校核，獲得工程師必備設(shè)計(jì)能力的初步訓(xùn)練，從而提高分析問(wèn)
5、題，解決問(wèn)題，盡快適應(yīng)工程實(shí)踐的能力。3. 熟悉和學(xué)會(huì)使用各種手冊(cè)，能善于使用網(wǎng)絡(luò)搜尋一些設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，掌握一定的工藝制訂的方法和技巧。4. 進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)操作的基本技能CAD及Pro/engineer軟件應(yīng)用能力(造型設(shè)計(jì)與自動(dòng)編程)仿真模擬軟件的應(yīng)用。1.3 車床的規(guī)格系列和用處普通機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對(duì)這些基本知識(shí)和資料作些簡(jiǎn)要介紹。本次設(shè)計(jì)的是普通型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。表1 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)正轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速Nmin( 工件最大回轉(zhuǎn)直徑D(mm)正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速Nmax( )電機(jī)功率N（kw）公比轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z1604002
6、00041.26121.4 操作性能要求1）具有皮帶輪卸荷裝置2）手動(dòng)操縱雙向摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停止運(yùn)動(dòng)要求3）主軸的變速由變速手柄完成第2章 題目要求及參數(shù)確定2.1設(shè)計(jì)要求1）機(jī)床的類型、用途及主要參數(shù)車床，工作時(shí)間：二班制，電動(dòng)機(jī)功率：，主軸最高、最低轉(zhuǎn)速如下：，變速級(jí)數(shù)：z=12。2）工件材料：45號(hào)鋼 刀具材料：YT153）設(shè)計(jì)部件名稱：主軸箱2.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定回轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，主運(yùn)動(dòng)的參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速。 最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)： 分級(jí)變速時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列：機(jī)床的分級(jí)變速機(jī)構(gòu)共有Z=12級(jí)；由主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍得公比：=1.26。根據(jù)已知公比并查金屬切削機(jī)床表確定各級(jí)轉(zhuǎn)速（單位：
7、）：160r/min，200r/min，250r/min，315r/min，400r/min，500r/min，630r/min，800r/min，1000r/min，1250r/min，1600r/min，2000r/min。2.3 動(dòng)力參數(shù)的確定合理的確定電機(jī)功率，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。已知電動(dòng)機(jī)的功率是4KW，根據(jù)金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（陳易新編）附錄2選擇主電動(dòng)機(jī)為Y112M-2，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表2：表2-1 Y112M-2技術(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)速（r/min）額定功率（kw）滿載時(shí)堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速（r/min）級(jí)數(shù)
8、電流(A)效率(%)功率因數(shù)額定電流（倍）額定轉(zhuǎn)矩（倍）額定轉(zhuǎn)矩（倍）288048.285.50.877.02.22.230002第3章 傳動(dòng)設(shè)計(jì)擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)型式、變速類型。3.1 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副的確定傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)可能的方案有：12=43 12=34 12=322 12=232 12=223在上面的方案中，兩種方案有時(shí)可以省略一根軸。缺點(diǎn)是有一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)傳動(dòng)副。如果用一個(gè)四聯(lián)滑移齒輪，則會(huì)增大軸向尺寸；如果用兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖以防止兩個(gè)滑
9、移齒輪同時(shí)嚙合。所以一般少用。而三個(gè)方案由“前多后少”原則比較，從電動(dòng)機(jī)到主軸，一般為降速傳動(dòng)。接近電動(dòng)機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也較小。如使傳動(dòng)副有較多的傳動(dòng)組在接近電動(dòng)機(jī)處，則使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，可以節(jié)省材料。故12=322的方案為好。3.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇在12=322中，又因基本組和擴(kuò)大組排列順序的不同而有不同的方案?？赡苡辛N方案，如下圖所示： （a） （b） （b） （d） （e） （f）圖3-1 12級(jí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)的各種方案（1）傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍 由金屬切削機(jī)床（戴曙主編）可知，常限制最小傳動(dòng)比，最大傳動(dòng)比。因此主傳
10、動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍一般為。檢查傳動(dòng)組變速范圍時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組，即必須保證圖3-1中，方案a、b、c、e的第二擴(kuò)大組，則。，則，是可行的。方案d和f，也是可行的。（2）基本組和擴(kuò)大組的排列順序 六種結(jié)構(gòu)網(wǎng)方案經(jīng)以上驗(yàn)證均可行，需進(jìn)一步選擇最佳方案的原則：中間傳動(dòng)軸（如軸、）變速范圍最小因?yàn)楦鞣桨钢校魝鲃?dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動(dòng)件的尺寸也就可以小些。方案a) 的中間傳動(dòng)軸變速范圍最小，故方案 a) 最佳。其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：圖3-2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)3.3 擬定轉(zhuǎn)速圖電動(dòng)機(jī)和主軸的轉(zhuǎn)速是已定的，當(dāng)選定了結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式后，就可分配和傳動(dòng)級(jí)的傳動(dòng)比并確定中間
11、軸的轉(zhuǎn)速。再加上定比傳動(dòng)，就可畫出轉(zhuǎn)速圖。中間軸的轉(zhuǎn)速如果能高一些，傳動(dòng)件的尺寸也就可以小一些。但是，中間軸如果轉(zhuǎn)速過(guò)高，將會(huì)引起過(guò)大的振動(dòng)、發(fā)熱和噪聲。通常，希望齒輪的線速度不超過(guò)1215m/s。對(duì)于中型車、鉆、銑等機(jī)床，中間軸的最高轉(zhuǎn)速不宜超過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于小型機(jī)床和精密機(jī)床，由于功率較小，傳動(dòng)件不會(huì)過(guò)大。這時(shí)振動(dòng)、發(fā)熱和噪聲是應(yīng)該考慮的問(wèn)題。因些更應(yīng)該注意中間軸的轉(zhuǎn)速，不使過(guò)高。由于所選定的結(jié)構(gòu)式共有三個(gè)傳動(dòng)組，變速機(jī)構(gòu)共需4軸，外加電動(dòng)機(jī)軸共5軸。故轉(zhuǎn)速圖需5條豎線。主軸共12速，故需12條橫線。軸傳動(dòng)組c的變速范圍為，兩個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比可取為：，因此軸六種轉(zhuǎn)速為：400r/min
12、，500r/min，630r/min，800r/min，1000r/min，1250r/min。軸轉(zhuǎn)動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為3，在傳動(dòng)比極限的范圍內(nèi)，軸的轉(zhuǎn)速最高可為1250、1600、2000r/min，最低可為400、500、630r/min。為了避免升速，傳動(dòng)比可?。?，軸額轉(zhuǎn)速確定為800、1000、1250r/min。同理，對(duì)于軸，可取：，這樣就確定了軸的轉(zhuǎn)速為1250r/min。電動(dòng)機(jī)軸與軸的傳動(dòng)比接近于1/2.3=1/。最后，可得轉(zhuǎn)速圖4：圖3-3 12級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖3.4 齒輪齒數(shù)的確定利用查表法由金屬切削機(jī)床（戴曙主編）表8-1，可求出各傳動(dòng)組齒輪齒數(shù)：表3-1 齒輪齒數(shù)變速組基
13、本組第一擴(kuò)大組第二擴(kuò)大組齒輪齒數(shù)3535313927434242285660382870第一組齒輪：傳動(dòng)比：=1, =1/1.26,=1/1.58金屬切削機(jī)床（戴曙主編）表8-1，齒數(shù)和取70=35，=35，=31,=39,=27,=43；第二組齒輪：傳動(dòng)比：,=1/2， 齒數(shù)和取84： =42， =42，=28, =56；第三組齒輪：傳動(dòng)比：=1.58,=1/2.52 齒數(shù)和取98： =60， =38，=28，=70；3.5 傳動(dòng)系統(tǒng)圖通過(guò)以上齒輪的齒數(shù)，傳動(dòng)副，級(jí)比指數(shù)以及傳動(dòng)比確定如下所示傳動(dòng)系統(tǒng)圖：圖3-4 主傳動(dòng)系圖3.6 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（1）主軸 根據(jù)金屬切削機(jī)床（戴曙主編）表8-2
14、，中型車床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是第一個(gè)三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速，即為。（2）各傳動(dòng)軸 軸的最低轉(zhuǎn)速400r/min經(jīng)傳動(dòng)組c可使主軸得到160r/min和630r/min兩種轉(zhuǎn)速。630r/min要傳遞全部功率，所以軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)為400r/min。軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速可按傳動(dòng)副b推上去，得800r/min。第4章 傳動(dòng)件的估算4.1 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算三角帶傳動(dòng)中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。(1)選擇三角帶的型號(hào)根據(jù)公式：式中P-電動(dòng)機(jī)額定功率，-工作情況系數(shù)（工作時(shí)間為二班制查
15、表得=1.2） 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-11因此選擇A型帶，尺寸參數(shù)為B=80mm，=11mm，h=10，。(2)確定帶輪的計(jì)算直徑，帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過(guò)小，即。查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-6，8-8取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=100m由公式式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取0.02。所以，由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8圓整為224mm。(3)確定三角帶速度按公式(4)初定中心距帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 取，取=600mm.(5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 (6)驗(yàn)算三角
16、帶的撓曲次數(shù)，符合要求。 (7)確定實(shí)際中心距(8)驗(yàn)算小帶輪包角主動(dòng)輪上包角合適。(9)確定三角帶根數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式8-22得傳動(dòng)比查表8-4a，8-4b 得= 0.34KW,=2.05KW查表8-5，=0.98；查表8-2，=0.96所以取 根(10)計(jì)算預(yù)緊力查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-3，q=0.1kg/m4.2 傳動(dòng)軸直徑的估算傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過(guò)大的變形。因此，必
17、須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。按照機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)96頁(yè)內(nèi)容計(jì)算傳動(dòng)軸直徑: 其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率 K-鍵槽系數(shù) A-系數(shù)-從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積；-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速如下：各軸功率如下：查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)1表3-8取I，IV軸的K=1.05，A=110； II，III軸是花鍵軸，取K=1.07，A=77。所以 ， 取30mm, 取25mm , 取30mm， 取40mm此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整,實(shí)際取值均大于計(jì)算值。4.3 齒輪齒數(shù)的確定
18、和模數(shù)的計(jì)算當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從1表3-6（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于1820。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。4.3.1 齒輪齒數(shù)的計(jì)算第一組齒輪：傳動(dòng)比：=1, =1/1.26,=1/1.58金屬切削機(jī)床（戴曙主編）表8-1，齒數(shù)和取70=35，=35，=31,=39,=27,=43；第二
19、組齒輪：傳動(dòng)比：,=1/2， 齒數(shù)和取84： =42， =42，=28, =56；第三組齒輪：傳動(dòng)比：=1.58,=1/2.52 齒數(shù)和取98： =60， =38，=28，=70；4.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算（1）-軸：按齒輪彎曲疲勞計(jì)算：=（機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)3P36，為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，可根據(jù)轉(zhuǎn)速圖確定）按齒面點(diǎn)蝕計(jì)算：取A=50由中心距A及齒數(shù)計(jì)算模數(shù)： 圓整為 模數(shù)因取和中較大值。故第一變數(shù)組齒輪模數(shù)因取m=2.0（2）-軸：按齒輪彎曲疲勞計(jì)算：按齒面點(diǎn)蝕計(jì)算：取A=60由中心距A及齒數(shù)計(jì)算模數(shù)：同理 第二轉(zhuǎn)動(dòng)組齒輪模數(shù)取m=2.0（3）-軸：按齒輪彎曲疲勞計(jì)算：=按齒面點(diǎn)蝕計(jì)算：取
20、A=72故第三傳動(dòng)組取m=2. (4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：從機(jī)械原理9 表10-2查得以下公式齒頂圓 齒根圓 分度圓 齒頂高 齒根高 齒輪的具體值見(jiàn)表5:表4-1 齒輪尺寸表齒輪齒數(shù)z模數(shù)m分度圓d齒頂圓齒根圓齒頂高齒根高136272766722.5236272766722.5332264685922.5440280847522.5528256605122.5644288928322.5736272766722.5836272766722.5924248524322.510482961009122.511492981029322.51231262665222.51323246504122.5145721
21、1411810922.54.3.4 齒寬確定由公式得：第一套嚙合齒輪第二套嚙合齒輪第三套嚙合齒輪一對(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)主動(dòng)輪比小齒輪齒寬大所以，4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)查機(jī)械設(shè)計(jì)（濮良貴、紀(jì)名剛編）教材P161知，當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑時(shí)，帶輪可做成腹板式結(jié)構(gòu)。并由機(jī)械設(shè)計(jì)（濮良貴、紀(jì)名剛編）表8-10知，帶輪的輪槽截面尺寸如下：帶輪槽寬輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪外圓的最小高度輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪底部的最小高度帶輪分度圓(基準(zhǔn)直徑)齒槽寬帶輪齒跟角基準(zhǔn)圓直徑（大帶輪）(d為軸的直徑，此處的d為軸直徑)帶輪寬度,L為軸與帶輪接觸長(zhǎng)度。4.5
22、圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算校核a傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為28的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) 1）由于，則：計(jì)算可知： 2）取齒寬系數(shù)，模數(shù)，則3）計(jì)算圓周速度：4）齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4查得5)確定動(dòng)載系數(shù): 6)查表 10-5得：，7)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。圖10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合適。校核b傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為24的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)1）由于，則：計(jì)算可知2)取齒寬系數(shù)，模數(shù)則3)計(jì)算圓周速度：4）齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4查得：5）確定動(dòng)載系數(shù): 6）查表 10-5得：
23、， 7）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 圖10-18查得 , ， 故合適。校核c傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為23的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)1) 由于，則：計(jì)算可知：2)取齒寬系數(shù)，模數(shù)，則3)計(jì)算圓周速度：4)齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得：5）確定動(dòng)載系數(shù): 6）查表 10-5可知：，7）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合適。4.6 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算對(duì)于一般傳動(dòng)軸要進(jìn)行剛度的驗(yàn)算，軸的剛度驗(yàn)算包括滾動(dòng)軸承處的傾角驗(yàn)算和齒輪的齒向交角的驗(yàn)算。如果是花鍵還要進(jìn)行鍵側(cè)壓潰應(yīng)力計(jì)算。以軸為例，驗(yàn)
24、算軸的彎曲剛度、花鍵的擠壓應(yīng)力圖4-1 軸受力分析圖圖4-1中為齒輪（齒數(shù)為40）上所受的切向力，徑向力的合力。為齒輪（齒數(shù)36）上所受的切向力，徑向力的合力。各傳動(dòng)力空間角度如圖4-2所示，根據(jù)表4-2的公式計(jì)算齒輪的受力。圖4-2 軸空間受力分析表4-2 齒輪的受力計(jì)算傳遞功率Pkw轉(zhuǎn)速nr/min傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩TNmm齒輪壓力角齒面摩擦角齒輪40齒輪36切向力Ft1N合力F1NF1在X軸投影Fz1NF1在Z軸投影Fz1N分度圓直徑d1mm切向力Ft2N合力F2NF1在X軸投影Fz2NF1在Z軸投影Fz2N分度圓直徑d2mm2.9280034857.5206871926.696.74921.76
25、80968.31030107.51024.672從圖7及計(jì)算結(jié)果看出，軸在X、Z兩個(gè)平面上均受到兩個(gè)方向相反力的作用。根據(jù)圖8所示的軸向位置，分別計(jì)算出各平面撓度、傾角，然后進(jìn)行合成。根據(jù)機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)（李洪主編）書中的表2.4-14,表2.4-15計(jì)算結(jié)果如下: a=100 b=230 c=130 f=200 l=330 E=2.1105MPa n=l-x=150 圖4-3軸撓度、傾角分析圖 （1）xoy平面內(nèi)撓度 （2）zoy平面內(nèi)撓度（3）撓度合成 查表得其許用應(yīng)力為0.0003330=0.099，即0.02710.099，則撓度合格。（4）左支承傾角計(jì)算和分析a.
26、xoy平面力作用下的傾角 b. zoy平面力作用下的傾角 c. 傾角合成 查表得其許用傾角值為0.0006，則左支承傾角合格。（5）右支承傾角計(jì)算和分析a. xoy平面力作用下的傾角 b. zoy平面力作用下的傾角 c. 傾角合成 查表得其許用傾角值為0.0006，則右支承傾角合格。4.7 主軸最佳跨距的計(jì)算根據(jù)機(jī)械裝備設(shè)計(jì)表3-10，由于電動(dòng)機(jī)功率為3kw，初選主軸前軸承軸徑mm，后軸承軸徑，求主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩：根據(jù)主電動(dòng)機(jī)功率為3kw，則床身上最大回轉(zhuǎn)直徑D=400mm,刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑主軸通孔直徑d,最大工件長(zhǎng)度1000mm。床身上最大加工直徑為最大回轉(zhuǎn)直徑的50%也就是192mm故半
27、徑為0.096m。切削力（沿y軸）背向力（沿x軸） 故總的作用力此力作用于頂尖間的工件上，主軸和尾架各承受一半，故主軸端受力為F/2=521.35，主軸孔徑初選為40，根據(jù)結(jié)構(gòu)選懸伸長(zhǎng)度a=120mm，在計(jì)算時(shí)，先假定初值l/a=3 l=3，前后支承的支反力：軸承的剛度：=52, =9, =C/10=9.42KN(載荷c查軸承樣本可得)初步計(jì)算時(shí)，可假定主軸的當(dāng)量外徑為前后軸承的軸徑的平均值。 故慣性矩為：I=同理計(jì)算得：=1206.2 變化值計(jì)算后發(fā)現(xiàn)計(jì)算出的值總接近于1.8，這是一個(gè)迭代過(guò)程，最終可得最佳跨距。4.8 主軸剛度驗(yàn)算4.8.1 選定前端懸伸量C參考機(jī)械裝備設(shè)計(jì)P121，根據(jù)主
28、軸端部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的型式和尺寸，這里選定C=120mm.4.8.2 主軸支承跨距L的確定一般最佳跨距 ，考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度因磨損會(huì)不斷降低，應(yīng)取跨距L比最佳支承跨距大一些，再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=600mm。4.8.3 計(jì)算C點(diǎn)撓度1）周向切削力的計(jì)算其中,故，故。2)驅(qū)動(dòng)力Q的計(jì)算參考車床主軸箱指導(dǎo)書，其中所以3）軸承剛度的計(jì)算這里選用4382900系列雙列圓柱子滾子軸承根據(jù)求得：4）確定彈性模量，慣性距I；和長(zhǎng)度。軸的材產(chǎn)選用40Cr，查簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P6，有 主軸的慣性距I為：主軸C段的慣性距Ic可近似地算：切削力P的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離S=C+W，
29、對(duì)于普通車床，W=0.4H，（H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。則：根據(jù)齒輪、軸承寬度以及結(jié)構(gòu)需要，取b=60mm計(jì)算切削力P作用在S點(diǎn)引起主軸前端C點(diǎn)的撓度代入數(shù)據(jù)并計(jì)算得=0.1299mm。計(jì)算驅(qū)動(dòng)力Q作用在兩支承之間時(shí)，主軸前端C點(diǎn)子的撓度計(jì)算得：=-0.0026mm求主軸前端C點(diǎn)的終合撓度水平坐標(biāo)Y軸上的分量代數(shù)和為，計(jì)算得：=0.0297mm.。綜合撓度。綜合撓度方向角，又。因?yàn)?，所以此軸滿足要求。4.9 滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算機(jī)床的一般傳動(dòng)軸用的軸承，主要是因?yàn)槠谄茐亩?，故進(jìn)行疲勞壽命驗(yàn)算。滾動(dòng)軸承的疲勞壽命驗(yàn)算根據(jù)圖6所示的軸受力狀態(tài)，分別計(jì)算出左（A端）、右（B端）兩支承端支反
30、力。在xoy平面內(nèi)：在zoy平面內(nèi)：左、右端支反力為：兩支承軸承受力狀態(tài)相同，但右端受力大，所以只驗(yàn)算右端軸承。軸承壽命經(jīng)過(guò)計(jì)算F=124.3 故合格。第5章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)器等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開(kāi)圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制，一般只畫展開(kāi)圖。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控
31、制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過(guò)反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。5.2 展開(kāi)圖及其布置展開(kāi)圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開(kāi)并將這些剖切面平整展開(kāi)在同一個(gè)平面上。I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級(jí)變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無(wú)法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)反
32、向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過(guò)空心軸中的拉桿來(lái)操縱離合器的結(jié)構(gòu)。齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。本設(shè)計(jì)的展開(kāi)圖如圖5-1所示：圖5-1 傳動(dòng)軸及主軸展開(kāi)圖5.3 齒輪組設(shè)計(jì)齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說(shuō)，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引起振動(dòng)和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問(wèn)題。齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素：1） 是固定齒輪還是滑移齒輪；2） 移動(dòng)滑移齒輪的
33、方法；3） 齒輪精度和加工方法；變速箱中齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大6dB。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(jí)。不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。5.3.1其他問(wèn)題滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應(yīng)予注意。選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機(jī)械加工時(shí)的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。齒輪磨齒時(shí)，要求有
34、較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的齒輪塊。有時(shí)為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。5.4 主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車床）或者刀具（車床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度）設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。1） 內(nèi)孔直徑車床主軸由于要通過(guò)棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過(guò)卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢(shì)。2） 軸頸直
35、徑設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。3） 前錐孔直徑前錐孔用來(lái)裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。4） 支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長(zhǎng)度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇?，一般推薦?。?=35，跨距小時(shí)，軸承變形對(duì)軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)，應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值。第6章 總結(jié)通過(guò)機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使我在擬定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、裝配結(jié)構(gòu)和制造結(jié)構(gòu)的各種方案以及在機(jī)械設(shè)計(jì)制圖、零件計(jì)算和編寫技術(shù)文件等方面得到了綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)了我的初步的結(jié)構(gòu)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算能力。由于時(shí)間比較緊迫，設(shè)計(jì)中可能存在不少問(wèn)題，望老師能給予指出
36、和指正。通過(guò)這次設(shè)計(jì)更加鞏固了我對(duì)金屬切削機(jī)床的認(rèn)識(shí)和了解，對(duì)以后的課程設(shè)計(jì)或工作以后的設(shè)計(jì)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。最后，再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝。參考文獻(xiàn)1 馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1999.12 2 周開(kāi)勤主編. 機(jī)械零件手冊(cè).高等教育出版社. 20013 曹玉榜 易錫麟.機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)指導(dǎo). 機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1987.5.4 濮良貴 紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.北京.20015 黃鶴汀主編. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì). 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005 6 馮開(kāi)平 左宗義主編.畫法幾何與機(jī)械制圖.華南理工出版社.2001.97 唐金松主編.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).上?？萍技夹g(shù)出版社.上海.1992.068 盧秉恒主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社.北京.20019 孫恒 陳作模主編.機(jī)械原理.高等教育出版社.北京.200110曹金榜主編 機(jī)床主軸/變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo), 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.200111 陳易新.金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,198712 范云漲.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,199435
《金屬切削機(jī)床》課程設(shè)計(jì)車床主軸箱設(shè)計(jì)（全套圖紙）
