機(jī)床、12級(jí)車床主軸箱部件的設(shè)計(jì)[P=2.5kw 轉(zhuǎn)速1540 35]

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目 錄 第 1 章 緒論 ............................................................................................................... 1 第 2 章 車床參數(shù)的擬定 ........................................................................................... 2 床主參數(shù)和基本參數(shù) ............................................................................... 2 床的變速范圍 R 和級(jí)數(shù) Z ....................................................................... 2 定級(jí)數(shù)主要其他參數(shù) ............................................................................... 2 定主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速 ....................................................................... 2 電機(jī)功率 —— 動(dòng)力參數(shù)的確定 ................................................... 2 定結(jié)構(gòu)式 ........................................................................................ 3 定結(jié)構(gòu)網(wǎng) ........................................................................................ 3 制轉(zhuǎn) 速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖 ................................................................ 4 定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù) .................................................................. 6 第 3 章 傳動(dòng)件的計(jì)算 ............................................................................................... 8 傳動(dòng)設(shè)計(jì) .................................................................................................. 8 擇帶型 ....................................................................................................... 9 定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 ............................................................... 9 定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 ..................................... 10 定帶的根數(shù) z .......................................................................................... 11 定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 ............................................................................. 11 定帶的張緊裝置 ..................................................................................... 11 算壓軸力 ................................................................................................. 12 算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ........................................................................................ 12 輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 .............................................................................. 13 動(dòng)軸最小軸徑的初 定 .......................................................................... 16 軸合理跨距的計(jì)算 .............................................................................. 17 第 4 章 摩擦離合器 (多片式 )的計(jì)算 ..................................................................... 19 第 5 章 主要零部件的選擇 ..................................................................................... 21 承的選擇 ................................................................................................ 21 速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 ................................................................................ 21 的校核 .................................................................................................... 21 軸彎曲剛度校核 ......................................................................... 21 承壽命校核 ................................................................................. 24 的選用及校核： .................................................................................... 24 承端蓋設(shè)計(jì) ............................................................................................ 25 體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................ 26 滑與密封 ................................................................................................ 26 第 6 章 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明 ............................................................................. 28 構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 ........................................................ 28 開圖及其布置 ........................................................................................ 28 結(jié)束語 ....................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 31 摘 要 本設(shè)計(jì)著重研究機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法，根據(jù)已確定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以變速箱展開圖的總中心距最小為目標(biāo)，擬定變速系統(tǒng)的變速方案，以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計(jì)效率。在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)方法是試算，湊算法，計(jì)算麻煩且不易找出合理的設(shè)計(jì)方案。本文通過對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)的 分析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。 關(guān)鍵詞 :傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,傳動(dòng)副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式 on of of to of is In of to of to of of is is to In of of of of 1 章 緒論 課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí)，及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過課程設(shè)計(jì)，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫技術(shù)文 件；完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。 題目：普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下： （ 1）機(jī)床的類型、用途及主要參數(shù) 車床，工作時(shí)間：一班制，電動(dòng)機(jī)功率： N=軸最高、最低轉(zhuǎn)速如下： 540 5 變速級(jí)數(shù)： z=12，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 1440 （ 2）工件材料： 45 號(hào)鋼；刀具材料： 3）設(shè)計(jì)部件名稱：主軸箱 2 第 2 章 車床參數(shù)的擬定 床主參數(shù)和基本參數(shù) 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下： 床的變速范圍 R 和級(jí)數(shù) Z R=540 4435 ?由公式 R= 1Z?? ，其中 z=12， R=44，可以計(jì)算級(jí)數(shù) ? =定級(jí)數(shù)主要其他參數(shù) 定主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速 依據(jù)題目要求選級(jí)數(shù) Z=12， ? = 考慮到設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動(dòng)。各級(jí)轉(zhuǎn) 速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)列表中查出，按標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列為： 35， 50,71,100,140， 200， 280， 400， 560， 800， 1120,1540 電機(jī)功率 —— 動(dòng)力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率 N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其性能，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。 此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床根據(jù)任務(wù)書上提供的條件，電動(dòng)機(jī)的功率為 于書本上沒有 三相異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，故在此就近選擇功率為 3轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速 正轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速 電機(jī)功率 N（ 級(jí)數(shù) z 1540 35 2 3 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 動(dòng)機(jī)具體數(shù)據(jù)如下表所示： 電動(dòng)機(jī)參數(shù)表 電 動(dòng)機(jī)信號(hào) 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 級(jí)數(shù) 同步轉(zhuǎn)速 420r/級(jí) 1500r/ 確定結(jié)構(gòu)式 已知 Z=2a a、 b 為正整數(shù)，即 Z 應(yīng)可以分解為 2 和 3 的因子，以便用 2、 3 聯(lián)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)變速。 1. 擬定傳動(dòng)方案： 擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開停、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)以及其組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)型式、變速類型。傳動(dòng)方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相 關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動(dòng)方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)性等多方面統(tǒng)一考慮。 2. 確定結(jié)構(gòu)式： 可以按照 Z=12進(jìn)行分配 可得： 322122321222312????????? 主變速傳動(dòng)系從電動(dòng)機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)轉(zhuǎn)速較高， 傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小一些，反之，靠近主軸的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸就較大。因此在擬定主變速傳動(dòng)系時(shí)，應(yīng)盡可能將傳動(dòng)副較多的變速組安排在前面，傳動(dòng)副數(shù)少的變速組放在后面，使主變速傳動(dòng)系中更多的傳動(dòng)件在高 速范圍內(nèi)工作，尺寸小一些，以節(jié)省變速箱的造價(jià)，減小變速箱的外形尺寸；也就是滿足傳動(dòng)副前多后少的原則，因此確定傳動(dòng)方案為：12=3× 2× 2； 由 12=3× 2× 2傳動(dòng)式可得 6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為： 361631 22312 22312 ??? ??? 124214 22312 22312 ??? ??? 612162 22312 22312 ??? ??? 依據(jù)傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則選擇方案為 ： 631 22312 ????Z ； 定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 傳動(dòng)副的極 限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍：在降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過大而使進(jìn)徑向尺寸過大，常限制最小傳動(dòng)比， 1/4，升速傳動(dòng)時(shí)，為防止產(chǎn)生過大的振動(dòng)和噪音，常限制最大傳動(dòng)比 2i ，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取 i ，故變速組的最大變速范圍為 ? 8～ 10。檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過 4 極限值，其他變速組就不會(huì)超過極限值。 依據(jù)中間軸變速范圍小的原則設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下所示： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組： 42 / 0 . 5/m i a a ?? 10~12(6)1(2 22 ???? ?? 其中 ， 42 ?X ，22 ?P ； 最后一個(gè)擴(kuò)大組轉(zhuǎn)速符合要求，則其他變速組的變速范圍肯定也符合要求。 制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖 （ 1）選擇電動(dòng)機(jī)：采用 （ 2）繪制轉(zhuǎn)速圖： 5 轉(zhuǎn)速圖 （ 3）畫主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖 2 1 (m+D) 軸最小齒數(shù)和 :+D/m) 6 圖 2主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù) 確定齒輪齒數(shù)的原則和要求： ①齒輪的齒數(shù)和 應(yīng)過大；齒輪的齒數(shù)和 大會(huì)加大兩軸之間的中心距，使機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦 100～ 200. ②最小齒輪的齒數(shù)要盡可能少；但同時(shí)要考慮： ※最小齒輪不產(chǎn)生根切，機(jī)床變速箱中標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù) 18； ※受結(jié)構(gòu)限制的最 小齒輪最小齒數(shù)應(yīng)大于 18～ 20； ※齒輪齒數(shù)應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求：實(shí)際傳動(dòng)比（齒數(shù)之比）與理論傳動(dòng)比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動(dòng)比）之間又誤差，但不能過大，確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過 ? 10%（ ? %， 即： ）（理實(shí)理 110??? ?n % 理n 實(shí) 7 齒輪齒數(shù)的確定，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 小齒輪的齒數(shù)可以從《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表 3般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于 18～ 20。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。 根據(jù)表 3機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》主編趙雪松、任小中、于華）查得 ①傳動(dòng)組 a: 由 2/1/1 21 ?? ??? ?1/13 ??? ?： ?? 57、 60、 63、 66、 69、 72、 75、 78?? ?? ?： ?? 63、 65、 67、 68、 70、 72、 73、 77?? 1/13 ?： ?? 58、 60、 62、 64、 66、 68、 70、 72、 74、 76?? 可取 ?4,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為： 47、 24。 于是 47/471 ?70/242 ? 齒輪 1247 24 94 Ⅱ軸齒數(shù) 47 70 ②傳動(dòng)組 b： 由 2/1/1 21 ?? ??? ?1/13 ??? ?： ?? 57、 60、 63、 66、 69、 72、 75、 78?? ?? ?： ?? 63、 65、 67、 68、 70、 72、 73、 77?? 1/13 ?： ?? 58、 60、 62、 64、 66、 68、 70、 72、 74、 76?? 可取 ?4，于是可得軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為： 42、 35、 28。 于是 42/421 ?49/352 ?56/282 ?兩齒輪的齒數(shù)分別為： 42、49、 59。 齒輪 123Ⅱ軸齒數(shù) 42 35 28 84 Ⅲ軸齒數(shù) 42 49 56 ③傳動(dòng)組 c: 查表 84/11 ?22 ?1 ?： ?? 84、 85、 89、 90、 94、 95?? 22 ?： ?? 72、 75、 78、 81、 84、 87、、 89、 90?? 取 ?0. 4/11 ?軸Ⅲ齒輪 齒數(shù)為 30； 22 ?8 于是得 72/182 ?01 ?齒輪數(shù)據(jù)如下表所示： 齒輪 1234Ⅲ軸齒數(shù) 18 72 60 30 90 第 3 章 傳動(dòng)件的計(jì)算 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 輸出功率 P=3 根據(jù)任務(wù)書上提供的條件，電動(dòng)機(jī)的功率為 于書本上沒有 在此就近選擇功率為 3 轉(zhuǎn)速 440r/00r/算設(shè)計(jì)功率 Pd 表 4 工作情況系數(shù)原動(dòng)機(jī) ⅰ 類 ⅱ 類 一天工作時(shí)間 /h 10?10~16 16?10?10~16 16? 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（ ）；離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī) 荷 變動(dòng)小 帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（ ）；發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動(dòng)篩 荷 變動(dòng)較大 螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；9 磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械 載荷 變動(dòng)很大 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī) 據(jù) 穩(wěn) ，兩班工作制（ 16小時(shí)），查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ， 取 1 . 1 3 3 . 3 k e P k W? ? ? ?擇帶型 普通 d 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 械設(shè)計(jì)》 3－ 11選取。 根據(jù)算出的 1420r/查圖得： d d=80～ 100 型 定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 3－ 7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為 80～ 100取 10075 295表 13 表 3. 0 槽型 Y Z A B C D E 0 75 125 200 355 500 21211420 = 1 . 7 7 5 , = 1 0 0 1 . 7 7 5 = 1 7 7 . 5 m ? ?所 以 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 3V 帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得280 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比：21180= 1 . 8 4(1 ) 1 0 0 (1 2 % )d ? ??? ? ?誤（ ? 為彈性滑動(dòng)率） 誤差111 . 8 4 1 . 81 0 0 % 1 0 0 % 2 . 2 % 5 %1 . 8?? ? ? ? ?誤 ＜，符合要求 ② 帶速 1 1 0 0 1 4 2 0v = 7 . 4 4 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0? ??????滿足 5m/以宜選用 總之，小帶輪選 帶輪選擇 帶輪的材料：選用灰鑄鐵， 定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。 12 算壓軸力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 3－ 12查得， 0＝ 面已得到1a=z=3，則 1a 1 6 8 . 6 32 s i n = 2 3 1 4 0 . 6 2 s i n N = 8 3 9 . 6 0 z F? ? ? ? ?算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 （ 1） 由 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》表 3 ＝ 35 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 )13/12( 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ＝ 98r/ 取計(jì)算轉(zhuǎn)速為 100r/2). 傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 在 轉(zhuǎn)速圖上，軸 Ⅲ 在最低轉(zhuǎn)速 100r/ 這個(gè)轉(zhuǎn)速高于主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速，在恒功率區(qū)間內(nèi)，因此軸 Ⅲ 的最低轉(zhuǎn)速為該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速即 nⅢ j=400r/ Ⅰ 計(jì)算轉(zhuǎn)速為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =800 r/ 2）確定各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 由機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)可知，一對(duì)嚙合齒輪只需要校核危險(xiǎn)的小齒輪，因此只需求出危險(xiǎn)小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速這轉(zhuǎn)速都在恒功率區(qū)間內(nèi)，即都要求傳遞最大功率所以齒輪 轉(zhuǎn)速的最小值即3800r/計(jì)算轉(zhuǎn)速入表 3 表 3各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 （ 3） 確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪 Z'6裝在主軸上并具有 級(jí)轉(zhuǎn)速，其中只有 56r/遞全功率，故 Z'6j=56 r/次可以得出其余齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，如表 3 表 3齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速 序號(hào) 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/ 800 800 400 13 00 400 400 100 輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 模數(shù)計(jì)算， 一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負(fù)荷最重的小齒輪，按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算，即 63383 221 ][)1(? 可得 各組的模數(shù)，如表 3示。 45號(hào)鋼整體淬火， [ ] 1 1 0 0j ?按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù) m 163383 221 ][)1(? 可得 m=363383 221 ][)1(? 可得 m=363383 221 ][)1(? 可得 m=4 3模數(shù) （ 2） 基本組齒輪計(jì)算 。 基本組齒輪幾何尺寸見下表 基本組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 1` 2` 齒數(shù) 47 47 24 70 分度圓直徑 141 141 72 210 齒頂圓直徑 147 147 78 216 組號(hào) 基本組 第一擴(kuò) 大組 第二擴(kuò)大組 模數(shù) 3 3 4 14 齒根圓直徑 寬 22 22 22 22 按基本組最小齒輪計(jì)算 。 小齒輪用 40質(zhì)處理，硬度 241286均取 260齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229286均取 240算如下： ① 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為 ? ? P n ? ???? )()1(102088 3218彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為： ? ? P ? ??? )(101 9 12 3215 式中 這里取 N=3r/. ; TK 里取 T=15000h.; 1n r/ 15 0觸載荷取0C= 710 ，彎曲載荷取0C= 6102? 觸載荷取 m=3；彎曲載荷取 m=6; 【 5】 2 上，取 【 5】 2 上，取 【 5】 2 上， 3K=K 【 5】 2 上，取 2K =1 1K 【 5】 2 上， 1K =1 【 5】 2 上， Y= ? ?j? ,查 【 4】，表 4 ? ?j? =650 ? ?w? 查 【 4】，表 4 ? ?w? =275 根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得： j?=635 ? ?j?w?=78 ? ?w?（ 3） 擴(kuò)大組齒輪計(jì)算 。 第一擴(kuò)大組 齒輪幾何尺寸見下表 基本組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 3` 4` 5` 齒數(shù) 42 42 35 49 28 56 分度圓直徑 126 126 105 147 84 168 齒頂圓直徑 12 12 111 153 90 174 16 齒根圓直徑 寬 22 22 22 22 22 22 第二擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 6` 7` 齒數(shù) 60 30 18 72 分度圓直徑 240 120 72 288 齒頂圓直徑 248 128 80 296 齒根圓直徑 230 110 62 278 齒寬 32 32 32 32 按擴(kuò)大組最小齒輪計(jì)算 。 小齒輪用 40質(zhì)處理，硬度 241286 均取 260齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229286均取 240 同理根據(jù)基本組的計(jì)算， 查文獻(xiàn) 【 6】， 可得 K= 2K =1， 1K =1， m=355； 可求得： j?=619 ? ?j?w? =135? ?w?動(dòng)軸最小軸徑的初定 由【 5】式 6，傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計(jì)算： d=?4 ? 17 或 d=91? ?4 式中 N* T=9550000； ??? ??? == 01 。 各軸最小軸徑如表 3 表 3最小軸徑 軸合理跨距的計(jì)算 由于電動(dòng)機(jī)功率 P=3據(jù)【 1】表 軸徑應(yīng)為 60~90步選取 0軸徑的 0據(jù)設(shè)計(jì)方案，前軸承為 ，后軸承為圓錐滾子軸承。定 懸伸量 a=120軸孔徑為 30 軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩 T=95509550× 3100=該機(jī)床為車床的最大加工直徑為 250床身上最常用的最大加工直徑，即經(jīng)濟(jì)加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的 50%，這里取 60%，即 180 切削力（沿 y 軸） 4716N 背向力（沿 x 軸） c=2358N 總作用力 F= 22F ?= 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 最小軸徑 20 30 30 18 此力作用于工件上，主軸端受力為 F= 先假設(shè) l/a=2， l=3a=240后支承反力 B 分別為 ×40240120 ?=B=F×40120=據(jù) 文獻(xiàn) 【 1】式 得： iz 前 支承的剛度：? ； N/ m? ；軸的當(dāng)量外 徑 80+60)/2=70慣性矩為 I=64 )4 ??? =10η =38 9 ? ????= 【 1】圖 3 原假設(shè)接近，所以最佳跨距0l=120× 40理跨距為（ l，取合理跨距 l=360 根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，主軸的實(shí)際跨距大于合理跨距，因此需要采取措施 增加主軸的剛度，增大軸徑：前軸徑 D=100軸徑 d=80軸承 采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用背對(duì)背安裝的角接觸球軸承。 19 第 4 章 摩擦離合器 (多片式 )的計(jì)算 設(shè)計(jì)多片式摩擦離合器時(shí)，首先根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)確定離合器的尺寸，如為軸裝式時(shí)，外摩擦片的內(nèi)徑 d 應(yīng)比花鍵軸大 2～ 6摩擦片的外徑 D 的確定，直接影響離合器的徑向和軸向尺寸，甚至影響主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局，故應(yīng)合理選擇。 摩擦片對(duì)數(shù)可按下式 計(jì)算 Z≥ 2 f 20Db[p] 式中 摩擦離合器所傳遞的扭矩（ N· ； 955× 410955× 410 × 3× 00＝ 510（ N· ; 電動(dòng)機(jī)的額定功率（ 安裝離合器的傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ r/； η —— 從電動(dòng)機(jī)到離合器軸的傳動(dòng)效率； K—— 安全系數(shù)，一般取 f—— 摩擦片間的摩擦系數(shù)，由于磨擦片為淬火鋼，查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 2 f= 0D—— 摩擦片的平均直徑（ ; 0D=（ D+d） /2＝ 67b—— 內(nèi)外摩擦片的接觸寬度（ ； b=（ ； ??p —— 摩擦片的許用壓強(qiáng)（ N/ 2 ； ??p ＝ 0??vK mK ??—— 基本許用壓強(qiáng)（ 查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 2 速度修正系數(shù) ?02× 410 =m/s） 根據(jù)平均圓周速度床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 2 20 接合次數(shù)修正系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 2 摩擦結(jié)合面數(shù)修正系 數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表 2 所以 Z≥ 2 f 20Db[p]＝ 2× 510 × 267 × 23× 11 臥式車床反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率損耗般取 11＝ 最后確定摩擦離合器的軸向壓緊力 Q，可按下式計(jì)算： Q=0??? 20)＝ 267 × 23× 510 式中各符號(hào)意義同前述。 摩擦片的厚度一般取 1、 2（ ，,摩擦片的材料應(yīng)具有較高的耐磨性、摩擦系數(shù)大、耐高溫、抗膠合性好等特點(diǎn)，常用 10或 15鋼，表面滲碳 ,淬火硬度達(dá) 2。 21 第 5 章 主要零部件的選擇 承的選擇 帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號(hào) 7007C 另一安裝 深溝 球軸承 6012 稱布置 深溝 球軸承 6009 端安裝雙列角接觸球軸承代號(hào) 7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號(hào) 7010C 中間布置角接觸球軸承代號(hào) 7012C 速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 選用左右擺動(dòng)的操縱桿使其通過桿的推力來控制 的校核 軸彎曲剛度校核 （ 1）主軸剛度符合要求的條件如下： a 主軸的前端部撓度 [ ] 0 . 0 0 0 2 5 2 5 0 . 1 0 5? ? ?b 主軸在前軸承處的傾角 [ ] 0 . 0 0 1 r a d????容 許 值 軸 承 c 在安裝齒輪處的傾角 [ ] 0 . 0 0 1 r a d????容 許 值 齒 (2)計(jì)算如下： 前支撐為雙列圓柱滾子軸承，后支撐為角接觸軸承架立放圓柱滾子軸承跨距L=450當(dāng)量外徑 21 = 52 1 1 04 5 0 ??主軸剛度： 因?yàn)?di/5/285=上的鍵的選用和強(qiáng)度校核： Ⅲ軸與齒輪的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接，軸徑 d=48輪快厚度 L=25 傳遞扭矩 ? 267840Ⅲ；選用 選鍵型號(hào)為791 09 6,7014 ?? )(70 。查《機(jī)械設(shè) 計(jì)》表 7 0][,1 0 0][ ?? ?? 。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（ 7式（ 7 M P p 110][01448/(2 6 7 8 4 04/4 ???????? ?? Ⅲ 由上式計(jì)算可知擠壓強(qiáng)度滿足。 M P 110][01448/(2 6 7 8 4 02/2 ???????? ?? Ⅲ 由上式計(jì)算可知抗剪切強(qiáng)度滿足。 主軸上的鍵的選用和強(qiáng)度校核 主軸與齒輪的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接，軸徑 d=80輪快厚度 L=95遞扭矩 ? 357230Ⅳ；選用 于主軸空心所以選擇鍵791096,801422 ??? )(80 。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 7 0][,1 0 0][ ?? ?? 。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（ 7式（ 7 M P P 1 1 0][01480/(3 5 7 2 3 04/4 ???????? ?? Ⅳ 由上式計(jì)算可知擠壓強(qiáng)度滿足。 M P 1 1 0][02280/(3 5 7 2 3 02/2 ???????? ?? Ⅳ 由上式計(jì)算可知抗剪切強(qiáng)度滿足。 承端蓋設(shè)計(jì) 參照《機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》減速器端蓋設(shè)計(jì)方案來設(shè)計(jì)主軸箱端蓋，材料采用 據(jù)軸承外徑確定各端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸，如圖所示： (依據(jù)該參 數(shù)設(shè)計(jì)各軸承端蓋，詳見裝配圖紙圖案 ) 為螺釘直徑；為軸承外徑；由結(jié)構(gòu)確定；；；；；；；；36430533023030)4~2()15~10(??????????? 26 體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 、箱體材料 箱體多采用鑄造方法獲得，也有用鋼板焊接而成。鑄造箱體常用材料為度要求較高的箱體用 有熱變形要求小的情況下才采用合金鑄鐵，采用 床身做成一體的箱體材料應(yīng)根據(jù)床身或?qū)к壍囊蠖?。箱體要進(jìn)行時(shí)效處理。 2 、箱體結(jié)構(gòu) 1、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) （ 1） 根據(jù)齒輪傳動(dòng)的中心距、齒頂圓直徑、齒寬 等幾何尺寸，確定減速器的箱體的內(nèi)部大小。由中心距確定箱體的長(zhǎng)度，由齒頂圓直徑確定箱體的高度。由齒寬來確定箱體 的寬度。 （ 2） 依據(jù)鑄造（或焊接）箱體的結(jié)構(gòu)尺寸、工藝要求，確定箱體的結(jié)構(gòu)尺寸，繪制箱體。如箱蓋，箱座及螺栓的尺寸。 （ 3） 根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)速確定軸承潤(rùn)滑的方法與裝置，選擇軸承端蓋的類型。 （ 4） 附件設(shè)計(jì)與選擇。同時(shí)，可以進(jìn)行軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇軸承。 箱體的尺寸 名稱 符號(hào) 尺寸關(guān)系 箱座壁厚 ? 15 主軸左側(cè)凸緣厚 1b 73 箱座凸緣厚 b 32 主軸右側(cè)凸緣厚 2b 37 外箱壁至軸承端面距離 1l 12( 5 1 0 )? ? 齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 1? 18 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 2? 10 2、鑄造工藝性要求 為了便于鑄造以及防止鑄件冷卻時(shí)產(chǎn)生縮孔或裂紋，箱體的結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的鑄造工 藝性。 3、加工工藝性對(duì)結(jié)構(gòu)的要求 由于生產(chǎn)批量和加工方法不同，對(duì)零件結(jié)構(gòu)有不同要求，因此設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意加工工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的要求。 4、裝配工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的要求 滑與密封 1、潤(rùn)滑設(shè)計(jì) （ 1） 普通機(jī)床主軸變速箱多用潤(rùn)滑油，其中半精加工、精加工和沒有油式摩擦離合器的機(jī)床，采用油泵進(jìn)行強(qiáng)制的箱內(nèi)循環(huán)或箱外循環(huán)潤(rùn)滑效果好。粗加工機(jī)床多采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的飛濺潤(rùn)滑點(diǎn)。 27 （ 2） 飛濺潤(rùn)滑 要求賤油件的圓周速度為 8米 /秒，賤油件浸油深為 10～ 20毫米（不大于 2～ 3倍輪齒高）。速度過低或浸油深度過淺，都達(dá)不到潤(rùn)滑目的，速度 過高或浸油深度過深，攪油功率損失過大產(chǎn)生熱變形大，且油液容易氣化，影響機(jī)床的正常工作。油的深度要足夠，以免油池底部雜質(zhì)被攪上來。 （ 3） 進(jìn)油量的大小和方向 回油要保證暢通，進(jìn)油方向要注意角接觸軸承的泵油效應(yīng)，即油必須從小端進(jìn)大端出。 箱體上的回油孔的直徑應(yīng)盡可能的大些，一般應(yīng)大于進(jìn)油孔的直徑。箱體上放置油標(biāo)，一邊及時(shí)檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)工作情況。 （ 4） 放油孔 應(yīng)在箱體適當(dāng)位置上設(shè)置放油孔，放油孔應(yīng)低于油池底面，以便放凈油，為了便于接油最好在放油孔處接長(zhǎng)管。 （ 5） 防止或減少機(jī)床漏油 ① 箱體上外漏的最低位置的孔應(yīng)高出油面。 ② 軸與法蘭蓋 的間隙要適當(dāng)，通常直徑方向間隙 1～ ③ 主軸上常采用環(huán)形槽和間隙密封，效果要好，槽形的方向不能搞錯(cuò)。 ④ 箱蓋處防漏油溝應(yīng)設(shè)計(jì)成溝邊向箱體油溝內(nèi)側(cè)偏一定距離，大約為 3～ 5毫米。 2、潤(rùn)滑油的選擇 潤(rùn)滑油的選擇與軸承的類型、尺寸、運(yùn)轉(zhuǎn)條件有關(guān)，速度高選粘度低的，反之選粘度高的。潤(rùn)滑油粘度通常根據(jù)主軸前頸和主軸最高轉(zhuǎn)速選擇。 28 第 6 章 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明 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 0般只畫展開圖。 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)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是： 1 布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案 。 2 檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí)改正。 3 確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置，以確 定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。 開圖及其布置 展開圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個(gè)平面上。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 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，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)。 總布置時(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在 29 其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，是制動(dòng)尺寸增大。 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。