數(shù)控車床有級(jí)變速主軸箱設(shè)計(jì)含開題及11張CAD圖,數(shù)控車床,變速,主軸,設(shè)計(jì),開題,11,十一,cad 數(shù)控車床有級(jí)變速主軸箱設(shè)計(jì) 摘要 現(xiàn)代社會(huì)科技發(fā)展是非常快的，競爭壓力也是越來越大，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度比原來快了很多，零部件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度更高，產(chǎn)品的精確度要求也是更高?，F(xiàn)在，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展面臨關(guān)鍵的改變，數(shù)控技術(shù)包含的相關(guān)技術(shù)是比較多的，都是比較新穎的技術(shù)，有微電子，電腦，信息處理等等。數(shù)控技術(shù)的精確度更高，效率也更高，柔性更好，并且在進(jìn)行使用的時(shí)候是自動(dòng)化的。 本次設(shè)計(jì)的題目是數(shù)控車床有級(jí)變速主軸箱設(shè)計(jì)。這篇論文在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候從總的方案開始，之后又設(shè)計(jì)了設(shè)備里面的主傳動(dòng)系統(tǒng)。一開始先分析的數(shù)控車床在進(jìn)行加工時(shí)候特征有哪些，有哪些好處，這樣一來就可以明白在加工過程里面數(shù)控車床有多重要。在設(shè)計(jì)機(jī)床的時(shí)候，主軸箱這個(gè)部分是非常重要的，對它進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候先要設(shè)計(jì)機(jī)床的級(jí)數(shù)，機(jī)床的結(jié)構(gòu)，機(jī)床轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，之后在對齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)，再設(shè)計(jì)軸，最后對齒輪還有軸的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。之后再確定下來電動(dòng)機(jī)，以及對標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選擇與確定等等。利用AutoCAD對機(jī)構(gòu)裝配圖和主要零件圖進(jìn)行繪制，以及本設(shè)計(jì)說明書的編寫等。 關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；主軸箱；設(shè)計(jì)； ABSTRACT Modern social science and technology development is very fast, competitive pressure is also growing, the product replacement speed much faster than the original, parts of the structure of a higher degree of complexity, product accuracy requirements are higher. Now, the development of numerical control technology is facing a critical change, CNC technology contains more relevant technology, are relatively innovative technology, microelectronics, computers, information processing and so on. CNC technology is more accurate, more efficient, more flexible, and in the use of the time is automated. The design of the title is CNC lathe variable speed spindle box design. This paper is designed from the beginning of the program, and then designed the equipment inside the main drive system. At first, the first analysis of the CNC lathe in the processing of what characteristics, what benefits, so that you can understand the process of CNC lathes inside the process of how important. In the design of machine tools, this part of the spindle box is very important, when it is designed to design the machine before the series, the machine structure, machine speed, after the gear design, and then design the shaft, and finally The gear and the shaft of the relevant data to calculate. And then determine the motor down, as well as the selection and determination of standard parts and so on. Using AutoCAD on the assembly diagram and the main parts of the drawing, as well as the preparation of the design specifications. Keywords：CNC lathe; spindle box; design; 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 第1章 緒論 1 1.1 數(shù)控車床的概述 1 1.2 數(shù)控車床主軸箱的特點(diǎn) 2 1.3 主軸箱的設(shè)計(jì)要求 2 1.4 本課題設(shè)計(jì)的目的 2 第2章 設(shè)計(jì)參數(shù)、轉(zhuǎn)速范圍及電機(jī)的確定 3 2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 3 2.2 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)的確定 3 2.3 電機(jī)型號(hào)的確定 3 第3章 主傳動(dòng)方案、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)及轉(zhuǎn)速圖的擬定 5 3.1 主傳動(dòng)方案擬定 5 3.2 確定結(jié)構(gòu)式 5 3.3 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng) 5 3.4 確定各軸轉(zhuǎn)速 6 3.5 確定轉(zhuǎn)速圖 7 3.6 確定各變速組傳動(dòng)副齒輪齒數(shù) 8 3.7 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 10 第4章 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11 4.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11 4.1.1 確定計(jì)算功率 12 4.1.2 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 12 4.1.3 驗(yàn)算帶速度 12 4.1.4 初定中心距 12 4.1.5 V帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度 13 4.1.6 確定實(shí)際中心距 13 4.1.7 驗(yàn)算小帶輪包角 13 4.1.8 確定三角帶根數(shù) 13 4.1.9 計(jì)算預(yù)緊力 13 4.1.10 計(jì)算作用在軸上的壓軸力 14 4.1.11 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 4.2齒輪及軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 4.2.1 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 4.2.2 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19 4.3 片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算 26 第5章 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與確定 28 5.1 軸承的選用、校核及潤滑 28 5.1.1 軸承的選用 28 5.1.2 軸承的校核 28 5.1.3 軸承的潤滑 30 5.2 鍵的選用及校核 31 第六章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及潤滑方式的選擇 33 6.1 箱體材料的確定 33 6.2 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 33 6.3 箱體的尺寸的設(shè)計(jì) 33 6.4 鑄造工藝性要求 34 6.5 加工工藝性對結(jié)構(gòu)的要求 34 6.6 裝配工藝對結(jié)構(gòu)的要求 34 6.7 潤滑方式的選擇 34 結(jié)論 36 致謝 37 參考文獻(xiàn) 38 I 第1章 緒論 1.1 數(shù)控車床的概述 1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。6年后，即在1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。 1、數(shù)控（NC）階段（1952～1970年） 早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路"搭"成一臺(tái)機(jī)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARD-WIRED NC），簡稱為數(shù)控（NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代--電子管；1959年的第二代--晶體管；1965年的第三代--小規(guī)模集成電路。 2、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970年～現(xiàn)在） 到1970年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的"通用"兩個(gè)字省略了）。到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件-運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱為中央處理單元（簡稱CPU）。 到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。 到了1990年，PC機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)，國內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段。 總之，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代--小型計(jì)算機(jī)；1974年的第五代--微處理器和1990年的第六代--基于PC（國外稱為PC-BASED）。雖然還要指出的是國外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即CNC）了，而我國仍習(xí)慣稱數(shù)控（NC）。所以我們?nèi)粘Ｖv的"數(shù)控"，實(shí)質(zhì)上已是指"計(jì)算機(jī)數(shù)控"了。 1.2 數(shù)控車床主軸箱的特點(diǎn) 與普通機(jī)床比較，數(shù)控車床主軸箱具有下列特點(diǎn)。 1、轉(zhuǎn)速高、功率大。它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率切削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加工。 2、變速范圍寬。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)有較寬的調(diào)速范圍，一般Ra>100，以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。 3、主軸變速迅速可靠，數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。由于直流和交流主軸電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，所以不僅能夠方便地實(shí)現(xiàn)寬范圍無級(jí)變速，而且減少了中間傳遞環(huán)節(jié)，提高了變速控制的可靠性。 4、主軸組件的耐磨性高，使傳動(dòng)系統(tǒng)具有良好的精度保持性。凡有機(jī)械摩擦的部位，如軸承、錐孔等都有足夠的硬度，軸承處還有良好的潤滑。 1.3 主軸箱的設(shè)計(jì)要求 1、主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開停、變速、換向和制動(dòng)，以滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求。 2、主電機(jī)具有足夠的功率，全部機(jī)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足機(jī)床的動(dòng)力要求。 3、主傳動(dòng)的有關(guān)結(jié)構(gòu)，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗震性，熱變形和噪聲要小，傳動(dòng)效率高，以滿足機(jī)床的工作性能要求。 4、操作靈活可靠，維修方便，潤滑密封良好，以滿足機(jī)床的使用要求。 1.4 本課題設(shè)計(jì)的目的 1、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)的能力，并結(jié)合設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)研究課題進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)大知識(shí)領(lǐng)域。 2、培養(yǎng)學(xué)生搜集、閱讀和綜合分析參考資料，運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)和工具書籍以及編寫技術(shù)文件的能力，提高計(jì)算、繪圖等基本技能。 3、培養(yǎng)學(xué)生掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的方法，進(jìn)行工程師基本素質(zhì)的訓(xùn)練。 4、樹立正確的設(shè)計(jì)思想及嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。為將來立足社會(huì)夯實(shí)基礎(chǔ)。 13 第2章 設(shè)計(jì)參數(shù)、轉(zhuǎn)速范圍及電機(jī)的確定 2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 本次設(shè)計(jì)的數(shù)控車床有級(jí)變速主軸箱，其設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 1、主軸最小轉(zhuǎn)速31.5r/min； 2、主軸最大轉(zhuǎn)速1400r/min； 3、主軸最大輸出功率5Kw； 4、電機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min，公比1.41。 2.2 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)的確定 根據(jù)任務(wù)書提供的條件，可知傳動(dòng)公比=1.41。 根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》由公式： 則有： Z=+1 轉(zhuǎn)速范圍===44.44 由上述綜合可得 由此可知機(jī)床主軸共有12級(jí)。 因?yàn)?1.41=1.06，根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》查表標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。首先找到最小極限轉(zhuǎn)速31.5，再每跳過5個(gè)數(shù)（1.26～1.06）取一個(gè)轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.41的數(shù)列：31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400 r/min。 2.3 電機(jī)型號(hào)的確定 合理的確定電機(jī)功率，使機(jī)床能夠充分發(fā)揮其使用要求，既滿足生產(chǎn)要求，又不致于使電機(jī)長時(shí)間輕載工作而降低功率因數(shù)。 已知主軸最大輸出功率為5Kw，電機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min。本主軸箱其傳動(dòng)類型為電動(dòng)機(jī)將動(dòng)力傳送至帶傳動(dòng)，帶傳動(dòng)將動(dòng)力傳送至三對齒輪傳動(dòng)，最后傳送至主軸。通過后面的設(shè)計(jì)，能夠知道這其中經(jīng)過一對帶傳動(dòng)，四對軸承傳動(dòng)，三對齒輪傳動(dòng)。因此，得到電動(dòng)機(jī)的計(jì)算公式： 其中：。帶傳動(dòng)效率：，軸承傳動(dòng)效率：，齒輪傳動(dòng)效率： 通過查詢機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y2-132M-4，，電機(jī)功率為7.5kw，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min。同步轉(zhuǎn)速1500r/min。Y系列電動(dòng)機(jī)具體介紹如下： Y系列電動(dòng)機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。安裝尺寸和功率等級(jí)符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，外殼防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方法為IC411，連續(xù)工作制（S1）。適用于驅(qū)動(dòng)無特殊要求的機(jī)械設(shè)備，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、攪拌機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品機(jī)械等。 Y系列電動(dòng)機(jī)效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。Y80~315電動(dòng)機(jī)符合Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件JB/T9616-1999。Y355電動(dòng)機(jī)符合Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件JB5274-91。Y80~315電動(dòng)機(jī)采用B級(jí)絕緣。Y355電動(dòng)機(jī)采用F級(jí)絕緣。額定電壓為380V，額定頻率為50Hz。功率3kW及以下為Y接法；其它功率均為△接法。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行地點(diǎn)的海拔不超過1000m；環(huán)境空氣溫度隨季節(jié)變化，但不超過40℃；最低環(huán)境空氣溫度為-15℃；最濕月月平均最高相對濕度為90%；同時(shí)該月月平均最低溫度不高于25℃。 電動(dòng)機(jī)有一個(gè)軸伸，按用戶需要，可制成雙軸伸，第二軸伸亦能傳遞額定功率，但只能用聯(lián)軸器傳動(dòng)。 按用戶需要，還可供應(yīng)其他功率、電壓、頻率、濕熱帶型（TH）、防護(hù)等級(jí)等電動(dòng)機(jī)。具體參數(shù)如下： 表2.1 Y2-132M-4電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表 型號(hào) 額定 功率 額定 電流 轉(zhuǎn)速 效率 功率 因數(shù) 最大 轉(zhuǎn)矩 最小 轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流 噪聲 振動(dòng) 速度 重量 額定 轉(zhuǎn)矩 額定 轉(zhuǎn)矩 額定電流 空載 2級(jí) kW A r/min % COSФ 倍 倍 倍 dB(A) mm/s kg Y2-132M-4 7.5 15.6 1440 87 0.84 2.3 1.4 7 71 74 1.8 67 第3章 主傳動(dòng)方案、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)及轉(zhuǎn)速圖的擬定 3.1 主傳動(dòng)方案擬定 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)型式則指傳動(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。 機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)，其模鍛件直接參與切削加工，形成所需的工件表面和加工精度，且變速范圍寬，傳動(dòng)功率大，是機(jī)床中最主要的傳動(dòng)鏈。傳動(dòng)方案復(fù)雜多樣，各有利弊，綜合考慮機(jī)床的使用要求，傳遞動(dòng)力的要求，工作性能要求，以及經(jīng)濟(jì)性要求，本次設(shè)計(jì)采用有級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)，集中傳動(dòng)主軸箱。 3.2 確定結(jié)構(gòu)式 由Z=12可得： 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)式和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為： 、、 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：； 3.3 設(shè)計(jì)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，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取，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： 圖3.1 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： 其中，，； 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。 3.4 確定各軸轉(zhuǎn)速 1、分配總降速變速比 總降速變速比 由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比變速副。 2、確定傳動(dòng)軸數(shù) 變速軸軸數(shù)=變速組數(shù)+定比變速副數(shù)+1=3+1+1=5。 3、確定各軸轉(zhuǎn)速 在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按變速順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（主軸）。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的變速組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速。 已知各級(jí)轉(zhuǎn)速如下： 1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/min。 （1）先來確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速 變速組c的變速范圍為，故兩個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比必然是兩個(gè)極限值：、結(jié)合結(jié)構(gòu)式，Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：125、180、250、355、500、710。 （2）確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速 變速組b的級(jí)比指數(shù)為3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致變速比太小，可取軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710。 （3）定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 對于軸Ⅰ，其級(jí)比指數(shù)為1，可?。?====確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為710； 電動(dòng)機(jī)與軸Ⅰ的定變傳動(dòng)比； 3.5 確定轉(zhuǎn)速圖 1、因?yàn)榱慵膮?shù)尚未確定，一般根據(jù)轉(zhuǎn)速圖，先按傳動(dòng)副的傳動(dòng)比擬定一個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)草圖。待裝配圖完成后再修改草圖為證實(shí)系統(tǒng)傳動(dòng)圖，傳動(dòng)軸上的出路軸向位置大致展開圖相對應(yīng)，畫出軸承符號(hào)，標(biāo)上軸號(hào)，齒輪齒數(shù)及模數(shù)，皮帶輪直徑，電動(dòng)機(jī)型號(hào)，功率和轉(zhuǎn)速。 2、要有利降低齒輪變速箱的噪聲 （1）主軸高轉(zhuǎn)速范圍的傳動(dòng)比排列，可采用先降速后升速的傳動(dòng)，使總轉(zhuǎn)速和減小，以期降低噪聲。這種高速傳動(dòng)采用先降后升，可使同一變速組的傳動(dòng)比有升速有降速，有利于減小齒數(shù)和，齒輪線速度及中心距。 （2）主軸高速傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)縮短傳動(dòng)鏈，以減小傳動(dòng)副數(shù)。 （3）不采用噪聲大的錐齒輪傳動(dòng)副，如立銑可全部采用垂直排列的傳動(dòng)軸。 （4）前邊的變速組中的降速傳動(dòng)比不宜采用極限值，以避免增加徑向尺寸。最末變速組中可采用最小傳動(dòng)比。 圖3.2 主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖 3.6 確定各變速組傳動(dòng)副齒輪齒數(shù) 確定齒輪齒數(shù)的原則和要求： 1、齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過大；齒輪的齒數(shù)和過大會(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； （1）受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20； （2）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%（-1）%， 即：% -要求的主軸轉(zhuǎn)速； -齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的主軸轉(zhuǎn)速； 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)手冊推薦的方法確定。對于變速組內(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)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-9中選取。一般在主傳動(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3-4（《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，， 時(shí)： ……57、60、63、66、69、72、75、78…… 時(shí)： ……63、65、67、68、70、72、73、77…… 時(shí)： ……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76…… 可取72，于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。 于是，，； 表3.1 齒輪與齒數(shù)對照表 齒輪 I軸齒數(shù) 28 35 42 84 Ⅱ軸齒數(shù) 56 49 42 ②傳動(dòng)組b： 由， 時(shí)：……69、72、73、76、77、80、81、84、87…… 時(shí)：……70、72、74、76、78、80、82、84、86…… 可取84，于是可得軸Ⅱ上雙聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。 于是，，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。 表3.2 齒輪與齒數(shù)對照表 齒輪 Ⅱ軸齒數(shù) 22 42 84 Ⅲ軸齒數(shù) 62 42 ③傳動(dòng)組c： 查表8-1，， 時(shí)：……84、85、89、90、94、95…… 時(shí)：……72、75、78、81、84、87、89、90…… 取90.為降速傳動(dòng)，取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為18；為升速傳動(dòng)，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為30。于是得，；齒輪數(shù)據(jù)如下表所示： 表3.3 齒輪與齒數(shù)對照表 齒輪 Ⅲ軸齒數(shù) 18 60 90 Ⅳ軸齒數(shù) 72 30 3.7 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 第4章 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 帶傳動(dòng)的彈性是很好的，在進(jìn)行傳動(dòng)的時(shí)候穩(wěn)定性是很好的，產(chǎn)生的噪音也沒有多大，可以將震動(dòng)減少，還能進(jìn)行緩沖。過載時(shí)帶和帶輪間會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，可以保護(hù)其他的重要零件，此外帶輪結(jié)構(gòu)簡單，安裝與調(diào)試都方便。V帶傳動(dòng)中，有許多帶型，常用的帶型有A型和B型。依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，能夠知道帶傳動(dòng)具有下面的優(yōu)缺點(diǎn)： 1、帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)： （1）適用于中心距較大的； （2）傳動(dòng)帶的彈性是很好的，可以減少震動(dòng)，減低緩沖，特別是這種V帶上面不會(huì)有接頭出現(xiàn)，在進(jìn)行傳動(dòng)的時(shí)候是比較穩(wěn)定的，產(chǎn)生的噪音也么有多大； （3）出現(xiàn)過載時(shí)候帶子在帶輪上面出現(xiàn)打滑的情況，有效的保護(hù)別的零部件不被損壞； （4）它的結(jié)構(gòu)相對來說不復(fù)雜，在進(jìn)行制造還有維護(hù)的時(shí)候非常方便，價(jià)格也比較低。 2、帶傳動(dòng)的缺點(diǎn)： （1）傳動(dòng)的外廓尺寸較大； （2）因?yàn)橐M(jìn)行張緊，所以在這個(gè)軸上面受到的力量就比較大； （3）在生產(chǎn)過程中，因?yàn)橛袕椥?，所以?huì)有滑動(dòng)出現(xiàn)，那么這個(gè)時(shí)候主動(dòng)軸跟從東洲轉(zhuǎn)速的比值就沒有辦法保證了； （4）帶的壽命短； V帶傳動(dòng)，軸間距可以加大，由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)打滑，可以緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸較大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》確定以下參數(shù)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min，傳遞功率P=7.5kW，傳動(dòng)比i=2.03，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)，工作年數(shù)10年。 4.1.1 確定計(jì)算功率 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-7工作情況系數(shù)查得=1.2。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（8-21）得： 其中：P--電動(dòng)機(jī)額定功率，--工作情況系數(shù) 因此根據(jù)、由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-11普通V帶輪選型圖選用A型。 4.1.2 確定帶輪的基準(zhǔn)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小，即=75mm。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-8、圖8-11和表8-6取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑=125mm。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式(8-15a)得式： 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。 故， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-8取圓整為250mm。 4.1.3 驗(yàn)算帶速度 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（8-13）驗(yàn)算帶的速度 V= 所以，故帶速合適。 4.1.4 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 ?。焊鶕?jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》經(jīng)驗(yàn)公式（8-20） 0.7ｘ（125+250）≤≤2ｘ（125+250），即：263≤≤750；取=600mm. 4.1.5 V帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（8-22）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長度： 代入數(shù)據(jù)為：=1795.25mm 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)長度，取整為=1800mm 4.1.6 確定實(shí)際中心距 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距 =+=600+=602.38mm 4.1.7 驗(yàn)算小帶輪包角 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（8-25） ，故主動(dòng)輪上包角合適。 4.1.8 確定三角帶根數(shù) 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（8-26）得 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4d由i=2.03和得=0.03KW 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-5，=0.98；查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，長度系數(shù)=0.92 ，取整即帶數(shù)Z=5根； 4.1.9 計(jì)算預(yù)緊力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-3，q=0.1kg/m 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（8-27）： 其中：-帶的變速功率，kw； v-帶速，m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.1kg/m。 v=1440r/min=9.42m/s。 4.1.10 計(jì)算作用在軸上的壓軸力 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（8-28） 4.1.11 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，因?yàn)椋圆捎每装迨浇Y(jié)構(gòu)，查[3]機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表9-1可得出大帶輪結(jié)構(gòu)尺寸如下： 4.2齒輪及軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.2.1 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、各軸的功率： 取各傳動(dòng)件效率如下： 帶傳動(dòng)效率： 軸承傳動(dòng)效率： 齒輪傳動(dòng)效率： 則有各傳動(dòng)軸傳遞功率計(jì)算如下： （5）計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 由機(jī)械原理可知轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為： 以上計(jì)算數(shù)據(jù)總結(jié)如下： 表4.1 軸的傳動(dòng)功率和傳遞扭矩對照表 傳動(dòng)軸 電機(jī)軸 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 傳動(dòng)功率kw 7.5 7.128 6.85 6.57 5.94 傳遞轉(zhuǎn)矩 49.74 95.9 184.1 502.2 669.8 2、齒輪材料的確定 按照閉式軟齒面齒輪齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪，按齒根彎曲強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)過程如下： 使用的傳動(dòng)是齒輪傳動(dòng)，這種傳動(dòng)是在機(jī)械的工作里面用的最多的一種。它的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)的時(shí)候工作的效率是很高的，而且工作起來比較可靠，使用的年限也比較長，傳動(dòng)比很準(zhǔn)確，它的結(jié)構(gòu)是比較緊湊的而且使用的領(lǐng)域很多。我們要進(jìn)行齒輪傳動(dòng)的話，要達(dá)到幾點(diǎn)要求。 （1）在進(jìn)行傳動(dòng)工作的時(shí)候穩(wěn)定，在每一個(gè)瞬間的傳動(dòng)比是不能改變的，對于鋼筋的沖擊要小一點(diǎn)，震動(dòng)也要小一點(diǎn)，噪音要盡可能的降低，在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候精確度還要高。 （2）設(shè)備本身的額定承載的負(fù)荷要大一點(diǎn)，這個(gè)設(shè)備的體積不大，重量也不重，齒輪的強(qiáng)度要比較高，耐磨的性能要好一點(diǎn)，要能夠達(dá)到我們設(shè)定的工作年限。 在對齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，只要設(shè)計(jì)的比較合理，制作齒輪的材料還有在進(jìn)行熱處理的時(shí)候選擇正確，加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)，而且精度也很高，這樣就能達(dá)到了預(yù)期的效果。 根據(jù)齒輪失效形式可以知道，在設(shè)計(jì)齒輪進(jìn)行傳動(dòng)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)讓齒輪的表面的耐磨性高一點(diǎn)，而且要能夠抗腐蝕，還有抗膠合等等，并且齒輪的根不能容易斷。于是在確定齒輪的使用材料的時(shí)候，這個(gè)材料的硬度一定要高，韌性也要達(dá)到要求。 因?yàn)闄C(jī)器在工作的時(shí)候受到的沖擊是中等的，查閱了材料力學(xué)和熱處理的資料后，45鋼作為齒輪的材料。 對他的表面進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，所以選擇的精度就是八級(jí)。小齒輪的原材料要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，大齒輪使用的原材料也要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 3、確定模數(shù)： （1）Ⅰ-Ⅱ軸： 按齒輪彎曲疲勞計(jì)算： 其中：為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速；Z為大齒輪齒數(shù)； 由以上計(jì)算可知： = 按齒面點(diǎn)蝕計(jì)算：；取A=82； 由中心距A及齒數(shù)計(jì)算模數(shù)：圓整為； 模數(shù)取和中較大值。故第一變數(shù)組齒輪模數(shù)因取m=3； (2)Ⅱ-Ⅲ軸： 按齒輪彎曲疲勞計(jì)算： 其中：為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速；Z為大齒輪齒數(shù)； = 按齒面點(diǎn)蝕計(jì)算：；取A=114； 由中心距A及齒數(shù)計(jì)算模數(shù)：圓整為； 模數(shù)取和中較大值。故第一變數(shù)組齒輪模數(shù)因取m=3.0； (3)Ⅲ-Ⅳ軸： 按齒輪彎曲疲勞計(jì)算： 其中：為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速；Z為大齒輪齒數(shù)； 由以上計(jì)算可知： = 按齒面點(diǎn)蝕計(jì)算：；取A=125； 由中心距A及齒數(shù)計(jì)算模數(shù)： 模數(shù)取和中較大值。故齒輪模數(shù)因取m=4； 表4.2 各齒輪模數(shù)表 變速組 Ⅰ-Ⅱ軸 Ⅱ-Ⅲ軸 Ⅲ-Ⅳ軸 模數(shù)m 3 3 4 4、確定齒寬： 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)使小齒輪齒寬比相齒合的另一齒輪寬一些。 5、確定齒輪參數(shù)： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： 從《機(jī)械原理》表5-1查得以下公式 齒頂圓直徑； 齒根圓直徑； 分度圓直徑； 齒頂高； 齒根高； 齒輪的具體值見下表： 表4.3 各齒輪參數(shù)計(jì)算表 模數(shù) 齒數(shù) 齒寬 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒頂高 齒根高 3 36 24 108 114 100.5 3 3.75 36 24 108 114 100.5 24 24 72 78 64.5 48 24 144 150 136.5 30 24 90 96 82.5 42 24 126 132 118.5 3 22 24 66 72 58.5 3 3.75 42 24 126 132 118.5 62 24 186 192 178.5 42 24 126 132 118.5 4 18 24 72 80 62 4 5 60 24 240 248 230 72 24 288 296 278 30 24 120 128 110 6、確定軸間中心距： ；；； 4.2.2 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、確定主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 由轉(zhuǎn)速圖可知：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是低速第一個(gè)三分之一變速范圍的最高轉(zhuǎn)速，即 同理可得各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 表4.4 各軸的轉(zhuǎn)速表 軸 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min 710 355 125 90 2、確定各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 傳動(dòng)組c中，18/72只需計(jì)算z=18的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；60/30只需計(jì)算z=30的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/min； 傳動(dòng)組b計(jì)算z=22的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min； 傳動(dòng)組a應(yīng)計(jì)算z=24的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。 3、核算主軸轉(zhuǎn)速誤差： ，即主軸轉(zhuǎn)速合適。 4、傳動(dòng)軸的直徑估算： 當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d值應(yīng)相應(yīng)增大4～5%;當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑；空心軸時(shí)，d需乘以計(jì)算系數(shù)b，b值見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表7-12。軸有鍵槽，軸和軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸，Ⅳ有鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值： （1）Ⅰ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算： 1）選擇軸的材料 由文獻(xiàn)[1]中的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度，，，。 2）按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻(xiàn)[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，則 考慮有鍵槽和軸承，軸加大5%：，所以取d=22mm （2）Ⅱ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算： 1）選擇軸的材料 由文獻(xiàn)[1]中的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度，，，。 2）按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻(xiàn)[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，則 考慮有鍵槽，軸加大5%：，所以取最小d=30mm （3）Ⅲ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算： 1）選擇軸的材料 由文獻(xiàn)[1]中的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度，，，。 2）按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻(xiàn)[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，則 有鍵槽和軸承，軸加大5%：；取d=38mm. 根據(jù)以上計(jì)算各軸的直徑取值如下表示： 表4.5 各軸最小軸徑表 軸 軸 軸 軸 最小軸徑值 22 30 38 （7）Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核計(jì)算： （1）確定軸各段直徑和長度： 圖4.1 軸各段直徑和長度簡圖 段：安裝圓錐滾子軸承， 段：安裝兩個(gè)個(gè)雙聯(lián)齒輪塊，同時(shí)利用軸肩定位軸承，由軸肩計(jì)算公式所以取 ； 段：安裝圓錐滾子軸承， （2）軸的強(qiáng)度校核： 軸的校核主要校核危險(xiǎn)截面已知Ⅱ軸齒輪6、齒輪8數(shù)據(jù)如下： 求圓周力：；徑向力； 軸承支反力： 齒輪6對軸的支反力： 齒輪8對軸的支反力： 垂直面的彎矩： 由以上計(jì)算可知危險(xiǎn)截面在軸的右端齒輪6處，，跨距282mm；直徑為48mm段； 軸承的支反力： 水平面彎矩： 合成彎矩： 已知轉(zhuǎn)矩為：轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的剪力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取截面C處的當(dāng)量彎矩： 校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度 則有該軸強(qiáng)度滿足要求。 同理可知，按照此方法校核其他傳動(dòng)軸，經(jīng)檢驗(yàn)，傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)均符合要求。 轉(zhuǎn)矩圖 圖4.2 軸的轉(zhuǎn)矩圖 5、主軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 主軸上的結(jié)構(gòu)尺寸雖然很多，但起決定作用的尺寸是：外徑D、孔徑d、懸伸量a和支撐跨距L。 圖4.3 主軸結(jié)構(gòu)簡圖 （1）主軸前后軸頸直徑的選擇： 主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸直徑。一般按照機(jī)床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑，參考表3-7選取。選擇最大回轉(zhuǎn)直徑為400mm車床，P=7.5KW查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-7，前軸頸應(yīng)，初選，后軸頸取。 （2）主軸內(nèi)孔直徑的確定： 很多機(jī)床的主軸是空心的，為了不過多的削主軸剛度，一般應(yīng)保證d/D<0.7。 ?。唤?jīng)計(jì)算選取內(nèi)孔直徑d=40mm。 （3）主軸前端伸長量a： 減小主軸前端伸長量對提高提高主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、和抗震性有顯著效果，因此在主軸設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足結(jié)構(gòu)的前提下，應(yīng)最大限度的縮短主軸懸伸量a。根據(jù)結(jié)構(gòu)，定懸伸長度；取a=100mm。 （4）支撐跨距L： 最佳跨距；取值 合理跨距；取值。 （5）主軸剛度校驗(yàn)： 機(jī)床在切削加工過程中，主軸的負(fù)荷較重，而允許的變形由很小，因此決定主軸結(jié)構(gòu)尺寸的主要因素是它的變形大小。對于普通機(jī)床的主軸，一般只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。通常能滿足剛度要求的主軸，也能滿足強(qiáng)度要求。只有重載荷的機(jī)床的主軸才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對于高速主軸，還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算，以免發(fā)生共振。 一彎曲變形為主的機(jī)床主軸，需要進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算，以扭轉(zhuǎn)變形為主的機(jī)床，需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度驗(yàn)算。當(dāng)前主軸組件剛度驗(yàn)算方法較多，沒能統(tǒng)一，還屬近似計(jì)算，剛度的允許值也未做規(guī)定。考慮動(dòng)態(tài)因素的計(jì)算方法，如根據(jù)部產(chǎn)生切削顫動(dòng)條件來確定主軸組件剛度，計(jì)算較為復(fù)雜?，F(xiàn)在仍多用靜態(tài)計(jì)算法，計(jì)算簡單，也較適用。 主軸彎曲剛度的驗(yàn)算；驗(yàn)算內(nèi)容有兩項(xiàng)：其一，驗(yàn)算主軸前支撐處的變形轉(zhuǎn)角，是否滿足軸承正常工作的要求；其二，驗(yàn)算主軸懸伸端處的變形位移y，是否滿足加工精度的要求。對于粗加工機(jī)床需要驗(yàn)算、y值；對于精加工或半精加工機(jī)床值需驗(yàn)算y值；對于可進(jìn)行粗加工由能進(jìn)行半精的機(jī)床，需要驗(yàn)算值，同時(shí)還需要按不同加工條件驗(yàn)算y值。 支撐主軸組件的剛度驗(yàn)算，可按兩支撐結(jié)構(gòu)近似計(jì)算。如前后支撐為緊支撐、中間支撐位松支撐，可舍棄中間支撐不計(jì)（因軸承間隙較大，主要起阻尼作用，對剛度影響較小）；若前中支撐位緊支撐、后支撐為松支撐時(shí)，可將前中支距當(dāng)做兩支撐的之距計(jì)算，中后支撐段主軸不計(jì)。 機(jī)床粗加工時(shí)，主軸的變形最大，主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角有可能超過允許值，故應(yīng)驗(yàn)算此處的轉(zhuǎn)角。因主軸中(后)支撐的變形一般較小，故可不必計(jì)算。 在近似計(jì)算中可不計(jì)軸承變形的影響，則該平面內(nèi)主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角用下式計(jì)算； 切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離S=a+W，對于普通車床，W=0.4H，（H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。則： 當(dāng)量切削力的計(jì)算： 主軸慣性矩，式中： 因?yàn)?；所以可知主軸前支撐轉(zhuǎn)角滿足要求。 6、軸的裝配 在對軸進(jìn)行設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)外面的形狀還有全部的內(nèi)部還有外部結(jié)構(gòu)的大小。軸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有下面幾點(diǎn)：在這個(gè)軸的里面安裝的零部件種類是哪一種，零部件的尺寸，還有有多少個(gè)零部件，以及軸跟零部件連接的時(shí)候是什么方式來進(jìn)行連接的；軸所承受的力量的性質(zhì)，大小，還有力的方向，還有分布的具體的情況；軸是用什么工藝來進(jìn)行加工。我們看到，對于軸有影響的因素實(shí)在是太多了，并且軸的結(jié)構(gòu)要根據(jù)實(shí)際的需要又有不一樣，所以對于軸是沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的形狀的。 所以，在進(jìn)行涉設(shè)計(jì)的時(shí)候，要先根據(jù)不同的軸系，然后再將每個(gè)部分來進(jìn)行思考，在根據(jù)他們之間的關(guān)系，同時(shí)也要把加工，還有安裝，后期的拆卸，維修都要考慮進(jìn)去，之后在對設(shè)備調(diào)整一下，確定軸的構(gòu)造還有軸的外部尺寸是多少。 7、軸上的零件定位 （1）軸向定位：軸上面的零件都是按照軸的肩，套筒來進(jìn)行保證的。 （2）周向定位：不允許軸上面的零件跟軸之間有相對的轉(zhuǎn)動(dòng)，我們這個(gè)論文里面使用的是鍵來進(jìn)行固定的。 4.3 片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算 片式摩擦離合器目前在機(jī)床中應(yīng)用廣泛，因?yàn)樗梢栽谶\(yùn)轉(zhuǎn)中接通或脫開，具有結(jié)合平穩(wěn)、沒有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī)床主傳動(dòng)。 1、摩擦片的徑向尺寸 摩擦片的外徑尺寸受到輪廓空間的限制，且受制于軸徑d，而摩擦片的內(nèi)外徑又決定著內(nèi)外摩擦片的環(huán)形接觸面積的大小，直接影響離合器的結(jié)構(gòu)和性能。 一般外摩擦片的外徑可?。? d為軸的直徑，取d=25，所以25+5=30mm 特性系數(shù)是外片內(nèi)徑與內(nèi)片外徑D2之比 取=0.69，則內(nèi)摩擦片外徑 2、按扭矩選擇摩擦片結(jié)合面的數(shù)目 一般應(yīng)使選用和設(shè)計(jì)的離合器的額定靜扭矩和額定動(dòng)扭矩滿足工作要求，由于普通機(jī)床是在空載下啟動(dòng)反向的，故只需按離合器結(jié)合后的靜負(fù)載扭矩來計(jì)算。根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》有公式。即： 式中：—速度修正系數(shù)，由表10.7。 —每小時(shí)結(jié)合數(shù)修正系數(shù)，干式取1；濕式按表10.8選取。 —摩擦面對數(shù)修正系數(shù)。 取Z=7 故摩擦片總數(shù)為Z+1=8片，內(nèi)摩擦片為9片。 用同樣的方法可以算出反轉(zhuǎn)摩擦片數(shù)：外摩擦片4片，內(nèi)摩擦片5片。 3、離合器的軸向拉緊力 由得： 查《機(jī)床零件手冊》，摩擦片的型號(hào)如下： 內(nèi)片：Dp=72.85，查表?。篋=44mm，d=26mm b=3mm，B=9.7mm，H=23.5mm，=0.5mm 外片：Dp=72.85，查表取：D=86mm，d=30mm b=2mm，B=20mm，H=48mm，H1=42mm，=0.5mm 內(nèi)外片的最小間隙為：0.2～0.4 41 第5章 標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與確定 5.1 軸承的選用、校核及潤滑 5.1.1 軸承的選用 在進(jìn)行軸承的選用和選擇的時(shí)候，首先要作的就是依據(jù)相應(yīng)的型號(hào)了解它所受載荷的方向，所受載荷的數(shù)字的大小，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、工作環(huán)境的影響等指標(biāo)。 通過查閱資料后我們曉得，在轉(zhuǎn)動(dòng)的速度比較高，并且所受的載荷比較的小的地方，我們應(yīng)該選用以點(diǎn)接觸的球軸承作為選取的對象；如果安裝軸承的地方其承受的載荷或者力比較的大，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度又比較的小的時(shí)候，我們應(yīng)該選用以線進(jìn)行接觸的滾子軸承；如果安裝軸承的地方是既承載軸線方向的力又承受直徑方向上的力，那我們就應(yīng)該選擇以線接觸的圓錐滾子軸承否則是以點(diǎn)接觸的軸承；還有一種情況就是軸線方向所受的力比較的大，直徑方向受的力比較的小。 滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，生產(chǎn)廠家是專業(yè)的生產(chǎn)廠家。滾動(dòng)軸承的種類，大小、公差等級(jí)都有相應(yīng)的國家的標(biāo)準(zhǔn)，我們在機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候，只要根據(jù)我們實(shí)際的需要，就可以選擇符合條件的軸承，然后在對軸承進(jìn)行組合設(shè)計(jì)。具體型號(hào)的選擇如下： （1）主軸 前支承：NN3018K型圓錐孔雙列圓柱滾子軸承:9014037； 后支撐：352212雙列圓錐滾子軸承:6011066； （2）Ⅰ軸 帶輪處：308深溝球軸承軸409023； 軸與箱體處：305GB276-89:256217； 齒輪：7305C角接觸軸承GB292-83:255215； （3）Ⅱ軸 前、后支承：7306E圓錐滾子軸承GBT297-84:307219； （4）Ⅲ軸 前、后支承：7308E圓錐滾子軸承GBT297-84:409023； 5.1.2 軸承的校核 假定：按兩班制工作，工作期限10年，每年按300天計(jì)，T=48000h。 依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》軸承校核公式如下： Ⅰ軸軸承校核： 已知選用軸承為：深溝球軸承305GB276-89:256217； 基本額定動(dòng)載荷；由于該軸的轉(zhuǎn)速為定值710r/min；依據(jù)設(shè)計(jì)要求應(yīng)對Ⅰ軸末端軸承進(jìn)行校核。 最小齒輪直徑； Ⅰ軸傳遞轉(zhuǎn)矩 齒輪受到的切向力 齒輪受到的軸向力 齒輪受到的徑向力 因此軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 因此該軸承符合要求，選取合適。同理可校核其他傳動(dòng)軸軸承，經(jīng)校核各軸軸承選取均合適。 5.1.3 軸承的潤滑 1、軸承潤滑的選擇 在進(jìn)行工作的時(shí)候既有滾動(dòng)又有滑動(dòng)，所以這樣以后就摩擦和磨損都少了很多，這樣就可以很好的降低了燒傷還有銹蝕的可能性，所以我們一定要進(jìn)行潤滑。我們經(jīng)常用的潤滑劑有油還有脂狀的還有固體狀的。油比脂要好，可以在高溫的情況下使用，在脂不能滿足的情況下我們都是使用油。但是脂比油好在密封性好而且不容易流失，加一次可以用好久，所以脂用的也是比較多的。我們論文里面需要的軸承轉(zhuǎn)動(dòng)的速度要低一點(diǎn)而且要能夠承受一定的重量，并且在工作的時(shí)候是不間斷的，所以我們在對它進(jìn)行潤滑的時(shí)候，還是潤滑脂更好一點(diǎn)。 2、軸承的預(yù)緊 預(yù)緊的意思就是我們把軸承撞到座和軸的上面以后，我們通過一定的方式讓里面滾動(dòng)的物體和里面還有外面的全之間保持壓緊的狀態(tài)。 我們對軸承進(jìn)行預(yù)緊的目的：在支撐的時(shí)候剛性更好，震動(dòng)和噪音能夠有效的降低，也要防止?jié)L動(dòng)體因?yàn)閼T性在圈內(nèi)和圈外進(jìn)行滑動(dòng)。 3、經(jīng)濟(jì)性要求 我們對軸承的價(jià)格進(jìn)行比較，正常情況下深溝球的這種軸承價(jià)格比較低，磙子軸承比球軸承的價(jià)格要高一點(diǎn)。軸承的精度高的話那么價(jià)格就更高。我們在選使用什么軸承的時(shí)候，需要仔細(xì)的對軸承的價(jià)格進(jìn)行了解一下，在滿足各種需要的前提，盡量使用成本低的。 我們這篇論文里面的密封就是對軸承的密封，在進(jìn)行密封的時(shí)候我們用的是氈圈來進(jìn)行的，這樣能夠有效的防止灰塵進(jìn)到軸承里面，讓軸承始終保持干凈。 我們使用氈圈來對軸承進(jìn)行密封主要是因?yàn)檫@樣的密封裝置結(jié)構(gòu)非常的簡單，成本也很低而且使用的范圍非常的廣泛，是用矩形氈圈裝在梯形槽然后產(chǎn)生徑向壓力來達(dá)到密封的效果的。 5.2 鍵的選用及校核 我們在選擇使用什么樣的鍵的時(shí)候我們要考慮實(shí)際的工作要求還有工作情況。我們還要考慮傳遞的時(shí)候轉(zhuǎn)矩是多大的，連接的時(shí)候?qū)τ谥行允鞘裁匆?，是不是要求軸的方向是固定的，連接在軸上面的連接是不是需要軸來進(jìn)行滑動(dòng)，還有滑動(dòng)的話，距離是多少，還有鍵在軸上面處在一個(gè)什么位置等等。我們的鍵的大小就是橫截面長度。鍵由標(biāo)準(zhǔn)并應(yīng)符合系列。 所以按照我們上面說的還有這個(gè)機(jī)器在工作時(shí)候的工作需要，所以我們就選擇的鍵的型號(hào)是A型普通平鍵。下面將對限制小帶輪周向運(yùn)動(dòng)的平鍵進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。 1、Ⅲ軸上的鍵的選用和強(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=48mm；齒輪快厚度L=78.5mm；傳遞扭矩；選用A型平鍵，初選鍵型號(hào)為，。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7-9得。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（7-14）和式（7-15）得 由上式計(jì)算可知擠壓強(qiáng)度滿足。 由上式計(jì)算可知抗剪切強(qiáng)度滿足。 2、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=80mm；齒輪快厚度L=95mm；傳遞扭矩；選用A型平鍵，由于主軸空心所以選擇鍵，。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7-9得 。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（7-14）和式（7-15）得 由上式計(jì)算可知擠壓強(qiáng)度滿足。 由上式計(jì)算可知抗剪切強(qiáng)度滿足。另外：在選擇鍵的使用材料的時(shí)候，因?yàn)楸砻姹粔籂€或者磨損都會(huì)讓鍵失去了工作能力，所以我們選擇鍵的材料的時(shí)候，硬度的要求很高。按照國家的標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，鍵能夠承受的強(qiáng)度應(yīng)該不能低于的鋼制造，材質(zhì)有45鋼 Q275 等等。 第六章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及潤滑方式的選擇 6.1 箱體材料的確定 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HT15-33,強(qiáng)度要求較高的箱體用HT20-40，只有熱變形要求小的情況下才采用合金鑄鐵，采用HT20-40。與床身做成一體的箱體材料應(yīng)根據(jù)床身或?qū)к壍囊蠖āＯ潴w要進(jìn)行時(shí)效處理。 6.2 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 2、 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。 3、 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。 4、 根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)速確定軸承潤滑的方法與裝置，選擇軸承端蓋的類型。 5、 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。 6.3 箱體的尺寸的設(shè)計(jì) 表6.1 箱體尺寸確定表 名稱 符號(hào) 尺寸關(guān)系 箱座壁厚 15 主軸左側(cè)凸緣厚 73 箱座凸緣厚 32 主軸右側(cè)凸緣厚 37 外箱壁至軸承端面距離 齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 18 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 10 6.4 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。 6.5 加工工藝性對結(jié)構(gòu)的要求 由于生產(chǎn)批量和加工方法不同，對零件結(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結(jié)構(gòu)的要求。 6.6 裝配工藝對結(jié)構(gòu)的要求 為了更快更省力地裝配機(jī)器，必須充分注意裝配工藝對接否設(shè)計(jì)的要求。 6.7 潤滑方式的選擇 1、潤滑設(shè)計(jì) （1）普通機(jī)床主軸變速箱多用潤滑油，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)潤滑效果好。粗加工機(jī)床多采用結(jié)構(gòu)簡單的飛濺潤滑點(diǎn)。 （2）飛濺潤滑 要求賤油件的圓周速度為0.6～8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管。 （5