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1、中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：系：機(jī)械自動(dòng)化系專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化題目：機(jī)床課程設(shè)計(jì)車床主軸箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：馬維金職稱 :教授黃曉斌職稱 :副教授2013 年 12 月 28 日中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄一、傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.1 電機(jī)的選擇1.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)1.3 擬定結(jié)構(gòu)式1.3.1確定變速組傳動(dòng)副數(shù)目1.3.2確定變速組擴(kuò)大順序1.4 擬定轉(zhuǎn)速圖驗(yàn)算傳動(dòng)組變速范圍1.5 確定齒輪齒數(shù)1.6 確定帶輪直徑1.6.1確定計(jì)算功率 Pca1 .6.2選擇 V 帶類型1.6.3確定帶輪直徑基準(zhǔn)并驗(yàn)算帶速V1.7 驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差1.8 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖二、估算主要傳

2、動(dòng)件，確定其結(jié)構(gòu)尺寸2.1 確定傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速2.1.1主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速2.1.2各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速2.1.3 各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速2.2 初估軸直徑2.2.1 確定主軸支承軸頸直徑2.2.2 初估傳動(dòng)軸直徑2.3 估算傳動(dòng)齒輪模數(shù)2.4 片式摩擦離合器的選擇及計(jì)算2.4.1決定外摩擦片的內(nèi)徑d02.4.2 選擇摩擦片尺寸2.4.3計(jì)算摩擦面對(duì)數(shù)Z2.4.4計(jì)算摩擦片片數(shù)2.4.5計(jì)算軸向壓力 Q2.5V 帶的選擇及計(jì)算2.5.1初定中心距 a02.5.2確定 V 帶計(jì)算長(zhǎng)度 L 及內(nèi)周長(zhǎng) L N2.5.3驗(yàn)算 V 帶的撓曲次數(shù)2中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2.5.4確定中心距 a2.5.5驗(yàn)算小帶輪包角 12

3、.5.6計(jì)算單根 V 帶的額定功率 Pr2.5.7 計(jì)算 V 帶的根數(shù)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 帶輪的設(shè)計(jì)3.2 主軸換向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.3 制動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.4 齒輪塊的設(shè)計(jì)3.5 軸承的選擇3.6 主軸組件的設(shè)計(jì)3.6.1各部分尺寸的選擇3.6.1.1主軸通孔直徑3.6.1.2軸頸直徑3.6.1.3前錐孔尺寸3.6.1.4頭部尺寸的選擇3.6.1.5支承跨距及懸伸長(zhǎng)度3.6.2 主軸軸承的選擇3.7 潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.8 密封裝置的設(shè)計(jì)四、傳動(dòng)件的驗(yàn)算4.1 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算4.2 鍵的驗(yàn)算4.2.1 花鍵的驗(yàn)算4.2.2 平鍵的驗(yàn)算4.3 齒輪模數(shù)的驗(yàn)算4.4 軸承壽命的驗(yàn)算五、設(shè)計(jì)小結(jié)六、參考文獻(xiàn)

4、3中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.1 電機(jī)的選擇主電機(jī)功率： 4KW主軸最高轉(zhuǎn)速： 1500r/min選擇 Y112M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)。1.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)lg nmaxnminZ1根據(jù)公式lg變速范圍 Rn=vm ax 1500/33.5=44.8 Z 1vm in對(duì)于中型車床，1.26或1.41此處取1.41得轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) Z=12。查設(shè)計(jì)指導(dǎo) P6 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表得轉(zhuǎn)速系列為： 33.5 、 47.5 、67、95、 132、190、265、 375、530、750、1060、1500。1.3 擬定結(jié)構(gòu)式1.3.1確定變速組傳動(dòng)副數(shù)目實(shí)現(xiàn) 12 級(jí)主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫(xiě)成多種傳動(dòng)副組

5、合：12 3 4 12 4312 3 2 212 2 3 212 2 2 3在上列兩行方案中，第一行的方案有時(shí)可以節(jié)省一根傳動(dòng)軸，缺點(diǎn)是有一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)傳動(dòng)副。 如用一個(gè)四聯(lián)滑移齒輪， 則會(huì)增加軸向尺寸； 如果用兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪， 操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖以防止兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪同時(shí)嚙合，所以少用。根據(jù)傳動(dòng)副數(shù)目分配應(yīng)“前多后少”的原則，方案12322 是可取的。但是，由于主軸換向采用雙向離合器結(jié)構(gòu)，致使軸尺寸加大， 此方案也不宜采用，而應(yīng)選用方案12 2 3 2。1.3.2 確定變速組擴(kuò)大順序12=23 2 的傳動(dòng)副組合，其傳動(dòng)組的擴(kuò)大順序又可以有以下6 種形式：A、 12=213226B、12=

6、21 3422C、12 =2 33126D、12=26 31234中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)E、12=2234 21F、12=26 3221根據(jù)級(jí)比指數(shù)要“前密后疏”的原則，應(yīng)選用方案A。然而，對(duì)于所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)，將會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題： 第一變速組采用降速傳動(dòng)（圖a）時(shí)，由于摩擦離合器徑向結(jié)構(gòu)尺寸限制，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑，使得軸上的齒輪直徑不能太小，軸上的齒輪則會(huì)成倍增大。這樣，不僅使- 軸間中心距加大，而且 - 軸間的中心距也會(huì)加大，從而使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸增大。這種傳動(dòng)不宜采用。 如果第一變速組采用升速傳動(dòng)（圖b），則軸至主軸間的降速傳動(dòng)只能由后兩個(gè)變速組承擔(dān)。 為了避免

7、出現(xiàn)降速比小于允許的極限值，常常需要增加一個(gè)定比降速傳動(dòng)組，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這種傳動(dòng)也不是理想的。如果采用方案 C、12 =2 3 3126（圖 c） 則可解決上述存在的問(wèn)題。其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖所示：5中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1.4 擬定轉(zhuǎn)速圖及驗(yàn)算傳動(dòng)組變速范圍第二擴(kuò)大組的變速范圍R26 8，符合設(shè)計(jì)原則要求，方案可用。由第二擴(kuò)大組的變速范圍R26 8R可知第二擴(kuò)大組兩個(gè)傳動(dòng)副的傳m ax動(dòng)必然是傳動(dòng)比的極限值。所以轉(zhuǎn)速圖擬定如下：1.5 確定齒輪齒數(shù)查金屬切削機(jī)床表 81 各種傳動(dòng)比的適用齒數(shù)求出各傳動(dòng)組齒輪齒數(shù)如下表：變速組第一變速組 a第二變速組 b第三變速組 c齒數(shù)和727290齒輪Z1Z

8、 1*Z 2Z 2*Z 3Z 3*Z 4Z 4*Z 5Z 5*Z 6Z 6*Z 7Z 7*齒數(shù)2448423019532448304260301872傳動(dòng)過(guò)程中， 會(huì)采用三聯(lián)滑移齒輪， 為避免齒輪滑移中的干涉， 三聯(lián)滑移齒輪中最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于4。所選齒輪的齒數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。1.6 確定帶輪直徑1.6.1確定計(jì)算功率 Pca6中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)由機(jī)械設(shè)計(jì)表87 查得工作情況系數(shù)K A =1.1 故Pca K A P 1.1 44.4KW1.6.2選擇 V 帶類型據(jù) Pca、 nE 的值由機(jī)械設(shè)計(jì)圖811 選擇 A 型帶。1.6.3確定帶輪直徑基準(zhǔn)并驗(yàn)算帶速V由機(jī)械設(shè)計(jì)表86、

9、表 8 8，取小帶輪基準(zhǔn)直徑d1。118mm驗(yàn)算帶速 V V d1 nE /(60 1000) 1181440/(60 1000) 8.897m/s因?yàn)?5m/sV30m/s, 所以帶輪合適。定大帶輪直徑 d 2d 2 i d1 （1）（ 1440/750 ） 118（ 10.02 ） 222.03mm帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取0.02據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表8 8，取基準(zhǔn)直徑 d2 224mm。1.7 驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下式計(jì)算：n= n E(1- ) d1 u1 u 2 u 3d2式中 u 1 u 2 u 3 分別為第一、第二、第三變速組齒輪傳動(dòng)比；nE為電機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速；取 0.02 。轉(zhuǎn)

10、速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差的絕對(duì)值表示： n = |n n | 10（ -1 ）%10（ 1.41 1） %=4.1%n其中 n 主軸理想轉(zhuǎn)速把數(shù)據(jù)依次代入公式得出下表主軸轉(zhuǎn)速n1n2n3n4n5n6理想轉(zhuǎn)速33.547.567951321907中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)實(shí)際轉(zhuǎn)速33.547.367.194.6133.4188.1轉(zhuǎn)速誤差 %00.40.10.410.5主軸轉(zhuǎn)速n7n8n9n10n11n12理想轉(zhuǎn)速26537553075010601500實(shí)際轉(zhuǎn)速265.2373.9527.2743.41054.51486.8轉(zhuǎn)速誤差 %0.10.30.50.90.50.9轉(zhuǎn)速誤差滿足要

11、求，數(shù)據(jù)可用。1.8 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖二、估算主要傳動(dòng)件，確定其結(jié)構(gòu)尺寸2.1 確定傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速2.1.1主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速主軸計(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nj = n minZ14=95r/min;3=93.9r/min即n8中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2.1.2各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速軸可從主軸為 95r/min 按 18/72 的傳動(dòng)副找上去，似應(yīng)為 375r/min 。但是由于軸上的最低轉(zhuǎn)速 132r/min 經(jīng)傳動(dòng)組 c 可使主軸得到 33.5r/min 和 265r/min 兩種轉(zhuǎn)速。 265r/min 要傳遞全部功率，所以軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)為132r/min 。軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速可按傳

12、動(dòng)副b 推上去，得375r/min 。軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 750r/min 。各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速列表如下軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 nj750375132952.1.3 各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速1*Z 2*Z 4*Z 7Z 1Z 2*Z 4*齒 ZZ 3Z 5Z 6Z 3Z 5Z 6Z 7輪齒2448423019532448304260301872數(shù)nj7537751063713371937261326379505005250552552.2 初估軸直徑2.2.1確定主軸支承軸頸直徑據(jù)電機(jī)的功率參考機(jī)械制造工藝金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指南（以下簡(jiǎn)稱設(shè)計(jì)指南）表 4.2 3，取主軸前軸頸直徑D1 = 80mm，后軸頸直徑 D2 = （

13、0.7 0.9 ）D1，取 D2 = 60 mm。2.2.2初估傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度初步計(jì)算傳動(dòng)軸直徑d =91N4n j 式中 d 傳動(dòng)軸危險(xiǎn)截面處直徑；N 該軸傳遞功率（ KW）； N= N d ；9中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)從電機(jī)到該傳動(dòng)軸間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率（不計(jì)軸承上的效率） ，對(duì)估算傳動(dòng)軸直徑影響不大可忽略；n j 該軸計(jì)算轉(zhuǎn)速（ r/min ）； 該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo) P32這些軸取 =1deg/m。根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖上的傳動(dòng)件布置情況初步估計(jì)各軸長(zhǎng)度如下表軸長(zhǎng)度640600740840對(duì)軸d 91 4N 910.96428mmn j 640475011000對(duì)軸d 91 4N

14、9140.960.97 35mmn j 460037511000對(duì)軸d 91 4N9140.960.97 0.97 40mmn j 413274011000考慮到軸是花鍵軸所以軸直徑作為花鍵軸小徑 , 據(jù)設(shè)計(jì)指南附表 2.3 1取 d128mm，花鍵規(guī)格 N d DB( 鍵數(shù)小徑大徑鍵寬 ) 832 287；d2 35mm，花鍵規(guī)格 NdDB(鍵數(shù)小徑大徑鍵寬 ) 8403510；d3 40mm，花鍵規(guī)格 NdDB(鍵數(shù)小徑大徑鍵寬 ) 8 454012。綜上對(duì)傳動(dòng)軸直徑估算結(jié)果如下軸直徑283540花鍵6 3228 76 40 35 6 45 40 101210中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2.3

15、估算傳動(dòng)齒輪模數(shù)參考設(shè)計(jì)指導(dǎo) P36 中齒輪模數(shù)的初步計(jì)算公式初定齒輪的模數(shù)按齒輪彎曲疲勞的估算mw 32Nmm3n jZ按齒面點(diǎn)蝕的估算A 370Nmm3n jmj =2Azizi*式中 N 該軸傳遞功率（ KW）； N= N d ；從電機(jī)到該傳動(dòng)軸間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率（不計(jì)軸承上的效率）；n j 大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min ）；Z 所算齒輪的齒數(shù)；A齒輪中心距同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，按工作負(fù)荷最重（通常是齒數(shù)最?。┑凝X輪進(jìn)行計(jì)算，然后取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值作為該變速組齒輪的模數(shù)。據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)P32取每?jī)蓚鲃?dòng)軸間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率0.97傳動(dòng)組 a 中按齒輪彎曲疲勞的估算mw 323Nmm = 32

16、 34 0.96 1.91mmn j Z75024按齒面點(diǎn)蝕的估算A 370 3Nmm 370 34 0.96 80.35mmn j375mj 2 Amm 2 80.35 2.23mmz1z1*72取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m 2.5mm傳動(dòng)組 b 中11中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)按齒輪彎曲疲勞的估算Nmm = 323 40.960.97 2.58 mmwm 32 337519n jZ按齒面點(diǎn)蝕的估算A 370 3Nmm370 3 40.960.97 112.6mmn j132mj 2 Amm 2112.6 3.13mmz3z3*72取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m 4mm傳動(dòng)組 c 中按齒輪彎曲疲勞的估算m w 32 3Nmm

17、 = 32 3 4 0.960.97 0.97 2.60mmn j Z37518按齒面點(diǎn)蝕的估算A 370Nmm 3704 0.96 0.97 0.9733nj95124.43mmmj 2 Amm 2124.43 2.77mmz6z6*90取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m 3mm2.4 片式摩擦離合器的選擇及計(jì)算2.4.1決定外摩擦片的內(nèi)徑 d0結(jié)構(gòu)為軸裝式，則外摩擦片的內(nèi)徑d 0 比安裝軸的軸徑 D大 26 mm有d 0 D+(26) 36+(26)3842mm 取 d 0 42mm2.4.2選擇摩擦片尺寸參考設(shè)計(jì)指導(dǎo) P41 表摩擦片尺寸及花鍵規(guī)格自行設(shè)計(jì)摩擦片的尺寸如圖所示12中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)244

18、2690909 83832外摩擦片厚度1.5內(nèi)摩擦片2.4.3 計(jì)算摩擦面對(duì)數(shù)ZK z Z12MnK103/ 33fp (Dd0) KvKm式中 Mn額定動(dòng)扭矩； Mn9550N 955040.9648.90Nn j750mK1.3 1.5 ；取 K 1.3 ；f摩擦片間的摩擦系數(shù)；查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表12 f 0.6 （摩擦片材料10 鋼，油潤(rùn)）P 摩擦片基本許用比壓；查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表12 P 1.0MPa（摩擦片材料 10 鋼，油潤(rùn)）；D摩擦片內(nèi)片外徑mm；d 0 外摩擦片的內(nèi)徑mm；KV 速度修正系數(shù)；根據(jù)平均圓周速度（ 1.62m/s ）查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表13 近似取為 1.3 ；Km 結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)

19、；查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表13 取為 0.84 ；K z 接合面修正系數(shù)；13中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)把數(shù)據(jù)代入公式得K z Z10.8查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表13 取 Z142.4.4 計(jì)算摩擦片片數(shù)摩擦片總片數(shù)（ Z1） 15 片2.4.5 計(jì)算軸向壓力 QQ ( D 2d0 2 ) p Kv40 (902422 ) 0.8 1.240 478N2.5V 帶的選擇及計(jì)算2.5.1 初定中心距 a0由前面部分 V 帶輪直徑的選擇結(jié)合公式有a0 （ 0.6 2）（ d1 d2 ）（ 0.6 2）（ 118 224） 205.2 684 mm取 a0 500 mm2.5.2確定 V 帶計(jì)算長(zhǎng)度L 及內(nèi)周長(zhǎng) LNL0 2

20、a0( d1d 2 )( d2 d1 ) 224a0(118(224118)2 2 500224)50024 1542.8 mm據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo) P30表計(jì)算長(zhǎng)度取 L1625 mm，內(nèi)周長(zhǎng) LN 1600 mm。2.5.3 驗(yàn)算 V 帶的撓曲次數(shù) 1000mv 40 次/sL式中 m帶輪個(gè)數(shù)；把數(shù)據(jù)代入上式得 10.95 40 次/s ，數(shù)據(jù)可用。2.5.4 確定中心距 a14中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)LL0 5001625 1542.8541.1 mma a0 22取 a542 mm2.5.5驗(yàn)算小帶輪包角 11 180o d2 d157.3oa180o 22411857.3o542 168.8o

21、120o滿足要求。2.5.6 計(jì)算單根 V 帶的額定功率 Pr由 d1 118min 和 n1 1440r/min, 查機(jī)械設(shè)計(jì)表84a 得 P0 =1.76KW；據(jù) n1 1440r/min和 i 2.23 和 A 型帶，查機(jī)械設(shè)計(jì)表84b 得P0 =0.17KW；查機(jī)械設(shè)計(jì)表85 得 K 0.98 ；查機(jī)械設(shè)計(jì)表82 得 機(jī)械設(shè)計(jì)表8 5 得 K L 0.99 ；有 Pr （ P0 P0 ） K K L（ 1.76 0.17 ） 0.98 0.99 1.872.5.7 計(jì)算 V 帶的根數(shù)Z Pca / Pr =4.4/1.87 2.35取 Z3 根三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 帶輪的設(shè)計(jì)根據(jù) V 帶

22、計(jì)算，選用 3 根 A 型 V 帶。由于軸安裝摩擦離合器及傳動(dòng)齒輪，為了改善它們的工作條件， 保證加工精度，采用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)輸入。 如圖所示，帶輪支承在軸承外圓上， 而兩軸承裝在與箱體固定的法蘭盤(pán)上， 扭矩從端頭花鍵傳入。15中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.2 主軸換向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主軸換向比較頻繁，才用雙向片式摩擦離合器。 這種離合器由內(nèi)摩擦片、外摩擦片、滑動(dòng)套筒、螺母、鋼球和空套齒輪等組成。離合器左右兩部門結(jié)構(gòu)是相同的。 左離合器傳動(dòng)主軸正轉(zhuǎn)， 用于切削加工。 需要傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，片數(shù)較多。右離合器用來(lái)傳動(dòng)主軸反轉(zhuǎn)，主要用于退回，片數(shù)較少。這種離合器的工作原理是， 內(nèi)摩擦片的花鍵孔裝在軸的花鍵上，

23、隨軸旋轉(zhuǎn)。外摩擦片的孔為圓孔，直徑略大于花鍵外徑。外圓上有4 個(gè)凸起，嵌在空套齒輪的缺口之中。內(nèi)外摩擦片相間安裝。移動(dòng)套筒4 時(shí)，鋼球沿斜面向中心移動(dòng)并使滑塊3、螺母 1 向左移動(dòng)，將內(nèi)片與外片相互壓緊。軸的轉(zhuǎn)矩便通過(guò)摩擦片間的摩擦力矩傳遞給齒輪，使主軸正傳。同理，當(dāng)滑塊7、螺母 8 向右時(shí)，使主軸反轉(zhuǎn)。處于中間位置時(shí)，左、右離合器都脫開(kāi)，軸以后的各軸停轉(zhuǎn)。摩擦片的間隙可通過(guò)放松銷6 和螺母 8 來(lái)進(jìn)行調(diào)整。摩擦片的軸向定位是由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤(pán)實(shí)現(xiàn)。其中一個(gè)圓盤(pán)裝在花鍵上，另一個(gè)裝在花鍵軸的一個(gè)環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)花鍵齒，和軸上的花鍵對(duì)正，然后用螺釘把錯(cuò)開(kāi)的兩個(gè)圓盤(pán)連接起來(lái)。結(jié)構(gòu)如下圖所示

24、16中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)123456783.3 制動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)根據(jù)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)原理，將其安裝在靠近主軸的較高轉(zhuǎn)速的軸，在離合器脫開(kāi)時(shí)制動(dòng)主軸，以縮短輔助時(shí)間。此次設(shè)計(jì)采用帶式制動(dòng)器。該制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)是一個(gè)鋼制圓盤(pán)，與軸用花鍵聯(lián)接，周邊圍著制動(dòng)帶。制動(dòng)帶是一條剛帶，內(nèi)側(cè)有一層酚醛石棉以增加摩擦。制動(dòng)帶的一端與杠桿連接。另一端與箱體連接。為了操縱方便并保證離合器與制動(dòng)器的聯(lián)鎖運(yùn)動(dòng)，采用一個(gè)操縱手柄控制。當(dāng)離合器脫開(kāi)時(shí)，齒條處于中間位置，將制動(dòng)帶拉緊。齒條軸凸起的左、右邊都是凹槽。左、右離合器中任一個(gè)結(jié)合時(shí)，杠桿都按順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，使制動(dòng)帶放松。17中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3.4 齒輪塊的設(shè)計(jì)機(jī)床的變

25、速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。根據(jù)各傳動(dòng)軸的工作特點(diǎn)，基本組 ( 傳動(dòng)組 b) 滑移齒輪采用平鍵聯(lián)接裝配式齒輪，固定齒輪用獨(dú)立式；第一擴(kuò)大組 ( 傳動(dòng)組 a) 的滑移齒輪采用了整體式滑移齒輪；第二擴(kuò)大組( 傳動(dòng)組 c)傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大用平鍵聯(lián)接裝配式齒輪，此時(shí)平鍵傳遞轉(zhuǎn)矩， 彈性擋圈軸向固定，簡(jiǎn)單、工藝性好、結(jié)構(gòu)方便。所有滑移齒輪與傳動(dòng)軸間均采用花鍵聯(lián)接。從工藝角度考慮，其他固定齒輪（主軸上的齒輪除外）也采用花鍵聯(lián)接。由于主軸直徑較大，為了降低加工成本而采用了單鍵聯(lián)接。由各軸的圓周速度參考設(shè)計(jì)指導(dǎo)P53, 軸間傳動(dòng)齒輪精度為87 7Dc，軸間齒輪精度為 766 Dc 。齒輪材料為 45 鋼，采用整

26、體淬火處理。根據(jù)前面初估的模數(shù)計(jì)算齒輪直徑由于軸基本組的大齒輪會(huì)和離合器相干涉（相碰），因而對(duì)第一擴(kuò)大組的齒輪模數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)為 m=4mm,并取為統(tǒng)一模數(shù)。各齒輪參數(shù)如下表齒輪1Z 1*Z 2Z 2*Z3Z 3*Z 4Z齒數(shù)24484230195324n7503757501060375132375j分度圓直徑961921681207621296齒頂圓直徑10420017612884220104齒底圓直徑861821581106620286齒輪寬32303032323032齒輪Z 4*Z 5Z 5*Z 6Z 6*Z 7Z 7*齒數(shù)48304260301872nj1903752651322653

27、7595分度圓直徑19212016824012072288齒頂圓直徑2001281762481288029618中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)齒底圓直徑18211015823011062278齒輪寬303230303233303.5 軸承的選擇為了方便安裝， 軸上傳動(dòng)件的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔直徑， 均采用深溝球軸承。為了便于裝配和軸承間隙調(diào)整，、軸均采用圓錐滾子軸承。滾動(dòng)軸承均采用 E 級(jí)精度。3.6 主軸組件的設(shè)計(jì)3.6.1各部分尺寸的選擇3.6.1.1主軸通孔直徑參考設(shè)計(jì)指導(dǎo) P5，取主軸通孔直徑d37mm。3.6.1.2軸頸直徑據(jù)前面的估算主軸前軸頸直徑D1 = 80mm，后軸頸直徑 D2

28、=60mm。3.6.1.3前錐孔尺寸據(jù)車床最大回轉(zhuǎn)直徑320mm，參考設(shè)計(jì)指導(dǎo) P61 表莫氏錐度號(hào)選 5；其標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐度尺寸如下莫氏大 端 直錐度簡(jiǎn)圖徑 DDd長(zhǎng)度號(hào)LL1：dD 5 44.399 130 19.0223.6.1.4頭部尺寸的選擇采用短圓錐式的頭部結(jié)構(gòu)，懸伸短，剛度好。參考設(shè)計(jì)指導(dǎo)P63 的圖及19中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)P64 表的主軸頭部尺寸如下圖所示569.,5610101.00+ 038565.3.4120817 7 301222133.6.1.5支承跨距及懸伸長(zhǎng)度為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的懸伸長(zhǎng)度a，適當(dāng)選擇支承跨距L。取 L/a 3.24 ，由頭部尺寸取 a 1

29、00mm則 L324mm。3.6.2主軸軸承的選擇為提高剛度，主軸采用三支承，前支承和中支承為主要支承，后支承為輔助支承。這是因?yàn)橹鬏S上的傳動(dòng)齒輪集中在前部；容易滿足主軸的最佳跨距要求；箱體上前、中支承的同軸度加工容易保證，尺寸公差也易控制。前軸承選用一個(gè)型號(hào)為32316 的圓錐滾子軸承，中軸承選一個(gè)用型號(hào)為30214 的圓錐滾子軸承，后軸承選用一個(gè)型號(hào)為 6312 深溝球軸承。前軸承 D 級(jí)精度，中軸承 E 級(jí)精度，后軸承 E 級(jí)精度。前軸承內(nèi)圈配合為 k5，外圈配合為M6；中軸承內(nèi)圈配合為 js5 ，外圈配合為 K6；后軸承內(nèi)圈配合為 js6 ，外圈配合為 H7。3.7 潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主軸

30、箱內(nèi)采用飛濺式潤(rùn)滑，油面高度為65mm左右，甩油環(huán)浸油深度為10mm20中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)左右。潤(rùn)滑油型號(hào)為： IIJ30 。卸荷皮帶輪軸承采用脂潤(rùn)滑方式。潤(rùn)滑脂型號(hào)為：鈣質(zhì)潤(rùn)滑脂。3.8 密封裝置的設(shè)計(jì)軸軸頸較小，線速度較低，為了保證密封效果，采用皮碗式接觸密封。而主軸直徑大、 線速度較高， 則采用了非接觸式密封。 卸荷皮帶輪的潤(rùn)滑采用毛氈式密封，以防止外界雜物進(jìn)入。詳見(jiàn)展開(kāi)圖。四、傳動(dòng)件的驗(yàn)算4.1 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算軸的剛度較低，故而在此處進(jìn)行驗(yàn)算。其受力簡(jiǎn)化如下圖所示T1T2CF rAB168320R CbaR AT2 T1 =9.55 106 N9.55 10 6 4 0.96 488

31、96 Nmmn750齒輪受到的徑向力Fr 2 T2 tan / d1 248896tan 20 o /96 370.8 N對(duì)于傳動(dòng)軸主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承處的撓度y 和傾角。軸上有一段為花鍵軸，但長(zhǎng)度在軸上的比例不大，全軸按圓軸算。軸平均直徑求的d28mm，則截面慣性矩 I d 4 28430171.9 mm46464按設(shè)計(jì)指導(dǎo) P34有關(guān)公式計(jì)算對(duì) B 點(diǎn)y Fr a 2b2/3EI l370.8320216822.110830171.9488321中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1.16 104 mm查設(shè)計(jì)指導(dǎo) P33表對(duì)一般傳動(dòng)軸許用撓度 Y （0.0003 0.0005 ）l （0.0003

32、 0.0005 ）448 0.1464 0.244 mm；對(duì)裝有齒輪的軸許用撓度Y （0.01 0.03 ）m（0.01 0.03 ） 4 0.04 0.12 mm；滿足要求。B Fab（ba）3EIl 370.8 320 168 （168320）3 2.1 108 30171.9 488 3.27 10 7 rad查設(shè)計(jì)指導(dǎo) P33表許用 0.001rad滿足要求。對(duì) A 點(diǎn)A Fab(a2b)6EIl 370.8320 168 （3202 168）62.110830171.9488 7.05 10 7 rad對(duì) C 點(diǎn)A Fab(b2a)6EIl 370.8320 168 （1682 32

33、0）62.110830171.9488 8.68 10 7 rad查設(shè)計(jì)指導(dǎo) P33表許用 0.001rad滿足要求。綜上，軸的剛度滿足要求。4.2 鍵的驗(yàn)算4.2.1 花鍵的驗(yàn)算花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為jy8Tmax jy 2d 2 )lz(D式中：jy 計(jì)算擠壓應(yīng)力； Mp22中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)Tmax花鍵傳遞的最大扭矩；N m mTmax 9.55106 N ，N該軸傳遞的最大功率， n j 該軸的計(jì)n j算轉(zhuǎn)速；D 、d 花鍵的外徑和內(nèi)徑； mmz 花鍵的齒數(shù)； l 工作長(zhǎng)度； mm 載荷分布不均勻系數(shù)，0.7 0.8 ；取0.75jy 許用擠壓應(yīng)力，查機(jī)械設(shè)計(jì)表6 3， jy

34、 100140Mp，取 jy ；130 Mp對(duì)軸花鍵Tmax 9.551064 0.96 48896 Nm m750對(duì)軸裝離合器處花鍵D 36mmd 32 mm z 6 l 18 mm則jy8488962282 )1860.75(3220.1Mpjy滿足要求。對(duì)軸裝帶輪處花鍵D30mmd 26mm z 6l 40 mm則jy84889626 2 )4060.75(30 29.7Mp jy 滿足要求。所以軸花鍵滿足要求。對(duì)軸花鍵Tmax 9.5510 64 0.96 0.97 94858 Nm m375D 40mmd 35mm z6l 70 mm則23中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)894858jy (

35、402352 )7060.756.4Mp jy 滿足要求。對(duì)軸花鍵Tmax 9.5510640.960.97 0.98 264094 Nm m132D 45mmd 40mm z6 l 110mm則8264094jy402 )11060.75( 45210.0Mpjy 滿足要求。4.2.2 平鍵的驗(yàn)算普通平鍵的強(qiáng)度條件p 2T 103p kld式中： p 計(jì)算擠壓應(yīng)力； MpT 傳遞的轉(zhuǎn)矩； N mk 鍵與輪轂槽的接觸高度，k 0.5h ，此處 h 為鍵的高度； mml 鍵的工作長(zhǎng)度； mmd 軸的直徑； mmp 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，查機(jī)械設(shè)計(jì)表 62，此處鍵、軸、輪轂三者

36、材料都是鋼 p 100120M Mp，取 p 110 Mp；對(duì)軸三聯(lián)齒輪出 A 型平鍵 b h=1610 , L=56T 48.896 Nmk 0.5h 0.5 105 mml L-b=40 mm d 53 mm則p 2 48.8961035405324中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)9.2 Mp p 滿足要求。對(duì)軸三聯(lián)齒輪出 A 型平鍵 bh=18 11 , L=63T 94.858 Nmk 0.5h 0.5 115.5mml 45mmd 63mm則p 2 94.85810 35.5456312.2 Mp p 滿足要求。對(duì)軸三聯(lián)齒輪出A 型平鍵T 9.55 1034 0.96 0.97 0.98 10

37、40 N mk 0.5h 0.5 1433.57mml 68mmd 75 mm , bh=22 14,L=80mm, 則p 27104010 3687558.3Mp p 滿足要求。4.3 齒輪模數(shù)的驗(yàn)算按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)mjmj = 16300 3(i 1) Kd K cK b K s N mmm z12 ij 2 n j式中： N 傳遞的額定功率 KW；n j 計(jì)算轉(zhuǎn)速（小齒輪）； r/minm 齒寬系數(shù)；z1 計(jì)算齒輪齒數(shù)；i 大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比， “+”用于外嚙合，“”用于內(nèi)嚙合，此處為外嚙合，故取“ +”;K s 壽命系數(shù)：K s = K TKn KNKq60n TKT 工

38、作期限系數(shù)：K T =mc025中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)T預(yù)定的齒輪工作期限，對(duì)中型機(jī)床T = 15000 20000h；n 齒輪的最低轉(zhuǎn)速； r/minc0 基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表3；m 疲勞曲線指數(shù)，查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表3；Kn 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表4；K 功率利用系數(shù)，查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表5；NKq 材料強(qiáng)化系數(shù)，查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表6；Kc 工作狀況系數(shù)，中等沖擊主運(yùn)動(dòng)，Kc= 1.2 1.6 ；Kd 動(dòng)載荷系數(shù)，查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表8；Kb 齒向載荷分布系數(shù)，查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表9；j 許用接觸應(yīng)力，查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表11； Mp齒輪按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)mwmw = 275K d K cK b K sN3m z1

39、w n j Y其中 Y 齒形系數(shù)由設(shè)計(jì)指導(dǎo)表10 查得；w 許用彎曲應(yīng)力，查設(shè)計(jì)指導(dǎo)表11； Mp驗(yàn)算結(jié)果如下表按接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算算齒輪模數(shù)參數(shù)傳動(dòng)組 a傳動(dòng)組 b傳動(dòng)組 cN3.843.723.65n j750375375m7.57.57.5z1241918i22.84m333n75037513226TKTK sc0K nKNKqKcKdKbj mj結(jié)論中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1500015000150004.073.232.281.440.880.811071071070.850.680.890.580.580.580.760.730.731.21.21.21.31.41.21.021.041.041100110011002.023.553.29估算值可用估算值可用估算值可用齒輪按彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒輪模數(shù)參數(shù)傳動(dòng)組 a傳動(dòng)組 b傳動(dòng)組 cN3.843.723.65n j750375375m7.57.57.5z1