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哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 1 摘 要 本文主要是數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)，主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這樣的設(shè)計(jì)可以用于普通車 床修改，以適應(yīng)中國(guó)的機(jī)床工具行業(yè)的發(fā)展及目前的狀態(tài)，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益 和社會(huì)效益。 這個(gè)完整的設(shè)計(jì)包括原始數(shù)據(jù)，根據(jù)一些（包括機(jī)器類型，大小等） ，結(jié)合 實(shí)際條件和情況制定一些參數(shù)上的車床，根據(jù)建議的參數(shù)比較，以確定傳輸方案， 傳輸方案。然后傳輸和副齒輪齒的傳動(dòng)比的計(jì)算，然后估計(jì)彈性模量和齒輪軸軸， 齒輪和軸的強(qiáng)度和剛度，以進(jìn)行檢查。此外，還櫥柜的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零部件的 數(shù)量的選擇，從而完成整個(gè)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；主傳動(dòng)系統(tǒng)；設(shè)計(jì) 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 1 Abstract This article is mainly CNC lathe main drive, the main drive system, this design can be used for ordinary lathe modified to adapt to Chinas machine tool industry development and current status, with certain economic and social benefits. The complete design, including raw data, according to some (including machine type, size, etc.), combined with the actual conditions and circumstances to develop some of the parameters on the lathe, according to the recommended parameters compared to determine the transmission scheme, transmission scheme. Then the pinion gear transmission and the transmission ratio calculation, and then estimate the elastic modulus and the gear shaft axes, gears and shaft strength and rigidity to be checked. In addition, the design of the main structure of the cabinet, the choice of the number of parts, thereby completing the main drive system design. Keywords：NC machine tool；main driving system；design 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 1 目錄 引言 .3 第 1 章 總體設(shè)計(jì)方案擬定 .5 1.1 擬定主運(yùn)動(dòng)參數(shù) .5 1.2 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) .5 1.3 動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì) .5 1.4 軸和齒輪的驗(yàn)算 .5 1.5 主軸變速箱裝配設(shè)計(jì) .5 第 2 章 參數(shù)擬定 .6 2.1 車床主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù) .6 2.2 各級(jí)轉(zhuǎn)速的確定 .6 第 3 章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) .7 3.1 主擬定傳動(dòng)方案 .7 3.2 傳動(dòng)方案的比較 .7 3.3 各級(jí)傳動(dòng)比的計(jì)算 .8 3.4 各軸轉(zhuǎn)速的確定方法 .10 3.5 轉(zhuǎn)速圖擬定 .11 第 4 章 動(dòng)力計(jì)算 .12 4.1 齒輪的計(jì)算 .12 4.2 電磁離合器的選擇和使用 .18 第 5 章 軸的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算 .20 5.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .20 5.2 軸的強(qiáng)度校核(以 I 軸為例) .20 5.3 軸的剛度校核(以 I 軸為例) .24 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 2 第 6 章 主軸變速箱的裝配設(shè)計(jì) .27 6.1 箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn) .27 6.2 設(shè)計(jì)的方法(以軸的布置為例) .27 第 7 章 結(jié)論 .30 致 謝 .31 參考文獻(xiàn) .32 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 3 引言 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我所從事設(shè)計(jì)的課題是 C3163 型數(shù)控車床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 該數(shù)控車床是經(jīng)濟(jì)中檔精密機(jī)床，這樣的機(jī)器需要使用手動(dòng)變速箱的電子控制的 雙模式操作，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電子控制裝置。整體的設(shè)計(jì)是用來(lái)比較的傳輸方 案，繪制速度圖表，櫥柜和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括軸和齒輪的設(shè)計(jì)，檢查等。 你為什么要設(shè)計(jì)這樣的車床嗎？因?yàn)殡S著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，中國(guó)的 制造業(yè)出現(xiàn)在一些民營(yíng)企業(yè)，這些企業(yè)規(guī)模普遍偏小，沒有太多的資本。一些全 功能的控制系統(tǒng)，它的功能，而豐富，但這些中小型企業(yè)購(gòu)買的成本高，難度大， 但小型和中小型企業(yè)，以發(fā)展生產(chǎn)，希望改造原有的數(shù)控機(jī)床，自動(dòng)化提高生產(chǎn) 效率。中國(guó)機(jī)床行業(yè)當(dāng)前發(fā)展的機(jī)器有大量小規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，突出的任務(wù)是不 斷變化的迅速較少的資金落后生產(chǎn)機(jī)械行業(yè)面對(duì)的，它可能來(lái)改善的程度的自動(dòng) 化，質(zhì)量保證過(guò)程，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)有 300 多萬(wàn)臺(tái)的機(jī)器 狀態(tài)，其中有大量的這些機(jī)器是累積多年生產(chǎn)普通機(jī)床，自動(dòng)化程度低，在近年 來(lái)為了自動(dòng)更新現(xiàn)有機(jī)工具和精密設(shè)備，無(wú)論是資金還是中國(guó)的機(jī)床廠的能力是 不可能的。因此，一般的數(shù)控機(jī)床改造，大有可為。這是適合中國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平， 教育水平和生產(chǎn)水平，已成為技術(shù)設(shè)備的主要方法之一。目前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速 發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)，開發(fā)了幾十個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字控制系統(tǒng)，有效地推動(dòng)中國(guó)數(shù)控的發(fā) 展。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)相結(jié)合，與現(xiàn)實(shí)的實(shí)際生產(chǎn)中，中國(guó)的國(guó)情，價(jià)格較低 的前提下，盡可能滿足基本功能的系統(tǒng)。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床有很多優(yōu)點(diǎn)。 1）降級(jí)便宜，性價(jià)比適中，與進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控 車床相比，前者只有 100 萬(wàn)，后者需要十萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)元。因此，它是特別適合 于在設(shè)備占了很大的比例的車床，適合于大規(guī)模生產(chǎn)的第一行的轉(zhuǎn)變。從提高資 金的使用效率，閑置設(shè)備的改造，可以玩機(jī)改造后原有的特色和新功能，以提高 機(jī)器的使用價(jià)值。 2）對(duì)于多品種，小批量的生產(chǎn)適應(yīng)性。在車床加工產(chǎn)品，大 罐的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。處理不同的部分，只要在加工程序中的變化，快速地適應(yīng) 和滿足生產(chǎn)要求。 3）相對(duì)于車床，數(shù)控車床的經(jīng)濟(jì)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少?gòu)U 品損失。數(shù)控加工的產(chǎn)品尺寸精度高，一致性，高合格率。 4）使用數(shù)控車床， 加工精度，解決復(fù)雜的，而且還節(jié)省了大量模具費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。 5）使用 這樣的車床，但也降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，從緊的，繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)。 6）可以提高勞動(dòng)者素質(zhì)，促進(jìn)科技進(jìn)步。數(shù)控系統(tǒng)都出現(xiàn)了工人，以擴(kuò)大視野， 領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的微電子技術(shù)的熱潮，工人從“物理”到“知識(shí)分子”的過(guò)渡創(chuàng)造 了條件，促進(jìn)植物的技術(shù)進(jìn)步。 7）提高他們的應(yīng)變能力，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力創(chuàng) 造了條件。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備設(shè)備進(jìn)行改造，提高了加工精度和大批量生 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 4 產(chǎn)能力，同時(shí)保持“萬(wàn)能加工”和“私人高效”這兩個(gè)屬性，提高產(chǎn)品更新?lián)Q代 的設(shè)備本身需要的應(yīng)變能力，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。 本設(shè)計(jì)中的數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)就是主電機(jī)采用雙速電機(jī)，這簡(jiǎn)化了 結(jié)構(gòu)的箱體。的控制方法是不完全數(shù)控，代替使用手動(dòng)和電動(dòng)控制的雙重控制模 式下，在一定范圍內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)電子控制裝置。 整體的設(shè)計(jì)是用來(lái)比較的傳輸方案，繪制速度圖表，櫥柜和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)， 包括軸和齒輪的設(shè)計(jì)，檢查等。設(shè)計(jì)時(shí)要注意設(shè)計(jì)的科學(xué)和理性，還有一點(diǎn)就是 要注意與實(shí)用相結(jié)合。設(shè)計(jì)主要是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，或者傳統(tǒng)的模擬設(shè)計(jì)方法（經(jīng)驗(yàn)） 的基礎(chǔ)上。還不如一個(gè)大學(xué)畢業(yè)生，經(jīng)驗(yàn)自然是缺什么補(bǔ)什么，所以除了老師的 指導(dǎo)外，最重要的是學(xué)會(huì)從本書的設(shè)計(jì)。雖然這本書并沒有完全相同的例子，但 一些其他類型的主軸箱的設(shè)計(jì)適用于這個(gè)問題上，基本上只適用于一些我們自己 的調(diào)查設(shè)計(jì)手冊(cè)的設(shè)計(jì)的具體細(xì)節(jié)。例如，涉及的電磁離合器的設(shè)計(jì)是自己。雖 然我們的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，但也處處從實(shí)際出發(fā)。從更廣泛的意義上說(shuō)，現(xiàn)實(shí)是進(jìn) 行機(jī)工具的技術(shù)，和確定的參數(shù)的程序分析的可能性，有必要了解今天的先進(jìn)水 平的生產(chǎn)和可能的趨勢(shì)，也應(yīng)知道的電平實(shí)際生產(chǎn)中，這樣的設(shè)計(jì)的機(jī)器，機(jī)器 發(fā)揮最佳的效益四化。小來(lái)說(shuō)，是指機(jī)械零件制造，裝配和維護(hù)，以認(rèn)真，務(wù)實(shí) 的考慮和分析數(shù)據(jù)和信息的建議設(shè)計(jì)的實(shí)際情況權(quán)衡的設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，了 解和知識(shí)，結(jié)合實(shí)際，綜合的思維方式來(lái)設(shè)計(jì)。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 5 第 1 章 總體設(shè)計(jì)方案擬定 1.1 擬定主運(yùn)動(dòng)參數(shù) 初步設(shè)計(jì)機(jī)床，你首先需要確定相關(guān)參數(shù)，這是傳輸設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)， 影響產(chǎn)品是否符合要求的功能需求。根據(jù)擬定的參數(shù)、規(guī)格和其他特點(diǎn)，了解典 型工藝的切削用量，了解極限轉(zhuǎn)速 、 和級(jí)數(shù) 、主傳動(dòng)電機(jī)功率 。maxninZN 1.2 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)建議的參數(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與速度圖形結(jié)構(gòu)分析，以確定程序傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)和 傳動(dòng)系統(tǒng)圖。驅(qū)動(dòng)多種方案，這是設(shè)計(jì)的多種類型的傳輸，如：集中的傳輸型傳 動(dòng)軸變速箱。單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器主軸箱和齒輪箱;擴(kuò)展范圍可用于增加傳動(dòng)組的數(shù)量， 也可以用輪，齒輪和其他類型的分支，一個(gè)多速電機(jī)齒輪的類型，也可以切換齒 輪，滑動(dòng)齒輪，實(shí)用齒輪等。然后，計(jì)算出的傳動(dòng)比的齒輪齒。 1.3 動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì) 估算齒輪模數(shù) m 和軸頸 d，選擇和計(jì)算離合器。 將各傳動(dòng)件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排、布置和設(shè)計(jì)。 1.4 軸和齒輪的驗(yàn)算 基于結(jié)構(gòu)草圖的傳動(dòng)軸和齒輪的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行檢查。 1.5 主軸變速箱裝配設(shè)計(jì) 主軸變速箱裝配圖的結(jié)構(gòu)草圖， “論文” ，設(shè)計(jì)和繪制。表達(dá)清楚的零件圖， 表示的大小和適合。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 6 第 2 章 參數(shù)擬定 2.1 車床主參數(shù)(規(guī)格尺寸) 和基本參數(shù) 根據(jù)任務(wù)書上提供的條件：此數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速可分高低兩檔，共有 12 級(jí)轉(zhuǎn)速：其中高低兩檔各有 6 級(jí)轉(zhuǎn)速，低速檔時(shí) ；高速檔時(shí)min40/ir ；此車床床身上最大回轉(zhuǎn)直徑為 ，公比為 1.41；采用雙max180/innr 36 速電機(jī)：其中電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率分別為 1000/1450 r/min，4/5.5kw。 2.2 各級(jí)轉(zhuǎn)速的確定 當(dāng)機(jī)床處于低速檔時(shí)，主軸共有 6 級(jí)； = ，即 =1.41 ，已知nR1z61.0 ，查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表(見參考文獻(xiàn) 1 第 6 頁(yè))。從表中找到 ，就可每隔min40 min4 六個(gè)數(shù)取得一個(gè)數(shù)，得低速檔的 6 級(jí)轉(zhuǎn)速分別為 40，56，80，112，160，224 r/min； 當(dāng)車床處于高速檔時(shí)，主軸共有 6 級(jí)， = ，即 =1.41 ，已知nR1z61.0 =1800 ，查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表(見參考文獻(xiàn) 1 第 6 頁(yè)).maxn 從表中找到 =1800，就可每隔六個(gè)數(shù)取得一個(gè)數(shù)，得高速檔的 6 級(jí)轉(zhuǎn)速分maxn 別為 315，450，630，900，1250，1800 r/min。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 7 第 3 章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 3.1 主擬定傳動(dòng)方案 制定傳輸解決方案，包括傳輸類型的選擇和開停，改變方向，制動(dòng)，轉(zhuǎn)向等， 以確定整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)。傳輸類型指的元素和變速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其組成，齒輪式的傳 輸類型，安排不同的特點(diǎn)。傳輸方案和類型和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性密切相關(guān)的關(guān)系，工 作表現(xiàn)。因此，確定的傳輸方案和類型，從結(jié)構(gòu)，工藝，性能和經(jīng)濟(jì)性，以及許 多其他的統(tǒng)一考慮。 3.2 傳動(dòng)方案的比較 3.2.1 采用單速電機(jī) 由課題參數(shù)知變速級(jí)數(shù)為 12 級(jí)。 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目。 級(jí)數(shù)為 Z 的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有 Z1、Z2、Z3 、 .各傳動(dòng)副，即 Z=Z1Z2Z3 傳動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以 2 或 3 為合適，即變速級(jí)數(shù) Z 應(yīng)為 2 和 3 的因子 。23a 可以有兩種方案 方案一 12=232 傳動(dòng)齒輪數(shù)目 2（2+3+2）=14。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 8 軸向尺寸為 15b。 傳動(dòng)軸數(shù)目為 4 根。 操縱機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單：兩個(gè)滑移齒輪和一個(gè)三聯(lián)滑移齒輪，可單獨(dú)也可集中操 縱。 方案二 12=34 傳動(dòng)齒輪數(shù)目 2（34 ） =14 個(gè)。 軸向尺寸為 19b。 傳動(dòng)軸數(shù)目為 3 根。 操縱機(jī)構(gòu)較復(fù)雜：四聯(lián)滑移齒輪作為整體式，滑移長(zhǎng)度為 12b；如拆為 2 個(gè) 雙聯(lián)滑移齒輪，需要有自鎖，以保證只有一個(gè)齒輪副嚙合。 相比之下，還是傳動(dòng)副數(shù)分別為 2，3，2 的三個(gè)傳動(dòng)組方案為優(yōu)。 3.2.2 采用雙速電機(jī) 車床上，有時(shí)采用雙速電機(jī)，雙速電機(jī)的轉(zhuǎn)速比： ，傳動(dòng)系統(tǒng)的公比2電 應(yīng)當(dāng)是 2 的整次方根，本設(shè)計(jì)中的雙速電機(jī)的公比 。這時(shí)電機(jī)的 1.4 轉(zhuǎn)速變換起著系統(tǒng)中第一擴(kuò)大傳動(dòng)組的作用相應(yīng)基本組的傳動(dòng)級(jí)數(shù)應(yīng)為 2，這樣 使傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。本設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，采用電控和手動(dòng)兩種方 式，為了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，本設(shè)計(jì)采用雙速電機(jī)。 3.3 各級(jí)傳動(dòng)比的計(jì)算 假設(shè)結(jié)構(gòu)如圖： 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 9 5241907683 軸 軸主 軸 傳輸?shù)妮S線之間的相對(duì)位置關(guān)系，已被設(shè)計(jì)有 6 草圖公知的齒輪比。 分別設(shè)齒輪 1 和齒輪 4 之間的傳動(dòng)比為 ，齒輪 2 和齒輪 5 之間的傳動(dòng)比為 ，14i 25i 齒輪 8 和齒輪 9 之間的傳動(dòng)比為 ，齒輪 3 和齒輪 6 之間的傳動(dòng)比為 ，齒輪89 36 7 和齒輪 10 之間的傳動(dòng)比為 ，帶輪傳動(dòng)比為 。710ii輪 帶 設(shè)其中 。25i1436i 當(dāng)處于低檔時(shí)，手動(dòng)操作使得齒輪 8 和齒輪 9 嚙合。 當(dāng)中間的電磁離合器得電，齒輪 2 和齒輪 5 之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速最小， 為 40 或 56 r/min。 可得 1000=40r/min25i89輪 帶i 1500=56 r/min輪 帶 當(dāng)左側(cè)的電磁離合器得電，齒輪 3 和齒輪 6 之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速最大， 為 224 或 315 r/min。 可得 1000=224 r/min36i89輪 帶i 1500=315 r/min輪 帶 當(dāng)右側(cè)的電磁離合器得電，齒輪 1 和齒輪 4 之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為 80 或 112 可得 1000=80 r/min14i89輪 帶i 1500=112 r/min輪 帶 當(dāng)處于高檔時(shí)，手動(dòng)操作使得齒輪 7 和齒輪 10 嚙合 當(dāng)中間的電磁離合器得電，齒輪 2 和齒輪 5 之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速最小， 為 315 或 450 可得 1000=315 r/min25i710輪 帶i 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 10 1500=450 r/min25i710輪 帶i 當(dāng)左側(cè)的電磁離合器得電，齒輪 3 和齒輪 6 之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速最大， 為 1250 或 1800 可得 1000=1250 r/min36i710輪 帶i 1500=1800 r/min輪 帶 當(dāng)右側(cè)的電磁離合器得電，齒輪 1 和齒輪 4 之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為 630 或 900 可得 1000=630 r/min14i70輪 帶i 1500=900 r/min輪 帶 由這 6 各方程聯(lián)列可解得 0.3226 0.7447 1.645225i 14i 36i 0.2576 1.3659 0.5348970 輪 帶 傳動(dòng)比的選用時(shí)，應(yīng)注意的幾個(gè)問題，充分使用齒輪副的極限傳動(dòng)比 =1/4， =2，minuax 雖然這是可以取得的最大傳輸范圍，或減少傳輸件，但會(huì)導(dǎo)致齒輪殼體尺寸 過(guò)大時(shí)，檔位速度的增加，振動(dòng)和噪聲，要求的精度的傾向。在實(shí)踐中，很多時(shí) 候不使用旋轉(zhuǎn)式，大大增加的速度的傳動(dòng)比，特別是，中間軸驅(qū)動(dòng)器。因此，從 系統(tǒng)的角度來(lái)看，而適當(dāng)增加串聯(lián)傳輸組，或者是分支與并行傳送速度范圍內(nèi)， 以滿足要求的數(shù)量，同時(shí)避免與最終副變速器的傳動(dòng)比的。 以上幾個(gè)齒輪比符合要求。 3.4 各軸轉(zhuǎn)速的確定方法 由電機(jī)的轉(zhuǎn)速和齒輪的傳動(dòng)比，可以計(jì)算出各軸的轉(zhuǎn)速； 3.4.1 I 軸的轉(zhuǎn)速 I 軸從電機(jī)端向移動(dòng)，傳輸系統(tǒng)納入各級(jí)的速度。速度和主軸電機(jī)速度應(yīng)該 是接近的最大速度。顯然，從高速恒功率下工作時(shí)，傳動(dòng)部件遭受最小扭矩，考 慮軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速不宜降得低。然而，如果摩擦離合器軸一類組件，轉(zhuǎn)速高，摩擦 損耗，發(fā)熱將成為明顯的矛盾，因此，一軸速度不應(yīng)該過(guò)高，車床主軸轉(zhuǎn)速一般 為 7001000 轉(zhuǎn)/分鐘左右比較合適的。我們還要注意與皮帶輪傳動(dòng)，電機(jī)軸與傳 輸模式，下垂的比例不應(yīng)過(guò)大，可能會(huì)干擾和主軸尾部。 3.4.2 中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 對(duì)于中間軸轉(zhuǎn)速的考慮原則是：正確的解決方案的結(jié)構(gòu)尺寸和噪聲，振動(dòng)等 性能要求之間的矛盾。 中間軸的轉(zhuǎn)速高，中間軸和齒輪承受扭矩小，可以使軸和齒輪模數(shù)較小，這 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 11 使得結(jié)構(gòu)緊湊。然而，這將導(dǎo)致空載功率和噪聲增加。從經(jīng)驗(yàn)中知道：主軸轉(zhuǎn)速 和速度的中間軸，根據(jù)實(shí)際情況：1，應(yīng)予以修訂，對(duì)于功率較大的重切削機(jī)床， 主軸轉(zhuǎn)速低，中間軸轉(zhuǎn)速適當(dāng)服用一些高度降低結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)是顯而易見的。 2，輕載或高速精密機(jī)床，中間軸轉(zhuǎn)速應(yīng)采取較低。如圖 3 所示，控制輪的圓周 速度，在此條件下，可能是適當(dāng)?shù)氖褂靡粋€(gè)高速中間軸。 3.5 轉(zhuǎn)速圖擬定 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定，各級(jí)主軸轉(zhuǎn)速已經(jīng)知道，但根據(jù)設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)比，各級(jí)， 這樣，你可以準(zhǔn)備的主要移動(dòng)速度圖表，使主運(yùn)動(dòng)已逐漸具體。 此車床集中傳動(dòng)：公比為 ，級(jí)數(shù) Z=12，變速范圍 R=1800/40=45。1.4 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 12 第 4 章 動(dòng)力計(jì)算 4.1 齒輪的計(jì)算 4.1.1 確定齒輪齒數(shù)和模數(shù)（查表法） 可以接近或查找表來(lái)確定的齒輪齒，后者更容易。根據(jù)上述計(jì)算的傳動(dòng)比和 最初的一組小齒輪齒，查表的數(shù)量來(lái)確定的齒輪的齒數(shù)和，減少了大量的齒。 用查表法求 I 軸和 II 軸上的齒輪的齒數(shù)和模數(shù) 常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)（小齒輪） （見參考書 1 第 20 頁(yè)） 。 選取時(shí)應(yīng)注意： 不產(chǎn)生根切。一般取 Zmin1820； 保證強(qiáng)度和防止熱變形過(guò)大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 2m，一般取 5mm，則 Zmin6.5+2T/m。 每對(duì)相同的傳輸組齒輪的中心距應(yīng)相等。如果同一模數(shù)的齒的數(shù)目，也將相 等。但是，由于齒輪比的要求，特別是在使用共同的傳動(dòng)齒輪，而且往往不能滿 足上述要求。固定齒輪機(jī)器上可用，等于調(diào)整的中心距離在一定范圍內(nèi)。但修正 量不能太大，一般齒數(shù)差不能超過(guò) 34 個(gè)齒。 防止各種碰撞和干涉。 三聯(lián)滑移齒輪的相鄰兩齒輪的齒數(shù)差應(yīng)大于 4。 所以，可以假設(shè)其中最小的齒輪 2 齒數(shù)為 20，而且由上可知，齒輪 2 和齒輪 5 之間的傳動(dòng)比為 3.1，查常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)（小齒輪）表，可找到最接近的 傳動(dòng)比為 3.15，當(dāng)時(shí)的齒數(shù)之和為 82。可得大齒輪齒數(shù)為 62。 齒輪模數(shù)的估算 按接觸疲勞和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)是比較復(fù)雜，一些因素只有在齒輪 的參數(shù)已經(jīng)確定前需要了解的，因此，只有檢查后未完成的草圖。在草圖中，之 前估計(jì)，然后使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。 齒輪彎曲疲勞的估算： 1 32jNmzn 其中 N-計(jì)算齒輪傳遞的額定功率 d 齒輪點(diǎn)蝕的估算： mm1370jAn 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 13 其中 為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，A 為齒輪中心距。jn 由中心距 A 及齒數(shù) 、 求出模數(shù)：1z2 112jAmz 根據(jù)估算所得 和 中較大得值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)j 以齒輪 2 和齒輪 5 為例 = =15000.534=801 r/minjni輪 帶 N=5.50.95=5.225kw 32 1.509m3534.0162 A370 69.133mm3. 1.6869206j 所以，根據(jù) 選取，為了保證模數(shù)一定滿足要求，假設(shè)齒輪 2 和齒輪 5jm 的模數(shù)為 3 由此可知，輸入軸 1 和傳動(dòng)軸 2 之間的中心距為 = =123mm25()za)60(3 同理且根據(jù) 1 軸和 2 軸之間的距離始終為 123mm，可得出 1 軸和 2 軸之間其 余的齒輪的齒數(shù)和模數(shù) 分別為 135z1m47z43m 616 4.1.2 確定齒輪的齒數(shù)和模數(shù)（計(jì)算法）并校核 以齒輪 8 和 9 為例, 設(shè)計(jì)時(shí)選擇最高的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，即齒輪 10 的轉(zhuǎn)速為 1800r/min，已知該組齒輪 傳遞的功率為 5.5kw，已知傳動(dòng)比為 0.2576，假設(shè)齒輪，使用壽命 8 年，全年89i 共 300 個(gè)工作日，兩班倒，中等沖擊，齒輪單向旋轉(zhuǎn)對(duì)稱布置。 1、齒輪材料，精度和牙齒：由于傳輸功率小，速度不高，選用的材料，根 據(jù)表 7-1，用 55 鋼，鍛造毛坯，大齒輪正火，淬火和齒輪，用軟齒表面上。齒輪 精度用 6 級(jí)，軟齒表面粗糙度為 。軟齒面閉式傳動(dòng)，失效形式為點(diǎn)蝕，1.6aR 考慮傳動(dòng)平穩(wěn)性，取齒輪 8 的齒數(shù)為 17，則齒輪 9 為 17/0.2576=66 2、設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 14 （2） 、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 21312()HEt dZKTud =9.551T669.50.01329087pNmn 由圖 7-6 選取材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為: ，2lim58HaMP2minHaP 由圖 7-7 選取材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力為: ， 1li30Fli10F 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 由式(7-3)計(jì)算 =1687638/9.7102u9.2. 由圖 7-8 查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) ，1NZ2.0N 由圖 7-9 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ，Y 由表 7-2 查得接觸疲勞安全系數(shù) ，彎曲疲勞安全系數(shù) ，又minHSmin1.4FS ，試選2.0STY1.3tK 由前面的式子求得許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力 21lim580HNaZMPS 222li7nH 211lim3028.4FSTNaY 222li aFMP 將有關(guān)值代入式子 得 = =59.17 2131()HEt dZKTud 23.5189.01.3908376 則 1.441160tnv/ms 查圖 7-10 得 ；由表 7-3 查得 ；由表 7-4 查得 ；9.v 1.25AK1.05K 取 ；則K.09.43HAVK 修正 231.45.1736.tdm 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 15 1/60.95/173.8mdzm 由表 7-6 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 3校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由圖 7-18 查得 14.2FSY24.0FS 取 0.7 由式（7-12 ）校核大小齒輪的彎曲強(qiáng)度 211 1232.3194.076.875FFS aFdKTI MPZm 2214.068.aFFSYP 所以，初選的齒輪齒數(shù)和計(jì)算出的模數(shù)符合要求。 求得齒輪 8 和 9 的齒數(shù)和模數(shù)分別為 817z835m 969. 其中齒輪 8 的齒數(shù)為 17，有可能會(huì)發(fā)生根切現(xiàn)象，所以要修正齒輪，用變位 修正法求得 8 齒輪的變位系數(shù)為+0.218。用同樣的方法可以求得其他齒輪的變位 系數(shù)。 列出各齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、和變位系數(shù) 編號(hào) 模數(shù) 齒數(shù) 齒形角 變位系數(shù) 1 3 35 20+0.5 2 3 20 +0.8 3 3 51 0 4 3 47 -0.5 5 3 62 200 6 3 31 0 7 3 56 0 8 3.5 17 +0.218 9 3.5 66 200 10 3 41 +0.169 齒輪材料為 55 鋼，熱處理為齒部 G580.2，深 0.5 4.1.3 齒輪的精度設(shè)計(jì)； 齒輪精度設(shè)計(jì)的方法及步驟： 1、確定齒輪的精度等級(jí)； 2、齒輪誤差檢驗(yàn)組的選擇及其公差值的確定； 3、計(jì)算齒輪副側(cè)隙和確定齒厚極限偏差代號(hào)； 4、確定齒坯公差和表面粗糙度； 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 16 5、公法線平均長(zhǎng)度極限偏差的換算； 6、繪制齒輪零件圖。 以齒輪 9 為例：齒數(shù)為 66，模數(shù)為 3.5，變位系數(shù)為 0。 確定齒輪的精度等級(jí) 由于該齒輪是主軸箱內(nèi)的齒輪，對(duì)傳動(dòng)精度和穩(wěn)定性的要求都比較高，主要 要求的是傳動(dòng)平穩(wěn)性精度等級(jí)。據(jù)圓周速度 601dnv3.5640.1/ms 對(duì)于如此要求高的齒輪采用 6 級(jí)精度。 齒輪誤差檢驗(yàn)組的選擇及其公差值的確定 該齒輪屬中等精度，且為批量生產(chǎn)查表 12-3 選定 、 、 、iFWifF 組成檢驗(yàn)方案。根據(jù) 及13.521dzm127b 查表 12-13、表 12-14、表 12-15 可得公差值： 第 I 公差組 6rF45p 第 II 公差組 9f 1ptf10bf 第 III 公差組 計(jì)算齒輪副側(cè)隙和確定齒厚極限偏差代號(hào)代號(hào) 計(jì)算齒輪副的最小極限側(cè)隙 由表 12-10 按油池潤(rùn)滑和 查minj 4.1/vms 得 10.1350.nnj 6212()sitat 根據(jù)齒輪和箱體的材料，從材料手冊(cè)上查得，鋼和鑄鐵的線膨脹系數(shù)分別 為 ， 。61.5/c62.5/c 傳遞的中心距 61()3(17)45.22mzam 所以， 24.0.8nj 確定齒厚極限偏差代號(hào) 齒厚上偏差 由式（12-15） 6 22112tan.04 cosnbs nfjfFE 式中 前面已查得F9m 由表 12-14 按 6 級(jí)精度查得pbf 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 17 1pbfm29pbf 由表 12-17 按 145.5，6 級(jí)精度查得 ，20afm 所以，代入數(shù)據(jù)得 ，5sE 因?yàn)?1ptf56sptEf 由圖 12-29 或者 12-9 查得齒厚的上偏差代號(hào)為 G，因此sptf 齒厚下偏差 可知 6 2tanSrTFb 查表 12-13，6 級(jí)精度齒輪 ，查表 12-11，36rm ，所以1.28.791rbI2tan03.4S 6siSET17.5ptf 由圖 12-29 或表 12-9 查得齒厚下偏差代號(hào)為 K，因此23si m 至此，小齒輪的精度為：6GK GB10095-88 確定齒坯公差、表面粗糙度 齒輪內(nèi)孔是加工、檢驗(yàn)及安裝的定位基準(zhǔn)，對(duì) 6 級(jí)精度的齒輪，由表 12-18 查得：內(nèi)孔尺寸公差為 IT7，內(nèi)孔直徑為 85mm,偏差按基準(zhǔn)孔 H 選取，即齒輪內(nèi) 孔的下偏差為 0，上偏差為+0.022。內(nèi)孔的形狀公差按 6 級(jí)決定或遵守包容原則。 定位端面的端面圓跳動(dòng)公差由表 12-19 查得為 0.014mm。 齒頂圓只作為切齒加工的找正基準(zhǔn)，不作為檢驗(yàn)基準(zhǔn)，故其公差選用 IT11， 齒頂圓直徑 ，偏差按基準(zhǔn)軸 h 選取，即下偏差為-0.290，1238aadhm 上偏差為 0。 齒輪的表面粗糙度按 7 級(jí)查表 12-20，各表面粗糙度 分別為：齒面aR =1.6，內(nèi)孔 =1.6，基準(zhǔn)端面 =3.2，齒頂圓 =6.3。aRaaRa 公法線平均長(zhǎng)度極限偏差的換算 公法線的公稱長(zhǎng)度 W 及其跨齒數(shù) k，可從機(jī)械設(shè)計(jì)有關(guān)手冊(cè)中查得或按式 12-7 和式 12-8 求得 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 18 跨齒數(shù) /90.56/.8kz 61.47(2143576(1)0.4680.724Wmz 該齒輪為中模數(shù)齒輪，控制側(cè)隙的指標(biāo)宜采用公法線平均長(zhǎng)度極限偏差 ，按換算式 12-20、式 12-21、式 12-22 得wsiE 6cos0.sincos2.3sin.9msnrF m 672130762015ii 齒輪工作圖 下圖為本例齒輪零件圖。 法 向 模 數(shù)齒 數(shù)齒 形 角齒 頂 高 系 數(shù)徑 向 變 化 系 數(shù)跨 齒 數(shù)跨 K齒 公 法 線平 均 長(zhǎng) 度 偏 差精 度 等 級(jí)配 對(duì) 齒 輪公 差 組齒 輪 副 中 心 距及 其 極 限 偏 差 mnzha*kw6GB1095-8f圖 號(hào)齒 數(shù)檢 驗(yàn) 項(xiàng) 目 代 號(hào)Frpftb .7243公 差 值.019兩 端 面 未 注 倒 角（ ）其 余 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 19 4.2 電磁離合器的選擇和使用 隨著機(jī)床自動(dòng)化電磁離合器和制動(dòng)器的使用越來(lái)越廣泛的應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)， 其中電氣控制設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，采用手動(dòng)和電動(dòng)相結(jié)合的模式，實(shí)現(xiàn)了與 電磁離合器，電磁離合器自動(dòng)控制的主要組成部分之一，它具有結(jié)構(gòu)緊湊，便于 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)控制功能，同時(shí)滿足簡(jiǎn)化機(jī)器結(jié)構(gòu)，提高變速器的剛度和加 工精密機(jī)床，獲得高響應(yīng)，高頻率運(yùn)行其他要求。 我設(shè)計(jì)的主軸箱有三電磁離合器，大大簡(jiǎn)化了主軸箱的結(jié)構(gòu)。許多類型的離 合器通電工作，有時(shí)你失去電氣工作。可分為摩擦離合器的牙嵌式離合器，磁粉 離合器和滑離合器可以分為濕式離合器與干式離合器，他們的工作條件，他們的 現(xiàn)任美聯(lián)儲(chǔ)可以分為有沒有滑環(huán)滑環(huán)離合器和離合器扭矩傳輸。 選擇離合器型號(hào)規(guī)格，你必須充分了解各種優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的離合器操作特性。 在選擇最重要的因素是離合器的轉(zhuǎn)矩，由功率傳遞的扭矩裝置，如果一定數(shù)量的 摩擦件，則對(duì)應(yīng)的有效半徑的尺寸和離合器傳遞扭矩。但實(shí)際上，速度，溫度， 摩擦磨損，污染在所有受影響的操作扭矩。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，計(jì)算扭矩是工作載荷的慣性和運(yùn)動(dòng)載荷的慣性之和，用 T 表 示計(jì)算扭矩可用下式求出： 7 2().308()rLmWKNSVRTkgtt 式中 -旋轉(zhuǎn)組件的重量rW K-旋轉(zhuǎn)組件的回轉(zhuǎn)半徑 N-回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 S-工作安全系數(shù) -直線運(yùn)動(dòng)組件的重量L V-線性速度 R-變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)皮帶輪的半徑 g-9.8 t-機(jī)器啟動(dòng)所需時(shí)間 -電磁離合器吸合時(shí)間m 但在實(shí)際工作中,很多設(shè)備的精確載荷難以計(jì)算。一般是根據(jù)輸入動(dòng)力確定所 需扭矩。 7975.PSTkgmN 式中 P-輸入功率 S-工作安全系數(shù) N-輸入轉(zhuǎn)數(shù) 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 20 從上述方程可以看出，對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響最大離合器安裝繞軸回?cái)?shù)。因此。一定 的功率，更高的轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)于低扭矩，因此，盡可能地在設(shè)計(jì)中的離合器安裝在傳 輸鏈路中，高速的位置，這通常要求同軸離合器和電機(jī)。 本設(shè)計(jì)中的主軸箱采用的是油潤(rùn)滑，所以選用的電磁式離合器是濕式的。 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，而且 I 軸的扭矩小于 II 軸的扭矩，分析后，選擇 在 I 軸上的兩個(gè)離合器均為 DLM5 系列離合器，其型號(hào)為 DLM5-10；II 軸上的扭 矩大于 I 軸，其型號(hào)可選為 DLM5-25。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 21 第 5 章 軸的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算 5.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)軸，廣泛用作滾動(dòng)軸承。要安裝齒輪軸，離合器和剎車。軸應(yīng)確保這些傳 動(dòng)部件或機(jī)構(gòu)正常工作。 軸應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛性。如果偏轉(zhuǎn)角過(guò)大，會(huì)讓可憐的齒輪，軸承的工 作條件惡化，振動(dòng)，噪聲，負(fù)載功率，磨損和產(chǎn)生的熱量增加。 兩軸中心距誤差和平行軸之間的組裝及加工誤差等也可能引起這些問題。 因此，在軸的設(shè)計(jì)，要充分考慮軸的剛度的強(qiáng)度和其他因素。的材料的選擇 和估計(jì)直徑必須滿足的條件，即使完成后，估計(jì)要檢查的軸的強(qiáng)度和剛度。 主軸設(shè)計(jì)的各部分的軸具有一個(gè)合理的結(jié)構(gòu)和尺寸。 影響因素的軸的特定的結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)軸有沒有標(biāo)準(zhǔn)的形式。設(shè)計(jì)，必須解 決的軸的具體情況具體分析，綜合考慮解決。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是： 安裝在軸部分已確定的位置。合理的布局。 軸受力合理，可靠地傳遞力和力矩，幫助提高的強(qiáng)度和剛度。 具有良好的過(guò)程。 易于安裝和調(diào)整。 節(jié)省材料，降低質(zhì)量。 I 軸（輸入軸）的設(shè)計(jì) I 軸的特點(diǎn)：1.該議案獲得通過(guò)變速箱齒輪，一般安裝在軸上，軸大變形，結(jié) 構(gòu)應(yīng)采取加強(qiáng)軸軸僵硬或緊張（滑輪卸載） ；2.如果 I 軸正向和反向安裝的離合器， 離合器零件，因?yàn)楹芏嘟M件，組裝在框中非常方便，一般都找外箱 I 軸拼裝入箱 后，良好的整體（即使最好的滑輪也裝配在上面） 。 卸荷裝置：I 軸的滑輪的權(quán)力有兩種方式：一種是直接裝上滑輪軸。除了轉(zhuǎn) 矩傳遞，皮帶的拉伸力作用在軸上。另一種是安裝在軸承滑輪，軸承裝在套筒 （法蘭） ，并只傳遞扭矩軸，徑向力由固定套筒熊框的。此結(jié)構(gòu)稱為卸料裝置。 5.2 軸的強(qiáng)度校核(以 I 軸為例) 由鹽城市機(jī)床廠 1997-10-01 發(fā)布的臥式車床企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)表 9 知主軸轉(zhuǎn)速為 時(shí)，扭矩為 ，這時(shí) I 軸的轉(zhuǎn)速為103/minr468Nm 10.534/minr 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 22 5.2.1 選擇軸的材料 由于這個(gè)車頭箱傳動(dòng)的功率不大，分別為 4 和 5.5kw，對(duì)其重量和尺寸也無(wú) 特殊要求，故此輸入軸采用 45 鋼。 5.2.2 初估軸徑 按扭矩初估軸的直徑，查表 10-2(見參考書 2)得 ，考慮到安裝帶1067C 輪的軸段僅受扭矩作用，取 ，則106C 233min5.2.4pdm 5.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 各軸段直徑的確定 按照確定的順序從上面開始的分段直徑可以被安裝 在初步直徑后軸份。考慮到滑輪安裝在上述軸部分將被安裝，以符合與軸承直徑 系列，該段應(yīng)該有一個(gè)直徑的軸和軸承型號(hào)同時(shí)使用，軸承代號(hào)為 6306 的深溝 球軸承的內(nèi)孔直徑 30，同樣可取的其他各段軸的直徑。 （2）各軸長(zhǎng)度的選擇 要安裝的軸部上的滑輪，軸承，密封件等，根據(jù)這 些組件的大小，可以得出的軸的長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸部分的輪轂或軸部分具有確定的長(zhǎng)度 的一部分，主要是基于確定每個(gè)軸截面的大小。而另一些軸長(zhǎng)度的段，除了相關(guān) 的軸部分，而且還與框和軸承蓋和其他部件有關(guān)。一般從齒輪端開始，以避免運(yùn) 動(dòng)部件，并且不會(huì)干擾與運(yùn)動(dòng)部件，齒輪端面和柜壁之間的距離 H=15mm，考慮 制造錯(cuò)誤的情況下，支承面應(yīng)相差的罐壁一定距離，取 ，考慮上下軸承5m 座的聯(lián)接，取軸襯座寬度為 45mm。 （3）倒角和圓角，以確保定位軸肩的端面附近的，根據(jù)軸承手冊(cè)推薦的軸承 內(nèi)表面，以肩圓角半徑為 1mm。為方便加工，其他軸肩圓角半徑均取為 1mm， 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) ，軸的左右端倒角均為 。/6403.GBT145 確定的規(guī)模和結(jié)構(gòu)的過(guò)程，和草圖的同時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖（見下圖-a） 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 23 fedFR1VL=40.5帶 輪cba軸 承 H29MVFR2aL3=7.1齒 輪 HTtr 5.2.4 軸的受力分析 4682039351tTFNrm7.tg (1)畫軸的受力簡(jiǎn)圖(見上圖-b) ，因?yàn)辇X輪為直齒圓柱齒輪，所以，齒輪上不 存在軸向力。 (2)計(jì)算支承反力 在水平面上 172.01243.063965rRHFNL214.91rH 在垂直面上 12/0/2.RVt (3)畫彎矩圖（見上圖-c d e） 在水平面上 ，a-a 剖面左側(cè) 143.619.486.aHRMFLNm a-a 剖面右側(cè) 2 .7.a 在垂直面上 239.10.5983.4aVAvRVFL 合成彎矩 a 剖面左側(cè)和右側(cè)的彎矩相同 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 24 2222 48693.410.54aaHaVMMNm (4)畫彎矩圖（見上圖-f ） 轉(zhuǎn)矩 /6/3150.tTFdNm (5)判斷危險(xiǎn)截面 顯然，a-a 面處無(wú)論是彎矩還是扭矩都為最大，a-a 面為危險(xiǎn)截面 (6)軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 由表 10-1 查得 ，15abMP01abP 在 a-a 截面左側(cè) 2 23 3 3()2(45)0.10.426.abtdWmM 合適。 (7)軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 由表 10-1 查得 ， ， ； ，650BaMP130aP15a0.2 。0.1 在 a-a 截面左側(cè) 2 2 23 3()2(4).20.64109TbtdWm 由附表 10-1 查得 ， ；由附表 10-4 查得絕對(duì)尺寸系數(shù) ，1K.3 0.81 ；軸經(jīng)磨削加工，由附表 10-5 查得表面質(zhì)量系數(shù) 。則0.76 . 彎曲應(yīng)力 02/9.1b aMWMP 應(yīng)力幅 .aa 平均應(yīng)力 m 切應(yīng)力 15602.93T aP .4amaM 安全系數(shù) 126.7mSK 1.45 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 25 29.6S 查表 10-6 得許用安全系數(shù) ，顯然 ，故，a-a 截面安全，即1.35s:s 整個(gè)軸都是安全的，其彎扭合成強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度均是足夠的。 5.3 軸的剛度校核(以 I 軸為例) 發(fā)生軸負(fù)載下彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，如果變形過(guò)大，會(huì)影響軸類零件的正常工作。 軸除了滿足強(qiáng)度要求，而且要滿足剛度要求。強(qiáng)度要求，以確保軸在反復(fù)載 荷和扭轉(zhuǎn)載荷無(wú)疲勞失效。高精密機(jī)床主傳動(dòng)，不允許大變形。剛度的軸（彎曲， 軸向，扭轉(zhuǎn)）的要求，以確保沒有過(guò)多的變形（彎曲，屈曲，角） 。如果沒有足 夠的剛度，軸類零件，如齒輪，軸承等變形小的軸將是太大，不能正常工作，或 產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，發(fā)熱，過(guò)早的磨損和故障。因此，我們必須確保傳動(dòng)軸具有足 夠的剛性。通常情況下，媒體估計(jì)軸的扭轉(zhuǎn)剛度，草圖后，根據(jù)給力，結(jié)構(gòu)的安 排和相關(guān)的尺寸的直徑， ，檢查彎曲剛度。 I 軸的直徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，前面已得出結(jié)果，估算出的直徑為 40mm. 車床傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承處的撓度 y 和傾角 。各類軸的撓度 y 和傾角 ，應(yīng)小于彎曲剛度的許用值Y和值，即： yY；值，即： 軸的彎曲變形的允許值： 安裝齒輪的軸允許的撓度為（0.010.03）m 計(jì)算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的撓度 y 和傾角 時(shí)，一般常簡(jiǎn)化集中在軸上的負(fù) 載下的簡(jiǎn)支梁，差別不大時(shí)，該軸的直徑和計(jì)算精度不是必需的，它可以等于直 徑軸的軸線，采用平均直徑（ )來(lái)計(jì)算。計(jì)算公式為：圓軸：平均直徑id 1id 慣性矩 416I I 軸為圓軸，其平均直徑 130450idm 慣性矩 4 41266I 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 26 l=296.5c40 xb1軸 承帶 輪 a7x齒 輪 yp 計(jì)算撓度: a 段內(nèi)： 122 22715609.4()(6.519.4)6xPbxylx xEI 其中 P-力載荷 (N) I-截面慣性矩 M-彎矩載荷 -傾角 y-撓度 x-所求之點(diǎn)距離 E-軸材料的彈性模量，鋼材 7210aEP b 段內(nèi)： 122()()6xalylxaI c 段內(nèi): 11xBPbIl 由圖分析得, a 段內(nèi)撓度 122 22715609.4()(6.519.4)6x xylx xEI x 的值為 0 和 97.1 之間，由求導(dǎo)得 x 的值為 97.1 時(shí)，撓度最大，其撓度值 為 0.0025081，而軸的撓度的允許值為(0.010.03)m ，其中 m 為齒輪模數(shù)， 所以，y=0.030.09mm 可知 a 段內(nèi)撓度y b 段內(nèi)撓度 =22()()6xPallxaEI 1271509.6.5(9.)7.14x 對(duì)式子求導(dǎo)，得到撓度為最大時(shí)， 求得其撓度值也y 再由公式計(jì)算得到幾個(gè)受力端點(diǎn)處的撓度，由計(jì)算可得同樣y 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 27 所以，撓度符合要求。 傾角的校核： 由分析可知，最大傾角出現(xiàn)在左支承點(diǎn)處 其傾角為 弧度67()15609.4(296.571)2.0621PablEI 左支承處裝有深溝球軸承，其許用傾角為=0.0025rad 可得最大傾角許用傾角 所以軸的剛度符合要求。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 28 第 6 章 主軸變速箱的裝配設(shè)計(jì) 柜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)包括主軸變速箱傳動(dòng)部件（軸，軸承，滑輪，齒輪， 離合器和剎車等） 。 6.1 箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 主軸齒輪箱是機(jī)器的主要組成部分。除了考慮到一般的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)的有關(guān) 要求，重點(diǎn)在以下幾個(gè)方面的問題： (1)精度：車床主軸部件要求比較高的精度。如：主軸的徑向跳動(dòng) 0.01mm；主軸的軸向竄動(dòng)0.01mm。 (2)剛度和抗振性：綜合剛度（主軸與刀架之間的作用力與相對(duì)變形之比）： N/mm340jD綜 合 其中 D 為最大回轉(zhuǎn)直徑 mm。 (3)傳動(dòng)效率的要求：等級(jí) 1 效率0.85 等級(jí) 2 效率0.8 等級(jí) 3 效率為 0.75 (4) 上面的軸前軸承溫度的溫度應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，噪聲應(yīng)控制在一定范 圍內(nèi)： 等級(jí) 1 dB78 等級(jí) 2 dB80 等級(jí) 3 dB83 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單，緊湊，加工和裝配工藝性好，易于維護(hù)和調(diào)整。 操作簡(jiǎn)便，安全可靠。 按照標(biāo)準(zhǔn)化和通用的原則。 6.2 設(shè)計(jì)的方法(以軸的布置為例) 主軸箱的設(shè)計(jì)，因?yàn)樗钦麢C(jī)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)是必然 要經(jīng)過(guò)多次反射和多次修改。在繪畫之前官方公布的數(shù)字，最好是第一個(gè)草圖。 目標(biāo)是： 傳動(dòng)部分的布局和結(jié)構(gòu)方案的選擇。 檢查結(jié)果傳輸設(shè)計(jì)的相互干擾，碰撞，或其他不合理的條件是否及時(shí)更正。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 29 確定跨度支承軸，該齒輪在軸上的位置和各軸的相對(duì)位置，以確定軸的受力 點(diǎn)的方向的力，在軸和軸承，以提供必要的數(shù)據(jù)，以檢查。 為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，主體輪廓草圖的尺寸和大小的零件之間的相對(duì)位置一定 要涂準(zhǔn)確，詳細(xì)的結(jié)構(gòu)不會(huì)被繪制。 結(jié)構(gòu)反復(fù)推敲修改后，經(jīng)檢查是必要的，以確定結(jié)構(gòu)的程序，然后你就可以 開始畫一個(gè)正式的裝配圖。 展開視圖和橫截面視圖應(yīng)盡量交叉，這樣容易發(fā)現(xiàn)問題。 轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)： 特點(diǎn)：本機(jī)軸，廣泛用于滾動(dòng)軸承。安排齒輪軸，離合器和制動(dòng)器。軸應(yīng)確 保這些傳動(dòng)部件或機(jī)構(gòu)正常工作。 第一軸應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，剛性。如果偏轉(zhuǎn)角過(guò)大，會(huì)讓可憐的齒輪，軸承 的工作條件惡化，振動(dòng)，噪聲，負(fù)載功率，磨損和產(chǎn)生的熱量增加。 兩軸中心距誤差和平行軸之間的組裝及加工誤差等也可能引起這些問題。 軸結(jié)構(gòu)： 驅(qū)動(dòng)軸的光軸也可以是一個(gè)花鍵軸。 軸的空間排列 軸系安排的一般程序：首先確定在變速箱主軸的位置，以及在確定的軸的齒 輪嚙合的第三步驟中的軸線與驅(qū)動(dòng)軸的軸線來(lái)確定電動(dòng)機(jī)軸位置或在輸入軸的運(yùn) 動(dòng)，最終確定另一軸的位置。 車床主軸（圖 6-20） 1、垂直方向（高度） H=1/2D-由車床主參數(shù) D 決定。 2 水平方向 ab尾座主軸中心軌道在中間，有稍偏向前的軌道，但也傾向于后導(dǎo)軌， 以減少床身導(dǎo)軌的變形，前部和后部軌主軸中心至未來(lái)更多更好的切削力方向， 然而，方便裝卸工件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的角度來(lái)看，主軸中心更具前瞻性。一般中 型鐵路車床尾座中心或稍偏后，這樣不僅易于操作，也使切削力作用刀架上均勻 地兩軌面。 傳動(dòng)主軸的軸 由于切削力 和轉(zhuǎn)動(dòng)力 的作用，主軸及其軸承將產(chǎn)生變形。P切 齒 從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析變形構(gòu)件介質(zhì)車床主軸的組成比：主軸本身的變形約 45 至 65的約 30-45，在軸承支承構(gòu)件（主體）的主軸軸承的變形而變形。因此， 主軸單元的剛性，可考慮根據(jù)主軸和軸承。然而，主軸驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合的齒輪之間 的不同位置，將導(dǎo)致主軸和主軸軸承有很大的承受能力的變化。通過(guò)分析兩種極 限情況，我們可以理解一般情況下的受力和變形的主軸組件的方法，選擇和確定 合適的動(dòng)力傳動(dòng)軸齒輪的位置和方向。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 30 I 軸（輸入軸）的位置： 1. I 軸上往往裝有摩擦離合器等機(jī)構(gòu)，這些部件的位置安排應(yīng)便于調(diào)裝。 2. 要考慮的摩擦離合器或摩擦制動(dòng)器，以便冷卻和潤(rùn)滑，進(jìn)一步相差的主軸 組件，以減少摩擦熱所產(chǎn)生的熱變形，主軸單元。 3. 定期與皮帶輪的軸和主軸端面懸年底，有可能會(huì)自動(dòng)加載夾頭操縱氣缸或 油缸，布局 I 軸位置，必須確保這兩個(gè)不沖突，滑輪軸外邊緣不能高于罐體，從 而影響美觀。 總結(jié)上述，I 軸車床更一般地布置在變速箱上面的壁附近的蓋子。 軸的位置是：固定的主軸和 I 軸位置的中間，將驅(qū)動(dòng)軸的中間位置，可以按 順序排列的傳輸應(yīng)被視為滿足以下要求： （1）離合器軸：為了便于對(duì)齊，維護(hù)和潤(rùn)滑。 （2）配備了制動(dòng)裝置軸：為了便于調(diào)整，維修，軸應(yīng)該被安排在附近的墻 上蓋或票房，同時(shí)也考慮到啟動(dòng)和停止的聯(lián)鎖裝置。 （3）有足夠的空間來(lái)安裝油泵，高度應(yīng)該很容易泵的油的吸入和排出，便 于處理和調(diào)整泵，飛濺或溢出油輪應(yīng)該指出的是所述齒輪軸的圓周速度和的深度 浸油。 （4）伴有軸：機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是飼料之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過(guò)變速箱 輸出軸接觸的運(yùn)動(dòng)，它應(yīng)該被安排在主軸底線附近飼料票房前的相關(guān)部分。 （5）其他：箱型截面緊湊的尺寸，比例協(xié)調(diào)，操縱機(jī)構(gòu)妥善安排等。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 31 第 7 章 結(jié)論 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成主傳動(dòng)采用的是這種類型的經(jīng)濟(jì)中檔精密數(shù)控車床， 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。有 12 這些車床的速度，高點(diǎn)和低點(diǎn)兩檔，兩 檔切換是通過(guò)手柄來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在同一個(gè)文件內(nèi)的六速是通過(guò)電磁離合器電控。 這種數(shù)控車床數(shù)控車床是不同于正常的，但也從普通車床，兩者的結(jié)合。這 種數(shù)控車床比平均全功能數(shù)控機(jī)床價(jià)格便宜，節(jié)約了成本，性價(jià)比適中。相對(duì)于 車床等主要驅(qū)動(dòng)器，使用，加工精度更高，提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少?gòu)U品損失。因?yàn)?這部分是電子控制變速箱，但也降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，這種類型的主要 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，以滿足中國(guó)的國(guó)情。 由于這種設(shè)計(jì)時(shí)間匆忙，沒有檢查的重要組成部分，有的只是一個(gè)簡(jiǎn)單的選 擇，而不是嚴(yán)格的計(jì)算。而且由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，缺乏許多方面的設(shè)計(jì)過(guò)程。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 32 致 謝 我近一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，不僅包括一些設(shè)計(jì)方法，更 重要的是，我學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立思考和解決問題。在設(shè)計(jì)中，會(huì)不斷遇到問題，那 么我們應(yīng)該想想辦法了，讓我們?nèi)ふ倚畔ⅲ瑱z查手冊(cè)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我 學(xué)會(huì)了解決問題的一個(gè)重要途徑是檢查設(shè)計(jì)手冊(cè)。 畢業(yè)是一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程，通過(guò)這個(gè)過(guò)程，我們已經(jīng)學(xué)會(huì)了一些基本的方法來(lái) 分析和解決問題，讓我們的系統(tǒng)性回顧大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)也為我們今后 的工作奠定了基礎(chǔ)。 通過(guò)導(dǎo)師的指導(dǎo)，我認(rèn)為在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)自己積累了很多的經(jīng)驗(yàn)，但也 有很多不足之處。設(shè)計(jì)過(guò)程中，有一些非常簡(jiǎn)單的問題，我有時(shí)解決不了，教師 需要幫助解決。有時(shí)，看到老師，就可以解決他們的一些問題，但也懶得再想， 問老師都采取。 畢業(yè)后，我學(xué)到了很多東西，也發(fā)現(xiàn)了自己很大的不足。感謝我們教練的幫 助，感謝系部為我們提供了這么多的方便。 哈爾濱石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 參考文獻(xiàn) 【1】 許吉慶，陶潔.銑床數(shù)控化的改造【J】.制造技術(shù)與機(jī)床， 2001（9） 【2】 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)【M】.北京：機(jī)械工 業(yè)出版社，2006 【3】 國(guó)家機(jī)械工業(yè)局西安微電機(jī)研究所編.實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)【M】.沈陽(yáng)：遼寧科 學(xué)技術(shù)出版社，2000 【4】 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)【M】.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1986 【5】 吳宗澤，羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程手冊(cè)【M】.3 版.北京：高等教育出版社， 2006 【6】 羅永順.機(jī)床數(shù)控化改造實(shí)例【M】.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2009 【7】 張夢(mèng)欣.加工中心操作與編程培訓(xùn)教程.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社， 2006 【8】 盛伯浩,數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展J 制造技術(shù)與機(jī)床, 2005 【9】 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版).北京：高等教育出版社.2006 【10】東南大學(xué)機(jī)械學(xué)學(xué)科組，鄭文偉，吳克堅(jiān).機(jī)械原理（第七版）.北京：高 等教育 出版社，1997 【11】鄧星鐘機(jī)電傳動(dòng)控制（第三版） 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001 【12】中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).技術(shù)制圖與機(jī)械制圖（第二版）.國(guó)家技術(shù)監(jiān)督 局，1999 【13】E.L.J.Bohez.Five-axis milling machine tool kinematic chain design and analysis.International Journal of Machine Tools & Manufacture.2002.42:505- 520 【14】 L.J. 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