專用鏜床I型主軸箱部件設(shè)計(jì)（3kw,1450,轉(zhuǎn)速50,100,200,300）【含CAD圖紙和說(shuō)明書(shū)】,含CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),專用,鏜床,主軸,部件,設(shè)計(jì),kw1450,轉(zhuǎn)速,cad,圖紙,以及,說(shuō)明書(shū),仿單 專用鏜床I型的主軸箱 部件設(shè)計(jì)【題目1】 院 系： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 日 期： 目錄 目錄 2 前言 4 一．設(shè)計(jì)目的 5 二．普通鏜床主動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的擬定 6 2.1 已知條件 6 2.2 鏜床參數(shù)和電動(dòng)機(jī)的選擇 6 2.3 確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 6 三．運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 8 3.1 擬定傳動(dòng)方案 8 3.2 確定結(jié)構(gòu)式 8 3.3 擬定結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 8 3.4 確定轉(zhuǎn)速圖 9 3.5 確定各變速組傳動(dòng)副齒輪齒數(shù) 9 3.6 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 12 四．動(dòng)力設(shè)計(jì) 13 4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 13 4.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd 13 4.1.2選擇帶型 14 4.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 14 4.1.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 15 4.1.5確定帶的根數(shù)z 16 4.1.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 17 4.1.7確定帶的張緊裝置 17 4.1.8計(jì)算壓軸力 17 4.2 轉(zhuǎn)速的計(jì)算 19 4.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 19 五 其他傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 24 5.1 傳動(dòng)軸的直徑估算 24 5.2 軸的校核 25 5.2.1 I軸的設(shè)計(jì) 26 5.2.2 II軸的設(shè)計(jì) 28 5.2.3 III軸的設(shè)計(jì) 32 5.3 主軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 34 5.4 軸承的選用及校核 36 5.5 鍵的選用及校核 37 六 軸承端蓋和箱體等其它部件設(shè)計(jì) 39 6.1 軸承端蓋設(shè)計(jì) 39 6.2 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 39 6.3 潤(rùn)滑與密封 41 6.4 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、主軸箱上、下移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 42 總 結(jié) 44 參考文獻(xiàn) 45 前言 該設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分，本次設(shè)計(jì)主要從機(jī)床的級(jí)數(shù)入手，與結(jié)構(gòu)式，結(jié)構(gòu)網(wǎng)擬定，再到齒輪和軸的設(shè)計(jì)，再選擇主傳動(dòng)配合件對(duì)軸和齒輪及配合件進(jìn)行校核，將主傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化”，設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進(jìn)行傳動(dòng)軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、箱體、潤(rùn)滑、與密封、傳動(dòng)軸及滑移齒輪零件的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。 本次突出了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，在保證機(jī)床的基本要求下，根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的原則擬定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，對(duì)機(jī)床的機(jī)構(gòu)進(jìn)行精簡(jiǎn)，力求降低生產(chǎn)成本；主軸和齒輪設(shè)計(jì)在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)材料的選擇也應(yīng)采用折中的原則，，不選擇過(guò)高強(qiáng)度的材料從而造成浪費(fèi)。 45 一．設(shè)計(jì)目的 通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。 二．普通鏜床主動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的擬定 2.1 已知條件 主要技術(shù)參數(shù) 題目 1 主電動(dòng)機(jī)功率P/kW 3 主電動(dòng)機(jī)n電/(r/min) 1450 n1/(r/min) 50 n2/(r/min) 100 n3/(r/min) 200 n4/(r/min) 300 2.2 鏜床參數(shù)和電動(dòng)機(jī)的選擇 此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控鏜床根據(jù)任務(wù)書(shū)上提供的條件，電動(dòng)機(jī)的功率為3KW,選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y100L2-4，電動(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 Y100L2-4 3KW 1450r/min 4級(jí) 1500r/min 2.3 確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 主動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率P=3kw,主電機(jī)功率, ,, ,, 參考指導(dǎo)書(shū)，確定公比：，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列為50、71、100、140、200、280，重新取定，。 變速范圍，級(jí)數(shù)，參考指導(dǎo)書(shū)，確定公比：，取Z=6。 三．運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 3.1 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(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及其組成、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。 3.2 確定結(jié)構(gòu)式 由于設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速之間不存在標(biāo)準(zhǔn)公比，故設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)成6級(jí)轉(zhuǎn)速； 有兩種方案可以選擇：（1） （2） 根據(jù)傳動(dòng)副較多的變速組安排在前面，傳動(dòng)副較少的變速組安排在后面的原則，選擇（1）方案。在降速中為了防止降速過(guò)快而導(dǎo)致齒輪徑向尺寸增大，常限制最小傳動(dòng)比 ；在升速時(shí)為了防止過(guò)大的噪聲和震動(dòng)，常限制最大傳動(dòng)比。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小，根據(jù)中間傳動(dòng)軸的變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。并且在一般情況下，應(yīng)盡量使基本 組安排在傳動(dòng)順序最高的位置，使傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)矩也較小。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下： 根據(jù)“前多后少” 、“前緊后松” 、“前慢后快” 原則確定結(jié)構(gòu)式為6=3123。 3.3 擬定結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 圖3.1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 3.4 確定轉(zhuǎn)速圖 圖3.2 轉(zhuǎn)速圖 3.5 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(guò)大；齒輪的齒數(shù)和過(guò)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(guò)大，確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過(guò)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(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從《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84,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：35、28、22。 于是，，； 齒輪 I軸齒數(shù) 35 28 22 84 Ⅱ軸齒數(shù) 49 56 62 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。 齒輪 Ⅱ軸齒數(shù) 22 42 84 Ⅲ軸齒數(shù) 62 42 3.6 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 四．動(dòng)力設(shè)計(jì) 4.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 輸出功率P=3KW,轉(zhuǎn)速n1=1450r/min,n2=800r/min 4.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd 表4-1 工作情況系數(shù) 工作機(jī) 原動(dòng)機(jī) ⅰ類 ⅱ類 一天工作時(shí)間/h 10~16 10~16 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) 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 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 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 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；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 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) 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時(shí)），查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P286表4， 取KA＝1.1。即 4.1.2選擇帶型 普通V帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械設(shè)計(jì)》P287圖13－11選取。 圖4-1 V帶型功率轉(zhuǎn)速圖 根據(jù)算出的Pd＝3.3kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1450r/min ，查圖得：dd=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。 4.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P288表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80～100mm 則取dd1=100mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P285表13-4查得） 表4-2 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P285表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=180mm ① 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （為彈性滑動(dòng)率） 誤差 符合要求 ② 帶速 滿足5m/s300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。 總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。 帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。 4.1.7確定帶的張緊裝置 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。 4.1.8計(jì)算壓軸力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝117.83N，上面已得到=163.48°，z=3，則 對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動(dòng)帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見(jiàn)表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。 表4-5 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項(xiàng)目 ? 符號(hào) 槽型 Y Z A B C D E 基準(zhǔn)寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準(zhǔn)線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8 ± 0.3 12 ± 0.3 15 ± 0.3 19 ± 0.4 25.5 ± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對(duì)稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32° 對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時(shí))，如圖4-2a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時(shí))，如圖4-2b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時(shí))，如圖4-2c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時(shí))，如圖4-2d。 （a） （b） （c） （d） 圖4-2 帶輪結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b） 4.2 轉(zhuǎn)速的計(jì)算 （1）主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj，由公式n=n得， 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=71r/min，取71r/min。 (2). 傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸3=140r/min 軸2=400 r/min，軸1=800r/min。 （3）確定各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。各計(jì)算轉(zhuǎn)速入表4-6。 表4-6 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 800 400 140 4.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 （1）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mj=16338可得各組的模數(shù)，如表3-3所示。 根據(jù)和計(jì)算齒輪模數(shù)，根據(jù)其中較大值取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)： =16338=16338mm ——齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/min； ——頂定的齒輪工作期限，中型機(jī)床推存：=15～24 ——轉(zhuǎn)速變化系數(shù)； ——功率利用系數(shù)； ——材料強(qiáng)化系數(shù)。 ——（壽命系數(shù)）的極值 齒輪等轉(zhuǎn)動(dòng)件在接取和彎曲交邊載荷下的疲勞曲線指數(shù)m和基準(zhǔn)順環(huán)次數(shù)C0 ——工作情況系數(shù)。中等中級(jí)的主運(yùn)動(dòng)： ——?jiǎng)虞d荷系數(shù)； ——齒向載荷分布系數(shù)； ——齒形系數(shù)； 根據(jù)彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： 式中：N——計(jì)算齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)遞的額定功率N=? ——計(jì)算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min ——齒寬系數(shù), Z1——計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取轉(zhuǎn)動(dòng)中最小齒輪的齒數(shù)： ——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，=；（+）用于外嚙合，（-）號(hào)用 于內(nèi)嚙合： 命系數(shù)； ：工作期限 ， =； ==3.49 ==1.8 =0.84 =0.58 =0.90 =0.55 =0.72 =3.49 0.84 0.58 0.55=0.94 =1.80.84 0.90 0.72=0.99 時(shí)，取=，當(dāng)<時(shí)，取=； ==0.85 =1.5； =1.2 =1 =0.378 許用彎曲應(yīng)力，接觸應(yīng)力，() =354 =1750 6級(jí)材料的直齒輪材料選；24熱處理S-C59 按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)m 1-2軸由公式mj=16338可得mj=2.7mm，取m=3mm 2-3軸由公式mj=16338可得mj=2.4mm，取m=3mm 3-4軸由公式mj=16338可得mj=3.15mm，取m=3.4mm 由于一般同一變速組內(nèi)的齒輪盡量取同一模數(shù)，所以為了統(tǒng)一和方便如下?。? 表4-8 模數(shù) 變速組 Ⅰ-Ⅱ軸 Ⅱ-Ⅲ軸 Ⅲ-Ⅳ軸 模數(shù)m 3 3 3.5 2.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(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)使小齒輪齒寬比相齒合的另一齒輪寬一些。 3.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(jiàn)下表： 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 中心距 3 28 28 84 90 76.5 3 3.75 126 3 56 24 168 174 160.5 3 3.75 3 35 24 105 111 97.5 3 3.75 108 49 24 147 153 139.5 28 28 84 90 76.5 56 24 168 174 160.5 22 28 66 72 58.5 62 24 186 192 178.5 3.5 22 28 77 84 68.25 3.5 4.375 147 42 28 147 154 138.25 62 24 217 224 208.25 42 28 147 154 138.25 五 其他傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 5.1 傳動(dòng)軸的直徑估算 計(jì)算各傳動(dòng)軸的輸出功率 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(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》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： a.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 b. 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 c. 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. 5.2 軸的校核 5.2.1 I軸的設(shè)計(jì) （2）計(jì)算小齒輪受力。 圓周力 徑向力 （3）計(jì)算支承反力 水平面支反力 豎直面支反力 （4）畫(huà)彎矩圖 水平面： 垂直面： 合成彎矩 （5）畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖： （6）許用應(yīng)力 由，查表9-4得， 則折合系數(shù)為： （7）畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩在小齒輪中間截面處 （8）校核軸徑 小齒輪所在的截面對(duì)應(yīng)的當(dāng)量彎矩最大，且有較大應(yīng)力集中，故危險(xiǎn)截面為小齒輪所在中間截面。 該截面抗扭截面模量為 則 故軸的尺寸滿足要求。 5.2.2 II軸的設(shè)計(jì) （2）計(jì)算小圓柱齒輪受力。 圓周力 徑向力 （3）計(jì)算支承反力 水平面支反力 豎直面支反力 （4）畫(huà)彎矩圖 水平面： 垂直面： 合成彎矩 （5）畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖： （6）許用應(yīng)力 由，查表9-4得， 則折合系數(shù)為： （7）畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩在大齒輪中間截面處 當(dāng)量彎矩在小齒輪中間截面處 （8）校核軸徑 小齒輪所在的截面對(duì)應(yīng)的當(dāng)量彎矩最大，且有較大應(yīng)力集中，危險(xiǎn)截面為小齒輪所在中間截面。 該截面抗扭截面模量為 則 故軸的尺寸滿足要求。 5.2.3 III軸的設(shè)計(jì) （2）計(jì)算齒輪受力。 圓周力 徑向力 （3）計(jì)算支承反力 水平面支反力 豎直面支反力 （4）畫(huà)彎矩圖 水平面： 垂直面： 合成彎矩 （5）畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖： （6）許用應(yīng)力 由，查表9-4得， 則折合系數(shù)為： （7）畫(huà)當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩在大齒輪中間截面處 （8）校核軸徑 大齒輪所在的截面對(duì)應(yīng)的當(dāng)量彎矩最大，且有較大應(yīng)力集中，危險(xiǎn)截面為大齒輪所在中間截面。 該截面有鍵槽，抗扭截面模量為 其中，b=20mm,t=7.5mm 則 故軸的尺寸滿足要求。 5.3 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。 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。 P=3KW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(guò)多的削主軸剛度，一般應(yīng)保證d/D <0.7。 ??；經(jīng)計(jì)算選取內(nèi)孔直徑d=40mm。 3.主軸前端伸長(zhǎng)量a: 減小主軸前端伸長(zhǎng)量對(duì)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(zhǎng)度; 取a=100mm。 4.支撐跨距L: 最佳跨距；取值 合理跨距；取值。 5.4 軸承的選用及校核 1】各傳動(dòng)軸軸承選取的型號(hào)： 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； Ⅰ軸 帶輪處：308 深溝球軸承軸409023； 軸與箱體處：305 GB276-89:256217； 齒輪：7305C 角接觸軸承GB282-83:255215； ③ Ⅱ軸 前、后支承：7306E 圓錐滾子軸承GBT287-84 :307219； ④ Ⅲ軸 前、后支承：7308E 圓錐滾子軸承GBT287-84 :409023； 2】各傳動(dòng)軸軸承的校核： 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： 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。 5.5 鍵的選用及校核 <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。 六 軸承端蓋和箱體等其它部件設(shè)計(jì) 6.1 軸承端蓋設(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(lái)設(shè)計(jì)主軸箱端蓋，材料采用HT150，依據(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(jiàn)裝配圖紙圖案) 6.2 箱體的結(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。 2 、箱體結(jié)構(gòu) 1、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 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(lái)確定箱體的寬度。 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。 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。 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 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 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 為了更快更省力地裝配機(jī)器，必須充分注意裝配工藝對(duì)接否設(shè)計(jì)的要求。 6.3 潤(rùn)滑與密封 1、潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 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(méi)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)。 飛濺潤(rùn)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(guò)低或浸油深度過(guò)淺，都達(dá)不到潤(rùn)滑目的，速度過(guò)高或浸油深度過(guò)深，攪油功率損失過(guò)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(lái)。 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。 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。 防止或減少機(jī)床漏油 箱體上外漏的最低位置的孔應(yīng)高出油面。 軸與法蘭蓋的間隙要適當(dāng)，通常直徑方向間隙1～1.5毫米。 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)。 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。 6.4 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、主軸箱上、下移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 選用左右擺動(dòng)的操縱桿使其通過(guò)桿的推力來(lái)控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。 如圖3-1所示，為了保證主軸箱在上升與下降過(guò)程中的平衡性，故要設(shè)計(jì)一液壓系統(tǒng)來(lái)滿足要求。 1-主軸箱 2-平衡液壓缸 圖3-1 保持主軸箱穩(wěn)定的上下移動(dòng) 根據(jù)圖3-1所示，設(shè)計(jì)主軸箱與液壓缸之間的連接。由于兩者之間有兩個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪，之間有用鏈傳動(dòng)鏈接。鏈傳動(dòng)是以鏈條為中間傳動(dòng)件的嚙合傳動(dòng)。按照用途不同，鏈可以分為起重鏈、牽引鏈和傳動(dòng)鏈三大類。鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)能保持平均傳動(dòng)比不變；傳動(dòng)效率高；張緊力小，因此作用在軸上的壓力較??；能在低速重載和高溫條件下及塵土飛揚(yáng)的不良環(huán)境中工作。和齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)可用于中心距較大的場(chǎng)合且制造精度低。但鏈傳動(dòng)只能傳遞平行軸之間的同向運(yùn)動(dòng)，不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差。基于以上原因選擇了鏈傳動(dòng)，圖4-5所示為主軸箱與平衡液壓缸連接圖。 圖6.1 主軸箱與平衡液壓缸的連接 總 結(jié) 金屬切削機(jī)床主軸箱的課程設(shè)計(jì)任務(wù)完成了，雖然設(shè)計(jì)的過(guò)程比較繁瑣，而且剛開(kāi)始還有些不知所措，但是在同學(xué)們的共同努力下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力得到了強(qiáng)化。通過(guò)本次設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多東西，不但包括一些設(shè)計(jì)的方法，更重要的是，我學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立思考，解決問(wèn)題。在設(shè)計(jì)中，會(huì)不斷地遇到問(wèn)題，這是就要我們?nèi)ハ朕k法解決，讓我們?nèi)ゲ橘Y料，查手冊(cè)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)的一個(gè)解決問(wèn)題的重要方法就是查設(shè)計(jì)手冊(cè)。 設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程，通過(guò)這個(gè)過(guò)程，我們學(xué)會(huì)了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的一些基本的方法，讓我們系統(tǒng)回顧了大學(xué)四年學(xué)過(guò)的知識(shí)，也為我們將來(lái)的工作打下了基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1]機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 趙雪松主編 華中科技大學(xué)出版社 [2]機(jī)械設(shè)計(jì) 濮良貴主編 高等教育出版社 [3]機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 王昆主編 高等教育出版社 [4]機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 陳立德編 高等教育出版社 [5]機(jī)械原理第七版 孫恒主編 高等教育出版社 [6]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版-軸及其連接 機(jī)械工業(yè)出版社 [7]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版-機(jī)械傳動(dòng) 機(jī)械工業(yè)出版社 [8]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版-軸承 機(jī)械工業(yè)出版社 [9]畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖第六版 朱冬梅主編 高等教育出版社