機械畢業(yè)設計-機床主軸箱結構設計（含CAD圖紙全套）,機械,畢業(yè)設計,機床,主軸,結構設計,cad,圖紙,全套 1 沈陽化工大學科亞學院畢業(yè)論文文獻綜述機床主軸箱結構設計3文獻綜述姓名 程學博 班級 機制1101班 指導教師 趙艷春引言 金屬切削機床是用切削的方法使得金屬毛坯加工成機器零件的機器 它是制作機器的機器 所以又稱為 工作母機 或 工具機 習慣上叫做機床 在新中國成立以后建立起來的機床工業(yè) 在半封建半殖民地的舊中國 根本上就沒有機床制造工業(yè) 一直到解放不久 全國只有十分少數(shù)幾個機械修配廠生產(chǎn)結構簡單的少量機床 1949年機床年產(chǎn)量僅僅1500多臺 在解放后的幾十年時間里頭 我國的機 床工業(yè)獲得高速發(fā)展 眼前我國已經(jīng)是布局十分合理 比較完善的機床工業(yè)體系 但是 我國的機床工業(yè)與世界先進水平還是有非常較大的差距 所以 我國的機床工業(yè)面臨著光榮而艱巨的任務 必須不斷學習發(fā)展并且引進國外的先進科學技術 大力發(fā)揚科學研究 以便早日趕上世界先進步伐 機床可進行各種車削工作 并可加工公制 英制 模數(shù)和徑節(jié)螺紋 主軸三支撐均采用滾動軸承 進給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機構 縱向與橫向進給由十字手柄操縱 并附有快速電機 該機床剛性好 功率大 操作方便 機床是將金屬毛坯加工成機器零件的機器 它是制造機器的機器 所以又稱為工作母機或工具機 習慣上簡稱機床 現(xiàn)代機械制造中加工機械零件的方法很多 除切削加工外 還有鑄造 鍛造 焊接 沖壓 擠壓等 但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細的 零件 一般都需在機床上用切削的方法進行最終加工 在一般的機器制造中 機床所擔負的加工工作量占機器總制造工作量的 40 60 機床在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的建設中起著重大作用 自從 20 世紀中葉以來 全球加工技術及其裝備在制造過程中占有重要地位 制造裝備中 80 以上零件需進行加工 而且加工過程周期長 約占新產(chǎn)品開發(fā)周期30 40 占批量生產(chǎn)產(chǎn)品工時40 50 加工費用高 全世界約1億噸鋼和非鐵材料變成切屑 切削加工的耗費每年在 2500 億美元以上 因此機床工業(yè)是備工業(yè)的基礎 世界發(fā)達國家對其發(fā)展非常重視 機床產(chǎn)值持續(xù)增長我國機床產(chǎn)量和消費量呈快速發(fā)展態(tài)勢 近年來數(shù)控機床無論從產(chǎn)量 消費量還是進口量上都加快了增長速度 但進口量增長率始終大于產(chǎn)量 2 增長率 國外數(shù)控產(chǎn)品始終對國產(chǎn)數(shù)控機床保持著壓力 雖然增長率差額由 3 3 減小到了 0 9 但簡單的經(jīng)濟型數(shù)控機床占到近 70 高中檔數(shù)控機床幾乎全部依賴進口 結構矛盾依然突出 本設計主要針對機床的主軸箱進行設計 設計的內容主要有機床主要參數(shù)的確定 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定 對主要零件進行了計算和驗算 利用三維畫圖軟件進行了零件的設計和處理 機床主軸箱是機床中重要的傳動部件 其將機床電動機和機床主軸聯(lián)結起來 將動力和扭矩由電機傳遞到主軸 從而使主軸轉動以加工工件 其主要作用是通過變速裝置調節(jié)主軸轉速和扭矩 從而使電機運行在最佳正文 車床主軸是車床中應用最廣泛的一種 約占車床類總數(shù)的65 因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床 普通車床的主軸箱又稱床頭箱 它的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經(jīng)過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種轉向的不同轉速 同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱 主軸箱中等主軸是車床的關鍵零件 主軸在軸承上運轉的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質量 一旦主軸的旋轉精 本文對機床主軸箱進行了設計 主軸箱是機床的動力源將動力和運動傳遞給機床主軸的基本環(huán)節(jié) 其機構復雜而巧妙 要實現(xiàn)其全部功能在軟件中的模擬仿真工作量非常大 這次設計的效果沒有預計的完美 有一些硬件方面的原因 在模擬仿真的時候 由于計算機的配置不能達到所需要求 致使運行速度非常慢 不但時間上拖了下來 而且所模擬的效果很不理想 我接受的設計任務是對CA6140車床的主軸箱進行 設計 主軸箱的結構繁多 考慮到實際硬件設備的承受能力 在進行三維造型的時候在不影響模擬仿真的情況下 我省去了很多細部結構 1 溜板部分的機動進給操作型車床的縱 橫向機動進給 feed 和快速移動采用單手柄操縱 自動進給手柄在 溜板箱右側 可沿十字槽縱 橫扳動 手柄扳動方向與刀架運動方向一致 手柄在十字槽中 央位置時 停止進給運動 在自動進給手柄頂部有一快進按鈕 按下此鈕 快移電動機工作 床鞍或中滑板按手柄扳動方向作縱向或橫向快速移動 松開按鈕 快移電動機停止轉動 快 速移動中止 溜板箱正面右側有一開合螺母操作手柄 用于控制溜板箱與絲杠之間的運動聯(lián) 系 車削非螺紋表面時 開合螺母手柄位于上方 車削螺紋時 壓下開合螺母手柄 使開合 螺母閉 合并與絲杠嚙合 將絲杠的運動傳遞給溜板箱 使溜板箱 床鞍按預定的螺距 或 3 導程 作縱向進給 車完螺紋應立即將開臺螺母手柄扳回原位 1 用自動進給手柄作床鞍的縱向和中滑板的橫向進給的機動進給練習 2 用手動進給手柄和手柄頂部的快進按鈕作縱向 橫向的快速移動操作 3 操作進給箱上的絲杠 光杠變換手柄 使絲杠回轉 將溜板箱向右移動足夠遠的距離 扳下開臺螺母 觀察床鞍是否按選定螺距作縱向進給 扳下和抬起開合螺母的操作應果斷有力 練習中體會手的感覺 4 左手操作中滑板手柄 右手操作開合螺母 兩手配合動作練習每次車完螺紋時的橫向退刀 5 操作車床主軸變速手柄得到各擋轉速按車床主軸轉速銘牌上的主軸轉速標記 轉動車床 主軸變速手柄 調整主軸轉速分別為 16 r 皿 n 450 r mln 和 1 400 確認后啟動車床并觀察 2 操作車床進給量手柄得到各擋進給量 按車床進給量銘牌確定選擇縱向進給量為 0 46 mm r 橫向進給量為 0 20 mm r 時手輪 和手柄的位置 并進行調整 按前面步驟調整車床進給量手輪和手柄 使車床得到各擋進給量 1 沿床身導軌手動縱向移動尾座至合適位置 逆時針方向扳動尾座緊固手柄 將尾座固定 注意移動尾座時用力不要過大 2 逆時針方向轉動套筒鎖緊手柄 松開 搖動手輪 使套筒作進 退移動 3 手動操作車床床鞍 中滑板 小滑板手柄 1 搖動床鞍手柄 使床鞍向左或向右作縱向移動 手輪軸t的刻度盤圓周等分 300 格 手輪每轉動一格 床鞍縱向移動 1 mm 順時針方向轉動手柄時 床鞍向右運動 逆時針方向轉動手柄時 床 鞍向左運動 2 用左手 右手分別按順時針和逆時針方向搖動中滑板手柄 使中滑板作橫向進給和退出移動 中滑板絲杠上的刻度盤圓周等分 100 格 手柄每轉過1格 中滑板橫向移動 o 05 mm 順時針方向轉動手柄時 中滑板向遠離操作者方向運動 即橫向進刀 逆時針方向轉動手柄時 中滑板向靠近操作者方向運動 即橫向退刀 3 用雙手交替搖動小滑板手柄 使小滑板作縱向短距離的左 右移動 小滑板絲杠上的刻 度盤圓周等分 100 格 手柄每轉過 1 格 小滑板縱向移動 0 05mm 小滑板手柄順時針方向 轉動時 小滑板向左運動 小滑板手柄逆時針方向轉動時 小滑板向右運動 4 左手搖動車床床鞍手柄 右手同時搖動中滑板手柄 橫向快速趨近和快速退離工件 縱 5 左手搖動中滑板手柄 右手同時搖動小滑板手柄 4 啟動車床 1 檢查車床各變速手柄是否處于空擋位置 離合器 clutch 是 4 否處于正確位置 操縱桿是否處于停止狀態(tài) 確認無誤后 合上車床電源總開關 2 按下床鞍上的綠色啟動按鈕 電動機 elettdc molor 啟動 3 向上提起溜板箱右側的操縱桿手柄 主軸正轉 操縱桿手柄回到中間位置 主軸停止轉動 操縱桿手CA6140機床可進行各種車削工作 并可加工公制 英制 模數(shù)和徑節(jié)螺紋 主軸三支撐均采用滾動軸承 進給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機構 縱向與橫向進給由十字手柄操縱 并附有快速電機 該機床剛性好 功率大 操作方便 機床主軸箱是一個比較復雜的傳動部件 表達主軸箱中各傳動件的結構和裝配關系 總結 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定主運動傳動鏈1 傳動路線主運動傳動鏈的兩末端件是主電動機和主軸 運動由電動機 7 5Kw 1450r min 經(jīng)V帶輪傳動副 130mm 230mm傳至主軸箱中的軸I 在軸I上裝有雙向多片摩擦理合器 1M 使主軸正轉 反轉 或停止 它就是主換向機構 當壓緊離合器 1M 左部的摩擦片時 軸I的運動經(jīng)齒輪副56 38 或5143 傳給軸 使軸 獲得兩種轉速 壓緊右部摩擦片時 經(jīng)齒輪50 齒數(shù) 軸V 上的空套齒輪34傳給軸 上的固定齒輪30 這時軸I至軸 間多了一個中間齒輪34 故軸 的轉向與經(jīng) 1M 左部傳動時相反 反轉轉速只有一種 當離合器處于中間位置時 左 右摩擦片都沒有被壓緊 軸I的運動不能傳至軸 主軸停轉 軸 的運動可通過軸 間三對齒輪的任一對傳至軸 故軸 正轉共有2 3 6種轉速 運動由軸 傳往主軸有兩條線路 1 高速傳動路線 主軸上的滑移齒輪50移至左端 使之與軸 上右端的齒輪 63嚙合 運動由軸 經(jīng)齒輪副6350 直接傳給主軸 得到450 1400r min的6種高轉速 2 低速傳動路線 主軸上的滑移齒輪50移至右端 使主軸上的齒式離合器 2M 嚙 5 合 軸 的運動經(jīng)齒輪副2080 或5050 傳給軸V 又經(jīng)齒輪副2080 或5180 傳給軸V 再經(jīng)齒輪副2658 和齒式離合器 2M 傳至主軸 使主軸獲得10 500r min的低轉速 圖1 轉速圖由上面的傳動路線分析 現(xiàn)確定以下數(shù)據(jù) 1 確定極限轉速主軸最低轉速 minn 為10r min 最高轉速 maxn 為1400r min 轉速調整范圍為nR m a x m in n n 14 2 確定公比選定主軸轉速數(shù)列的公比為 1 12 3 求出主軸轉速級數(shù)Z Z lgRn lg 1 lg14 lg1 12 1 24 4 確定結構網(wǎng)或結構式24 2 3 2 2 5 繪制轉速圖 選定電動機 6 一般金屬切削機床的驅動 如無特殊性能要求 多采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機 Y系列電動機高效 節(jié)能 起動轉矩大 噪聲低 振動小 運行安全可靠 根據(jù)機床所需功率選擇Y160M 4 其同步轉速為1500r min 分配總降速傳動比 總降速傳動比為uII nmin nd 10 1500 6 67 10 3 nmin為主軸最低轉速 考慮是否需要增加定比傳動副 以使轉速數(shù)列符合標準或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸 并分擔總降速傳動比 然后 將總降速傳動比按 先緩后急 的遞減原則分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動比 確定傳動軸的軸數(shù) 傳動軸數(shù) 變速組數(shù) 定比傳動副數(shù) 1 6 繪制轉速圖 先按傳動軸數(shù)及主軸轉速級數(shù)格距l(xiāng)g 畫出網(wǎng)格 用以繪制轉速圖 在轉速圖上 先分配從電動機轉速到主軸最低轉速的總降速比 在串聯(lián)的雙軸傳動間畫上u k k 1 min 再按結構式的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動比射線 從而確定了各傳動副的傳動比 7 參考文獻 1 任殿閣 張佩勤 機床設計指導 第三版 J 北京 北京工業(yè)出版社 2002 76 80 2 劉朝儒 彭福萌 機械制圖 第四版 J 北京 高等教育出版社 2006 12 3 楊德武 鄢利群 機械設計基礎 M 長春 吉林科學技術出版社 2006 191 220 4 成大先 機械設計手冊 第三版 第1卷 M 北京 化學工業(yè)出版社 2002 76 80 5 成大先 機械設計手冊 第三版 第2卷 M 北京 化學工業(yè)出版社 2002 430 436 6 成大先 機械設計手冊 第三版 第3卷 M 北京 北京工業(yè)出版社 2002 32 40 7 成大先 機械設計手冊 第三版 第4卷 M 北京 北京工業(yè)出版社 2002 256 187 8 劉杰 趙春雨 宋偉剛等 機電一體化技術基礎與產(chǎn)品設計 M 北京 冶金工業(yè)出版社 2003 46 61 9 張玉 劉平 幾何量公差與測量技術 第3版 M 沈陽 東北大學出版社 2006 17 97 10 濮良貴 紀名剛 機械零件 M 北京 高等教育出版社 1995 47 97 11 濮良貴 紀名剛 機械設計 M 北京 高等教育出版社 2006 34 57 12 張桂芳 滑動軸承 M 北京高等教育出版社 1985 78 98 13 邱宣懷 機械設計 J 高等教育出版社 1995 47 97 14 吳宗澤 羅圣國 機械設計課程設計手冊 J 高等教育出版社 1982 76 80 15 曹桄 高學滿 金屬切削機床掛圖 J 上海交通大學出版社 1984 430 436 外文翻譯資料 機電一體化技術及其應用研究 1 機電一體化技術發(fā)展 　　機電一體化是機械、微、控制、機、信息處理等多學科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關技術的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。 1.1 數(shù)字化 　　微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡的迅速崛起，為數(shù)字化設計與制造鋪平了道路，如虛擬設計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復。 1.2 智能化 　　即要求機電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術的進步與發(fā)展，為機電一體化技術發(fā)展開辟了廣闊天地。 1.3 模塊化 　　由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調速電機一體的動力驅動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。 1.4 網(wǎng)絡化 　　由于網(wǎng)絡的普及，基于網(wǎng)絡的各種遠程控制和監(jiān)視技術方興未艾。而遠程控制的終端設備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術使家用電器網(wǎng)絡化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應朝網(wǎng)絡化方向發(fā)展。 1.5 人性化 　　機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。 1.6 微型化 　　微型化是精細加工技術發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內外在MEMS工藝、材料以及微觀機理方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。 1.7 集成化 　　集成化既包含各種技術的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結構的優(yōu)化與復合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調而又安全地運轉，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。 1.8 帶源化 　　是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。 1.9 綠色化 　　技術的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調而可再生利用的產(chǎn)品。在其設計、制造、使用和銷毀時應符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。 2 機電一體化技術在鋼鐵中應用 　　在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術有機的結合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質量和可靠性。機電一體化技術在鋼鐵企業(yè)中主要應用于以下幾個方面： 2.1 智能化控制技術(IC) 　　由于鋼鐵具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術。智能控制技術主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)等，智能控制技術廣泛于鋼鐵的產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、控制、設備與產(chǎn)品質量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調度系統(tǒng)、冷連軋等。 2.2 分布式控制系統(tǒng)(ＤCS) 　　分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術的，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。ＤCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。ＤCS是監(jiān)視集中控制分散，故障面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。 2.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS) 　　開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是計算機技術發(fā)展所引出的新的結構體系概念?！伴_放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡使各種控制設備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。 2.4 計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS) 　　鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關鍵就是加強管理，獲取必須的效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。 2.5 現(xiàn)場總線技術(ＦBT) 　　現(xiàn)場總線技術(Ｆieｄ Bus Technology)是連接設置在現(xiàn)場的儀表與設置在控制室內的控制設備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(如4～20mA，ＤC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導線?，F(xiàn)場總線的引入導致ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。 2.6 交流傳動技術 　　傳動技術在鋼鐵工業(yè)中起作至關重要的作用。隨著電力技術和微電子技術的發(fā)展，交流調速技術的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術的發(fā)展，使復雜的矢量控制技術實用化得以實現(xiàn)，交流調速系統(tǒng)的調速性能已達到和超過直流調速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應用不斷擴大。 4 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)論文 題 目： 機床主軸箱結構設計3 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 1101班 學生姓名： 程學博 指導教師： 趙艷春 論文提交日期： 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期： 2015 年 6 月 5 日 畢業(yè)設計（論文）任務書 機械設計制造及其自動化專業(yè) 1101班 學生：程學博 畢業(yè)設計（論文）題目： 機床主軸箱結構設計3 畢業(yè)設計（論文）內容：1.設計說明書一份 2. AutoCAD軟件繪圖一套（包括裝備圖、零件圖 3.文獻綜述（不少于3000字） 畢業(yè)設計（論文）專題部分： 機床主軸箱結構 起止時間： 2015年3月6日至2015年6月5日 指導教師： 簽字 2015年 3 月 6 日 摘 要 車床是眾多車床中應用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。普通車床的主軸箱又稱床頭箱，它的主要任務是將主電機傳來的旋轉運動經(jīng)過一系列的變速機構使主軸得到所需的正反兩種轉向的不同轉速，同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱中等主軸是車床的關鍵零件。 本文對機床床頭箱進行了設計，主軸箱是機床的動力源將動力和運動傳遞給機床主軸的基本環(huán)節(jié)，其機構復雜而巧妙，要實現(xiàn)其全部功能在軟件中的模擬仿真工作量非常大。這次設計的效果沒有預計的完美，有一些硬件方面的原因，在模擬仿真的時候，由于計算機的配置不能達到所需要求，致使運行速度非常慢，不但時間上拖了下來，而且所模擬的效果很不理想。我接受的設計任務是對車床的主軸箱進行設計。主軸箱的結構繁多，考慮到實際硬件設備的承受能力，在進行三維造型的時候在不影響模擬仿真的情況下，省去了很多細部結構。 關鍵詞: 軸; 齒輪; 主軸; 變速 Abstract Common lathe is one of the the most widely used, accounting for 65% of the total number of lathes , because of the spindle horizontally placed so called horizontal lathe.Mainspindle: also known as the headstock, its main task is coming from the main motor rotation speed through a series of institutions required for the spindle to be turned to different positive and negative speed, while spindle box allocate part of the power the campaign to pass into the box. Lathe headstock spindle is the key to the middle part. CA6140-type feed box: also known as the cutting box, feed tank equipped with a variable speed feed motion in the body, it can adjust the speed to change mechanism, obtain the required feed rate or screw pitch, the light bar or screw through the spread of sports knife frame for cutting.Screw and light bars: to connect the feed box and the crates and deliver the motion and driving force to slide crate ,to make crate to get the vertical linear slide motion. Keywords: Haft; Gear; Spindle box; Variable speed 目 錄 引言 1 第一章 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定 2 第二章 主要設計零件的計算和驗算 4 2.1 主軸箱的箱體 4 2.2 傳動系統(tǒng)的I軸及軸上零件設計 5 2.2.1 普通V帶傳動的計算 5 2.2.2 多片式摩擦離合器的計算 7 2.2.3 齒輪的驗算 8 2.2.4 傳動軸的驗算 10 2.2.5 軸承疲勞強度校核 11 第三章 傳動系統(tǒng)的Ⅱ軸及軸上零件設計 12 3.1 齒輪的驗算 13 3.2 傳動軸的驗算 15 3.3 軸組件的剛度驗算 17 第四章 傳動系統(tǒng)的Ⅲ軸及軸上零件設計 19 4.1 齒輪的驗算 19 4.2 傳動軸的驗算 21 4.3 軸組件的剛度驗算 22 第五章 傳動系統(tǒng)的Ⅳ軸及軸上零件設計 24 5.1 齒輪的驗算 25 5.2 傳動軸的驗算 27 5.3 軸組件的剛度驗算 28 第六章 傳動系統(tǒng)的Ⅴ軸及軸上零件設計 30 6.1 齒輪的驗算 30 6.2 軸組件的剛度驗算 32 結論 34 參考文獻 35 致謝 36 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 引言 9 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 引言 引言 金屬切削機床是通過切削金屬毛坯部件加工成機器零件的機器，它是制作很多機器的機器，所以它又被叫做為“工作母機”或“工具機”，也可以叫做為機床。 在新中國建成以后不久，機床行業(yè)建設成立了。在半封建，半殖民的舊中國的時期，基本上就沒有機床制造業(yè)。一直到解放后不久，全國只有及其十分少數(shù)地幾個機械修配廠可以用來生產(chǎn)簡單的結構少量機床。1949年機床年產(chǎn)量僅僅只有1500多臺床子。在解放后的幾十年時間里頭，中國的機床工業(yè)能夠獲得高速的發(fā)展。眼前，中國是布局十分合理，完美的機床工業(yè)體系。但是，仍然我國的機床工業(yè)與世界先進的生產(chǎn)技術水平還是有非常較大的差距。所以，我國的機床工具行業(yè)面臨著光榮而艱巨的任務使命，必須不斷地去學習發(fā)展，并且引入國外的先進科學技術生產(chǎn)技術，大力發(fā)揚科研，研發(fā)，盡快的去迎接世界先進步伐與水平。 所研究的車床是比較廣泛常見的一種機床，占約65％的總車床設備，它因為自身特征主軸水平方式放置所以被叫為臥式車床。普通車床的主軸箱又稱作為床頭箱，它的主要任務是旋轉運動，需要經(jīng)過一系列的正和負兩個導引不同速度的主軸傳動機構，和主軸箱和的功率將運動的一部分分離被轉移到進料箱。 本次畢業(yè)設計是針對機床主軸箱進行了幾個月的設計，它的結構是及其復雜又是是十分的精妙，要實現(xiàn)其全部功能在使用的過程中仿真工作量是非常大的。這次設計的效果即使沒有達到向預計的那樣十分的美好，有一些部分的原因是出現(xiàn)在硬件的部分，在模擬仿真過程當中，由于計算機的配置仍然無法達到所需的預期的要求，其結果是，會致使在運行的過程當中速度非常地慢，不但在時間上拖下來了，而且所需要模擬的效果也很不理想了。我接受的畢業(yè)設計任務課題題目是針對機床的主軸箱結構進行設計。因為主軸箱繁多而且復雜的結構設計，因此我們需要考慮到實際硬件設備不能忽視。. 機床可以是各種轉彎，并可以加工公制，英寸，模量和牙。 由主軸滾動軸承和三個支持多;進料系統(tǒng)是采取兩軸滑動齒輪共同機制;垂直和水平進給是通過與交叉操作手柄，并伴隨著快速馬達。該機床具有剛性好，功率大，操作方便等特點. 39 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定 第一章傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定 （1）確定極限轉速 根據(jù)已知主軸的基本設計要求得知最低的轉速nmin為10r/min,最高轉速得知nmax為1400r/min，轉速調整范圍在 Rn=nmax/nmin=140里面。 （2）確定公比 選定主軸轉速數(shù)列的公比為φ＝1.26 （3） 求出主軸轉速級數(shù)Z Z=lgRn/lgφ+1= lg140/lg1.12+1=24 （1-1） 一般金屬切削機床，如無特殊性能要求，是Y系列自我封閉自扇冷式三相異步電動機。Y系列電動機具有高效、節(jié)能、起動轉矩大、噪聲小、振動小、運行安全可靠特別特征的。根據(jù)機床的基本設計而選擇Y160M-4，它的轉速為1500r/min。 （4）確定結構式(選用分支傳動) 24=21×32×[1+（2×2-1）] （5） 確定轉速數(shù)列，查《機械裝備設計》標準數(shù)列可以得出： 10，12.5，16，25，31.5，40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500。高速級6級：450，560，710，900，1120，1400 （6）需要繪制轉速圖 選定電動機 分配總降 考慮該序列是否可以增加超過所述驅動一對，從而使序列符合標準或減少齒輪和徑向和軸向尺寸的數(shù)量，并降低了總下降率傳輸率。然后，發(fā)送到該系列的傳動比的總減速比的最小變速比是按照“先慢和緊急”減少的原則.圖1，轉速圖。 圖1 轉速圖 確定傳動軸的軸數(shù) 傳動軸數(shù)＝變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=6 繪制轉速圖 根據(jù)傳動軸數(shù)和主軸轉速級數(shù)格距l(xiāng)gφ畫出網(wǎng)格，用于繪制圖表。在速度圖表，從電機速度的總減速比的主軸的最小速度，在一個系列U之間雙軸傳輸?shù)模↘，K + 1）分鐘。根據(jù)畫的每個齒輪組傳動比射線分布結構分布的比率，以確定傳輸對的傳動比。 在床上安裝框，不同類型的機床中，主軸齒輪箱安裝的位置也不同。有兩種固定和移動。該車床主軸箱是一個固定的齒輪箱，并且是固定的底平面的兩個小垂直平面和突起，和螺釘和板的箱的底面被固定。 框的顏色是根據(jù)機床的整體設計決定的，與實際使用的機床被認為人們的心理和海關的顏色. 驅動鏈的驅動鏈表示實現(xiàn)工具的垂直或水平運動。當臥式車床的切削螺桿，饋送傳輸鏈路是接觸的傳動鏈內..的主軸線的移動量每個刀架應等于螺釘?shù)囊€。當切削圓筒和端面，所述進給傳動鏈是外部連接的鏈，這些喂入也移動每個刀架的量。因此，在進料鏈，主軸和轉塔作為驅動鏈末端的分析。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章主要設計零件的計算和驗算 第二章主要設計零件的計算和驗算 2.1 主軸箱的箱體 主軸，傳動機構，具有控制機構和潤滑系統(tǒng)等的特點.除了主軸箱應確保運動參數(shù)以外，也應具有高傳輸效率的特點，它也具有足夠的強度和較強的剛性，低噪聲，振動小，易操作，具有良好的工藝性和維護方便，成本比較低，防塵，防滲漏，外形及其美觀的特點。 箱體的材料，以灰鑄鐵HT150介質強度和HT200是最廣泛，對于最低壁箱HT20-40設計材料的選擇。根據(jù)外形尺寸（長*寬*高）鑄造厚，按選擇的表2-1。 表2-1 外輪廓尺寸 長×寬×高() 壁厚(mm) < 500 × 500 × 300 8-12 > 500 × 500 × 300-800 × 500 × 500 10-15 > 800 × 800 × 500 12-20 由于盒體可以影響扭轉剛度降低10％的軸承孔 - 20％，由于彎曲剛度下降更多，以及補開口削弱剛度，常用凸和加強肋，和與根據(jù)所述結構需要適當?shù)卦黾颖诤?。如介質車床前支撐壁通常需要大約25mm的支承壁后左右22毫米，軸承凸臺孔應滿足安裝和調整軸承的軸承的需求。 的框在主軸箱支承和定位的作用。 CA6140 15軸，軸定位的主軸線取決于盒安裝空位置，以確保，因此，在空間上的位置的安裝的盒是非常重要的。在該設計中，軸安裝孔的位置主要取決于根據(jù)身體軸線安裝位置被確定考慮齒輪和相互干擾的問題，每一個齒輪的中心距，而位置改變系數(shù)之間的嚙合，并且參照相關的信息如下： 中心距(a)=1/2（d1+d2）+ym （式中y是中心距變動系數(shù)） 中心距Ⅰ-Ⅱ=（56+38）/2×2.25=105.75mm 中心距Ⅰ-Ⅶ=（50+34）/2×2.25=94.5mm 中心距Ⅱ-Ⅶ=（30+34）/2×2.25=72mm 中心距Ⅱ-Ⅲ=（39+41）/2×2.25=90mm 中心距Ⅲ-Ⅳ=（50+50）/2×2.5=125mm 中心距Ⅴ-Ⅷ=（44+44）/2×2=88mm 中心距Ⅴ-Ⅵ=（26+58）/2×4=168mm 中心距Ⅷ-Ⅸ=（58+26）/2×2=84mm 中心距Ⅸ-Ⅵ=（58+58）/2×2=116mm 中心距Ⅸ-Ⅹ=（33+33）/2×2=66mm 中心距Ⅸ-Ⅺ=（25+33）/2×2=58mm 在床上安裝框，不同類型的機床中，主軸齒輪箱安裝的位置也不同。有兩種固定和移動。該車床主軸箱是一個固定的齒輪箱，并且是固定的底平面的兩個小垂直平面和突起，和螺釘和板的箱的底面被固定。該主軸箱是一個一種類型的澆注成型，留下一個結構，和盒的相應調整的安裝底部。 框的顏色是根據(jù)機床的整體設計決定的，與實際使用的機床被認為人們的心理和海關的顏色。 潤滑油通道的設置空間被保留和螺紋孔和油槽安裝，與箱體部件圖表的具體式表示具體。 2.2 傳動系統(tǒng)的I軸及軸上零件設計 2.2.1 普通V帶傳動的計算 普通V帶的選擇應滿足其最大功率不打滑地傳遞，疲勞強度應該承受一定的使用壽命的特點。設計功率： （kW）　　　　　　　　　　　 　（2-1） 故小帶輪基準直徑為130mm； 帶速 ： ；　　　　　　　 　（2-2） 大帶輪基準直徑為230 mm； 初選中心距＝1000mm, 由機床總體布局確定。過小，增加帶彎曲次數(shù)；過大，易引起振動。 帶基準長度： 　　　 （2-3） ?。?800mm; 帶撓曲次數(shù)＝1000mv/=7.0440； 實際中心距 故 小帶輪包角 單根V帶的基本額定功率,取2.28kW； 單根V帶的基本額定功率增量 　　　　　　　　　 　 （2-4） ——彎曲影響系數(shù)，取 ——傳動比系數(shù)查表，取1.12 故； 帶的根數(shù) ——包角修正系數(shù)，取0.93； ——帶長修正系數(shù)，取1.01； 故 圓整z取4； 單根帶初拉力： 　　　　　　　　　　　　　 （2-5） q——帶每米長質量，取0.10； 故＝58.23N 帶對軸壓力： 　　　 （2-6） 2.2.2 多片式摩擦離合器的計算 多盤式摩擦離合器的設計，首先根據(jù)確定的機床離合器尺寸的結構中，如軸裝，比花鍵軸2?6毫米外摩擦片直徑D，直徑為D的內摩擦，直接會導致到離合器在徑向和軸向的尺寸不同，也會導致其主軸箱內部結構的布局變化，所以應該是一個合理的選擇。 摩擦片對數(shù)可按下式計算 Z≥2MnK/fb[p] 式中 Mn——摩擦離合器所傳遞的扭矩（N·mm）； Mn＝955×η/＝955××11×0.98/800＝1.28×（N·mm） =（D+d）/2＝67mm；　　　　　　　　　　　　　　　　　 （2-7） b——內外摩擦片的接觸寬度（mm）； b=（D-d）/2=23mm； ——摩擦片的許用壓強（N/）；︱ ＝＝1.1×1.00×1.00×0.76＝0.836　　　　 （2-8） ——基本許用壓強（MPa）取1.1； ——速度修正系數(shù)； ＝n/6×=2.5（m/s）　　　　　　　　　　　　 （2-9） 根據(jù)平均圓周速度，取1.00； ——接合次數(shù)修正系數(shù)，取1.00； ——摩擦結合面數(shù)修正系數(shù)，取0.76。 所以 Z≥2MnK/fb[p]＝2×1.28××1.4/（3.14×0.08××23×0.836＝11 可根據(jù)空載功率損耗確定臥式車床反向離合器所傳遞的扭矩，得到： ＝0.4＝0.4×11＝4.4 最后確定摩擦離合器的軸向壓緊力Q，可按下式計算： Q=b(N)＝1.1×3.14××23×1.00＝3.57× 2.2.3 齒輪的驗算 要檢查齒輪的強度，我們應該選擇相同的模承擔牙齒的最大數(shù)量，接觸應力和彎曲應力測試。應力計算的高速傳動齒輪齒的接觸應力，與低速驅動齒輪齒的計算。在堅硬的表面，軟齒齒輪滲碳，彎曲應力，必須檢查。 接觸應力的驗算公式為： （MPa）≤[] （2-10） 彎曲應力的驗算公式為： （2-11） 式中 N-齒輪傳遞功率（KW），N=； T-齒輪在機床工作期限（）內的總工作時間（h），對于中型機床的齒輪取=15000~20000h，同一變速組內的齒輪總工作時間可近似地認為T=/P，P為變速組的傳動副數(shù)； -齒輪的最低轉速（r/min）； -基準循環(huán)次數(shù)；（以下均參見《機床設計指導》） M—疲勞曲線指數(shù)； —速度轉化系數(shù)； —功率利用系數(shù)； —材料強化系數(shù)； —的極限值，當≥時，則取=；當＜時，取=； —工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取=1.2~1.6； —動載荷系數(shù)； —齒向載荷分布系數(shù)； Y—標準齒輪齒形系數(shù)，[]—許用接觸應力（MPa）； []—許用彎曲應力（MPa）； 如果檢查結果不合格或者，可以改變材料或熱處理方法的選擇，如果還不滿意，我們必須采取調整齒寬或重新選擇齒數(shù)和模量等措施。 I軸上的齒輪采用整淬的方式進行熱處理 傳至I軸時的最大轉速為： 　　　　　　　　　　　　　　　　?。?-12） N==5.625kw 最少的齒輪在離合器兩齒輪中齒數(shù)為50×2.25，且齒寬應該為B=12mm u=1.05=≤[]=1250MP 符合強度要求。 驗算56×2.25的齒輪： =≤[]=1250MP 符合強度要求。 2.2.4 傳動軸的驗算 為驅動軸，除重負載軸，一般不需要進行強度，只檢查的剛性。 軸的抗彎斷面慣性矩（） 花鍵軸 式中 d—花鍵軸的小徑（mm）； i—花軸的大徑（mm）； b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)； 在傳動軸的彎曲載荷的計算一般是由危險的部分的最大轉矩得到:= 式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）； —該軸的計算轉速（r/min）。 傳動軸的彎曲力矩具有輸入轉矩齒輪的圓周力和輸出轉矩齒輪，徑向力，齒輪的圓周力。 　　　　　　　　　　?。?-13） 式中D-齒輪節(jié)圓直徑（mm），D=mZ。 齒輪的徑向力： 式中： α—為齒輪的嚙合角；α＝20o； ρ—齒面摩擦角；； β—齒輪的螺旋角；β＝0。 故N 花鍵軸鍵側擠壓應力的驗算 花鍵鍵側工作表面的擠壓應力為： 式中 —花鍵傳遞的最大轉矩（）； D、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm）； L—花鍵工作長度； N—花鍵鍵數(shù)； K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8； 故此花鍵軸校核合格。 2.2.5 軸承疲勞強度校核 機床傳動軸用滾動軸承，因疲勞破壞而失效的原因，需要進行疲勞驗算。其額定壽命的計算公式為： C—滾動軸承的額定負載（N）,根據(jù)《軸承手冊》或《機床設計手冊》查取，單位用（kgf）應換算成（N）。 —速度系數(shù)， 為滾動軸承的計算轉速（r/mm） 工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動的機床（車床、銑床、鉆床、磨床等多數(shù)機床），； —功率利用系數(shù),—速度轉化系數(shù)，—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機床設計手冊》； P—當量動載荷，按《機床設計手冊》。 故軸承校核合格。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章傳動系統(tǒng)的Ⅱ軸及軸上零件設計 第三章傳動系統(tǒng)的Ⅱ軸及軸上零件設計 3.1 齒輪的驗算 要檢查齒輪的強度，我們應該選擇相同的模承擔牙齒的最大數(shù)量，接觸應力和彎曲應力測試。應力計算的高速傳動齒輪齒的接觸應力，與低速驅動齒輪齒的計算。對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗算齒根彎曲應力。 接觸應力的驗算公式為： （MPa）≤[] （3-1） 彎曲應力的驗算公式為： 式中 N-齒輪傳遞功率（KW），N=； -電動機額定功率（KW）； -從電動機到所計算的齒輪的機械效率； -齒輪計算轉速（r/min）； m-初算的齒輪模數(shù)（mm）； B-齒寬（mm）； Z-小齒輪齒數(shù)； u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1，“+”號用于外嚙合，“-”號用于內嚙合； -壽命系數(shù)： -工作期限系數(shù)： T-齒輪在機床工作期限（）內的總工作時間（h），對于中型機床的齒輪取=15000~20000h，同一變速組內的齒輪總工作時間可近似地認為T=/P，P為變速組的傳動副數(shù)。 -齒輪的最低轉速（r/min）； -基準循環(huán)次數(shù)；（以下均參見《機床設計指導》） m—疲勞曲線指數(shù)； —速度轉化系數(shù)；—功率利用系數(shù)； —材料強化系數(shù)； —的極限值，，當≥時，則取=；當＜時，取=； —工作情況系數(shù)；中等沖擊的主運動，取=1.2~1.6； —動載荷系數(shù)；—齒向載荷分布系數(shù)； Y—標準齒輪齒形系數(shù)； []—許用接觸應力（MPa）；[]—許用彎曲應力（MPa）。 如果檢查結果不合格或者，可以改變材料或熱處理方法的選擇，如果還不滿意，我們必須采取調整齒寬或重新選擇齒數(shù)和模量等措施。 Ⅱ軸上的雙聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進行熱處理。 傳至Ⅱ軸時的最大轉速為： m=2.25 N==5.77kw 最少的齒輪在雙聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)為38×2.25，并且齒寬需為B=14mm u=1.05。 =≤[]=1250MP 故雙聯(lián)滑移齒輪符合標準。 驗算39×2.25的齒輪：39×2.25齒輪采用整淬。 N==5.71kw B=14mm u=1 =≤[]=1250MP 故此齒輪合格。 驗算22×2.25的齒輪：22×2.25齒輪采用整淬 N==5.1kw B=14mm u=4 =≤[]=1250MP 故此齒輪合格。 驗算30×2.25齒輪：30×2.25齒輪采用整淬 N==5.1kw B=14mm u=1 =≤[]=1250MP 故此齒輪合格。 3.2 傳動軸的驗算 為驅動軸，除重負載軸，一般不需要進行強度，只檢查的剛性。 軸的抗彎斷面慣性矩（） 花鍵軸 　　　　　　　　　　　　 （3-2） 式中 d—花鍵軸的小徑（mm）； i—花軸的大徑（mm）； b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)； 在傳動軸的彎曲載荷的計算一般是由危險的部分的最大轉矩得到.: = 式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）； —該軸的計算轉速（r/min）。 傳動軸的彎曲力矩具有輸入轉矩齒輪的圓周力和輸出轉矩齒輪，徑向力，齒輪的圓周力： ： 式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）,D=mZ。 齒輪的徑向力： 式中 α—為齒輪的嚙合角； ρ—齒面摩擦角； β—齒輪的螺旋角； =27.86mm 符合校驗條件 花鍵軸鍵側擠壓應力的驗算 花鍵鍵側工作表面的擠壓應力為： 　　 　　　 （3-3） 式中 —花鍵傳遞的最大轉矩（）； D、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm）； L—花鍵工作長度； N—花鍵鍵數(shù)； K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8； 故此花鍵軸校核合格。 3.3 軸組件的剛度驗算 兩支撐主軸組件的合理跨距 主軸組件跨度上的結構的剛度，在主要成分中的草圖影響，可以在合理的范圍L.計算，以修改草案，當跨度遠遠大于L.大于當考慮使用三個支承結構。 在該系統(tǒng)的主軸組件的靈活性方程的“機械設計”，在主軸端部C位教科書夾在主軸和軸承兩相靈活性的疊加 其極值方程為： 式中 L?！侠砜缇啵? C —主軸懸伸梁； ﹑—后﹑前支撐軸承剛度； 該一元三次方程求解可得為一實根： 滾動軸承機床主要引起疲勞破壞，因此它應該被檢查。其額定壽命公式為： C—滾動軸承的額定負載（N）,單位用（kgf）應換算成（N）； —速度系數(shù)， 為滾動軸承的計算轉速（r/mm）； —壽命系數(shù)， —壽命系數(shù)，對球軸承=3，對滾子軸承=； 工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動的機床（車床、銑床、鉆床、磨床等多數(shù)機床），； —功率利用系數(shù)， —速度轉化系數(shù)，—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機床設計手冊》； P—當量動載荷，按《機床設計手冊》。 故軸承校核合格。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章傳動系統(tǒng)的Ⅲ軸及軸上零件設計 第四章傳動系統(tǒng)的Ⅲ軸及軸上零件設計 4.1 齒輪的驗算 要檢查齒輪的強度，我們應該選擇相同的模承擔牙齒的最大數(shù)量，接觸應力和彎曲應力測試。應力計算的高速傳動齒輪齒的接觸應力，與低速驅動齒輪齒的計算。 在堅硬的表面，軟核牙齒滲碳淬火齒輪，齒根彎曲應力，必須進行檢查。 接觸應力的驗算公式為 （MPa）≤[] （4-1） 彎曲應力的驗算公式為 （4-2） 式中N-齒輪傳遞功率（KW），N=； -電動機額定功率（KW）； -從電動機到所計算的齒輪的機械效率； -齒輪計算轉速（r/min）; m-初算的齒輪模數(shù)（mm）; B-齒寬（mm） Z-小齒輪齒數(shù)； u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1，“+”號用于外嚙合，“-”號用于內嚙合； -壽命系數(shù)： -工作期限系數(shù)： T-齒輪在機床工作期限（）內的總工作時間（h），對于中型機床的齒輪取=15000~20000h，同一變速組內的齒輪總工作時間可近似地認為T=/P，P為變速組的傳動副數(shù)； -齒輪的最低轉速（r/min）; -基準循環(huán)次數(shù)；（以下均參見《機床設計指導》） m—疲勞曲線指數(shù) —速度轉化系數(shù) —功率利用系數(shù)，—材料強化系數(shù)，—的極限值，當≥時，則取=；當＜時，取=； —工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取=1.2~1.6； —動載荷系數(shù)， —齒向載荷分布系數(shù)，Y—標準齒輪齒形系數(shù)，[]—許用接觸應力（MPa）,[]—許用彎曲應力（MPa）， 如果檢查結果不合格或者，可以改變材料或熱處理方法的選擇，如果還不滿意，我們必須采取調整齒寬或重新選擇齒數(shù)和模量等措施。 三軸上的三聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進行熱處理 傳至三軸時的最大轉速為： N==5.42kw 最少的齒輪在三聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)為41×2.25，且齒寬B=12mm，u=1.05 =≤[]=1250MP 故三聯(lián)滑移齒輪符合標準 驗算50×2.5的齒輪： 50×2.5齒輪采用整淬 N==5.1kw B=15mm u=1 =≤[]=1250MP 故此齒輪合格 驗算63×3的齒輪： 63×3齒輪采用整淬 N==5.1kw B=10mm u=4 =≤[]=1250MP 故此齒輪合格。 驗算44×2齒輪： 44×2齒輪采用整淬 N==5.1kw B=10mm u=1 =≤[]=1250MP 故此齒輪合格。 4.2 傳動軸的驗算 為驅動軸，除重負載軸，一般不需要進行強度，只檢查的剛性。 傳動軸的抗彎斷面慣性矩（） 花鍵軸 = 式中 d—花鍵軸的小徑（mm）；i—花軸的大徑（mm）； b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)； 在傳動軸的彎曲載荷的計算一般是由危險的部分的最大轉矩得: = （4-3） 式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）; —該軸的計算轉速（r/min傳動軸的彎曲力矩具有輸入轉矩齒輪的圓周力和輸出轉矩齒輪，徑向力，齒輪的圓周力）。 ： 式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）, D=mZ。 齒輪的徑向力： 式中 α—為齒輪的嚙合角； ρ—齒面摩擦角； β—齒輪的螺旋角； =27.86mm　　　　　　　　　　　　　　 （4-4） 符合校驗條件 花鍵軸鍵側擠壓應力的驗算 花鍵鍵側工作表面的擠壓應力為： 式中—花鍵傳遞的最大轉矩（）； D、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm）； L—花鍵工作長度； N—花鍵鍵數(shù)； K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8； 故此三軸花鍵軸校核合格。 4.3 軸組件的剛度驗算 兩支撐主軸組件的合理跨距 主軸組件跨度對剛度較大，在主要部件的設計草圖，可以在合理的范圍L.為了計算，修改草案中，當跨度遠遠大于L.大于當考慮使用三個支承結構。 《機床設計》的教科書中的主軸組件柔度方程系在主軸端部C點家在時主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為： 式中 L。—合理跨距； C —主軸懸伸梁； ﹑—后﹑前支撐軸承剛度； 該一元三次方程求解可得為一實根： 機床傳動軸用滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應進行疲勞驗算。其額定壽命 C—滾動軸承的額定負載（N）,單位用（kgf）應換算成（N）； —速度系數(shù)， 為滾動軸承的計算轉速（r/mm） —壽命系數(shù)， —壽命系數(shù)，對球軸承=3，對滾子軸承=； 工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動的機床（車床、銑床、鉆床、磨床等多數(shù)機床），； —功率利用系數(shù)， —速度轉化系數(shù)，—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機床設計手冊》； P—當量動載荷，按《機床設計手冊》。 故軸承校核合格 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第五章傳動系統(tǒng)的Ⅳ軸及軸上零件設計 第五章傳動系統(tǒng)的Ⅳ軸及軸上零件設計 5.1 齒輪的驗算 要檢查齒輪的強度，我們應該選擇相同的模承擔牙齒的最大數(shù)量，接觸應力和彎曲應力測試。應力計算的高速傳動齒輪齒的接觸應力，與低速驅動齒輪齒的計算。 在堅硬的表面，軟核牙齒滲碳淬火齒輪，齒根彎曲應力，必須進行檢查。 接觸應力的驗算公式為： （MPa）≤[] （5-1） 彎曲應力的驗算公式為： （5-2） 式中 N-齒輪傳遞功率（KW），N=； -電動機額定功率（KW）； -從電動機到所計算的齒輪的機械效率； -齒輪計算轉速（r/min）; m-初算的齒輪模數(shù)（mm）; B-齒寬（mm） Z-小齒輪齒數(shù)； u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1，“+”號用于外嚙合，“-”號用于內嚙合； 　　　　 　　　　 （5-3） -工作期限系數(shù)： 　　　　　　　　　　　　　　　 （5-4） T-齒輪在機床工作期限（）內的總工作時間（h），對于中型機床的齒輪取=15000~20000h，T=/P，P為變速組的傳動副數(shù)； -齒輪的最低轉速（r/min）； -基準循環(huán)次數(shù)，（以下均參見《機床設計指導》） m—疲勞曲線指數(shù)， —速度轉化系數(shù)， —功率利用系數(shù)，—材料強化系數(shù) —的極限值，，當≥時，則取=；當＜時，取=。 —工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取=1.2~1.6； —動載荷系數(shù)； —齒向載荷分布系數(shù)； Y—標準齒輪齒形系數(shù)； []—許用接觸應力（MPa）, []—許用彎曲應力（MPa）， 如果檢查結果不合格或者，可以改變材料或熱處理方法的選擇，如果還不滿意，我們必須采取調整齒寬或重新選擇齒數(shù)和模量等措施。 Ⅸ軸上的直齒齒輪采用整淬的方式進行熱處理 傳至Ⅸ軸時的最大轉速為： N==5.42kw 齒輪的模數(shù)與齒數(shù)為33×2，且齒寬為B=20mm u=1.05 =≤[]=1250MP 故齒輪符合標準 驗算58×2的齒輪： 58×2齒輪采用整淬 N==5.1kw B=20mm u=1 =≤[]=1250MP 故此齒輪合格。 5.2 傳動軸的驗算 為驅動軸，除重負載軸，一般不需要進行強度，只檢查的剛性。 軸的抗彎斷面慣性矩（） 花鍵軸 = 式中 d—花鍵軸的小徑（mm）； D—花軸的大徑（mm）； b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)； 在傳動軸的彎曲載荷的計算一般是由危險的部分的最大轉矩得到： = 式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）; —該軸的計算轉速（r/min）。 輪的圓周力： 式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）,D=mZ。 齒輪的徑向力： 式中 α—為齒輪的嚙合角； ρ—齒面摩擦角； β—齒輪的螺旋角； =22.32mm 符合校驗條件 花鍵軸鍵側擠壓應力的驗算 花鍵鍵側工作表面的擠壓應力為： 式中 —花鍵傳遞的最大轉矩（）； D、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm）； L—花鍵工作長度； N—花鍵鍵數(shù)； K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8； 故此花鍵軸校核合格。 5.3 軸組件的剛度驗算 合理跨越兩個支承軸總成 的主軸組件跨度上的結構的剛度，在主要成分中的草圖影響，可以在合理的范圍L.計算，以修改草案，當跨度遠遠大于L.大于當考慮使用三個支承結構。 教科書中的主軸組件柔度方程系在主軸端部C點家在時主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為： 式中 L?！侠砜缇?； C —主軸懸伸梁； ﹑—后﹑前支撐軸承剛度 機床傳動軸用滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應進行疲勞驗算。其額定壽命的計算公式為： C—滾動軸承的額定負載（N）,根據(jù)《軸承手冊》或《機床設計手冊》查取，單位用（kgf）應換算成（N）； —速度系數(shù)， 為滾動軸承的計算轉速（r/mm） —壽命系數(shù)， 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第六章傳動系統(tǒng)的Ⅴ軸及軸上零件設計 第六章傳動系統(tǒng)的Ⅴ軸及軸上零件設計 6.1 齒輪的驗算 要檢查齒輪的強度，我們應該選擇相同的模承擔牙齒的最大數(shù)量，接觸應力和彎曲應力測試。應力計算的高速傳動齒輪齒的接觸應力，與低速驅動齒輪齒的計算。 在堅硬的表面，軟齒齒輪滲碳，彎曲應力，必須進行檢查。 接觸應力的驗算公式為 （MPa）≤[] （6-1） 彎曲應力的驗算公式為： （6-2） -工作期限系數(shù)： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （6-3） T-齒輪在機床工作期限（）內的總工作時間（h），對于中型機床的齒輪取=15000~20000h，同一變速組內的齒輪總工作時間可近似地認為T=/P，P為變速組的傳動副數(shù)； -齒輪的最低轉速（r/min）； -基準循環(huán)次數(shù)；（以下均參見《機床設計指導》） m—疲勞曲線指數(shù)； —速度轉化系數(shù)； —功率利用系數(shù)； —材料強化系數(shù)； —的極限值，當≥時，則取=；當＜時，取=； —工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取=1.2~1.6； —動載荷系數(shù)； —齒向載荷分布系數(shù)； Y—標準齒輪齒形系數(shù)； []—許用接觸應力（MPa）；[]—許用彎曲應力（MPa）； 如果檢查結果不合格或者，可以改變材料或熱處理方法的選擇，如果還不滿意，我們必須采取調整齒寬或重新選擇齒數(shù)和模量等措施。 軸上的斜齒輪采用調質處理的方式進行熱處理 傳至五軸時的最大轉速為： N==5.42kw 斜齒輪為26×4，且齒寬為B=35mm ， u=1.05 =≤[]=1560MP 故斜齒輪符合標準 驗算80×2.5的齒輪： 80×2.5齒輪采用調質熱處理 N==211.39kw B=26mm u=1 =≤[]=1250MP 故此齒輪合格。 驗算50×2.5的齒輪： 50×2.5齒輪采用調質熱處理 N==5.1kw B=10mm u=4 =≤[]=1250MP 故此齒輪合格。 6.2 軸組件的剛度驗算 兩支撐主軸組件的合理跨距 主要部件的設計草圖，主軸組裝要求的大跨度可以在合理的范圍L.在計算中，使正確的草圖，當跨度遠比L.三個支撐結構更大應該被使用。 在該系統(tǒng)中的主軸端部的C主軸組件靈活性方程的“機械設計”，在主軸和軸承兩相的靈活性，極值方程： 式中 L?！侠砜缇?；　　　　 （6-4） C —主軸懸伸梁 ﹑—后﹑前支撐軸承剛度 機床傳動軸用滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應進行疲勞驗算。其額定壽命的計算公式為： C—滾動軸承的額定負載（N）,根據(jù)《軸承手冊》或《機床設計手冊》查取，單位用（kgf）應換算成（N）； —速度系數(shù)， 為滾動軸承的計算轉速（r/mm） —壽命系數(shù)， —壽命系數(shù)，對球軸承=3，對滾子軸承=； 工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動的機床（車床、銑床、鉆床、磨床等多數(shù)機床），； —功率利用系數(shù)； —速度轉化系數(shù)，—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機床設計手冊》； P—當量動載荷，按《機床設計手冊》。 故軸承校核合格。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 結論 結 論 本次畢業(yè)設計的題目是機床主軸箱結構設計3,針對機床進行設計,經(jīng)歷了幾個月的畢業(yè)設計,轉眼間畢業(yè)設計即將結束,剛開始對自己所選的題目有些茫然,即使平時很認真學習,但所涉及計算內容還是稀里糊涂,感覺課上內容只是基礎,應用到了實踐的確是一個不小的挑戰(zhàn),理論應該與實踐結合起來。 這次對于我的設計,回想起來在設計上下了不少的功夫,重要在于設計的計算與公式的運用,上網(wǎng)收了不少的文件,查閱了大量的文獻來幫助設計的進行,再加上老師仔細的指導,最終順利的完成了這次畢業(yè)設計論文.通過本次設計,學到了很多知識,懂得學已運用,理論與實踐相結合,在解決問題上能力得到了提高,也體會到了以前上課所學的知識早已經(jīng)忘記,需要不斷的加強與鞏固,這次設計.從中學到了很多書本以外的知識,還學到了利用繪圖軟件AUTOCAD進行簡單的繪圖,以及其他軟件的電子設備的使用方式。 這次經(jīng)過幾個月的設計,使自己更加充實,更加享受大學校園的快樂,使得自己順利的畢業(yè),走向社會。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 參考文獻 [1] 任殿閣,張佩勤.機床設計指導（第三版）[J].北京：北京工業(yè)出版社,2002：76-80 [2] 劉朝儒,彭福萌.機械制圖（第四版）[J].北京：高等教育出版社,2006.12 [3] 楊德武，鄢利群．機械設計基礎[M]．長春：吉林科學技術出版社,2006：191-220 [4] 成大先．機械設計手冊（第三版）．第1卷[M]．北京：化學工業(yè)出版社,2002：76-80 [5] 成大先．機械設計手冊（第三版）．第2卷[M]．北京：化學工業(yè)出版社,2002：430-436 [6]成大先.機械設計手冊（第三版）.第3卷[M].北京：北京工業(yè)出版社，2002:32-40 [7] 成大先.機械設計手冊（第三版）.第4卷[M].北京：北京工業(yè)出版社,2002:256-187 [8] 劉杰，趙春雨,宋偉剛等．機電一體化技術基礎與產(chǎn)品設計[M]．北京：冶金工業(yè)出版社， 2003：46-61 [9] 張玉,劉平．幾何量公差與測量技術（第3版）[M]．沈陽：東北大學出版社，2006：17-97 [10]濮良貴,紀名剛.機械零件[M].北京：高等教育出版社，1995:47-97 [11] 濮良貴,紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2006：34-57 [12] 張桂芳,滑動軸承[M].北京高等教育出版社，1985:78-98 [13]邱宣懷．機械設計[J]．高等教育出版社．1995:47-97 [14] 吳宗澤,羅圣國．機械設計課程設計手冊[J]．高等教育出版社．1982：76-80 [15] 曹桄，高學滿．金屬切削機床掛圖[J]．上海交通大學出版社．1984：430-436 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致謝 致 謝 時間過的飛快,轉眼間半年的時間過去了,緊張的畢業(yè)設計即將結束.在這半年的時間里,在趙老師的親自指導參與下,我的畢業(yè)設計題目終于的按時完成了.在此非常感謝老師的指導與幫助,在設計期間,抽出寶貴的時間為我們講解與指導,不斷的發(fā)現(xiàn)我們設計過程中出現(xiàn)的問題并給予糾正,不斷地我們進行修改提供寶貴的意見，使的我們的設計過程非常的愉快,最終完成了畢業(yè)設計. 再次對趙老師致以誠摯和衷心的感謝！ 我畢業(yè)設計的如期完成，除了趙艷春老師以外，整個設計小組的同學在設計過程中給我的幫助也是非常的重要的，在我迷茫的時候能夠給予幫助，在自己遇見問題不會的時候，能夠主動上前細心的為我提供幫助，在此對他們真誠的說一聲：謝謝你們！ 最后祝所有老師和同學們身體健康，工作順利，心想事成，天天開心！ 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1101 姓名 程學博 題目 機床主軸箱結構設計3 指 導 教 師 評 語 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱意見表 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 1101 姓名 程學博 題目 機床主軸箱結構設計3 評 閱 人 評 語