普通臥式升降臺(tái)銑床變速箱設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.doc

沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)普通臥式升降臺(tái)銑床的主軸箱的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，動(dòng)力設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 在運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)中，根據(jù)給定的機(jī)床參數(shù)，用途，分析典型工藝的切削用量，擬定傳動(dòng)方案，確定結(jié)構(gòu)形式，畫(huà)轉(zhuǎn)速圖，并演算轉(zhuǎn)速誤差，畫(huà)傳動(dòng)系統(tǒng)圖，計(jì)算帶輪直徑和齒輪齒數(shù)。在動(dòng)力設(shè)計(jì)中，根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率，確定各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，估算各軸經(jīng)，齒輪模數(shù)，確定齒輪結(jié)構(gòu)尺寸；完成裝配草圖后，驗(yàn)算主要傳動(dòng)件的剛度和壽命。其中對(duì)主軸箱中的主軸做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要對(duì)傳動(dòng)軸系，變速機(jī)構(gòu)，主軸組件，操縱機(jī)構(gòu)，換向和制動(dòng)裝置，箱體，潤(rùn)滑和密封等的布置和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將各主要零件的圖繪制出來(lái)。關(guān)鍵詞：主軸箱，機(jī)構(gòu)，齒輪，模數(shù)。abstract the design is a horizontal platform for ordinary milling machine spindle box design, the design includes campaign design, power design, structural design. design in motion, according to a given machine parameters, uses, analysis of a typical cutting process, the development of transmission to determine the structural form, map drawing speed, and speed calculation error, painting transmission map, calculate the diameter of pulley and gear teeth . design power, according to motor power, transmission case to determine the calculation of the speed estimated by the shaft, the gear module to determine the size of gear; the completion of the assembly after the draft, check the stiffness of the main transmission case and the life. one of the main axis of the spindle box design in detail. in the structural design of the main line of the shaft, speed change mechanism, the spindle components, manipulation of institutions, and for the brake, tank, such as lubrication and sealing of the layout and structure design, and then all the major mapping out parts . key words: spindle box, institutions, gears, modulus- 37 -目錄摘要iabstractii緒論- 1 -第一章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)- 2 -1.1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)- 2 -1.2根據(jù)給定參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍- 2 -1.3主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列公比- 2 -1.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式- 2 -1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖- 3 -1.5.1分配總降速傳動(dòng)比- 3 -1.5.2繪制轉(zhuǎn)速圖- 3 -1.6確定變速組齒輪齒數(shù)- 4 -1.6.1確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：- 4 -1.6.2齒輪的軸向布置- 4 -1.6.3繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖- 4 -1.7帶輪設(shè)計(jì)- 6 -1.7.1確定計(jì)算功率:- 6 -1.7.2選擇三角帶的型號(hào):- 6 -1.7.3確定帶輪直徑- 6 -1.7.4核算膠帶速度v- 6 -1.7.5初定中心矩- 6 -1.7.6計(jì)算膠帶的長(zhǎng)度- 7 -1.7.7核算膠帶的彎曲次數(shù)- 7 -1.7.8計(jì)算實(shí)際中心距- 7 -1.7.9核算小帶輪的包角- 7 -1.7.10確定膠帶的根數(shù)z- 7 -1.7.11大帶輪結(jié)構(gòu)- 8 -1.8主傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)注意的問(wèn)題- 8 -1.8.1傳動(dòng)比選用- 8 -第二章 動(dòng)力設(shè)計(jì)- 9 -2.1傳動(dòng)件的估算- 9 -2.1.1傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速- 9 -2.1.2計(jì)算各傳動(dòng)軸的輸出功率- 9 -2.1.3計(jì)算各傳動(dòng)軸的扭矩- 10 -2.1.4其他軸徑設(shè)計(jì)- 10 -2.1.5主軸組件設(shè)計(jì)- 10 -2.1.6齒輪模數(shù)的估算- 19 -2.1.7各級(jí)轉(zhuǎn)速校核- 20 -2.1.8齒輪模數(shù)的驗(yàn)算- 20 -2.1.9低速軸鍵校核- 24 -2.2軸承的選取- 26 -2.2.1主軸軸承的選擇- 26 -2.2.2其他軸軸承的選擇- 29 -第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 30 -3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容要求及順序- 30 -3.1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求- 30 -3.2設(shè)計(jì)順序- 30 -3.3主軸組件設(shè)計(jì)- 30 -3.3.1主軸組件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)- 30 -3.3.2主軸支承結(jié)構(gòu)- 31 -3.3.3主軸結(jié)構(gòu)- 31 -3.3.4鍵的設(shè)計(jì)- 31 -3.4齒輪塊設(shè)計(jì)- 32 -3.4.1齒輪精度等級(jí)的選擇- 32 -3.4.2齒輪的結(jié)構(gòu)- 32 -3.5主軸零件工作圖- 32 -3.6展開(kāi)圖尺寸和配合等標(biāo)注- 32 -3.7螺釘聯(lián)接的設(shè)計(jì)- 33 -3.7.1設(shè)計(jì)要求- 33 -3.7.2根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算：- 34 -3.7.3螺釘?shù)膹?qiáng)度計(jì)算與校核- 34 -3.8 密封件設(shè)計(jì)- 34 -3.8.1密封件的作用及其意義- 34 -3.8.2密封的分類及密封件的材料要求- 34 -3.8.3防塵圈設(shè)計(jì)要求- 35 -致謝- 36 -參考文獻(xiàn)：- 37 -緒論機(jī)床是裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段，機(jī)床工業(yè)是關(guān)系國(guó)計(jì)民生、國(guó)防建設(shè)的基礎(chǔ)工業(yè)和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，在世界范圍內(nèi)備受各方密切關(guān)注。我國(guó)機(jī)床工業(yè)在國(guó)家正確方針政策指引下，經(jīng)歷經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期及“十五”計(jì)劃階段，特別是改革開(kāi)放20年來(lái)的艱巨努力，建立起較大的規(guī)模、較完整的體系，奠定了有利的技術(shù)基礎(chǔ)，具備相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)實(shí)力。整體上說(shuō)，我國(guó)機(jī)床工業(yè)已跨入世界行列的第一方陣?，F(xiàn)就總量供給能力、產(chǎn)品品種陣營(yíng)及性能水平、研發(fā)實(shí)力及技術(shù)開(kāi)拓、企業(yè)管理中信息技術(shù)應(yīng)用狀況等主要方面，試作某些分析。 近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和國(guó)防建設(shè)的必要強(qiáng)化，國(guó)家裝備制造業(yè)對(duì)機(jī)床這種基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性生產(chǎn)制造手段，提出了大量急迫的需求。就在2002年，我國(guó)機(jī)床市場(chǎng)消費(fèi)金額已經(jīng)上升到59億美元，躍居世界第一位，一定程度上體現(xiàn)出我國(guó)機(jī)床工業(yè)在總量供給方面的能力不凡。 回顧我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)裝備供應(yīng)的歷史情況，根據(jù)全國(guó)工業(yè)普查資料,50年來(lái)經(jīng)過(guò)更新后的機(jī)床擁有量約378萬(wàn)臺(tái)，其中金切機(jī)床294萬(wàn)臺(tái)，鍛壓機(jī)床84萬(wàn)臺(tái)，擁有量中我國(guó)自供裝備占絕大部分；包括重型超重型金屬切削機(jī)床與鍛壓設(shè)備、高精度精密機(jī)床與數(shù)控機(jī)床、上千條自動(dòng)半自動(dòng)生產(chǎn)線。以裝備重大工程項(xiàng)目為例，當(dāng)年在遭受禁運(yùn)與封鎖的環(huán)境下，為了裝備一個(gè)年產(chǎn)10萬(wàn)輛載重汽車（包括軍用）的工程項(xiàng)目，機(jī)床工業(yè)全力以赴,提供了按臺(tái)數(shù)計(jì)占96（按投資金額計(jì)占80）的各種裝備：包括專機(jī)及30條自動(dòng)生產(chǎn)線共7664臺(tái)（套、線），受到小平同志的贊許，稱為“聚寶盆”。 對(duì)于我們這樣一個(gè)泱泱大國(guó)，必須從各個(gè)方面確保國(guó)家的獨(dú)立自主地位，機(jī)床工業(yè)作為基礎(chǔ)工業(yè)過(guò)去已為之努力，今后更應(yīng)繼續(xù)做出貢獻(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展及人民生活水平提高，制造業(yè)面對(duì)的是制造對(duì)象更新頻率加快，加工對(duì)象個(gè)性化突出，因而對(duì)提供加工制造裝備的機(jī)床工業(yè)，同樣是要求產(chǎn)品品種多樣化，這也成為衡量一個(gè)國(guó)家（地區(qū)）機(jī)床工業(yè)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。近年來(lái)，我國(guó)機(jī)床工業(yè)受市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)，全行業(yè)千方百計(jì)研究開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，近年，年開(kāi)發(fā)自主版權(quán)新品達(dá)四百余種左右，截至2002年底，全國(guó)更新后的機(jī)床品種，累計(jì)可供近3500種（特別是數(shù)控及其他高新技術(shù)產(chǎn)品達(dá)1500種），這在世界范圍也是位居前列的。我國(guó)鍛壓設(shè)備、電加工等特別加工設(shè)備、齒輪加工設(shè)備可以說(shuō)品種齊全、性能優(yōu)越、頗具特色。 鍛壓機(jī)械方面的代表性產(chǎn)品有：濟(jì)南第二機(jī)床廠一直處于國(guó)際先進(jìn)行列的成系列機(jī)械壓力機(jī)，壓力噸位已經(jīng)由20000kn擴(kuò)展到63000kn，屬于國(guó)際前沿，先后為美國(guó)通用汽車公司提供的7條沖壓自動(dòng)線在美國(guó)市場(chǎng)上引起強(qiáng)烈反響；上海鍛壓機(jī)床廠為一汽研制的自重860t、壓制12m汽車大梁、壓力噸位達(dá)50000kn的液壓機(jī)，在國(guó)外企業(yè)中具有同一水平的只有德。日三家；天水鍛壓機(jī)床廠為西氣東送開(kāi)發(fā)的大口徑鋼管生產(chǎn)線和電力西電東輸提供的30000kn14m數(shù)控液壓折彎?rùn)C(jī)和20000 kn液壓制管機(jī)，在國(guó)際上也是屈指可數(shù)的。 第一章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1.1 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)（選擇集中傳動(dòng)方案）集中傳動(dòng)適用于中，大型機(jī)床，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，便于集中操作，箱體數(shù)目少，利于降低制造成本；缺點(diǎn)是變速箱內(nèi)傳動(dòng)件運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的震動(dòng)和熱量會(huì)直接傳給主軸，影響機(jī)床的加工精度。擴(kuò)大變速范圍常有增加傳動(dòng)組數(shù)（一般不采用），采用背輪機(jī)構(gòu)及分支傳動(dòng)形式。采用背輪機(jī)構(gòu)，高速時(shí)直接傳動(dòng)主軸，效率高；低速時(shí)經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)減速后傳動(dòng)主軸，能滿足降速的要求。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意高速時(shí)要確保背輪的兩對(duì)齒輪都脫開(kāi)，以防止背輪告訴空轉(zhuǎn)。1.2 根據(jù)給定參數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍，轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍=1800/40=451.3主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列公比1.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式通常各變速組傳動(dòng)副遵循“前多后少”的原則，最后變速組傳動(dòng)副數(shù)宜為2，各變速組的級(jí)比指數(shù)按“前小后大”原則，特殊情況：如1軸上設(shè)換向摩擦了和器時(shí)，為減小軸向尺寸，第一變速組傳動(dòng)副數(shù)常取2；若選雙速電動(dòng)機(jī)，電變速組相當(dāng)于機(jī)械變速組2對(duì)傳動(dòng)副，其擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序不一致。所以確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式：。1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖 1.5.1分配總降速傳動(dòng)比 該機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的總降速比取變速組最小降速比為，則3個(gè)變速組可達(dá)到，滿足要求。1.5.2繪制轉(zhuǎn)速圖 根據(jù)擬定轉(zhuǎn)速圖的原則，取，轉(zhuǎn)速圖繪制如下:1.6確定變速組齒輪齒數(shù)1.6.1確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 齒數(shù)和的極限值。當(dāng)40時(shí)，應(yīng)滿足齒輪齒數(shù)1820，并保證傳動(dòng)平穩(wěn)；當(dāng)（100120）時(shí)，中型機(jī)床主軸傳動(dòng)齒輪齒數(shù)和宜取70100，使兩軸間有適宜的中心局，便于選軸承和分配齒輪齒數(shù)，防止發(fā)生干涉（軸承之間或齒輪和其他零件之間）。 保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過(guò)大各傳動(dòng)軸上最小齒輪的齒根圓到鍵槽頂部的壁厚2 m，式中，m為齒輪的模數(shù)，單位為mm。 防止各種碰撞和干涉。為保證三聯(lián)齒輪在軸上順利的滑移，相鄰兩個(gè)齒輪齒數(shù)差應(yīng)大于4；若齒輪數(shù)差小于4時(shí)，齒輪左移時(shí)將與齒輪的齒頂相碰而難以變速，此時(shí)可以將軸向尺寸從7b增大到9b來(lái)解決。超差時(shí)應(yīng)根據(jù)誤差的正負(fù)及英氣誤差的主要環(huán)節(jié)，重新調(diào)整齒數(shù)，符合轉(zhuǎn)速數(shù)列要求。1.6.2齒輪的軸向布置 在確定各變速組的齒輪在軸上的排列方式及其結(jié)構(gòu)形式時(shí)，應(yīng)考慮變速箱的結(jié)構(gòu)尺寸（軸向和徑向），齒輪結(jié)構(gòu)及其變速操縱的方便性等。當(dāng)主軸變速箱內(nèi)的軸向尺寸較小時(shí)，變速組內(nèi)齒輪可采用窄式排列方案，兩個(gè)相鄰變速組內(nèi)的齒輪可采用交錯(cuò)排列，單公用或雙用齒輪或采用雙速電動(dòng)機(jī)。通常變速組中的滑移齒輪安排在轉(zhuǎn)速的軸向排列上，可以使滑移齒輪尺寸小，重量輕，操縱省力等。注意：在變速齒輪的軸向排列時(shí)，必須滿足一對(duì)齒輪完全脫開(kāi)嚙合之后，另一對(duì)齒輪才能進(jìn)入嚙合；當(dāng)軸向尺寸較大時(shí)也可以采用寬式排列或者平行順序排列的方式。1.6.3繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 根據(jù)機(jī)械制圖 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)繪制，按傳動(dòng)順序畫(huà)出電動(dòng)機(jī)經(jīng)各傳動(dòng)軸至主軸的傳動(dòng)系統(tǒng)。傳動(dòng)軸上齒輪的軸向位置與展開(kāi)圖相對(duì)應(yīng)（并應(yīng)符合齒輪變速滑移條件）畫(huà)出軸承符號(hào)，標(biāo)注軸號(hào)，齒輪的齒數(shù)及模數(shù)，帶輪直徑，電動(dòng)機(jī)型號(hào)，功率和轉(zhuǎn)速。 先計(jì)算第一擴(kuò)大組的齒輪的齒數(shù)第一擴(kuò)大組的降速比分別為：， 故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為之中，查表取，則，則，基本組的降速比分別是：，故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為之中，查表有，則，第二擴(kuò)大組的降速比分別是，故齒數(shù)最少的齒輪在之中，查表有，則，傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下：傳動(dòng)系統(tǒng)圖a1軸的轉(zhuǎn)速。1軸從電動(dòng)機(jī)得到運(yùn)動(dòng)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)使主軸具備各級(jí)轉(zhuǎn)速?？紤]到傳動(dòng)件在告訴運(yùn)轉(zhuǎn)下恒功率工作時(shí)所受的轉(zhuǎn)矩最小，所以1軸轉(zhuǎn)速不宜太低；當(dāng)1軸上設(shè)置摩擦離合器類組件時(shí)，高速時(shí)摩擦，損耗發(fā)熱都會(huì)增大，故1軸轉(zhuǎn)速也不宜太高，一般電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和主軸最高轉(zhuǎn)速相接近。此外要注意電動(dòng)機(jī)與1軸間的傳動(dòng)方式，如用v帶傳動(dòng)時(shí)降速比不宜太大，以防止大帶輪與主軸尾端相干涉。b中間軸的轉(zhuǎn)速。其原則是妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音，振動(dòng)等性能要求之間的矛盾。如采用先升后降得傳動(dòng)時(shí)，各中間軸轉(zhuǎn)速較高，軸及齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩小，軸徑和齒輪模數(shù)也相對(duì)較小，軸徑和齒輪模數(shù)也相應(yīng)較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空載功率和噪音較大。當(dāng)齒輪線速度8m/s,主傳動(dòng)齒輪選用7級(jí)精度時(shí)，可適當(dāng)提高中間軸轉(zhuǎn)速；對(duì)高速輕載精密機(jī)床，中間軸轉(zhuǎn)速宜取低一些。c齒輪傳動(dòng)比的極限值。主傳動(dòng)系統(tǒng)中升速傳動(dòng)時(shí)2，以防止振動(dòng)和噪音的增加；降速傳動(dòng)時(shí)1/4，以免從動(dòng)齒輪直徑過(guò)大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。在分配好各變速組最小傳動(dòng)比之后，再按級(jí)比規(guī)律確定個(gè)變速組中各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比，繪制完整的轉(zhuǎn)速圖。1.7帶輪設(shè)計(jì)1.7.1確定計(jì)算功率: ,k為工作情況系數(shù)，可取工作8小時(shí)，取k=1.0 。1.7.2選擇三角帶的型號(hào): 由和查表選擇b型帶。1.7.3確定帶輪直徑取，則。1.7.4核算膠帶速度v 。1.7.5初定中心矩，圓整取458mm。1.7.6計(jì)算膠帶的長(zhǎng)度 取。1.7.7核算膠帶的彎曲次數(shù) 。1.7.8計(jì)算實(shí)際中心距，圓整取476。1.7.9核算小帶輪的包角 。1.7.10確定膠帶的根數(shù)z，。 ，取三根帶。1.7.11大帶輪結(jié)構(gòu)如下圖所示：大帶輪1.8主傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)注意的問(wèn)題1.8.1傳動(dòng)比選用 選用極限傳動(dòng)比和1/4，可獲得最大的變速范圍和減少傳動(dòng)件數(shù)，但會(huì)導(dǎo)致齒輪和箱體尺寸加大，齒輪線速度加大，容易產(chǎn)生震動(dòng)和噪音，使精度要求提高。因此，應(yīng)慎重選用極限傳動(dòng)比。一般常用在最后變速組。從系統(tǒng)的角度范圍考慮，寧可適當(dāng)增加串聯(lián)傳動(dòng)組的數(shù)目，或用并聯(lián)式的分支傳動(dòng)滿足變速范圍的要求，而避免用極限傳動(dòng)比的傳動(dòng)副。 對(duì)于升降臺(tái)式銑床，主傳動(dòng)部件布置在床身內(nèi)，其空間很大，而且主軸上大齒輪起著飛輪的作用，因此，最后變速組中常采用最小傳動(dòng)傳動(dòng)比1/4。第二章 動(dòng)力設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案確定后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即確定個(gè)零件的實(shí)際尺寸以及在軸上的位置。為此應(yīng)先估算傳動(dòng)件的尺寸，如傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)，v帶型號(hào)及帶輪直徑等，根據(jù)估算值選取標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算各傳動(dòng)件尺寸，選用軸承，然后畫(huà)草圖，接著對(duì)主要零件進(jìn)行演算(如齒輪的疲勞強(qiáng)度，主軸的彎曲剛度等)，若滿足要求即可畫(huà)裝配圖，負(fù)責(zé)必須進(jìn)行修改。2.1傳動(dòng)件的估算傳動(dòng)軸應(yīng)該滿足強(qiáng)度和剛度的要求，機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，為確保軸上的零件正常工作，傳動(dòng)軸的變形應(yīng)該很小。通常，軸的剛度應(yīng)滿足要求時(shí)強(qiáng)度也能滿足要求，即只需要計(jì)算軸的剛度，不必計(jì)算其強(qiáng)度。2.1.1傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：，取主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/min。各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下：軸序號(hào)電23主計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）14501000500177125最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)如下：軸序號(hào)及最小齒輪齒數(shù)1（19）2(30)3(27)主(53)計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）10005001801252.1.2計(jì)算各傳動(dòng)軸的輸出功率 2.1.3計(jì)算各傳動(dòng)軸的扭矩 （n.mm） （n.mm）（n.mm）（n.mm）2.1.4其他軸徑設(shè)計(jì)1）先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫(huà)草圖后再根據(jù)受力情況，結(jié)構(gòu)尺寸演算彎曲強(qiáng)度軸一：，取帶入公式： 有，,圓整取。 軸二：，取帶入公式： 有，,圓整取。 軸三：，取帶入公式： 有，,圓整取。2.1.5主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件主要包括：主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動(dòng)件、密封件等，因?yàn)橹鬏S帶動(dòng)工件或刀具直接參加工件表面形成運(yùn)動(dòng)，所以它的工作性能對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率產(chǎn)生直接影響，是機(jī)床最重要的部件之一。1）主軸組件的設(shè)計(jì)要求：主要體現(xiàn)在如下方面：回轉(zhuǎn)精度： 主軸組件的回轉(zhuǎn)精度,是指主軸的回轉(zhuǎn)精度。當(dāng)主軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度為零的點(diǎn)的連線稱為主軸的得回轉(zhuǎn)中心線?；剞D(zhuǎn)中心線的空間位置，每一瞬間都是變化的，這些瞬間回轉(zhuǎn)中心線的平均空單位轉(zhuǎn)移不為理想回轉(zhuǎn)中心線。瞬時(shí)回轉(zhuǎn)中心線相對(duì)于理想回轉(zhuǎn)中心線在空間位置的距離，就是主軸的回轉(zhuǎn)誤差，而回轉(zhuǎn)誤差的范圍，就是主軸的回轉(zhuǎn)精度。純徑轉(zhuǎn)誤差、角度誤差和軸向誤差，它們很少單獨(dú)存在。當(dāng)徑向誤差和角度誤差同時(shí)存在構(gòu)成徑向跳動(dòng)，而軸向誤差和角度誤差同時(shí)存在構(gòu)成端面跳動(dòng)。由于主軸的回轉(zhuǎn)誤差一般都是一個(gè)空間旋轉(zhuǎn)矢量，它并不是在所有的情況下都表示為被加工工件所得的加工形狀。主軸回轉(zhuǎn)精度的測(cè)量，一般分為三種靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量和間接測(cè)量。目前我國(guó)在生產(chǎn)中沿著傳統(tǒng)的靜態(tài)測(cè)量法，用一個(gè)精密的檢測(cè)棒插入主軸錐孔中千分表觸頭觸及檢測(cè)棒圓柱表面，以低速轉(zhuǎn)動(dòng)主軸進(jìn)行測(cè)量。千分表最大和最小的讀數(shù)差既認(rèn)為是主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差。端面誤差一般以包括主軸所在平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系的垂直度，數(shù)據(jù)綜合表示。動(dòng)態(tài)測(cè)量是用一標(biāo)準(zhǔn)球裝在主軸中心線上，與主軸中心線上，與主軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)；在主軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)；在工作臺(tái)上安裝兩個(gè)互成90度角的非接觸傳感器，通過(guò)儀器記錄回轉(zhuǎn)情況。間接測(cè)量是用小的切削量用小的切削量回工有色金屬試件，然后在圓度儀上測(cè)量試件的圓度來(lái)評(píng)價(jià)。出廠時(shí)，普通級(jí)加工中心的回轉(zhuǎn)精度用靜態(tài)測(cè)量法測(cè)量，當(dāng)l=300mm時(shí)允許誤差應(yīng)小于0.02。造成主軸回轉(zhuǎn)誤差的原因主要是由于主軸的結(jié)構(gòu)及其加工精度、主軸軸承的選用及剛度等，而主軸及其回轉(zhuǎn)零件的不平衡，在回轉(zhuǎn)時(shí)引起的激振力，也會(huì)造成主軸的回轉(zhuǎn)誤差。因此加工中心的主軸不平衡量要控制在0.4/s以下。、主軸剛度：主軸組件的剛度是指受外力作用時(shí)，主軸組件抵抗變形的能力。通常抵以主軸前端產(chǎn)生單位位移時(shí)，在位移方向上所施加的作用力大小來(lái)表示。主軸組件的剛度越大，主軸受力的變形就越小。主軸組件的剛度不足，在切削力及其他力的作用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅影響工件的加工質(zhì)量，還會(huì)破壞齒輪、軸承的正常工作條件，使其加快磨損，降低精度。主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、支撐跨距、所選軸承類型及配置形勢(shì)、砂間隙的調(diào)整、主軸上傳動(dòng)元件的位置等有關(guān)。、主軸抗振性：主軸組件的抗振性是指切削加工時(shí)，主軸保持平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動(dòng)的能力。主軸組件抗振性及在必要時(shí)安裝阻尼（消振）器。另外，使主軸固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激振力的頻率。、主軸溫升：主軸組件在運(yùn)轉(zhuǎn)中，溫升過(guò)高會(huì)起兩方面的不良結(jié)果：一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉(zhuǎn)中心線和機(jī)床其他件的相對(duì)位置會(huì)有變化，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會(huì)因溫度過(guò)高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常潤(rùn)滑條件，影響軸承的正常工作。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生：“抱軸”。數(shù)控機(jī)床在解決溫升問(wèn)題時(shí)，一般采用恒溫主軸箱。、主軸的耐磨性：主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長(zhǎng)期保持精度。主軸上易磨損的地方是刀具或工件的安裝部位以及移動(dòng)式主軸的工作部位。為了提高耐磨性，主軸的上述部位應(yīng)該淬硬，或者經(jīng)過(guò)氮化處理，以提高硬度增加耐磨性。主軸軸承也需要有良好的潤(rùn)滑，提高其耐磨性。以上這些要求，有的還是矛盾的，例如高剛度和高速，高速和高精度等，這就要具體問(wèn)題具體分析，例如設(shè)計(jì)高效數(shù)控機(jī)床的主軸組件的主軸應(yīng)滿足高速和高剛度的要求；設(shè)計(jì)高精度數(shù)控機(jī)床時(shí)，主軸應(yīng)滿足高剛度、低溫升的要求。同時(shí)，主軸結(jié)構(gòu)要保證個(gè)部件定位可靠，工藝性能好等要求。、提高主軸組件抗振性的措施：盡量縮短主軸前軸承結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度，適當(dāng)增大跨矩；盡量提高前軸承的剛度和阻尼；提高前軸承的精度，把推力軸承放在前支撐初可提高抗振性；對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的零件作靜、動(dòng)平衡，提高齒輪、主軸的制造精度都可適當(dāng)減少?gòu)?qiáng)迫振動(dòng)源；對(duì)于非連續(xù)切削過(guò)程的銑削，滾削等加裝飛輪可減少振動(dòng)；應(yīng)用阻尼器消耗振動(dòng)能量是有效的措施；考慮系統(tǒng)的固有頻率，避免共振。2）減少主軸組件熱變形的措施：把熱源移至機(jī)床以外。改善主傳動(dòng)的潤(rùn)滑條件。如進(jìn)行箱外循環(huán)潤(rùn)滑，用低粘度的潤(rùn)滑油、油霧潤(rùn)滑等，特別注意前軸承的潤(rùn)滑情況。采用冷卻散熱裝置。例如用熱管冷卻減少機(jī)床各部位的溫差,進(jìn)行熱補(bǔ)償。如可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用一些自動(dòng)補(bǔ)償?shù)难b置設(shè)法使熱變形朝不影響加工精度的方向發(fā)展。還可以在工藝上減少熱變形的影響。如先空運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間再加工。把粗、精加工分開(kāi)等。3）主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計(jì)算：主軸是主軸組件的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀、制造精度、材料、及其熱處理，對(duì)主軸組件的工作性能都有很大的影響。主軸結(jié)構(gòu)隨系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的不同而有各種形式。主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長(zhǎng)度和支撐跨距。評(píng)價(jià)和考慮主軸的主要尺寸參數(shù)的依據(jù)使主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適應(yīng)范圍。主軸直徑。主軸直徑越大，其剛度越高，但使得軸承和軸上其他零件的尺寸相應(yīng)增大。軸承的直徑越大，同等級(jí)精度軸承的公差值也越大，要保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度就越困難。同時(shí)極限轉(zhuǎn)數(shù)下降。主軸后端支撐軸頸的直徑可視為0.70.8的前支承軸頸值，實(shí)際尺寸要在主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)確定。前、后軸頸的差值越小則主軸的剛度越高，工藝性能也越好。主軸內(nèi)孔直徑。 主軸的內(nèi)孔用來(lái)安放棒料、刀具夾緊裝置固定刀具、傳動(dòng)氣動(dòng)或液動(dòng)卡盤(pán)等。主軸孔徑越大，可通過(guò)的棒料直徑也越大，機(jī)床的適用范圍就越廣，同時(shí)主軸部件的相對(duì)重量也越輕。主軸孔徑的大小主要受主軸剛度的制約。主軸的孔徑與主軸的直徑之比，小于0.3時(shí)空心主軸的剛度幾乎與實(shí)心主軸的剛度相當(dāng)；等于0.35時(shí)，空心主軸的剛度為實(shí)心主軸剛度的90%；大于0.7時(shí)空心主軸的剛度急劇下降。一般可取其比值為0.5左右。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此設(shè)計(jì)選用的主軸材料是45#鋼。其熱處理及參數(shù)如下表表6-1材料熱處理硬度（hbs）抗拉強(qiáng)度極限屈服強(qiáng)度極限s彎曲疲勞極限-1剪切疲勞極限-1許用彎曲應(yīng)力-1 45調(diào)質(zhì)、滲氮21725564035530015560因?yàn)檫x用的主軸電機(jī)功率為p=18.5kw，額定轉(zhuǎn)速nc=1500r/min所以主軸功率 p=pc/123=9.53 kw 因?yàn)橹鬏S是空心轉(zhuǎn)軸，所以 d1=21.68 . 查表得=1.23 所以d1=21.681.23x21.23=56.6 又因?yàn)榇颂庉S上有一個(gè)鍵槽，所以d1=d(1+5%)=58.98 取d1=60;d2=d1+2a,a為軸肩高度，用于軸上零件的定位和固定，故a值應(yīng)該稍微大于轂孔的圓角半徑或倒角深，通常取a（0.070.1）d1；d2應(yīng)符合密封件的孔徑要求。所以 d2=62mmd3=d2+58mm=73mm。 d4=d3+15mm=75mm。d5=d4+15mm=79mm。d6=d5+2a。a(0.070.1)d1 所以d6=80mm。根據(jù)選用的軸承確定d7=98mm，主軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核，危險(xiǎn)截面安全系數(shù)s的校核計(jì)算： s=s （式6-3）_只考慮彎距作用的安全系數(shù)；_只考慮扭距作用是的安全系數(shù)；s _許用安全系數(shù)；在此查表所得s=1.31.5；s= 查表得出-1=270mpa -1=155mpa k=1.71 k=1.44 =1.6 =0.78 =0.74，=0.3，=0.21，=， m= m= wp= 所以：s=1.08t 因?yàn)檩S承使用壽命遠(yuǎn)大于軸承預(yù)期的壽命所以軸承合格的。6)軸承座孔的設(shè)計(jì)要求：箱體壁上有安裝軸承的軸承座孔，通常軸承座孔寬度均大于壁厚，而且，孔的兩端面往往需要機(jī)械加工，壁厚則不需要加工，故在箱壁單側(cè)或者雙側(cè)制造出凸臺(tái)，凸臺(tái)可以增強(qiáng)主軸箱體的局部剛度，但d/d小于或等于2時(shí)，增強(qiáng)效果較為明顯。由于結(jié)構(gòu)的原因，h/t2的情況下，為改善凸臺(tái)的局部剛度，應(yīng)該設(shè)有加強(qiáng)肋。2.2.2其他軸軸承的選擇 1）帶輪因于帶輪不承受軸向力，故選用深溝球軸承，型號(hào)：6007。2）一軸一軸的前后端與箱體外壁配合，配合處傳動(dòng)軸的軸徑是23mm，同時(shí)一軸也不會(huì)承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號(hào)：6006。3）二軸二軸與一軸相似，但是由于工作過(guò)程之中傳動(dòng)可能右誤差，二軸會(huì)承受軸向力，因此二軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號(hào)：30204。4）三軸三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號(hào)：30207。第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容要求及順序3.1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括主軸組件，傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸，軸承，齒輪，帶輪），操作機(jī)構(gòu)，潤(rùn)滑密封系統(tǒng)，箱體及其連接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置。需要擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖，繪制展開(kāi)圖或剖視圖及主要零件圖，設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求是：1） 滿足使用性能和聯(lián)系尺寸兩方面的要求，前者有幾何精度，剛度，抗震性，噪音，傳動(dòng)效率及操作方便省力等;后者包括技術(shù)參數(shù)尺寸（如臥式車床主軸中心高，主軸支撐合理跨距等），安裝尺寸和外廓尺寸等。2） 滿足結(jié)構(gòu)工藝性要求，即毛坯制造，機(jī)械加工及熱處理，裝配的工藝及檢驗(yàn)，調(diào)整維修的方便性。3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化原則。3.2設(shè)計(jì)順序 先畫(huà)草圖，然后做必要的演算，再畫(huà)正式裝配圖。 主軸變速箱由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)中要反復(fù)推敲和多次修改。畫(huà)草圖便于確定傳動(dòng)件及其結(jié)構(gòu)方案，檢驗(yàn)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有無(wú)干涉和碰撞，確定齒輪結(jié)構(gòu)及軸向位置，傳動(dòng)軸的支撐跨距及各軸的相對(duì)位置，受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的演算提供必要的數(shù)據(jù)。為此，草圖的主要輪廓尺寸和零件間相對(duì)位置尺寸一定要話準(zhǔn)確，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。展開(kāi)圖設(shè)計(jì) 展開(kāi)圖是傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)化，即按照傳動(dòng)順序，將各軸沿其軸線剖開(kāi)畫(huà)在同一平面上，包括主軸組件，各傳動(dòng)軸及傳動(dòng)件安置，操縱盒潤(rùn)滑及密封等，通常，臥式車床主軸變速以展開(kāi)圖形式表達(dá);升降臺(tái)銑床因立式床身兼作主軸變速箱，從第一軸至主軸為同一豎直平面內(nèi)排列，故其展開(kāi)圖即為剖視圖。3.3主軸組件設(shè)計(jì)3.3.1主軸組件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)主軸組件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)包括主軸軸承配置與調(diào)整，潤(rùn)滑與密封方案，確定主軸和傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)及熱處理，技術(shù)要求等。3.3.2主軸支承結(jié)構(gòu) 根據(jù)載荷，剛度，轉(zhuǎn)速，精度，和結(jié)構(gòu)等要求選擇支承形式（包括軸向定位方式）。多數(shù)機(jī)床選用兩支承結(jié)構(gòu)，軸向定位的三種結(jié)構(gòu)方案，軸承精度和配合 主軸前軸承精度應(yīng)比后軸承精度高一級(jí)。根據(jù)機(jī)床精度選擇主軸前后軸承精度等， 主軸軸承精度機(jī)床精度等級(jí)前軸承后軸承普通級(jí)p5或p4（sp）p5或p4（sp）m級(jí)p4(sp)或p2(up)p4(sp)g級(jí)p2(up)p2(up)主軸上軸承配合軸承精度p2,p4(up),p5(sp)p6內(nèi)圈j5,k5,m5,n5j6,k6,m6,外圈h6,j6g7,h7,j73.3.3主軸結(jié)構(gòu) 通用機(jī)床主軸端部結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化；升降臺(tái)銑床主軸端部尺寸：7：24錐孔內(nèi)裝入帶錐柄面銑刀(或立銑刀)或帶錐柄的心軸（心軸外軸頸上裝三面刀），由主軸后端內(nèi)孔的拉桿拉緊，心軸前端由支架（固定在銑床頂部滑枕上）支承，由于銑削是連續(xù)切削，主軸負(fù)載呈現(xiàn)周期性變化，會(huì)引起主軸轉(zhuǎn)速不均勻，使加工質(zhì)量降低，一般希望轉(zhuǎn)速變化不大于3%4%。為此，主傳動(dòng)鏈中應(yīng)該考慮加飛輪；通常增加飛輪直徑比增加厚度有效；飛輪盡可能裝在主軸上，且靠近前端軸承處，高速時(shí)均勻性好，這時(shí)可利用大齒輪（適當(dāng)增大直徑或厚度）兼起飛輪的作用。主軸支承跨度l和主軸前端懸申量a之間有一定關(guān)系，常熟l/a=35.軸承剛度低時(shí)l應(yīng)選大值，反之取小值。3.3.4鍵的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸一般為光軸和花鍵軸。花鍵軸的加工和裝配更為方便。常用花鍵滾刀直徑d=6585mm傳動(dòng)軸應(yīng)盡量減少臺(tái)階數(shù)目及其高度；安裝滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)最小軸肩高度見(jiàn)設(shè)計(jì)手冊(cè)，定心直徑d略大于非配合表面d。 傳動(dòng)軸的支承常采用深溝球軸承或圓錐滾子軸承，軸承選擇方法及結(jié)構(gòu)尺寸參見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)。軸的兩端軸承通常成對(duì)（同類）使用