機(jī)械設(shè)計(jì)裝備設(shè)計(jì)

1、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課 程 設(shè) 計(jì) 姓 名： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師 2013年11月19日原始數(shù)據(jù)工件最大回轉(zhuǎn)直徑(mm)最高轉(zhuǎn)速( )最低轉(zhuǎn)速( )電機(jī)功率P（kW）標(biāo)準(zhǔn)公21.26參數(shù)的擬定：變速級(jí)數(shù)的確定計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)公比 確定級(jí)數(shù)所以為8級(jí)傳動(dòng)主電機(jī)的選擇合理的確定電機(jī)功率，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。已知電動(dòng)機(jī)的功率是2.2KW，根據(jù)車床設(shè)計(jì)手冊(cè)附錄表2選Y100L1-4，額定功率2.2KW，滿載轉(zhuǎn)速1430r/min，最大額定轉(zhuǎn)矩2.3N/m。傳動(dòng)設(shè)計(jì)主傳動(dòng)方案擬定 傳動(dòng)方案和形式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，

2、和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動(dòng)方案和形式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等方面統(tǒng)一考慮。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用集中傳動(dòng)形式的主軸變速箱。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、個(gè)傳動(dòng)副。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)公比 確定級(jí)數(shù)z由表2-5查得轉(zhuǎn)速組：500r/min、630r/min、800r/min、1000r/min、1250r/min、1600r/min、2000r/min、2500r/min傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式，各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比，齒輪齒數(shù)的確定及轉(zhuǎn)速圖根據(jù)主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)一般原則：a.傳動(dòng)副前多后少原則b.傳動(dòng)順序

3、與擴(kuò)大順序相一致的原則c.變速組的降速要前慢后快，中間軸的轉(zhuǎn)速不宜超過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定結(jié)構(gòu)式軸I和軸II之間的變速組為二個(gè)傳動(dòng)副，軸II和軸III之間的變速組為二個(gè)傳動(dòng)副，軸III和主軸之間的變速組為二個(gè)傳動(dòng)副。變速組a： 40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、7641、43、45、50、52、54、56、59、61、63、65、66、68、70、72、74、75、77、79取二對(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和為70，則： 變速組b： 40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、

4、7641、44、48、49、52、54、57、59、60、62、64、67、69、70、72、73、75、77、78取二對(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和為72，則：變速組C：41、43、45、50、52、54、56、59、61、63、65、66、68、70、72、74、75、77、79 42、45、48、51、54、57、63、66、69、72、75、78、81、84、87取兩對(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和為72，則： 由此可得各變速組齒輪數(shù) 據(jù)此可畫出轉(zhuǎn)速圖：三角帶傳動(dòng)的計(jì)算三角帶傳動(dòng)中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出

5、軸的定比傳動(dòng)。(1)選擇三角帶的型號(hào) 根據(jù)公式：P=.P=1.1*2.2=2.42 式中P-電動(dòng)機(jī)額定功率，-工作情況系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-8因此選擇A型帶，尺寸參數(shù)為B=80mm，=11mm，h=10，。(2)確定帶輪的計(jì)算直徑，按照任務(wù)書得要求，選擇普通V帶。根據(jù)PC=2.2KW，查圖確定選用A型普通V帶（1）確定小帶輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)圖推薦，小帶輪選用直徑范圍為80100mm，選擇dd1=90mm。（2）驗(yàn)算帶速v =6.79m/s5m/sv25m/s,帶速合適。（3） 計(jì)算大帶輪直徑取i=1.61dd2= i dd1=1.61*90=145mm根據(jù)GB/T 13575.1-9規(guī)定，選取dd

6、2=140mm所以確定小輪直徑為100mm，大輪直徑為140mm(3)確定三角帶速度按公式v =6.73m/s (4)初定中心距帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得238a0680， 根據(jù)總體布局，取ao=500mm (5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算帶長(zhǎng)得 =1362由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2， 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 取Ld =1600mm。(6)驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù) ，符合要求。 (7)確定實(shí)際中心距=519mm(8)驗(yàn)算小帶輪包角，主動(dòng)輪上包角合適。計(jì)算帶的根數(shù) z1).計(jì)算單根V帶的額定功率Pr 求得Pr=1.33KW2

7、) .計(jì)算V帶的根數(shù)z。3) 取3根帶。驗(yàn)算轉(zhuǎn)速誤差最低轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速據(jù)此可畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖：2. 動(dòng)力設(shè)計(jì)齒輪的計(jì)算：齒輪模數(shù)的計(jì)算式中：按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)mm；驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率KW；該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速i大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比i1；小齒輪齒數(shù)；齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），610；許用接觸應(yīng)力MPa，查表26。(1)- 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算： 取m4(2) -齒輪彎曲疲勞的計(jì)算：3.6 取m4 (3)- 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算： 4.2 取m5 (4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：從機(jī)械原理 表10-2查得以下公式齒頂圓 齒根圓 分度圓 齒頂高 齒根高 齒輪尺寸表齒輪齒數(shù)z模數(shù)m分度圓d齒頂圓齒根圓齒頂高齒

8、根高12541001089445225410010894453224889682454284112120106455274108116102456274108116102457214849278458334132140126459375185195177.556.2510235115125107.556.2511235115125107.556.2512375185195177.556.25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)主動(dòng)輪比小齒輪齒寬大所以 根據(jù)傳動(dòng)方案，選用直齒圓

9、柱齒輪傳動(dòng),依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，按齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，得模數(shù)m=3mm,三組變速組中傳動(dòng)副的齒數(shù)已確定，因此根據(jù) 即可確定每個(gè)齒輪的分度圓直徑，兩嚙合齒輪的中心距及齒輪的寬度。 帶輪的設(shè)計(jì)查機(jī)械設(shè)計(jì)，當(dāng)。D是軸承外徑，查機(jī)械零件手冊(cè)確定選用深溝球軸承6211，d=55mm,D=100mm。帶輪內(nèi)孔尺寸是軸承外徑尺寸112mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)確定參數(shù)得： 帶輪寬度： 分度圓直徑：， ， 齒輪強(qiáng)度校核：計(jì)算公式：彎曲疲勞強(qiáng)度;接觸疲勞強(qiáng)度傳動(dòng)軸的估算 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變

10、形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 軸幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑主動(dòng)軸=c=115=27.56從動(dòng)軸=c=115=49.4考慮鍵槽=27.561.05=28.938考慮鍵槽=49.41.05=51.87選取標(biāo)準(zhǔn)直徑=29選取標(biāo)準(zhǔn)直徑=52軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時(shí)考慮到強(qiáng)度的原則，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸均設(shè)計(jì)為階梯軸。軸的強(qiáng)度校核已知：分度圓d=430mm,轉(zhuǎn)矩=734875Nm,軸向力=tan=852.2N圓周力=2/d=341

11、8N 徑向力=tan/cos=1282.13N.因?yàn)閮奢S承對(duì)稱分布，所以 mm mm1.水平面支反力1628.5N1789.4N2.垂直面支反力 2766.46N 1484.33N計(jì)算軸的彎矩=142853 =94156 由圖表查得，=60a d10=0.058MPa則強(qiáng)度足夠主軸基本參數(shù)的確定 軸承的選擇為了安裝方便I軸上傳動(dòng)件的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔直徑并采用0000型向心球軸承為了便于裝配和軸承間隙II III IV軸均采用樂2700E型圓錐滾子軸承。V軸上的齒輪受力小線速度較低采用了襯套式滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承均采用E級(jí)精度。 主軸支承跨距L的確定一般最佳跨距 ，考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度因

12、磨損會(huì)不斷降低，應(yīng)取跨距L比最佳支承跨距大一些，再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=600mm。主軸前端懸伸量的選擇主軸前端懸伸量a是指主軸定位基面至前支承徑向反力的作用點(diǎn)之間的距離。在滿足剛度要求的前提下，應(yīng)盡量減少a值，以提高主軸的剛度。初步確定a=D1=108mm。軸頸直徑 查機(jī)械裝備設(shè)計(jì),床身的最大加工直徑為最大回轉(zhuǎn)直徑的百分之六十，選擇D1=108mm后支承軸頸為D2=（0.70.85）D1=7692mm，取D2=80mm。主軸內(nèi)徑d小于0.550.6D，其中D為主軸的平均直徑：D=（D1+D2）/2=94mm。支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長(zhǎng)度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇?，?/p>

13、般推薦?。?=35，跨距小時(shí)，軸承變形對(duì)軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)，應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值，則L=600mm主軸剛度的校核機(jī)床主軸為空心軸，由力學(xué)知識(shí)可知，外徑為D內(nèi)徑為d的空心軸慣性矩為： ，故選主軸材料為45號(hào)鋼，其彈性模量為軸承的選擇 主軸前端選擇雙列短圓柱滾子軸承，后端選擇圓錐滾子軸承和推理軸承。支承的剛度 主軸最大輸出扭矩： 床身上得最大加工直徑為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%，即，故半徑r為0.084m， ，故總切削力為：估算時(shí)，先取，即的初值為600mm。前后支承的支反力和分別為： ；， 間隙為0時(shí)，軸承的徑向位移為，根據(jù)軸承計(jì)算公式：mm設(shè)有5mm的預(yù)緊量時(shí)的位移。相對(duì)

14、過盈量， 查得向心滾子軸承和推力軸承的彈性系數(shù)為：。實(shí)際位移量為：（1）主軸前頸直徑D1的選取，D1一般按機(jī)床類型，主軸傳遞的功率或最大加工直徑的60%，參考表3-1選取。車床和銑床后頸的直徑D2=（0.70.85）D1.。（2）主軸內(nèi)孔d的確定，臥式車床的主軸孔徑d通常不小于主軸平均直徑的55%60%。由上述條件可求出： D1=180*60%=108mm D2=75.691.8 取D2=80mm D=(108+80)/2=94 d=51.756.7 取d=60mm 由以上數(shù)據(jù)畫主軸簡(jiǎn)圖3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和

15、制動(dòng)器等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制，一般只畫展開圖。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。展開圖及其布置展開圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個(gè)平面上。I軸上