機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)臥式機(jī)床主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)制084 姓 名： 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師： 目 錄1 設(shè)計(jì)目的32 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)42.1 臥式車床設(shè)計(jì)條件42.2 主軸各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速確定42.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇42.4 主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)52.5 轉(zhuǎn)速圖繪制63 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)93.1 機(jī)床帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)93.2 各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速103.3 各軸直徑的確定123.4 齒輪模數(shù)計(jì)算133.5 齒輪齒寬確定154 傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)174.1 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)174.2 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)184.3 主軸強(qiáng)度校核195傳動(dòng)件組件設(shè)計(jì)225.1 齒輪塊設(shè)計(jì)225.2 軸承

2、的選擇225.3 密封裝置設(shè)計(jì)245.4 主軸換向與制動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)245.5 其他結(jié)構(gòu)問(wèn)題256 設(shè)計(jì)總結(jié)26參考文獻(xiàn)271 設(shè)計(jì)目的通過(guò)臥式機(jī)床主軸箱的結(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、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(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。掌握機(jī)床設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法，使原有的知識(shí)有了進(jìn)一步的加深。課程設(shè)計(jì)屬于機(jī)械裝備制造課的延續(xù)，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)和機(jī)械裝備制造的一般方法；培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、精度設(shè)計(jì)、金屬工藝學(xué)、材料熱處

3、理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力；培養(yǎng)使用手冊(cè)、圖冊(cè)、有關(guān)資料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力；提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。2 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2.1臥式車床設(shè)計(jì)條件主軸轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速nmin=42.5r/min給定公比：轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：z=10 最大加工直徑：dmax=360mm2.2主軸各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速確定 為使轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的任意兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)速之間相對(duì)轉(zhuǎn)速損失均勻，取主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列為等比級(jí)數(shù)規(guī)律遞變。機(jī)床采用有級(jí)變速n1=nmin, n2=nmin,., nz=nmin . 由以上公式可計(jì)算各級(jí)轉(zhuǎn)速，并根據(jù)機(jī)械裝備設(shè)計(jì)表3-2，圓整為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，得該傳動(dòng)系統(tǒng)各級(jí)輸出轉(zhuǎn)速依次為：42.5r/min ,60

4、r/min ,85r/min ,118r/min ,170r/min ,236r/min ,335r/min ,475r/min ,670r/min ,950r/min ,1320r/min ,1900r/min。主軸變速范圍2.3驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 已知該臥式車床的最大回轉(zhuǎn)直徑d=360mm，則加工工件直徑dmax=（0.5-0.6）d=160-192mmdmin=（0.2-0.25）dmax=64-80mm 車外圓時(shí)，工件以最高轉(zhuǎn)速nmax=1900r/min,車削毛坯為d=64mm切削速度vc= 車刀進(jìn)給速度vf=100mm/min進(jìn)給量f=最大背吃刀量ap=3mm切削層公稱橫截面積ad=f

5、ap=0.0533=0.158mm2根據(jù)金屬工藝學(xué)切削力經(jīng)驗(yàn)公式fc=kcad根據(jù)金屬工藝學(xué)表1-2，選取kc =1962mpa因此，有fc=kcad=19620.158=309.8n 切削功率pc=選取機(jī)床傳動(dòng)效率則機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-184選取y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)y132m-8.額定功率為3.0kw，滿載轉(zhuǎn)速為710r/min2.4主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)（1） 確定變速組的個(gè)數(shù)和傳動(dòng)副數(shù)由于主軸轉(zhuǎn)速為12級(jí)的變速系統(tǒng)，因此有兩種選擇：其一可用三個(gè)變速。其中一個(gè)三聯(lián)滑移齒輪變速組和兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪變速組；其二可用兩變組，即四聯(lián)和三聯(lián)滑移齒輪變速組。 實(shí)現(xiàn)12級(jí)主軸轉(zhuǎn)速

6、變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫成多種傳動(dòng)副組合： a12=34 b. 12=43 c.12=322 d12=232 e.12=223 方案a、b可節(jié)省一根傳動(dòng)軸。但是，其中一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)變速傳動(dòng) 副的傳動(dòng)組，增大了該軸的軸向尺寸。如果采用兩個(gè)雙聯(lián)換衣齒輪塊，必須設(shè)計(jì)互鎖機(jī)構(gòu)，以防止兩個(gè)滑移齒輪塊同時(shí)嚙合而出現(xiàn)干涉；若采用一個(gè)四聯(lián)滑移齒輪塊，不僅占用的軸向尺寸大，而且設(shè)計(jì)的難度比較大。根據(jù)傳動(dòng)副數(shù)目分配應(yīng)“前多后少”的原則，方案c可取。（2） 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的確定在降速傳動(dòng)中，防止齒輪直徑過(guò)大而使徑向尺寸常限制最小傳動(dòng)比 ；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過(guò)大的噪音和震動(dòng)常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍

7、。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)軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖3-1所示。圖2-4-1 傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)（3） 確定變速組擴(kuò)大順序傳動(dòng)副組合12=322，其傳動(dòng)組的擴(kuò)大順序又可以有以下6種形式： a12=312326 b. 12=312623 c12 =322126 d. 12=342122 e12=322621 f. 12=342221根據(jù)級(jí)比指數(shù)分配應(yīng)遵循“前疏后密”的原則，二者均應(yīng)選用第一種方案。即12=312326 。這種方案與其他方案比較具有結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小的特點(diǎn)。（4） 檢查最后擴(kuò)大組的變速范圍 機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)，最后擴(kuò)大組的變速范圍必定最大，

8、因此一般只要檢查最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過(guò)限制范圍，則其余的變速組也不會(huì)超過(guò)。 結(jié)構(gòu)式12=312326最后擴(kuò)大組的變速范圍為r1=x1(p1-1)=1.416=8，允許 因此，結(jié)構(gòu)式方案確定為12=312326。由此確定了變速組為三聯(lián)滑移齒輪變速組。2.5轉(zhuǎn)速圖繪制（1） 分配總降速傳動(dòng)比 因同步轉(zhuǎn)速750r/min的總降速傳動(dòng)比 ,又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd=710r/min不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比傳動(dòng)副。傳動(dòng)軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動(dòng)副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。（2） 確定各級(jí)轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖由,=1.41 , z = 12確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：42.5r/min ,6

9、0r/min ,85r/min ,118r/min ,170r/min ,236r/min ,335r/min ,475r/min ,670r/min ,950r/min ,1320r/min ,1900r/min。在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為、。與、與、與軸之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為a、b、c。現(xiàn)由（主軸）開始，確定、軸的轉(zhuǎn)速：首先確定軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組c 的變速范圍為，結(jié)合結(jié)構(gòu)式，軸的轉(zhuǎn)速只有一和可能：170、236、335、475、670、950r/min。確定軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致傳動(dòng)比太小，可取，軸的轉(zhuǎn)速確定為：47

10、5 、670、950r/min。確定軸的轉(zhuǎn)速對(duì)于軸，其級(jí)比指數(shù)為1,可取 ，確定軸轉(zhuǎn)速為950r/min。綜上所述，可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定傳動(dòng)比i=710/315下面畫出轉(zhuǎn)速圖如圖4-1所示（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。圖2-5-1 結(jié)構(gòu)式12=312326的轉(zhuǎn)速圖（3） 確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)傳動(dòng)組a: 查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)表2-1 ，時(shí)：57、60、63、66、69、72、75、78時(shí)：58、60、63、65、67、68、70、72時(shí)：58、60、62、64、66、68、70、72、74、76可取72,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。于是，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為

11、：48、42、36。傳動(dòng)組b: 查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)表2-1，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，于是可得軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。于是 ，得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。傳動(dòng)組c: 查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)表2-1,時(shí)：84、85、89、90、94、95時(shí)： 78、81、84、87、89、90、95可取 95.為降速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為19；為升速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為32。于是得,得軸兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為19，63；得軸兩齒輪齒數(shù)分別為76，32。 綜上所述，各變速組齒輪齒數(shù)表2-5-2所示變

12、速組第一變速組第二變速組第三變速組齒數(shù)和s728495齒數(shù)名zz1z2z3z4z5z6z7z8z9z10z11 z12z13z14齒數(shù)2448304236362262424219766332傳動(dòng)過(guò)程中，會(huì)采用三聯(lián)滑移齒輪，為避免齒輪滑移中的干涉，檢驗(yàn)z2-z3=48-42=64，因此所選齒輪的齒數(shù)符合設(shè)計(jì)要求的三聯(lián)滑移齒輪中最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于4。3 傳動(dòng)件設(shè)計(jì)3.1機(jī)床帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）初定軸i的轉(zhuǎn)速 考慮i軸的轉(zhuǎn)速不宜過(guò)低（結(jié)構(gòu)尺寸增大），也不宜過(guò)高（帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)不平衡引起的振動(dòng)、噪聲），初定從動(dòng)軸ni=950r/min。（2）確定計(jì)算功率pca 由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-7查得工作情況系數(shù)k

13、a=1.1故 p ca=kap=1.13=3.3kw（3）選取v帶型的帶型根據(jù)計(jì)算功率pca和小帶輪轉(zhuǎn)速ni=315r/min，從機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-11選取a型v帶。（4）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v1） 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1,有機(jī)械設(shè)計(jì)表8-6和表8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=140mm2） 驗(yàn)算帶速v。帶速因?yàn)?m/sv（f0）min（10）計(jì)算壓軸力fp壓軸力的最小值為（fp）min=2z（fp）minsin =23180sin =1057.7n3.2各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速（1） 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 由參考資料查得，主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速是第一個(gè)三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速，（2） 各傳動(dòng)

14、軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定：a. 軸共有6級(jí)實(shí)際工作轉(zhuǎn)速56-315r/min。b.主軸在14r/min至630r/min之間的所有轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，此時(shí)軸若經(jīng)齒輪副z11/z12傳動(dòng)主軸，只有160-315r/min的3級(jí)轉(zhuǎn)速才能傳遞全部功率；若經(jīng)齒輪副z13/z14傳動(dòng)主軸，則56-315r/min的6級(jí)轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率；因此，軸具有的6級(jí)轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率。c.其中，能夠傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速n=56r/min即為軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速.其余依次類推，得各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為：ni=315r/min，n=160r/min.（3） 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差所以合適。（4）傳動(dòng)系統(tǒng)圖繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖如

15、圖3-3所示圖3-2臥式車床傳動(dòng)系統(tǒng)圖（5） 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速1）齒輪z13的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 z13裝在軸上，共有56-315r/min共六級(jí)轉(zhuǎn)速；經(jīng)z13/z14傳動(dòng)，主軸所得到的6級(jí)轉(zhuǎn)速112-630r/min都能傳遞全部功率，故z13的這6級(jí)轉(zhuǎn)速也能傳遞全部功率；其中最低轉(zhuǎn)速56r/min即為z13的計(jì)算轉(zhuǎn)速。2）齒輪z14的計(jì)算轉(zhuǎn)速。z14裝在軸上，共有112-630r/min共六級(jí)轉(zhuǎn)速；它們都能傳遞全部功率；其中在最低轉(zhuǎn)速160r/min即為z14的計(jì)算轉(zhuǎn)速。3）齒輪z11的計(jì)算轉(zhuǎn)速。z11裝在軸上，共有56-315r/min 共六級(jí)轉(zhuǎn)速；其中只有在160-315r/min的3級(jí)轉(zhuǎn)速時(shí)，

16、經(jīng)z11/z12傳動(dòng)主軸所得到的40-80r/min這3級(jí)轉(zhuǎn)速才能傳遞全部功率，而z11在56-112 r/min的3級(jí)轉(zhuǎn)速時(shí)，經(jīng)z11/z12傳動(dòng)主軸所得到的14-28r/min這3級(jí)轉(zhuǎn)速都低于主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速40r/min,故不能傳遞全部功率，因此z11只有在160-315r/min這3級(jí)轉(zhuǎn)速才能傳遞全部功率；其中最低轉(zhuǎn)速160r/min即為z11的計(jì)算轉(zhuǎn)速。4）齒輪z12的計(jì)算轉(zhuǎn)速。z12裝在軸上，共有14-80r/min這6級(jí)轉(zhuǎn)速，其中只有40-80r/min這3級(jí)轉(zhuǎn)速才能傳遞全部功率；其中最低轉(zhuǎn)速40r/min即為z12的計(jì)算轉(zhuǎn)速。其余依次類推，各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速見(jiàn)下表齒輪序號(hào)z1z2z

17、3z4z5z6z7z8z9z10z11z12z13z14nc（r/min）3151603152243153151605616016016040561603.3各軸直徑的確定 由金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)表3-11得主軸前軸頸直徑d1 =75mm，后軸頸直徑d2 = （0.70.8）d1，取d2 = 54 mm。1） 選擇材料。材料選用45鋼正貨處理，有機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表8-17，材料抗拉強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度硬度255hbs.許用彎曲應(yīng)力2） 計(jì)算基本直徑dmin 由機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3，查得軸材料及載荷系數(shù)a0=105，許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。當(dāng)軸端彎矩較小時(shí)，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表2-4取v帶的傳動(dòng)效率為0.96，齒輪

18、傳動(dòng)效率為0.97，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率為0.99，則piv=30.960.970.990.970.990.970.99=2.55kwi軸直徑:，n1=315r/min,有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%7%，并圓整為22mm.ii軸直徑:，n2=160r/min,有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%7%，并圓整為30mm.iii軸直徑:，n3=56r/min,有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%7%，并圓整為40mm.iv軸直徑:，n1=40r/min,主軸為空心軸,取=0.5，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%7%，并圓整為50mm.主軸內(nèi)孔直徑div1=0.1dmax10 mm=3210 mm取主軸內(nèi)孔為div1=30mm3.

19、4齒輪模數(shù)計(jì)算 齒輪選用45鋼正火處理按接觸疲勞強(qiáng)度或者彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，因此先進(jìn)行估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)，一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，一個(gè)主軸變速箱中的齒輪采用12個(gè)模數(shù)，傳動(dòng)功率的齒數(shù)模數(shù)一般不小于2mm。 第一變速組：相同模數(shù)承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪為z1。z1位于i軸，屬于高速軸（1）按照接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒輪選用精度。1） 選擇載荷系數(shù)kt=1.32） 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩t1=3） 由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-7選取齒寬系數(shù)，由表10-6查取材料的彈性影響系數(shù)ze=189.8mpa1/2,由圖10-21d按吃面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度強(qiáng)度

20、。4） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。n1=60n1jlh=603151（1530028）=1.36109n2=1.36109/2=6.81085） 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19取khn1=0.95，khn2=1.02取失效概率的1%，安全系數(shù)s=1; 6） 試算小齒輪分度圓直徑d1t,代入中較小的值。圓周速度齒寬系數(shù)7） 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h。模數(shù), 齒高h(yuǎn)=2.25mt=5.85 mm,根據(jù)v=1.03 m/s ,7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)kv=1.01，直齒輪,由表10-2查得使用系數(shù)ka=1，由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，kh=1.4220，由圖10-

21、13查得kf=1.28；故載荷系數(shù)k=8）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑得, 模數(shù)m=d1/z1=2.69 mm。（2）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算1）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限，并查取彎曲疲勞壽命;2） 計(jì)算疲勞彎曲許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，則3） 計(jì)算載荷系數(shù)，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得齒形系數(shù)yfa1=2.65,yfa2=2.332;應(yīng)力校正系數(shù)ysa1=1.58,ysa2=1.692.模數(shù)對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面

22、接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（及模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.86并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm。由以上結(jié)論，按齒輪齒根彎曲疲勞彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算第二變速組和第三變速組中的齒輪模數(shù)。第二變速組：相同模數(shù)承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪為z7。z7位于ii軸 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩t1= 2）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n1=60n1jlh=601601（1530028）=6.9108n2=6.9109/2.8=2.451083）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限，并查取彎曲疲勞壽命;4）計(jì)算疲勞彎曲許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，則載荷系數(shù)k約

23、為1.315由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得齒形系數(shù)yfa1=2.72,yfa2=2.272;應(yīng)力校正系數(shù)ysa1=1.57,ysa2=1.734.模數(shù)第三變速組：相同模數(shù)承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪為z11。z11位于iii軸1）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩t1=2）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n1=60n1jlh=601601（1530028）=6.9108n2=1.36109/4=3.41083）由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限，并查取彎曲疲勞壽命;4）計(jì)算疲勞彎曲許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4，則載荷系數(shù)k約為1.310由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得齒形系數(shù)yfa1=2.85

24、,yfa2=2.228;應(yīng)力校正系數(shù)ysa1=1.54,ysa2=1.762.模數(shù)為了使主軸變速箱中的齒輪采用12個(gè)模數(shù)，選取模數(shù)依次為2mm,3mm,3mm.3.5齒輪齒寬確定由公式得：第一變速組齒寬bi=（610）2=1220mm第二變速組齒寬bii=（610）3=1830mm第三變速組齒寬biii=（610）3=1830mm 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)使主動(dòng)輪比小齒輪齒寬大綜上所述，齒輪的基本參數(shù)如下表所示z1z2z3z4z5z6z7 z8z9z10z11z12z13z14齒數(shù)24483042363622624242

25、19766332模數(shù)23 3分度圓直徑489660847272661861261265722818996齒根高 hf2.53.75 3.75齒頂高h(yuǎn)a23 3齒頂圓直徑da52100648876767219213213263234195102齒根圓直徑df43915579676758.5178.5118.5118.549.5220.5181.588.5中心距 72126142.5齒寬 20 30 304 傳動(dòng)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)200da500mm時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)如圖4-1-1所示，其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)如圖4-1-2所示，再考慮到加工問(wèn)題，腹板式結(jié)構(gòu)齒輪計(jì)算如下：圖4-1-1腹板式結(jié)

26、構(gòu)齒輪圖d11.6dhl=(1.2-1.5)bd1=da-10mnd0=0.5(d1+d1)d0=0.25(d1-d1)c=0.3bc1=(0.2-0.3)bn=0.5mnn1根據(jù)軸過(guò)渡圓角確定，r5mm實(shí)心式結(jié)構(gòu)齒輪計(jì)算如下：當(dāng)鍵槽上端面距齒根圓的距離2.5mn時(shí)用實(shí)心式結(jié)構(gòu)齒輪，d11.6dhl=(1.2-1.5) bd1=da-10mnd0=0.5(d1+d1)d0=0.25(d1-d1)10 mm（d0較小時(shí)不鉆孔）n=0.5mnn1根據(jù)軸過(guò)渡圓角確定,當(dāng)鍵槽上端面距齒根圓的距離2.5mn時(shí)做成齒輪軸 圖4-1-2實(shí)心式結(jié)構(gòu)齒輪圖4.2 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)床帶傳動(dòng)選用a型v帶，其直徑分別

27、為 因此分別采用腹板式v帶輪（結(jié)構(gòu)圖如圖4-2-1所示）和輪輻式帶輪（結(jié)構(gòu)圖如圖4-2-2所示）。圖4-2-1腹板式v帶輪結(jié)構(gòu)圖圖4-2-2輪輻式v帶輪結(jié)構(gòu)圖dd=,da=320.5mm,d=30 mm,d1=(1.8-2)d=54-60mm,取=60 mml=(1.5-2)d=45-60mm,取l=45 mmb=(z-1)e+2f=(3-1)15+210=50mm,其中z為帶的根數(shù)。h1=,其中，傳遞的功率p=30.96=2.88kw，帶輪的轉(zhuǎn)速n=315r/min,輪輻數(shù)za=4h2=0.8h1=30.4 mm,b1=0.4h1=15.2mm,b2=0.8b1=12.16mmf1=0.2h

28、1=7.6 mm,f2=0.2h2=6.08 mm4.3 主軸強(qiáng)度校核由機(jī)械設(shè)計(jì),齒輪傳遞扭距和力為主軸轉(zhuǎn)距，齒輪受到的切向力 齒輪受到的徑向力軸傳遞給主軸的功率為p=2.43kw由材料力學(xué)84頁(yè)空心軸抗扭截面系數(shù)為,其中經(jīng)過(guò)11-12齒輪傳遞時(shí)受力分析，大齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為40r/min,則主軸轉(zhuǎn)矩t=9.55106p/n=9.551062.43/40=5.8105nmm=580nm齒輪受到的切向力ft=2t/d=25.8105/189=6138n齒輪受到的法向力fr=ftan=2234n法向載荷fn=ft/cos=6532n作軸的空間受力簡(jiǎn)圖，如圖 4-3-1所示圖 4-3-1軸的空間受力簡(jiǎn)圖

29、fnha=181ft / (149+181)=3367n; fnhb=ft-fnva=2771nfnvb=149fr / (149+181)=1008n; fnva=1226nmh=181fnha=609.4nm; mv=181fnva=221.9nm做出水平面彎矩mh圖，如圖4-3-2所示；做出垂直面彎矩mv圖，如圖4-3-3所示圖4-3-2水平面彎矩mh圖圖4-3-3垂直面彎矩mv圖合成轉(zhuǎn)矩m=648.5nm按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度，校核截面由d=54mm，得軸的材料為45號(hào)鋼正火，hbs200，故安全。5 傳動(dòng)件組件設(shè)計(jì)5.1齒輪塊設(shè)計(jì) 主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車床）或

30、者刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。 機(jī)床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。根據(jù)各傳動(dòng)軸的工作特點(diǎn)，基本組、第一擴(kuò)大組以及第二擴(kuò)大組的滑移齒輪均采用了整體式滑移齒輪。所有滑移齒輪與傳動(dòng)軸間均采用花鍵聯(lián)接。從工藝角度考慮，其他固定齒輪為了降低加工成本而采用了單鍵聯(lián)接。各軸采用的花鍵分別為：軸：623266 軸：626306 軸：8364075.2軸承的選擇（1）主軸前軸承有兩種常用的類型： 雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較

31、簡(jiǎn)單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。 與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種： 600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。 推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。 向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機(jī)床。（2）軸承的配置 大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個(gè)支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同

32、心在工藝上難度較大，可以用兩個(gè)支撐的主要支撐，第三個(gè)為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約0.030.07），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。 軸承配置時(shí)，除選擇軸承的類型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。在配置軸承時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1)每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受徑向力。 2)兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。 3)徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都由機(jī)床支撐件承受。（3）軸承的精度和配合 主軸軸承精

33、度要求比一般傳動(dòng)軸高。前軸承的誤差對(duì)主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級(jí)。 普通精度級(jí)機(jī)床的主軸，前軸承的選c或d級(jí)，后軸承選d或e級(jí)。選擇軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。 軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過(guò)渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔的形狀誤差都會(huì)反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。（4）軸承間隙的調(diào)整 為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗振性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生

34、接觸變形，過(guò)大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒(méi)有明顯的效果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會(huì)增大，軸承壽命將因此而降低。 軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對(duì)外圈可以移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動(dòng)時(shí)，由于1：12的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。 其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問(wèn)題。特別要注意：調(diào)整螺母的端面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個(gè)端面的平行度都較高要求，否則，調(diào)整時(shí)可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長(zhǎng)，誤差的影響越小。螺母端面對(duì)螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡(jiǎn)兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。為了方便安裝，軸上傳動(dòng)件的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔直徑，均采用

35、深溝球軸承。為了便于裝配和軸承間隙調(diào)整，、軸均采用圓錐滾子軸承。滾動(dòng)軸承均采用e級(jí)精度。本車床為普通精度級(jí)的輕型機(jī)床，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、主軸采用了軸向后端定位的兩支承主軸組件。前支承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用角接觸球軸承和單向推力球軸承。為了保證主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸前后軸承均采用壓塊式防松螺母調(diào)整軸承的間隙。主軸前端采用短圓錐定心結(jié)構(gòu)型式。前軸承為c級(jí)精度，后軸承為d級(jí)精度。5.3密封裝置設(shè)計(jì) 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種：（1）堵加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式

36、很多，一種軸與軸承蓋之間留0.10.3mm的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽（圓弧形或v形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。（2）疏導(dǎo)在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱。因此，由于軸軸頸較小，線速度較低，為了保證密封效果，采用皮碗式接觸密封。而主軸直徑大、線速度較高，則采用了非接觸式密封。卸荷皮帶輪的潤(rùn)滑采用毛氈式密封，以防止外界雜物進(jìn)入。 5.4主軸換向與制動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)

37、計(jì) 本機(jī)床是適用于機(jī)械加工車間和維修車間的普通車床。主軸換向比較頻繁，才用雙向片式摩擦離合器。這種離合器由內(nèi)摩擦片、外摩擦片、止推片、壓塊和空套齒輪組成。離合器左右兩部門結(jié)構(gòu)是相同的。左離合器傳動(dòng)主軸正轉(zhuǎn)，用于切削加工。需要傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，片數(shù)較多。右離合器用來(lái)傳動(dòng)主軸反轉(zhuǎn)，主要用于退回，片數(shù)較少。這種離合器的工作原理是，內(nèi)摩擦片的花鍵孔裝在軸的花鍵上，隨軸旋轉(zhuǎn)。外摩擦片的孔為圓孔，直徑略大于花鍵外徑。外圓上有4個(gè)凸起，嵌在空套齒輪的缺口之中。內(nèi)外摩擦片相間安裝。用桿通過(guò)銷向左推動(dòng)壓塊時(shí)，將內(nèi)片與外片相互壓緊。軸的轉(zhuǎn)矩便通過(guò)摩擦片間的摩擦力矩傳遞給齒輪，使主軸正傳。同理，當(dāng)壓塊向右時(shí)，使主軸反轉(zhuǎn)。壓塊處于中間位置時(shí)，左、右離合器都脫開，軸以后的各軸停轉(zhuǎn)。制動(dòng)器安裝在軸，在離合器脫開時(shí)制動(dòng)主軸，以縮短輔助時(shí)間。此次設(shè)計(jì)采用帶式制動(dòng)器。該制動(dòng)器制動(dòng)盤是一個(gè)鋼制圓盤，與軸用花鍵聯(lián)接，周