普通車床主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(24級(jí)正文

1、蚌埠學(xué)院2014屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)普通車床主軸變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)(24級(jí))摘 要: 隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)的迫切需求，車床應(yīng)運(yùn)而生。車床在我國(guó)的裝配制造業(yè)中占有著重要的地位。在我國(guó)現(xiàn)大多數(shù)企業(yè)使用的車床還是以普通車床為主，但隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展以及制造的特殊需求，數(shù)控機(jī)床在市場(chǎng)中的使用率呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢(shì)。有級(jí)變速一般是由交換齒輪、交換皮帶輪、滑移齒輪等傳動(dòng)副組成的傳動(dòng)系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)各傳動(dòng)副的傳遞，可以使執(zhí)行元件獲得一定范圍內(nèi)所需的轉(zhuǎn)速。關(guān)鍵詞:普通車床；有級(jí)變速；傳動(dòng)系統(tǒng)The General Design of the Lathe Spindle Transmission System (leve

2、l 24)Abstract: With the urgent requirement of the times and social production, lathe emerged. Lathe plays an important role in China's assembly manufacturing. At present the majority of enterprises in China use ordinary lathes mainly, but with the development of numerical control machine tools t

3、echnology and special requirement of manufacturing, the usage rate of CNC machine tools in the market showed a rising trend year by year. Step speed changing in general is the drive system composed of change gear, change pulley, shifting slide gear, etc. After the transmission pair, execute com

4、ponent can obtain a certain range of speed.Key words: Ordinary lathe; Step speed changing; Drive system1 設(shè)計(jì)要求1.1 已知條件主電動(dòng)機(jī)的功率，最高轉(zhuǎn)速1400,最低轉(zhuǎn)速80。1.2 功能普通車床在機(jī)械加工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用?？捎脕?lái)加工輪盤(pán)類、軸類、套筒類等絕大多數(shù)回轉(zhuǎn)體零件。普通車床還可以用來(lái)車削端面、鉆孔、車削螺紋、切槽和切斷、車削特型面、滾花和盤(pán)繞彈簧等。普通車床的加工范圍很廣但是由于其自動(dòng)化程度較低，所以一般用只適用于較為簡(jiǎn)單的、小批量的生產(chǎn)加工。2 設(shè)計(jì)意圖通過(guò)對(duì)普通車床主軸床變

5、速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以使我們更加深入了解我們?cè)谡n堂上所學(xué)的知識(shí)?？梢詫?duì)機(jī)械變速系統(tǒng)在整體上有個(gè)認(rèn)識(shí)。使我們各方面的綜合能力得到有效的鍛煉。同時(shí)也使我們樹(shù)立了一個(gè)正確有效的設(shè)計(jì)思想，掌握了基本的設(shè)計(jì)方法，并具有一定的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，使我們工程意識(shí)和技術(shù)素質(zhì)得到顯著提高。3 設(shè)計(jì)步驟3.1 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3.1.1 設(shè)計(jì)條件主軸最小轉(zhuǎn)速，最高轉(zhuǎn)速1轉(zhuǎn)速范圍2轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)： 3確定公比：取標(biāo)準(zhǔn)系列。3.1.2 確定變速組數(shù)和變速組內(nèi)傳動(dòng)副數(shù)根據(jù)文獻(xiàn)6查表2-5，取最低轉(zhuǎn)速為100r/min并每隔一個(gè)數(shù)取一個(gè)值可得主軸的24級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列分別為100、112、125、140、160、180、200、224、250、280

6、、315、355、400、450、500、560、630、710、800、900、1000、1120、1250、1400r/min。一般普通車床都采用滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)，在這些滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)中，雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪是使用頻率最高的，可以滿足多方面的要求。所以對(duì)于24級(jí)的傳動(dòng)不同的傳動(dòng)順序方案有：、四種方案。由設(shè)計(jì)要求可知在沒(méi)有特殊要求的情況之下，一般采用“前密后疏”的原則。所以應(yīng)該優(yōu)先采用的傳動(dòng)順序方案。3.1.3 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)根據(jù)已選用的傳動(dòng)順序方案又可以得出若干種不同的擴(kuò)大順序方案。在沒(méi)有特殊要求的時(shí)候，變速組的擴(kuò)大順序一般需要與傳動(dòng)順序一致，因此可以采用傳動(dòng)方案。其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖3-1所示。檢驗(yàn)最后

7、擴(kuò)大組的變速范圍：，滿足故在傳動(dòng)組的極限變速范圍之內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。圖3-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)3.1.4 選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及型號(hào)由查文獻(xiàn)5查表14.1可知應(yīng)選取型號(hào)為Y132M4的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，其參數(shù)如表3-1所示：表3-1 Y132M-4電動(dòng)機(jī)性能電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kw電機(jī)轉(zhuǎn)速/(r/min)同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速Y132M-47.5150014403.1.5 分配總降速傳動(dòng)比及擬定轉(zhuǎn)速圖總降速傳動(dòng)比 ，電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因此需要額外增加一個(gè)定比傳動(dòng)副。確定傳動(dòng)軸軸數(shù)：傳動(dòng)軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動(dòng)副數(shù)。這六根軸，除掉電動(dòng)機(jī)軸，剩下的五根軸按傳動(dòng)順序分別標(biāo)記為軸、軸、軸、軸

8、、軸。軸與軸、軸與軸、軸與軸、軸與軸之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為a、b、c、d。分別確定軸、軸、軸、軸的轉(zhuǎn)速：確定軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組d有兩對(duì)傳動(dòng)副，級(jí)比指數(shù)為12，變速范圍為，根據(jù)極限傳動(dòng)比和的傳動(dòng)要求，為了不使最小傳動(dòng)比太小，可以采用升速的向右上方的升4格，降速的向右下方降8格。確定軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組c有兩對(duì)傳動(dòng)副，級(jí)比指數(shù)為6，軸的最低轉(zhuǎn)速可以為250r/min（），280（）315（)，335(），400()，450()，500()。為了避免升速，不使最小傳動(dòng)比太小并滿足降速遞減原則，可取軸的最低轉(zhuǎn)速為400 r/min。于是確定了-軸間兩對(duì)傳動(dòng)副的連線。確定軸的轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)組b有兩對(duì)傳動(dòng)副，其級(jí)比指數(shù)為

9、3，因此軸的最低轉(zhuǎn)速可以為400 r/min（），450（），500（）560（）。為了避免升速，不使最小傳動(dòng)比太小并滿足降速遞減原則，可取軸的最低轉(zhuǎn)速為,560 r/min。于是確定了-軸間兩對(duì)傳動(dòng)副的連線，軸的三級(jí)轉(zhuǎn)速分別為630 r/min,800 r/min,1000 r/min。確定軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組a有三對(duì)傳動(dòng)副，級(jí)比指數(shù)為1，根據(jù)極限傳動(dòng)比和的傳動(dòng)要求軸的轉(zhuǎn)速可以為剩下的級(jí)數(shù)的轉(zhuǎn)速。同樣的為了避免升速，且不使最小傳動(dòng)比太小并滿足降速遞減原則，故確定軸的轉(zhuǎn)速為1000 r/min，于是確定了基本組a的三對(duì)傳動(dòng)副的連線。電動(dòng)機(jī)軸與I軸之間可采用帶傳動(dòng)，其傳動(dòng)比。作平行線及連接線段，最終作

10、出傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖即圖3-2。圖3-2 轉(zhuǎn)速圖3.1.6 確定各傳動(dòng)組傳動(dòng)副齒數(shù)傳動(dòng)組a: ， ，時(shí)：70、72、75、78、80、81、83時(shí)：70、72、73、75、77、78、80、82、83、85、86時(shí)：70、72、73、75、77、79、80、82、84、85、87以上三行可挑選出70,72,75,80，但根據(jù)及三聯(lián)滑移齒輪中的最大和次大齒數(shù)差等條件，最終取80，從而查得各齒輪副中的小齒輪齒數(shù)分別為：28、32、33。于是 ，。其中 ，故滿足要求。傳動(dòng)組b:， ，查表有時(shí)：70、72、74、76、78、80、82、84、86、88時(shí)：70、72、73、75、77、79、80、82、

11、84、85、87可取82，從而查得各齒輪副中的小齒輪齒數(shù)分別為： 41、34。于是 ， 。傳動(dòng)組c: ，時(shí)：70、72、74、75、77、79、81、82、83、84、86、88時(shí)：70、72、73、75、77、78、80、82、83、85、86可取86，從而查得各齒輪副中的小齒輪齒數(shù)分別為：38、33。于是， ，。傳動(dòng)組d: ，時(shí)：70、72、73、75、77、78、80、82、83、85、86時(shí)： 70、71、73、74、77、78、80、81、84、85、87可取85，查得各齒輪副中的小齒輪齒數(shù)分別為：33、25。于是， ，。3.1.7 確定傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖根據(jù)設(shè)計(jì)出來(lái)的參數(shù)可以得到傳動(dòng)系統(tǒng)

12、簡(jiǎn)圖,如圖3-3所示。1圖3-3 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖3.2 動(dòng)力設(shè)計(jì)3.2.1 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速圖可知：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是主軸第一個(gè)三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速，從而我們可以得到 r/min。3.2.2 確定每根軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速?gòu)霓D(zhuǎn)速圖可知，、 r/min 、 r/min、 r/min。3.2.3 確定每個(gè)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速表3-2 各齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速齒輪序號(hào)r/min1000560100080010001000560450560560450280450280齒輪序號(hào)r/min1602802801603.2.4 檢驗(yàn)主軸轉(zhuǎn)速誤差所以滿足誤差允許值，符合設(shè)計(jì)要。3.2.5 工作機(jī)的傳動(dòng)效率從電動(dòng)機(jī)到工

13、作機(jī)間的總效率為由文獻(xiàn)5查表9-1，有（齒輪8級(jí)精度）于是 于是工作機(jī)輸出的功率 3.2.6 計(jì)算各軸的輸入功率3.2.7 計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩 軸I 軸II 軸III 軸IV 軸V 3.3 設(shè)計(jì)傳動(dòng)帶電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,額定功率,電動(dòng)機(jī)主軸與軸I的傳動(dòng)比，采用兩班制，一班8小時(shí)，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)，工作年數(shù)為10年。1確定計(jì)算功率由文獻(xiàn)1查表8-7，取 ，則2選取普通V帶傳動(dòng)并確定其帶型根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率 ,應(yīng)選A型帶。3確定帶輪基準(zhǔn)直徑和驗(yàn)算帶速由文獻(xiàn)1查表8-6及表8-8取小帶輪基準(zhǔn)直徑則大帶輪基準(zhǔn)直徑符合V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列。驗(yàn)算帶速 因 ，故帶速合適。4確定V帶的中心距和

14、基準(zhǔn)長(zhǎng)度即初選中心距為=400mm所需帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由文獻(xiàn)1查表8-2，取相近的帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度帶傳動(dòng)實(shí)際中心距中心距變化范圍為5驗(yàn)算小帶輪的包角：一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。 ，故合適。6確定帶的根數(shù)Z計(jì)算單根V帶的額定功率由文獻(xiàn)1查表8-4a，得查表8-4b,得由文獻(xiàn)1查表8-5，得查表8-2，得于是V帶的根數(shù) 故取3根帶。7計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值查表 得，故應(yīng)使帶實(shí)際初拉力的最小值8計(jì)算作用在軸上的壓軸力壓軸力的最小值9V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)V帶輪的結(jié)構(gòu)如下圖3-4所示，其基本數(shù)據(jù)如下：圖3-4 V帶輪結(jié)構(gòu)圖3.4 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.4.1 基本組設(shè)計(jì)軸的輸入功率 ，計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min ,轉(zhuǎn)矩，

15、最大傳動(dòng)比，轉(zhuǎn)速不高，兩班制，工作期限規(guī)定為10年，除去節(jié)假日每年按300天計(jì)算。一、材料、熱處理及精度等級(jí)由于轉(zhuǎn)速不是太高，所以大、小齒輪的材料均選用45號(hào)鋼，并且進(jìn)行調(diào)制處理。小齒輪的齒面硬度為260HBS，大齒輪的齒面硬度為220HBS，硬質(zhì)差為40HBS，在規(guī)定的3050 HBS范圍內(nèi)，符合要求。因載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，初選8級(jí)精度二、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪1)取載荷系數(shù)2)由文獻(xiàn)1查表10-7，選取齒寬系數(shù)3)由文獻(xiàn)1查表10-6，由文獻(xiàn)1查表圖10-21d查得， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)， 從圖10-19查得 查表可安全系數(shù)，確定接觸疲勞許用應(yīng)力：4) 求小齒輪的分度圓直徑 ，代入的最小

16、值 5) 計(jì)算齒輪最大圓周速度：因?yàn)?，所以所取?級(jí)精度符合設(shè)計(jì)要求。三、確定齒輪的主要參數(shù)第一對(duì)齒輪(齒數(shù))的參數(shù)計(jì)算1) 模數(shù):按標(biāo)準(zhǔn)取模數(shù)2) 分度圓直徑：3) 中心距: 4) 齒輪寬度：，經(jīng)處理后取 四、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核確定公式中各參數(shù)值查文獻(xiàn)表10-8可得動(dòng)載荷系數(shù)，對(duì)于直齒輪來(lái)說(shuō)查文獻(xiàn)1表10-2可得使用系數(shù)查文獻(xiàn)1表10-4，用插值法得故載荷系數(shù)由文獻(xiàn)1查圖10-20c，得小大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 由文獻(xiàn)1查圖10-18，取彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)則由文獻(xiàn)1查表10-5，齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù)故齒輪校核合格。3.4.2 第一擴(kuò)大組設(shè)計(jì)軸II的輸入功率，計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/

17、min ,轉(zhuǎn)矩，最大傳動(dòng)比，轉(zhuǎn)速不高，兩班制，工作期限規(guī)定為10年，除去節(jié)假日每年按300天計(jì)算。一、材料、熱處理及精度等級(jí)由于轉(zhuǎn)速不是太高，所以大、小齒輪的材料均選用45號(hào)鋼，并且進(jìn)行調(diào)制處理。小齒輪的齒面硬度為260HBS，大齒輪的齒面硬度為220HBS，硬質(zhì)差為40HBS，在規(guī)定的3050 HBS范圍內(nèi)，符合要求。因載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，初選8級(jí)精度。二、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪1)取載荷系數(shù)2)由文獻(xiàn)1查表10-7，選取齒寬系數(shù)3)由文獻(xiàn)1查表10-6，由文獻(xiàn)1查圖10-21d，查得 計(jì)算齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查文獻(xiàn)1圖10-19可得，可安全系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力4) 求小齒輪的

18、分度圓直徑，代入的最小值5) 求齒輪的最大圓周速度：因?yàn)?，所以?級(jí)精度符合設(shè)計(jì)要求。三、確定主要參數(shù)第一對(duì)齒輪(齒數(shù))的參數(shù)計(jì)算1) 模數(shù):按標(biāo)準(zhǔn)取模數(shù)2) 分度圓直徑：3) 中心距: 4) 齒輪寬度：，經(jīng)處理后取 第二對(duì)齒輪(齒數(shù))的主要幾何尺寸1) 分度圓直徑：2) 中心距： 3) 齒輪寬度：，經(jīng)處理后取 第三對(duì)齒輪（齒數(shù)）的主要幾何尺寸1)分度圓直徑： 2) 中心距： 3) 齒輪寬度：，經(jīng)處理后取 四、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核確定公式中各參數(shù)值查文獻(xiàn)1圖10-8可得動(dòng)載荷系數(shù)，而對(duì)于直齒輪來(lái)說(shuō)查文獻(xiàn)1表10-2可得使用系數(shù)查文獻(xiàn)1表10-4，用插值法可得故載荷系數(shù)由文獻(xiàn)1查圖10-20c

19、，得小大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 由文獻(xiàn)1查圖10-18，取彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)則由文獻(xiàn)1查表10-5，齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù)故齒輪校核合格。3.4.3 第二擴(kuò)大組設(shè)計(jì)軸III的輸入功率，計(jì)算轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩，最大傳動(dòng)比，轉(zhuǎn)速不高，兩班制，工作期限規(guī)定為10年，除去節(jié)假日每年按300天計(jì)算。一、材料、熱處理及精度等級(jí)由于轉(zhuǎn)速不是太高，所以大、小齒輪的材料均選用45號(hào)鋼，并且進(jìn)行調(diào)制處理。小齒輪的齒面硬度為260HBS，大齒輪的齒面硬度為220HBS，硬質(zhì)差為40HBS，在規(guī)定的3050 HBS范圍內(nèi)，符合要求。因載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，初選8級(jí)精度。二、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪1)取載荷系

20、數(shù)2)由文獻(xiàn)1查表10-7，選取齒寬系數(shù)3)由文獻(xiàn)1查表10-6，由文獻(xiàn)1查圖10-21d，查得， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查文獻(xiàn)1圖10-19可得 可以取安全系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：4) 求小齒輪的分度圓直徑，代入的最小值5) 計(jì)算齒輪最大的圓周速度：因?yàn)?，所以?級(jí)精度符合設(shè)計(jì)要求。三、確定主要參數(shù)第一對(duì)齒輪(齒數(shù))的參數(shù)計(jì)算1) 模數(shù)：按標(biāo)準(zhǔn)系列取模數(shù)m=3mm2) 分度圓直徑：3) 中心距： 4) 齒輪寬度：經(jīng)處理后取 第二對(duì)齒輪(齒數(shù))的主要幾何尺寸1) 分度圓直徑：2) 中心距： 3) 齒輪寬度：，經(jīng)處理后取 四、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核確定公式中各參數(shù)值查文獻(xiàn)1圖10-8可得動(dòng)載荷系數(shù)，

21、而對(duì)于對(duì)于直齒輪來(lái)說(shuō)查文獻(xiàn)1表10-2可得使用系數(shù)查文獻(xiàn)1表10-4，用插值法可得故載荷系數(shù)由文獻(xiàn)1查圖10-20c，查得小大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 由文獻(xiàn)1查圖10-18，取彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)則由文獻(xiàn)1查表10-5，齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù)故齒輪校核合格。3.4.4 第三擴(kuò)大組設(shè)計(jì)軸IV的輸入功率，計(jì)算轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩，最大傳動(dòng)比，轉(zhuǎn)速不高，兩班制，工作期限規(guī)定為10年，除去節(jié)假日每年按300天計(jì)算。一、材料、熱處理及精度等級(jí)由于轉(zhuǎn)速不是太高，所以大、小齒輪的材料均選用45號(hào)鋼，并且進(jìn)行調(diào)制處理。小齒輪的齒面硬度為260HBS，大齒輪的齒面硬度為220HBS，硬質(zhì)差為40HBS，在規(guī)定的

22、3050 HBS范圍內(nèi)，符合要求。因載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，初選8級(jí)精度。二、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪1)取載荷系數(shù)2)由文獻(xiàn)1查表10-7，選取齒寬系數(shù)3)由文獻(xiàn)1查表10-6，由文獻(xiàn)1查圖10-21d，查得， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查文獻(xiàn)1圖10-19，可以得到查 可以取安全系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：4) 計(jì)算小齒輪的分度圓直徑，代入的最小值5) 計(jì)算齒輪的最大圓周速度：因?yàn)椋匀?級(jí)精度符合設(shè)計(jì)要求。三、確定主要參數(shù)第一對(duì)齒輪(齒數(shù))的參數(shù)計(jì)算1) 模數(shù)： 按標(biāo)準(zhǔn)系列取模數(shù)2) 分度圓直徑：3) 中心距： 4) 齒輪寬度：，經(jīng)處理后取 第二對(duì)齒輪(齒數(shù))的主要幾何尺寸1) 分度圓直徑：2)

23、 中心距： 3) 齒輪寬度：，經(jīng)處理后取 , 四、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核確定公式中各參數(shù)值查文獻(xiàn)1圖10-8可得動(dòng)載荷系數(shù)，而對(duì)于直齒輪來(lái)說(shuō)查文獻(xiàn)1表10-2可得使用系數(shù)查文獻(xiàn)1表10-4，用插值法可得故載荷系數(shù)由由文獻(xiàn)1查圖10-20c，查得小大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 由文獻(xiàn)1查圖10-18，取彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)則由文獻(xiàn)1查表10-5，齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù)故齒輪校核合格。3.4.5 第四擴(kuò)大組齒輪設(shè)計(jì)軸V的輸入功率，計(jì)算轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)矩，最大傳動(dòng)比，轉(zhuǎn)速不高，兩班制，工作期限規(guī)定為10年，除去節(jié)假日每年按300天計(jì)算。一、材料、熱處理及精度等級(jí)由于轉(zhuǎn)速不是太高，所以大、小齒輪的材料均

24、選用45號(hào)鋼，并且進(jìn)行調(diào)制處理。小齒輪的齒面硬度為260HBS，大齒輪的齒面硬度為220HBS，硬質(zhì)差為40HBS，在規(guī)定的3050 HBS范圍內(nèi)，符合要求。因載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，初選8級(jí)精度。二、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪1)取載荷系數(shù)2)由文獻(xiàn)1查表10-7，選取齒寬系數(shù)3)由文獻(xiàn)1查表10-6，由文獻(xiàn)1查圖10-21d，查得， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查文獻(xiàn)1圖10-19可以得到 可以取安全系數(shù)，計(jì)算齒輪的接觸疲勞許用應(yīng)力：4) 計(jì)算小齒輪的分度圓直徑，代入的最小值5) 計(jì)算齒輪的最大圓周速度：因?yàn)?，所以?級(jí)精度符合設(shè)計(jì)要求。三、確定主要參數(shù)第一對(duì)齒輪(齒數(shù))的參數(shù)計(jì)算1) 模數(shù)： 按標(biāo)準(zhǔn)系

25、列取模數(shù)2) 分度圓直徑：3) 中心距： 4) 齒輪寬度：，經(jīng)處理后取 第二對(duì)齒輪(齒數(shù))的主要幾何尺寸1) 分度圓直徑：2) 中心距： 3) 齒輪寬度：，經(jīng)處理后取 , 四、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核確定公式中各參數(shù)值查文獻(xiàn)1查圖10-8就可以得到動(dòng)載荷系數(shù)，而對(duì)于直齒輪來(lái)說(shuō)查文獻(xiàn)1表10-2可以得到使用系數(shù)查文獻(xiàn)1表10-4，用插值法可以得到故載荷系數(shù)由由文獻(xiàn)1查圖10-20c，查得小大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 由文獻(xiàn)1查圖10-18，取彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)則由文獻(xiàn)1查表10-5，齒形系數(shù)應(yīng)力校正系數(shù)所以主軸上的齒輪強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。3.5 軸的設(shè)計(jì)3.5.1 軸的設(shè)計(jì)1) 選擇軸的

26、材料及熱處理查文獻(xiàn)1表15-1可以得到：軸選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBS，2) 按扭矩的大小初步確定軸徑查文獻(xiàn)1表15-3，可以取，則考慮到軸上有鍵槽和軸承，所以軸頸需要加大15%：最后取3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-6 軸結(jié)構(gòu)圖4) 確定軸各段直徑和長(zhǎng)度段直徑 (離合器右段及花鍵和套筒的總長(zhǎng))段直徑（選擇軸承內(nèi)徑，選用圓錐滾子軸承30205，寬度15mm，外徑52mm.）（軸承寬及套的筒長(zhǎng)）段直徑（安裝齒輪段及變速時(shí)齒輪的滑移的距離的范圍）段直徑（選擇軸承內(nèi)徑，可以選用圓錐滾子軸承30205，他的寬度為15mm，外徑52mm.）（軸承寬及套筒長(zhǎng)）所以總長(zhǎng)5) 軸的強(qiáng)度校核已知小齒輪

27、.圓周力為，徑向力為在危險(xiǎn)截面上的內(nèi)力矩平面內(nèi)彎矩：平面內(nèi)彎矩：總的合成彎矩：取，由強(qiáng)度理論得危險(xiǎn)截面處的計(jì)算應(yīng)力：因此該軸強(qiáng)度足夠。3.5.2 軸II的設(shè)計(jì)計(jì)算1) 選擇軸的材料及熱處理由文獻(xiàn)1查表15-1，軸II選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBS，2) 按扭矩初算軸徑由文獻(xiàn)1查表15-3，取，則考慮有鍵槽和軸承，軸頸加大9%：所以取3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-7 軸結(jié)構(gòu)圖4) 確定軸各段直徑和長(zhǎng)度段直徑（選擇左端軸承內(nèi)徑,選用圓錐滾子軸承30205，寬度15mm，外徑52mm.）（軸承內(nèi)徑及套筒長(zhǎng)）段軸肩高 ,考慮到要用花鍵連接，選鍵的型號(hào)為，所以直徑，（第一傳動(dòng)組、第二傳動(dòng)組滑移

28、齒輪安裝，中間軸承寬度，選中間軸承為N307E，寬21mm，外徑80mm，且考慮箱體鑄造時(shí)的方便）段直徑（選擇右端軸承內(nèi)徑，選用圓錐滾子軸承30205，寬度15mm，外徑52mm.）（軸承內(nèi)徑及套筒長(zhǎng)）所以總長(zhǎng)。5) 軸的強(qiáng)度校核已知小齒輪，圓周力為，徑向力為,在危險(xiǎn)截面上的內(nèi)力矩平面內(nèi)彎矩：平面內(nèi)彎矩：總的合成彎矩：取，由強(qiáng)度理論得危險(xiǎn)截面處的計(jì)算應(yīng)力：因此該軸強(qiáng)度足夠。3.5.3 軸III的設(shè)計(jì)1) 選擇軸的材料及熱處理由文獻(xiàn)1查表15-1，得軸III選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBS，2) 按扭矩大小初步確定軸徑由文獻(xiàn)1查表15-3，取，則考慮有鍵槽和軸承，軸頸加大10%：所

29、以取。3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-8 軸結(jié)構(gòu)圖4）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度段直徑（選擇左端軸承內(nèi)徑,選用圓錐滾子軸承30206，寬度16mm，外徑62mm.）（軸承內(nèi)徑及套筒長(zhǎng)）段軸肩高,考慮到要用鍵連接，所以直徑段直徑（選擇右端軸承內(nèi)徑，選用圓錐滾子軸承30206，寬度16mm，外徑62mm.）（軸承內(nèi)徑及套筒長(zhǎng)）所以總長(zhǎng)。5) 軸的強(qiáng)度校核已知小齒輪，圓周力為，徑向力為在危險(xiǎn)截面上的內(nèi)力矩XOZ平面內(nèi)彎矩XOY平面內(nèi)彎矩合成彎矩取，由強(qiáng)度理論得危險(xiǎn)截面處的計(jì)算應(yīng)力：。因此該軸強(qiáng)度足夠。3.5.4 軸IV的設(shè)計(jì)1) 選擇軸的材料及熱處理由文獻(xiàn)1查表15-1，得軸III選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度21

30、7255HBS，2) 按扭矩初步確定軸徑由文獻(xiàn)1查表15-3，取，則考慮有鍵槽和軸承，軸頸加大10%：所以取3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-8 IV軸結(jié)構(gòu)圖4）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度段直徑（選擇左端軸承內(nèi)徑,選用圓錐滾子軸承30206，寬度16mm，外徑62mm.）（軸承內(nèi)徑及套筒長(zhǎng)）段軸肩高,考慮到要用鍵連所以直徑段直徑（選擇右端軸承內(nèi)徑，選用圓錐滾子軸承30206，寬度16mm，外徑62mm.）（軸承內(nèi)徑及套筒長(zhǎng)）所以總長(zhǎng)。5) 軸的強(qiáng)度校核已知小齒輪，圓周力為，徑向力為在危險(xiǎn)截面上的內(nèi)力矩XOZ平面內(nèi)彎矩：XOY平面內(nèi)彎矩：總的合成彎矩：取，由強(qiáng)度理論得危險(xiǎn)截面處的計(jì)算應(yīng)力：因此該軸強(qiáng)度足夠。3.

31、5.5 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1) 選擇軸的材料及熱處理由于主軸承受的扭矩較大并且是空心軸，由文獻(xiàn)1查表15-1，主軸選用35SiMn調(diào)質(zhì)處理，硬度229286HBS， 2) 按扭矩初算軸徑由文獻(xiàn)1查表15-3，取，則考慮到主軸上有鍵槽和軸承，主軸為空心軸，故軸頸應(yīng)加大70%：，再考慮到主軸空心軸的內(nèi)徑所以取3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-9 主軸結(jié)構(gòu)圖確定軸各段直徑和長(zhǎng)度段直徑段直徑，（考慮到密封和端蓋）段直徑（軸承的安裝，選圓柱滾子軸承N213E，寬度23mm，內(nèi)徑65mm ,外徑120mm）段（考慮變速時(shí)齒輪的滑移及箱體鑄造時(shí)的方便）段（選擇主軸右端軸承，選軸承N216E，寬26mm，內(nèi)徑80，外徑140

32、mm）段直徑（考慮端蓋的安裝，擋油環(huán)安裝螺紋的加工）段直徑（用于安裝卡盤(pán)等機(jī)構(gòu)）VIII段工藝椎體，錐度為所以軸的總長(zhǎng)4）驗(yàn)算軸的強(qiáng)度已知齒輪，圓周力為，徑向力為其中在危險(xiǎn)截面上的內(nèi)力矩平面內(nèi)彎矩：平面內(nèi)彎矩：總的合成彎矩：取，由強(qiáng)度理論得危險(xiǎn)截面處的計(jì)算應(yīng)力：其中，因此主軸的強(qiáng)度足夠。4 箱體的設(shè)計(jì)4.1 機(jī)座的結(jié)構(gòu) 機(jī)座的形式很多，分類方法也各部相同。但就其一般的構(gòu)造形式而言，可分為四類：臥式機(jī)座、立式機(jī)座、門(mén)式機(jī)座和環(huán)式機(jī)座。對(duì)于普通車床而言，以臥式和立式居多。4.2 箱體的機(jī)構(gòu)4.2.1 箱體的材料對(duì)于普通車床，箱體結(jié)構(gòu)通常采用鑄造。箱體的材料常常即要求便于施工，又價(jià)格低廉，所以通常采

33、用球墨鑄鐵、普通灰鑄鐵以及變性灰鑄鐵等；對(duì)于那些要求強(qiáng)度高、剛度大的機(jī)械，箱體的材料通常采用鑄鋼；對(duì)于那些減小質(zhì)量具有很大意義的機(jī)械（如運(yùn)行式機(jī)器），采用鋁合金等輕金屬。4.2.2 箱體的設(shè)計(jì)（一） 箱體的設(shè)計(jì)概要?jiǎng)偠仁窍潴w類零件工作能力的最主要指標(biāo)，其次是強(qiáng)度和抗振性能。此外，對(duì)于具體的機(jī)械，還應(yīng)該符合特殊要求，并力求具有良好的工藝性。如圖4-1為主軸箱展開(kāi)圖。箱體的結(jié)構(gòu)及尺寸取決于內(nèi)外部零部件的形狀和尺寸。由以上設(shè)計(jì)出的各幾何尺寸（齒頂圓直徑、齒寬以及各軸間的中心距等）確定箱體的機(jī)構(gòu)和尺寸大?。ū?-1為箱體的尺寸）。圖4-1 主軸箱展開(kāi)圖 （2） 鑄造工藝要求 箱體應(yīng)具有良好的鑄造工藝性

34、，鑄件冷卻時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生縮孔和裂紋。（三） 加工工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的要求由于聲場(chǎng)和加工方法不盡相同，對(duì)零件的結(jié)構(gòu)也有不同的要求，因此要特別注意加工工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的要求。（四） 裝配工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的要求為了縮短裝配時(shí)間，提高工作效率，必須對(duì)裝配工藝有較高要求。表4-1 箱體的尺寸名稱符號(hào)尺寸關(guān)系箱座壁厚25箱蓋壁厚18箱蓋凸緣厚12箱座凸緣厚12箱座底的凸緣厚40底部螺釘數(shù)目20外箱壁距離軸承端面的長(zhǎng)度齒輪頂圓到內(nèi)箱壁的間距齒輪端面與內(nèi)箱壁的間距箱體蓋的厚度與箱座的肋厚5 潤(rùn)滑與密封5.1 潤(rùn)滑設(shè)計(jì)普通機(jī)床主軸變速箱多用潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑，而且多為閉式齒輪傳動(dòng)，有密閉的箱體，齒輪工作環(huán)節(jié)較為清潔。采用潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑時(shí)應(yīng)該保證回油路的暢通，進(jìn)油方向一定要注意到角接觸軸承的泵油效應(yīng)，即潤(rùn)滑油必須從小端進(jìn)大端出。為了方便潤(rùn)滑，箱體上的回油孔的直徑應(yīng)盡可能的大些。箱體上需要放置油標(biāo)，以便及時(shí)檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)工作情況。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。5.2 潤(rùn)滑油的選擇潤(rùn)滑油的選擇與軸