機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)年級轉(zhuǎn)速參考資料

1.歸納...........................................................1.1機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)的目的................................................................................................................1.2設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求....................................................................................................................1.3操作性能要求.......................................................................................................................................2.參數(shù)的擬訂.....................................................2.1確定極限轉(zhuǎn)速.......................................................................................................................................2.2主電機(jī)選擇..........................................................................................................................................3.傳動設(shè)計(jì)...................................................................................................................................................3.1主傳動方案擬訂..................................................................................................................................3.2傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇..............................................................................................................確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目.......................................................................................傳動式的擬訂...................................................................................................................................結(jié)構(gòu)式的擬訂...................................................................................................................................4.傳動件的估計(jì)........................................................................................................................................4.1三角帶傳動的計(jì)算.............................................................................................................................4.2傳動軸的估計(jì)....................................................................................................................................主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速..............................................................................................................................各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速.....................................................................................................................各軸直徑的估計(jì)............................................................................................................................4.3齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算.........................................................................................................齒輪齒數(shù)的確定............................................................................................................................齒輪模數(shù)的計(jì)算............................................................................................................................齒寬確定...........................................................................................................................................齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)..................................................................................................................................4.4帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)....................................................................................................................................4.5傳動軸間的中心距..............................................................................................................................4.6軸承的選擇..........................................................................................................................................4.7片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算.........................................................................................................摩擦片的徑向尺寸..........................................................................................................................按扭矩選擇摩擦片結(jié)合面的數(shù)目..................................................................................................離合器的軸向拉緊力......................................................................................................................反轉(zhuǎn)摩擦片數(shù)..................................................................................................................................5.動力設(shè)計(jì)................................................................................................................................................5.1傳動軸的驗(yàn)算......................................................................................................................................Ⅰ軸的強(qiáng)度計(jì)算..............................................................................................................................作用在齒輪上的力的計(jì)算..............................................................................................................主軸抗震性的驗(yàn)算..........................................................................................................................5.2齒輪校驗(yàn)..............................................................................................................................................5.3軸承的校驗(yàn)...........................................................................................................................................6.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明......................................................................................................................................6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案.................................................................................................6.2張開圖及其部署................................................................................................................................6.3I軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)......................................................................................................................6.4齒輪塊設(shè)計(jì)........................................................................................................................................其他問題...........................................................................................................................................6.5傳動軸的設(shè)計(jì)....................................................................................................................................6.6主軸組件設(shè)計(jì)....................................................................................................................................各部分尺寸的選擇.........................................................................................................................主軸軸承........................................................................................................................................主軸與齒輪的連接.........................................................................................................................潤滑與密封....................................................................................................................................其他問題........................................................................................................................................7.總結(jié)..........................................................................................................................................................8.明細(xì)表491.歸納1.1機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)床課程設(shè)計(jì)，是在學(xué)習(xí)過課程《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》此后進(jìn)行的實(shí)踐性授課環(huán)節(jié)。其目的在于經(jīng)過機(jī)床運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬訂傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，獲得設(shè)計(jì)構(gòu)思，方案解析，結(jié)構(gòu)工藝性，機(jī)械制圖，部件計(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，成立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)解析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求一般機(jī)床的規(guī)格和種類有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該依照的基礎(chǔ)。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設(shè)計(jì)的是一般型車床主軸變速箱。主要用于加工輾轉(zhuǎn)體。車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)：1、加工工件直徑為：60㎜時(shí)，機(jī)床達(dá)到的最高切削速度Vmax=150m/min;2、變速范圍Rn=43～51；3、V=100m/min時(shí)，切削45號鋼時(shí)，機(jī)床功率贊同的最大切削用量為：ap=5㎜，f=0.3㎜/r；4、抗振性：一般。1.3操作性能要求1）擁有皮帶輪卸荷裝置2）手動控制雙向摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停止運(yùn)動要求3）主軸的變速由變速手柄完成4）床頭箱的外型尺寸、與床頭床身的聯(lián)接要求與C618K-I車床的床頭箱相同2.參數(shù)的擬訂2.1確定極限轉(zhuǎn)速由于K=0.5，Rd=0.2～0.25dmax=KD=0.5×500=250mmdmin=Rd×dmax=（0.2～0.25）·dmax=50～62.5又∵Rn=43～51∴nminnmax/Rn18.73~22.2r/min2.2主電機(jī)選擇合理的確定電機(jī)功率，使機(jī)床既能充發(fā)散揮其使用性能，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。已知異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有

3000

r/min

、1500r/min

、1000r/min、750

r/min，已知

P額是

7.1KW，依照《車床設(shè)計(jì)手冊》附錄表

2選

Y132M-4，額定功率

7.5kw，滿載轉(zhuǎn)速

1440

r

，0.87。min3.傳動設(shè)計(jì)3.1主傳動方案擬訂擬訂傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停、想象、制動、控制等整個(gè)傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不一樣特點(diǎn)的傳動型式、變速類型。傳動方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度親近相關(guān)，和工作性能也相關(guān)系。因此，確定傳動方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面一致考慮。傳動方案有多種，傳動型式更是眾多，比方：傳動型式上有集中傳動，分別傳動；擴(kuò)大變速范圍可用增加傳動組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動等型式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。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，我們采用集中傳動型式的主軸變速箱。3.2傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于解析和選擇簡單的串通式的傳動不失為適用的方法，

但對于解析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實(shí)質(zhì)的方案，就其實(shí)不是十分有效。確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目級數(shù)為

Z的傳動系統(tǒng)由若干個(gè)序次的傳動組組成，各傳動組分別有

Z、Z

、個(gè)傳動副。即

Z

Z1Z2Z3傳動副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子：Zab，能夠有多種方案，例：18=3×3×2；18=2×3×2×2；18=2×3×[1+2×1×1]；18=2×3×[1×2×1]傳動式的擬訂級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，選擇傳動組安排方式時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱的詳盡結(jié)構(gòu)、裝置和性能。在Ⅰ軸若是部署換向摩擦離合器時(shí)，為減少軸向尺寸，第一傳動組的傳動副數(shù)不能夠多，以2為宜。主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個(gè)傳動組的傳動副常采用2。綜上所述，傳動式為18=2×3×2×2。結(jié)構(gòu)式的擬訂對于18=2×3×2×2傳動式，有2種結(jié)構(gòu)式和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為：182132262126(26：內(nèi)輪+背輪，2126：重復(fù)6級)182132262126(2126：重復(fù)6級)由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床I軸裝有摩擦離合器，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。初選182132262126(26：內(nèi)輪+背輪，2126：重復(fù)6級)的方案。3.3轉(zhuǎn)速圖的擬訂正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖：主傳動系圖為：傳動件的估計(jì)4.1三角帶傳動的計(jì)算三角帶傳動中，軸間距A能夠加大。由于是摩擦傳達(dá)，帶與輪槽間會有打滑，宜可緩和沖擊及隔斷振動，使傳動平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動。選擇三角帶的型號依照公式式中P---電動機(jī)額定功率，Ka--工作情況系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-8因此選擇B型帶。確定帶輪的計(jì)算直徑D，D帶輪的直徑越小帶的波折應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑D不宜過小，即DDmin。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-3，8-7取主動輪基準(zhǔn)直徑D=125mm。由公式D2n1D1n2式中：n-小帶輪轉(zhuǎn)速，n-大帶輪轉(zhuǎn)速，因此D21440125225mm，由《機(jī)械設(shè)計(jì)A》800表8-7取園整為250mm。確定三角帶速度D1n13.1412514409.95m按公式V601000601000s由于5m/min<V<25m/min,因此選擇合適。初步初定中心距帶輪的中心距，平時(shí)依照機(jī)床的整體布局初步選定，一般可在以下范圍內(nèi)采用：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式0.7D1D2A02D1D2mm即：262.5mm<A0<750mm取A0=600mm.三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度L由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度L1800mm驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù)吻合要求。確定實(shí)質(zhì)中心距A驗(yàn)算小帶輪包角11800D2D157.5016801200，主動輪上包角合適。A確定三角帶根數(shù)Z依照《機(jī)械設(shè)計(jì)》式8-22得:傳動比:查表8-5c，8-5d得p0=0.40KW,p0=3.16KW查表8-8，k=0.97；查表8-2，kl=0.95因此取Z3根計(jì)算預(yù)緊力查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4，q=0.18kg/m計(jì)算壓軸力4.2傳動軸的估計(jì)傳動軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在屢次載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲倦破壞。機(jī)床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不一樣意有較大變形。因此疲倦強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，能夠不用驗(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，必定保證傳動軸有足夠的剛度。主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是低速第一個(gè)三分之一變速范圍的最高一級轉(zhuǎn)速：各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速軸Ⅴ：有18級轉(zhuǎn)速，其中80r/min經(jīng)過齒輪獲得63r/min，恰巧能傳達(dá)全部功率：因此：nV=80r/min同理可得：nⅣ=250r/min，nⅢ=630r/min，nⅡ=630r/min,nⅠ=800r/min各軸直徑的估計(jì)其中：P-電動機(jī)額定功率K-鍵槽系數(shù)A-系數(shù)從電機(jī)到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積；nj-該傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。計(jì)算轉(zhuǎn)速nj是傳動件能傳達(dá)全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速能夠從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動關(guān)系確定。Ⅰ軸：K=1.06，A=120因此d1(1201.06)47.50.96mm25.3mm，取28mm800Ⅱ軸：K=1.06，A=120d2(1201.06)47.50.960.990.98mm27.4mm,取30mm630Ⅲ軸：K=1.06，A=110d3(1101.06)46.985440.990.98mm38.5mm,取40mm630Ⅳ軸：K=1.06，A=100d4(1001.06)46.985440.990.980.990.98mm,取30mm25027.4mmⅤ軸：K=1.06，A=906.57530.990.98d5(901.06)480mm,取40mm38.5mm取39mmⅥ軸：K=1.06，A=80取39mm此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整。4.3齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算齒輪齒數(shù)的確定當(dāng)各變速組的傳動比確定今后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊介紹的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和Sz及小齒輪的齒數(shù)能夠從表3-6（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）中采用。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。第一組齒輪：傳動比：u111,u211021.412查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-6，齒數(shù)和Sz取88=34，Z2=54，Z3=39，Z4=49；第二組齒輪：11,u211傳動比：u102，u23齒數(shù)和Sz取88：Z5=34，Z6=54，Z7=44，Z8=44，Z9=25，Z10=63；第三組齒輪：21傳動比：u1,u241齒數(shù)和Sz取91：Z11=26，Z12=65，Z13=56，Z14=35，第四組齒輪：1傳動比：u1,u25齒數(shù)和Sz取95：Z15=26，Z16=65，Z17=56，Z18=35，第五組齒輪：1傳動比：u1齒數(shù)和Sz取100：Z19=26，Z20=654.3.2齒輪模數(shù)的計(jì)算(1)Ⅰ-Ⅱ齒輪波折疲倦的計(jì)算：（機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)P36，nj為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，可依照轉(zhuǎn)速圖確定）齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：A3703Nmm37037.290nj560取A=90，由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)：依照計(jì)算采用兩其中的較大值，采用周邊的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取mj2.05因此取m2.5Ⅱ-Ⅲ齒輪波折疲倦的計(jì)算：齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：A3703Nmm37036.916120.5n200取A=121，由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)：依照計(jì)算采用兩其中的較大值，采用周邊的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取mj2.75因此取m3Ⅲ-Ⅳ齒輪波折疲倦的計(jì)算：齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：A3703Nmm37036.71161.9，n80取A=162，由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)：依照計(jì)算采用兩其中的較大值，采用周邊的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取m2.83因此取m3Ⅳ-Ⅴ齒輪波折疲倦的計(jì)算：齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：A3703Nmm37036.51160.3，n80取A=161，由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)：依照計(jì)算采用兩其中的較大值，采用周邊的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取m3.69因此取m4Ⅴ-Ⅵ齒輪波折疲倦的計(jì)算：齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：A3703Nmm37036.31171.89，n63取A=172，由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)：依照計(jì)算采用兩其中的較大值，采用周邊的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取m3.89因此取m4(4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：20度，h*1，c*0.25從機(jī)械原理表10-2查得以下公式齒頂圓dazh*am=(1+2)齒根圓df(z12h*a2c*)m分度圓d=mz齒頂高h(yuǎn)a=h*am齒根高h(yuǎn)f=(h*a+c*)m齒輪的詳盡值見表齒輪尺寸表齒輪齒數(shù)Z模數(shù)M分度圓D齒頂圓da1342.585902542.51351403392.597.5102.54492.5122.5127.55343102108654316216874431321388443132138925375811063318919511263788412653195201135631681741435310511115234921001672428829617534212220184241681761944417618420564224232齒輪齒根圓df齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn)f191.2591.2591.252141.25141.25141.253103.75103.75103.754128.75128.75128.755109.5109.5109.56169.5169.5169.57139.5139.5139.58139.5139.5139.5982.582.582.510196.5196.5196.51185.585.585.512202.5202.5202.513175.5175.5175.514112.5112.5112.5151021021021629829829817222222222181781781781918618618620234234234由公式Bmmm6~10,m為模數(shù)得：第一套嚙合齒輪6~102.515~25BImm第二套嚙合齒輪6~10318~30BIImm第三套嚙合齒輪BIII6~10318~30mm第四套嚙合齒輪BIV6~10424~40mm第五套嚙合齒輪B6~10424~40mmV一對嚙合齒輪，為了防范大小齒輪因裝置誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)致使嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)主動輪比小齒輪齒寬大因此B117mm,B215mm，B317mm，B415mm，B519mm,B618mm,B718mmB818mm,B919mm,B1018mm齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)160mmda500mm時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問題，現(xiàn)敲定把齒輪14做成腹板式結(jié)構(gòu)。其他做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。齒輪14計(jì)算以下：D0da10~14Mn，D4d486mm，D31.6d31.686138mm，270124222mmD20.25~0.35D0D30.3222138D1D0D3/2180mm,C12mm25mm4.4帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P156頁，當(dāng)dd300mm時(shí),采用腹板式。D是軸承外徑，查《機(jī)械部件手冊》確定采用深溝球軸承

6211，d=55mm,D=100mm。帶輪內(nèi)孔尺寸是軸承外徑尺寸100mm。齒《機(jī)械設(shè)計(jì)》表

8-10

確定參數(shù)得：帶輪寬度：

B

z1e

2f

51

827

64mm分度圓直徑：dd280mm，4.5傳動軸間的中心距機(jī)床傳動系統(tǒng)圖以下：4.6軸承的選擇Ⅰ軸：6208D=80B=18深溝球軸承Ⅱ軸：7207CD=72B=17角接觸球軸承Ⅲ軸：7207CD=72B=17角接觸球軸承Ⅳ軸：7208CD=80B=18角接觸球軸承Ⅴ軸：7210CD=90B=20角接觸球軸承Ⅵ軸：3182115D=115B=30雙向推力球軸承4.7片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算片式摩擦離合器目前在機(jī)床中應(yīng)用廣泛，由于它能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)中接通或脫開，擁有結(jié)合平穩(wěn)、沒有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，部分部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī)床主傳動。摩擦片的徑向尺寸摩擦片的外徑尺寸碰到輪廓空間的限制，且受制于軸徑d，而摩擦片的內(nèi)外徑又決定著內(nèi)外摩擦片的環(huán)形接觸面積的大小，直接影響離合器的結(jié)構(gòu)和性能。一般外摩擦片的外徑可?。篋1d(2~6)mmd為軸的直徑，取d=55，因此D155+5=60mm特點(diǎn)系數(shù)是外片內(nèi)徑D1與內(nèi)片外徑D2之比取=0.7，則內(nèi)摩擦片外徑D160D285.7mm0.7按扭矩選擇摩擦片結(jié)合面的數(shù)目一般應(yīng)使采用和設(shè)計(jì)的離合器的額定靜扭矩Mj和額定動扭矩Md滿足工作要求，由于一般機(jī)床是在空載下啟動反向的，故只需按離合器結(jié)合后的靜負(fù)載扭矩來計(jì)算。即：取Z=9離合器的軸向拉緊力由QS[p]K，得：查《機(jī)床部件手冊》，摩擦片的型號以下：內(nèi)片：Dp=72.85，查表?。篋=85mm，d=55mmb=1.5mm,B=9.7mmH=23.5mm,=0.5mm外片：Dp=72.85，查表?。篋=87mm，d=56mmb=1.5mm,B=20mmH=48mm,H1=42mm=0.5mm內(nèi)外片的最小縫隙為：0.2～0.4mm反轉(zhuǎn)摩擦片數(shù)取Z=4動力設(shè)計(jì)5.1傳動軸的驗(yàn)算由于變速箱各軸的應(yīng)力都比較小，驗(yàn)算時(shí)，平時(shí)都是用復(fù)合應(yīng)力公式進(jìn)行計(jì)算：M20.572b]（MPa）bW[——b為復(fù)合應(yīng)力（MPa）——[b]為許用應(yīng)力（MPa）——W為軸危險(xiǎn)斷面的抗彎斷面模數(shù)實(shí)心軸：Wd3(mm3)32空心軸：Wd3[1(d0)4](mm3)32D花鍵軸：Wd4Zb(Dd)(Dd)23)32D32(mm——d為空心軸直徑，花鍵軸內(nèi)徑——D為空心軸外徑，花鍵軸外徑——d0為空心軸內(nèi)徑——b為花鍵軸的鍵寬——Z為花鍵軸的鍵數(shù)為在危險(xiǎn)斷面的最大彎矩MMx2My2N·mm為在危險(xiǎn)斷面的最大扭矩——N為該軸傳達(dá)的最大功率——Nj為該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速2T齒輪的圓周力：PtD齒輪的徑向力：Pr0.5PtⅠ軸的強(qiáng)度計(jì)算Ⅰ軸：PI7.50.8720.966.26作用在齒輪上的力的計(jì)算已知大齒輪的分度圓直徑：d=mz=2.5×39=97.5mm圓角力：Ft2274728.75D21532.9N97.5徑向力：Fr0.5Ft0.51532.9766.45N軸向力：FaFt1532.9N方向以下列圖：由受力平衡：F拉F2F1Fr0F拉=1759.2NFr=766.45N因此F2F1=－（1759.2+766.45）=－2525.65N以a點(diǎn)為參照點(diǎn)，由彎矩平衡得：105F1+Fr（105+40）－F2（300+40+105）=0因此：F1=2245.5NF2=280.1N在V面內(nèi)的受力情況以下：受力平衡：FEFtF1F20即：1759.2+1532.9F1F20以a點(diǎn)為參照點(diǎn)，由彎矩平衡：F1×105－Ft×（105+40）+F2（300＋105＋40）=0因此F1=－3629NF2=3653N在V面的彎矩圖以下：主軸抗震性的驗(yàn)算1）支撐剛度，包括軸承的彈性變形和坐圈接觸變形。向心推力球軸承：=（0.7~0.002）d圓錐孔雙列向力短圓柱滾子軸承：=0.4103R（mm）d前軸承處d=100，d100，R=5400kgf，R12500kgf因此：r=0.0108mmr1=0.0251mm坐圓外變形：

r

4rkdb

(1

dD

)對于向心球軸承：

D=150，d=100，b=60，取

k=0.01因此：對于短圓柱滾子軸承：D=150，d=100，b=37，取k=0.01，R=12500kgf因此：因此軸承的徑向變形：r=

r

r

0.060.016

0.076mmr1=

r1+

r1=0.05+0.053=0.103mm支撐徑向剛度：R5400k=71052.63kgf0.0762）量主要支撐的剛度折算到切削點(diǎn)的變形其中L=419mm，KA=121359.2kg/mm因此：（3）主軸自己引起的切削點(diǎn)的變形7其中：P=2940N，a=125mm，L=419mm，E=2×10N/cm，D=91mm44442I=0.05·（D-d）=0.05×（91-46）=3163377.25mm因此：4）主軸部件剛度5）驗(yàn)算抗振性則：因此：因此主軸抗振性滿足要求。5.2齒輪校驗(yàn)在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和波折應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪2，齒輪7，齒輪12這三個(gè)齒輪。（1）接觸應(yīng)力公式：u----

大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比；k

---

齒向載荷分布系數(shù)；

kv----

動載荷系數(shù)；

kA----

工況系數(shù)；

ks----

壽命系數(shù)查《

機(jī)

械裝備設(shè)計(jì)》

表

10-4

及圖

10-8

及表

10-2

分布得kHB

1.15,kFB

1.20;kv

1.05,kA

1.25假定齒輪工作壽命是48000h，故應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為查《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》圖10-18得KFN0.9,KHN0.9，因此：（2）波折應(yīng)力：查《金屬切削手冊》有Y=0.378，代入公式求得：Qw=158.5Mpa查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21e,齒輪的材產(chǎn)選40Cr滲碳，大齒輪、小齒輪的硬度為60HRC，故有1650，從圖10-21e讀出920。由于：，fMPawMPaff,ww故滿足要求，別的兩齒輪計(jì)算方法如上，均吻合要求。5.3軸承的校驗(yàn)Ⅰ軸采用的是角接觸軸承7206其基本額定負(fù)荷為30.5KN由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值n710r/min因此齒輪越小越湊近軸承，對軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。齒輪的直徑d242.560mmⅠ軸傳達(dá)的轉(zhuǎn)矩T9550PnT95507.50.9659.3Nm710齒輪受力Fr2T259.31412Nd60103依照受力解析和受力求能夠得出軸承的徑向力為Rv1Frl11060Nl1l2Rv214121060352N因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5查得fp為1.2到1.8，取fp1.3，則有：P1fpX1R11.310621378NP2fpX2R21.3352457.6N軸承的壽命由于P1P2，因此按軸承1的受力大小計(jì)算：Lh106(C)106(17200)338309.1h60nP1608501378故該軸承能滿足要求。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明6.1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)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等）、主軸組件、控制機(jī)構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)系件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與部署，用一張張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，一般只畫張開圖。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)械傳動的相關(guān)要求外，重視考慮以下幾個(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，依照標(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)中不能防范要經(jīng)過反復(fù)思慮和多次改正。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：1）部署傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2）檢驗(yàn)傳動設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí)改正。3）確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的地址以及各軸的相對地址，以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算供應(yīng)必要的數(shù)據(jù)。6.2張開圖及其部署張開圖就是依照傳動軸傳達(dá)運(yùn)動的先后序次，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平展張開在同一個(gè)平面上。I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種部署方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑碰到離合器內(nèi)徑的拘束，齒根圓的直徑必定大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種部署方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，獲得一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通獲得三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，經(jīng)過空心軸中的拉桿來控制離合器的結(jié)構(gòu)?？偛渴饡r(shí)需要考慮制動器的地址。制動器能夠部署在背輪軸上也能夠放在其他軸上。制動器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，省得制動扭矩太大，是制動尺寸增大。齒輪在軸上部署很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。6.3I軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)將運(yùn)動帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)軸的剛度或使軸部受帶的拉力（采用卸荷裝置）。I軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的部件很多，裝置很不方便，一般都是在箱外組裝好I軸在整體裝入箱內(nèi)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上，經(jīng)過法蘭盤將帶輪的拉力傳達(dá)到箱壁上。車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時(shí)退刀。車螺紋時(shí)，換向頻率較高。實(shí)現(xiàn)政反轉(zhuǎn)的變換方案很多，我們采用正反向離合器。正反向的變換在不停車的狀態(tài)下進(jìn)行，常采用片式摩擦離合器。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。在確定軸向尺寸時(shí)，摩擦片不壓緊時(shí)，應(yīng)留有0.2～0.4mm的縫隙，縫隙應(yīng)能調(diào)整。離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得注意：1）摩擦片的軸向定位：由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤實(shí)現(xiàn)。其中一個(gè)圓盤裝在花鍵上，另一個(gè)裝在花鍵軸上的一個(gè)環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過一個(gè)花鍵齒，和軸上的花鍵對正，爾后用螺釘把錯(cuò)開的兩個(gè)圓盤連接在一起。這樣就限制了軸向和周向德兩個(gè)自由度，起了定位作用。2）摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向搬動實(shí)現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封閉系統(tǒng)，不增加軸承軸向復(fù)合。3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使加力環(huán)推動擺桿和鋼球的運(yùn)動是不能逆的，即控制力撤消后，有自鎖作用。軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當(dāng)離合器接通時(shí)才和軸一起轉(zhuǎn)動。但脫開的另一端齒輪，與軸輾轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)試慮這點(diǎn)。齒輪與軸之間的軸承能夠用轉(zhuǎn)動軸承也能夠用滑動軸承?；瑒虞S承在一些性能和維修上不如轉(zhuǎn)動軸承，但它的徑向尺寸小?？仗X輪需要有軸向定位，軸承需要潤滑。6.4齒輪塊設(shè)計(jì)齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不能防范要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸輾轉(zhuǎn)平均性。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問題。齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于以下相關(guān)因素：1）是固定齒輪還是滑移齒輪；2）搬動滑移齒輪的方法；3）齒輪精度和加工方法；變速箱中齒輪用于傳達(dá)動力和運(yùn)動。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動和噪聲越大，依照實(shí)質(zhì)結(jié)果得知，圓周速度會增加一倍，噪聲約增大6dB。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲的影響比運(yùn)動誤差要大，因此這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級。為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動齒輪都要采用較高的精度。多數(shù)是用7—6—6，圓周速度很低的，才選8—7—7。若是噪聲要求很嚴(yán)，或一些重點(diǎn)齒輪，就應(yīng)選6—5—5。當(dāng)精度從7—6—6提高到6—5—5時(shí)，制造花銷將顯著提高。不一樣精度等級的齒輪，要采用不一樣的加工方法，對結(jié)構(gòu)要求也有所不一樣。8級精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。7級精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)能夠達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的7級齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于7，也許淬火后在衍齒。的齒輪，用精美滾齒機(jī)能夠達(dá)到。淬火齒輪，必定磨齒才能達(dá)到6級。機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。

6級精度滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不一樣，加工方法和畫法也不一樣樣，應(yīng)予注意。選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機(jī)械加工時(shí)的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。齒輪磨齒時(shí)，要求有較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的齒輪塊。有時(shí)為了縮短軸向尺寸，也適用組合齒輪的。要保證正確嚙合，齒輪在軸上的地址應(yīng)該可靠?；讫X輪在軸向地址由控制機(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝置時(shí)最后調(diào)整確定。6.5傳動軸的設(shè)計(jì)機(jī)床傳動軸，廣泛采用轉(zhuǎn)動軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機(jī)構(gòu)能正常工作。第一傳動軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平行度等裝置及加工誤差也會引起上述問題。傳動軸能夠是光軸也能夠是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有特地加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無困難。因此裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸?；ㄦI軸承載能力高，加工和裝置也比帶單鍵的光軸方便。軸的部分長度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能夠和花鍵空配合。這是加工時(shí)的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑D刀為65～85mm。機(jī)床傳動軸常采用的轉(zhuǎn)動軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈能夠分開，裝置方便，縫隙簡單一整。因此有時(shí)在沒有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號和尺寸，第一取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，能夠提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時(shí)加工幾個(gè)同心孔的工藝。下面解析幾種鏜孔方式：對于支撐跨距長的箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，能夠從一邊（叢大孔方面進(jìn)刀）伸進(jìn)鏜桿，同時(shí)加工各孔；對中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必定在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能防范。既要滿足承載能力的要求，又要吻合孔加工工藝，能夠用輕、中或重系列軸承來達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。兩孔間的最小壁厚，不得小于5～10mm，省得加工時(shí)孔變形?；ㄦI軸兩端裝軸承的軸頸尺寸最少有一個(gè)應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。一般傳動軸上軸承采用G級精度。傳動軸必定在箱體內(nèi)保持正確地址，才能保證裝在軸上各傳動件的地址正確性，不論軸可否轉(zhuǎn)動，可否受軸向力，都必定有軸向定位。對受軸向力的軸，其軸向定位就更重要。輾轉(zhuǎn)的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時(shí)應(yīng)注意：1）軸的長度。長軸要考慮熱伸長的問題，宜由一端定位。2）軸承的縫隙可否需要調(diào)整。3）整個(gè)軸的軸向地址可否需要調(diào)整。4）在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。5）加工和裝置的工藝性等。6.6主軸組件設(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）也許刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動，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。各部分尺寸的選擇主軸形狀與各部分尺寸不但和強(qiáng)度、剛度相關(guān)，而且涉及多方面的因素。1）內(nèi)孔直徑車床主軸由于要經(jīng)過棒料，安裝自動卡盤的控制機(jī)構(gòu)及經(jīng)過卸頂尖的頂桿，必定是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢。2）軸頸直徑前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估計(jì)或擬訂一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。3）前錐孔直徑前錐孔用來裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。4）支撐跨距及懸伸長度為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長度a。選擇合適的支撐跨距L，一般介紹?。篖

a

=3～5，跨距

L小時(shí)，軸承變形對軸端變形的影響大。因此，軸承剛度小時(shí)，

La應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值?？缇郘的大小，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，經(jīng)常不能夠滿足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求湊近上述要求。主軸軸承1）軸承種類選擇主軸前軸承有兩種常用的種類：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)比較簡單，但贊同的極限轉(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。是一種新式軸承，在近來幾年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。擁有承載能力大，贊同極限轉(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，但贊同的極限轉(zhuǎn)速低，簡單發(fā)熱。向心推力球軸承。贊同的極限轉(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)簡單，制造方便，但為了提高主軸剛度也適用三個(gè)支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔擁有優(yōu)異的同心度，否則溫升和空載功率增大，收效不用然好。三孔同心在工藝上難度較大，能夠用兩個(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0.03～0.07mm），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生波折變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。軸承配置時(shí)，除選擇軸承的種類不一樣外，推力軸承的部署是主要差別。推力