機械制造裝備課程設(shè)計模板

機械制造裝備課程設(shè)計資料內(nèi)容僅供參考，如有不當或者侵權(quán)，請聯(lián)系本人改正或者刪除。機械制造裝備課程設(shè)計項目總結(jié)報告題目:工作臺面積250×1000mm2臥式升降臺銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計院(系)機電工程學(xué)院專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生學(xué)號11208104班號1208104指導(dǎo)教師填報日期12月16日哈爾濱工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院制年12月哈爾濱工業(yè)大學(xué)機械制造裝備課程設(shè)計任務(wù)書姓名:院系:機電工程學(xué)院專業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化班號:1208104學(xué)號:11208104任務(wù)起止日期:11月30日至12月18日課程設(shè)計題目:工作臺面積臥式升降臺銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計主要內(nèi)容:(1)運動設(shè)計:根據(jù)給定的設(shè)計要求,分析定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖,確定傳動副的傳動比及輪齒數(shù),并計算主軸實際轉(zhuǎn)速與標準轉(zhuǎn)速的相對誤差。(2)動力設(shè)計:根據(jù)給定的電動機功率和傳動件的計算轉(zhuǎn)速,初算傳動軸朱靜、齒輪模數(shù),確定皮帶類型及根數(shù)等。完成裝配草圖,驗算傳動件的應(yīng)力、變形等是否在允許范圍內(nèi),驗算主軸組件的靜剛度。(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計:進行主傳動軸系、變速機構(gòu)、主軸組件、箱體、操縱機構(gòu)、潤滑與密封等結(jié)構(gòu)設(shè)計,回執(zhí)裝配圖(包括展開圖、剖視圖)及零件工作圖。(4)撰寫項目總結(jié)報告,包含詳細的設(shè)計說明。技術(shù)要求:主軸轉(zhuǎn)速級數(shù),最低轉(zhuǎn)速,公比,電動機功率。進度安排:三周(1)準備工作及初算2天;(2)展開草圖4天;(3)截面草圖2天;(4)驗算、加粗、標注4天;(5)技術(shù)文檔整理3天;(6)答辯1天指導(dǎo)教師簽字:年月日教研室主任意見:教研室主任簽字:年月日目錄1．項目背景分析 41.1綜合課程設(shè)計Ⅱ的目的 41.2金屬切削機床在國內(nèi)外發(fā)展趨勢 42．研究計劃要點與執(zhí)行情況 52.1設(shè)計任務(wù)書 52.2進度安排 53．項目關(guān)鍵技術(shù)的解決 64．具體研究內(nèi)容與技術(shù)實現(xiàn) 64.1運動設(shè)計 64.1.1確定轉(zhuǎn)速范圍結(jié)構(gòu)方案確定 64.1.2轉(zhuǎn)速圖 94.1.3傳動系統(tǒng)圖 104.2動力設(shè)計 154.2.1主軸及傳動軸軸頸 154.2.2齒輪模數(shù) 174.3結(jié)構(gòu)設(shè)計 214.3.1展開圖設(shè)計 214.3.2截面圖及軸的空間布置 214.4零件驗算 224.4.1主軸剛度 224.4.2傳動軸剛度 294.4.3齒輪疲勞強度 345．技術(shù)指標分析 365.1傳動系統(tǒng)圖的設(shè)計 365.2齒輪齒數(shù)、模數(shù)的選擇 375.3軸徑、孔徑的選擇 375.4其他零部件、細節(jié) 376．存在的問題與建議 377．參考文獻 381．項目背景分析1.1綜合課程設(shè)計Ⅱ的目的《綜合課程設(shè)計II》是機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)極其重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是在相關(guān)先修課程學(xué)習后,進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計綜合訓(xùn)練,使學(xué)生掌握機械系統(tǒng)分析和設(shè)計的基本步驟和方法,培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際工程問題的能力。也為學(xué)習后續(xù)專業(yè)課奠定基礎(chǔ)。1.2金屬切削機床在國內(nèi)外發(fā)展趨勢機床作為加工的母機,總是要保證和提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)率,隨著科技的不斷進步,各種機床也相應(yīng)地不斷發(fā)展與更新,如性能參數(shù)的提高、功能的擴大、切削功率的加大,自動化程度的提高,機床動態(tài)性能的不斷改進,加工精度的不斷提高,基礎(chǔ)元件的不斷創(chuàng)新,控制系統(tǒng)的更新等等。中國機床工業(yè)的發(fā)展趨勢:根據(jù)機床工具工業(yè)局對振興中國機床工業(yè)的設(shè)想,要在以后相當長時期內(nèi)限制和壓縮落后機床的生產(chǎn),要化大力氣發(fā)展高性能、高效率、高水平的適合國民經(jīng)濟需要的”高檔”產(chǎn)品,改進機床品種的構(gòu)成比。重點發(fā)展機、電、儀結(jié)合的產(chǎn)品。注意在沖壓、電加工、激光、等離子加工中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)。國外機床工業(yè)的發(fā)展,特別講究機床的精度、效率,講究機床制造工藝技術(shù)水平,試驗分析與理論研究。從七十年代以來,國外已普遍推廣使用數(shù)控機床。日本和美國已建成柔性自動化生產(chǎn)車間和柔性自動化工廠,整個機床制造的技術(shù)水平和自動檢測控制技術(shù)已有大幅度提高。2．研究計劃要點與執(zhí)行情況2.1設(shè)計任務(wù)書設(shè)計內(nèi)容見表2-1。表2-1 設(shè)計任務(wù)題目公比級數(shù)功率工作臺面積臥式升降臺銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計182.2進度安排進度安排見表2-2。表2-2 進度安排第一周第二周第三周星期123、4、5123、4、512、3、45準備初算開題展開草圖截面草圖驗算加粗論文報告答辯圖版手冊指導(dǎo)書圖冊等齒輪和軸的布置完成項目總結(jié)報告教師下達任務(wù)書3．項目關(guān)鍵技術(shù)的解決課程設(shè)計設(shè)計要求:1、圖紙工作量:畫兩張圖:開展圖(A0)。操縱機構(gòu)、摩擦離合器、換向、制動和潤滑不要求畫,但要求掌握。截面圖(A1):畫剖面軸系布置示意圖(包括截面外形及尺寸、車床標中心高)。(2、標注:中心距,配合尺寸,中心高(車床),外形尺寸。3、明細:不設(shè)明細表,件號采用流水號(1,2,3…)標注,標準件的標準直接標在圖紙上(件號下面),標題欄采用標準裝配圖的標題欄(180×56),其中,圖號:KS01(表示:課設(shè)01號圖紙);單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué);圖名:主傳動系統(tǒng)裝配圖。4、驗算:一對齒輪,小齒輪驗算彎曲強度,大齒輪驗算接觸強度,一根傳動軸,主軸按兩支撐計算。5、主軸端部結(jié)構(gòu)要按標準畫。4．具體研究內(nèi)容與技術(shù)實現(xiàn)4.1運動設(shè)計4.1.1確定轉(zhuǎn)速范圍結(jié)構(gòu)方案確定4.1.1.1確定極限轉(zhuǎn)速由設(shè)計任務(wù)書,電機額定功率,銑床最低轉(zhuǎn)速,級數(shù),公比。則轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍(4-1)(4-1)其中:——轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍;——轉(zhuǎn)速公比;——傳動級數(shù)。 能夠得到, 主軸的極限轉(zhuǎn)速(4-2)(4-2) 其中:——轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍; ——最低轉(zhuǎn)速。 能夠得到,4.1.1.2確定公比由參考文獻[1]表3-6可知主軸實際最大轉(zhuǎn)速。主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為25,31.5,40,50,63,80,100,125,160,200,250,315,400,500,630,800,1000。4.1.1.3確定主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 由參考文獻[1]式(3-2)得,轉(zhuǎn)速級數(shù)(4-3)(4-3) 其中: ——轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍; ——轉(zhuǎn)速公比。 能夠得到,4.1.1.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式因兩軸間變速組的傳動副數(shù)多采用2或3,在設(shè)計簡單變速系統(tǒng)時,變速級數(shù)應(yīng)選擇的形式,均為正整數(shù),即選用三聯(lián)齒輪和兩聯(lián)齒輪進行變速。由參考文獻[1],主變速傳動系設(shè)計的一般原則是:傳動副前多后少原則,傳動順序與擴大順序相一致原則和變速組降速前慢后快原則,確定變速結(jié)構(gòu)式如下:其最末擴大組的調(diào)速范圍,設(shè)計機床主變速傳動系時,為避免從動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸,一般限制降速最小傳動比為避免擴大傳動誤差,減少振動噪聲,一般限制直齒圓柱齒輪的最大升速比4.1.2轉(zhuǎn)速圖4.1.2.1選用電動機 由參考文獻[2]表15.1,選用Y系列封閉自扇冷式鼠籠式三相異步電動機,機型號。其級數(shù)6,同步轉(zhuǎn)速,滿載轉(zhuǎn)速。4.1.2.2分配總降速傳動比總的降速傳動比比較大,增加定比傳動副,然后將總的降速傳動比根據(jù)”先緩后急”原則,確定各變速組最小傳動比。4.1.2.3確定傳動軸的軸數(shù)傳動軸數(shù)變速組數(shù)定比傳動副數(shù)。4.1.2.4繪制轉(zhuǎn)速圖 因為確定中間各軸轉(zhuǎn)速時,一般往前推比較方便,因此先確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速由于第二擴大組的變速范圍為8,故這兩對傳動副的最小和最大傳動比選擇為,于是能夠確定Ⅲ軸的六級轉(zhuǎn)速只能是100,125,160,200,250,315,400,500,630確定Ⅱ軸轉(zhuǎn)速第一擴大組的級比指數(shù)。為避免從動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸,一般限制降速最低傳動比,又為了避免擴大傳動誤差,減少震動噪聲,限制最大升速比。為使Ⅱ軸轉(zhuǎn)速不至過低,造成Ⅱ軸的轉(zhuǎn)矩較大,又避免升速,取,確定Ⅰ軸轉(zhuǎn)速Ⅰ軸級比指數(shù),由升2降4的原則,確定Ⅰ軸轉(zhuǎn)速為630。最后確定電動機主軸與Ⅰ軸之間的的傳動比。采用齒輪傳動,傳動比為轉(zhuǎn)速圖見圖4-1。圖4-1 轉(zhuǎn)速圖4.1.3傳動系統(tǒng)圖4.1.3.1應(yīng)該注意的問題1.因為零件的參數(shù)尚未確定,一般根據(jù)轉(zhuǎn)速圖,先按傳動副的傳動比擬定一個主傳動系統(tǒng)草圖。待裝配圖完成后再修改草圖為證實系統(tǒng)傳動圖,傳動軸上的出路軸向位置大致展開圖相對應(yīng),畫出軸承符號,標上軸號,齒輪齒數(shù)及模數(shù),皮帶輪直徑,電動機型號,功率和轉(zhuǎn)速。2.要有利降低齒輪變速箱的噪聲(1)主軸高轉(zhuǎn)速范圍的傳動比排列,可采用先降速后升速的傳動,使總轉(zhuǎn)速和減小,以期降低噪聲。這種高速傳動采用先降后升,可使同一變速組的傳動比有升速有降速,有利于減小齒數(shù)和,齒輪線速度及中心距。(2)主軸高速傳動時,應(yīng)縮短傳動鏈,以減小傳動副數(shù)。(3)不采用噪聲大的錐齒輪傳動副。(4)前邊的變速組中的降速傳動比不宜采用極限值,以避免增加徑向尺寸。最末變速組中可采用最小傳動比,特別是銑床以增加主軸的飛輪效應(yīng)。4.1.3.2確定變速組齒輪傳動副的齒數(shù)由傳動結(jié)構(gòu)式可知,變速組有3個傳動副,其傳動比分別是。傳動比小于1時取其倒數(shù),由參考文獻[1]表3-9,在變速組中,能夠得到,取。在變速組中,能夠得到,取。在變速組中,能夠得到,取。一般變速組內(nèi)所有齒輪的模數(shù)相同,并是標準齒輪,因而三對傳動副的齒數(shù)和應(yīng)該是相同的。中型機床一般取,,由此能夠確定各傳動之間的齒數(shù)。定比組(電動機主軸與Ⅰ軸之間的齒輪齒數(shù))變速組a 變速組b第二擴大組 初選的齒輪齒數(shù)和應(yīng)在后面進行限制的討論和驗證。由此,初步確定了各變速組及定比傳動的齒輪齒數(shù),能夠得到詳細的轉(zhuǎn)速圖見圖4-2。圖4-2 詳細轉(zhuǎn)速圖4.1.3.3核算主軸轉(zhuǎn)速誤差齒輪齒數(shù)確定后,主軸的各級實際轉(zhuǎn)速即確定,實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差,應(yīng)滿足:(4-4)(4-4) 其中: ——轉(zhuǎn)速公比. 能夠得到,誤差分析結(jié)果見表4-1表4-1 主軸轉(zhuǎn)速誤差標號誤差結(jié)論11227.041250-1.84%合格2984.541000-1.55%合格3780.84800-2.39%合格4614.91630-2.40%合格5493.39500-1.32%合格6391.31400-2.17%合格7308.11315-2.19%合格8245.61250-1.76%合格9194.79200-2.60%合格10156.48160-2.20%合格11124.75125-0.20%合格1298.941001.06%合格1377.9280-2.60%合格1462.5263-0.76%合格1549.5850-0.83%合格1639.7940-0.53%合格1731.1231.5-1.20%合格1824.6825-1.27%合格4.1.3.4各軸的計算轉(zhuǎn)速 各軸的計算轉(zhuǎn)速見表4-2表4-2 各軸計算轉(zhuǎn)速軸序號計算轉(zhuǎn)速4.1.3.5繪制傳動系統(tǒng)圖 傳動系統(tǒng)圖見圖4-3。圖4-3 傳動系統(tǒng)圖4.2動力設(shè)計4.2.1主軸及傳動軸軸頸4.2.1.1傳動軸直徑初定由參考文獻[3],按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑(4-5)(4-5) 其中:——傳動軸直徑;——該軸傳遞的功率;——該軸的計算轉(zhuǎn)矩;——該軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角,取0.8。 由表2-2可知各軸的計算轉(zhuǎn)速,,,,,本次計算中,各軸傳遞功率為點擊功率與傳遞過程中的效率的乘積,效率值可由參考文獻[2]表9.1確定,,,能夠得到,O軸 取I軸取;II軸取;III軸取。4.2.1.2主軸軸頸直徑的確定沒有特殊要求的時候,主軸材料優(yōu)先選用價格低廉的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼,如45號鋼,調(diào)質(zhì)到220~250HB。在端部錐孔,定心軸頸或定心錐面等部位,采用高頻淬火至50~55HRC。由參考文獻[1]表5.7,功率為的臥式升降臺銑床選用前軸頸直徑,取。后軸頸為前軸頸的,即為。為了選用軸承的方便,由參考文獻[2]軸承型號,主軸中部與圓錐滾子軸承配合處軸頸直徑取,為使主軸緩慢過度,主軸后部與深溝球軸承配合處軸頸直徑取。4.2.2齒輪模數(shù)4.2.2.1初算齒輪模數(shù)一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù),選擇各組負荷最重的小齒輪,由參考文獻[3],其計算得到的齒輪模數(shù)(4-6)(4-6) 其中:——按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù);——驅(qū)動電機的功率;——齒輪的計算轉(zhuǎn)速;——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比,,外嚙合取”＋”號,內(nèi)嚙合取”－”號;——小齒輪的齒數(shù);——齒寬系數(shù),(為齒寬,為模數(shù)),一般為,此處均選用;——許用接觸應(yīng)力,由參考文獻[5]表13-16,齒輪材料選用,高頻淬火,可得。能夠得到,基本組按標準模數(shù)表取;第一擴大組按標準模數(shù)表取;第二擴大組按標準模數(shù)表取。由于取齒輪厚度系數(shù)6,則由公式可得各齒輪厚度。4.2.2.2對各種限制的討論對于變速組c,由于主軸軸徑是由標準查得,其值較大,前軸徑為,后軸徑為,即安裝齒輪處軸外徑約為,由參考文獻[2],軸上的小齒輪還要考慮到齒根到它的鍵槽深處的最小尺寸應(yīng)大于基圓齒厚,以防斷裂,即其最小齒數(shù)應(yīng)滿足:(4-7)(4-7)其中:——齒輪花鍵孔的外徑,單鍵槽的取孔中心至鍵槽底的尺寸兩倍;——齒輪模數(shù)。對于變速組c,在主軸上,選用單鍵槽,查得,若,則,小于已確定的最小齒數(shù),在主軸上該模數(shù)滿足要求?？紤]到花鍵滑動與定位較容易,除主軸和電機軸外,其余軸均選用花鍵連接。第二擴大組在軸上的最小齒輪齒數(shù),選用花鍵,將代入,若,則,在軸上該模數(shù)滿足要求。故第二擴大組的模數(shù)取。對于第一擴大組,在軸上的最小齒輪齒數(shù),選用花鍵,將代入,若,則,在軸上該模數(shù)滿足要求。第一擴大組在軸上的最小齒輪齒數(shù),若,則,在軸上該模數(shù)滿足要求。故第一擴大組的模數(shù)取。

對于基本組,基本組在軸上的最小齒輪齒數(shù),若,則,在軸上該模數(shù)滿足要求?；窘M在軸上的最小齒輪齒數(shù),選用花鍵,將代入,若,則,在軸上該模數(shù)滿足要求。故基本組的模數(shù)取。

對于電機軸上的齒輪配合,選單鍵槽,查得。若,則,在電機軸上該模數(shù)滿足要求。故電機軸的模數(shù)取。4.2.2.3其余驗證 機床主傳動系統(tǒng)齒數(shù),所有齒輪均滿足此條件。機床主傳動的最小極限傳動比為,中型機床的最大齒數(shù)和,以上設(shè)計均滿足條件。4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計4.3.1展開圖設(shè)計4.3.1.1齒輪布置 主傳動系統(tǒng)采用集中傳動方式,將全部傳動和變速機構(gòu)集中在同一個主軸箱內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊,便于實現(xiàn)集中操縱,安裝調(diào)整方便。電機軸與電動機采用彈性柱銷聯(lián)軸器連接,可一定程度降低定心精度要求,隔離點擊震動。4.3.1.2主軸組件設(shè)計 圓錐滾子軸承能同時承受徑向和軸向載荷,成對使用具有軸承數(shù)量少、支撐結(jié)構(gòu)簡單、軸承間隙調(diào)整方便的特點。主軸采用單列圓錐滾子軸承的前中支承為主端深溝球軸承的尾端支承為輔的三支撐結(jié)構(gòu)。用中支撐左側(cè)的螺母同時調(diào)整前中兩個軸承的間隙。4.3.2截面圖及軸的空間布置由于滑移齒輪軸心離箱體壁距離較大,且滑移行程較長,故采用撥叉沿導(dǎo)向桿滑動來操縱滑移齒輪。擺動撥叉經(jīng)過滑塊與滑動撥叉尾端的槽接觸,滑塊做圓弧運動轉(zhuǎn)化為撥叉的滑動,實現(xiàn)滑移。使用鋼球彈簧作為定位的手柄座能夠使操作桿撥動到指定位置即停下并鎖緊,方便工人操作。4.4零件驗算4.4.1主軸剛度4.4.1.1主軸支撐跨距的確定前端懸伸量:主軸前端的懸伸長度,即從主軸外側(cè)前支撐中點(滾錐軸承及向心推力軸承則是接觸角法線與軸線的交點處)到主軸前端的距離。這里選定。一般最佳跨距,考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度會因磨損而不斷降低,應(yīng)取跨距比最佳支承跨距大一些,一般是的倍,再綜合考慮結(jié)構(gòu)的需要,本設(shè)計取。4.4.1.2最大切削合力P的確定最大圓周切削力須按主軸輸出全功率和最大扭矩確定(4-8)(4-8)其中:——電動機額定功率(),;——主傳動系統(tǒng)的總效率,,為各傳動副、軸承的效率,總效率。由前文計算結(jié)果,。取;——主軸的計算轉(zhuǎn)速,由前文計算結(jié)果,主軸的計算轉(zhuǎn)速為;——計算直徑,對于臥式銑床,為最大端銑刀計算直徑,對于工作臺面積為的臥式銑床,其端銑刀的計算直徑及寬度分別為,。 能夠得到, 驗算主軸組件剛度時,須求出作用在垂直于主軸軸線的平面內(nèi)的最大切削合力。對于臥式升降臺銑床的銑削力,一般按端銑計算。不妨假設(shè)本銑床進給系統(tǒng)的末端傳動副有消隙機構(gòu),應(yīng)采用不對稱順銑,則各切削分力、、同的比值可大致認為;;。則,,即與水平面成角,在水平面的投影與成角。4.4.1.3切削力作用點的確定 設(shè)切削力的作用點到主軸前支撐的距離為(4-9)(4-9)其中: ——主軸前端的懸伸長度,; ——對于普通升降臺銑床。 能夠得到,4.4.1.4齒輪驅(qū)動力Q的確定齒輪傳動軸受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動力的作用而產(chǎn)生彎曲變形,當齒輪為直齒圓柱齒輪時,其嚙合角,齒面摩擦角時,其彎曲載荷(4-10)(4-10) 其中: ——齒輪傳遞的全功率(),取;——該齒輪的模數(shù)、齒數(shù);——該傳動軸的計算工況轉(zhuǎn)速。 能夠得到,4.4.1.5變形量允許值的確定變形量允許值:對普通機床前端撓度的允許值,當前廣泛使用的經(jīng)驗數(shù)據(jù)(4-11)(4-11)其中:——主軸兩支撐間的距離,。能夠得到,4.4.1.6主軸組件的靜剛度驗算圖4-4 主軸組件縱向視圖力的分布圖4-5 主軸組件橫向視圖力的分布 選定如圖的直角坐標系,求各力同時作用下,前后軸承負荷的大小及其方向角,并判定象限。建立方程組計算主軸前后支撐處的支反力。 的方向:的方向:在點的水平投影:在點的垂直投影: 能夠得到,,,,, 即,方向與軸正方向夾角。 ,方向與軸正方向夾角。 前后軸承的負荷大小與支反力大小相同,方向相反。故前后軸承的負荷為: ,方向與軸正方向夾角。 ,方向與軸正方向夾角。 按軸承的合成負荷,計算軸承的彈性位移。滾動軸承的徑向剛度是支承剛度的主要部分,支承剛度還包括軸承環(huán)與軸頸及箱體孔的配合表面間的接觸剛度。預(yù)緊的滾動軸承能夠提高剛度。計算時能夠忽略軸承環(huán)與軸頸以及箱體孔之間的接觸剛度。僅以滾動軸承的游隙為零時,承受徑向載荷來計算軸承的徑向剛度,圓錐滾子軸承的徑向剛度(4-12)(4-12) 其中: ——滾動體列數(shù);——每列中滾動體數(shù);——滾子有效長度;——軸承的徑向負荷;——軸承的接觸角。 能夠得到, 前后支承軸承的彈性位移,分別計算各作用力對彈性主軸前端點產(chǎn)生的撓度。由簡單載荷下簡支軸的變形公式,軸自身變形引起的軸點撓度公式(4-13)(4-13)(4-14)(4-14)其中: ——載荷力; ——材料的彈性模量,鋼的; ——分別為軸的的抗彎慣性矩(4-15)(4-15)能夠得到, 能夠得到, 共同作用下,點的撓度分解將軸承的彈性位移分解為直角坐標分量,并計算它對主軸前端點產(chǎn)生的相應(yīng)撓度值。點:點: 在水平面(方向)點產(chǎn)生的撓度: 在垂直面(方向)點產(chǎn)生的撓度: 能夠得到,將主軸組件前端c點在直角坐標上的各分量進行代數(shù)疊加后,再合成綜合撓度值并計算其方向角。分量: 合成: 方向角: 由綜合撓度,可見,故主軸經(jīng)過校核。4.4.2傳動軸剛度4.4.2.1齒輪驅(qū)動力Q的確定齒輪傳動軸同時受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動力和輸出扭矩的齒輪驅(qū)動阻力的作用而產(chǎn)生彎曲變形,當齒輪為直齒圓柱齒輪,其嚙合角,齒面摩擦角時,其彎曲載荷(4-16)(4-16) 其中: ——該齒輪傳遞的全功率,取;——該齒輪的模數(shù)和齒數(shù);——該傳動軸的計算工況轉(zhuǎn)速;——該軸輸入扭矩的齒輪計算轉(zhuǎn)速;——該軸輸出扭矩的齒輪計算轉(zhuǎn)速。 由于軸Ⅲ上有三種不同的驅(qū)動力和三種不同的驅(qū)動阻力,故驅(qū)動力具體的計算結(jié)果在下文討論。4.4.2.2變形量允許值的確定齒輪傳動軸的抗彎剛度驗算,包括軸的最大撓度,滾動軸承處及齒輪安裝處的傾角驗算。其值均應(yīng)小于允許變形量及,允許變形量可由參考文獻[4]查得。由參考文獻[3]知,對于傳動軸Ⅱ,僅需要進行剛度計算,無須進行強度驗算。4.4.2.3主軸組件的撓度驗算圖5-4傳動軸II載荷分布 其中是變速組1的驅(qū)動力,且3個驅(qū)動力不能同時作用;是變速組2的驅(qū)動阻力,且3個驅(qū)動阻力不能同時作用。 能夠得到對于輸出驅(qū)動阻力,由于各種情況轉(zhuǎn)速不定,故應(yīng)在選定校核用軸Ⅲ速度以后計算。為了計算上的簡便,能夠近似地以該軸的中點撓度代替最大撓度,其最大誤差不超過3%。由參考文獻[4],若兩支承的齒輪傳動軸為實心的圓形鋼軸,忽略其支承變形,在單位彎曲載荷作用下,其中點撓度(4-17)(4-17) 其中:——兩支承間的跨距,;——該軸的平均直徑,;(4-18)(4-18) ——齒輪的工作位置至較近支撐點的距離; ——輸入扭矩的齒輪在軸的中點引起的撓度; ——輸出扭矩的齒輪在軸的中點引起的撓度; 其余各符號定義與前文一致。能夠得到,;;。 能夠得到故引起的中點撓度最大,在計算合成撓度時使用,進行計算。此時軸Ⅲ轉(zhuǎn)速為。能夠得到,能夠得到,故引起的中點撓度最大,在計算合成撓度時使用,進行計算。由參考文獻[4],中點的合成撓度(4-19)(4-19)其中:——被驗算軸的中點合成撓度;——在橫截面上,被驗算的軸與其前、后傳動軸連心線的夾角;——驅(qū)動力和阻力在橫截面上,兩向量合成時的夾角。(4(4-20)能夠得到 能夠得到由綜合撓度,可見,滿足要求。由參考文獻[4],傳動軸在支承點A、B處的傾角、(4-21)(4-21)能夠得到,可見,滿足要求,故不用計算傳動軸在齒輪處的傾角。綜上,傳動軸Ⅱ經(jīng)過校核。4.4.3齒輪疲勞強度驗算變速箱中齒輪強度時,選擇相同模數(shù)中承受載荷最大的及齒數(shù)最小的齒輪進行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計算。一般對高速轉(zhuǎn)動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力,對低速轉(zhuǎn)動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。對硬齒面軟芯的滲淬火齒輪,一定要驗算彎曲應(yīng)力。因而此處僅驗算與這對齒輪。 由參考文獻[4],齒面接觸應(yīng)力(4-22)(4-22) 齒根彎曲應(yīng)力(4-23)(4-23) 其中:——初算得到的齒輪模數(shù),;——傳遞的額定功率,;——齒輪的計算轉(zhuǎn)速,;——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比,,外嚙合取”＋”號,內(nèi)嚙合取”－”號;——小齒輪的齒數(shù);——齒寬;——許用接觸應(yīng)力,由參考文獻[5]表13-16,齒輪材料選用45鋼,高頻淬火,可得;——許用彎曲應(yīng)力,;——壽命系數(shù);(4-24)(4-24) ——工作期限系數(shù);(4-25)(4-25)——齒輪在機床工作期限內(nèi)的總工作時