機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)機(jī)床課程設(shè)計(jì)

工程內(nèi)容結(jié)果工程內(nèi)容結(jié)果751頁(yè)概述 4機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)的目的 4設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求 4操作性能要求 5參數(shù)的擬定 5確定極限轉(zhuǎn)速 5主電機(jī)選擇 5傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6主傳動(dòng)方案擬定 6傳動(dòng)構(gòu)造式、構(gòu)造網(wǎng)的選擇 6確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 7傳動(dòng)式的擬定 7構(gòu)造式的擬定 7傳動(dòng)件的估算 9三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 9傳動(dòng)軸的估算 12主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 13各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 13各軸直徑的估算 13齒輪齒數(shù)確實(shí)定和模數(shù)的計(jì)算 15齒輪齒數(shù)確實(shí)定 15齒輪模數(shù)的計(jì)算 16齒寬確定 21齒輪構(gòu)造設(shè)計(jì) 22\l“_TOC_250024“帶輪構(gòu)造設(shè)計(jì) 23\l“_TOC_250023“傳動(dòng)軸間的中心距 23\l“_TOC_250022“軸承的選擇 24\l“_TOC_250021“片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算 25\l“_TOC_250020“摩擦片的徑向尺寸 25按扭矩選擇摩擦片結(jié)合面的數(shù)目 25\l“_TOC_250019“離合器的軸向拉緊力 2626\l“_TOC_250018“反轉(zhuǎn)摩擦片數(shù) 26\l“_TOC_250017“動(dòng)力設(shè)計(jì) 27傳動(dòng)軸的驗(yàn)算 27\l“_TOC_250016“Ⅰ軸的強(qiáng)度計(jì)算 28\l“_TOC_250015“作用在齒輪上的力的計(jì)算 28\l“_TOC_250014“主軸抗震性的驗(yàn)算 30\l“_TOC_250013“齒輪校驗(yàn) 33軸承的校驗(yàn) 34\l“_TOC_250012“構(gòu)造設(shè)計(jì)及說明 36\l“_TOC_250011“構(gòu)造設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 36\l“_TOC_250010“開放圖及其布置 36\l“_TOC_250009“I軸〔輸入軸〕的設(shè)計(jì) 37\l“_TOC_250008“齒輪塊設(shè)計(jì) 38\l“_TOC_250007“其他問題 39傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 40主軸組件設(shè)計(jì) 41\l“_TOC_250006“各局部尺寸的選擇 42\l“_TOC_250005“主軸軸承 42\l“_TOC_250004“主軸與齒輪的連接 45\l“_TOC_250003“潤(rùn)滑與密封 45\l“_TOC_250002“其他問題 46\l“_TOC_250001“7.總結(jié) 46\l“_TOC_250000“明細(xì)表 49概述概述 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)》之后進(jìn)機(jī)床主的設(shè)計(jì)任技術(shù)要求

計(jì)構(gòu)思，方案分析，構(gòu)造工藝性，機(jī)械制圖，零件計(jì)算，編寫技術(shù)計(jì)算力量。設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求一般機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)遵照的基型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。車床的主參數(shù)〔規(guī)格尺寸〕和根本參數(shù)：1、加工工件最大回轉(zhuǎn)直徑為：=320㎜時(shí)，機(jī)床到達(dá)的最高切削轉(zhuǎn)速度nmax=2023r/min，最小轉(zhuǎn)速nmin=27r∕min;i2、變速范圍Rn=74.074；3、公比=1.33；4、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z=16；5、電動(dòng)機(jī)功率N=4.5kw操作性能要求1.3 操作性1、具有皮帶輪卸荷裝置能要求 2、手動(dòng)操縱雙向摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停頓運(yùn)動(dòng)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車床的床頭箱一樣參數(shù)的擬定參數(shù)的擬定2.1確定極限轉(zhuǎn)速nmaxRn nminR n

K=0.5，Rd=0.2～0.25∴d =KD=0.5×500=250mmmaxd =R×d

=〔0.～0.2·

=50～62.5

n 18.73~22.2min d

max

minr/min又∵Rn

=43～51

mx955.4r/min∴nmin

n /Rmax

18.73~22.2r/minnmax

1000Vmax

min

955.4r/min2.2 主電機(jī)選擇合理確實(shí)定電機(jī)功率，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿2.2

足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)常常輕載而降低功率因素。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有3000r/min 、1500r/min 、機(jī)選擇

1000r/min、750 r/min，P 是7.1KW，依據(jù)《車床設(shè)計(jì)手

電機(jī)：額2選Y132M-7.50.87。

1440

rmin，

Y132M-4，額定功率7.5kw傳動(dòng)設(shè)

傳動(dòng)設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)速1440r計(jì) min ，主傳動(dòng)方案擬定主傳 擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開停、夢(mèng)想、制動(dòng)、動(dòng)方案擬操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)確實(shí)定傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件機(jī)定 構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)型式、變速類型。傳動(dòng)方案和型式與構(gòu)造的簡(jiǎn)單程度親熱相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動(dòng)方案和型式，要從構(gòu)造、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。傳動(dòng)方案有多種，傳動(dòng)型式更是眾多，比方：傳動(dòng)型式上有輪構(gòu)造、分支傳動(dòng)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。明顯，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次

0.87。

設(shè)計(jì)中，我們承受集中傳動(dòng)型式的主軸變速箱。構(gòu)造式、結(jié)3.2 傳動(dòng)構(gòu)造式、構(gòu)造網(wǎng)的選擇構(gòu)網(wǎng)的選 構(gòu)造式構(gòu)造網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)潔的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有用的方法但對(duì)于分析簡(jiǎn)單的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案就并擇 非格外有效。副的數(shù)目

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分別有Z、Z 、……個(gè)傳動(dòng)副。即ZZZZ 1 2 3傳動(dòng)副中由于構(gòu)造的限制以2或3為適宜即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子：Zab ，可以有多種方案，例：18=3×3×2；18=2×3×2×2；18=2×3×[1+2×1×1]；18=2×3×[1×2×1]定定

傳動(dòng)式的擬定18級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體構(gòu)造、裝置和性能。2為宜。好。最終一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副常選用2。綜上所述，傳動(dòng)式為18=2×3×2×2。構(gòu)造式的擬定18=2×3×2×22為：1823 2 2 (2 ：內(nèi)輪+背輪，2 ：重復(fù)6級(jí))1 2 6 126 6 1261823 2 2 2 6級(jí))1 2 6 126 126由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床I軸裝有摩擦離合器，在構(gòu)造上要求有一初選齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。初選18231 2

2 6

126

1823 21 2 62 ：內(nèi)輪+26

126

：重復(fù)6級(jí))的方案。 2126轉(zhuǎn)速圖的擬定

3.3轉(zhuǎn)速圖的擬定正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖：工程 內(nèi)容 結(jié)果傳動(dòng)件的估算 主傳動(dòng)系圖為：三角

傳動(dòng)件的估算4.1三角帶傳動(dòng)的計(jì)算計(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951頁(yè)工程內(nèi)容結(jié)果工程內(nèi)容結(jié)果第第1251頁(yè)簡(jiǎn)潔，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。選擇三角帶的型號(hào)依據(jù)公式P Kca a

P1.17.57.18KW

BP--Ka--工作狀況系數(shù)8-8B確定帶輪的計(jì)算直徑DD 帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小D

不宜過小，即D

Dmin

8-3，

D=125mm8-7取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑D

=125mm。

D250mmD

n 2 1D2 n 12式中：n -小帶輪轉(zhuǎn)速，n

-大帶輪轉(zhuǎn)速，所以14402D 800125225mmA8-72250mm。確定三角帶速度Dn

3.141251440 m按公式V

11 1000601000

9.95 s6010005m/min<V<25601000在以下范圍內(nèi)選?。阂罁?jù)閱歷公式0.7D1

DA2

2D1

Dmm2即：262.5mm<A0

<750mm

A=600mm0A=600mm.0L三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度LLL A

D

1795.5mm AL 26003.1412525025012520 2 46001795.5mm8-2L1800mm驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù)su1000mv11.0640次sL符合要求。(7)確定實(shí)際中心距ALL2AA 02060018001795.2602.25mm驗(yàn)算小帶輪包角DD 18001適。

2A

1680

1200確定三角帶根數(shù)Z8-22capzppkkcap0 0l傳動(dòng)比:vi 11440/8001.8vv2查表8-5c，8-5d得p=0.40KW,p =3.16KW0 08-8k=0.978-2kl=0.95

Z37.18Z 2.193.160.40.970.95所以取Z3根(10)計(jì)算預(yù)緊力查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4，q=0.18kg/mp 2.5 F500 ca 1qv20 vz k7.18 7.18 2.5 5009.9530.9710.189.952 207.52N(11)計(jì)算壓軸力(F)p

min

2Z(F0

)min

sin/2傳動(dòng)軸的估算

23207.52sin1680/21238.3N傳動(dòng)軸的估算要沖突，除了載荷很大的狀況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要足夠的剛度。的計(jì)算轉(zhuǎn)速

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(jí)轉(zhuǎn)速：

nn

min

318n 201.2631j

63r/min各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速各傳動(dòng)軸的計(jì)算

1880r/min63r/min，剛好能傳遞全部功率：V轉(zhuǎn)速 所以：nV

=80r/min nⅣ同理可得：n=250r/min，n=630r/min，Ⅳ ⅢⅡ n=630r/min,n=800r/min =250r/minⅡ nⅢ各軸直徑的估算4dKA4

Nj

=630r/min，其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率K-鍵槽系數(shù)A-系數(shù)

nⅡ=630r/min,n-從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積；

Ⅰ=800r/minn-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。j計(jì)算轉(zhuǎn)速nj

是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件確定。Ⅰ軸：K=1.06，A=120所以d1

(1201.06)

7.50.96mm25.3mm ，4 80028mmⅡ軸：K=1.06，A=120d (1201.06)42

7.50.960.990.98mm27.4mm630, 30mmⅢ軸：K=1.06，A=110d (1101.06)43

6.985440.990.98mm38.5mm63040mmⅣ軸：K=1.06，A=100d (1001.06)44

6.985440.990.980.990.98mm25027.4mm, 30mmⅤ軸：K=1.06，A=90d (901.06)45

6.57530.990.98mm80

40mm38.5mm39mmⅥ軸：K=1.06，A=80d (801.06)46

6.37940.990.98mm6338.5mm齒輪

39mm此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整。齒輪齒數(shù)確實(shí)定和模數(shù)的計(jì)算4.3.1齒輪齒數(shù)確實(shí)定的計(jì)算齒輪齒數(shù)確實(shí)定

當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比Sz及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-6〔機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)〕中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。承受三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：u11 0

1,u 12

11.412 Z

=34，3-6，齒數(shù)和S88zZ=34，Z =54，Z=39，Z =49； 2 3 4

Z =54，2Z =39，3其次組齒輪：u1

10

1,u2

12

1，u 2 3

Z=49；4SS88：Z5=34，zZ=34，Z=54，Z =44，Z=44，Z=25，Z第三組齒輪：u2 u 11 1 2 4S91：zZ =26，Z =65，Z =56，Z =35，11 12 13 14第四組齒輪：1傳動(dòng)比：u,u S95：Z =26，Z =65，Z =56，Z =35，4.3.2齒輪第五組齒輪：模數(shù)的計(jì)算1Sz100：Z =26，Z =654.3.2齒輪模數(shù)的計(jì)算(1)Ⅰ-Ⅱ齒輪彎曲疲乏的計(jì)算：Z6=63；Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13Z14Z18，Z=54=44=44=25=63=26=65=56=35=35Z19=6520，，，，，，，=265 6 7 8 9 10傳動(dòng)比： ,1 2 5z15 16 17 181Z15Z=261Z15Z=26=65，，16Z17=56，19 20NN1

7.50.96kw7.2kwdm 32

N 7.2 mm 323 3znj

54500〔機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)P36，n 為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速可j依據(jù)轉(zhuǎn)速圖確定〕A3703

mm3703NnNj

7.2560

90A=90，由中心距A2A 290mjZZ1 2

2.0455434依據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取m2.05 所以取m2.5jⅡ-Ⅲ齒輪彎曲疲乏的計(jì)算：N 7.50.960.990.980.99kw6.916kw2N 6.916m 32 3

mm323 2.62zn 63200jN 6.916A3703

mm3703 120.5n 200A=121，由中心距A2A 2121mjZZ1 2

2.756325依據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。mj2.75所以取m3Ⅲ-Ⅳ齒輪彎曲疲乏的計(jì)算：N 7.50.960.990.980.990.980.99kw36.71kwN 6.71m 32 3

znmm32365802.64j齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：N6.71NA3703 mm3703 161.9，n 80A=162，由中心距A2A 2162mjZZ1 2

65262.83依據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取m 2.83 所以取m3Ⅳ-Ⅴ齒輪彎曲疲乏的計(jì)算：N 7.50.960.990.980.990.980.990.980.99kw36.51kwN 6.51m 32 3

znmm32372803.53j齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：N 6.51A3703

mm3703 160.3，n 80A=161，由中心距A2A 2161mjZZ1 2

72233.69依據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取m 3.69 所以取m4Ⅴ-Ⅵ齒輪彎曲疲乏的計(jì)算：N 7.50.960.990.980.990.9830.990.980.990.980.99kw6.31kwm 32

N 6.31 mm 323 3znj

5663齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：A3703

N 6.31 mm 3703 171.89 n 63A=172，由中心距A2A 2172mjZZ1 2

3.445644依據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取m 3.89 所以取m4(4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：20度，h*

1，c*

0.2510-2齒頂圓d =(z +2h*)ma 1 a齒根圓df

(z1

2h*a

2c*)m分度圓d=mz齒頂高h(yuǎn) =h*ma a齒根高h(yuǎn) =(h* +c*)mf a齒輪的具體值見表齒輪尺寸表齒輪ZM分度圓D齒頂圓da1342.585902542.51351403392.597.5102.54492.5122.5127.55343102108654316216874431321388443132138925375811063318919511263788412653195201135631681741435310511115234921001672428829617534212220184241681761944417618420564224232齒輪 齒根圓df1 91.252 141.253 103.754 128.755 109.56 169.57 139.58 139.59 82.510 196.511 85.512 202.513 175.514 112.515 10216 29817 22218 17819 18620 234

齒頂高h(yuǎn)a91.25141.25103.75128.75109.5169.5139.5139.582.5196.585.5202.5175.5112.5102298222178186234

齒根高h(yuǎn)f91.25141.25103.75128.75109.5169.5139.5139.582.5196.585.5202.5175.5112.5102298222178186234齒寬確定 4.3.4齒寬確定由公式Bm

m

6~10,m為模數(shù)得：BI其次套嚙合齒輪BII第三套嚙合齒輪BIIIVIVBBVIV

6~102.515~25mm6~10318~30mm6~10318~30mm6~10424~40mm6~10424~40mm大

B17mm1B1

17mm,B2

15mm，B3

17mm，B4

15mm，

B 15mm2B 19mm,B5 6B18mm,B8 9B 19mm,B11 B 25mm,B

18mm,B719mm,B1018mm,B1324mm,B

18mm18mm18mm,B1425mm

19mm

B 17mm3B 15mm4B 19mm5B 18mm15 16B 24mm,B18

1730mm,B20

29mm

6B 18mm7B 18mm8B 19mm9齒輪構(gòu)造設(shè)計(jì)當(dāng)160mmda

500mm時(shí)，可做成腹板式構(gòu)造，再考慮

B 18mm10B 19mm11B 18mm12到加工問題，現(xiàn)敲定把齒輪14做成腹板式構(gòu)造。其余做成實(shí)心結(jié)14

B 18mm13B 19mm14D d0 a

10~14Mn，D d

86mm，

B 25mm15270124222mm 4 4

B 24mm16B 25mmD 1.6d3 3

1.686138mm， 17D 0.25~0.35D2

D3

B 24mm180.322213825mm

B 30mm19B 29mm204.4 帶輪

DD1

D/2180mm,C12mm3構(gòu)造設(shè)計(jì)

帶輪構(gòu)造設(shè)計(jì)P156頁(yè)，當(dāng)dd

300mm時(shí),。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100mm。齒《機(jī)械8-10b 8.5,hd a

2.0,hf

9.0,e12,f8,

min

5.5,38Bz1e2f5182764mmdd

280mm，傳動(dòng)軸間的中心距

d 1.9D1.8100mm180mm1C”5/28B11.412mmLB64mm,傳動(dòng)軸間的中心距d d 97.5122.5

d 110mmd 1 2 110mmd

2 2132132132mm

d 132mmIIIdIIIIV

2105168136.5mm2212168

IIIdIIIIV

136.5mmdV

190mm2dIV

176224200mm2

dIVV

190mm機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下：

d 200mmVIV的選擇

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雙向推力球軸承片式

片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算接通或脫開，具有結(jié)合平穩(wěn)、沒有沖擊、構(gòu)造緊湊的特點(diǎn)，局部零器的選擇件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī)床主傳動(dòng)。和計(jì)算

摩擦片的徑向尺寸摩擦片的外徑尺寸受到輪廓空間的限制，且受制于軸徑d，而片的徑向尺寸

影響離合器的構(gòu)造和性能。一般外摩擦片的外徑可?。篋1d為軸的直徑，取d=55，所以

d(2~6)mmD55+5=60mm1特性系數(shù)D1

與內(nèi)片外徑D2之比取=0.7，則內(nèi)摩擦片外徑D

16085.7mmD2 0.7D矩選擇摩擦片結(jié)合面的數(shù)目

按扭矩選擇摩擦片結(jié)合面的數(shù)目一般應(yīng)使選用和設(shè)計(jì)的離合器的額定靜扭矩M 和額定動(dòng)扭j矩M 滿足工作要求，由于一般機(jī)床是在空載下啟動(dòng)反向的，故只d需按離合器結(jié)合后的靜負(fù)載扭矩來計(jì)算。即：2MK1000Z nfD2b0

p

Z=9 7.031.4100003.140.06757536.41.08.89Z=9器的軸向拉緊力摩擦片數(shù)

離合器的軸向拉緊力由QSpK，得：Q2939.41.10.943315.6N內(nèi)片：Dp=72.85，查表取：D=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)外片的最小間隙為：0.2～0.4mm反轉(zhuǎn)摩擦片數(shù)M KM K9550NNmj n nj1.395507.50.960.960.988002.8104Nm

Z=42MK1000Z nfD2b0

p 2.8100003.140.06757536.41.03.55Z=4動(dòng)力設(shè)

5.1

動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì) 速箱各軸的應(yīng)力都比較小驗(yàn)算時(shí)通常都是用復(fù)合應(yīng)力公式進(jìn)展計(jì)算：軸的驗(yàn)算

——b——[b

M20.572[b W 為復(fù)合應(yīng)力〔MPa〕]為許用應(yīng)力〔MPa〕

]〔MPa〕——W實(shí)心軸：W

32

(mm3)空心軸：W

)](mm)0 4 332 Dd4 Zb(Dd)(Dd)2花鍵軸：W32D

32

(mm3)——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)M為在危急斷面的最大彎矩M M2x

M2y

N·mmTT955104NNj——N——NjPtPr

2TD0.5Pt5.1.1

5.1.1Ⅰ軸：P 7.50.8720.966.26I計(jì)算 Nn 9.55104I Nj9.55104

6.2680074728.75Nm作5.1.2作用在齒輪上的力的計(jì)算用在齒輪 輪的分度圓直徑：上的力的d=mz=2.5×39=97.5mm計(jì)算F

2 274728.751532.9Nt D 97.52Fr

0.5Ft

0.51532.9766.45N軸向力：F Fa t

1532.9N方向如下圖：F拉

F FF02 1 rF=1759.2N拉F=766.45Nr所以F2

F=－〔1759.2+766.45〕=－2525.65N1a105F+F1 r

〔105+40〕－F2

〔300+40+105〕=0F1F2

=2245.5N=280.1NVFE

FFF0t 1 2即：1759.2+1532.9FF 01 2a點(diǎn)為參考點(diǎn)，由彎矩平衡：tF×105－F×〔105+40〕+Ft1

〔300＋105＋40〕=0F1

=－3629NF=3653N2在V面的彎矩圖如下：主軸抗震性的驗(yàn)算支撐剛度，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：=

d

103R〔mm〕前軸承處d=100d100，R=5400kgfR12500kgf所以：=0.0108mmr =0.0251mmr1坐圓外變形：

4rk

d)5.1.3主軸抗震性的驗(yàn)算

r db D對(duì)于向心球軸承：D=150，d=100，b=60，取k=0.01所以： 454000.01(1

60)0.016mmr 3.1410060 150D=15d=10b=3k=0.0R=12500kgf所以：

37)0.053mmr 3.1410037 150所以軸承的徑向變形：=r r

0.060.0160.076mmr =r1 r1

+=0.05+0.053=0.103mmr1支撐徑向剛度：Rk=r

54000.076

71052.63kgfk R1 r1

125000.103

121359.22kgf量主要支撐的剛度折算到切削點(diǎn)的變形AY P [(1k )a22a1)]Az 9.8kA k L2 LBL=419mm，KA=121359.2kg/mm所以：2 2aY P [(1kA)a 1)]z 9.8kA k L2 LB 2940 [(1121359.22)1252

1)]9.8121359.22 78709.89 4192

4190.0045mm主軸本身引起的切削點(diǎn)的變形Y Pa2Ls 3FI其中：P=2940N，a=125mm，L=419mm，E=2×107N/cm，D=91mmI=0.5〔D-d=0.0×91-46〕=3163377.25m2所以：YPa2Ls 3FI 29401252419321073163377.254.25103mm主軸部件剛度PKY YPz s

29400.00450.00425

336000N/mm336N/m驗(yàn)算抗振性K b2)K cdimcos2)則：2K(1)b lim K coscd所以：2K(1)b lim

K coscdcos68.822.6mm0.02D 10mmmax所以主軸抗振性滿足要求。齒輪校驗(yàn)數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪2，712接觸應(yīng)力公式：2088104

u1kkkkNQ f zm

vasuBnju 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(dòng)載荷系數(shù)；kA 工況系數(shù)；k 壽命系數(shù)s

主軸抗振性滿足要求。查《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》表10-4及圖10-8及表10-2分布得k 1.15,kHB FB

1.20;kv

1.05,kA

1.25齒輪48000h，故應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為校驗(yàn) N60njLh

605001480001.44109次10-18KFN

0.9,KHN

0.9，所以：2088103

1811.151.051.250.97.50.960.982 72 1.024 72 f 184

722150018彎曲應(yīng)力：

Q 191105kkvkaksNw zm2BYnj查《金屬切削手冊(cè)》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、f小齒輪的硬度為60HR，故有 1650MPa，從圖10-21e讀f出

920MPa。由于：w

f

,w

w

另外兩齒輪計(jì)算方法如上，均符合要求。軸承的校驗(yàn)720630.5KN由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值n710r/min所以齒輪越小越靠近軸承進(jìn)展校核。齒輪的直徑 d242.560mmⅠ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 T9550Pn7.50.96T9550 59.3 Nm7102T 259.3齒輪受力 Fr

1412 Nd 60103依據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為FlR r1 Flv1 l l1 25.3軸承的 R 14121060352 Nv2校驗(yàn)

齒輪均符合要求10-5fp1.21.8fp

1.3，則有：Pf XR1 p 1 1

1.310621378 NP f X R2 p 2 2

1.3352457.6 N軸承的壽命 由于P1

P12 ) ( ) ( )

38309.1h 60n P1h

60850 1378故該軸承能滿足要求。構(gòu)造設(shè)計(jì)及說明6.1構(gòu)造設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計(jì)主軸變速箱的構(gòu)造包括傳動(dòng)件〔傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)器等、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制，一般只畫開放圖。有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問題。前軸承處溫度和溫升的掌握，構(gòu)造工藝性，操作便利、安全、牢靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，構(gòu)造求和方案

畫草圖。目的是：布置傳動(dòng)件及選擇構(gòu)造方案。，以便準(zhǔn)時(shí)改正。驗(yàn)算供給必要的數(shù)據(jù)。開放圖及其布置開放圖就是依據(jù)傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后挨次，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平坦開放在同一個(gè)平面上。I

軸承能滿足要求束，齒根圓的直徑必需大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無(wú)法加工。這通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的構(gòu)造?？偛贾脮r(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸扭矩太大，是制動(dòng)尺寸增大。齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，削減軸開放向尺寸有利于提高剛度和減小體積。6.3I〔輸入軸〕的設(shè)計(jì)置 將運(yùn)動(dòng)帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，構(gòu)造上應(yīng)留意加強(qiáng)軸的剛度或使軸部受帶的拉〔承受卸荷裝置。I軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不便利一般都是在箱外組裝好I軸在整體裝入箱內(nèi)我們承受的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上通過法蘭盤將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。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，我們承受正反向離合器。正裝在箱內(nèi)，一般承受濕式。0.2～0.4mm的間隙，間隙應(yīng)能調(diào)整。離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得留意：I軸的設(shè)計(jì)

德兩個(gè)自由度，起了定位作用。彈性力的封閉系統(tǒng)，不增加軸承軸向復(fù)合。構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使加力環(huán)推動(dòng)擺桿和鋼球的運(yùn)動(dòng)是不行逆的，即操縱力撤消后，有自鎖作用。I反的，二者的相對(duì)轉(zhuǎn)速很高〔約為兩倍左右。構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這點(diǎn)。齒輪與軸之間的軸承可以用滾動(dòng)軸承也可以用滑動(dòng)軸承?；X輪需要有軸向定位，軸承需要潤(rùn)滑。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)是周期性齒輪制造及安裝誤差等，不行避開要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引起振動(dòng)和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問題。齒輪塊的構(gòu)造形式很多，取決于以下有關(guān)因素：1〕是固定齒輪還是滑移齒輪；2〕移動(dòng)滑移齒輪的方法；3〕齒輪精度和加工方法；圓周速度。承受同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，依據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大6dB。工作平齒輪7—6—6，8—7—7。如塊設(shè)計(jì) 果噪聲要求很嚴(yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選6—5—5。當(dāng)精度從7—6—6提高到6—5—5時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。不同精度等級(jí)8度齒輪，一般滾齒或插齒就可以到達(dá)。7滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以到達(dá)。但淬火后，由于變形，精度將下降。因7〔插〕后要剃齒，使精度高于7，或者淬火后在衍齒。66機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。其他問題滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的外形和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應(yīng)予留意。選擇齒輪塊的構(gòu)造要考慮毛坯形式〔棒料、自由鍛或模鍛〕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)齒向尺寸，也有用組合齒輪的。要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)當(dāng)牢靠?；讫X輪在裝配時(shí)最終調(diào)整確定。傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。6.4.1題傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)

首先傳動(dòng)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(dòng)、噪聲、空載功率、工誤差也會(huì)引起上述問題。傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有特地加花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常承受花鍵軸。花鍵軸承載力量高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸便利。軸的局部長(zhǎng)度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空協(xié)作。這是加工時(shí)的過濾局部。一般尺寸花鍵的滾刀直徑D刀65～85mm。機(jī)床傳動(dòng)軸常承受的滾動(dòng)軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配便利，間隙簡(jiǎn)潔調(diào)整。所寸，首先取決于承載力量，但也要考慮其他構(gòu)造條件。同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。成批箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)展加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊〔叢大孔方面進(jìn)刀〕伸進(jìn)鏜桿，同時(shí)加工各孔；對(duì)中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必需在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避開。既要滿足承載力量的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來到達(dá)支撐孔直徑的安排要求。5～10mm花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個(gè)應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。一般傳動(dòng)軸上軸承選用G級(jí)精度。傳動(dòng)軸必需在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動(dòng)件的位置正確性，不管軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)，是否受軸向力，都必需有軸向定位。對(duì)受軸向力的軸，其軸向定位就更重要。回轉(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)留意：軸的長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問題，宜由一端定位。軸承的間隙是否需要調(diào)整。整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。在有軸向載荷的狀況下不宜承受彈簧卡圈。加工和裝配的工藝性等。主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件構(gòu)造簡(jiǎn)單，技術(shù)要求高。安裝工件〔車床〕或者刀具〔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〔加工精度和外表粗糙度，設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，削減溫升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。各局部尺寸的選擇主軸外形與各局部尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。內(nèi)孔直徑車床主軸由于要通過棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿，必需是空心軸。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(shì)。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)，一般先估算主軸組件設(shè)計(jì)各部

或擬定一個(gè)尺寸，構(gòu)造確定后再進(jìn)展核算。3〕前錐孔直徑氏錐孔。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a。選擇適當(dāng)?shù)姆殖叽绲倪x

L，一般推舉取：La

=3～5，跨距L小時(shí)，軸承變形對(duì)擇軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)，La應(yīng)選大值，軸剛度擇差時(shí)，則取小值。L的大小，很大程度上受其他構(gòu)造的限制，常常不能滿足以上要求。安排構(gòu)造時(shí)力求接近上述要求。主軸軸承1〕軸承類型選擇主軸前軸承有兩種常用的類型：雙列短圓柱滾子軸承。承載力量大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，構(gòu)造比較簡(jiǎn)潔，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。是一種型軸承，在近年生產(chǎn)的徑向力。推力球軸承。承受軸向力的力量最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，簡(jiǎn)潔發(fā)熱。向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載力量低，主要用于高速輕載的機(jī)床。軸承的配置主軸軸承

大多數(shù)機(jī)床主軸承受兩個(gè)支撐，構(gòu)造簡(jiǎn)潔，制造便利，但為為關(guān)心支撐。關(guān)心支撐軸承〔中間支撐或后支撐保持比較大的游〔0.03～0.07mm關(guān)心支撐軸承才起作用。軸承配置時(shí)