主軸箱專業(yè)課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目說明指導(dǎo)書

序言機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)裝備部，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中含有十分關(guān)鍵地位和作用。機(jī)械制造生產(chǎn)能力和制造水平，關(guān)鍵取決于機(jī)械制造裝備優(yōu)異程度。機(jī)械制造裝備關(guān)鍵為金屬切削機(jī)床。一個(gè)國(guó)家機(jī)床工業(yè)水平在很大程度上代表著這個(gè)國(guó)家工業(yè)生產(chǎn)能力和技術(shù)水平。機(jī)床技術(shù)參數(shù)有主參數(shù)和基礎(chǔ)參數(shù)，她們是運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依據(jù)，影響到機(jī)床是否滿足所需要基礎(chǔ)功效要求，參數(shù)確定就是機(jī)床性能設(shè)計(jì)。主參數(shù)是直接反應(yīng)機(jī)床加工能力、決定和影響其它基礎(chǔ)參數(shù)依據(jù)，如車床最大加工直徑，通常在設(shè)計(jì)題目中給定，基礎(chǔ)參數(shù)是部分加工件尺寸、機(jī)床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特征相關(guān)參數(shù)，可歸納為尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。通用車床工藝范圍廣，所加工工件形狀、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬質(zhì)合金刀具又用高速鋼刀具。所以，必需對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)床工藝范圍和使用情況做全方面調(diào)研和統(tǒng)計(jì)，依據(jù)一些經(jīng)典工藝和加工對(duì)象，兼顧其它可能工藝加工要求，確定機(jī)床技術(shù)參數(shù)，確定參數(shù)時(shí)，要考慮機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)和同中國(guó)外同類機(jī)床對(duì)比，使確定參數(shù)最大程度地適應(yīng)多種不一樣工藝要求和達(dá)成機(jī)床加工能力下經(jīng)濟(jì)合理。機(jī)械裝備課程設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)完基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及相關(guān)專業(yè)課基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床主傳動(dòng)部件(主軸變速箱)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練。其目標(biāo)有以下三點(diǎn)：①掌握機(jī)床主傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)過程和方法，包含參數(shù)確定、傳動(dòng)設(shè)計(jì)、零件計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)能力。②綜合應(yīng)用過去所學(xué)理論知識(shí)，提升聯(lián)絡(luò)實(shí)際和綜合分析能力。③訓(xùn)練和提升設(shè)計(jì)基礎(chǔ)技能，如計(jì)算、制圖、應(yīng)用設(shè)計(jì)資料、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、編寫說明書等。一、概述1.1機(jī)床課程設(shè)計(jì)目標(biāo)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生學(xué)完對(duì)應(yīng)課程及先行課程以后進(jìn)行實(shí)習(xí)性教學(xué)步驟，是大學(xué)生必修步驟，其目標(biāo)在于經(jīng)過機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在確定傳動(dòng)和變速結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)方案過程中，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)資料等方面綜合訓(xùn)練，樹立正確設(shè)計(jì)思想，掌握基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)學(xué)生含有初步結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。1.2車床規(guī)格系列和用處一般機(jī)床規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照基礎(chǔ)。所以，對(duì)這些基礎(chǔ)知識(shí)和資料作些簡(jiǎn)明介紹。此次設(shè)計(jì)是一般型車床主軸變速箱。關(guān)鍵用于加工回轉(zhuǎn)體。工件最大回轉(zhuǎn)直徑D(mm)正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速Nmax()電機(jī)功率N（kw）公比轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z25031.268表1車床主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基礎(chǔ)參數(shù)1.3操作性能要求（1）含有皮帶輪卸荷裝置（2）手動(dòng)操作縱雙向摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)主軸正反轉(zhuǎn)及停止運(yùn)動(dòng)要求（3）主軸變速由變速手柄完成二、參數(shù)確定2.1確定轉(zhuǎn)速范圍查金屬切削機(jī)床機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)得：400r/min，500r/min，630r/min，800r/min，1000r/min，1250r/min，1600r/min，r/min。2.2主電機(jī)選擇合理確實(shí)定電機(jī)功率，使機(jī)床既能充足發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)常常輕載而降低功率原因。已知電動(dòng)機(jī)功率是3KW，依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》P167表12-1選Y112M-4，額定功率4KW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，最大額定轉(zhuǎn)矩2.2N/m。三、傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1主傳動(dòng)方案確定確定傳動(dòng)方案，包含傳動(dòng)形式選擇和開停、換向、制動(dòng)、操作等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)確實(shí)定。傳動(dòng)形式指?jìng)鲃?dòng)和變速元件、機(jī)構(gòu)和組成、安排不一樣特點(diǎn)傳動(dòng)形式、變速類型。傳動(dòng)方案和形式和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度親密相關(guān)，和工作性能也相關(guān)系。所以，確定傳動(dòng)方案和形式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等方面統(tǒng)一考慮。傳動(dòng)方案有多個(gè)，傳動(dòng)形式更是眾多，比如：傳動(dòng)形式上有集中傳動(dòng)、分離傳動(dòng)；擴(kuò)大變速范圍可用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動(dòng)等形式；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，可能方案有很多，優(yōu)化方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采取集中傳動(dòng)形式主軸變速箱。3.2傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)選擇結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單串聯(lián)式傳動(dòng)不失為有用方法，但對(duì)于分析復(fù)雜傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際方案，就并非十分有效。3.2.1確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副數(shù)目級(jí)數(shù)為Z傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)次序傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有、、……個(gè)傳動(dòng)副。傳動(dòng)副中因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)限制以2為適宜，即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2因子：僅有8=2×2×2一個(gè)傳動(dòng)方案3.2.2傳動(dòng)式確實(shí)定8級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)組，選擇傳動(dòng)組安排方法時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。主軸對(duì)加工精度、表面粗糙度影響很大，所以主軸上齒輪少些為好。最終一個(gè)傳動(dòng)組傳動(dòng)副常選擇2?？偠灾?，傳動(dòng)式為8=2×22。3.2.3結(jié)構(gòu)式確實(shí)定傳動(dòng)副應(yīng)前多后少標(biāo)準(zhǔn)，故8=222傳動(dòng)式，有4種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)。又因?yàn)閭鲃?dòng)次序應(yīng)前密后疏，變速組降速要前慢后快，所以結(jié)構(gòu)式為：8=2223.3轉(zhuǎn)速圖確實(shí)定圖1正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖圖2主傳動(dòng)系圖四、傳動(dòng)件估算4.1三角帶傳動(dòng)計(jì)算三角帶傳動(dòng)中，軸間距A能夠加大。因?yàn)槭悄Σ羵鬏?，帶和輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩解沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常見作電機(jī)輸出軸定比傳動(dòng)。(1)選擇三角帶型號(hào)依據(jù)公式：P=KP=1.14=4.4KW（查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-8得K=1.1）式中P---電動(dòng)機(jī)額定功率，--工作情況系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-1所以選擇A型帶，尺寸參數(shù)為b=13mm，b=11mm，h=8mm，。(2)確定帶輪計(jì)算直徑，帶輪直徑越小帶彎曲應(yīng)力就越大。為提升帶壽命，小帶輪直徑不宜過小，即。查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-9取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=125m由公式式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶滑動(dòng)系數(shù)，通常取0.02。所以，D=由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-9取園整為200mm。(3)確定三角帶速度按公式(4)初定中心距帶輪中心距，通常依據(jù)機(jī)床總體布局初步選定，通?？稍谙铝蟹秶鷥?nèi)選擇：依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式取，取=600mm.(5)三角帶計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算長(zhǎng)度，帶長(zhǎng)修正系數(shù)(6)驗(yàn)算三角帶撓曲次數(shù)，符合要求。(7)確定實(shí)際中心距驗(yàn)算小帶輪包角主動(dòng)輪上包角適宜。(9)確定三角帶根數(shù)依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式13-15得傳動(dòng)比 查表13-5，13-3得=0.13KW,=1.92KW查表13-7，=0.98；查表13-2，=0.96所以取Z=3根(10)計(jì)算預(yù)緊力查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表13-1，q=0.1kg/m 4.2傳動(dòng)軸估算傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求，強(qiáng)度要求確保軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲憊破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不許可有較大變形。所以疲憊強(qiáng)度通常不失是關(guān)鍵矛盾，除了載荷很大情況外，能夠無須驗(yàn)算軸強(qiáng)度。剛度要求確保軸在載荷下不至發(fā)生過大變形。所以，必需確保傳動(dòng)軸有足夠剛度。4.2.1傳動(dòng)軸直徑估算其中：N-傳動(dòng)軸輸入功率KW--電機(jī)額定功率；-從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件傳動(dòng)效率乘積；-該傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min。計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳輸全部功率最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速能夠從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速和對(duì)應(yīng)傳動(dòng)關(guān)系確定?！棵组L(zhǎng)度上許可扭轉(zhuǎn)角查【機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)參考書】P32得I軸=2，II，III軸是花鍵軸=1.5，IV軸取=1。所以取25mmd2=914取30mmd4=9144×0.96×0.99×0.98×0.98×0.99×0.98×0.99400×此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可對(duì)應(yīng)調(diào)整。4.3齒輪齒數(shù)確實(shí)定和模數(shù)計(jì)算4.3.1齒輪齒數(shù)確實(shí)定當(dāng)各變速組傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪齒數(shù)和及小齒輪齒數(shù)能夠從表3-6（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）中選擇。通常在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。采取雙聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)檢驗(yàn)滑移齒輪之間齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪最大齒輪之間齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以確?；剖驱X輪外圓不相碰。第一組齒輪：傳動(dòng)比：,u2=1查《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)參考書》P20常見傳動(dòng)比適合齒數(shù)表，齒數(shù)和取72=36，=32，=36,Z4=40,；第二組齒輪：傳動(dòng)比：,u2=11.59齒數(shù)和取84：Z5=42，Z6=32，Z7=42,第三組齒輪：傳動(dòng)比：u1=1.26,u2=齒數(shù)和取90：Z9=60，Z10=30，Z11=40，Z124.3.2齒輪模數(shù)計(jì)算(1)通常同一變速組中齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最重小齒輪按簡(jiǎn)化接觸疲憊強(qiáng)度公式計(jì)算式中：N--計(jì)算齒輪傳輸額定功率——計(jì)算齒輪（小齒輪）計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min——齒寬系數(shù)，常取6~10——計(jì)算齒輪齒數(shù)，通常取傳動(dòng)中最小齒輪齒數(shù)。i——大齒輪和小齒輪齒數(shù)比，；“+”用于外齒合，“-”用于內(nèi)齒合?！獕勖禂?shù)，；——工作期限系數(shù)，；（查【3】表3）N——齒輪最低轉(zhuǎn)速r/min；——按疲憊接觸強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)T——預(yù)定齒輪工作期限，中型機(jī)床推薦：T=15000~0——轉(zhuǎn)速改變系數(shù)（查【3】表4）——功率利用系數(shù)（查【3】表5）——工作情況系數(shù)。中等沖擊主運(yùn)動(dòng)：=1.2~1.6——?jiǎng)虞d荷系數(shù)（查【3】表8）——齒向分布系數(shù)（查【3】表9）——材料強(qiáng)化系數(shù)，幅值低交變可使金屬材料晶體粒邊界強(qiáng)化，起著阻止疲憊細(xì)縫擴(kuò)展作用。（查【3】表6）傳動(dòng)組a模數(shù)：有查詢得Kn=0.85，K1=1.5，K2=1.2，K3=1，=0.58，Kq=0.64，m=3，，T=16000h，=1000，i=1.KT=360Kα=mj=16300傳動(dòng)組b模數(shù)：有查詢得Kn=0.78，K1=1.5，K2=1.2，K3=1，=0.58，Kq=0.60，m=3，，T=16000h，=1000，i=1.25KT=360Kα=mj=16300傳動(dòng)組c模數(shù)：有查詢得Kn=0.89，K1=1.5，K2=1.2，K3=1，=0.58，Kq=0.55，m=3，，T=16000h，=1000，i=1.57KT=360Kα=mj=16300故選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。(4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：齒頂圓齒根圓分度圓齒頂高齒根高齒輪具體值見表齒輪尺寸表齒輪齒數(shù)z模數(shù)m分度圓d齒頂圓齒根圓齒頂高齒根高1362.5909583.752.53.1252322.5808573.752.53.1253362.5909583.752.53.1254402.510010593.752.53.1255422.510511098.752.53.1256322.5808573.752.53.1257422.510511098.752.53.1258522.5130135123.752.53.1259603180185172.533.7510303909582.533.7511403120125112.533.7512503150155142.533.754.3.3齒寬確定由公式得：第一套嚙合齒輪第二套嚙合齒輪第三套嚙合齒輪一對(duì)嚙合齒輪，為了預(yù)防大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)造成嚙合齒寬減小而增大輪齒載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)主動(dòng)輪比小齒輪齒寬大所以，，，，，，，，，，，4.4帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》P222頁，當(dāng)帶輪直徑較小時(shí)可采取實(shí)心式，當(dāng)帶輪直徑時(shí)采取腹板式。已知小帶輪最小直徑屬于直徑較小帶輪則能夠采取實(shí)心式帶輪。大帶輪則采取腹板式帶輪。已知采取為A型帶則： 帶輪寬度：分度圓直徑：大帶輪小帶輪大帶輪直徑三角膠帶滑動(dòng)率。三角帶傳動(dòng)中，在確保最小包角大于條件下，傳動(dòng)比可取。對(duì)中型通用機(jī)床，通常取小帶輪大帶輪大帶輪：則取已知，則取則取4.5軸承選擇已知各個(gè)傳動(dòng)軸直徑是：，，，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表6-6。軸選擇兩個(gè)角接觸球軸承，型號(hào)7005C，D=47mm，B=12mm，。軸選擇兩個(gè)角接觸球軸承，型號(hào)7005C，D=47mm，B=12mm，。軸選擇兩個(gè)角接觸球軸承，型號(hào)7006C，D=55mm，B=13mm，。軸選擇兩個(gè)角接觸球軸承，型號(hào)7017C，D=130mm，B=22mm，，型號(hào)7020C，D=150mm，B=24mm，，動(dòng)力設(shè)計(jì)5.1主軸基礎(chǔ)尺寸確定主軸外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸（前支撐處）直徑選定后，其它部位外徑隨之而定。通常是經(jīng)過筒規(guī)格機(jī)床類比分析加以確定。250mm機(jī)床，P=4KW。查《機(jī)械裝配設(shè)計(jì)》表3—13，前軸頸=70-105mm，初選=105，后頸取5.2主軸剛度驗(yàn)算5.2.1選定前端懸伸量C主軸懸伸量大小往往受結(jié)構(gòu)限制，關(guān)鍵取決于主軸端部結(jié)構(gòu)形式及尺寸，刀具或夾具安裝方法，前軸承類型及裝置，潤(rùn)滑和密封裝置結(jié)構(gòu)尺寸等。主軸設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)前提下，應(yīng)最大限制縮短主軸懸伸量a。依據(jù)結(jié)構(gòu)，定懸伸量5.2.2主軸支承跨距L確實(shí)定通常最好跨距，考慮到結(jié)構(gòu)和支承剛度因磨損會(huì)不停降低，應(yīng)取跨距L比最好支承跨距大部分，再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=550mm。主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩T=9550P×0.88n=9550×6傳動(dòng)件校驗(yàn)6.1主軸最好跨距確實(shí)定⑴、考慮機(jī)械效率，主軸最大輸出轉(zhuǎn)距

T=9550床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑50到60%,即加工工件直徑取為250mm,則半徑為0.125.、計(jì)算切削力F=84.041.125前后支撐力分別設(shè)為,.FA=F×a+llFB⑶、軸承剛度計(jì)算依據(jù)【結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)】式（6-1）有：查【結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)】表6-11得軸承根子有效長(zhǎng)度、球數(shù)和列數(shù)：再帶入剛度公式：KKKAKB⑷、主軸當(dāng)量直徑；⑸、主軸慣性矩；⑹、計(jì)算最好跨距設(shè)：

A=B=查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》（3-14）；式中∴∴式中：6.2主軸剛度驗(yàn)算機(jī)床在切削加工過程中，主軸負(fù)荷較重，而許可變形由很小，所以決定主軸結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)鍵原因是它變形大小。對(duì)于一般機(jī)床主軸，通常只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。通常能滿足剛度要求主軸，也能滿足強(qiáng)度要求。只有重載荷機(jī)床主軸才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于高速主軸，還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)算，以免發(fā)生共振。一彎曲變形為主機(jī)床主軸(如車床、銑床)，需要進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算，以扭轉(zhuǎn)變形為主機(jī)床（如鉆床），需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度驗(yàn)算。目前主軸組件剛度驗(yàn)算方法較多，沒能統(tǒng)一，還屬近似計(jì)算，剛度許可值也未做要求。考慮動(dòng)態(tài)原因計(jì)算方法，如依據(jù)部產(chǎn)生切削顫動(dòng)條件來確定主軸組件剛度，計(jì)算較為復(fù)雜?，F(xiàn)在仍多用靜態(tài)計(jì)算法，計(jì)算簡(jiǎn)單，也較適用。主軸彎曲剛度驗(yàn)算；驗(yàn)算內(nèi)容有兩項(xiàng)：其一，驗(yàn)算主軸前支撐處變形轉(zhuǎn)角，是否滿足軸承正常工作要求；其二，驗(yàn)算主軸懸伸端處變形位移y，是否滿足加工精度要求。對(duì)于粗加工機(jī)床需要驗(yàn)算、y值；對(duì)于精加工或半精加工機(jī)床值需驗(yàn)算y值；對(duì)于可進(jìn)行粗加工由能進(jìn)行半精機(jī)床（如臥式車床），需要驗(yàn)算值，同時(shí)還需要按不一樣加工條件驗(yàn)算y值。支撐主軸組件剛度驗(yàn)算，可按兩支撐結(jié)構(gòu)近似計(jì)算。如前后支撐為緊支撐、中間支撐位松支撐，可舍棄中間支撐不計(jì)（因軸承間隙較大，關(guān)鍵起阻尼作用，對(duì)剛度影響較?。蝗羟爸兄挝痪o支撐、后支撐為松支撐時(shí)，可將前中支距當(dāng)做兩支撐之距計(jì)算，中后支撐段主軸不計(jì)。6.2.1主軸前支撐轉(zhuǎn)角驗(yàn)算；機(jī)床粗加工時(shí)，主軸變形最大，主軸前支撐處轉(zhuǎn)角有可能超出許可值，故應(yīng)驗(yàn)算此處轉(zhuǎn)角。因主軸中(后)支撐變形通常較小，故可無須計(jì)算。主軸在某一平面內(nèi)受力情況圖在近似計(jì)算中可不計(jì)軸承變形影響，則該平面內(nèi)主軸前支撐處轉(zhuǎn)角用下式計(jì)算；切削力作用點(diǎn)到主軸前支承支承距離S=a+W，對(duì)于一般車床，W=0.4H，（H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。則：當(dāng)量切削力計(jì)算：主軸慣性矩；式中：∴∵∴主軸前支撐轉(zhuǎn)角滿足要求。6.2.2主軸前端位移驗(yàn)算；計(jì)算C點(diǎn)撓度⑴、當(dāng)量切削力F計(jì)算,見上文。⑵、驅(qū)動(dòng)力Q計(jì)算其中Z=50，m=3n所以 （3）剛度為：

KA

KB⑷、確定彈性模量E、慣性距I、和長(zhǎng)度a、b、s。①軸材產(chǎn)選擇45鋼，②主軸慣性距I為：；主軸C段慣性距Ic可近似地算：④依據(jù)齒輪、軸承寬度和結(jié)構(gòu)需要，取b=54mm⑸、只考慮F力作用在主軸前端時(shí)軸端位移，∴yF=F{a2=1008.6×{122=4.2×⑹、只考慮驅(qū)動(dòng)力Q作用在主軸兩支撐間時(shí)，軸端位移；∴y=-2.2×⑺、求主軸前端C點(diǎn)終合撓度綜合撓度

y=4.42×10-2又；因?yàn)?，所以此軸滿足要求。6.3齒輪校驗(yàn)在驗(yàn)算算速箱中齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算是齒輪1，齒輪5，齒輪11這三個(gè)齒輪。6.3.1齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算公式：①彎曲疲憊強(qiáng)度;②接觸疲憊強(qiáng)度6.3.2校核a組齒輪①彎曲疲憊強(qiáng)度；校核齒數(shù)為32齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù)⑴,n=1000r/min,⑵確定動(dòng)載系數(shù)∵齒輪精度為7級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-3查得動(dòng)載系數(shù)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》使用系數(shù)。⑶。⑷確定齒向載荷分配系數(shù):由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表11-6取齒寬系數(shù)得對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù)；h==5.625；,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13得⑸確定齒間載荷分配系數(shù):由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2查使用，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)⑹確定載荷系數(shù):⑺查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)；⑻計(jì)算彎曲疲憊許用應(yīng)力由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20(c)查得小齒輪彎曲疲憊強(qiáng)度極限。《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18查得壽命系數(shù),取疲憊強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.3，②接觸疲憊強(qiáng)度⑴載荷系數(shù)K確實(shí)定：⑵彈性影響系數(shù)確實(shí)定；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6得⑶查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21（d）得，故齒輪2適宜。6.3.3校核b組齒輪①彎曲疲憊強(qiáng)度；校核齒數(shù)為32齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù)⑴,n=800r/min,⑵確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)⑶⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-4，插值法得對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù),查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13得⑸確定齒間載荷分配系數(shù):由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-2查使用；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)⑹確定動(dòng)載系數(shù):⑺查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)、⑻計(jì)算彎曲疲憊許用應(yīng)力由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-20(c)查得小齒輪彎曲疲憊強(qiáng)度極限。《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18查得壽命系數(shù),疲憊強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.3，②接觸疲憊強(qiáng)度u=62/22=2.82；⑴、載荷系數(shù)K確實(shí)定：⑵、彈性影響系數(shù)確實(shí)定；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6得⑶、查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21（d）得，故齒輪6適宜。6.3.4校核c組齒輪①彎曲疲憊強(qiáng)度；校核齒數(shù)為35齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù)⑴,n=500r/min,⑵確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)⑶⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-4，插值法得非對(duì)稱齒向載荷分布系數(shù)，,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13得⑸確定齒間載荷分配系數(shù):由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-3齒間載荷分布系數(shù)，⑹確定荷載系數(shù):⑺查表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)。⑻計(jì)算彎曲疲憊許用應(yīng)力由圖查得小齒輪彎曲疲憊強(qiáng)度極限。《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18查得壽命系數(shù),疲憊強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.3，②接觸疲憊強(qiáng)度⑴載荷系數(shù)K確實(shí)定：⑵彈性影響系數(shù)確實(shí)定；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-6得⑶查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21（d）得，故齒輪10適宜。7結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明7.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計(jì)主軸變速箱結(jié)構(gòu)包含傳動(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)和箱體及其聯(lián)結(jié)件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和部署，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)因?yàn)闀r(shí)間限制，通常只畫展開圖。主軸變速箱是機(jī)床關(guān)鍵部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮通常機(jī)械傳動(dòng)相關(guān)要求外，著重考慮以下多個(gè)方面問題。精度方面要求，剛度和抗震性要求，傳動(dòng)效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠標(biāo)準(zhǔn)，遵照標(biāo)準(zhǔn)化和通用化標(biāo)準(zhǔn)。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)關(guān)鍵，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思索和數(shù)次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。7.2展開圖及其部署展開圖就是根據(jù)傳動(dòng)軸傳輸運(yùn)動(dòng)前后次序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個(gè)平面上。=1\*ROMANI軸上裝摩擦離合器和變速齒輪。有兩種部署方案，一是將兩級(jí)變速齒輪和離合器做成一體。齒輪直徑受到離合器內(nèi)徑約束，齒根圓直徑必需大于離合器外徑，負(fù)責(zé)齒輪無法加工。這么軸間距加大。另一個(gè)部署方案是離合器左右部分分別裝在同軸線軸上，左邊部分接通，得到一級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采取第一個(gè)方案，經(jīng)過空心軸中拉桿來操縱離合器結(jié)構(gòu)。齒輪在軸上部署很關(guān)鍵，關(guān)系到變速箱軸向尺寸，降低軸向尺寸有利于提升剛度和減小體積。7.3齒輪塊設(shè)計(jì)齒輪是