文獻(xiàn)綜述 齒輪作為傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的基礎(chǔ)元件，在工業(yè)發(fā)展的歷程中，發(fā)揮了十分重要的作用。它在機(jī)械傳動(dòng)中的地位是其它元件一直都無(wú)法替代的。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，齒輪技術(shù)有了很大的進(jìn)步，它的方方面面都在產(chǎn)生著巨大的變化。例如，在設(shè)計(jì)上，基于動(dòng)態(tài)彈性嚙合理論的齒輪動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)將取代基于剛性力學(xué)的靜態(tài)設(shè)計(jì)；在加工上，齒輪加工機(jī)床及刀具的原始精度正在不斷地提高；在檢測(cè)上，齒輪測(cè)量技術(shù)正朝著高效率、高精度、多功能和智能化的方向發(fā)展；等等。 齒輪以其形狀復(fù)雜而著稱(chēng)于世，其各項(xiàng)誤差的檢驗(yàn)項(xiàng)目種類(lèi)繁多，并且技術(shù)上難度較大，是近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)工程界最為關(guān)注的一項(xiàng)課題。我國(guó)精密測(cè)量技術(shù)和儀器的現(xiàn)狀仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)機(jī)械裝備制造業(yè)迅速發(fā)展的需求，尤其是在先進(jìn)測(cè)量技術(shù)和儀器的基礎(chǔ)理論研究、共性關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)方面與國(guó)外的差距越來(lái)越大。因此，齒輪測(cè)量的發(fā)展尤其是復(fù)雜齒輪測(cè)量的發(fā)展必然受到很大的限制。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)與世界接軌，測(cè)量檢測(cè)行業(yè)受到國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的沖擊，其競(jìng)爭(zhēng)能力也就必須加強(qiáng)。 目前國(guó)外發(fā)展了一些齒輪測(cè)量智能化儀器，但其價(jià)格昂貴，使用維修的技術(shù)性很強(qiáng)，所以大多企業(yè)還是沿用傳統(tǒng)的齒輪測(cè)量?jī)x器或通用儀器進(jìn)行齒輪測(cè)量。這些儀器的電氣控制及數(shù)據(jù)處理部分可靠性差、故障頻繁，直接影響齒輪生產(chǎn)和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。為了緩解這種高新科技與落后環(huán)境的矛盾，低成本地提高我國(guó)幾何量檢測(cè)的智能化程度，用微機(jī)技術(shù)對(duì)該儀器升級(jí)改造、實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)智能化很有必要。研究真正反映齒輪三維幾何空間形狀和制造誤差組成因素的齒輪整體檢測(cè)方法在我國(guó)具有積極的現(xiàn)實(shí)意義，特別是研究用檢測(cè)簡(jiǎn)便、精確、迅速的測(cè)量方法改造現(xiàn)有測(cè)量機(jī)更為突出。 20世紀(jì)80年代以前，齒輪測(cè)量原理主要以比較測(cè)量為主，其實(shí)質(zhì)是相對(duì)測(cè)量。具體方式有兩種：一是將被測(cè)齒輪與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)齒輪進(jìn)行實(shí)物比較，從而得到各項(xiàng)誤差；二是展成測(cè)量法，就是將儀器的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)形成的標(biāo)準(zhǔn)特征線(xiàn)與被測(cè)齒輪的實(shí)際特征線(xiàn)作比較，確定相應(yīng)誤差。而精確的展成運(yùn)動(dòng)是借助一些精密機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不同的特征線(xiàn)需要不同的展成機(jī)構(gòu)。比較測(cè)量的主要缺點(diǎn)是：測(cè)量精度依賴(lài)于標(biāo)準(zhǔn)件或展成機(jī)構(gòu)的精度，機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，柔性差，同一個(gè)齒輪需要多臺(tái)儀器測(cè)量。對(duì)于齒廓誤差測(cè)量而言，展成式測(cè)量技術(shù)僅限于漸開(kāi)線(xiàn)齒廓誤差測(cè)量上。對(duì)于非漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的端面齒廓測(cè)量，采用展成法測(cè)量是十分困難得，因?yàn)檎钩蓹C(jī)構(gòu)太復(fù)雜并且缺乏通用性。 多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者在大型齒輪測(cè)量領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的研究，豐富了大型齒輪測(cè)量方面的理論和方法。在檢測(cè)儀器方面，各國(guó)均開(kāi)發(fā)了由計(jì)算機(jī)控制的齒輪量?jī)x，其機(jī)構(gòu)大量應(yīng)用新技術(shù)和新元件，如計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)運(yùn)用于控制、驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)處理等；光柵、同步感應(yīng)器、容柵、磁柵、電感測(cè)微技術(shù)、電容測(cè)微技術(shù)、激光測(cè)量技術(shù)等用于位移測(cè)量，不斷提高齒輪測(cè)量精度?？偟陌l(fā)展趨勢(shì)為：1)測(cè)量軟件功能的增強(qiáng)和擴(kuò)展，由于大齒輪的結(jié)構(gòu)復(fù)雜大、重量重等原因，這就要促使其必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的要求，即機(jī)電一體化的趨勢(shì)。用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，用軟件進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，也就大大提高了效率。2)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，由于很多機(jī)械加工場(chǎng)地存在一定的危險(xiǎn)性，為了達(dá)到安全生產(chǎn)的目的，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制是大勢(shì)所趨的事情。在遠(yuǎn)程控制室工作進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控在機(jī)測(cè)量的同時(shí)還可以整理數(shù)據(jù)報(bào)告，檢驗(yàn)和打印報(bào)告單，既節(jié)約時(shí)間又節(jié)約人力資源。對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)的處理與利用，在早期的齒輪測(cè)量中。人工讀指示表(如千分表等)獲取齒輪誤差，得到的是誤差幅值，僅僅能用來(lái)評(píng)判被檢項(xiàng)目合格與否。電動(dòng)記錄器的出現(xiàn)，靠人工讀曲線(xiàn)，使工藝誤差分析成為可能。而計(jì)算機(jī)的采用，使自動(dòng)處理測(cè)量結(jié)果、分析工藝誤差并將分析結(jié)果反饋到加工系統(tǒng)進(jìn)而修正加工參數(shù)成為現(xiàn)實(shí)[9]。目前，在齒輪測(cè)量數(shù)據(jù)處理方面，通常采用的方法為最小區(qū)域法和最d'--乘法。理論上討論最多的是最小區(qū)域法，實(shí)際中廣泛使用的是最小二乘法，同時(shí)數(shù)字濾波技術(shù)也得到一定應(yīng)用。如今的常用漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪測(cè)量?jī)x器有幾十種。它們的測(cè)量方法都已經(jīng)為人們所熟知。按照齒輪測(cè)量的原理不同，可以大致把它們分為兩大類(lèi)?！?lèi)是比較法測(cè)量，或者稱(chēng)為相對(duì)測(cè)量法測(cè)量。例如。齒形測(cè)量?jī)x通過(guò)用機(jī)械范成或電子范成的漸開(kāi)線(xiàn)與被測(cè)齒輪的實(shí)際曲線(xiàn)比較并獲得誤差。這種測(cè)量方法現(xiàn)在用途極為廣泛。另一類(lèi)是絕對(duì)測(cè)量法。例如，測(cè)量齒形時(shí)，把實(shí)際的齒形曲線(xiàn)與數(shù)學(xué)理論曲線(xiàn)相比較并獲得誤差。 2齒輪精度設(shè)計(jì)概述口] 漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)涉及面廣，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下。 (1)公差組與精度等級(jí) 對(duì)齒輪傳動(dòng)一般有四個(gè)方向的要求 ①傳動(dòng)準(zhǔn)確，即傳動(dòng)比變化盡量小； ②傳動(dòng)平穩(wěn)，即振動(dòng)與噪聲盡可能小．避免產(chǎn)生動(dòng) 載荷與撞擊； ③工作點(diǎn)面接觸好，即載荷分布要均勻，避免動(dòng)載荷 大時(shí)齒面應(yīng)力集中，引起早期點(diǎn)蝕、折斷而降低使用壽命； ④齒輪副側(cè)隙要合適。 按上述分析，齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)按誤第特性對(duì)傳動(dòng)性能的 主要影響劃分為三個(gè)公差組． 關(guān)丁齒厚極限偏差和公法線(xiàn)平均長(zhǎng)度偏差兩個(gè)項(xiàng)H，由于它們屬于側(cè)隙配臺(tái)系統(tǒng)，所以不包括在上述三個(gè)公差組內(nèi)。齒輪精度設(shè)計(jì)就是要確定兩個(gè)公差組的精度等級(jí)，同時(shí)還要根據(jù)實(shí)際情況確定三個(gè)公差組內(nèi)帽膻評(píng)定指標(biāo)。 圓柱齒輪加工誤差分析 何淑菊， 邱淑英 （哈爾濱工程大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院， 黑龍江 哈爾濱150001） 從加工誤差來(lái)看，影響齒向方向接觸精度的主要因素是齒向誤差， 影響齒距累積誤差的主要因素是齒輪的幾何偏心， 就齒輪坯基準(zhǔn)面誤差對(duì)齒向誤差及齒距累積誤差所產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析， 并找出齒輪坯基準(zhǔn)面跳動(dòng)值的一種確定方法， 并對(duì)加工齒輪改進(jìn)方法進(jìn)行探討。 1齒輪坯的基準(zhǔn)面誤差對(duì)齒向誤差的影響 準(zhǔn)面是指加工齒輪時(shí)的定位面， 齒輪坯基準(zhǔn)端面對(duì)齒輪軸心線(xiàn)的垂直誤差， 會(huì)使被 加工齒輪產(chǎn)生齒向誤差或軸向齒距誤差同理， 當(dāng)安裝齒輪坯的夾具之端面 （基準(zhǔn)面）出現(xiàn)跳動(dòng)時(shí)也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似上述結(jié)果齒向誤差不僅取決于上述兩個(gè)方面， 也受其他諸多因素的影響： （1） 齒輪安裝誤差； 齒輪端面不平 （端面跳動(dòng)） ； 夾具定位面不平 （支承端面跳動(dòng)）（2） 機(jī)床刀架幾何誤差： 橫向傾斜， 縱向傾斜 2基準(zhǔn)面誤差對(duì)齒距累積誤差的影響 齒輪的齒距累積誤差是分度圓上任意兩個(gè)同側(cè)齒面的實(shí)際弧長(zhǎng)與公稱(chēng)弧長(zhǎng)之差最大值的絕對(duì)值， 而影響齒 距累計(jì)誤差的主要因素是齒輪的幾何偏心。， 齒距累積誤差是齒輪的幾何偏心的 2倍.在實(shí)際加工中， 引起工件偏心 的齒輪幾何偏心的原因有： 1） 由夾具心軸的徑向跳動(dòng)所引起的齒輪幾何偏心e1 2） 由齒坯基準(zhǔn)孔與夾具軸間的裝配間隙引起的齒輪幾何偏心e2 3） 由夾具支承端面與心軸軸線(xiàn)不垂直即夾具支承面跳動(dòng)造成的齒輪幾何偏心e3 4） 由齒坯端面跳動(dòng)引起的齒輪幾何偏心e4 5） 機(jī)床工作臺(tái)及錐孔等誤差造成的幾何偏心e5 6） 齒輪心軸在夾緊下變形而引起的齒坯幾何偏心e6 上述各種造成工件偏心的總和， 在向量方向未知情況下可近似的按概率法合成為 減小上述某些因素可以通過(guò)對(duì)機(jī)床安裝定位夾具或補(bǔ)償誤差所引起幾何偏心來(lái)消除， 但齒坯的端面徑向跳動(dòng)誤差所引起的幾何偏心是不易消除的 因?yàn)楣ぜ谥圃鞎r(shí)必然存在一定的誤差， 而且工件在夾具上安裝的角相位是隨機(jī)性， 因此可按下式近似確定 式中： b為工件齒部厚度； d為定位面最大直徑；△b為工件端面在定位最大直徑上的跳動(dòng)值； k為系數(shù) （根據(jù)機(jī)床、 夾具及調(diào)正的精度選擇， 一般為1—3） ） 3，齒輪基準(zhǔn)面跳動(dòng)數(shù)值的確定方法 齒輪的基準(zhǔn)面是齒部加工的定位基準(zhǔn)， 它的精度將直接影響齒輪的齒向、 齒輪累積誤差和接觸精度， 此項(xiàng)精度值一般可在標(biāo)準(zhǔn)中查得 對(duì)于某些要求偏嚴(yán)、 加工難度較大的齒輪， 為保證達(dá)到齒向誤差和齒距累積誤差的要求， 應(yīng)選擇端面跳動(dòng)精度要求較高的數(shù)值， 而后把端面跳動(dòng)數(shù)值做下列比較才能確定 （如圖 ） 端面跳動(dòng)對(duì)齒向誤差和齒距累積誤差的比較 （10） 式中： B為齒寬； △b為軸孔配合間隙；△d 為端面跳動(dòng)值選定的端跳值只有符合上述公式要求才是有 效的， 反之會(huì)因 △d的干涉， 使定位面不能接觸而 失效 由上式作相應(yīng)變換， 即表明夾具心軸與齒輪孔的配合間隙也要符合上式， 才能使齒輪坯的定位基準(zhǔn)面與夾具定位面很好的接觸 當(dāng)采用重疊裝夾時(shí)， 端面跳動(dòng)對(duì)齒輪精度影響為： 下層工件只受本身下面端跳動(dòng)的影響， 而上層工件除受本身下端跳動(dòng)影響外還受下層工件上下兩面端跳動(dòng)的影響； 工件兩端面是車(chē)削而成， 所以其跳動(dòng)方向不固定， 且重疊工件的裝夾亦是隨機(jī)的， 因此， 三個(gè)端跳相互獨(dú)立， 但其綜合影響亦可采用概率合成， 即 如果下層工件之端跳正好滿(mǎn)足精度要求，（即工藝能力系數(shù)， 有 超差） ， 則上層工件的工藝能力相對(duì)下降3 倍， 其超差量將增加 如果多個(gè)工件重疊裝夾，e 引起工件歪斜， 有時(shí)便會(huì)使各工件接觸面出現(xiàn)間隙或定位軸彎曲 為了保證精度， 當(dāng)采用重疊裝夾加工時(shí)， 應(yīng)將公差適當(dāng)縮小， 取原計(jì)算公差的0.6—0.8 倍即可， 并且控制 端跳的加工誤差 1） 加工齒輪時(shí)， 為了減少齒向誤差， 齒坯基準(zhǔn)面誤差， 即端面跳動(dòng)公差應(yīng)為齒向公差的一半 2） 齒輪基準(zhǔn)端面跳動(dòng)值應(yīng)符合式 （10 ） 要求 3） 為了提高加工齒輪精度， 應(yīng)保證齒輪毛坯端面與軸孔的垂直度、 軸孔的精度以及夾具的精度要求， 即保證夾具零件 （工件心軸、 墊圈、 螺母以及夾具底座等） 的制造精度及夾具的精度要求； 保證刀具刀桿、 刀墊、 螺母的制造精度； 刀桿直 徑按 級(jí)精度制造； 刀桿各配合粗糙度 應(yīng)在以上 用線(xiàn)性化方法研究直齒圓柱齒輪的動(dòng)態(tài)性能 胡舸 王建宏 陳國(guó)沖 (1.重慶大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院重慶400030；2．重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院重慶400030) 該文獻(xiàn)是首先建立了一對(duì)嚙臺(tái)齒輪的有限元模型，然后將用非線(xiàn)性方程表示的模型線(xiàn)性化，通過(guò)結(jié)合應(yīng)用有限元理論和接觸力學(xué)理論，得到齒輪的動(dòng)態(tài)傳輸誤差(eDTE)和接觸力以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)的關(guān)系。此方法在齒輪動(dòng)態(tài)研究領(lǐng)域顯示出了較強(qiáng)的優(yōu)越性。由于將非線(xiàn)性問(wèn)題轉(zhuǎn)化成線(xiàn)性問(wèn)題，避開(kāi)了冗長(zhǎng)的迭代過(guò)程，加速了求解過(guò)程。再者，在接觸及其附近區(qū)域使用接觸力學(xué)理論，僅用數(shù)日較少的單元就可得到精度足夠的解。 我國(guó)對(duì)直齒圓柱齒輪動(dòng)態(tài)性能的研究已經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間了。剛開(kāi)始時(shí)，質(zhì)量一彈簧模型得到了廣泛應(yīng)用并得出了很多有用的結(jié)論。但是在這些研究中，系統(tǒng)的激勵(lì)被假定為方波或類(lèi)似的波形，但事實(shí)上并非如此。直齒圓柱齒輪的動(dòng)態(tài)性能是一種很復(fù)雜的現(xiàn)象，在本質(zhì)上是非線(xiàn)性的參數(shù)振動(dòng)。如果不考慮制造誤差，直齒圓柱齒輪的激勵(lì)主要來(lái)自于接觸剛度的變化和傳動(dòng)中同時(shí)嚙合齒對(duì)數(shù)的變化。G．L-OsTIGuY和I．CONSTANINEScu…應(yīng)用有限元法 研究了一個(gè)單齒的自然頻率、模態(tài)和由模態(tài)分析得到的嚙合過(guò)程中的瞬態(tài)響應(yīng)。R．B．BHA等發(fā)現(xiàn)有限元方法在研究輪系的動(dòng)態(tài)時(shí)十分有用，因?yàn)殛P(guān)聯(lián)的因素可以很容易地在質(zhì)量矩陣和剛度矩陣中得到體現(xiàn)。他們使用具有兩個(gè)質(zhì)量、兩個(gè)彈簧和兩個(gè)阻尼器的模型作為研究對(duì)象，其中一組代表嚙合的輪齒，另外一組代表齒輪的其他部分的影響。AM ucHE等”提出了一種對(duì)理想齒面使用雅可比矩陣作動(dòng)態(tài)約束的自動(dòng)算法來(lái)計(jì)算輪齒的變形。 很明顯，按照傳統(tǒng)的思維，為了在輪齒上的接觸區(qū)域得到精度足夠的解，有限元的數(shù)目必須相當(dāng)多才行，而局部細(xì)化又不適用于接觸區(qū)域在兩個(gè)物體表面移動(dòng)的情形，但有限元可以以相當(dāng)?shù)木扔?jì)算出距接觸區(qū)域一定距離的點(diǎn)的變形。另一方面，當(dāng)接觸物體遠(yuǎn)大于接觸區(qū)域時(shí)，彈性半平面法可以比較準(zhǔn)確地給出接觸區(qū)域內(nèi)兩點(diǎn)的相對(duì)位移。因此，可以綜臺(tái)使用有限元法和半平面法來(lái)計(jì)算出直齒圓 1有限元分析 1．1齒輪的有限元模型 齒輪的有限元模型如圖1所示，輪齒的有限元模型如圖2所示。輪齒受力后表面情況較復(fù)雜，因此輪齒表面用八節(jié)點(diǎn)的單元來(lái)表示，而在其余地方，情況相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，用常用的四節(jié)點(diǎn)單元來(lái)表示。齒輪主要用來(lái)傳遞力矩，就齒輪總體而言，非線(xiàn)性變形主要集中在輪齒上，離輪齒越遠(yuǎn)的地方，也就是說(shuō)離齒輪中心越近的地方，齒輪的變形和受力情況相對(duì)越簡(jiǎn)單，因此有限元單元的數(shù)目也就相應(yīng)地減少。 1．2數(shù)學(xué)模型 直齒圓柱齒輪的動(dòng)力學(xué)模型如圖3所示，可以用以下方程來(lái)表示。 在許多有限元分析中，阻尼矩陣。是用質(zhì)量矩陣Ⅲ和剛度矩陣島的線(xiàn)性組合來(lái)表示，也就是Ray．1ei曲阻尼模型 式中η和λ是線(xiàn)性系數(shù)。在這里，為了表示方便，可以將主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的式(1)表示組合起來(lái)寫(xiě)成齒輪對(duì)的有限元表示 1．3非線(xiàn)性方程的線(xiàn)性化 應(yīng)用Newmark方法對(duì)式(3)離散化，可寫(xiě)成以下形式 B—一個(gè)已知的、非方陣的矩陣，用來(lái)將接觸力分配給附近的節(jié)點(diǎn)，矩陣B 決于單元的邊界幾何以及有限元的插值模式 R—?jiǎng)討B(tài)項(xiàng) 1．5相對(duì)于接觸點(diǎn)的參照點(diǎn)位移 對(duì)于相互嚙合輪齒上的一對(duì)接觸點(diǎn)，盡管在輪齒的表面是八節(jié)點(diǎn)的單元，但由于輪齒嚙合的復(fù)雜性，不能直接由節(jié)點(diǎn)位移根據(jù)位移模式來(lái)計(jì)算接觸點(diǎn)的位移。但是位于接觸點(diǎn)正下方，距其一定距離的參照點(diǎn)的位移可以用有限元法相當(dāng)準(zhǔn)確地計(jì)算出來(lái)。而接觸點(diǎn)和參照點(diǎn)之間的相對(duì)位移可由彈性半平面法來(lái)計(jì)算。下面首先用有限元法計(jì)算齒輪上參照點(diǎn)的位移 式中，u和v，分別表示參照點(diǎn)在z軸和y軸的位移。G是已知的，由有限元位移模式和參照點(diǎn)的坐標(biāo)決定的矩陣，用來(lái)從有限元節(jié)點(diǎn)位移計(jì)算出參照點(diǎn)位移。下標(biāo)r表示是參照點(diǎn)，下標(biāo)x和y表示x坐標(biāo)和y坐標(biāo)。 1．6接觸點(diǎn)和參照點(diǎn)之間的相對(duì)位移 一對(duì)相互嚙合的齒輪，輪齒在接觸點(diǎn)的外形輪廓應(yīng)為漸開(kāi)線(xiàn)，但由于接觸區(qū)域相當(dāng)小，因此，可以近似地認(rèn)為接觸區(qū)域的輪廓外形為圓弧，其半徑可由齒輪的漸開(kāi)線(xiàn)方程得到。 1．7接觸點(diǎn)的位移 齒輪輪齒表面上接觸點(diǎn)的位移是由參照點(diǎn)的位移加上接觸點(diǎn)和參照點(diǎn)之間的相對(duì)位移。 如圖4所示，f和f分別表示一對(duì)嚙合齒輪的輪齒表面曲線(xiàn)。西表示輪齒上的兩個(gè)可能接觸點(diǎn)在未變形之前的初始距離。全局坐標(biāo)系為x，y，位于接觸點(diǎn)的局部坐標(biāo)系為x7，y’。局部坐標(biāo)系的y’軸方向?yàn)榻佑|點(diǎn)的法線(xiàn)方向。d為主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上接觸點(diǎn)到參照點(diǎn)之間的距離。由式(9)得到的參照點(diǎn)位移為全局坐標(biāo)系x，y下的位移，利用旋轉(zhuǎn)矩陣將其轉(zhuǎn)換成局部坐標(biāo)系z(mì)’，y’下的位移。一對(duì)共軛齒輪，如果不考慮齒輪的彈性變形，接觸點(diǎn)的軌跡應(yīng)為齒輪的嚙合線(xiàn)。但實(shí)際上齒輪承載以后，齒輪的彈性變形使得實(shí)際接觸點(diǎn)不再是嚙合線(xiàn)上 的點(diǎn)。對(duì)于接觸分析而言，由于輪齒受力后實(shí)際接觸點(diǎn)應(yīng)在理論接觸點(diǎn)附近。因此，將輪齒表面上理論接觸點(diǎn)附近的區(qū)域離散化，在齒面的法線(xiàn)方向計(jì)算出一系列的可能接觸點(diǎn)， 并計(jì)算這些可能接觸點(diǎn)對(duì)在受力前的距離，然后將可能接觸點(diǎn)對(duì)的距離與動(dòng)態(tài)項(xiàng)相加，距離最近的可能接觸點(diǎn)對(duì)作為實(shí)際接觸點(diǎn)。 從該文獻(xiàn)我們了解到使用有限元和接觸力學(xué)研究一對(duì)參數(shù)相同的齒輪對(duì)的動(dòng)態(tài)性能。接觸力是通過(guò)在接觸齒對(duì)的半分析法的有限元公式得到。所使用的方法具有以下顯著特點(diǎn)。 (1)需要作任何假設(shè)，它克服了有限元法在靜態(tài)分析、響應(yīng)計(jì)算等應(yīng)用中的一些限制。 (2)由于在接觸點(diǎn)不是靠增加單元數(shù)目來(lái)提高精度，因此所使用的有限元數(shù)目大為減少，相應(yīng)地減少了計(jì)算時(shí)間。 (3)晟后聯(lián)立求解的方程都是線(xiàn)性方程，求解過(guò)程耍遠(yuǎn)比直接求解非線(xiàn)性方程簡(jiǎn)單，因?yàn)槟壳胺蔷€(xiàn)性方程的求解一般都是采用迭代法。 (4)本方法特別適用于離散動(dòng)態(tài)模型中嚙合建模比較困難的多體多接觸系統(tǒng)。 在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上精確測(cè)量漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪的齒形誤差 黃富貴 張認(rèn)成 華僑大學(xué) 針對(duì)傳統(tǒng)齒針對(duì)傳統(tǒng)齒形誤差測(cè)量方法的測(cè)量誤差來(lái)源多、 測(cè)頭與工件裝調(diào)整誤差大等缺點(diǎn)， 提出一種在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上利用掃描法實(shí)現(xiàn)漸開(kāi)線(xiàn)圓柱輪齒形誤差測(cè)量的新方法。該測(cè)量方法具有測(cè)量采集點(diǎn)精度高、 齒形輪廓曲線(xiàn)擬合誤差小、 測(cè)量過(guò)程與誤差處理過(guò)程人工干預(yù)少、 測(cè)量精度高等特點(diǎn)。 齒形誤差是反映齒輪工作平穩(wěn)性精度的重要指標(biāo)之一， 齒形誤差的精確測(cè)量與評(píng)定可以有效地判定第 公差組的性能指標(biāo)， 同時(shí)， 通過(guò)對(duì)齒形誤差測(cè)量結(jié)果的分析， 可以找到誤差的產(chǎn)生原因， 為齒輪加工機(jī)床參數(shù)的調(diào)整、 刀具的修磨等提供科學(xué)依據(jù)。因此， 齒輪齒形誤差的精確測(cè)量一直以來(lái)都是齒輪 測(cè)量技術(shù)人員的一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前， 漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪齒形誤差的測(cè)量方法主 要有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)齒形比較法、 標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線(xiàn)軌跡法和坐標(biāo)測(cè)量法等三大類(lèi)。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)齒形比較法是將被測(cè)實(shí)際齒形與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)齒形曲線(xiàn)進(jìn)行比較而得到齒形誤差的方法。該方法的主要問(wèn)題在于： 被測(cè)齒輪端面與齒輪定位孔的孔心線(xiàn)垂直度誤差、 成像誤差等將直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此， 該方法只適于盤(pán)類(lèi)齒輪齒形誤差的測(cè)量， 而且測(cè)量精度低， 一般只能對(duì)/級(jí)以下精度的齒輪進(jìn)行測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線(xiàn)軌跡法是將被測(cè)齒形與儀器復(fù)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)理論漸開(kāi)線(xiàn)軌跡進(jìn)行比較， 求出齒形誤差， 并通過(guò)在直尺—基圓盤(pán)式、 圓盤(pán)—杠桿式等機(jī)械展成儀或電子展成儀上實(shí)現(xiàn)。該方法的主要問(wèn)題在于： 儀器的基準(zhǔn)誤差被測(cè)齒輪的安裝誤差以及基圓盤(pán)的直徑尺寸誤差等對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大。坐標(biāo)測(cè)量法是將被測(cè)齒形上若干點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)與理論坐標(biāo)進(jìn)行比較的一種測(cè)量方法。采用這種方法測(cè)量必須解決兩個(gè)問(wèn)題： 實(shí)際坐標(biāo)的獲??； 理論坐標(biāo)的計(jì)算。該方法的主要問(wèn)題是計(jì)算繁瑣特別是測(cè)點(diǎn)要求多、 測(cè)點(diǎn)布置有特殊要求時(shí)，數(shù)據(jù)處理工作量大。針對(duì)目前齒形誤差測(cè)量與數(shù)據(jù)處理的缺點(diǎn)，本文提出了一種在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上利用掃描法實(shí)現(xiàn)測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)采集、利用三次樣條函數(shù)實(shí)現(xiàn)齒形工作曲線(xiàn)擬合、利用展成法實(shí)現(xiàn)齒形誤差評(píng)定的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪齒形誤差測(cè)量的新方法。該測(cè)量方法測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)采集與齒形誤差評(píng)定簡(jiǎn)便，測(cè)量效率高，測(cè)量精度高。 1，其原理如下 GB10095-88《漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪精度》中齒形誤差的定義為：在端截面上，齒形工作部分內(nèi)（齒頂?shù)估獠糠殖猓┌輰?shí)際齒形且距離為最小的兩條設(shè)計(jì)齒形間的法向距離。設(shè)計(jì)齒形可以是修正的漸開(kāi)線(xiàn)（包括理論漸開(kāi)線(xiàn)、凸齒形和修緣齒形等）圖1齒形誤差測(cè)量簡(jiǎn)圖。根據(jù)漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪齒形展成法的形成原理，理論齒形上各點(diǎn)的展開(kāi)角增量△Φ與△g應(yīng)的展開(kāi)長(zhǎng)度增量 應(yīng)滿(mǎn)足以下關(guān)系式 式中r為齒輪的基圓半徑，可由被測(cè)齒輪參數(shù)求得。若被測(cè)齒輪為漸開(kāi)線(xiàn)圓柱直齒輪rb=m**cosa/2；若被測(cè)齒輪為漸開(kāi)線(xiàn)圓柱斜齒輪，則rb=m*Z*cosat/2，rb單位為mm。△g為展開(kāi)長(zhǎng)度增量，△Φ 為角度增量。 2，其測(cè)量方法是要實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)齒輪齒形誤差的評(píng)定，首先應(yīng)得到被測(cè)齒輪的實(shí)際齒形輪廓曲線(xiàn)。該曲線(xiàn)可以采取如下方法獲得：先對(duì)實(shí)際齒輪齒形輪廓上有限點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確采集，然后采用三次樣條函數(shù)將實(shí)際齒形輪廓上有限點(diǎn)擬合成連續(xù)曲線(xiàn)。三次樣條函數(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是其光滑程度較高，保證了插值函數(shù)一階、二階導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性。因此，實(shí)際齒形曲線(xiàn)用三次樣條函數(shù)擬合在理論上可行，而且符合齒輪的 設(shè)計(jì)要求。三次樣條函數(shù)的擬合精度主要決定于采集點(diǎn)的多少與分布形式。實(shí)際測(cè)量中，采集點(diǎn)應(yīng)主要分布在齒輪正常工作齒面上，靠近齒頂或齒頂修緣部分盡量不采點(diǎn)；過(guò)渡漸開(kāi)線(xiàn)與正常工作齒面交界處以下部分不采點(diǎn)；靠近齒輪分度圓附近采集點(diǎn)應(yīng)分布較密，靠近齒頂和齒根部采集點(diǎn)應(yīng)分布較疏，采集點(diǎn)的數(shù)量也不要太多。測(cè)量實(shí)踐表明：對(duì)于模數(shù)為’22的齒輪，齒面上的采集點(diǎn)數(shù)一般控制在 *%點(diǎn)以下，這樣可以得到較高的擬合精度。 從該文獻(xiàn)我們了解到在Status FX 777型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)上利用掃描法實(shí)現(xiàn)漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪齒形誤差的測(cè)量方法，可克服傳統(tǒng)齒形誤差測(cè)量方法的測(cè)量誤差來(lái)源多、測(cè)頭與工件安裝調(diào)整誤差大的缺點(diǎn)。同時(shí)，該測(cè)量方法除測(cè)量數(shù)據(jù)采集、實(shí)際齒形輪廓曲線(xiàn)的三次樣條函數(shù)擬合需要人工干預(yù)外，數(shù)據(jù)處理與齒形誤差的評(píng)定全部依靠計(jì)算機(jī)完成，測(cè)量誤差與評(píng)定誤差小，測(cè)量簡(jiǎn)便實(shí)用。理論分析與比較測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該測(cè)量方法的測(cè)量精度高，適合于盤(pán)類(lèi)漸開(kāi)線(xiàn)圓柱直齒輪和斜齒輪齒形誤差的精確測(cè)量。 計(jì)算機(jī)輔助漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪精度設(shè)計(jì) 李亞非，王 誠(chéng) （長(zhǎng)沙理工大學(xué) 汽車(chē)與機(jī)械工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114） 介紹了筆者開(kāi)發(fā)的一種用Visual C++語(yǔ)言編寫(xiě)的齒輪精度CAD軟件，該軟件操作簡(jiǎn)單，采用了新國(guó)標(biāo)，能快速正確地確定齒輪的精度等級(jí)、 檢驗(yàn)項(xiàng)目及公差值，并可生成齒輪零件圖，實(shí)例證明軟件正確可行。 齒輪精度的高低，直接影響到齒輪傳動(dòng)的工作性能和使用壽命。因此，各國(guó)先后多次制訂和修訂了廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、飛機(jī)、 機(jī)床、 工程機(jī)械、 農(nóng)業(yè)機(jī)械、 儀器儀表等機(jī)械產(chǎn)品中的圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)。但整個(gè)齒輪精度設(shè)計(jì)過(guò)程十分繁瑣，要查取多張表格，用到的計(jì)算公式多而復(fù)雜，設(shè)計(jì)工作量大，花費(fèi)時(shí)間多，且易出錯(cuò)。對(duì)此，人們想到了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法，基于 GB/T10095—1988 《漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪精度》 的 CAD系統(tǒng)，大多采用 VB 語(yǔ)言編程及三個(gè)公差組來(lái)控制齒輪公差。本文介紹一種采用Visual C++語(yǔ)言自主開(kāi)發(fā)的基于2008 年新國(guó)標(biāo)的設(shè)計(jì)軟件，摒棄三個(gè)公差檢驗(yàn)組的分類(lèi)，根據(jù)齒輪工作環(huán)境選擇推薦的檢驗(yàn)組，用該軟件可以輕松完成齒輪精度設(shè)計(jì)工作。 1 軟件的界面設(shè)計(jì) Visual C++是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，提供可視化編程工具應(yīng)用程序向?qū)?AppWizard 和類(lèi)向?qū)?ClassWizard，用它可以方便的設(shè)計(jì)出良好的圖形用戶(hù)界面。圖 1 為本軟件的界面（含一個(gè)實(shí)例的運(yùn)行結(jié)果） 。它用一個(gè)界面集成了兩大功能：設(shè)計(jì)參數(shù)的輸入，設(shè)計(jì)結(jié)果的顯示及輸出。 運(yùn)行時(shí)，用戶(hù)只需對(duì)有關(guān)控件進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作（如在文本框中輸入已知參數(shù)值，或用鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕等）就能完成相應(yīng)的任務(wù)。 2 軟件的工作流程設(shè)計(jì) 根據(jù)最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及參考文獻(xiàn)第 10 章第 5 節(jié)介紹的圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)方法和步驟，圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有： （1）齒輪精度等級(jí)的確定； （2）單個(gè)齒輪精度評(píng)定指標(biāo)的確定； （3）齒輪副精度評(píng)定指標(biāo)的確定； （4）齒坯精度的確定。 該軟件的工作流程見(jiàn)圖 2。 其流程圖的設(shè)計(jì)要點(diǎn)簡(jiǎn)介如下： 2.1 輸入已知參數(shù) 在 “輸入已知參數(shù)” 框架內(nèi)，包含有 10 個(gè)文本框，2 個(gè)下拉列表框，下拉列表框中列出了機(jī)床、 輕型汽車(chē)、 重型汽車(chē)、 汽輪機(jī)減速器、 一般減速器、 起重機(jī)、 農(nóng)業(yè)機(jī)械等不同用途的齒輪，輸入齒輪的齒數(shù)、 模數(shù)、 轉(zhuǎn)速、 應(yīng)用范圍等已知數(shù)據(jù)。 確定精度等級(jí) 2.3 確定單個(gè)齒輪檢驗(yàn)項(xiàng)目 GB/T 10095—1988 將單個(gè)齒輪的各項(xiàng)公差分為三個(gè)公差計(jì)算機(jī)先根據(jù)齒輪應(yīng)用范圍，使用要求，工作條件查表確定精度等級(jí)大致范圍，再根據(jù)計(jì)算得出的小齒輪圓周速度查表確定其精度等級(jí)組，并將同一公差組內(nèi)的各項(xiàng)指標(biāo)分為若干個(gè)檢驗(yàn)組。然后根據(jù)生產(chǎn)批量、 使用要求、 測(cè)量設(shè)備條件等選擇一個(gè)檢驗(yàn)組來(lái)檢查齒輪的精度。但 2008 年的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有給出公差組和檢驗(yàn)組，并指出：在檢驗(yàn)中，測(cè)量全部輪齒要素的偏差既不經(jīng)濟(jì)也沒(méi)必要。該軟件按齒輪工作性能要求推薦了若干個(gè)檢驗(yàn)組，將齒輪使用范圍分為機(jī)床、 輕型汽車(chē)、 重型汽車(chē)等 12 大項(xiàng)數(shù)十小項(xiàng)。表 1 為機(jī)床齒輪的分類(lèi)及推薦檢驗(yàn)項(xiàng)目舉例。檢驗(yàn)項(xiàng)目還可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況作適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)有條件檢驗(yàn) ' 和 ' 時(shí)，可以不必檢驗(yàn) 和 。測(cè)量 簡(jiǎn)單、 方便，所以常用。 如果能檢驗(yàn) " 和 " ，則不必檢驗(yàn) 。檢驗(yàn)項(xiàng)目確定后即可根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中給出的計(jì)算公式自動(dòng)求出各偏差允許值。 2.4 確定齒輪副精度 齒輪副的評(píng)定指標(biāo)主要有：齒輪副的中心距偏差 ，齒輪副的軸線(xiàn)平行度偏差 和 ，齒輪副的側(cè)隙 等。側(cè)隙通常由齒厚偏差 或公法線(xiàn)平均長(zhǎng)度偏差 來(lái)控制。測(cè)量公法線(xiàn)長(zhǎng)度比測(cè)量齒厚方便、 精確，因此生產(chǎn)中常用測(cè)量公法線(xiàn)長(zhǎng)度的方法來(lái)控制齒輪副側(cè)隙。 2.5 確定齒坯精度齒坯是指在輪齒加工前供制造齒輪用的工件。齒坯精度包括內(nèi)孔、 頂圓、 端面等定位基準(zhǔn)面和安裝基準(zhǔn)面的尺寸偏差和形位誤差以及表面粗糙度要求。具體數(shù)據(jù)有表可查。 2.6 數(shù)據(jù)打印 為了方便計(jì)算數(shù)據(jù)的保存及打印，軟件生成一個(gè) TXT 文本，保存輸入?yún)?shù)、 國(guó)標(biāo)規(guī)定的精度項(xiàng)目和側(cè)隙指標(biāo)計(jì)算值等 2.7 生成工程圖 利用新的開(kāi)發(fā)工具 ARX（AutoCAD Runtime eXtension）對(duì)AtoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，ARX程序本質(zhì)上是 Windows DLL程序，與 AutoCAD共享地址空間，以消息驅(qū)動(dòng)的方式直接調(diào)用AutoCAD的核心函數(shù),AutoCAD通過(guò)調(diào)用入口函數(shù)來(lái)調(diào)用 該文獻(xiàn)采用 51 單片機(jī)及其外部擴(kuò)展電路對(duì) 209T制動(dòng)梁端軸焊 接預(yù)熱溫度進(jìn)行檢測(cè)和顯示，控制了 209T制動(dòng)梁端軸的焊接 在設(shè)定的預(yù)熱溫度下進(jìn)行。應(yīng)用表明，該預(yù)熱溫度檢測(cè)系統(tǒng)達(dá) 到了改善焊接接頭的塑性、防止冷裂紋和減少焊后殘余應(yīng)力 的目的，提高了 209T制動(dòng)梁更換端軸的質(zhì)量，保證了客車(chē)運(yùn) 行中制動(dòng)梁端軸工作的可靠性。 計(jì)算機(jī)輔助圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究 牛貴峰 姚輝前 邱亞玲 (南石油學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 四川成都610500) 齒輪精度設(shè)計(jì)牽涉的因素較多 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪精度共規(guī)定了 個(gè)指標(biāo) 使得精度設(shè)計(jì)繁雜 麻煩 本文介紹用 語(yǔ)言編寫(xiě)的軟件來(lái)完成齒輪精度設(shè)計(jì)工作 人機(jī)對(duì)話(huà)采用交互式窗口 使得設(shè)計(jì)方便 迅速經(jīng)實(shí)際運(yùn)行表明該系統(tǒng)在齒輪精度設(shè)計(jì)上有效準(zhǔn)確 1，齒輪精度設(shè)計(jì)概述漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪精度設(shè)計(jì)涉及面廣 現(xiàn)簡(jiǎn)述如下公差組與精度等級(jí)對(duì)齒輪傳動(dòng)一般有四個(gè)方面的要求傳動(dòng)準(zhǔn)確 即傳動(dòng)比變化盡量小傳動(dòng)平穩(wěn) 即振動(dòng)與噪聲盡可能小 避免產(chǎn)生動(dòng)載荷與撞擊工作點(diǎn)面接觸好 即載荷分布要均勻 避免動(dòng)載荷大時(shí)齒面應(yīng)力集中 引起早期點(diǎn)蝕 折斷而降低使用壽命齒輪副側(cè)隙要合適按上述分析 齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)按誤差特性對(duì)傳動(dòng)性能的主要影響劃分為三個(gè)公差組 詳見(jiàn)表 關(guān)于齒厚極限偏差和公法線(xiàn)平均長(zhǎng)度偏差兩個(gè)項(xiàng)目由于它們屬于側(cè)隙配合系統(tǒng) 所以不包括在上述三個(gè)公差組內(nèi)齒輪精度設(shè)計(jì)就是要確定三個(gè)公差組的精度等級(jí) 同時(shí)還要根據(jù)實(shí)際情況確定三個(gè)公差組內(nèi)相應(yīng)評(píng)定指標(biāo)選擇齒輪精度等級(jí)必須根據(jù)其用途 工作條件等要求來(lái)確定 如考慮齒輪使用的場(chǎng)合 工作速度 對(duì)振動(dòng)噪聲的要求以及使用壽命等方面的要求 同時(shí)還應(yīng)考慮在不同用途不同工作條件時(shí) 對(duì)齒輪的要求側(cè)重點(diǎn)不同 因此各公差組應(yīng)選用不同的精度等級(jí) 精度等級(jí)的選擇一般有兩種方法一為計(jì)算法 一為類(lèi)比法 計(jì)算法相應(yīng)復(fù)雜 類(lèi)比法必須有豐富的資料 目前已總結(jié)許多資料可供設(shè)計(jì)時(shí)參考 本文是在類(lèi)比法基礎(chǔ)上輔以適當(dāng)?shù)挠?jì)算來(lái)確定齒輪的精度等級(jí)齒輪副的側(cè)隙為保證齒輪傳動(dòng)正常工作 在齒輪非工作點(diǎn)面間應(yīng)有合理的側(cè)隙以貯存潤(rùn)滑油和補(bǔ)償齒輪在工作時(shí)的變形 對(duì)于齒輪副的側(cè)隙 精度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用基中心距制 即通過(guò)改變齒厚以得到不同的側(cè)隙 為此規(guī)定了種齒厚極限 偏差及代號(hào) 側(cè)隙的設(shè)計(jì)就是要確定齒厚上下偏差及其代號(hào) 齒厚上下偏差的確定可用計(jì)算法 類(lèi)比法和試驗(yàn)法考慮到類(lèi)比法資料不全 試驗(yàn)法成本較高 故本文采用計(jì)算法 雖然公式中考慮的因素尚不全面 但也是目前設(shè)計(jì)中比較可靠的方法 2 ，基于以上分析 我們給出齒輪精度設(shè)計(jì)的流程框圖如如下圖所示由于 Visual Basic語(yǔ)言是一種面向?qū)ο缶幊痰哪K化語(yǔ)言與傳統(tǒng)的面向過(guò)程的語(yǔ)言不同 它通過(guò)鼠標(biāo)單擊界面上的控件就可以使該控件所代表的事件發(fā)生 即完成相應(yīng)的任務(wù) 所以執(zhí)行程序時(shí) 也可以不完全按照框圖所示的順序 如在該軟件中 確 定 好 齒 厚 上下偏差后 又感覺(jué)齒輪精度等級(jí)確定得不妥 只要再單擊 確定齒輪精度鈕就可重新確定齒輪精度等級(jí)。 其特點(diǎn)主要是整個(gè)齒輪精度設(shè)計(jì)系統(tǒng)始終采取了友好的人機(jī)界面用戶(hù)只要按計(jì)算機(jī)提示鍵入相應(yīng)的內(nèi)容 程序就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行并輸出結(jié)果 實(shí)踐證明 本算法能夠快速成功地解決漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪的精度設(shè)計(jì)問(wèn)題 程序采用Visual Basic編程語(yǔ)言可方便與其它高級(jí)語(yǔ)言兼容 在機(jī)械設(shè)計(jì)中具有一定的實(shí)用性. 看了這么多的文獻(xiàn)論文，對(duì)自己所要做的設(shè)計(jì)也有了一些初步的理解，相信自己在老師和學(xué)長(zhǎng)的幫助下，會(huì)順利的完成這次課程設(shè)計(jì)！ 寧XX大學(xué) 課程設(shè)計(jì)(論文) 車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 年 月 日 V 摘 要 本設(shè)計(jì)著重研究機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法，根據(jù)已確定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以變速箱展開(kāi)圖的總中心距最小為目標(biāo)，擬定變速系統(tǒng)的變速方案，以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計(jì)效率。在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)方法是試算，湊算法，計(jì)算麻煩且不易找出合理的設(shè)計(jì)方案。本文通過(guò)對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)的分析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開(kāi)圖及剖視圖。 關(guān)鍵詞:傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳動(dòng)副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式， 目 錄 摘 要 II 目 錄 IV 第1章 緒論 1 1.1 課程設(shè)計(jì)的目的 1 1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1 1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 1 1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì) 1 1.2.3編制技術(shù)文件 1 1.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 1 第2章 車(chē)床參數(shù)的擬定 3 2.1車(chē)床主參數(shù)和基本參數(shù) 3 2.2車(chē)床的變速范圍R和級(jí)數(shù)Z 3 2.3確定級(jí)數(shù)主要其他參數(shù) 3 2.3.1 擬定主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速 3 2.3.2 主電機(jī)功率——?jiǎng)恿?shù)的確定 3 2.3.3確定結(jié)構(gòu)式 3 2.3.4繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖 5 2.4 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù) 6 第3章 傳動(dòng)件的計(jì)算 9 3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 9 3.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd 9 3.1.2選擇帶型 10 3.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 10 3.1.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 11 3.1.5確定帶的根數(shù)z 12 3.1.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 12 3.1.7確定帶的張緊裝置 12 3.1.8計(jì)算壓軸力 12 3.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 14 3.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 15 3.4 傳動(dòng)軸最小軸徑的初定 18 第4章 主要零部件的選擇 19 4.1 軸承的選擇 19 4.2 鍵的規(guī)格 19 4.3 主軸彎曲剛度校核 19 4.4 軸承校核 20 4.5 潤(rùn)滑與密封 20 第5章 摩擦離合器(多片式)的計(jì)算 21 5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 5.1.1 展開(kāi)圖設(shè)計(jì) 22 5.1.2 截面圖及軸的空間布置 23 5.2主軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 27 5.3 片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算 30 5.4軸承的選用及校核 31 5.5鍵的選用及校核 32 5.6軸承端蓋設(shè)計(jì) 33 第6章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34 第7章 潤(rùn)滑與密封 35 總結(jié) 36 參考文獻(xiàn) 37 第1章 緒論 1.1 課程設(shè)計(jì)的目的 課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí)，及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫(xiě)技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過(guò)設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。 1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。 1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析，最佳功能原理方案的確定。 （2）根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。 （3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動(dòng)力計(jì)算和校核。 1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì) （1）選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。 （2）工程技術(shù)圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。 1.2.3編制技術(shù)文件 （1）對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。 （2）編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 1.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下： 37 第2章 車(chē)床參數(shù)的擬定 2.1車(chē)床主參數(shù)和基本參數(shù) 車(chē)床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下： 2.2車(chē)床的變速范圍R和級(jí)數(shù)Z 由公式R=，其中 =1.26，可以計(jì)算z=12 2.3確定級(jí)數(shù)主要其他參數(shù) 2.3.1 擬定主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速 依據(jù)題目要求選級(jí)數(shù)Z=12， =1.26=1.064考慮到設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動(dòng)。各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)列表中查出，按標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列為： 63,80,100,125,160,200,250,315，400，500，630 2.3.2 主電機(jī)功率——?jiǎng)恿?shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其性能，滿(mǎn)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。 根據(jù)題設(shè)條件電機(jī)功率為4KW 可選取電機(jī)為：Y112M-4額定功率為4KW，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為1440r/min. 2.3.3確定結(jié)構(gòu)式 1. 擬定傳動(dòng)方案： 擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及其組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)型式、變速類(lèi)型。傳動(dòng)方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動(dòng)方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)性等多方面統(tǒng)一考慮。 2. 確定結(jié)構(gòu)式： 由Z=12可得： 主變速傳動(dòng)系從電動(dòng)機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)轉(zhuǎn)速較高， 傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小一些，反之，靠近主軸的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸就較大。因此在擬定主變速傳動(dòng)系時(shí)，應(yīng)盡可能將傳動(dòng)副較多的變速組安排在前面，傳動(dòng)副數(shù)少的變速組放在后面，使主變速傳動(dòng)系中更多的傳動(dòng)件在高速范圍內(nèi)工作，尺寸小一些，以節(jié)省變速箱的造價(jià)，減小變速箱的外形尺寸；也就是滿(mǎn)足傳動(dòng)副前多后少的原則，因此確定傳動(dòng)方案為：12=3×2×2； 由12=3×2×2傳動(dòng)式可得6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為： 依據(jù)傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則選擇方案為 ：； 3. 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)： 傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍：在降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使進(jìn)徑向尺寸過(guò)大，常限制最小傳動(dòng)比，1/4，升速傳動(dòng)時(shí)，為防止產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和噪音，常限制最大傳動(dòng)比，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取，故變速組的最大變速范圍為/≤8～10。檢查變速組的變速范圍是否超過(guò)極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過(guò)極限值，其他變速組就不會(huì)超過(guò)極限值。 依據(jù)中間軸變速范圍小的原則設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下所示： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組： 其中，， ； 最后一個(gè)擴(kuò)大組轉(zhuǎn)速符合要求，則其他變速組的變速范圍肯定也符合要求。 2.3.4繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖 （1）選擇電動(dòng)機(jī)：采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 （2）繪制轉(zhuǎn)速圖： （3）畫(huà)主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫(huà)主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖2-3： 1-2軸最小中心距：A1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D) 軸最小齒數(shù)和:Szmin>(Zmax+2+D/m) 圖2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 2.4 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù) (1)Sz100-120,中型機(jī)床Sz=70-100 (2)直齒圓柱齒輪Zmin18-20 （1） （7）齒輪齒數(shù)的確定。變速組內(nèi)取模數(shù)相等，據(jù)設(shè)計(jì)要求Zmin≥18~20,齒數(shù)和Sz≤100～120，由表4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動(dòng)比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表2-2。 （2） 確定各變速組內(nèi)齒輪齒數(shù) 由以上確定的各個(gè)傳動(dòng)比，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表5-2，有： a變速組 ， ， 時(shí)，=…，58，60，62，64，66，68，70，72，74，76，… 時(shí)，=…，56，59，61，63，65，66，68，70，72，74，… 時(shí)，=…57，59，60，62，65，67，70，72，73，75，… 可知，=70和72是共同適用的，可取=72。再由參考文獻(xiàn)[1]表5-2查出各對(duì)齒輪副中小齒輪的齒數(shù)為：36、32和28。則： ；； b變速組 ， ， 時(shí)，=…，70，72，74，75，77，79，81，82，83，84，… 時(shí)，=…，70，72，73，75，77，78，80，82，83，85，… 時(shí)，=…，66，67，70，71，75，79，80，83，84，87，… 可取=83，查出齒輪齒數(shù)為：37、32、和20。 ； c變速組 ， 可取=99，則： ； 第3章 傳動(dòng)件的計(jì)算 3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 輸出功率P=4kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=1000r/min 3.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd 表4 工作情況系數(shù) 工作機(jī) 原動(dòng)機(jī) ⅰ類(lèi) ⅱ類(lèi) 一天工作時(shí)間/h 10~16 10~16 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（）；離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī) 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動(dòng)小 帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（）；發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動(dòng)篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動(dòng)較大 螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動(dòng)很大 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī) 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時(shí)），查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P296表4， 取KA＝1.1。即 3.1.2選擇帶型 普通V帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械設(shè)計(jì)》P297圖13－11選取。 根據(jù)算出的Pd＝4.4kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1440r/min ，查圖得：dd=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。 3.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P298表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80～100mm 則取dd1=100mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得） 表3 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=140mm ① 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （為彈性滑動(dòng)率） 誤差 符合要求 ② 帶速 滿(mǎn)足5m/s300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。 總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。 帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。 3.1.7確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。 3.1.8計(jì)算壓軸力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝117.83N，上面已得到=172.63o，z=4，則 對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱(chēng)為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動(dòng)帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見(jiàn)表7-3。裝在軸上的筒形部分稱(chēng)為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱(chēng)為輪幅（腹板），用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。 表 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項(xiàng)目 ? 符號(hào) 槽型 Y Z A B C D E 基準(zhǔn)寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準(zhǔn)線(xiàn)上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線(xiàn)下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8 ± 0.3 12 ± 0.3 15 ± 0.3 19 ± 0.4 25.5 ± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32° 對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時(shí))，如圖7 -6a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時(shí))，如圖7-6b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時(shí))，如圖7 -6c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時(shí))，如圖7-6d。 （a） （b） （c） （d） 圖7-6 帶輪結(jié)構(gòu)類(lèi)型 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b） . 3.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 （1）主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj，由公式n=n得，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=100r/min， 取100r/min。 (2). 傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸3=315 r/min， 軸2=500 r/min，軸1=1000r/min。 （2）確定各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 表3-1 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 1000 500 315 （3） 確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。3-2。 表3-2 齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速 序號(hào) Z Z Z Z Z n 1000 500 500 315 100 3.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 （1）模數(shù)計(jì)算。一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負(fù)荷最重的小齒輪，按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算，即mj=16338可得各組的模數(shù)，如表3-3所示。 表3-3 模數(shù) 組號(hào) 基本組 第一擴(kuò)大組 第二擴(kuò)大組 模數(shù) mm 4 4 5 （2）基本組齒輪計(jì)算。 基本組齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表 齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3` 齒數(shù) 32 40 28 56 24 48 分度圓直徑 128 160 112 224 96 192 齒頂圓直徑 136 168 120 232 104 200 齒根圓直徑 118 150 102 214 86 182 齒寬 24 24 24 24 24 24 按基本組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取240HB。計(jì)算如下： ① 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為 彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為： 式中 N----傳遞的額定功率（kW），這里取N為電動(dòng)機(jī)功率; -----計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）. ; m-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=4（mm）; B----齒寬（mm） z----小齒輪齒數(shù) u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比 -----壽命系數(shù)； = ----工作期限系數(shù)； T------齒輪工作期限，這里取T=15000h.; -----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min） ----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取=，彎曲載荷取= m----疲勞曲線(xiàn)指數(shù)，接觸載荷取m=3；彎曲載荷取m=6; ----轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查【5】2上，取=0.60 ----功率利用系數(shù)，查【5】2上，取=0.78 -----材料強(qiáng)化系數(shù)，查【5】2上， =0.60 -----工作狀況系數(shù)，取=1.1 -----動(dòng)載荷系數(shù)，查【5】2上，取=1 ------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2上，=1 Y------齒形系數(shù)，查【5】2上，Y=0.386； ----許用接觸應(yīng)力（MPa）,查【4】，表4-7，取=650 Mpa； ---許用彎曲應(yīng)力（MPa），查【4】，表4-7，取=275 Mpa； 根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得： =635 Mpa =78 Mpa （3）擴(kuò)大組齒輪計(jì)算。 第一擴(kuò)大組 齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表 齒輪 Z4 Z4` Z5 Z5` 齒數(shù) 32 51 20 63 分度圓直徑 128 204 80 252 齒頂圓直徑 136 212 88 260 齒根圓直徑 118 194 70 242 齒寬 24 24 24 24 第二擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表 齒輪 Z6 Z6` Z7 Z7` 齒數(shù) 55 44 24 75 分度圓直徑 275 220 120 375 齒頂圓直徑 285 230 130 385 齒根圓直徑 262.5 207.5 107.5 362.5 齒寬 24 24 24 24 按擴(kuò)大組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取240HB。 同理根據(jù)基本組的計(jì)算， 查文獻(xiàn)【6】，可得 =0.62， =0.77，=0.60，=1.1， =1，=1，m=3.5，=355； 可求得： =619 Mpa =135Mpa 3.4 傳動(dòng)軸最小軸徑的初定 由【5】式6，傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計(jì)算： d=1.64（mm） 或 d=91（mm） 式中 d---傳動(dòng)軸直徑（mm） Tn---該軸傳遞的額定扭矩（N*mm） T=9550000； N----該軸傳遞的功率（KW） ----該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 ---該軸每米長(zhǎng)度的允許扭轉(zhuǎn)角，==。 各軸最小軸徑如表3-3。 表3-3 最小軸徑 軸 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 最小軸徑mm 35 40 第4章 主要零部件的選擇 4.1 軸承的選擇 I軸：與帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號(hào)7007C 另一安裝深溝球軸承6012 II軸：對(duì)稱(chēng)布置深溝球軸承6009 III軸：后端安裝雙列角接觸球軸承代號(hào)7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號(hào)7010C 中間布置角接觸球軸承代號(hào)7012C 4.2 鍵的規(guī)格 I軸安裝帶輪處選擇普通平鍵規(guī)格： BXL=10X56 II軸選擇花鍵規(guī)格： N d =8X36X40X7 III軸選擇鍵規(guī)格： BXL=14X90 4.3 主軸彎曲剛度校核 （1）主軸剛度符合要求的條件如下： a主軸的前端部撓度 b主軸在前軸承處的傾角 c在安裝齒輪處的傾角 (2)計(jì)算如下： 前支撐為雙列圓柱滾子軸承，后支撐為角接觸軸承架立放圓柱滾子軸承跨距L=450mm. 當(dāng)量外徑 de== 主軸剛度： 因?yàn)閐i/de=25/285=0.088<0.7,所以孔對(duì)剛度的影響可忽略； ks==2kN/mm 剛度要求：主軸的剛度可根據(jù)機(jī)床的穩(wěn)定性和精度要求來(lái)評(píng)定 4.4 軸承校核 4.5 潤(rùn)滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種： 1）密封圈——加密封裝置防止油外流。。 2）疏導(dǎo)——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱? 第5章 摩擦離合器(多片式)的計(jì)算 設(shè)計(jì)多片式摩擦離合器時(shí)，首先根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)確定離合器的尺寸，如為軸裝式時(shí)，外摩擦片的內(nèi)徑d應(yīng)比花鍵軸大2～6mm，內(nèi)摩擦片的外徑D的確定，直接影響離合器的徑向和軸向尺寸，甚至影響主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局，故應(yīng)合理選擇。 摩擦片對(duì)數(shù)可按下式計(jì)算 Z≥2MnK/fb[p] 式中 Mn——摩擦離合器所傳遞的扭矩（N·mm）； Mn＝955×η/＝955××3×0.98/800＝1.28×（N·mm）; Nd——電動(dòng)機(jī)的額定功率（kW）； ——安裝離合器的傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）； η——從電動(dòng)機(jī)到離合器軸的傳動(dòng)效率； K——安全系數(shù)，一般取1.3～1.5； f——摩擦片間的摩擦系數(shù)，由于磨擦片為淬火鋼，查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-15，取f=0.08； ——摩擦片的平均直徑（mm）; =（D+d）/2＝67mm; b——內(nèi)外摩擦片的接觸寬度（mm）； b=（D-d）/2=23mm； ——摩擦片的許用壓強(qiáng)（N/）； ＝＝1.1×1.00×1.00×0.76＝0.836 ——基本許用壓強(qiáng)（MPa），查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-15，取1.1； ——速度修正系數(shù) ＝n/6×=2.5（m/s） 根據(jù)平均圓周速度查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-16，取1.00； ——接合次數(shù)修正系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-17，取1.00； ——摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表2-18，取0.76。 所以 Z≥2MnK/fb[p]＝2×1.28××1.4/（3.14×0.08××23×0.836＝11 臥式車(chē)床反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率損耗確定，一般取 ＝0.4＝0.4×11＝4.4 最后確定摩擦離合器的軸向壓緊力Q，可按下式計(jì)算： Q=b(N)＝1.1×3.14××23×1.00＝3.57× 式中各符號(hào)意義同前述。 摩擦片的厚度一般取1、1.5、1.75、2（mm），內(nèi)外層分離時(shí)的最大間隙為0.2～0.4（mm）,摩擦片的材料應(yīng)具有較高的耐磨性、摩擦系數(shù)大、耐高溫、抗膠合性好等特點(diǎn)，常用10或15鋼，表面滲碳0.3～0.5（mm）,淬火硬度達(dá)HRC52～62。 圖3-5 多片摩擦離合器 5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.1 展開(kāi)圖設(shè)計(jì) 5.1.1.1 齒輪布置 主傳動(dòng)系統(tǒng)采用集中傳動(dòng)方式，將全部傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)集中在同一個(gè)主軸箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操縱，安裝調(diào)整方便。電機(jī)軸與電動(dòng)機(jī)采用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器連接，可一定程度降低定心精度要求，隔離點(diǎn)擊震動(dòng)。 5.1.1.2 主軸組件設(shè)計(jì) 圓錐滾子軸承能同時(shí)承受徑向和軸向載荷，成對(duì)使用具有軸承數(shù)量少、支撐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸承間隙調(diào)整方便的特點(diǎn)。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(shí)調(diào)整前中兩個(gè)軸承的間隙。 5.1.2 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(zhǎng)，故采用撥叉沿導(dǎo)向桿滑動(dòng)來(lái)操縱滑移齒輪。擺動(dòng)撥叉通過(guò)滑塊與滑動(dòng)撥叉尾端的槽接觸，滑塊做圓弧運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為撥叉的滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑移。使用鋼球彈簧作為定位的手柄座可以使操作桿撥動(dòng)到指定位置即停下并鎖緊，方便工人操作。 （4）各軸的功率： 取各傳動(dòng)件效率如下： 帶傳動(dòng)效率： 軸承傳動(dòng)效率： 齒輪傳動(dòng)效率： 則有各傳動(dòng)軸傳遞功率計(jì)算如下： （5）計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 由機(jī)械原理可知轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為： 以上計(jì)算數(shù)據(jù)總結(jié)如下： 傳動(dòng)軸 電機(jī)軸 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 傳動(dòng)功率kw 4 3.8 3.65 3.51 3.37 傳遞轉(zhuǎn)矩 26.53 51.13 98.21 267.84 357.23 （6）傳動(dòng)軸的直徑估算： 當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d值應(yīng)相應(yīng)增大4～5%;當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑;空心軸時(shí)，d需乘以計(jì)算系數(shù)b，b值見(jiàn)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-12。軸有鍵槽，軸和軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸,Ⅳ有鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸.根據(jù)以上原則各軸的直徑取值： a.Ⅰ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算: （1）選擇軸的材料 由文獻(xiàn)[1]中的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度，，，。 （2）按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻(xiàn)[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，則 考慮有鍵槽和軸承，軸加大5%： 所以取d=22mm b. Ⅱ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算: （1）選擇軸的材料 由文獻(xiàn)[1]中的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度，，，。 （2）按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻(xiàn)[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，則 考慮有鍵槽，軸加大5%： 所以取最小d=30mm c. Ⅲ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算: （1）選擇軸的材料 由文獻(xiàn)[1]中的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度，，，。 (2）按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻(xiàn)[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，則 有鍵槽和軸承，軸加大5%：； 取d=38mm. 根據(jù)以上計(jì)算各軸的直徑取值如下表示： 軸 軸 軸 軸 最小軸徑值 22 30 38 （7）Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核計(jì)算： （1）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度： 段：安裝圓錐滾子軸承， 段：安裝兩個(gè)個(gè)雙聯(lián)齒輪塊，同時(shí)利用軸肩定位軸承，由軸肩計(jì)算公式 所以取； 段：安裝圓錐滾子軸承， （2）軸的強(qiáng)度校核： 軸的校核主要校核危險(xiǎn)截面已知Ⅱ軸齒輪6、齒輪8數(shù)據(jù)如下： 求圓周力：；徑向力； 軸承支反力： 齒輪6對(duì)軸的支反力： 齒輪8對(duì)軸的支反力： 垂直面的彎矩： 由以上計(jì)算可知危險(xiǎn)截面在軸的右端齒輪6處，，跨距282mm；直徑為48mm段； 軸承的支反力： 水平面彎矩： 合成彎矩： 已知轉(zhuǎn)矩為：轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的剪力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取截面C處的當(dāng)量彎矩： 校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度 則有該軸強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 同理可知，按照此方法校核其他傳動(dòng)軸，經(jīng)檢驗(yàn)，傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)均符合要求。 轉(zhuǎn)矩圖 5.2主軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 主軸上的結(jié)構(gòu)尺寸雖然很多，但起決定作用的尺寸是：外徑D、孔徑d、懸伸量a和支撐跨距L。 1.主軸前后軸頸直徑的選擇： 主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸直徑。一般按照機(jī)床類(lèi)型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑，參考表3-7選取。最大回轉(zhuǎn)直徑400mm車(chē)床，P=4KW查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-7，前軸頸應(yīng),初選,后軸頸取。 2.主軸內(nèi)孔直徑的確定： 很多機(jī)床的主軸是空心的，為了不過(guò)多的削主軸剛度，一般應(yīng)保證d/D <0.7。 ??；經(jīng)計(jì)算選取內(nèi)孔直徑d=40mm。 3.主軸前端伸長(zhǎng)量a: 減小主軸前端伸長(zhǎng)量對(duì)提高提高主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、和抗震性有顯著效果，因此在主軸設(shè)計(jì)時(shí)，在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的前提下，應(yīng)最大限度的縮短主軸懸伸量a。根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長(zhǎng)度; 取a=100mm。 4.支撐跨距L: 最佳跨距；取值 合理跨距；取值。 5.主軸剛度校驗(yàn)： 機(jī)床在切削加工過(guò)程中，主軸的負(fù)荷較重，而允許的變形由很小，因此決定主軸結(jié)構(gòu)尺寸的主要因素是它的變形大小。對(duì)于普通機(jī)床的主軸，一般只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。通常能滿(mǎn)足剛度要求的主軸，也能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。只有重載荷的機(jī)床的主軸才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于高速主軸，還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算，以免發(fā)生共振。 一彎曲變形為主的機(jī)床主軸(如車(chē)床、銑床)，需要進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算，以扭轉(zhuǎn)變形為主的機(jī)床（如鉆床），需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度驗(yàn)算。當(dāng)前主軸組件剛度驗(yàn)算方法較多，沒(méi)能統(tǒng)一，還屬近似計(jì)算，剛度的允許值也未做規(guī)定。考慮動(dòng)態(tài)因素的計(jì)算方法，如根據(jù)部產(chǎn)生切削顫動(dòng)條件來(lái)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。 主軸彎曲剛度的驗(yàn)算；驗(yàn)算內(nèi)容有兩項(xiàng)：其一，驗(yàn)算主軸前支撐處的變形轉(zhuǎn)角，是否滿(mǎn)足軸承正常工作的要求；其二，驗(yàn)算主軸懸伸端處的變形位移y，是否滿(mǎn)足加工精度的要求。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)行半精的機(jī)床（如臥式車(chē)床），需要驗(yàn)算值，同時(shí)還需要按不同加工條件驗(yàn)算y值。 支撐主軸組件的剛度驗(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，主要起阻尼作用，對(duì)剛度影響較小）；若前中支撐位緊支撐、后支撐為松支撐時(shí)，可將前中支距當(dāng)做兩支撐的之距計(jì)算，中后支撐段主軸不計(jì)。 機(jī)床粗加工時(shí)，主軸的變形最大，主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角有可能超過(guò)允許值，故應(yīng)驗(yàn)算此處的轉(zhuǎn)角。因主軸中(后)支撐的變形一般較小，故可不必計(jì)算。 主軸在某一平面內(nèi)的受力情況如圖： 在近似計(jì)算中可不計(jì)軸承變形的影響，則該平面內(nèi)主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角用下式計(jì)算； 切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離S=a+W，對(duì)于普通車(chē)床，W=0.4H，（H是車(chē)床中心高，設(shè)H=200mm)。 則： 當(dāng)量切削力的計(jì)算： 主軸慣性矩 式中： ∴ 因?yàn)?；所以可知主軸前支撐轉(zhuǎn)角滿(mǎn)足要求。 5.3 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，因?yàn)樗梢栽谶\(yùn)轉(zhuǎn)中接通或脫開(kāi)，具有結(jié)合平穩(wěn)、沒(méi)有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī)床主傳動(dòng)。 【1】 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?。? d為軸的直徑，取d=25，所以 25+5=30mm 特性系數(shù)是外片內(nèi)徑與內(nèi)片外徑D2之比 取=0.69，則內(nèi)摩擦片外徑 【2】 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和額定動(dòng)扭矩滿(mǎn)足工作要求，由于普通機(jī)床是在空載下啟動(dòng)反向的，故只需按離合器結(jié)合后的靜負(fù)載扭矩來(lái)計(jì)算。根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》有公式。即： 式中 ——速度修正系數(shù)，由表10.7。 ——每小時(shí)結(jié)合數(shù)修正系數(shù)，干式取 1 ；濕式按表10.8選取。 ——摩擦面對(duì)數(shù)修正系數(shù)。 取Z=7 故摩擦片總數(shù)為Z+1=8片，內(nèi)摩擦片為9片。 用同樣的方法可以算出反轉(zhuǎn)摩擦片數(shù)：外摩擦片4片，內(nèi)摩擦片5片。 【3】離合器的軸向拉緊力 由得： 查《機(jī)床零件手冊(cè)》，摩擦片的型號(hào)如下： 內(nèi)片：Dp=72.85，查表?。篋=44mm，d=26mm b=3mm,B=9.7mm H=23.5mm,=0.5mm 外片：Dp=72.85，查表?。篋=86mm，d=30mm b=2mm,B=20mm H=48mm,H1=42mm =0.5mm 內(nèi)外片的最小間隙為：0.2～0.4 5.4軸承的選用及校核 1】各傳動(dòng)軸軸承選取的型號(hào)： 主軸 前支承： NN3018K 型 圓錐孔雙列圓柱滾子軸承:9014037； 后支撐：352212 雙列圓錐滾子軸承:6011066； Ⅰ軸 帶輪處：308 深溝球軸承軸409023； 軸與箱體處：305 GB276-89:256217； 齒輪：7305C 角接觸軸承GB292-83:255215； ③ Ⅱ軸 前、后支承：7306E 圓錐滾子軸承GBT297-84 :307219； ④ Ⅲ軸 前、后支承：7308E 圓錐滾子軸承GBT297-84 :409023； 2】各傳動(dòng)軸軸承的校核： 假定：按兩班制工作，工作期限10年，每年按300天計(jì)，T=48000h。 依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》軸承校核公式如下： Ⅰ軸軸承校核： 已知選用軸承為：深溝球軸承 305 GB276-89:256217； 基本額定動(dòng)載荷；由于該軸的轉(zhuǎn)速為定值710r/min；依據(jù)設(shè)計(jì)要求應(yīng)對(duì)Ⅰ軸末端軸承進(jìn)行校核。 最小齒輪直徑； Ⅰ軸傳遞轉(zhuǎn)矩 齒輪受到的切向力 齒輪受到的軸向力 齒輪受到的徑向力 因此軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 因此該軸承符合要求，選取合適。同理可校核其他傳動(dòng)軸軸承，經(jīng)校核各軸軸承選取均合適。 5.5鍵的選用及校核 <1>Ⅲ軸上的鍵的選用和強(qiáng)度校核： Ⅲ軸與齒輪的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接，軸徑d=48mm；齒輪快厚度L=78.5mm；傳遞扭矩；選用A型平鍵，初選鍵型號(hào)為，。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7-9得。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（7-14）和式（7-15）得 由上式計(jì)算可知擠壓強(qiáng)度滿(mǎn)足。 由上式計(jì)算可知抗剪切強(qiáng)度滿(mǎn)足。 <2>主軸上的鍵的選用和強(qiáng)度校核 主軸與齒輪的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接，軸徑d=80mm；齒輪快厚度L=95mm；傳遞扭矩；選用A型平鍵，由于主軸空心所以選擇鍵，。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7-9得。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（7-14）和式（7-15）得 由上式計(jì)算可知擠壓強(qiáng)度滿(mǎn)足。 由上式計(jì)算可知抗剪切強(qiáng)度滿(mǎn)足。 5.6軸承端蓋設(shè)計(jì) 參照《機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》減速器端蓋設(shè)計(jì)方案來(lái)設(shè)計(jì)主軸箱端蓋，材料采用HT150，依據(jù)軸承外徑確定各端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸，如圖所示： (依據(jù)該參數(shù)設(shè)計(jì)各軸承端蓋，詳見(jiàn)裝配圖紙圖案) 第6章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 、箱體材料 箱體多采用鑄造方法獲得，也有用鋼板焊接而成。鑄造箱體常用材料為HT15-33,強(qiáng)度要求較高的箱體用HT20-40，只有熱變形要求小的情況下才采用合金鑄鐵，采用HT20-40。與床身做成一體的箱體材料應(yīng)根據(jù)床身或?qū)к壍囊蠖āＯ潴w要進(jìn)行時(shí)效處理。 2 、箱體結(jié)構(gòu) 1、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) 根據(jù)齒輪傳動(dòng)的中心距、齒頂圓直徑、齒寬 等幾何尺寸，確定減速器的箱體的內(nèi)部大小。由中心距確定箱體的長(zhǎng)度，由齒頂圓直徑確定箱體的高度。由齒寬來(lái)確定箱體的寬度。 依據(jù)鑄造（或焊接）箱體的結(jié)構(gòu)尺寸、工藝要求，確定箱體的結(jié)構(gòu)尺寸，繪制箱體。如箱蓋，箱座及螺栓的尺寸。 根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)速確定軸承潤(rùn)滑的方法與裝置，選擇軸承端蓋的類(lèi)型。 附件設(shè)計(jì)與選擇。同時(shí)，可以進(jìn)行軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇軸承。 箱體的尺寸 名稱(chēng) 符號(hào) 尺寸關(guān)系 箱座壁厚 15 主軸左側(cè)凸緣厚 73 箱座凸緣厚 32 主軸右側(cè)凸緣厚 37 外箱壁至軸承端面距離 齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 18 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 10 2、鑄造工藝性要求 為了便于鑄造以及防止鑄件冷卻時(shí)產(chǎn)生縮孔或裂紋，箱體的結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的鑄造工藝性。 3、加工工藝性對(duì)結(jié)構(gòu)的要求 由于生產(chǎn)批量和加工方法不同，對(duì)零件結(jié)構(gòu)有不同要求，因此設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意加工工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的要求。 4、裝配工藝對(duì)結(jié)構(gòu)的要求 為了更快更省力地裝配機(jī)器，必須充分注意裝配工藝對(duì)接否設(shè)計(jì)的要求。 第7章 潤(rùn)滑與密封 1、潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 普通機(jī)床主軸變速箱多用潤(rùn)滑油，其中半精加工、精加工和沒(méi)有油式摩擦離合器的機(jī)床，采用油泵進(jìn)行強(qiáng)制的箱內(nèi)循環(huán)或箱外循環(huán)潤(rùn)滑效果好。粗加工機(jī)床多采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的飛濺潤(rùn)滑點(diǎn)。 飛濺潤(rùn)滑 要求賤油件的圓周速度為0.6～8米/秒，賤油件浸油深為10～20毫米（不大于2～3倍輪齒高）。速度過(guò)低或浸油深度過(guò)淺，都達(dá)不到潤(rùn)滑目的，速度過(guò)高或浸油深度過(guò)深，攪油功率損失過(guò)大產(chǎn)生熱變形大，且油液容易氣化，影響機(jī)床的正常工作。油的深度要足夠，以免油池底部雜質(zhì)被攪上來(lái)。 進(jìn)油量的大小和方向 回油要保證暢通，進(jìn)油方向要注意角接觸軸承的泵油效應(yīng)，即油必須從小端進(jìn)大端出。 箱體上的回油孔的直徑應(yīng)盡可能的大些，一般應(yīng)大于進(jìn)油孔的直徑。箱體上放置油標(biāo)，一邊及時(shí)檢查潤(rùn)滑系統(tǒng)工作情況。 放油孔 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。 防止或減少機(jī)床漏油 箱體上外漏的最低位置的孔應(yīng)高出油面。 軸與法蘭蓋的間隙要適當(dāng)，通常直徑方向間隙1～1.5毫米。 主軸上常采用環(huán)形槽和間隙密封，效果要好，槽形的方向不能搞錯(cuò)。 箱蓋處防漏油溝應(yīng)設(shè)計(jì)成溝邊向箱體油溝內(nèi)側(cè)偏一定距離，大約為3～5毫米。 2、潤(rùn)滑油的選擇 潤(rùn)滑油的選擇與軸承的類(lèi)型、尺寸、運(yùn)轉(zhuǎn)條件有關(guān)，速度高選粘度低的，反之選粘度高的。潤(rùn)滑油粘度通常根據(jù)主軸前頸和主軸最高轉(zhuǎn)速選擇。 總結(jié) 金屬切削機(jī)床主軸箱的課程設(shè)計(jì)任務(wù)完成了，雖然設(shè)計(jì)的過(guò)程比較繁瑣，而且剛開(kāi)始還有些不知所措，但是在同學(xué)們的共同努力下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力得到了強(qiáng)化。通過(guò)本次設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多東西，不但包括一些設(shè)計(jì)的方法，更重要的是，我學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立思考，解決問(wèn)題。在設(shè)計(jì)中，會(huì)不斷地遇到問(wèn)題，這是就要我們?nèi)ハ朕k法解決，讓我們?nèi)ゲ橘Y料，查手冊(cè)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)的一個(gè)解決問(wèn)題的重要方法就是查設(shè)計(jì)手冊(cè)。 設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程，通過(guò)這個(gè)過(guò)程，我們學(xué)會(huì)了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的一些基本的方法，讓我們系統(tǒng)回顧了大學(xué)四年學(xué)過(guò)的知識(shí)，也為我們將來(lái)的工作打下了基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1]機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 趙雪松主編 華中科技大學(xué)出版社 [2]機(jī)械設(shè)計(jì) 濮良貴主編 高等教育出版社 [3]機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 王昆主編 高等教育出版社 [4]機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 陳立德編 高等教育出版社 [5]機(jī)械原理第七版 孫恒主編 高等教育出版社 [6]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版-軸及其連接 機(jī)械工業(yè)出版社 [7]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版-機(jī)械傳動(dòng) 機(jī)械工業(yè)出版社 [8]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第五版-軸承 機(jī)械工業(yè)出版社 [9]畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖第六版 朱冬梅主編 高等教育出版社