12級普通車床主軸箱部件的設(shè)計【機床主軸箱P=2.5kw 轉(zhuǎn)速1540 35，典型課程畢業(yè)設(shè)計含5張CAD圖紙】-jxsj66
12級普通車床主軸箱部件的設(shè)計
摘 要
本設(shè)計著重研究機床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟和設(shè)計方法，根據(jù)已確定的運動參數(shù)以變速箱展開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)計效率。在機床主傳動系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒輪齒數(shù)的設(shè)計方法是試算，湊算法，計算麻煩且不易找出合理的設(shè)計方案。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點的分析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。
關(guān)鍵詞:傳動系統(tǒng)設(shè)計,傳動副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式
Abstract
This design focuses on the design procedure of the main drive system of the machine tool, and according to the determined motion parameters, the total center distance of the gearbox is the minimum. In the main drive system of the machine tool, to reduce the number of gears, to simplify the structure, shorten the axial size, the design method of the tooth number of the gear is the trial and error, and the calculation is troublesome and difficult to find out the reasonable design scheme. In this paper, the characteristics of the main transmission system of the triple slip gear transmission characteristics of the analysis and research, drawing parts of the work plan and the main axis box expansion plan and section.
Key words: transmission system design, transmission, structure, structure, structure
轉(zhuǎn)速圖.dwg
目 錄
第1章 緒論 1
第2章 車床參數(shù)的擬定 2
2.1車床主參數(shù)和基本參數(shù) 2
2.2車床的變速范圍R和級數(shù)Z 2
2.3確定級數(shù)主要其他參數(shù) 2
2.3.1 擬定主軸的各級轉(zhuǎn)速 2
2.3.2 主電機功率——動力參數(shù)的確定 2
2.3.3確定結(jié)構(gòu)式 3
2.3.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 3
2.3.5繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 4
2.4 確定各變速組此論傳動副齒數(shù) 6
第3章 傳動件的計算 8
3.1 帶傳動設(shè)計 8
3.2選擇帶型 9
3.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速 9
3.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長度并驗算小輪包角 10
3.5確定帶的根數(shù)z 11
3.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 11
3.7確定帶的張緊裝置 11
3.8計算壓軸力 11
3.9 計算轉(zhuǎn)速的計算 12
3.10 齒輪模數(shù)計算及驗算 12
3.11 傳動軸最小軸徑的初定 16
3.12 主軸合理跨距的計算 17
第4章 摩擦離合器(多片式)的計算 19
第5章 主要零部件的選擇 21
5.1 軸承的選擇 21
5.2 變速操縱機構(gòu)的選擇 21
5.3 軸的校核 21
5.3.1 主軸彎曲剛度校核 21
5.3.2 軸承壽命校核 24
5.4 鍵的選用及校核： 24
5.5 軸承端蓋設(shè)計 25
5.6 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 26
5.7 潤滑與密封 26
第6章 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 28
6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 28
6.2 展開圖及其布置 28
結(jié)束語 30
參考文獻(xiàn) 31
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主軸箱展開裝配圖.dwg
傳動系統(tǒng)圖.dwg
剖面圖.dwg
圖紙總匯[P=2.5kw 轉(zhuǎn)速1540 35 z=12].dwg
展開圖.dwg
12級普通車床主軸箱部件的設(shè)計[機床主軸箱P=2.5kw 轉(zhuǎn)速1540 35].doc
目 錄 第 1 章 緒論 ............................................................................................................... 1 第 2 章 車床參數(shù)的擬定 ........................................................................................... 2 床主參數(shù)和基本參數(shù) ............................................................................... 2 床的變速范圍 R 和級數(shù) Z ....................................................................... 2 定級數(shù)主要其他參數(shù) ............................................................................... 2 定主軸的各級轉(zhuǎn)速 ....................................................................... 2 電機功率 —— 動力參數(shù)的確定 ................................................... 2 定結(jié)構(gòu)式 ........................................................................................ 3 定結(jié)構(gòu)網(wǎng) ........................................................................................ 3 制轉(zhuǎn) 速圖和傳動系統(tǒng)圖 ................................................................ 4 定各變速組此論傳動副齒數(shù) .................................................................. 6 第 3 章 傳動件的計算 ............................................................................................... 8 傳動設(shè)計 .................................................................................................. 8 擇帶型 ....................................................................................................... 9 定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速 ............................................................... 9 定中心距離、帶的基準(zhǔn)長度并驗算小輪包角 ..................................... 10 定帶的根數(shù) z .......................................................................................... 11 定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 ............................................................................. 11 定帶的張緊裝置 ..................................................................................... 11 算壓軸力 ................................................................................................. 12 算轉(zhuǎn)速的計算 ........................................................................................ 12 輪模數(shù)計算及驗算 .............................................................................. 13 動軸最小軸徑的初 定 .......................................................................... 16 軸合理跨距的計算 .............................................................................. 17 第 4 章 摩擦離合器 (多片式 )的計算 ..................................................................... 19 第 5 章 主要零部件的選擇 ..................................................................................... 21 承的選擇 ................................................................................................ 21 速操縱機構(gòu)的選擇 ................................................................................ 21 的校核 .................................................................................................... 21 軸彎曲剛度校核 ......................................................................... 21 承壽命校核 ................................................................................. 24 的選用及校核： .................................................................................... 24 承端蓋設(shè)計 ............................................................................................ 25 體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................................................................ 26 滑與密封 ................................................................................................ 26 第 6 章 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 ............................................................................. 28 構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 ........................................................ 28 開圖及其布置 ........................................................................................ 28 結(jié)束語 ....................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 31 摘 要 本設(shè)計著重研究機床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計步驟和設(shè)計方法，根據(jù)已確定的運動參數(shù)以變速箱展開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)計效率。在機床主傳動系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒輪齒數(shù)的設(shè)計方法是試算，湊算法，計算麻煩且不易找出合理的設(shè)計方案。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點的 分析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。 關(guān)鍵詞 :傳動系統(tǒng)設(shè)計 ,傳動副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式 on of of to of is In of to of to of of is is to In of of of of 1 章 緒論 課程設(shè)計是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計，使學(xué)生能夠運用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)實習(xí)等實踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過課程設(shè)計，分析比較機械系統(tǒng)中的某些典型機構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文 件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計步驟和方法的目的。通過設(shè)計，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計手冊、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧，提高學(xué)生設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計，使學(xué)生獲得機械系統(tǒng)基本設(shè)計技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機械系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。 題目：普通車床主軸箱設(shè)計 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下： （ 1）機床的類型、用途及主要參數(shù) 車床，工作時間：一班制，電動機功率： N=軸最高、最低轉(zhuǎn)速如下： 540 5 變速級數(shù)： z=12，電動機轉(zhuǎn)速： 1440 （ 2）工件材料： 45 號鋼；刀具材料： 3）設(shè)計部件名稱：主軸箱 2 第 2 章 車床參數(shù)的擬定 床主參數(shù)和基本參數(shù) 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下： 床的變速范圍 R 和級數(shù) Z R=540 4435 ?由公式 R= 1Z?? ，其中 z=12， R=44，可以計算級數(shù) ? =定級數(shù)主要其他參數(shù) 定主軸的各級轉(zhuǎn)速 依據(jù)題目要求選級數(shù) Z=12， ? = 考慮到設(shè)計的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動。各級轉(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： 35， 50,71,100,140， 200， 280， 400， 560， 800， 1120,1540 電機功率 —— 動力參數(shù)的確定 合理地確定電機功率 N，使機床既能充分發(fā)揮其性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。 此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床根據(jù)任務(wù)書上提供的條件，電動機的功率為 于書本上沒有 三相異步電動機的型號，故在此就近選擇功率為 3轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速 正轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速 電機功率 N（ 級數(shù) z 1540 35 2 3 選擇電動機的型號為 動機具體數(shù)據(jù)如下表所示： 電動機參數(shù)表 電 動機信號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 級數(shù) 同步轉(zhuǎn)速 420r/級 1500r/ 確定結(jié)構(gòu)式 已知 Z=2a a、 b 為正整數(shù)，即 Z 應(yīng)可以分解為 2 和 3 的因子，以便用 2、 3 聯(lián)滑移齒輪實現(xiàn)變速。 1. 擬定傳動方案： 擬定傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機構(gòu)以及其組成、安排不同特點的傳動型式、變速類型。傳動方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相 關(guān)，和工作性能也有關(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)性等多方面統(tǒng)一考慮。 2. 確定結(jié)構(gòu)式： 可以按照 Z=12進(jìn)行分配 可得： 322122321222312????????? 主變速傳動系從電動機到主軸，通常為降速傳動，接近電動機的傳動轉(zhuǎn)速較高， 傳動的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小一些，反之，靠近主軸的傳動件轉(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系時，應(yīng)盡可能將傳動副較多的變速組安排在前面，傳動副數(shù)少的變速組放在后面，使主變速傳動系中更多的傳動件在高 速范圍內(nèi)工作，尺寸小一些，以節(jié)省變速箱的造價，減小變速箱的外形尺寸；也就是滿足傳動副前多后少的原則，因此確定傳動方案為：12=3× 2× 2； 由 12=3× 2× 2傳動式可得 6種結(jié)構(gòu)式和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為： 361631 22312 22312 ??? ??? 124214 22312 22312 ??? ??? 612162 22312 22312 ??? ??? 依據(jù)傳動順序與擴(kuò)大順序相一致的原則選擇方案為 ： 631 22312 ????Z ； 定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 傳動副的極 限傳動比和傳動組的極限變速范圍：在降速傳動時，為防止被動齒輪的直徑過大而使進(jìn)徑向尺寸過大，常限制最小傳動比， 1/4，升速傳動時，為防止產(chǎn)生過大的振動和噪音，常限制最大傳動比 2i ，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取 i ，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極限值時，只需檢查最后一個擴(kuò)大組。因為其他變速組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 4 極限值，其他變速組就不會超過極限值。 依據(jù)中間軸變速范圍小的原則設(shè) 計設(shè)計結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下所示： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 檢查傳動組的變速范圍時，只檢查最后一個擴(kuò)大組： 42 / 0 . 5/m i a a ?? 10~12(6)1(2 22 ???? ?? 其中 ， 42 ?X ，22 ?P ； 最后一個擴(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。 制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 （ 1）選擇電動機：采用 （ 2）繪制轉(zhuǎn)速圖： 5 轉(zhuǎn)速圖 （ 3）畫主傳動系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫主傳動系統(tǒng)圖如圖 2 1 (m+D) 軸最小齒數(shù)和 :+D/m) 6 圖 2主傳動系統(tǒng)圖 定各變速組此論傳動副齒數(shù) 確定齒輪齒數(shù)的原則和要求： ①齒輪的齒數(shù)和 應(yīng)過大；齒輪的齒數(shù)和 大會加大兩軸之間的中心距，使機床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦 100～ 200. ②最小齒輪的齒數(shù)要盡可能少；但同時要考慮： ※最小齒輪不產(chǎn)生根切，機床變速箱中標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù) 18； ※受結(jié)構(gòu)限制的最 小齒輪最小齒數(shù)應(yīng)大于 18～ 20； ※齒輪齒數(shù)應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動比的要求：實際傳動比（齒數(shù)之比）與理論傳動比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動比）之間又誤差，但不能過大，確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過 ? 10%（ ? %， 即： ）（理實理 110??? ?n % 理n 實 7 齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設(shè)計手冊推薦的方法確定。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，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和 小齒輪的齒數(shù)可以從《機械制造裝備設(shè)計》表 3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，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。 根據(jù)表 3機械制造裝備設(shè)計》主編趙雪松、任小中、于華）查得 ①傳動組 a: 由 2/1/1 21 ?? ??? ?1/13 ??? ?： ?? 57、 60、 63、 66、 69、 72、 75、 78?? ?? ?： ?? 63、 65、 67、 68、 70、 72、 73、 77?? 1/13 ?： ?? 58、 60、 62、 64、 66、 68、 70、 72、 74、 76?? 可取 ?4,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為： 47、 24。 于是 47/471 ?70/242 ? 齒輪 1247 24 94 Ⅱ軸齒數(shù) 47 70 ②傳動組 b： 由 2/1/1 21 ?? ??? ?1/13 ??? ?： ?? 57、 60、 63、 66、 69、 72、 75、 78?? ?? ?： ?? 63、 65、 67、 68、 70、 72、 73、 77?? 1/13 ?： ?? 58、 60、 62、 64、 66、 68、 70、 72、 74、 76?? 可取 ?4，于是可得軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為： 42、 35、 28。 于是 42/421 ?49/352 ?56/282 ?兩齒輪的齒數(shù)分別為： 42、49、 59。 齒輪 123Ⅱ軸齒數(shù) 42 35 28 84 Ⅲ軸齒數(shù) 42 49 56 ③傳動組 c: 查表 84/11 ?22 ?1 ?： ?? 84、 85、 89、 90、 94、 95?? 22 ?： ?? 72、 75、 78、 81、 84、 87、、 89、 90?? 取 ?0. 4/11 ?軸Ⅲ齒輪 齒數(shù)為 30； 22 ?8 于是得 72/182 ?01 ?齒輪數(shù)據(jù)如下表所示： 齒輪 1234Ⅲ軸齒數(shù) 18 72 60 30 90 第 3 章 傳動件的計算 傳動設(shè)計 輸出功率 P=3 根據(jù)任務(wù)書上提供的條件，電動機的功率為 于書本上沒有 在此就近選擇功率為 3 轉(zhuǎn)速 440r/00r/算設(shè)計功率 Pd 表 4 工作情況系數(shù)原動機 ⅰ 類 ⅱ 類 一天工作時間 /h 10?10~16 16?10?10~16 16? 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機；離心式水泵；通風(fēng)機和鼓風(fēng)機（ ）；離心式壓縮機；輕型運輸機 荷 變動小 帶式運輸機（運送砂石、谷物），通風(fēng)機（ ）；發(fā)電機；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；振動篩 荷 變動較大 螺旋式運輸機；斗式上料機；往復(fù)式水泵和壓縮機；鍛錘；9 磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械 載荷 變動很大 破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機 據(jù) 穩(wěn) ，兩班工作制（ 16小時），查《機械設(shè)計》 ， 取 1 . 1 3 3 . 3 k e P k W? ? ? ?擇帶型 普通 d 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 械設(shè)計》 3－ 11選取。 根據(jù)算出的 1420r/查圖得： d d=80～ 100 型 定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速 由《機械設(shè)計》 3－ 7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為 80～ 100取 10075 295表 13 表 3. 0 槽型 Y Z A B C D E 0 75 125 200 355 500 21211420 = 1 . 7 7 5 , = 1 0 0 1 . 7 7 5 = 1 7 7 . 5 m ? ?所 以 由《機械設(shè)計》 3V 帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得280 誤差驗算傳動比：21180= 1 . 8 4(1 ) 1 0 0 (1 2 % )d ? ??? ? ?誤（ ? 為彈性滑動率） 誤差111 . 8 4 1 . 81 0 0 % 1 0 0 % 2 . 2 % 5 %1 . 8?? ? ? ? ?誤 ＜，符合要求 ② 帶速 1 1 0 0 1 4 2 0v = 7 . 4 4 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0? ??????滿足 5m/以宜選用 總之，小帶輪選 帶輪選擇 帶輪的材料：選用灰鑄鐵， 定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。 12 算壓軸力 由《機械設(shè)計》 3－ 12查得， 0＝ 面已得到1a=z=3，則 1a 1 6 8 . 6 32 s i n = 2 3 1 4 0 . 6 2 s i n N = 8 3 9 . 6 0 z F? ? ? ? ?算轉(zhuǎn)速的計算 （ 1） 由 《機械系統(tǒng)設(shè)計》表 3 ＝ 35 錯誤 !未找到引用源。 )13/12( 錯誤 !未找到引用源。 ＝ 98r/ 取計算轉(zhuǎn)速為 100r/2). 傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 在 轉(zhuǎn)速圖上，軸 Ⅲ 在最低轉(zhuǎn)速 100r/ 這個轉(zhuǎn)速高于主軸計算轉(zhuǎn)速，在恒功率區(qū)間內(nèi)，因此軸 Ⅲ 的最低轉(zhuǎn)速為該軸的計算轉(zhuǎn)速即 nⅢ j=400r/ Ⅰ 計算轉(zhuǎn)速為 錯誤 !未找到引用源。 =800 r/ 2）確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 由機械設(shè)計知識可知，一對嚙合齒輪只需要校核危險的小齒輪，因此只需求出危險小齒輪的計算轉(zhuǎn)速這轉(zhuǎn)速都在恒功率區(qū)間內(nèi)，即都要求傳遞最大功率所以齒輪 轉(zhuǎn)速的最小值即3800r/計算轉(zhuǎn)速入表 3 表 3各軸計算轉(zhuǎn)速 （ 3） 確定齒輪副的計算轉(zhuǎn)速。齒輪 Z'6裝在主軸上并具有 級轉(zhuǎn)速，其中只有 56r/遞全功率，故 Z'6j=56 r/次可以得出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)速，如表 3 表 3齒輪副計算轉(zhuǎn)速 序號 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 計算轉(zhuǎn)速 r/ 800 800 400 13 00 400 400 100 輪模數(shù)計算及驗算 模數(shù)計算， 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，按簡化的接觸疲勞強度公式進(jìn)行計算，即 63383 221 ][)1(? 可得 各組的模數(shù)，如表 3示。 45號鋼整體淬火， [ ] 1 1 0 0j ?按接觸疲勞計算齒輪模數(shù) m 163383 221 ][)1(? 可得 m=363383 221 ][)1(? 可得 m=363383 221 ][)1(? 可得 m=4 3模數(shù) （ 2） 基本組齒輪計算 。 基本組齒輪幾何尺寸見下表 基本組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 1` 2` 齒數(shù) 47 47 24 70 分度圓直徑 141 141 72 210 齒頂圓直徑 147 147 78 216 組號 基本組 第一擴(kuò) 大組 第二擴(kuò)大組 模數(shù) 3 3 4 14 齒根圓直徑 寬 22 22 22 22 按基本組最小齒輪計算 。 小齒輪用 40質(zhì)處理，硬度 241286均取 260齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229286均取 240算如下： ① 齒面接觸疲勞強度計算： 接觸應(yīng)力驗算公式為 ? ? P n ? ???? )()1(102088 3218彎曲應(yīng)力驗算公式為： ? ? P ? ??? )(101 9 12 3215 式中 這里取 N=3r/. ; TK 里取 T=15000h.; 1n r/ 15 0觸載荷取0C= 710 ，彎曲載荷取0C= 6102? 觸載荷取 m=3；彎曲載荷取 m=6; 【 5】 2 上，取 【 5】 2 上，取 【 5】 2 上， 3K=K 【 5】 2 上，取 2K =1 1K 【 5】 2 上， 1K =1 【 5】 2 上， Y= ? ?j? ,查 【 4】，表 4 ? ?j? =650 ? ?w? 查 【 4】，表 4 ? ?w? =275 根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得： j?=635 ? ?j?w?=78 ? ?w?（ 3） 擴(kuò)大組齒輪計算 。 第一擴(kuò)大組 齒輪幾何尺寸見下表 基本組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 3` 4` 5` 齒數(shù) 42 42 35 49 28 56 分度圓直徑 126 126 105 147 84 168 齒頂圓直徑 12 12 111 153 90 174 16 齒根圓直徑 寬 22 22 22 22 22 22 第二擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 6` 7` 齒數(shù) 60 30 18 72 分度圓直徑 240 120 72 288 齒頂圓直徑 248 128 80 296 齒根圓直徑 230 110 62 278 齒寬 32 32 32 32 按擴(kuò)大組最小齒輪計算 。 小齒輪用 40質(zhì)處理，硬度 241286 均取 260齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 229286均取 240 同理根據(jù)基本組的計算， 查文獻(xiàn) 【 6】， 可得 K= 2K =1， 1K =1， m=355； 可求得： j?=619 ? ?j?w? =135? ?w?動軸最小軸徑的初定 由【 5】式 6，傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計算： d=?4 ? 17 或 d=91? ?4 式中 N* T=9550000； ??? ??? == 01 。 各軸最小軸徑如表 3 表 3最小軸徑 軸合理跨距的計算 由于電動機功率 P=3據(jù)【 1】表 軸徑應(yīng)為 60~90步選取 0軸徑的 0據(jù)設(shè)計方案，前軸承為 ，后軸承為圓錐滾子軸承。定 懸伸量 a=120軸孔徑為 30 軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩 T=95509550× 3100=該機床為車床的最大加工直徑為 250床身上最常用的最大加工直徑，即經(jīng)濟(jì)加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的 50%，這里取 60%，即 180 切削力（沿 y 軸） 4716N 背向力（沿 x 軸） c=2358N 總作用力 F= 22F ?= 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 最小軸徑 20 30 30 18 此力作用于工件上，主軸端受力為 F= 先假設(shè) l/a=2， l=3a=240后支承反力 B 分別為 ×40240120 ?=B=F×40120=據(jù) 文獻(xiàn) 【 1】式 得： iz 前 支承的剛度：? ； N/ m? ；軸的當(dāng)量外 徑 80+60)/2=70慣性矩為 I=64 )4 ??? =10η =38 9 ? ????= 【 1】圖 3 原假設(shè)接近，所以最佳跨距0l=120× 40理跨距為（ l，取合理跨距 l=360 根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，主軸的實際跨距大于合理跨距，因此需要采取措施 增加主軸的剛度，增大軸徑：前軸徑 D=100軸徑 d=80軸承 采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。 19 第 4 章 摩擦離合器 (多片式 )的計算 設(shè)計多片式摩擦離合器時，首先根據(jù)機床結(jié)構(gòu)確定離合器的尺寸，如為軸裝式時，外摩擦片的內(nèi)徑 d 應(yīng)比花鍵軸大 2～ 6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。 摩擦片對數(shù)可按下式 計算 Z≥ 2 f 20Db[p] 式中 摩擦離合器所傳遞的扭矩（ N· ； 955× 410955× 410 × 3× 00＝ 510（ N· ; 電動機的額定功率（ 安裝離合器的傳動軸的計算轉(zhuǎn)速（ r/； η —— 從電動機到離合器軸的傳動效率； K—— 安全系數(shù)，一般取 f—— 摩擦片間的摩擦系數(shù)，由于磨擦片為淬火鋼，查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表 2 f= 0D—— 摩擦片的平均直徑（ ; 0D=（ D+d） /2＝ 67b—— 內(nèi)外摩擦片的接觸寬度（ ； b=（ ； ??p —— 摩擦片的許用壓強（ N/ 2 ； ??p ＝ 0??vK mK ??—— 基本許用壓強（ 查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表 2 速度修正系數(shù) ?02× 410 =m/s） 根據(jù)平均圓周速度床設(shè)計指導(dǎo)》表 2 20 接合次數(shù)修正系數(shù)，查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表 2 摩擦結(jié)合面數(shù)修正系 數(shù)，查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表 2 所以 Z≥ 2 f 20Db[p]＝ 2× 510 × 267 × 23× 11 臥式車床反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率損耗般取 11＝ 最后確定摩擦離合器的軸向壓緊力 Q，可按下式計算： Q=0??? 20)＝ 267 × 23× 510 式中各符號意義同前述。 摩擦片的厚度一般取 1、 2（ ，,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，常用 10或 15鋼，表面滲碳 ,淬火硬度達(dá) 2。 21 第 5 章 主要零部件的選擇 承的選擇 帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號 7007C 另一安裝 深溝 球軸承 6012 稱布置 深溝 球軸承 6009 端安裝雙列角接觸球軸承代號 7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號 7010C 中間布置角接觸球軸承代號 7012C 速操縱機構(gòu)的選擇 選用左右擺動的操縱桿使其通過桿的推力來控制 的校核 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 [ ] 0 . 0 0 0 2 5 2 5 0 . 1 0 5? ? ?b 主軸在前軸承處的傾角 [ ] 0 . 0 0 1 r a d????容 許 值 軸 承 c 在安裝齒輪處的傾角 [ ] 0 . 0 0 1 r a d????容 許 值 齒 (2)計算如下： 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=450當(dāng)量外徑 21 = 52 1 1 04 5 0 ??主軸剛度： 因為 di/5/285=上的鍵的選用和強度校核： Ⅲ軸與齒輪的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接，軸徑 d=48輪快厚度 L=25 傳遞扭矩 ? 267840Ⅲ；選用 選鍵型號為791 09 6,7014 ?? )(70 。查《機械設(shè) 計》表 7 0][,1 0 0][ ?? ?? 。由《機械設(shè)計》式（ 7式（ 7 M P p 110][01448/(2 6 7 8 4 04/4 ???????? ?? Ⅲ 由上式計算可知擠壓強度滿足。 M P 110][01448/(2 6 7 8 4 02/2 ???????? ?? Ⅲ 由上式計算可知抗剪切強度滿足。 主軸上的鍵的選用和強度校核 主軸與齒輪的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接，軸徑 d=80輪快厚度 L=95遞扭矩 ? 357230Ⅳ；選用 于主軸空心所以選擇鍵791096,801422 ??? )(80 。查《機械設(shè)計》表 7 0][,1 0 0][ ?? ?? 。由《機械設(shè)計》式（ 7式（ 7 M P P 1 1 0][01480/(3 5 7 2 3 04/4 ???????? ?? Ⅳ 由上式計算可知擠壓強度滿足。 M P 1 1 0][02280/(3 5 7 2 3 02/2 ???????? ?? Ⅳ 由上式計算可知抗剪切強度滿足。 承端蓋設(shè)計 參照《機械設(shè)計及機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計》減速器端蓋設(shè)計方案來設(shè)計主軸箱端蓋，材料采用 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)計各軸承端蓋，詳見裝配圖紙圖案 ) 為螺釘直徑；為軸承外徑；由結(jié)構(gòu)確定；；；；；；；；36430533023030)4~2()15~10(??????????? 26 體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 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度要求較高的箱體用 有熱變形要求小的情況下才采用合金鑄鐵，采用 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)行時效處理。 2 、箱體結(jié)構(gòu) 1、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 （ 1） 根據(jù)齒輪傳動的中心距、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度，由齒頂圓直徑確定箱體的高度。由齒寬來確定箱體 的寬度。 （ 2） 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。 （ 3） 根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)速確定軸承潤滑的方法與裝置，選擇軸承端蓋的類型。 （ 4） 附件設(shè)計與選擇。同時，可以進(jìn)行軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計，選擇軸承。 箱體的尺寸 名稱 符號 尺寸關(guān)系 箱座壁厚 ? 15 主軸左側(cè)凸緣厚 1b 73 箱座凸緣厚 b 32 主軸右側(cè)凸緣厚 2b 37 外箱壁至軸承端面距離 1l 12( 5 1 0 )? ? 齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 1? 18 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 2? 10 2、鑄造工藝性要求 為了便于鑄造以及防止鑄件冷卻時產(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、加工工藝性對結(jié)構(gòu)的要求 由于生產(chǎn)批量和加工方法不同，對零件結(jié)構(gòu)有不同要求，因此設(shè)計時要充分注意加工工藝對結(jié)構(gòu)的要求。 4、裝配工藝對結(jié)構(gòu)的要求 滑與密封 1、潤滑設(shè)計 （ 1） 普通機床主軸變速箱多用潤滑油，其中半精加工、精加工和沒有油式摩擦離合器的機床，采用油泵進(jìn)行強制的箱內(nèi)循環(huán)或箱外循環(huán)潤滑效果好。粗加工機床多采用結(jié)構(gòu)簡單的飛濺潤滑點。 27 （ 2） 飛濺潤滑 要求賤油件的圓周速度為 8米 /秒，賤油件浸油深為 10～ 20毫米（不大于 2～ 3倍輪齒高）。速度過低或浸油深度過淺，都達(dá)不到潤滑目的，速度 過高或浸油深度過深，攪油功率損失過大產(chǎn)生熱變形大，且油液容易氣化，影響機床的正常工作。油的深度要足夠，以免油池底部雜質(zhì)被攪上來。 （ 3） 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)，一邊及時檢查潤滑系統(tǒng)工作情況。 （ 4） 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管。 （ 5） 防止或減少機床漏油 ① 箱體上外漏的最低位置的孔應(yīng)高出油面。 ② 軸與法蘭蓋 的間隙要適當(dāng)，通常直徑方向間隙 1～ ③ 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。 ④ 箱蓋處防漏油溝應(yīng)設(shè)計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、潤滑油的選擇 潤滑油的選擇與軸承的類型、尺寸、運轉(zhuǎn)條件有關(guān)，速度高選粘度低的，反之選粘度高的。潤滑油粘度通常根據(jù)主軸前頸和主軸最高轉(zhuǎn)速選擇。 28 第 6 章 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明 構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 設(shè)計主軸變速箱的結(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、操縱機構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng) 和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計由于時間的限制，一 0般只畫展開圖。 主軸變速箱是機床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題。 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，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。 主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機床設(shè)計的重點，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是： 1 布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案 。 2 檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時改正。 3 確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確 定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。 開圖及其布置 展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，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平面上。 錯誤 !未找到引用源。 軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外 徑，負(fù)責(zé)齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置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，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)。 總布置時需要考慮制動器的位置。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在 29 其他軸上。制動器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動扭矩太大，是制動尺寸增大。 齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。