組合專機(jī)-銑削組合機(jī)床及其傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì),組合,專機(jī),銑削,機(jī)床,及其,傳動(dòng),裝置,設(shè)計(jì)
四 川 理 工 學(xué) 院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書
題 目： 銑 削 組 合 機(jī) 床
及其傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
學(xué) 生： 蔣 有 軍
系 別： 機(jī)電工程系
專 業(yè) 班 級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
03級(jí)機(jī)制3班
學(xué) 號(hào)： 2003111043
指 導(dǎo) 教 師： 劉 珠
II
摘 要
組合銑床是根據(jù)具體情況的需要,對(duì)機(jī)床進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),使其滿足加工要求.在現(xiàn)代機(jī)械加工中,組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的一種高生產(chǎn)率機(jī)床。它具有自動(dòng)化程度較高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工序高度集中等特點(diǎn)，因此，組合機(jī)床在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。目前，組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動(dòng)化和柔性化方向發(fā)展。
本次設(shè)計(jì)是完成對(duì)銑削組合機(jī)床及其傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì),使其滿足對(duì)減荷閥體的前后兩端面的切削加工.在這一設(shè)計(jì)過程中,考慮加工時(shí)切削參數(shù),合理的選擇電動(dòng)機(jī)的功率,并完成對(duì)變速箱里的各級(jí)齒輪之間的傳動(dòng)配合的設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)動(dòng)軸的設(shè)計(jì),充分的考慮到傳動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的一系列傳動(dòng)要求,例如:傳動(dòng)比,傳動(dòng)扭矩,傳動(dòng)功率等。
關(guān)鍵詞：1.傳動(dòng)裝置,2.齒輪,3.軸
ABSTRACT
combination milling machine is in accordance with the specific circumstances of the needs of the machine for a reasonable design, to enable it to meet the processing requirements. In modern processing machinery, machine tools portfolio is serialized and Standardization of components for the common basis, and with a small number of dedicated components consisting of a high productivity machine. It has a fairly high degree of automation, processing, stable quality, highly centralized processes, etc. Thus, the combination of a large number of machine tools, mass production to be widely applied. Currently, the portfolio machine being developed efficient, high-precision, high automation and flexible direction. This design is completed right combination milling machine and its transmission device design, make it responsive to the valve body by the Security Council ends before and after the cutting.
In this design process, Cutting consider when processing parameters, a reasonable choice of motor power, and the completion of the gearbox Lane at all levels between the drive gear with the rotation axis design and the design, Full consideration of the drive when the drive a series of requirements, such as : transmission ratio, transmission torque, transmission power, etc..
Keywords : 1. Transmission device, 2. Gear 3. Axis
目 錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
前 言 1
第一章組合機(jī)床概述 2
1.1 組合機(jī)床及其特點(diǎn) 2
1.2 組合機(jī)床的工藝范圍及加工精度 2
1.3 組合機(jī)床的發(fā)展趨向 3
第2章 機(jī)床總體設(shè)計(jì) 4
2.1 機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù) 4
2.1.1工件 4
2.1.2 刀具 4
2.2工藝分析 4
2.2.1工藝方法的確定 4
2.2.2機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定 5
2.3確定切削用量 5
2.3.1確定工件余量 5
2.3.2選擇切削用量 5
2.3.3機(jī)床參數(shù) 6
2.4進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 8
第3章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9
3.1計(jì)算傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 9
3.2 齒輪設(shè)計(jì) 9
第4章 傳動(dòng)件的計(jì)算的驗(yàn)算 18
4.1 計(jì)算各齒輪的基本參數(shù) 18
4.2對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 18
4.3 軸的設(shè)計(jì) 22
4.3.1軸Ⅰ的設(shè)計(jì) 22
4.3.2 軸Ⅱ的設(shè)計(jì) 22
4.3.3軸Ⅲ的設(shè)計(jì) 23
4.3.4軸Ⅳ的設(shè)計(jì) 24
4.3.5軸Ⅴ的設(shè)計(jì) 25
4.4校核軸 26
第5章 傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
5.1變速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29
5.1.1箱體要具有足夠的剛度 29
5.1.2箱體應(yīng)有可靠的密封及便于傳動(dòng)件潤(rùn)滑和散熱 30
5.1.3箱體應(yīng)力求勻稱、美觀 30
5.2變速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)件選擇 30
第6章 結(jié) 論 34
參 考 文 獻(xiàn) 35
致 謝 36
四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
前 言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生在校期間的一個(gè)重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),也是對(duì)大學(xué)四年學(xué)習(xí)的一項(xiàng)綜合檢驗(yàn),通過畢業(yè)設(shè)計(jì)宏觀的評(píng)定我們?cè)趯?duì)專業(yè)知識(shí)的掌握情況,也是我們是否能夠順利完成學(xué)業(yè)的重要評(píng)定內(nèi)容。
組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。它具有自動(dòng)化程度較高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工序高度集中等特點(diǎn)，因此，組合機(jī)床在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。目前，組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動(dòng)化和柔性化方向發(fā)展。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是銑削組合銑床及其傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì), 通過對(duì)組合銑床的設(shè)計(jì)，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)課程和技術(shù)基礎(chǔ)課程的基本知識(shí)并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行分析和解決實(shí)際工程問題的能力，使學(xué)生掌握機(jī)床設(shè)計(jì)的基本程序和方法；鞏固、深化和擴(kuò)展學(xué)生所學(xué)的專業(yè)課程和技術(shù)基礎(chǔ)課程的知識(shí)，樹立正確的工程設(shè)計(jì)思想；培養(yǎng)學(xué)生查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計(jì)算、繪圖、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面的能力。
就我個(gè)人而言，我希望能通過這次設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將要從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。
第1章 組合機(jī)床概述
1.1 組合機(jī)床及其特點(diǎn)
組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削等工序，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。
組合機(jī)床與通用機(jī)床、其他專用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)：
（1）組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70%～80%，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。
（2）由于組合機(jī)床采用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
（3）組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門工廠成批制造，因此性能穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。
（4）在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。
（5）當(dāng)被加工產(chǎn)品改變時(shí)，若采用的是組合機(jī)床，其大多數(shù)通用部件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造，節(jié)約了投資，有利于企業(yè)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
（6）組合機(jī)床易于組成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。
組合機(jī)床常用的通用部件有：床身（側(cè)底座）、底座（包括中間底座和立柱底座）、立柱、動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、各種工藝切削頭等。對(duì)于一些按順序加工的多工位組合機(jī)床，還具有移動(dòng)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。
組合機(jī)床的通用部件，絕大多數(shù)已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并按標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的名義尺寸、主參數(shù)、互換尺寸等定型，各種通用部件之間有配套關(guān)系。這樣，用戶可根據(jù)被加工零件的尺寸、形狀和技術(shù)要求等，選用通用部件，組成不同型式的組合機(jī)床，以滿足生產(chǎn)的需要。
1.2 組合機(jī)床的工藝范圍及加工精度
組合機(jī)床可完成的工藝有銑平面、刮平面、車端面、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、攻絲、倒角、锪窩、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床可完成的工藝范圍也在不斷擴(kuò)大，除了上述工藝外，還可完成車外圓、車錐面、車弧面、切削內(nèi)外螺紋、滾壓孔、拉削內(nèi)外圓柱面和平面、磨削、拋光、珩磨，甚至還可進(jìn)行沖壓、焊接、
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四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
熱處理、裝配、自動(dòng)測(cè)量和檢查等。
組合機(jī)床中平面加工的加工精度簡(jiǎn)述如下：
在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上常用銑削、刮削、車削（端面）和拉削等方法加工平面。銑削平面時(shí)，一般采用銑削頭、滑臺(tái)和滑座等通用部件，根據(jù)被加工工件的工藝要求組成單面、雙面以及立式、回轉(zhuǎn)臺(tái)式等多種型式的組合銑床。當(dāng)加工大型的箱體類工件時(shí)，一般采用銑削頭固定、工件安裝在工作臺(tái)上移動(dòng)的布局型式。這樣的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性較好，加工精度較高。在加工中小型工件時(shí)，通常將銑削頭組成鼓輪式組合機(jī)床或立式連續(xù)回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床，這類機(jī)床生產(chǎn)效率高，加工精度較低。
在組合機(jī)床上加工平面的平直度可以達(dá)到在1000毫米長(zhǎng)度內(nèi)偏差0.02～0.05毫米，表面粗糙度3.2微米。對(duì)定位基面的平行度可以保證在0.05毫米以內(nèi)，到定位基面的距離（一般在500毫米以內(nèi)）尺寸公差可以保證在0.05毫米以內(nèi)。
1.3 組合機(jī)床的發(fā)展趨向
一、提高通用部件的水平
二、發(fā)展適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床
三、采用新刀具
四、開發(fā)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)
五、擴(kuò)大工藝范圍
第2章 機(jī)床總體設(shè)計(jì)
2.1機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的依據(jù)
2.1.1工件
工件是機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，設(shè)計(jì)者必須明確工件的特點(diǎn)和加工要求。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一臺(tái)組合機(jī)床，用于加工VF-6/7型空壓機(jī)減荷體的兩側(cè)面，工件材料為HT200,硬度為190～210HB。加工部位是：工藝基面，其加工要求如下：
1>被加工表面的表面粗糙度均為R=10；
2>被加工表面的相互位置精度為：
平面之間的距離為225mm；
平面與φ95中心線的垂直度要求為0.03mm。
2.1.2 刀具
硬質(zhì)合金端銑刀，牌號(hào)為YG6，銑刀盤直徑為φ75～110，刀具齒數(shù)Z=4。
2.2工藝分析
2.2.1工藝方法的確定
機(jī)床的工藝方法是多種多樣的，按工種可分為車、銑、刨、鉆、鏜、磨、研磨、電加工、振動(dòng)加工、激光加工等；每一種還可再分，如車加工有車外圓、車端面、車槽、車球面等之分；按加工精度和表面粗糙度可分為粗加工、半精加工、光整加工等；按工序集中程度可分為單刀、多刀、單工件、多工件、單工位、多工位等；按作業(yè)形式可分平行作業(yè)、順序作業(yè)、平行-順序作業(yè)等。
工藝方法對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)和性能的影響很大，工藝方法的改變常導(dǎo)致機(jī)床的運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)、布局、結(jié)構(gòu)、性能以及經(jīng)濟(jì)效果等方面的一系列變化。
加工平面的方法有很多，比如說車削，銑削，刨削。對(duì)于vf-6/7型空壓機(jī)減荷閥體外形復(fù)雜，且為殼類零件，不宜裝夾在車床主軸上進(jìn)行加工。裝夾穩(wěn)定性也不高，用刨削加工時(shí)，機(jī)床需要兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，機(jī)床和刀具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝夾在工作臺(tái)上快速，穩(wěn)固，但生產(chǎn)率低，加工精度也達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，用端銑刀進(jìn)行銑削加工時(shí)，生產(chǎn)率不僅提高了，也能滿足設(shè)計(jì)所要求的加工精度，且裝夾快速，方便。
與普通機(jī)床相比，組合機(jī)床具有生產(chǎn)率高，加工精度穩(wěn)定，研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)、成本低、自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低，配置靈活等特點(diǎn)，因此用組合機(jī)床進(jìn)行加工更合理。
根據(jù)減荷閥體的加工要求，采用一臺(tái)組合銑床進(jìn)行加工，如圖所示：
1-機(jī)座 2-工作臺(tái) 3-工件 4-端銑刀 5-主軸箱 6-變速箱 7-電動(dòng)機(jī)
據(jù)被加工面位置，銑刀作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)作縱向進(jìn)給,完成切削加工。該方案的優(yōu)點(diǎn)是針對(duì)減荷閥設(shè)計(jì),生產(chǎn)率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。
2.2.2機(jī)床運(yùn)動(dòng)的確定
確定機(jī)床運(yùn)動(dòng)，指確定機(jī)床運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，運(yùn)動(dòng)類型以及運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的工藝方法是，用一把端銑刀直接進(jìn)行加工。相應(yīng)的表面成形運(yùn)動(dòng)為：
單主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；
輔助運(yùn)動(dòng)為：
工作臺(tái)快速移近，快速退回，主軸軸向調(diào)整運(yùn)動(dòng)。
2.3確定切削用量
2.3.1確定工件余量
Vf-6/7型空壓機(jī)減荷閥體，零件材料為HT200，硬度190—210HB，生產(chǎn)類型大批量,毛坯為鑄件。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2～2.5,取加工余量為2.5mm(雙邊)。
2.3.2選擇切削用量
由于被加工面的銑削寬度為175mm,需進(jìn)行二次走刀，故一次走刀為90mm(寬度)，二次走刀為175-90=85mm，即：a=90mm。
根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第132～133頁，選擇銑削切削用量。
銑削用量的選擇與要求的加工表面粗糙度值及其生產(chǎn)率有關(guān)系。當(dāng)銑削表面粗糙度數(shù)值要求較低時(shí)，銑削速度應(yīng)選高一些，每一齒走刀量，一次銑削4～5mm的余量達(dá)到R=1.6μm的表面粗糙度。這時(shí)每齒的進(jìn)給量一般為0.02～0.03mm。
根據(jù)本次設(shè)計(jì)被加工的需要，其表面粗糙度數(shù)值要求較高，加工材料為鑄鐵，查表6-16得：
a=0.2～0.4mm/齒,V=50～80m/min,取a=0.2mm/齒。
2.3.3機(jī)床參數(shù)
機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)又包括尺寸參數(shù)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)，動(dòng)力參數(shù)。
1>主軸轉(zhuǎn)速的確定
a、主軸最高，最低轉(zhuǎn)速
按照典型工序的切削速度和刀具(或工件直徑、計(jì)算主軸最高轉(zhuǎn)速n；最低轉(zhuǎn)速n。)計(jì)算如下：
n= n= (1-1)
式中：n、n————主軸最高、最低轉(zhuǎn)速(r/min)
V、V————最高、最低切削速度(m/min)
d、d————最大、最小計(jì)算直徑(mm)
根據(jù)《機(jī)械制造工藝金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第69～70頁，可查出以下數(shù)據(jù)： 查表2.2-3 取最大，最小切削速度：
V=200～300m/min， 取V=250m/min
V=15～20m/min, 取V=20m/min
銑床的d、d可取使用的刀具最大、最小直徑即：
d=110mm, d=75mm
則：n== =1061.6r/min
取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值：n=1000r/min
n== =57.9r/min
取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值：n=56r/min
b、主軸轉(zhuǎn)速的合理排列
最高、最低轉(zhuǎn)速確定后，還需確定中間轉(zhuǎn)速，選擇公比，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z，則轉(zhuǎn)速數(shù)列為：
n= n=56r/min, n= n, n= n, n= n
查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列，取公比=1.78 (1<2)
轉(zhuǎn)速范圍， R===17.8
轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)， Z=+1=5.99 取Z=6
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)只需設(shè)計(jì)四級(jí)就能滿足要求,故取Z=4。
即： n=56， n=100, n=180, n=315 (r/min)
2>主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定。
由前面已知，本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速為n=315r/min，則這時(shí)的切削速度為：
V===108.8m/min<200m/min
由此可見，切削速度滿足要求。
計(jì)算銑削工件時(shí)的切削力F=9.18×54.5a×a×a×Z×d
式中：a————銑削寬度，a=90mm
a————銑削深度，由于是一次銑削就能達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，則銑削深度為工件加工余量，即a=2.5mm。
a————每齒進(jìn)給量，a=0.2mm/r
————銑刀直徑，取d=110mm
Z————銑刀齒數(shù), Z=4
則：銑削力的大小為：
F=9.18×54.5×90×0.2×2.5×4×110=1213.1N
根據(jù)《機(jī)械制造工藝金屬機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第72頁，可得切削功率公式為：
切削功率P===2.2KW
四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
估算電動(dòng)機(jī)功率P===3.14KW
式中：η——主轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床η=0.7～0.85。
選擇電動(dòng)機(jī)：Y112-4 P=4KW n=1440r/min m=43kg
2.4進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定
進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率取決于進(jìn)給的有效功率和傳動(dòng)件的機(jī)械效率，即：
N= (1-2)
式中：N————進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率(KW)
Q ————進(jìn)給抗力(N)
V————進(jìn)給速度(m/min)
η————進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總機(jī)械效率(一般取0.15～0.2)
粗略計(jì)算時(shí)，可根據(jù)進(jìn)給傳動(dòng)與主傳動(dòng)所需功率之比值來估算進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。
對(duì)于銑床： N=0.2×N=0.2×4=0.8KW
選擇電動(dòng)機(jī)： Y90S-4 P=1.1KW n=1440r/min m=22kg
17
第3章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)已定的傳動(dòng)公比(=1.78)和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)(4級(jí))，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式為:
其轉(zhuǎn)速圖為:
3.1計(jì)算傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比
傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比要求應(yīng)為:
i= (1-3) 式中:n————電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 r/min
n————工件機(jī)的轉(zhuǎn)速 r/min
因?yàn)檫@里有四種可選轉(zhuǎn)速 即：56、100、180和315r/min
則，不同的轉(zhuǎn)速將有不同的總傳動(dòng)比出現(xiàn)：
1> 當(dāng)所需轉(zhuǎn)速為56r/min時(shí)： i===25.7
2> 當(dāng)所需轉(zhuǎn)速為100r/min時(shí)：i===14.4
3> 當(dāng)所需轉(zhuǎn)速為180r/min時(shí)：i===8
4> 當(dāng)所需轉(zhuǎn)速為315r/min時(shí)：i===4.5
3.2 齒輪設(shè)計(jì)
(1)當(dāng)所需要輸出轉(zhuǎn)速為56r/min時(shí)，則i=25.7,各級(jí)配合如圖(a)示，參考各種傳動(dòng)的傳動(dòng)比值(課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書第3頁表1-8)有：
多級(jí)傳動(dòng)總傳動(dòng)比i=iiii=2.5×3.5×2.94×1=25.7
即: 各軸轉(zhuǎn)速 n= n=1440r/min
n===576r/min
n===164.6r/min
n===55.9r/min
n===55.9r/min
各軸功率: P=Pη=4×0.99=3.96KW (聯(lián)軸器的效率η=0.99)
P= Pη=3.96×0.97=3.84KW (8級(jí)精度齒輪η=0.97)
P=Pη=3.84×0.97=3.73KW
P=Pη=3.73×0.97=3.61KW
P=Pη=3.61×0.97=3.51KW
各軸轉(zhuǎn)矩：T=Tiη=9550×iη=9550××1×0.99
=26.26 N·m
TⅡ=TⅠi1η12=26.26×2.5×0.97=63.68 N·m
TⅢ=TⅡi2η23=63.68×3.5×0.97=216.19 N·m
TⅣ=TⅢi3η34=216.19×2.94×0.97=616.54N·m
TⅤ=TⅣi4η45=616.54×1×0.97=598.04 N·m
根據(jù)已知條件，設(shè)計(jì)所需的各對(duì)齒輪：
已知所要齒輪是閉式標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，采用的是硬齒面(硬齒面硬度>315HB),材料20Cr,HRC56～62。
第一對(duì)嚙合的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 (Ⅰ-Ⅱ之間齒輪嚙合)
1、初步計(jì)算
轉(zhuǎn)矩TⅠ=26.26 N·m=26260 N·mm TⅠ=26260 N·mm
齒寬系數(shù)ψd 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表達(dá)12-13， 取ψd=0.3
接觸疲勞極限σHlim 由圖12.17C σHlim=860MPa
初步計(jì)算的施用接觸應(yīng)力[σH]
[σH]≈0.9σHlim=0.9×860 [σH]=774MPa
Ad值 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.16 取Ad=85
初步計(jì)算的小齒輪直徑d1Ad
=85×
=55.4 取d1=70mm
2、校核計(jì)算
圓周速度V V===6.03 V=6.03m/s
精度等級(jí) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表達(dá)12.6 選8級(jí)精度
齒數(shù)Z和模數(shù)m
初取齒數(shù)Z1=22，Z2=i1Z1=2.5×22=55
m=d1/Z1=70/22=3.18
由表12.3,取m=3
則 Z1=d1/m=70/3=23.3 取Z1=23
Z2=i1Z1=2.5×23=57.5 Z2=58
3、確定傳動(dòng)主要尺寸
實(shí)際分度圓直徑d 因?yàn)槟?shù)取標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，齒數(shù)已重新
確定，并圓整，故分度圓直徑會(huì)改變，即：
d1=mZ1=3×23=69mm d1=69mm
d2=mZ2=3×58=174mm d2=174mm
中心距a a==121.5 a=121.5mm
齒寬b b=ψdd1=0.3×69=20.7mm 取b1=30mm
b2=25mm
第二對(duì)嚙合的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 (Ⅱ-Ⅲ之間的齒輪嚙合)
1、初步計(jì)算
轉(zhuǎn)矩T2= TⅡ=63680 N·mm
齒寬系數(shù)ψd 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表達(dá)12-13，（非對(duì)稱支承）取ψd=0.3
接觸疲勞極限σHlim 由圖12.17C σHlim=860MPa
初步計(jì)算的施用接觸應(yīng)力[σH]
[σH]≈0.9σHlim=0.9×860 [σH]=774MPa
Ad值 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.16 取Ad=85
初步計(jì)算的小齒輪直徑d1Ad
=85×
=57.4 取d1=70mm
2、校核計(jì)算
圓周速度V V===2.11 V=2.11m/s
精度等級(jí) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表達(dá)12.6 選8級(jí)精度
齒數(shù)Z和模數(shù)m
初取齒數(shù)Z1=22，Z2=i1Z1=3.5×22=77
m=d1/Z1=70/22=3.18
由表12.3,取m=3
則 Z1=d1/m=70/3=23.3 取Z1=23
Z2=i1Z1=3.5×23=80.5 Z2=81
3、確定傳動(dòng)主要尺寸
實(shí)際分度圓直徑d 因?yàn)槟?shù)取標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，齒數(shù)已重新
確定，并圓整，故分度圓直徑會(huì)改變，即：
d1=mZ1=3×23=69mm d1=69mm
d2=mZ2=3×81=243mm d2=243mm
中心距a a==156 a=156mm
齒寬b b=ψdd1=0.3×69=20.7mm 取b1=30mm
b2=25mm
第三對(duì)嚙合的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 (Ⅲ-Ⅳ之間的齒輪嚙合)
1、初步計(jì)算
轉(zhuǎn)矩T3= TⅢ=216190 N·mm
齒寬系數(shù)ψd 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表達(dá)12-13（非對(duì)稱支承），取ψd=0.3
接觸疲勞極限σHlim 由圖12.17C σHlim=860MPa
初步計(jì)算的施用接觸應(yīng)力[σH]
[σH]≈0.9σHlim=0.9×860 [σH]=774MPa
Ad值 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.16 取Ad=85
初步計(jì)算的小齒輪直徑d1Ad
=85×
=99.7 取d1=100mm
2、校核計(jì)算
圓周速度V V===0.86 V=0.86m/s
精度等級(jí) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表達(dá)12.6 選8級(jí)精度
齒數(shù)Z和模數(shù)m
初取齒數(shù)Z1=30，Z2=i1Z1=2.94×30=88.2
m=d1/Z1=100/30=3.33
由表12.3,取m=3
則 Z1=d1/m=100/3=33.3 取Z1=33
Z2=i1Z1=2.94×33=97.02 Z2=97
3、確定傳動(dòng)主要尺寸
實(shí)際分度圓直徑d 因?yàn)槟?shù)取標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，齒數(shù)已重新
確定，并圓整，故分度圓直徑會(huì)改變，即：
d1=mZ1=3×33=99mm d1=99mm
d2=mZ2=3×97=291mm d2=291mm
中心距a a==195 a=195mm
齒寬b b=ψdd1=0.3×195=20.7mm 取b1=30mm
b2=25mm
第四對(duì)嚙合的標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪 (Ⅳ-Ⅴ之間的齒輪嚙合)
1、初步計(jì)算
轉(zhuǎn)矩T4= TⅣ=616540 N·mm
齒寬系數(shù)ψd 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表達(dá)12-13(非對(duì)稱支承)， 取ψd=0.2
接觸疲勞極限σHlim 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖12.17C σHlim=860MPa
初步計(jì)算的施用接觸應(yīng)力[σH]
[σH]≈0.9σHlim=0.9×860 [σH]=774MPa
Ad值 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.16 取Ad=85
初步計(jì)算的小齒輪直徑d1Ad
=85×
=184.8 d1=200mm
2、校核計(jì)算
圓周速度V V===0.59 V=0.59m/s
精度等級(jí) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表達(dá)12.6 選8級(jí)精度
齒數(shù)Z和模數(shù)m
初取齒數(shù)Z1=64，Z2=i4Z1=1×64=64
m=d1/Z1=200/64=3.13
由表12.3,取m=3
則 Z1=d1/m=200/3=66.7 取Z1=66
Z2=i4Z1=1×66=66 Z2=66
3、確定傳動(dòng)主要尺寸
實(shí)際分度圓直徑d 因?yàn)槟?shù)取標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，齒數(shù)已重新
確定，并圓整，故分度圓直徑會(huì)改變，即：
d1=mZ1=3×66=198mm d1=198mm
d2=mZ2=3×66=198mm d2=198mm
中心距a a==198 a=198mm
齒寬b b=ψdd1=0.2×198=39.6mm 取b1=40mm
b2=35mm
(2)當(dāng)所需要輸出轉(zhuǎn)速為100r/min時(shí)，
則i=14.4,并知道得這一輸出轉(zhuǎn)速,
只需Ⅱ-Ⅲ軸間的齒輪嚙合變換一
次即可,如右圖示：
則： 本齒輪Z3與Z4間的傳動(dòng)比為： i==1.96
有初步計(jì)算小齒輪直徑： d1Ad
=85×
=69
這里由前面已知的Ⅱ-Ⅲ之間的中心距為156mm，傳動(dòng)比為1.96
即：a===
得出： d1=105.4>69mm
所以： 取d1=105.4mm d1=105.4mm
初取齒數(shù) Z1=35， Z2=1.963.5=68.6
m=d1/40=105.4/35=3.01 m=3
則： Z1=105.4/3=35.1 取Z1=35
Z2=i1Z1=1.9635=68.6 取Z2=69
確定傳動(dòng)尺寸： d1=mZ1=335=105 d1=105mm
d2=mZ2=36=207 d2=207mm
齒寬： b=ψdd1=0.3105=31.5 取b1=32mm
b2=30mm
中心距： a===156 a=156mm
(3)當(dāng)所需要輸出轉(zhuǎn)速為180r/min時(shí)，
則i=8,并知道得這一輸出轉(zhuǎn)速,只需
Ⅲ-Ⅳ軸間的齒輪嚙合變換一次即可,
如右圖示：
則： 本齒輪Z與Z間的傳動(dòng)比為：
i==0.91
有初步計(jì)算小齒輪直徑：d1Ad
=85×
=132.5
這里由前面已知的Ⅱ-Ⅲ之間的中心距為156mm，傳動(dòng)比為1.96
即：a===
得出: d1=205.7>132.5
所以: 取d1=205.7
初取齒數(shù)Z1=60, Z2=0.9160=54.6
m=d1/40=205.7/60=2.88 m=2.88
則： Z1=205.7/3=68.5 取Z1=68
Z2=iZ1=0.9168=61.8 取Z2=62
確定傳動(dòng)尺寸： d1=mZ1=368=204 d1=204mm
d2=mZ2=369=186 d2=186mm
齒寬： b=ψdd2=0.2186=37.2 取b1=40mm
b2=35mm
中心距： a===195 a=195mm
(4)當(dāng)所需要輸出轉(zhuǎn)速為315r/min時(shí),其傳動(dòng)比(總傳動(dòng)比)為Ⅰ-Ⅱ軸間的傳動(dòng)比2.5與Ⅱ-Ⅲ間的傳動(dòng)比1.96,Ⅲ-Ⅳ間的傳動(dòng)比0.91和Ⅳ-Ⅴ軸間的傳動(dòng)比1的乘積
即： i=2.51.960.911=4.4594.5
這與前面算出的傳動(dòng)比i=4.5 相符
所以各齒輪齒數(shù)分別為: Z1=23 Z2=58 Z3=23 Z4=81
Z5=33 Z6=97 Z7=66 Z8=66
即,滿足設(shè)計(jì)的要求。如下圖示：
根據(jù)設(shè)計(jì)的要求該銑床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)路線表達(dá)式如下:
則其傳動(dòng)系統(tǒng)示意簡(jiǎn)圖為：
第4章 傳動(dòng)件的計(jì)算的驗(yàn)算
4.1 計(jì)算各齒輪的基本參數(shù)
齒形角α=200 (由上章計(jì)算可知每對(duì)齒輪嚙合的模數(shù)m都為3，所以其基本參數(shù)應(yīng)是相同的)
齒頂高h(yuǎn)a=m=3
工作齒高h(yuǎn)’=2m=6
頂隙C=0.25m=0.75
齒根圓角半徑ρ=0.38m=1.14
4.2對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
選擇傳動(dòng)比最大的一對(duì)嚙合齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，即：Z3與Z4之間的嚙合。
校核計(jì)算:
圓周速度V V===2.11 V=2.11m/s
精度等級(jí) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.6 選8級(jí)精度
使用系數(shù)KA 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.9 KA=1.5
動(dòng)載系數(shù)KV 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖12.9 KV=1.15
齒間載荷分配系數(shù)KHα 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.10，先求：
Ft===1845.8
N/mm < 100N/mm
=[1.88-3.2(1/Z1+1/Z2)]cosβ (式12.6)
=1.88-3.2(1/23+1/81)cos00
=1.7 =1.7
Zα=0.87 Zα=0.87
由此可得: KHα=1/Z=/0.87 KHα=1.32
齒向載荷分布系數(shù)KHα 由表 12.11 A=1.17，B=0.16,C=0.61
KHα=A+B()+C1030
=1.17+0.16
=1.22 KHα=1.22
載荷系數(shù)K K=KAKVKHαKHβ
=1.5
=2.78 K=1.78
彈性系數(shù)ZE 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.12 ZE=
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖12.16 ZH=2.5
接觸最小安全系數(shù)SHmin 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表12.14 SHmin=1.25
總工作時(shí)間th th=10 th=4800h
(預(yù)期使用壽命10年，每年300個(gè)工作日，
工作時(shí)間占20%)
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL 由表《機(jī)械設(shè)計(jì)》12.15，
估計(jì)107
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