寧XX 大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )臥式升降臺(tái)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II摘 要本設(shè)計(jì)著重研究臥式銑床主傳動(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IIIAbstractThe design focuses on the design steps and design method for horizontal milling machine main drive system, according to the movement determined parameters to the gearbox developed view of the total center distance as the objective, to develop the program shift transmission system to obtain the optimal solution as well as more high design efficiency. In the machine tool main drive in order to reduce the number of gear structure is simplified, shorter axial dimension, with the gear design approach is a spreadsheet, hash algorithm to calculate cumbersome and difficult to find a reasonable design. Based on the main drive system features triple sliding gear analysis and research, working drawings and drawing parts headstock developed view and a sectional view.Keywords: transmission system design, transmission deputy, network architecture, structureIV目 錄摘 要 IIAbstract.III目 錄 IV第 1 章 緒論.1第 2 章 銑床參數(shù)的擬定.22.1 銑床主參數(shù)和基本參數(shù) .22.2 確定級(jí)數(shù)主要其他參數(shù) .22.2.1 擬定主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速 .22.2.2 主電機(jī)功率—— 動(dòng)力參數(shù)的確定 .22.2.3 確定結(jié)構(gòu)式 22.2.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 42.2.5 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖 42.3 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.93.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) .93.1.1 計(jì)算設(shè)計(jì)功率 Pd.93.1.2 選擇帶型 103.1.3 驗(yàn)證帶速并確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 103.1.4 確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 113.1.5 確定帶的根數(shù) z.123.1.6 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 123.1.7 確定帶的張緊裝置 123.1.8 計(jì)算壓軸力 133.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 143.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算 153.4 傳動(dòng)軸最小軸徑的初定 18第 4 章 主要零部件的選擇.20V4.1 軸承的選擇 204.2 鍵的規(guī)格 204.3 主軸彎曲剛度校核 204.4 軸承校核 214.5 潤(rùn)滑與密封 21第 5 章 摩擦離合器(多片式)的計(jì)算 225.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 235.1.1 展開(kāi)圖設(shè)計(jì) .235.1.2 截面圖及軸的空間布置 .245.2 零件驗(yàn)算 245.2.1 主軸剛度 .245.2.2 傳動(dòng)軸剛度 .295.2.3 齒輪疲勞強(qiáng)度 .32第 6 章 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明.356.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 356.2 展開(kāi)圖及其布置 35結(jié)束語(yǔ).36參考文獻(xiàn).371第 1 章 緒論機(jī)床技術(shù)參數(shù)有主參數(shù)和基本參數(shù)，他們是運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，影響到機(jī)床是否滿足所需要的基本功能要求，參數(shù)擬定就是機(jī)床性能設(shè)計(jì)。主參數(shù)是直接反映機(jī)床的加工能力、決定和影響其他基本參數(shù)的依據(jù)，如車(chē)床的最大加工直徑，一般在設(shè)計(jì)題目中給定，基本參數(shù)是一些加工件尺寸、機(jī)床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性有關(guān)的參數(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(chē)床工藝范圍廣，所加工的工件形狀、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。因此，必須對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床工藝范圍和使用情況做全面的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)，依據(jù)某些典型工藝和加工對(duì)象，兼顧其他的可能工藝加工的要求，擬定機(jī)床技術(shù)參數(shù)，擬定參數(shù)時(shí)，要考慮機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)和同國(guó)內(nèi)外同類(lèi)機(jī)床的對(duì)比，使擬定的參數(shù)最大限度地適應(yīng)各種不同的工藝要求和達(dá)到機(jī)床加工能力下經(jīng)濟(jì)合理。機(jī)床主傳動(dòng)系因機(jī)床的類(lèi)型、性能、規(guī)格和尺寸等因素的不同，應(yīng)滿足的要求也不一樣。設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系時(shí)最基本的原則就是以最經(jīng)濟(jì)、合理的方式滿足既定的要求。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合具體機(jī)床進(jìn)行具體分析，一般應(yīng)滿足的基本要求有：滿足機(jī)床使用性能要求。首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性，如機(jī)床主軸油足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)；滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力的要求。主電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能提供足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動(dòng)效率；滿足機(jī)床工作性能要求。主傳動(dòng)中所有零部件有足夠的剛度、精度和抗震性，熱變形特性穩(wěn)定；滿足產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性要求。傳動(dòng)鏈盡可能簡(jiǎn)短，零件數(shù)目要少，以便節(jié)約材料，降低成本。題目：臥式升降臺(tái)主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下：1、X6132 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床主軸箱設(shè)計(jì)，電機(jī)額定功率p=4kw,nmin=33.5r/min, nmax=1320r/min 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) z=17,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 no=1440r/min,公比 Φ=1.26。 2第 2 章 銑床參數(shù)的擬定2.1 銑床主參數(shù)和基本參數(shù)銑床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下：2、X6132 萬(wàn)能升降臺(tái)銑床主軸箱設(shè)計(jì)，電機(jī)額定功率p=4kw,nmin=33.5r/min, nmax=1320r/min 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) z=17,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 no=1440r/min,公比 Φ=1.26。 2.2 確定級(jí)數(shù)主要其他參數(shù)2.2.1 擬定主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速依據(jù)題目要求選級(jí)數(shù) Z=17， =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：33.5,42.5,53,67,85,106,132.5,170,212,267，335，425，535，670，850，1060，13202.2.2 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，滿載轉(zhuǎn)速為 1440r/min.2.2.3 確定結(jié)構(gòu)式對(duì)于 Z=17 可按照將主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 分解因子，可能的方案有：18Z?第一行 9218??29?第二行 3332?在上面的兩行方案中，第一行方案是由 11 對(duì)傳動(dòng)副組成的兩個(gè)變速組，這兩個(gè)變速組串聯(lián)構(gòu)成了主軸的 17 級(jí)轉(zhuǎn)速。這樣的方案能夠省掉一根軸，但有一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)將出現(xiàn) 9 個(gè)傳動(dòng)副。假如用一個(gè)九聯(lián)滑移齒輪，那么軸向尺寸會(huì)增大。假如采用若干個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪與若干個(gè)三聯(lián)滑移齒輪組合使用，那么，為了防止各滑移齒輪同時(shí)嚙合，3操縱機(jī)構(gòu)必須實(shí)現(xiàn)互鎖。綜上所述，第一行中的方案一般不采用。對(duì)于第二行中的三個(gè)方案，將出現(xiàn)三個(gè)變速組，每個(gè)變數(shù)組中有 2 個(gè)或者 3 個(gè)傳動(dòng)副。我們能夠采用雙聯(lián)或者三聯(lián)滑移齒輪來(lái)變速。該行方案中總的傳動(dòng)副數(shù)最少，軸向尺寸較小，操縱機(jī)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。因此，在主軸轉(zhuǎn)速為 18 級(jí)的分級(jí)變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常采用第二行中的方案。根據(jù)公式 可得，傳動(dòng)件所傳遞的功率 P 與它的計(jì)算轉(zhuǎn)速 決定了傳cnPT/950? cn遞轉(zhuǎn)矩 T。一般情況下，從電動(dòng)機(jī)到主軸為降速傳動(dòng)。即所謂的“近電機(jī)高轉(zhuǎn)速” ，從而計(jì)算轉(zhuǎn)速 也較高，那么需要傳遞的轉(zhuǎn)矩就較小，尺寸也較小。根據(jù)傳動(dòng)副的“前cn多后少”原則，即將傳動(dòng)副較多的變速組安排在靠近電動(dòng)機(jī)處，這樣可以多些小尺寸的零件，少些大尺寸的零件，不僅可以節(jié)省材料，還可以使變速箱結(jié)構(gòu)緊湊。因此，對(duì)于第二行中的三種方案，我們通常采用 的方案，它表示該傳動(dòng)系統(tǒng)是由2318??3 個(gè)變速組共 8 對(duì)傳動(dòng)副組成（不包含可能的定比傳動(dòng)副） 。在方案 中，由于基本組與擴(kuò)大組之間的排列順序不同，又將衍生出 6231??種不同的方案。6 種方案的結(jié)構(gòu)式如下：○ 1 1268○ 2 31628??○ 3 16218??○ 4 31??○ 5 9○ 6 93在這 6 個(gè)方案中，首先應(yīng)對(duì)各個(gè)方案變速組的變速范圍進(jìn)行驗(yàn)算。在一般情況下，變速范圍最大的是最后一個(gè)擴(kuò)大組，所以只需要對(duì)最后一個(gè)擴(kuò)大組的變速范圍進(jìn)行校驗(yàn)。設(shè)計(jì)機(jī)床的變速系統(tǒng)中，在降速傳動(dòng)時(shí)，為了避免從動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使徑向尺寸隨之增大，通常使傳動(dòng)副的最小傳動(dòng)比 。在升速傳動(dòng)中，防止產(chǎn)生過(guò)大4/1min?的噪聲與震動(dòng)，通常使傳動(dòng)副的最大傳動(dòng)比 。對(duì)于斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)比較平穩(wěn)，2ax?所以取 。故，在一般情況下變速組的變速范圍應(yīng)滿足以下條件：5.2max?i10~8)/(minax?r在 、 、 、 這四種方案中，最后一個(gè)擴(kuò)大組都是 ，其變速范圍：○ 1 ○ 2 ○ 3 ○ 4 63max6)13()13()1(226.2 rrxp ???????4所以不滿足傳動(dòng)組的極限變速范圍要求。在 、 這兩種方案中，最后一個(gè)擴(kuò)大組都是 ，其變速范圍：○ 5 ○ 6 92826.19)()(22 ?????xpr?滿足傳動(dòng)組的極限變速范圍要求。根據(jù)中間軸變速范圍最小的原則，即“前密后疏” ，方案 為最佳方案，結(jié)構(gòu)式為： ?！?5 93182.2.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)畫(huà)出結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：(變速系統(tǒng)共需 4 根軸，其中Ⅳ軸為主軸)Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ133 92圖 3-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)2.2.5 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：5（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：A 1_2min1/2(Zmaxm+2m+D)軸最小齒數(shù)和:S zmin(Zmax+2+D/m)6圖 2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖2.3 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù)(1)Sz 100-120,中型機(jī)床 Sz=70-100?(2)直齒圓柱齒輪 Zmin 18-20?（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。（1） 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○ 1， ， ?a1i1.26ia2??1.58i2a3??時(shí)， =…，58，60，62，64，66，68，70，72，74，76，…a1zS時(shí)， =…，56 ，59，61，63，65，66， 68，70，72，74，….26ia?z7時(shí)， =…57，59，60，62，65，67，70，72，73，75，…1.58ia3?zS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z zS對(duì)齒輪副中小齒輪的齒數(shù)為：36、32 和 28。則：； ；28/4i3a?' 32/40zi2a?' 32/40i2a1?'b 變速組○ 2， ， 1.6b 1.58b2?3.175b3?時(shí)， =…，70，72，74，75，77，79，81，82，83，84，…2ib1?zS時(shí)， =…，70，72，73，75，77，78，80，82，83，85，….58b2z時(shí)， =…，66，67，70，71，75，79，80，83，84，87，…317ib?zS可取 =83，查出齒輪齒數(shù)為：37、32、和 20。zS； ；46/37i2b1?' 32/51zi2b?' 20/63zi3b?'c 變速組○ 3， 41i6c1??12i3c2??時(shí)， =…，80，84，85，95，96，99，100，104，105，…c1zS時(shí)， =…，92，93，95，96，98，99，101，102，104，…2ic?z可取 =99，查出齒輪齒數(shù)為：24 和 33。則：zS；24/75ic1?' 6/3zi2c2?'89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=670r/min3.1.1 計(jì)算設(shè)計(jì)功率 Pd edAdPK?表 3-3 工作情況系數(shù) AK原動(dòng)機(jī)ⅰ類(lèi) ⅱ類(lèi)一天工作時(shí)間 /h工作機(jī) 10?10~16 16?0?10~16 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)；7.5kW?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7.5k?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 1.810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)》P 296表 4，取 KA＝1.1。即 1.4.kWdAedPK???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。圖 3-2根據(jù)算出的 Pd＝4.4kW 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n1＝1440r/min ，查圖得：d d=80～100 可知應(yīng)選取 A 型 V 帶。3.1.3 驗(yàn)證帶速并確定帶輪的基準(zhǔn)直徑由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P 298表 13－7 查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為 80～100mm則取 dd1= 100mm ddmin.=75 mm（d d1根據(jù) P295表 13-4 查得）表 3-4 V 帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 mind槽型 Y Z A B C D Emind20 50 75 125 200 355 50021 240=.1,0.14=267dd??由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查“V 帶輪的基準(zhǔn)直徑” ，得 =200mm2d11① 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （ 為彈性滑動(dòng)率）210=2.41()(1%)di?????誤 ?誤差 符合要求1.04%.5i???誤 ＜② 帶速 113v=7./606dnms??滿足 5m/s300mm，所以宜選用 E 型輪輻式帶輪?？傊?，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。133.1.8 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＝123.31N，上面已得到=165.17o，z=3，則1a1a165.72sin=32.sinN=3.62ooFz???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。槽型 項(xiàng)目 符號(hào) 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)線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線下槽深 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 14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 32° ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° 對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 輪 槽 角 極限偏差 ± 1 ± 0.5 表 3-7 普通 V 帶輪的輪槽尺寸（摘自 GB/T13575.1-92）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 3-2a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時(shí))，如圖 3-2b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時(shí))，如圖 3-3c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時(shí))，如圖 3-3d。（a） （b） （c） （d）圖 3-3 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n j，由公式 n =n 得，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速n j=127.031r/min，jmi)13/(??z取100r/min。(2). 傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 15軸3=400 r/min， 軸2=630 r/min，軸1=800r/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（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) Z1Z 2Z3Z `4Z5n j800 800 630 630 4003.3 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321][)(jjmnuzP???表 3-3 所示。表 3-3 模數(shù)（2）基本組齒輪計(jì)算?；窘M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 96 120 84 168 72 144軸 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 800 630 400組號(hào) 基本組 第一擴(kuò)大組 第二擴(kuò)大組模數(shù) mm 3 3 3.516齒頂圓直徑 102 126 90 174 78 150齒根圓直徑 88.5 112.5 76.5 160.5 64.5 136.5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??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(02832彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為：??wswPaBYnz?????)(109235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）. ;jnm-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=3（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)；sK=sTnNKq----工作期限系數(shù)；T17mTCnK016?T------齒輪工作期限，這里取 T=15000h.;-----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）1n----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 = ，彎曲載荷取 =0C0C710C612?m----疲勞曲線指數(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 =0.60nKnK----功率利用系數(shù)，查 【5】2 上，取 =0.78N N-----材料強(qiáng)化系數(shù)，查【5】2 上， =0.60q q-----工作狀況系數(shù)，取 =1.13K3K-----動(dòng)載荷系數(shù)，查【5】2 上，取 =12------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2 上， =1 1 1KY------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；??j? ??j?---許用彎曲應(yīng)力（ MPa） ，查【4】 ，表 4-7，取 =275 Mpa；w w根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=635 Mpa j????j?=78 Mpaww（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` Z6 Z6`18齒數(shù) 46 37 32 51 20 63分度圓直徑 138 111 96 153 60 189齒頂圓直徑 144 117 102 159 66 195齒根圓直徑 130.5 103.5 88.5 145.5 52.5 181.5齒寬 24 24 24 24 24 24第二擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表 齒輪 Z5 Z5` Z6 Z6`齒數(shù) 66 33 24 75分度圓直徑 231 115.5 84 262.5齒頂圓直徑 238 122.5 91 269.5齒根圓直徑 222.25 106.75 75.25 253.75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，nKNqK3=1， =1，m=3.5， =355；2K1j可求得：=619 Mpa j????j?=135Mpa ww3.4 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：19d=1.64 （mm）??4?Tn或 d=91 （mm）4njN式中 d---傳動(dòng)軸直徑（mm）Tn---該軸傳遞的額定扭矩（N*mm） T=9550000 ；JnN?N----該軸傳遞的功率（KW）----該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速jn---該軸每米長(zhǎng)度的允許扭轉(zhuǎn)角， == 。??????01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 4020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6012II軸：對(duì)稱(chēng)布置深溝球軸承6009III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)7012C4.2 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 []0.250.1sy????b 主軸在前軸承處的傾角 []rad??容 許 值 軸 承c 在安裝齒輪處的傾角 .容 許 值 齒(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= =21D?m2851045?主軸剛度：因?yàn)?di/de=25/285=0.0880.7,所以孔對(duì)剛度的影響可忽略；21ks= =2kN/mm344424 10)5(1.023)(1034 ????????aldAie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????610()1739hCLThnP????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?2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/ f b[p]?20D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）;41djn410510Nd——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） ；jnη——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）;0D=（ 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/ ） ；??p2m＝ ＝1.1×1.00×1.00×0.76＝0.8360t????vKmz——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；0t——速度修正系數(shù)v＝ n/6× =2.5（m/s）p?02D41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；pv——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；mK——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。z23所以 Z≥2MnK/ f b[p]＝2×1.28× ×1.4/（3.14×0.08× ×23×0.836＝11 ?0D510267臥式銑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kP＝ 0.4 ＝0.4×11＝4.4 kPdN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＝3.57×0tp?????2DvK267510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245.1 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。5.2 零件驗(yàn)算5.2.1 主軸剛度5.2.1.1 主軸支撐跨距 的確定l前端懸伸量 ：主軸前端的懸伸長(zhǎng)度，即從主軸外側(cè)前支撐中點(diǎn)（滾錐軸承及向心C推力軸承則是接觸角法線與軸線的交點(diǎn)處）到主軸前端的距離。這里選定 。60mC?一般最佳跨距 ，考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度會(huì)因磨損而不02~3(108)ml?斷降低，應(yīng)取跨距 比最佳支承跨距 大一些，一般是 的 倍，再綜合考慮結(jié)l0l1.25~構(gòu)的需要，本設(shè)計(jì)取 。76l5.2.1.2 最大切削合力 P 的確定最大圓周切削力 須按主軸輸出全功率和最大扭矩確定t25（4-8）（4-9）429510()dtjNPDn????其中：——電動(dòng)機(jī)額定功率( )， ；dNKWd——主傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率， ， 為各傳動(dòng)副、軸承的效率，總效?? 1ni????i率 。由前文計(jì)算結(jié)果， 。取 ；0.7~85? 90.8.0.3??0.8???——主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 ，由前文計(jì)算結(jié)果，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為jn(r/min)；.92r/mi——計(jì)算直徑 ，對(duì)于臥式銑床， 為最大端銑刀計(jì)算直徑，對(duì)于工作jD)jD臺(tái)面積為 的臥式銑床,其端銑刀的計(jì)算直徑及寬度分別為201?， 。j?6B?可以得到， 429510.83921.7N7tP???驗(yàn)算主軸組件剛度時(shí)，須求出作用在垂直于主軸軸線的平面內(nèi)的最大切削合力 。P對(duì)于臥式升降臺(tái)銑床的銑削力，一般按端銑計(jì)算。不妨假設(shè)本銑床進(jìn)給系統(tǒng)的末端傳動(dòng)副有消隙機(jī)構(gòu)，應(yīng)采用不對(duì)稱(chēng)順銑，則各切削分力 、 、 同 的比值可大致認(rèn)為VPHatP；0.95372.8NVtP?；41H。.6.at則 ， ，即 與水平面成20.983HVtPP???4.t???P?角， 在水平面的投影與 成 角。60??H5?5.2.1.3 切削力作用點(diǎn)的確定設(shè)切削力 的作用點(diǎn)到主軸前支撐的距離為 Ps(m)scw??其中：——主軸前端的懸伸長(zhǎng)度， ；c60——對(duì)于普通升降臺(tái)銑床 。wB可以得到， 12s??