[工學(xué)]普通型車床C6140主軸課程設(shè)計(jì)說明書

1、目錄1、 前言21.1金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位21.2機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的21.3設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求22、參數(shù)的擬定22.1車床的規(guī)格系列和用處22.2 確定極限轉(zhuǎn)速22.3 主電機(jī)選擇23.傳動(dòng)設(shè)計(jì)23.1 主傳動(dòng)方案擬定23.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇23.2.1 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目23.2.2 傳動(dòng)式的擬定23.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定23.3轉(zhuǎn)速圖的擬定24. 傳動(dòng)件的估算24.1 v帶傳動(dòng)的計(jì)算24.2 傳動(dòng)軸的估算24.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速24.2.2 傳動(dòng)軸直徑的估算24.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算24.3.1 齒輪齒數(shù)的確定24.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算24.3

2、.4 齒寬確定24.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25. 動(dòng)力設(shè)計(jì)25.1主軸剛度驗(yàn)算25.1.1 選定前端懸伸量c25.1.2 主軸支承跨距l(xiāng)的確定25.1.3 計(jì)算c點(diǎn)撓度錯(cuò)誤！未定義書簽。5.2 齒輪校驗(yàn)錯(cuò)誤！未定義書簽。5.3軸承的校驗(yàn)26、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明26.1 i軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)26.2 齒輪塊設(shè)計(jì)26.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)26.4 主軸組件設(shè)計(jì)26.4.1 各部分尺寸的選擇26.4.2 主軸軸承26.4.3 潤(rùn)滑與密封27、總結(jié)28、參考文獻(xiàn)21、 前言1.1金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位裝備制造業(yè)是保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)的基礎(chǔ)，裝備制造業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化水平?jīng)Q定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展,肩機(jī)床

3、的屬性決定了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化裝備的任務(wù)，它為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、科研和國(guó)防等部門提供各種機(jī)器、儀器和工具，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，機(jī)床的種類、質(zhì)量和加工效率直接影響著其他機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益。因此，機(jī)床工業(yè)的現(xiàn)代化水平和規(guī)模，以及所擁有機(jī)床的數(shù)量和質(zhì)量是一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志之一。1.2機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的1、課程設(shè)計(jì)屬于機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課的延續(xù)，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，進(jìn)一步學(xué)習(xí)和掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。2、培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、精度設(shè)計(jì)、金屬工藝學(xué)、材料熱處理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。3、培養(yǎng)實(shí)用手冊(cè)、圖冊(cè)、有

4、關(guān)資料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則的能力。4、提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求設(shè)計(jì)內(nèi)容：獨(dú)立完成變速級(jí)數(shù)為12的機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸變速箱的設(shè)計(jì)?；疽螅?、 課程設(shè)計(jì)必須獨(dú)立的進(jìn)行，每人必須完成展開圖、截面圖圖樣設(shè)計(jì)各一張，能夠較清楚地表達(dá)各軸和傳動(dòng)件的空間位置及有關(guān)結(jié)構(gòu)。2、 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，合理的確定尺寸、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力等相關(guān)參數(shù)。3、 正確利用結(jié)構(gòu)式、轉(zhuǎn)速圖等設(shè)計(jì)工具，認(rèn)真進(jìn)行方案分析。4、 正確的運(yùn)用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)圖樣必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。說明書要求用工程術(shù)語，文字通順簡(jiǎn)練，字跡工整。完成任務(wù)：1） 課程設(shè)計(jì)說明書一份2） 主軸箱展開圖一張（a1）2、參數(shù)的擬定2.1車床的

5、規(guī)格系列和用處普通機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對(duì)這些基本知識(shí)和資料作些簡(jiǎn)要介紹。本次設(shè)計(jì)的是普通型車床c6140主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)（gb1582-79，jb/z143-79）工件最大回轉(zhuǎn)直徑d(mm)正轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速nmin( )電機(jī)功率n（kw）公比轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z3204541.41122.2 確定極限轉(zhuǎn)速 由nmin=45, =1.41,z=12確定各級(jí)轉(zhuǎn)速，分別為1970、1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、。2.3 主電機(jī)選擇合理的確定電機(jī)功率n，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其

6、使用性能，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。已知電動(dòng)機(jī)的功率是4kw，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)附錄表2-4選y112m-4，額定功率4，滿載轉(zhuǎn)速1440 ，最大額定轉(zhuǎn)距2.2。3.傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1 主傳動(dòng)方案擬定擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開停、幻想、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)以及組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)型式、變速類型。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)等多方面統(tǒng)一考慮。傳動(dòng)方案有多種，傳動(dòng)型式更是眾多，比如：傳動(dòng)型式上有集中傳動(dòng)，分離傳動(dòng)；擴(kuò)大變速范

7、圍可用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動(dòng)等型式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用集中傳動(dòng)型式的主軸變速箱。3.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有用的方法，但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效。3.2.1 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目級(jí)數(shù)為z的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有、傳動(dòng)副。即 傳動(dòng)副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級(jí)數(shù)z應(yīng)為2和3的因子： ，可以有三種方案： 12=322；12=232；

8、12=223；3.2.2 傳動(dòng)式的擬定 12級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。在軸如果安置換向摩擦離合器時(shí)，為減少軸向尺寸，第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)不能多，以2為宜。主軸對(duì)加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副常選用2。綜上所述，傳動(dòng)式為12=232。3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定對(duì)于12=232傳動(dòng)式，有6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為：， ， ， 由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床i軸裝有摩擦離合器，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。初選的方案。3.3轉(zhuǎn)速圖的擬定4. 傳動(dòng)件的估算4.1 v帶傳動(dòng)的計(jì)算v帶傳

9、動(dòng)中，軸間距a可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。(1)選擇v帶的型號(hào)根據(jù)公式式中p-電動(dòng)機(jī)額定功率，-工作情況系數(shù)(此處取為1.1)。 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖5-10，因此選擇a型帶，尺寸參數(shù)為b=48mm，=11mm，h=8，。(2)確定帶輪的計(jì)算直徑，帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過小，即。查機(jī)械設(shè)計(jì)取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=100。由公式 式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取0.02。所以 ，由機(jī)械設(shè)計(jì)v帶帶輪基準(zhǔn)直徑的標(biāo)準(zhǔn)系列，取圓整為140m

10、m。實(shí)際傳動(dòng)比 傳動(dòng)比誤差相對(duì)值 一般允許誤差5%，所選大帶輪直徑可選。(3)確定三角帶速度按公式 在525m/s之間，滿足帶速要求。(4)初定中心距帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選取： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 即 ，取=320mm.(5)v帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由機(jī)械設(shè)計(jì)表5-4，選取帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度為。(6)確定實(shí)際中心距(7)驗(yàn)算小帶輪包角，主動(dòng)輪上包角合適。(8)確定v帶根數(shù)由式 查表5-6，5-5得= 0.15kw,= 1.32kw查表5-7，=0.99；查表5-8，=0.96 所以取根.(10)計(jì)算帶的張緊力和壓軸力查機(jī)械設(shè)計(jì)表5-1，q=0.1kg/m 單根帶的

11、張緊力 帶輪軸的壓軸力 4.2 傳動(dòng)軸的估算傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。4.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 (1) 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為(2) 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸可從主軸90r/min按22/88的傳動(dòng)副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速125r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為500r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。(3) 核算主

12、軸轉(zhuǎn)速誤差 主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下式計(jì)算： 式中 分別為第一、第二、第三變速組齒輪傳動(dòng)比，取0.02 。 正轉(zhuǎn)實(shí)際轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差的絕對(duì)值表示：% 其中為主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速誤差表主軸轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速456390125180250實(shí)際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速誤差%0.302.340.382.370.422.37主軸轉(zhuǎn)速n7n8n9n10n11n12標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速355500710100014001970實(shí)際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速誤差%0.942.300.942.300.940.94 轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。4.2.2 傳動(dòng)軸直徑的估算其中：p-電動(dòng)機(jī)額定功率 k-鍵槽系數(shù) a-系數(shù)-從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)

13、件的傳動(dòng)效率的乘積；-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖 上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表3-11，i、ii、iii軸都是花鍵軸，; 軸是單鍵軸，。(1)軸的直徑：，取25mm.(2)軸的直徑：，取27mm.(3)軸的直徑：,取38mm. (4)主軸：選擇主軸前端直徑d1=90mm，后端直徑6376.5mm取d2=76mm，則平均直徑d=83mm對(duì)于普通車床，主軸內(nèi)孔直徑,考 慮為增強(qiáng)主軸的彎矩適當(dāng)縮小內(nèi)孔徑故本例之中，主軸內(nèi)孔直徑取為d=48mm,選擇平鍵連接b h=2214此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)

14、調(diào)整。4.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī) 械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-9（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于1820。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，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。第一組齒輪：傳動(dòng)比：, 查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表3-9，齒數(shù)和取60=25，=30，=35，=30；第二組齒輪：傳動(dòng)比：,，齒數(shù)和取

15、90：=30，=45，=18，=60，=45，=72；第三組齒輪：傳動(dòng)比：,齒數(shù)和取99：=66，=20，=33，=79，4.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算(1)- 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算： （機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)p36，為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，可根據(jù)轉(zhuǎn)速圖確定） 齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算： 取a=65，由中心距a及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)： 根據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取，所以取(2) -齒輪彎曲疲勞的計(jì)算：齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算： 取a=127，由中心距a及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)： 根據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取 ，所以取(3)- 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算：齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：， 取a=113，由中心距a及齒

16、數(shù)計(jì)算出模數(shù)： 根據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。取，所以取(4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：從機(jī)械原理 表5-3查得以下公式：齒頂圓 齒根圓 分度圓 齒頂高 齒根高 齒輪的具體值見表齒輪尺寸表齒輪齒數(shù)z模數(shù)m分度圓d齒頂圓齒根圓齒頂高齒根高1253758167.533.752303909682.533.75335310511197.533.754303909682.533.755303909682.533.756453135141127.533.757183546046.533.758603180186172.533.759453135141127.533.7510723216222208.53

17、3.7511663198204190.533.7512203606652.533.75133339910591.533.7514793237243229.533.754.3.4齒寬確定 由公式(610,m為模數(shù))得：第一套嚙合齒輪 第二套嚙合齒輪 第三套嚙合齒輪一對(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)主動(dòng)輪比小齒輪齒寬大所以，4.3.5 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問題，現(xiàn)敲定把齒輪14做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。齒輪14計(jì)算如下： -，4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 查機(jī)械設(shè)計(jì)p156頁，當(dāng)。d是軸承外徑，查機(jī)械零件手

18、冊(cè)確定選用深溝球軸承6211，d=55mm,d=100mm。帶輪內(nèi)孔尺寸是軸承外徑尺寸100mm。齒機(jī)械設(shè)計(jì)表8-10確定參數(shù)得： 帶輪寬度： 分度圓直徑：， ， 5. 動(dòng)力設(shè)計(jì)5.1主軸剛度驗(yàn)算5.1.1 選定前端懸伸量c參考機(jī)械裝備設(shè)計(jì)p121，根據(jù)主軸端部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的型式和尺寸，這里選定c=120mm.5.1.2 主軸支承跨距l(xiāng)的確定 一般最佳跨距 ，考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度因磨損會(huì)不斷降低，應(yīng)取跨距l(xiāng)比最佳支承跨距大一些，再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取l=600mm。5.1.3 計(jì)算c點(diǎn)撓度(1）周向切削力的計(jì)算: 其中,故，故。(2）驅(qū)動(dòng)力q的計(jì)算:參考車床主軸箱指導(dǎo)書

19、，其中所以(3）軸承剛度的計(jì)算: 這里選用4382900系列雙列圓柱子滾子軸承 根據(jù)求得：(4）確定彈性模量，慣性距i；和長(zhǎng)度。 軸的材產(chǎn)選用40cr，查簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)p6，有 主軸的慣性距i為： 主軸c段的慣性距ic可近似地算： 切削力p的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離s=c+w，對(duì)于普通車床，w=0.4h， （h是車床中心高，設(shè)h=200mm)。 則： 根據(jù)齒輪、軸承寬度以及結(jié)構(gòu)需要，取b=60mm 計(jì)算切削力p作用在s點(diǎn)引起主軸前端c點(diǎn)的撓度 代入數(shù)據(jù)并計(jì)算得=0.03525mm。 計(jì)算驅(qū)動(dòng)力q作用在兩支承之間時(shí)，主軸前端c點(diǎn)子的撓度 計(jì)算得：=-0.002192mm 求主軸前端c點(diǎn)的終

20、合撓度 水平坐標(biāo)y軸上的分量代數(shù)和為，計(jì)算得：=0.0396mm.。綜合 撓度。綜合撓度方向角，又。因?yàn)椋源溯S滿足要求。5.2 齒輪校驗(yàn) 在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接 觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪2，齒輪7，齒輪12這三個(gè)齒輪。 齒輪12的齒數(shù)為20，模數(shù)為3，齒輪的應(yīng)力： (1）接觸應(yīng)力： u-大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比； -齒向載荷分布系數(shù)；-動(dòng)載荷系數(shù)；-工況系數(shù)；-壽命系數(shù) 查機(jī)械裝備設(shè)計(jì)表10-4及圖10-8及表10-2分布得 假定齒輪工作壽命是48000h，故應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 查機(jī)械裝備設(shè)計(jì)圖10-18得，所以： (2）彎

21、曲應(yīng)力： 查金屬切削手冊(cè)有y=0.378，代入公式求得：=158.5mpa 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21e,齒輪的材產(chǎn)選，大齒輪、小齒輪的硬度為60hrc，故有，從圖10-21e讀出。因?yàn)椋?，故滿足要求，另外兩齒輪計(jì)算方法如上，均符合要求。5.3軸承的校驗(yàn)軸選用的是角接觸軸承7206 其基本額定負(fù)荷為30.5kn 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。 齒輪的直徑 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 nm 齒輪受力 n 根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為 n n 因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5查得 為1.2

22、到1.8，取，則有： n n 軸承的壽命 因?yàn)?，所以按軸承1的受力大小計(jì)算： h 故該軸承能滿足要求。6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明 6.1 i軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)將運(yùn)動(dòng)帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)軸的剛度或使軸部受帶的拉力（采用卸荷裝置）。i軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是在箱外組裝好i軸在整體裝入箱內(nèi)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上，通過法蘭盤將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時(shí)退刀。車螺紋時(shí)，換向頻率較高。實(shí)現(xiàn)政反轉(zhuǎn)的變換方案很多，我們采用正反向離合器。正反向的轉(zhuǎn)換在不停車的狀態(tài)下進(jìn)行，常采用片式摩擦

23、離合器。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。在確定軸向尺寸時(shí)，摩擦片不壓緊時(shí)，應(yīng)留有0.20.4的間隙，間隙應(yīng)能調(diào)整。離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得注意：1） 摩擦片的軸向定位：由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤實(shí)現(xiàn)。其中一個(gè)圓盤裝在花鍵上，另一個(gè)裝在花鍵軸上的一個(gè)環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過一個(gè)花鍵齒，和軸上的花鍵對(duì)正，然后用螺釘把錯(cuò)開的兩個(gè)圓盤連接在一起。這樣就限制了軸向和周向德兩個(gè)自由度，起了定位作用。2） 摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封閉系統(tǒng)，不增加軸承軸向復(fù)合。3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使加力環(huán)推動(dòng)擺桿和鋼球的運(yùn)動(dòng)是不可逆的，即操縱力撤消后，有自鎖作用。i軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在

24、軸上，當(dāng)離合器接通時(shí)才和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。但脫開的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對(duì)轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這點(diǎn)。齒輪與軸之間的軸承可以用滾動(dòng)軸承也可以用滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承在一些性能和維修上不如滾動(dòng)軸承，但它的徑向尺寸小。空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤(rùn)滑。6.2 齒輪塊設(shè)計(jì)齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引起振動(dòng)和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問題。齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素：1）

25、 是固定齒輪還是滑移齒輪；2） 移動(dòng)滑移齒輪的方法；3） 齒輪精度和加工方法；變速箱中齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大6db。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(jí)。為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都要選用較高的精度。大都是用766，圓周速度很低的，才選877。如果噪聲要求很嚴(yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選655。當(dāng)精度從766提高到655時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。8級(jí)精度齒輪，一般滾

26、齒或插齒就可以達(dá)到。7級(jí)精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的7級(jí)齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于7，或者淬火后在衍齒。6級(jí)精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒輪，必須磨齒才能達(dá)到6級(jí)。機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。6.3其他問題滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應(yīng)予注意。選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機(jī)械加工時(shí)的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。齒輪磨齒時(shí)，要求有較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般

27、都做成組合的齒輪塊。有時(shí)為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠。滑移齒輪在軸向位置由操縱機(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配時(shí)最后調(diào)整確定。6.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動(dòng)、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問題。傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專門加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無困難

28、。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸?；ㄦI軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。軸的部分長(zhǎng)度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時(shí)的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為6585。機(jī)床傳動(dòng)軸常采用的滾動(dòng)軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對(duì)軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時(shí)在沒有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號(hào)和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充

29、分考慮鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時(shí)加工幾個(gè)同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對(duì)于支撐跨距長(zhǎng)的箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進(jìn)刀）伸進(jìn)鏜桿，同時(shí)加工各孔；對(duì)中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免。既要滿足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。兩孔間的最小壁厚，不得小于510，以免加工時(shí)孔變形?；ㄦI軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個(gè)應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。一般傳動(dòng)軸上軸承選用級(jí)精度。傳動(dòng)

30、軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動(dòng)件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對(duì)受軸向力的軸，其軸向定位就更重要?；剞D(zhuǎn)的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時(shí)應(yīng)注意：1） 軸的長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問題，宜由一端定位。2） 軸承的間隙是否需要調(diào)整。3） 整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。4） 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。5） 加工和裝配的工藝性等。6.5 主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車床）或者刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計(jì)時(shí)主

31、要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。6.5.1 各部分尺寸的選擇主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。1） 內(nèi)孔直徑車床主軸由于要通過棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢(shì)。2） 軸頸直徑前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。3） 前錐孔直徑前錐孔用來裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。4） 支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長(zhǎng)度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇?，一般推薦取： =

32、35，跨距小時(shí)，軸承變形對(duì)軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)，應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值。跨距的大小，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。6.5.2 主軸軸承1）軸承類型選擇主軸前軸承有兩種常用的類型：雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種：600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。推力球軸承。承受軸向力

33、的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機(jī)床。2）軸承的配置大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個(gè)支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以用兩個(gè)支撐的主要支撐，第三個(gè)為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約0.030.07），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。軸承配置時(shí)，除選擇軸承的類型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置

34、在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。在配置軸承時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受經(jīng)向力。 兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。 徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都由機(jī)床支撐件承受。3）軸承的精度和配合主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。前軸承的誤差對(duì)主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級(jí)。普通精度級(jí)機(jī)床的主軸，前軸承的選或級(jí)，后軸承選或級(jí)。選擇軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會(huì)反映到軸承滾道

35、上去。如果配合精度選的太低，會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。1） 軸承間隙的調(diào)整為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會(huì)增大，軸承壽命將因此而降低。軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對(duì)外圈可以移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動(dòng)時(shí)，由于1：12的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問題。特別要注意：

36、調(diào)整落幕的端面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個(gè)端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時(shí)可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長(zhǎng)，誤差的影響越小。螺母端面對(duì)螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡(jiǎn)兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。6.5.3 主軸與齒輪的連接 齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面（錐度一般取1：15左右）。錐面配合對(duì)中性好，但加工較難。平鍵一般用一個(gè)或者兩個(gè)（相隔180度布置），兩國(guó)特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問題。6.5.4 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）堵加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留0.10.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。 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?.5.5 其他問題 主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變