哈工大綜合課程設(shè)計(jì)2臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)“綜合課程設(shè)計(jì) ii”任務(wù)書(shū)姓 名： 院 系：機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 號(hào)：1208108 學(xué) 號(hào)：任務(wù)起止日期：2015 年 11 月 30 日 至 2015 年 12 月 18 日課程設(shè)計(jì)題目： 工作臺(tái)面積 320 1250mm2臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，包括機(jī)床的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、動(dòng)力設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)件校核驗(yàn)算等。圖紙，包括a0展開(kāi)圖一張、a1截面圖一張。技術(shù)要求： 公比，最小轉(zhuǎn)速，級(jí)數(shù)，功率1.41min28 / minnr12z 5.5nkw進(jìn)度安排：第一周：準(zhǔn)備圖版等工具，齒輪和軸的計(jì)算完成，進(jìn)行初步計(jì)算并開(kāi)始畫(huà)展開(kāi)草圖。第二周：完成

2、截面草圖，驗(yàn)算、加粗。第三周：撰寫(xiě)項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告，答辯。指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日教研室主任意見(jiàn)：教研室主任簽字： 年 月 日綜合課程設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì) ii項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告題題 目：臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目：臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院院 （系）（系） 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)學(xué) 生生 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào) 班班 號(hào)號(hào) 1208108 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 填報(bào)日期填報(bào)日期 2015 年年 12 月月 16 日日 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院制2014 年 11 月目目 錄錄1項(xiàng)目背景分析項(xiàng)目背景分析.12研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況研究

3、計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況.13項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決.13.1確定轉(zhuǎn)速系列.13.2確定結(jié)構(gòu)式.13.3繪制轉(zhuǎn)速圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖及核算誤差.24具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn).24.1確定轉(zhuǎn)速系列.24.2繪制轉(zhuǎn)速圖.34.3確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù)及定比傳動(dòng)副帶輪直徑.54.4繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖.74.5核算主軸轉(zhuǎn)速誤差.74.6傳動(dòng)軸的直徑的確定.84.7齒輪模數(shù)的初步計(jì)算.94.8選擇帶輪傳動(dòng)帶型及根數(shù).105技術(shù)指標(biāo)分析技術(shù)指標(biāo)分析.115.1第2擴(kuò)大組的驗(yàn)證計(jì)算.115.2傳動(dòng)軸2的驗(yàn)算.135.3主軸組件的靜剛度驗(yàn)算.156. 存在的問(wèn)題與建議存在的問(wèn)題與建議 .

4、19參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).191項(xiàng)目背景分析項(xiàng)目背景分析銑床系指主要用銑刀在工件上加工各種表面的機(jī)床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件（和）銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它可以加工平面、溝槽，也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門(mén)得到廣泛應(yīng)用。銑床是一種用途廣泛的機(jī)床，在銑床上可以加工平面（水平面、垂直面） 、溝槽（鍵槽、t 形槽、燕尾槽等） 、分齒零件（齒輪、花鍵軸、鏈輪、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對(duì)回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進(jìn)行切斷工作等。銑床在工作時(shí)

5、，工件裝在工作臺(tái)上或分度頭等附件上，銑刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，輔以工作臺(tái)或銑頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工件即可獲得所需的加工表面。由于是多刃斷續(xù)切削，因而銑床的生產(chǎn)率較高。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，銑床可以對(duì)工件進(jìn)行銑削、鉆削和鏜孔加工的機(jī)床。2研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況本設(shè)計(jì)機(jī)床為臥式銑床，其級(jí)數(shù)，最小轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)速公比為12z min28 / minnr，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率。主要用于加工鋼以及鑄鐵有色金屬；采用高41. 15.5nkw速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷材料做成的刀具。第一周：準(zhǔn)備圖版等工具，齒輪和軸的計(jì)算完成，進(jìn)行初步計(jì)算并開(kāi)始畫(huà)展開(kāi)草圖。第二周：完成截面草圖，驗(yàn)算、加粗。第三周：撰寫(xiě)項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告。3項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)

6、的解決項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決3.1 確定轉(zhuǎn)速系列確定轉(zhuǎn)速系列 根據(jù)已知要求的公比，查表得到系統(tǒng)轉(zhuǎn)速系列：28 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 r/min3.2 確定結(jié)構(gòu)式確定結(jié)構(gòu)式136123223.3 繪制轉(zhuǎn)速圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖及核算誤差繪制轉(zhuǎn)速圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖及核算誤差圖1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖4具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)4.1 確定轉(zhuǎn)速系列確定轉(zhuǎn)速系列已知最低轉(zhuǎn)速為 28r/min，公比=1.41，查教材表標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速系列的本系統(tǒng)轉(zhuǎn)速系列如下：28 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 r/min

7、則轉(zhuǎn)速的調(diào)整范圍64.44281250minmaxnnrn4.1.1 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)可能的方案?jìng)鲃?dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)可能的方案12=4 3 12=3 4 12=3 2 2 12=2 3 2 12=2 2 3 前兩個(gè)方案雖然可以減少軸的數(shù)目，但有一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)傳動(dòng)副。若采用一個(gè)四連滑移齒輪，則會(huì)增加軸向尺寸；若用兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪，操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖防止兩滑移齒輪同時(shí)嚙合。故不采用。對(duì)于后三個(gè)方案，遵循傳動(dòng)副“前多后少”的原則，選取方案12=3 2 2 4.1.2 確定結(jié)構(gòu)式確定結(jié)構(gòu)式12=3 2 2方案中，因基本組和擴(kuò)大組排列順序的不同而有以下6種擴(kuò)大順序方案： ，6312231261222312

8、16222312，361223122142231212422312方案1,2,3,4的第二擴(kuò)大組，2，則是可行的。26x 2p2rmax)12(68r方案5,6中，4，則，不可行。2x23p 2rmax)13(416r在可行的1,2,3,4方案中，為使中間傳動(dòng)軸變速范圍最小，采用擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致的傳動(dòng)方案1，。13612322 綜上所述，結(jié)構(gòu)式136123224.2 繪制轉(zhuǎn)速圖繪制轉(zhuǎn)速圖4.2.1 選定電動(dòng)機(jī)選定電動(dòng)機(jī)確定電機(jī)功率為 5.5kw。參照相關(guān)手冊(cè)選擇 y132s-4 型電機(jī)。y132s-4 型電機(jī)主參數(shù)如下：額定功率5.5kw滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速1440r/min 同步轉(zhuǎn)速 1500/m

9、in起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)速 2.2最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩 2.2確定傳動(dòng)軸的軸數(shù)和各轉(zhuǎn)速按從主軸向電機(jī)分配傳動(dòng)比，并按照升二降四、先快后慢原則分配；同時(shí)考慮銑床主軸的飛輪效應(yīng)，第三級(jí)傳動(dòng)副應(yīng)選最大降速比，以使主軸上大齒輪直徑較大，適應(yīng)斷續(xù)切削；考慮定比傳動(dòng)使用帶輪傳動(dòng)，降速比不能太大，故盡量提高各傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速。由于第二擴(kuò)大組的變速范圍為，可知兩個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比必然是極8)12(6限值：,/14/141cu,1/1/222cu于是，可以確定軸的六種轉(zhuǎn)速只能是112 160 224 315 450 630r/min軸各轉(zhuǎn)速確定第一擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)為 3，在傳動(dòng)比極限范圍內(nèi)，軸的轉(zhuǎn)速最高可為 450 630

10、900r/min；最低轉(zhuǎn)速可為 160 224 315r/min。為了避免升速，又不使傳動(dòng)比太小，可取,/18.2/131bu12bu于是就確定了軸的轉(zhuǎn)速為 315 450 630r/min軸各轉(zhuǎn)速確定同理，軸可取,/12/121au,/141.1/12au13au于是就確定了軸的轉(zhuǎn)速為 630r/min。電動(dòng)機(jī)與軸之間為定比傳動(dòng)，傳動(dòng)比為 630/14401/2=21/分配總降速傳動(dòng)比分配如下(轉(zhuǎn)速圖)表 1 各副傳動(dòng)比分配傳動(dòng)副名稱(chēng)傳動(dòng)副類(lèi)型傳動(dòng)比定比傳動(dòng)副帶輪副630:14401齒輪副1:12齒輪副1:1.41a3齒輪副1:21齒輪副1:1b2齒輪副1:2.81齒輪副2:1c2齒輪副1:

11、4圖 2 轉(zhuǎn)速圖4.3 確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù)及定比傳動(dòng)副帶輪直徑確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù)及定比傳動(dòng)副帶輪直徑4.3.1 確定帶輪直徑確定帶輪直徑根據(jù)電機(jī)功率為 5.5kw，電機(jī)類(lèi)型為 y 型電機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)類(lèi)型為金屬切削機(jī)床，設(shè)每天工作 8-16 小時(shí)。可得設(shè)計(jì)功率為：kwpkpad6.65.52.1 其中：ka 為工況系數(shù)，查 gb/t 13575.1-1992 取 1.2p 為電機(jī)功率根據(jù) pd 和 n 在下圖中選擇帶型和小帶輪直徑，摘自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 。abc125063090045031522416011240568028 (r/min)參照 gb/t 10412-2002 普通

12、v 帶直徑優(yōu)選系列選擇 a 型帶小帶輪直徑 90mm。則大帶輪直徑為：mmnndd6.201)02.01(630144090)1(21d 應(yīng)取 200mm其中：為轉(zhuǎn)速損失率但此時(shí)轉(zhuǎn)速誤差較大，故 d 取 90mm；d 取 200mm。4.3.2 確定各齒輪副齒數(shù)確定各齒輪副齒數(shù)變速組 a：變速組 a 有三個(gè)傳動(dòng)副，傳動(dòng)比分別是， 11au41.1/12au2/13au由參考文獻(xiàn)【1】表 5-1 查得：取，查表可得軸 i 主動(dòng)齒輪齒數(shù)分別為：24，30，36。則可以算出三個(gè)傳動(dòng)72zs副齒輪齒數(shù)為，48/241au42/302au36/363au變速組 b：變速組 b 有兩個(gè)傳動(dòng)副，同理可得第一

13、擴(kuò)大組的齒數(shù)和，查表可得軸84zs主動(dòng)齒輪齒數(shù)分別為 22，42?？梢运愠鰝鲃?dòng)副齒輪齒數(shù)為，62/221bu。42/422bu變速組 c：變速組 c 有兩個(gè)傳動(dòng)副，可取，查表可得軸主動(dòng)齒輪齒數(shù)分別為95zs19，63?？梢运愠鰝鲃?dòng)副齒輪齒數(shù)為，。76/191cu32/632cu4.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖2 傳動(dòng)系統(tǒng)圖4.5 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差核算主軸轉(zhuǎn)速誤差按各個(gè)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)所需的傳動(dòng)路線(xiàn)核算，過(guò)程及結(jié)果：實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，要求不超過(guò)。下表為主軸轉(zhuǎn)速1.4)1(10誤差與規(guī)定值之間的比較：表 2 主軸轉(zhuǎn)速誤差與規(guī)定值之間的比較標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 r/min實(shí)際轉(zhuǎn)速 r/min主軸轉(zhuǎn)速

14、誤差在標(biāo)準(zhǔn)值范圍之內(nèi)2828.72.5%合格4041.12.75%合格5657.42.5%合格80811.25%合格112115.73.30%合格1601621.25%合格224226.31.02%合格315323.32.63%合格450452.60.57%合格630637.81.24%合格900911.21.24%合格12501275.72.06%合格4.6 傳動(dòng)軸的直徑的確定傳動(dòng)軸的直徑的確定傳動(dòng)軸的直徑可以按照扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行初步計(jì)算：491jnpd 式中 傳動(dòng)軸直徑d 該軸傳遞的功率p 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速jn 該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角，取值為m/1主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：由參考文獻(xiàn)1表 5-2 中所述，

15、。min/8013minrnnz各個(gè)傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：由轉(zhuǎn)速圖可以得到 i、ii、iii 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速分別為 630, 315, 112r/min。各軸直徑計(jì)算：i 軸： idmm82.2716305.5914ii 軸： iidmm08.3313155.5914iii 軸： iiidmm84.4213155.5914表 3 各傳動(dòng)軸直徑初算值傳動(dòng)軸直徑/mmi 軸30ii 軸35iii 軸45主軸軸頸尺寸的確定 根據(jù)參考文獻(xiàn)1，主軸前軸軸頸取，后軸頸直徑190dmm，取mm。21(0.70.85)6376.5ddmm270d 4.7 齒輪模數(shù)的初步計(jì)算齒輪模數(shù)的初步計(jì)算4.7.1 齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速

16、的確定齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定a 變速組內(nèi)最小齒輪齒數(shù)是 z=24，只有一個(gè)轉(zhuǎn)速 630r/min，取為計(jì)算轉(zhuǎn)速b 變速組內(nèi)最小齒輪齒數(shù)是 z=22，112r/min 是 iii 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，所以該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 450r/min。c 變速組內(nèi)的最小齒輪齒數(shù)是 z=19，80r/min 是主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，所以該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 315r/min。4.7.2 模數(shù)的計(jì)算模數(shù)的計(jì)算要求每個(gè)變速組的模數(shù)相同。齒輪材料初選 45 鋼調(diào)質(zhì)+表面淬火（硬度約 45hrc） ，按較高可靠度選擇安全系數(shù)為 1.25，得：lim11208961.25hhhmpampas同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的

17、小齒輪，按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行初算：其中： 按接jm觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù) 大小齒輪的齒數(shù)比u 電動(dòng)機(jī)功率 kw， dnkwnd5.53221(1)16338djmjjunmz un 齒寬系數(shù)，取m8m 小齒輪齒數(shù)1z 齒輪傳動(dòng)許用接觸應(yīng)力，取j mpaj1370 計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）jn變速組 a：mmma87.16301370)24/48(2485.5)124/48(16338322變速組 b：mmma15.24501370)22/62(2285.5)122/62(16338322 變速組 c：mmma60.23151370)19/76(1985.5)119/76(163

18、38322故取 mmma5.2mmmb3mmmc44.7.3 齒數(shù)的驗(yàn)算齒數(shù)的驗(yàn)算套裝在軸上的小齒輪還考慮到齒根圓到它的鍵槽深處的最小尺寸應(yīng)大于基圓齒厚，以防斷裂，則其最小齒數(shù)應(yīng)為： 1.03+ 5.6式中 d齒輪花鍵孔的外徑（mm） ，單鍵槽的取其孔中心至鍵槽槽底的尺寸的兩倍； m齒輪模數(shù)（mm）根據(jù)實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) ，i 軸 d 為 36.6mm，d 為 30mm，ii 軸 d 為 40mm，d 為36mm，iii 軸 d 為 50mm，d 為 46mm，i 軸 zmin=22，ii 軸 zmin=19，iii 軸 zmin=17，均符合要求。4.8 選擇帶輪傳動(dòng)帶型及根數(shù)選擇帶輪傳動(dòng)帶型

19、及根數(shù)根據(jù)前文所述已選擇 a 型帶，皮帶根數(shù)由下列公式確定：11()dlpzpp k k式中z皮帶根數(shù)pd 設(shè)計(jì)功率 kw，6.6kwp1 單根 v 帶的基本額定功率，按 gb/t 13575.1-992 選擇 1.92kw傳動(dòng)比導(dǎo)致的額定功率補(bǔ)償，按 gb/t 13575.1-992 選擇 0.134kw1p小帶輪包角導(dǎo)致的修正，由于中心距未定，無(wú)法計(jì)算小帶輪包角，故忽略此k項(xiàng)皮帶長(zhǎng)度導(dǎo)致的修正，由于中心距未定，無(wú)法計(jì)算皮帶長(zhǎng)度，故忽略此項(xiàng)lk計(jì)算得 z=6.5，取為 7。5技術(shù)指標(biāo)分析技術(shù)指標(biāo)分析5.1 第第 2 擴(kuò)大組的驗(yàn)證計(jì)算擴(kuò)大組的驗(yàn)證計(jì)算第 2 變速組的最小齒輪齒數(shù)為,與之相嚙合的

20、大齒輪齒數(shù)為.由參考119z276z 文獻(xiàn)1,對(duì)于傳遞一定速度和功率的一般驅(qū)動(dòng)用齒輪,第 1,2 級(jí)變速組選用 7 級(jí)齒輪,主軸選用 6 級(jí)齒輪5.1.1 小齒輪的彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算小齒輪的彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算對(duì)于直齒圓柱齒輪,彎曲應(yīng)力需要滿(mǎn)足下式：51232191 10(mpa)sjk k k k nzm byn式中：n-傳遞的額定功率（kw） ，；dnn -電動(dòng)機(jī)功率（kw） ，取 5.5kw；dn -從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算齒輪的傳遞效率，取=1； -計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min） ，由上可得：315r/min；jn-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，取 0.93；nk -功率利用系數(shù)，取 0.79；nk -材料強(qiáng)化系數(shù)；vk -工作狀

21、況系數(shù)，考慮載荷沖擊的影響，主運(yùn)動(dòng)取 1.21.6；3k -動(dòng)載荷系數(shù)，取 1.012；2k -齒向載荷分布系數(shù)，取 1.045；lk計(jì)算可得：51232191 10(mpa)131.49mpa336mpasjk k k k nzm byn滿(mǎn)足彎曲疲勞強(qiáng)度。5.1.2 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算對(duì)于直齒圓柱齒輪,接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式為：3123(1)2088 10(mpa)sjjjuk k k k nzmubn式中： m-初算的齒輪模數(shù)（mm） ； b-齒寬（mm） ； z-小齒輪齒數(shù)； u-大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比， “+”號(hào)用于外嚙合， “-”號(hào)用于內(nèi)嚙1u 合；

22、 -壽命系數(shù)：skstnnqkk k k k -工作期限系數(shù)：tk1060mtntkc由計(jì)算得：=2.097tk t-齒輪在機(jī)床工作期限（）內(nèi)的總工作時(shí)間（h） ，對(duì)于中型機(jī)床的齒輪取st，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為，p 為15000 20000sth/ pstt該變速組的傳動(dòng)副數(shù)； -齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min） ；1n -基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，鋼和鑄鐵件：接觸載荷取，彎曲載荷；0c7010c 602 10c m-疲勞曲線(xiàn)指數(shù)，鋼和鑄鐵件，接觸載荷 m=3；彎曲載荷時(shí)，對(duì)正火、調(diào)制及整體淬硬件取 m=6，對(duì)表面淬硬取 m=9。 y-齒形系數(shù)； -許用接觸應(yīng)力（mpa） ；j -許用彎曲

23、應(yīng)力（mpa） ；計(jì)算可得： 3123(1)2088 10(mpa)431.26mpa1260mpasjjjuk k k k nzmubn滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度的要求。5.2 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸 2 的驗(yàn)算的驗(yàn)算齒輪傳動(dòng)軸的抗彎剛度驗(yàn)算,包括軸的最大撓度,滾動(dòng)軸承處及齒輪安裝處的傾角驗(yàn)算.其值均應(yīng)小于允許變形量及,允許變形量見(jiàn)參考文獻(xiàn)3上 910 頁(yè)表 y 3.10-7,得 0.00050.0005 3510.1755ylmm 0.014rad由參考文獻(xiàn)1,對(duì)于傳動(dòng)軸 ii,僅需要進(jìn)行剛度計(jì)算,無(wú)須進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。5.2.1 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸 2 的最大撓度計(jì)算的最大撓度計(jì)算為了計(jì)算上的簡(jiǎn)便,可以近似地以該軸的

24、中點(diǎn)撓度代替最大撓度,其最大誤差不超過(guò) 3%。由參考文獻(xiàn)1,若兩支承的齒輪傳動(dòng)軸為實(shí)心的圓形鋼軸,忽略其支承變形,在單在彎曲載荷作用下,其中點(diǎn)撓度為：334(0.75)(/)171.39()abl nxxyymmd mzn式中： 兩支承間的跨距(mm),對(duì)于軸 ii,.l351lmm 該軸的平均直徑(mm),本軸的平均直徑.d44dmm,齒輪的工作位置至較近支承點(diǎn)的距離(mm)iaxliaiz輸入扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度()aymm 輸出扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度()bymm其余各符號(hào)定義與之前一致。對(duì)于輸入的三個(gè)驅(qū)動(dòng)力,計(jì)算其分別作用時(shí)對(duì)于軸中點(diǎn)的撓度值對(duì)于,其輸入位置,故1aq1

25、125aamm1250.356351x 33143515.5 (0.75 0.3560.356 )171.390.064442.5 48 315aymm對(duì)于,其輸入位置,故2aq272aamm720.205351x 33243515.5 (0.75 0.2050.205 )171.390.033442.5 42 450aymm對(duì)于,其輸入位置,故3aq398aamm980.279351x 33343515.5 (0.75 0.2790.279 )171.390.036442.5 36 630aymm故引起的中點(diǎn)撓度最大,在計(jì)算合成撓度時(shí)使用,進(jìn)行計(jì)1aq1aaqq10.064aayymm算。此

26、時(shí)軸 ii 轉(zhuǎn)速為，同理：315 /minr對(duì)于,其輸入位置,故1bq148bamm10.027bymm對(duì)于,其輸入位置,故2bq2140bamm20.123bymm故引起的中點(diǎn)撓度最大,在計(jì)算合成撓度時(shí)使用,進(jìn)行計(jì)2bq2bbqq20.123bbyymm算.由參考文獻(xiàn)1,中點(diǎn)的合成撓度可按余弦定理計(jì)算,即：hy222cos()hababyyyy ymm式中：被驗(yàn)算軸的中點(diǎn)合成撓度(mm);hy 驅(qū)動(dòng)力和阻力在橫剖面上,兩向量合成時(shí)的夾角(deg),aqbq2()在橫剖面上,被驗(yàn)算的軸與其前、后傳動(dòng)軸連心線(xiàn)的夾角(deg),按被驗(yàn)算的軸的旋轉(zhuǎn)方向計(jì)量,由剖面圖上可得值.嚙合角,齒面磨擦角,得2

27、05.722()02(205.72)51.44 代入計(jì)算,得：220.0640.1232 0.064 0.123 cos( 51.44 )0.097hhymmy 滿(mǎn)足要求。5.2.2 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸 2 在支承處的傾角計(jì)算在支承處的傾角計(jì)算由參考文獻(xiàn)1,傳動(dòng)軸在支承點(diǎn) a,b 處的傾角時(shí),可按下式進(jìn)行近似計(jì)算：,ab3()habyradl 代入,得0.097hymm351lmm43 0.0978.29 10 () 351abrad 滿(mǎn)足要求,故不用計(jì)算其在齒輪處的傾角.5.3 主軸組件的靜剛度驗(yàn)算主軸組件的靜剛度驗(yàn)算5.3.1 計(jì)算條件的確定計(jì)算條件的確定(1)變形量的允許值驗(yàn)算主軸軸端的撓度,

28、目前廣泛采用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：cy0.0002 ()cyl mm式中： 兩支承間的距離,在本主軸中,.故取l310lmm0.062cymm由參考文獻(xiàn)1,對(duì)對(duì)于工作臺(tái)寬度為的臥式銑床,其主軸前端靜剛度為320mm.120/nm根據(jù)不產(chǎn)生切削自激振動(dòng)的條件來(lái)確定主軸組件的剛度.由參考文獻(xiàn) 1,(1)、(2)、(3)可以任選一種,進(jìn)行判定.此處,選用驗(yàn)算主軸軸端的撓度cy切削力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,其計(jì)算公式為：tp42 955 10()dzjjnpnd n式中：電動(dòng)機(jī)額定功率(kw),此處.dn5.5dnkw主傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率,為各傳動(dòng)副、軸承的效率，取1niii。1主

29、軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速),由前知,主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為.jn( /minr80 / minr計(jì)算直徑,對(duì)于銑床,為最大端銑刀計(jì)算直徑,由參考文獻(xiàn)1,對(duì)于jdjd升降臺(tái)寬度為的臥式銑床,其端銑刀的計(jì)算直徑及寬度分別為,320 1250200jdmm.60bmm將參數(shù)值帶入(5-8)式,得6565.6tpn驗(yàn)算主軸組件剛度時(shí),須求出作用在垂直于主軸軸線(xiàn)的平面內(nèi)的最大切削合力.p對(duì)于升降臺(tái)式銑床的銑削力,一般按端銑計(jì)算,不妨設(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,則各切削分力與的比值可大致認(rèn)為tp,.則0.956237.32vtppn0.241575.74htppn0.53282.8atppn,

30、即與水平面成角,在220.986434.29hvtppppn1.17222.16tppnp60p水平面的投影與成角.hp65(2)切削力的作用點(diǎn)設(shè)切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承的距離為 ,則ps()scw mm式中： 主軸前端的懸伸長(zhǎng)度,此處c95cmm 對(duì)于普通升降臺(tái)銑床w60wbmm代入,切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承的距離為p155smm5.3.2 兩支承主軸組件的靜剛度驗(yàn)算兩支承主軸組件的靜剛度驗(yàn)算為了計(jì)算上的簡(jiǎn)便,主軸部件前端撓度可將各載荷單獨(dú)作用下所引起的變形值按線(xiàn)性進(jìn)行向量迭加,由參考文獻(xiàn)1其計(jì)算公式為：(1) 計(jì)算切削力作用在 點(diǎn)引起主軸前端 占的撓度psccspy23223()()()63cspcbascclscls lcscypmmeieic lc l式中：抗拉彈性模量,鋼的e62.1 10empa為段慣性矩,對(duì)于主軸前端,有cibc44446455128(1 (