普通臥式升降臺銑床變速箱設(shè)計設(shè)計

1、摘要本次設(shè)計主要是對普通臥式升降臺銑床的主軸箱的設(shè)計，設(shè)計的內(nèi)容包括運動設(shè)計，動力設(shè)計，結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在運動設(shè)計中，根據(jù)給定的機床參數(shù)，用途，分析典型工藝的切削用量，擬定傳動方案，確定結(jié)構(gòu)形式，畫轉(zhuǎn)速圖，并演算轉(zhuǎn)速誤差，畫傳動系統(tǒng)圖，計算帶輪直徑和齒輪齒數(shù)。在動力設(shè)計中， 根據(jù)電動機功率， 確定各傳動件的計算轉(zhuǎn)速， 估算各軸經(jīng)， 齒輪模數(shù)，確定齒輪結(jié)構(gòu)尺寸；完成裝配草圖后，驗算主要傳動件的剛度和壽命。其中對主軸箱中的主軸做了詳細的設(shè)計。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要對傳動軸系，變速機構(gòu)，主軸組件，操縱機構(gòu)，換向和制動裝置，箱體，潤滑和密封等的布置和結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，然后將各主要零件的圖繪制出來。關(guān)鍵詞：主軸箱，機

2、構(gòu)，齒輪，模數(shù)。abstractthe design is a horizontal platform for ordinary milling machine spindle box design, the designincludes campaign design, power design, structural design.design in motion, according to a given machine parameters, uses, analysis of a typical cuttingprocess, the development of transmiss

3、ion to determine the structural form, map drawing speed,and speed calculation error, painting transmission map, calculate the diameter of pulley and gearteeth .design power, according to motor power, transmission case to determine the calculation of thespeed estimated by the shaft, the gear module t

4、o determine the size of gear; the completion of theassembly after the draft, check the stiffness of the main transmission case and the life. one of themain axis of the spindle box design in detail.in the structural design of the main line of the shaft, speed change mechanism, the spindlecomponents,

5、manipulation of institutions, and for the brake, tank, such as lubrication and sealingof the layout and structure design, and then all the major mapping out parts .key words: spindle box, institutions, gears, modulus目錄目錄摘要.iabstract.ii緒論.- 1 -第一章 運動設(shè)計.- 2 -1.1 傳動方案設(shè)計.- 2 -1.2 根據(jù)給定參數(shù)計算轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍.- 2 -1.3

6、 主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列公比.錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式.- 2 -1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖.- 3 -1.5.1 分配總降速傳動比.- 3 -1.5.2 繪制轉(zhuǎn)速圖.- 3 -1.6 確定變速組齒輪齒數(shù).- 4 -1.6.1 確定齒輪齒數(shù)時應注意以下幾點：.- 4 -1.6.2 齒輪的軸向布置.- 4 -1.6.3 繪制傳動系統(tǒng)圖.- 4 -1.7 帶輪設(shè)計.- 6 -1.7.1 確定計算功率:.- 6 -1.7.2 選擇三角帶的型號:.- 6 -1.7.3 確定帶輪直徑.- 6 -1.7.4 核算膠帶速度 v.- 6 -1.7.5 初定中心矩.- 6 -1.7.6 計算

7、膠帶的長度.- 7 -1.7.7 核算膠帶的彎曲次數(shù).- 7 -1.7.8 計算實際中心距.- 7 -1.7.9 核算小帶輪的包角.- 7 -1.7.10 確定膠帶的根數(shù) z.- 7 -1.7.11 大帶輪結(jié)構(gòu). - 8 -1.8 主傳動系統(tǒng)中應注意的問題.- 8 -1.8.1 傳動比選用.- 8 -第二章 動力設(shè)計.- 9 -2.1 傳動件的估算.- 9 -2.1.1 傳動件的計算轉(zhuǎn)速.- 9 -2.1.2 計算各傳動軸的輸出功率.- 9 -2.1.3 計算各傳動軸的扭矩.- 10 -2.1.4 其他軸徑設(shè)計.- 10 -2.1.5 主軸組件設(shè)計.- 10 -2.1.6 齒輪模數(shù)的估算.-

8、19 -2.1.7 各級轉(zhuǎn)速校核.- 20 -2.1.8 齒輪模數(shù)的驗算.- 20 -2.1.9 低速軸鍵校核.- 24 -2.2 軸承的選取.- 26 -2.2.1 主軸軸承的選擇.- 26 -2.2.2 其他軸軸承的選擇.- 29 -第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計.- 30 -3.1 設(shè)計內(nèi)容要求及順序.- 30 -3.1.1 設(shè)計內(nèi)容及要求.- 30 -3.2 設(shè)計順序.- 30 -3.3 主軸組件設(shè)計.- 30 -3.3.1 主軸組件機構(gòu)設(shè)計.- 30 -3.3.2 主軸支承結(jié)構(gòu).- 31 -3.3.3 主軸結(jié)構(gòu).- 31 -3.3.4 鍵的設(shè)計.- 31 -3.4 齒輪塊設(shè)計.- 32 -3.4.

9、1 齒輪精度等級的選擇.- 32 -3.4.2 齒輪的結(jié)構(gòu).- 32 -3.5 主軸零件工作圖.- 32 -3.6 展開圖尺寸和配合等標注.- 33 -3.7 螺釘聯(lián)接的設(shè)計.- 33 -3.7.1 設(shè)計要求.- 33 -3.7.2 根據(jù)設(shè)計要求計算：.- 34 -3.7.3 螺釘?shù)膹姸扔嬎闩c校核.- 34 -3.8 密封件設(shè)計.- 34 -3.8.1 密封件的作用及其意義.- 34 -3.8.2 密封的分類及密封件的材料要求.- 34 -3.8.3 防塵圈設(shè)計要求.- 35 -致謝.- 36 -參考文獻：.- 37 -緒論機床是裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段，機床工業(yè)是關(guān)系國計民生、國防建設(shè)的基礎(chǔ)工

10、業(yè)和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)， 在世界范圍內(nèi)備受各方密切關(guān)注。 我國機床工業(yè)在國家正確方針政策指引下，經(jīng)歷經(jīng)濟恢復時期及“十五”計劃階段，特別是改革開放20年來的艱巨努力，建立起較大的規(guī)模、較完整的體系，奠定了有利的技術(shù)基礎(chǔ)，具備相當?shù)母偁帉嵙?。整體上說，我國機床工業(yè)已跨入世界行列的第一方陣?，F(xiàn)就總量供給能力、產(chǎn)品品種陣營及性能水平、研發(fā)實力及技術(shù)開拓、企業(yè)管理中信息技術(shù)應用狀況等主要方面，試作某些分析。近年來，隨著我國國民經(jīng)濟迅速發(fā)展和國防建設(shè)的必要強化，國家裝備制造業(yè)對機床這種基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性生產(chǎn)制造手段，提出了大量急迫的需求。就在2002年，我國機床市場消費金額已經(jīng)上升到59億美元，躍居世界第一位，一定

11、程度上體現(xiàn)出我國機床工業(yè)在總量供給方面的能力不凡?；仡櫸覈鴻C械制造業(yè)的基礎(chǔ)裝備供應的歷史情況， 根據(jù)全國工業(yè)普查資料,50年來經(jīng)過更新后的機床擁有量約378萬臺，其中金切機床294萬臺，鍛壓機床84萬臺，擁有量中我國自供裝備占絕大部分；包括重型超重型金屬切削機床與鍛壓設(shè)備、高精度精密機床與數(shù)控機床、上千條自動半自動生產(chǎn)線。以裝備重大工程項目為例，當年在遭受禁運與封鎖的環(huán)境下，為了裝備一個年產(chǎn)10萬輛載重汽車（包括軍用）的工程項目，機床工業(yè)全力以赴,提供了按臺數(shù)計占96（按投資金額計占80）的各種裝備：包括專機及30條自動生產(chǎn)線共7664臺（套、線），受到小平同志的贊許，稱為“聚寶盆”。對于我們

12、這樣一個泱泱大國，必須從各個方面確保國家的獨立自主地位，機床工業(yè)作為基礎(chǔ)工業(yè)過去已為之努力，今后更應繼續(xù)做出貢獻。隨著科學技術(shù)發(fā)展及人民生活水平提高，制造業(yè)面對的是制造對象更新頻率加快，加工對象個性化突出，因而對提供加工制造裝備的機床工業(yè)，同樣是要求產(chǎn)品品種多樣化，這也成為衡量一個國家（地區(qū)）機床工業(yè)綜合實力的重要標志。近年來，我國機床工業(yè)受市場需求的驅(qū)動，全行業(yè)千方百計研究開發(fā)新產(chǎn)品，近年，年開發(fā)自主版權(quán)新品達四百余種左右，截至2002年底，全國更新后的機床品種，累計可供近3500種（特別是數(shù)控及其他高新技術(shù)產(chǎn)品達1500種），這在世界范圍也是位居前列的。我國鍛壓設(shè)備、電加工等特別加工設(shè)備、

13、齒輪加工設(shè)備可以說品種齊全、性能優(yōu)越、頗具特色。鍛壓機械方面的代表性產(chǎn)品有：濟南第二機床廠一直處于國際先進行列的成系列機械壓力機，壓力噸位已經(jīng)由20000kn擴展到63000kn，屬于國際前沿，先后為美國通用汽車公司提供的7條沖壓自動線在美國市場上引起強烈反響；上海鍛壓機床廠為一汽研制的自重860t、壓制12m汽車大梁、壓力噸位達50000kn的液壓機，在國外企業(yè)中具有同一水平的只有德。日三家；天水鍛壓機床廠為西氣東送開發(fā)的大口徑鋼管生產(chǎn)線和電力西電東輸提供的30000kn14m數(shù)控液壓折彎機和20000 kn液壓制管機，在國際上也是屈指可數(shù)的。第一章 運動設(shè)計1.1 傳動方案設(shè)計（選擇集中傳

14、動方案）集中傳動適用于中，大型機床，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，便于集中操作，箱體數(shù)目少，利于降低制造成本；缺點是變速箱內(nèi)傳動件運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的震動和熱量會直接傳給主軸，影響機床的加工精度。擴大變速范圍常有增加傳動組數(shù)（一般不采用） ，采用背輪機構(gòu)及分支傳動形式。采用背輪機構(gòu)，高速時直接傳動主軸，效率高；低速時經(jīng)背輪機構(gòu)減速后傳動主軸，能滿足降速的要求。設(shè)計時應注意高速時要確保背輪的兩對齒輪都脫開，以防止背輪告訴空轉(zhuǎn)。1.2 根據(jù)給定參數(shù)計算轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍，轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍nr=1800/40=451.3 主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列公比1.411.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式通常各變速組傳動副遵循“前多后少”的原則，最后變速組傳動副

15、數(shù)宜為 2，各變速組的級比指數(shù)按“前小后大”原則，特殊情況：如 1 軸上設(shè)換向摩擦了和器時，為減小軸向尺寸，第一變速組傳動副數(shù)常取 2；若選雙速電動機，電變速組相當于機械變速組 2 對傳動副，其擴大順序與傳動順序不一致。所以確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式：21023212。1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖1.5.1 分配總降速傳動比該機床主傳動系統(tǒng)的總降速比min451180045nun總電取變速組最小降速比為41，則 3個變速組可達到641414141，滿足要求。1.5.2 繪制轉(zhuǎn)速圖根據(jù)擬定轉(zhuǎn)速圖的原則，取23611，轉(zhuǎn)速圖繪制如下:1.6 確定變速組齒輪齒數(shù)1.6.1 確定齒輪齒數(shù)時應注意以下幾點： 齒數(shù)和zs的

16、極限值。當zs 40 時，應滿足齒輪齒數(shù)minz1820，并保證傳動平穩(wěn)；當zs （100120）時，中型機床主軸傳動齒輪齒數(shù)和宜取 70100，使兩軸間有適宜的中心局，便于選軸承和分配齒輪齒數(shù)，防止發(fā)生干涉（軸承之間或齒輪和其他零件之間） 。保證強度和防止熱處理變形過大各傳動軸上最小齒輪的齒根圓到鍵槽頂部的壁厚2 m，式中，m 為齒輪的模數(shù)，單位為 mm。防止各種碰撞和干涉。 為保證三聯(lián)齒輪在軸上順利的滑移， 相鄰兩個齒輪齒數(shù)差21zz應大于 4；若齒輪數(shù)差小于 4 時，齒輪1z左移時將與齒輪2z的齒頂相碰而難以變速，此時可以將軸向尺寸從 7b 增大到 9b 來解決。 超差時應根據(jù)誤差的正負

17、及英氣誤差的主要環(huán)節(jié)，重新調(diào)整齒數(shù)，符合轉(zhuǎn)速數(shù)列要求。1.6.2 齒輪的軸向布置在確定各變速組的齒輪在軸上的排列方式及其結(jié)構(gòu)形式時，應考慮變速箱的結(jié)構(gòu)尺寸（軸向和徑向） ，齒輪結(jié)構(gòu)及其變速操縱的方便性等。當主軸變速箱內(nèi)的軸向尺寸較小時，變速組內(nèi)齒輪可采用窄式排列方案，兩個相鄰變速組內(nèi)的齒輪可采用交錯排列，單公用或雙用齒輪或采用雙速電動機。通常變速組中的滑移齒輪安排在轉(zhuǎn)速的軸向排列上，可以使滑移齒輪尺寸小，重量輕，操縱省力等。注意：在變速齒輪的軸向排列時，必須滿足一對齒輪完全脫開嚙合之后，另一對齒輪才能進入嚙合；當軸向尺寸較大時也可以采用寬式排列或者平行順序排列的方式。1.6.3 繪制傳動系統(tǒng)圖

18、根據(jù)機械制圖機構(gòu)運動簡圖符號繪制，按傳動順序畫出電動機經(jīng)各傳動軸至主軸的傳動系統(tǒng)。傳動軸上齒輪的軸向位置與展開圖相對應（并應符合齒輪變速滑移條件）畫出軸承符號，標注軸號，齒輪的齒數(shù)及模數(shù)，帶輪直徑，電動機型號，功率和轉(zhuǎn)速。先計算第一擴大組的齒輪的齒數(shù)第一擴大組的降速比分別為：11.41u ，212u 故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為11u 之中，查表取1min19zz，46zs ，則138z ，則222281zuzsu，228z 基本組的降速比分別是：112.8u ，21u 故齒數(shù)最小的齒輪在降速比為112.8u 之中， 查表有1min30zz，73zs ， 則162z ，2240zz第二擴大組的降

19、速比分別是114u ，21u 故齒數(shù)最少的齒輪在114u 之中，查表有1min23zz，100zs ，254z 則180z ，254z 傳動系統(tǒng)圖如下：傳動系統(tǒng)圖a1 軸的轉(zhuǎn)速。1 軸從電動機得到運動經(jīng)傳動系統(tǒng)使主軸具備各級轉(zhuǎn)速。考慮到傳動件在告訴運轉(zhuǎn)下恒功率工作時所受的轉(zhuǎn)矩最小，所以 1 軸轉(zhuǎn)速不宜太低；當 1 軸上設(shè)置摩擦離合器類組件時，高速時摩擦，損耗發(fā)熱都會增大，故 1 軸轉(zhuǎn)速也不宜太高，一般電動機轉(zhuǎn)速和主軸最高轉(zhuǎn)速相接近。 此外要注意電動機與 1 軸間的傳動方式， 如用 v 帶傳動時降速比不宜太大，以防止大帶輪與主軸尾端相干涉。b 中間軸的轉(zhuǎn)速。其原則是妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音，振

20、動等性能要求之間的矛盾。如采用先升后降得傳動時，各中間軸轉(zhuǎn)速較高，軸及齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩小，軸徑和齒輪模數(shù)也相對較小，軸徑和齒輪模數(shù)也相應較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空載功率和噪音較大。當齒輪線速度cv8m/s,主傳動齒輪選用 7 級精度時，可適當提高中間軸轉(zhuǎn)速；對高速輕載精密機床，中間軸轉(zhuǎn)速宜取低一些。c 齒輪傳動比的極限值。主傳動系統(tǒng)中升速傳動時maxu2，以防止振動和噪音的增加；降速傳動時maxu1/4，以免從動齒輪直徑過大而導致結(jié)構(gòu)龐大。在分配好各變速組最小傳動比之后，再按級比規(guī)律確定個變速組中各傳動副的傳動比，繪制完整的轉(zhuǎn)速圖。1.7 帶輪設(shè)計1.7.1 確定計算功率:p=4kw,k 為工作情況系

21、數(shù)，可取工作 8 小時，取 k=1.01.0 4.04.0jpkpkw。1.7.2 選擇三角帶的型號:由4.0jpkw和1450r/minn額查表選擇 b 型帶。1.7.3 確定帶輪直徑取1125dmm，則1111214501801000ndddmmn。1.7.4 核算膠帶速度 v1 19.4/60000dnvm s。1.7.5 初定中心矩0121.51.5 125 180457.5addmm，圓整取 458mm。1.7.6 計算膠帶的長度222100120180 125()22 458125 1801396.52424 458ddladda取01433lmm。1.7.7 核算膠帶的彎曲次數(shù)1

22、11110001000 2 9.413.1401433mvussssl 。1.7.8 計算實際中心距001433 1396.5458476.2522llaa，圓整取 476。1.7.9 核算小帶輪的包角211180180 125180180120180173120476dda 。1.7.10 確定膠帶的根數(shù) z01.92p ，10.98c 。0 142.211.92 0.98jpzp c，取三根帶。1.7.11 大帶輪結(jié)構(gòu)如下圖所示：大帶輪1.8 主傳動系統(tǒng)中應注意的問題主傳動系統(tǒng)中應注意的問題1.8.1 傳動比選用選用極限傳動比max2u和 1/4，可獲得最大的變速范圍和減少傳動件數(shù)，但會導

23、致齒輪和箱體尺寸加大，齒輪線速度加大，容易產(chǎn)生震動和噪音，使精度要求提高。因此，應慎重選用極限傳動比。一般常用在最后變速組。從系統(tǒng)的角度范圍考慮，寧可適當增加串聯(lián)傳動組的數(shù)目， 或用并聯(lián)式的分支傳動滿足變速范圍的要求， 而避免用極限傳動比的傳動副。對于升降臺式銑床，主傳動部件布置在床身內(nèi)，其空間很大，而且主軸上大齒輪起著飛輪的作用，因此，最后變速組中常采用最小傳動傳動比 1/4。第二章 動力設(shè)計傳動方案確定后進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，即確定個零件的實際尺寸以及在軸上的位置。為此應先估算傳動件的尺寸，如傳動軸的直徑，齒輪模數(shù)，v 帶型號及帶輪直徑等，根據(jù)估算值選取標準值，計算各傳動件尺寸，選用軸承，然后畫草

24、圖，接著對主要零件進行演算(如齒輪的疲勞強度，主軸的彎曲剛度等)，若滿足要求即可畫裝配圖，負責必須進行修改。2.1 傳動件的估算傳動軸應該滿足強度和剛度的要求，機床傳動系統(tǒng)精度要求較高，為確保軸上的零件正常工作，傳動軸的變形應該很小。通常，軸的剛度應滿足要求時強度也能滿足要求，即只需要計算軸的剛度，不必計算其強度。2.1.1 傳動件的計算轉(zhuǎn)速主軸的計算轉(zhuǎn)速：0.30.3maxminmin180045134 /min45nnnrn，取主軸的計算轉(zhuǎn)速為125r/min。各軸的計算轉(zhuǎn)速如下：軸序號電23主計 算 轉(zhuǎn) 速（r/min）14501000500177125最小齒輪的計算轉(zhuǎn)如下：軸序號及最小

25、齒輪齒數(shù)1（19）2(30)3(27)主(53)計算轉(zhuǎn)速（r/min）10005001801252.1.2 計算各傳動軸的輸出功率14.0 0.96 0.993.80()brppnnkw額213.80 0.97 0.993.65()grppnnkw323.65 0.97 0.993.51()grppnnkw33.51 0.97 0.993.37()grppnnkw主2.1.3 計算各傳動軸的扭矩11955036485jpn1t（n.mm）22955068972jpn2t（n.mm）339550188765jpn3t（n.mm）9550257345jpn主主主t（n.mm）2.1.4 其他軸徑設(shè)

26、計1）先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫草圖后再根據(jù)受力情況，結(jié)構(gòu)尺寸演算彎曲強度軸一：13.80pkw，11000 /minjnr，取0.9?！?】帶入公式：491 jpdn 有，24.2dmm, ,圓整取25dmm。軸二：23.65pkw，2500 /minjnr，取0.9?！?】帶入公式：491 jpdn 有，29.5dmm,圓整取30dmm。軸三：33.51pkw，3177 /minjnr，取0.9。【 】帶入公式：491 jpdn 有，33.6dmm,圓整取35dmm。2.1.5 主軸組件設(shè)計主軸組件主要包括：主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動件、密封件等，因為主軸帶動工件或刀具直接參加工

27、件表面形成運動，所以它的工作性能對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率產(chǎn)生直接影響，是機床最重要的部件之一。1）主軸組件的設(shè)計要求：主要體現(xiàn)在如下方面：回轉(zhuǎn)精度：主軸組件的回轉(zhuǎn)精度,是指主軸的回轉(zhuǎn)精度。當主軸做回轉(zhuǎn)運動時，線速度為零的點的連線稱為主軸的得回轉(zhuǎn)中心線?；剞D(zhuǎn)中心線的空間位置，每一瞬間都是變化的，這些瞬間回轉(zhuǎn)中心線的平均空單位轉(zhuǎn)移不為理想回轉(zhuǎn)中心線。瞬時回轉(zhuǎn)中心線相對于理想回轉(zhuǎn)中心線在空間位置的距離，就是主軸的回轉(zhuǎn)誤差，而回轉(zhuǎn)誤差的范圍，就是主軸的回轉(zhuǎn)精度。純徑轉(zhuǎn)誤差、角度誤差和軸向誤差，它們很少單獨存在。當徑向誤差和角度誤差同時存在構(gòu)成徑向跳動，而軸向誤差和角度誤差同時存在構(gòu)成端面跳動。由于主軸的回轉(zhuǎn)

28、誤差一般都是一個空間旋轉(zhuǎn)矢量，它并不是在所有的情況下都表示為被加工工件所得的加工形狀。主軸回轉(zhuǎn)精度的測量，一般分為三種靜態(tài)測量、動態(tài)測量和間接測量。目前我國在生產(chǎn)中沿著傳統(tǒng)的靜態(tài)測量法，用一個精密的檢測棒插入主軸錐孔中千分表觸頭觸及檢測棒圓柱表面，以低速轉(zhuǎn)動主軸進行測量。千分表最大和最小的讀數(shù)差既認為是主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差。端面誤差一般以包括主軸所在平面內(nèi)的直角坐標系的垂直度，數(shù)據(jù)綜合表示。動態(tài)測量是用一標準球裝在主軸中心線上，與主軸中心線上，與主軸同時旋轉(zhuǎn)；在主軸同時旋轉(zhuǎn)；在工作臺上安裝兩個互成 90 度角的非接觸傳感器，通過儀器記錄回轉(zhuǎn)情況。間接測量是用小的切削量用小的切削量回工有色金屬試件

29、，然后在圓度儀上測量試件的圓度來評價。出廠時， 普通級加工中心的回轉(zhuǎn)精度用靜態(tài)測量法測量， 當l=300mm時允許誤差應小于0.02。造成主軸回轉(zhuǎn)誤差的原因主要是由于主軸的結(jié)構(gòu)及其加工精度、主軸軸承的選用及剛度等，而主軸及其回轉(zhuǎn)零件的不平衡，在回轉(zhuǎn)時引起的激振力，也會造成主軸的回轉(zhuǎn)誤差。因此加工中心的主軸不平衡量要控制在 0.4 /s 以下。、主軸剛度：主軸組件的剛度是指受外力作用時，主軸組件抵抗變形的能力。通常抵以主軸前端產(chǎn)生單位位移時，在位移方向上所施加的作用力大小來表示。主軸組件的剛度越大，主軸受力的變形就越小。主軸組件的剛度不足，在切削力及其他力的作用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅

30、影響工件的加工質(zhì)量，還會破壞齒輪、軸承的正常工作條件，使其加快磨損，降低精度。主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、支撐跨距、所選軸承類型及配置形勢、砂間隙的調(diào)整、主軸上傳動元件的位置等有關(guān)。、主軸抗振性：主軸組件的抗振性是指切削加工時，主軸保持平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動的能力。主軸組件抗振性及在必要時安裝阻尼（消振）器。另外，使主軸固有頻率遠遠大于激振力的頻率。、主軸溫升：主軸組件在運轉(zhuǎn)中，溫升過高會起兩方面的不良結(jié)果：一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉(zhuǎn)中心線和機床其他件的相對位置會有變化，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會因溫度過高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常潤滑條件，影響軸承的正常工作。

31、嚴重時甚至會發(fā)生： “抱軸” 。數(shù)控機床在解決溫升問題時，一般采用恒溫主軸箱。、主軸的耐磨性：主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長期保持精度。主軸上易磨損的地方是刀具或工件的安裝部位以及移動式主軸的工作部位。為了提高耐磨性，主軸的上述部位應該淬硬，或者經(jīng)過氮化處理，以提高硬度增加耐磨性。主軸軸承也需要有良好的潤滑，提高其耐磨性。以上這些要求，有的還是矛盾的，例如高剛度和高速，高速和高精度等，這就要具體問題具體分析，例如設(shè)計高效數(shù)控機床的主軸組件的主軸應滿足高速和高剛度的要求；設(shè)計高精度數(shù)控機床時，主軸應滿足高剛度、低溫升的要求。同時，主軸結(jié)構(gòu)要保證個部件定位可靠，工藝性能好等要求。、提高主軸組件

32、抗振性的措施：盡量縮短主軸前軸承結(jié)構(gòu)的長度，適當增大跨矩；盡量提高前軸承的剛度和阻尼；提高前軸承的精度，把推力軸承放在前支撐初可提高抗振性；對高速旋轉(zhuǎn)的零件作靜、動平衡，提高齒輪、主軸的制造精度都可適當減少強迫振動源；對于非連續(xù)切削過程的銑削，滾削等加裝飛輪可減少振動；應用阻尼器消耗振動能量是有效的措施；考慮系統(tǒng)的固有頻率，避免共振。2）減少主軸組件熱變形的措施：把熱源移至機床以外。改善主傳動的潤滑條件。如進行箱外循環(huán)潤滑，用低粘度的潤滑油、油霧潤滑等，特別注意前軸承的潤滑情況。采用冷卻散熱裝置。例如用熱管冷卻減少機床各部位的溫差,進行熱補償。如可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計采用一些自動補償?shù)难b置設(shè)法使熱變形

33、朝不影響加工精度的方向發(fā)展。還可以在工藝上減少熱變形的影響。如先空運轉(zhuǎn)一段時間再加工。把粗、精加工分開等。3）主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計算：主軸是主軸組件的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀、制造精度、材料、及其熱處理，對主軸組件的工作性能都有很大的影響。主軸結(jié)構(gòu)隨系統(tǒng)設(shè)計要求的不同而有各種形式。主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長度和支撐跨距。評價和考慮主軸的主要尺寸參數(shù)的依據(jù)使主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適應范圍。主軸直徑。主軸直徑越大，其剛度越高，但使得軸承和軸上其他零件的尺寸相應增大。軸承的直徑越大，同等級精度軸承的公差值也越大，要保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度就越困難。

34、同時極限轉(zhuǎn)數(shù)下降。主軸后端支撐軸頸的直徑可視為 0.70.8 的前支承軸頸值，實際尺寸要在主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計時確定。前、后軸頸的差值越小則主軸的剛度越高，工藝性能也越好。主軸內(nèi)孔直徑。主軸的內(nèi)孔用來安放棒料、刀具夾緊裝置固定刀具、傳動氣動或液動卡盤等。主軸孔徑越大，可通過的棒料直徑也越大，機床的適用范圍就越廣，同時主軸部件的相對重量也越輕。主軸孔徑的大小主要受主軸剛度的制約。主軸的孔徑與主軸的直徑之比，小于 0.3時空心主軸的剛度幾乎與實心主軸的剛度相當；等于 0.35 時，空心主軸的剛度為實心主軸剛度的 90%；大于 0.7 時空心主軸的剛度急劇下降。一般可取其比值為 0.5 左右。根據(jù)設(shè)計要

35、求，此設(shè)計選用的主軸材料是 45#鋼。其熱處理及參數(shù)如下表表 6-1材料熱處理硬度（hbs）抗拉強度極限屈服強度極限s彎曲疲勞極限-1剪切疲勞極限-1許用彎曲應力-145調(diào)質(zhì)、滲氮21725564035530015560因為選用的主軸電機功率為 p=18.5kw，額定轉(zhuǎn)速 nc=1500r/min所以主軸功率p=pc/123=17.30.98 0.97 0.98=9.53 kw因為主軸是空心轉(zhuǎn)軸，所以d1=21.68 3122)(tm.3411查表得3411=1.23所以 d1=21.681.23x21.23=56.6 又因為此處軸上有一個鍵槽，所以 d1=d(1+5%)=58.98 取 d1

36、=60 ;d2=d1+2a,a 為軸肩高度，用于軸上零件的定位和固定，故 a 值應該稍微大于轂孔的圓角半徑或倒角深，通常取 a（0.070.1）d1；d2應符合密封件的孔徑要求。所以 d2=62mmd3=d2+58mm=73mm。d4=d3+15mm=75mm。d5=d4+15mm=79mm。d6=d5+2a。a(0.070.1)d1所以 d6=80mm。根據(jù)選用的軸承確定 d7=98mm，主軸的疲勞強度安全系數(shù)校核，危險截面安全系數(shù) s 的校核計算：s=22sssss（式 6-3）s_只考慮彎距作用的安全系數(shù)；s_只考慮扭距作用是的安全系數(shù)；s_許用安全系數(shù)；在此查表所得s=1.31.5；s

37、=mk1mks1查表得出-1=270mpa-1=155mpak=1.71k=1.44=1.6=0.78=0.74，=0.3，=0.21，=wm2，m=m=)1 (3243ddd0wp=)1 (1643d所以：s=22ssss=1.08t因為軸承使用壽命遠大于軸承預期的壽命所以軸承合格的。6)軸承座孔的設(shè)計要求：箱體壁上有安裝軸承的軸承座孔，通常軸承座孔寬度均大于壁厚，而且，孔的兩端面往往需要機械加工，壁厚則不需要加工，故在箱壁單側(cè)或者雙側(cè)制造出凸臺，凸臺可以增強主軸箱體的局部剛度，但 d/d 小于或等于 2 時，增強效果較為明顯。由于結(jié)構(gòu)的原因，h/t2 的情況下，為改善凸臺的局部剛度，應該設(shè)

38、有加強肋。2.2.2 其他軸軸承的選擇1）帶輪因于帶輪不承受軸向力，故選用深溝球軸承，型號：6007。2）一軸一軸的前后端與箱體外壁配合，配合處傳動軸的軸徑是 23mm，同時一軸也不會承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號：6006。3）二軸二軸與一軸相似，但是由于工作過程之中傳動可能右誤差，二軸會承受軸向力，因此二軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號：30204。4）三軸三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號：30207。第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 設(shè)計內(nèi)容要求及順序3.1.1 設(shè)計內(nèi)容及要求主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計包括主軸組件，傳動件（傳動軸，軸承，齒輪，帶輪） ，操作機構(gòu)，潤滑密封系統(tǒng)，箱體及其連接件

39、的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置。需要擬定傳動系統(tǒng)圖，繪制展開圖或剖視圖及主要零件圖，設(shè)計應滿足的要求是：1）滿足使用性能和聯(lián)系尺寸兩方面的要求，前者有幾何精度，剛度，抗震性，噪音，傳動效率及操作方便省力等;后者包括技術(shù)參數(shù)尺寸（如臥式車床主軸中心高，主軸支撐合理跨距等） ，安裝尺寸和外廓尺寸等。2）滿足結(jié)構(gòu)工藝性要求，即毛坯制造，機械加工及熱處理，裝配的工藝及檢驗，調(diào)整維修的方便性。3）結(jié)構(gòu)設(shè)計應遵循標準化和通用化原則。3.2 設(shè)計順序先畫草圖，然后做必要的演算，再畫正式裝配圖。主軸變速箱由于結(jié)構(gòu)比較復雜，設(shè)計中要反復推敲和多次修改。畫草圖便于確定傳動件及其結(jié)構(gòu)方案，檢驗傳動結(jié)構(gòu)有無干涉和碰撞，確定齒輪結(jié)構(gòu)

40、及軸向位置，傳動軸的支撐跨距及各軸的相對位置，受力點和受力方向，為軸和軸承的演算提供必要的數(shù)據(jù)。為此，草圖的主要輪廓尺寸和零件間相對位置尺寸一定要話準確，以便及時發(fā)現(xiàn)問題。展開圖設(shè)計展開圖是傳動設(shè)計的結(jié)構(gòu)化， 即按照傳動順序， 將各軸沿其軸線剖開畫在同一平面上，包括主軸組件，各傳動軸及傳動件安置，操縱盒潤滑及密封等，通常，臥式車床主軸變速以展開圖形式表達;升降臺銑床因立式床身兼作主軸變速箱， 從第一軸至主軸為同一豎直平面內(nèi)排列，故其展開圖即為剖視圖。3.3 主軸組件設(shè)計3.3.1 主軸組件機構(gòu)設(shè)計主軸組件機構(gòu)設(shè)計的任務(wù)包括主軸軸承配置與調(diào)整，潤滑與密封方案，確定主軸和傳動件的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)及熱處理

41、，技術(shù)要求等。3.3.2 主軸支承結(jié)構(gòu)根據(jù)載荷，剛度，轉(zhuǎn)速，精度，和結(jié)構(gòu)等要求選擇支承形式（包括軸向定位方式） 。多數(shù)機床選用兩支承結(jié)構(gòu)，軸向定位的三種結(jié)構(gòu)方案，軸承精度和配合主軸前軸承精度應比后軸承精度高一級。根據(jù)機床精度選擇主軸前后軸承精度等，主軸軸承精度機床精度等級前軸承后軸承普通級p5 或 p4（sp）p5 或 p4（sp）m 級p4(sp)或 p2(up)p4(sp)g 級p2(up)p2(up)主軸上軸承配合軸承精度p2,p4(up),p5(sp)p6內(nèi)圈j5,k5,m5,n5j6,k6,m6,外圈h6,j6g7,h7,j73.3.3 主軸結(jié)構(gòu)通用機床主軸端部結(jié)構(gòu)已標準化；升降臺銑

42、床主軸端部尺寸：7：24 錐孔內(nèi)裝入帶錐柄面銑刀(或立銑刀)或帶錐柄的心軸（心軸外軸頸上裝三面刀） ，由主軸后端內(nèi)孔的拉桿拉緊，心軸前端由支架（固定在銑床頂部滑枕上）支承，由于銑削是連續(xù)切削，主軸負載呈現(xiàn)周期性變化，會引起主軸轉(zhuǎn)速不均勻，使加工質(zhì)量降低，一般希望轉(zhuǎn)速變化不大于 3%4%。為此，主傳動鏈中應該考慮加飛輪；通常增加飛輪直徑比增加厚度有效；飛輪盡可能裝在主軸上，且靠近前端軸承處，高速時均勻性好，這時可利用大齒輪（適當增大直徑或厚度）兼起飛輪的作用。主軸支承跨度 l 和主軸前端懸申量 a 之間有一定關(guān)系，常熟 l/a=35.軸承剛度低時 l 應選大值，反之取小值。3.3.4 鍵的設(shè)計傳

43、動軸一般為光軸和花鍵軸。花鍵軸的加工和裝配更為方便。常用花鍵滾刀直徑d=6585mm 傳動軸應盡量減少臺階數(shù)目及其高度；安裝滾動軸承內(nèi)環(huán)最小軸肩高度見設(shè)計手冊，定心直徑 d 略大于非配合表面 d。傳動軸的支承常采用深溝球軸承或圓錐滾子軸承， 軸承選擇方法及結(jié)構(gòu)尺寸參見機械設(shè)計手冊。軸的兩端軸承通常成對（同類）使用，一般選 p5 或 p6 級。傳動軸通過軸承在箱體內(nèi)軸向固定?；剞D(zhuǎn)軸的軸向固定方法，非回轉(zhuǎn)軸的軸向定位方法及軸上零件的軸向固定方式等參見機械手冊。3.4 齒輪塊設(shè)計3.4.1 齒輪精度等級的選擇齒輪精度選擇主要決定于圓周速度。機床朱傳動鏈中，對傳動平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的要求應高于傳遞

44、運動的準確性要求（通常高一級） 。進度等級不同，其加工方法不同。3.4.2 齒輪的結(jié)構(gòu)齒輪的結(jié)構(gòu)有：1）固定齒輪；2）多聯(lián)滑移齒輪，它又有整體式和組合式兩種形式?？紤]到多聯(lián)滑移齒輪的制造，操縱等情況，設(shè)計時要注意： 空刀槽kb。插齒時：當模數(shù)為 12mm 時，kb 5mm,d 當模數(shù)為 2.54mm 時，kb 21212sin152dedeeddedarrra r；其中edr為剃齒刀齒頂圓半徑，為剃齒刀斜角（5o，10o，15o） ，1da為剃齒刀軸與工件軸中心距，2er為齒輪塊大齒輪齒頂圓半徑，kb，edr，1da，2er的單位均為 mm。當剃齒刀分度圓直徑fdd=180mm 時可查得kb。

45、磨齒時：kb=11()20sh dh，其中1h=2er-1er+2m;2er,1er為大，小齒輪齒頂圓半徑，m 為模數(shù)，sd為砂輪直徑，sd，1h，2er，1er，m 的單位均為 mm，kb值也可從圖表中查到。高頻淬火時：kb 8mm 時，以免影響相鄰齒部硬度不均勻。 滑移齒輪與固定齒輪進入嚙合端應倒角，非嚙合的一端倒角。 撥叉槽1bh，即與撥叉或滑塊配合，查滑塊尺寸 bh。齒輪與軸配合部分孔的長度 l 值為：固定齒輪取 l=(1.21.5)d；若齒輪太窄時，應加凸緣或設(shè)置隔套； 滑移齒輪可取 l= （1.52） d， 但不要超過 80mm， 若孔長超過 120mm時，花鍵孔中間應加空刀槽?？?/p>

46、套齒輪在軸上的安裝方式有兩種，滑動式和滾動式，上述兩種方式都必須保證齒輪與軸或襯套與軸承之間有充分的潤滑。3.5 主軸零件工作圖裝配草圖畫好后，便可以畫主軸的傳動軸，齒輪，帶輪等專用件零件圖，標注尺寸，型位公差，表面粗糙度，材料及熱處理，技術(shù)要求等。3.6 展開圖尺寸和配合等標注部件裝配圖上應標注： 標準件和通用件（標注代號及型號規(guī)格，數(shù)量） ；專用件（序列好及明細表） ；軸號（按順序 1，2，3） ；尺寸和配合，即：a.特性尺寸，如車床主軸中心高 h，銑床中心與工作臺面之間的最大高度maxh等。b 安裝尺寸和外輪廓尺寸；c 配合尺寸，如標注軸承與軸頸和箱體孔間的尺寸和配合，齒輪與定心直徑的尺

47、寸和配合；d 相對位置尺寸，如齒輪或帶輪中心距及公差，變速齒輪滑移的行程（用雙點畫線表示齒輪左移或右移的極限位置）及設(shè)計操縱機構(gòu)的有關(guān)尺寸等；e 其他尺寸，如齒輪模數(shù)和齒輪數(shù)（mz）;為計算軸向尺寸鏈的封閉環(huán)并便于設(shè)計審查設(shè)計審查零件圖，還應標注軸向尺寸，一般只要求標注出一根軸的軸向尺寸鏈（如選擇第一，第二變速組中的中間軸） ，這樣，既能達到訓練目的，又不增加工作量。3.7 螺釘聯(lián)接的設(shè)計：3.7.1 設(shè)計要求：1）.螺釘?shù)牟贾靡话銓ΨQ形式，并應該根據(jù)結(jié)構(gòu)和力流方向使螺釘受力合理，加工與安裝方便。2）.形心與結(jié)合面的形心應該重合。3）.用鉸制孔螺釘（受剪切螺釘）承受橫向載荷時，沿力流方向的螺釘

48、應不多于 6 個。4）.一組螺釘?shù)闹睆胶烷L度應該盡量相同。5）.一組螺釘中每個螺釘?shù)念A緊力應該相同。6）.釘中心線間的最小距離 t=（1.52.0）s，s 為六角螺母的對邊寬度，最大距離與聯(lián)接用途有關(guān)。7）.該滿足擰螺釘時需要的最小扳手空間。8.校核計算時只計算受力最大的螺釘。六角頭頭部帶槽螺釘：3.7.2 根據(jù)設(shè)計要求計算：選用m6和m8兩種螺釘， 其中m6型號螺釘主要尺寸參數(shù)為： b=24, dk=9.7810, k=3.9,t=2, b=4.15, l=1060,精度等級為 8.8 級。m8 型號螺釘主要尺寸參數(shù)為：b=28, dk=12.7313, k=5, t=2.6, b=5, l

49、=1280， 精度等級為 8.8 級。3.7.3 螺釘?shù)膹姸扔嬎闩c校核：承受橫向載荷和軸向載荷的普通螺釘?shù)男：?m6 螺釘校核公式：41.3f0/(d1)2,96.32=106.2 所以合格。設(shè)計公式：d141.3f0/1/2=5.96式中 (d1是螺釘?shù)穆菁y小徑，是螺釘?shù)脑S用拉應力) 。3.8 密封件設(shè)計：3.8.1 密封件的作用及其意義：在液壓與氣壓系統(tǒng)及其元件中，安置密封裝置和密封的作用，在于防止工作介質(zhì)的泄漏及外界塵埃和異物的侵入。設(shè)置于密封裝置中、起密封作用的元件稱為密封件。液壓與氣壓傳動工作介質(zhì)，在系統(tǒng)及元件的容腔內(nèi)流動或暫存時，由于壓力、間隙、黏度等因素的變化，而導致少量工作介質(zhì)

50、越過容腔邊界，由高壓腔或外界流出，這種“越界流出”現(xiàn)象就叫做泄漏。 泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏兩類。 內(nèi)泄漏指在系統(tǒng)或元件內(nèi)部工作介質(zhì)由高壓腔向低壓腔的泄漏；外泄漏則是由系統(tǒng)或元件內(nèi)部向外界的泄漏。單位時間內(nèi)泄漏的工作介質(zhì)的體積稱為泄漏量。對于液壓傳動系統(tǒng)， 內(nèi)泄漏會引起系統(tǒng)容積效率的急劇下降， 達不到所需的工作壓力，使設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)；外泄漏則造成工作介質(zhì)的浪費和環(huán)境的污染，甚至引發(fā)設(shè)備操作失靈和人身事故。因此，正確和合理的使用密封件事液壓系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的重要保證。3.8.2 密封的分類及密封件的材料要求：密封的作用是阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有兩方面：一是密封面上有間隙；二是密封部位兩側(cè)存在較大壓力差。消去或減少任一因素都可以阻止或減少泄漏。因此，密封圖 10-1 六角頭頭部帶槽螺釘?shù)姆椒ㄍǔＳ校悍庾〗Y(jié)合面的間隙；切斷泄漏通道；增加泄漏通道中的阻力；設(shè)置做功元件，對泄漏介質(zhì)造成的壓力，以抵消或平衡泄漏通道的壓力差。所以，密封的分類存在多種方法。用于制造密封件的材料主要有橡膠（如丁晴橡膠、聚氨酯橡膠、硅橡膠等） 、塑料（如四氟乙烯、聚酰胺、聚甲醛等） ，以及皮革、金屬等。密封件的材料應滿足