(新)機床(磨床)主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。1緒論1.1磨床簡介磨床(gri nder,gri nding machi ne)是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其 他磨具和游離磨料進行加工，如珩磨機、超精加工機床、砂帶磨床、研磨機和拋光機等。磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、 花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進行高效率的磨削，如強力磨 削等。十八世紀30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機和槍械等零件淬硬后的加工， 英國、德國和美國分別

2、研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當時現(xiàn)成的機床 如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡單，剛度低，磨削時易產(chǎn)生振動， 要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。1876年在巴黎博覽會展出的美國布朗-夏普公司制造的萬能外圓磨床，是首次具有 現(xiàn)代磨床基本特征的機械。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動的工作臺上，箱形床身 提高了機床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作 臺作往復(fù)移動的平面磨床。1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應(yīng)用，對磨床的發(fā)展有很大的推動作用。 隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨床相繼問世。例如20世紀

3、初,先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán) 磨床等。自動測量裝置于1908年開始應(yīng)用到磨床上。到了 1920年前后，無心磨床、雙端面 磨床、軋輥磨床、導軌磨床，珩磨機和超精加工機床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達 6080米/秒的高速 磨床和大切深、緩進給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等 技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。隨著高精度、高硬度機械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展， 磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長。1.2磨床的分類磨床可分為十余種：1、

4、外圓磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形外表面的磨 床。2、內(nèi)圓磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形內(nèi)表面的磨 床。3、座標磨床：具有精密座標定位裝置的內(nèi)圓磨床。4、無心磨床：工件采用無心夾持，一般支承在導輪和托架之間，由導輪驅(qū)動工 件旋轉(zhuǎn)，主要用于磨削圓柱形表面的磨床。5、平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。6、砂帶磨床：用快速運動的砂帶進行磨削的磨床。7、珩磨機：用于珩磨工件各種表面的磨床。8、研磨機：用于研磨工件平面或圓柱形內(nèi)，外表面的磨床。9、導軌磨床：主要用于磨削機床導軌面的磨床。10、工具磨床：用于磨削工具的磨床。11、多用磨床：用于磨削圓柱、圓錐

5、形內(nèi)、外表面或平面，并能用隨動裝置及 附件磨削多種工件的磨床。12、專用磨床：從事對某類零件進行磨削的專用機床。按其加工對象又可分為：花 鍵軸磨床、曲軸磨床、凸輪磨床、齒輪磨床、螺紋磨床、曲線磨床等。1.3國內(nèi)外磨床的現(xiàn)狀1.3.1機床的模塊化設(shè)計從最早的德國在1930年首先提出的“模塊化構(gòu)造”的設(shè)計方法到本世紀5 0年代歐美一些國家正式提出所謂“模塊化設(shè)計”的概念，機床的模塊化設(shè)計愈來愈受到重視。并己形成較成熟的模塊化系統(tǒng)，取得了很好的經(jīng)濟效益，因而采用模塊化設(shè)計在世 界各地得到了迅速發(fā)展。采用模塊化設(shè)計產(chǎn)品有下列優(yōu)點：1、產(chǎn)品更新?lián)Q代快；2、可以縮短設(shè)計和制造周期；3、可以降低成本；4、維

6、修方便；5、產(chǎn)品性能可靠。這種方法可以提高機床設(shè)計的柔性和可變性。1.3.2新型砂輪材料的應(yīng)用帶來磨削技術(shù)的變革刀具磨削加工是高速、高精度的成形磨削，這也是生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題。成形磨削有 兩個難題：一是砂輪質(zhì)量，主要是砂輪必須同時具有良好的自礪性和形廓保持性，而這 兩者往往是有矛盾的；二是砂輪修整技術(shù)，即高效、經(jīng)濟的獲得所要求的砂輪形廓和銳 度，國外現(xiàn)己采用高精度金剛石滾輪來修整砂輪，并開發(fā)了連續(xù)修整成形磨削新工藝， 效果較好。磨削加工最基本的特點之一，是磨料粒度很小，由于磨料的內(nèi)聚性，使用普通的方 法，難以制造出均勻一致的細粒度砂輪。 應(yīng)用電泳沉積10-2 Onm超細粒度磨料形成磨料 粒，是值

7、得注意的新技術(shù)。近年來低壓化學氣相沉積（CVD ）金剛石膜，發(fā)展速度迅速。為了生產(chǎn)出質(zhì)量更高的砂輪，各國都在積極改進傳統(tǒng)的粘結(jié)劑，以便生產(chǎn)出適合不 同要求的CBN砂輪。同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!3所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。2磨床傳動方案的分析確定機械傳動裝置位于原動機和工作機之間，用以用以傳遞運動和動力或改變運動方 式。傳動方案設(shè)計是否合理，對整個機械的工作性能、尺寸、重量和成本等影響很大， 因此，傳動方案的設(shè)計是整個機械設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.1磨床對傳動方案的要求合理的傳動方案，首先應(yīng)滿足工作機的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡 單、尺寸

8、緊湊、傳動效率高、重量輕、成本低廉、工藝性好、使用和維護方便等要求。 任何一個方案，要同時滿足以上所有要求是時分困難的，因此要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要 的和最基本的要求。2.2磨床傳動方案的擬定滿足同一工作機功能要求，往往可采用不同的傳動機構(gòu)，不同的組合和布局，從而 可得出不同的傳動方案。擬定傳動方案時，應(yīng)充分了解各種傳動機構(gòu)的性能及適用條件, 結(jié)合工作機所傳遞的載荷性質(zhì)和大小、運動方式和速度以及工作條件等，對各種傳動方 案進行分析比較，合理的選擇。本次設(shè)計的任務(wù)主要是磨床主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。下面提出幾個方案進行比較：1、齒輪傳動 齒輪傳動具有承載能力大、效率高、允許速度高、尺寸緊湊、壽命 長等

9、特點，因此在傳動裝置中一般應(yīng)首先采用齒輪傳動。由于斜齒圓柱齒輪傳動的承載 能力和平穩(wěn)性比直齒圓柱齒輪傳動好，故在高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合，常采用斜齒 圓柱齒輪傳動。2、帶傳動 具有傳動平穩(wěn)、吸振等特點，且能起過載保護作用。但由于它是靠摩 擦力來工作的，在傳遞同樣功率的條件下，傳動結(jié)構(gòu)尺寸較大。3、鏈傳動 由于工作時鏈速和瞬時傳動比呈周期性變化，運動不均勻、沖擊振動 大，一般布置在傳動系統(tǒng)的低速級。經(jīng)過分析，決定采用斜齒圓柱齒輪傳動，經(jīng)過一級變速達到設(shè)計效果。3總體設(shè)計3.1電動機的選擇3.1.1電動機類型的選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類、工作條件、工作時間的長短及載荷的性質(zhì)、大小、

10、啟動性能和過載情況等條件來選擇。工業(yè)上一般采用三相交流電動機。丫系列三相交流異步電動機由于具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護方便等優(yōu)點，故其應(yīng)用廣泛。 本次設(shè)計采用丫系列三相異步電動機。3.1.2電動機功率的選擇電動機的功率選擇是否合適，對電動機的正常工作和經(jīng)濟性能都有影響。功率選得 過小，不能保證工作機的正常工作或使電動機長期過載而過早損壞；功率選得過大，則 電動機的價格高，且經(jīng)常不在滿載下運行，電動機效率和因數(shù)都較低，造成很大的浪費。電動機功率的確定，主要與其載荷大小、工作時間長短、發(fā)熱多少有關(guān)。對于長期 穩(wěn)定工作的機械，可根據(jù)電動機所需功率Pd來選擇，而不必校驗電動機的發(fā)熱和啟動力 矩。選定磨

11、床砂輪型號尺寸為 250X 25X 75,同時確定砂輪轉(zhuǎn)速為1450r/min。工作機有效功率：FW=Fv/1000 n w根據(jù)砂輪轉(zhuǎn)速及尺寸可確定v=18.84m/s ,其中F=250N n w=1，因此，F(xiàn)W=Fv/1000 n w=250X 18.84/1000 X 1=4.71kW計算電動機所需功率：首先確定傳動裝置的總效率n。設(shè)各效率分別為n1 （8級閉式齒輪傳動）、n 2 （滾動軸承）、n 3 （彈性聯(lián)軸器）。查機械設(shè)計課程設(shè)計表2-2得：n 1=0.97、n 2=0.98、n 3=0.99，總效率2n = n 1 n 2 n 3=0.97 X 0.98 X 0.99=0.92電動

12、機所需功率為：Pd=RJ n =4.71/0.92=5.12kW由機械設(shè)計課程設(shè)計表16-1選電動機額定功率5.5kW3.1.3電動機轉(zhuǎn)速的選擇同一功率的異步電動機有同步轉(zhuǎn)速3000、1500、1000、750r/min 等幾種。一般來說，電動機的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外輪廓尺寸愈小，價格愈低。反之，外輪 廓尺寸愈大，價格愈貴。當工作機轉(zhuǎn)速較高時，選用高速電動機較經(jīng)濟。選電動機的同步轉(zhuǎn)速 3000r/min，工作機轉(zhuǎn)速nw=1450r/min，總傳動比i=nn w表3.1電動機相關(guān)數(shù)據(jù)型號額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速傳動比Y132S1-25.5kW3000r/mi n2900r/mi n2查

13、機械設(shè)計課程設(shè)計表16-2知電動機機座中心高132mm外伸軸徑38mm外伸軸長度80mm3.2傳動裝置運動和動力計算3.2.1各軸轉(zhuǎn)速計算ni=n f2900r/mi nn n=nw=1450r/m in3.2.2各軸輸入功率Pi=Pdn 2 n 3=4.92 X 0.99 X 0.98=4.77KwPn =Pi n 1 n 2=4.77 X 0.97 X 0.98=4.53Kw3.2.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩Ti =9550Pi /n i =9550X 4.77/2900=15.71NmTn=9550R/n n =9550X 4.53/1450=29.84Nm表3.2各軸動力與運動參數(shù)軸號轉(zhuǎn)速功率轉(zhuǎn)矩

14、傳動比I2900r/mi n4.77kW15.71Nm2n1450r/mi n4.53kW29.84Nm4傳動零件的設(shè)計計算4.1齒輪的設(shè)計齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達 數(shù)十萬千萬，圓周速度可達200m/s。齒輪傳動的主要特點有：1、 效率高在常用的機械傳動中，以齒輪傳動的效率為最高。2、 結(jié)構(gòu)緊湊在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。3、 工作可靠、壽命長設(shè)計制造正確合理、使用維護良好的齒輪傳動，工作十分 可靠，壽命可長達一、二十年，這也是其他機械傳動所不能比擬的。4、 傳動比穩(wěn)定傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動廣泛應(yīng)用

15、， 也是由于具有這一特點。4.1.1齒輪各參數(shù)的設(shè)計計算選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)由齒輪的失效形式可知，設(shè)計齒輪傳動時，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點蝕、 抗膠合及抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷能力。因此，對齒輪材料性能的 基本要求為齒面要硬、齒芯要韌。1 、初選直齒圓柱齒輪試算2 、選定齒輪精度為7級精度3、材料的選擇由機械設(shè)計表10-1選小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度235HBS大齒輪材料45鋼，正火，硬度190HBS硬度差為45HBS4 、初選小齒輪齒數(shù) 乙=24,則大齒輪齒數(shù) 乙=iZ1=24X 2=48,u=25、按齒面接觸強度計算d1t >2.32 3 KJ

16、 u 1 zeY d uH(1) 確定公式內(nèi)各數(shù)值1) 試選載荷系數(shù)K=1.32) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩Ti=Ti=15.71Nm=1.57lx 104Nmm3）由機械設(shè)計教材表10-7選齒寬系數(shù)d=14）由機械設(shè)計教材表10-6查得材料彈性影響系數(shù)Ze=189.8 MPa5）由機械設(shè)計教材圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強度極限（T Hiimi=550Mpa由圖10-21C查得大齒輪接觸疲勞強度極限c Hiim2=390Mpa6）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)9N=60nijL h=60X 2900X 1 X （10 X 8X 260）=3.62 X 10N=N/u=3.62 X 109/2=1

17、.81 X 1097）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù) Khn=0.9 K hn2=0.918）計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率1%安全系數(shù)S=1c H 1=Khn1c HlimS=0.9 X 550MPa=495MPac h 2=Khn2 c Hlim2/S=0.91 X 390MPa=354.9MPa計算1）試算小齒輪分度圓直徑代入c h中較小的值K" u 1 Ze 21.3 1.571 104 3189.8 2du > 2.32 3t 1E =3 - =47.83mm d u h -12354.92）計算圓周速度v=n d1tn1/60 X 1000=3.14 X 47.8

18、3 X 2900/60000=7.26m/s由v>2m/s故改用斜齒圓柱齒輪&選齒輪精度等級、材料及齒數(shù)（1）精度等級仍選7級材料同上選小齒輪齒數(shù)乙=24,大齒輪齒數(shù)Z2=48（4）初選螺旋角B =14；7、按齒面接觸強度計算' 2d1t爲血L生（1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值1）試選 Kt=1.62）由機械設(shè)計教材圖10-30選區(qū)域系數(shù)ZH=2.4333）由教材圖 10-26 查得& a 1=0.765，£ a2=0.89，則£ a = £ a 1 + £ a 2=1 .6554）許用接觸應(yīng)力：（T h= （T h 1+ （T

19、h 2/2=495+354.9/2=424.95Mpa其余尺寸與上述直齒圓柱齒輪相同計算I422KtT； u 1 ZHZE1） d1t > 3 d u3 2 1.6 1.571 10432.433 189.81 1.6552424.95=37.75mm2）計算圓周速度v= n d1t m/60 X 1000=3.14 X 37.75 X 2900/60000=5.73m/s3）計算齒寬b及模數(shù)mtb= dd1t =1 X 37.75=37.75mmmt=dtcos B /Z 1=37.75 X cos14/24=1.526mmh=2.25 m nt =3.434）b/h=37.75/3.

20、43=10.9935）計算縱向重合度£ b =0.318 dZtan B =0.318 X 1 X 24X tan 14=1.9036）計算載荷系數(shù)K查機械設(shè)計教材表10-2選Ka=1.25,由v=5.73m/s,7級精度，查圖10-8得動載荷系 數(shù)K=1.36,由表10-4查得Khb =1.342,由表10-3查得 心=KFa=1.4，由圖10-13查得 后 =1.4,故載荷系數(shù)K=KKvKh Khb =1.25 X 1.36 X 1.4 X 1.342=3.1947）按實際載荷系數(shù)校正分度圓直徑同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!11所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時

21、，你對夢想的偏執(zhí)。=47.53mmdi=dit 3 K =37.75 X 3 3-194VKtV 1.68）計算模數(shù)mn同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!12所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!#所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。mn= dicos B /Zi=47.53 X cos14 /24=1.9228、按齒根彎曲強度計算m32KTY COS2YFaYsadZ；同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!#所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!#所

22、謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。（1）確定公式內(nèi)各計算參數(shù)1）計算載荷系數(shù)CKAg 幺=1.25 X 1.35 X 1.4 X 1.4=3.3322）根據(jù)縱向重合度& b=1.903，從機械設(shè)計教材圖10-28查得Yb=0.883）計算當量齒數(shù)33 人Zv1=Z/cos B =24/cos 14=26.25833Zv2=Z2/cos B =48/cos 14=52.5164）查取齒形系數(shù)由機械設(shè)計教材表10-5查得YFa1=2.590,Y Fa2=2.425）查應(yīng)力校正系數(shù)： Wa1=1.598,Ysa2=1.7086）彎曲疲勞許用應(yīng)力計算由機械設(shè)

23、計教材圖10-2c查得小齒輪彎曲疲勞強度極限c FE1=410Mpa大齒輪彎曲疲 勞強度極限c FE2=245Mpa由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) Kfn1=0.83,Kfn2=0.89。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,則彎曲疲勞許用應(yīng)力c f 1= Kfn1 c fe1/S=0.83 X 410/1.4=243.07Mpa c f2= KFN2C fe2/S=0.89 X 245/1.4=155.75Mpa7）計算大小齒輪汁，并加以比較YFa"sa1 =2.59 1.598 =o 071 f1 =243.07=.YFa2YSa2 = 2.42 1.708 =° °

24、;265F 2155.75大齒輪的數(shù)值大(2) 設(shè)計計算m n> 32KTY cos2 YFaYsa = 3dZ；2 i12 3194 °88 cos 140.0265=1.322mm1 242 1.655對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) m大于齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取m=1.5，已可滿足彎曲強度，但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸 疲勞強度算得的分度圓直徑di=47.53mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由乙=d icos B /mn=47.53 x cos 14 =30.745，取 乙=30,則 Z2=uZi=609、幾何尺寸計算(1) 計算中心距a=(Z

25、1+乙)mn/2cos B =(30+60) x 1.5/2cos 14 =69.588mm 取 a=70mm(2) 按圓整后的中心距修正螺旋角°(Z1 Z2)mn(30 60) 1.5 仆”fB =arccos - - =arccos=15.3592a2 70(3) 計算大小齒輪分度圓直徑d1=Z1m/cos B =30x 1.5/cos 15.359 =46.667mmd2=乙m/cos B =60x 1.5/cos 15.359 =93.333mm(4) 計算齒輪寬度b=Odd1=1 x 46.667=46.667mm，圓整后取 b=47mm 則 B2=47mm,l1=52mm

26、由于乙、乙、d1、b、B發(fā)生變化,故相應(yīng)的參數(shù)需要修正，然后再根據(jù)修正結(jié)果, 看齒輪強度是否足夠。經(jīng)過修正后發(fā)現(xiàn)齒輪強度足夠，因此還用原來的數(shù)值。齒輪傳動尺寸如表4.1。表4.1 齒輪傳動尺寸名稱計算公式結(jié)果法面模數(shù)m1.5法面壓力角a n20：螺旋角15.359：齒數(shù)乙30Z260傳動比i2d146.667mm分度圓直徑d293.333mm齒頂圓直徑da1=d+2ha * m49.667mmda2=ck+2ha * m96.333mm齒根圓直徑df1 =d1-2(ha * +c *) m n42.167mmdf2=d2-2(ha * +c *) mn88.833mm中心距a=m(Z1+Z0/

27、2cos B70mm齒寬B152mmB247mm4.1.2齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計通過齒輪傳動的強度計算，只能確定出齒輪的主要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺 旋角、分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪觳等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常都由結(jié)構(gòu)設(shè) 計而定。齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計與齒輪的幾何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及經(jīng)濟性能 等因素有關(guān)。進行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須綜合考慮上述各方面的因素。小齒輪直徑很小，故米用齒輪軸結(jié)構(gòu)大齒輪的齒頂圓直徑小于160mm因此做成實心結(jié)構(gòu)的齒輪，具體結(jié)構(gòu)見零件圖 4.2軸的設(shè)計軸的設(shè)計和其他零件的設(shè)計相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位

28、以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確 定軸的結(jié)構(gòu)及尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠 性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是軸設(shè)計中 的最重要的內(nèi)容。軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下, 軸的工作能力主要取決于軸的強度。這事只需對軸進行強度計算，以防止斷裂或塑性變 形。而對剛度要求高的軸和受力大的細長軸，還應(yīng)進行剛度計算，以防止工作時產(chǎn)生較 大的彈性變形。421軸的材料的選擇和最小直徑估算軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用 圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力

29、集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理和化學 熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸比較廣泛，其中最常用的 是45鋼。根據(jù)工作條件，初選軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按按扭轉(zhuǎn)強度法進行最小直徑估算。即：dmin=A3 P。初算軸徑時，若最小軸徑段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強度的影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時，d增大5%-7%當有兩個鍵槽時，d增大10%-15% A值由機械設(shè)計教材表15-3確定，高速軸 Ai=126,低速軸A）2=120。4.77高速軸：=14.873mmd1min=A01 3=126X 3V n1 2900因為該軸最小軸徑處安裝聯(lián)軸器，設(shè)有一個鍵槽，故增大7%

30、則由此算得最小軸徑d1min=15.915mm取整得 d1min=16mm低速軸：d2心譏=120X 仍53 =17542mm 取整的 d2min=18mm輸入軸（高速軸）的最小軸徑處安裝聯(lián)軸器，為了使軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng), 需同時選取聯(lián)軸器的型號聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為Tca=KT：入，查機械設(shè)計課程設(shè)計表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩的變化小， 故取Ka=1.3。則Tca=KTi入=1.3 xl5.71=20.423Nmo按照計算轉(zhuǎn)矩小于公稱轉(zhuǎn)矩，查機械 設(shè)計課程設(shè)計表13-4，選用TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩31.5Nm辦聯(lián)軸器孔徑dn=20mm辦聯(lián)軸器長度L=52mm辦聯(lián)軸器與軸配合的穀孔

31、長度 L1=38mm 4.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件類 型、尺寸、數(shù)量以及軸連接的方式；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工 藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，而且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況不同而異，所 以軸沒有標準的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計時，必須針對不同的情況進行具體的分析。但是，不論 何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件都要有準確的工作位置；軸上 的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的工藝性等。1、高速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 各軸段直徑的確定d1仁最小軸徑處，裝聯(lián)軸器的外伸

32、軸段d n=20mmd12：密封處軸段定位軸肩的高度 h=(0.070.1)d 11,取h=0.1dn,則h=0.1d 11=0.1x 20=2mm 故 d12=dn+2h=20+4=24mn取 d12=25mrpd13 :滾動軸承處軸段取d13=30mm查機械設(shè)計課程設(shè)計表12-4，滾動軸承型號選取 30206,其尺寸為 dx Dx Tx B=30x 62 x 17.25 x 16mrpd14：過度軸段取d14=36mmd15： d15=d14=36mrpd16： d16=d13=30mm(2) 各軸段長度的確定l 11：辦聯(lián)軸器與配合穀孔長度L1=38mm為了保證軸端擋圈只壓在辦聯(lián)軸器上不

33、壓在軸端面上，故I 11略短于L1，取I 11=36mml 12：根據(jù)與軸承端蓋的配合關(guān)系I 12=50mmI 13：由滾動軸承裝配關(guān)系I 13=17mmI 14： I 14=40mrpI 15：由小齒輪齒寬決定 I 15=52mmI 16： I i6=40mml 17:由滾動軸承裝配關(guān)系I i7=17mm2、低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 各軸段直徑的確定d"：與滾動軸承配合由機械設(shè)計課程設(shè)計表12-4選滾動軸承的型號為30207,其尺寸為 dx DXTX B=35X 72X 18.25 X 17mm因此取 d21=35mmd22：過度軸段d 22=40mmd23 :低速齒輪段d 23=4

34、6mmd24 :軸環(huán) d 24=54mmd25：過度軸段d 25=46mmd26 :與滾動軸承配合 d 26=35mmd27： d27=30mm(2) 各軸段長度的確定121 :由滾動軸承裝配關(guān)系確定I 21=17mmI 22： I 22=44.5mm123 :略短于齒輪寬度I 23=45mmI 24 :軸環(huán) I 24=10mr；125： 125=32.5mm126:由滾動軸承裝配關(guān)系I 26=17mmI 27： I 27=50mm128 :圓錐軸段I 28=50mm129： 129=20mm8、細部結(jié)構(gòu)參見零件圖。4.2.3軸的校核軸的校核包括強度校核和剛度校核。進行軸的強度校核計算時，應(yīng)根

35、據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法， 并恰當?shù)倪x取其許用應(yīng)力。對于僅僅承受扭矩的軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強度條件計算；對于只承 受彎矩的軸，應(yīng)按彎曲強度條件計算，需要時還應(yīng)按疲勞強度條件進行精確校核。軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，就會影響軸上零件的正常工作，甚至會喪失機器應(yīng)有的工作性能。因此，在設(shè)計有剛度要求的軸時， 必須進行剛度的校核計算。這里以低速軸為例。齒輪對軸的力作用點按簡化原則應(yīng)在齒輪寬度的中點，因此可決定低速軸上齒輪力的作用點的位置。軸上安裝的 30207軸承，從機械設(shè)計課程設(shè)計表12-6可知，它的負 荷作用中心到到軸承外端面的距離 a=15.3mm故

36、可計算出支點跨距和軸上各力作用點的 相互位置尺寸。支點跨距=135mm據(jù)此可計算出軸上的作用力、支反力，從而來進行彎 曲合成強度校核。計算軸上的作用力圓周力：Ft=2T/d 2=2X 15.71 X 103/93.333=336.64N徑向力：Fr=Fttan a n /cos B =336.64 X tan 20 /cos 15.359 =127.07N軸向力：Fa=Ftan B =336.64 X tan 15.359 =92.47N同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!18所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!19所謂的光輝歲月，并不是

37、以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。受力圖如圖6.1 :同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!#所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!#所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。水平面支反力：68Ft= 336.64N68 * 同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!#所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!#所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。Fhb=168.32N彎矩圖：68 X 10=11.45Nm垂直面支反力

38、:Fr=127.07NFvb=53.54N彎矩圖:最大彎矩 M=53.54 X 68 X 10 =4.32Nm圖6.1軸的強度校核受力圖合成彎矩:同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!20所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!#所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。=12.24NmMc .M 垂 M 水(11.45)2 (4.32)2同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!#所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。扭矩圖如圖6.2 :T2=29.84Nm圖6.2軸的強度校核扭矩圖當量彎矩:

39、=17.32NmMe . M o ( T2)2(12.24)2 (0.3 29.84)2a取0.3,為不變載荷截面C的強度為:同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!21所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!#所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。W因此軸的強度足夠。Me 17.320.1d30.1 4630.002Mpa同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!22所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。5潤滑與密封的設(shè)計齒輪在傳動時，相嚙合的齒面間有相對滑動，因此就要發(fā)生摩擦和磨損，增加動

40、 力消耗，降低傳動效率。特別是高速傳動，就更要考慮齒輪的潤滑。通用的閉式齒輪傳動，其潤滑方式根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定。當齒輪的圓周 速度小于12m/s時，常將大齒輪的輪齒進入油池中進行浸油潤滑。本次設(shè)計采用機械油潤滑，查機械設(shè)計課程設(shè)計表15-1選全損耗系統(tǒng)用油，其代號為L-AN15(GB/T 443-1998)，此潤滑油一般用于小型機床齒輪箱、傳動裝置軸承、中 小型電動機、風動工具等。系統(tǒng)的密封設(shè)計詳見傳動系統(tǒng)裝配圖。同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!23所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。結(jié)論畢業(yè)設(shè)計是本科教學工作的最后一個環(huán)節(jié)，同時也是很重要的一個環(huán)節(jié)，是

41、對學 生整個大學生活中所學知識的綜合檢驗。通過本次設(shè)計，對磨床及其主傳動系統(tǒng)有了進一步的了解，充分的運用了本專業(yè) 所學的科目，將這些知識進行了綜合運用，同時把這四年的學習中所學到的、看到的， 盡可能的運用到本次設(shè)計中。在對機械和機械傳動零件的分析、設(shè)計、選用、正確使用 以及維護等方面有了更加深刻的理解。真正做到了理論與實踐相結(jié)合?？偨Y(jié)了過去四年 中學習到的機械設(shè)計制造的基本知識，進一步了解常用機構(gòu)、常用傳動方式、聯(lián)接零部 件、軸系零部件的應(yīng)用。通過對本課程的學習，使我對機械設(shè)計方面的基本內(nèi)容有一個 總體了解，對機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的認識上升到了一個新的高度，在機械傳動綜合實驗臺本體設(shè)計中

42、掌握典型的機械傳動的組成、機構(gòu)的運動學和動力學分析，理解輪系運動方式及動力傳遞，掌握傳動部件效率測定和計算。進一步了解機構(gòu)組成及其運動特性，了解確定機械產(chǎn)品設(shè)計方案的方法，根據(jù)給定 工程實際題目，設(shè)計最優(yōu)方案，培養(yǎng)我在實際工程中的動手能力，培養(yǎng)了我創(chuàng)新意識及 綜合設(shè)計能力。同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風!24所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無人問津時，你對夢想的偏執(zhí)。致謝本次設(shè)計是在劉萬福教授的悉心指導下完成的。劉教授在百忙之中還專門抽出時間給我們指導，在這課程設(shè)計的短短的幾個月的時間里，使我鞏固了以前所學的知識，通過這 次的畢業(yè)設(shè)計，使我對今后的工作更加充滿了信心。劉主任以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高 度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神將對我今后的工作 和學習