C6140普通車(chē)床主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：C6140普通車(chē)床主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)系 部 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 班 級(jí) 數(shù)控093 學(xué)生姓名 索林韜 學(xué) 號(hào) 091009109 指導(dǎo)教師 段翠芳 2012年 5 月 10日摘要目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)或類(lèi)比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗(yàn)）設(shè)計(jì)方法。本文探索科學(xué)理論的應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)和資料，確定設(shè)計(jì)方案：1. 參數(shù)擬定根據(jù)機(jī)床類(lèi)型，規(guī)格和其他特點(diǎn)，了解典型工藝的切削用量，結(jié)合實(shí)際條件和情況，并與同類(lèi)機(jī)床對(duì)比分析后確定：極限轉(zhuǎn)速和，公比（或級(jí)數(shù) Z ），主傳動(dòng)電機(jī)功率N。2. 傳動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)擬定的參數(shù)

2、，通過(guò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案和轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)圖，計(jì)算各轉(zhuǎn)動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并驗(yàn)算主軸的轉(zhuǎn)速誤差。3. 動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)估算齒輸模數(shù)m和直徑d，選擇和計(jì)算反向離合器，制動(dòng)器。將各傳動(dòng)件及其它零件在展開(kāi)圖和剖面圖上做初步的安排，布置和設(shè)計(jì)。4. V帶的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，進(jìn)行V帶和帶輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算。5. 主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿”，進(jìn)行設(shè)計(jì)和會(huì)制的。圖上各零件要表達(dá)清楚，并標(biāo)注尺寸和配合。這樣既能提高機(jī)床設(shè)計(jì)和制造水平，也將促進(jìn)設(shè)計(jì)方法的現(xiàn)代化。關(guān)鍵詞： 齒輪； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 箱體AbstractThe machine tool spindl

3、e gear box design or to experience or analogy based on traditional design method ( experience ).This paper explores the application of scientific theory, scientific analysis of the processing experience, data and information, the determination of design scheme:According to the machine type, size and

4、 other characteristics, understanding the typical process of cutting parameters, with the world's terms and conditions, and with a similar machine after the comparative analysis to determine: speed and, common ratio ( or series Z ), the main drive motor power N.The 2transmission designAccording

5、to the parameter drafted, through the structure of network and speed chart analysis, determine the rotational structure scheme and the rotation system diagram, calculation of the rotation pairs of transmission ratio and gear teeth, and checking the spindle speed error.3dynamic calculation and struct

6、ure sketch designEstimation of gear modulus m and D diameter, selection and calculation of reverse clutch, brake.The transmission parts and other parts in the expansion plans and sections do preliminary arrangement, layout and design.4shaft and bearing calculationIn the structure of the draft on the

7、 basis, a transmission shaft stiffness and the shafting bearing life checking.5spindle gear box assembly designMain gearbox assembly drawing is the structure sketch for" papers", design and system. Map all parts to express clearly, and dimensioning and coordination.This can enhance the mac

8、hine tool design and manufacturing level, also will promote the modernization design method.Key words: gear box; structure design; 目錄1.車(chē)床參數(shù)的擬定31.1概述 31.2參數(shù)的擬定 32.傳動(dòng)設(shè)計(jì) 52.1傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇確定52.2 轉(zhuǎn)速圖的擬定 72.3齒輪齒數(shù)的確定及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制93.動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)133.1計(jì)算轉(zhuǎn)速133.2傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算133.3齒輪模數(shù)的估算和計(jì)算183.4軸承的選擇和校核233.5摩擦離合器的選擇與校核26

9、4.V帶的設(shè)計(jì)294.1V帶的傳動(dòng)計(jì)算294.2傳動(dòng)軸的估算314.3齒輪模數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算334.4帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)384.5片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算385.主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)415.1主軸剛度驗(yàn)算415.2齒輪校驗(yàn)435.3軸承的校驗(yàn)445.4軸輪塊的設(shè)計(jì)455.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)465.6主軸組件的設(shè)計(jì)47結(jié)束語(yǔ)5253致謝53參考文獻(xiàn)541.車(chē)床參數(shù)的擬定1.1概述普通機(jī)床的規(guī)格和類(lèi)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(chē)床C6140主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。車(chē)床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)（GB1582-79，JB/Z1

10、43-79）工件最大回轉(zhuǎn)直徑D(mm)正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速nmax( )電機(jī)功率N（kw）公比轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z反轉(zhuǎn)40014005.51.4112級(jí)數(shù)Z反=Z正/2；n反max1.1n正max1.2參數(shù)的擬定1.2.1 確定極限轉(zhuǎn)速 ， 又=1.41 得Rn=43.79. 取 Rn=45；，去標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速列.1.2.2 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)揮其使用性能，滿(mǎn)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5.5KW，根據(jù)車(chē)床設(shè)計(jì)手冊(cè)附錄表2選Y132S-4，額定功率5.5，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速1440 ，最大額定轉(zhuǎn)距2.2。2.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2.1傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇確定2.1.1

11、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)順序的傳遞組組成，各傳動(dòng)組分別有Z1、Z2、Z3、個(gè)傳動(dòng)副.即Z=Z1Z2Z3傳動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為適合，即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子： 即 Z=2a3b實(shí)現(xiàn)12級(jí)主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫(xiě)成多種傳動(dòng)副的組合:(1) 12=3×4 (2) 12=4×3(3) 12=3×2×2 (4) 12=2×3×2(5) 12=2×2×3按照傳動(dòng)副“前多后少”的原則選擇Z=3×2×2這一方案，但主軸換向采用雙向片式摩擦離合器結(jié)構(gòu)，致使軸的軸向

12、尺寸過(guò)大，所以此方案不宜采用，而應(yīng)先擇12=2×3×2。方案(4）是比較合理的 12=2×3×22.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)大順序的安排12=2×3×2的傳動(dòng)副組合，其傳動(dòng)組的擴(kuò)大順序又可以有6種形式：(1) 12=21×32×26 (2) 12=21×34×22(3) 12=23×31×26 (4) 12=26×31×23(5) 12=22×34×21 (6) 12=26×32×21根據(jù)級(jí)比指數(shù)分配要“前密后疏”的原則，

13、應(yīng)選用Z=21×32×26這一方案，然而對(duì)于我們所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)將會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：第一變速組采用降速傳動(dòng)時(shí)，由于摩擦離合器徑向結(jié)構(gòu)尺寸限制，使得軸上的齒輪直徑不能太小，軸上的齒輪則會(huì)成倍增大。這樣，不僅使-軸間中心距加大，而且-軸間的中心距也會(huì)輥大，從而使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸增大。這種傳動(dòng)不宜采用。如果第一變速組采用升速傳動(dòng)，則軸至主軸間的降速傳動(dòng)只能同后兩個(gè)變速組承擔(dān)。為了避免出現(xiàn)降速比小于允許的杉限值，常常需要增加一個(gè)定比降速傳動(dòng)組，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這種傳動(dòng)也不是理想的。如果采用Z=××這一方案則可解決上述存在的問(wèn)題。2.1.3 繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖2.1結(jié)構(gòu)網(wǎng)

14、2.1.4 傳動(dòng)組的變速范圍的極限值齒輪傳動(dòng)最小傳動(dòng)比Umin1/4,最大傳動(dòng)比Umax2,決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍rmax=umax/umin8。因此，要按照下表，淘汰傳動(dòng)組變速范圍超過(guò)極限值的所有傳動(dòng)方案。極限傳動(dòng)比及指數(shù)X,X,值為：表2.1 公比極限傳動(dòng)比指數(shù)1.41X值：Umin=1/44X,值：Umax=x, =22(X+ X,)值：rmin=x+x=862.1.5最大擴(kuò)大組的選擇正常連續(xù)的順序擴(kuò)大組的傳動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式為：Z=Z11Z2Z1Z3Z1Z2最后擴(kuò)大組的變速范圍，按照r8原則，導(dǎo)出系統(tǒng)的最大級(jí)數(shù)Z和變速范圍Rn為：表2.2 Z3 2 3 1.41 Z=12 Rn=4

15、4 Z=9 Rn=15.6最后擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)目Z3=2時(shí)的轉(zhuǎn)速范圍遠(yuǎn)比Z3=3時(shí)大因此，在機(jī)床設(shè)計(jì)中，因要求的R較大，最后擴(kuò)大組應(yīng)取2更為合適。同時(shí)，最后傳動(dòng)組與最后擴(kuò)大組往往是一致的。安裝在主軸與主軸前一傳動(dòng)軸的具有極限或接近傳動(dòng)比的齒輪副承受最大扭距，在結(jié)構(gòu)上可獲得較為滿(mǎn)意的處理，這也就是最后傳動(dòng)組的傳動(dòng)副經(jīng)常為2的另一原因。2.2 轉(zhuǎn)速圖的擬定運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定以后，主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定了電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上，選擇電機(jī)型號(hào)，確定各中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖，使主運(yùn)動(dòng)逐步具體化。2.2.1主電機(jī)的選定1電機(jī)功率N：中型機(jī)床上，一般都采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。

16、根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定電機(jī)功率：N=5.5KW電機(jī)轉(zhuǎn)速：選用時(shí)，要使電機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速和I軸轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免采用過(guò)大的升速或過(guò)小的降速傳動(dòng)。=1440r/min3）分配降速比: 該車(chē)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)共設(shè)有四個(gè)傳動(dòng)組其中有一個(gè)是帶傳動(dòng)。根據(jù)降速比分配應(yīng)“前慢后快”的原則以及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動(dòng)組最小傳動(dòng)比。u總=/ =28/1440=1/51.4分配總降速傳動(dòng)比時(shí)，要考慮是否增加定比傳動(dòng)副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)和有利于減小齒數(shù)和減小徑向與軸向尺寸，必須按“前慢后快”的原則給串聯(lián)的各變速器分配最小傳動(dòng)比。a 決定軸-的最小降速傳動(dòng)比主軸上的齒輪希望大一些，能起到飛輪的作用

17、，所以最后一個(gè)變速組的最小降速傳動(dòng)比取極限1/4，公比=1.41，1.414=4，因此從 軸的最下點(diǎn)向上4格，找到上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，連接對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)即為-軸的最小傳動(dòng)比。b 決定其余變速組的最小傳動(dòng)比根據(jù)“前慢后快”的原則，軸-間變速組取umin=1/3，即從軸向上3格，同理，軸-間取u=1/3，連接各線(xiàn)。c 根據(jù)個(gè)變速組的傳動(dòng)比連線(xiàn)按基本組的級(jí)比指數(shù)x0=3，第一擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)x1=1，第二擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)x3=6,畫(huà)出傳動(dòng)系統(tǒng)圖如2.2所示 圖2.2轉(zhuǎn)速圖2.3 齒輪齒數(shù)的確定及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制2.3.1齒輪齒數(shù)的確定的要求可用計(jì)算法或查表確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡(jiǎn)便，根據(jù)要求的傳動(dòng)比u和初步定出

18、的傳動(dòng)副齒數(shù)和，查表即可求出小齒輪齒數(shù)。選擇時(shí)應(yīng)考慮：1.傳動(dòng)組小齒輪應(yīng)保證不產(chǎn)生根切。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其最小齒數(shù)=172.齒輪的齒數(shù)和SZ不能太大，以免齒輪尺寸過(guò)大而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)增大，一般推薦齒數(shù)和SZ100-120，常選用在100之內(nèi)。3.同一變速組中的各對(duì)齒輪，其中心距必須保證相等。4.保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過(guò)大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚5. 保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定的范圍之內(nèi)。 圖2.3 齒輪的壁厚 2.3.2 變速傳動(dòng)組中齒輪齒數(shù)的確定 1）確定齒輪齒數(shù) 1. 用計(jì)算法確定第一個(gè)變速組中各齒輪的齒數(shù) Zj+Zj= Zj/Zj =uj其中 Zj主動(dòng)齒輪的齒數(shù) Zj被動(dòng)齒輪的齒數(shù) uj一對(duì)

19、齒輪的傳動(dòng)比 一對(duì)齒輪的齒數(shù)和為了保證不產(chǎn)生根切以及保證最小齒輪裝到軸上或套筒上具有足夠的強(qiáng)度，最小齒輪必然是在降速比最大的傳動(dòng)副上出現(xiàn)。把Z1的齒數(shù)取大些：取Z1=Zmin=20則 Z2= =58齒數(shù)和SZ=Z1+Z2=20+58=78同樣根據(jù)公式 Z3=Z4=39 2. 用查表法確定第二變速組的齒數(shù)a 首先在u1、u2、u3中找出最小齒數(shù)的傳動(dòng)比u1b 為了避免根切和結(jié)構(gòu)需要，取Zmin=24c 查表找到u1=1/1.413的倒數(shù)2.82的行找到Zmin=24查表最小齒數(shù)和為92d 找出可能的齒數(shù)和Sz的各種數(shù)值，這些數(shù)值必須同時(shí)滿(mǎn)足各傳動(dòng)比要求的齒輪齒數(shù) 能同時(shí)滿(mǎn)足三個(gè)傳動(dòng)比要求的齒數(shù)和

20、有SZ=92 96 99 102e 確定合理的齒數(shù)和 SZ=102 依次可以查得Z5=27 Z6=75Z7=34 Z8=68Z9=42 Z10=60同理可得其它的齒輪如下表所示：表2.3變速組第一變速組第二變速組第三變速組齒數(shù)和78102114齒輪Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13Z14齒數(shù)20583939247834684260239176382）驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差由于確定的齒輪齒數(shù)所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)設(shè)計(jì)的理論轉(zhuǎn)速難以完全相符，需要驗(yàn)算主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過(guò)±10(-1)%。主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下式計(jì)算n實(shí)=nE×(1-)×ua

21、×ub×uc×ud其中 滑移系數(shù)=0.2ua ub uc ud分別為各級(jí)的傳動(dòng)比12/45 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n=±10(-1)%n實(shí)1=1440×0.625×0.98×0.35×0.35×0.25=27.8n=(27.8-28)/28=0.7%3） 齒輪的布置為了使變速箱結(jié)構(gòu)緊湊以及考慮主軸適當(dāng)?shù)闹С芯嚯x和散熱條件，其齒輪的布置如下圖2.4所示。4）繪制主傳動(dòng)系統(tǒng)圖按照主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖以及齒輪齒數(shù)繪制主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下2.5所示 圖2.4 齒輪結(jié)構(gòu)的布置圖2.5主傳動(dòng)系統(tǒng)圖3

22、 .強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)3.1 計(jì)算轉(zhuǎn)速3.1.1主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=nminz/3-1z=12nj=nmin3=28×2.82=79r/min3.1.2中間傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速軸上的6級(jí)轉(zhuǎn)速分別為：112、160、224、315、450、630r/min.主軸在79r/min以上都可以傳遞全部功率。軸經(jīng)Z13-Z14傳遞到主軸，這時(shí)從112r/min以上的轉(zhuǎn)速全部功率，所以確定最低轉(zhuǎn)速112r/min為軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。按上述的方法從轉(zhuǎn)速圖中分別可找到計(jì)算轉(zhuǎn)速：軸為315r/min,軸為900r/min,電動(dòng)機(jī)軸為1440r/min.3.1.3齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速Z10安裝在軸上，從轉(zhuǎn)速圖可見(jiàn)

23、Z10齒輪本身有6種轉(zhuǎn)速，其要傳遞全部的功率的計(jì)算轉(zhuǎn)速為112r/min。3.2傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算3.2.1傳動(dòng)軸直徑的估算傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑： mm其中：N該傳動(dòng)軸的輸入功率KWNd電機(jī)額定功率；從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角(deg/m),可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取如表3.2所示表3.2 剛度要求允許的扭轉(zhuǎn)角 主 軸 一般的傳動(dòng)軸較低的傳動(dòng)軸0.5111.51.52對(duì)于一般的傳動(dòng)軸，取=1.5 KW=900 r/min mm取mmKW=425 r/min =37 mm取 KW=150 mm采用花鍵軸結(jié)構(gòu)，即

24、將估算的傳動(dòng)軸直徑d減小7%為花鍵軸的直徑，在選相近的標(biāo)準(zhǔn)花鍵。d1=29.3×0.93=27.0d2=34.5×0.93=32.0d3=42.2×0.93=40.0查表可以選取花鍵的型號(hào)其尺寸分別為軸取 6-28×32×7軸取 8-32×36×6軸取 8-42×46×80 3.2.2 主軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件的主軸參與切削成形運(yùn)動(dòng)，此，它的精度和性能性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度與表面粗糙度）。1）主軸直徑的選擇查表可以選取前支承軸頸直徑D1=90 mm后支承軸頸直徑 D2

25、=(0.70.85)D1=6377 mm 選取 D2=70 mm2）主軸內(nèi)徑的選擇車(chē)床主軸由于要通過(guò)棒料，安裝自動(dòng)卡盤(pán)的操縱機(jī)構(gòu)及通過(guò)卸頂尖的頂桿必須是空心軸。確定孔徑的原則是在滿(mǎn)足對(duì)空心主軸孔徑要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求盡可能取大些。推薦：普通車(chē)床d/D(或d1/D1)=0.550.6其中 D主軸的平均直徑，D=(D1+D2)/2 d1前軸頸處內(nèi)孔直徑d=(0.550.6)D=4448 mm所以，內(nèi)孔直徑取45mm3）前錐孔尺寸前錐孔用來(lái)裝頂尖或其它工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。選擇如下：莫氏錐度號(hào)取5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐度尺寸大端直徑 D=44.3994）主軸前端懸伸量的

26、選擇確定主軸懸伸量a的原則是在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)要求的前提下，盡可能取小值。主軸懸伸量與前軸頸直徑之比a/D=0.61.5a=(0.61.5)D1=54135 mm所以，懸伸量取100mm5）主軸合理跨距和最佳跨距選擇 根據(jù)表3-14 見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算前支承剛度。 前后軸承均用3182100系列軸承，并采用前端定位的方式。查表 =1700×901.4=9.26×105 N/mm因?yàn)楹筝S承直徑小于前軸承，取KB =6.61×105N/mm其中 為參變量綜合變量其中 E彈性模量，取E=2.0×105 N/mm2 I轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，I=(D4-d4)/64=3.14

27、5;(804-454)=1.81×106mm =0.3909由圖3-34中，在橫坐標(biāo)上找出=0.3909的點(diǎn)向上作垂線(xiàn)與的斜線(xiàn)相交，由交點(diǎn)向左作水平線(xiàn)與縱坐標(biāo)軸相交，得L0/a=2.5。所以最佳跨距L0 L0=2.5a=2.5×100=250 mm又因?yàn)楹侠砜缇嗟姆秶?L合理=(0.751.5)L0=187.5375 mm所以取L=260 mm6）主軸剛度的驗(yàn)算對(duì)于一般機(jī)床主軸，主要進(jìn)行剛度驗(yàn)算，通常能滿(mǎn)足剛度要求的主軸也能滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。對(duì)于一般受彎矩作用的主軸，需要進(jìn)行彎矩剛度驗(yàn)算。主要驗(yàn)算主軸軸端的位移y和前軸承處的轉(zhuǎn)角A。圖3.1 主軸支承的簡(jiǎn)化 切削力 Fz=302

28、6N撓度 yA= = =0.01 y=0.0002L=0.0002×260=0.052 yAy傾角 A= = =0.00011前端裝有圓柱滾子軸承，查表A=0.001rad AA 符合剛度要求。3.2.3 主軸材料與熱處理材料為45鋼，調(diào)質(zhì)到220250HBS，主軸端部錐孔、定心軸頸或定心圓錐面等部位局部淬硬至HRC5055，軸徑應(yīng)淬硬。3.3 齒輪模數(shù)的估算和計(jì)算3.3.1齒輪模數(shù)的估算根據(jù)齒輪彎曲疲勞的估算：mm齒面點(diǎn)蝕的估算：mm其中為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，A為齒輪中心距。由中心距A及齒數(shù)、求出模數(shù)：mm根據(jù)估算所得和中較大的值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。1）齒數(shù)為32與64的齒輪N=5

29、.28KW mm= mm mm取模數(shù)為22）齒數(shù)為56與40的齒輪 mm=mmmm取模數(shù)為23）齒數(shù)為27與75的齒輪 N=5.25KWmm =mmmm取模數(shù)為2.54）齒數(shù)為34與68的齒輪N=525KW mm=10.8 mm mm取模數(shù)為2.55）齒數(shù)為42與60的齒輪 N=5.25KW mm=mmmm取模數(shù)為2.56）齒數(shù)為23與91的齒輪N=5.20KWmm =mmmm取模數(shù)為2.57）齒數(shù)為76與38的齒輪 N=5.20KW mm =mmmm取模數(shù)為2.53.3.2 齒輪模數(shù)的驗(yàn)算結(jié)構(gòu)確定以后，齒輪的工作條件、空間安排、材料和精度等級(jí)等都已確定，才可能核驗(yàn)齒輪的接觸疲勞和彎曲疲勞強(qiáng)度

30、值是否滿(mǎn)足要求。根據(jù)齒輪的接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為：mm根據(jù)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)公式為：mm式中：N-計(jì)算齒輪傳遞的額定功率 -計(jì)算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min-齒寬系數(shù)，常取610；-計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動(dòng)中最小齒輪的齒數(shù)；-大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，；“+”用于外嚙合，“-”號(hào)用于內(nèi)嚙合；-壽命系數(shù)，；3.5-工作期限系數(shù)，；3.6齒輪等傳動(dòng)件在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線(xiàn)指數(shù)m和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)Con-齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/min;T-預(yù)定的齒輪工作期限，中型機(jī)床推薦：T=1500020000h;-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)-功率利用系數(shù)-材料強(qiáng)化系數(shù)。幅值低的交變我荷可使金屬材料的晶粒

31、邊界強(qiáng)化，起著阻止疲勞細(xì)縫擴(kuò)展的作用；（壽命系數(shù)）的極限當(dāng)；-工作情況系數(shù)。中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)：=1.21.6；-動(dòng)載荷系數(shù)-齒向載荷分布系數(shù)Y-齒形系數(shù)；、-許用彎曲、接觸應(yīng)力MPa1)齒數(shù)為32與64的齒輪KWmm節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級(jí)為7級(jí) 。 =1.2 由表9得：=1 =0.71 由表可知 所以 取Ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，可取齒輪材料為45 整淬=1100MPa =320MPa由表10可知 可查得 Y=0.45 所以 模數(shù)取2適合要求。同樣可以校核其它齒輪的模數(shù)也符合要求。3.4 軸承的選擇與校核機(jī)床傳動(dòng)軸常用的滾動(dòng)軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升?？蛰d功率和噪音等

32、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、支承孔的加工精度要求都比較高，異常球軸承用得更多。但滾錐軸承的內(nèi)外圈可以公開(kāi)。裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時(shí)在沒(méi)有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。選擇軸承的型式和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其它結(jié)構(gòu)條件。即要滿(mǎn)足承載能力要求，又要符合孔的加工工藝，可以用輕、中、或重系列的軸承來(lái)達(dá)到支承孔直徑的安排要求?；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)軸承選用G級(jí)精度。3.4.1一般傳動(dòng)軸上的軸承選擇在傳動(dòng)軸上選擇6200系列的深溝球軸承，其具體的型號(hào)和尺寸如下表3.3所示表3.3 傳動(dòng)軸 軸承型號(hào)620572067207

33、 軸承尺寸 25×52 30×5535×723.4.2主軸軸承的類(lèi)型主軸的前軸承選取3182100系列雙列向心短圓柱滾子軸承。這種軸承承載能力大，內(nèi)孔有1：12錐度，磨擦系數(shù)小，溫升低，但不能承受軸向力，必須和能承受軸向力的軸承配合使用，因此整個(gè)部件支承結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 圖3.13.4.3 軸承間隙調(diào)整為了提高主軸回轉(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、噪聲和抗振性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過(guò)大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒(méi)有明顯效果，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。調(diào)整結(jié)構(gòu)

34、形式如下圖所示： 圖3.2調(diào)整說(shuō)明：轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺母，使內(nèi)圈向大端移動(dòng)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。移動(dòng)量完全靠經(jīng)驗(yàn)，一旦調(diào)整過(guò)緊，難以把內(nèi)圈退回。3.4.4軸承的較核1) 滾動(dòng)軸承的疲勞壽命驗(yàn)算或額定壽命 (h) 額定動(dòng)載荷(N) 動(dòng)載荷(N)滾動(dòng)軸承的許用壽命(h)，一般取1000015000(h)壽命指數(shù)，對(duì)球軸承 =3 ，對(duì)滾子軸承=10/3速度系數(shù)， 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù) r/min壽命系數(shù)， 使用系數(shù) 轉(zhuǎn)化變化系數(shù) 齒輪輪換工作系數(shù) 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷(N)2)滾動(dòng)軸承的靜負(fù)荷驗(yàn)算 靜負(fù)荷 (N) 額定靜負(fù)荷 (N)安全系數(shù) 當(dāng)量靜載荷 (N) (N)、靜徑向，軸向系數(shù)校驗(yàn)第根軸上的軸承T=10000h查軸承樣

35、本可知，6205軸承的基本額定動(dòng)載荷=212000N =850 r/min =096 =0.8 =0.8 = =21437500同樣可以較核其它軸承也符合要求。3.5 摩擦離合器的選擇與驗(yàn)算3.5.1按扭矩選擇K=Kx9550 Nm式中離合器的額定靜力矩(Kgm) K安全系數(shù) 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最大負(fù)載力矩查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表，取K=2 =0.96K= =118.8 Nm3.5.2外摩擦片的內(nèi)徑d根據(jù)結(jié)構(gòu)需要采用軸裝式摩擦片，摩擦片的內(nèi)徑d應(yīng)比安裝在軸的軸徑大26mm,取d=35mm3.5.3選擇摩擦片尺寸(自行設(shè)計(jì))尺寸如下表3.4所示 表3.4片數(shù)靜力矩dDD1Bb96035909830103.5.4計(jì)

36、算摩擦面的對(duì)數(shù)Z 式中：f-摩擦片間的摩擦系數(shù)； p-許用壓強(qiáng)MPa；D-摩擦片內(nèi)片外徑 mm； d-摩擦片外片內(nèi)徑 mm；-速度修正系數(shù)； -接合面數(shù)修正系數(shù)； -接個(gè)次數(shù)修正系數(shù)； K-安全系數(shù)。分別查表 1.2 mm =35mm 1.0 =103.5.5摩擦片片數(shù)摩擦片總數(shù)為（z+1）片，即11片，根據(jù)具體情況設(shè)內(nèi)為6片，外5片。計(jì)算軸向壓力Q=3.14×1.0××=5073N4V帶的設(shè)計(jì)4.1 V帶傳動(dòng)的計(jì)算V帶傳動(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

37、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，Ka -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=80mm，bd =11mm，h=10，。(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(guò)小，即。查機(jī)械設(shè)計(jì)取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=125。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250mm。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(mǎn)足帶速

38、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?。?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 即 ，取A0=500mm.(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5-9，5-6 得p0= 0.17KW,p0 = 1.92KW查表5-11，k =0.98；查表5-12，kl =0.99 所以取根.(9)驗(yàn)算V帶的撓曲次數(shù) ，符合要求。(10)計(jì)算帶的張緊力和壓軸力查機(jī)械設(shè)計(jì)表5-2，q=0.1kg/m 單根帶的張緊力 帶輪軸的壓軸力 4.2 傳動(dòng)軸的估算傳動(dòng)軸除應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)

39、度要求外，還應(yīng)滿(mǎn)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(guò)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

40、二、第三變速組齒輪傳動(dòng)比，取0.02 。 反轉(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31.5456390125180實(shí)際轉(zhuǎn)速31.3843.9362.7687.87125.52175.73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25035550071010001400實(shí)際轉(zhuǎn)速247.66346.72495.31693.44990.631386.88轉(zhuǎn)速誤差%0.942.300.942.300.940.94 轉(zhuǎn)速誤差滿(mǎn)足要求。反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速誤差表主軸轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速4

41、7.5951903757501500實(shí)際轉(zhuǎn)速46.6093.19186.38367.73735.461470.93轉(zhuǎn)速誤差%1.901.901.901.901.901.90 轉(zhuǎn)速誤差滿(mǎn)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)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28mm.2軸的直徑：，取30mm.3軸的直徑：,取42.

42、5mm.4主軸的直徑：,取50mm.此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)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84

43、=42，=42，=35，=49；第二組齒輪：傳動(dòng)比：,，齒數(shù)和取90：=18，=72，=45，=45，=30，=60；第三組齒輪：傳動(dòng)比：,齒數(shù)和取110：=73，=37，=22，=88，反轉(zhuǎn)齒輪： 傳動(dòng)比：， 取，得 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=81，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)

44、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=140，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(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(jiàn)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1423126132118.533.752423126132118.533.75335310511197.533.754493147153139.533.755183546046.533.756723216222198.533.757453135141127.533.

45、758453135141127.533.759303909682.533.7510603180186172.533.7511733219225211.533.7512373111117103.533.7513223667258.533.7514883264270256.533.751535310511197.533.7516233697561.533.75173339910591.533.754.3.4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 反轉(zhuǎn)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

46、，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(wèn)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(yè)，當(dāng)。D是軸承外徑，查機(jī)械零件手冊(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：，4.5 片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算片式摩擦離合器目前在機(jī)床中應(yīng)用廣泛，因?yàn)樗梢栽谶\(yùn)轉(zhuǎn)中接通或脫開(kāi)，具有結(jié)合平穩(wěn)、沒(méi)有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī)床主傳動(dòng)。(1) 確定摩擦片

47、的徑向尺寸：摩擦片的外徑尺寸受到外形輪廓的限制，內(nèi)徑又由安裝它的軸徑d來(lái)決定，而內(nèi)外徑的尺寸決定著內(nèi)外摩擦片的環(huán)形接觸面積的大小，直接影響離合器的結(jié)構(gòu)與性能。表示這一特性系數(shù)是外片內(nèi)徑D1與內(nèi)片外徑D2之比，即一般外摩擦片的內(nèi)徑可?。篋1=1.5d=1.536=42mm;機(jī)床上采用的摩擦片值可在0.570.77范圍內(nèi)，此處取=0.6，則內(nèi)摩擦片外徑D2=70mm。(2) 按扭矩確定摩擦離合面的數(shù)目Z：Z其中T為離合器的扭矩； K安全系數(shù)，此處取為1.3；P摩擦片許用比壓，取為1.2MPa；f摩擦系數(shù)，查得f=0.06；S內(nèi)外片環(huán)行接觸面積，S（D22 D12）=2461.76mm2;誘導(dǎo)摩擦半徑，假設(shè)摩擦表面壓力均勻分布，則=28.58mm；KV速度修正系數(shù)，根據(jù)平均圓周速度查表取為1.08；結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)，查表為1.5；摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)， 查表取為1；將以上數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得Z11.1，圓整為整偶數(shù)12，離合器內(nèi)外摩擦片總數(shù)i=Z+1=13。(3) 計(jì)算摩擦離合器的軸向壓力Q： (4) 摩擦片厚度b = 1，1.5，1.75，2毫米，一般