機(jī)床(磨床)主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案(共26頁(yè))

1、1緒論1.1磨床簡(jiǎn)介磨床(grinder,grinding machine)是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)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(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)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(jìn)行高效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。十八世紀(jì)30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車(chē)、縫紉機(jī)和槍械等零件淬硬后的加工，英國(guó)、德國(guó)和美國(guó)分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當(dāng)時(shí)現(xiàn)成的機(jī)床如車(chē)床、刨床等上面加裝磨頭改制

2、而成的，它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度低，磨削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，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(huì)展出的美國(guó)布朗-夏普公司制造的萬(wàn)能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機(jī)械。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動(dòng)的工作臺(tái)上，箱形床身提高了機(jī)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(tái)作往復(fù)移動(dòng)的平面磨床。1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動(dòng)的應(yīng)用，對(duì)磨床的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，各種不同類(lèi)型的磨床相繼問(wèn)世。例如20世紀(jì)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(pán)的活塞環(huán)磨床等。自動(dòng)測(cè)量裝

3、置于1908年開(kāi)始應(yīng)用到磨床上。到了1920年前后，無(wú)心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，珩磨機(jī)和超精加工機(jī)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(xiàn)速度達(dá)6080M/秒的高速磨床和大切深、緩進(jìn)給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機(jī)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(jī)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(zhǎng)。1.2磨床的分類(lèi)磨床可分為十余種：    1、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。&#

4、160;   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(biāo)磨床：具有精密座標(biāo)定位裝置的內(nèi)圓磨床。    4、無(wú)心磨床：工件采用無(wú)心夾持，一般支承在導(dǎo)輪和托架之間，由導(dǎo)輪驅(qū)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的砂帶進(jìn)行磨削的磨床。    7、珩磨機(jī)：用于珩磨工件各種表面的磨床。 

5、0;  8、研磨機(jī)：用于研磨工件平面或圓柱形內(nèi)，外表面的磨床。    9、導(dǎo)軌磨床：主要用于磨削機(jī)床導(dǎo)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、圓錐形內(nèi)、外表面或平面，并能用隨動(dòng)裝置及附件磨削多種工件的磨床。12、專(zhuān)用磨床：從事對(duì)某類(lèi)零件進(jìn)行磨削的專(zhuān)用機(jī)床。按其加工對(duì)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(xiàn)磨床等。1.3國(guó)內(nèi)外磨床的現(xiàn)狀1.3.1機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)從最早的德國(guó)在1930年首先提出的“模塊化構(gòu)造”的設(shè)計(jì)方

6、法到本世紀(jì)5 0 年代歐美一些國(guó)家正式提出所謂“模塊化設(shè)計(jì)” 的概念，機(jī)床的模塊化設(shè)計(jì)愈來(lái)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(jì)效益，因而采用模塊化設(shè)計(jì)在世界各地得到了迅速發(fā)展。采用模塊化設(shè)計(jì)產(chǎn)品有下列優(yōu)點(diǎn)：1、產(chǎn)品更新?lián)Q代快；2、可以縮短設(shè)計(jì)和制造周期；3、可以降低成本；4、維修方便；5、產(chǎn)品性能可靠。這種方法可以提高機(jī)床設(shè)計(jì)的柔性和可變性。1.3.2新型砂輪材料的應(yīng)用帶來(lái)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(wèn)題。成形磨削有兩個(gè)難題：一是砂輪質(zhì)量，主要是砂輪必須同時(shí)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

7、效、經(jīng)濟(jì)的獲得所要求的砂輪形廓和銳度，國(guó)外現(xiàn)己采用高精度金剛石滾輪來(lái)修整砂輪，并開(kāi)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(diǎn)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(xì)粒度砂輪。應(yīng)用電泳沉積10-20nm 超細(xì)粒度磨料形成磨料粒，是值得注意的新技術(shù)。 近年來(lái)低壓化學(xué)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(guó)都在積極改進(jìn)傳統(tǒng)的粘結(jié)劑，以便生產(chǎn)出適合不同要求的CBN砂輪。2磨床傳動(dòng)方案的分析確定機(jī)械傳動(dòng)裝置位于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間，用以用以傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力或改變運(yùn)動(dòng)方式。傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)整個(gè)機(jī)械的工作性能、尺

8、寸、重量和成本等影響很大，因此，傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.1磨床對(duì)傳動(dòng)方案的要求合理的傳動(dòng)方案，首先應(yīng)滿(mǎn)足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)滿(mǎn)足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)效率高、重量輕、成本低廉、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求。任何一個(gè)方案，要同時(shí)滿(mǎn)足以上所有要求是時(shí)分困難的，因此要統(tǒng)籌兼顧，滿(mǎn)足最主要的和最基本的要求。2.2磨床傳動(dòng)方案的擬定滿(mǎn)足同一工作機(jī)功能要求，往往可采用不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不同的組合和布局，從而可得出不同的傳動(dòng)方案。擬定傳動(dòng)方案時(shí)，應(yīng)充分了解各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能及適用條件，結(jié)合工作機(jī)所傳遞的載荷性質(zhì)和大小、運(yùn)動(dòng)方式和速度以及工作條件等，對(duì)各種傳動(dòng)方案進(jìn)行分

9、析比較，合理的選擇。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)主要是磨床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。下面提出幾個(gè)方案進(jìn)行比較：1、齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)具有承載能力大、效率高、允許速度高、尺寸緊湊、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此在傳動(dòng)裝置中一般應(yīng)首先采用齒輪傳動(dòng)。由于斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的承載能力和平穩(wěn)性比直齒圓柱齒輪傳動(dòng)好，故在高速級(jí)或要求傳動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合，常采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2、帶傳動(dòng) 具有傳動(dòng)平穩(wěn)、吸振等特點(diǎn)，且能起過(guò)載保護(hù)作用。但由于它是靠摩擦力來(lái)工作的，在傳遞同樣功率的條件下，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)尺寸較大。3、鏈傳動(dòng) 由于工作時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比呈周期性變化，運(yùn)動(dòng)不均勻、沖擊振動(dòng)大，一般布置在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)。經(jīng)過(guò)分析，決定采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，經(jīng)

10、過(guò)一級(jí)變速達(dá)到設(shè)計(jì)效果。3總體設(shè)計(jì)3.1電動(dòng)機(jī)的選擇3.1.1電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇 電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類(lèi)、工作條件、工作時(shí)間的長(zhǎng)短及載荷的性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載情況等條件來(lái)選擇。工業(yè)上一般采用三相交流電動(dòng)機(jī)。Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，故其應(yīng)用廣泛。本次設(shè)計(jì)采用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。3.1.2電動(dòng)機(jī)功率的選擇 電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性能都有影響。功率選得過(guò)小，不能保證工作機(jī)的正常工作或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載而過(guò)早損壞；功率選得過(guò)大，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，且經(jīng)常不在滿(mǎn)載下運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)效率和因數(shù)都較低，造成很大的浪費(fèi)。電動(dòng)機(jī)

11、功率的確定，主要與其載荷大小、工作時(shí)間長(zhǎng)短、發(fā)熱多少有關(guān)。對(duì)于長(zhǎng)期穩(wěn)定工作的機(jī)械，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率Pd來(lái)選擇，而不必校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱和啟動(dòng)力矩。選定磨床砂輪型號(hào)尺寸為250×25×75，同時(shí)確定砂輪轉(zhuǎn)速為1450r/min。工作機(jī)有效功率：PW=Fv/1000W根據(jù)砂輪轉(zhuǎn)速及尺寸可確定v=18.84m/s ,其中F=250N，W=1，因此，PW=Fv/1000W=250×18.84/1000×1=4.71kW計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需功率：首先確定傳動(dòng)裝置的總效率。設(shè)各效率分別為1（8級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)）、2（滾動(dòng)軸承）、3（彈性聯(lián)軸器）。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表2-2

12、得：1=0.97、2=0.98、3=0.99，總效率=1223=0.97×0.98×0.99=0.92電動(dòng)機(jī)所需功率為：Pd=Pw/=4.71/0.92=5.12kW由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表16-1選電動(dòng)機(jī)額定功率5.5kW3.1.3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇同一功率的異步電動(dòng)機(jī)有同步轉(zhuǎn)速3000、1500、1000、750r/min等幾種。一般來(lái)說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對(duì)數(shù)愈少，外輪廓尺寸愈小，價(jià)格愈低。反之，外輪廓尺寸愈大，價(jià)格愈貴。當(dāng)工作機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，選用高速電動(dòng)機(jī)較經(jīng)濟(jì)。選電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速3000r/min，工作機(jī)轉(zhuǎn)速nw=1450r/min，總傳動(dòng)比i=nm/nw表3.1

13、 電動(dòng)機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比Y132S1-25.5kW3000r/min2900r/min2查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表16-2知電動(dòng)機(jī)機(jī)座中心高132mm，外伸軸徑38mm，外伸軸長(zhǎng)度80mm。3.2傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力計(jì)算3.2.1各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算n=nm=2900r/minn=nw=1450r/min3.2.2各軸輸入功率P=Pd23=4.92×0.99×0.98=4.77KwP=P12=4.77×0.97×0.98=4.53Kw3.2.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩T=9550P/n=9550×4.77/2900=15.71NmT=9550P/

14、n=9550×4.53/1450=29.84Nm表3.2 各軸動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)參數(shù)軸號(hào)轉(zhuǎn)速功率轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)比2900r/min4.77kW15.71Nm21450r/min4.53kW29.84Nm4傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1齒輪的設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十萬(wàn)千萬(wàn)，圓周速度可達(dá)200m/s。齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有：1、效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)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(dòng)所需的空間尺寸一般較小。3、工作可靠、壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)

15、械傳動(dòng)所不能比擬的。4、傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)廣泛應(yīng)用，也是由于具有這一特點(diǎn)。4.1.1齒輪各參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)由齒輪的失效形式可知，設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)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(duì)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(jí)精度 3、材料的選擇 由機(jī)械設(shè)計(jì)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45HBS。4、初選小齒輪齒數(shù)Z1=24,則大齒輪齒數(shù)Z2=

16、iZ1=24×2=48,u=25、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算d1t2.32(1) 確定公式內(nèi)各數(shù)值1) 試選載荷系數(shù)Kt=1.32) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=T=15.71Nm=1.571×104Nmm3) 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-7選齒寬系數(shù)d=14) 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-6查得材料彈性影響系數(shù)ZE=189.85) 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim1=550Mpa，由圖10-21c查得大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim2=390Mpa6) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60×2900×1×(10×

17、;8×260)=3.62×109N2=N1/u=3.62×109/2=1.81×1097) 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.9 KHN2=0.918) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率1%，安全系數(shù)S=1H1=KHN1Hlim1/S=0.9×550MPa=495MPaH2=KHN2Hlim2/S=0.91×390MPa=354.9MPa(2) 計(jì)算1) 試算小齒輪分度圓直徑 代入H中較小的值d1t2.32=47.83mm2) 計(jì)算圓周速度v=d1tn1/60×1000=3.14×47.83×

18、2900/60000=7.26m/s由v>2m/s 故改用斜齒圓柱齒輪6、 選齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1) 精度等級(jí)仍選7級(jí)(2) 材料同上(3) 選小齒輪齒數(shù)Z1=24,大齒輪齒數(shù)Z2=48(4) 初選螺旋角=7、 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算d1t(1) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1) 試選Kt=1.62) 由機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-30選區(qū)域系數(shù)ZH=2.4333) 由教材圖10-26查得1=0.765，2=0.89，則=1+2=1.6554) 許用接觸應(yīng)力：H=H1+H2/2=495+354.9/2=424.95Mpa其余尺寸與上述直齒圓柱齒輪相同(2) 計(jì)算1) d1t=37.75mm2) 計(jì)算

19、圓周速度v=d1tn1/60×1000=3.14×37.75×2900/60000=5.73m/s3) 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb=dd1t =1×37.75=37.75mmmnt=d1tcos/Z1=37.75×cos/24=1.526mmh=2.25mnt=3.434) b/h=37.75/3.43=10.9935) 計(jì)算縱向重合度=0.318dZ1tan=0.318×1×24×tan=1.9036) 計(jì)算載荷系數(shù)K查機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-2選KA=1.25,由v=5.73m/s,7級(jí)精度，查圖10-8得動(dòng)載荷系數(shù)

20、KV=1.36,由表10-4查得KH=1.342,由表10-3查得KH=KF=1.4，由圖10-13查得KF=1.4,故載荷系數(shù)K=KAKVKHKH=1.25×1.36×1.4×1.342=3.1947) 按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑d1=d1t=37.75×=47.53mm8) 計(jì)算模數(shù)mnmn=d1cos/Z1=47.53×cos/24=1.9228、按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算mn(1) 確定公式內(nèi)各計(jì)算參數(shù)1) 計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKFKF=1.25×1.35×1.4×1.4=3.3322) 根據(jù)縱向重合度=1.

21、903，從機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-28查得Y=0.883) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)ZV1=Z1/cos3=24/cos3=26.258ZV2=Z2/cos3=48/cos3=52.5164) 查取齒形系數(shù)由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表10-5查得YFa1=2.590,YFa2=2.425) 查應(yīng)力校正系數(shù)：YSa1=1.598,YSa2=1.7086) 彎曲疲勞許用應(yīng)力計(jì)算由機(jī)械設(shè)計(jì)教材圖10-2c查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1=410Mpa，大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限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F1=KFN1

22、FE1/S=0.83×410/1.4=243.07MpaF2=KFN2FE2/S=0.89×245/1.4=155.75Mpa7) 計(jì)算大小齒輪,并加以比較=0.071,=0.0265大齒輪的數(shù)值大(2) 設(shè)計(jì)計(jì)算 mn=1.322mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mn=1.5，已可滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=47.53mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由Z1=d1cos/mn=47.53×cos=30.745，取Z1=30，則Z2=uZ1=609、幾何尺寸計(jì)算(

23、1)計(jì)算中心距a=(Z1+Z2)mn/2cos=(30+60)×1.5/2cos=69.588mm，取a=70mm(2)按圓整后的中心距修正螺旋角=arccos=arccos=(3) 計(jì)算大小齒輪分度圓直徑d1=Z1mn/cos=30×1.5/cos=46.667mmd2=Z2mn/cos=60×1.5/cos=93.333mm(4) 計(jì)算齒輪寬度b=dd1=1×46.667=46.667mm，圓整后取b=47mm。則B2=47mm,B1=52mm由于Z1、Z2、d1、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(qiáng)度是否足夠。經(jīng)過(guò)修正后

24、發(fā)現(xiàn)齒輪強(qiáng)度足夠，因此還用原來(lái)的數(shù)值。 齒輪傳動(dòng)尺寸如表4.1。表4.1 齒輪傳動(dòng)尺寸名稱(chēng)計(jì)算公式結(jié)果法面模數(shù)mn1.5法面壓力角n螺旋角齒數(shù)Z130Z260傳動(dòng)比i2分度圓直徑d146.667mmd293.333mm齒頂圓直徑da1=d1+2hamn49.667mmda2=d2+2hamn96.333mm齒根圓直徑df1=d1-2(ha+c) mn42.167mmdf2=d2-2(ha+c) mn88.833mm中心距a=mn(Z1+Z2)/2cos70mm齒寬B152mmB247mm4.1.2齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)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

25、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(jì)而定。齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與齒輪的幾何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及經(jīng)濟(jì)性能等因素有關(guān)。進(jìn)行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮上述各方面的因素。小齒輪直徑很小，故采用齒輪軸結(jié)構(gòu)大齒輪的齒頂圓直徑小于160mm，因此做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)零件圖。4.2軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位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(jì)不合理，會(huì)影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會(huì)增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。

26、因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是軸設(shè)計(jì)中的最重要的內(nèi)容。軸的工作能力計(jì)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的計(jì)算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這事只需對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，以防止斷裂或塑性變形。而對(duì)剛度要求高的軸和受力大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，以防止工作時(shí)產(chǎn)生較大的彈性變形。4.2.1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(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理和化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)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

27、理。按按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算。即：dmin=A0。初算軸徑時(shí)，若最小軸徑段開(kāi)有鍵槽，還要考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)該軸段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，d增大5%7%，當(dāng)有兩個(gè)鍵槽時(shí)，d增大10%15%。A0值由機(jī)械設(shè)計(jì)教材表15-3確定，高速軸A01=126,低速軸A02=120。高速軸：d1min=A01=126×=14.873mm因?yàn)樵撦S最小軸徑處安裝聯(lián)軸器，設(shè)有一個(gè)鍵槽，故增大7%，則由此算得最小軸徑d1min=15.915mm,取整得d1min=16mm。低速軸：d2min=A02=120×=17.542mm，取整的d2min=18mm輸入軸（高速軸）的最小軸徑處安裝聯(lián)

28、軸器，為了使軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為T(mén)ca=KAT入，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩的變化小，故取KA=1.3。則Tca=KAT入=1.3×15.71=20.423Nm。按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩小于公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表13-4，選用TL3型彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩31.5Nm，辦聯(lián)軸器孔徑d11=20mm，辦聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=52mm，辦聯(lián)軸器與軸配合的縠孔長(zhǎng)度L1=38mm。4.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件類(lèi)型、尺寸、數(shù)量以及

29、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(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同的情況進(jìn)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(mǎn)足：軸和裝在軸上的零件都要有準(zhǔn)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(jì)(1)各軸段直徑的確定d11：最小軸徑處，裝聯(lián)軸器的外伸軸段 d11=20mm；d12：密封處軸段 定位軸肩的高度h=(0.070.1)d11，取h=0.1d11，則h=0.1d11=0.1×20=2mm，故d12=d11+2h=20+4

30、=24mm,取d12=25mm；d13：滾動(dòng)軸承處軸段 取d13=30mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表12-4，滾動(dòng)軸承型號(hào)選取30206，其尺寸為d×D×T×B=30×62×17.25×16mm；d14：過(guò)度軸段 取d14=36mm；d15：d15=d14=36mm；d16：d16=d13=30mm。(2)各軸段長(zhǎng)度的確定l11：辦聯(lián)軸器與配合縠孔長(zhǎng)度L1=38mm，為了保證軸端擋圈只壓在辦聯(lián)軸器上不壓在軸端面上，故l11略短于L1，取l11=36mm；l12：根據(jù)與軸承端蓋的配合關(guān)系 l12=50mm；l13：由滾動(dòng)軸承裝配關(guān)系 l13

31、=17mm；l14：l14=40mm；l15：由小齒輪齒寬決定 l15=52mm；l16：l16=40mm；l17：由滾動(dòng)軸承裝配關(guān)系 l17=17mm。2、低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)各軸段直徑的確定d21：與滾動(dòng)軸承配合 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表12-4選滾動(dòng)軸承的型號(hào)為30207，其尺寸為d×D×T×B=35×72×18.25×17mm,因此取d21=35mm；d22：過(guò)度軸段 d22=40mm；d23：低速齒輪段 d23=46mm；d24：軸環(huán) d24=54mm；d25：過(guò)度軸段 d25=46mm；d26：與滾動(dòng)軸承配合 d26=35m

32、m；d27：d27=30mm；(2)各軸段長(zhǎng)度的確定l21：由滾動(dòng)軸承裝配關(guān)系確定 l21=17mm；l22：l22=44.5mm；l23：略短于齒輪寬度 l23=45mm；l24：軸環(huán) l24=10mm；l25：l25=32.5mm；l26：由滾動(dòng)軸承裝配關(guān)系 l26=17mm；l27：l27=50mm；l28：圓錐軸段 l28=50mm；l29：l29=20mm。8、 細(xì)部結(jié)構(gòu)參見(jiàn)零件圖。4.2.3軸的校核軸的校核包括強(qiáng)度校核和剛度校核。進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x取其許用應(yīng)力。對(duì)于僅僅承受扭矩的軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于只承受彎

33、矩的軸，應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算，需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)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(guò)允許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。因此，在設(shè)計(jì)有剛度要求的軸時(shí)，必須進(jìn)行剛度的校核計(jì)算。這里以低速軸為例。齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬度的中點(diǎn)，因此可決定低速軸上齒輪力的作用點(diǎn)的位置。軸上安裝的30207軸承，從機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表12-6可知，它的負(fù)荷作用中心到到軸承外端面的距離a=15.3mm，故可計(jì)算出支點(diǎn)跨距和軸上各力作用點(diǎn)的相互位置尺寸。支點(diǎn)跨距=135mm。據(jù)此可計(jì)算出軸上的作用力、支反力，從而來(lái)進(jìn)行彎曲合成強(qiáng)度校核。計(jì)

34、算軸上的作用力圓周力：Ft=2T2/d2=2×15.71×103/93.333=336.64N徑向力：Fr=Fttann /cos=336.64×tan/cos=127.07N軸向力：Fa=Fttan=336.64×tan=92.47N受力圖如圖6.1：水平面支反力：Ft336.64N68 68FHB=168.32N彎矩圖：最大彎矩M=168.32×68×10-3=11.45Nm垂直面支反力：Fr=127.07NFVB=53.54N彎矩圖： 最大彎矩M=53.54×68×10-3=4.32Nm圖6.1 軸的強(qiáng)度校核

35、受力圖合成彎矩：=12.24Nm扭矩圖如圖6.2：T2=29.84Nm圖6.2 軸的強(qiáng)度校核扭矩圖當(dāng)量彎矩：=17.32Nm取0.3，為不變載荷截面C的強(qiáng)度為：因此軸的強(qiáng)度足夠。5潤(rùn)滑與密封的設(shè)計(jì)齒輪在傳動(dòng)時(shí)，相嚙合的齒面間有相對(duì)滑動(dòng)，因此就要發(fā)生摩擦和磨損，增加動(dòng)力消耗，降低傳動(dòng)效率。特別是高速傳動(dòng)，就更要考慮齒輪的潤(rùn)滑。通用的閉式齒輪傳動(dòng)，其潤(rùn)滑方式根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定。當(dāng)齒輪的圓周速度小于12m/s時(shí)，常將大齒輪的輪齒進(jìn)入油池中進(jìn)行浸油潤(rùn)滑。本次設(shè)計(jì)采用機(jī)械油潤(rùn)滑，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-1選全損耗系統(tǒng)用油，其代號(hào)為L(zhǎng)-AN15(GB/T 443-1998)，此潤(rùn)滑油一般用于小型

36、機(jī)床齒輪箱、傳動(dòng)裝置軸承、中小型電動(dòng)機(jī)、風(fēng)動(dòng)工具等。系統(tǒng)的密封設(shè)計(jì)詳見(jiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖。結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科教案工作的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生整個(gè)大學(xué)生活中所學(xué)知識(shí)的綜合檢驗(yàn)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，對(duì)磨床及其主傳動(dòng)系統(tǒng)有了進(jìn)一步的了解，充分的運(yùn)用了本專(zhuān)業(yè)所學(xué)的科目，將這些知識(shí)進(jìn)行了綜合運(yùn)用，同時(shí)把這四年的學(xué)習(xí)中所學(xué)到的、看到的，盡可能的運(yùn)用到本次設(shè)計(jì)中。在對(duì)機(jī)械和機(jī)械傳動(dòng)零件的分析、設(shè)計(jì)、選用、正確使用以及維護(hù)等方面有了更加深刻的理解。真正做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合。總結(jié)了過(guò)去四年中學(xué)習(xí)到的機(jī)械設(shè)計(jì)制造的基本知識(shí)，進(jìn)一步了解常用機(jī)構(gòu)、常用傳動(dòng)方式、聯(lián)接零部件、軸系零部件的應(yīng)用。通過(guò)對(duì)本

37、課程的學(xué)習(xí)，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本內(nèi)容有一個(gè)總體了解，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)上升到了一個(gè)新的高度，在機(jī)械傳動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)本體設(shè)計(jì)中掌握典型的機(jī)械傳動(dòng)的組成、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，理解輪系運(yùn)動(dòng)方式及動(dòng)力傳遞，掌握傳動(dòng)部件效率測(cè)定和計(jì)算。進(jìn)一步了解機(jī)構(gòu)組成及其運(yùn)動(dòng)特性，了解確定機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的方法，根據(jù)給定工程實(shí)際題目，設(shè)計(jì)最優(yōu)方案，培養(yǎng)我在實(shí)際工程中的動(dòng)手能力，培養(yǎng)了我創(chuàng)新意識(shí)及綜合設(shè)計(jì)能力。致謝本次設(shè)計(jì)是在劉萬(wàn)福教授的悉心指導(dǎo)下完成的。劉教授在百忙之中還專(zhuān)門(mén)抽出時(shí)間給我們指導(dǎo)，在這課程設(shè)計(jì)的短短的幾個(gè)月的時(shí)間里，使我鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)今后的工作更加充滿(mǎn)了信心