機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)說明書

1、 鄭 州 科 技 學(xué) 院 機(jī) 械 制 造 裝 備 設(shè) 計(jì) 課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目 車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 班 級(jí)：11級(jí)本科二班 學(xué) 號(hào)：201133038 姓 名：姚洪康 指導(dǎo)老師：劉軍 日 期： 2015年 1月 22日車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書 姓名 姚洪康 學(xué)號(hào) 201133038 專業(yè) 機(jī)制本 班級(jí) 2班 最大加工直徑為250mm的普通車床的主軸箱部件設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：主要技術(shù)參數(shù)題目主電動(dòng)機(jī)功率P/kw4最大轉(zhuǎn)速2500最小轉(zhuǎn)速112公比1.41工件材料：鋼鐵材料。刀具材料：硬質(zhì)合金。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1）運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)：根據(jù)給定的轉(zhuǎn)速范圍及公

2、比確定變速級(jí)數(shù)，繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng)、轉(zhuǎn)速圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖，計(jì)算齒輪齒數(shù)。2）動(dòng)力計(jì)算：選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)及轉(zhuǎn)速，確定各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，對(duì)主要零件（如帶、齒輪、主軸、傳動(dòng)軸、軸承等）進(jìn)行計(jì)算（初算和驗(yàn)算）。3）繪制下列圖紙： 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)圖（畫在說明書上）。 主軸箱部件展開圖及主要剖面圖。 主軸零件圖。4）編寫設(shè)計(jì)說明書1份。目 錄1 緒論42 普通車床主動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的擬定52.1電動(dòng)機(jī)的選擇52.2確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)53 傳動(dòng)設(shè)計(jì)63.1擬定傳動(dòng)方案63.2 確定結(jié)構(gòu)式63.3設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)63.4繪制轉(zhuǎn)速圖73.6繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖114.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)124.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)144.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算174.4軸承的選

3、用204.5 鍵的選用214.6 圓盤摩擦離合器的選擇和計(jì)算224.7軸承端蓋設(shè)計(jì)235 動(dòng)力計(jì)算235.1齒輪的強(qiáng)度校核235.2各傳動(dòng)軸軸承的校核265.3主軸的校核275.4鍵的校核306 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)306.1箱體材料306.2箱體結(jié)構(gòu)307 潤滑設(shè)計(jì)及潤滑油選擇317.1潤滑設(shè)計(jì)317.2潤滑油的選擇338 總結(jié)339 參考文獻(xiàn)341 緒論機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械工程材料、簡明材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械制圖、互換性與測量技術(shù)、Auto CAD、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)與應(yīng)用等大學(xué)大部分課程后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)我們大學(xué)幾年所學(xué)知識(shí)的一次深入地綜合性地考核

4、，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。其目的在于通過機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機(jī)械制圖，零件計(jì)算，編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)因機(jī)床的類型、性能、規(guī)格和尺寸等因素的不同，應(yīng)滿足的要求也不一樣。設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)最基本的原則就是以最經(jīng)濟(jì)、合理的方式滿足既定的要求。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合具體機(jī)床進(jìn)行具體分析，一般應(yīng)滿足的基本要求有：滿足機(jī)床使用性能要求。首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性，如機(jī)床主軸應(yīng)有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)

5、速級(jí)數(shù)；滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力的要求。 本次課程設(shè)計(jì)的為普通車床的傳動(dòng)系統(tǒng)，根據(jù)不同的加工條件,對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求也不盡相同，依據(jù)某些典型工藝和加工對(duì)象，兼顧其他的可能工藝加工的要求，擬定機(jī)床技術(shù)參數(shù)，擬定參數(shù)時(shí)要考慮機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)，和同國內(nèi)外同類機(jī)床的對(duì)比，從而獲得最優(yōu)的參數(shù)，使機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最為合理。 毫無疑問，這次課程設(shè)計(jì)在我們大學(xué)生活中占有重要地位。就我個(gè)人而言，希望通過這次課程設(shè)計(jì)，可以對(duì)未來將要從事的工作有很大的幫助，加強(qiáng)與他人溝通、與他人的合作能力，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，為將來的工作發(fā)展打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。2 普通車床主動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的擬定2.1電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)任務(wù)

6、書提供的條件電動(dòng)機(jī)的主功率為3KW，選取電動(dòng)機(jī)的超載系數(shù)K=1.1，選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y112M-4,電動(dòng)機(jī)具體參數(shù)如下表所示：表2-1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)表電動(dòng)機(jī)信號(hào)額定功率滿載轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)同步轉(zhuǎn)速Y112M-441440r/min4級(jí)1500r/min2.2確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 已知條件: 主軸，電動(dòng)機(jī)P=4KW，最大加工直徑250mm，公比。 由公式，,則轉(zhuǎn)速范圍綜上可知Z=10，故機(jī)床主軸為10級(jí)變速。因?yàn)楦鶕?jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)查表2-4標(biāo)準(zhǔn)公比和表2-5標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列,首先找到最小極限轉(zhuǎn)速112，再每跳過5個(gè)數(shù)取一個(gè)轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.41的等比數(shù)列:112r/min、160r/min、224r/min、3

7、15r/min、450r/min、630r/min、900r/min、1250r/min、1800r/min、2500r/min。3 傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1擬定傳動(dòng)方案 擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指傳動(dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及其組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)型式、變速類型。傳動(dòng)方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動(dòng)方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)性等多方面統(tǒng)一考慮。3.2 確定結(jié)構(gòu)式 因?yàn)槲业募?jí)數(shù)是10級(jí)，為了實(shí)現(xiàn)10級(jí)，本次設(shè)計(jì)中，我按12級(jí)的主軸箱來計(jì)算，讓其中兩組數(shù)據(jù)一樣，最終達(dá)到10級(jí)。 1 23 主

8、變速傳動(dòng)系從電動(dòng)機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)轉(zhuǎn)速較高，傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小一些，反之，靠近主軸的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸就較大。因此在擬定主變速傳動(dòng)系時(shí)，應(yīng)盡可能將傳動(dòng)副較多的變速組安排在前面，傳動(dòng)副數(shù)少的變速組放在后面，使主變速傳動(dòng)系中更多的傳動(dòng)件在高速范圍內(nèi)工作，尺寸小一些，以節(jié)省變速箱的造價(jià)，減小變速箱的外形尺寸；也就是滿足傳動(dòng)副前多后少的原則，因此確定傳動(dòng)方案為：。 根據(jù)前密后疏原則確定結(jié)構(gòu)式為。3.3設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍：在降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過大而使進(jìn)徑向尺寸過大，常限制最小傳動(dòng)比，升速傳動(dòng)時(shí)，為防止產(chǎn)生過大的振

9、動(dòng)和噪音，常限制最大傳動(dòng)比，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取，故變速組的最大變速范圍。檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會(huì)超過極限值。依據(jù)中間軸變速范圍小的原則，設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下所示圖3-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng) 主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動(dòng)系中各個(gè)變速組變速范圍的乘積，即：。檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會(huì)超過極限值。最后擴(kuò)大組的變速范圍是 符合要求。3.4繪制轉(zhuǎn)

10、速圖1.選擇Y112M-4型Y系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)分配總降速變速比：總降速變速比 。又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而不增加一定比變速副。2.確定變速軸軸數(shù)變速軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比變速副數(shù) + 1 = 3 + 0 + 1 = 4。3.確定各級(jí)轉(zhuǎn)速由前面計(jì)算已知：2500，1800，1250，900，630，450，315，224，160，112r/min。4.繪制轉(zhuǎn)速圖在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按變速順序依次設(shè)為、（主軸）。與、與、與軸之間的變速組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由（主軸）開始，確定、軸的轉(zhuǎn)速：（1）先來確定軸的轉(zhuǎn)速變速組c 的變速范圍為，結(jié)合結(jié)構(gòu)式，軸的轉(zhuǎn)速只有一種

11、可能：224，315，450，630，900，1250r/min。（2）確定軸的轉(zhuǎn)速變速組b的級(jí)比指數(shù)為2，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致變速比太小，可取，軸的轉(zhuǎn)速確定為：450，630，900r/min。（3）確定軸的轉(zhuǎn)速對(duì)于軸，其級(jí)比指數(shù)為1,可取， 確定軸轉(zhuǎn)速為：900r/min。由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定變速比。下面畫出轉(zhuǎn)速圖。 圖3-2 轉(zhuǎn)速圖 3.5各傳動(dòng)組傳動(dòng)副齒輪齒數(shù) 1.確定齒輪齒數(shù)的原則和要求 (1)齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過大；齒輪的齒數(shù)和過大會(huì)加大兩軸之間的中心距，使機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦。 (2)最小齒輪的齒數(shù)要盡可能少；但同時(shí)要考慮：最小齒輪不產(chǎn)生根

12、切，機(jī)床變速箱中標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù)； (3)受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪最小齒數(shù)應(yīng)大于1820； (4)齒輪齒數(shù)應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求：實(shí)際傳動(dòng)比（齒數(shù)之比）與理論 傳動(dòng)比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動(dòng)比）之間有誤差，但不能過大，確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過，即:2.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)可以從機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表2-8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

13、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，以保證滑移時(shí)齒輪外圓不相碰。 根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄查得傳動(dòng)組a:由，；時(shí)： 57、60、63、66、69、72、75、78時(shí)： 58、60、63、65、67、68、70、72、73、77時(shí)： 58,60,62,64,66,68,70,72,74,76取,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：30、24、36。于是，；齒輪數(shù)據(jù)如下表所示：表3-1各變速組齒輪齒數(shù)齒輪I軸齒數(shù)30243672軸齒數(shù)424836傳動(dòng)組b：由，時(shí)：70、72、74、76、78、80時(shí)：67、70、72、73、75、77取，于是可得軸上雙聯(lián)齒輪的齒數(shù)分

14、別為：42、24。于是，；齒輪數(shù)據(jù)如下表所示：表3-2各變速組齒輪齒數(shù)齒輪軸齒數(shù)422472軸齒數(shù)3048傳動(dòng)組c:由， 時(shí)：67、68、70、73、86、120時(shí)：67、68、70、73、86、120取，于是可得軸上的齒數(shù)分別為：80、40。于是、；齒輪數(shù)據(jù)如下表所示：表3-3各變速組齒輪齒數(shù)齒輪軸齒數(shù)804082軸齒數(shù)40803.6繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 根據(jù)前邊計(jì)算數(shù)據(jù)繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖： 圖3-3 變速傳動(dòng)系統(tǒng)圖 4.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 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)簡單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。 電動(dòng)機(jī)

15、轉(zhuǎn)速，傳遞功率。(1)確定計(jì)算功率：由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-7工作情況系數(shù)查得。由機(jī)械設(shè)計(jì)公式（8-21）得：(2)選取V帶型 根據(jù)、由機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-11普通V帶輪選型圖選用A型。(3)確定帶輪的基準(zhǔn)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小，即(查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-6取最小基準(zhǔn)直徑為75mm)。查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8、圖8-11選取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑。由機(jī)械設(shè)計(jì)公式(8-14)、(8-15a)得式：式中：-帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取0.02；-小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min；-大帶輪轉(zhuǎn)速，r/min；-小帶輪直徑，mm；-大帶輪直徑，mm。故(4)驗(yàn)算帶速度V，按機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-13）

16、驗(yàn)算帶的速度，故帶速合適。(5)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)機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式（8-20）即：； 取。(6) V帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度由機(jī)械設(shè)計(jì)公式（8-22）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長度：代入數(shù)據(jù)：由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)長度，取整為。(7)確定實(shí)際中心距 按機(jī)械設(shè)計(jì)公式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距 。(8)驗(yàn)算小帶輪包角 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)公式（8-25）故主動(dòng)輪上包角合適。(9)確定帶的根數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-26）得 由 、和，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-4a與8-4b，得， ；查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-5，取包角修正系數(shù)；查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2，取長度系數(shù)，取整即帶

17、數(shù)根；(10)計(jì)算預(yù)緊力查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-3，由機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-27）其中： q-V帶單位長度的質(zhì)量，kg/m；取。(11)計(jì)算作用在軸上的壓軸力根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-28），壓軸力的最小值為4.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1)確定模數(shù)： 按齒輪彎曲疲勞計(jì)算： 按接觸疲勞計(jì)算 其中：P為所傳遞的功率 為齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速； 為小齒輪齒數(shù)； 齒寬系數(shù) 取6-10; 為工作狀態(tài)系數(shù)； 動(dòng)載荷系數(shù)； 齒向載荷系數(shù)； 、變動(dòng)工作用量下，材料在彎曲和接觸應(yīng)力狀態(tài)下的壽命系數(shù)，有極限值； 許用彎曲應(yīng)力； 許用接觸應(yīng)力； y為齒形系數(shù)。 齒輪材料選取45鋼齒面高頻淬火熱處理，查得,，,由以上可知： （1）-軸：模數(shù)取和中較大值。

18、故齒輪模數(shù)圓整為m=3； (2) -軸：模數(shù)取和中較大值。故齒輪模數(shù)圓整為； (3) -軸：模數(shù)取和中較大值。故齒輪模數(shù)為；為了使傳動(dòng)平穩(wěn)，所以使用斜齒輪，初選螺旋角表4-1各變速組齒輪模數(shù)變速組-軸-軸-軸模數(shù)m342.52).確定齒寬： 由公式得：第一傳動(dòng)組嚙合齒輪 第二傳動(dòng)組嚙合齒輪 第三傳動(dòng)組嚙合齒輪 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，應(yīng)使小齒輪齒寬比相齒合的另一齒輪寬一些。3).確定齒輪參數(shù)： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： ,， 從機(jī)械原理表5-1查得以下公式齒頂圓直徑； 齒根圓直徑；分度圓直徑；齒頂高；齒根高； 齒輪的具體值見下表：表

19、4-2各齒輪尺寸表（單位：）齒輪齒數(shù)z模數(shù)分度圓直徑d齒頂圓直徑齒根圓直徑齒頂高齒根高303909682.533.75243727864.533.75363108114100.533.75423126132118.533.75483144150136.533.75363108114100.533.75424168176158452449610486453041201281104548419220018245802.5200205193.752.53.125402.510010593.752.53.125402.510010593.752.53.125802.5200205193.752.53.

20、1254).確定軸間中心距： ； ；4.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1).確定主軸的計(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。根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表2-9，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為由轉(zhuǎn)速圖可知：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是低速第一個(gè)三分之一變速范圍的最高以轉(zhuǎn)速，即：同理可得各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：表4-3各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速軸計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min9004502243152).核算主軸轉(zhuǎn)速誤差：即主軸轉(zhuǎn)速合適。3).各軸的功率： 取各傳動(dòng)件效率如下： 帶傳動(dòng)效率: 軸承傳動(dòng)效率: 齒輪傳動(dòng)效率:則有各傳動(dòng)軸傳遞功率計(jì)算如下：4).計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：由機(jī)械原理可

21、知轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為： 5).傳動(dòng)軸的直徑估算： 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算: (1)選擇軸的材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 (2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2），并查得A=91，則考慮有鍵槽，軸加大10%，所以取mm 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算: (1)選擇軸的材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 (2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2），并查得A=91，則取最小d=30mm 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算: (1)選擇軸的材料選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理 (2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2），并查得A=91，則有鍵槽，軸加大5%，所以取最小d=30mm根據(jù)以上計(jì)算各軸的直徑取值如下表示：表4-4各軸直徑尺寸軸軸軸軸最

22、小軸徑值253030 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)主軸前后軸頸直徑的選擇主軸前軸頸直徑選取，一般按照機(jī)床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑選取。最大回轉(zhuǎn)直徑250mm車床，P=4KW，前軸頸應(yīng),初選,后軸頸取。 (2)主軸內(nèi)孔直徑的確定很多機(jī)床的主軸是空心的，為了不過多的削主軸剛度，一般應(yīng)保證，臥式車床的主軸孔徑d通常不小于主軸平均直徑的。經(jīng)計(jì)算選取內(nèi)孔直徑d=40mm。 (3)主軸前端伸長量a主軸前端懸伸量a是指主軸前端到軸承徑向反力作用中點(diǎn)的距離，減小主軸前端伸長量對(duì)提高提高主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、和抗震性有顯著效果，因此在主軸設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足結(jié)構(gòu)的前提下，應(yīng)最大限度的縮短主軸懸伸量a。由實(shí)用機(jī)

23、床設(shè)計(jì)手冊(cè)查的。故懸伸長度，取a=105mm。 (4)支撐跨距L最佳跨距；考慮結(jié)構(gòu)以及支承剛度因磨損會(huì)不斷降低，應(yīng)取跨距比最佳支承跨距大一些，取L=766mm。4.4軸承的選用 機(jī)床傳動(dòng)軸常采用的滾動(dòng)軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對(duì)軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時(shí)在沒有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號(hào)和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-3、表15-6、表15-7可查的各傳動(dòng)軸軸承選取的型號(hào)如下

24、：1).各傳動(dòng)軸軸承選取的型號(hào)： (1) 主軸 前支承：NN3017K型圓錐孔雙列圓柱滾子軸承: ； 后支撐：352212雙列圓錐滾子軸承:； (2) 軸 齒輪:6205深溝球軸承：； 軸與箱體處:6305深溝球軸承: ； (3) 軸 前、后支承:30206圓錐滾子軸承:； (4) 軸 前、后支承:30206圓錐滾子軸承: ； (5) 帶輪 7208C角接觸球軸承：。4.5 鍵的選用主軸上有鍵槽并且為空心軸，和為花鍵軸。軸采用光軸，軸和軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因?yàn)榫匦位ㄦI定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高的精度，故采用矩

25、形花鍵連接。按規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表14-2的矩形花鍵的基本尺寸系列：軸花鍵軸的規(guī)格；軸花鍵軸的規(guī)格。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表14-1選擇主軸上齒輪處的鍵，根據(jù)軸的直徑，齒輪寬95mm，選用A型平鍵，鍵的尺寸選擇，鍵的長度L取80mm；軸上齒輪處的鍵，根據(jù)軸的直徑選取鍵的尺寸為鍵寬b鍵高h(yuǎn)為，鍵的長度為100mm。4.6 圓盤摩擦離合器的選擇和計(jì)算1).摩擦面的徑向尺寸 摩擦面的內(nèi)徑可?。篸為軸段的直徑，所以，取摩擦面的外徑：，取2).摩擦片數(shù)目由公式式中：為工作系數(shù)-摩擦面對(duì)數(shù)修正系數(shù)?；瑒?dòng)速度系數(shù)離合器合頻系數(shù)-摩擦工作面的平均壓強(qiáng)。 -摩擦面的內(nèi)外半徑。-離

26、合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。-摩擦系數(shù)。選用摩擦副材料匹配為淬火鋼-淬火鋼，查的，,。由上式求的，取故摩擦片總數(shù)為片，內(nèi)摩擦片為8片。4.7軸承端蓋設(shè)計(jì)圖4-1 軸承端蓋示意圖參照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)減速器端蓋設(shè)計(jì)方案來設(shè)計(jì)主軸箱端蓋，材料采用HT150，依據(jù)軸承外徑確定各端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸，詳見裝配圖紙尺寸。5 動(dòng)力計(jì)算5.1齒輪的強(qiáng)度校核 在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大、齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核計(jì)算。 計(jì)算公式1).校核第一傳動(dòng)組齒輪 校核齒數(shù)為24的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)： (1)， (2)確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查使用系數(shù)，圖10-8查動(dòng)載系數(shù)

27、 (3) (4)確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4得 由，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得 (5)確定齒間載荷分配系數(shù)：由，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得 (6)確定動(dòng)載系數(shù)： (7)查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5，取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù) (8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，圖10-18得，則：，,故合適。 2).校核第二傳動(dòng)組齒輪 校核齒數(shù)為24的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)： (1)， (2)確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查使用系數(shù)，圖10-8查動(dòng)載系數(shù) (3) (4)確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4得 由，查機(jī)械設(shè)計(jì)

28、圖10-13得 (5)確定齒間載荷分配系數(shù)：由，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得 (6)確定動(dòng)載系數(shù)： (7)查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5，取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù) (8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，圖10-18得，則：，,故合適。3).校核第三傳動(dòng)組齒輪 校核齒數(shù)為40的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)： (1)， (2)確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查使用系數(shù)，圖10-8查動(dòng)載系數(shù) (3) (4)確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4得 由，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得 (5)確定齒間載荷分配系數(shù)：由，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得 (6)確定動(dòng)載系數(shù)

29、： (7)查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5，取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù) (8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，圖10-18得，則：，,故合適。5.2各傳動(dòng)軸軸承的校核假定：按兩班制工作，工作期限10年，每年按300天計(jì)，T=48000h，依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)軸承校核公式如下：1) . 軸軸承校核 已知選用軸承為：深溝球軸承 6305 GB276-89:；基本額定動(dòng)載荷；由于該軸的轉(zhuǎn)速為定值；最小齒輪直徑；軸傳遞轉(zhuǎn)矩齒輪受到的切向力齒輪受到的軸向力齒輪受到的徑向力因此軸承當(dāng)量動(dòng)載荷(查機(jī)械設(shè)計(jì)得，查機(jī)械設(shè)計(jì)表13-5得X=1，Y=0）； 因此該軸承符合要求，選取合適。 同理可

30、校核其他傳動(dòng)軸軸承，經(jīng)校核各軸軸承選取均合適。5.3主軸的校核主軸剛度校驗(yàn)：機(jī)床在切削加工過程中，主軸的負(fù)荷較重，而允許的變形量很小，因此決定主軸結(jié)構(gòu)尺寸的主要因素是它的變形大小。對(duì)于普通機(jī)床的主軸，一般只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。通常能滿足剛度要求的主軸，也能滿足強(qiáng)度要求。只有重載荷的機(jī)床的主軸才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于高速主軸，還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算，以免發(fā)生共振。以彎曲變形為主的機(jī)床主軸(如車床、銑床)，需要進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算，以扭轉(zhuǎn)變形為主的機(jī)床（如鉆床），需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度驗(yàn)算。當(dāng)前主軸組件剛度驗(yàn)算方法較多，沒能統(tǒng)一，還屬近似計(jì)算，剛度的允許值也未做規(guī)定?？紤]動(dòng)態(tài)因素的計(jì)算方法，如根據(jù)部產(chǎn)生切削顫動(dòng)條件來

31、確定主軸組件剛度，計(jì)算較為復(fù)雜?，F(xiàn)在仍多用靜態(tài)計(jì)算法，計(jì)算簡單，也較適用。主軸彎曲剛度的驗(yàn)算；驗(yàn)算內(nèi)容有兩項(xiàng)：其一，驗(yàn)算主軸前支撐處的變形轉(zhuǎn)角，是否滿足軸承正常工作的要求；其二，驗(yàn)算主軸懸伸端處的變形位移y，是否滿足加工精度的要求。對(duì)于粗加工機(jī)床需要驗(yàn)算、y值；對(duì)于精加工或半精加工機(jī)床值需驗(yàn)算y值；對(duì)于可進(jìn)行粗加工由能進(jìn)行半精的機(jī)床（如臥式車床），需要驗(yàn)算值，同時(shí)還需要按不同加工條件驗(yàn)算y值。支撐主軸組件的剛度驗(yàn)算，可按兩支撐結(jié)構(gòu)近似計(jì)算。如前后支撐為緊支撐、中間支撐位松支撐，可舍棄中間支撐不計(jì)（因軸承間隙較大，主要起阻尼作用，對(duì)剛度影響較?。?；若前中支撐位緊支撐、后支撐為松支撐時(shí)，可將前中支

32、距當(dāng)做兩支撐的之距計(jì)算，中后支撐段主軸不計(jì)。機(jī)床粗加工時(shí)，主軸的變形最大，主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角有可能超過允許值，故應(yīng)驗(yàn)算此處的轉(zhuǎn)角。因主軸后支撐的變形一般較小，故可不必計(jì)算。主軸在某一平面內(nèi)的受力情況如圖：圖5-1 主軸受力圖 在近似計(jì)算中可不計(jì)軸承變形的影響，則該平面內(nèi)主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角用下式計(jì)算：切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離S=a+W，對(duì)于普通車床，W=0.4H，（H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。則：當(dāng)量切削力的計(jì)算：主軸慣性矩式中：因?yàn)?；所以可知主軸前支撐轉(zhuǎn)角滿足要求。5.4鍵的校核主軸上鍵的強(qiáng)度校核：主軸與齒輪的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接，軸徑d=70mm；齒輪寬度L=95mm；傳

33、遞扭；選用A型平鍵，由于主軸空心所以選擇鍵尺寸:，。需傳遞的轉(zhuǎn)矩為：查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-2得。由機(jī)械設(shè)計(jì)式（6-1）可得由上式計(jì)算可知擠壓強(qiáng)度滿足。同理可校核其他鍵，經(jīng)校核各鍵選取均合適。6 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1箱體材料箱體多采用鑄造方法獲得，也有用鋼板焊接而成。鑄造箱體常用材料為HT15-33,強(qiáng)度要求較高的箱體用HT20-40，只有熱變形要求小的情況下才采用合金鑄鐵，采用HT20-40。與床身做成一體的箱體材料應(yīng)根據(jù)床身或?qū)к壍囊蠖āＯ潴w要進(jìn)行時(shí)效處理。6.2箱體結(jié)構(gòu) 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)（1） 根據(jù)齒輪傳動(dòng)的中心距、齒頂圓直徑、齒寬等幾何尺寸，確定減速器的箱體的內(nèi)部大小。由中心距確定箱體的長

34、度，由齒頂圓直徑確定箱體的高度。由齒寬來確定箱體的寬度。（2） 依據(jù)鑄造（或焊接）箱體的結(jié)構(gòu)尺寸、工藝要求，確定箱體的結(jié)構(gòu)尺寸，繪制箱體。如箱蓋，箱座及螺栓的尺寸。（3） 根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)速確定軸承潤滑的方法與裝置，選擇軸承端蓋的類型。（4） 附件設(shè)計(jì)與選擇。同時(shí)，可以進(jìn)行軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選擇軸承。表6-1 箱體的尺寸名稱符號(hào)尺寸關(guān)系箱座壁厚35主軸左側(cè)凸緣厚74箱座凸緣厚30主軸右側(cè)凸緣厚37外箱壁至軸承端面距離齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離30齒輪端面與內(nèi)箱壁距離15。7 潤滑設(shè)計(jì)及潤滑油選擇7.1潤滑設(shè)計(jì)1).主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。2).主軸是兩端外伸的軸，防

35、止漏油更為重要且困難。防漏的措施有兩種： (1)堵加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留0.10.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。(2)疏導(dǎo)在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱?).其他問題：主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。

36、 主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結(jié)構(gòu)等。各種牌號(hào)鋼材的彈性模量基本一樣，對(duì)剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機(jī)床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用或其他合金鋼。主軸頭部需要淬火，硬度為5055。其他部分處理后，調(diào)整硬度為220250。4).本機(jī)床采用結(jié)構(gòu)簡單的飛濺潤滑。 (1)飛濺潤滑 要求賤油件的圓周速度為0.68米/秒，賤油件浸油深為1020毫米（不大于23倍輪齒高）。速度過低或浸油深度過淺，都達(dá)不到潤滑目的，速度過高或浸油深度過深，攪油功率損失過大產(chǎn)生熱變形大，且油液容易氣化，影響機(jī)床的正常工作。油的深度要足夠，以免油池底部雜質(zhì)被攪上來。 (2)進(jìn)油量的大小和方向 回油要保證暢通，進(jìn)油方向要注意軸承的泵油效應(yīng)，即油必須從小端進(jìn)大端出。 箱體上的回油孔的直徑應(yīng)盡可能的大些，一般應(yīng)大于進(jìn)油孔的直徑。箱體上放置油標(biāo)，一邊及時(shí)檢查潤滑系統(tǒng)工作情況。 (3)放油孔 應(yīng)在箱體適當(dāng)位置