機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)計(jì)算

1、西北工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書車床主軸箱設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué) 院： 機(jī) 電 學(xué) 院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化姓 名： 王朝清 學(xué) 號： 2008301231 時(shí) 間： 10月9日 10月22日 指 導(dǎo) 教 師： 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1設(shè)計(jì)目的：通過本課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生初步掌握機(jī)床的運(yùn)動設(shè)計(jì)（包括主軸箱、變速箱傳動鏈），動力計(jì)算（包括確定電機(jī)型號，主軸、傳動軸、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速），以及關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度校核，獲得工程師必備設(shè)計(jì)能力的初步訓(xùn)練，從而提高分析問題、解決問題盡快適應(yīng)工程實(shí)踐的能力。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：1運(yùn)動設(shè)計(jì)：根據(jù)所給定的轉(zhuǎn)速范圍

2、及變速級數(shù)，擬定機(jī)床主運(yùn)動傳動結(jié)構(gòu)方案(包括傳動結(jié)構(gòu)式、轉(zhuǎn)速分布圖)和傳動系統(tǒng)圖，確定各傳動副的傳動比，計(jì)算齒輪的齒數(shù)，主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速及與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的相對誤差。2動力計(jì)算：選擇電動機(jī)型號及轉(zhuǎn)速，確定傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速、對主要零件（如皮帶、齒輪、主軸、軸承等）進(jìn)行計(jì)算（初算和驗(yàn)算）。3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行主傳動系統(tǒng)的軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸組件等的布置和設(shè)計(jì)并繪制展開圖、剖面圖、主要零件工作圖。4編寫設(shè)計(jì)說明書1）機(jī)床的類型、用途及主要參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速范圍 變速級數(shù)：z=12，電動機(jī)功率：N=3kw。2）工件材料：45號鋼 刀具材料：YT153）設(shè)計(jì)部件名稱：車床主軸箱3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明

3、書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：1課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書一份（A4>15頁）2主軸箱展開圖一張3主軸箱剖面圖一張4機(jī)床傳動系統(tǒng)圖一張5一個(gè)零件工作圖（主軸）一張 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書4主要參考文獻(xiàn)：l 要求按國標(biāo)GB 771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則書寫，例：1 陳易新.金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1987.72 范云漲.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1994.75設(shè)計(jì)成果形式及要求：圖紙與說明書6工作計(jì)劃及進(jìn)度：11年0月9 日 0月10日 方案設(shè)計(jì)0月11日 0月14日 結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)0月15日

4、0月20日 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)0月21日 編寫說明書0月22日 答辯或成績考核目 錄一、 概述11.1金屬切削機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)中的地位11.2機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的11.3車床的規(guī)格系列和用處11.4 操作性能要求2二、參數(shù)的擬定22.1 確定轉(zhuǎn)速范圍22.2 主電機(jī)選擇2三、傳動設(shè)計(jì)23.1 主傳動方案擬定23.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇33.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目33.2.2 傳動式的擬定33.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定33.3轉(zhuǎn)速圖的擬定4四、 傳動件的估算54.1 三角帶傳動的計(jì)算54.2 傳動軸的估算74.2.1 傳動軸直徑的估算74.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算84.3.1 齒輪

5、齒數(shù)的確定84.3.2齒輪模數(shù)的計(jì)算94.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)134.5片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算134.5.1,計(jì)算扭矩134.5.2，設(shè)計(jì)計(jì)算13五、動力設(shè)計(jì)155.1主軸剛度驗(yàn)算155.1.1軸的校核；155.1.2 選定前端懸伸量C155.1.3 主軸支承跨距L的確定165.1.4計(jì)算C點(diǎn)撓度165.2 齒輪校驗(yàn)18六、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明196.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案196.2 展開圖及其布置196.3 齒輪塊設(shè)計(jì)206.3.1其他問題206.4 主軸組件設(shè)計(jì)21七、總結(jié)21八、參考文獻(xiàn)22第48頁一、 概述1.1金屬切削機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)中的地位金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加

6、工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，又稱為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”。在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，金屬切學(xué)機(jī)床是加工機(jī)器零件的主要設(shè)備，它所擔(dān)負(fù)的工作量，約占機(jī)器總制造工作量的40%60%。機(jī)床的技術(shù)水平直接影響機(jī)械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。1.2機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生學(xué)完相應(yīng)課程及先行課程之后進(jìn)行的實(shí)習(xí)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，其目的在于通過機(jī)床運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定傳動和變速的結(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，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步

7、的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力1.3車床的規(guī)格系列和用處普通機(jī)床的規(guī)格和類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，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設(shè)計(jì)的是普通型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。表1 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)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)速級數(shù)Z400160031.26/1.58121.4 操作性能要求1）具有皮帶輪卸荷裝置；2）手動操縱雙向摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停止運(yùn)動要求；3）主軸的變速由變速手柄完成。二、參數(shù)的擬定2.1 確定轉(zhuǎn)速范圍查金屬切削機(jī)床表7-1得：50r/min，80r/min，125

8、r/min，160r/min，200r/min，250r/min，315r/min，400r/min，500r/min，630r/min，800r/min，1000r/min, 1600r/min.2.2 主電機(jī)選擇合理的確定電機(jī)功率，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。已知電動機(jī)的功率是3KW，根據(jù)車床設(shè)計(jì)手冊附錄表2選Y100l2-4，額定功率3，滿載轉(zhuǎn)速1430 ，最大額定轉(zhuǎn)距2.3。三、傳動設(shè)計(jì)3.1 主傳動方案擬定擬定傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停、幻想、制動、操縱等整個(gè)傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排

9、不同特點(diǎn)的傳動型式、變速類型。傳動方案和型式與結(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，確定傳動方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。傳動方案有多種，傳動型式更是眾多，比如：傳動型式上有集中傳動，分離傳動；擴(kuò)大變速范圍可用增加傳動組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動等型式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用集中傳動型式的主軸變速箱。3.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分

10、有效。3.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目級數(shù)為Z的傳動系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳動組組成，各傳動組分別有、個(gè)傳動副。即 傳動副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子： ，可以有三種方案： 12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3；3.2.2 傳動式的擬定12級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，選擇傳動組安排方式時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個(gè)傳動組的傳動副常選用2。綜上所述，傳動式為12=2×3×2。3

11、.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定對于12=2×3×2傳動式，有6種結(jié)構(gòu)式和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為：12= 12= 12=初選12=的方案。3.3轉(zhuǎn)速圖的擬定圖1 正轉(zhuǎn)速圖圖2主傳動系圖四、 傳動件的估算4.1 三角帶傳動的計(jì)算三角帶傳動中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動，使傳動平穩(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。(1)選擇三角帶的型號 根據(jù)公式：=1.2 3=3.6 式中P-電動機(jī)額定功率，-工作情況系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-8因此選擇A型帶，尺寸參數(shù)為B=63mm，=11mm，h=9，。(2)確定帶輪的計(jì)算直徑，帶

12、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8-3，8-7取主動輪基準(zhǔn)直徑=90m。 (3)確定三角帶速度按公式 (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 得175500。取=400. (5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度 代入數(shù)據(jù)得=1195由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度 =1120(6)驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù) ，符合要求。 (7)確定實(shí)際中心距A=400+(1120-1195)=438(8)驗(yàn)算小帶輪包角主動輪上包角合適。(9)確定三角帶根數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式8-22得查表8-5c，8-5d 得

13、= 0.03KW,= 1.07KW查表8-8，=0.95；查表8-2，=0.87 Z=3.32所以取Z=4根4.2 傳動軸的估算傳動軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，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)生過大的變形。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。4.2.1 傳動軸直徑的估算 其中：P-電動機(jī)額定功率 K-鍵槽系數(shù) A-系數(shù)-從電機(jī)到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積；-該傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動件能傳遞全部功

14、率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計(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)的傳動關(guān)系確定。所以0，取30mm, 取30mm, 取40mm, 取40mm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)各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-6（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）中選取。一般在主傳動中，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)

15、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：傳動比：,查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表3-6，齒數(shù)和取90=30，=60，=35,Z4=55第二組齒輪：傳動比： ,齒數(shù)和取88： Z5=44，Z6 =44，Z7=34,Z8=54，Z9 =25，Z10=63第三組齒輪：傳動比：齒數(shù)和取95： Z11=42，Z12 =53，Z13=23，Z14=72;4.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算1 直齒圓柱齒輪，選擇6級精度，材料選擇20CrMnTi。小齒輪齒數(shù)2 齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)確定公式的的各計(jì)算數(shù)值。1） 試選載荷系數(shù)2） 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3） 由表10-7選取齒寬系數(shù)4） 由表10-6查得材料的彈

16、性影響系數(shù)5） 由圖10-21d按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限6） 由式得，7） 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)8） 計(jì)算接觸疲勞的許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式得，,.(2)計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑，帶入中較小的值帶入數(shù)據(jù)得2）計(jì)算圓周速度V帶入數(shù)據(jù)得V=1.9573）計(jì)算齒寬b帶入數(shù)據(jù)得b=9.254）計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù) 齒高 5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)V=1.937，6級精度，由圖10-8差得動載荷系數(shù)，直齒輪，由表10-2差得使用系數(shù)，根據(jù),由圖10-13得。所以載荷系數(shù)6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得7）計(jì)算模數(shù)m3按

17、齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為（1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1） 由圖10-20c查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù),3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4,由式（10-12）得，4） 計(jì)算載荷系數(shù)5） 差取齒形系數(shù)。由表10-5得6） 查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表10-5得7） 計(jì)算大小齒輪的，并加以比較。（2） 設(shè)計(jì)計(jì)算。所以取m=3。4幾何尺寸計(jì)算（1） 計(jì)算分度圓直徑（2） 計(jì)算中心距（3） 計(jì)算齒輪寬度同理可計(jì)算得其他齒輪。講計(jì)算得的數(shù)據(jù)列如下表：齒輪尺寸表齒輪齒數(shù)z齒寬b模數(shù)m分度圓直徑 d齒根高齒頂高齒根圓齒頂

18、圓中心距a130233903.75382.59613526018180172.518635521165157.51714352610597.5111525254100549016817666320252242260734351361261448543021620622494435176166184104440176166184112325492821001901272202882782961353352122022201442401681581764.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 查機(jī)械設(shè)計(jì)P156頁，選擇實(shí)心式。D是軸承外徑，查機(jī)械零件手冊確定選用深溝球軸承6211，d=55mm,D=100mm。帶輪內(nèi)

19、孔尺寸是軸承外徑尺寸65mm。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：，L=B=634.5片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算8） 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，具有結(jié)合平穩(wěn)、沒有沖擊、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。4.5.1,計(jì)算扭矩名義扭矩，取安全系數(shù)K=1.3；所以，取4.5.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）離合器軸的直徑d=30mm，選用濕式，多片，軸裝式外摩擦片，其內(nèi)徑取，則內(nèi)摩擦片外徑（2）計(jì)算摩擦面對數(shù)Z查表，滑動速度修正系數(shù)，取每小時(shí)結(jié)合次數(shù)低于100，查表取得 Z=12主動片數(shù) 被動片數(shù)總片數(shù)機(jī)床反轉(zhuǎn)時(shí)消耗功率按正轉(zhuǎn)的30%

20、計(jì)算，得出反轉(zhuǎn)摩擦片為9片。五、動力設(shè)計(jì)5.1主軸剛度驗(yàn)算5.1.1 軸的校核；軸的校核：通過受力分析，在二軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對一軸中點(diǎn)處撓度的影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進(jìn)行校核；d=mz=176mm已知L=445.5mma=186.7mm,b=258.8mm對 所以 經(jīng)校核，軸的選擇合格。其余軸同上校核，也合格。 5.1.2 選定前端懸伸量C參考機(jī)械裝備設(shè)計(jì)P121，根據(jù)主軸端部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的型式和尺寸，這里選定C=120mm. 5.1.3 主軸支承跨距L的確定 一般最佳跨距 ，考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度因磨損會不斷降低，應(yīng)取跨距L比最佳支承跨距大一

21、些，再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=600mm。5.1.4計(jì)算C點(diǎn)撓度 1）周向切削力的計(jì)算其中,故，故。1） 驅(qū)動力Q的計(jì)算參考車床主軸箱指導(dǎo)書，其中所以 3）軸承剛度的計(jì)算 這里選用4382900系列雙列圓柱子滾子軸承 根據(jù)求得： 4）確定彈性模量，慣性距I；和長度。 軸的材產(chǎn)選用40Cr，查簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊P6，有 主軸的慣性距I為： 主軸C段的慣性距Ic可近似地算： 切削力P的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離S=C+W，對于普通車床，W=0.4H，（H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。 則： 根據(jù)齒輪、軸承寬度以及結(jié)構(gòu)需要，取b=60mm 計(jì)算切削力P作用在S點(diǎn)引起主軸前端C點(diǎn)的撓度 代入數(shù)據(jù)

22、并計(jì)算得=0.1299mm。 計(jì)算驅(qū)動力Q作用在兩支承之間時(shí)，主軸前端C點(diǎn)子的撓度 計(jì)算得：=-0.0026mm 求主軸前端C點(diǎn)的終合撓度水平坐標(biāo)Y軸上的分量代數(shù)和為，計(jì)算得：=0.0297mm.。綜合撓度。綜合撓度方向角，又。因?yàn)?，所以此軸滿足要求。5.2 齒輪校驗(yàn) 在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(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)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪2，齒輪7，齒輪12這三個(gè)齒輪。齒輪12的齒數(shù)為18，模數(shù)為4，齒輪的應(yīng)力： 1）接觸應(yīng)力： u-大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比； -齒向載荷分布系數(shù)；-動載荷系數(shù)；-工況系數(shù)；-壽命系數(shù)查機(jī)械裝備設(shè)計(jì)表10-4及圖10

23、-8及表10-2分布得假定齒輪工作壽命是48000h，故應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為查機(jī)械裝備設(shè)計(jì)圖10-18得，所以：2） 彎曲應(yīng)力： 查金屬切削手冊有Y=0.378，代入公式求得：=158.5Mpa 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21e,齒輪的材產(chǎn)選，大齒輪、小齒輪的硬度為60HRC，故有，從圖10-21e讀出。因?yàn)椋?，故滿足要求，另外兩齒輪計(jì)算方法如上，均符合要求。六、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的

24、限制，一般只畫展開圖。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。6.2 展開圖及其布置展開圖就是按照傳動軸傳遞運(yùn)動的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個(gè)平面上。I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到

25、離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)。齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。6.3 齒輪塊設(shè)計(jì)齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均

26、勻性。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問題。齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素：1） 是固定齒輪還是滑移齒輪；2） 移動滑移齒輪的方法；3） 齒輪精度和加工方法；變速箱中齒輪用于傳遞動力和運(yùn)動。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會增加一倍，噪聲約增大6dB。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲的影響比運(yùn)動誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級。不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結(jié)構(gòu)要求也有所不同。6.3.1其他問題滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應(yīng)予注意。選

27、擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機(jī)械加工時(shí)的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。齒輪磨齒時(shí)，要求有較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的齒輪塊。有時(shí)為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。6.4 主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車床）或者刀具（車床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。1） 內(nèi)孔直徑車床主軸由于要通過棒料，

28、安裝自動卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢。2） 軸頸直徑設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。3） 前錐孔直徑前錐孔用來裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。4） 支撐跨距及懸伸長度為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇?，一般推薦?。?=35，跨距小時(shí)，軸承變形對軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)，應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值。七、總結(jié)在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我也遇到了一些問題。設(shè)計(jì)過程也是培養(yǎng)我們認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度。在此過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，使我加深了對大學(xué)所

29、學(xué)課程理解，綜合應(yīng)用，并得到進(jìn)一步的鞏固，這對以后的學(xué)習(xí)和工作都有積極的意義?？傊?，這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西。八、參考文獻(xiàn)1 馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1999.12 2 周開勤主編. 機(jī)械零件手冊.高等教育出版社. 20013 曹玉榜 易錫麟.機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)指導(dǎo). 機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1987.5.4 濮良貴 紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.北京.20015 黃鶴汀主編. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì). 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005 6 馮開平 左宗義主編.畫法幾何與機(jī)械制圖.華南理工出版社.2001.97 唐金松主編.簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.上?？萍技夹g(shù)出版

30、社.上海.1992.068 盧秉恒主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社.北京.20019 孫恒 陳作模主編.機(jī)械原理.高等教育出版社.北京.200110曹金榜主編 機(jī)床主軸/變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo), 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.20八、參考文獻(xiàn)1 馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1999.12 2 周開勤主編. 機(jī)械零件手冊.高等教育出版社. 20013 曹玉榜 易錫麟.機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)指導(dǎo). 機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1987.5.4 濮良貴 紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.北京.20015 黃鶴汀主編. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì). 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005 6 馮開平 左宗義主

31、編.畫法幾何與機(jī)械制圖.華南理工出版社.2001.97 唐金松主編.簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.上?？萍技夹g(shù)出版社.上海.1992.068 盧秉恒主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社.北京.20019 孫恒 陳作模主編.機(jī)械原理.高等教育出版社.北京.200110曹金榜主編 機(jī)床主軸/變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo), 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.20八、參考文獻(xiàn)1 馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1999.12 2 周開勤主編. 機(jī)械零件手冊.高等教育出版社. 20013 曹玉榜 易錫麟.機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)指導(dǎo). 機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1987.5.4 濮良貴 紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.北京

32、.20015 黃鶴汀主編. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì). 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005 6 馮開平 左宗義主編.畫法幾何與機(jī)械制圖.華南理工出版社.2001.97 唐金松主編.簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.上海科技技術(shù)出版社.上海.1992.068 盧秉恒主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社.北京.20019 孫恒 陳作模主編.機(jī)械原理.高等教育出版社.北京.200110曹金榜主編 機(jī)床主軸/變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo), 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.20車床主軸箱設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué) 院： 機(jī) 電 學(xué) 院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化姓 名： 王朝清 學(xué) 號： 2008301231 時(shí) 間： 10月9日 10月22日 指

33、 導(dǎo) 教 師： 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1設(shè)計(jì)目的：通過本課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生初步掌握機(jī)床的運(yùn)動設(shè)計(jì)（包括主軸箱、變速箱傳動鏈），動力計(jì)算（包括確定電機(jī)型號，主軸、傳動軸、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速），以及關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度校核，獲得工程師必備設(shè)計(jì)能力的初步訓(xùn)練，從而提高分析問題、解決問題盡快適應(yīng)工程實(shí)踐的能力。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：1運(yùn)動設(shè)計(jì)：根據(jù)所給定的轉(zhuǎn)速范圍及變速級數(shù)，擬定機(jī)床主運(yùn)動傳動結(jié)構(gòu)方案(包括傳動結(jié)構(gòu)式、轉(zhuǎn)速分布圖)和傳動系統(tǒng)圖，確定各傳動副的傳動比，計(jì)算齒輪的齒數(shù)，主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速及與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的相對誤差。2動力計(jì)算：選擇電動機(jī)型號及轉(zhuǎn)速，確定傳動件的

34、計(jì)算轉(zhuǎn)速、對主要零件（如皮帶、齒輪、主軸、軸承等）進(jìn)行計(jì)算（初算和驗(yàn)算）。3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行主傳動系統(tǒng)的軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸組件等的布置和設(shè)計(jì)并繪制展開圖、剖面圖、主要零件工作圖。4編寫設(shè)計(jì)說明書1）機(jī)床的類型、用途及主要參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速范圍 變速級數(shù)：z=12，電動機(jī)功率：N=3kw。2）工件材料：45號鋼 刀具材料：YT153）設(shè)計(jì)部件名稱：車床主軸箱3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：1課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書一份（A4>15頁）2主軸箱展開圖一張3主軸箱剖面圖一張4機(jī)床傳動系統(tǒng)圖一張5一個(gè)零件工作圖（主軸）一張 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書4主要參考文獻(xiàn)

35、：l要求按國標(biāo)GB 771487文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則書寫，例：1 陳易新.金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1987.72 范云漲.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1994.75設(shè)計(jì)成果形式及要求：圖紙與說明書6工作計(jì)劃及進(jìn)度：11年0月9 日 0月10日 方案設(shè)計(jì)0月11日 0月14日 結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)0月15日 0月20日 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)0月21日 編寫說明書0月22日 答辯或成績考核目 錄一、 概述11.1金屬切削機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)中的地位11.2機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的11.3車床的規(guī)格系列和用處11.4 操作性能要求2二、

36、參數(shù)的擬定22.1 確定轉(zhuǎn)速范圍22.2 主電機(jī)選擇2三、傳動設(shè)計(jì)23.1 主傳動方案擬定23.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇33.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目33.2.2 傳動式的擬定33.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定33.3轉(zhuǎn)速圖的擬定4四、 傳動件的估算54.1 三角帶傳動的計(jì)算54.2 傳動軸的估算74.2.1 傳動軸直徑的估算74.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算84.3.1 齒輪齒數(shù)的確定84.3.2齒輪模數(shù)的計(jì)算94.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)134.5片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算134.5.1,計(jì)算扭矩134.5.2，設(shè)計(jì)計(jì)算13五、動力設(shè)計(jì)155.1主軸剛度驗(yàn)算155.1.1軸的校核；

37、155.1.2 選定前端懸伸量C155.1.3 主軸支承跨距L的確定165.1.4計(jì)算C點(diǎn)撓度165.2 齒輪校驗(yàn)18六、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明196.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案196.2 展開圖及其布置196.3 齒輪塊設(shè)計(jì)206.3.1其他問題206.4 主軸組件設(shè)計(jì)21七、總結(jié)21八、參考文獻(xiàn)22一、 概述1.1金屬切削機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)中的地位金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，又稱為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”。在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，金屬切學(xué)機(jī)床是加工機(jī)器零件的主要設(shè)備，它所擔(dān)負(fù)的工作量，約占機(jī)器總制造工作量的40%60%。機(jī)床的技術(shù)水平直接影響機(jī)械

38、制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。1.2機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生學(xué)完相應(yīng)課程及先行課程之后進(jìn)行的實(shí)習(xí)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，其目的在于通過機(jī)床運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定傳動和變速的結(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，并培養(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1.3車床的規(guī)格系列和用處普通機(jī)床的規(guī)格和類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，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設(shè)計(jì)的是普通型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。表1

39、車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)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)速級數(shù)Z400160031.26/1.58121.4 操作性能要求1）具有皮帶輪卸荷裝置；2）手動操縱雙向摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停止運(yùn)動要求；3）主軸的變速由變速手柄完成。二、參數(shù)的擬定2.1 確定轉(zhuǎn)速范圍查金屬切削機(jī)床表7-1得：50r/min，80r/min，125r/min，160r/min，200r/min，250r/min，315r/min，400r/min，500r/min，630r/min，800r/min，1000r/min, 1600r/min.2.2 主電機(jī)

40、選擇合理的確定電機(jī)功率，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。已知電動機(jī)的功率是3KW，根據(jù)車床設(shè)計(jì)手冊附錄表2選Y100l2-4，額定功率3，滿載轉(zhuǎn)速1430 ，最大額定轉(zhuǎn)距2.3。三、傳動設(shè)計(jì)3.1 主傳動方案擬定擬定傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停、幻想、制動、操縱等整個(gè)傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的傳動型式、變速類型。傳動方案和型式與結(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，確定傳動方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。傳動方案有多種，傳動型式更是眾多，比如：傳動型式上有

41、集中傳動，分離傳動；擴(kuò)大變速范圍可用增加傳動組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動等型式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用集中傳動型式的主軸變速箱。3.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效。3.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目級數(shù)為Z的傳動系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳動組組成，各傳動組分別有、個(gè)傳動副。即 傳動副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子： ，可以有三種方案

42、： 12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3；3.2.2 傳動式的擬定12級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，選擇傳動組安排方式時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個(gè)傳動組的傳動副常選用2。綜上所述，傳動式為12=2×3×2。3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定對于12=2×3×2傳動式，有6種結(jié)構(gòu)式和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為：12= 12= 12=初選12=的方案。3.3轉(zhuǎn)速圖的擬定圖1 正轉(zhuǎn)速圖圖2主傳動系圖四、 傳動件的估算4

43、.1 三角帶傳動的計(jì)算三角帶傳動中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動，使傳動平穩(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。(1)選擇三角帶的型號 根據(jù)公式：=1.2 3=3.6 式中P-電動機(jī)額定功率，-工作情況系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-8因此選擇A型帶，尺寸參數(shù)為B=63mm，=11mm，h=9，。(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小，即。查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-3，8-7取主動輪基準(zhǔn)直徑=90m。 (3)確定三角帶速度按公式 (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

44、選定，一般可在下列范圍內(nèi)選取： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 得175500。取=400. (5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度 代入數(shù)據(jù)得=1195由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度 =1120(6)驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù) ，符合要求。 (7)確定實(shí)際中心距A=400+(1120-1195)=438(8)驗(yàn)算小帶輪包角主動輪上包角合適。(9)確定三角帶根數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式8-22得查表8-5c，8-5d 得= 0.03KW,= 1.07KW查表8-8，=0.95；查表8-2，=0.87 Z=3.32所以取Z=4根4.2 傳動軸的估算傳動軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下

45、不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動系統(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)生過大的變形。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。4.2.1 傳動軸直徑的估算 其中：P-電動機(jī)額定功率 K-鍵槽系數(shù) A-系數(shù)-從電機(jī)到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積；-該傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計(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)的傳動關(guān)系確定。所以0，取30mm, 取30mm, 取40mm, 取40mm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

46、計(jì)算4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定當(dāng)各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-6（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）中選取。一般在主傳動中，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：傳動比：,查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表3-6，齒數(shù)和取90=30，=60，=35,Z4=55第二組齒輪：傳動比： ,齒數(shù)和取88： Z5=44，Z6 =44，Z7

47、=34,Z8=54，Z9 =25，Z10=63第三組齒輪：傳動比：齒數(shù)和取95： Z11=42，Z12 =53，Z13=23，Z14=72;4.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算1 直齒圓柱齒輪，選擇6級精度，材料選擇20CrMnTi。小齒輪齒數(shù)2 齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)確定公式的的各計(jì)算數(shù)值。1）試選載荷系數(shù)2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3）由表10-7選取齒寬系數(shù)4）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)5）由圖10-21d按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限6）由式得，7）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)8）計(jì)算接觸疲勞的許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式得，,.(2)計(jì)算1）試算小齒輪分度

48、圓直徑，帶入中較小的值帶入數(shù)據(jù)得2）計(jì)算圓周速度V帶入數(shù)據(jù)得V=1.9573）計(jì)算齒寬b帶入數(shù)據(jù)得b=9.254）計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù) 齒高 5）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)V=1.937，6級精度，由圖10-8差得動載荷系數(shù)，直齒輪，由表10-2差得使用系數(shù)，根據(jù),由圖10-13得。所以載荷系數(shù)6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得7）計(jì)算模數(shù)m3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）由圖10-20c查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù),3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4,由式（10-12）得，4）計(jì)算載荷系數(shù)5）差取齒形系數(shù)。由表10-5得6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表10-5得7）計(jì)算大小齒輪的，并加以比較。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算。所以取m=3。4幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑（2）計(jì)算中心距（3）計(jì)算齒輪寬度同理可計(jì)算得其他齒輪。講計(jì)算得的數(shù)據(jù)列如下表：齒輪尺寸表齒輪齒數(shù)z齒寬b模數(shù)m分度圓直徑 d齒根高齒頂高齒根圓齒頂圓中心距a130233903.75382.59613526018180172.518635521165157.51714352610597.51115252