機(jī)械制造行業(yè)機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)普通車(chē)床主軸箱部件設(shè)計(jì)

(機(jī)械制造行業(yè))機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)普通車(chē)床主軸箱部件設(shè)計(jì)湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院目錄1.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)·····························································42.緒論·······································································63．設(shè)計(jì)計(jì)算···································································63.1車(chē)床的規(guī)格系列和用處···················································63.2操作性能要求···························································74.主動(dòng)參數(shù)參數(shù)的擬定·························································74.1確定傳動(dòng)公比φ·························································74.2主電動(dòng)機(jī)的選擇·························································75.變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)·····························································85.1主變速方案擬定··························································85.2變速結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇·················································85.2.1確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目································85.2.2變速式的擬定······················································95.2.3結(jié)構(gòu)式的擬定······················································95.2.4結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定······················································95.2.5結(jié)構(gòu)式的擬定·····················································105.2.6結(jié)構(gòu)式的擬定·····················································105.2.7確定各變速組變速副齒數(shù)···········································115.2.8繪制變速系統(tǒng)圖···················································136.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)··································································136.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案··········································136.2展開(kāi)圖及其布置·························································146.3I146.4齒輪塊設(shè)計(jì)·····························································146.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)···························································156.6主軸組件設(shè)計(jì)···························································166.6.1各部分尺寸的選擇·················································166.6.2主軸材料和熱處理·················································166.6.3主軸軸承·························································176.6.4主軸與齒輪的連接·················································186.6.5潤(rùn)滑與密封······················································186.6.6其他問(wèn)題·························································187.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)······························································187.1帶輪的設(shè)計(jì)·····························································187.2傳動(dòng)軸的直徑估算·······················································217.2.1確定各軸轉(zhuǎn)速·····················································217.2.2傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑································227.2.3鍵的選擇·························································237.3傳動(dòng)軸的校核···························································237.3.1傳動(dòng)軸的校核·····················································237.3.2鍵的校核·························································24湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院7.4各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核···········································247.4.1齒輪模數(shù)的確定···················································247.4.2齒寬的確定·······················································287.4.3齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)···················································297.5帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)···························································307.6片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算·············································317.7齒輪強(qiáng)度校驗(yàn)···························································337.7.1校核a變速組齒輪·················································337.7.2校核b變速組齒輪·················································357.7.3校核c變速組齒輪·················································367.8軸承的選用與校核·······················································377.8.1各軸軸承的選用···················································377.8.2各軸軸承的校核···················································378.主軸組件設(shè)計(jì)······························································398.1主軸的基本尺寸確定·····················································398.1.1外徑尺寸D·······················································398.1.2主軸孔徑d·······················································398.1.3主軸懸伸量a·····················································408.1.4支撐跨距L·······················································408.1.5主軸最佳跨距L0的確定············································418.2主軸剛度驗(yàn)算···························································438.2.1主軸前支撐轉(zhuǎn)角的驗(yàn)算·············································448.2.2主軸前端位移的驗(yàn)算···············································459.心得體會(huì)及參考文獻(xiàn)························································47湖南工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2011—2012學(xué)年第一學(xué)期機(jī)械工程學(xué)院（系、部）機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)機(jī)設(shè)081班級(jí)課程名稱(chēng)：《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)題目：起止日期：自2011年11月26日至2011年12月13日共2周湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院一、設(shè)計(jì)任務(wù):1、車(chē)床最大加工直徑為250mm.2、主要技術(shù)參數(shù)：主電機(jī)功率P（kw）主電機(jī)轉(zhuǎn)速n電（r·min-1）Nmax（r·min-1）Nmin（r·min-1）公比Ψ414501400631.41內(nèi)3、加工工件材料為鋼材；4、刀具為硬質(zhì)合金刀具；容二、設(shè)計(jì)工作量1、運(yùn)動(dòng)計(jì)算：根據(jù)給定的轉(zhuǎn)速確定主傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)圖、轉(zhuǎn)速圖、傳統(tǒng)系統(tǒng)圖、計(jì)算齒輪及齒數(shù)；2、動(dòng)力計(jì)算：選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)，對(duì)主要零件（如帶、齒輪、主軸、傳動(dòng)軸、軸承等）任3、編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份；務(wù)4、繪制下列圖紙：5、6、②主軸箱部件展開(kāi)圖及主要剖面圖；7、③主軸零件圖。8、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及圖紙必須為計(jì)算機(jī)輸出稿；9、上交作業(yè)應(yīng)包括電子稿以及打印稿，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)文件格式為word2003版本，平面圖紙文件格式為autocad2007或以下版本，3D圖為step文件格式（圖紙要求包括*3D圖可根據(jù)學(xué)生個(gè)體情況選擇。起止日期工作內(nèi)容2011.11.26--2011.11.29參考文獻(xiàn)，畫(huà)圖2011.11.30--2011.12.4任務(wù)書(shū)的編寫(xiě)進(jìn)度安排2011.12.05--2011.12.13任務(wù)書(shū)、圖紙的整理排版湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院主要1.《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》馮辛安等著機(jī)械工業(yè)出版社2.《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》陳立德編高等教育出版社參考3.《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》陳立德編高等教育出版社4.5.《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》戴曙著機(jī)械工業(yè)出版社資料指導(dǎo)教師（簽字）：姚建民2011年11月26日系（教研室）主任（簽字）：年月日摘要普通中型車(chē)床主軸箱設(shè)計(jì)普通中型車(chē)床主軸箱設(shè)計(jì)，主要包括三方面的設(shè)計(jì)，即：根據(jù)設(shè)計(jì)題目所給定的機(jī)床用途、規(guī)格、主軸極限轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速數(shù)列公比或級(jí)數(shù)，確定其他有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，選定主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速值；通過(guò)分析比較，選擇傳動(dòng)方案；擬定結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)，擬定轉(zhuǎn)速圖；確定齒輪齒數(shù)及帶輪直徑；繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。其次，根據(jù)機(jī)床類(lèi)型和電動(dòng)機(jī)功率，確定主軸及各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，初定傳動(dòng)軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動(dòng)帶型號(hào)及根數(shù)，摩擦片尺寸及數(shù)目；裝配草圖完成后要驗(yàn)算傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、主軸、齒輪、滾動(dòng)軸承）的剛度、強(qiáng)度或壽命。最后，完成運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力設(shè)計(jì)后，要將主傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化，設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進(jìn)行傳動(dòng)軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、箱體、潤(rùn)滑與密封、傳動(dòng)軸及滑移齒輪零件的設(shè)計(jì)?！娟P(guān)鍵詞】車(chē)床、主軸箱、變速系統(tǒng)、主軸組件。2.緒論機(jī)床技術(shù)參數(shù)有主參數(shù)和基本參數(shù)，他們是運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，影響到機(jī)床是否滿(mǎn)足所需要的基本功能要求，參數(shù)擬定就是機(jī)床性能設(shè)計(jì)。主參數(shù)湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院是直接反映機(jī)床的加工能力、決定和影響其他基本參數(shù)的依據(jù)，如車(chē)床的最大加工直徑，一般在設(shè)計(jì)題目中給定，基本參數(shù)是一些加工件尺寸、機(jī)床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性有關(guān)的參數(shù)，可歸納為尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。通用車(chē)床工藝范圍廣，所加工的工件形狀、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬質(zhì)合金刀具又用高速鋼刀具。因此，必須對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床工藝范圍和使用情況做全面的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)，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(guó)內(nèi)外同類(lèi)機(jī)床的對(duì)比，使擬定的參數(shù)最大限度地適應(yīng)各種不同的工藝要求和達(dá)到機(jī)床加工能力下經(jīng)濟(jì)合理。機(jī)床主傳動(dòng)系因機(jī)床的類(lèi)型、性能、規(guī)格和尺寸等因素的不同，應(yīng)滿(mǎn)足的要求也不一樣。設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系時(shí)最基本的原則就是以最經(jīng)濟(jì)、合理的方式滿(mǎn)足滿(mǎn)足機(jī)床使用性能要求。首先應(yīng)滿(mǎn)足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性，如機(jī)床主軸油足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)；滿(mǎn)足機(jī)床傳遞動(dòng)力的要求。主電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能提供足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動(dòng)效率；滿(mǎn)足機(jī)床工作性能要求。主傳動(dòng)中所有零部件有足夠的剛度、精度和抗震性，熱變形特性穩(wěn)定；滿(mǎn)足產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性要求。傳動(dòng)鏈盡可能簡(jiǎn)短，零件數(shù)目要少，以便節(jié)約材料，降低成本。3.設(shè)計(jì)計(jì)算3.1車(chē)床的規(guī)格系列和用處普通機(jī)床的規(guī)格和類(lèi)型有系列型號(hào)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)床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院表1.1車(chē)床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表工件最大回轉(zhuǎn)直最高轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速電機(jī)功公比轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)徑()()率Z(mm)P（kW）3201120257.51.41123.2操作性能要求1）具有皮帶輪卸荷裝置2）手動(dòng)操縱雙向片式摩擦離合器實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停止運(yùn)動(dòng)要求3）主軸的變速由變速手柄完成4.主動(dòng)參數(shù)參數(shù)的擬定4.1確定傳動(dòng)公比根據(jù)【1】公式（3-2）因?yàn)橐阎?，∴Z=+1也即Z=12因?yàn)?1.41=1.0631.55為1.41的數(shù)列25，35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120.31.4.2主電動(dòng)機(jī)的選擇合理的確定電機(jī)功率P，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?，F(xiàn)在以常見(jiàn)的中碳鋼為工件材料，取45號(hào)鋼，正火處理，車(chē)削外圓，表面粗糙度=3.2mm。采用車(chē)刀具，可轉(zhuǎn)位外圓車(chē)刀，刀桿尺寸：16mm25mm。刀具幾何參數(shù)：=15，=6，=75，=15，=0，=-10，b=0.3mm，r=1mm。現(xiàn)以確定粗車(chē)是的切削用量為設(shè)計(jì)：湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院①確定背吃刀量和進(jìn)給量f，根據(jù)【2】表8-50，取4mm，f取0.6。②確定切削速度，參【2】表8-57，取V=1.7。③機(jī)床功率的計(jì)算，2-表8-59和表8-60數(shù)：F=9.81=9..920.95=3242（N）切削功率的計(jì)算==32421.7=5.5（kW）依照一般情況，取機(jī)床變速效率=0.8.==6.86(kW)根據(jù)【3】表12-1Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù),Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型異步電動(dòng)機(jī)，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過(guò)+40℃，相對(duì)濕度不超過(guò)95%，海拔高度不超過(guò)1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床，泵，風(fēng)機(jī)，攪拌機(jī)，運(yùn)輸機(jī)，農(nóng)業(yè)機(jī)械等。根據(jù)以上要求，我們選取Y132M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率7.5kW,滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速1440，額定轉(zhuǎn)矩2.2，質(zhì)量81kg。至此，可得到上表1.1中的車(chē)床參數(shù)。5.變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1主變速方案擬定案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型式；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。湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院型式的主軸變速箱。5.2變速結(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(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的變速不失為有用的方法，但對(duì)于分析復(fù)雜的變速并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效。5.2.1確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目數(shù)為Z的變速系統(tǒng)由若干個(gè)順序的變速組組成，各變速組分別有、……個(gè)變速副。即變速副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子：，可以有三種方案：5.2.2變速式的擬定12構(gòu)、裝置和性能。在Ⅰ軸如果安置換向摩擦離合器時(shí)，為減少軸向尺寸，第一變速組的變速副數(shù)不能多，以2為宜。的變速副數(shù)常選用2。綜上所述，變速式為12=2×3×2。5.2.3結(jié)構(gòu)式的擬定對(duì)于12=2×3×2傳動(dòng)式，有6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為：由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床I軸裝有摩擦離合器，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。初選的方案。從電動(dòng)機(jī)到主軸主要為降速變速，若使變速副較多的變速組放在較接近電動(dòng)機(jī)處可使小12=2×3×2方案為好。一般限制限制最小變速比；為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差，減少震動(dòng)噪聲，在升速時(shí)一般限制最大轉(zhuǎn)速比。斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)較平穩(wěn)，可取。因此在主變速鏈任一變速組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間變速軸的變速范圍最小。5.2.4結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：5.2.5結(jié)構(gòu)式的擬定主軸的變速范圍應(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(guò)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(guò)極限值，其他變速組就不會(huì)超過(guò)極限值?！?，符合要求。5.2.6結(jié)構(gòu)式的擬定繪制轉(zhuǎn)速圖⑴、選擇Y132M-4型Y系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。⑵、分配總降速變速比總降速變速比又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比變速副。湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院⑶、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+1+1=5。⑷、確定各級(jí)轉(zhuǎn)速z=12確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：1120、800、560、400、280、200、140、100、71、50、35.5、25r/min。⑸、繪制轉(zhuǎn)速圖abc軸的轉(zhuǎn)速：①先來(lái)確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速變速組c的變速范圍為，結(jié)合結(jié)構(gòu)式，Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：100、140、200、280、400、560r/min。②確定軸Ⅱ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Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：400、560r/min。③確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速對(duì)于軸Ⅰ，其級(jí)比指數(shù)為1,可取，確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為800r/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(huà)出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）5.2.7確定各變速組變速副齒數(shù)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【1】表3-9中選取。18～20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。根據(jù)【1】,查表3-9各種常用變速比的使用齒數(shù)。⑴、變速組a:時(shí)：……57、60、63、66、69、72、75、78……時(shí)：……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77……可取84,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：28、35?？傻幂SⅡ上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：56、49。⑵、變速組b:根據(jù)【1】,查表3-9各種常用變速比的使用齒數(shù),∵，,時(shí)：……87、89、90、91、92……時(shí)：……87、89、90、91……時(shí)：……86、88、90、91……湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院可取90，于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：18、30、45。72，60、45。⑶、變速組c:根據(jù)【1】,查表3-9各種常用變速比的使用齒數(shù),,時(shí)：……、85、89、90、94、95、108……時(shí)：……84、87、89、90、108……可取108.為降速變速，取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為22；為升速變速，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為36。于是得,得軸Ⅲ兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為22，72；得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為86，36。5.2.8繪制變速系統(tǒng)圖根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖：6.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)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(kāi)圖和若干張橫截面圖表示。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(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)效率要求，主軸前軸承處主軸變速箱結(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(guò)反復(fù)思考和多次修改。在正式畫(huà)圖前應(yīng)該先畫(huà)草圖。目的是：1）布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2）檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí)改正。確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置，以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。6.2展開(kāi)圖及其布置平整展開(kāi)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(jí)變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，否則齒輪無(wú)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(xiàn)的軸上，左邊部分接通，得到一級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第二種方案，通過(guò)空心軸中的拉桿來(lái)操縱離合器的結(jié)構(gòu)。動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，使制動(dòng)器尺寸增大。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。湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院6.3I軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)I多，裝配很不方便，一般都是在箱外組裝好I軸在整體裝入箱內(nèi)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤(pán)上，通過(guò)法蘭盤(pán)將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。方案很多，我們采用正反向離合器。正反向的轉(zhuǎn)換在不停車(chē)的狀態(tài)下進(jìn)行，常采用片式摩擦離合器。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。在確定軸向尺寸時(shí)，摩擦片不壓緊時(shí)，應(yīng)留有0.2～0.4的間隙，間隙應(yīng)能調(diào)整。離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得注意：6）摩擦片的軸向定位：由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤(pán)實(shí)現(xiàn)。其中一個(gè)圓盤(pán)裝在花鍵上，另一個(gè)裝在花鍵軸上的一個(gè)環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)花鍵齒，和軸上的花鍵對(duì)正，然后用螺釘把錯(cuò)開(kāi)的兩個(gè)圓盤(pán)連接在一起。這樣就限制了軸向和周向的兩個(gè)自由度，起了定位作用。7）摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封閉系統(tǒng)，不增加軸承軸向復(fù)合。8）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使加力環(huán)推動(dòng)擺桿和鋼球的運(yùn)動(dòng)是不可逆的，即操縱力撤消后，有自鎖作用。I軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當(dāng)離合器接通時(shí)才和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。但脫開(kāi)的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對(duì)轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這點(diǎn)。不如滾動(dòng)軸承，但它的徑向尺寸小?？仗X輪需要有軸向定位，軸承需要潤(rùn)滑。6.4齒輪塊設(shè)計(jì)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(dòng)載荷而引起振動(dòng)和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問(wèn)題。齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素：一、是固定齒輪還是滑移齒輪；二、移動(dòng)滑移齒輪的方法；三、齒輪精度和加工方法；變速箱中齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。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(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大6dB。級(jí)。為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都要選用較高的精度。大都是用7—6—6很低的，才選8—7—7。如果噪聲要求很?chē)?yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選6—5—5。當(dāng)精度從7—6—6提高到6—5—5時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院8級(jí)精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。7級(jí)精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下776級(jí)精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒輪，必須磨齒才能達(dá)到6級(jí)。機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火?；讫X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(huà)法也不一樣，應(yīng)予注意?；?。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。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。定位孔或其他方式保證，一般在裝配時(shí)最后調(diào)整確定。6.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。條件惡化，使振動(dòng)、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線(xiàn)間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問(wèn)題。上并無(wú)困難。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸?；ㄦI軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為65～85。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(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。和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時(shí)加工幾個(gè)同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對(duì)于支撐跨距長(zhǎng)的箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進(jìn)刀）伸進(jìn)鏜桿，同撐孔直徑的安排要求。兩孔間的最小壁厚，不得小于5～10，以免加工時(shí)孔變形。花鍵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)軸上軸承選用級(jí)精度。是否轉(zhuǎn)動(dòng)，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對(duì)受軸向力的軸，其軸向定位就更重要?；剞D(zhuǎn)的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時(shí)應(yīng)注意：1）軸的長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問(wèn)題，宜由一端定位。湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2）軸承的間隙是否需要調(diào)整。3）整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。4）在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。加工和裝配的工藝性等。6.6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(chē)床）或者刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，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。6.6.1各部分尺寸的選擇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)孔直徑軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車(chē)床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢(shì)。2）軸頸直徑后再進(jìn)行核算。3）前錐孔直徑前錐孔用來(lái)裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏六號(hào)錐孔。4）支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度=2～3.5，跨距小時(shí)，軸承變形對(duì)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?？缇嗟拇笮?，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿(mǎn)足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。6.6.2主軸材料和熱處理在主軸結(jié)構(gòu)形狀和尺寸一定的條件下，材料的彈性模量E越大，主軸的剛度也越高，由于鋼材的E值較大，故一般采用鋼質(zhì)主軸，一般機(jī)床的主軸選用價(jià)格便宜、性能良好的45號(hào)鋼。提高主軸有關(guān)表面硬度，增加耐磨性，在長(zhǎng)期使用中不至于喪失精度，這是對(duì)主軸熱處理的根本要求。機(jī)床主軸都在一定部位上承受著不同程度的摩擦，主軸與滾動(dòng)軸承配合使用時(shí)，軸頸表面具有適當(dāng)?shù)挠捕瓤筛纳蒲b配工藝并保證裝配精度，通常硬度為HRC40-50即可滿(mǎn)足要求。一般機(jī)床的主軸，淬火時(shí)要求無(wú)裂紋，硬度均勻；淬硬層深度不小于1mm，最好1.5-2mm,淬火；淬火部位的空刀槽不能過(guò)深，臺(tái)階交接處應(yīng)該倒角；滲氮主軸的銳邊、棱角必須倒圓R>0.5mm,可避免滲氮層穿透剝落。6.6.3主軸軸承1）軸承類(lèi)型選擇主軸前軸承有兩種常用的類(lèi)型：許的極限轉(zhuǎn)速低一些。與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種：600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機(jī)床。2）軸承的配置支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以用兩個(gè)支撐的主要支撐，第三個(gè)為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約0.03～0.07比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。在配置軸承時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受經(jīng)向力。②兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。③徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都由機(jī)床支撐件承受。3）軸承的精度和配合主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。前軸承的誤差對(duì)主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級(jí)。普通精度級(jí)機(jī)床的主軸，前軸承的選或級(jí)，后軸承選或級(jí)。選擇軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過(guò)渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會(huì)反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。1）軸承間隙的調(diào)整形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。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)有明顯的小果，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。112的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。隔套越長(zhǎng)，誤差的影響越小。螺母端面對(duì)螺紋中心線(xiàn)垂直度、軸上和孔上套簡(jiǎn)兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。6.6.4主軸與齒輪的連接齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面（錐度一般取1：15180國(guó)特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問(wèn)題。6.6.5潤(rùn)滑與密封主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種：1）堵——加密封裝置防止油外流。湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院主軸轉(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0.1～0.3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(kāi)一個(gè)或幾果又比前兩種好。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?.6.6其他問(wèn)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。所以，內(nèi)端面需要加工，端面和孔有較高的垂直度要求，否則將影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。支承孔如果直接開(kāi)在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。為此，可以加一個(gè)杯形套孔解決，套孔單獨(dú)在車(chē)床上加工，保證高的端面與孔德垂直度。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，50～55220～250。7.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)7.1帶輪的設(shè)計(jì)An=1440r/min,傳遞功率P=7.5kW,傳動(dòng)比i=1.816小時(shí)，工作年數(shù)10年。(1)、選擇三角帶的型號(hào)由【4】表8-7工作情況系數(shù)查的共況系數(shù)=1.2。故根據(jù)【4】公式（8-21）式中P--電動(dòng)機(jī)額定功率，--工作情況系數(shù)因此根據(jù)、由【4】圖8-11普通V帶輪型圖選用A型。(2)、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(guò)小，即。查【4】表8-8、圖8-11和表8-6取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑=125。由【4】公式(8-15a)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?！?，由【4】表8-8取圓整為224mm。(3)、驗(yàn)算帶速度V，按【4】式（8-13）驗(yàn)算帶的速度∵，故帶速合適。(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?。焊鶕?jù)【4】經(jīng)驗(yàn)公式（8-20）取，取=600mm.湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院(5)、三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度由【4】公式（8-22）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度由【4】表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度(6)、驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù)，符合要求。(7)、確定實(shí)際中心距按【4】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)【4】公式（8-25），故主動(dòng)輪上包角合適。(9)、確定三角帶根數(shù)根據(jù)【4】式（8-26）得查表【4】表8-4d由i=1.8和得=0.15KW,查表【4】表8-5，=0.98；查表【4】表8-2，長(zhǎng)度系數(shù)=1.01∴取根(10)、計(jì)算預(yù)緊力查【4】表8-3，q=0.1kg/m由【4】式（8-27）其中：-帶的變速功率,KW；v-帶速,m/s；q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.1kg/m。v=1440r/min=9.42m/s。⑾、計(jì)算作用在軸上的壓軸力傳動(dòng)比查表【4】表8-4a由和得=1.92KW7.2傳動(dòng)軸的直徑估算傳動(dòng)軸除應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)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。7.2.1確定各軸轉(zhuǎn)速⑴、確定主軸計(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)【1】表3-10，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為⑵、各變速軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：①軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速可從主軸71r/min按72/18的變速副找上去，軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為100r/min；②軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為400r/min；③軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為800r/min。⑶、各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速各變速組內(nèi)一般只計(jì)算組內(nèi)最小齒輪，也是最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。①變速組c中，22/86只需計(jì)算z=22的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為280r/min；湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院②變速組b計(jì)算z=18的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為400r/min；③變速組a應(yīng)計(jì)算z=28的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為800r/min。⑷、核算主軸轉(zhuǎn)速誤差∵∴所以合適。7.2.2傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑根據(jù)【5】公式（7-15】表7-13得到取1.①Ⅰ軸的直徑：?、冖蜉S的直徑：?、邰筝S的直徑：取其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率（kW-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；--當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d值應(yīng)相應(yīng)增大4～5%;當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑;空心軸時(shí)，d需乘以計(jì)算系數(shù)b，b值見(jiàn)【5】表7-12。Ⅰ和Ⅳ為由鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸，Ⅱ和Ⅲ為花鍵軸。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值：，和在后文給定，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)定故我采用矩形花鍵連接。按規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查【15】表5-3-30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。④各軸間的中心距的確定：；；；7.2.3鍵的選擇查【4】表6-1選擇軸上的鍵，根據(jù)軸的直徑，鍵的尺寸選擇，鍵的長(zhǎng)度L取22。主軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為，鍵的長(zhǎng)度L取100。7.3傳動(dòng)軸的校核需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類(lèi)型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）.當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算57-15.在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。7.3.1傳動(dòng)軸的校核①Ⅰ軸的校核：通過(guò)受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì)Ⅰ軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來(lái)進(jìn)行校核最大撓度：查【1】表3-12許用撓度；湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院。②Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。7.3.2鍵的校核46-2查的許用擠壓應(yīng)力,鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得可見(jiàn)連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為：7.4各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核7.4.1齒輪模數(shù)的確定：齒輪模數(shù)的估算。通常同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，如齒輪材料相同時(shí)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件按【57-17進(jìn)行估算模數(shù)和，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，為簡(jiǎn)化工藝變速傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過(guò)2～3種模數(shù)。先計(jì)算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動(dòng)，查【4】表10-8齒輪精度選用7級(jí)精度，再由【4】表10-1選擇小齒輪材料為40C(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS：根據(jù)【5】表7-17；有公式：①齒面接觸疲勞強(qiáng)度：②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：⑴、a變速組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)28的齒輪。①齒面接觸疲勞強(qiáng)度：其中:-公比；=2；P-齒輪傳遞的名義功率；P=0.967.5=7.2KW；-齒寬系數(shù)=；-齒輪許允接觸應(yīng)力，由【5】圖7-6按MQ線(xiàn)查取;-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。=650MPa，∴根據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為4mm。②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：其中:P-齒輪傳遞的名義功率；P=0.967.5=7.2KW；-齒寬系數(shù)=；-齒輪許允齒根應(yīng)力，由【5】圖7-11按MQ線(xiàn)查??；-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。，∴∴根據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為2.5mm?！咚杂谑亲兯俳Ma的齒輪模數(shù)取m=4mm，b=32mm。軸Ⅰ上主動(dòng)輪齒輪的直徑：。軸Ⅱ上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為：湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院⑵、b變速組：確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)18的齒輪。①齒面接觸疲勞強(qiáng)度：其中:-公比；=4；P-齒輪傳遞的名義功率；P=0.9227.5=6.915KW；-齒寬系數(shù)=；-齒輪許允接觸應(yīng)力，由【5】圖7-6按MQ線(xiàn)查取;-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。=650MPa，∴∴根據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為5mm。②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：其中:P-齒輪傳遞的名義功率；P=0.9227.5=6.915KW；-齒寬系數(shù)=；-齒輪許允齒根應(yīng)力，由【5】圖7-11按MQ線(xiàn)查??；-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。，∴∴根據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為3mm?！咚杂谑亲兯俳Mb的齒輪模數(shù)取m=5mm，b=40mm。軸Ⅱ上主動(dòng)輪齒輪的直徑：軸Ⅲ上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為：⑶、c變速組：為了使傳動(dòng)平穩(wěn)，所以使用斜齒輪，取，螺旋角。計(jì)算中心距a，∴圓整為280mm。修正螺旋角，所以軸Ⅲ上兩聯(lián)動(dòng)主動(dòng)輪齒輪的直徑分別為：

軸Ⅳ上兩從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為：

⑷、標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)：從【7】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(jiàn)表表5.1齒輪尺寸表（單位：mm）湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院齒輪齒數(shù)模數(shù)分度圓直齒頂圓直齒根圓直齒頂高齒根高z徑d徑徑⒈28411212010245⒉35414014813045⒊56422423221445⒋49419620418645⒌1859010077.556.25⒍305150160137.556.25⒎455225235212.556.25⒏725360370347.556.25⒐605200210187.556.25⒑455225235212.556.25⒒225114.12124.5101.165.196.48⒓725373.44383.82360.485.196.48⒔365186.72197.1173.765.196.48⒕865446.06456.44433.15.196.487.4.2齒寬的確定由公式得：①Ⅰ軸主動(dòng)輪齒輪；②Ⅱ軸主動(dòng)輪齒輪；③Ⅲ軸主動(dòng)輪齒輪；一般一對(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)主動(dòng)輪比從動(dòng)輪齒寬大（5～10mm7.4.3齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常都由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。當(dāng)現(xiàn)決定把齒輪8、12和14做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。根據(jù)【4】圖10-39（a）齒輪10、12和13結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下：①齒輪8結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，；；；；；，C取12cm。②齒輪12結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算;；；；；；，C取12cm。③齒輪14結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，；；；，C取14cm。7.5帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)⑴、帶輪的材料常用的V帶輪材料為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)可以采用鑄鋼或鋼板沖壓焊接而成，小功略時(shí)采用鑄鋁或塑料。⑵、帶輪結(jié)構(gòu)形式V48-14a腹板式（【48-14b48-14c48-14dV帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時(shí)?？梢圆捎脤?shí)心式，當(dāng)可以采用腹板式，時(shí)可以采用孔板式，當(dāng)時(shí)，可以采用輪輻式。帶輪寬度：。分度圓直徑：。D=90mm是深溝球軸承6210軸承外徑，其他尺寸見(jiàn)帶輪零件圖。⑶、V帶輪的論槽V帶輪的輪槽與所選的V帶型號(hào)向?qū)?yīng)，見(jiàn)【4】表8-10.mm槽型與相對(duì)應(yīng)得A11.2.758.79——0湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面夾角發(fā)生變化。為了使V帶的工作面與大論的輪槽工作面緊密貼合，將V帶輪輪槽的工作面得夾角做成小于。V定了輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪外圓和底部的最小高度。輪槽工作表面的粗糙度為。⑷、V帶輪的技術(shù)要求鑄造、焊接或燒結(jié)的帶輪在輪緣、腹板、輪輻及輪轂上不允許有傻眼、裂縫、縮孔及氣泡；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做靜平衡，反之做動(dòng)平衡。其他條件參見(jiàn)中的規(guī)定。7.6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)。按扭矩選擇，即：根據(jù)【15】和【14】表6-3-20，①計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查【15】表6-3-21得∴②摩擦盤(pán)工作面的平均直徑式中d為軸的直徑。③摩擦盤(pán)工作面的外直徑④摩擦盤(pán)工作面的內(nèi)直徑⑤摩擦盤(pán)寬度b⑥摩擦面對(duì)數(shù)m156-3-17，摩擦副材料為淬火鋼，對(duì)偶材料為淬火鋼，摩擦因數(shù)取0.08，許用壓強(qiáng)取，許用溫度<120℃.∴m圓整為7.∴摩擦面片數(shù)z=7+1=8.⑦摩擦片脫開(kāi)時(shí)所需的間隙，因?yàn)椴捎脻袷剿寓嘣S用傳遞轉(zhuǎn)矩因?yàn)棰釅壕o力Q⑩摩擦面壓強(qiáng)p根據(jù)【14】表22.7-7選用帶滾動(dòng)軸承的多片雙聯(lián)摩擦離合器，因?yàn)榘惭b在箱內(nèi)，所以采取濕式。結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)【14】表22.7-7圖（a表5.2特征參數(shù)圖許用轉(zhuǎn)距重量/kg轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/接合脫開(kāi)號(hào)內(nèi)部外部力/N力/N圖a1204.70.00350.0050170100表5.3主要尺寸圖許用轉(zhuǎn)矩DABcEFG號(hào)閉式開(kāi)式圖a1201832-1081001832604570湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院表5.4主要尺寸圖HJLRSa號(hào)圖a85475181152656435-1020117.7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1，齒輪5，齒輪11這三個(gè)齒輪。齒輪強(qiáng)度校核：計(jì)算公式：①?gòu)澢趶?qiáng)度;②接觸疲勞強(qiáng)度7.7.1校核a變速組齒輪①?gòu)澢趶?qiáng)度；校核齒數(shù)為28的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù)⑴、,n=800r/min,⑵、確定動(dòng)載系數(shù)∵齒輪精度為7級(jí)，由【4】圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)。由【4】使用系數(shù)。⑷、確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)查【4】表10-4，得非對(duì)稱(chēng)齒向載荷分配系數(shù)；,查【4】圖10-13得⑸、確定齒間載荷分配系數(shù):由【4】表10-2查的使用，由【4】表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)⑹、確定載荷系數(shù):⑺、查【4】表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)；湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院⑻、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由【4】圖10-20(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限?！?】圖10-18查得壽命系數(shù),取疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.3，②接觸疲勞強(qiáng)度⑴、載荷系數(shù)K的確定：⑵、彈性影響系數(shù)的確定；查【4】表10-6得⑶、查【4】圖10-21（d）得，故齒輪1合適。7.7.2校核b變速組齒輪①?gòu)澢趶?qiáng)度；校核齒數(shù)為18的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù)⑴、,n=400r/min,⑵、確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由【4】圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)⑶、⑷、確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)查【4】表10-4，插值法得非對(duì)稱(chēng)齒向載荷分配系數(shù),查【4】圖10-13得⑸、確定齒間載荷分配系數(shù):由【4】表10-2查的使用；由【4】表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)⑹、確定動(dòng)載系數(shù):⑺、查【4】表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)、⑻、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由【4】圖10-20(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限?！?】圖10-18查得壽命系數(shù),疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.3，②接觸疲勞強(qiáng)度⑴、載荷系數(shù)K的確定：⑵、彈性影響系數(shù)的確定；查【4】表10-6得⑶、查【4】圖10-21（d）得，故齒輪8合適。7.7.3校核c變速組齒輪①?gòu)澢趶?qiáng)度；校核齒數(shù)為22的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù)湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院⑴、,n=280r/min,⑵、確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由【4】圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)⑶、⑷、確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)查【4】表10-4，插值法得非對(duì)稱(chēng)齒向載荷分布系數(shù)，,查【4】圖10-13得⑸、確定齒間載荷分配系數(shù):由【4】表10-3齒間載荷分布系數(shù)，⑹、確定荷載系數(shù):⑺、查表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)。⑻、計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。【4】圖10-18查得壽命系數(shù),疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.3，②接觸疲勞強(qiáng)度⑴、載荷系數(shù)K的確定：⑵、彈性影響系數(shù)的確定；查【4】表10-6得⑶、查【4】圖10-21（d）得，故齒輪11合適。7.8軸承的選用與校核7.8.1各軸軸承的選用①主軸前支承：NN3022K；中支承：NN3020K；后支撐N219E②Ⅰ軸離合器及齒輪處支承均用：6206;帶輪處支承：6210③Ⅱ軸前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207④Ⅲ軸前支承：30208;后支承：302087.8.2各軸軸承的校核⑴、Ⅰ軸軸承的校核Ⅰ軸選用的是深溝球軸承620619.5KN,由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。①齒輪的直徑②Ⅰ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩∴③齒輪受力根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為:在水平面：在水平面：∴4】表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有：⑤軸承的壽命計(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命故該軸承6206能滿(mǎn)足要求。湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。8.主軸組件設(shè)計(jì)主軸的結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存應(yīng)滿(mǎn)足使用要求和結(jié)構(gòu)要求，并能保證主軸組件具有較好的工作性能。主軸結(jié)構(gòu)尺寸的影響因素比較復(fù)雜，目前尚難于用計(jì)算法準(zhǔn)確定出。通常，根據(jù)使用要求和結(jié)構(gòu)要求，進(jìn)行同型號(hào)筒規(guī)格機(jī)床的類(lèi)比分析，先初步選定尺寸，然后通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定下來(lái)，最后在進(jìn)行必要的驗(yàn)算或試驗(yàn)，如不能滿(mǎn)足要求可重新修改尺寸，直到滿(mǎn)意為直。主軸上的結(jié)構(gòu)尺寸雖然很多，但起決定作用的尺寸是：外徑D、孔徑d、懸伸量a和支撐跨距L。8.1主軸的基本尺寸確定8.1.1外徑尺寸D主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸的（前支撐處）的直徑。選定后，其他部位的外徑320mmP=7.5KW13-13，前軸頸應(yīng),初選,后軸頸取。8.1.2主軸孔徑d中型臥式車(chē)床的主軸孔徑，已由d=48mm,增大到d=60-80mm,當(dāng)主軸外徑一定時(shí)，增大孔徑受到一下條件的限制，1、結(jié)構(gòu)限制；對(duì)于軸徑尺寸由前向后遞減的主軸，應(yīng)特別注意主軸后軸頸處的壁厚不允許過(guò)薄，對(duì)于中型機(jī)床的主軸，后軸頸的直徑與孔徑之差不要小于，主軸尾端最薄處的直徑不要小于。2、剛度限制；孔徑增大會(huì)削弱主軸的剛度，由材料力學(xué)知，主軸軸端部的剛度與截面慣性矩成正比，即：式中：據(jù)上式可得出主軸孔徑對(duì)偶剛度影響的，有圖可見(jiàn)，24%，因此為了避免過(guò)多削弱主軸的剛度，一般取。主軸孔徑d確定后，可根據(jù)主軸的使用及加工要求選擇錐孔的錐度。錐孔僅用于定心時(shí)，則錐孔應(yīng)大些，若錐孔除用于定心，還要求自鎖，借以傳遞轉(zhuǎn)矩d=60mm為0.6。8.1.3主軸懸伸量a主軸懸伸量的大小往往收結(jié)構(gòu)限制，主要取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)形式及尺寸、刀具或夾具的安裝方式、前軸承的類(lèi)型及配置、潤(rùn)滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等。主軸設(shè)計(jì)時(shí)，在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的前提下，應(yīng)最大限度的縮短主軸懸伸量a。根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長(zhǎng)度。8.1.4支撐跨距L支撐跨距L，當(dāng)前，多數(shù)機(jī)床的主軸采用前后兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、裝配方便，容易保證精度，但是，由于兩支撐主軸的最佳支距一般較短，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難于實(shí)現(xiàn)，故采用三支撐結(jié)構(gòu)。如圖所示，三支撐主軸的前中支距，對(duì)主軸組件剛度和抗震性的影響，要比前后支距地影響大得多，因此，需要合理確定。為了使主軸組件獲得很高的剛度可抗震性，前中之距可按兩支撐主軸的最佳只