CA6161車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)

/CA6161車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)班級學(xué)號姓名摘要主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分，本次設(shè)計(jì)主要由機(jī)床的級數(shù)入手，于結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)擬定，再到齒輪和軸的設(shè)計(jì)，再選擇各種主傳動配合件，對軸和齒輪及配合件進(jìn)行校核，將主傳動方案“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)行傳動軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、箱體、潤滑與密封、傳動軸及滑移齒輪零件的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。本次突出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，在保證機(jī)床的基本要求下，根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的原則，擬定機(jī)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，對機(jī)床的機(jī)構(gòu)進(jìn)行精簡，力求降低生產(chǎn)成本；主軸和齒輪設(shè)計(jì)在滿足強(qiáng)度需要的同時(shí)，材料的選擇也是采用折中的原則，沒有選擇過高強(qiáng)度的材料從而造成浪費(fèi)。【關(guān)鍵詞】車床、主傳動系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)式、電動機(jī)。目錄緒論TOC\o"1-3"\h\u11.主軸極限轉(zhuǎn)速的確定22.主動參數(shù)的擬定32.1確定傳動公比32.2主電動機(jī)的選擇43.普通車床的規(guī)格54.變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)54.1確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目54.2結(jié)構(gòu)式的擬定54.3結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定 74.4各變速組的變速范圍及極限傳動比 84.5確定各軸的轉(zhuǎn)速 84.6繪制轉(zhuǎn)速圖 94.7繪制變速系統(tǒng)圖 95.傳動件的設(shè)計(jì) 105.1帶輪的設(shè)計(jì) 125.2傳動軸的直徑估算 135.3確定各軸轉(zhuǎn)速 135.4傳動軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 146.各變速組齒輪模數(shù)的確定 156.1齒輪模數(shù)的確定： 156.2齒輪的設(shè)計(jì) 197.主軸組件設(shè)計(jì) 217.1主軸的基本尺寸確定 227.1.1外徑尺寸D 227.1.2主軸孔徑d 227.1.3主軸懸伸量a237.1.4支撐跨距L237.1.5主軸最佳跨距的確定23小結(jié) 26參考文獻(xiàn) 27緒論機(jī)床的主傳動系統(tǒng)的布局可分成集中傳動和分離傳動兩種類型。主傳動系統(tǒng)的全部變速結(jié)構(gòu)和主軸組件集中裝在同一個(gè)箱體內(nèi)，稱為集中傳動布局；傳動件和主軸組件分別裝在兩個(gè)箱體內(nèi)，中間采用帶或鏈傳動，稱為分離傳動布局。集中傳動式布局的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操控，且只用一個(gè)箱體，但傳動結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動和熱變形。當(dāng)采用背輪傳動時(shí)，皮帶將高速直接傳給主軸，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，加工質(zhì)量好，低速時(shí)經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)傳動，轉(zhuǎn)矩大，適應(yīng)粗加工要求。因?yàn)闄C(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)床主傳動系時(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。

1.主軸極限轉(zhuǎn)速的確定確定主軸的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速，應(yīng)該在分析所設(shè)計(jì)機(jī)床幾種典型加工方式的切削用量和參考現(xiàn)有同類型機(jī)床的技術(shù)性能的基礎(chǔ)上，并按照“技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理”的原則進(jìn)行。由于通用性機(jī)床加工對象很廣，不同工序所采用的切削用量相差懸殊，而且加工零件的尺寸變換也很大，所以要合理地確定其極限轉(zhuǎn)速是一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，必須對有關(guān)加工工序和切削用量進(jìn)行分析，在分析切削用量的過程中，應(yīng)特別注意下列幾點(diǎn)：1.考慮先進(jìn)加工方法，但所選的切削用量不應(yīng)該是個(gè)別記錄，而應(yīng)該具有普遍性。2.應(yīng)考慮刀具材料的發(fā)展趨勢。例如普通車到在大多數(shù)情況下已經(jīng)采用硬質(zhì)合金，目前陶瓷刀具也已開始應(yīng)用等情況。3.最高和最低轉(zhuǎn)速不能僅用計(jì)算方法來確定。還應(yīng)該和先進(jìn)的同類機(jī)床比較，因?yàn)檫^大的轉(zhuǎn)速范圍不僅不能充分發(fā)揮其性能，而且還可能使結(jié)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)。在傳動系統(tǒng)擬定好以后，驗(yàn)算各主要傳動件的最大圓周速度應(yīng)不超過允許值。主軸最高和最低轉(zhuǎn)速可按下列計(jì)算：=(rpm)=(rpm)其中：、——主軸最高、最低轉(zhuǎn)速（m/min）；、——典型工序的最大、最小切削速度（m/min）；、——最大、最小計(jì)算直徑。普通車床采用最大速度的典型工序一般為用硬質(zhì)合金車刀精車或半精車鋼質(zhì)軸類工件的外圓，取=200r/min。采用最小速度的典型工序又以下幾種情況：1.在低速光車，要求獲得粗糙度小于R3.2μm；2.精鉸孔3.加工各種螺紋及多頭螺紋；4.用高速鋼車刀，對鑄鐵材料的盤類工件進(jìn)行粗車端面工作，取=25r/min。一般取計(jì)算直徑：=0.5D=(0.2~0.25)式中D為最大工件回轉(zhuǎn)直徑，即主參數(shù)(mm)。當(dāng)?shù)湫凸ば驗(yàn)殂q孔或加工螺紋時(shí)，應(yīng)按在車床上常用最大鉸孔直徑或經(jīng)常加工的最大螺紋直徑作為最大計(jì)算直徑，根據(jù)調(diào)研可推薦：0.2,(為刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑）故===1990r/min，取=2000r/min；==49.65r/min，取=45r/min；與本次設(shè)計(jì)給定的參數(shù)相差不大，取計(jì)算值。主動參數(shù)的擬定2.1確定傳動公比根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》公式（3-2）因?yàn)橐阎郱=+1∴===1.411根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-5標(biāo)準(zhǔn)公比。這里我們?nèi)?biāo)準(zhǔn)公比系列=1.41.因?yàn)?1.41=1.06，根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-6標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。首先找到最小極限轉(zhuǎn)速25，再每跳過5個(gè)數(shù)（1.26～1.06）取一個(gè)轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.41的數(shù)列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、2000。2.2主電動機(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)在以常見的中碳鋼為工件材料，取45號鋼，正火處理，車削外圓，表面粗糙度=3.2mm。采用車刀具，可轉(zhuǎn)位外圓車刀，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)以確定粗車是的切削用量為設(shè)計(jì)：確定背吃刀量和進(jìn)給量f，根據(jù)《切削加工簡明實(shí)用手冊》表8-50，取4mm，f取1。確定切削速度，參《切削加工簡明實(shí)用手冊》表8-57，取V=2。機(jī)床功率的計(jì)算，主切削力的計(jì)算根據(jù)《切削加工簡明實(shí)用手冊》-表8-59和表8-60，主切削力的計(jì)算公式及有關(guān)參數(shù)：F=9.81=9.8127040.920.95=4495.4（N）切削功率的計(jì)算==4495.4×2×=9kw；取機(jī)床的效率為0.85，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》表12-1Y系列（IP44）電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù),Y系列（IP44）電動機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型異步電動機(jī)，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動機(jī)內(nèi)部的特點(diǎn)，B級絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過+40℃，相對濕度不超過95%，海拔高度不超過1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無特殊要求的機(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，選取Y160M-4型三相異步電動機(jī)，額定功率11kW,滿載轉(zhuǎn)速1460，質(zhì)量123kg。3.普通車床的規(guī)格根據(jù)以上的計(jì)算和設(shè)計(jì)任務(wù)書可得到本次設(shè)計(jì)車床的基本參數(shù)：車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表工件最大回轉(zhuǎn)直徑(mm)最高轉(zhuǎn)速()最低轉(zhuǎn)速()電機(jī)功率P（kW）公比轉(zhuǎn)速級數(shù)Z320200045111.41124.變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個(gè)變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的變速型式、變速類型。變速方案和型式與結(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，確定變速方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴(kuò)大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。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。4.1確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目級數(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，即變速級數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子：，可以有三種方案：4.2結(jié)構(gòu)式的擬定對于12=3×2×2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：根據(jù)主變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則：※傳動副前多后少的原則；主變速傳動系從電動機(jī)到主軸，通常為降速傳動，接近電動機(jī)的傳動轉(zhuǎn)速較高，傳動的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小一些，反之，靠近主軸的傳動件轉(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系時(shí)，應(yīng)盡可能將傳動副較多的變速組安排在前面，傳動副數(shù)少的變速組放在后面，使主變速傳動系中更多的傳動件在高速范圍內(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；※傳動順序與擴(kuò)大順序相一致的原則；比較兩組變速方案和結(jié)構(gòu)圖如下頁：通過兩種方案的比較，后一種方案因第一擴(kuò)大組在最前面，Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速范圍比前種方案大，如兩種方案Ⅱ軸的最高轉(zhuǎn)速一樣，后一種方案Ⅱ軸的最低轉(zhuǎn)速較低，在傳遞相等功率的情況下，受的轉(zhuǎn)矩較大，傳動件的尺寸也就比前種方案大?！兯俳M的降速要前慢后快，中間軸的速度不易超過電動機(jī)的轉(zhuǎn)速；根據(jù)以上的原則我們最終確定的傳動方案是：4.3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：傳動系的結(jié)構(gòu)網(wǎng)4.4各變速組的變速范圍及極限傳動比傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍：在降速傳動時(shí)，為防止被動齒輪的直徑過大而使進(jìn)徑向尺寸過大，常限制最小傳動比，1/4，升速傳動時(shí)，為防止產(chǎn)生過大的振動和噪音，常限制最大傳動比，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取，故變速組的最大變速范圍為/≤8～10。主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動系中各個(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，其他變速組就不會超過極限值。其中，，∴，符合要求4.5確定各軸的轉(zhuǎn)速分配總降速變速比總降速變速比又電動機(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。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+1+1=5。③在五根軸中，除去電動機(jī)軸，其余四軸按變速順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（主軸）。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的變速組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速。⑴先來確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速變速組c的變速范圍為，故兩個(gè)傳動副的傳動比必然是兩個(gè)極限值：、結(jié)合結(jié)構(gòu)式，Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：180、250、355、500、710、1000⑵確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速變速組b的級比指數(shù)為3，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：500、710、1000。⑶定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速對于軸Ⅰ，其級比指數(shù)為1,可?。?====確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為1000，電動機(jī)于軸Ⅰ的定變傳動比為1460/1000=1.464.6繪制轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速圖4.7繪制變速系統(tǒng)圖5.傳動件的設(shè)計(jì)5.1帶輪的設(shè)計(jì)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。電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1460r/min,傳遞功率P=11kW,傳動比i=1.46，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)，工作年數(shù)10年。(1)選擇三角帶的型號由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-7工作情況系數(shù)查的共況系數(shù)=1.2。故根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（8-21）式中P--電動機(jī)額定功率，--工作情況系數(shù)因此根據(jù)、由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-11普通V帶輪型圖選用B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小，即。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-8、圖8-11和表8-6取主動小帶輪基準(zhǔn)直徑=140。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式(8-15a)式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動系數(shù)，一般取0.02。故，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-8取圓整為200mm。(3)驗(yàn)算帶速度V，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（8-13）驗(yàn)算帶的速度V=所以，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)選取：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》經(jīng)驗(yàn)公式（8-20）0.7（140+200）≤≤2（140+200）238≤≤680取=600mm.(5)三角帶的計(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=1735.3由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度L=1800mm(6)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A=+=600+=632.35mm(7)驗(yàn)算小帶輪包角根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（8-25），故主動輪上包角合適。(8)確定三角帶根數(shù)根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（8-26）得查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-4d由i=1.46和得=0.15KW查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-5，=0.98；查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，長度系數(shù)=0.92所以取根(9)計(jì)算預(yù)緊力查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-3，q=0.1kg/m由《機(jī)械設(shè)計(jì)》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=1460r/min=10.7m/s。（10）計(jì)算作用在軸上的壓軸力帶輪結(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V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成，根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同可以分為實(shí)心式（《機(jī)械制圖》圖8-14a）、腹板式（《機(jī)械制圖》圖8-14b）、孔板式（《機(jī)械制圖》圖8-14c）、橢圓輪輻式（《機(jī)械制圖》圖8-14d）。V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)。可以采用實(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：。D=90mm是深溝球軸承6210軸承外徑，其他尺寸見帶輪零件圖。⑶V帶輪的論槽V帶輪的輪槽與所選的V帶型號相對應(yīng)，見《機(jī)械制圖》表8-10槽型與相對應(yīng)得B14.03.5010.811.5——V帶輪的輪槽與所選的V帶型號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帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)該超出帶輪外圓，也不應(yīng)該與輪槽底部接觸。為此規(guī)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。⑷V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；鑄造帶輪在不提高內(nèi)部應(yīng)力的前提下，允許對輪緣、凸臺、腹板及輪轂的表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做靜平衡，反之做動平衡。其他條件參見中的規(guī)定。5.2傳動軸的直徑估算傳動軸除應(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。5.3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。根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》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125r/min按72/18的變速副找上去，軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為180r/min；②軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為500r/min；③軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為1000r/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。變速組c中，18/72只需計(jì)算z=18的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為500r/min；變速組b計(jì)算z=22的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為500r/min；變速組a應(yīng)計(jì)算z=24的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為1000r/min。⑷核算主軸轉(zhuǎn)速誤差∵∴所以合適。5.4傳動軸直徑的估算：確定各軸最小直徑根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表7-13，，并查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表7-13得到取1.①Ⅰ軸的直徑：?、冖蜉S的直徑：取③Ⅲ軸的直徑：取其中：P-電動機(jī)額定功率（kW）；-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（）；-傳動軸允許的扭轉(zhuǎn)角（）。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《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》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《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》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：；；；6.各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核6.1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《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表7-17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)，為簡化工藝變速傳動系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過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，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-8齒輪精度選用7級精度，再由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-1選擇小齒輪材料為40C(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS：根據(jù)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》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=0.9611=10.56KW；-齒寬系數(shù)=；-齒輪許允接觸應(yīng)力，由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖7-6按MQ線查取;-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。=650MPa，∴根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》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=0.9611=10.56KW；-齒寬系數(shù)=；-齒輪許允齒根應(yīng)力，由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖7-11按MQ線查取；-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2；，∴∴根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為2.5mm?！咚浴荨萦谑亲兯俳Ma的齒輪模數(shù)取m=5，b=40mm。軸Ⅰ上主動輪齒輪的直徑：。軸Ⅱ上三聯(lián)從動輪齒輪的直徑分別為：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。齒面接觸疲勞強(qiáng)度：（公式見a變速組）其中:-公比；=2.82；P-齒輪傳遞的名義功率；P=0.92211=10.142KW；-齒寬系數(shù)=；-齒輪許允接觸應(yīng)力，由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖7-6按MQ線查取;-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。=650MPa，∴∴根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為5mm。齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：其中:P-齒輪傳遞的名義功率；P=0.92211=10.142KW；-齒寬系數(shù)=；-齒輪許允齒根應(yīng)力，由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖7-11按MQ線查??；-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。，∴∴根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》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上主動輪齒輪的直徑：軸Ⅲ上三聯(lián)從動輪齒輪的直徑分別為：⑶、c變速組：為了使傳動平穩(wěn)，所以使用斜齒輪，取，螺旋角。計(jì)算中心距a，修正螺旋角，因值改變不多，所以參數(shù)，，等值不必修正。所以軸Ⅲ上兩聯(lián)動主動輪齒輪的直徑分別為：軸Ⅳ上兩從動輪齒輪的直徑分別為：⑷、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5.1齒輪尺寸表（單位：mm）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⒈245120130107.556.25⒉305150160137.556.25⒊365180190167.556.25⒋485240250227.556.25⒌425210220197.556.25⒍365180190167.556.25⒎22511012097.556.25⒏425210220197.556.25⒐425210220197.556.25⒑625310320307.556.25⒒18592.79102.7980.2956.25⒓605309.3319.3296.856.25⒔725371.2381.2358.256.25⒕305154.67164.67142.1756.256.2齒輪的設(shè)計(jì)由公式得：①Ⅰ軸主動輪齒輪；②Ⅱ軸主動輪齒輪；③Ⅲ軸主動輪齒輪；一般一對嚙合齒輪，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)使主動輪比從動輪齒寬大（5～10mm）。所以：，，，，，。通過齒輪傳動強(qiáng)度的計(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)齒頂圓直徑時(shí)，可以做成實(shí)心式結(jié)構(gòu)的齒輪。當(dāng)時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問題，現(xiàn)決定把齒輪9、12和13做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-39（a）齒輪8、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10結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算;；；；；；，C取12cm。③齒輪12結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，；；；，C取14cm。④齒輪13結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，；；；，C取14cm。7.主軸組件設(shè)計(jì)主軸的結(jié)構(gòu)儲存應(yīng)滿足使用要求和結(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)行同型號筒規(guī)格機(jī)床的類比分析，先初步選定尺寸，然后通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定下來，最后在進(jìn)行必要的驗(yàn)算或試驗(yàn)，如不能滿足要求可重新修改尺寸，直到滿意為直。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。7.1主軸的基本尺寸確定7.1.1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，其他部位的外徑可隨之而定。一般是通過筒規(guī)格的機(jī)床類比分析加以確定。320mm車床，P=7.5KW查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-13，前軸頸應(yīng),初選,后軸頸取,7.1.2主軸孔徑d中型臥式車床的主軸孔徑，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薄，對于中型機(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：據(jù)上式可得出主軸孔徑對偶剛度影響的，有圖可見當(dāng)時(shí)，，說明空心主軸的剛度降低較小。當(dāng)時(shí)，，空心主軸剛度降低了24%，因此為了避免過多削弱主軸的剛度，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)矩時(shí)，錐度應(yīng)小些，我這里選用莫氏六號錐孔。初步設(shè)定主軸孔徑d=60mm，主軸孔徑與外徑比為0.6。7.1.3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、前軸承的類型及配置、潤滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等。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。根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長度。7.1.4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)。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距來選取。由于三支撐的前后支距對主軸組件的性能影響較小，可根據(jù)結(jié)構(gòu)情況適當(dāng)確定。如果為了提高主軸的工作平穩(wěn)性，前后支距可適當(dāng)加大，如取。采用三支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，一般不應(yīng)該把三個(gè)支撐處的軸承同時(shí)預(yù)緊，否則因箱孔及有關(guān)零件的制造誤差，會造成無法裝配或影響正常運(yùn)作。因此為了保證主軸組件的剛度和旋轉(zhuǎn)精度，在三支撐中，其中兩個(gè)支撐需要預(yù)緊，稱為緊支撐；另外一個(gè)支撐必須具有較大的間隙，即處于“浮動”狀態(tài)，稱為松支撐，顯然，其中一個(gè)緊支撐必須是前支撐，否則前支撐即使存有微小間隙，也會使主軸組件的動態(tài)特性大為降低。試驗(yàn)表明，前中支撐為緊支撐、后支撐位松支撐，要比前后支撐位緊支撐、中支撐為松支撐的結(jié)構(gòu)靜態(tài)特性顯著提高。7.1.5主軸最佳跨距的確定⑴考慮機(jī)械效率，主軸最大輸出轉(zhuǎn)距.床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的50到60%,即加工工件直徑取為160mm,則半徑為0.08.[2]計(jì)算切削力前后支撐力分別設(shè)為,.⑶軸承剛度的計(jì)算根據(jù)式《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》（方鍵主編）（6-1）有：查《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》（方鍵主編）表6-11得軸承根子