12級(jí)主軸箱-車床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)-N=16~710;公比1.41;Z=12；P=7.5KW

1、目錄一、設(shè)計(jì)目的- 2 -二、設(shè)計(jì)步驟- 2 -2.1.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)- 2 -2.1.1已知條件- 2 -2.1.2結(jié)構(gòu)分析式- 2 -2.1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖- 3 -2.1.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖- 5 -2.2.動(dòng)力設(shè)計(jì)- 6 -2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速- 6 -2.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)- 6 -2.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核- 8 -3. 齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核- 11 -2.2.1校核a傳動(dòng)組齒輪- 11 -2.2.2 校核b傳動(dòng)組齒輪- 13 -2.2.3校核c傳動(dòng)組齒輪- 14 -2.3. 各軸的設(shè)計(jì)及主軸的校核- 16 -2.3.1 確定各軸最小直徑- 16 -2.3.2主軸的計(jì)算及校核-

2、 17 -2.3.3多片式摩擦離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算- 18 -2.3.4各軸軸承選擇- 20 -三.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明- 20 -3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案- 20 -3.2 展開(kāi)圖及其布置- 21 -3.3 齒輪塊設(shè)計(jì)- 21 -3.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)- 22 -3.5 潤(rùn)滑與密封- 23 -3.6 其他問(wèn)題- 24 -四、總結(jié)- 24 -五、參考文獻(xiàn)- 25 -一、設(shè)計(jì)目的通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)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(xiě)技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并

3、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。二、設(shè)計(jì)步驟2.1.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2.1.1已知條件1公比:=1.412轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：Z=123確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速:nmin=16r/min可得調(diào)速范圍：Rn=Z-1=1.4112-1=43.8 最大轉(zhuǎn)速:nmax=nmin*Rn=16*43.8=701r/min查表取標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速nmax=710r/min4電動(dòng)機(jī)功率：P=7.5KW 2.1.2結(jié)構(gòu)分析式 3 從電動(dòng)機(jī)到主軸主要為降速傳動(dòng)，若使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在較接近電動(dòng)機(jī)處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動(dòng)副前多后少的原則，因此取方案。在降速傳動(dòng)中，防止齒輪直徑過(guò)大而使徑向尺寸

4、常限制最小傳動(dòng)比 ；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過(guò)大的噪音和震動(dòng)常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍最小， 根據(jù)中間傳動(dòng)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：檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組：R2=X2*(P2-1) 其中=1.41，X2=6，P2=2 所以R2=1.416*(2-1)=8 ，合適。2.1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖選擇電動(dòng)機(jī)一般車床若無(wú)特殊要求，多采用Y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)原則條件選擇Y160L-8型Y系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。其同步轉(zhuǎn)速720r/min,額定功率7.5KW分配總降速傳動(dòng)比 總降速傳動(dòng)比 i=nm

5、innd=16720=0.022 又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd=720r/min不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比傳動(dòng)副。3確定傳動(dòng)軸軸數(shù) 傳動(dòng)軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動(dòng)副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。確定各級(jí)轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖 由nmin= 16r/min, =1.41,Z=12確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5、22.4、16r/min。18:72 71050035525018012590634531.522.41630:60 37:53 45:45 24:48 60:30 42:30 由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定傳動(dòng)比

6、i=720/250=2.88 。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確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)傳動(dòng)組a:ai1=/1=1.41/1， ai2=1/2=1/2查實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表2.3-4, 可取SZ=72,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：42、24?？傻幂S上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：30、48。傳動(dòng)組b:bi1=1/1， bi2=1/ =1/1.41，bi2=1/ 2=1/2查實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表2.3-4, 可取 SZ=90，于是可得軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：45、37、30。于是得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為：45、53、60。傳動(dòng)組c:ci1=14=1/3.98, ci2=2=2查實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)

7、手冊(cè)表2.3-4, 可取SZ=90,ci1=1/3.98為降速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為18；ci2=2為升速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為30。得軸兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為18，60；得軸兩齒輪齒數(shù)分別為72,30。2.1.4 繪制傳動(dòng)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：53374530723018603060454842243751322.2.動(dòng)力設(shè)計(jì)2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 nIV=nminz3-1=16*1.41123-1=45 r/min各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸可從主軸45 r/min按18/72的傳動(dòng)副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速180 r/min；軸的計(jì)

8、算轉(zhuǎn)速為180r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min。3各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組c中， 只需計(jì)算z =18的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為45 *72/18=180 r/min；傳動(dòng)組b計(jì)算z = 37的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為180r/min；傳動(dòng)組a應(yīng)計(jì)算z = 24的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min。4核算主軸轉(zhuǎn)速誤差n實(shí)=720*132375*4230*4545*6030=710 r/min n標(biāo)=710r/min n實(shí)-n標(biāo)n標(biāo)=710 -710710=0.05%10-1=4.1% 所以合適。2.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=720r/min,傳遞功率P=7.5KW,傳動(dòng)比i=720/250=2.88 ，

9、兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16.1小時(shí)，工作年數(shù)10年。1 定計(jì)算功率 取KA=1.1，則Pca=KAP=8.25KW選取V帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，選A型帶。確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速 查表小帶輪基準(zhǔn)直徑d1=132mm,d2=132*i=132*2.88 =375mm 驗(yàn)算帶速成v=d1n160*1000 其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速(r/min)； -小帶輪直徑(mm)； v=3.14*132*720600*1000=4.97 m/s4,25，合適。4確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 設(shè)中心距為,則 0.55(d1+d2)a02(d1+d2) 于是 278.85 a01014 ,初取中心距為a0=400

10、mm。 帶長(zhǎng)L0=2a0+2d1+d2+d2-d124a0 =2*400+3.142132+375+375-13224*400=1633 mm查表取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld，Ld=1600mm。 帶傳動(dòng)實(shí)際中心距a=a0+Ld-L02=400+1600-1633 2=384 mm5驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。 1180-d2-d1a*57.3=145 120, 合適6確定帶的根數(shù) Z=PcaP0+P0kkL其中： P0=1.11P0為1=180，載荷平穩(wěn)，i=1，特定基準(zhǔn)長(zhǎng)度時(shí)單根V帶的額定功率，由實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)圖3.2-3，3.2-4得：P0=0.09P0 為時(shí)傳遞功率的增量，由

11、實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)圖3.2-3，3.2-4得： k=0.91k為按小輪包角；由實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表3.2-6查得 kL=0.99kL為長(zhǎng)度系數(shù)；由實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表3.2-6查得 為避免V型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10。 Z=8.251.11+0.09*0.91*0.99 =7.63 取8 7計(jì)算帶的張緊力 F0=500pcavZ2.5-kk+qv2其中： -帶的傳動(dòng)功率,8.25KW； v-帶速,4.97 m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.1kg/m。 由實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表3.2-1查得 F0=500*8.254.97 *8*2.5-0.910.91+0.1*4

12、.97 2=183.61 N8計(jì)算作用在軸上的壓軸力 FQ2ZF0sin122*8*183.61 *sin145 2 =2802.69 N 2.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核模數(shù)的確定(按齒面接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù))：a傳動(dòng)組：只需計(jì)算齒數(shù)最小齒輪模數(shù)計(jì)算24齒齒輪的模數(shù)：mj=163003(i+1)k1k2k3Pmz12i njj2其中: i-公比 ； i=2； k1-工況系數(shù)；取1.2 k2-動(dòng)載荷系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表28 按精度等級(jí)7，HB350,取k2=1.4 k3-齒向載荷分布系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表29 取k3=1.12 P-齒輪所傳遞的額定功率；P =Pd=7.5

13、*0.95=7.125Kw =帶軸承=0.96*0.99=0.95 m-齒寬系數(shù)；取8 z1-小齒輪齒數(shù)；取24 nj-齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；355r/min j-齒輪許用接觸應(yīng)力； 按45#整體淬火j=1100MPa mj=1630032+1*1.2*1.4*1.12*7.1258*242*2*355*11002=3.53 取m =4 mm。 于是傳動(dòng)組a的齒輪模數(shù)取m =4 mm，b =32mm。 軸上齒輪的直徑： da1=4 *42=168mm, da2=4 *0=0mm, da3=4 *24=96mm 軸上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： da1=4 *30=120mm, da2=4 *0=0mm,da

14、3=4 *48=192mm b傳動(dòng)組： 按最小齒數(shù)30的齒輪計(jì)算： mj=163003(i+1)k1k2k3Pmz12i njj2 其中: i-公比 ； i=2.82； k1-工況系數(shù)；取1.2 k2-動(dòng)載荷系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表28 按精度等級(jí)7，HB350,取k2=1.4 k3-齒向載荷分布系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表29 取k3=1.12 P-齒輪所傳遞的額定功率；P =Pd=7.5*0.92=6.9Kw =帶軸承軸承齒輪=0.96*0.99*0.99*0.98=0.92 m-齒寬系數(shù)；取8 z1-小齒輪齒數(shù)；取30 nj-齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；180 r/min j-齒輪許用接觸應(yīng)力

15、； 按45#整體淬火j=1100MPa mj=1630032.82+1*1.2*1.4*1.12*6.98*302*2.82*180*11002=3.77 取m =4 mm。于是傳動(dòng)組b的齒輪模數(shù)取m =4 mm，b =32mm。 軸II上齒輪的直徑： db1=4 *45=180mm, db2=4 *30=148mm 軸III上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： db1=4 *45=180mm, db2=4 *60=212mm c傳動(dòng)組： 按最小齒數(shù)18的齒輪計(jì)算： mj=163003(i+1)k1k2k3Pmz12i njj2 其中: i-公比 ； i=3.98； k1-工況系數(shù)；取1.2 k2-動(dòng)載荷

16、系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表28 按精度等級(jí)7，HB350,取k2=1.4 k3-齒向載荷分布系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表29 取k3=1.12 P-齒輪所傳遞的額定功率；P =Pd=7.5*0.89=6.675Kw =帶軸承3齒輪2=0.96*0.993*0.982=0.89 m-齒寬系數(shù)；取8 z1-小齒輪齒數(shù)；取18 nj-齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；180 r/min j-齒輪許用接觸應(yīng)力； 按45#整體淬火j=1100MPa mj=1630033.98+1*1.2*1.4*1.12*6.6758*182*3.98*180*11002=4.44 取m =4.5 mm。于是傳動(dòng)組c的齒輪模數(shù)取m

17、=4.5 mm，b =36mm。 軸III上齒輪的直徑： dc1=4.5 *60=270mm, dc2=4.5 *18=81mm 軸IV上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： dc1=4.5 *30=135mm, dc2=4.5 *72=324mm3. 齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核：2.2.1校核a傳動(dòng)組齒輪校核最小齒輪齒數(shù)為24的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算公式:mw=275K1K2K3KSPZ1Ymnjw mwm式中，k1-工況系數(shù)；取1.2 k2-動(dòng)載荷系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表28 按精度等級(jí)7，HB350,取k2=1.4 k3-齒向載荷分布系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表29 取k3=1.12 ks-壽命

18、系數(shù)；ks=kTknkpkq=2.00 *0.72*0.78*0.77=0.86 其中， kT=m60n1TC0=660*355*60002*106=2.00 n1-齒輪的最低轉(zhuǎn)速；經(jīng)前面計(jì)算，取355r/min T-齒輪的平均工作時(shí)間；T=TSN ,查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表30，得T=18000/3=6000 C0-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表31，得C0=2x106 m-疲勞曲線指數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表31得m=6 kn-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表31得，kn=0.72 kp-功率利用系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) 表33得，kp=0.78 kq-材料強(qiáng)化系數(shù)；查

19、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) 表34得，kq=0.77 P-齒輪所傳遞的額定功率；P =Pd=7.5*0.95=7.125 =帶軸承=0.96*0.99=0.95a Z-小齒輪齒數(shù)；取最小齒輪齒數(shù)24 Y-齒形系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表27得Y=0.42 B-齒寬；經(jīng)前面計(jì)算得B=32mm nj-齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；355r/min m-齒輪模數(shù)；經(jīng)前面計(jì)算得m=4 w-齒輪齒根許用彎曲應(yīng)力；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表37 得w=320MPamw=275K1K2K3KSPZ1Ymnjw=2751.2*1.4*1.12*0.86 *7.12524*0.42*8*355*320=0.31 mwm,故齒輪通過(guò)校

20、核。2.2.2 校核b傳動(dòng)組齒輪 校核最小齒輪齒數(shù)為30的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算公式：mw=275K1K2K3KSPZ1Ymnjw mwm式中，k1-工況系數(shù)；取1.2 k2-動(dòng)載荷系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表28 按精度等級(jí)7，HB350,取k2=1.4 k3-齒向載荷分布系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表29 取k3=1.12 ks-壽命系數(shù)；ks=kTknkpkq=1.79 *0.72*0.78*0.77=0.77 其中， kT=m60n1TC0=660*355*60002*106=1.79 n1-齒輪的最低轉(zhuǎn)速；經(jīng)前面計(jì)算，取180r/min T-齒輪的平均工作時(shí)間；T=TSN ,查金屬

21、切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表30，得T=18000/3=6000 C0-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表31，得C0=2x106 m-疲勞曲線指數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表31得m=6 kn-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表31得，kn=0.72 kp-功率利用系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) 表33得，kp=0.78 kq-材料強(qiáng)化系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) 表34得，kq=0.77 P-齒輪所傳遞的額定功率；P =Pd=7.5*0.92=6.9 =帶軸承軸承齒輪=0.96*0.99*0.99*0.98=0.92 Z-小齒輪齒數(shù)；取最小齒輪齒數(shù)30 Y-齒形系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表27

22、得Y=0.444 B-齒寬；經(jīng)前面計(jì)算得B=32mm nj-齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；180r/min m-齒輪模數(shù)；經(jīng)前面計(jì)算得m=4 w-齒輪齒根許用彎曲應(yīng)力；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表37 得w=320MPamw=275K1K2K3KSPZ1Ymnjw=2751.2*1.4*1.12*0.77 *6.930*0.444*8*180*320=0.35 mwm,故齒輪通過(guò)校核。2.2.3校核c傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為18的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算公式：mw=275K1K2K3KSPZ1Ymnjw mwm式中，k1-工況系數(shù)；取1.2 k2-動(dòng)載荷系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表28 按精度等級(jí)7，HB350,取k

23、2=1.4 k3-齒向載荷分布系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表29 取k3=1.12 ks-壽命系數(shù)；ks=kTknkpkq=1.79 *0.72*0.78*0.77=0.77 其中， kT=m60n1TC0=660*355 *60002*106=1.79 n1-齒輪的最低轉(zhuǎn)速；經(jīng)前面計(jì)算，取180 r/min T-齒輪的平均工作時(shí)間；T=TSN ,查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表30，得T=18000/3=6000 C0-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表31，得C0=2x106 m-疲勞曲線指數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表31得m=6 kn-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表31得，kn=0.

24、72 kp-功率利用系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) 表33得，kp=0.78 kq-材料強(qiáng)化系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) 表34得，kq=0.77 P-齒輪所傳遞的額定功率；P =Pd=7.5*0.89=6.675 =帶軸承3齒輪2=0.96*0.993*0.982=0.89 Z-小齒輪齒數(shù)；取最小齒輪齒數(shù)18 Y-齒形系數(shù)；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表27得Y=0.378 B-齒寬；經(jīng)前面計(jì)算得B=36mm nj-齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；180 r/min m-齒輪模數(shù)；經(jīng)前面計(jì)算得m=4.5 w-齒輪齒根許用彎曲應(yīng)力；查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表37 得w=320MPamw=275K1K2K3KSPZ1Ymn

25、jw=2751.2*1.4*1.12*0.77 *6.67518*0.444*8*180 *320=0.48 mwm,故齒輪通過(guò)校核。2.3. 各軸的設(shè)計(jì)及主軸的校核2.3.1 確定各軸最小直徑 計(jì)算公式：d914Pnj 式中：d軸的危險(xiǎn)斷面處的直徑（mm），當(dāng)軸上有一個(gè)鍵槽時(shí)， d值應(yīng)增大4%-5%；當(dāng)同一斷面上有兩個(gè)鍵槽時(shí)，d值應(yīng)增大7%-10%。當(dāng)軸為花鍵時(shí)，則軸的內(nèi)徑可比 d值減小7%。 P該軸傳遞的額定功率（KW）。 nj該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）。 取傳遞效率，帶=0.96，軸承=0.99，齒=0.98（1）I軸的直徑： I軸傳遞功率PI=Pd帶軸承=7.5*0.96*0.99=

26、7.13 KW d914PInj=9147.13 355=34.26 mm，考慮鍵槽故增大5%并圓整取d=38mm（2）II軸的直徑： II軸傳遞功率PII=PI齒軸承=7.13 *0.98*0.99=6.92 KW d914PIInj=9146.92 180=40.29 mm，考慮鍵槽故增大5%并圓整取d=45mm （3）III軸的直徑： III軸傳遞功率PIII=PI齒軸承=6.92 *0.98*0.99=6.71 KW d914PIIInj=9146.71 180 =39.98 mm，考慮鍵槽故增大5%并圓整取d=42mm （4）IV軸（主軸）的直徑： IV軸傳遞功率PIV=PIII齒軸

27、承=6.71 *0.96*0.99=6.51 KW d914PIVnj=9146.51 45 =56.12 mm，圓整取d=63mm2.3.2主軸的計(jì)算及校核（1）選擇主軸軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距最大加工直徑400mm，P=7.5KW.經(jīng)查實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表3.11-6：得：前軸頸應(yīng)為110-145mm,初選D1=110mm,后軸頸D2=(0.7-0.85)D1,取D2=85mm,取主軸中空孔直徑為0.5D2=42mm,前軸承為NN3022K,后軸承為NN3017K,根據(jù)結(jié)構(gòu),初定懸伸長(zhǎng)度a1=75mm根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，主軸的跨距L=35a1，初定l=350mm（2）主軸前端位移驗(yàn)算：為了保證機(jī)床

28、的加工精度，必須限制主軸懸伸端處的位移不能超過(guò)允許值，近似計(jì)算中可不計(jì)軸承變形的影響。通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)可知，主軸端部由主軸變形引起的位移占總位移的50%80%，一般可取60%。由軸承變形引起的位移占20%40%。主軸受力簡(jiǎn)圖如下： 計(jì)算公式：KS1.66KA 其中 KS=300D4aA2(L+aA) ，KA=KB0.6aB2aA2+0.4(1+aBL)2(1+aAL)2 式中：D-主軸當(dāng)量外徑,簡(jiǎn)化計(jì)算為D=(D1+D2)/2=9.75cm aA=75mm aB=0.4Dmax=0.4*400=160mm L=350mm KB=Kcbblim2(1+)coscos 查表9-8取當(dāng)V=50m/mi

29、n,f=0.1mm/r時(shí)，Kcb=2.46N/m.mm,=68.8，blim=0.015Dmax=6mm。 查表9-9取=0.03 車削外圓式一般取=45故：KB=Kcbblim2(1+)coscos=2.46*62*0.025（1+0.025）cos68.8*cos45=55.98 N/mKS=300D4aA2(L+aA)=300*9.7547.52*(35+7.5)=1134.04 N/mKA=KB0.6aB2aA2+0.4(1+aBL)2(1+aAL)2=55.98 *0.6*1602752+0.4*1+16035021+753502=185.12 N/mKS1.66KA可以看出，主軸的

30、剛度是合格的。2.3.3多片式摩擦離合器的設(shè)計(jì)計(jì)算查取教材10.6，選用材料為銅-銅基粉末冶金材料，并選擇干式型離合器。（1）確定外離合器的直徑D1 對(duì)于軸裝式，D1=d+2-6mm=110+(2-6)=112-116 最終取D1=114mm（2）確定內(nèi)摩擦片的外徑D2 D2=D1 其中取0.57-0.75，此處取0.6 則D2=D10.6=1140.6=152.00 mm 圓整取D2=152mm （3）計(jì)算摩擦面中徑Dm及摩擦面平均線速度Vm Dm=D1+D22=114+1522=133mm v=nDm60000=3.14*355*13360000=2.47 m/s （4）計(jì)算摩擦片對(duì)數(shù)Z

31、KZZ=12MnK103fp（D23-D13)KvKm 式中K-安全系數(shù)，取1.3-1.5，此處取1.4 f-摩擦系數(shù)，查表10.6，取0.28 p-材料的許用壓強(qiáng)，查表10.6，取1Kv-速度修正系數(shù)，查表10.7得：1 Km-每小時(shí)結(jié)合數(shù)修正系數(shù)，對(duì)于干式型離合器，取1 KZ-摩擦面對(duì)數(shù)修正系數(shù) Mn-離合器傳遞的扭矩。 Mn=9550*Pn=9550*7.5355=201.76 N.m KZZ=12MnK103fp（D23-D13)KvKm=12*201.76 *1.4*1033.14*0.28*1*1523-1143*1*1=1.90 查表10.9取Z=3（5）計(jì)算主動(dòng)片數(shù)i1和被動(dòng)片

32、數(shù)i2 i1=Z2+1=32+1=2.5，取3 i2=Z2=32=1.5，取2 總片數(shù)i=i1+i2=3+2=5（6）計(jì)算軸向壓力 Q=4(D22-D12)p Kv=3.144*1522-1142*1* 1=7934.78 N2.3.4各軸軸承選擇主軸：根據(jù)外徑D1=110，D2=85 前端選擇雙列圓柱滾子軸承NN3022K,其內(nèi)徑為110，外徑為170 后端選擇雙列圓柱滾子軸承NN3017K,其內(nèi)徑為85，外徑為130I軸：根據(jù)計(jì)算I軸外徑為38 選擇深溝球軸承6208,其內(nèi)徑為40，外徑為80II軸：根據(jù)計(jì)算II軸外徑為45 選擇圓錐滾子軸承30208,其內(nèi)徑為40，外徑為80III軸：根

33、據(jù)計(jì)算III軸外徑為42 選擇圓錐滾子軸承30208,其內(nèi)徑為40，外徑為80三.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明3.1 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(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)器等）、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。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制，一般只畫(huà)展開(kāi)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(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

34、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） 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。3） 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)位布置傳動(dòng)件及置，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)。3.2 展開(kāi)圖及其布置展開(kāi)圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開(kāi)并將這些剖切面平整展開(kāi)在同一個(gè)平面上?？偛贾脮r(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，是制動(dòng)尺

35、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。3.3 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(shuō)，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(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：1） 是固定齒輪還是滑移齒輪；2） 移動(dòng)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(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

36、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。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(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766，圓周速度很低的，才選877。如果噪聲要求很嚴(yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選655。當(dāng)精度從766提高到655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。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，精度將下降。因此，需要淬火的7級(jí)齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于7，或者淬火后在衍齒。6級(jí)精度的齒

37、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。3.4 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。首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過(guò)大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，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間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問(wèn)題。傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專門(mén)加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無(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

38、配也比帶單鍵的光軸方便。軸的部分長(zhǎng)度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時(shí)的過(guò)濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為6585。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。同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(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，同時(shí)加工各孔；對(duì)中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免。既要滿足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來(lái)達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。兩孔間的最小壁厚，不得小于510，以免加工時(shí)孔變形?；ㄦI軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一