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C620普通車床主軸變速箱設(shè)計
摘 要
機床設(shè)計和制造的發(fā)展速度是很快的。由原先的只為滿足加工成形而要求刀具與工件間的某些相對運動關(guān)系和零件的一定強度和剛度，發(fā)展至今日的高度科學(xué)技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機床的設(shè)計，也包括計算機輔助設(shè)計（CAD）的應(yīng)用。但目前機床主軸變速箱的設(shè)計還是以經(jīng)驗或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗）設(shè)計方法。因此，探索科學(xué)理論的應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機床設(shè)計和制造水平，也將促進設(shè)計方法的現(xiàn)代。
機床設(shè)計是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機床傳動部件（主軸變速箱）設(shè)計進行的綜合訓(xùn)練。我們畢業(yè)設(shè)計題目是Φ320普通車床的主軸變速箱設(shè)計及主軸箱電氣控制線路設(shè)計。
在本設(shè)計中首先進行參數(shù)擬定，運動設(shè)計，動力計算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計，軸和軸承的驗算，主軸變速箱裝配設(shè)計，設(shè)計計算說明書等內(nèi)容。
設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸，軸承，帶輪，離合器和制動器等），主軸組件，操縱機構(gòu)，潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計限于時間，一般只畫展開圖及一或兩個截面圖。
關(guān)鍵詞：普通車床；變速箱;截面圖
Abstract
Machine design and manufacturing growth rate is fast. Instead of only to meet the processing requirements of forming tool and the workpiece with some relative movement between the parts and a certain intensity and just , to the development of today's highly scientific and technical achievements and integrated application of modern machine design, also including computer-aided design (CAD) applications. However, the machine tool spindle gearbox design is analogous to the experience or the basis of the traditional (experience) design method. Therefore, to explore the application of scientific theory, scientific analysis of the treatment experience, data and information, can improve the design and manufacture of machine tools, but also will promote modern methods of design.
Machine design is the completion of students in basic subjects, the technical basis of the Specialty Group and on the basis of Drive with machine parts for the design of integrated training. We graduated a design is Φ320 ordinary lathe spindle axis gearbox design and boxes of electrical control circuit design.
In the first design parameters for the formulation, design movement, dynamic calculation of the draft structure and design, shaft and bearing checking, Spindle assembly gearbox design, brochures, and other design elements.
Spindle gearbox design the structure of pieces, including transmission (transmission shaft, bearings, pulley, clutch and brake, etc.), spindle components, manipulated bodies, lubrication system and the box sealed and connected pieces of the structure design and layout, start with a map and a number of cross-section map. Curriculum design time to the general plan and started painting one or two cross-section map.
Keywords: Lathe；Georbox；Isometric view
目 錄
第1章 緒 論 1
1.1 課題研究背景及選題的意義 1
1.1.1 課題背景 1
1.1.2 研究的意義 2
1.1.3 課題的目的 2
1.2 完成的內(nèi)容 2
第2章 機床主要參數(shù)的確定 2
2.1 尺寸參數(shù) 5
2.2 動力參數(shù)的確定 6
2.3運動參數(shù)的確定 6
2.3.1 主軸最低和最高轉(zhuǎn)速的確定 6
2.3.2 主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的確定 7
第3章 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計 9
3.1 主傳動方案擬定 9
3.2 傳動結(jié)構(gòu)擬定式的選擇 9
3.2.1 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 9
3.2.2 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目 9
3.2.3 分配總降速比 10
3.3 皮帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定及轉(zhuǎn)速圖擬定 10
3.3.1確定皮帶輪動直徑 10
3.3.2 確定齒輪齒數(shù) 11
3.3.3 轉(zhuǎn)速圖擬定 12
3.3.4 主軸轉(zhuǎn)速系列的驗算 13
3.3.5 傳動系統(tǒng)圖的擬定 14
3.4 確定各傳動軸和齒輪的計算轉(zhuǎn)速 14
第4章 傳動件的估算和驗算 17
4.1齒輪模數(shù)的計算 17
4.1.1 各傳動軸功率的計算 17
4.1.2齒輪模數(shù)的計算 17
4.1.3 計算各軸之間的中心距 19
4.2 三角帶傳動的計算 19
4.3 傳動軸的估算和齒輪尺寸的計算 20
4.3.1確定各軸的直徑 20
4.3.2 計算各齒輪的尺寸 21
第5章 主軸部件的驗算 23
5.1 驗算主軸軸端的位移ya 23
5.2 前軸承的轉(zhuǎn)角及壽命的驗算 25
5.2.1 驗算前軸承處的轉(zhuǎn)角θβ 25
5.2.2 驗算前支系壽命 25
第6章 主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 27
6.1 展開圖及其布置 27
6.2 皮帶輪設(shè)計 27
6.3 齒輪塊設(shè)計 28
6.4 傳動軸的設(shè)計 28
6.5 主軸設(shè)計 29
6.5.1 各部分尺寸的選擇 30
6.5.2 主軸材料和熱處理 30
6.6 軸承 30
6.6.1 軸承類型選擇 30
6.6.2 軸承的配置 30
6.6.3 軸承的精度和配合 31
6.6.4 各軸承的選擇 31
6.7 箱體設(shè)計 31
6.8 操縱機構(gòu)的設(shè)計 32
6.9 密封結(jié)構(gòu)及油滑 32
總結(jié) 33
參考文獻 35
致 謝 37
第1章 緒 論
1.1 課題研究背景及選題的意義
1.1.1 課題背景
所謂的金屬切削機床，也就是制造機械的機器，我們習(xí)慣稱之為“工作母機”，習(xí)慣上叫作機床。金屬切削機床主要是把金屬毛坯經(jīng)過加工，變成我們生活中機器的零件。
近年來，機械的水平隨著機床的精密程度日益增長，機床的屬性決定了它在國民經(jīng)濟中至關(guān)重要的地位，機床的技術(shù)水平?jīng)Q定著機械制造工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動生產(chǎn)效率，一個國家的科學(xué)技術(shù)水平和工業(yè)生產(chǎn)能力的高低，主要就是看機床的技術(shù)水平。由最初的只為滿足加工成形而要求刀具和工件間的某些相對運動干系和零件的必然強度和剛度，成長至如今的高度科技成果綜合利用的當代機床的設(shè)計，也包含計算機輔助軟件的運用。然而現(xiàn)在機床主軸變速箱的設(shè)計方式仍然是傳統(tǒng)的設(shè)計方式。所以，摸索科學(xué)理論的運用，科學(xué)地解析處理經(jīng)驗，數(shù)據(jù)和資料，既能提升機床設(shè)計和制造水平，也可以促進設(shè)計方法向現(xiàn)代化前進。
機床技術(shù)參數(shù)有主參數(shù)和基本參數(shù)，它們是運動傳動和結(jié)構(gòu)設(shè)計的根據(jù)，影響到機床能否滿足基本功能需求，參數(shù)的制定就是機床性能的設(shè)計。主參數(shù)是直觀表現(xiàn)機床加工能力的高低，決定和影響著其他基本參數(shù)的依據(jù)，基本參數(shù)則是一些加工件尺寸、機床結(jié)構(gòu)、運動和動力特性有關(guān)的參數(shù)，一般，我們將其可劃分為尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。
機床主傳動系統(tǒng)因為機床在類別、性能、規(guī)格以及尺寸等方面的要求不同，因此，需要達到的要求也不一樣。通常情況下，我們在設(shè)計機床主傳動系統(tǒng)的時候，首先要考慮的基本原則就是以便宜，合理的方式來達到我們想要的效果。其次，我們還需要做到的就是要達到機床使用性能的要求，傳動系統(tǒng)中，各零件都能有著足夠的性能，同時，傳動鏈要少一些，零件的數(shù)目也要少一些，這樣做的目的是為了節(jié)約材料，降低成本。
同時，在設(shè)計中各個方面都要考慮到實際問題，從實際出發(fā)，這是至關(guān)重要的一點。從大的方面來說，聯(lián)系實際就是要求我們分析到機床工藝的可能性。參數(shù)制定和方案敲定中，既要知道當今的先進生產(chǎn)水平和大概趨勢，更應(yīng)清楚我國實際生產(chǎn)水平，使設(shè)計的機床，機械在四化建設(shè)中得到最大的發(fā)揮。從小的方面來說，設(shè)計中要詳細的對機床零件的制造、裝配以及維修進行考慮，選擇最合適的設(shè)計方法。
1.1.2 研究的意義
隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，對機電產(chǎn)品有了更高更多的要求，尤其是質(zhì)量和生產(chǎn)率。本次設(shè)計對提升生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品的質(zhì)量，以及降低生產(chǎn)成本和改善勞動力有著非常大的影響。
機床工業(yè)成長到如今，其技術(shù)水平已經(jīng)達到一定的高度，自動化、多樣化、高精度和高效率已經(jīng)成為現(xiàn)代機床發(fā)展的特性名詞。多樣化的發(fā)展已經(jīng)成為了機床的特點，技術(shù)的更新和產(chǎn)品的加速使得機床不近要求保證加工精度，還要有一定的剛度和柔性，使其更方便適應(yīng)加工。
1.1.3 課題的目的
(1) 掌握機床主傳動部件設(shè)計過程和方法，包括參數(shù)制定，傳動設(shè)計，零件計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計等，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計的能力
(2) 培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題和獨立解決相關(guān)專業(yè)的一般性問題的能力。擴大學(xué)生的知識面。
(3) 培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)學(xué)生正確使用現(xiàn)有實體資料、網(wǎng)絡(luò)資料、國家標準的手冊等來進行設(shè)計、運算，正確的處理相關(guān)數(shù)據(jù)以及編寫說明書的能力。
1.2 完成的內(nèi)容
(1) 參數(shù)擬定
按照機床的數(shù)據(jù)情況，分析典型工藝的切削用量，聯(lián)系相關(guān)的一些信息，并與同類機床進行對比分析后確定：極限轉(zhuǎn)速和，公比或級數(shù)，主傳動電機功率。
(2) 動力設(shè)計
按照制定的參數(shù)，分析其結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖，確定轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)方案和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)圖，然后計算各轉(zhuǎn)動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并校核主軸的轉(zhuǎn)速偏差。
(3) 動力計算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計
估算齒輸模數(shù)m和軸徑d，選擇和計算反向離合器，制動器。
把各傳動件及其他零件在展開圖和剖面圖上做初步的計劃，放置和設(shè)計。
(4) 軸和軸承的驗算
在結(jié)構(gòu)草圖的條件下，對其中某根傳動軸的剛度和本軸系的軸承壽命進行核算。
(5) 主軸變速箱裝配設(shè)計
主軸變速箱裝配圖是在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，進行設(shè)計和繪制的。要求在圖上可以清楚的表達出每一個零件，在關(guān)鍵地方還要標注相關(guān)的尺寸和配合。
(6) 設(shè)計計算說明書
說明書是對整個設(shè)計的一個規(guī)劃，里面需要有參數(shù)的擬定，運動的分析，齒輪的設(shè)計和驗算，軸和軸承的設(shè)計和驗算等等。除此之外，對一些重要的機構(gòu)是如何正確確定的，需要做詳細的分析和說明。
第2章 機床主要參數(shù)的確定
機床設(shè)計的開始，首先要做的就是確定必需參數(shù)，它們是傳動設(shè)計和機構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，直接影響到產(chǎn)品能否達到所需要的功能要求。所以，參數(shù)制定是機床設(shè)計中的重要步驟。
機床的重要技術(shù)參數(shù)為主參數(shù)和基本參數(shù)。主參數(shù)是機床參數(shù)中最主要的，它必須滿足以下要求：
(1) 直接反映出機床的加工能力和特性；
(2) 決定其他基本參數(shù)值的大?。?
(3) 作為機床設(shè)計的出發(fā)點；
(4) 作為用戶選用機床的主要依據(jù)。
為了更加準確地表示出機床的工作能力和加工規(guī)模，有的時候在主參數(shù)后面標出另外一個參數(shù)值，學(xué)術(shù)上稱為第二主參數(shù)。
除主參數(shù)外，機床的主要技術(shù)參數(shù)還包括下列基本參數(shù)：
(1) 與工件尺寸有關(guān)的參數(shù)；
(2) 與工、夾、量具標準化有關(guān)的參數(shù)；
(3) 與機床結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)；
(4) 與機床運動特性和動力特性有關(guān)的參數(shù)。
這些基本參數(shù)可以歸納為尺寸參數(shù)、動力參數(shù)和運動參數(shù)三種。
2.1 尺寸參數(shù)
機床主要尺寸參數(shù)內(nèi)容
工件的尺寸直接影響著機床的主參數(shù)的選擇。針對各類通用機床，已在調(diào)查研究各類工件的基礎(chǔ)上擬定出了機床的參數(shù)標準，設(shè)計時應(yīng)當根據(jù)執(zhí)行。
主參數(shù)系列采用優(yōu)先數(shù)系，這樣做有如下好處：
(1) 優(yōu)先數(shù)系是按照等比級數(shù)去分級的，可以在大范圍內(nèi)通過比較少的種類，以最經(jīng)濟合理的方式達到用戶的要求。
(2) 優(yōu)先數(shù)系具備各類不同公比的系列，因此可以滿足較密和較疏的分級需求。如今形勢發(fā)展飛快，可以經(jīng)由插入中間值讓較疏的系列變?yōu)檩^密的系列，而本來的項值保持原來的樣子。在參數(shù)規(guī)模很大時，按照經(jīng)濟性和需要量等不一樣的條件，還可以分段選用最合適的基本系列，以復(fù)合系列的形式構(gòu)成最適合的系列。
剩余一些不重要的尺寸參數(shù)，我們根據(jù)經(jīng)驗，一般按照主參數(shù)來確定。
2.2 動力參數(shù)的確定
根據(jù)估算法來確定主電機功率
已知給出C620普通車床由推存數(shù)據(jù)
主軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)/分。
主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)
功率估算法的計算公式[1]。
(1) 確定電動機的功率和轉(zhuǎn)速
刀具材料：YT15 工件材料：45號鋼
切削方式：車削外圓 切削深度：3.5mm
進給量：0.35 切削深度：90
? 主切削力 （2-1）
? 切削功率 = （2-2）
==4.45kW
? 估算重電機功率 N= （2-3）
=
（2-3）式中：
N值為按我國生產(chǎn)的電機在Y系列的額定功率選取如下；
同步轉(zhuǎn)速1500r/min
額定功率
滿載轉(zhuǎn)速1440r/min
2.3運動參數(shù)的確定
2.3.1 主軸最低和最高轉(zhuǎn)速的確定
計算車床主軸極限轉(zhuǎn)速是加工直徑，按照我們現(xiàn)有的經(jīng)驗分別?。?.1～0.2）D和（0.45～0.5）D[1][2]。
主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為：
nmax=r/min=1800r/min
nmin=r/min=40r/min
2.3.2 主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的確定
(1) 確定轉(zhuǎn)速范圍Rn定公比確定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)例.
轉(zhuǎn)速范圍 R==45 （2-4）
Φ= （2-5）
考慮到設(shè)計的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，所以采取常規(guī)的擴大轉(zhuǎn)動，并選級數(shù)。今以=1.41和代入R=z-1式，得R=12,因此取=1.41更為適合。標準數(shù)列表給出以=1.06的從1～10000的數(shù)值，因，從表中找到，得：共級轉(zhuǎn)速。
第3章 主傳動系統(tǒng)的設(shè)計
3.1 主傳動方案擬定
傳動方案的制定，主要是傳動型式的選擇。傳動型式指傳動和變速的元件、機構(gòu)以及構(gòu)成、安排不同特點的傳動型式、變速類型。
傳動方案的型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有聯(lián)系。所以，確定傳動方案和型式，需要考慮結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟等多方面。
傳動方案有許多，傳動型式更是多種多樣，例如：傳動型式上有集中傳動的主軸變速箱，分離傳動的主軸箱與變速箱；增大變速范圍可以用增加傳動組數(shù)實現(xiàn)，也可用背輪結(jié)構(gòu)，分支傳動等型式；變速型式上既可用多速電機，也可用交換齒輪，滑移齒輪，公用齒輪等[2][3][4][5][6]。
明顯，可用的方案有很多，優(yōu)化的方案也跟條件的不同而不同。在本次的設(shè)計中，我們采用集中傳動型式的主軸變速箱。
3.2 傳動結(jié)構(gòu)擬定式的選擇
3.2.1 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)相對分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動是比較有用的方法，但如果分析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實際的方案計劃，就不見得有成效。
3.2.2 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目
傳動副數(shù)分別及2，3，2的三個傳動組方案12級轉(zhuǎn)速傳動高統(tǒng)傳動組安排有2 3 2或3 2 2或2 2 3。從電動機到主軸一般為降速傳動，轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩小，尺寸也小，將使小尺寸零件多些，大尺寸零件小些，節(jié)省材料這是前多后小的規(guī)則。
主軸對加工精度，表面粗糙度有很大的影響，所以主軸上的齒輪小一些比較好，最后各傳動組傳動副的選用根據(jù)以上角度考慮，最后選用3 2 2。
其本組和擴大組的確定。
椐據(jù)前松后緊之后原則確定有了以上基礎(chǔ)小確定結(jié)構(gòu)式。
(1) 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z和公比
已知： （3-1）
Z=2a×3b
a和b均是正數(shù)，即Z應(yīng)可分解成2和3的因子，以便用2，3聯(lián)滑移齒輪實現(xiàn)變速。
普通型和輕型車床系列，結(jié)構(gòu)較簡單，轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=8～18級為好。
由于Z為2和3的因子積，并且又為標準數(shù)列數(shù)列，因此，如果按串聯(lián)傳動設(shè)計時，在定后，Rn值已定，應(yīng)適當?shù)刈儎觧max或nmin，使之符合的關(guān)系。
這樣，就確定了主傳動部件（主軸變速箱）的運動參數(shù)nmax,nmin,Z,。并與同類型車床進行類比分析[2][3][6]。
3.2.3 分配總降速比
分配降速比時，需要注意的是，傳動比的取值范圍步輪傳動副中最大傳動比umax2過大時，容易引起振動和響音。最小傳動比umin。過小時，是主動齒輪與被動齒輪的直徑相差太大，會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)擴大。
(1) 確定皮帶轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動比范圍i =1～2.5。取i=1.8
由于主電機額定轉(zhuǎn)速1440r/min
可知第Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速n1=1440 0.5=710r/min
(2) 確定最末一級傳動比的
總的轉(zhuǎn)動比為 i總= （3-2）
i總=i被iaminibminicmin
最小傳動比 icmin=
12=3[1] 2[3] 2[6]
3.3 皮帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定及轉(zhuǎn)速圖擬定
3.3.1確定皮帶輪動直徑
(1) 選擇三角帶的型號
Ni=KwNd
K—工作情況系數(shù)
Nd—電機額定功率
由于是車床，工作載穩(wěn)定，取Nd=1.1
Nj=5.5 1.1=6.05kw
查表3-1選擇型號得出B型。
表3-1三角帶型號
型號
b
bp
h
13
17
14
10.5
40o
(2) 帶輪直徑D1、D2
小帶輪計算直徑D1，小帶輪直徑D1不宜過小，要求大于許用值
Dmin=140， D1Dmin D1由表得取140mm
大帶輪計算直徑D2
根據(jù)要求的傳動比u和滑動率ε確定D大。當帶傳動為降速時：
D大=D小 (3-3)
或 D大= （3-4）
（3-3）（3-4）式中：n1——小帶輪轉(zhuǎn)速r/min
n2——大帶輪轉(zhuǎn)速r/min
ε——帶的滑動系數(shù)，一般取0.02
取D2=220mm
三角膠帶的滑動率=2%
3.3.2 確定齒輪齒數(shù)
確定齒輪齒數(shù)應(yīng)該注意以下幾類：
(1) 齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過大，以免加大中心距機床結(jié)構(gòu)龐大
一般推薦齒輪數(shù)和SZ為60～100。
(2) 最小齒輪不產(chǎn)生極切18～20。
(3) 三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪和次大齒輪的齒數(shù)差大于等于4。
避免齒輪右左移動時齒輪右相碰，能順利通過。
由傳動比已知，傳動比的適用齒數(shù)表。
ia1=1 Sz=60,62,64,66,68,70,72,74,76,78.
ia2= Sz=60,63,65,67,68,70,72,73,75,77.
ia3= Sz=60,63,66,69,72,75,78.
由于可知選用Sz=72，從表查出小齒輪的齒數(shù)為36，30，24，大齒輪的齒數(shù)則為36，42，48。
ib1=1 Sz=60,62,64,66,68,70,72,74,76,78,80.
ib2= Sz=61,65,68,69,72,73,76,77
可選用Sz=84從表中查出小齒輪的齒數(shù)42，22，大齒輪的齒數(shù)則為42，62。
ic1=2=1.99 Sz=63,66,69,72,75,78,81,84,90….
ic2= Sz=80,84,85,89,90…..
可選用Sz=90 從表中查出小齒輪的齒數(shù)30，18 大齒輪的齒數(shù)則為60，72。
3.3.3 轉(zhuǎn)速圖擬定
3.3.4 主軸轉(zhuǎn)速系列的驗算
由確定的齒輪所得的實際轉(zhuǎn)速與傳動設(shè)計理論值難以完全相符，需要驗算主軸各級轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過
(3-5)
n實際=N i皮 ia ib ic
=
=10(-1)%=0.041
第一級：
40-40/40〈4.1% （滿足）
第二級：
57-56/56〈4.1% （滿足）
第三級：
81-80/80〈4.1% （滿足）
第四級：
115-112/112〈4.1% （滿足）
第五級：
163-160/160〈4.1% （滿足）
第六級：
230-224/224〈4.1% （滿足）
第七級：
322-315/315〈4.1% （滿足）
第八級：
458-450/450〈4.1% （滿足）
第九級：
645-630/630〈4.1% （滿足）
第十級：
921-900/900〈4.1% （滿足）
第十一級：
1308-1250/1250〈4.1%（滿足）
第十二級：
1842-1800/1800〈4.1%（滿足）
3.3.5 傳動系統(tǒng)圖的擬定
3.4 確定各傳動軸和齒輪的計算轉(zhuǎn)速
(1) 確定主軸計算轉(zhuǎn)速由
nj=nmin (3-6)
nⅣ=112r/min
(2) 各傳動軸計算轉(zhuǎn)速
Ⅲ軸Ⅲ=160r/min
Ⅱ軸Ⅱ=450r/min
Ⅰ軸Ⅰ=900r/min
(3) 傳動組各軸上最小齒輪的轉(zhuǎn)速
a組Z=24時
b組Z=22時
c組Z=18時
第4章 傳動件的估算和驗算
4.1齒輪模數(shù)的計算
4.1.1 各傳動軸功率的計算
由公式N=NdK (4-1)
N——傳動軸的輸入功率
Nd——電機額定功率
k——工作情況系統(tǒng)
車床的起動載荷頸，工作載荷穩(wěn)定，二班制工作時，取KW=1.1。
NⅠ=Nd n=n帶 軸=0.96
=
=
向心球軸承和向心短圓柱滾子0.995，斜齒圓柱齒輪=0.97
NⅡ=NⅡ
=
NⅢ= NⅡ
=
NⅣ=NⅢ
=
4.1.2齒輪模數(shù)的計算
結(jié)構(gòu)確定之后，齒輪的工作條件，空間放置，材料和精度等級等都已經(jīng)確定下來，才可以確定核心齒輪的接觸疲勞彎曲皮帶強度值能否達到要求。
根據(jù)接觸疲勞計算齒輪模數(shù)公式：
mj=16300 （4-2）
根據(jù)彎曲疲勞計算齒輪模數(shù)公式為：
mω=275 （4-3）
（4-2），（4-3）式中：
N——計算齒輪轉(zhuǎn)動遞的額定功率N=?·Ndk?
nj____計算齒輪（小齒輪）的計算轉(zhuǎn)速r/min
——齒寬系數(shù),
Z1——計算齒輪的齒數(shù)，一般取轉(zhuǎn)動中最小齒輪的齒數(shù)：
i——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，i=；（+）用于外齒合，（-）號用于內(nèi)嚙合；
KS——KS=KTKNKnKq壽命系數(shù);
KT—工作期限系數(shù)
Kt=
T---齒輪工作期限，T=15000h
n1---齒輪最低轉(zhuǎn)速
C0---基準循環(huán)次數(shù)，接觸載荷C0=107，彎曲載荷C0=2x106
M---疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷m=3，彎曲載荷m=6
K1---齒向載荷分布系數(shù)，K1=1
K2---動載荷系數(shù)，K2=1
K3---工作狀況系數(shù)，K3=1.1
基本組的接觸疲勞齒輪模數(shù): mj=16300mm=2.3
彎曲疲勞齒輪模數(shù): mω=275mm=1.8
所以標準模數(shù)m=2.5
第一擴大組:i=2.82 nⅡ=900r/min
mj=16300mm=2.18
mω=275mm=2.4
所以標準模數(shù)m=3
第二擴大組: i=4 nⅡ=160r/min
mj=16300mm=2.78
mω=275mm=3.5
所以標準模數(shù)m=3.5
4.1.3 計算各軸之間的中心距
根據(jù)中心距公式a=(z1+z2) （4-4）
(1) Ⅰ～Ⅱ軸a=
(2) Ⅱ～Ⅲ軸a=mm
(3) Ⅲ～Ⅳ軸a=
4.2 三角帶傳動的計算
(1) 確定三角帶速度
已知選用三角形B型帶輪
確定帶的速度
=m/s= （4-5）
(2) 初定中心距A0
帶輪的中心距，通過機床總體布局初步選定，一般可以在下列范圍內(nèi)選??；
A0=
中心距過小，將降低帶的壽命；中心距過大時，會引起帶振動。
(3) 確定三角帶的計算長度L0只內(nèi)周長LN
三角帶的計算長度是通過三角帶截面重心的長度。
L0=2A0+(D1+D2)+mm =1432.9mm （4-6）
(4) 確定實際中心距A
A的精確值為
A=A0+mm=
(5) 驗算小帶輪包角α1
α1=180°-57.3°≥120°
如果α1過小，應(yīng)加大中心距或加張緊裝置。
(6) 確定三角帶根數(shù)Z
Z= （4-7）
（4-7）式中：N0——單根三角帶在α=180°，特定長度，平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率值
C1——包角系數(shù)
Z==2.1
所以取根數(shù)Z=3
4.3 傳動軸的估算和齒輪尺寸的計算
4.3.1確定各軸的直徑
公式mm （4-8）
(1) 轉(zhuǎn)動軸的直徑
（4-8）式中： N=NdηkW
Nd__電機額定功率；
η——從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積
n1——該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速r/min
計算轉(zhuǎn)速nJ是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速，各傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸得計算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動關(guān)系而確定，而中型車，銑床主軸的計算轉(zhuǎn)速為；
[]——每米長度上的轉(zhuǎn)角（deg/m），可根據(jù)傳動軸的要求選取。
N=
mm=91=
根據(jù)標準選d=30mm
[] 由表可知道1.4
(2) Ⅱ軸的直徑
mm=24.96mm
選d=35mm
(3) Ⅲ軸的直徑
mm=37.87mm
選d=40mm
(4) 主軸的直徑根據(jù)書中范圍選擇75mm
4.3.2 計算各齒輪的尺寸
齒輪分度圓直徑公式d=mz
ha=ha*m
齒頂圓直徑 da=d+zha
齒根圓直徑 df=d-2hf
(1) Ⅰ～Ⅱ軸間的齒輪尺寸
m=2.5 a=90mm 齒頂高ha=ha*m =2.5mm 齒根高度 hf=(ha*+c*)m=3.1mm
經(jīng)常齒制ha*=1 c*=0.25
? z1=z2=36
d1=d2=90mm
b=20mm
齒頂圓直徑 da1=95mm=da2
齒根圓直徑 df1=84mm=df2
? z1=24 z2=48
d1 =60mm d2 =120mm
b=20mm
da1=65mm da2=125mm
df1=54mm df2=114mm
? z1=30 z2=42
d1 =75mm d2 =105mm
b=20mm
da1=80mm da2=110mm
df1=69mm df2=99mm
(2) Ⅱ～Ⅲ軸間的齒輪尺寸
m=3 a=126mm ha=3 hf=3.75
? z3=42 z4=42
d1=d2=mz=3 42=126mm
b=20mm
da1=da2=126+7=132mm
df1=df2=126-8.8=118.5
? z3=22 z4=62
d1=223=66mm d2=623=186mm
b=20mm
da1=72mm da2=192mm
df1=58.5mm df2=178.5mm
(3) Ⅲ～Ⅳ軸間的齒輪尺寸
m=3.5 a=157.5mm
? z5=60 z6=30 ha=3.5 hf=4.4
d1=210mm d2=105mm b=25mm
da1=217mm da2=112mm
df1=202mm df2=97mm
? z5=18 z6=72
d1=mz1=63mm d2=mz2=252mm
ha=35 hf=4.4
da1=d1+2ha=70mm da2=259mm
df1=d1-2hf=54mm df2=250mm b=25mm
第5章 主軸部件的驗算
在設(shè)計主軸組件時，主軸的跨距希望是合理跨距，但由于結(jié)構(gòu)，限制，主軸的實際跨距往往不等于合理跨距，為此要對主軸組件進行驗算，對一般的機床全部軸主要進行剛度驗算，通常如果能滿足剛度要求也就能滿足強度要求[6][11]。
5.1 驗算主軸軸端的位移ya
(1) 主軸的支承簡化
跨距 L=e++L+=13+652+20=685mm
(2) 主軸的受力分析
主軸受到切削力，傳動力的作用。
切削力是一個空間力,有Px,Py,Pz等分力，設(shè)總的切削力為P1傳動力也定空間力有ax，ay，az，主軸上連有一個齒輪，主要把主軸運動傳給進給箱，
這齒輪主要是傳遞運動而不是傳遞動力，因此可以忽略不計。
根據(jù)上述各力的作用，主要受彎矩和扭矩的作用。除此之外還受運動拉力和壓力作用，但這個時候彎矩和扭矩要小的多，可以忽略不計，所以通常靠考慮到以上受力情況，可以簡化，以下的受力圖。
Q為傳動力
P為總切削力
M是力矩曲PX引起
為了計算方便，認為Q和P車同一個平面
x=13+491.5+17.5=522mm
(3) 確定切削力和傳動力的作用類
前支承到主軸端部的距離，切削力的作用點，與前支承之間的距離
S=a+0.4H
H為普通車床的中心高 a=100mm
從以上受力圖以看出主軸端部的彎形由三部分組成。
第一部分 Px=引起的變形
第二部分 Q力引起的變形
第三部分 M力引起的變形
由三部分增加起來，以得出齒輪A點總的度yA為
yA= （5-1）
? 確定P的大小
主軸計算傳遞
N主軸傳遞的功率
P=
D最大切削力估算直徑為320mm
P==3356N
e確定a力
a=1.12圓周
a圓周= M扭=
d分度=252mm
a圓周==4261N
a=1.12圓周=4687N
E:主軸材料的彈性模量，一般用鋼
E=20.6 104N/mm2
J：主軸載面慣性
J==4344037
M=（0.3～0.35）Pa=0.3 3356 100=100680
yA=
==0.0058
要求[yA,ymax]
ymax=0.0002L=0.0002*685=0.137yA<[ymax]符合要求
5.2 前軸承的轉(zhuǎn)角及壽命的驗算
5.2.1 驗算前軸承處的轉(zhuǎn)角θβ
θβ= （5-2）
= =
要求aB
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