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CK5116數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 CK5116主傳動(dòng)在整個(gè)機(jī)床中屬于相對(duì)重要部件，通過其內(nèi)部的齒輪傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)變速,從而人們需要的速度可以從最后傳到主軸的速度的到。通常主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的性能直接影響機(jī)床的性能。 本設(shè)計(jì)介紹普通機(jī)床中CK5116主軸的設(shè)計(jì)過程，文章先簡(jiǎn)要介紹了車床的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，分析了主軸箱中各個(gè)重要部件結(jié)構(gòu)原理和其在做主軸箱里的作用。詳細(xì)介紹了CK5116里的齒輪、軸、主軸和軸承等零件的整個(gè)設(shè)計(jì)過程。具體內(nèi)容包括選取滿足要求相應(yīng)的功率電機(jī)和各個(gè)零件的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中包括材料的定選尺寸的合理安排以及加工需求。對(duì)于軸和齒輪零件運(yùn)用的有關(guān)公式，進(jìn)行合理的分析對(duì)相對(duì)較危險(xiǎn)的部位進(jìn)行作圖、計(jì)算和查表，進(jìn)行各種校核。最終對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行參數(shù)擬定、傳動(dòng)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算、各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制零件圖和裝配圖。 CK5116機(jī)床是典型的車削加工機(jī)床，其中主軸箱是機(jī)床組成的核心部件，主軸箱的作用是將電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞到主軸上，實(shí)現(xiàn)車削回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本次論文設(shè)計(jì)主要包括傳動(dòng)方案及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定，包含轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)式的確定及工藝范圍；各軸傳遞功率及力矩的計(jì)算；主要部件的設(shè)計(jì)及校核；主軸箱的主要部件主要包括箱體、傳動(dòng)軸、齒輪及帶輪。最終確定主軸箱的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： CK5116, 主軸箱； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 主軸 Abstract CK5116 main drive machine belonging to the relative importance of the entire component can be achieved by its multi-speed internal gear, whereby the speed of people need to be passed from the final speed to the spindle. Performance is usually headstock transmission system directly affects the performance of the machine. This design introduces general Machine CK5116 spindle design process, the article briefly describes the history and current situation lathe, analyzes the various components of the structure of an important principle in the headstock spindle box and doing their roles. Details of the CK5116 in the gears, shafts, bearings and other parts of the spindle and the entire design process. Specifically includes selecting meet the requirements for the power motor and the overall design of the individual parts, including reasonable arrangements given the selected size and material processing needs. And the gear to the shaft part about the use of formula, reasonable risk analysis portion relatively plotted, calculated look-up table, and performs various checking. The various components of the final formulation parameters, transmission design, estimation and checking the drive member, each member design, part and assembly drawing FIG. CK5116 machine is a typical turning tool, wherein the machine headstock is composed of a core member, the role of the headstock movement of the motor is transmitted to the main shaft, to realize turning rotary motion. The paper proposed design includes a transmission scheme and transmission system of FIG comprising speed design, structure and process of determining the range; calculating transmission power and torque of each axis; Design and checking the main member; main component primary headstock It includes a housing, a drive shaft, gears and pulleys. Ultimately determine the overall structural design of the headstock. Keywords: CK5116, headstock; Structural Design; spindle 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 目 錄 3 第1章 緒論 5 1.1 概述 5 1.2 課題研究的目的和意義 5 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 6 1.4 本課題的基本設(shè)計(jì)思路及研究方法 7 第2章 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 2.1 轉(zhuǎn)速圖的擬定 9 2.2 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 10 第3章 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 13 3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 13 3.1.1選擇帶型 14 3.1.2確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 14 3.1.3確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 15 3.1.4確定帶的根數(shù)z 16 3.1.5確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 16 3.1.6確定帶的張緊裝置 16 3.2 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 18 3.2.1 齒輪模數(shù)的確定 18 3.2.2 齒寬的確定 22 3.2.3 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 3.3 傳動(dòng)軸的直徑估算 23 3.3.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 23 3.3.2傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 24 3.3.3 鍵的選擇 25 3.4 傳動(dòng)軸的校核 25 3.5 鍵的校核 26 3.6 摩擦離合器的選擇和計(jì)算 26 第4章 機(jī)床零件的驗(yàn)算 30 4.1 傳動(dòng)軸I軸的驗(yàn)算 30 4.1.1 I軸的設(shè)計(jì)校核 30 4.1.2 校核軸的強(qiáng)度 31 4.2 軸承的校核和鍵的選擇 33 4.3 II軸上的齒輪設(shè)計(jì) 35 4.3.1 II軸上的齒輪設(shè)計(jì) 35 4.3.2 II軸選軸、鍵和軸承的選擇 39 4.5 III軸上的各部件設(shè)計(jì) 40 4.5.1 III軸上的齒輪設(shè)計(jì) 40 4.5.2 III軸選軸、鍵和軸承的選擇 44 4.6 IV軸主軸的選取 45 4.7 齒輪的驗(yàn)算 46 4.8 滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算 48 5 總結(jié)和展望 51 5.1本文工作總結(jié) 51 5.2 課題展望 51 參考文獻(xiàn) 53 致 謝 54 第1章 緒論 1.1 概述 在任何一個(gè)國(guó)家的國(guó)民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，機(jī)械制造行業(yè)都起著舉足輕重的作用，是各行各業(yè)生存發(fā)展的依靠，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本基礎(chǔ)，是社會(huì)發(fā)展的不可或缺的部分。機(jī)械制造業(yè)在國(guó)防，交通業(yè)，工農(nóng)業(yè)，科學(xué)研究等這些部門中提供著品種繁多的工具，設(shè)備等，同時(shí)也為機(jī)械行業(yè)本身提供著各種生產(chǎn)設(shè)備?？匆粋€(gè)國(guó)家或地區(qū)的科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平，很大程度上就是看這個(gè)國(guó)家的機(jī)械行業(yè)的水平怎樣。 然而，以車削加工生產(chǎn)為代表的精密加工是機(jī)械企業(yè)生產(chǎn)所需裝備的核心之一，其加工主要靠金屬的切削工藝來達(dá)到所要求的精度等級(jí)。在機(jī)械設(shè)備的加工總工作量中，有很大一部分是靠以車床的車削為代表的加工工藝來完成的，因此，機(jī)械產(chǎn)品零件的加工質(zhì)量和企業(yè)的效率，在很大程度上都是受車床的車削工藝。所以說，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的工業(yè)發(fā)展水平和科研能力，很大程度上是依靠這個(gè)國(guó)家或地區(qū)的工業(yè)化。所以，以車床為代表的車床車削在一個(gè)國(guó)家的工業(yè)現(xiàn)代化和經(jīng)濟(jì)全球化浪潮中有著令人不用質(zhì)疑的重要性。 從近數(shù)十載的世界工業(yè)發(fā)展史來看，從上世紀(jì)的八九時(shí)年代到現(xiàn)在的二十一世紀(jì)，機(jī)械發(fā)展的趨勢(shì)已從之前的一味只追求如何提高產(chǎn)品的節(jié)約經(jīng)濟(jì)性到如今的產(chǎn)品所含技術(shù)水平的競(jìng)爭(zhēng)。如今，我國(guó)已成為WTO的成員國(guó)之一，工業(yè)現(xiàn)代化，經(jīng)濟(jì)全球化的浪潮已經(jīng)撲面而來，然而，由于我國(guó)的機(jī)械發(fā)展水平相對(duì)于世界上的發(fā)達(dá)國(guó)家還有不小的差距，因而，我們國(guó)家的工業(yè)發(fā)展還面臨著很大的考驗(yàn)，但同時(shí)，我們也面臨著新的機(jī)遇：從產(chǎn)品零件的理論設(shè)計(jì)到最終的加工出來，所需的時(shí)間周期不斷變小，產(chǎn)品所需包含的質(zhì)量水平和技術(shù)要求不斷提升，同時(shí)國(guó)民心中的安全和營(yíng)造綠色家園的心聲愈演愈烈，所以以車床車削為代表的高技術(shù)水平的加工生產(chǎn)將是現(xiàn)代機(jī)械企業(yè)生存和發(fā)展的必然之選。 1.2 課題研究的目的和意義 隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，很多企業(yè)已經(jīng)越來越注重精細(xì)化生產(chǎn)和發(fā)展，從而來滿足人們對(duì)復(fù)雜多變的產(chǎn)品的需要。因而，在現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中，小批量多品種零件的加工生產(chǎn)占產(chǎn)品總數(shù)量的比例會(huì)越來越高，而零件的復(fù)雜性和精度等級(jí)要求也會(huì)迅速地提高，所以很多產(chǎn)品都需要進(jìn)行車削加工。但是由于高科技，高精度的專用車床設(shè)備其在價(jià)格，設(shè)備的日常管理，操作維護(hù)和保養(yǎng)等方面的成本均比較高，所以在現(xiàn)實(shí)中很多企業(yè)尤其是中小規(guī)模的企業(yè)，出于對(duì)經(jīng)濟(jì)成本等方面因素的考慮，廠里有不少的普通車床設(shè)備，然而擁有能滿足較高精度的車削加工生產(chǎn)的專用車床設(shè)備的企業(yè)數(shù)量卻寥寥無幾。但是在日常的實(shí)際加工生產(chǎn)中，企業(yè)卻經(jīng)常會(huì)遇到一些小批量甚至是單件大型零件的車削加工，針對(duì)此種情況，很多中小企業(yè)會(huì)根據(jù)企業(yè)的自身現(xiàn)狀，對(duì)現(xiàn)有的普通車床進(jìn)行改造，車床改車床，設(shè)計(jì)出一種符合車削加工生產(chǎn)要求的車床主傳動(dòng)裝置安裝在現(xiàn)有機(jī)床上，從而實(shí)現(xiàn)用現(xiàn)有的普通車床卻能實(shí)現(xiàn)車床的功能對(duì)零件進(jìn)行加工，這樣，既滿足了零件的加工生產(chǎn)要求，同時(shí)也省去了企業(yè)買專用車床設(shè)備的一筆昂貴的費(fèi)用，從而達(dá)到了既節(jié)約了成本，提高了加工生產(chǎn)效率，又很好的增強(qiáng)了企業(yè)在社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展中的競(jìng)爭(zhēng)力。 大學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年中的一項(xiàng)非常重要的工作，其通過根據(jù)大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，運(yùn)用機(jī)械原理的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而很好地培養(yǎng)了自己在實(shí)踐中提出問題，分析問題，解決問題的實(shí)踐能力，為畢業(yè)后能成為一名優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員做了很好的鋪墊。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的題目是：車床車床的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)用，通過此次的設(shè)計(jì)，我可以對(duì)車床主傳動(dòng)的內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)方式，工作原理等方面能有進(jìn)一步的理解；通過車床車床主傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，從而掌握車床主傳動(dòng)設(shè)計(jì)的基本原理和方法，同時(shí)也能夠?qū)Ｓ密嚧仓鱾鲃?dòng)的設(shè)計(jì)作進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和理解應(yīng)用；同時(shí)也能夠很好的提高自身的專業(yè)技能水平，爭(zhēng)取早日成為一名優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員。 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 機(jī)械制造業(yè)是重點(diǎn)行業(yè)的國(guó)家或地區(qū)之一，其先進(jìn)水平，標(biāo)志著綜合國(guó)力和國(guó)家的現(xiàn)狀工業(yè)現(xiàn)代化，因此，它實(shí)際上是進(jìn)一步比它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值我們有一個(gè)戰(zhàn)略地位?，F(xiàn)在，讓中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)的總體水平，美國(guó)，德國(guó)，是發(fā)達(dá)國(guó)家日本的一部分，還有在世界上的差距。美國(guó)，日本，這些國(guó)家在德國(guó)，他們有機(jī)械，精密機(jī)械加工的一個(gè)非常高的水平，提出了一個(gè)高科技的特點(diǎn)，他們現(xiàn)在所從事的這個(gè)領(lǐng)域，作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)已經(jīng)設(shè)計(jì)了一個(gè)普通車床主傳動(dòng)生活的全是公司發(fā)展的黃金時(shí)期。還有作為世界上生產(chǎn)中國(guó)最大的機(jī)床之一使用，但大部分的原因?yàn)榉?wù)很長(zhǎng)一段時(shí)間在現(xiàn)有的機(jī)器，設(shè)備在非常困難的情況下，實(shí)際上面臨的，已經(jīng)過時(shí)你。 因此，現(xiàn)有的車床變換，通過設(shè)計(jì)一種靈活的車床主變速器，設(shè)備成本，因?yàn)椴环仙a(chǎn)過程的需要，由此，不僅通過轉(zhuǎn)動(dòng)部件，儲(chǔ)存，安裝在車床提高生產(chǎn)效率是是，那是很多機(jī)械企業(yè)，是生存和中小型企業(yè)的發(fā)展尤其是必然趨勢(shì)。如果整個(gè)購買新的專用轉(zhuǎn)折點(diǎn)，不僅不需要的一小筆錢，因?yàn)檫€沒有得到有效利用現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備的結(jié)果，形成資源的浪費(fèi)。中國(guó)機(jī)械制造行業(yè)，不僅降低了后期出發(fā)資源的浪費(fèi)，不僅可以較小的成本，從而利用執(zhí)行處理，現(xiàn)有資源進(jìn)行整合舊機(jī)械全這是可能的，但在事實(shí)上，迫切需要制定績(jī)效，以獲得更先進(jìn)的加工工藝，將成為許多中小型企業(yè)明智的選擇。 1.4 本課題的基本設(shè)計(jì)思路及研究方法 1.本課題要研究的內(nèi)容: 根據(jù)學(xué)校和指導(dǎo)老師的要求，到南通佳益機(jī)械廠實(shí)際參觀學(xué)習(xí)，根據(jù)企業(yè)的具體加工生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)出一種車床車床主傳動(dòng)，安裝在廠里的普通機(jī)床上，以求能達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)之用。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí)，及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。 2.理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析，最佳功能原理方案的確定。 （2）根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。 （3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動(dòng)力計(jì)算和校核。 本課題擬采用的手段和途徑： 本課題的研究需要查閱大量的資料，我要先到學(xué)校圖書館查閱與本課題有關(guān)的書籍和資料本，同時(shí)上網(wǎng)瀏覽最新的有關(guān)課題的文獻(xiàn)資料。因?yàn)檫@是企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)工藝，所以我還需到企業(yè)進(jìn)行實(shí)地參觀學(xué)習(xí)，弄明白機(jī)床的具體改造要求，車床主傳動(dòng)的具體工作原理，具體的設(shè)計(jì)和安裝要求，以及其具體要實(shí)現(xiàn)的功能，同時(shí)要弄明白整個(gè)加工的工藝流程，要虛心的向企業(yè)里的技術(shù)人員和師傅請(qǐng)教，以求最終能設(shè)計(jì)出符合實(shí)際加工要求的車床主傳動(dòng)。 第2章 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 轉(zhuǎn)速圖的擬定 已知機(jī)床的轉(zhuǎn)速范圍在14r/min~3550r/min，電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為4500 r/min電動(dòng)機(jī)的額定功率P=30kW，確定主軸箱結(jié)構(gòu)． （1）確定主軸的變速范圍 （2）確定主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 由于數(shù)控機(jī)床主軸的變速范圍大，計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)比計(jì)算值高些，所以圓整取計(jì)算轉(zhuǎn)速nc=。 （3）確定主軸的恒功率變速范圍 （4）確定電動(dòng)機(jī)所能夠提供的恒功率變速范圍 (取調(diào)頻電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為1500r/min） 由于Rnp>>Rdp，電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸不能滿足恒功率變速要求，因此需要串聯(lián)一個(gè)有級(jí)變速箱，以滿足主軸的恒功率調(diào)速范圍。 （5）確定分級(jí)變速恒功率變速范圍 （6）確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 取，則 可以取Z=4 當(dāng)時(shí)，K＜1，功率重復(fù)，=2.62 4=×，=＜8，所以成立 結(jié)論：=15.8，=2.62， （7）結(jié)構(gòu)式的確定 ⑴根據(jù)2、3原則4=2×2 ⑵根據(jù)前多后少原則4=2×2 ⑶根據(jù)前緊后松原則4=× ⑷極限原則 ==6.87＜8 滿足 所以結(jié)構(gòu)式確定為 4=× （8）根據(jù)結(jié)構(gòu)式與公比等確定轉(zhuǎn)速圖如下圖 圖2.1轉(zhuǎn)速圖和主軸功率特性圖 2.2 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 根據(jù)上述求出的齒輪齒數(shù)繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下： 圖2.2傳動(dòng)系統(tǒng)圖 根據(jù)前面的切削計(jì)算，選擇30KW的YVF200L-4型三相調(diào)頻異步電動(dòng)機(jī)，參數(shù)如下圖表： 圖2.3 YVF200L-4型三相調(diào)頻異步電動(dòng)機(jī) 產(chǎn)品型號(hào)：YVF200L-4型三相調(diào)頻異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)使用條件： 環(huán)境溫度：-15℃＜θ＜40℃ 海拔：不超過1000m 額定電壓：380V，可選220-760V之間任 何電壓值 額定頻率：50Hz、60Hz 防護(hù)等級(jí)：IP44、IP54、IP55 絕緣等級(jí)：B級(jí)、F級(jí)、H級(jí) 冷卻方式：ICO141 工作方式：S1 連接方式：3KW及以下Y接法、4KW及以上為△接法 第3章 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 功率P=30kW,轉(zhuǎn)速n1=1500r/min,n2=750r/min 計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd 表3.1 工作情況系數(shù) 工作機(jī) 原動(dòng)機(jī) ⅰ類 ⅱ類 一天工作時(shí)間/h 10~16 10~16 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（）；離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī) 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動(dòng)小 帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（）；發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動(dòng)篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動(dòng)較大 螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動(dòng)很大 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī) 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時(shí)），查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P296表4， 取KA＝1.1。即 3.1.1選擇帶型 普通V帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械設(shè)計(jì)》P297圖13－11選取。 根據(jù)算出的Pd＝33kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1500r/min ，查圖得：dd=200～315可知應(yīng)選取C型V帶。 3.1.2確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P298表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80～100mm 則取dd1=200mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得） 表3 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=400mm ① 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （為彈性滑動(dòng)率） 誤差符合要求 ② 帶速 滿足5m/s300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。 總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。 帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。 3.1.6確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。 對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動(dòng)帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。 表3.2 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項(xiàng)目 ? 符號(hào) 槽型 Y Z A B C D E 基準(zhǔn)寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準(zhǔn)線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8± 0.3 12 ± 0.3 15± 0.3 19 ± 0.4 25.5± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對(duì)稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 fz —輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32° 對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時(shí))，如圖3.1a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時(shí))，如圖3.1b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時(shí))，如圖3.1c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時(shí))，如圖3.1d。 （a） （b） （c） （d） 圖3.1 帶輪結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b） 3.2 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 3.2.1 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【5】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(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 = 0.9630=28.8KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由【5】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)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為4mm 。 ① 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 其中:P-齒輪傳遞的名義功率； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由【5】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)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為2.5mm 。 ∵所以 于是變速組a的齒輪模數(shù)取m = 4mm，b = 32mm。 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 -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由【5】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)【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； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由【5】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。 ， ∴ ∴ ⑶、c變速組： 齒頂圓直徑 ； 齒根圓直徑； 分度圓直徑 ； 齒頂高 ； 齒根高 ； 齒輪的具體值見表 表3.3 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 ⒈ 30 4 120 128 110 4 5 ⒉ 60 4 240 248 230 4 5 ⒊ 49 4 196 204 186 4 5 ⒋ 49 4 196 204 186 4 5 ⒌ 27 4 108 116 98 4 5 ⒍ 71 4 284 292 274 4 5 ⒎ 71 4 284 292 274 4 5 ⒏ 27 4 108 116 98 4 5 ⒐ 27 4 108 116 98 4 5 ⒑ 71 4 284 292 274 4 5 3.2.2 齒寬的確定 由公式得： ①Ⅰ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（5～10mm）。 3.2.3 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 通過齒輪傳動(dòng)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。 3.3 傳動(dòng)軸的直徑估算 傳動(dòng)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(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)生過大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 3.3.1 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 (2.3) 3.3.2傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 根據(jù)【5】公式（7-1），，并查【5】表7-13得到取1. ①Ⅰ軸的直徑： ②Ⅱ軸的直徑： ③Ⅲ軸的直徑： 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； -該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（）； -傳動(dòng)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【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【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。 3.3.3 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。 3.4 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)算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，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。 ①Ⅰ軸的校核：通過受力分析，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進(jìn)行校核 最大撓度： 查【1】表3-12許用撓度； 。 ②Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。 3.5 鍵的校核 鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長(zhǎng)度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得 可見連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為： 3.6 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，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(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摩擦盤工作面的平均直徑 式中d為軸的直徑。 ③摩擦盤工作面的外直徑 ④摩擦盤工作面的內(nèi)直徑 ⑤摩擦盤寬度b ⑥摩擦面對(duì)數(shù)m，查【15】表6-3-17，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摩擦片脫開時(shí)所需的間隙，因?yàn)椴捎脻袷剿? ⑧許用傳遞轉(zhuǎn)矩 因?yàn)? ⑨壓緊力Q ⑩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【14】表22.7-7圖（a）。 表3.4 特征參數(shù) 圖 號(hào) 許用轉(zhuǎn)距 重量/kg 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/ 接合 力/N 脫開 力/N 內(nèi)部 外部 圖a 120 4.7 0.0035 0.0050 170 100 表3.4 主要尺寸 圖 號(hào) 許用轉(zhuǎn)矩 D A B c E F G 閉 式 開 式 圖a 120 18 32 - 108 100 18 32 60 45 70 表3.4 主要尺寸 圖 號(hào) H J L R S a 圖a 85 47 51 81 152 65 64 35 - 10 20 11 第4章 機(jī)床零件的驗(yàn)算 4.1 傳動(dòng)軸I軸的驗(yàn)算 4.1.1 I軸的設(shè)計(jì)校核 選軸的材料： 軸的材料選擇45號(hào)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-1查得： 抗拉強(qiáng)度 屈服點(diǎn) 彎曲疲勞極限 剪切疲勞極限 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》6-4查得：= 初選直徑： = , == (5-30) 故軸取= 軸上受力分析。 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： == (5-31) 齒輪的圓周力： ==(5-32) 徑向力： == (5-33) 由于是直齒輪所以無軸向力 計(jì)算作用于軸上的支反力。 水平面支反力為; === 垂直面內(nèi)支反力： === (5-34) 分別作出垂直面和水平面上的彎矩圖并合成： == (5-35) == (5-36) 4.1.2 校核軸的強(qiáng)度 轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算，取=0.6，則 == (5-37) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》附表8，抗彎矩截面模量 = (5-38) 強(qiáng)度校核： ==(5-39) === (5-40) 顯然 故安全。 圖4-1 I的結(jié)構(gòu)分析 按安全系數(shù)校核 判斷危險(xiǎn)截面 截面a-a的應(yīng)力集中，且當(dāng)量彎矩均較大，故確定為危險(xiǎn)截面。 疲勞強(qiáng)度校核： a截面得應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅 === (5-41) 彎曲平均應(yīng)力 === (5-42) 扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力 == 材料的疲勞極限：根據(jù)=, =查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-1得 = = a-a截面應(yīng)力集中系數(shù)：查《機(jī)械設(shè)計(jì)》附表1得 = 表面狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)：查《機(jī)械設(shè)計(jì)》附表5，附表4得 =(, =) == 分別考慮彎矩或扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)： == == (5-43) = 故安全。軸I主要設(shè)計(jì)如圖4-2 4.2 軸承的校核和鍵的選擇 軸承部件承受載荷的示意圖如圖13，軸承轉(zhuǎn)速,受力情況如圖所示，要求軸承的預(yù)期計(jì)算壽為。 根據(jù)實(shí)際情況，初選6206型深溝球軸承，其代號(hào)為6217。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表12-5得 由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表8-8查得 由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表8-5查得 分析軸承的受載荷情況 (5-44) 為I軸作用在一對(duì)軸承上的載荷 為齒輪對(duì)軸的壓力 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（8-7a）知,可由來計(jì)算軸承大當(dāng)量動(dòng)載荷。 載荷系數(shù)； 表示軸承的徑向載荷（N）； 表示軸承的軸向載荷（N）； X徑向動(dòng)載荷系數(shù)，是實(shí)際徑向載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷的修正系數(shù)； Y軸向動(dòng)載荷系數(shù)，是實(shí)際軸向載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷的修正系數(shù)。 因?yàn)榇颂庍@對(duì)深溝球軸承只承受純徑向載荷，所以 (5-45) 計(jì)算軸承的壽命 ，所以用軸承1來計(jì)算軸承的壽命： >=30000h （5-46） 鍵的選擇 I軸齒輪與軸連接查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選花鍵型號(hào)為：。 a-a處花鍵 圖4-3 I軸的結(jié)構(gòu) 4.3 II軸上的齒輪設(shè)計(jì) 4.3.1 II軸上的齒輪設(shè)計(jì) （1）分析要求 齒數(shù)比：u=i=2.81 I軸的轉(zhuǎn)矩： = (5-47) 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖可知I的最高轉(zhuǎn)速為 第一根軸上傳遞的功率 =(5-48) 圓周速度估計(jì)：屬于中等速，中度載荷載 （2）材料選擇、熱處理方式 選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。 （3）初選齒數(shù)：小齒輪齒數(shù)22，大齒輪齒數(shù)62 （4）初算小齒輪分度圓直徑 根據(jù)： (5-49) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ： 試選載荷系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-6選取齒寬系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-2查得材料的彈性影響系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3-16按齒面硬度查得： 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限; 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次：N 一般機(jī)床工作時(shí)間15000~20000小時(shí)。 機(jī)床工作時(shí)間t=20000h == (5-50) ==(5-51) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3-18查得接觸疲勞壽命系數(shù), 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得： 接觸疲勞許用應(yīng)力 = = == (5-52) 小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值： （5）計(jì)算圓周速度 (5-53) （6）計(jì)算齒寬b： (5-54) （7）計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù)(5-55) 齒高 (5-56) (5-57) （8）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)V=1.68m/s，7級(jí)精度，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-1得動(dòng)載系數(shù)， 直齒輪，假設(shè)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-1查得 (5-58) 將數(shù)據(jù)代入得： 由，查圖10-13得；故載荷系數(shù)： (9) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 (5-60) (10) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖5-17查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3-19查得彎曲疲勞壽命系數(shù)。 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-4取 =1.4 計(jì)算載荷系數(shù)K： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3-14查得齒形系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3-15查得應(yīng)力校正系數(shù) （11）計(jì)算大小齒輪并加以比較： (5-61) 取數(shù)值大的計(jì)算 （12）齒輪模數(shù)的計(jì)算 按表3-7，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) （13）計(jì)算齒輪齒數(shù)： 小齒輪齒數(shù) 取(5-62) 大齒輪齒數(shù) (5-63) （14）齒輪的幾何計(jì)算 計(jì)算此輪分度圓直徑： 大齒輪 小齒輪 (5-64) 計(jì)算中心距： (5-65) 計(jì)算齒寬 (5-66) 取大齒輪的齒寬 （13）驗(yàn)算 (5-67) 比較得故該齒輪符合要求。 4.3.2 II軸選軸、鍵和軸承的選擇 軸的材料選擇45號(hào)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-1查得： 抗拉強(qiáng)度 屈服點(diǎn) 彎曲疲勞極限 剪切疲勞極限 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》6-4查得：= 初選直徑： = , ==(5-68) 故軸取=軸II設(shè)計(jì)如圖5-3 由于第一根軸第二根軸，且 ，軸徑確定的公式可知：轉(zhuǎn)速越小軸徑越大，所以只要滿足轉(zhuǎn)速小的地方的軸徑要求，整個(gè)軸都可以滿足要求。 鍵的選擇 II軸齒輪與軸連接查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選花鍵型號(hào)為： 如圖a,b處均有花鍵 圖4.4 II軸的結(jié)構(gòu) 軸承的選擇： 根據(jù)實(shí)際情況，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》選6207和6208型深溝球軸承。 4.5 III軸上的各部件設(shè)計(jì) 4.5.1 III軸上的齒輪設(shè)計(jì) （1）分析要求 齒數(shù)比：u=i=4 I軸的轉(zhuǎn)矩： = (5-69) 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖可知I的最高轉(zhuǎn)速為 第一根軸上傳遞的功率 = 圓周速度估計(jì)：屬于中等轉(zhuǎn)速，中度載荷載 （2）材料選擇、熱處理方式 選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。 （3）初選齒數(shù)：小齒輪齒數(shù)18，大齒輪齒數(shù)72 （4）初算小齒輪分度圓直徑 根據(jù)： 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ： 試選載荷系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-6選取齒寬系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-2查得材料的彈性影響系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3-16按齒面硬度查得： 小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限; 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次：N 一般機(jī)床工作時(shí)間15000~20000小時(shí)。 機(jī)床工作時(shí)間t=20000h == == 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3-18查得接觸疲勞壽命系數(shù), 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得： 接觸疲勞許用應(yīng)力 = = == (5-70) 小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值： （5）計(jì)算圓周速度 (6)計(jì)算齒寬b： （7）計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 （8）計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)V=2.25m/s，7級(jí)精度，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-1得動(dòng)載系數(shù)， 直齒輪，假設(shè)。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-1查得 (5-71) 將數(shù)據(jù)代入得： 由，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-13得；故載荷系數(shù)： (9) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 (10) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖5-17查得 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3-19查得彎曲疲勞壽命系數(shù)。 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-4取 =1.4 計(jì)算載荷系數(shù)K： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3-14查得齒形系數(shù) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖3-15查得應(yīng)力校正系數(shù) （11）計(jì)算大小齒輪并加以比較： 7 2 取數(shù)值大的計(jì)算 （12）齒輪模數(shù)的計(jì)算 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表3-7，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) （13）計(jì)算齒輪齒數(shù)： 小齒輪齒數(shù)取 大齒輪齒數(shù) （14）齒輪的幾何計(jì)算 計(jì)算此輪分度圓直徑： 大齒輪 小齒輪 計(jì)算中心距： 計(jì)算齒寬 取大齒輪的齒寬 （13）驗(yàn)算 (5-72) 比較得故該齒輪符合要求。 4.5.2 III軸選軸、鍵和軸承的選擇 軸的材料選擇45號(hào)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-1查得： 抗拉強(qiáng)度 屈服點(diǎn) 彎曲疲勞極限 剪切疲勞極限 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》6-4查得：= 初選直徑： = , == (5-73) 故軸取= 由于第一根軸第二根軸，且 ，軸徑確定的公式可知：轉(zhuǎn)速越小軸徑越大，所以只要滿足轉(zhuǎn)速小的地方的軸徑要求，整個(gè)軸都可以滿足要求。 軸III設(shè)計(jì)如圖 III軸齒輪與軸連接查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》b處選花鍵型號(hào)為： 另外a處選普通平鍵由于軸直徑=，選寬=鍵高= 長(zhǎng)度=如圖 圖4.5 III軸結(jié)構(gòu)圖 軸承的選擇 根據(jù)實(shí)際情況，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》選6209型深溝球軸承。 4.6 IV軸主軸的選取 由《數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》表查得： 前軸頸= 后軸頸== 根結(jié)構(gòu)，定懸伸長(zhǎng)= 主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩： = (5-74) 最大回轉(zhuǎn)直徑為最大加工直徑的60%即。故半徑為 總切削力： (5-75) 暫時(shí)取，即暫取求支反力： (5-76) 取前后剛度： 最佳跨距： 前，后軸頸的平均值，主軸內(nèi)孔直徑故慣性距; 則： =0.085 (5-77) 查《數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》線圖4-23得： 軸承選3182100系列雙列圓柱滾子軸承 選普通平鍵長(zhǎng)，寬， 高 4.7 齒輪的驗(yàn)算 驗(yàn)算IV軸上齒輪 （1）齒輪接觸應(yīng)力的計(jì)算 由公式校核齒輪的接觸應(yīng)力。 由公式 來確定 由表查得 ， 而 由轉(zhuǎn)速圖知 由表得 ，由表得，由表得 由表確定，由表得 ，由表得 ，由表得 ，最后取 則： 所以，齒輪的接觸應(yīng)力滿足要求。 （2）齒輪彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算 由公式 進(jìn)和計(jì)算 其中：，， 由表可求得 由表可知，由表可知，由表可知 取 則： 所以，彎曲應(yīng)力滿足要求。 4.8 滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算 因?yàn)棰糨S載荷最大，所以校核Ⅳ軸兩端的軸承6309 GB/T276-94，6009 GB/T276-94 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得6309 GB/T276-94軸承的，；6009 GB/T276-94軸承的， 軸承的受力分析情況如圖所示 其中 N N N N 合成支反力為： N N ，且因與有關(guān)，現(xiàn)軸承的受軸向力未知，因此試用逼近法來確定、以及的值。 初選 N N 軸承之間的軸向力 N N 對(duì)于軸承Ⅰ 查表取 對(duì)于軸承Ⅱ 查表取 從計(jì)算結(jié)果看與的結(jié)果與初選值接近，故可使用。 軸承Ⅰ 所以取，，由于軸承所受力矩較小，所以取，由于軸承所受的載荷是無沖擊，所以取。 軸承Ⅱ 所以取，，由于軸承所受力矩較小，所以取，由于軸承所受的載荷是無沖擊，所以取。 由表查得 ，由表查得 ，且取， 由于是球軸承， 由于，所以計(jì)算時(shí)取 所以軸承滿足要求。 5 總結(jié)和展望 5.1本文工作總結(jié) 車床主傳動(dòng)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)市場(chǎng)，社會(huì)和人們對(duì)機(jī)床的需要所進(jìn)行的構(gòu)思，計(jì)算，試驗(yàn)，選擇方案，確定尺寸，繪制圖紙以及編制技術(shù)文件等一系列創(chuàng)造性活動(dòng)的總稱，是機(jī)床產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的必要前提，是產(chǎn)品開發(fā)過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)的好壞，直接影響其成本，質(zhì)量，研制周期及市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。本文的設(shè)計(jì)主要是從車床主軸箱的角度入手，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品在給定的數(shù)值要求下達(dá)到最合理的經(jīng)濟(jì)和性能。 為期三個(gè)月的設(shè)計(jì)任務(wù)圓滿完成了，雖然設(shè)計(jì)的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，甚至是害怕與退縮，盡管“雄關(guān)漫道真如鐵”，但是在我“而今邁步從頭越”，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。 我們專業(yè)課已經(jīng)學(xué)過車床相關(guān)的知識(shí)，尤其是《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》這顆中詳盡的講述了機(jī)床主傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)，并且在大二的時(shí)候我們還做過二級(jí)減速器的課程設(shè)計(jì)，所以剛開始我對(duì)自己的課題滿腹信心，但是當(dāng)我仔細(xì)的審題后發(fā)現(xiàn)，并不是我想象的那么容易。本次的設(shè)計(jì)是在反復(fù)的修改中完成的，鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過的知識(shí)和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問題的能力得到了強(qiáng)化. 在設(shè)計(jì)當(dāng)中，我也遇到了一些問題,除了上述的以外比如在有些設(shè)計(jì)部分并沒有完全嚴(yán)格計(jì)算，參考的一