數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目 錄 第一章 引言 1 第 二 章 設(shè)計(jì) 方案論證與擬定 2 2.1 總體方案 的論證 2 2.2 總體方案的擬定 2 2.3 主傳動(dòng)系統(tǒng) 總體方案 圖及傳動(dòng)原理 2 第 三 章 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明 5 3.1 主運(yùn)動(dòng) 設(shè)計(jì) 5 3.1.1 參數(shù)的確定 5 3.1.2 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6 3.1.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定 8 3.1.4 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 12 3.1.5 傳動(dòng)件的 設(shè)計(jì) 19 3.2 縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 38 3.2.1 滾珠絲桿副的選擇 38 3.2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用 42 結(jié) 論 47 小 結(jié) 48 致 謝 49 參考文獻(xiàn) 50 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 1 頁(yè) 第一章 引 言 當(dāng)前的世界已進(jìn)入信息時(shí)代,科技進(jìn)步日新月異。生產(chǎn)領(lǐng)域和高科技領(lǐng)域中的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇,產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步、更新?lián)Q代的步伐不斷加快。現(xiàn)在單件小批量生產(chǎn)的零件已占到機(jī)械加工總量的 80%以上,而且要求零件的質(zhì)量更高、精度更高,形狀也日趨復(fù)雜化,這是擺在機(jī)床工業(yè)面前的一個(gè)突出問(wèn)題。為了解決復(fù)雜、精密、單件小批量以及形狀多變的零件加工問(wèn)題,一種新型的機(jī)床 數(shù)字控制 (Numerical control)機(jī)床的產(chǎn)生也就是必然的了。 此次設(shè)計(jì)是數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),其中包括機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),縱 向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),還包括齒輪模數(shù)計(jì)算及校核,主軸剛度的校核等。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 2 頁(yè) 第 二 章 總體方案論證與擬定 2.1 總體方案的論證 數(shù)控車床是基于數(shù)字控制的,它與普通車床不同,因此數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有以下特點(diǎn): 1 由于大多數(shù)數(shù)控車床采用了高性能的主軸,因此,數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化。 2 為了適應(yīng)數(shù)控車床連續(xù)地自動(dòng)化加工,數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu),具有較高的動(dòng)態(tài)剛度,阻尼精度及耐磨性,熱變形較小。 3 更多地采用高效傳動(dòng)部件,如滾動(dòng)絲桿副 等。 CNC 裝置是數(shù)控車床的核心,用于實(shí)現(xiàn)輸入數(shù) 字化的零件程序,并完成輸入信息的存儲(chǔ),數(shù)據(jù)的變換,插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 2.2 總體方案的擬定 1 根據(jù)設(shè)計(jì)所給出的條件,主運(yùn)動(dòng)部分 z=18 級(jí),即傳動(dòng)方案的選擇采用有級(jí)變速最高轉(zhuǎn)速是 2000r/min,最低轉(zhuǎn)速是 40r/min, 1.26 。 2 縱向進(jìn)給是一 套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈,它們由步進(jìn)電機(jī),齒輪副,絲桿螺母副組成,它的傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的。 3 為了保證進(jìn)給 傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性,選用摩擦小、 傳動(dòng)效率 高 的滾珠絲桿螺母副,并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu),以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。齒輪副 也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。 4 采用 滾珠絲桿螺母副 可以減少導(dǎo)軌間的摩擦阻力,便于工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)精確和微量移動(dòng),且潤(rùn)滑方法簡(jiǎn)單。 2.3 主傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案 圖及傳動(dòng)原理 1. 數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng) 圖 數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)見圖 2.1。整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)主要由主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈和縱向進(jìn)給傳動(dòng)鏈組成。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 3 頁(yè) 圖 2.1 總的傳動(dòng)系統(tǒng) 圖 2. 傳動(dòng)原理 主軸部件是機(jī)床實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件,結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示,其工作原理如下: 交流主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪 15 把運(yùn)動(dòng)傳給主軸 7。主軸有前后 2 個(gè)支承。前支承由一個(gè)圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 11 和一對(duì) 角接觸球軸承 10組成,軸承 11 用來(lái)承受徑向載荷,兩個(gè)角接觸球軸承一個(gè)大口向外(朝向主軸前端),另一個(gè)大口向里(朝向主軸后端),用來(lái)承受雙向的軸向載荷和徑向載荷。前支承軸的間隙用螺母 8來(lái)支撐。螺釘 12 用來(lái)防止螺母 8 回松。主軸的后支承為圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 14,軸承間隙由螺母 1 和 6來(lái)調(diào)整。螺釘 17和 13是防止螺母 1 和 6 回松的。主軸的支承形式為前端定位,主軸受熱膨脹向后伸長(zhǎng)。前后支承所用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的支承剛性好,允許的極限轉(zhuǎn)速高。前支承中的角接觸球軸承能承受較大的軸向載荷,且允許的極限轉(zhuǎn)速高。主軸所采 用的支承結(jié)構(gòu)適宜低速大載荷的需無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 4 頁(yè) 要。主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)同步帶輪 16 和 3 以及同步帶 2帶動(dòng)脈沖編碼器 4,使其與主軸同速運(yùn)轉(zhuǎn)。脈沖編碼器用螺釘 5固定在主軸箱體 9上。 圖 2.2 主軸部件 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 5 頁(yè) 第 三 章 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明 3.1 主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 3.1.1 參數(shù)的確定 一 . 了解車床的基本情況和特點(diǎn) -車床的規(guī)格系列和類型 1. 通用機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(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)中的車床是普通型車 床,其品種,用途,性能和結(jié)構(gòu)都是普通型車床所共 有的,在此就不作出 詳細(xì)的解釋和說(shuō)明了。 2.車床的主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)( GB1582-79, JB/Z143-79): 最大的工件回轉(zhuǎn)直徑 D( mm)是 400;刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 D1 大于或等于 200;主軸通孔直徑 d 要大于或等于 36;主軸頭號(hào)( JB2521-79)是 6;最大工件長(zhǎng)度 L 是 750 2000;主軸轉(zhuǎn)速范圍是: 32 1600;級(jí)數(shù)范圍是: 18;縱向進(jìn)給量 mm/r0.03 2.5;主電機(jī)功率( kw)是 5.5 10。 二 . 參數(shù)確定的步驟和方法 1. 極限切削速度 umax umin 根據(jù)典型的和可能的工 藝選取極限切削速度要考慮:工序種類 工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考值如機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。然而,根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要選取的值如下: 取 umax=300m/min; umin=30m/min。 2. 主軸的極限轉(zhuǎn)速 計(jì)算車床主軸的極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑,按經(jīng)驗(yàn)分別取( 0.1 0.2) D 和( 0.45 0.5)D。由于 D=400mm,則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為: nmax= m ax1000(0 .1 0 .2 )u Dr/min 3.1 =2000r/min ; nmin= m in1000( 0 .4 5 0 .5 )u Dr/min 3.2 =40r/min ; 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 6 頁(yè) 由于轉(zhuǎn)速范圍 R = maxminnn= 2000 / min40 / minrr 3.3= 50 ; 因?yàn)榧?jí)數(shù) Z已知: Z=18 級(jí) 。 現(xiàn)以 =1.26 和 =1.41 代入 R= 1z 得 R=50 和 355 ,因此取 =1.26 更為合適。 各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中查出。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表給出了以 =1.06 的從 110000 的數(shù)值,因 =1.26= 41.06 ,從表中找到 nmax=2000r/min,就可以 每隔 3 個(gè)數(shù)值取一個(gè)數(shù),得: 2000, 1600, 1250, 1000, 800, 630, 500, 400, 315, 250, 200, 160, 125, 100,80, 63, 50, 40。 3. 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) z和公比 已知 : maxminnn =Rn Rn= z-1 且: z= a b 2 x 3 18= 1 2 93 x 3 x 2 4. 主電機(jī)功率 動(dòng)力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率 N,使用的功率實(shí)際情況既能充分的發(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。 目前,確定機(jī)床電機(jī)功率的常用方法很多,而本次設(shè)計(jì)中采用的是:估算法,它是一種按典型加工條件(工藝種類、加工材料、刀具、切削用量)進(jìn)行估算。根據(jù)此方法,中型車床典型重切削條件下的用量: 根據(jù)設(shè)計(jì)書表中推薦的數(shù)值: 取 P=5.5kw 3.1.2 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 一 . 傳動(dòng)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)式的傳動(dòng)不失為有用的方 法,但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案,就并非十分有效,可考慮到本次設(shè)計(jì)的需要可以參考一下這個(gè)方案。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 7 頁(yè) 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目: 級(jí)數(shù)為 Z 的傳動(dòng)系統(tǒng)有若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成,各傳動(dòng)組分別有 Z1、 Z2、 Z3個(gè)傳動(dòng)副。即 Z=Z1 Z2 Z3 3.4 傳動(dòng)副數(shù)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 : Z=23abx 3.5 可以有幾種方案,由于篇幅的原因就不一一列出了,在此只把已經(jīng)選定了的和本次設(shè)計(jì)所須的正確的方案列出,具體的內(nèi)容如下: 傳動(dòng)齒輪數(shù)目 2x( 3+3+2) +2x2+1=21 個(gè) 軸向尺寸 19b 傳動(dòng)軸數(shù)目 6根 操縱機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)單,兩個(gè)三聯(lián)滑移齒輪,一個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪 二 . 組傳動(dòng)順序的安排 18 級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組,可以安排成: 3x3x2, 2x3x3,或 3x2x3 選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí),要考慮到機(jī) 床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu) 、 裝置和性能。在軸上摩擦離合器時(shí),應(yīng)減小軸向尺寸,第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副不能多,以 2 為宜,本次設(shè)計(jì)中就是采用的 2,一對(duì)是傳向正傳運(yùn)動(dòng)的,另一個(gè)是傳向反向運(yùn)動(dòng)的。 主軸對(duì)加工精度 、 表面粗糙度的影響大,因此主軸上齒輪少些為好,最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副選用 2,或者用一個(gè)定比傳動(dòng)副。 三 . 傳動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)大順序的安排 對(duì)于 18級(jí)的傳動(dòng)可以有三種方案,準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該不只有這三個(gè)方案,可為了使結(jié)構(gòu)和其他方面不復(fù)雜,同時(shí)為了滿足設(shè)計(jì)的需要,選擇的設(shè)計(jì)方案是: 18=3 1 3 3 2 9 傳動(dòng)方案的擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序可以一致也可以不一致,在此設(shè)計(jì)中,擴(kuò)大順序和傳動(dòng)順序就是一致的。這種擴(kuò)大順序和傳動(dòng)順序一致,稱為順序擴(kuò)大傳動(dòng)。 四 . 傳動(dòng)組的變速范圍的極限植 齒輪傳動(dòng)副最小傳動(dòng)比 umin 14,最大傳動(dòng)比 umax 2,決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍 rmax=umax/nmin 8。 因此,要按照參考書中所給出的表,淘汰傳動(dòng)組變速范圍超過(guò)極限值的所有傳動(dòng)方案。 極限傳動(dòng)比及指數(shù) x, ,x 值為: 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 8 頁(yè) 極限傳動(dòng)比指數(shù) 1.26 x: umin= 1x=146 x 值; umax= x =2 3 ( x+x )值: umin= xx =8 9 五 . 最后擴(kuò)大傳動(dòng)組的選擇 正常連續(xù)的順序擴(kuò)大的傳動(dòng)(串聯(lián)式)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式為: Z=Z1 1 Z2 Z1 Z3 Z1Z2 即是: Z=18=3 1 3 3 2 9 3.1.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定以后,主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已知,切削耗能確定了電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上,選擇電機(jī)型號(hào),確定各中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速,這樣就擬定主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)圖,使主運(yùn)動(dòng)逐步具體化。 一 . 主電機(jī)的選定 中型機(jī)床上,一般都采用三相交流異步電機(jī)為動(dòng)力源,可以在系列中選用。 在選擇電機(jī)型號(hào)時(shí),應(yīng)按以下步驟進(jìn)行: 1. 電機(jī)功率 N: 根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定電機(jī)功率。但電機(jī)產(chǎn)品的功率已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,因此,按要求應(yīng)選取相近的標(biāo)準(zhǔn)值。 N=5.5kw 2. 電機(jī)轉(zhuǎn)速 nd 異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速有: 3000、 1500、 1000、 750r/min 在此處選擇的是: 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 9 頁(yè) nd=1500r/min 這個(gè)選擇是根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速 nmax 和軸的轉(zhuǎn)速相近或相宜,以免采用過(guò)大的升速或過(guò)小的降速傳動(dòng)。 3. 雙速和多速電機(jī)的應(yīng)用 根 據(jù)本次設(shè)計(jì)機(jī)床的需要,所選用的是:雙速電機(jī) 4. 電機(jī)的安裝和外形 根據(jù)電機(jī)不同的安裝和使用的需要,有四種不同的外形結(jié)構(gòu),用的最多的有底座式和發(fā)蘭式兩種。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床所需選用的是外行安裝尺寸之一。具體的安裝圖可由手冊(cè)查到。 5. 常用電機(jī)的資料 根據(jù)常用電機(jī)所提供的資料,選用: 圖 3.1 Y132S-4 電動(dòng)機(jī) 軸從電機(jī)得到運(yùn)動(dòng),經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)化成主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速和主軸最高轉(zhuǎn)速應(yīng)相接近。顯然,從傳動(dòng)件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下恒功率工作時(shí)所 受扭矩最小來(lái)考慮,軸轉(zhuǎn)速不宜將電機(jī)轉(zhuǎn)速下降得太低。 但如果軸上裝有摩擦離合器一類部件時(shí),高速下摩擦損耗、發(fā)熱都將成為突出矛盾,因此,軸轉(zhuǎn)速不宜太高。 軸裝有離合器的一些機(jī)床的電機(jī)、主軸、軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù): 參考這些數(shù)據(jù),可見,車床軸轉(zhuǎn)速一般取 700 1000r/min。另外,也要注意到電機(jī)與軸間的傳動(dòng)方式,如用帶傳動(dòng)時(shí),降速比不宜太大,否則軸上帶輪太大,和主軸尾端可能干涉。因此,本次設(shè)計(jì)選用: 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 10 頁(yè) n1=960r/min 二 . 中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 對(duì)于中間傳動(dòng) 軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是:妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音、震動(dòng)等性能要求之間的矛盾。 中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)(如采用先升后降的傳動(dòng)),中間轉(zhuǎn)動(dòng)軸和齒輪承受扭矩小,可以使用軸徑和齒輪模數(shù)小寫: d 4M 、 m 3M ,從而可以使用結(jié)構(gòu)緊湊。但是,這將引起空載功率 N 空和噪音 Lp(一般機(jī)床容許噪音應(yīng)小于 85dB)加大: N 空 = nCdnda 主5.3(101 6) KW 3.6 式中: C-系數(shù),兩支承滾動(dòng)或滑動(dòng)軸承 C=8.5,三支承滾動(dòng)軸承 C=10; da-所有中間軸軸頸的平均直徑( mm); d 主 主軸前后軸頸的平均直徑( mm); n 主軸轉(zhuǎn)速( r/min)。 KnmzBqnmzCL ap 主主ta n15.4l o g20 1 3.7 ( mz) a 所有中間傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑的平均值 mm; ( mz) 主 主軸上齒輪的分度圓的平均值 mm; q-傳到主軸所經(jīng)過(guò)的齒輪對(duì)數(shù); -主軸 齒輪螺旋角; C1、 K-系數(shù),根據(jù)機(jī)床類型及制造水平選取。我國(guó)中型車床、銑床 C1=3.5。車床 K=54,銑床 K=50.5。 從上訴經(jīng)驗(yàn)公式可知:主軸轉(zhuǎn)速 n 主和中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速和 n 對(duì)機(jī)床噪音和發(fā)熱的關(guān)系。確定中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速時(shí),應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況作相應(yīng)修正: 1.功率教大的重切削機(jī)床,一般主軸轉(zhuǎn)速較低,中間軸的轉(zhuǎn)速適當(dāng)取高一些,對(duì)減小結(jié)構(gòu)尺寸的效果較明顯。 2.速輕載或精密車床,中間軸轉(zhuǎn)速宜取低一些。 3.控制齒輪圓周速度 u 8m/s(可用 7級(jí)精度齒輪)。在此條件下,可適當(dāng)選用較高的中間軸轉(zhuǎn)速。 三 . 齒輪 傳動(dòng)比的限制 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中,齒輪副的極限傳動(dòng)比: 1.升速傳動(dòng)中,最大傳動(dòng)比 umax 2。過(guò)大,容易引起震動(dòng)和噪音。 2.降速傳動(dòng)中,最小傳動(dòng)比 umin 1/4。過(guò)小,則使主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒輪的直徑相差太無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 11 頁(yè) 大,將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。 圖 3.2 主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速 圖 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 12 頁(yè) 3.1.4 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)擬定的轉(zhuǎn)速圖上的各傳動(dòng)比,就可以確定帶輪直徑和齒輪的齒數(shù)。 一 . 帶輪直徑確定的方法、步驟 1.選擇三角型號(hào) 一般機(jī)床上的都采用三角帶。根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率查圖即可確定型號(hào)(詳情見機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo) 4-1 節(jié))。但圖中的解并非只有一種,應(yīng)使傳動(dòng)帶數(shù)為 3 5根為宜。 本次設(shè)計(jì)中所選的帶輪型號(hào)和帶輪的根數(shù)如下: B型帶輪 選取 3根 2.確定帶輪的最小直徑 Dmin( D 小) 各種型號(hào)膠帶推薦了最小帶輪直徑,直接查表即可確定。 根據(jù)皮帶的型號(hào),從教科書機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程 查表可取: Dmin=140mm 3.計(jì)算大帶輪直徑 D 大 根據(jù)要求的傳動(dòng)比 u和滑功率確定 D大。當(dāng)帶輪為降速時(shí): 11uDD 小大三角膠帶的滑動(dòng)率 =2%。 三角傳動(dòng)中,在保證最小包角大于 120 度的條件下,傳動(dòng)比可取 1/7 u 3。對(duì)中型通用機(jī)床,一般取 1 2.5 為宜。 因此, 137.2mm D大 343mm 經(jīng)查表?。?D大 =212mm 二 . 確定齒輪齒數(shù) 用計(jì)算法或查表法確定齒輪齒數(shù),后者更為簡(jiǎn)單。根據(jù)要求的傳動(dòng)比 u 和初步定出的傳動(dòng)齒輪副齒數(shù)和 Sz,查表即可求出小齒輪齒數(shù)。 在本次設(shè)計(jì)中采用的就是常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)(小齒輪)表就見教科書機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)。 不過(guò)在表中選取的時(shí)候應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題: 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 13 頁(yè) 1. 不產(chǎn)生根切。一般去 Zmin 18 20。 2. 保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過(guò)大,齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 2mm,一般取 5mm 則 zmin 6.5+mT2,具體的尺寸可參考圖。 3. 同一傳動(dòng)組的各對(duì)齒輪副的中心距應(yīng)該相等。若莫數(shù)相同時(shí),則齒數(shù)和亦應(yīng)相等。但由于傳動(dòng)比的要求,尤其是在傳動(dòng)中使用了公用齒輪后,常常滿足比了上述要求。機(jī)床上可用修正齒輪,在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心距使其相等。但修正量不能太大,一般齒數(shù)差不能超過(guò)3 4個(gè)齒。 4. 防止各種碰撞和干涉 : 三聯(lián)滑移齒輪的相鄰的齒數(shù)差應(yīng)大于 4。應(yīng)避免齒輪和軸之間相撞,出現(xiàn)以上的情況可以采用相應(yīng)的措施來(lái)補(bǔ)救。 5. 在同時(shí)滿足以上的條件下齒輪齒數(shù)的確定已經(jīng)可以初步定出,具體的各個(gè)齒輪齒數(shù)可以見傳動(dòng) 圖上所標(biāo)寫的。 6. 確定軸間距: 軸間距是由齒輪齒數(shù)和后面計(jì)算并且經(jīng)驗(yàn)算而確定的模數(shù) m 而確定的,具體的計(jì)算值如下(模數(shù)和齒輪的齒數(shù)而確定的軸間距必須滿足以上的幾個(gè)條件): 軸與軸之間的距離: 取 m=2.5mm,由轉(zhuǎn)速圖而確定 85.021 zz 122.5 51127.52.5 60150d mzmmmmd mzmmmm 3.8 齒輪 1與 2之間的中心距: 121 21 2 7 .5 1 5 021 3 8 .7 5ddamm 3.9 軸與軸之間的距離: 取 m=2.5mm,由轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比見圖, 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 14 頁(yè) 380.848290.557330.6253iii33442.5 38952.5 48120d mzmmmmd mzmmmm 3.10 齒輪 3與 4之間的中心距: 3422107.5ddamm 3.11 軸與軸之間的距離: 取 m=3.5mm,由轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比 541.634250.463390.849iii9910 103.5 541893.5 34119d mzmmmmd mzmmmm 3.12 齒輪 9與 10之間的中心距: 9 103 2189 1192154ddamm 3.13 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 15 頁(yè) 軸軸之間的中心距離: 取 m=3.5mm,由轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比 200 .2 678651 .9 733ii 1 5 1 51 6 1 63 .5 2 0703 .5 7 8273d mzmmmmd mzmmmm 3.14 1 5 1 64 27 0 2 7 321 7 1 .5ddamm 3.15 主軸到脈沖軸的中心距: 取 m=3.5mm,傳動(dòng)比 1i 19 1920 203.5 33115.53.5 33115.5d mzmmmmd mzmmmm 3.16 1 9 2 05 21 1 5 .5 1 1 5 .521 1 5 .5ddamm 3.17 軸到反轉(zhuǎn)軸軸的中心距: 取 m=2.5mm,傳動(dòng)比 1.47i 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 16 頁(yè) 2 1 2 12 2 2 22.5 501252.5 3485d mzmmmmd mzmmmm 3.18 2 1 2 26 21 2 5 8 52105ddamm 3.19 由齒頂高 *10 .2 5 ,aafaahhh h c mhc而 取可 知 : 3.20 齒頂高和齒跟高只 與所取的模數(shù) m有關(guān)。 可知取 m=2.5mm 時(shí), *1 2 . 5 2 . 51 0 . 2 5 2 . 5 3 . 1 2 5aafah h m m m m mh h c m m m m m 取 m=3.5mm 時(shí): *1 3 . 5 3 . 51 0 . 2 5 3 . 5 4 . 3 7 5aafah h m m m m mh h c m m m m m 三 . 主軸轉(zhuǎn)速系列的驗(yàn)算 主軸轉(zhuǎn)速在使用上并不要十分準(zhǔn)確,轉(zhuǎn)速稍高或稍低并無(wú)太大影響。但標(biāo)牌上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實(shí)際轉(zhuǎn)速相差太大。 由確定的齒輪齒數(shù)所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)設(shè)計(jì)理論值難以完全相符合,需要驗(yàn)算主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速,最大誤差不得超過(guò)正負(fù) 10( -1) %。即 110 理論理論實(shí)際nnnn 或 按公式: n=-2% +6% 2.21 如果超差,要根據(jù)誤差的正負(fù)以及引起誤差的主要環(huán)節(jié),重新調(diào)整齒數(shù),使轉(zhuǎn)速數(shù)列得無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 17 頁(yè) 到改善。 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式如下: 主軸反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)78203365493963253454572953334838283434506051212140m i n/14405.5rKW圖 3.3 主傳動(dòng)路線 所有主軸的詳細(xì)的校核如下: 輸 入 到 軸 的 轉(zhuǎn) 速 m in/3.8036051212140m in/1440 rrn 3 . 2 2 1. m i n/58.1990478.2m i n/3.803336534544838 rrn 3 . 2 3 47.01002000 200058.1990 n 3 . 2 4 2. m i n/64.258322.0m i n/3.803782034544838 rrn 3.25 46.3100250 25064.258 n 3 . 2 6 3. m i n/58.497619.0m i n/3.803336563254838 rrn 3 . 2 7 48.0100500 50058.497 n 3 . 2 8 4. m i n/66.6408.0m i n/3.803782063254838 rrn 3.29 6.210063 6366.64 n 3 . 3 0 5. m i n/66.99724.1m i n/3.803782049394838 rrn 3.31 23.01001 0 00 1 0 0066.997 n 3.32 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 18 頁(yè) 6. m i n/65.12916.0m i n/3.803782049394838 rrn 3.33 7.31 001 25 1 2565.1 29 n 3 . 3 4 7. m i n/6.1565949.1m i n/3.803336534545333 rrn 3 . 3 5 0.21001600 16006.1565 n 3 . 3 6 8. m i n/45.203253.0m i n/3.803782034545333 rrn 3.37 7.11 002 00 2 0045.2 03 n 3.38 9. m i n/4.391487.0m i n/3.803336563255333 rrn 3.39 0.21 004 00 4 004.3 91 n 3 .4 0 10. m i n/86.50063.0m i n/3.803782063255333 rrn 3.41 7.11 0050 5086.50 n 3.42 11. m i n/78.784977.0m i n/3.803336549395333 rrn 3.43 9.1100800 80078.784 n 3. 44 1 2 . m i n/98.101127.0m i n/3.803782049395333 rrn 3 . 4 5 21 001 00 1 0098.1 01 n 3 .46 13. m i n/12.1279592.1m i n/3.803336534545729 rrn 3.47 3.21001250 125012.1279 n 3. 48 1 4 . m i n/22.166207.0m i n/3.803782034545729 rrn 3 .4 9 8.31 001 60 1 6022.1 66 n 3.50 1 5 . m i n/78.319398.0m i n/3.803336563255739 rrn 3 .5 1 5.1100315 31578.319 n 3 .5 2 16. m i n/56.410517.0m i n/3.803782063255729 rrn 3.53 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 19 頁(yè) %9.3%10040 4056.41 n 3 .54 1 7 . m i n/17.641798.0m i n/3.803336549395729 rrn 3. 5 5 %77.1%100630 63017.641 n 3. 56 18. m i n/3.83104.0m i n/3.803782049395729 rrn 3.57 %15.4%1 0080 803.83 n 3 .58 在主軸上的 18 級(jí)轉(zhuǎn)速分別校核后,都合格。 四 . 傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制 計(jì)算結(jié)果,用規(guī)定符號(hào),以是適當(dāng)比例方格紙上繪制出轉(zhuǎn)速圖和主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 3.1.5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案確定后,要進(jìn)行方案的結(jié)構(gòu)化,確定個(gè)零件的實(shí)際尺寸和有關(guān)布置。為此,常對(duì)傳動(dòng)件的尺寸先進(jìn)行估算,如傳動(dòng)軸的直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動(dòng)器、帶輪的根數(shù)和型號(hào)等。在這些尺寸的基礎(chǔ)上,畫出草圖,得出初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸;然后按結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行主要零件的驗(yàn)算,如軸的剛度、齒輪的疲勞強(qiáng)度等,必要時(shí)作結(jié)構(gòu)和方案上的修改,重新驗(yàn)算,直到滿足要求。 對(duì) 于本次設(shè)計(jì),由于是畢業(yè)設(shè)計(jì),所以先用手工畫出草圖,經(jīng)自己和指導(dǎo)老師的多次修改后,再用計(jì)算機(jī)繪出。 一 . 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 三角帶傳動(dòng)中,軸間距 A 可以較大。由于是摩擦傳遞,帶與輪槽間會(huì)有打滑,亦可因而緩和沖擊及隔離震動(dòng),使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但尺寸,機(jī)床中多用于電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。 1 選擇三角帶的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算功率 Nj( kw)和小帶輪 n1( r/min)查圖選擇帶的型號(hào)。 計(jì)算功率 Nj=KWNd (kW) 式中 Nd 電機(jī)的額定功率, KW 工作情況系數(shù)。 車床的起動(dòng)載荷輕,工作載荷穩(wěn)定 ,二班制工作時(shí),?。?KW=1.1 帶的型號(hào)是: B 型號(hào) 2 確定帶輪的計(jì)算直徑 D1、 D2 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 20 頁(yè) 1) 小帶輪計(jì)算直徑 D1 皮帶輪的直徑越小,帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的使用壽命,小帶輪直徑 D1不宜過(guò)小,要求大雨許用最小帶輪直徑 Dmin,即 D1 Dmin。 各型號(hào)帶對(duì)應(yīng)的最小帶輪直徑 Dmin可查表。 D1=140r/min 2) 大帶輪計(jì)算直徑 D2 mmDiDnnD 11111212 3.59 =212r/min 式中 : n1-小帶輪轉(zhuǎn)速 r/min; n2-大帶輪轉(zhuǎn)速 r/min; -帶的滑動(dòng)系數(shù) ,一般取 0.02. 算后應(yīng)將數(shù)字圓整為整數(shù)。 3) 確定三角帶速度 u 具體的計(jì)算過(guò)程如下: smnDu /100060 11 = sm /1 0 0 060 1 4 4 01 4 0 3.60 =10.6m/s 對(duì)于 O、 A、 B、 C 型膠帶, 5m/s u 25m/s。 而 u=5 10m/s 時(shí)最為經(jīng)濟(jì)耐用 。 此速度完全符合 B型皮帶的轉(zhuǎn)速。 4) 初定中心距 A0 帶輪的中心距,通常根據(jù)機(jī)床總體布局初步選定,一般可以在下列范圍內(nèi)選?。?A0=( 0.6 2)( D1+D2) mm 3.61 =352( 0.6 2) mm =211.2mm 704mm 取 A0=704 mm 距過(guò)小,將降低帶的壽命;中心距過(guò)大時(shí),會(huì)引起帶振動(dòng)。中型車床電機(jī)軸至變速箱帶輪的中心距一般為 750 850mm。 5) 確定三角帶的計(jì)算長(zhǎng)度 L0及內(nèi)周長(zhǎng) LN 三角帶的計(jì)算長(zhǎng)度是通過(guò)三角帶截面 重心的長(zhǎng)度。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 21 頁(yè) mmA DDDDAL02122100 422 3.62 = mm7044 14021221214027042 =1960.67mm 圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 L=2033 mm 經(jīng)查表 LN=2000 mm 修正值 Y=33 6) 驗(yàn)算三角帶的擾曲次數(shù) u Lmuu 1000 40 次 /s (則合格) 3.63 式中: m-帶輪個(gè)數(shù)。如 u超限??杉哟?L(加大 A)或降低 u(減少 D2、 D1)來(lái)解決。 代入數(shù)據(jù)得 2 03 3 6.1021 00 0 u 3.64 =10.5 次 /s 40 次 /s 是合格的,不需作出任何修改。 7) 確定實(shí)際中心距 A mmLLAA 2 00 3.65 mm2 67.19 6020 3370 4 mm2.36704 = 740 mm 8) 驗(yàn)算小帶輪包角 1 210 1 8 0 5 7 . 3 1 2 0DDA ooo 3.66 如果 1過(guò)小,應(yīng)加大中心距或加張緊裝置。 代入數(shù)值如下: 3.57180 121 ADD =180 -5.6 =174.4 120 經(jīng)校核合格。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 22 頁(yè) 9) 確定三角帶根數(shù) z 10CNNz i 3.67 式中: N0-單根三角帶在 1=180、特定長(zhǎng)度、平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率值。 C1-包角系數(shù)。 參數(shù)的選擇可以根據(jù)書中的表差?。?N0=2.69 C1=0.98 Kw=1.1 帶入數(shù)值得: 10CNNz i 10CNNK dw 98.069.2 5.51.1 29.2 所以,傳動(dòng)帶根數(shù)選 3根。 此公式中所有的參數(shù)沒(méi)有作特別說(shuō)明的都是從 機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo) 。 二 . 傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算 傳動(dòng)軸除了應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外,還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)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,不允許有較大的變形。因此,疲勞強(qiáng)度不是主要矛盾。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致產(chǎn)生過(guò)大的變形。如果剛度不足,軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過(guò)大而不能正常工作,或者 產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲、發(fā)熱、過(guò)早磨損而失效。因此,必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。通常,先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑,畫出草圖之后,再根據(jù)受力情況、結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸,驗(yàn)算彎曲剛度。 1. 傳動(dòng)軸直徑的估算 傳動(dòng)軸直徑按扭矩剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑: mmn Nd j491 3.68 其中: N 該傳動(dòng)軸的輸入功率 N=Nd kw 3.69 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 23 頁(yè) Nd 電機(jī)額定功率; 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(不計(jì)該軸軸承上的 效率)。 nf 該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min。 計(jì)算轉(zhuǎn)速 nf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)系而確定,而中型車床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為: 13 znimj nn 主 3.70 每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角( deg/m),可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取。 根據(jù)參考書中所給出的公式和本次設(shè)計(jì)所必須滿足的條件,在傳動(dòng)過(guò)程中所有軸的直徑的估算如下: nj(主) =nmin z/3-1 3.71 =125 r/min 主軸 nj=n6=125 r/min ; 軸 nj=n7=160 r/min ; 軸 nj=n11=400 r/min ; 軸 nj=n14=800 r/min ; 軸 nj=960 r/min ; 由 : mmn Nd j491 3.72 則計(jì)算主軸和中 間軸的直徑 d 如下: 主軸 d5=64 mm ; 軸 d4=40 mm ; 軸 d3=40 mm ; 軸 d2=40 mm ; 軸 d1=30 mm ; 1. 傳動(dòng)軸剛度的驗(yàn)算: 1) 軸的彎曲變形的條件和允許值 機(jī)床主傳動(dòng)的彎曲剛度驗(yàn)算,主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承處的橈度 y 和傾角。各類軸的橈度 y和裝齒輪和軸承處傾角,應(yīng)小于彎曲剛度的許用值 Y和 值,即: y Y; 3.73 3.74 由于書寫量比較大而篇幅不足的原因,所以在此就省了。 2) 軸的彎曲變形計(jì)算公式 計(jì)算軸本身變形產(chǎn)生的橈度 y 和傾角時(shí),一般常將軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁,按參考書中的表中的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 24 頁(yè) 當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時(shí),可把軸看作等徑軸,采用平均直徑來(lái)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算花鍵軸的剛度時(shí)可采用直徑或當(dāng)量直徑。 由于本次設(shè)計(jì)的說(shuō)明書的篇幅和時(shí)間的關(guān)系就不在此詳細(xì)的列出了。但一般的計(jì)算公式為: idd i1圓軸:平均直徑 3.75 6441dI 慣性距 3.76 矩形花鍵軸:平均直徑21 dDd 3.77 當(dāng)量直徑42 64ld 3.78 慣性距 64624 dDdDZdI : 3.79 本次設(shè)計(jì)機(jī)床中長(zhǎng)采用矩形花鍵軸的 d1、 d2和 I 的數(shù)值: 花 鍵 軸 尺寸 bdDZ ( GB1144-74) 平均直徑 mmd1 當(dāng)量直徑 mmd2 極慣性距 nI 4mm 慣性距 nI 4mm 626306 28 27.84 58976 29488 1035406 37.5 37.78 200058 100029 1658656 61.5 61.76 1428706 714353 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的情況,主軸的剛度要求必須進(jìn)行校核,具體的剛度校核結(jié)果如下: a) 首先,把主軸上的軸承所能承受的載荷在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3中查出,見下: 深溝球軸承 2110055 BDd 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 25 頁(yè) 其基本額定載荷為: KNCr 2.43推力球軸承 169055 BDd 其基本額定載荷為: KNCa 5.67雙列 圓錐滾子軸承 其基本額定載荷為: KWCr 0.10b) 計(jì)算軸上的載荷 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 26 頁(yè) 圖 3.4 軸的結(jié)構(gòu)圖與彎矩扭矩圖 主軸上齒輪在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的載荷: 齒輪 1: 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 27 頁(yè) NFFNdTFmmmmmzd6.1620t an54.45t an54.455.1 1 51063.2225.1 1 5335.3113111 3.80 齒輪 2: NFFNdTFmmmmmzd01.720t an27.19t an27.192 7 31063.2222 7 3785.3223222 3.81 c) 校核傾角和橈度 經(jīng)查表得: 安裝圓錐滾子軸承處 rad0025.0 安裝深溝球軸承處 rad005.0 安裝推力球軸承處 rad05.0 計(jì)算主軸圓軸的平均直徑和慣性矩: 15 5 6 2 6 8 7 0 7 8 8 0 8 6 8 2 . 787 2 . 8iddimm 3.82 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 28 頁(yè) 41464643 .1 4 7 2 .8641378082. 4161 .3 8 1 0dImm 3.83 62 .1 1 0E M P a 3.84 傾角: 對(duì)1NF 221166761 6 . 6 5 4 2 5 8 5 . 5 5 8 5 . 5 5 4 2 5 4 26 5 8 5 . 5 2 . 1 1 0 1 . 3 8 1 04 . 3 1 0AF b l bl E I 3.85 11158157261 6 . 6 7 5 5 1 0 . 5 2 5 8 5 . 5 5 1 0 . 51 . 0 2 1 04 . 2 1 01 . 0 2 1 04 . 1 2 1 0CF a b l bl E I 3.86 2212214814764 5 . 5 4 5 1 0 . 5 5 4 2 5 1 0 . 59 . 4 2 1 07 . 7 1 09 . 4 2 1 00 . 8 2 1 0BxF b l bl E I 3.87 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 29 頁(yè) 11147264 5 . 5 4 3 1 . 5 5 1 0 . 5 2 5 4 2 5 1 0 . 59 . 4 2 1 00 . 4 6 1 0CxF a b l bl E I 3.88 對(duì)2NF 22315767 . 0 1 5 1 7 . 5 5 8 5 . 5 5 8 5 . 5 5 1 7 . 5 5 1 7 . 51 . 0 2 1 02 . 7 1 0CF b l bl E I 3.89 32157267 . 0 1 6 8 5 1 7 . 5 2 5 8 5 . 5 5 1 7 . 51 . 0 2 1 01 . 5 8 1 0AF a b l bl E I 3.90 2222214761 9 . 2 7 6 8 5 4 2 6 89 . 4 2 1 04 . 0 3 1 0BxF b l blE I 3.91 2147261 9 . 2 7 4 7 4 6 8 2 5 4 2 4 7 49 . 4 2 1 06 . 7 1 0CxF a b l bl E I 3.92 在點(diǎn) C處的傾角 127774 . 1 2 1 0 2 . 7 1 01 . 4 2 1 0C y C y C y 3.93 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 30 頁(yè) 77777 . 3 1 0 0 . 0 0 2 50 . 4 6 1 0 6 . 7 1 07 . 1 6 1 0Cxr a d r a d p22C Y C x 3.94 在點(diǎn) B處的傾角 radradB05.01023.121003.4102.8777 3.95 在點(diǎn) A處的傾角 radradA005.01072.21058.1103.4777 3.96 橈度: 對(duì)1NF mmlE IblbFx9167662223221m a x1062.0106.2106.11038.1101.25.585395.5105.5855.5106.1639 3.97 mmlE IblbFy916716232223221m a x101104.2104.2104.25.5105425.51054.4539 3.98 mmyxmaxN92m a x211019.1 3.99 對(duì) 2NF 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 31 頁(yè)
收藏
編號(hào):117266246
類型:共享資源
大?。?span id="kywiwiy4em" class="font-tahoma">839.50KB
格式:DOC
上傳時(shí)間:2022-07-08
10
積分
- 關(guān) 鍵 詞:
-
數(shù)控車床
傳動(dòng)系統(tǒng)
設(shè)計(jì)
doc
- 資源描述:
-
無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 目 錄 第一章 引言 1 第 二 章 設(shè)計(jì) 方案論證與擬定 2 2.1 總體方案 的論證 2 2.2 總體方案的擬定 2 2.3 主傳動(dòng)系統(tǒng) 總體方案 圖及傳動(dòng)原理 2 第 三 章 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明 5 3.1 主運(yùn)動(dòng) 設(shè)計(jì) 5 3.1.1 參數(shù)的確定 5 3.1.2 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6 3.1.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定 8 3.1.4 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 12 3.1.5 傳動(dòng)件的 設(shè)計(jì) 19 3.2 縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 38 3.2.1 滾珠絲桿副的選擇 38 3.2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用 42 結(jié) 論 47 小 結(jié) 48 致 謝 49 參考文獻(xiàn) 50 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 1 頁(yè) 第一章 引 言 當(dāng)前的世界已進(jìn)入信息時(shí)代,科技進(jìn)步日新月異。生產(chǎn)領(lǐng)域和高科技領(lǐng)域中的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇,產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步、更新?lián)Q代的步伐不斷加快?,F(xiàn)在單件小批量生產(chǎn)的零件已占到機(jī)械加工總量的 80%以上,而且要求零件的質(zhì)量更高、精度更高,形狀也日趨復(fù)雜化,這是擺在機(jī)床工業(yè)面前的一個(gè)突出問(wèn)題。為了解決復(fù)雜、精密、單件小批量以及形狀多變的零件加工問(wèn)題,一種新型的機(jī)床 數(shù)字控制 (Numerical control)機(jī)床的產(chǎn)生也就是必然的了。 此次設(shè)計(jì)是數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),其中包括機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),縱 向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì),還包括齒輪模數(shù)計(jì)算及校核,主軸剛度的校核等。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 2 頁(yè) 第 二 章 總體方案論證與擬定 2.1 總體方案的論證 數(shù)控車床是基于數(shù)字控制的,它與普通車床不同,因此數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有以下特點(diǎn): 1 由于大多數(shù)數(shù)控車床采用了高性能的主軸,因此,數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化。 2 為了適應(yīng)數(shù)控車床連續(xù)地自動(dòng)化加工,數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu),具有較高的動(dòng)態(tài)剛度,阻尼精度及耐磨性,熱變形較小。 3 更多地采用高效傳動(dòng)部件,如滾動(dòng)絲桿副 等。 CNC 裝置是數(shù)控車床的核心,用于實(shí)現(xiàn)輸入數(shù) 字化的零件程序,并完成輸入信息的存儲(chǔ),數(shù)據(jù)的變換,插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 2.2 總體方案的擬定 1 根據(jù)設(shè)計(jì)所給出的條件,主運(yùn)動(dòng)部分 z=18 級(jí),即傳動(dòng)方案的選擇采用有級(jí)變速最高轉(zhuǎn)速是 2000r/min,最低轉(zhuǎn)速是 40r/min, 1.26 。 2 縱向進(jìn)給是一 套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈,它們由步進(jìn)電機(jī),齒輪副,絲桿螺母副組成,它的傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的。 3 為了保證進(jìn)給 傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性,選用摩擦小、 傳動(dòng)效率 高 的滾珠絲桿螺母副,并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu),以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。齒輪副 也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。 4 采用 滾珠絲桿螺母副 可以減少導(dǎo)軌間的摩擦阻力,便于工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)精確和微量移動(dòng),且潤(rùn)滑方法簡(jiǎn)單。 2.3 主傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案 圖及傳動(dòng)原理 1. 數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng) 圖 數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)見圖 2.1。整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)主要由主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈和縱向進(jìn)給傳動(dòng)鏈組成。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 3 頁(yè) 圖 2.1 總的傳動(dòng)系統(tǒng) 圖 2. 傳動(dòng)原理 主軸部件是機(jī)床實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件,結(jié)構(gòu)如圖 2.2 所示,其工作原理如下: 交流主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪 15 把運(yùn)動(dòng)傳給主軸 7。主軸有前后 2 個(gè)支承。前支承由一個(gè)圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 11 和一對(duì) 角接觸球軸承 10組成,軸承 11 用來(lái)承受徑向載荷,兩個(gè)角接觸球軸承一個(gè)大口向外(朝向主軸前端),另一個(gè)大口向里(朝向主軸后端),用來(lái)承受雙向的軸向載荷和徑向載荷。前支承軸的間隙用螺母 8來(lái)支撐。螺釘 12 用來(lái)防止螺母 8 回松。主軸的后支承為圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 14,軸承間隙由螺母 1 和 6來(lái)調(diào)整。螺釘 17和 13是防止螺母 1 和 6 回松的。主軸的支承形式為前端定位,主軸受熱膨脹向后伸長(zhǎng)。前后支承所用圓錐孔雙列圓柱滾子軸承的支承剛性好,允許的極限轉(zhuǎn)速高。前支承中的角接觸球軸承能承受較大的軸向載荷,且允許的極限轉(zhuǎn)速高。主軸所采 用的支承結(jié)構(gòu)適宜低速大載荷的需無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 4 頁(yè) 要。主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)同步帶輪 16 和 3 以及同步帶 2帶動(dòng)脈沖編碼器 4,使其與主軸同速運(yùn)轉(zhuǎn)。脈沖編碼器用螺釘 5固定在主軸箱體 9上。 圖 2.2 主軸部件 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 5 頁(yè) 第 三 章 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明 3.1 主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 3.1.1 參數(shù)的確定 一 . 了解車床的基本情況和特點(diǎn) -車床的規(guī)格系列和類型 1. 通用機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(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)中的車床是普通型車 床,其品種,用途,性能和結(jié)構(gòu)都是普通型車床所共 有的,在此就不作出 詳細(xì)的解釋和說(shuō)明了。 2.車床的主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)( GB1582-79, JB/Z143-79): 最大的工件回轉(zhuǎn)直徑 D( mm)是 400;刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 D1 大于或等于 200;主軸通孔直徑 d 要大于或等于 36;主軸頭號(hào)( JB2521-79)是 6;最大工件長(zhǎng)度 L 是 750 2000;主軸轉(zhuǎn)速范圍是: 32 1600;級(jí)數(shù)范圍是: 18;縱向進(jìn)給量 mm/r0.03 2.5;主電機(jī)功率( kw)是 5.5 10。 二 . 參數(shù)確定的步驟和方法 1. 極限切削速度 umax umin 根據(jù)典型的和可能的工 藝選取極限切削速度要考慮:工序種類 工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考值如機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。然而,根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要選取的值如下: 取 umax=300m/min; umin=30m/min。 2. 主軸的極限轉(zhuǎn)速 計(jì)算車床主軸的極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑,按經(jīng)驗(yàn)分別取( 0.1 0.2) D 和( 0.45 0.5)D。由于 D=400mm,則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為: nmax= m ax1000(0 .1 0 .2 )u Dr/min 3.1 =2000r/min ; nmin= m in1000( 0 .4 5 0 .5 )u Dr/min 3.2 =40r/min ; 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 6 頁(yè) 由于轉(zhuǎn)速范圍 R = maxminnn= 2000 / min40 / minrr 3.3= 50 ; 因?yàn)榧?jí)數(shù) Z已知: Z=18 級(jí) 。 現(xiàn)以 =1.26 和 =1.41 代入 R= 1z 得 R=50 和 355 ,因此取 =1.26 更為合適。 各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中查出。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表給出了以 =1.06 的從 110000 的數(shù)值,因 =1.26= 41.06 ,從表中找到 nmax=2000r/min,就可以 每隔 3 個(gè)數(shù)值取一個(gè)數(shù),得: 2000, 1600, 1250, 1000, 800, 630, 500, 400, 315, 250, 200, 160, 125, 100,80, 63, 50, 40。 3. 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) z和公比 已知 : maxminnn =Rn Rn= z-1 且: z= a b 2 x 3 18= 1 2 93 x 3 x 2 4. 主電機(jī)功率 動(dòng)力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率 N,使用的功率實(shí)際情況既能充分的發(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。 目前,確定機(jī)床電機(jī)功率的常用方法很多,而本次設(shè)計(jì)中采用的是:估算法,它是一種按典型加工條件(工藝種類、加工材料、刀具、切削用量)進(jìn)行估算。根據(jù)此方法,中型車床典型重切削條件下的用量: 根據(jù)設(shè)計(jì)書表中推薦的數(shù)值: 取 P=5.5kw 3.1.2 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 一 . 傳動(dòng)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)式的傳動(dòng)不失為有用的方 法,但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案,就并非十分有效,可考慮到本次設(shè)計(jì)的需要可以參考一下這個(gè)方案。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 7 頁(yè) 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目: 級(jí)數(shù)為 Z 的傳動(dòng)系統(tǒng)有若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成,各傳動(dòng)組分別有 Z1、 Z2、 Z3個(gè)傳動(dòng)副。即 Z=Z1 Z2 Z3 3.4 傳動(dòng)副數(shù)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 : Z=23abx 3.5 可以有幾種方案,由于篇幅的原因就不一一列出了,在此只把已經(jīng)選定了的和本次設(shè)計(jì)所須的正確的方案列出,具體的內(nèi)容如下: 傳動(dòng)齒輪數(shù)目 2x( 3+3+2) +2x2+1=21 個(gè) 軸向尺寸 19b 傳動(dòng)軸數(shù)目 6根 操縱機(jī)構(gòu) 簡(jiǎn)單,兩個(gè)三聯(lián)滑移齒輪,一個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪 二 . 組傳動(dòng)順序的安排 18 級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組,可以安排成: 3x3x2, 2x3x3,或 3x2x3 選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí),要考慮到機(jī) 床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu) 、 裝置和性能。在軸上摩擦離合器時(shí),應(yīng)減小軸向尺寸,第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副不能多,以 2 為宜,本次設(shè)計(jì)中就是采用的 2,一對(duì)是傳向正傳運(yùn)動(dòng)的,另一個(gè)是傳向反向運(yùn)動(dòng)的。 主軸對(duì)加工精度 、 表面粗糙度的影響大,因此主軸上齒輪少些為好,最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副選用 2,或者用一個(gè)定比傳動(dòng)副。 三 . 傳動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)大順序的安排 對(duì)于 18級(jí)的傳動(dòng)可以有三種方案,準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該不只有這三個(gè)方案,可為了使結(jié)構(gòu)和其他方面不復(fù)雜,同時(shí)為了滿足設(shè)計(jì)的需要,選擇的設(shè)計(jì)方案是: 18=3 1 3 3 2 9 傳動(dòng)方案的擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序可以一致也可以不一致,在此設(shè)計(jì)中,擴(kuò)大順序和傳動(dòng)順序就是一致的。這種擴(kuò)大順序和傳動(dòng)順序一致,稱為順序擴(kuò)大傳動(dòng)。 四 . 傳動(dòng)組的變速范圍的極限植 齒輪傳動(dòng)副最小傳動(dòng)比 umin 14,最大傳動(dòng)比 umax 2,決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍 rmax=umax/nmin 8。 因此,要按照參考書中所給出的表,淘汰傳動(dòng)組變速范圍超過(guò)極限值的所有傳動(dòng)方案。 極限傳動(dòng)比及指數(shù) x, ,x 值為: 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 8 頁(yè) 極限傳動(dòng)比指數(shù) 1.26 x: umin= 1x=146 x 值; umax= x =2 3 ( x+x )值: umin= xx =8 9 五 . 最后擴(kuò)大傳動(dòng)組的選擇 正常連續(xù)的順序擴(kuò)大的傳動(dòng)(串聯(lián)式)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式為: Z=Z1 1 Z2 Z1 Z3 Z1Z2 即是: Z=18=3 1 3 3 2 9 3.1.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定以后,主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已知,切削耗能確定了電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上,選擇電機(jī)型號(hào),確定各中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速,這樣就擬定主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)圖,使主運(yùn)動(dòng)逐步具體化。 一 . 主電機(jī)的選定 中型機(jī)床上,一般都采用三相交流異步電機(jī)為動(dòng)力源,可以在系列中選用。 在選擇電機(jī)型號(hào)時(shí),應(yīng)按以下步驟進(jìn)行: 1. 電機(jī)功率 N: 根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定電機(jī)功率。但電機(jī)產(chǎn)品的功率已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,因此,按要求應(yīng)選取相近的標(biāo)準(zhǔn)值。 N=5.5kw 2. 電機(jī)轉(zhuǎn)速 nd 異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速有: 3000、 1500、 1000、 750r/min 在此處選擇的是: 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 9 頁(yè) nd=1500r/min 這個(gè)選擇是根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速 nmax 和軸的轉(zhuǎn)速相近或相宜,以免采用過(guò)大的升速或過(guò)小的降速傳動(dòng)。 3. 雙速和多速電機(jī)的應(yīng)用 根 據(jù)本次設(shè)計(jì)機(jī)床的需要,所選用的是:雙速電機(jī) 4. 電機(jī)的安裝和外形 根據(jù)電機(jī)不同的安裝和使用的需要,有四種不同的外形結(jié)構(gòu),用的最多的有底座式和發(fā)蘭式兩種。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床所需選用的是外行安裝尺寸之一。具體的安裝圖可由手冊(cè)查到。 5. 常用電機(jī)的資料 根據(jù)常用電機(jī)所提供的資料,選用: 圖 3.1 Y132S-4 電動(dòng)機(jī) 軸從電機(jī)得到運(yùn)動(dòng),經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)化成主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速和主軸最高轉(zhuǎn)速應(yīng)相接近。顯然,從傳動(dòng)件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下恒功率工作時(shí)所 受扭矩最小來(lái)考慮,軸轉(zhuǎn)速不宜將電機(jī)轉(zhuǎn)速下降得太低。 但如果軸上裝有摩擦離合器一類部件時(shí),高速下摩擦損耗、發(fā)熱都將成為突出矛盾,因此,軸轉(zhuǎn)速不宜太高。 軸裝有離合器的一些機(jī)床的電機(jī)、主軸、軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù): 參考這些數(shù)據(jù),可見,車床軸轉(zhuǎn)速一般取 700 1000r/min。另外,也要注意到電機(jī)與軸間的傳動(dòng)方式,如用帶傳動(dòng)時(shí),降速比不宜太大,否則軸上帶輪太大,和主軸尾端可能干涉。因此,本次設(shè)計(jì)選用: 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 10 頁(yè) n1=960r/min 二 . 中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 對(duì)于中間傳動(dòng) 軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是:妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音、震動(dòng)等性能要求之間的矛盾。 中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)(如采用先升后降的傳動(dòng)),中間轉(zhuǎn)動(dòng)軸和齒輪承受扭矩小,可以使用軸徑和齒輪模數(shù)小寫: d 4M 、 m 3M ,從而可以使用結(jié)構(gòu)緊湊。但是,這將引起空載功率 N 空和噪音 Lp(一般機(jī)床容許噪音應(yīng)小于 85dB)加大: N 空 = nCdnda 主5.3(101 6) KW 3.6 式中: C-系數(shù),兩支承滾動(dòng)或滑動(dòng)軸承 C=8.5,三支承滾動(dòng)軸承 C=10; da-所有中間軸軸頸的平均直徑( mm); d 主 主軸前后軸頸的平均直徑( mm); n 主軸轉(zhuǎn)速( r/min)。 KnmzBqnmzCL ap 主主ta n15.4l o g20 1 3.7 ( mz) a 所有中間傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑的平均值 mm; ( mz) 主 主軸上齒輪的分度圓的平均值 mm; q-傳到主軸所經(jīng)過(guò)的齒輪對(duì)數(shù); -主軸 齒輪螺旋角; C1、 K-系數(shù),根據(jù)機(jī)床類型及制造水平選取。我國(guó)中型車床、銑床 C1=3.5。車床 K=54,銑床 K=50.5。 從上訴經(jīng)驗(yàn)公式可知:主軸轉(zhuǎn)速 n 主和中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速和 n 對(duì)機(jī)床噪音和發(fā)熱的關(guān)系。確定中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速時(shí),應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況作相應(yīng)修正: 1.功率教大的重切削機(jī)床,一般主軸轉(zhuǎn)速較低,中間軸的轉(zhuǎn)速適當(dāng)取高一些,對(duì)減小結(jié)構(gòu)尺寸的效果較明顯。 2.速輕載或精密車床,中間軸轉(zhuǎn)速宜取低一些。 3.控制齒輪圓周速度 u 8m/s(可用 7級(jí)精度齒輪)。在此條件下,可適當(dāng)選用較高的中間軸轉(zhuǎn)速。 三 . 齒輪 傳動(dòng)比的限制 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中,齒輪副的極限傳動(dòng)比: 1.升速傳動(dòng)中,最大傳動(dòng)比 umax 2。過(guò)大,容易引起震動(dòng)和噪音。 2.降速傳動(dòng)中,最小傳動(dòng)比 umin 1/4。過(guò)小,則使主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒輪的直徑相差太無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 11 頁(yè) 大,將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。 圖 3.2 主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速 圖 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 12 頁(yè) 3.1.4 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)擬定的轉(zhuǎn)速圖上的各傳動(dòng)比,就可以確定帶輪直徑和齒輪的齒數(shù)。 一 . 帶輪直徑確定的方法、步驟 1.選擇三角型號(hào) 一般機(jī)床上的都采用三角帶。根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率查圖即可確定型號(hào)(詳情見機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo) 4-1 節(jié))。但圖中的解并非只有一種,應(yīng)使傳動(dòng)帶數(shù)為 3 5根為宜。 本次設(shè)計(jì)中所選的帶輪型號(hào)和帶輪的根數(shù)如下: B型帶輪 選取 3根 2.確定帶輪的最小直徑 Dmin( D 小) 各種型號(hào)膠帶推薦了最小帶輪直徑,直接查表即可確定。 根據(jù)皮帶的型號(hào),從教科書機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程 查表可?。?Dmin=140mm 3.計(jì)算大帶輪直徑 D 大 根據(jù)要求的傳動(dòng)比 u和滑功率確定 D大。當(dāng)帶輪為降速時(shí): 11uDD 小大三角膠帶的滑動(dòng)率 =2%。 三角傳動(dòng)中,在保證最小包角大于 120 度的條件下,傳動(dòng)比可取 1/7 u 3。對(duì)中型通用機(jī)床,一般取 1 2.5 為宜。 因此, 137.2mm D大 343mm 經(jīng)查表取: D大 =212mm 二 . 確定齒輪齒數(shù) 用計(jì)算法或查表法確定齒輪齒數(shù),后者更為簡(jiǎn)單。根據(jù)要求的傳動(dòng)比 u 和初步定出的傳動(dòng)齒輪副齒數(shù)和 Sz,查表即可求出小齒輪齒數(shù)。 在本次設(shè)計(jì)中采用的就是常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)(小齒輪)表就見教科書機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)。 不過(guò)在表中選取的時(shí)候應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題: 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 13 頁(yè) 1. 不產(chǎn)生根切。一般去 Zmin 18 20。 2. 保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過(guò)大,齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 2mm,一般取 5mm 則 zmin 6.5+mT2,具體的尺寸可參考圖。 3. 同一傳動(dòng)組的各對(duì)齒輪副的中心距應(yīng)該相等。若莫數(shù)相同時(shí),則齒數(shù)和亦應(yīng)相等。但由于傳動(dòng)比的要求,尤其是在傳動(dòng)中使用了公用齒輪后,常常滿足比了上述要求。機(jī)床上可用修正齒輪,在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心距使其相等。但修正量不能太大,一般齒數(shù)差不能超過(guò)3 4個(gè)齒。 4. 防止各種碰撞和干涉 : 三聯(lián)滑移齒輪的相鄰的齒數(shù)差應(yīng)大于 4。應(yīng)避免齒輪和軸之間相撞,出現(xiàn)以上的情況可以采用相應(yīng)的措施來(lái)補(bǔ)救。 5. 在同時(shí)滿足以上的條件下齒輪齒數(shù)的確定已經(jīng)可以初步定出,具體的各個(gè)齒輪齒數(shù)可以見傳動(dòng) 圖上所標(biāo)寫的。 6. 確定軸間距: 軸間距是由齒輪齒數(shù)和后面計(jì)算并且經(jīng)驗(yàn)算而確定的模數(shù) m 而確定的,具體的計(jì)算值如下(模數(shù)和齒輪的齒數(shù)而確定的軸間距必須滿足以上的幾個(gè)條件): 軸與軸之間的距離: 取 m=2.5mm,由轉(zhuǎn)速圖而確定 85.021 zz 122.5 51127.52.5 60150d mzmmmmd mzmmmm 3.8 齒輪 1與 2之間的中心距: 121 21 2 7 .5 1 5 021 3 8 .7 5ddamm 3.9 軸與軸之間的距離: 取 m=2.5mm,由轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比見圖, 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 14 頁(yè) 380.848290.557330.6253iii33442.5 38952.5 48120d mzmmmmd mzmmmm 3.10 齒輪 3與 4之間的中心距: 3422107.5ddamm 3.11 軸與軸之間的距離: 取 m=3.5mm,由轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比 541.634250.463390.849iii9910 103.5 541893.5 34119d mzmmmmd mzmmmm 3.12 齒輪 9與 10之間的中心距: 9 103 2189 1192154ddamm 3.13 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 15 頁(yè) 軸軸之間的中心距離: 取 m=3.5mm,由轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比 200 .2 678651 .9 733ii 1 5 1 51 6 1 63 .5 2 0703 .5 7 8273d mzmmmmd mzmmmm 3.14 1 5 1 64 27 0 2 7 321 7 1 .5ddamm 3.15 主軸到脈沖軸的中心距: 取 m=3.5mm,傳動(dòng)比 1i 19 1920 203.5 33115.53.5 33115.5d mzmmmmd mzmmmm 3.16 1 9 2 05 21 1 5 .5 1 1 5 .521 1 5 .5ddamm 3.17 軸到反轉(zhuǎn)軸軸的中心距: 取 m=2.5mm,傳動(dòng)比 1.47i 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 16 頁(yè) 2 1 2 12 2 2 22.5 501252.5 3485d mzmmmmd mzmmmm 3.18 2 1 2 26 21 2 5 8 52105ddamm 3.19 由齒頂高 *10 .2 5 ,aafaahhh h c mhc而 取可 知 : 3.20 齒頂高和齒跟高只 與所取的模數(shù) m有關(guān)。 可知取 m=2.5mm 時(shí), *1 2 . 5 2 . 51 0 . 2 5 2 . 5 3 . 1 2 5aafah h m m m m mh h c m m m m m 取 m=3.5mm 時(shí): *1 3 . 5 3 . 51 0 . 2 5 3 . 5 4 . 3 7 5aafah h m m m m mh h c m m m m m 三 . 主軸轉(zhuǎn)速系列的驗(yàn)算 主軸轉(zhuǎn)速在使用上并不要十分準(zhǔn)確,轉(zhuǎn)速稍高或稍低并無(wú)太大影響。但標(biāo)牌上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實(shí)際轉(zhuǎn)速相差太大。 由確定的齒輪齒數(shù)所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)設(shè)計(jì)理論值難以完全相符合,需要驗(yàn)算主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速,最大誤差不得超過(guò)正負(fù) 10( -1) %。即 110 理論理論實(shí)際nnnn 或 按公式: n=-2% +6% 2.21 如果超差,要根據(jù)誤差的正負(fù)以及引起誤差的主要環(huán)節(jié),重新調(diào)整齒數(shù),使轉(zhuǎn)速數(shù)列得無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 17 頁(yè) 到改善。 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式如下: 主軸反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)78203365493963253454572953334838283434506051212140m i n/14405.5rKW圖 3.3 主傳動(dòng)路線 所有主軸的詳細(xì)的校核如下: 輸 入 到 軸 的 轉(zhuǎn) 速 m in/3.8036051212140m in/1440 rrn 3 . 2 2 1. m i n/58.1990478.2m i n/3.803336534544838 rrn 3 . 2 3 47.01002000 200058.1990 n 3 . 2 4 2. m i n/64.258322.0m i n/3.803782034544838 rrn 3.25 46.3100250 25064.258 n 3 . 2 6 3. m i n/58.497619.0m i n/3.803336563254838 rrn 3 . 2 7 48.0100500 50058.497 n 3 . 2 8 4. m i n/66.6408.0m i n/3.803782063254838 rrn 3.29 6.210063 6366.64 n 3 . 3 0 5. m i n/66.99724.1m i n/3.803782049394838 rrn 3.31 23.01001 0 00 1 0 0066.997 n 3.32 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 18 頁(yè) 6. m i n/65.12916.0m i n/3.803782049394838 rrn 3.33 7.31 001 25 1 2565.1 29 n 3 . 3 4 7. m i n/6.1565949.1m i n/3.803336534545333 rrn 3 . 3 5 0.21001600 16006.1565 n 3 . 3 6 8. m i n/45.203253.0m i n/3.803782034545333 rrn 3.37 7.11 002 00 2 0045.2 03 n 3.38 9. m i n/4.391487.0m i n/3.803336563255333 rrn 3.39 0.21 004 00 4 004.3 91 n 3 .4 0 10. m i n/86.50063.0m i n/3.803782063255333 rrn 3.41 7.11 0050 5086.50 n 3.42 11. m i n/78.784977.0m i n/3.803336549395333 rrn 3.43 9.1100800 80078.784 n 3. 44 1 2 . m i n/98.101127.0m i n/3.803782049395333 rrn 3 . 4 5 21 001 00 1 0098.1 01 n 3 .46 13. m i n/12.1279592.1m i n/3.803336534545729 rrn 3.47 3.21001250 125012.1279 n 3. 48 1 4 . m i n/22.166207.0m i n/3.803782034545729 rrn 3 .4 9 8.31 001 60 1 6022.1 66 n 3.50 1 5 . m i n/78.319398.0m i n/3.803336563255739 rrn 3 .5 1 5.1100315 31578.319 n 3 .5 2 16. m i n/56.410517.0m i n/3.803782063255729 rrn 3.53 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 19 頁(yè) %9.3%10040 4056.41 n 3 .54 1 7 . m i n/17.641798.0m i n/3.803336549395729 rrn 3. 5 5 %77.1%100630 63017.641 n 3. 56 18. m i n/3.83104.0m i n/3.803782049395729 rrn 3.57 %15.4%1 0080 803.83 n 3 .58 在主軸上的 18 級(jí)轉(zhuǎn)速分別校核后,都合格。 四 . 傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制 計(jì)算結(jié)果,用規(guī)定符號(hào),以是適當(dāng)比例方格紙上繪制出轉(zhuǎn)速圖和主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 3.1.5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案確定后,要進(jìn)行方案的結(jié)構(gòu)化,確定個(gè)零件的實(shí)際尺寸和有關(guān)布置。為此,常對(duì)傳動(dòng)件的尺寸先進(jìn)行估算,如傳動(dòng)軸的直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動(dòng)器、帶輪的根數(shù)和型號(hào)等。在這些尺寸的基礎(chǔ)上,畫出草圖,得出初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸;然后按結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行主要零件的驗(yàn)算,如軸的剛度、齒輪的疲勞強(qiáng)度等,必要時(shí)作結(jié)構(gòu)和方案上的修改,重新驗(yàn)算,直到滿足要求。 對(duì) 于本次設(shè)計(jì),由于是畢業(yè)設(shè)計(jì),所以先用手工畫出草圖,經(jīng)自己和指導(dǎo)老師的多次修改后,再用計(jì)算機(jī)繪出。 一 . 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 三角帶傳動(dòng)中,軸間距 A 可以較大。由于是摩擦傳遞,帶與輪槽間會(huì)有打滑,亦可因而緩和沖擊及隔離震動(dòng),使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但尺寸,機(jī)床中多用于電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。 1 選擇三角帶的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算功率 Nj( kw)和小帶輪 n1( r/min)查圖選擇帶的型號(hào)。 計(jì)算功率 Nj=KWNd (kW) 式中 Nd 電機(jī)的額定功率, KW 工作情況系數(shù)。 車床的起動(dòng)載荷輕,工作載荷穩(wěn)定 ,二班制工作時(shí),?。?KW=1.1 帶的型號(hào)是: B 型號(hào) 2 確定帶輪的計(jì)算直徑 D1、 D2 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 20 頁(yè) 1) 小帶輪計(jì)算直徑 D1 皮帶輪的直徑越小,帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的使用壽命,小帶輪直徑 D1不宜過(guò)小,要求大雨許用最小帶輪直徑 Dmin,即 D1 Dmin。 各型號(hào)帶對(duì)應(yīng)的最小帶輪直徑 Dmin可查表。 D1=140r/min 2) 大帶輪計(jì)算直徑 D2 mmDiDnnD 11111212 3.59 =212r/min 式中 : n1-小帶輪轉(zhuǎn)速 r/min; n2-大帶輪轉(zhuǎn)速 r/min; -帶的滑動(dòng)系數(shù) ,一般取 0.02. 算后應(yīng)將數(shù)字圓整為整數(shù)。 3) 確定三角帶速度 u 具體的計(jì)算過(guò)程如下: smnDu /100060 11 = sm /1 0 0 060 1 4 4 01 4 0 3.60 =10.6m/s 對(duì)于 O、 A、 B、 C 型膠帶, 5m/s u 25m/s。 而 u=5 10m/s 時(shí)最為經(jīng)濟(jì)耐用 。 此速度完全符合 B型皮帶的轉(zhuǎn)速。 4) 初定中心距 A0 帶輪的中心距,通常根據(jù)機(jī)床總體布局初步選定,一般可以在下列范圍內(nèi)選?。?A0=( 0.6 2)( D1+D2) mm 3.61 =352( 0.6 2) mm =211.2mm 704mm 取 A0=704 mm 距過(guò)小,將降低帶的壽命;中心距過(guò)大時(shí),會(huì)引起帶振動(dòng)。中型車床電機(jī)軸至變速箱帶輪的中心距一般為 750 850mm。 5) 確定三角帶的計(jì)算長(zhǎng)度 L0及內(nèi)周長(zhǎng) LN 三角帶的計(jì)算長(zhǎng)度是通過(guò)三角帶截面 重心的長(zhǎng)度。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 21 頁(yè) mmA DDDDAL02122100 422 3.62 = mm7044 14021221214027042 =1960.67mm 圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 L=2033 mm 經(jīng)查表 LN=2000 mm 修正值 Y=33 6) 驗(yàn)算三角帶的擾曲次數(shù) u Lmuu 1000 40 次 /s (則合格) 3.63 式中: m-帶輪個(gè)數(shù)。如 u超限??杉哟?L(加大 A)或降低 u(減少 D2、 D1)來(lái)解決。 代入數(shù)據(jù)得 2 03 3 6.1021 00 0 u 3.64 =10.5 次 /s 40 次 /s 是合格的,不需作出任何修改。 7) 確定實(shí)際中心距 A mmLLAA 2 00 3.65 mm2 67.19 6020 3370 4 mm2.36704 = 740 mm 8) 驗(yàn)算小帶輪包角 1 210 1 8 0 5 7 . 3 1 2 0DDA ooo 3.66 如果 1過(guò)小,應(yīng)加大中心距或加張緊裝置。 代入數(shù)值如下: 3.57180 121 ADD =180 -5.6 =174.4 120 經(jīng)校核合格。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 22 頁(yè) 9) 確定三角帶根數(shù) z 10CNNz i 3.67 式中: N0-單根三角帶在 1=180、特定長(zhǎng)度、平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率值。 C1-包角系數(shù)。 參數(shù)的選擇可以根據(jù)書中的表差?。?N0=2.69 C1=0.98 Kw=1.1 帶入數(shù)值得: 10CNNz i 10CNNK dw 98.069.2 5.51.1 29.2 所以,傳動(dòng)帶根數(shù)選 3根。 此公式中所有的參數(shù)沒(méi)有作特別說(shuō)明的都是從 機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo) 。 二 . 傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算 傳動(dòng)軸除了應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外,還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)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,不允許有較大的變形。因此,疲勞強(qiáng)度不是主要矛盾。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致產(chǎn)生過(guò)大的變形。如果剛度不足,軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過(guò)大而不能正常工作,或者 產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲、發(fā)熱、過(guò)早磨損而失效。因此,必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。通常,先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑,畫出草圖之后,再根據(jù)受力情況、結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸,驗(yàn)算彎曲剛度。 1. 傳動(dòng)軸直徑的估算 傳動(dòng)軸直徑按扭矩剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑: mmn Nd j491 3.68 其中: N 該傳動(dòng)軸的輸入功率 N=Nd kw 3.69 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 23 頁(yè) Nd 電機(jī)額定功率; 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(不計(jì)該軸軸承上的 效率)。 nf 該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min。 計(jì)算轉(zhuǎn)速 nf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)系而確定,而中型車床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為: 13 znimj nn 主 3.70 每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角( deg/m),可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取。 根據(jù)參考書中所給出的公式和本次設(shè)計(jì)所必須滿足的條件,在傳動(dòng)過(guò)程中所有軸的直徑的估算如下: nj(主) =nmin z/3-1 3.71 =125 r/min 主軸 nj=n6=125 r/min ; 軸 nj=n7=160 r/min ; 軸 nj=n11=400 r/min ; 軸 nj=n14=800 r/min ; 軸 nj=960 r/min ; 由 : mmn Nd j491 3.72 則計(jì)算主軸和中 間軸的直徑 d 如下: 主軸 d5=64 mm ; 軸 d4=40 mm ; 軸 d3=40 mm ; 軸 d2=40 mm ; 軸 d1=30 mm ; 1. 傳動(dòng)軸剛度的驗(yàn)算: 1) 軸的彎曲變形的條件和允許值 機(jī)床主傳動(dòng)的彎曲剛度驗(yàn)算,主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承處的橈度 y 和傾角。各類軸的橈度 y和裝齒輪和軸承處傾角,應(yīng)小于彎曲剛度的許用值 Y和 值,即: y Y; 3.73 3.74 由于書寫量比較大而篇幅不足的原因,所以在此就省了。 2) 軸的彎曲變形計(jì)算公式 計(jì)算軸本身變形產(chǎn)生的橈度 y 和傾角時(shí),一般常將軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁,按參考書中的表中的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 24 頁(yè) 當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時(shí),可把軸看作等徑軸,采用平均直徑來(lái)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算花鍵軸的剛度時(shí)可采用直徑或當(dāng)量直徑。 由于本次設(shè)計(jì)的說(shuō)明書的篇幅和時(shí)間的關(guān)系就不在此詳細(xì)的列出了。但一般的計(jì)算公式為: idd i1圓軸:平均直徑 3.75 6441dI 慣性距 3.76 矩形花鍵軸:平均直徑21 dDd 3.77 當(dāng)量直徑42 64ld 3.78 慣性距 64624 dDdDZdI : 3.79 本次設(shè)計(jì)機(jī)床中長(zhǎng)采用矩形花鍵軸的 d1、 d2和 I 的數(shù)值: 花 鍵 軸 尺寸 bdDZ ( GB1144-74) 平均直徑 mmd1 當(dāng)量直徑 mmd2 極慣性距 nI 4mm 慣性距 nI 4mm 626306 28 27.84 58976 29488 1035406 37.5 37.78 200058 100029 1658656 61.5 61.76 1428706 714353 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的情況,主軸的剛度要求必須進(jìn)行校核,具體的剛度校核結(jié)果如下: a) 首先,把主軸上的軸承所能承受的載荷在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3中查出,見下: 深溝球軸承 2110055 BDd 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 25 頁(yè) 其基本額定載荷為: KNCr 2.43推力球軸承 169055 BDd 其基本額定載荷為: KNCa 5.67雙列 圓錐滾子軸承 其基本額定載荷為: KWCr 0.10b) 計(jì)算軸上的載荷 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 26 頁(yè) 圖 3.4 軸的結(jié)構(gòu)圖與彎矩扭矩圖 主軸上齒輪在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的載荷: 齒輪 1: 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 27 頁(yè) NFFNdTFmmmmmzd6.1620t an54.45t an54.455.1 1 51063.2225.1 1 5335.3113111 3.80 齒輪 2: NFFNdTFmmmmmzd01.720t an27.19t an27.192 7 31063.2222 7 3785.3223222 3.81 c) 校核傾角和橈度 經(jīng)查表得: 安裝圓錐滾子軸承處 rad0025.0 安裝深溝球軸承處 rad005.0 安裝推力球軸承處 rad05.0 計(jì)算主軸圓軸的平均直徑和慣性矩: 15 5 6 2 6 8 7 0 7 8 8 0 8 6 8 2 . 787 2 . 8iddimm 3.82 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 28 頁(yè) 41464643 .1 4 7 2 .8641378082. 4161 .3 8 1 0dImm 3.83 62 .1 1 0E M P a 3.84 傾角: 對(duì)1NF 221166761 6 . 6 5 4 2 5 8 5 . 5 5 8 5 . 5 5 4 2 5 4 26 5 8 5 . 5 2 . 1 1 0 1 . 3 8 1 04 . 3 1 0AF b l bl E I 3.85 11158157261 6 . 6 7 5 5 1 0 . 5 2 5 8 5 . 5 5 1 0 . 51 . 0 2 1 04 . 2 1 01 . 0 2 1 04 . 1 2 1 0CF a b l bl E I 3.86 2212214814764 5 . 5 4 5 1 0 . 5 5 4 2 5 1 0 . 59 . 4 2 1 07 . 7 1 09 . 4 2 1 00 . 8 2 1 0BxF b l bl E I 3.87 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 29 頁(yè) 11147264 5 . 5 4 3 1 . 5 5 1 0 . 5 2 5 4 2 5 1 0 . 59 . 4 2 1 00 . 4 6 1 0CxF a b l bl E I 3.88 對(duì)2NF 22315767 . 0 1 5 1 7 . 5 5 8 5 . 5 5 8 5 . 5 5 1 7 . 5 5 1 7 . 51 . 0 2 1 02 . 7 1 0CF b l bl E I 3.89 32157267 . 0 1 6 8 5 1 7 . 5 2 5 8 5 . 5 5 1 7 . 51 . 0 2 1 01 . 5 8 1 0AF a b l bl E I 3.90 2222214761 9 . 2 7 6 8 5 4 2 6 89 . 4 2 1 04 . 0 3 1 0BxF b l blE I 3.91 2147261 9 . 2 7 4 7 4 6 8 2 5 4 2 4 7 49 . 4 2 1 06 . 7 1 0CxF a b l bl E I 3.92 在點(diǎn) C處的傾角 127774 . 1 2 1 0 2 . 7 1 01 . 4 2 1 0C y C y C y 3.93 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 30 頁(yè) 77777 . 3 1 0 0 . 0 0 2 50 . 4 6 1 0 6 . 7 1 07 . 1 6 1 0Cxr a d r a d p22C Y C x 3.94 在點(diǎn) B處的傾角 radradB05.01023.121003.4102.8777 3.95 在點(diǎn) A處的傾角 radradA005.01072.21058.1103.4777 3.96 橈度: 對(duì)1NF mmlE IblbFx9167662223221m a x1062.0106.2106.11038.1101.25.585395.5105.5855.5106.1639 3.97 mmlE IblbFy916716232223221m a x101104.2104.2104.25.5105425.51054.4539 3.98 mmyxmaxN92m a x211019.1 3.99 對(duì) 2NF 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 共 50 頁(yè) 第 31 頁(yè)
展開閱讀全文
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
裝配圖網(wǎng)所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)交流,未經(jīng)上傳用戶書面授權(quán),請(qǐng)勿作他用。