《Z535立式鉆床總體布局及主軸箱設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《Z535立式鉆床總體布局及主軸箱設(shè)計(jì)（55頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

Ⅰ摘 要本題主是 Z535 立式鉆床總體布局及主軸箱的設(shè)計(jì)，主軸箱及進(jìn)給箱是由異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)，分別使主軸獲得 9 級(jí)轉(zhuǎn)速，通過(guò)對(duì)主軸箱中零部件的分析和校核，合理的選擇零部件包括齒輪，軸等，滿足工作時(shí)的加工要求，確保加工時(shí)銑削零件尺寸、形狀的精度要求。該鉆床適用于單個(gè)及批量零件的鉆削加工，機(jī)床具有足夠的剛度和強(qiáng)度,能進(jìn)行高速度切削和承受一定強(qiáng)度的切削工作。通過(guò)對(duì)主軸箱進(jìn)行了簡(jiǎn)要的設(shè)計(jì)和較核，設(shè)計(jì)的總體布局滿足工藝要求，傳動(dòng)系統(tǒng)滿足加工要求。Z535 立式鉆床具有主軸轉(zhuǎn)速高、調(diào)速范圍寬、操作方便、工作臺(tái)進(jìn)給速度寬等特點(diǎn)，大大提高了加工范圍。關(guān)鍵詞：總體布局；傳動(dòng)系統(tǒng)；主軸箱；齒輪；軸ABSTRACTThe main subject host is the Z535 upright drill entire distribution and headstock's design, the headstock and the gear box is carries on the actuation by the asynchronous motor, through the gear drive, causes the main axle to obtain 9 levels of rotational speeds separately, through to the headstock in the spare part analysis and the examination, the reasonable choice spare part includes the gear, the axis and so on, satisfies when the work the processing request, guarantees when the processing milling components size, shape accuracy requirement. This drilling machine is suitable in single and the batch components drills truncates the processing, the engine bed has the enough rigidity and the intensity, can carry on the high velocity cutting and the withstanding certain intensity cutting work. Through has carried on the brief design to the headstock and nuclear, the design entire distribution satisfies the technological requirement, the transmission system satisfies the processing request. The Z535 upright drill has the spindle speed to be high, governor deflection width, ease of operation, table feed speed wide and so on characteristics, enhanced the working range greatly.Keyword：totaliity layout；transmit system；headstock；Gear；Axis目 錄摘 要 ...................................................................................................................ⅠABSTRACT.......................................................................................................II第 1 章 緒論 .......................................................................................................11.1 機(jī)床發(fā)展趨勢(shì) ................................................................................................................11.2 我國(guó)機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀 ....................................................................................................31.3 本章小結(jié) ........................................................................................................................3第 2 章 總體設(shè)計(jì)方案 .....................................................................................42.1 535 立式鉆床的整體布局 .............................................................................................42.1.1 鉆床的傳動(dòng)形式 .....................................................................................................42.1.2 鉆床的支撐形式 .....................................................................................................42.2 535 立式鉆床主要技術(shù)參數(shù)的確定 .............................................................................42.2.1 主軸轉(zhuǎn)速的確定 .....................................................................................................52.2.2 主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 .....................................................................................62.3 本章小結(jié) ........................................................................................................................7第 3 章 主軸箱傳 動(dòng)設(shè)計(jì) ..................................................................................83.1 Z535 立式鉆床主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) ......................................................................83.1.1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)及轉(zhuǎn)速圖的擬定 .........................................................................................83.1.2 各變速組齒輪齒數(shù)的確定 ...................................................................................103.1.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)較和 .......................................................................................123.1.4 皮帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及選擇 .......................................................................................363.2 Z535 立式鉆床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................383.2.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局 ...............................................................................................383.2.2 齒輪的布置 ...........................................................................................................393.2.3 計(jì)算齒輪轉(zhuǎn)速 .......................................................................................................393.2.4 主傳動(dòng)系統(tǒng)的變速及開停裝置 ...........................................................................403.2.5 主傳動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)裝置 .......................................................................................403.3 本章小結(jié) .....................................................................................................................40第 4 章 主軸組件和主軸箱內(nèi)其它各軸的設(shè)計(jì) ............................................414.1 Z535 立式鉆床主軸組建 ............................................................................................414.1.1 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與驗(yàn)算 .......................................................................................414.2 Z535 立式鉆床主軸箱內(nèi)各傳動(dòng)軸 ............................................................................434.2.1 Ⅱ軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ...............................................................................................434.2.2 Ⅲ軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ...............................................................................................454.2.3 Ⅳ軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ...............................................................................................464.3 本章小結(jié) ......................................................................................................................47總結(jié) ...................................................................................................................48參考文獻(xiàn) ...........................................................................................................49致謝 ...................................................................................................................500第 1 章 緒 論1.1 機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)近些年以來(lái)，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及激光技術(shù)等的發(fā)展并應(yīng)用于機(jī)床領(lǐng)域，使機(jī)床的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。人不僅不需提供動(dòng)力，連操縱都交給機(jī)器人了。人只需規(guī)定電腦的工作秩序，由電腦去操作機(jī)床。緊張的、重復(fù)的操作都可由電腦完成，而且不會(huì)出錯(cuò)。自動(dòng)化、精密化、高效化和多樣化成為這一時(shí)代機(jī)床發(fā)展的特征，用以滿足社會(huì)成產(chǎn)多種多樣越來(lái)越高的要求，推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展。隨著汽車、航空航天等工業(yè)輕合金材料的廣泛應(yīng)用，高速加工已成為制造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)。高速加工工具有縮短加工時(shí)間、提高加工精度和表面質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，在模具制造領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。機(jī)床的高速化需要新的數(shù)控系統(tǒng)、高速電主軸和高速伺服進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和輕量化。高速加工不僅是設(shè)備本身，而是機(jī)床、刀具、刀柄、夾具和數(shù)控編程技術(shù)，以及人員素質(zhì)的集成。高速化的最終目的是高效化，機(jī)床僅是實(shí)現(xiàn)高效化的關(guān)鍵之一，絕非全部，生產(chǎn)效率和效益在“刀尖”上按照加工精度，一機(jī)床可分為普通機(jī)床、精密機(jī)床和超精機(jī)床，加工精度大約每 8 年提高一倍。數(shù)控機(jī)床的定位精度即將告別微米時(shí)代而進(jìn)入亞微米時(shí)代，超精密數(shù)控機(jī)床正在向納米進(jìn)軍。在未來(lái) 10 年，精密化與高速化、智能化和微型化匯合而成新一代機(jī)床。機(jī)床的精密化不僅是汽車、電子、醫(yī)療器械等工業(yè)的迫切需求，還直接關(guān)系到航空航天、導(dǎo)彈衛(wèi)星、新型武器等國(guó)防工業(yè)的現(xiàn)代化。不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度是機(jī)床發(fā)展的基本方向。近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)床發(fā)展的主流。數(shù)控機(jī)床無(wú)需人工操作，而是靠數(shù)控程序完成加工循環(huán)。因此調(diào)整方便，適應(yīng)靈活多變的產(chǎn)品，使得中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化成為可能。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床在防護(hù)罩封閉的條件下自動(dòng)加工，不用怕切屑飛出傷人，不用怕切削液飛濺在操作者身上?？捎么罅壳邢饕豪鋮s，從而實(shí)現(xiàn)高速切削，充分發(fā)揮刀具的切削性能?？煨蚣?，一次裝夾完成盡可能多的工序，檢查合格后在進(jìn)行加工。這樣可避免編程錯(cuò)誤。只要程序不出錯(cuò)，就不會(huì)出現(xiàn)加工錯(cuò)誤，免除了人工操作的偶然錯(cuò)誤，從而使廢品率大大下降。這就是說(shuō)，數(shù)控機(jī)床不僅實(shí)現(xiàn)了柔性自動(dòng)化，而且提高了身產(chǎn)率，降低了廢品率。它以由中小批量生產(chǎn)進(jìn)入了大量生產(chǎn)領(lǐng)域。當(dāng)然，改型方便，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的跟新?lián)Q代，也是數(shù)控機(jī)床進(jìn)入大量生產(chǎn)領(lǐng)域的重要原因。70 年代出現(xiàn)的加工中心開多工序集成之先河，現(xiàn)已發(fā)展到“完整加工” ，即在一臺(tái)機(jī)1床上完成復(fù)雜零件的全部加工工序。完整加工通過(guò)工藝過(guò)程集成，一次裝卡就把一個(gè)零件加工過(guò)程全部完成。由于減少裝卡次數(shù)，提高了加工精度，易于保證過(guò)程的高可靠性和實(shí)現(xiàn)零缺陷的產(chǎn)生。此外，完整加工縮短了加工過(guò)程鏈和輔助時(shí)間，減少了機(jī)床臺(tái)數(shù)，簡(jiǎn)化了物料流，提高了生產(chǎn)設(shè)備的柔性，生產(chǎn)總占地面積小，使投資更加有效。機(jī)床信息化典型案例是 Mazak 410H，該機(jī)床配備有那個(gè)信息塔，實(shí)現(xiàn)了工作的自主管理。信息塔具有語(yǔ)音文本和事項(xiàng)等通訊功能。與生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，下載工作指令和加工程序。工件試切時(shí)，可在屏幕上觀察加工過(guò)程。信息塔實(shí)時(shí)反映機(jī)床工作狀態(tài)和加工進(jìn)度，并可以通過(guò)手機(jī)查詢。信息塔同時(shí)進(jìn)行工作的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和道具壽命管理，以及故障報(bào)警顯示、在線幫助排除。機(jī)床操作權(quán)限須經(jīng)指紋確認(rèn)。機(jī)床智能化包括在線測(cè)量、監(jiān)控和補(bǔ)償。數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)及其閉環(huán)控制就是簡(jiǎn)單的應(yīng)用案例。為了進(jìn)一步提高加工精度，機(jī)床的圖案周運(yùn)動(dòng)精度和刀頭點(diǎn)的空間位置，可以通過(guò)球桿儀和激光測(cè)量后，輸入數(shù)控系統(tǒng)加以補(bǔ)償。未來(lái)的數(shù)控機(jī)床將會(huì)配備各種微型傳感器，以監(jiān)控切削力、振動(dòng)、熱變形等所產(chǎn)生的誤差，并自動(dòng)加以補(bǔ)償或調(diào)整機(jī)床的工作狀態(tài)，以提高機(jī)床的工作精度和穩(wěn)定性隨著納米技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)的迅速進(jìn)展，開發(fā)加工微型零件的機(jī)床已經(jīng)提到日程上來(lái)了。微型機(jī)床同時(shí)具有高速和精密的特點(diǎn)，最小的微型機(jī)床可以放在掌心之中，一個(gè)微型工廠可以放在手提箱中。操作者通過(guò)手柄和監(jiān)視屏幕控制整個(gè)工廠的運(yùn)作。傳統(tǒng)機(jī)床是按笛卡爾坐標(biāo)將 3 個(gè)坐標(biāo)軸線的移動(dòng) X、Y 、Z 和繞三個(gè)坐標(biāo)軸線轉(zhuǎn)動(dòng) A、B 、C 一次串聯(lián)疊加，形成所需的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床是采用各種類型的桿機(jī)構(gòu)在空間轉(zhuǎn)移主軸部件，形成所需的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、剛度高、動(dòng)態(tài)性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用前景廣泛。除了金屬切削和鍛壓成形外，新的加工工藝方法和過(guò)程層出不窮，機(jī)床的概念正在變化。激光加工領(lǐng)域日益擴(kuò)大，除激光切割、激光焊接外、激光孔加工、激光三維加工、激光熱處理、激光直接金屬制造等應(yīng)用日益廣泛。電加工、超聲波加工、疊層銑削、快速成型技術(shù)、三維打印技術(shù)各顯神通。機(jī)床高速化和精密化要求機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和輕量化，以減少機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)慣量對(duì)加工精度的負(fù)面影響，大幅度提高機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能。例如，借助有限元分析對(duì)機(jī)床構(gòu)件進(jìn)行拓補(bǔ)優(yōu)化，設(shè)計(jì)“箱中箱” 結(jié)構(gòu)，以及采用空心焊接結(jié)構(gòu)或鉛合金材料已經(jīng)開始從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱谩?在傳統(tǒng)機(jī)床中，電動(dòng)機(jī)和機(jī)床部件是借助耦合元件，如皮帶、齒輪和聯(lián)軸節(jié)等加以連接，實(shí)現(xiàn)部件所需的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)是將電動(dòng)機(jī)與機(jī)械部件即成為一體，成為機(jī)電一體化的功能部件，如直線電動(dòng)機(jī)、電主軸、電滾珠絲桿和力矩電動(dòng)機(jī)等。直接驅(qū)動(dòng)技術(shù)簡(jiǎn)化了機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床的剛度和動(dòng)態(tài)性能，運(yùn)動(dòng)速度和加工精度。數(shù)控系統(tǒng)的開放是大勢(shì)所趨。目前開放式數(shù)控系統(tǒng)有三種形式：1）全開放系統(tǒng)，既基于微機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，以微機(jī)作為平臺(tái)，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)的各種功能，通過(guò)伺服卡傳送數(shù)據(jù)，控制坐標(biāo)軸電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)。2）嵌入系統(tǒng)，既CNC+PC，CNC 控制坐標(biāo)軸電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)，PC 作為人機(jī)界面和網(wǎng)絡(luò)通信。 3）融合系統(tǒng)，在 CNC 的基礎(chǔ)上增加 PC 主辦，提供鍵盤操作，提高人機(jī)界面功能如西門子840di 和 Fanuc210i。1.2 我國(guó)機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)機(jī)床的工業(yè)已經(jīng)取得了很大的成就，但與世界先進(jìn)水平相比還有較大差距。主要表現(xiàn)在：大部分高精密度和超精密機(jī)床的性能還不能滿足要求，保持性也較差，特別是高效自動(dòng)化和數(shù)字化機(jī)床的產(chǎn)量、技術(shù)水平和質(zhì)量方面都明顯落后。到 1990年底，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量的 1.5%，產(chǎn)值數(shù)控化率僅為 8.7%。而同期日本機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率為 80%，德國(guó)為 54.2%，我國(guó)數(shù)控機(jī)床基本上是中等規(guī)格的車床、銑床和加工中心等。精密大型重型和小型數(shù)控機(jī)床，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需要。至于航空、航天、冶金、汽車、造船、紡織和重型機(jī)器制造等工業(yè)部門所需的多種類型特種數(shù)控機(jī)床基本上還是一片空白柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，國(guó)外在 1990 年總計(jì)達(dá)到 1500 個(gè)而我國(guó)只有 5 個(gè)，且多為引進(jìn)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性也不能夠穩(wěn)定，特別是先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和研制還需要作進(jìn)一步的努力。機(jī)床基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)的研究明顯落后。人員素質(zhì)還跟不上現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)飛速發(fā)展的需要。因此，我國(guó)機(jī)床工業(yè)面臨著光榮而艱巨的任務(wù)，必須奮發(fā)圖強(qiáng)，努力工作，不斷擴(kuò)大技術(shù)隊(duì)伍和提高人員的技術(shù)素質(zhì)，學(xué)習(xí)和引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，大力開展科學(xué)研究以便早日趕上世界先進(jìn)水平。1.3 本章小結(jié)機(jī)床在國(guó)名經(jīng)濟(jì)中起重要作用，一個(gè)國(guó)家的機(jī)床發(fā)水國(guó)際能反映一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)水平?，F(xiàn)在機(jī)床正向高度自動(dòng)化、智能化和高精度的數(shù)控機(jī)床發(fā)展。但是我國(guó)的機(jī)床發(fā)展還和其他國(guó)家有一定差距。3第 2 章 總體設(shè)計(jì)方案按照鉆孔原理有兩種實(shí)現(xiàn)的方案：一種是工件固定，鉆頭在回轉(zhuǎn)工程中向工件方向運(yùn)動(dòng)；另一種是工件回轉(zhuǎn)，鉆頭向工件方向運(yùn)動(dòng)。由于使鉆頭回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)比起工件回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)要小得多，因此在專門用于鉆孔的裝置中均采用鉆頭回轉(zhuǎn)，工件固定的方案來(lái)達(dá)到鉆孔的目的，所以選用方案一來(lái)進(jìn)行 Z535 立式鉆床的設(shè)計(jì)方案一中：鉆頭做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以便通過(guò)切削刀來(lái)加工出所需的孔徑。另一方面，鉆頭要往鉆孔方向做支線運(yùn)動(dòng)才能加工出孔的深度，因此鉆頭的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是鉆孔的主體運(yùn)動(dòng)，鉆頭的直線運(yùn)動(dòng)是鉆頭的輔助運(yùn)動(dòng)。只有這兩種運(yùn)動(dòng)相結(jié)合才能鉆出一定的孔徑來(lái)。2.1 535 立式鉆床的整體布局本鉆床按照以下要求進(jìn)行總體布局：(1)經(jīng)濟(jì)性好，如節(jié)省材料，減少機(jī)床的占地面積；(2)保證能加工各種大小的零件，設(shè)計(jì)成工作臺(tái)可升降式；(3)保證工藝方法所要求的工件和道具的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)；(4)保證機(jī)床具有與所要求的加工精度相適應(yīng)的剛度和抗震性；(5)便于觀察加工過(guò)程；便于操作、調(diào)整和修理機(jī)床；便于輸送、裝卸工件和排除切削，并保證工作安全。2.1.1 鉆床的傳動(dòng)形式機(jī)床通過(guò)皮帶傳送把電機(jī)的動(dòng)力傳到主軸箱。然后經(jīng)過(guò)主軸變速箱變速傳到主軸。采用皮帶傳動(dòng)可以使傳動(dòng)平穩(wěn)，采用齒輪變速可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)變速，能對(duì)各種工件進(jìn)行加工。2.1.2 鉆床的支撐形式機(jī)床采用立柱形支撐，并是立柱與底座的組合形式支撐。42.2 535 立式鉆床主要技術(shù)參數(shù)的確定機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)?；緟?shù)包括尺寸參數(shù)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)，動(dòng)力參數(shù)。主參數(shù)，又稱主要規(guī)格，表示機(jī)床的加工范圍。沒(méi)有第二參數(shù)。確定主參數(shù)（最大鉆孔直徑）為 35mm。鉆床的其他參數(shù)：跨距 L（mm）：300主軸行程（mm）：225主軸圓錐孔莫氏圓錐號(hào) 4工作臺(tái)面面積（mm）：450×500工作臺(tái)升降的行程（mm）：325主軸端面至工作臺(tái)面的距離（mm）：0～7502.2.1 主軸轉(zhuǎn)速的確定因?yàn)橥ㄓ脵C(jī)床的加工范圍較廣，不同被加工孔徑以及不同的被加工材料，所要求的主軸轉(zhuǎn)速時(shí)不同的?？讖揭筠D(zhuǎn)速高，而攻螺紋則要求轉(zhuǎn)速低。加工直徑大的孔時(shí)所要求的主軸轉(zhuǎn)速，鉆較小孔時(shí)較低。加工鑄鐵時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速，較加工鋼件時(shí)低。所以要求主軸應(yīng)有多種轉(zhuǎn)速。一、主軸極限轉(zhuǎn)速 maxaxin10vd??iinax其中： 、 分別為主軸最高、最低轉(zhuǎn)速；maxnin、 分別為最高、最低切削速度；vi、 分別為最大、最小計(jì)算直徑。axdn通用機(jī)床的 、 并不是機(jī)床上的可能加工最大和最小直徑，而是指常用的mai經(jīng)濟(jì)加工的最大和最小直徑，對(duì)于通用機(jī)床，一般?。?K×Dmaxd=R×din5式中：D————可能加工的最大直徑（mm） ；K————系數(shù)，根據(jù)對(duì)現(xiàn)有的同類機(jī)床使用情況的調(diào)查確定（臺(tái)式鉆床K=1，普通車床 k=0.5）————計(jì)算直徑范圍（ =0.20～0.25） 。dRdR則=K×D=1×35mmmax= × =0.2×35=7mmindax按切削用量資料作為參考，取=24m/minmaxv=7.5m/minin則=1000×24/3.14×7=1100r/minmax=1000×7.5/3.14×35=68r/minin二、主軸轉(zhuǎn)速的合理排列公比 φ 的選擇： φ 值小，則相對(duì)轉(zhuǎn)速損失小，使用機(jī)床時(shí)轉(zhuǎn)速有利，但轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；φ 值大，相對(duì)轉(zhuǎn)速損失大，選擇不利，但傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。Φ 機(jī)床轉(zhuǎn)速可查《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 2.2-2，取 φ=1.41。變速范圍 ，公比 φ 和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)之間的關(guān)系： nRZ=lg /lgφ+1nR其中= / =nmaxin1Z??則Z=lg(1000/68)/lg1.41+1≈9即級(jí)數(shù)為 9 級(jí)分別為：=1100r/min =750r/min =530r/min1n2n3n=375r/min =265r/min =190r/min456=132r/min =95r/min =68r/min7892.2.2 主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 電動(dòng)機(jī)功率是計(jì)算機(jī)床零件和決定結(jié)構(gòu)尺寸的主要依據(jù)。電動(dòng)機(jī)功率取得太大，6則機(jī)床零部件的尺寸也隨之不必要的增大，不僅浪費(fèi)材料，而且是電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低負(fù)荷情況下工作，功率因數(shù)太小，則機(jī)床的技術(shù)性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，且電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于超負(fù)情況下工作，容易燒壞電器元件。下面用計(jì)算法確定機(jī)床主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率。當(dāng)主傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)尚未確定時(shí)，其電動(dòng)機(jī)功率可按下式估算：= /ηEPm其中： ————主電動(dòng)機(jī)功率，kwEP————切削率，kwmη————主傳動(dòng)鏈的總效率，一般通用機(jī)床可取 η=0.75～0.85。選擇原則：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速較低時(shí)取大值，反之取小值。切削功率 的確定，應(yīng)在工藝分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行。通用機(jī)床選擇對(duì)切削功率有mP決定性影響的若干種加工情況、擴(kuò)等工序的切削功率=T×n/955× (kw)mP410其中：T————切削轉(zhuǎn)矩，N·mm；n————主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min；計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定，依據(jù)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表 3-2，立式鉆床；n= min14z??n≈105其中：n 為主軸第一個(gè)（低的）四分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速取T=36× N·mm410則P=36×105× /955× =4kw44選擇標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)為 Y 系列 IP44 三相異步電動(dòng)機(jī) 380V、50HZ ，如下表表 2.1 電機(jī)主參數(shù)型號(hào) 額定功率 效率 質(zhì)量 轉(zhuǎn)速Y132S-3 4KG 85% 33KG 1440r/min2.3 本章小結(jié)本章主要是鉆床的總體設(shè)計(jì)，對(duì) Z535 立式鉆床的總體布局和一些的參數(shù)進(jìn)行的確定，例如主軸的轉(zhuǎn)速和電機(jī)的型號(hào)。7第 3 章 主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，一般應(yīng)滿足下列要求。(1)機(jī)床的主軸需有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)(對(duì)于主傳動(dòng)系統(tǒng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，則為直線速度的變速范圍和變速級(jí))，以便滿足實(shí)際使用的要求；(2)主電動(dòng)機(jī)和全部機(jī)構(gòu)需能傳遞足夠的功率和扭矩，并具有較高的傳動(dòng)功率；(3)執(zhí)行件(主軸組件)需有足夠的精度、剛度、抗振性和小于許可限度的變熱行；(4)操縱要輕便靈巧、迅速、安全可靠，并須便于調(diào)整和維修；(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、潤(rùn)滑與密封良好，便于加工和裝配，成本低。3.1 Z535 立式鉆床主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3.1.1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)及轉(zhuǎn)速圖的擬定一、擬定轉(zhuǎn)速圖的一般原則它對(duì)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)質(zhì)量，如結(jié)構(gòu)的繁簡(jiǎn)、尺寸的大小、效率的高低、使用與維修方便等有較大影響。1、變速組及其傳動(dòng)副數(shù)的確定主軸為 9 級(jí)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)系統(tǒng)，采用由二個(gè)變速組所組成的方案即：9=3×3。由于機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)通常是采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪進(jìn)行變速，所以每個(gè)變速組的轉(zhuǎn)動(dòng)副最好取 P=2 或 3。若一個(gè)變速組的轉(zhuǎn)動(dòng)副取得大時(shí)，不僅使變速箱的向尺寸增加，而且使操縱機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。根據(jù)機(jī)床性能的要求，一般主軸的最低轉(zhuǎn)速，要比電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低得多，需進(jìn)行降速，才能滿足主軸最低轉(zhuǎn)速的要求。如果采用 P=2 或 3 時(shí)。達(dá)到同樣的變速級(jí)數(shù)，變速組的數(shù)量相應(yīng)增加。這樣，可利用變速組的轉(zhuǎn)動(dòng)副兼起降速作用，以減少專門用于降速的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)副。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般比主軸大部分的轉(zhuǎn)速高，總電動(dòng)機(jī)到主軸之間，總的趨勢(shì)是降速傳動(dòng)。也就是說(shuō)，以電動(dòng)機(jī)軸起愈靠近主軸的最低轉(zhuǎn)速就愈低。根據(jù)扭矩公式M=974(公斤力· 米),式中： N-傳動(dòng)件傳遞的功率(kw)；n-傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)速(r/min)。當(dāng)轉(zhuǎn)速功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)速較高的軸所傳遞的扭矩較小，在其他條件功率相同的情況下，傳動(dòng)件的尺寸就可以小一些，這對(duì)于節(jié)約材料，減少機(jī)床重量及尺寸都是有利的。同樣，在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)是較多的傳動(dòng)件在較高的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行工作，應(yīng)盡可能地使靠近電動(dòng)機(jī)的變速組中的傳動(dòng)副數(shù)多一些，而靠近主軸組中傳動(dòng)副數(shù)少一些，8即所謂的前多后少的原則。2、基本組和擴(kuò)大組的確定只要擴(kuò)大組的順序與傳動(dòng)順序一致，就能使中間傳動(dòng)軸的變速范圍縮小。這時(shí)，中間傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速的差值也較小，這樣便可縮小該軸的傳動(dòng)尺寸。3、變速組中的極限傳動(dòng)比及變速范圍設(shè)計(jì)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)要考慮兩種情況，降速傳動(dòng)應(yīng)避免被齒輪尺寸過(guò)大而增加變速箱徑向尺寸，一般限制降速傳動(dòng)比的最小值 ≥1/4；升速傳動(dòng)應(yīng)避免擴(kuò)大誤差和減min少振動(dòng)，一般限制直齒輪升速傳動(dòng)比的最大值 ≤2；斜齒輪傳動(dòng)比較平穩(wěn)，可取ax≤2.5。對(duì)于進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，由于傳動(dòng)功率小轉(zhuǎn)速低尺寸較小，上述傳動(dòng)比限制可maxi適當(dāng)放寬，既 ≥1/5， ≤2.8。所以主傳動(dòng)各變速組的最大變速范圍為 r=(2～5)minaxi×4=8～10。注意：由于最后擴(kuò)大組的變速范圍大，一般只要檢查最后擴(kuò)大組的變速范圍知否合乎要求，其他變速組也就不會(huì)超出上述允許值，驗(yàn)算最后的擴(kuò)大組的變速范圍= = ≈7.86＜8～10 ，所以合乎要求。2r6?1.44、合理分配傳動(dòng)比的數(shù)值，一般盡量注意以下幾點(diǎn)：(1)各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比應(yīng)盡可能不超過(guò)極限傳動(dòng)比 、 ；maxiin(2)個(gè)中間傳動(dòng)軸應(yīng)有適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速；(3)為了便于設(shè)計(jì)使用，傳動(dòng)比最好取標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次冪，既 ，其中 E 為整Ei?數(shù)。二、擬定轉(zhuǎn)速圖的步驟機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速范圍為 68r/min～1100r/min；轉(zhuǎn)速次數(shù) z=9，公比 φ=1.41，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 =1440r/min。0n1、確定變速組數(shù)目對(duì)于采用滑移齒輪的變速方式，為滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操縱方便的要求，通常都采用雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪，因此 9 級(jí)轉(zhuǎn)速需要二個(gè)變速組，既 9=3×3。2、確定變速組的排列方案 z=9=3×33、確定基本組和擴(kuò)大組根據(jù)前緊后松的原則選擇 9=3×3 的方案，其中第一變速組為基本組，其級(jí)比指數(shù) =1(即基本組的傳1x動(dòng)比在轉(zhuǎn)速圖案上相距一格)；第二變速組為第一擴(kuò)大組，其級(jí)比指數(shù) =3(既第一2擴(kuò)大組傳動(dòng)比在轉(zhuǎn)速圖上相距三格)。4、分配降速比已確定共需二個(gè)邊速組，依次轉(zhuǎn)速圖上有四根，畫四根距離相等的豎直線9(Ⅰ、Ⅱ 、Ⅲ、Ⅳ) 。代表四根軸，畫 9 根距離相等的水平線代表 9 級(jí)轉(zhuǎn)速。Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ圖 3.1(1)在主軸Ⅳ上標(biāo)出 9 級(jí)轉(zhuǎn)速。(2)決定Ⅳ軸之間的最小降速傳動(dòng)比。一般鉆床的工作特點(diǎn)時(shí)間段切削，為了提高主軸的水平穩(wěn)定性，最后一個(gè)降速組的降速傳動(dòng)比去 1/4，按公比 φ=1.14 查表可知 =4，即從 D 點(diǎn)向上數(shù)四格 4lgφ41.在Ⅲ軸上找到 C 點(diǎn)，CD 線即為 Ⅲ-Ⅳ軸間變速組的降速傳動(dòng)。(3)決定其余變速組的最小傳動(dòng)比，根據(jù)降速前慢后快的原則，Ⅱ-Ⅲ軸間變速組，取 i=1/ 既從 C 點(diǎn)向上數(shù)二格 2lgφ，在Ⅲ軸上找到 B 點(diǎn)用 BC 連線表示；Ⅰ-Ⅱ軸間3?取 i=1/φ，用 AB 連線表示。(4)畫出各變速組其他傳動(dòng)線Ⅰ-Ⅱ軸間只有帶傳動(dòng)，轉(zhuǎn)速圖上位一條 AB 連線。 Ⅱ-Ⅲ軸間為基本組有三對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比 =1，故三條傳動(dòng)線在轉(zhuǎn)速圖上格相距一格。從 C 點(diǎn)向上每隔一格取0x、 點(diǎn)，B 和 B 基本組的三條傳動(dòng)線，它們的傳動(dòng)比分別為 1/ 、1/ 、1/1C212C?2， Ⅲ -Ⅳ軸間為第一擴(kuò)大組也有三對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比 =3，三條傳動(dòng)線在轉(zhuǎn)速圖上3? 1x過(guò)相距三格，即 CD、C 、C 它們的傳動(dòng)比分別為 、1/ 、1/ 。1D2 2?4(5)畫出全部轉(zhuǎn)速線，即該鉆床的主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖。如前所述，轉(zhuǎn)速圖兩軸的平行線同一對(duì)齒輪傳動(dòng)，所以畫出相應(yīng)的平行線10CD、C 、C 即可。1D23.1.2 各變速組齒輪齒數(shù)的確定擬定轉(zhuǎn)速圖后，可根據(jù)各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比確定齒輪齒數(shù)，皮帶輪直徑等1、確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)齒輪的齒數(shù)和 不應(yīng)過(guò)大，以免加大兩軸之間的中心距，使機(jī)床的結(jié)構(gòu)龐大。zS一般取最小齒數(shù) ≤100～120(2)齒數(shù)和盡可能要小，但應(yīng)考慮。1)最小齒輪不產(chǎn)生根切現(xiàn)象。機(jī)床變速箱中，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)支持圓柱齒輪，一般取最小齒數(shù) ≤18～20。minZ2)受結(jié)構(gòu)限制的最小齒數(shù)的各齒輪，應(yīng)能可靠地裝到軸上或進(jìn)給套裝，齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚 a≥65+2T/m，式中： minZ ----齒輪的最小齒數(shù)；m----齒輪的模數(shù)；T----鍵槽到齒輪的軸向的高度。3)兩軸上最小中心距應(yīng)取的適當(dāng)。若齒數(shù)和 太小，則中心距過(guò)小，將導(dǎo)致兩zS軸上軸承及其他結(jié)構(gòu)之間的距離過(guò)近或相碰注意：實(shí)際傳動(dòng)(齒輪齒數(shù)之比)與理論傳動(dòng)比(轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動(dòng)比)之間允許有誤差， ，但不能過(guò)大，分配齒數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不超過(guò) 10(φ)%?2、變速組內(nèi)模數(shù)相同時(shí)齒輪齒數(shù)的確定因?yàn)閭€(gè)齒輪副上速度變化不大，受力情況相差也不大，故允許采用統(tǒng)一模數(shù)，為了便于設(shè)計(jì)和制造主傳動(dòng)系統(tǒng)所采用齒輪模數(shù)的種類盡可能少一些。計(jì)算法：在同一變速組內(nèi)，各對(duì)齒輪的齒數(shù)之比必須滿足轉(zhuǎn)速圖上已經(jīng)確定的傳動(dòng)比。當(dāng)個(gè)對(duì)齒輪的模數(shù)相同，且不采用變位齒輪時(shí)，則個(gè)對(duì)齒輪的齒數(shù)和必然相等。確定變速組的齒數(shù)和 時(shí)，應(yīng)使其盡可能地小，一般的說(shuō)主要是受最小齒輪的zS限制。雖然最小齒輪在變速組內(nèi)降速比或升速比最大的一對(duì)齒輪中，因此可先假定小齒輪的齒數(shù) minZ，根據(jù)傳動(dòng)比求出齒數(shù)和然后按個(gè)齒輪副的傳動(dòng)比，再分配其他齒輪副的齒數(shù)?；窘M中三隊(duì)齒輪傳動(dòng)比為：= / =1/ =1/ 按 2.82 查表；1iz23?31.4= / =1/ =1/ =1/2 按 2 查表；342= / =1/ =1/1.41 按 1.14 查表；i5611通過(guò)查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 3-1 續(xù)表，可得：=19， =71， =25， =65 =32， =581z23z45z6第一擴(kuò)大組中三隊(duì)齒輪傳動(dòng)比為：= / =1/ =1/ 按 3.89 查表；7i84?4.1= / =1/ =1/1.41 按 1.41 查表9z10= / =1/ =1/ 按 2 查表 i22.查《金屬切削機(jī)床手冊(cè)》表 3-1 續(xù)表，可得：=17， =68， =35， =50， =65， =347z89z101z123、三聯(lián)滑移齒輪之間的齒數(shù)注意：在確定其齒數(shù)之后，應(yīng)檢查相鄰齒數(shù)的關(guān)系，以確保其左右移動(dòng)時(shí)能順利通過(guò)，不志相碰。通過(guò)試算要保證三聯(lián)滑移齒輪中，最大和次大齒輪之間齒數(shù)差應(yīng)大于四。3.1.3齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)較和一、 =19 和 =71 齒輪1z2(一)、齒輪材料的選擇大齒輪：材料選用 45 剛(調(diào)質(zhì)),強(qiáng)度極限 為 650M ，屈服極限 為B?aPS?360M ，齒心部和齒面硬度 250(HBS)。aP小齒輪：材料選用 40Cr(調(diào)質(zhì))，強(qiáng)度極限 為 700M ，屈服極限 為 500MBaS，齒心部和齒面硬度 300(HBS)。a(二)、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1)選用支持圓柱齒輪。(2)選用七級(jí)精度。(3)材料選擇如上。(4)選小齒輪齒數(shù) =19，大齒輪齒數(shù) =71。1z2z2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式 21132.()[]tEtdHKTZud?????進(jìn)行計(jì)算12(1)確定供室內(nèi)的各種計(jì)算數(shù)值。1)試選載荷系數(shù) tk2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 55119.09.01.6/2914.8pT Nmn??????3)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-7 選取齒寬系數(shù)： =0.2d?4)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-6 差得材料的彈性影響系數(shù)： =189.8MEZaP5)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸比老強(qiáng)度極限 =600 M1HLim?aP大齒輪的接觸比老強(qiáng)度極限 =550 M2i6)由式 N=60 計(jì)算力循環(huán)次數(shù)1hnjL=60×1021×1×(2×8×300×10)=5.881×N910=5.881× ×19/71=1.574×29097)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) =0.89； =0.941HNK2HN8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) s=1，由式[ ]= 得?LimS=0.89×600M =534MHN1LimK[]S???aPa=0.94×550M =517M2i2 aa(2)計(jì)算1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，帶入 中較小的值1tdH[]?=54mm1t2）計(jì)算圓周速度 vV= m/s=2.88m/s54026??3）計(jì)算齒寬 bb= d· =0.2×54=10.8?1td4）計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) = =57/19=2.84mmtm1tZ13齒高 h=2.25 =2.25×2.84=6.39mmtmb/h=10.8/6.39=175）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) V=2.88m/s，7 級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-8 查得動(dòng)載荷系數(shù) =1.2；VK直齒輪，假設(shè) /b<100N/mm。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表 10-2 得 = =1.2；使用系A(chǔ)tKF NaHF數(shù) =1；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表 10-4 查得 7 級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，A=1.12+0.18 (1+0.6 )+0.23× bH?2d?2310?=1.12+0.0074+0.0024=1.135由 b/h=1.7， =1.135 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-13 得 =1.058；HK? FK?故載荷系數(shù)K= =1×1.11×1.35×1.2=1.512AVHK??6）按實(shí)際的載荷系數(shù)矯正算得分度圓直徑，由式 得31tkd?=1d3tk.5246?7）計(jì)算模數(shù) mm= / =56/19=2.92mm1z3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 FaS132YkTdz[]???（ ）（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算值1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 =500M1EF?aP大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 =380M22）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.84； =0.871FNK2FN3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) s=1.4，由式 得FNE[]S??14FN1E1 aK[]0.845/1.30MPS????2F2 a.7/.=26.44）計(jì)算載荷系數(shù) k AVFaK1..0581.????=5）查取齒形系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-5 查得 ；Fa1Y2.69Fa2.646）查得應(yīng)校正系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-5 可查 ；Sa1.57?Sa21.738?7）計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較Fa[]?=0.01412aSF1Y=0.9666a2[]?大齒輪的數(shù)值大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算 mm=1.862mm321.49.8016m??對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)。為滿足要求取大者 m=2.92mm，就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=3mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 =56，算出小齒輪齒數(shù)1d1dz56/39??大齒輪齒數(shù) 27/=?這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，即滿足了齒面解除疲勞強(qiáng)度，也滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4、幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑 1dzm9357??221根據(jù)滑移齒輪組相互配合的需要適當(dāng)調(diào)整小齒輪分度圓直徑，則 =57mm。1d15（2）計(jì)算中心距a=（ ）=（57+213 ）mm=135mm12d?(3)計(jì)算齒輪寬度b= =0.2×57=11.5mm1??取 =14mm， =16mm。2B1（a ） （b）圖 3.25、驗(yàn)算N=357.3N1t2T94.8Fd56??=32.2N/mm<100N/mm，合適AtKF137.b5??（三）齒輪與花鍵的配合部分設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇齒輪內(nèi)花鍵齒輪內(nèi)花鍵選取中系列的，精度等級(jí)為 H7，規(guī)格N×D×B×d=6×36×6×20；c=0.4；r=0.3 ；a=2.9（最?。?。2、對(duì)選定的花鍵進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算 6jygm2T29.1480.1zhlD0.863amp??????= < =100 jyap[]jy?ap二、 =32 和 =71 齒輪3z4(一)、齒輪材料的選擇16大齒輪：材料選用 45 鋼(調(diào)質(zhì)),強(qiáng)度極限 為 650M ，屈服極限 為B?aPS?360M ，齒心部和齒面硬度 250(HBS)。aP小齒輪：材料選用 40Cr(調(diào)質(zhì))，強(qiáng)度極限 為 700M ，屈服極限 為 500MBaS，齒心部和齒面硬度 300(HBS)。a(二)、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1)選用直齒圓柱齒輪。(2)可選用七級(jí)精度。(3)材料選擇如上。(4)選小齒輪齒數(shù) =32，大齒輪齒數(shù) =58。3z4z2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式 進(jìn)行計(jì)算21132.()[]tEtdHKTZud?????3 確定公式內(nèi)的各種計(jì)算數(shù)值。1)試選載荷系數(shù) =1.3tk2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 55119.09.01.6/2914.8pT Nmn??????3)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-7 選取齒寬系數(shù)： =0.2d?4)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-6 差得材料的彈性影響系數(shù)： =189.8MEZaP5)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸比老強(qiáng)度極限 =600 M1HLim?aP大齒輪的接觸比老強(qiáng)度極限 =550 M2i6)由式 N=60 計(jì)算力循環(huán)次數(shù)1hnjL=60 ×1021×1×(2×8×300×10)=5.881×N1hj 910=5.881× ×32/58=3.245×2909107)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) =0.89； =0.921HNK2HN8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1%，安全系數(shù) s=1，由式[ ]= 得?LimS17=0.89×600M =534MHN1LimK[]S???aPa=0.92×550M =506M2i2 aa(3)計(jì)算1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，帶入 中較小的值1tdH[]?1t ??21E3dHZu2.tKT???????????= =58mm23.94.819.0506??????2）計(jì)算圓周速度 vV= = m/s=3.1m/s1tdn60??523）計(jì)算齒寬 bb= d· =0.2×58=11.6?1t4）計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h模數(shù) = = =1.8mmtm1tdZ5832齒高 h=2.25 =2.25×1.8=4.05mmtb/h=11.6/4.05=2.95）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù) V=3.1m/s，7 級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-8 查得動(dòng)載荷系數(shù) =1.13；VK直齒輪，假設(shè) /b<100N/mm。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表 10-2 得 = =1.2；使用系A(chǔ)tKF NaF數(shù) =1；由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表 10-4 查得 7 級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，A=1.12+0.18 (1+0.6 )+0.23× bH?2d?2310?=1.12+0.0074+0.0027=1.13由 b/h=2.9， =1.13 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-13 得 =1.059；HK? FK?故載荷系數(shù)K= =1×1.13×1.13×1.2=1.53AVH??186）按實(shí)際的載荷系數(shù)矯正算得分度圓直徑，由式 得31tkd?=1d3tk.589.?7）計(jì)算模數(shù) mm= / =60.8/32=1.9mm13z3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 FaS132YkTdz[]???（ ）（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算值1）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 =500M1EF?aP大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 =380M22）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.84； =0.861FNK2FN3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) s=1.4，由式 得FNE[]S??FN1E1 aK[]0.845/1.30MPS???2F2 a.6/.=2.44）計(jì)算載荷系數(shù) k AVFaK1.31.059.36????=5）查取齒形系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-5 查得 ；Fa1Y2.4Fa2.6）查得應(yīng)校正系數(shù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-5 可查 ；Sa1.65?Sa21.703?7）計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較Fa[]?=0.01345aSF1Y19=0.0169FaS2Y[]?大齒輪的數(shù)值大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算 mm=1.32mm321.469.80169m3???對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)。為滿足要求取大者 m=2.92mm，就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=3mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 =60.8，算出小齒輪齒數(shù)1d3dz95.1/2??大齒輪齒數(shù) 48/=?4、幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直徑 3dzm2396?458174?根據(jù)滑移齒輪組相互配合的需要適當(dāng)調(diào)整小齒輪分度圓直徑，則 =57mm。1d（2）計(jì)算中心距a=（ ）=（64+174 ）mm=119mm34d2?(3)計(jì)算齒輪寬度b= =0.2×60.8=12.16mm1??取 =14mm， =14mm。2B120（a） （b）圖 3.3三、 =25 和 =65 齒輪5z6(一)、齒輪材料的選擇大齒輪：材料選用 45 鋼(調(diào)質(zhì)),強(qiáng)度極限 為 650M ，屈服極限 為B?aPS?360M ，齒心部和齒面硬度 250(HBS)。aP小齒輪：材料選用 40Cr(調(diào)質(zhì))，強(qiáng)度極限 為 700M ，屈服極限 為 500MBaS，齒心部和齒面硬度 300(HBS)。a(二)、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)(1)選用直齒圓柱齒輪。(2)可選用七級(jí)精度。(3)材料選擇如上。(4)選小齒輪齒數(shù) =32，大齒輪齒數(shù) =58。5z6z2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式 進(jìn)行計(jì)算21132.()[]tEtdHKTZud?????3 確定公式內(nèi)的各種計(jì)算數(shù)值。1)試選載荷系數(shù) =1.3tk212)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 55119.09.01.6/2914.8pT Nmn??????3)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-7 選取齒寬系數(shù)： =0.2d?4)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10-6 差得材料的彈性影響系數(shù)： =189.8MEZaP5)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸比老強(qiáng)度極限 =600 M1HLim?aP大齒輪的接觸比老強(qiáng)度極限 =550 M2i6)由式 N=60 計(jì)算力循環(huán)次數(shù)1hnjL=60 ×1021×1×(2×8×300×10)=5.881×N1hj 910=5.881× ×25/65=2.941×2909107)由《 機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10