3232 盤絲車床床頭箱部件設(shè)計,車床,床頭,部件,設(shè)計 寧XX 學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )盤絲車床床頭箱部件設(shè)計所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指 導(dǎo) 老 師年 月 日2誠 信 承 諾我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫的畢業(yè)論文《盤絲車床床頭箱部件設(shè)計說明書》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔(dān)。承諾人（簽名）： 年 月 日3摘 要作為主要的車削加工機床，盤絲車床廣泛的應(yīng)用于機械加工行業(yè)中，本設(shè)計主要針對盤絲車床的床頭箱進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計的內(nèi)容主要有機床主要參數(shù)的確定，傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定，對主要零件 進(jìn)行了計算和驗算，利用三維畫圖軟件進(jìn)行了零件的設(shè)計和處理。盤絲車床主軸箱設(shè)計，主要包括三方面的設(shè)計，即：根據(jù)設(shè)計題目所給定的機床用途、規(guī)格、主軸極限轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速數(shù)列公比或級數(shù)，確定其他有關(guān)運動參數(shù)，選定主軸各級轉(zhuǎn)速值；通過分析比較，選擇傳動方案；擬定結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)，擬定轉(zhuǎn)速圖；確定齒輪齒數(shù)及帶輪直徑；繪制傳動系統(tǒng)圖。其次，根據(jù)機床類型和電動機功率，確定主軸及各傳動件的計算轉(zhuǎn)速，初定傳動軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動帶型號及根數(shù)，摩擦片尺寸及數(shù)目；裝配草圖完成后要驗算傳動件（傳動軸、主軸、齒輪、滾動軸承）的剛度、強度或壽命。最后，完成運動設(shè)計和動力設(shè)計后，要將主傳動方案“結(jié)構(gòu)化” ，設(shè)計主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進(jìn)行傳動軸組件、主軸組件、變速機構(gòu)、箱體、潤滑與密封、傳動軸及滑移齒輪零件的設(shè)計。關(guān)鍵詞：盤絲車床 床頭箱 零件 傳動4AbstractAs the main turning machine, plate wire lathe widely used in mechanical processing industry, this design is mainly for threading lathe headstock design, design of machine tool main parameters, transmission and drive system diagram design of the main parts, the calculation and checking, using three-dimensional drawing software for parts design and processing.Threading lathe spindle box design, mainly includes three aspects of the design, namely: according to the design topic given machine uses, specifications, spindle speed, speed ratio or series series, identify other related movement parameters, the selected spindle velocity value; through analysis and comparison, selection of transmission scheme; drawing structures or structural net, develop speed diagram; determining tooth number of gear and belt wheel diameter; diagram. Secondly, according to the type of machine and electric motor power, identification of the spindle and the transmission parts of the calculation speed, initial diameter of the transmission shaft, the gear modulus, confirm the transmission belt type and number, friction plate size and number; Assembly Sketches after checking transmission ( transmission shaft, shaft, gear, rolling bearing stiffness, ) intensity or life. Finally, complete the kinematic design and dynamic design, will main drive system of" structured", the design of spindle gear box assembly drawing and parts drawing, emphasizes on the transmission shaft component, main components, transmission mechanism, box, lubrication and seal, the transmission shaft and the slip gear parts design.Key Words: Threading lathe， headstock， transmission ，parts5目 錄摘 要.........................................................................................................................................3Abstract.......................................................................................................................................4目 錄.........................................................................................................................................5第 1 章 緒論...............................................................................................................................7第 2 章 主要技術(shù)參數(shù)、傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定.......................................................82.1 擬定技術(shù)參數(shù) ..............................................................................................................82.1 細(xì)化技術(shù)參數(shù) ..............................................................................................................92.1.1.確定極限轉(zhuǎn)速 ....................................................................................................92.1.2 確定公比 ............................................................................................................92.1.3.求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) Z ........................................................................................92.1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式 ........................................................................................92.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖 ........................................................................................................9第 3 章 主要設(shè)計零件的計算和驗算.....................................................................................113.1 傳動系統(tǒng)的 I 軸及軸上零件設(shè)計 .............................................................................113.1.1 普通 V 帶傳動的計算 .....................................................................................113.1.2 多片式摩擦離合器的計算 ..............................................................................133.2.3 齒輪的驗算 ......................................................................................................153.1.4 傳動軸的驗算 ..................................................................................................173.1.5 軸承疲勞強度校核 ..........................................................................................183.2 傳動系統(tǒng)的Ⅱ軸及軸上零件設(shè)計 ............................................................................193.2.1 齒輪的驗算 ......................................................................................................193.2.2 傳動軸的驗算 ..................................................................................................223.2.3 軸組件的剛度驗算 ..........................................................................................233.3 傳動系統(tǒng)的Ⅲ軸及軸上零件設(shè)計 ............................................................................243.3.1 齒輪的驗算 ......................................................................................................243.3.2 傳動軸的驗算 .................................................................................................27畢業(yè)設(shè)計（論文）63.3.3 軸組件的剛度驗算 .........................................................................................293.4 傳動系統(tǒng)的Ⅳ軸及軸上零件設(shè)計 .............................................................................303.4.1 齒輪的驗算 ......................................................................................................303.4.2 傳動軸的驗算 ..................................................................................................333.4.3 軸組件的剛度驗算 ..........................................................................................343.5. 傳動系統(tǒng)的Ⅴ軸及軸上零件設(shè)計 ...........................................................................363.5.1 齒輪的驗算 ......................................................................................................363.5.2 傳動軸的驗算 ..................................................................................................383.5.3 軸組件的剛度驗算 ..........................................................................................40第 4 章 床頭箱的箱體設(shè)計...................................................................................................41總 結(jié)...................................................................................................................................44致 謝.....................................................................................................................................45參考資料...................................................................................................................................46寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）7第 1 章 緒論普通車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的 65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。機床技術(shù)參數(shù)有主參數(shù)和基本參數(shù)，他們是運動傳動和結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)，影響到機床是否滿足所需要的基本功能要求，參數(shù)擬定就是機床性能設(shè)計。主參數(shù)是直接反映機床的加工能力、決定和影響其他基本參數(shù)的依據(jù)，如車床的最大加工直徑，一般在設(shè)計題目中給定，基本參數(shù)是一些加工件尺寸、機床結(jié)構(gòu)、運動和動力特性有關(guān)的參數(shù)，可歸納為尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。普通車床的主要組成部件有：床頭箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。床頭箱：又稱主軸箱，它的主要任務(wù)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時床頭箱分出部分動力將運動傳給進(jìn)給箱。床頭箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低，則機床的使用價值就會降低。進(jìn)給箱：又稱走刀箱，進(jìn)給箱中裝有進(jìn)給運動的變速機構(gòu)，調(diào)整其變速機構(gòu)，可得到所需的進(jìn)給量或螺距，通過光杠或絲杠將運動傳至刀架以進(jìn)行切削。絲杠與光杠：用以聯(lián)接進(jìn)給箱與溜板箱，并把進(jìn)給箱的運動和動力傳給溜板箱，使溜板箱獲得縱向直線運動。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設(shè)置的，在進(jìn)行工件的其他表面車削時，只用光杠，不用絲杠。同學(xué)們要結(jié)合溜板箱的內(nèi)容區(qū)分光杠與絲杠的區(qū)別。溜板箱：是車床進(jìn)給運動的操縱箱，內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運動變成刀架直線運動的機構(gòu)，通過光杠傳動實現(xiàn)刀架的縱向進(jìn)給運動、橫向進(jìn)給運動和快速移動，通過絲杠帶動刀架作縱向直線運動，以便車削螺紋。機床主傳動系因機床的類型、性能、規(guī)格和尺寸等因素的不同，應(yīng)滿足的要求也不一樣。設(shè)計機床主傳動系時最基本的原則就是以最經(jīng)濟、合理的方式滿足既定的要求。在設(shè)計時應(yīng)結(jié)合具體機床進(jìn)行具體分析，一般應(yīng)滿足的基本要求有：滿足機床使用性能要求。首先應(yīng)滿足機床的運動特性，如機床主軸油足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)；寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）8滿足機床傳遞動力的要求。主電動機和傳動機構(gòu)能提供足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動效率；滿足機床工作性能要求。主傳動中所有零部件有足夠的剛度、精度和抗震性，熱變形特性穩(wěn)定；滿足產(chǎn)品的經(jīng)濟性要求。傳動鏈盡可能簡短，零件數(shù)目要少，以便節(jié)約材料，降低成本。盤絲車床可進(jìn)行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。主軸三支撐均采用滾動軸承；進(jìn)給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機構(gòu)；縱向與橫向進(jìn)給由十字手柄操縱，并附有快速電機。該機床剛性好、功率大、操作方便。第 2 章 主要技術(shù)參數(shù)、傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定2.1 擬定技術(shù)參數(shù)根據(jù)市場情況我們根據(jù)日常常用需求情況，特擬定床頭箱的一些相關(guān)參數(shù)如下：工件最大回轉(zhuǎn)直徑：在床面上………………………………………………………-----……………400 毫米在床鞍上…………………………………………………………-----…………210 毫米工件最大長度（四種規(guī)格）……………………………----…750、1000、1500、2000 毫米寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）9主軸孔徑…………………………………………………-----……………………… 48 毫米主軸前端孔錐度 …………………………………………-----…………………… 400 毫米主軸轉(zhuǎn)速范圍：正傳（24 級）…………………………………………----…………… 10～1400 轉(zhuǎn)/ 分反傳（12 級）……………………………………---…-……………… 14～1580 轉(zhuǎn)/ 分主電機：功率………………………………………………----………………………… 7.5 千瓦轉(zhuǎn)速…………………………………………………----…………………… 1450 轉(zhuǎn)/ 分2.1 細(xì)化技術(shù)參數(shù)2.1.1.確定極限轉(zhuǎn)速假設(shè)主軸最低轉(zhuǎn)速 nmin 為 10mm/s,最高轉(zhuǎn)速 nmax 為 1400mm/s，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為 Rn=nmax/nmin=142.1.2 確定公比選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為 φ＝1.122.1.3.求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) ZZ=lgRn/lgφ+1= lg14/lg1.12+1=242.1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式24=2×3×2×22.1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖（1）選定電動機一般金屬切削機床的驅(qū)動，如無特殊性能要求，多采用 Y 系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。Y 系列電動機高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠。根據(jù)機床所需功率選擇 Y160M-4，其同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min。（2）分配總降速傳動比總降速傳動比為 uII=nmin/nd=10/1500≈6.67×10 －3 ,nmin 為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）10是否需要增加定比傳動副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔(dān)總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動比。（3）確定傳動軸的軸數(shù)傳動軸數(shù)＝變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=6（4）繪制轉(zhuǎn)速圖先按傳動軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)格距 lgφ 畫出網(wǎng)格，用以繪制轉(zhuǎn)速圖。在轉(zhuǎn)速圖上，先分配從電動機轉(zhuǎn)速到主軸最低轉(zhuǎn)速的總降速比，在串聯(lián)的雙軸傳動間畫上 u(k→k+1)min.再按結(jié)構(gòu)式的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動比射線，從而確定了各傳動副的傳動比。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）11盤絲車床傳動系統(tǒng)圖寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）12第 3 章 主要設(shè)計零件的計算和驗算3.1 傳動系統(tǒng)的 I 軸及軸上零件設(shè)計 3.1.1 普通 V 帶傳動的計算普通 V 帶的選擇應(yīng)保證帶傳動不打滑的前提下能傳遞最大功率，同時要有足夠的疲勞強度，以滿足一定的使用壽命。設(shè)計功率 （kW）dAPK??——工況系數(shù)，查《機床設(shè)計指導(dǎo)》 （任殿閣，張佩勤 主編）表 2-5，取 1.1；故 1.2.dPkW??小帶輪基準(zhǔn)直徑 為 130mm；1d帶速 ；v ??1/(60)9.86/nmsv???大帶輪基準(zhǔn)直徑 為 230 mm；2d初選中心距 ＝1000mm, 由機床總體布局確定。 過小，增加帶彎曲次數(shù)；0a0a0a過大，易引起振動。0a帶基準(zhǔn)長度210120()2()7.54dddnL m????查《機床設(shè)計指導(dǎo)》 （任殿閣，張佩勤 主編）表 2-7，取 ＝2800mm;0dL帶撓曲次數(shù) ＝1000mv/ =7.04 40 ；?0d?1s?實際中心距 2aAB??12()8.74ddL???21508d故 10.7.23am???小帶輪包角 11sin54.092da????? ??寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）13單根 V 帶的基本額定功率 ,查《機床設(shè)計指導(dǎo)》 （任殿閣，張佩勤 主編）表 2-1P8，取 2.28kW；單根 V 帶的基本額定功率增量 1()buKn???——彎曲影響系數(shù)，查表 2-9，取bK3.01??——傳動比系數(shù)，查表 2-10，取 1.12u故 ；10.6P??帶的根數(shù) 1()dLzK??——包角修正系數(shù)，查表 2-11，取 0.93；?——帶長修正系數(shù)，查表 2-12，取 1.01；L故 12.3.89(.806)91.0z????圓整 z 取 4；單根帶初拉力 20.5()daPFqvvzK??q——帶每米長質(zhì)量，查表 2-13，取 0.10；故 ＝58.23N0帶對軸壓力 10 154.092sin258.3sin3.82QFz N?????寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）143.1.2 多片式摩擦離合器的計算設(shè)計多片式摩擦離合器時，首先根據(jù)機床結(jié)構(gòu)確定離合器的尺寸，如為軸裝式時，外摩擦片的內(nèi)徑 d 應(yīng)比花鍵軸大 2～6mm，內(nèi)摩擦片的外徑 D 的確定，直接影響離合器的徑向和軸向尺寸，甚至影響床頭箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局，故應(yīng)合理選擇。摩擦片對數(shù)可按下式計算Z≥2MnK/ f b[p]?20D式中 Mn——摩擦離合器所傳遞的扭矩（N·mm） ；Mn＝955× η/ ＝955× ×11×0.98/800＝1.28× （N ·mm）;41djn410510Nd——電動機的額定功率（kW） ；——安裝離合器的傳動軸的計算轉(zhuǎn)速（r/min） ；jnη——從電動機到離合器軸的傳動效率；K——安全系數(shù)，一般取 1.3～1.5；f——摩擦片間的摩擦系數(shù)，由于磨擦片為淬火鋼，查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表2-15，取 f=0.08；——摩擦片的平均直徑（mm）;0D寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）15=（ D+d）/2＝67mm;0Db——內(nèi)外摩擦片的接觸寬度（mm） ；b=（D-d）/2=23mm；——摩擦片的許用壓強（N/ ） ；??p2m＝ ＝1.1×1.00×1.00×0.76＝0.8360t????vKmz——基本許用壓強（MPa） ，查《 機床設(shè)計指導(dǎo)》表 2-15，取 1.1；0t——速度修正系數(shù)v＝ n/6× =2.5（m/s）p?02D41根據(jù)平均圓周速度 查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表 2-16，取 1.00；pv——接合次數(shù)修正系數(shù)，查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表 2-17，取 1.00；mK——摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)，查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表 2-18，取 0.76。z所以 Z≥2MnK/ f b[p]＝2×1.28× ×1.4/（3.14×0.08× ×23×0.836＝11 ?0D510267臥式車床反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率損耗 確定，一般取kP＝0.4 ＝0.4×11＝4.4 kPdN最后確定摩擦離合器的軸向壓緊力 Q，可按下式計算：Q= b (N)＝1.1 ×3.14× ×23×1.00＝3.57×0tp?????2DvK267510式中各符號意義同前述。摩擦片的厚度一般取 1、1.5、1.75、2（mm） ，內(nèi)外層分離時的最大間隙為0.2～0.4（mm）,摩擦片的材料應(yīng)具有較高的耐磨性、摩擦系數(shù)大、耐高溫、抗膠合性好等特點，常用 10 或 15 鋼，表面滲碳 0.3～0.5（mm）,淬火硬度達(dá) HRC52～62。寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）163.2.3 齒輪的驗算驗算齒輪強度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗算。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力，對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。接觸應(yīng)力的驗算公式為（MPa）≤[ ]（3-1）??123j2081SjuKNZmBn??????? j?彎曲應(yīng)力的驗算公式為（3-2）??5123w208()SwjMPaYn?式中 N-齒輪傳遞功率（KW） ，N= ；dN??160TOKmC?T-齒輪在機床工作期限（ ）內(nèi)的總工作時間（h） ，對于中型機床的齒輪取ST=15000~20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認(rèn)為 T= /P，PS ST為變速組的傳動副數(shù)； -齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）;1n-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表 3-1（以下均參見《機床設(shè)計指導(dǎo)》 ）OCm—疲勞曲線指數(shù)，查表 3-1；—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 3-2；nK寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）17—功率利用系數(shù)，查表 3-3；NK—材料強化系數(shù)，查表 3-4；Q—的極限值 ， 見表 3-5，當(dāng) ≥ 時，則取 = ；當(dāng) ＜SmaxSinSKSKmaxSKmaxS時，取 = ；minin—工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取 =1.2~1.6；1K1—動載荷系數(shù)，查表 3-6；2—齒向載荷分布系數(shù)，查表 3-9；3Y—標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表 3-8；[ ]—許用接觸應(yīng)力（ MPa）,查表 3-9；j?[ ]—許用彎曲應(yīng)力（ MPa） ，查表 3-9。w如果驗算結(jié)果 或 不合格時，可以改變初算時選定的材料或熱處理方法，如仍jw?不滿足時，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。I 軸上的齒輪采用整淬的方式進(jìn)行熱處理傳至 I 軸時的最大轉(zhuǎn)速為：13082/mindnr??.9.51??????N= =5.625kwdN?820/injnr?3在離合器兩齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為 50×2.25，且齒寬為 B=12mmu=1.05= ≤[ ]=1250MPj?32081(.051).23.04725.6108.55. 8MP???AAj?符合強度要求。驗算 56×2.25 的齒輪：= ≤[ ]=1250MPj?32081(.051).2043.756291056. 8MP???AAj?寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）18符合強度要求3.1.4 傳動軸的驗算對于傳動軸，除重載軸外，一般無須進(jìn)行強度校核，只進(jìn)行剛度驗算。軸的抗彎斷面慣性矩（ ）4m花鍵軸 =424()()6dbNDdI?????A4 2432.6832.83.7.10m????式中 d—花鍵軸的小徑（mm） ；i—花軸的大徑（mm） ；b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)；傳動軸上彎曲載荷的計算，一般由危險斷面上的最大扭矩求得：=4j9510(m)nM??A扭 445.62910.108Nm???A式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）;—該軸的計算轉(zhuǎn)速（ r/min） 。jn傳動軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力，齒輪的圓周力4326.5102.NDtP????扭式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）,D=mZ。齒輪的徑向力 ：r()/cos()rtg????A式中 α—為齒輪的嚙合角，α＝20o；ρ—齒面摩擦角， ；5.72??β—齒輪的螺旋角；β＝0故 N3.51.0rtP???花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為： max28,()()njy jyMPaDdlNK?????????寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）19式中 —花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（ ） ；maxnMNmAD、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm） ；L—花鍵工作長度；N—花鍵鍵數(shù)；K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8；4286.5103.620()(3)7jy jyMPaPa????????????故此花鍵軸校核合格3.1.5 軸承疲勞強度校核機床傳動軸用滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗算。其額定壽命 的計算公式為：hLjhjFNnnj50()[]()CfKlP[]() Lh T105nFfThl????或 按 計 算 負(fù) 荷 的 計 算 公 式 進(jìn) 行 計 算 ：式 中 —額 定 壽 命 （ ;計 算 動 載 荷工 作 期 限 （ ),對 一 般 機 床 取 —小 時 。C—滾動軸承的額定負(fù)載（N）,根據(jù)《軸承手冊》 或《機床設(shè)計手冊》查取，單位用（kgf ）應(yīng)換算成（N） ；—速度系數(shù)， 為滾動軸承的計算轉(zhuǎn)速（r/mm） nf 103nif??—壽命系數(shù)， nf 5nnLf等 于 軸 承 的 工 作 期 限 ；—壽命系數(shù)，對球軸承 =3，對滾子軸承 = ；???103工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動的機床（車床、銑床、鉆床、磨床等Ff多數(shù)機床） ， ；1.~3?—功率利用系數(shù)，查表 3—3；NK寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）20—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 3—2；nK—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機床設(shè)計手冊》 ；lP—當(dāng)量動載荷，按 《機床設(shè)計手冊 》 。124863[]nLhT??0395[]n故軸承校核合格3.2 傳動系統(tǒng)的Ⅱ軸及軸上零件設(shè)計3.2.1 齒輪的驗算驗算齒輪強度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗算。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力，對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。接觸應(yīng)力的驗算公式為（MPa）≤[ ]（3-1）??123j2081SjuKNZmBn??????? j?彎曲應(yīng)力的驗算公式為（3-2）??5123w()SwjMPaY?式中 N-齒輪傳遞功率（KW） ，N= ；d??-電動機額定功率（KW） ；dN-從電動機到所計算的齒輪的機械效率；?-齒輪計算轉(zhuǎn)速（r/min）;jnm-初算的齒輪模數(shù)（mm）;B-齒寬（mm）Z-小齒輪齒數(shù)；u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1， “+”號用于外嚙合， “-”號用于內(nèi)嚙合；-壽命系數(shù)：SKTnNQ?-工作期限系數(shù)：寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）21160TOnKmC?T-齒輪在機床工作期限（ ）內(nèi)的總工作時間（h） ，對于中型機床的齒輪取ST=15000~20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認(rèn)為 T= /P，P 為變速S ST組的傳動副數(shù)； -齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）;1n-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表 3-1（以下均參見《機床設(shè)計指導(dǎo)》 ）OCm—疲勞曲線指數(shù)，查表 3-1；—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 3-2；nK—功率利用系數(shù)，查表 3-3；N—材料強化系數(shù)，查表 3-4；Q—的極限值 ， 見表 3-5，當(dāng) ≥ 時，則取 = ；當(dāng) ＜SmaxSinSKSKmaxSKmaxS時，取 = ；minKin—工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取 =1.2~1.6；1 1—動載荷系數(shù)，查表 3-6；2—齒向載荷分布系數(shù)，查表 3-9；3Y—標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表 3-8；[ ]—許用接觸應(yīng)力（ MPa）,查表 3-9；j?[ ]—許用彎曲應(yīng)力（ MPa） ，查表 3-9。w如果驗算結(jié)果 或 不合格時，可以改變初算時選定的材料或熱處理方法，如仍jw?不滿足時，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。Ⅱ軸上的雙聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進(jìn)行熱處理傳至Ⅱ軸時的最大轉(zhuǎn)速為： 13056427.8/minnr???36.98.920?m=2.25N= =5.77kwdN?1207.8/minjnr?3在雙聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為 38×2.25，且齒寬為 B=14mmu=1.05寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）22= ≤[ ]=1250MPj?32081(.051).23.04725.19.82. 8MP???AAj?故雙聯(lián)滑移齒輪符合標(biāo)準(zhǔn)驗算 39×2.25 的齒輪：39×2.25 齒輪采用整淬1207.8/minjnr?3756.90.61???N= =5.71kw B=14mm u=1 dN?= ≤[ ]=1250MPj?32081().243.57102.949.5108MP???AAj?故此齒輪合格驗算 22×2.25 的齒輪：22×2.25 齒輪采用整淬1207.8/minjnr?372569.0.90.684????N= =5.1kw B=14mm u=4dN?= ≤[ ]=1250MPj?32081()1.43.51927.4.52078MP??AAj?故此齒輪合格驗算 30×2.25 齒輪：30×2.25 齒輪采用整淬1207.8/minjnr?3756.90.68???N= =5.1kw B=14mm u=1dN?= ≤[ ]=1250MPj?32081()1.243.51.24.5078MP???AAj?寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）23故此齒輪合格3.2.2 傳動軸的驗算對于傳動軸，除重載軸外，一般無須進(jìn)行強度校核，只進(jìn)行剛度驗算。軸的抗彎斷面慣性矩（ ）4m花鍵軸 =424()()6dbNDdI?????A4 243268(3).5310m?????式中 d—花鍵軸的小徑（mm） ；i—花軸的大徑（mm） ；b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)；傳動軸上彎曲載荷的計算，一般由危險斷面上的最大扭矩求得：=4j9510(m)nM??A扭 445.2910.1086Nm???A式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）;—該軸的計算轉(zhuǎn)速（ r/min） 。jn傳動軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力，齒輪的圓周力 ：tP432.510.81NDtM????扭 （ ）式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）,D=mZ。齒輪的徑向力 ：r()/cos()902rtPgN??????A式中 α—為齒輪的嚙合角；ρ—齒面摩擦角；β—齒輪的螺旋角；=27.86mm22()0.1[MTdm?????符合校驗條件花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為：寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）24max28,()()njy jyMPaDdlNK?????????式中 —花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（ ） ；axn NmAD、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm） ；L—花鍵工作長度；N—花鍵鍵數(shù)；K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8；428.5102.20()(36)7jy jyMPaPa????????????A故此花鍵軸校核合格3.2.3 軸組件的剛度驗算兩支撐主軸組件的合理跨距主軸組件的跨距對其剛度的影響很大，在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后，可以對合理跨距 L。進(jìn)行計算，以便修改草圖，當(dāng)跨距遠(yuǎn)大于 L。時，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)?！稒C床設(shè)計》的教科書中的主軸組件柔度方程系在主軸端部 C 點家在時主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為： 3610oBOBAEIlC?????????式中 L?！侠砜缇?；C —主軸懸伸梁；﹑ —后﹑前支撐軸承剛度AB該一元三次方程求解可得為一實根：3321()()1BOABAOEILmCLC????并 且機床傳動軸用滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗算。其額定壽寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）25命 的計算公式為：hLjhjFNnnj50()[]()CfKlP[]() Lh T105nFfThl????或 按 計 算 負(fù) 荷 的 計 算 公 式 進(jìn) 行 計 算 ：式 中 —額 定 壽 命 （ ;計 算 動 載 荷工 作 期 限 （ ),對 一 般 機 床 取 —小 時 。C—滾動軸承的額定負(fù)載（N）,根據(jù)《軸承手冊》 或《機床設(shè)計手冊》查取，單位用（kgf ）應(yīng)換算成（N） ；—速度系數(shù)， 為滾動軸承的計算轉(zhuǎn)速（r/mm） nf 103nif??—壽命系數(shù)， nf 5nnLf等 于 軸 承 的 工 作 期 限 ；—壽命系數(shù)，對球軸承 =3，對滾子軸承 = ；???103工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動的機床（車床、銑床、鉆床、磨床等Ff多數(shù)機床） ， ；1.~3?—功率利用系數(shù)，查表 3—3；NK—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 3—2；n—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機床設(shè)計手冊》 ；lP—當(dāng)量動載荷，按 《機床設(shè)計手冊 》 。124863[]nLhT??0395[]n故軸承校核合格寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）263.3 傳動系統(tǒng)的Ⅲ軸及軸上零件設(shè)計3.3.1 齒輪的驗算驗算齒輪強度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗算。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力，對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。接觸應(yīng)力的驗算公式為（MPa）≤[ ]（3-1）??123j2081SjuKNZmBn??????? j?彎曲應(yīng)力的驗算公式為（3-2）??5123w208()SwjMPaYn?式中 N-齒輪傳遞功率（KW） ，N= ；dN??-電動機額定功率（KW） ；dN-從電動機到所計算的齒輪的機械效率；?-齒輪計算轉(zhuǎn)速（r/min）;jnm-初算的齒輪模數(shù)（mm）;B-齒寬（mm）Z-小齒輪齒數(shù)；u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1， “+”號用于外嚙合， “-”號用于內(nèi)嚙合；-壽命系數(shù)：SKTnNQ?-工作期限系數(shù)： 160TOKmCT-齒輪在機床工作期限（ ）內(nèi)的總工作時間（h） ，對于中型機床的齒輪取ST=15000~20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認(rèn)為 T= /P，PS ST為變速組的傳動副數(shù)； 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）27-齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）;1n-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表 3-1（以下均參見《機床設(shè)計指導(dǎo)》 ）OCm—疲勞曲線指數(shù)，查表 3-1；—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 3-2；nK—功率利用系數(shù)，查表 3-3；N—材料強化系數(shù)，查表 3-4；Q—的極限值 ， 見表 3-5，當(dāng) ≥ 時，則取 = ；當(dāng) ＜SmaxSinSKSKmaxSKmaxS時，取 = ；minKin—工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取 =1.2~1.6；1 1—動載荷系數(shù)，查表 3-6；2—齒向載荷分布系數(shù)，查表 3-9；3Y—標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表 3-8；[ ]—許用接觸應(yīng)力（ MPa）,查表 3-9；j?[ ]—許用彎曲應(yīng)力（ MPa） ，查表 3-9。w如果驗算結(jié)果 或 不合格時，可以改變初算時選定的材料或熱處理方法，如仍jw?不滿足時，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。三軸上的三聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進(jìn)行熱處理傳至三軸時的最大轉(zhuǎn)速為： 1305694148.6/min2nr???3 7.0.238?N= =5.42kwdN?14.6/injnr?3在三聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為 41×2.25，且齒寬為 B=12mmu=1.05= ≤[ ]=1250MPj?32081(.051).23.04725.1894. 86MP???AAj?故三聯(lián)滑移齒輪符合標(biāo)準(zhǔn)寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）28驗算 50×2.5 的齒輪：50×2.5 齒輪采用整淬 148.6/minjnr?372059.0.90.682????N= =5.1kw B=15mm u=1 dN?= ≤[ ]=1250MPj?3081()1.43.519052.86MP??AAj?故此齒輪合格驗算 63×3 的齒輪：63×3 齒輪采用整淬 148.6/minjnr?72059.0.90.682????N= =5.1kw B=10mm u=4dN?= ≤[ ]=1250MPj?3081(4)1.43.5186086MP??AAj?故此齒輪合格驗算 44×2 齒輪：44×2 齒輪采用整淬 148.6/minjnr?372059.0.90.68????N= =5.1kw B=10mm u=1dN?= ≤[ ]=1250MPj?32081()1.43.5129486MP??AAj?故此齒輪合格寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）293.3.2 傳動軸的驗算對于傳動軸，除重載軸外，一般無須進(jìn)行強度校核，只進(jìn)行剛度驗算。軸的抗彎斷面慣性矩（ ）4m花鍵軸 =424()()6dbNDdI?????A4 243268(3).5310m?????式中 d—花鍵軸的小徑（mm） ；i—花軸的大徑（mm） ；b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)；傳動軸上彎曲載荷的計算，一般由危險斷面上的最大扭矩求得：=4j9510(m)nM??A扭 445.2910.1086Nm???A式中 N—該軸傳遞的最大功率（kw）;—該軸的計算轉(zhuǎn)速（ r/min） 。jn傳動軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力，齒輪的圓周力 ：tP432.510.81NDt ????扭 （ ）式中 D—齒輪節(jié)圓直徑（mm）,D=mZ。齒輪的徑向力 ：r()/cos()902rtgN????A式中 α—為齒輪的嚙合角；ρ—齒面摩擦角；β—齒輪的螺旋角；=27.86mm22()0.1[MTdm?????符合校驗條件花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為： max28,()()njy jyMPaDdlNK?????????式中 —花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（ ） ；axnMNmA寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）30D、d—花鍵軸的大徑和小徑（mm） ；L—花鍵工作長度；N—花鍵鍵數(shù)；K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7～0.8；428.5102.20()(36)7jy jyMPaPa????????????A故此三軸花鍵軸校核合格3.3.3 軸組件的剛度驗算兩支撐主軸組件的合理跨距主軸組件的跨距對其剛度的影響很大，在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后，可以對合理跨距 L。進(jìn)行計算，以便修改草圖，當(dāng)跨距遠(yuǎn)大于 L。時，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。《機床設(shè)計》的教科書中的主軸組件柔度方程系在主軸端部 C 點家在時主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為： 3610oBOBAEIlC?????????式中 L。—合理跨距；C —主軸懸伸梁；﹑ —后﹑前支撐軸承剛度AB該一元三次方程求解可得為一實根：3321()()1BOABAOCEILmLC????并 且機床傳動軸用滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞驗算。其額定壽命 的計算公式為：h寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）31jhjFNnnj50()[]()CfKlP[]() Lh T105nhFfLThl????或 按 計 算 負(fù) 荷 的 計 算 公 式 進(jìn) 行 計 算 ：式 中 —額 定 壽 命 （ ;計 算 動 載 荷工 作 期 限 （ ),對 一 般 機 床 取 —小 時 。C—滾動軸承的額定負(fù)載（N）,根據(jù)《軸承手冊》 或《機床設(shè)計手冊》查取，單位用（kgf ）應(yīng)換算成（N） ；—速度系數(shù)， 為滾動軸承的計算轉(zhuǎn)速（r/mm） nf 103nif??—壽命系數(shù)， nf 5nnLf等 于 軸 承 的 工 作 期 限 ；—壽命系數(shù)，對球軸承 =3，對滾子軸承 = ；???103工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動的機床（車床、銑床、鉆床、磨床等Ff多數(shù)機床） ， ；1.~3?—功率利用系數(shù)，查表 3—3；NK—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 3—2；n—齒輪輪換工作系數(shù)，查《機床設(shè)計手冊》 ；lP—當(dāng)量動載荷，按 《機床設(shè)計手冊 》 。124863[]nLhT??0395[]n故軸承校核合格寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）323.4 傳動系統(tǒng)的Ⅳ軸及軸上零件設(shè)計3.4.1 齒輪的驗算驗算齒輪強度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗算。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力，對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。接觸應(yīng)力的驗算公式為（MPa）≤[ ]（3-1）??123j2081SjuKNZmBn??????? j?彎曲應(yīng)力的驗算公式為（3-2）??5123w208()SwjMPaYn?式中 N-齒輪傳遞功率（KW） ，N= ；dN??-電動機額定功率（KW） ；dN-從電動機到所計算的齒輪的機械效率；?-齒輪計算轉(zhuǎn)速（r/min）;jnm-初算的齒輪模數(shù)（mm）;B-齒寬（mm）Z-小齒輪齒數(shù)；u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u≥1， “+”號用于外嚙合， “-”號用于內(nèi)嚙合；-壽命系數(shù)：SKTnNQ?-工作期限系數(shù)： 160TOKmCT-齒輪在機床工作期限（ ）內(nèi)的總工作時間（h） ，對于中型機床的齒輪取ST=15000~20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認(rèn)為 T= /P，PS ST為變速組的傳動副數(shù)； 寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）33-齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）;1n-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表 3-1（以下均參見《機床設(shè)計指導(dǎo)》 ）OCm—疲勞曲線指數(shù)，查表 3-1；—速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 3-2；nK—功率利用系數(shù)，查表 3-3；N—材料強化系數(shù)，查表 3-4；Q—的極限值 ， 見表 3-5，當(dāng) ≥ 時，則取 = ；當(dāng) ＜SmaxSinSKSKmaxSKmaxS時，取 = ；minKin—工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取 =1.2~1.6；1 1—動載荷系數(shù)，查表 3-6；2