C6140普通車床主軸變速箱設(shè)計

1、.目錄摘要 . abstract目錄 . 1 緒論.11.1 畢業(yè)設(shè)計的目的11.2 機(jī)床主傳動設(shè)計要求12車床參數(shù)擬定.42.1車床主參數(shù)和基本參數(shù).42.1.1極限切削速度的確定.42.1.2主軸極限轉(zhuǎn)速的確定.42.1.3主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)和公比確定.52.1.4主電機(jī)的選擇.53 運(yùn)動設(shè)計.83.1傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇確定.83.1.1傳動形式的確定.83.1.2傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目.93.1.3傳動系統(tǒng)擴(kuò)大順序的安排 .93.1.4繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng).93.1.5 轉(zhuǎn)速圖的擬定.103.2齒輪齒數(shù)、帶輪的確定及傳動系統(tǒng)圖的繪制.123.2.1帶輪確定.123.2.2齒輪齒數(shù)的確定的要

2、求164 強(qiáng)度計算和結(jié)構(gòu)草圖計算.194.1確定計算轉(zhuǎn)速.194.1.1各軸、齒輪的計算轉(zhuǎn)速.194.2軸的估算和驗算.224.2.1主軸的設(shè)計與計算.224.2.2傳動軸直徑的估算.264.3齒輪模數(shù)的估算和計算.274.3.1齒輪模數(shù)的估算284.3.2齒輪模數(shù)的驗算.304.4軸承的選擇與校核.364.4.1一般傳動軸上的軸承選擇.364.4.2主軸軸承的類型.364.4.3軸承間隙調(diào)整和預(yù)緊.384.4.4軸承的校核.384.4.5軸承的密封和潤滑.404.5片式摩擦離合器的選擇與驗算404.5.1按扭矩選擇.414.5.2片式離合器的計算.414.5.3計算摩擦面的對數(shù)z415主軸箱

3、的設(shè)計.445.1主軸箱上的設(shè)計.446 結(jié)論與展望.46致謝. 47參考文獻(xiàn).48.1 緒論1.1畢業(yè)設(shè)計的目的 通過機(jī)床主運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思、分析方案、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計算、編寫技術(shù)要求文件和查閱級數(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握機(jī)床設(shè)計的過程和方法，使原有的知識有了進(jìn)一步的加深。（1） 課程設(shè)計屬于機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計課程的延續(xù)，通過設(shè)計實踐，進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握機(jī)械系統(tǒng)的一般方法。（2） 培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、精度設(shè)計、金屬工藝學(xué)、材料熱處理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識，進(jìn)行工程設(shè)計的能力。（3） 培養(yǎng)使用手

4、冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。（4） 提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。（5） 為進(jìn)入工廠打下基礎(chǔ)。1.2機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計要求（1）、主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級別，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動的開停、變速、換向和制動等，以滿足機(jī)床的運(yùn)動要求。（2）、主電動機(jī)具有足夠的功率，全部機(jī)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以滿足機(jī)床的傳動要求。（3）、主運(yùn)動的有關(guān)機(jī)構(gòu)，特別是主軸組件有足夠的精度、抗振性、溫升小和噪音小，傳動效率高，以滿足機(jī)床的工作性能要求。（4）、操作靈活可靠，調(diào)整維修方便，潤滑密封良好，以滿足機(jī)床的使用要求。（5）、結(jié)構(gòu)緊湊簡單、工藝性好、成本低、以滿足經(jīng)濟(jì)要求。三、車床主要

5、參數(shù)（規(guī)格尺寸）最大工件回轉(zhuǎn)直徑d（mm） 400 刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑 200 主軸通孔直徑 50 主軸頭號（jb2521-79） 6 最大工件長度l 750-20002 車床參數(shù)的擬定2.1車床主參數(shù)和基本參數(shù)2.1.1極限切削速度vmax、vmin的確定根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：允許的切速極限參考值如下：表 2-1允許的切速極限參考值加 工 條 件vmax(m/min)vmin(m/min)硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵工件3050硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳鋼工件150300螺紋加工和鉸孔38根據(jù)給出條件，取vmax=200 m/min 螺紋加工和鉸孔時取 vmin=5 m/m

6、in2.1.2主軸的極限轉(zhuǎn)速的確定計算車床主軸極限轉(zhuǎn)速時的加工直徑，按經(jīng)驗分別取k=0.5, rd =0.25dmax=kd=0.5400=200mmdmin=rddmax=0.25x200=50mm其中:dmax、dmin并不是指機(jī)床上可加工的最大和最小直徑，而是指實際使用情況下，采用vmax、（vmin）時常用的經(jīng)濟(jì)加工直徑。則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為：取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值，即 =1400r/min在中考慮車螺紋和鉸孔時，其加工的最大直徑應(yīng)根據(jù)實際加工情況選取。因此，此處選最大直徑為50mm取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值，即=31.5r/min轉(zhuǎn)速范圍rn=轉(zhuǎn)速范圍rn=44.44r/min考慮到設(shè)計的機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度要適

7、中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動，并選級數(shù)z=12，今以 和代入公式得r=12.7和43.8，因此取更合適。各級轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)列表中查出，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列表給出了的從110000的數(shù)值，因為。從表中找到 =1440r/min就可以每個5個數(shù)值選取一個，得列表如下31.5，45，63，90，125，180，250，355，500，710，1000，14002.1.3主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)z和公比的確定已知取z=12級 =1440 =31.5綜合上述可得：主傳動部件的運(yùn)動參數(shù) z=12 =1.412.1.4主電機(jī)的選擇合理地確定電機(jī)功率n，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率

8、因素。中型普通車床典型重切削條件下的用量如表2-2所示。刀具材料：yt15工件材料45號鋼，切削方式：車削外圓查下表可知：切深ap=3.5mm 進(jìn)給量f(s)=0.35mm/r切削速度v=90m/min表2-2 中型普通車床典型重切削條件下的切削用量 切削用量普通型 輕型 普通型 輕型 切深 3.5 3 4 3.5 進(jìn)給量 0.35 0.25 0.4 0.35 切削速度 90 75 100 80功率估算法用的計算公式a 主切削力：b 切削功率： pc=c 估算主電機(jī)功率： 中型機(jī)床上，一般都采用三相交流異步電動機(jī)作為動力源。可以在系列中選用，在選擇電動機(jī)型號時，應(yīng)注意根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定

9、電機(jī)功率，但電動機(jī)都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值 電機(jī)轉(zhuǎn)速： 選用時，要使電機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速和i軸轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動。查機(jī)械設(shè)計手冊可知：p值為5.5kw，按我國生產(chǎn)的電機(jī)在y系列的額定功率選擇。表2-3 y系列的額定功率電機(jī)型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速abcdey132s-45.5kw144015002161408938+0.01880+0.002fghkabacadhdbbl103313212280270210315200475圖2.1為y系列的電機(jī)的外形圖。圖2.1為y系列的電機(jī)的外形圖3 主傳動系統(tǒng)設(shè)計3.1傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)、轉(zhuǎn)速圖的確定3.1

10、.1傳動形式的確定集中傳動方式：傳動系的全部傳動和變速機(jī)構(gòu)集中裝在同一個主軸箱內(nèi)。 集中傳動適用于中、大型機(jī)床，尤其是ca6140,其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，便于集中操縱，安裝調(diào)整方便。利于降低制造成本；缺點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動件在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的振動、熱量，會使主軸產(chǎn)生變形，使主軸回轉(zhuǎn)中心線偏離正確位置而直接影響加工精度。3.1.2傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目 擬定傳動鏈的基本原則，就是以經(jīng)濟(jì)的滿足對機(jī)床的要求，可以滿足同樣要求的方案有很多種，在進(jìn)行傳動鏈的可能性分析時，應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理的原則，選出有最好的方案。轉(zhuǎn)速圖有助于各種方案的比較，并為進(jìn)一步確定傳動系統(tǒng)提供方便。擬定主運(yùn)動轉(zhuǎn)速圖應(yīng)該按照下列步驟進(jìn)

11、行：擬定傳動方案，包括傳動形式的選擇以及開停。換向，操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動形式則指傳動和變速的元件，機(jī)構(gòu)以及組成，安排不同特點(diǎn)的傳動形式，變速類型。傳動方案和形式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)，因此，確定傳動方案和形式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能、以及經(jīng)濟(jì)性等多方面統(tǒng)一考慮。級數(shù)為的傳動系統(tǒng)由若干個順序的傳遞組組成，各傳動組分別有個傳動副。即傳動副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為適合，即變速級數(shù)z應(yīng)為2和3的因子： 即 實現(xiàn)12級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副的組合:1) 2) 3) 4) 5) 在上述方案中，（1）（2）方案有時可以省掉一根軸，缺點(diǎn)是一個傳動組內(nèi)有四個傳動副

12、，如果用一個四聯(lián)滑移齒輪。則會增加軸向尺寸；如果用兩個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互銷，以防止兩個滑移齒輪同時嚙合，所以一般少用。（3）（4）（5）方案：按照傳動副“前多后少”的原則選擇z=322這一方案，但軸換向采用雙向片式摩擦離合器結(jié)構(gòu)，軸的軸向尺寸不至于過大，以免加長變速箱尺寸，第一傳動組的傳動副不宜過多，以2為宜因此此方案不宜采用，而應(yīng)選擇12=232。方案4）是比較合理的 12=2323.1.3 傳動系統(tǒng)擴(kuò)大順序的安排12=232的傳動副組合，其傳動組的擴(kuò)大順序又可以有形式：1) 2） 根據(jù)級比指數(shù)分配要“前密后疏”的原則，應(yīng)選用z=這一方案，然而對于我們所設(shè)計的結(jié)構(gòu)將會出現(xiàn)兩個問題

13、：第一變速組采用降速傳動時，由于摩擦離合器徑向結(jié)構(gòu)尺寸限制，使得軸上的齒輪直徑不能太小，軸上的齒輪則會成倍增大。這樣，不僅使-軸間中心距加大，而且-軸間的中心距也會輥大，從而使整個傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸增大。這種傳動不宜采用。如果第一變速組采用升速傳動，則軸至主軸間的降速傳動只能同后兩個變速組承擔(dān)。為了避免出現(xiàn)降速比小于允許的杉限值，常常需要增加一個定比降速傳動組，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這種傳動也不是理想的。如果采用這一方案則可解決上述存在的問題。3.1.4 繪制轉(zhuǎn)速圖車床主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示。 3.1.5 轉(zhuǎn)速圖的擬定運(yùn)動參數(shù)確定以后，主軸各級轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定了電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上

14、，選擇電機(jī)型號，確定各中間傳動軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運(yùn)動的轉(zhuǎn)速圖，使主運(yùn)動逐步具體化。圖3.1轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)網(wǎng)分配降速比: 設(shè)計機(jī)床主軸變速傳動時，為了避免從動齒輪過大而增加箱體的徑向尺寸，一般限制降速最小傳動比umin1/4,為避免擴(kuò)大傳動誤差，減少振動噪聲，一般限制直齒圓柱齒輪的最大升速比umax,因此決定了一個傳動組的最大變速范圍該車床主軸傳動系統(tǒng)共設(shè)有四個傳動組其中有一個是帶傳動。根據(jù)降速比分配應(yīng)“前慢后快”的原則以及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動組最小傳動比?？偟膫鲃颖龋?a 決定軸-的最小降速傳動比主軸上的齒輪希望大一些，能起到飛輪的作用，所以最后一個變速組的最小降速傳動比取極限1

15、/4，公比=1.41，1.414=4，最末一級間的間隔為6級b 中間軸傳動比可按先快后慢的原則，確定最小傳動比，根據(jù)基比指數(shù)確定其他傳動比 軸最小傳動比 因為 所以 軸最小傳動 軸采用升速傳動，加大齒輪外徑，使主動輪齒根直徑大于離合器外轂。因此，皮帶輪的傳動比為. 3.2傳動原理圖3.2 齒輪齒數(shù)的確定及傳動系統(tǒng)圖的繪制3.2.1帶輪確定因為床頭箱內(nèi)部緊湊，而第一軸除皮帶輪外的受力不大，沒有必要為抵消皮帶的拉力而選用大的軸承和軸，所以用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)更劃算。1、選擇三角帶型號根據(jù)計算功率p-電機(jī)額定功率ka-工作情況系數(shù)車床的啟動載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，兩班制工作時，取ka =1.1故=5.5x

16、1.1=6.05kkw2、選擇v帶的帶型根據(jù)計算功率和電機(jī)額定轉(zhuǎn)速查機(jī)械設(shè)計圖811選用b型。3、確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗算帶速v 皮帶輪的直徑越小，帶的彎曲應(yīng)力就越大，為了提高帶的使用壽命，小帶輪直徑不宜過小。1） 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑。由表86和表88.取小帶輪的基準(zhǔn)直徑=1322）驗算帶速因為5m/sv30m/s，故帶速合適。4、計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑 因為得 軸的轉(zhuǎn)速n1為699.85r/min所以大帶輪直徑圓整為280。 軸的實際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速誤差對于帶傳送裝置，轉(zhuǎn)速誤差允許在范圍內(nèi)。5、確定v帶的中心距初定中心距為500mm。由下列公式計算所需的基準(zhǔn)長度ld由查表82選帶的基準(zhǔn)長度ld=1

17、600mm.按下列公式計算實際中心距a 6、 驗算小帶輪的包角因此，小帶輪包角取值合理。7、 計算帶的根數(shù)z1） 計算單根v帶的額定功率pr 由、和b型帶查表8-4a，由插補(bǔ)法得 由、和b型帶查表84b得查表85得，表82得2） 計算單根v帶的根數(shù)z 因此，帶的根數(shù)為3。8、 計算單根v帶的初拉力的最小值（帶型y z a b c d e 0.02 0.06 0.10 0.18 0.30 0.61 0.92由上表知道b型帶的單位長度質(zhì)量q=0.18kg/m 應(yīng)使帶的實際初拉力9、 計算壓軸力 壓軸力的最小值帶輪結(jié)構(gòu)工作表如下表所示。帶型號帶長ld中心距帶輪直徑mm帶根數(shù) 作用于軸上的壓力大帶輪小

18、帶輪b 1600530280132 31360n主軸箱的動力是從主電機(jī)經(jīng)過皮帶輪和三角帶傳遞給軸，并且輸進(jìn)主軸箱，為防止軸在三角帶的張力作用下產(chǎn)生變形，設(shè)計時將皮帶輪先通過花鍵套、滾動軸承和法蘭安裝在箱體上。從而使張力由床身承受，扭矩由花鍵套傳遞給軸。軸不在因皮帶輪的張力而產(chǎn)生彎曲變形，故軸上的零件的動作條件得到改善。如下圖所示3.2.2齒輪齒數(shù)的確定的要求 3.3 齒輪的壁厚1）確定齒輪齒數(shù)可用計算法或查表確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡便，根據(jù)要求的傳動比u和初步定出的傳動副齒數(shù)和，查表即可求出小齒輪齒數(shù)選擇時應(yīng)考慮：1.傳動組小齒輪應(yīng)保證不產(chǎn)生根切。對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其最小齒數(shù)=172.齒輪的齒數(shù)和

19、不能太大，以免齒輪尺寸過大而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)增大，一般推薦齒數(shù)和100-120。3.同一變速組中的各對齒輪，其中心距必須保證相等。 4采用三聯(lián)滑移齒輪時，最大齒輪齒數(shù)與次大齒輪齒數(shù)差應(yīng)該大于或等于4。.5保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚6 保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定的范圍之內(nèi)。 查機(jī)械制造裝備設(shè)計表3-9第一變速組：，時，、70、72、75、84.，時，、72、75、84.符合條件的72、75和84。因此選。于是得變速組a的兩個傳動副的主從齒輪數(shù)分別為：49、35；28、56第二變速組：時，、82、84、85、87、89、90.時，、84、86、87、89、90.時，、81、84

20、、87、88、91.符合條件的和87因此選。于是得變速組b的三個傳動副的主從齒輪數(shù)分別為：36、51；29、58；23、64。第三變速組：時，、84、86、87、89、90、92、93、95、104、105.時，、84、85、86、89、90、91、94、95、104、105.符合條件的、104 和105因此選。于是得變速組c的兩個傳動副的主從齒輪數(shù)分別為：70、35；21、84 變速組第一變速組第二變速組第三變速組齒數(shù)和8487105齒輪z1z2z3z4z5z6z7z8z9z10z11z12z13z14齒數(shù)4935285636512958236470352184表2.32）驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差由

21、于確定的齒輪齒數(shù)所得的實際轉(zhuǎn)速與傳動設(shè)計的理論轉(zhuǎn)速難以完全相符，需要驗算主軸各級轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過10(-1)%。主軸各級實際轉(zhuǎn)速值用下式計算其中 滑移系數(shù)=0.02ua ub uc分別為各級的傳動比 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對誤差的絕對值表示n=10(-1)%=4.1%同樣其他的實際轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速誤差如下:表3-4主軸轉(zhuǎn)速n1n2n3n4n5n6n7n8n9n10n11n12標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速31.545639012518025035550071010001440實際轉(zhuǎn)速31.3544.262.3387.8123.8175.1247.6350.2495.3700.5990.651401轉(zhuǎn)速誤

22、差0.481.81.072.50.972.80.971.40.951.40.942.8轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。 3）繪制主傳動系統(tǒng)圖 按照主傳動轉(zhuǎn)速圖以及齒輪齒數(shù)繪制主傳動系統(tǒng)圖如下3.5所示 圖3.5主傳動系統(tǒng)圖4 強(qiáng)度計算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計4.1 確定計算轉(zhuǎn)速4.1.1 各軸、齒輪的計算轉(zhuǎn)速主軸的計算轉(zhuǎn)速： iii軸 計算轉(zhuǎn)速1. iii軸最低轉(zhuǎn)速125r/min，2. 可使主軸獲得31.5r/min、250r/min兩級轉(zhuǎn)速，3. 其中250r/min大于nj，需要傳遞全部功率，4. 所以iii軸計算轉(zhuǎn)速為125r/minii軸 計算轉(zhuǎn)速1. iii軸計算轉(zhuǎn)速為125r/min，由ii軸最低轉(zhuǎn)速3

23、55r/min得來，需要傳遞全部功率，2. 所以 ii軸計算轉(zhuǎn)速為355r/min。i 軸 計算轉(zhuǎn)速 ii軸計算轉(zhuǎn)速為355r/min，由i軸最低轉(zhuǎn)速710r/min得來，需要傳遞全部功率，所以， i軸計算轉(zhuǎn)速為710r/min變速組c 最小齒輪 z=21，裝在第iii軸上，使主軸獲得31.5180r/min共6級，其中主軸的計算轉(zhuǎn)速為90r/min，故z=21齒輪計算轉(zhuǎn)速為355r/min齒輪 z=84，裝在第軸上，獲得31.5180r/min共6級，其中主軸的計算轉(zhuǎn)速為90r/min，故z=84齒輪計算轉(zhuǎn)速為90r/min齒輪 z=70，裝在第iii軸上，使主軸獲得2501400r/min

24、共6級，其中主軸的計算轉(zhuǎn)速為355r/min，故z=70，齒輪計算轉(zhuǎn)速為125r/min齒輪 z=35，裝在第軸上，獲得2501400r/min共6級，其中主軸的計算轉(zhuǎn)速為90r/min，故z=35齒輪計算轉(zhuǎn)速為250r/min變速組b 最小齒輪 z=23，裝在第ii軸上。iii軸獲得125、355r/min ，其中iii軸的計算轉(zhuǎn)速為125r/min，故z=23齒輪計算轉(zhuǎn)速為355r/min。齒輪 z=64，裝在第iii軸上。iii軸獲得125、355r/min ，其中iii軸的計算轉(zhuǎn)速為125r/min，故z=64齒輪計算轉(zhuǎn)速為355r/min。z=29，裝在第ii軸上。iii軸獲得180

25、、500r/min ，其中iii軸的計算轉(zhuǎn)速為125r/min，故z=29齒輪計算轉(zhuǎn)速為355r/min。齒輪 z=58，裝在第iii軸上。iii軸獲得180、500r/min ，其中iii軸的計算轉(zhuǎn)速為125r/min，故z=58齒輪計算轉(zhuǎn)速為180r/min。 z=36，裝在第ii軸上。iii軸獲得250、710r/min ，其中iii軸的計算轉(zhuǎn)速為125r/min，故z=36齒輪計算轉(zhuǎn)速為355r/min。齒輪 z=52，裝在第iii軸上。iii軸獲得250、710r/min ，其中iii軸的計算轉(zhuǎn)速為125r/min，故z=52齒輪計算轉(zhuǎn)速為250r/min變速組a最小齒輪 z=28，

26、ii軸獲得355r/min ，其中ii軸的計算轉(zhuǎn)速為355r/min，故z=28齒輪計算轉(zhuǎn)速為710r/min齒輪 z=56ii軸獲得355r/min ，其中ii軸的計算轉(zhuǎn)速為355r/min，故z=56齒輪計算轉(zhuǎn)速為355r/min齒輪 z=49，ii軸獲得1000r/min ，其中ii軸的計算轉(zhuǎn)速為355r/min，故z=49齒輪計算轉(zhuǎn)速為710r/min齒輪 z=35ii軸獲得1000r/min ，其中ii軸的計算轉(zhuǎn)速為355r/min，故z=35齒輪計算轉(zhuǎn)速為1000r/min4.2軸的估算和驗算4.2.1 主軸的設(shè)計與計算主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件的主軸參與切削成形運(yùn)動，

27、因此它的精度和性能性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度與表面粗糙度）。1）主軸直徑的選擇查表可以選取前支承軸頸直徑d1=105 mm后支承軸頸直徑 d2=(0.70.85)d1=73.589.25 mm 選取 d2=75 mm2）主軸內(nèi)徑的選擇車床主軸由于要通過棒料，安裝自動卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿必須是空心軸。確定孔徑的原則是在滿足對空心主軸孔徑要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求盡可能取大些。推薦：普通車床d/d(或d1/d1)=0.550.6其中 d主軸的平均直徑，d= (d1+d2)/2 d1前軸頸處內(nèi)孔直徑d=(0.550.6)d=49.554mm所以，內(nèi)孔直徑取52mm主軸

28、錐孔對支撐軸徑a、b的跳動，近軸端允差0.005mm，離軸端300mm處允差0.01mm，錐度的接觸率大于70%，表面粗糙度ra0.4um，硬度要求hrc48.3）前錐孔尺寸前錐孔用來裝頂尖或其它工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。選擇如下：莫氏錐度號取6號標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐度尺寸大端直徑 d=63.3484）主軸前端懸伸量的選擇軸懸伸量指主軸前端面到前支撐徑向反力作用點(diǎn)（一般即為前徑支撐中點(diǎn)）的距離，它主要取決于主軸前端部結(jié)構(gòu)形式和尺寸，前支撐軸配置和密封等。因此，主要由結(jié)構(gòu)設(shè)計確定。懸伸量與主軸部件的剛度和抗振性成反比，故應(yīng)取小值主軸懸伸量與前軸頸直徑之比a/d1=0.61.25a=(0.61

29、.5)d1=66131.25mm所以，懸伸量取120mm5）主軸合理跨距和最佳主軸跨距是決定主軸系統(tǒng)精度剛度的重要影響因素，目的是找出在切削力的作用下，主軸前端的柔度值最小的跨距稱為最優(yōu)跨距（）根據(jù)表3-14 見金屬切削機(jī)床設(shè)計計算前支承剛度。 前后軸承均用雙列短圓柱滾子軸承，并采用前端定位的方式。查表 =1700901.4=9.26105 n/mm因為后軸承直徑小于前軸承，取kb =6.61105n/mm其中 為參變量綜合變量其中 e彈性模量，取e=2.0105 n/mm2 i轉(zhuǎn)動慣量，i=(d4-d4)/64=3.14(804-454)=1.81106mm4 = =0.3909由圖4.1主

30、軸最佳跨距計算線圖中，在橫坐標(biāo)上找出=0.3909的點(diǎn)向上作垂線與的斜線相交，由交點(diǎn)向左作水平線與縱坐標(biāo)軸相交，得l0/a=2.5。所以最佳跨距l(xiāng)0 l0=2.5120=300又因為合理跨距的范圍 l合理=(0.753)l0=2251600 所以取l=625mm圖4.1 主軸最佳跨距計算線圖圖42 主軸布置簡圖6）主軸剛度的驗算對于一般受彎矩作用的主軸，需要進(jìn)行彎曲剛度驗算。主要驗算主軸軸端的位移y和前軸承處的轉(zhuǎn)角a。如主軸前端作用一外載荷f如下圖切削力 fz=3026n撓度 ya= = =0.029 y=0.0002l=0.0002625=0.125 yay傾角 a= = =0.000269

31、前端裝有圓柱滾子軸承，查表a=0.001rad aa 符合剛度要求。7） 主軸的材料與熱處理材料為45鋼，調(diào)質(zhì)到220250hbs，主軸端部錐孔、定心軸頸或定心圓錐面等部位局部淬硬至hrc5055，軸徑應(yīng)淬硬。4.2.2傳動軸直徑的估算傳動軸除應(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)載荷和扭矩載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。車床主軸傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可不必驗算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動軸直徑： mm其中：n該傳動

32、軸的輸入功率kwnd電機(jī)額定功率；從電機(jī)到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積取v帶的傳動效率=0.96，齒輪的傳動效率為0.995，滾動軸承的傳動效率為0.99（一對）該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速r/min每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角(deg/m),可根據(jù)傳動軸的要求選取如表4-1所示。表4-1 軸允許的扭轉(zhuǎn)角 剛度要求允許的扭轉(zhuǎn)角 主 軸 一般的傳動軸較低的傳動軸0.5111.51.52對于一般的傳動軸，取=1.5軸 kw=710 r/min mm 為了傳遞轉(zhuǎn)矩，選用花鍵軸，所以d1=24.1x（1-7%）=22.4mm圓整后去d1=30mm。軸 kw=355 r/min mm 為了傳遞轉(zhuǎn)矩，選用花鍵軸，所

33、以d2=28.67x（1-7%）=26.67mm圓整后去d2=35mm。軸 kw=125r/min mm為了傳遞轉(zhuǎn)矩，選用花鍵軸，所以d2=37.14x（1-7%）=34.54mm圓整后去mm。查表可以選取花鍵的型號其尺寸分別為軸取 軸取 軸取 4.3 齒輪模數(shù)的估算和計算4.3.1齒輪模數(shù)的估算根據(jù)齒輪彎曲疲勞的估算：其中、z應(yīng)為同一齒輪的計算轉(zhuǎn)速和齒輪齒數(shù)，并且取乘積最小的代入上式，1） 第一變速組由轉(zhuǎn)速圖得z1=49齒輪的計算轉(zhuǎn)速為710r/min。z2=35齒輪的計算轉(zhuǎn)速為1000r/min。z3=28齒輪的計算轉(zhuǎn)速為710r/min。z4=56齒輪的計算轉(zhuǎn)速為355/min。根據(jù)pd

34、=5.28kw mm因此取2） 第二變速組由轉(zhuǎn)速圖得z5=36齒輪的計算轉(zhuǎn)速為355r/min。z6=52齒輪的計算轉(zhuǎn)速為250r/min。z7=29齒輪的計算轉(zhuǎn)速為355r/min。z8=58齒輪的計算轉(zhuǎn)速為180/min。z9=23齒輪的計算轉(zhuǎn)速為355r/min。z10=64齒輪的計算轉(zhuǎn)速為125/min。pd=5.25kw因此取3） 第三變速組由轉(zhuǎn)速圖得z11=70齒輪的計算轉(zhuǎn)速為125r/min。z12=35齒輪的計算轉(zhuǎn)速為250r/min。z13=21齒輪的計算轉(zhuǎn)速為355r/min。z14=84齒輪的計算轉(zhuǎn)速為90/min。pd=5.20kw因此取mw=3齒輪接觸疲勞強(qiáng)度mj其中

35、為大齒輪的計算轉(zhuǎn)速，a為齒輪中心距。由中心距a及齒數(shù)、求出模數(shù)1) 第一變速組z1+z2=z3+z4=84pd=5.28kw 取模數(shù)為2mm。2) 第二變速組z5+z6=z7+z8= z9+z10=87pd=5.25kw 取模數(shù)為3mm。3） 第三變速組z11+z12=z13+z14= 105pd=5.2kw 取模數(shù)為3mm。據(jù)估算所得和中較大的值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。第一變速組m1=2.5；第二變速組m2=3；第三變速組m3=3齒輪塊設(shè)計：機(jī)床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速結(jié)構(gòu)。根據(jù)各傳動軸的工作特點(diǎn)，第一擴(kuò)大組、第二擴(kuò)大組以及第三擴(kuò)大組的滑移齒輪均采用了整體式的滑移齒輪。所以滑移齒輪與傳動軸

36、間均采用花鍵連接。從工藝角度考慮，其他固定齒輪（主軸上的齒輪除外）也采用花鍵連接。4.3.2 齒輪模數(shù)的驗算因為設(shè)計的是機(jī)床，所以齒輪對強(qiáng)度及精度都有一定的要求，齒輪應(yīng)具有較高的強(qiáng)度及齒面具有高硬度；齒輪選用的是40cr調(diào)制處理，硬度250280hbw，驗算時選相同模數(shù)中承受載荷最大齒數(shù)最少的齒輪，一般對高速傳動齒輪以驗算接觸疲勞強(qiáng)度，對于低速傳動的齒輪以驗算彎曲疲勞強(qiáng)度為主，對硬齒面軟齒心的滲碳淬火齒輪，一定要驗算彎曲疲勞強(qiáng)度。根據(jù)齒輪的接觸疲勞計算齒輪模數(shù)公式為：mm根據(jù)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度計算齒輪模數(shù)公式為：mm式中：p-計算齒輪傳遞的額定功率 -計算齒輪（小齒輪）的計算轉(zhuǎn)速r/min-齒

37、寬系數(shù)，常取610；-計算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動中最小齒輪的齒數(shù)；-大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，；“+”用于外嚙合，“-”號用于內(nèi)嚙合；-壽命系數(shù)，；-工作期限系數(shù)，；齒輪等傳動件在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù)m和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)con-齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/min;t-預(yù)定的齒輪工作期限，中型機(jī)床推薦：t=1500020000h;-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)-功率利用系數(shù)-材料強(qiáng)化系數(shù)。幅值低的交變我荷可使金屬材料的晶粒邊界強(qiáng)化，起著阻止疲勞細(xì)縫擴(kuò)展的作用；（壽命系數(shù)）的極限當(dāng)；-工作情況系數(shù)。中等沖擊的主運(yùn)動：=1.21.6；-動載荷系數(shù)-齒向載荷分布系數(shù)y-齒形系數(shù)；、-許用彎曲、接觸應(yīng)力mpa1) 第一變

38、速組：相同模數(shù)中行承載最大齒數(shù)最少的齒輪為z=28. z=28位于軸，屬于高速軸，按照接觸疲勞強(qiáng)度驗算齒輪模數(shù)。kwmm節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級為7級 。 =1.2 由表9得：=1 =0.90 由表可知 所以 取ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，取齒輪材料為45 整淬=1100mpa =320mpa由表10可知 可查得 y=0.45所以 模數(shù)取2.5符合要求。同樣可以校核其它齒輪的模數(shù)也符合要求。2) 第二變速組：相同模數(shù)中行承載最大齒數(shù)最少的齒輪為z=23. 按照接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度驗算齒輪模數(shù)。kwmm節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級為7級 。 =1.2 由表9得：=

39、1 =0.90 由表可知 所以 取ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，取齒輪材料為45 整淬=1100mpa =320mpa由表10可知 可查得 y=0.408所以 模數(shù)取3符合要求。3) 第三變速組：相同模數(shù)中行承載最大齒數(shù)最少的齒輪為z=19. 按照彎曲疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度驗算齒輪模數(shù)。kwmm節(jié)圓速度m/s由表8可得：取精度等級為7級 。 =1.2 由表9得：=1 =0.90 由表可知 所以 取ks=0.6由表11 許用應(yīng)力知，取齒輪材料為45 整淬=1100mpa =320mpa由表10可知 可查得 y=0.386所以 模數(shù)取3符合要求。z1z2z3z4z5z6z7z8z9z10z11

40、z12z13z14齒數(shù)4935285636522958236470352184模數(shù)2.533分度圓直徑122.587.570140108156871746919221010563252齒根高h(yuǎn)3.753.75齒頂高h(yuǎn)33齒頂圓直徑da127.592.575145114162931807519821611169258齒根圓直徑df116.2581.2563.75133.75101.5148.579.5166.561.5184.5202.597.555.5244.5中心距105130.5157.5齒寬17.521214.4 軸承的選擇與校核機(jī)床傳動軸常用的滾動軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功

41、率和噪音等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對軸的剛度、支承孔的加工精度要求都比較高，異常球軸承用得更多。但滾錐軸承的內(nèi)外圈可以公開。裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時在沒有軸向力時，也常采用這種軸承。選擇軸承的型式和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其它結(jié)構(gòu)條件。即要滿足承載能力要求，又要符合孔的加工工藝，可以用輕、中、或重系列的軸承來達(dá)到支承孔直徑的安排要求?；ㄦI軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑，一般傳動軸承選用g級精度。4.4.1一般傳動軸上的軸承選擇為了安裝方便，軸上傳動件的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔直徑，均采用深溝球軸承，為了便于裝配和軸承間隙調(diào)整，軸均采用圓錐

42、滾子軸承，滾動軸承均采用e級精度。其具體的型號和尺寸如下軸 前支撐：6206；中支撐：6206、6205；后支撐：6207軸 前支撐：30206；后支撐：30206軸 前支撐：30208；中支撐：6210；后支撐：302084.4.2主軸軸承的類型主軸的前軸承選取雙列向心短圓柱滾子軸承，內(nèi)孔有1：12錐度，與主軸的錐形軸徑相匹配，軸向移動為內(nèi)圈，可把內(nèi)圈脹大，以消除徑向間隙或預(yù)緊，軸承的滾動體為滾子，能承受較大的徑向載荷和較高的轉(zhuǎn)速，軸承有兩列滾子交叉排列，數(shù)量較多，剛性很高，溫升低，但不能承受軸向力，必須和能承受軸向力的軸承（60角的雙向推力角接觸球軸承，是一種新型軸承，用來承受雙向軸向載荷

43、，為保證軸承不受徑向載荷，軸承外圈的公稱外徑與它配套的同孔徑雙列滾子軸承相同，但外徑公差帶在零線的下方。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高。)使用，因此整個部件支承結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。前端軸承為nn3021k, 后端軸承為nn3015k中間軸承為6214深溝球軸承和雙向推力角接觸球軸承234420。軸承尺寸如下表所示。軸承型號ddbrnn3015k11575301.1nn3021k145105401.5621616080262234420150100601.5軸承的精度和配合主軸軸承精度要求比一般傳動軸高，前軸承的誤差對主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承精度選擇高一級。因此前軸承的精度為c

44、，前軸承的精度為d。軸承與軸和軸承與箱體之間的配合都采用過渡配合。圖4.1 軸承外形圖4.4.3 軸承間隙調(diào)整和預(yù)緊為了提高主軸回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗振性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過大的預(yù)負(fù)載對提高剛度沒有明顯效果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會增大，軸承壽命將因此而降低。調(diào)整結(jié)構(gòu)形式如下圖所示： 圖4.2 主軸調(diào)整圖調(diào)整說明：用螺母軸向移動軸承內(nèi)圈，使內(nèi)圈徑向增大，特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單。移動量完全靠經(jīng)驗，一旦調(diào)整過緊，難以把內(nèi)圈退回。4.4.4軸承的較核1) 滾動軸承的疲勞壽命驗算或額定壽命 (h

45、) 額定動載荷(n) 計算動載荷(n)滾動軸承的許用壽命(h)，一般取1000015000(h)壽命指數(shù)，對球軸承 =3 ，對滾子軸承=10/3速度系數(shù)， 軸承的計算轉(zhuǎn)數(shù) r/min壽命系數(shù)， 使用系數(shù) 轉(zhuǎn)化變化系數(shù) 齒輪輪換工作系數(shù) 當(dāng)量動載荷 (n) (n) (n)、靜徑向，軸向系數(shù)校驗軸上的軸承軸選用的軸承為深溝球軸承6107，其基本額定負(fù)荷為12.5kn。由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值為710r/min所以齒輪越小越靠近軸承，對軸的要求越高，根據(jù)設(shè)計要求，應(yīng)對軸末端的軸承進(jìn)行校核。齒輪的直徑 d=24x2.5=60mm。軸的傳遞轉(zhuǎn)矩 齒輪受到的切向力 齒輪受到的軸向力齒輪收到的徑向力因此，軸承的當(dāng)量動載荷= =096 =0.8 =0.8 = =230726.9同樣可以較核其它軸承也符合要求。4.4.5 軸承的密封和潤滑滾動軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，滾動體和軸承