最大加工直徑為400mm的普通車床的主軸箱部件設(shè)計(jì)[4kw140045公比141]

1、院專班學(xué)姓機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)系：業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 級(jí)：號(hào)：名：指導(dǎo)老師: 日 期:2削w4一. 4二. 普通車床主動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的擬定42.1已知條件42.2車床參數(shù)和電動(dòng)機(jī)的選擇52.3確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)52.4車床的規(guī)格5三. 運(yùn)那s計(jì)63.1擬定傳動(dòng)方案63.2確定結(jié)構(gòu)式63.3設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)73.4確定各軸轉(zhuǎn)速83.5確定轉(zhuǎn)速閣93.6確定各變速組傳動(dòng)副齒輪齒數(shù)103.7繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖13四. 動(dòng)力設(shè)計(jì)144.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)144.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率pd144.1.2選擇帶型154.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速164.1.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角164.

2、1.5確定帶的根數(shù)z184.1.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸184.1.7確定帶的張緊裝罝184.1.8計(jì)算壓軸力184.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)204.3軸的設(shè)計(jì)與校核244.4傳動(dòng)軸的直徑估算264.5ii軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核計(jì)算284.6主軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核324.7片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算354.8軸承的選用及校核374.9鍵的選用及校核404.10軸承端蓋設(shè)計(jì)414.11箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)414.12潤(rùn)滑與密封43總屬4546（ c:ad圖紙）主軸零件圖autocad 圖形 dwg j 177 kbrjm （ cad圖紙）主軸箱剖面圖autocad 圖形 dwg j 180 kb（ cad圖紙）主軸箱s開(kāi)

3、圖autocad 圖形 dwg j 250 kb（ cad圖紙）鎊速圖和傳動(dòng)g統(tǒng)圖autocad 圖形 dwg j 167 kb設(shè)計(jì)說(shuō)明書microsoft word 97 - 2003 do". 1.49 mb是滅加工 徑為400m m的普通車宋 的主軸箱部件設(shè)計(jì)4kw , 1400 ,microsoft word 97 - 2003 do."-s-z1刖目該設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分，本次設(shè)計(jì)主要從機(jī)床的級(jí)數(shù)入手，與 結(jié)構(gòu)式，結(jié)構(gòu)m擬定，再到齒輪和軸的設(shè)計(jì)，再選擇主傳動(dòng)配合件對(duì)軸和齒輪及配合 件進(jìn)行校核，將主傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化”，設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重

4、進(jìn)行 傳動(dòng)軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、箱體、澗滑、與密封、傳動(dòng)軸及滑移齒輪零件的 設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。本次突山了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，在保證機(jī)床的基本要求下，根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的原則擬 定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，對(duì)機(jī)床的機(jī)構(gòu)進(jìn)行精簡(jiǎn)，力求降低生產(chǎn)成本；主軸和齒輪設(shè)i十在 滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)材料的選擇也應(yīng)采用折屮的原則，不選擇過(guò)商強(qiáng)度的材料從而 造成浪費(fèi)。設(shè)計(jì)目的通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)訃，在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò) 程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技水文件 和查閱技術(shù)資料等方而的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并 具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)

5、算能力。二. 普通車床主動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的擬定2.1己知條件最大加工直徑為0=400111；主軸最高轉(zhuǎn)速nmax =1400r/min,2.2車床參數(shù)和電動(dòng)機(jī)的選擇此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床根據(jù)任務(wù)書上提供的條件，電動(dòng)機(jī)的功率為4kw，選擇電動(dòng)機(jī)的 型號(hào)為y112m-4,電動(dòng)機(jī)具體數(shù)據(jù)如下表所示：電動(dòng)機(jī)參數(shù)表電動(dòng)機(jī)信號(hào)額定功率滿載轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)同步轉(zhuǎn)速y112m-44kw1440r/min4級(jí)1500r/min2.3確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)根據(jù)任務(wù)書提供的條件，可知傳動(dòng)公比p=1. 41。根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)由公式：k'則有：7=1+1igpd >71 400轉(zhuǎn)速范圍'= = = 31.11 min

6、45由上述綜合可得z = + l = lg31" +1 = 11由此可知機(jī)床主軸共有11級(jí)。 lg 夕lgl.41因?yàn)閜=1.41=l.066,根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)查表標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。首先找到最小極限轉(zhuǎn)速45,再每跳過(guò)5個(gè)數(shù)（1.261.066 ）取一個(gè)轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.41 的數(shù)列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400 r/min。2.4車床的規(guī)格根據(jù)以上的計(jì)算和設(shè)計(jì)任務(wù)書可得到本次設(shè)計(jì)車床的基本參數(shù):車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表最大加最高轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速電機(jī)功率公比轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)工直徑打max以minp（pzmax(r/min )(r

7、/min)(kw)40014004541.4111三. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3.1擬定傳動(dòng)方案擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系 統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及其組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng) 型式、變速類型。傳動(dòng)方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。 因此，確定傳動(dòng)方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)性等多方而統(tǒng)一考慮。3.2確定結(jié)構(gòu)式對(duì)于z=ll可以按照由z=12然后有一個(gè)級(jí)別是重復(fù)的?？傻茫?2 = 3x2x212 = 2x3x212 = 2x2x3主變速傳動(dòng)系從電動(dòng)機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)轉(zhuǎn)速較高， 傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較

8、小，尺寸小一些，反之，靠近主軸的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大, 尺寸就較大。因此在擬定主變速傳動(dòng)系時(shí)，應(yīng)盡可能將傳動(dòng)副較多的變速組安排在前 妞，傳動(dòng)副數(shù)少的變速組放在后妞，使主變速傳動(dòng)系中更多的傳動(dòng)件在高速范圍內(nèi)工 作，尺寸小一些，以節(jié)省變速箱的造價(jià)，減小變速箱的外形尺寸；也就是滿足傳動(dòng)副 前多后少的原則，因此確定傳動(dòng)方案為：12=3x2x2;rfl 12=3x2x2傳動(dòng)式付得6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為：12=3,x23x2612=34x2,x2212=32x26x2,12=3,x26x2312=34x22x2,12=32x2,x26依據(jù)傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則選擇方案為：12

9、= 3,x23x26；3.3設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍：在降速傳動(dòng)吋，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使進(jìn)徑向尺寸過(guò)大，常限制最小傳動(dòng)比，zmin >1/4,升速傳動(dòng)吋，為防止產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和噪音，常限制最大傳動(dòng)比斜齒輪比較平穩(wěn)，可取zmax 2«5 ,故變速組的最大變速范圍為tax = zmax "min彡810。檢查變速組的變 速范圍是否超過(guò)極限值時(shí)，只需檢杳最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都 比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)人組的變速范圍不超過(guò)極限值，其他變速纟 11就不會(huì)超 過(guò)極限值。依據(jù)中間軸變速范圍小的原則沒(méi)計(jì)沒(méi)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)如t所示：系統(tǒng)

10、結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組:r±max = umaxu±min = 2/0.25= 8 r2 =(px-) =1.416(2_,) =7.86<8 10 其中 p = 1.41,x2=6, p2=2 ;最后一個(gè)擴(kuò)大組轉(zhuǎn)速符合要求，則其他變速組的變速范圍肯定也符合要求。3.4確定各軸轉(zhuǎn)速1.分配總降速變速比由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速& =1440/7min不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比變速副2.確定傳動(dòng)軸數(shù)變速軸軸數(shù)=變速組數(shù)+定比變速副數(shù)+ 1 = 3 + 1 + 1 = 50 3.確定各軸轉(zhuǎn)速在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按變速順序依次設(shè)

11、為i、ii、iii、iv （主 軸）。1與ii、ii與iii、iii與iv軸之間的變速組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由iv （主軸） 開(kāi)始，確定i、ii、iii軸的轉(zhuǎn)速。己知各級(jí)轉(zhuǎn)速如i:1400、 1000、 710、 500、 355、 250、 180、 125、 90、 63、 45、 31.5r/min。先來(lái)確定iii軸的轉(zhuǎn)速變速組0蝕脯動(dòng)# = 1416 = 8 = l |8w1，顏個(gè)糊副的傳動(dòng)比/c!=l = ±7 _2_£必然是兩個(gè)極限值：4>11結(jié)合結(jié)構(gòu)式，iii軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：125、180、250、355、500、710。確定軸ii的轉(zhuǎn)速變速組b

12、的級(jí)比指數(shù)為3,希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致變速比太小，可取么= 一 =-軸ii的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710。z1 （p32.81定軸i的轉(zhuǎn)速對(duì)于軸i，其級(jí)比指數(shù)為1，可取：i“i = z-i（l2 =二 ia3 = 一確cp'- 2（p 1.411定軸i轉(zhuǎn)速為710;電動(dòng)機(jī)與軸i的定變傳動(dòng)比/ = 1440/710 = 2.03;3.5確定轉(zhuǎn)速圖1440<r/nin)1000710500355250180125906345<r/nin>3.6確定各變速組傳動(dòng)副齒輪齒數(shù)確定齒輪齒數(shù)的原則和要求： 齒輪的齒數(shù)和&不應(yīng)過(guò)大；齒輪的齒數(shù)和&a

13、mp;過(guò)大會(huì)加大兩軸之間的中心距，使機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦么100200. 最小齒輪的齒數(shù)要盡可能少；但同時(shí)要考慮：最小齒輪不產(chǎn)生根切，機(jī)床變速箱中標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù)受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪最小齒數(shù)應(yīng)大于1820;齒輪齒數(shù)應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求：實(shí)際傳動(dòng)比（齒數(shù)之比）與理論傳動(dòng) 比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動(dòng)比）之間又誤差，但不能過(guò)大，確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤 差，一般不應(yīng)超過(guò)±10% （爐-1） %,即：-n <±10（ -1）%n理要求的主軸轉(zhuǎn)速；齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的主軸轉(zhuǎn)速；齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳 動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)

14、械設(shè)u手冊(cè)推薦的方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí),變速組a每對(duì)齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表3-9中選収。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于1820。采 用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間 的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。根據(jù)表3-4 （機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)主編趙雪松、任小屮、于華）查得傳動(dòng)組a:由= 1 / 識(shí)2 = 1 / 2, aj2 = 1 / ? = 1 /1.41, aj3 =1/1“ =1/（p2 = 1/2 時(shí)：s:=57、 60、 63、 66、 69、 72、 75、

15、78ai2 =1/爐=1/1.41 時(shí)：s:=63、 65、 67、 68、 70、 72、 73、 77aj3 = 1 /1 時(shí):s=58、 60、 62、 64、 66、 68、 70、 72、 74、 76可取72,于是可得軸i齒輪齒數(shù)分別力：24、30、36。于是匕=24/48, ia2 = 30/42, ia3 = 36/36；齒輪ai2ai35,i軸齒數(shù)24303672ii軸齒數(shù)484236傳動(dòng)組b:由 = 1 / 識(shí)3 = 1 / 2.8，bi2 = 1/1= l/(p3 =1/2.8 時(shí)：=69、72、73、76、77、80、81、84、87 bi2 =1/1 時(shí)：=70、72

16、、74、76、78、80、82、84、86可取=84,于是可得軸11上雙聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。于是么=22/62,42/42,得軸iii上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。齒輪szii軸齒數(shù)224284iii軸齒數(shù)6242傳動(dòng)組c:查表 8-1, ci = 1 / 4, ic2 = 1.41cn =1/4吋：84、85、89、90、94、95/c2=o2 時(shí)：s,=72、75、78、81、84、87、89、90取叉=90.=1/4為降速傳動(dòng)，取軸iu齒輪齒數(shù)為18; 1=1.41為升速傳動(dòng)，取軸iv齒輪齒數(shù)為30。于是得q =18/72, g =53/37;齒輪數(shù)裾如下表所示：齒輪c/

17、1ci2iii軸齒數(shù)185390iv軸齒數(shù)72373.7繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖q>01 oo i四. 動(dòng)力設(shè)計(jì)4.1帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)輸出功率 p=4kw，轉(zhuǎn)速 n 1=144（）r/min,n2= 1 ooor/min4.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率pd kaped表4工作情況系數(shù)尺4工作機(jī)原動(dòng)機(jī)i類ii類一天工作時(shí)間/h<1010 16>16<1010 16>16載荷平穩(wěn)液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（幺7.5bv ）;離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī)1.01.11.21.11.21.3載荷變動(dòng)小帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（7,5/）;發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水栗；金屬切削機(jī)床；剪床；

18、壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動(dòng)篩1.11.21.31.21.31.4載荷變動(dòng)較大螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；1.21.31.41.41.51.6紡織機(jī)械載荷變動(dòng)很大破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī)1.31.41.51.51.61.8根裾v帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時(shí)），查機(jī)械設(shè)計(jì)p296表4,取 ka=1丄即 6 = kaped = 1.1x4hv = 4.4kw4.1.2選擇帶型普通v帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速nl按機(jī)械設(shè)計(jì)p297圖 13-11選取。.ss3/5 銦拡翁e01.25 23.1

19、55812.5 20 31.5 5080125 20011.6 2.546.3101625 4063100 160 250計(jì)兌功率/v(kw)根據(jù)算出的pd=4.4kw及小帶輪轉(zhuǎn)速n, = 1440r/min，査圖得:山=80100可知應(yīng)選取a型v帶4.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速由機(jī)械設(shè)計(jì)1、8表13 7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80100mm 貝!）取 ddi=100mm> d<kin. =75 mm （ck 根據(jù) p2% 表 13-4 查得）表3 v帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑</min槽型yzabcde/min205075125200355500d 1440c=1mfxl.4

20、4=144mm由機(jī)械設(shè)計(jì)p295表13-4查“v帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得<2=140mm雜傳動(dòng)比:=曝性湖i -i1 44-1 421.44誤差i = -x 100% = xl00% = 2.04% <5% 符合要求#、士 7id,xn ;rxl00xl440，,帶速 v= = 7.43m/560x100060x1000滿足5m/s<v<25"30m/s的要求，故驗(yàn)算講速合適。4.1.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角由式 0.7 (么 +< 6/0 < 2(,可得 0.7 (100+140) <6zo<2 (100+140)即 1

21、68s 6/0 <480，選取 =300mm所以有：ldo= 2rto +)十(""2d(l'、24amm二 2x300 + -(100+140) + (i4°-|00) 24x300=1022mm由機(jī)械設(shè)計(jì)1)2的表13 2查得ld=1000mm.,l, l,1022 1000實(shí)際中心距 a+ = 300+= 31 lmm° 2 2a, =180°-57.3"xd-d =180"-57.3"x 140 100 = 172.63°120" 1a311符合要求。表4.包角修正系數(shù)包角

22、q22021020019018015017016014013012011010090ka1.201. 151. 101.051.000. 920.980.950. 890. 860. 820. 780. 730.68表5.彎曲影響系數(shù)a；帶型z0.2925x1 o'3a0.7725xl(r3b1.9875xlo3c5.625x10-3d19.95xl0-3e37.35 x io-34.1.5確定帶的根數(shù)z査機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取pfo. 35kw，ap,=o. 03kw 由機(jī)械沒(méi)計(jì)p挪表138查得，取ka=0.95 由機(jī)械設(shè)計(jì)pm表132查得，kl=1.16p4 4貝1j帶的根數(shù)z =:=

23、3( + xp'、kakl (0.35 + 0.03) x 0.95 x 1 16所以z取整數(shù)為3根。4.1.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸根據(jù)v帶輪結(jié)構(gòu)的選擇條件，電機(jī)的主軸直徑為d-28mm；由機(jī)械設(shè)計(jì)p293 , “v帶輪的結(jié)構(gòu)”判斷:當(dāng)3d<d,u(90mm)<300mm,可采用h型孔板式或者p型輻板式帶輪，這次選擇h型孔板式作為小帶輪。由于dd2300mm,所以宜選用e型輪輻式帶輪。總之，小帶輪選h型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇e型輪輻式結(jié)構(gòu)。帶輪的材料：選用灰鑄鐵，ht200。4.1.7確定帶的張緊裝置選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。4.1.8計(jì)算壓軸力由機(jī)

24、械設(shè)計(jì)p303表13 12查得，a型帶的初拉力f0=117.83n，上而已得,f = 2zf sin =2 x 4 x 117.83x sin 172,63 n=940.72n到&=172.63o, z=4,貝ij l22對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表而加工精度要 高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小，帶輪巾輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是 帶輪的工作部分，川以安裝傳動(dòng)帶，制有梯形輪槽。由于普通v帶兩側(cè)面間的夾角是 40° ,為了適應(yīng)v帶在帶輪上彎曲吋截面變形而使楔角減小

25、，故規(guī)定普通v帶輪槽角 為32°、34°、36°、38° （按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見(jiàn)表7-3。裝 在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。屮間部分稱為輪幅（腹板）， 用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。表普通v帶輪的輪槽尺寸（摘自gb/t13575. 1-92）* 1u!_ 1麵4rd項(xiàng)目符號(hào)槽型yzabcde基準(zhǔn)寬度bp5.38. 511.014.019.027.032.0基準(zhǔn)線上槽深h ami n1.62.02.753.54.88. 19.6基準(zhǔn)線下槽深h fmin4.77.08.710.814.319.923.4槽間距e8 ±

26、; 0. 312土0. 315土0. 319土0.425.5 ±0. 537土0.644.5土0.7第一槽對(duì)稱而至端面的距離f min67911. 5162328最小輪緣厚55.567.5101215帶輪寬bb =( z -1) e + 2 fz 一輪槽數(shù)外徑da輪槽角32。對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑d d60一一一一一34。一< 80118190< 315一36o60一一一一< 475c 60038。一> 80> 118> 190> 315> 475> 600極限偏差± 1±0.5v帶輪按腹板(輪輻)結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾

27、種型式：(1) 實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd<(2. 53)d時(shí))，如閣7 -6a。(2) 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd彡300mm時(shí))，如圖7-6b。(3) 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪(dd d)100 mm時(shí))，如圖7 _6c。(4) 楠圓輪轄?zhēng)л?用于尺寸大的帶輪(dd> 500mm時(shí))，如圖7-6d。(a)(b)(c)(d)圖7-6帶輪結(jié)構(gòu)類型根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖(a)，大帶輪選擇腹板帶 輪如圖(b)4.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.確定模數(shù)： (1) 1-11軸:按齒輪垮曲疲勞計(jì)算:777. > 32;zxnj其中：為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)

28、速;z為大齒輪齒數(shù);由以上計(jì)算可知：p =3.8kw；in > 32j=323；3,8= 1.94zxrij48x355按齒而點(diǎn)蝕計(jì)算:“370，=370喝=81.54;耳又纖由中心距a及齒數(shù)計(jì)算模數(shù):9 49 vr?z, + z2 72m: =- = = 2.28 圓整為 m;=3;模數(shù)m取1和屮較大值。故第一變數(shù)組齒輪模數(shù)因取m=3;ih11軸按齒輪巧曲疲勞計(jì)算.32iz x uj其中：為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速z為大齒輪齒數(shù);z x n-62x125按齒血點(diǎn)蝕i十算:>1 > 3703= 3703/ = 113.9 ；取 a=114;1251+1中心距a及齒數(shù)計(jì)算模數(shù):9 4丨

29、 14m. =- = - = 251圓整為 m;=3.0;.!z, + z84模數(shù)m収mu，和屮較大值。故笫一變數(shù)組齒輪模數(shù)因収ni=3. 0; iii - iv 軸:按齒輪彎曲疲勞1十算:in > 32szxnj其中：為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速;z為大齒輪齒數(shù)；由以上計(jì)算可知：=3.51kw；in >32=32jj 3-51 = 2.60z x ftj72x90按齒而點(diǎn)蝕計(jì)算:x > 3703= 37033.5190"124.4;取 a=125由中心距a及齒數(shù)計(jì)算模數(shù):2x125 = 2>78z, + z2 90變速組1-11 軸ii -iii 軸iii-1v 軸模

30、數(shù)m3342. 確定齒寬：巾公式s =（pmm（pm =5-10； m為模數(shù)）得：第一套嚙合齒輪# = （510）x3二1530mm第二套咄合齒輪= （510）x3 = 1530mm第三套嚙合齒輪flin = （510）x4 = 2040mm一對(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致咄合齒寬減小 而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)使小齒輪齒寬比相齒合的另一齒輪寬一些。3. 確定齒輪參數(shù)：準(zhǔn)齒輪參數(shù)：漢=20度，= 1, c* = 0.25 從機(jī)械原理表5-1查得以下公式齒頂圓直徑 =（z, +2/z）m;齒根圓直徑 =（z, -2/i；-2c*）m；分度圓直徑d - mz ；齒頂高=

31、 hm ；齒根高 hf = （hw）m 齒輪的具體值見(jiàn)下表：模數(shù)齒數(shù)齒寬分度圓直徑齒頂圓直徑紇齒根圓直徑齒頂尚ha齒根高h(yuǎn)f33624108114100.533. 753624108114100.52424727864.54824144150136.53024909682. 54224126132118.532224667258.533. 754224126132118.56224186192178. 54224126132118.541824728062455324212220202722428829627837241481561384.確定軸間屮心距：6/卜n = +4) _ 108(/7

32、7772);iii-vl= 72 + 288 2-=180(/72/77)；4.3軸的設(shè)計(jì)與校核(1) 確定主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速:巾轉(zhuǎn)速圖付知：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是低速第一個(gè)三分之一變速范圍的最高以轉(zhuǎn)速,nvi = 112.5r/min 取值 nvl = 125r/ min同理可得各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速:軸iiiiiiiv計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min1000500180125（2）確定各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：傳動(dòng)組c中，18/72只需計(jì)算z = 18的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為180r/min; 53/37只 需計(jì)算z = 37的也輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為180r/min；傳動(dòng)組b計(jì)算z = 22的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min;傳動(dòng)組a應(yīng)

33、計(jì)算z = 24的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。（3）核算主軸轉(zhuǎn)速誤差：=1440x126/256x42/42x42/42x57/37 = 1417.5r/min= 1400/7 min實(shí)打標(biāo)> x 100% = （1417.5-1400） xi00% 二 1.25% < 5%八標(biāo)1400即主軸轉(zhuǎn)速合適。（4）各軸的功率：取各傳動(dòng)件效率如下：帶傳動(dòng)效率：" 0,96軸承傳動(dòng)效率：= °-99齒輪傳動(dòng)效率：= 0,97 則有各傳動(dòng)軸傳遞功率計(jì)算如下：px = p（湖2 = 4x0.96x0.99 = 3.80娜/? = 4x0.96x0.992 x0.97 =

34、 3.65kwpin = pdr/« =4x0.96x0.993x0.972 =3.5lkw p,v = pd« = 4x 0.96x 0.994 x0.973 = 331 kw(5)計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：由機(jī)械原理可知轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為：1=9550x4p4r9550x = 9550x = 26.53(a,.,)t =9550x9550xq-96x0_99=5111000500tl =9550x9 例 x4xq.96x.°.992x°.97 =98.2 輯.叫1807；,= 9550xl< = 9550x4x0.96x0.99-x0.97-=臘叫義叫t

35、vl= 9550xm = 9550x4x0.96x0.99-x0.97-=卻單 m) n125以上計(jì)©數(shù)據(jù)總結(jié)如下:傳動(dòng)軸電機(jī)軸iiiiiiiv傳動(dòng)功率kw43.83.653. 513. 37傳遞轉(zhuǎn)矩n m26. 5351. 1398.21267. 84357. 234.4傳動(dòng)軸的直徑估算當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d值應(yīng)相應(yīng)增大45%;當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑;空心軸時(shí)，d需乘以計(jì)算系數(shù)b, b值見(jiàn)機(jī)械沒(méi)計(jì)手冊(cè)表7-12。 i軸有鍵槽，軸和軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸，iv有鍵槽并且軸iv 為空心軸.根據(jù)以上原則各軸的直徑取值：a. i軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：(1)

36、選擇軸的材料由文獻(xiàn)1屮的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217225hbs , <7 - il = 55mpa (jh = 650mpa (ts = 360mpa99q(2) 按扭矩初算軸徑根據(jù)文獻(xiàn)1中式(11-2)，并查表11-2,取0115，則d>c= 20.12mmv n考慮有鍵槽糊承，軸加大5%: d = (1 + 5%)x20.12 = 21.12zwzw所以取d=22mmb. ii軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：(1) 選擇軸的材料由文獻(xiàn)1中的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217225hbs ,-'1 = 55mpa (jh = 650mpa

37、 (7s = 360mpa(2) 按扭矩初算軸徑根據(jù)文獻(xiàn)1中式(11-2),并查表11-2，取0115，則d > cl = 25mmv n考慮有鍵槽，軸加大5%:= 0 + 5%)x 25 = 26.25mzn所以取最小d=30mmc. ill軸的設(shè)計(jì)計(jì)算：(1) 選擇軸的材料由文獻(xiàn)1中的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度o'-i = 55mpa (jh = 650mpa (7 s = 360mpa贅，o(2) 按扭矩初算軸徑根據(jù)文獻(xiàn)1屮式(11-2),并查表11-2，取0115，則d> qz=1 15x3/11 = 34.95mm v nv 125有鍵槽和

38、軸承，軸加大5%: = (1+5%)x34.95 = 36.70畫；取d=38mm. 根據(jù)以上計(jì)算各軸的直徑取值如k表示：軸1軸u軸m軸最小軸徑值2230384.5 ii軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核計(jì)算(1)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度：一ocoe221.21 *.260.段：安裝圓錐滾子軸承，d = 30 mm ； lx - 21 mm ；l2段：安裝兩個(gè)個(gè)雙聯(lián)齒輪塊，同時(shí)利用軸肩定位軸承，由軸肩計(jì)算公式h = (0.07 0.1)d = (0.07 0.1) x 30 = 2.1 3(mm )t2 =98.21 畿 d6 = mz 二 3 x 42 l6j. - 105mm； l6/fci = ill mm

39、；求圓周力：2td;徑向力盡=tan夕;2t 2x982101558.89 履;d 126 fr6 = ft tan 5 = 1558.89 x tan 20 = 567.39跳 272x98210662976.06勝;fr8 = ft tan (i = 2976.06x tan 20 = 1083.20a7v;軸承支反力:f-f+ u齒輪6對(duì)軸的支反力：盡左廠,右=ftl(l + lh乙al(l+lb= 1558.89x= 1558.89x177105 + 177105105 + 177= 978.45 跳=580.44aw;所以取= 36 mm ；有結(jié)構(gòu)確定 l2 = 260 mm ；l3

40、段：安裝圓錐滾子軸承，= 30 ztizti ; l3 =21 mm ；(2)軸的強(qiáng)度校核：軸的校核主要校核危險(xiǎn)截面已知ii軸齒輪6、齒輪8數(shù)據(jù)如下:t2 =9s.21kn；=126 yyiyyi ； 8 3 x 22 66/nzrz；l妨=250mm；= 32mm；齒輪8對(duì)軸的支反力:+ h a,2976.06 x2976.06 x32250 + 3225032 + 250337.71 勝;2638.35aw;垂直面的彎矩：齒輪6: mc2 = la ft, = 105x978.45 = 102737.25m 齒輪8: mc2 = la ft = 32x2638.35 = 84427.2職由

41、以上計(jì)算可知危險(xiǎn)截面在軸的右端齒輪6處，跨距282mm;直徑為48mm段; 軸承的支反力：ft右=f,r la + lb= 567.39x= 567.39x177105 + 177105105 + 177= 356.13 勝;=211.26m水平而彎矩：mc = la fr/r. = 105 x356.13 = 37393.65kn；合成彎矩：mc“mci2 + mc22=a/37393 .65 2 + 102737 .25 2 = 109330 .81 aw ;己知轉(zhuǎn)矩為：7 = 98.21 aw;轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的剪力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取漢= 0.6;截 而c處的當(dāng)s彎矩：m cc = y/m c2

42、 + (at)2 = 124199 .43 kn ;校核危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度= mcc /(o.lj6)=124199 .43 + (o.lx 363) = 26 .62 kn < cr_ = 55 mpa ；則有該軸強(qiáng)度滿足要求。同理可知，按照此方法校核其他傳動(dòng)軸，經(jīng)檢驗(yàn)，傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)均符合要求。轉(zhuǎn)矩圖2824.6主軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核主軸上的結(jié)構(gòu)尺寸雖然很多，但起決定作用的尺寸是：外徑d、孔徑d、 懸伸量a和支撐跨距l(xiāng)。,勵(lì).人22dr攀一 t ti-1 -l-|-1.l1okwj1. 主軸前后軸頸直徑的選擇：主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸直徑7。一般按照機(jī)床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直

43、徑，參考表3-7選取di。最大冋轉(zhuǎn)直 徑400mm車床，p=4kw查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表3_7，前軸頸應(yīng) d' = 70 105 ,初選 m =90畫,后軸頸 d2 = (0.6 0.85)7),取 d7 = 60mm-o2. 主軸內(nèi)孔直徑的確定：很多機(jī)床的主軸是空心的，為丫不過(guò)多的削主軸剛度，一般應(yīng)保證d/d <0. 7o£>, +d,90 + 60d = = 15 mm2 2取 dx(0.55-0.6).經(jīng)計(jì)算選取內(nèi)孔直徑d=40mmo3. 主軸前端伸長(zhǎng)量a:減小主軸前端仲長(zhǎng)量對(duì)提高提高主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、和抗震 性有顯著效果，因此在主軸設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足結(jié)構(gòu)

44、的前提下，應(yīng)最大限度的縮短主軸懸伸量a。根據(jù)結(jié)構(gòu)，定懸伸長(zhǎng)度 67 = (0.6 1.25)x90 = 54 112.5m 9取a二100醐。4. 支撐跨距l(xiāng):最佳跨距()=口 3.5)6/ = 200 350 ;取值= 300mm 合理跨距乙=(0.75 3.5)“ = 225 1050mm ;取值=600mm y5. 主軸剛度校驗(yàn)：機(jī)床在切削加工過(guò)程中，主軸的負(fù)荷較重，而允許的變形由很小，因 此決定主軸結(jié)構(gòu)尺寸的主要因素是它的變形大小。對(duì)于普通機(jī)床 的主軸，一般只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。通常能滿足剛度要求的主軸，也 能滿足強(qiáng)度要求。只冇重載荷的機(jī)床的主軸才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì) 于高速主軸，還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)

45、速的驗(yàn)算，以免發(fā)生共振。一彎曲變形為主的機(jī)床主軸(如車床、銑床)，需要進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算， 以扭轉(zhuǎn)變形為主的機(jī)床(如鉆床)，需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度驗(yàn)算。當(dāng) 前主軸組件剛度驗(yàn)算方法較多，沒(méi)能統(tǒng)一，還屬近似計(jì)算，剛度 的允許值也未做規(guī)定?？紤]動(dòng)態(tài)因素的計(jì)算方法，如根據(jù)部產(chǎn)生 切削顫動(dòng)條件來(lái)確定主軸組件剛度，計(jì)算較為復(fù)雜。現(xiàn)在仍多用 靜態(tài)計(jì)算法，計(jì)算簡(jiǎn)單，也較適用。主軸彎曲剛度的驗(yàn)算；驗(yàn)算內(nèi)容有兩項(xiàng)：其一，驗(yàn)算主軸前支撐處的 變形轉(zhuǎn)角0，是否滿足軸承正常工作的要求；蘇二，驗(yàn)算主軸懸 伸端處的變形位移y,是否滿足加工精度的要求。對(duì)于粗加工機(jī)床 需要驗(yàn)算y值；對(duì)于精加工或半精加工機(jī)床值需驗(yàn)算y值；對(duì)于可進(jìn)行粗加

46、工由能進(jìn)行半精的機(jī)床(如臥式車床)，需要驗(yàn)算值，同時(shí)還需要按不同加工條件驗(yàn)算y值。支撐主軸組件的剛度驗(yàn)算，可按兩支撐結(jié)構(gòu)近似計(jì)算。如前后支撐為緊支撐、中間支撐位松支撐，可舍棄中間支撐不計(jì)（因軸承間隙 較大，主要起阻尼作用，對(duì)剛度影響較小）；若前中支撐位緊支撐、后支撐為松支撐時(shí)，可將前屮支距當(dāng)做兩支撐的之距計(jì)算,中后支撐段主軸不計(jì)。機(jī)床粗加工時(shí)，主軸的變形最大，主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角有可能超過(guò)允 許值，故應(yīng)驗(yàn)算此處的轉(zhuǎn)角。因主軸中（后）支撐的變形一般較小, 故可不必計(jì)算。主軸在某一平面內(nèi)的受力情況如圖:在近似計(jì)算中可不計(jì)軸承變形的影響，則該平而內(nèi)主軸前支撐處的轉(zhuǎn) 角用下式計(jì)算；3eifcil q.s

47、qbc h) a/ 4 £ + a/乙 lfcil(q.5qbc( + -) + l切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離s=a+w，對(duì)于普通車床，w=0. 4h，（h是車床中心高，設(shè)h=200mm） o則：s = 120 + 0.4x200 = 200mmf = -f = 120 + 80 x3?322 = 6220.33?v120主軸慣性矩/ = 0.05«4-/4)式中：f-主軸傳遞全部功率時(shí)，作用于主軸端部的當(dāng)量切削力（w）;（?-主軸傳遞全部功率時(shí)，作用丁主軸上的傳動(dòng)力（a0;m-軸向切削力引起力偶矩（/v<nz），若軸向切削力較?。ㄈ畿嚧?、磨床），m可忽略不

48、計(jì); 主軸前支撐反力矩；支撐反力系數(shù)；a -主軸s仲景（cm）；l. b、c-主軸有關(guān)尺寸（cm）;£-主軸材料的彈性模蛍（從/么），鋼e = 2.1x107a/ptz;主軸當(dāng)量外徑（cm）,l-主軸支撐段的慣性矩（cw4）;/ = （p4-j4）;646/-主軸孔徑；3eifal-£)-0.5qbc( + 二)+ ml -e) l= 655cb3xl2xl848-0.5x37367x5.4x27.8x（1+53x21xl（yx263kl（l3208rad因?yàn)闆](méi)<所以可知主軸前支撐轉(zhuǎn)角滿足要求。4.7片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算片式摩擦離合器0前在機(jī)床中應(yīng)用廣泛，因?yàn)樗?/p>

49、可以在運(yùn)轉(zhuǎn)中接通或 脫開(kāi)，具有結(jié)合平穩(wěn)、沒(méi)有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī)床主傳動(dòng)?！?】摩擦片的徑向尺寸摩檫片的外徑尺寸受到輪廓空間的限制，且受制于軸徑山而摩擦片的 內(nèi)外徑乂決定著內(nèi)外摩擦片的環(huán)形接觸面積的大小，直接影響離 合器的結(jié)構(gòu)和性能。一般外摩擦片的外徑可取：m6)mmd為軸的直徑，取d=25,所以=25+5=30mm特性系數(shù)p是外片內(nèi)徑m與內(nèi)片外徑d2之比d, 30= = 44mm取爐=0.69,則內(nèi)摩擦片外徑_中069 【2】按扭矩選擇摩擦片結(jié)合面的數(shù)目一般應(yīng)使選用和設(shè)計(jì)的離合器的額定靜扭矩和額定動(dòng)扭矩滿 足工作要求，由于普通機(jī)床是在空載下啟動(dòng)反向的，故只需按離

50、 合器結(jié)合后的靜負(fù)載扭矩來(lái)計(jì)算。根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程 設(shè)計(jì)有公式。即：k z_ 12mnk103式中kv速度修正系數(shù)，由表10. 7。km一一每小時(shí)結(jié)合數(shù)修正系數(shù)，干式取1 ;濕式按表10. 8選取。kz一一摩擦而對(duì)數(shù)修正系數(shù)。kzz12x3.65x1.4x10003.14x0.06xlx(443 -303)xlx0.84取z:7故摩擦片總數(shù)為z+l=8片，內(nèi)摩擦片為9片。用同樣的方法可以算出反轉(zhuǎn)摩擦片數(shù)：外摩擦片4片，內(nèi)摩擦片5片。 【3】離合器的軸向拉緊力q = (d22-d12)pkv 由得：e = x(442 -302)x lx 1 = 406.63查機(jī)床零件手冊(cè)，摩檫片的型號(hào)如下

51、：內(nèi)片：dp=72. 85,查表取：d=44mm, d=26mmb=3mm, b=9. 7mm h:23. 5min, =0. 5mm外片：dp=72.85,查表?。篸=86mm, d=30mm b=2mm, b=20mm h=48mm, hl=42mm=0. 5mm內(nèi)外片的最小間隙為：0.20.44.8軸承的選用及校核1】各傳動(dòng)軸軸承選取的型號(hào)：主軸前支承：麗3018k型 圓錐孔雙列圓柱滾子軸后支撐:352212雙列圓錐滾子軸承：dxdxs = 60x110><66;i軸帶輪處 308深溝球軸承軸dxdxfi = 40x90><23;軸與箱體處：305 gb276-8

52、9: xoxs = 25x62x17；齒輪：7305c 角接觸軸承g(shù)b292-83:dx£)xs = 25x52><l5; ii軸前、后支承：7306e 圓錐滾子軸承g(shù)bt297-84 : t/xdxb = 30x72x19； m軸前、后支承:7308e 圓錐滾子軸承g(shù)bt297-84 :dxdxb = 40x90><23; 2】各傳動(dòng)軸軸承的校核：假定：按兩班制工作，工作期限10年，每年按300天計(jì)，t=48000ho 依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)軸承校核公式如下：lh =5oo(i廣 2 7；或c,. =kakhpkfkh0pq<c(n)pfnp=kakhpkfkhop額定壽命a; c-額定動(dòng)載荷tv;th -滾動(dòng)軸承的許用壽命/7，一般取1000015000/?； r-壽命指數(shù)，對(duì)球軸承