機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)說明書

1、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書班 級(jí) 機(jī)自092 姓 名 姚木深 學(xué) 號(hào) 200900101050 指導(dǎo)教師 趙克政 廣西科技大學(xué) 機(jī)電一體化教研室 2013 年 1 月 12 日 廣西科技大學(xué)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： C6120型普通車床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)自092 學(xué) 號(hào)： 200900101050 姓 名： 姚木深 指 導(dǎo) 教 師： 趙志政 教研室主任： 機(jī)械工程學(xué)院 2013年1月12日設(shè)計(jì)要求 最大工件回轉(zhuǎn)直徑是 200 mm普通車床主軸變速箱設(shè)計(jì)一、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 1確定各運(yùn)動(dòng)參數(shù) 2確定結(jié)構(gòu)式 3繪制轉(zhuǎn)速圖 4確定齒輪齒數(shù) 5繪制

2、傳動(dòng)系統(tǒng)圖(轉(zhuǎn)速圖與傳動(dòng)系統(tǒng)圖繪在同一張圖紙)二、動(dòng)力設(shè)計(jì) 1確定主電動(dòng)機(jī)功率 2確定各軸的直徑 3確定各齒輪的模數(shù)三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1設(shè)計(jì)主軸組件 2主軸組件的驗(yàn)算 3繪制主軸組件裝配圖 (1號(hào)圖紙)四、編寫設(shè)計(jì)說明書(不少于20頁)五、答辯。目錄一、概述5 （一）機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)的目的5 （二）設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求5二、參數(shù)的擬定5 （一）主軸最低和最高轉(zhuǎn)速的確定5 （二）主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的確定6 （三）動(dòng)力參數(shù)的確定7三、主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7 （一） 主傳動(dòng)方案擬定7 （二） 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇8 （三）傳動(dòng)組傳動(dòng)順序的安排9 （四）傳動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)大順序的安排9 （五）轉(zhuǎn)速圖的擬定11 （六

3、）軸的轉(zhuǎn)速12 （七）確定個(gè)變速組最小傳動(dòng)比12 （八） 轉(zhuǎn)速圖的繪制12 （九）驗(yàn)算各變速組齒輪傳動(dòng)比14 （十）帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定15 （十一）確定齒輪齒數(shù)17四、傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算18 （一）各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速18 （二）各軸的計(jì)算功率19 （三）傳動(dòng)軸直徑的估算19 （四）齒輪模數(shù)的計(jì)算20 （五）齒輪模數(shù)的驗(yàn)算 21 （六）計(jì)算個(gè)齒輪的尺寸參數(shù)24五、主軸剛度的校核25 （一）主軸軸頸的計(jì)算25 （二）前錐孔尺寸25 （三）主軸前端懸伸量的選擇25 （四）主軸支撐跨距L的確定25 （五）主軸剛度的校核25 （六）軸承的選擇25 （七）支承的剛度26 （八）主軸剛度校核27六、箱體設(shè)計(jì)

4、27 （一）箱體材料的壁厚28 （二）箱體的技術(shù)要求28七、操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)28八、密封結(jié)構(gòu)及油滑28九、總結(jié)29十、參考文獻(xiàn)30十一、附圖30一、概述（一）課程設(shè)計(jì)的目的：機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)完基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，集合機(jī)床主傳動(dòng)部件（主軸變速箱）設(shè)計(jì)進(jìn)行的綜合訓(xùn)練，其目的： （1）掌握機(jī)床主傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)過程和方法，包括參數(shù)擬定、傳動(dòng)設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的能力。 （2）綜合應(yīng)用過去所學(xué)的理論和知識(shí)，提高聯(lián)系實(shí)際和綜合分析的能力。 （3）訓(xùn)練和提高設(shè)計(jì)的基本技能，如：計(jì)算、制圖、應(yīng)用設(shè)計(jì)資料、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，編寫技術(shù)文件（說明書）等。 （二）設(shè)

5、計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求 1.普通機(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)和資料作些簡要介紹。本次設(shè)計(jì)的是普通型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體，最大工件回轉(zhuǎn)直徑為200mm。二、參數(shù)的擬定機(jī)床參數(shù)有主參數(shù)和基本參數(shù)。主參數(shù)是機(jī)床參數(shù)中最主要的，它直接反映機(jī)床的加工能力、特性，決定和影響其他基本參數(shù)的數(shù)值。基本參數(shù)是一些與加工工件尺寸、機(jī)床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性有關(guān)的參數(shù)，歸納為：尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)。 （一）主軸最低和最高轉(zhuǎn)速的確定 最大工件回轉(zhuǎn)直徑：D=200mm， 由表取得極限切削速度： = 1200 m/min （硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳鋼工件）,

6、 =6m/min（螺紋加工和鉸孔）。 計(jì)算車床主軸極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑，按經(jīng)驗(yàn)?。?0.2D=40mm，則主軸的最大極限轉(zhuǎn)速為： 在中考慮鉸孔時(shí)，其加工最大直徑根據(jù)實(shí)際加工情況取50mm，則主軸的最小極限轉(zhuǎn)速為： （二） 主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的確定確定：轉(zhuǎn)速范圍Rn ，定公比 ，確定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列. 主軸變速范圍： 考慮到設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)，并選級(jí)數(shù)Z=12,今以 =1.41和 =1.26代入式，得R1=12.7 、R2=43.8,因此取 =1.41更為適合。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表給出以 =1.06的從110000的數(shù)值，因 =1.41=1.066，從表中找到nmax=1600，得主軸的

7、12級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列為：37.5,53,75,100,140,200,280,400,560,800,1120,1600（r/min）。 （三）動(dòng)力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不至于使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。目前，確定機(jī)床電機(jī)功率的常用方法有：類比法、估算法和試驗(yàn)測(cè)定法。下面用功率估算法確定電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速。功率估算是以試驗(yàn)中的決定性加工條件分析，及重切削的典型工藝條件分析和用量值的確定，下面以中型普通車床典型重切削條件下的用量計(jì)算：刀具材料：YT15 工件材料：45號(hào)鋼切削方式：車削外圓 切削深度：進(jìn)給量： 查手冊(cè)得切削速度：主切削力 Fz

8、=1900aPf0.75N =19003.50.350.75=3026N 切削功率 估算主電機(jī)功率 N值必須按我國生產(chǎn)的電機(jī)在Y系列的額定功率選取，計(jì)有2.2、3、4、5.5、7.5、10（11）kw等，故選取電機(jī)額定功率為5.5Kw較合適，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速：1440r/min。三、主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （一） 主傳動(dòng)方案擬定擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開停、幻想、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指傳動(dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、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

9、藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。傳動(dòng)方案有多種，傳動(dòng)型式更是眾多，比如：傳動(dòng)型式上有集中傳動(dòng)，分離傳動(dòng)；擴(kuò)大變速范圍可用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動(dòng)等型式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用集中傳動(dòng)型式的主軸變速箱。（二） 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)于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有用的方法，另外考慮到課程設(shè)計(jì)題目的機(jī)床級(jí)數(shù)和變速范圍都不會(huì)太多，太大，一般均可采用串聯(lián)式傳動(dòng)就能獲得連續(xù)不重復(fù)的轉(zhuǎn)速數(shù)列。因此，對(duì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式的分析還是必要的。 級(jí)數(shù)為Z的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)順序的

10、傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有Z1、Z2、Z3個(gè)傳動(dòng)副數(shù)。即Z= Z1 Z1 Z3傳動(dòng)方案由于結(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=2a×3b可以有以下兩種方案：傳動(dòng)組和各傳動(dòng)副數(shù)目傳動(dòng)齒輪數(shù)目14個(gè)14個(gè)軸向尺寸15b19b傳動(dòng)軸數(shù)目4根3根操縱機(jī)構(gòu)簡單：兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪和一個(gè)三聯(lián)滑移齒輪，可單獨(dú)也可以集中操縱。復(fù)雜：四聯(lián)滑移齒輪長度為12b；如拆為兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪需要有自鎖，以保證只有一個(gè)齒輪副嚙合。下面再從極限傳動(dòng)比，極限轉(zhuǎn)速范圍考慮，分析比較上訴兩方案。在機(jī)床傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，為防止傳動(dòng)比過小造成從動(dòng)齒輪太大，增加變速箱的尺寸，一般限制最小傳動(dòng)比為；為減少震動(dòng)，提

11、高傳動(dòng)精度，直齒輪的最大傳動(dòng)比為：。直齒輪變速組的極限變速范圍為:r=8.設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)檢查個(gè)變速組的變速范圍是否超過上訴限制。在上訴方案2中，若傳動(dòng)副數(shù)目為4的變速組是擴(kuò)大組，則變速范圍：（超出極限范圍）。若傳動(dòng)副數(shù)目為3的變速組是擴(kuò)大組，則變速范圍：（超出極限范圍）。故相比之下，還是傳動(dòng)副為3，2，2的三個(gè)傳動(dòng)組方案為優(yōu)。 （三）傳動(dòng)組傳動(dòng)順序的安排12級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，可以有下列3種方案;1 12=3222 12=2323 12=223選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，要考慮機(jī)床主軸的變速箱具體結(jié)構(gòu)，裝置和性能。主軸對(duì)加工精度，表面粗糙度的影響最大，因此主軸上齒輪少些為好，以提高加工質(zhì)量。最后一個(gè)傳動(dòng)副

12、齒輪少一些，或者用一個(gè)定比傳動(dòng)副。另外，考慮到在傳動(dòng)順序中傳動(dòng)副數(shù)前多后少的原則，應(yīng)采用方案1，即：12=322 （四）傳動(dòng)系統(tǒng)的擴(kuò)大順序的安排 在12=322方案中，有以下六種擴(kuò)大方案，亦即有六種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)：；。 傳動(dòng)方案的擴(kuò)大順序可以和傳動(dòng)順序一致，也可以不一致。結(jié)構(gòu)式的傳動(dòng)比中，級(jí)比或級(jí)比指數(shù)從小到大，稱為擴(kuò)大順序傳動(dòng)。由于變速組的變速范圍為，j越大，變速范圍越大，所以一般只檢查最后擴(kuò)大組是否超出極限變速范圍。上訴六種擴(kuò)大方案中，首先1,2,3,5的極限變速范圍為，擴(kuò)大方案4,6的極限變速范圍是：（超出極限變速范圍）。因此擴(kuò)大順序4,6不宜采用。 變速組j的變速范圍是：，在公比

13、一定的情況下，級(jí)比指數(shù)和傳動(dòng)副數(shù)是影響變速范圍的關(guān)鍵因素，只有控制的大小，才能使變速組的變速范圍不超出允許值。傳動(dòng)副數(shù)多時(shí)，級(jí)比指數(shù)應(yīng)小一些，即變速組中，級(jí)比指數(shù)小，傳動(dòng)線密，級(jí)比指數(shù)大，傳動(dòng)線疏，數(shù)學(xué)表達(dá)式為:,此為擴(kuò)大順序的前密后疏原則。 下面為兩種擴(kuò)大方案的結(jié)構(gòu)網(wǎng)比較： 由此可以看出，順序擴(kuò)大傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)中，前面?zhèn)鲃?dòng)組的傳動(dòng)線靠得緊密，后面的較為松散，容易使較多的傳動(dòng)件處于較高轉(zhuǎn)速下，以便減少傳動(dòng)件尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊。 因此，應(yīng)選擇擴(kuò)大方案1:； （五）轉(zhuǎn)速圖的擬定運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定以后，主軸各轉(zhuǎn)速就已經(jīng)確定，切削耗能就確定了電機(jī)的功率。在此基礎(chǔ)上，選擇電機(jī)的型號(hào)，確定中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬

14、定了主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖，使主運(yùn)動(dòng)逐步具體化。根據(jù)前面計(jì)算出得主電機(jī)的功率p=5.5kw，及主軸最大轉(zhuǎn)速，軸的轉(zhuǎn)速一般在700到1000r/min之內(nèi)，故可以依據(jù)Y系列的三相異步電動(dòng)機(jī)系列表，選擇電機(jī)的型號(hào)為;Y132s-4,其功率為5.5kw，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。 （六）軸的轉(zhuǎn)速 軸從電機(jī)得到運(yùn)動(dòng)后，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，電機(jī)轉(zhuǎn)速和主軸轉(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)受扭矩最小來考慮。軸轉(zhuǎn)速不宜將電機(jī)轉(zhuǎn)速下降的太快。車床軸轉(zhuǎn)速一般取700到1000r/min比較合適。另外，也要注意到電機(jī)與軸的傳動(dòng)方式，因?yàn)橛玫脮r(shí)帶傳動(dòng)，故降速比不宜過大，否則軸上帶輪太大，和主軸

15、可能產(chǎn)生干涉。另外，為方便轉(zhuǎn)速圖的繪制，應(yīng)盡量保證軸的轉(zhuǎn)速為主軸轉(zhuǎn)速線上一點(diǎn)，即軸轉(zhuǎn)速應(yīng)盡量在主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列里面選取?，F(xiàn)選定軸轉(zhuǎn)速為800r/min。則定比傳動(dòng)比為8。 （七）確定個(gè)變速組最小傳動(dòng)比從轉(zhuǎn)速點(diǎn)800到37.5有9格，三個(gè)變速組的傳動(dòng)線平均下降3格，按照前緩后急的原則，第二變速組最小傳動(dòng)線下降3格，第一變速組最小傳動(dòng)線下降2格，第三變速組最小傳動(dòng)線下降4格。（八） 轉(zhuǎn)速圖的繪制其繪制的步驟為：1）畫出轉(zhuǎn)速線，傳動(dòng)軸線，標(biāo)出轉(zhuǎn)速點(diǎn)，標(biāo)注轉(zhuǎn)速值，在傳動(dòng)軸上方標(biāo)注傳動(dòng)軸號(hào)，電機(jī)軸用0標(biāo)注。2）在傳動(dòng)軸上標(biāo)注轉(zhuǎn)速點(diǎn)（800r/min），在電機(jī)軸上標(biāo)注其轉(zhuǎn)速點(diǎn)（1400r/min）。3）畫出各

16、變速組最小傳動(dòng)線。4）畫出基本組其他傳動(dòng)線，三條傳動(dòng)線在軸上相距一格。畫出第一擴(kuò)大組第二條傳動(dòng)線，兩傳動(dòng)線在軸上相距三格，做第二擴(kuò)大組第二條傳動(dòng)線，與第一條傳動(dòng)線相距六格。5）在各傳動(dòng)線上標(biāo)出傳動(dòng)比或齒數(shù)比大大小6）做擴(kuò)大組傳動(dòng)線的平行線。其步驟如下兩圖所示：根據(jù)上述轉(zhuǎn)速圖，可列出各個(gè)變速組的傳動(dòng)比，如下圖：傳動(dòng)線傳動(dòng)比變速組abc11:21:2.821:421:1.411:12:131:1- （九）驗(yàn)算各變速組齒輪傳動(dòng)比機(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。傳動(dòng)比過大，容易引起震動(dòng)和噪音。 2）降速傳動(dòng)中，最小傳動(dòng)比。傳動(dòng)比過小，會(huì)使主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒輪的直徑相差

17、太大，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。從上表可以看出，各變速組的傳動(dòng)比均在允許的范圍之內(nèi)。 （十）帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定根據(jù)擬定的轉(zhuǎn)速圖上各傳動(dòng)件的傳動(dòng)比，就可以確定帶輪直徑和齒輪的齒數(shù)。（1）選擇三角帶型號(hào)一般機(jī)床上都采用的是三角帶，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率查圖可以確定型號(hào)。由于定比傳動(dòng)比為1:1.8，為降速傳動(dòng)，故小帶輪轉(zhuǎn)速為電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即：。（2）功率計(jì)算計(jì)算功率是根據(jù)傳遞功率P（電機(jī)額定功率），并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長短等因素的影響因素來確定的。即：（為工作情況系數(shù)）。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教程表5.6，確定工況系數(shù)為1.1（車床啟動(dòng)載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，二班工作）。故。根據(jù)圖5.8普通v帶選擇圖，確定v帶

18、型號(hào)為A型。（3）確定帶輪最小直徑，選小帶輪基準(zhǔn)直徑D1時(shí)，應(yīng)使，為提高帶輪壽命，宜選取較大的直徑，故確定小帶輪基準(zhǔn)直徑D1=100mm。（4）計(jì)算大帶輪直徑根據(jù)要求的傳動(dòng)比u和滑差率確定。因?yàn)閹л喪墙邓賯鲃?dòng)。三角v帶的滑差率為2%。在三角帶傳動(dòng)中，在保證最小包角大于的條件下，傳動(dòng)比可，對(duì)于中型機(jī)床，傳動(dòng)比可取u=12.5為宜。本次設(shè)計(jì)中，u取1.8.故，根據(jù)表5.4，v帶的基準(zhǔn)直徑系列選取=180mm。 （5）驗(yàn)算帶輪速度設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使，對(duì)于普通v帶，若，則離心力過大，應(yīng)減小D1；若v過小，則所選D過小，應(yīng)加大D1。V在允許的范圍之內(nèi)，故可取。 （6）確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度中心距a可按初選

19、，為初選中心距，因，故，故初選中心距為400mm。 由初選中心距可估算帶長：。 根據(jù)表5.3v帶的基準(zhǔn)長度系列，選取相近的值，故實(shí)際帶長可選800mm。由此，計(jì)算出中心距;. （7）驗(yàn)算主動(dòng)輪上包角要求包角不小于90°，應(yīng)盡量保證大于120°，因=169°，大于120°，故在合理的范圍。 （8）確定帶的根數(shù)z 計(jì)算公式，為計(jì)算功率。 為單根v帶傳遞的功率，為考慮傳動(dòng)比影響時(shí)單根v帶額定功率增量，為考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，為考慮帶的長度不同時(shí)的影響系數(shù)。確定v帶根數(shù)時(shí)，為使各根v帶受力均勻，根數(shù)不宜大于10根。否則應(yīng)改選帶的槽型和帶型，重新計(jì)算。 查表5

20、.7（a）單根v帶的額定功率得，單根A帶的基本額定功率，查表5.7（b）知，為0.01，查表5.8知，為0.98，查表5.9知，為0.85，故：，故應(yīng)選帶的根數(shù)為6. （9）驗(yàn)算三角帶的撓曲系數(shù) （m為帶輪個(gè)數(shù)），故在合理的范圍內(nèi)。 （十一）確定齒輪齒數(shù) （1）齒輪齒數(shù)的確定定原則在保證輸出轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確的前提下，盡量減少齒輪齒數(shù)，使齒輪結(jié)構(gòu)尺寸緊湊。一般情況下，要求;1)實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)差為： ；2）齒輪副的齒數(shù)和為，受嚙合重合度影響，直齒輪最小齒數(shù)為；3）滿足結(jié)構(gòu)安裝要求，相鄰軸承孔壁厚不小于3mm；4）當(dāng)變速組的各齒輪副齒數(shù)和不相等時(shí)，齒數(shù)和的差不大于3。 （2）確定齒輪的齒數(shù)用計(jì)算

21、法或查表法確定齒輪齒數(shù)，后者更簡單。根據(jù)要求的傳動(dòng)比u和初步確定的傳遞齒輪副齒數(shù)和,查表可以求出小齒輪齒數(shù)，用齒數(shù)和減去小齒輪齒數(shù)即得出u大齒輪齒數(shù)。由設(shè)計(jì)指導(dǎo)書常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)（小齒輪）表，查得的各級(jí)變速組齒輪齒數(shù)如下表：變速組傳動(dòng)路線理論傳動(dòng)比i齒輪齒數(shù)齒數(shù)和實(shí)際傳動(dòng)比主動(dòng)齒輪從動(dòng)齒輪a11:23060901/221:1.41375337/5331:145451b11:2.8221598021/5921:140401c11:4228610811/4322:172362（3）主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算、校核公式：，軸轉(zhuǎn)速：，其結(jié)果如下表所示：主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)理論轉(zhuǎn)速(r/min)實(shí)際轉(zhuǎn)速(r/min)誤差

22、（%）n137.536.42.9n25350.94.0n37572.82.9n4100102.32.3n5140142.92.1n6200204.72.4n7280284.71.7n8400397.60.6n9560569.51.7n108008000n11112011700.3n12160016000主軸轉(zhuǎn)速在合理范圍內(nèi)，可取。（4）傳動(dòng)系統(tǒng)圖及轉(zhuǎn)速圖的繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖及轉(zhuǎn)速圖見所附的A2圖紙。四、傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算 （一）各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速， （二）各軸的計(jì)算功率 式中： N=Nd kW ，。（三）傳動(dòng)軸直徑的估算 公式mm (1)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的直徑 式中： N=Nd kW Nd電機(jī)額定功率，為5.5k

23、w；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，帶輪的效率取0.96，齒輪的效率取0.99 nJ該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min每米長度上的轉(zhuǎn)角（deg/m），可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取。取=1.3 計(jì)算轉(zhuǎn)速nJ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，按主軸得計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系而確定；第一根軸：N=5.5 0.96=5.28 kwmm=91=23.4mm 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選d=25mm第二根軸：mm=27.8mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選d=28mm第三根軸：mm=36mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選d=40mm主軸的直徑根據(jù)書中范圍選擇90mm （四）齒輪模數(shù)的計(jì)算 結(jié)構(gòu)確定以后，齒輪的工作條件，空間安排，

24、材料和精度等級(jí)等都已確定，才可能核心齒輪的接觸和疲勞強(qiáng)度值是否滿走要求。應(yīng)滿足：m32式中：m-估算的齒輪模數(shù)（mm） P-齒輪傳遞的功率（kw） z-一對(duì)嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù) n-小齒輪轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）a變速組：m32 = =1.93 b變速組： m32= =4.27 c變速組： m32= =3.80 根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果，取a變速組模數(shù)為3，取b變速組模數(shù)為5，取a變速組模數(shù)為5。 （五）齒輪模數(shù)的驗(yàn)算 選材為40 ，調(diào)質(zhì)處理，精度等級(jí)為7級(jí)，許用應(yīng)力：根據(jù)接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算，公式為：公式為， 根據(jù)彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算，公式為m=275 式中： N計(jì)算齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)遞的額定功率N=·Nd k

25、 ，。 nj計(jì)算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min ， 齒寬系數(shù) , Z1計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取各變速組中最小齒輪的齒數(shù)： KT工作期限系數(shù)，KT=，如下表：變速組數(shù)值接觸a1.97b1.57c1.10彎曲a0.85b0.76c0.64 KS=KTKNKnKq = 0.49 n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，取16000h； m=3（接觸）和m=6（彎曲）； C0=（彎曲） Kn轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，變速組abc數(shù)值0.860.930.95 KN功率利用系數(shù)，KN =0.58（接觸）和0.78（彎曲） Kq材料強(qiáng)化系數(shù)，如下表：軸數(shù)值接觸0

26、.640.600.600.55彎曲0.770.750.750.72 K1工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)K1=1.21.6，取K1=1.4 K2動(dòng)載荷系數(shù)，如下表：變速組abc數(shù)值1.41.21 K3齒向載荷分布系數(shù)，如下表：變速組abc數(shù)值1.011.041.03 Y齒形系數(shù)，如下表：變速組abc數(shù)值0.4440.4020.408 KS壽命系數(shù)，如下表：變速組數(shù)值接觸a0.6b0.51c0.36彎曲a0.46b0.46c0.46 分別根據(jù)接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算各齒輪模數(shù)m，結(jié)果如下表：計(jì)算依據(jù)變速組m數(shù)值（mm）接觸a2.56b3.58c4.0彎曲a0.12b0.27c0.35 經(jīng)計(jì)算

27、校核，所選模數(shù)均在允許的范圍內(nèi)，合格。故最終確定使用的模數(shù)如下：變速組abcm數(shù)值（mm）355 （六）計(jì)算個(gè)齒輪的尺寸參數(shù)： 計(jì)算公式d=mz,常取=1，=0.25，大齒輪齒寬，取8，小齒輪寬度b比大齒輪大5mm ， 齒頂圓直徑 da=(z+2ha*)m，齒根圓直徑 df=(z-2ha*-c*)m，計(jì)算結(jié)果如下表：變速組齒輪齒數(shù)模數(shù)（mm）直徑d（mm）直徑（mm）直徑（mm）齒寬b（mm）a30382.582.59629603180172.518624373111103.511729533159151.516524453135127.514124453135127.514124b21510

28、592.511545595295282.530540405200187.521040405200187.521040c22511097.512045805400378.541040725360347.537040365180167.519045五、主軸剛度的校核 在設(shè)計(jì)主軸組件時(shí)，主軸的跨距希望是合理的跨距，但是由于結(jié)構(gòu)的限制，主軸的實(shí)際跨距往往不能等于十分合理的跨距，為此要對(duì)主軸組件進(jìn)行校核。通常，對(duì)一般的機(jī)床進(jìn)行試驗(yàn)，如果能滿足剛度要求，也就能滿足強(qiáng)度要求。 （一）主軸軸頸的計(jì)算 查機(jī)械裝備設(shè)計(jì)表3-6可以確定前支承軸頸為D1=93mm后支承軸頸為d2=（0.70.9）D1=6381mm，

29、取D2=70mm。主軸內(nèi)徑d/D小于0.50.6D，其中D為主軸的平均直徑： D=（D1+D2）/2=80mm。 （二）前錐孔尺寸 前錐孔用來裝頂尖或其他工具椎柄，要求能自鎖，目前用得最多的是莫氏錐孔。通過查表可以選取為莫氏號(hào)為5號(hào)。 （三）主軸前端懸伸量的選擇 主軸前端懸伸量a是指主軸定位基面至前支承徑向反力的作用點(diǎn)之間的距離。在滿足剛度要求的前提下，應(yīng)盡量減少a值，以提高主軸的剛度。初步確定a=D1=90mm。 （四）主軸支撐跨距L的確定 主軸支撐跨距L是指兩支承兩支反力作用點(diǎn)之間的距離。確定支承跨距時(shí)，要考慮其對(duì)主軸剛度的影響，一般推薦值為L/a=35,，則。 （五）主軸剛度的校核機(jī)床主

30、軸為空心軸，由力學(xué)知識(shí)可知，外徑為D內(nèi)徑為d的空心軸慣性矩為：，故選主軸材料為45號(hào)鋼，其彈性模量為。 （六）軸承的選擇 主軸前端選擇雙列短圓柱滾子軸承，后端選擇圓錐滾子軸承和推理軸承。 （七）支承的剛度 主軸最大輸出扭矩：。 床身上得最大加工直徑為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%，即mm，故半徑r為0.06m， ， 故總切削力為：，估算時(shí)，先取，即的初值為450mm。前后支承的支反力和分別為： ； 間隙為0時(shí)，軸承的徑向位移為，根據(jù)軸承計(jì)算公式： 設(shè)有5mm的預(yù)緊量時(shí)的位移。相對(duì)過盈量，。 由圖3-5查得向心滾子軸承和推力軸承的彈性系數(shù)為：。實(shí)際位移量為：， 軸承剛度：公式， ， 查線圖3-32.（主軸

31、最佳跨距），則確定為450mm。 （八）主軸剛度校核 當(dāng)時(shí)，孔對(duì)剛度的影響可以忽略不計(jì)，則可按公式： 由于這種機(jī)床屬于高效通用機(jī)床，主軸的剛度要求可根據(jù)自激震動(dòng)穩(wěn)定性決定。 查表3-5，取阻尼比為0.03.查表3-4，當(dāng)v為90m/s，s為0.35mm/min時(shí)，取。根據(jù)，。 根據(jù)式，有 。根據(jù)式，合格。六、箱體設(shè)計(jì)在箱體內(nèi)要裝有各種機(jī)構(gòu)，并保證其較準(zhǔn)確的箱體位置，以便能夠正確運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)也要保證箱體的密封防己潤滑的外流和灰塵的侵入，箱體應(yīng)用足夠的強(qiáng)度和剛度說明。（一）箱體材料的壁厚（放軸承處的壁厚和其它位置的壁厚）箱體材料一般工程用鑄造碳剛碑號(hào)ZG200400壁厚。a.放軸承處壁厚30mmb.

32、起它地方壁厚15mm（二）箱體的技術(shù)要求保證傳動(dòng)件經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)床加工精度，基準(zhǔn)面平直，主軸平基準(zhǔn)面應(yīng)保持平行，同軸線的孔要同心另處應(yīng)保證安裝在箱體內(nèi)零件與箱壁不加工面之間有足夠間隙，以防相碰。七、操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)操縱第根軸的兩個(gè)三聯(lián)滑移齒輪和離合器設(shè)計(jì)集中式操縱機(jī)構(gòu),因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)簡單,操縱方便。八、密封結(jié)構(gòu)及油滑所有密封標(biāo)準(zhǔn)件，有調(diào)整式法蘭盤端蓋，墊圈毛氈等。主軸箱潤滑方式是飛濺潤滑適用潤滑點(diǎn)比較集中的地方，這種潤滑比較方便，為了獲的良好的，潤滑效果，濺油齒輪浸入油面深度以1225mm為宜，濺油齒輪浸入深度不應(yīng)大于23倍齒高濺油件外緣至也深度H3060mm.主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種： 1）堵加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留0.10.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽（圓弧形或形），效果比