主軸箱課程設計說明書

1、課 程 設 計 說 明 書學生姓名： xx 學 號： 3108040104xx 學 院： 機械與動力工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 題 目： 機械制造裝備課程設計 指導教師： 職稱: 2011年12月20日 河南理工大學機械制造裝備課程設計任務書一、課程設計目的： 通過本課程設計的訓練，使學生初步掌握機床的運動設計（包括主軸箱、變速箱傳動鏈），動力計算（包括確定電機型號，主軸、傳動軸、齒輪的計算轉(zhuǎn)速），以及關鍵零部件的強度校核，獲得工程師必備設計能力的初步訓練，從而提高分析問題、解決問題盡快適應工程實踐的能力。二、課程設計內(nèi)容： 根據(jù)給定的設計條件，先進行動力參數(shù)計算、運動參數(shù)計算

2、，然后進行結(jié)構(gòu)設計，繪制傳動系統(tǒng)展開圖草圖，再進行主要零件的強度或剛度計算，根據(jù)計算結(jié)果修改草圖后，進行加深，最后編寫設計計算說明書。（1）電動機的選擇 根據(jù)機床類型和給定的主要技術參數(shù)及設計條件，計算主電動機的功率，選定電動機的型號和轉(zhuǎn)速；（2）運動參數(shù)計算 根據(jù)使用條件，確定主軸的極限轉(zhuǎn)速，進而確定傳動系統(tǒng)的變速組數(shù)、各變速組的傳動副數(shù)，設計結(jié)構(gòu)式，繪制轉(zhuǎn)速圖并計算皮帶輪的計算直徑，齒輪的齒數(shù)，最后繪制傳動系統(tǒng)圖；（3）動力參數(shù)計算 根據(jù)電機功率以及確定的轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖，確定計算轉(zhuǎn)速，計算傳動軸的直徑，齒輪的模數(shù)，選擇支承軸承的類型等；（4）結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)計算結(jié)果，進行主傳動系統(tǒng)的軸系

3、、變速機構(gòu)、主軸組件等的布置和設計并繪制展開圖、主要剖面圖和主要零件工作圖。（5）主要零件的驗算 根據(jù)設計結(jié)構(gòu)和載荷情況，驗算最后一根傳動軸的剛度和強度、最后一個傳動組的齒輪模數(shù)、支承軸承的壽命（若系統(tǒng)比較復雜，此項內(nèi)容可略去）。（6）根據(jù)驗算結(jié)果，對車床主軸箱的展開圖和主要剖面圖進行修改加深，完成車床主軸箱的圖紙繪制；（7）編寫設計計算說明書。內(nèi)容包括運動設計、動力設計和結(jié)構(gòu)設計的計算和分析等三、課程設計任務：（1）每個學生在1.5周內(nèi)必須完成對中等尺寸車床主傳動系統(tǒng)的設計：（2）繪制車床主軸箱展開圖和主要剖面圖一張，圖幅不得小于A1；繪制主軸零件工作圖一張，圖幅不小于A2；圖紙要求按制圖規(guī)

4、范，包含標題欄、序號、明細表等。（3）設計計算說明書一份，必須按照設計過程分章節(jié)編寫，插圖要規(guī)范，并且必須有較為詳細的轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖，篇幅約800010000字（按版面約25頁計算）。大致包含以下內(nèi)容：1）前言、2）參數(shù)確定、3）傳動設計、4）動力設計 、5）結(jié)構(gòu)設計、6）結(jié)束語四、時間安排：設計時間共計7.5天，其中收集資料1天，總體方案設計（包括運動參數(shù)、動力參數(shù)計算，轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖繪制等）2天，結(jié)構(gòu)設計（包括展開圖和主要剖面圖的草圖繪制等）1.5天，驗算1天，加深圖紙1天，編寫設計計算說明書1天。五、主要參考資料：1、機床設計手冊，機械工業(yè)出版社，19952、機床設計圖冊，上?？?/p>

5、技出版社，19883、機床課程設計指導書，哈爾濱工業(yè)大學，19864、金屬切削機床設計，各種版本4、機械制造裝備設計，各種版本5、機械制造裝備設計課程設計，陳立德，高教出版社，2007機床裝備課程設計設計條件序號電機功率P電機轉(zhuǎn)速n0主軸最低轉(zhuǎn)速nmin公比轉(zhuǎn)速級數(shù)z131450201.268231450301.418331450401.268431450801.4112531450901.26126314501001.4112741450201.268841450301.418941450401.2681041450801.41121141450901.261212414501001.411

6、21351450201.2681451450301.4181551450401.2681651450801.41121751450901.261218514501001.4112195.51450201.268205.51450301.418215.51450401.268225.51450801.4112235.51450901.2612245.514501001.4112257.51450201.268267.51450301.418277.51450401.268287.51450801.4112297.51450901.2612307.514501001.4112目 錄一、 前言11.

7、1金屬切削機床在國民經(jīng)濟中的地位11.2機床課程設計的目的11.3車床的規(guī)格系列和用處11.4 操作性能要求2二、參數(shù)的確定22.1 確定轉(zhuǎn)速范圍22.2 主電機選擇2三、傳動設計23.1 主傳動方案擬定23.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇33.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目33.2.2 傳動式的擬定33.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定33.3轉(zhuǎn)速圖的擬定4四、 傳動件的估算54.1 三角帶傳動的計算74.2 傳動軸的估算74.2.1 傳動軸直徑的估算74.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計算94.3.1 齒輪齒數(shù)的確定94.3.2 齒輪模數(shù)的計算104.3.4齒寬確定164.4 帶輪結(jié)構(gòu)設計17

8、4.5 片式摩擦離合器的選擇和計算20 五、動力設計235.1主軸剛度驗算235.1.1 選定前端懸伸量C235.1.2 主軸支承跨距L的確定235.1.3 計算C點撓度235.2 齒輪校驗27六、結(jié)構(gòu)設計及說明296.1 結(jié)構(gòu)設計的內(nèi)容、技術要求和方案296.2 展開圖及其布置296.3 齒輪塊設計286.3.1其他問題306.4 主軸組件設計31七、結(jié)束語30八、參考文獻321、 前言1.1緒論 機床技術參數(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

9、床的最大加工直徑，一般在設計題目中給定，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的參數(shù)，可歸納為尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。 通用車床工藝范圍廣，所加工的工件形狀、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬質(zhì)合金刀具又用高速鋼刀具。因此，必須對所設計的機床工藝范圍和使用情況做全面的調(diào)研和統(tǒng)計，依據(jù)某些典型工藝和加工對象，兼顧其他的可能工藝加工的要求，擬定機床技術參數(shù)，擬定參數(shù)時，要考慮機床發(fā)展趨勢和同國內(nèi)外同類機床的對比，使擬定的參數(shù)最大限度地適應各種不同的工藝要求和達到機床加工能力下經(jīng)濟合理。 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，應滿足的要求也不一樣。設

10、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。在設計時應結(jié)合具體機床進行具體分析，一般應滿足的基本要求有：滿足機床使用性能要求。首先應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)；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。1.2機床課程設計的目的課程設計是在學生學完相應課程及先行課程之后進行的實習性教學環(huán)節(jié)，是大學生的必修環(huán)節(jié)，其目的在于通過機床運動機械變速

11、傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計，使學生在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設計構(gòu)思，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機械制圖，零件計算，編寫技術文件和查閱技術資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并培養(yǎng)學生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設計和計算能力1.3車床的規(guī)格系列和用處普通機床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設計時應該遵照的基礎。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設計的是普通型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。表1 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)序號電機功率N（kw）正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速Nmax( )主軸最低轉(zhuǎn)速nmin( )公比轉(zhuǎn)速級數(shù)Z257.51450201.2681.4 操

12、作性能要求1）具有皮帶輪卸荷裝置2）手動操縱雙向摩擦片離合器實現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停止運動要求3）主軸的變速由變速手柄完成2.1 確定轉(zhuǎn)速范圍查金屬切削機床表4-2得：20r/min，25r/min，31.5r/min，40r/min，40r/min，63r/min，80r/min，100r/min2.2 主電機選擇合理的確定電機功率，使機床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。已知電動機的功率是7.5KW，根據(jù)課程設計附錄表九選Y132S2-4，額定功率7.5滿載轉(zhuǎn)速1440 ，最大額定轉(zhuǎn)距2.2 ，=0.87。三、傳動設計3.1 主傳動方案擬定擬定傳動方案，

13、包括傳動型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機構(gòu)以及組成、安排不同特點的傳動型式、變速類型。傳動方案和型式與結(jié)構(gòu)的復雜程度密切相關，和工作性能也有關系。因此，確定傳動方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟等多方面統(tǒng)一考慮。傳動方案有多種，傳動型式更是眾多，比如：傳動型式上有集中傳動，分離傳動；擴大變速范圍可用增加傳動組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動等型式；變速箱上既可用多速電機，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。此次設計中，我們采用集中傳動型式的主軸變速箱。3.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇結(jié)構(gòu)

14、式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復雜的傳動并想由此導出實際的方案，就并非十分有效。3.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目級數(shù)為Z的傳動系統(tǒng)由若干個順序的傳動組組成，各傳動組分別有、個傳動副。即 傳動副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級數(shù)Z應為2和3的因子： ，可以有三種方案： 8=42；8=24；8=222；3.2.2 傳動式的擬定8級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，選擇傳動組安排方式時，考慮到機床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個傳動組的傳動副常選用2。綜上所述，傳動式為8=222

15、。3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定傳動副應前多后少的原則，故8=222傳動式，有6種結(jié)構(gòu)式和對應的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。又因為傳動順序應前密后疏，變速組的降速要前慢后快，所以結(jié)構(gòu)式為： 8=2223.3轉(zhuǎn)速圖的擬定圖1正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖圖2主傳動系圖四、 傳動件的估算4.1 三角帶傳動的計算三角帶傳動中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動，使傳動平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸大，機床中常用作電機輸出軸的定比傳動。(1)選擇三角帶的型號 根據(jù)公式： 式中P-電動機額定功率，-工作情況系數(shù) 查機械設計圖8-8因此選擇A型帶，尺寸參數(shù)為B=80mm，=11mm，h=10，。(2)確定帶輪的計

16、算直徑，帶輪的直徑越小帶的彎曲應力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過小，即。查機械設計表8-3，8-7取主動輪基準直徑=100m由公式 式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動系數(shù)，一般取0.02。所以，由機械設計A表8-7取園整為400mm。(3)確定三角帶速度按公式 (4)初定中心距帶輪的中心距，通常根據(jù)機床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)經(jīng)驗公式 取，2（100+400）=1000mm取=1000mm. (5)三角帶的計算基準長度 由機械設計表8-2，圓整到標準的計算長度 L=2800mm (6)驗算三角帶的撓曲次數(shù) ，符合要求。 (7)確定實際中心距(8)

17、驗算小帶輪包角,主動輪上包角合適。(9)確定三角帶根數(shù)根據(jù)機械設計式8-22得傳動比查表8-5c，8-5d 得= 0.17KW,= 1.32KW查表8-5，=0.96；查表8-2，=1.11 所以取z=6 根(10)計算預緊力查機械設計表8-4，q=0.1kg/m4.2 傳動軸的估算傳動軸除應滿足強度要求外，還應滿足剛度的要求，強度要求保證軸在反復載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。4.2.1 傳動軸

18、直徑的估算根據(jù)公式，軸的直徑：取 取40mm軸的直徑：取 取45mm軸的直徑：取 取60mm軸的直徑：取由材料力學知，主軸軸端部的剛度與截面慣性矩成正比，即：式中：據(jù)上式可得出主軸孔徑對偶剛度影響的 ，有圖可當時，說明空心主軸的剛度降低較小。當時，空心主軸剛度降低了24%，因此為了避免過多削弱主軸的剛度，一般取。主軸孔徑d確定后，可根據(jù)主軸的使用及加工要求選擇錐孔的錐度。錐孔僅用于定心時，則錐孔應大些，若錐孔除用于定心，還要求自鎖，借以傳遞轉(zhuǎn)矩時，錐度應小些，我這里選用莫氏六號錐孔。初步設定主軸孔徑d=60mm，主軸孔徑與外徑比為0.67。初步設定主軸孔徑d=60mm，主軸孔徑與外徑比為0.6

19、7，即取外徑90mm其中：P-電動機額定功率（kW）；-從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積；-該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速（）； -傳動軸允許的扭轉(zhuǎn)角（）。 -傳動軸允許的扭轉(zhuǎn)角（）。當軸上有鍵槽時，d值應相應增大45%;當軸為花鍵軸時，可將估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑;空心軸時，d需乘以計算系數(shù)b，b值見【5】表7-12。和為由鍵槽并且軸為空心軸，和為花鍵軸。軸和軸因為要安裝滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因為矩形花鍵定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。按規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查【15】表5-3

20、-30的矩形花鍵的基本尺寸系列，軸花鍵軸的規(guī)格；軸花鍵軸的規(guī)格。4.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計算4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定當各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設計手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標準公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-6（機械制造裝備設計）中選取。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應大于1820。采用三聯(lián)滑移齒輪時，應檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。第一組齒輪：傳動比：, 查機械制造裝備設計表3-6，齒數(shù)和取72=24，

21、=48，=44,=28；第二組齒輪：傳動比：， 齒數(shù)和取73： ，,；第三組齒輪：傳動比：, 齒數(shù)和取75： ，;4.3.2 齒輪模數(shù)的計算齒輪模數(shù)的估算。通常同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，如齒輪材料相同時，選擇負荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強度和齒輪彎曲疲勞強度條件按【5】表7-17進行估算模數(shù)和，并按其中較大者選取相近的標準模數(shù)，為簡化工藝變速傳動系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過23種模數(shù)。先計算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動，查【4】表10-8齒輪精度選用7級精度，再由【4】表10-1選擇小齒輪材料為40C(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS：根據(jù)【5】表

22、7-17；有公式：齒面接觸疲勞強度：齒輪彎曲疲勞強度：、a變速組：分別計算各齒輪模數(shù)，先計算最小齒數(shù)24的齒輪。齒面接觸疲勞強度：其中: -公比 ； = 2； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.967.5=7.2KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應力，由【5】圖7-6按MQ線查取; -計算齒輪計算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。=650MPa， 根據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為5mm 。齒輪彎曲疲勞強度：其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.967.5=7.2KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應力，由【5】圖7-11按MQ線查??；-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。，根

23、據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為3mm 。所以于是變速組a的齒輪模數(shù)取m = 5mm，b = 40mm。軸上主動輪齒輪的直徑： 。軸上三聯(lián)從動輪齒輪的直徑分別為： 、b變速組：確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計算最小齒數(shù)21的齒輪。齒面接觸疲勞強度：其中: -公比 ； =2.51； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.9227.5=6.915KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應力，由【5】圖7-6按MQ線查取; -計算齒輪計算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。=650MPa， 根據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為8mm 。齒輪彎曲疲勞強度：其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.9227.5=6

24、.915KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應力，由【5】圖7-11按MQ線查??；-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。，根據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為6mm 。所以于是變速組b的齒輪模數(shù)取m =8mm，b = 40mm。 軸上主動輪齒輪的直徑： 軸上三聯(lián)從動輪齒輪的直徑分別為：（3）、c變速組：確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計算最小齒數(shù)18的齒輪。齒面接觸疲勞強度：其中: -公比 ； =3.16； P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.8857.5=6.54KW -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應力，由【5】圖7-6按MQ線查取; -計算齒輪計算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。=650MP

25、a， 根據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為8mm 。齒輪彎曲疲勞強度：其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.8857.5=6.64KW -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應力，由【5】圖7-11按MQ線查??；-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。，根據(jù)【6】表10-4將齒輪模數(shù)圓整為6mm 。所以于是變速組b的齒輪模數(shù)取m =8mm，b = 80mm。 軸上主動輪齒輪的直徑： 軸上三聯(lián)從動輪齒輪的直徑分別為：、標準齒輪參數(shù)：從【7】表5-1查得以下公式齒頂圓直徑 ； 齒根圓直徑；分度圓直徑 ；齒頂高 ；齒根高 ； 齒輪的具體值見表表5.1齒輪尺寸表 （單位：mm）齒輪齒數(shù)z模數(shù)分度圓直徑

26、d齒頂圓直徑齒根圓直徑齒頂高齒根高245120130107.556.25485240250227.556.25445220230207.556.25285140150127.556.252882242402048104583603763408102181681841488105284164323968103382642802448104283363523168101881441601248105784564724368104.3.3各軸間的中心距的確定：；4.3.4齒寬確定 由公式得：軸主動輪齒輪；軸主動輪齒輪；軸主動輪齒輪；一般一對嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導致嚙合齒

27、寬減小而增大輪齒的載荷，設計上，應主動輪比從動輪齒寬大（510mm）。所以：， ，。4.4齒輪結(jié)構(gòu)的設計通過齒輪傳動強度的計算，只能確定出齒輪的主要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常都由結(jié)構(gòu)設計而定。當齒頂圓直徑時，可以做成實心式結(jié)構(gòu)的齒輪。當時，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問題，現(xiàn)決定把齒輪6、8、9、10和12做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實心結(jié)構(gòu)。根據(jù)【4】圖10-39（a）結(jié)構(gòu)尺寸計算如下：齒輪6結(jié)構(gòu)尺寸計算， ；，C取16mm。齒輪8結(jié)構(gòu)尺寸計算;；，C取16cm。齒輪9結(jié)構(gòu)尺寸計算，；，C取24cm。齒輪10結(jié)構(gòu)尺寸計算，；，

28、C取20mm。齒輪12結(jié)構(gòu)尺寸計算，；，C取20cm。4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設計、帶輪的材料常用的V帶輪材料為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時可以采用鑄鋼或鋼板沖壓焊接而成，小功略時采用鑄鋁或塑料。、帶輪結(jié)構(gòu)形式V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成，根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同可以分為實心式（【4】圖8-14a）、腹板式（【4】圖8-14b）、孔板式（【4】圖8-14c）、橢圓輪輻式（【4】圖8-14d）。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準直徑有關，當帶輪基準直徑（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時?？梢圆捎脤嵭氖?，當可以采用腹板式，時可以采用孔板式，當時，可以采用輪輻式。 帶輪寬度：。 分度圓直徑： 。其他尺寸見帶輪零件圖。、

29、V帶輪的論槽V帶輪的輪槽與所選的V帶型號向?qū)姟?】表8-10. mm槽型與相對應得A11.02.758.79 V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面夾角發(fā)生變化。為了使V帶的工作面與大論的輪槽工作面緊密貼合，將V帶輪輪槽的工作面得夾角做成小于。V帶安裝到輪槽中以后，一般不應該超出帶輪外圓，也不應該與輪槽底部接觸。為此規(guī)定了輪槽基準直徑到帶輪外圓和底部的最小高度。輪槽工作表面的粗糙度為。、V帶輪的技術要求鑄造、焊接或燒結(jié)的帶輪在輪緣、腹板、輪輻及輪轂上不允許有傻眼、裂縫、縮孔及氣泡；鑄造帶輪在不提高內(nèi)部應力的前提下，允許對輪緣、凸臺、腹板及輪轂的表面缺陷進行修補；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶

30、輪要做靜平衡，反之做動平衡。其他條件參見中的規(guī)定。4.5 片式摩擦離合器的選擇和計算片式摩擦離合器目前在機床中應用廣泛，因為它可以在運轉(zhuǎn)中接通或脫開，具有結(jié)合平穩(wěn)、沒有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點，部分零件已經(jīng)標準化，多用于機床主傳動。按扭矩選擇，即： 根據(jù)【15】和【14】表6-3-20，計算轉(zhuǎn)矩，查【15】表6-3-21得摩擦盤工作面的平均直徑式中d為軸的直徑。摩擦盤工作面的外直徑摩擦盤工作面的內(nèi)直徑摩擦盤寬度b摩擦面對數(shù)m，查【15】表6-3-17，摩擦副材料為淬火鋼，對偶材料為淬火鋼，摩擦因數(shù)取0.08，許用壓強取，許用溫度120.m圓整為11.摩擦面片數(shù)z=11+1=12.摩擦片脫開時所需的

31、間隙，因為采用濕式所以許用傳遞轉(zhuǎn)矩因為壓緊力Q摩擦面壓強p根據(jù)【14】表22.7-7選用帶滾動軸承的多片雙聯(lián)摩擦離合器，因為安裝在箱內(nèi)，所以采取濕式。結(jié)構(gòu)形式見【14】表22.7-7圖（a）。表5.2特征參數(shù)圖號許用轉(zhuǎn)距重量/kg轉(zhuǎn)動慣量/接合力/N脫開力/N內(nèi)部外部圖a1204.70.00350.0050170100表5.3主要尺寸圖號許用轉(zhuǎn)矩DABcEFG閉式開式圖a1201832-1081001832604570表5.4主要尺寸圖號HJLRSa圖a85475181152656435-102011五、動力設計5.1主軸剛度驗算 5.1.1 選定前端懸伸量C主軸懸伸量的大小往往收結(jié)構(gòu)限制，主

32、要取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)形式及尺寸、刀具或夾具的安裝方式、前軸承的類型及配置、潤滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等。主軸設計時，在滿足結(jié)構(gòu)的前提下，應最大限度的縮短主軸懸伸量a。根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長度。5.1.2 主軸支承跨距L的確定 一般最佳跨距 ，考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度因磨損會不斷降低，應取跨距L比最佳支承跨距大一些，再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=750mm。5.1.3 計算C點撓度計算C點撓度、當量切削力F的計算 考慮機械效率，主軸最大輸出轉(zhuǎn)距.床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的50到60%,即加工工件直徑取為160mm,則半徑為0.08.前后支撐力分別設為,.、驅(qū)動力Q的計算其中：所以 、軸承剛度的

33、計算1）軸承類型選擇主軸前軸承有兩種常用的類型：雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種：600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機床。2）軸承的配置大多數(shù)機床主軸采用兩個支撐，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三

34、個支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以用兩個支撐的主要支撐，第三個為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約0.030.07），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時，輔助支撐軸承才起作用。軸承配置時，除選擇軸承的類型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長方向以及結(jié)構(gòu)的負責程度，應根據(jù)機床的實際要求確定。在配置軸承時，應注意以下幾點： 每個支撐點都要能承受經(jīng)向力。 兩個方向的軸向力應分別有相應的軸承承受。 徑向力和兩個方

35、向的軸向力都應傳遞到箱體上，即負荷都由機床支撐件承受。3）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選擇高一級。普通精度級機床的主軸，前軸承的選或級，后軸承選或級。選擇軸承的精度時，既要考慮機床精度要求，也要考慮經(jīng)濟性。軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應與軸承精度相匹配。1） 軸承間隙的調(diào)整為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負間隙，形成一定的預負載，

36、回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。預負載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過大的預負載對提高剛度沒有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會增大，軸承壽命將因此而降低。軸承間隙的調(diào)整量，應該能方便而且能準確地控制，但調(diào)整機構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對外圈可以移動，當內(nèi)圈向大端軸向移動時，由于1：12的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問題。特別要注意：調(diào)整落幕的端面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長，誤差的影響越小。螺母端面對螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡兩端平行度等均有嚴格的精度

37、要求。軸承的選擇：軸： 6208 D=80 B=18 深溝球軸承軸： 7209B D=85 B=19 角接觸球軸承軸： 7012C D=95 B=18 角接觸球軸承選擇主軸的軸承 于采用三支承結(jié)構(gòu)的箱體加工工藝性較差，前、中、后三個支承孔很難保證有較高的同軸度。主軸安裝時，易產(chǎn)生變形，影響轉(zhuǎn)動件精度嚙合，工作時噪聲及發(fā)熱較大，故車床主軸部件采用二支承結(jié)構(gòu)中，主軸（軸）前支承任采用NN3020雙列圓柱滾子軸承（D=150 B=37），承受徑向力；后支承采用推力軸承51218，承受軸向力；及單列圓錐滾子軸承30217（D=160 B=30），承受向左方向的軸向力及徑向力。雙列圓柱滾子軸承具有旋轉(zhuǎn)精

38、度高，剛度好，調(diào)整方便等優(yōu)點，但只能承受徑向載荷。、確定彈性模量E、慣性距I、和長度a、b、s。 軸的材產(chǎn)選用40Cr， 主軸的慣性距I為： 主軸C段的慣性距Ic可近似地算： 根據(jù)齒輪、軸承寬度以及結(jié)構(gòu)需要，取b=54mm、只考慮F力作用在主軸前端時軸端的位移， 、只考慮驅(qū)動力Q作用在主軸兩支撐間時，軸端的位移；、求主軸前端C點的終合撓度綜合撓度；又；因為，所以此軸滿足要求。5.2 齒輪校驗在驗算算速箱中的齒輪應力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進接觸應力和彎曲應力的驗算。這里要驗算的是齒輪1，齒輪11，這兩個齒輪。齒輪11的齒數(shù)為21，模數(shù)為8，齒輪的應力： 1）接觸應力： u-

39、大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比； -齒向載荷分布系數(shù)；-動載荷系數(shù)；-工況系數(shù)；-壽命系數(shù)查機械裝備設計表10-4及圖10-8及表10-2分布得假定齒輪工作壽命是48000h，故應力循環(huán)次數(shù)為查機械裝備設計圖10-18得，所以：2） 彎曲應力： 查金屬切削手冊有Y=0.378，代入公式求得：=158.5Mpa 查機械設計圖10-21e,齒輪的材產(chǎn)選，大齒輪、小齒輪的硬度為60HRC，故有，從圖10-21e讀出。因為：，故滿足要求，另外兩齒輪計算方法如上，均符合要求。六、結(jié)構(gòu)設計及說明6.1 結(jié)構(gòu)設計的內(nèi)容、技術要求和方案設計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等）、

40、主軸組件、操縱機構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設計由于時間的限制，一般只畫展開圖。主軸變速箱是機床的重要部件。設計時除考慮一般機械傳動的有關要求外，著重考慮以下幾個方面的問題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標準化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設計時整個機床設計的重點，由于結(jié)構(gòu)復雜，設計中不可避免要經(jīng)過反復思考和多次修改。在正式畫圖前應該先畫草圖。6.2 展開圖及其布置展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整

41、展開在同一個平面上。I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負責齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)。齒輪在軸上布置很重要，關系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。6.3 齒輪塊設計齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個齒輪上的載荷是

42、變化的。同時由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設計時，應充分考慮這些問題。齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關因素：1） 是固定齒輪還是滑移齒輪；2） 移動滑移齒輪的方法；3） 齒輪精度和加工方法；變速箱中齒輪用于傳遞動力和運動。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時，圓周速度越高，振動和噪聲越大，根據(jù)實際結(jié)果得知，圓周速度會增加一倍，噪聲約增大6dB。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲的影響比運動誤差要大，所以這兩項精度應選高一級。不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結(jié)構(gòu)要求也有所不同。6.3.1其他問題滑移齒輪進出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應予注意。選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機械加工時的安裝和