CM6132機械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計

1、目錄緒論錯誤！未定義書簽。1.概述31.1機床主軸箱課程設(shè)計的目的31.2設(shè)計任務(wù)和主要技術(shù)要求41.3操作性能要求42.技術(shù)參數(shù)確定與方案設(shè)計2.1原始數(shù)據(jù)62.2開展CM6132功能原理設(shè)計3.運動設(shè)計73.1確定轉(zhuǎn)速極速73.1.1計算主軸最高轉(zhuǎn)速|(zhì)UJ93.1.2計算主軸最低轉(zhuǎn)速Hillel103.1.3確定主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)歹0113.2主電動機的選擇123.3變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計143.3.1主變速方案擬定1.43.3.2擬定變速結(jié)構(gòu)式1.43.3.3擬定變速結(jié)構(gòu)網(wǎng)1.53.3.4驗算變速結(jié)構(gòu)式1.63.4繪制轉(zhuǎn)速圖173.5齒輪齒數(shù)的估算204. 3.6主軸轉(zhuǎn)速誤差23動力設(shè)計234.1電

2、機功率的確定264.2確定各軸計算轉(zhuǎn)速264.3帶輪的設(shè)計274.4傳動軸直徑的估算304.5齒輪模數(shù)的確定335. 4.6主軸軸頸的直徑364.6.1主軸懸伸量a364.6.2主軸最佳跨距L。的確定和軸承的選擇364.6.3主軸組件剛度驗算37結(jié)構(gòu)設(shè)計385.1齒輪的軸向布置395.2傳動軸及其上傳動元件的布置40I軸的設(shè)計42II軸的設(shè)計42III軸的設(shè)計425.2.4帶輪軸的設(shè)計425.2.5W軸的設(shè)計435.2.6主軸的設(shè)計435.2.7主軸組件設(shè)計.435.3齒輪布置的注意問題445.4主軸與齒輪的連接445.5潤滑與密封415.6其他問題45總結(jié)42致謝42參考資料431.概述1.

3、1機床主軸箱課程設(shè)計的目的機床課程設(shè)計，是在學(xué)習(xí)過課程機械系統(tǒng)設(shè)計之后進(jìn)行的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在丁通過機床運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使學(xué)生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，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機械制圖，零件計算，編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。1.2設(shè)計任務(wù)和主要技術(shù)要求本次課程設(shè)計任務(wù)是CM6132車床主傳動設(shè)計。由丁CM6132車床是精密、高精密加工車床，要求車床加工精度高，主軸運轉(zhuǎn)可靠，并且受外界，振動，溫度干擾要小，因此，本次設(shè)計是將車床的主軸箱傳動和變速箱傳

4、動分開設(shè)計，以盡量減小變速箱，原電機振動源對主軸箱傳動的影響。本次課程設(shè)計包括CM6132車床傳動設(shè)計，動力計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計以及主軸校核等內(nèi)容，其中還有A0大圖紙的CM6132車床主傳動的裝配圖。本次課程設(shè)計是畢業(yè)課程設(shè)計前一次對我們大學(xué)四年期間機械專業(yè)基礎(chǔ)知識的考核和檢驗。它囊括了理論力學(xué)，材料力學(xué)，機械原理，機械設(shè)計，機械制造裝備設(shè)計等許多機械學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)知識，因此稱之為專業(yè)課程設(shè)計。它不僅僅是對我們專業(yè)知識掌握情況的考核和檢驗，也是一次對我們所學(xué)的知識去分析，去解決生產(chǎn)實踐問題的運用。1.3操作性能要求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)及停止運動要求主

5、軸的變速由變速手柄完成技術(shù)參數(shù)確定與方案設(shè)計2.1原始數(shù)據(jù)(1) 機床主參數(shù)：Dmax=?320mm。(2) 刀具材料：高速鋼或硬質(zhì)合金。(3) 工件材料：鋼或鑄鐵。2.2開展CM6132功能原理設(shè)計畫出車削加工的運動功能圖，寫出車削加工的運動功能結(jié)構(gòu)式圖1車床運動功能圖和運動功能式繪出傳動原理圖。2. 圖2車削加工的傳動原理圖運動設(shè)計根據(jù)機床的規(guī)格、用途和常用的切削用量，以及與同類型機床的類別分析，確定機床主運動的極限轉(zhuǎn)速、主軸轉(zhuǎn)速的合理分布，從而確定主運動傳動系統(tǒng)的公比和級數(shù)。擬定傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案（結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)設(shè)計）word文檔可自由復(fù)制編輯變速組的傳動比，確定齒輪齒數(shù)，繪制其傳動系統(tǒng)

6、圖，并計算校核其轉(zhuǎn)速誤3.1確定轉(zhuǎn)速極速調(diào)查和分析所設(shè)計機床上可能進(jìn)行的工序，從中選擇要求最高、最低轉(zhuǎn)速的典型工序。按照典型工序的切削速度和刀具直徑（或工件直徑）計算最高、最低轉(zhuǎn)速（即極限轉(zhuǎn)速）I、門x和上血。計算公式如下:niooov皿Wn|lOOOvmjn=-式中:分別為主軸最高、最低轉(zhuǎn)速rnim;；分別為最高、最低切削速度in/nw；4辿dmin分別為最大、最小計算直徑應(yīng)當(dāng)指出，通用機床的.min.Qfflin并不是機床上可能加工的最大和最小直徑，而是指常用的經(jīng)濟(jì)加工的最大和最小直徑。對丁通用機床，一般取:max=kDDjnaxD=式中：D可能加工的最大直徑（mm）；K系數(shù)，根據(jù)對現(xiàn)有同

7、類型機床使用情況的調(diào)查確定（搖臂鉆床,k=1.0；普通車床，K=0.5）；Rj計算直徑范圍Rj=0.20.25)就本課程設(shè)計的Dmax=?320mm的精密臥式車床設(shè)計，取K=0.5、Rf0.25。d=k-D=0.5x320mm=160mm;dmin=Rdxdmax=0.25x160mm=40mm。3.1.1計算主軸最高轉(zhuǎn)速根據(jù)設(shè)計要求，及其刀具和工件的材料，查資料可知，用硬質(zhì)合金刀具加工易切碳鋼時，主軸轉(zhuǎn)速最高，一般Lw=150250m/min。按經(jīng)驗，并考IlldA慮切削用量資料，取V=250m/min。1000X250=1990r/min11X160根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公比的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，取=2000r

8、/min3.1.2計算主軸最低轉(zhuǎn)速“州根據(jù)設(shè)計要求，及其刀具和工件的材料，查資料可知，用高速鋼刀具加工灰鑄鐵時，主軸轉(zhuǎn)速最低。按經(jīng)驗，并考慮切削用量資料，取n)R=13.8m/min。HlOOOVmin1000X13f9則一.=27.5r/min口djnaxirX160用高速鋼刀具，精車合金鋼材料的梯形螺紋（絲杠），加工絲杠的最大直徑為?32mm,取=1.5m/min。虬二=10OOv曲n二1000X1.5=14.9r/minirx32綜合同類型機床，取.=19r/min3.1.3確定主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列主軸變速范圍-=10519Z=18巾=-：二=1.31由丁我國機床專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GC58-60規(guī)定了

9、小的七個標(biāo)準(zhǔn)公比：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。取小=1.26。查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，按常規(guī)計算各軸轉(zhuǎn)速為：19、23.6、30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、236、300、375、475、600、750、950、1180、1500、1900?？煽闯龉灿?1級轉(zhuǎn)速，且無法達(dá)到最高轉(zhuǎn)速兒門x=2000r/min。故綜合同類型機床對其轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，使其滿足=2000r/min,inin=19r/min,Z=18.求出各級轉(zhuǎn)速為：19、38、50、62、76、100、125、200、250、305、390、500、610、785、1000、

10、1580、2000。3.2主電動機的選擇合理的確定電機功率P,使機床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，乂不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素?，F(xiàn)在以常見的中碳鋼為工件材料，取45號鋼，正火處理，車削外圓，表面粗糙度Ra=3.2mm。采用車刀具，可轉(zhuǎn)位外圓車刀，刀桿尺寸：16mm25mm。o0，.o，.ooo刀具幾何參數(shù)：0=15,0=6,*=75,i=15,乳=0,01=-10,br1=0.3mm,re=1mm?，F(xiàn)以確定粗車是的切削用量為設(shè)計：確定背吃刀量和進(jìn)給量f,ap取3mm,f取0.2mm/r。確定切削速度，取Vc=1.7ms。機床功率的計算，主切削力的計算：主切削力的計算公式及有關(guān)參數(shù)

11、：FZ=9.8160cCfcaZFcfvZFcKfc=9.816013.152703=?。?.7。150.920.95=1038(N)切削功率的計算Pc=Fcvc103=10381.71=1.8(kW)依照一般情況，取機床變速效率=0.8.PPz=2.3(kW)0.3根據(jù)Y系列三相異步電動機的技術(shù)數(shù)據(jù),Y系列三相異步電動機為一般用途全封閉自扇冷式籠型異步電動機，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動機內(nèi)部的特點，B級絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過+40C，相對濕度不超過95%,海拔高度不超過1000m,額定電壓380V，頻率50Hz。適用丁無特殊要求的機械上，如機床，泵，風(fēng)機，攪拌機，運輸機，農(nóng)業(yè)機械等

12、。根據(jù)以上計算，為滿足轉(zhuǎn)速和功率要求，選擇Y系列三相異步電動機型號為：Y100L2-4，其技術(shù)參數(shù)見下表3-1.表3-1Y100L2-4型電動機技術(shù)數(shù)據(jù)word文檔可自由復(fù)制編輯電動機型號額定功率/KW滿載轉(zhuǎn)速/rmp額定轉(zhuǎn)矩/N.m最大轉(zhuǎn)矩/N.mY100L2-4314302.22.3至此，可得到下表3-2中的車床參數(shù)。表3-2車床的主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)表工件最大回轉(zhuǎn)宜徑Dmax(mm)取局轉(zhuǎn)速nmax(r/min)最低轉(zhuǎn)速nmin(r?min)電機功率P(kW公比等轉(zhuǎn)速級數(shù)Z32020001931.26183.3變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計3.3.1主變速方案擬定擬定變速方案，包括變速型式的選擇

13、以及開停、換向、制動、操縱等整個變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機構(gòu)以及組成、安排不同特點的變速型式、變速類型。變速方案和型式與結(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，確定變速方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型式；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(shè)計中，我們采用分離變速型式的主軸變速箱。3.3.2擬定變速結(jié)構(gòu)式由丁結(jié)構(gòu)上的限制，變速組中的

14、傳動副數(shù)目通常選用2或3為宜，故其結(jié)構(gòu)式為：Z=2nX3m.對丁18級傳動，其結(jié)構(gòu)式可為以下三種形式：18=332;18=32彳；18=2X33;在電動機功率一定的情況下，所需傳遞的轉(zhuǎn)矩越小，傳動件和傳動軸的集合尺寸就越小。因此，從傳動順序來講，盡量使前面的傳動件多以些，即前多后少原則。故本設(shè)計采用結(jié)構(gòu)式為：18=3X3X2。從軸I到軸II有三隊齒輪分別嚙合，可得到三種不同的傳動速度；從軸II到軸III有三對齒輪分別嚙合，可得到三種不同的傳動速度，故從軸I到軸III可得到3彳=9種不同的傳動速度；同理，軸III到軸IV有兩對齒輪分別嚙合，可得到兩種不同的傳動速度，故從軸I到軸IV共可得到3%X

15、2=18種不同的傳動轉(zhuǎn)速。設(shè)計車床主變速傳動系時，為避免從動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，在降速變速中，一般限制限制最小變速比Sin4；為避免擴大傳動誤差，減少震動噪聲，在升速時一般限制最大轉(zhuǎn)速比max2。斜齒圓柱齒輪傳動較平穩(wěn)，可取Umax2.5。因此在主變速鏈任一變速組的最大變速范圍Eax=（Umax./Um危們2.5）/。.2581。）。在設(shè)計時必須保證中間變速軸的變速范圍最小。3.3.3擬定變速結(jié)構(gòu)網(wǎng)在制定機床傳動方案時，常將傳動鏈特性的相關(guān)關(guān)系畫成圖，以供比較選擇。該圖即為結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖。結(jié)構(gòu)網(wǎng)只表示各傳動副傳動比的相關(guān)關(guān)系，而不表示數(shù)值，因而繪制成對稱形式（圖3）。由丁主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)滿

16、足級比規(guī)律（從低到高問成等比數(shù)列，公比為4),故結(jié)構(gòu)網(wǎng)上相鄰兩橫線間代表一個公比4。為了使一根軸上變速范圍不超過允許值，傳動副輸越多，級比指數(shù)應(yīng)小一些?？紤]到傳動順序中有前多后少原則，擴大順序應(yīng)采用前小后大的原則，即所謂的前密后疏原則。故本設(shè)計采用的結(jié)構(gòu)式為：18=31X23冷918:級數(shù)。3,3,2:按傳動順序的各傳動組的傳動副數(shù)。1,3,9:各傳動組中級比問的空格數(shù)，也反映傳動比及擴大順序。該傳動形式反映了傳動順序和擴大順序，且表示傳動方向和擴大順序一致。圖3為該傳動的結(jié)構(gòu)網(wǎng)ff/iif/J/:,/./UA/!X/VV/A/?(YV/VV.rrvyy/VVV/,l/WAAAA0xUVA=1

17、/4;b:最小傳動比Imax=2(斜齒輪=2.5);所以，在一個變速組中，變速范圍要小丁等丁8,對應(yīng)本次設(shè)計，轉(zhuǎn)速圖中，一個軸上的傳動副問最大不能相差6格。c：前緩后急原則；即傳動在前的傳動組，其降速比小，而在后的傳動組,其降速比大(2)但在繪制CM6132車床轉(zhuǎn)速圖時，要注意，由numax=2000r/mininill=19r/min，Z=18.確定的各級轉(zhuǎn)速為：19、38、50、62、76、100、125、200、250、305、390、500、610、785、1000、1580、2000,是非常規(guī)的轉(zhuǎn)速數(shù)列，故在繪制它的轉(zhuǎn)速圖線時，先要確定其主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CM6132型精密車床采用分離式

18、傳動，即變速箱和主軸箱分離。III,IV軸為皮帶傳動。在主軸箱的傳動中采用了背輪機構(gòu)，解決了傳動比不能過大(受極限傳動比限制)的問題。(3)繪制轉(zhuǎn)速圖a. 選擇Y100L1-4型Y系列籠式三相異步電動機。分配總降速變速比總降速變速比X=0.013q1420乂電動機轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比變速副。確定變速軸軸數(shù)變速軸軸數(shù)=變速組數(shù)+3（背輪機構(gòu)）=3+3=6b. 繪制轉(zhuǎn)速圖在五根軸中，按變速順序依次設(shè)為I、u、m、iv（背輪機構(gòu)）、v（主軸）。I與皿、皿與用、用與W、W和V軸之間的變速組分別設(shè)為a、b、c、d.v（主軸）開始，確定I、u、m、iv的轉(zhuǎn)速:先來確定背輪機構(gòu)的公比變速組

19、d的變速范圍為R廣山6心-=8,構(gòu)式,采用背輪機構(gòu)，則其公比為:11一一=MV316 確定軸in的公比變速組c采用皮帶傳動降速，可取.11c儼5112 確定軸II的公比為了擴大變速范圍，變速組b是基本組，并采用混合公比，使用三聯(lián)滑移齒輪，可取M=(p-158 確定軸I的轉(zhuǎn)速對丁變速組a,是第一擴大組其級比指數(shù)為3,可取i4i=/=1,5811:-=由此也可確定加在電動機與主軸之間的定變速比。下面畫出18級轉(zhuǎn)速,u技61430轉(zhuǎn)速圖（電動機轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。CM6132型精密車床混合公比）采用了背輪機構(gòu)后的轉(zhuǎn)速圖，如圖4所示一Ji一xXXXXVXW、xS、XNxvXCi1:CJ電動機IV

20、I圖4傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖3.5齒輪齒數(shù)的估算齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。為了便丁設(shè)計和制造，同一傳動組內(nèi)各齒輪的模數(shù)常取為相同。此時，各傳動副的齒輪齒數(shù)和相同。顯然，齒數(shù)和太小，則小齒輪的齒數(shù)少，將會發(fā)生根切，或造成其加工齒輪中心孔的尺寸不夠（與傳動軸直徑有關(guān)），或造成加工鍵槽（傳遞運動需要）時切穿齒根；若齒數(shù)和太大，則齒輪結(jié)構(gòu)尺寸大，造成主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大。因此，應(yīng)根據(jù)傳動軸直徑等適當(dāng)選取。對丁定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設(shè)計手冊推薦的方法確定。對丁變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和Sz及小齒輪的齒數(shù)可以從手冊中選取。一

21、般在主傳動中，最小齒數(shù)應(yīng)大丁1820。采用三聯(lián)滑移齒輪時，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)大丁或等丁4,以保證滑移是齒輪外圓不相碰。本次設(shè)計共包含I-II軸傳動組，II-III軸傳動組，IV傳動組和IV-V（主軸）傳動組四個齒輪副傳動組。根據(jù)查表法，查手冊各種常用變速比的使用齒數(shù)。變速組a:LiW二偵，細(xì)查傳動比i為1.58、1.26和2.52的三行，有數(shù)字者即為可能的方案。果如下:山二伊二158時：Sz=57、59、60、62、65、67、70、72、75、77、78Sz=56、59、61、63、65、66、68、70、72、74、75、77Sz=56、60

22、、63、66、67、70、73、74、77、78可挑出Sz=70,但是齒數(shù)過大，徑向尺寸大，三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大丁或等丁4,以保證滑移是齒輪外圓不相碰。綜合同類型機床，選取Sz=58,丁是可得各對傳動副中小齒輪的齒數(shù)分別為：22、26和17。這樣會使傳動比產(chǎn)生些微變化，丁是于是Li二36/22二L64,.二26/32土,1廠耶耳,tnr可得軸I上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：36、26、17軸皿上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分另U為：22、32、42。變速組b:扁二礦心，W或&虹品皓二/二158時：&=57、59、60、62、65、67、70、72、75、77、7856、59、61、63、65、6

23、6、68、70、72、74、75、7757、60、63、66、69、72、75、78可取&=72,但是變速組a選取的齒數(shù)和是58,相差很大，結(jié)構(gòu)不緊湊，且三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大丁或等丁4,以保證滑移是齒輪外圓不相碰。丁是取Sz=68,丁是可得各對傳動副中小齒輪的齒數(shù)分別為：22、26和30。這樣會使傳動比產(chǎn)生些微變化，丁是虹-42/26二L62,一：W一一=可得軸皿上的齒輪齒數(shù)分另U為：42、38、22。軸用上三聯(lián)滑移齒輪的齒數(shù)分別為：26、30、45背輪機構(gòu)皮帶輪軸到W軸的公比為上二一，可取Sz=90,則1=27/63，丁是951=】j皮帶輪軸上的齒數(shù)為27,W軸上的齒數(shù)為6

24、3。iv軸到v軸（主軸）的公比為ij-=-=,可取Sz=75，則=,丁是IV軸上的齒數(shù)為17,V軸上的齒數(shù)為58。心fMl3.6主軸轉(zhuǎn)速誤差實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過土10（平-1）%，即實際轉(zhuǎn)速n-標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速n小標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速n|擊卜：10（-1）%對丁精密車床CM6132的18級轉(zhuǎn)速圖知：Nmax=2000r/min心903642178max有,Nmax=14301=2018.52r/min1502226200則有2018.52-20002000=0.926%.6%因此滿足要求。以同樣的方法來計算其它各轉(zhuǎn)速903638178n17=14301=1582.78/min1502230

25、200902642178n16=14301=1002.25/min1503226200902638178n15=14301=785.89/min1503230200903622178n4=14301=610.97min1502245200901742178n3=14301=499.29/min1504226200901738178n2=14301=391.5f/min1504230200902622178n1=14301=303.33/min15032452009036421782717n0=1430253.56/min15022262006358八9036381782717n9=143019

26、8.82/min15022302006358901722178n8=14301=151.1f/min15042452009026421782717n7=1430125.9/min150322620063589026381782717n6=143098.727min150323020063589036221782717ns=143076.747min150224520063589017421782717d=143062.727min150422620063589017381782717n3=143049.187min150423020063589026221782717,n2=1430=38.1

27、0/min150324520063589017221782717.n1=1430一=18.9&/min150424520063581582.78-15801580=0.178%：2.6%1002.25-10001000=0.225%，：2.6%785.89-785785=0.113%：2.6%610.9-610610=0.148%，：2.6%500-499.29500-0.142%：2.6%391.51-390390=0.387%：2.6%305-303.33305=0.548%：2.6%253.56-250250=1.424%：2.6%200-198.82200=0.6%：2.6%151.1

28、1-150150=0.74%：2.6%125.9-125125=0.72%：2.6%100-98.72100=1.28%：2.6%76.74-7676=0.974%：2.6%62.72-6262=1.16%：2.6%50-49.1850=1.64%：2.6%38.10-3838=0.263%：2.6%19-18.9819=0.105%：2.6%同上計算各級轉(zhuǎn)速誤差，以表形式列出，如下圖:各級轉(zhuǎn)速誤差n；200015801000785610500390305250it2018.521582.781002.25785.89610.9499.29391.51303.33253.56誤差0.926%0

29、.178%0.225%0.113%0.148%0.142%0.387%0.548%1.424%n；2001501251007662503819it198.82151.11125.998.7276.7462.7249.1838.1018.98誤差0.6%0.74%0.72%1.28%0.974%1.16%1.64%0.263%0.105%各級轉(zhuǎn)速誤差都都小丁2.6%,因此不需要修改齒數(shù)。動力設(shè)計4.1電機功率的確定如前所述，對丁國產(chǎn)CM6132普通車床，機床功率一般為3.0KW.選擇Y100L2-4型號異步電動機。其額定功率為3KW.4.2確定各軸計算轉(zhuǎn)速確定主軸計算轉(zhuǎn)速：計算轉(zhuǎn)速nj是傳動件能

30、傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動關(guān)系確根據(jù)公式，主軸的計算轉(zhuǎn)速為I=nmin3=191.263=60.3r/min各變速軸的計算轉(zhuǎn)速: 軸W的計算轉(zhuǎn)速nj4為62r/min；用的計算轉(zhuǎn)速山3為175r/min；軸皿的計算轉(zhuǎn)速n2為350r/min；I的計算轉(zhuǎn)速nj1為858r/min。4.3帶輪的設(shè)計本次設(shè)計中，存在著電動機到I軸，III軸到VI的兩組皮帶輪傳動，其傳動比分別為1.67和1.12.一般機床上采用V帶，根據(jù)電動機轉(zhuǎn)速和功率即可確定帶型號，傳動帶數(shù)25個最佳。根據(jù)帶輪傳遞功率和轉(zhuǎn)速，對丁電動機到I軸選擇A型帶。三角帶傳動中，軸間

31、距A可以加大。由丁是摩擦傳遞，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。電動機轉(zhuǎn)速n=1430r/min,傳遞功率P=3kW傳動比i=1.67,兩班制，一天運轉(zhuǎn)16小時，工作年數(shù)10年。選擇三角帶的型號由手冊得，工作情況系數(shù)Ka查的共況系數(shù)Ka=1.2。故根據(jù)公式-LP=1.2X3=3.6KWLfio.式中：P-電動機額定功率；Ka-工作情況系數(shù)。因此根據(jù)Pca、幾查資料的普通V帶輪型圖選用A型V帶。確定帶輪的基準(zhǔn)直徑D1，D2帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑Di不宜過小，即DiDmin。查手

32、冊上的表格取主動小帶輪基準(zhǔn)直徑Di=90mm。由公式計算%-i專D1.67X90=150.3mm查普通V帶帶輪基準(zhǔn)直徑系列，取k=150mm驗算帶速度V,按公式驗算帶的速度6.74m/s初1叫3.14X90X1430=60X100060x10005m/sv25m/s,故帶速合適。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?。焊鶕?jù)經(jīng)驗公式0.7(DD2A12儼故主動輪上包角合適。1A(7) 確定三角帶根數(shù)Z根據(jù)公式Z=PcaP0gk.ki由單根A型V1430r/min時查表由D=90mm和鳥二120侃恤及虹146。/仙查表,帶的額定功率分別是0.93KW和1.0

33、7KVV用線性插值法求得的額定功率-.-KW查：p0=0.14KW,查表=0.97;長度系數(shù)ki=0.89Z二二二35(P0+iP0)kak(LQS+O.1*)XO(?7XM?.閔二4根(8) 計算初拉力查表得V帶質(zhì)量q=0.1kg/m,則初拉力為Pca2.5-k-2F0=500炬()qv2vZk:式中：Pca-帶的變速功率，KWv-帶速,m/s;q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.1kg/m。v=1440r/min=9.42m/s。F,=500X)+04x6J4!109.85N06J4X4V0.?7/計算作用在軸上的壓軸力n_“fl_*,1S8Fn-2ZLS1H一=2X4X109.85xs

34、in=874Nq22 帶輪結(jié)構(gòu)小帶輪結(jié)構(gòu)D90mm采用實心式，查電動機軸頸查得e=150.3mm,f=mm輪轂寬：.:.：-：其最終寬度結(jié)合安裝帶輪的軸段確定輪緣寬：岫1穿加牛如4-1)X15+2x10=65mm大帶輪結(jié)構(gòu)D=150mm采用孔板式，輪緣寬可與小帶輪相同，輪轂L寬可與軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計同步。同理及計算方法，求得III軸到VI軸傳動皮帶的結(jié)構(gòu)參數(shù),178岫由=加伽1血B型V帶，Z=24.4傳動軸直徑的估算傳動軸除應(yīng)滿足強度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強度要求保證軸在反復(fù)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

35、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。p1根據(jù)公式，d芝91,mm，并查得到曲取1. I軸的直徑：取1=0.96,血=858r/min=21.9mm3430.96d一91、廣918581取d=30mm.皿軸的直徑：取2=10.980.990.99=0.922,nj2=350r/mind_9143nr9130.9222.=27.1mm3501取d=32mm用軸的直徑：取3=七0.980.99=0.89,nj3=175r/min3430.89d一91、廣91,1751=31.98mm取d=35mmW軸的直徑：取3=20.98

36、0.99=0.89,nj3=62r/min430.89d91n?r9162勺=41.45mm取d=40mm其中：P-電動機額定功率（kW）；n-從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積;nj-該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速（r/min）；8】-傳動軸允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m），一般傳動軸二。5,取中T。當(dāng)軸上有鍵槽時，d值應(yīng)相應(yīng)增大45%;當(dāng)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)bI、U、m和IV為花鍵軸，主軸為空心軸。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GB/T

37、1144-1987規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查矩形花鍵的基本尺寸系列，定I花鍵軸的規(guī)格N-。勺叩為6-30乂26乂7;li軸花鍵軸的規(guī)格N-。勺叩為6-32乂28乂7;III軸花鍵軸的規(guī)格N-DWXB為6-3530X10;W軸花鍵軸的規(guī)格N-DdB為6-403510這里需要說明三點:(1)花鍵軸參數(shù)尺寸代表Z-DXdXboZ表示花鍵軸齒數(shù)，D表示花鍵軸d表小小徑，b表小齒寬，具體圖樣見下圖：圖5矩形花鍵軸(2)齒輪齒數(shù)的選取，應(yīng)保證齒輪齒根與花鍵軸大徑配合的輪轂面不得小于35mm(2)如A0圖紙繪制的CM613E床主傳動系統(tǒng)圖所示，帶輪軸做成中空軸套，起卸荷左右，這樣可將帶輪的張緊力

38、引起的徑向力通過軸套，滾動軸承傳至機身上，保證主軸的運轉(zhuǎn)不受帶輪張緊力的影響。(1) III軸和IV軸間為皮帶輪1:1.12傳動。4.5齒輪模數(shù)的確定齒輪模數(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(fù)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進(jìn)行估算模數(shù)mH和mF,并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)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，查手冊齒輪精度選用7級精度，選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220HBS和260HBS:a變速組：分別計算各齒輪模數(shù)，

39、先計算最小齒數(shù)z=17,么二42的齒輪。初步計算傳動的主要尺寸根據(jù)公式：dN2.32?快（普）a小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩為T3=955Xl06X-3.34Xl01N/ni*蝴1因v值未知，匕值不能確定，可初步選載荷系數(shù)E二LhlB,初選R二倍。 非對稱安裝，取齒寬系數(shù)=0.3。 查得彈性系數(shù)_-一.。 齒數(shù)比u=42/17=2.4。 按齒面硬度查圖，得0-600MPs,。血2=560MPa 假設(shè)該機床工作壽命10年，每年工作300天，兩班制，工作平穩(wěn)，齒輪轉(zhuǎn)向不變。貝U,大齒輪和小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為：M二60njk二60X858X1X10X300X16=2.47X10,N廣60曬=60X34729

40、XIX1.0X300X16二1.0X103查資料的.一-：，與理必取安全系數(shù)-j=te&3i=0.95x-=S70MftH11=瞄耍=1.09x-=6104MPakuJ1.5X334XIO4X(2.4+1)dlt2.32103X2.4189.8、f)2=53,92mmi57。計算模數(shù)計算載荷系數(shù)查得使用系數(shù)Ka=10砍卻，nX63.91XS5B-_,口t+iwkkV141t因二一二二2.87m/s，查得動載何系數(shù)Kv-L11,由60X100160X19001飛表查得齒向載荷分布系數(shù)K?-1,15,則載荷系數(shù)為K=KAKVK0=1.0X111X115=1.2765對dt進(jìn)行修正因k與R有較大的差

41、異，故需對由；計算出的進(jìn)行修正，即dtdjj*R=53.9251.1mm確定模數(shù)1su二r一2.85取.傳動尺寸 兩分度圓直徑4二叫二2.5X17二42.5mm由二路二25X42二105mmL1中心距-=：X25Xi17+42)=73.75mm12 齒寬b二帆二。3舄15二1275mm,bpb：盡可能圓整為5的倍數(shù)，取b二15mm、b；=15mm尺局11二225m/225X25二為了便丁設(shè)計和制造，同一傳動組內(nèi)的齒輪的模數(shù)常取相同，此時，各傳動齒輪副的齒輪齒數(shù)和相同。則在變速箱職中，每根傳動軸上各齒輪的模數(shù)均為叫二25mm。而在主軸箱中，用上述方法也取得第一對傳動副齒輪的模數(shù)%二25mm,而在

42、傳動鏈中，最后一個背輪機構(gòu)中，變速范圍較大，各傳動副對應(yīng)傳動的扭矩的差別也較大，為合理利用材料，常采用不同的模數(shù)，且在同一傳動組內(nèi)正常只限用丁用兩種模數(shù)。由丁傳動副軸心線距離必須相等，即.:.111、分別為兩種模數(shù)；一分別為兩傳動副的齒數(shù)和。如如1L則25X(17+63)二ni2(17+58)得班二3。4.6主軸軸頸的直徑主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸的(前支撐處)的直徑Di。Di選定后，其他部位的外徑可隨之而定。Di一般是通過筒規(guī)格的機床類比分析加以確定。320mm車床，P=3KW查手冊，前軸頸應(yīng)D1=7090,初選D1=72mm,后軸頸D2=(0.70.85)Di取D2=55mm。因為主

43、軸為空心軸，其內(nèi)孔直徑d/D：0.7，取主軸當(dāng)量直徑5572D=63.5mm;貝d&44.45,取d=35mm。24.6.1主軸懸伸量a主軸懸伸量的大小往往受結(jié)構(gòu)限制，主要取決丁主軸端部的結(jié)構(gòu)形式及尺寸、刀具或火具的安裝方式、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(shè)計時，在滿足結(jié)構(gòu)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),對丁精密機床a/Di=0.61.5=43.2108mm,定懸伸長度a=105mm。4.6.2主軸最佳跨距L0的確定和軸承的選擇支撐跨距L,當(dāng)前多數(shù)機床的主軸采用前后兩個支撐，結(jié)構(gòu)簡單，制造、裝配方便，容易保證精度，但是，由丁兩支撐主軸的最佳支距L。一般較

44、短，結(jié)構(gòu)設(shè)計難丁實現(xiàn)，故可采用三支撐結(jié)構(gòu)。但精密車床CM6132轉(zhuǎn)速的變化范圍大，主軸需正反轉(zhuǎn)，對機床的穩(wěn)定性要求高，故采用滑動軸承，選用內(nèi)圓外錐式多油楔軸承。其內(nèi)表面加工出三個偏心圓弧槽(油囊)，均勻分布在圓周上，深為0.2mm。所以主軸無論正反轉(zhuǎn)都能形成三個油楔。主軸中間裝兩個推力球軸承(D8112),使主軸軸向定位。后端作為輔助支承，選用一對深溝球軸承6011(GB/T276-94)。為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長度a。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇郘,一般推薦?。贺?35,跨距L小時，軸承變形對軸端變形的影響大。所以，L軸承剛度小時，7a網(wǎng)選大值，軸剛度差時，則取小值?？缇郘的大小，很大程度

45、上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時力求接近上述要求。根據(jù)資料及設(shè)計經(jīng)驗可知，主軸跨距Lo=(35)a=315525mm,初選Lo=329mm。4.6.3主軸組件剛度驗算(1)主軸彎曲剛度的驗算由丁CM6132床主軸為空心，貝U其彎曲剛度為-E8四浦主軸軸承之間的當(dāng)量外徑和主軸內(nèi)孔直徑。=64.49mmdei4X*SB4X110.5+604X855+724X133329那么K=3網(wǎng)0府T=，對丁精密機床，要求L500111；，E5郵面+1面與八Hi那么主軸的彎曲剛度滿足要求。(2)主軸扭轉(zhuǎn)剛度的驗算LMnISO0式中：Mr扭矩N-cm；G剪切彈性模量N/cm2,取GMIX的加i

46、LL截面極慣性矩，實心軸l二0,伸；D、L軸的直徑和工作長度，D=63.5mm=6.35cmL=329mm=32.9cmN主軸傳遞功率，N=3KW孔主軸計算轉(zhuǎn)速，Dj=60.3r/min。則,：二二-:n60.3.=01D4（l-（?）=0.1D4卜（；）=O.1X6.35,X1-翌）*=147.58cm49=地虹=0礎(chǔ)Y81XlflsX147.58按要求，主軸扭轉(zhuǎn)角不超過蜩州=郵財，則滿足要求。5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計包括主軸箱、變速箱的結(jié)構(gòu)、傳動件（傳動軸，軸承，齒輪，帶輪，離合器，卸荷裝置等）、主軸組件、箱體以及連接件、操縱機構(gòu)和潤滑裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計和布置等等。主軸變速箱是機床的重要部件。設(shè)

47、計時除考慮一般機械傳動的有關(guān)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(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機床設(shè)計的重點，由丁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時改正。確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。5.1齒輪的軸向布置本次設(shè)計中有多處使用了滑移齒輪

48、，而滑移齒輪必須保證當(dāng)一對齒輪完全脫離后，令一對齒輪才能進(jìn)入嚙合，否則會產(chǎn)生干涉或變速困難。所以與之配合的固定齒輪間的距離應(yīng)保證留有足夠的空間，至少不少丁齒寬的兩倍，并留有=12mm的間隙。齒輪齒寬一般取b1=(612)m,對變速箱內(nèi)齒輪傳動副模數(shù)m=2.5mm,我設(shè)計的齒輪寬度b=6m=15mm。而對丁主軸箱內(nèi)m=3mm,b2=20mm,故變速箱內(nèi)相鄰固定齒輪間距離B應(yīng)不小丁32mm。圖7齒輪的軸向布置5.2傳動軸及其上傳動元件的布置機床傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機構(gòu)能正常工作。首先傳動軸應(yīng)有足夠的強度、剛度。如撓度和傾角過大，

49、將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。傳動軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專門加工花鍵的銖床和磨床，工藝上并無困難。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸?；ㄦI軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。軸的部分長度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑D刀為6585mm。機床傳動軸常采用的滾動軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對軸的剛度、支撐孔

50、的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，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。選擇軸承的型號和尺寸，首先取決丁承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鯉孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鯉刀和可調(diào)鯉刀頭。在箱外調(diào)整好鯉刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鯉刀桿安裝多刀同時加工幾個同心孔的工藝。下面分析幾種鯉孔方式：對丁支撐跨距長的箱體孔，要從兩邊同時進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進(jìn)刀）伸進(jìn)鯉桿，同時加工各孔；對中間孔徑比兩端大的箱體，鯉中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計時應(yīng)盡可能避免

51、。既要滿足承載能力的要求，乂要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。兩孔間的最小壁厚，不得小丁510mm,以免加工時孔變形?；ㄦI軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個應(yīng)小丁花鍵的內(nèi)徑。一般傳動軸上軸承選用G級精度。傳動軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對受軸向力的軸，其軸向定位就更重要?；剞D(zhuǎn)的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時應(yīng)注意：1）軸的長度。長軸要考慮熱伸長的問題，宜由一端定位。2）軸承的間隙是否需要調(diào)整。3）整個軸的軸向位置是否需要調(diào)整。4）在有軸向載荷的

52、情況下不宜采用彈簧卡圈。5）加工和裝配的工藝性等。5.2.1 I軸的設(shè)計I軸上為三聯(lián)滑移齒輪，相應(yīng)的花鍵軸段尺寸為6-32次87。左右端均選取深溝球軸承，其型號分別為6205,6206。右端為5齒皮帶輪，與I軸平鍵連接，電機工頭右端V帶輪將動力傳至I軸，乂通過滑移齒輪傳動力至II軸。5.2.2 II軸的設(shè)計II軸上為4個固連齒輪，3個為與I軸配合的齒輪，3各與III軸配合。有兩個公用齒輪，相應(yīng)花鍵軸段尺寸為6-3228X7，左，右端均為型號為6205的深溝球軸承。動力從I軸傳至II軸，并通過右邊兩齒輪傳動力至III軸。5.2.3 III軸的設(shè)計III軸上有3聯(lián)滑移齒輪，與II軸的3個固定齒輪嚙合。與之配合的相應(yīng)花鍵軸段尺寸為6-3530X10o左，右均為型號為6206的深溝球軸承。左端為2齒皮帶輪，動力從II軸傳至III軸，再通過左邊的V帶輪傳動力至IV軸。5.2.4帶輪軸的設(shè)計帶齒輪軸套在主軸左端的套筒內(nèi)。兩個型號為6214的深溝球軸承支撐套筒增加其剛度。左端為2齒皮帶輪，左邊螺母可調(diào)整其軸向位置。動力從III軸徑皮帶輪傳至帶輪軸，再通過右邊齒輪將動力傳出。5.2.5IV軸的設(shè)計W軸實際上是背輪機構(gòu)，其上2個滑移齒輪，與控制主軸內(nèi)齒離合器滑動的撥義盤用螺栓固連在一起，進(jìn)而達(dá)到變速目的。