哈工大綜合課程設(shè)計(jì)二：臥式升降臺(tái)銑床

1、綜合課程設(shè)計(jì) = 2 * ROMAN II工程總結(jié)報(bào)告題 目：臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 系 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 班 號(hào) 1008104 指導(dǎo)教師 填報(bào)日期 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院制2021年11月哈爾濱工業(yè)大學(xué)綜合課程設(shè)計(jì)II任務(wù)書姓 名： 院 系：機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 號(hào)：1008104 學(xué) 號(hào)： 任務(wù)起止日期：2021年11月18日 至2021年12月6日課程設(shè)計(jì)題目：32012500mm2臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)說明書，包括機(jī)床的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)件校核，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零件驗(yàn)算。圖紙，包括A0展開圖1張

2、，A1截面圖1張。辯論P(yáng)PT與結(jié)題報(bào)告。技術(shù)要求：32012500mm2臥式升降臺(tái)銑床，其級(jí)數(shù)Z=12，最小轉(zhuǎn)速28r /min，公比為1.41，功率N kW 。進(jìn)度安排：按照機(jī)械制造及自動(dòng)化系?綜合課程設(shè)計(jì)II?實(shí)施細(xì)那么 2021年根本流程和進(jìn)度安排執(zhí)行。指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任意見：教研室主任簽字： 年 月 日 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc374133492 第1章 工程背景分析 PAGEREF _Toc374133492 h 1 HYPERLINK l _Toc374133493 1.1. 綜合課程設(shè)計(jì)II的目的 PAGEREF

3、 _Toc374133493 h 1 HYPERLINK l _Toc374133494 1.2.金屬切削機(jī)床在國內(nèi)外開展趨勢(shì) PAGEREF _Toc374133494 h 1 HYPERLINK l _Toc374133495 第2章 研究方案要點(diǎn)與執(zhí)行情況 PAGEREF _Toc374133495 h 1 HYPERLINK l _Toc374133498 2.1.設(shè)計(jì)任務(wù) PAGEREF _Toc374133498 h 1 HYPERLINK l _Toc374133499 2.2.進(jìn)度安排 PAGEREF _Toc374133499 h 2 HYPERLINK l _Toc3741

4、33500 第3章 工程關(guān)鍵技術(shù)的解決 PAGEREF _Toc374133500 h 2 HYPERLINK l _Toc374133501 第4章 具體研究內(nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc374133501 h 3 HYPERLINK l _Toc374133502 4.1. 機(jī)床的規(guī)格及用途 PAGEREF _Toc374133502 h 3 HYPERLINK l _Toc374133512 4.2. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc374133512 h 3 HYPERLINK l _Toc374133513 1.確定極限轉(zhuǎn)速： PAGEREF _Toc374133513

5、h 3 HYPERLINK l _Toc374133514 2.確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式： PAGEREF _Toc374133514 h 3 HYPERLINK l _Toc374133515 3.繪制轉(zhuǎn)速圖： PAGEREF _Toc374133515 h 4 HYPERLINK l _Toc374133516 4.繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 PAGEREF _Toc374133516 h 5 HYPERLINK l _Toc374133517 1確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù) PAGEREF _Toc374133517 h 5 HYPERLINK l _Toc374133519 2核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 PAGER

6、EF _Toc374133519 h 6 HYPERLINK l _Toc374133573 4.3. 動(dòng)力設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc374133573 h 7 HYPERLINK l _Toc374133574 1.傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 PAGEREF _Toc374133574 h 7 HYPERLINK l _Toc374133623 2.傳動(dòng)軸直徑初定 PAGEREF _Toc374133623 h 7 HYPERLINK l _Toc374133624 3.主軸軸頸直徑確實(shí)定 PAGEREF _Toc374133624 h 8 HYPERLINK l _Toc374133625 4.

7、齒輪模數(shù)的初步計(jì)算 PAGEREF _Toc374133625 h 8 HYPERLINK l _Toc374133626 4.4. 畫傳動(dòng)系統(tǒng)圖 PAGEREF _Toc374133626 h 9 HYPERLINK l _Toc374133628 4.5. V帶的選擇及計(jì)算 PAGEREF _Toc374133628 h 10 HYPERLINK l _Toc374133629 1.初定中心距ao PAGEREF _Toc374133629 h 10 HYPERLINK l _Toc374133630 2.確定V帶計(jì)算長度L PAGEREF _Toc374133630 h 10 HYPER

8、LINK l _Toc374133631 3.確定中心距a PAGEREF _Toc374133631 h 11 HYPERLINK l _Toc374133632 4.驗(yàn)算小帶輪包角 PAGEREF _Toc374133632 h 11 HYPERLINK l _Toc374133633 5.計(jì)算V帶的根數(shù) PAGEREF _Toc374133633 h 11 HYPERLINK l _Toc374133634 4.6. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc374133634 h 11 HYPERLINK l _Toc374133635 1.展開圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc37413363

9、5 h 11 HYPERLINK l _Toc374133640 2.截面圖及軸的空間布置 PAGEREF _Toc374133640 h 13 HYPERLINK l _Toc374133641 4.7. 零件的驗(yàn)算 PAGEREF _Toc374133641 h 13 HYPERLINK l _Toc374133642 1直齒圓柱齒輪的應(yīng)力計(jì)算 PAGEREF _Toc374133642 h 13 HYPERLINK l _Toc374133643 2齒輪精度確實(shí)定 PAGEREF _Toc374133643 h 15 HYPERLINK l _Toc374133644 3傳動(dòng)軸的彎曲剛度

10、驗(yàn)算 PAGEREF _Toc374133644 h 15 HYPERLINK l _Toc374133645 4主軸主件靜剛度驗(yàn)算 PAGEREF _Toc374133645 h 17 HYPERLINK l _Toc374133646 第5章 存在的問題與分析 PAGEREF _Toc374133646 h 21 HYPERLINK l _Toc374133647 第6章 技術(shù)指標(biāo)分析 PAGEREF _Toc374133647 h 21 HYPERLINK l _Toc374133648 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc374133648 h 22第1章 工程背景分析綜合課程設(shè)計(jì)II的

11、目的機(jī)床課程設(shè)計(jì)，是在金屬切削機(jī)床課程之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定傳送和變速的結(jié)構(gòu)方案中，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(jì)思想，掌握根本的設(shè)計(jì)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(jì)和計(jì)算能力。金屬切削機(jī)床在國內(nèi)外開展趨勢(shì)機(jī)床作為加工的母機(jī)，總是要保證和提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，隨著科技的不斷進(jìn)步，各種機(jī)床也相應(yīng)地不斷開展與更新，如性能參數(shù)的提高、功能的擴(kuò)大、切削功率的加大，自動(dòng)化程度的提高，機(jī)床動(dòng)態(tài)性能的不斷改善，加工精度的不斷提高，根底元件的不斷創(chuàng)

12、新，控制系統(tǒng)的更新等等。我國機(jī)床工業(yè)的開展趨勢(shì)：根據(jù)機(jī)床工具工業(yè)局對(duì)振興我國機(jī)床工業(yè)的設(shè)想，要在以后相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)限制和壓縮落后機(jī)床的生產(chǎn)，要化大力氣開展高性能、高效率、高水平的適合國民經(jīng)濟(jì)需要的“高檔產(chǎn)品，改善機(jī)床品種的構(gòu)成比。重點(diǎn)開展機(jī)、電、儀結(jié)合的產(chǎn)品。注意在沖壓、電加工、激光、等離子加工中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)。國外機(jī)床工業(yè)的開展，特別講究機(jī)床的精度、效率，講究機(jī)床制造工藝技術(shù)水平，試驗(yàn)分析與理論研究。從七十年代以來，國外已普遍推廣使用數(shù)控機(jī)床。日本和美國已建成柔性自動(dòng)化生產(chǎn)車間和柔性自動(dòng)化工廠，整個(gè)機(jī)床制造的技術(shù)水平和自動(dòng)檢測(cè)控制技術(shù)已有大幅度提高。 第2章 研究方案要點(diǎn)與執(zhí)行情況設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)械制

13、造及其自動(dòng)化專業(yè)的“綜合課程設(shè)計(jì)II，是以車床和銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為內(nèi)容，每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)參數(shù)不同，完成展開圖和截面圖各一張及相關(guān)計(jì)算和文件和工程結(jié)題報(bào)告。1設(shè)計(jì)內(nèi)容要求圖紙工作量：畫兩張圖。其中：開展圖A0：軸系展開圖。其中摩擦離合器、制動(dòng)和潤滑不要求畫，但要求掌握；操縱機(jī)構(gòu)只畫一個(gè)變速手柄。截面圖A1：畫剖面軸系布置示意圖包括截面外型及尺寸、車床標(biāo)中心高。2標(biāo)注： 中心距、 配合尺寸、定位尺寸、中心高車床、外型尺寸。3標(biāo)題欄和明細(xì)欄不設(shè)明細(xì)表，件號(hào)采用流水號(hào)1，2，3，標(biāo)注，標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)準(zhǔn)直接標(biāo)在圖紙上件號(hào)下面；標(biāo)題欄采用標(biāo)準(zhǔn)裝配圖的標(biāo)題欄18056，其中，圖號(hào)：KS01表示：課設(shè)01 號(hào)圖紙；

14、單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)；圖名：主傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖。4主軸端部結(jié)構(gòu)要按標(biāo)準(zhǔn)畫。5按模板編寫?工程總結(jié)報(bào)告?，相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，寫到“具體研究內(nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)中。要求驗(yàn)算：一對(duì)齒輪，小齒輪驗(yàn)算接觸彎曲強(qiáng)度，大齒輪驗(yàn)算接觸彎曲強(qiáng)度，一根傳動(dòng)軸，主軸按兩支撐計(jì)算。進(jìn)度安排一、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)給定設(shè)備的用途規(guī)格、調(diào)速范圍、極限轉(zhuǎn)速的、公比和功率要求，擬定傳動(dòng)方案，確定傳動(dòng)系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖。二、動(dòng)力設(shè)計(jì)根據(jù)功率和速度，選擇電機(jī)型號(hào)，確定各傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速，初算傳動(dòng)件尺寸、繪制裝配圖草圖，驗(yàn)算傳動(dòng)件的應(yīng)力、剛度、壽命等參數(shù)。 三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繪制主傳動(dòng)系統(tǒng)展開圖和截面圖，完成傳動(dòng)件、箱體、操縱機(jī)構(gòu)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。完成相關(guān)技

15、術(shù)文檔，形成工程總結(jié)報(bào)告。第3章 工程關(guān)鍵技術(shù)的解決減速箱內(nèi)各級(jí)減速比分配、齒輪模數(shù)齒數(shù)齒寬的選取和機(jī)床功率的計(jì)算為本次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，解決以上問題可以完成機(jī)床根本功能的實(shí)現(xiàn)以及機(jī)床正常運(yùn)行的保證。同時(shí)主軸箱內(nèi)傳動(dòng)件的空間布置是極其重要的問題之一，變速箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的空間布置首先要滿足機(jī)床總體布局對(duì)變速箱的形狀和尺寸的限制，還要考慮各軸受力情況，裝配調(diào)整的操縱維修的方便。其中齒輪的布置與排列是否合理將直接影響主軸箱的尺寸大小、結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性以及變速操縱的方便性。主軸傳動(dòng)件的合理布置也很重要。合理布置傳動(dòng)件在主軸上的軸向位置，可以改善主軸的受力情況，減小主軸變形，提高主軸的抗振性。第4章 具體研

16、究內(nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)4.1. 機(jī)床的規(guī)格及用途通用機(jī)床，加工范圍廣泛，用于各種圓柱銑刀、盤銑刀、成型銑刀、端銑刀、角度銑刀等來銑削各種斜面、成型外表、溝槽及齒輪、螺旋槽等。參數(shù)如下：類型工作臺(tái)mm2公比nmin級(jí)數(shù)Z功率KW臥式升降臺(tái)銑床32012500281244.2. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1.確定極限轉(zhuǎn)速：由設(shè)計(jì)要求，車床的主軸最小轉(zhuǎn)速是,主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù),公比，故可得出,。根據(jù)的公比、最小轉(zhuǎn)速和級(jí)數(shù)計(jì)算最大轉(zhuǎn)速和各級(jí)轉(zhuǎn)速，查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列得到各級(jí)轉(zhuǎn)速分別為：28、40、56、80、112、160、224、315、450、630、900和1250。2.確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式：根據(jù)傳動(dòng)副“前多后少的原那么，選擇主軸轉(zhuǎn)速結(jié)

17、構(gòu)式。根據(jù)級(jí)數(shù)要求，需要有一組重復(fù)的轉(zhuǎn)速。故其轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)式及級(jí)比指數(shù)為。，符合要求。那么系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下列圖：3.繪制轉(zhuǎn)速圖：選定電動(dòng)機(jī)銑床為一般金屬切削機(jī)床的驅(qū)動(dòng)，沒有特殊性能要求，所以采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。Y系列電動(dòng)機(jī)高效、節(jié)能、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動(dòng)小、運(yùn)行平安可靠。根據(jù)?機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y112M-4，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，功率。 分配總降速傳動(dòng)比最后擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)為6，同時(shí)升速和降速都不能超過極限范圍，所以III軸的最低轉(zhuǎn)速只能為112r/min，根據(jù) “前慢后快的原那么II軸的最低轉(zhuǎn)速可以為224r/min或

18、315r/min，選擇較低轉(zhuǎn)速雖然可以減小發(fā)熱和噪聲，但這兩根軸上的齒輪副模數(shù)會(huì)略大，所以選擇為315r/min。電機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min，帶輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比不能過大，所以I軸的轉(zhuǎn)速定為630r/min。確定傳動(dòng)軸的軸數(shù)變速機(jī)構(gòu)共需要4個(gè)軸，加上電機(jī)軸，所以一共有5個(gè)軸。繪制轉(zhuǎn)速圖如下：4.繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖因?yàn)榱慵膮?shù)尚未確定，先根據(jù)轉(zhuǎn)速圖，按傳動(dòng)副的傳動(dòng)比較定一個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)草圖如下：1 確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù)可用計(jì)算法或查表法選定齒輪的齒數(shù)各個(gè)變速組雙軸間的齒數(shù)和 QUOTE 確實(shí)定 式中： QUOTE 同一變速組中的最小傳動(dòng)比，第一、二變速組，第三變速； QUOTE 同一變速組中最小

19、齒輪齒數(shù)，。根據(jù)計(jì)算結(jié)果選定第一變速組的齒數(shù)和為60，小齒輪齒數(shù)分別為20、25、30。為了減少齒輪數(shù)，將齒輪7作為公用齒輪，齒輪7的齒數(shù)為40，作為第二變速組升速局部的大齒輪，那么齒輪9的齒數(shù)為40，所以第二變速組的齒數(shù)和為80，齒輪6齒數(shù)為21，齒輪8齒數(shù)為59。不必采用變位齒輪。第三變速組計(jì)算結(jié)果為，選擇齒數(shù)和為95，查表得小齒輪的齒數(shù)分別為19和32。2 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不超過 QUOTE ，即= QUOTE 。帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為，所以I軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速為，那么通過齒輪齒數(shù)計(jì)算的實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速誤差如下表：主軸轉(zhuǎn)速誤差與規(guī)定值之間的比較標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速r/min實(shí)際轉(zhuǎn)

20、速計(jì)算式實(shí)際轉(zhuǎn)速r/min轉(zhuǎn)速誤差%在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)28405680112160224315450630900125012744.3. 動(dòng)力設(shè)計(jì)零件的計(jì)算，需要知道它們的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj,即參與傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速、傳遞全扭矩的最高轉(zhuǎn)速。各零件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可從轉(zhuǎn)速圖上按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速確定。1.傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速計(jì)算轉(zhuǎn)速為主軸或傳動(dòng)件傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速，所以各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速分別如下表各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速表軸序號(hào)IIIIIIIV計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min63031511280各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速表序號(hào)12345678910111213計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min6306306304506303153151123151

21、1231522480各帶輪計(jì)算轉(zhuǎn)速表帶輪直徑/mm125280計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min14506302.傳動(dòng)軸直徑初定傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式進(jìn)行概算 式中傳動(dòng)軸直徑mm；該軸傳遞的功率kW；該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min； 該軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角deg/m，一般傳動(dòng)軸取 QUOTE 1。 這里取。那么各個(gè)軸的初算直徑為I軸取為。II軸取為。III軸取為。3.主軸軸頸直徑確實(shí)定由參考文獻(xiàn)1表3-13查得主軸前軸頸的直徑，取為80mm。后軸頸的直徑。取為65mm。盡量使主軸截面變化要小，外徑尺寸要緩減。銑床主軸內(nèi)孔直徑按銑床主軸端部尺寸標(biāo)準(zhǔn)選取。主軸材料選為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，在主軸端部、錐孔、定心軸頸和

22、定心錐面處進(jìn)行高頻局部淬火。4.齒輪模數(shù)的初步計(jì)算同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，第一變速組選擇齒輪1計(jì)算，第二變速組選擇齒輪6計(jì)算，第三變速組選擇齒輪11計(jì)算。按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算：式中 QUOTE 按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)mm；驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率；計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比小齒輪齒數(shù)；齒寬系數(shù)，為齒寬，為模數(shù)，取8；許用接觸應(yīng)力，一般的機(jī)床壽命為610年，齒輪材料為調(diào)質(zhì)45號(hào)鋼外表淬火，查得許用接觸應(yīng)力。那么初步計(jì)算各個(gè)傳動(dòng)組的齒輪模數(shù)如下：第一變速組的齒輪1第二變速組的齒輪6 第三變速組的齒輪11取第一、第二變速組的模數(shù)相等，便于減少設(shè)備

23、本錢，所以模數(shù)m1 m2為。第三變速組的齒輪模數(shù)m3選擇為。4.4. 畫傳動(dòng)系統(tǒng)圖 4.5. V帶的選擇及計(jì)算1.初定中心距ao由前面局部V帶輪直徑的選擇結(jié)合公式有ao2d1d2 2100250 210700mm取ao400 mm2.確定V帶計(jì)算長度L Lo1363.8 mm據(jù)?設(shè)計(jì)指導(dǎo)?P30表計(jì)算長度取L1400 mm。3.確定中心距a a = 取a418 mm4.驗(yàn)算小帶輪包角 滿足要求。5.計(jì)算V帶的根數(shù) , 取Z3根4.6. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 展開圖設(shè)計(jì)1齒輪布置齒輪布置圖2主軸主件設(shè)計(jì)主軸結(jié)構(gòu)圖2.截面圖及軸的空間布置截面圖由于滑移齒輪軸心離箱體壁距離較大，且滑移行程較長，故采用撥叉沿導(dǎo)

24、向桿滑動(dòng)來操縱滑移齒輪。擺動(dòng)撥叉通過滑塊與滑動(dòng)撥叉尾端的槽接觸，滑塊做圓弧運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為撥叉的滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滑移。使用鋼球彈簧作為定位的手柄座可以使操作桿撥動(dòng)到指定位置即停下并鎖緊方便工人操作。4.7. 零件的驗(yàn)算1直齒圓柱齒輪的應(yīng)力計(jì)算選擇傳動(dòng)組c中的Z19和Z76進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為式中：N傳遞的額定功率kW, ; Nd電動(dòng)機(jī)的功率kW; 從電動(dòng)機(jī)到計(jì)算齒輪的傳遞效率； 計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min； 齒輪模數(shù)mm； 齒寬mm； Z小齒輪齒數(shù)； u大齒輪齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)之比； 壽命系數(shù)： 工作期限系數(shù)： T齒輪在機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時(shí)間h ，對(duì)于中型機(jī)床的齒

25、輪取。同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為，p 為該變速組的傳動(dòng)副數(shù)。此處取Ts=15000h，p=2，那么T=7500h。 齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/min，此處小齒輪為315，大齒輪為 80；基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，鋼和鑄鐵件：接觸載荷取，彎曲載荷??；m 疲勞曲線指數(shù)，鋼和鑄鐵件，接觸載荷取m=3，彎曲載荷時(shí)，對(duì)正火、調(diào)質(zhì)及整體淬硬件取m=6，對(duì)外表淬硬高頻、滲碳、氮化等取m=9；此處解得小大。轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，此處??；功率利用系數(shù)，此處取；材料強(qiáng)化系數(shù)，此處取；解得。K3工作狀況系數(shù)，考慮載荷沖擊的影響，主運(yùn)動(dòng)中等沖擊?。粍?dòng)載荷系數(shù)，此處取； 齒向載荷分布系數(shù)，此處?。籝 齒形系數(shù)，大齒輪?。?-許用接觸

26、應(yīng)力MPa ，查表3-9， =1100MPa ；-許用彎曲應(yīng)力MPa ，查表3-9， =320MPa 。代入式中得2齒輪精度確實(shí)定 齒輪精度等級(jí)的選擇根據(jù)它的用途、圓周速度、載荷狀況和對(duì)振動(dòng)、噪聲、使用壽命等方面的要求確定。 本設(shè)計(jì)中齒輪傳遞的速度和功率都不太大，應(yīng)選用7級(jí)精度的圓柱齒輪。3傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算(1)傳動(dòng)軸II 的彎曲載荷齒輪傳動(dòng)軸同時(shí)受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)力Qa 和輸出扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)阻力Qb的作用而產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪時(shí)，其嚙合角20，齒面摩擦角時(shí)，其彎曲載荷由下式計(jì)算：式中：N 該齒輪傳遞的全功率( kW )，此處取N =4kWm, z該齒輪的模數(shù)(mm)、齒數(shù)

27、n該傳動(dòng)軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速( r /min )， 該軸輸入扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速( r /min ) 該軸輸出扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速( r /min )選取II 軸進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算，輸入齒輪選取58，其計(jì)算轉(zhuǎn)速為425r/min，輸出齒輪選取29，其計(jì)算轉(zhuǎn)速為275r/min，那么II 軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速為425r/min。帶入式4-8計(jì)算得：(2)驗(yàn)算兩支承傳動(dòng)軸的彎曲變形齒輪傳動(dòng)軸的抗彎剛度驗(yàn)算，包括軸的最大撓度，滾動(dòng)軸承處及齒輪安裝處的傾角驗(yàn)算。 其值均應(yīng)小于允許變形量y及， 允許變形量見參考文獻(xiàn) 6表，得y = (0.01 0.03)m= 3 (0.01 0.03) =(0.03 0.09)mm為

28、了計(jì)算上的簡便，可以近似地以該軸的中點(diǎn)撓度代替最大撓度，其最大誤差不超過3%。假設(shè)兩支承的齒輪傳動(dòng)軸為實(shí)心的圓形鋼軸，忽略其支承變形，在單在彎曲載荷作用下,其中點(diǎn)撓度為：式中：l兩支承間的跨距(mm)，對(duì)于軸，l=382mmD該軸的平均直徑(mm)，本軸的平均直徑D=40mm 齒輪的工作位置至較近支承點(diǎn)的距離(mm)140 mm；60 mm代入數(shù)據(jù)得： 計(jì)算在驅(qū)動(dòng)力Qa 和驅(qū)動(dòng)阻力Qb 同時(shí)作用下，傳動(dòng)軸中心的合成撓度，可按余弦定理計(jì)算式中：被驗(yàn)算軸的中心合成撓度mm 輸入扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度(mm) 輸出扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度(mm)驅(qū)動(dòng)力a Q 和阻力b Q 在橫剖面上,

29、兩向量合成時(shí)夾角在橫剖面上,被驗(yàn)算的軸與其前、后傳動(dòng)軸連心線的夾角，按被驗(yàn)算的軸的旋轉(zhuǎn)方向計(jì)量,由剖面圖上可得=180o 。嚙合角20，齒面磨擦角=5.72 ，得代入式中計(jì)算，得未滿足要求。傳動(dòng)軸在支承點(diǎn)A，B 處的傾角 時(shí),可按下式進(jìn)行近似計(jì)算：滿足要求4主軸主件靜剛度驗(yàn)算1主軸支承跨距 L 確實(shí)定選定前端懸伸量 C，主軸前端的懸伸長度，即從主軸外側(cè)前支撐中點(diǎn)滾錐軸承及向心推軸承那么是接觸角法線與軸線的交點(diǎn)處到主軸前端的距離，這里選定 C=50mm。一般最正確跨距L0= 23C=100150mm?？紤]到結(jié)構(gòu)以及支承剛度會(huì)因磨損不斷降低，應(yīng)取跨距L比最正確跨距L0大一些。再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里

30、取L=267mm。2計(jì)算條件確實(shí)定變形量允許值：驗(yàn)算主軸軸端的撓度 y0，對(duì)普通機(jī)床前端撓度的允許值y0，目前廣泛使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：mm，其中 L為主軸兩支撐間的距離mm。本設(shè)計(jì)中 L=267mm，故前端撓度的允許值y0應(yīng)不大于。驗(yàn)算時(shí)以此作為是否合格的依據(jù)。3軸組件的靜剛度驗(yàn)算 1.yc 是由多種條件共同產(chǎn)生的結(jié)果，實(shí)際軸承的剛度與其負(fù)荷，為防止這種誤差，本次驗(yàn)算按如下方法進(jìn)行主軸組件的剛度驗(yàn)算。計(jì)算簡圖如圖 選定如圖的直角坐標(biāo)系，求各力同時(shí)作用下，前后軸承負(fù)荷的大小及其方向角，并判定象限建立方程組計(jì)算主軸前后支撐處的支反力。F 的 x 方向：P cos P FxB Q cosQ FxA 0F

31、 的 y 方向：P sin P FyB Q sinQ FyA 0M 在 B 點(diǎn)的水平投影：FxA (a b) Q cosQ b P cos P c 0M 在 B 點(diǎn)的垂直投影：FyA (a b) Q sinQ b P sin P c 0解得：FxAFyAFxBFxB即 FA ，方向與 x 軸正方向夾角 FA。FBN ，方向與 x 軸正方向夾角 FB 。前后軸承的負(fù)荷大小與支反力大小相同，方向相反。故前后軸承的負(fù)荷為：RAN ，方向與 x 軸正方向夾角 FA 。FBN ，方向與 x 軸正方向夾角 FB 。 2.按軸承的合成負(fù)荷 R，計(jì)算軸承的彈性位移R /C；滾動(dòng)軸承的徑向剛度是支承剛度的主要局

32、部，支承剛度還包括軸承環(huán)與軸頸及箱體孔的配合外表間的接觸剛度。預(yù)緊的滾動(dòng)軸承可以提高剛度，計(jì)算時(shí)可以忽略軸承環(huán)與軸頸及箱體孔之間的接觸剛度。僅以滾動(dòng)軸承的游隙為零時(shí)，承受徑向載荷來計(jì)算軸承的徑向剛度，圓錐滾子軸承的徑向剛度計(jì)算公式如下：式中：i滾動(dòng)體列數(shù)Z每列中滾動(dòng)體數(shù)l0滾子有效長度mmR軸承的徑向負(fù)荷N軸承的接觸角deg代入得: 前后支撐軸承的彈性位移： 3.分別計(jì)算各作用力對(duì)彈性主軸前端c 點(diǎn)產(chǎn)生的撓度；由簡單載荷下簡支軸的變形，軸本身變形引起的軸c 點(diǎn)撓度公式， 式中各參數(shù)定義與之前保持一致。那么力偶矩代入，得： =mm式中：P、Q載荷力E材料的彈性模量，鋼的E=2.1105MPaI、Is分別為軸的l 段、s 段的抗彎慣性矩，計(jì)算公式為解之得：P、Q共同作用c點(diǎn)撓度分解mm mm4.將軸承的彈性位移分解為直角坐標(biāo)分量，并計(jì)算它對(duì)主軸前端c 點(diǎn)產(chǎn)生的相應(yīng)撓度值A(chǔ) 點(diǎn)：Ax A cos( 130.6 ) mmAy