機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)模板

機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系本人改正或者刪除。機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告題目:工作臺(tái)面積250×1000mm2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)11208104班號(hào)1208104指導(dǎo)教師填報(bào)日期12月16日哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院制年12月哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)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):1208104學(xué)號(hào):11208104任務(wù)起止日期:11月30日至12月18日課程設(shè)計(jì)題目:工作臺(tái)面積臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容:(1)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì):根據(jù)給定的設(shè)計(jì)要求,分析定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖,確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及輪齒數(shù),并計(jì)算主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差。(2)動(dòng)力設(shè)計(jì):根據(jù)給定的電動(dòng)機(jī)功率和傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速,初算傳動(dòng)軸朱靜、齒輪模數(shù),確定皮帶類型及根數(shù)等。完成裝配草圖,驗(yàn)算傳動(dòng)件的應(yīng)力、變形等是否在允許范圍內(nèi),驗(yàn)算主軸組件的靜剛度。(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):進(jìn)行主傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸組件、箱體、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑與密封等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),回執(zhí)裝配圖(包括展開圖、剖視圖)及零件工作圖。(4)撰寫項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告,包含詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明。技術(shù)要求:主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù),最低轉(zhuǎn)速,公比,電動(dòng)機(jī)功率。進(jìn)度安排:三周(1)準(zhǔn)備工作及初算2天;(2)展開草圖4天;(3)截面草圖2天;(4)驗(yàn)算、加粗、標(biāo)注4天;(5)技術(shù)文檔整理3天;(6)答辯1天指導(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1．項(xiàng)目背景分析 41.1綜合課程設(shè)計(jì)Ⅱ的目的 41.2金屬切削機(jī)床在國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì) 42．研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況 52.1設(shè)計(jì)任務(wù)書 52.2進(jìn)度安排 53．項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決 64．具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn) 64.1運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 64.1.1確定轉(zhuǎn)速范圍結(jié)構(gòu)方案確定 64.1.2轉(zhuǎn)速圖 94.1.3傳動(dòng)系統(tǒng)圖 104.2動(dòng)力設(shè)計(jì) 154.2.1主軸及傳動(dòng)軸軸頸 154.2.2齒輪模數(shù) 174.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 214.3.1展開圖設(shè)計(jì) 214.3.2截面圖及軸的空間布置 214.4零件驗(yàn)算 224.4.1主軸剛度 224.4.2傳動(dòng)軸剛度 294.4.3齒輪疲勞強(qiáng)度 345．技術(shù)指標(biāo)分析 365.1傳動(dòng)系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì) 365.2齒輪齒數(shù)、模數(shù)的選擇 375.3軸徑、孔徑的選擇 375.4其他零部件、細(xì)節(jié) 376．存在的問題與建議 377．參考文獻(xiàn) 381．項(xiàng)目背景分析1.1綜合課程設(shè)計(jì)Ⅱ的目的《綜合課程設(shè)計(jì)II》是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)極其重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是在相關(guān)先修課程學(xué)習(xí)后,進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練,使學(xué)生掌握機(jī)械系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本步驟和方法,培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力。也為學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課奠定基礎(chǔ)。1.2金屬切削機(jī)床在國(guó)內(nèi)外發(fā)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)地不斷發(fā)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)性能的不斷改進(jìn),加工精度的不斷提高,基礎(chǔ)元件的不斷創(chuàng)新,控制系統(tǒng)的更新等等。中國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì):根據(jù)機(jī)床工具工業(yè)局對(duì)振興中國(guó)機(jī)床工業(yè)的設(shè)想,要在以后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)限制和壓縮落后機(jī)床的生產(chǎn),要化大力氣發(fā)展高性能、高效率、高水平的適合國(guó)民經(jīng)濟(jì)需要的”高檔”產(chǎn)品,改進(jìn)機(jī)床品種的構(gòu)成比。重點(diǎn)發(fā)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(guó)外機(jī)床工業(yè)的發(fā)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(guó)外已普遍推廣使用數(shù)控機(jī)床。日本和美國(guó)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。2．研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況2.1設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)內(nèi)容見表2-1。表2-1 設(shè)計(jì)任務(wù)題目公比級(jí)數(shù)功率工作臺(tái)面積臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)182.2進(jìn)度安排進(jìn)度安排見表2-2。表2-2 進(jìn)度安排第一周第二周第三周星期123、4、5123、4、512、3、45準(zhǔn)備初算開題展開草圖截面草圖驗(yàn)算加粗論文報(bào)告答辯圖版手冊(cè)指導(dǎo)書圖冊(cè)等齒輪和軸的布置完成項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告教師下達(dá)任務(wù)書3．項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求:1、圖紙工作量:畫兩張圖:開展圖(A0)。操縱機(jī)構(gòu)、摩擦離合器、換向、制動(dòng)和潤(rùn)滑不要求畫,但要求掌握。截面圖(A1):畫剖面軸系布置示意圖(包括截面外形及尺寸、車床標(biāo)中心高)。(2、標(biāo)注:中心距,配合尺寸,中心高(車床),外形尺寸。3、明細(xì):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(180×56),其中,圖號(hào):KS01(表示:課設(shè)01號(hào)圖紙);單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué);圖名:主傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖。4、驗(yàn)算:一對(duì)齒輪,小齒輪驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度,大齒輪驗(yàn)算接觸強(qiáng)度,一根傳動(dòng)軸,主軸按兩支撐計(jì)算。5、主軸端部結(jié)構(gòu)要按標(biāo)準(zhǔn)畫。4．具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)4.1運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)4.1.1確定轉(zhuǎn)速范圍結(jié)構(gòu)方案確定4.1.1.1確定極限轉(zhuǎn)速由設(shè)計(jì)任務(wù)書,電機(jī)額定功率,銑床最低轉(zhuǎn)速,級(jí)數(shù),公比。則轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍(4-1)(4-1)其中:——轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍;——轉(zhuǎn)速公比;——傳動(dòng)級(jí)數(shù)。 能夠得到, 主軸的極限轉(zhuǎn)速(4-2)(4-2) 其中:——轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍; ——最低轉(zhuǎn)速。 能夠得到,4.1.1.2確定公比由參考文獻(xiàn)[1]表3-6可知主軸實(shí)際最大轉(zhuǎn)速。主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為25,31.5,40,50,63,80,100,125,160,200,250,315,400,500,630,800,1000。4.1.1.3確定主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 由參考文獻(xiàn)[1]式(3-2)得,轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)(4-3)(4-3) 其中: ——轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍; ——轉(zhuǎn)速公比。 能夠得到,4.1.1.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式因兩軸間變速組的傳動(dòng)副數(shù)多采用2或3,在設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單變速系統(tǒng)時(shí),變速級(jí)數(shù)應(yīng)選擇的形式,均為正整數(shù),即選用三聯(lián)齒輪和兩聯(lián)齒輪進(jìn)行變速。由參考文獻(xiàn)[1],主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則是:傳動(dòng)副前多后少原則,傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致原則和變速組降速前慢后快原則,確定變速結(jié)構(gòu)式如下:其最末擴(kuò)大組的調(diào)速范圍,設(shè)計(jì)機(jī)床主變速傳動(dòng)系時(shí),為避免從動(dòng)齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸,一般限制降速最小傳動(dòng)比為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差,減少振動(dòng)噪聲,一般限制直齒圓柱齒輪的最大升速比4.1.2轉(zhuǎn)速圖4.1.2.1選用電動(dòng)機(jī) 由參考文獻(xiàn)[2]表15.1,選用Y系列封閉自扇冷式鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī),機(jī)型號(hào)。其級(jí)數(shù)6,同步轉(zhuǎn)速,滿載轉(zhuǎn)速。4.1.2.2分配總降速傳動(dòng)比總的降速傳動(dòng)比比較大,增加定比傳動(dòng)副,然后將總的降速傳動(dòng)比根據(jù)”先緩后急”原則,確定各變速組最小傳動(dòng)比。4.1.2.3確定傳動(dòng)軸的軸數(shù)傳動(dòng)軸數(shù)變速組數(shù)定比傳動(dòng)副數(shù)。4.1.2.4繪制轉(zhuǎn)速圖 因?yàn)榇_定中間各軸轉(zhuǎn)速時(shí),一般往前推比較方便,因此先確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速由于第二擴(kuò)大組的變速范圍為8,故這兩對(duì)傳動(dòng)副的最小和最大傳動(dòng)比選擇為,于是能夠確定Ⅲ軸的六級(jí)轉(zhuǎn)速只能是100,125,160,200,250,315,400,500,630確定Ⅱ軸轉(zhuǎn)速第一擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)。為避免從動(dòng)齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸,一般限制降速最低傳動(dòng)比,又為了避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差,減少震動(dòng)噪聲,限制最大升速比。為使Ⅱ軸轉(zhuǎn)速不至過低,造成Ⅱ軸的轉(zhuǎn)矩較大,又避免升速,取,確定Ⅰ軸轉(zhuǎn)速Ⅰ軸級(jí)比指數(shù),由升2降4的原則,確定Ⅰ軸轉(zhuǎn)速為630。最后確定電動(dòng)機(jī)主軸與Ⅰ軸之間的的傳動(dòng)比。采用齒輪傳動(dòng),傳動(dòng)比為轉(zhuǎn)速圖見圖4-1。圖4-1 轉(zhuǎn)速圖4.1.3傳動(dòng)系統(tǒng)圖4.1.3.1應(yīng)該注意的問題1.因?yàn)榱慵膮?shù)尚未確定,一般根據(jù)轉(zhuǎn)速圖,先按傳動(dòng)副的傳動(dòng)比擬定一個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)草圖。待裝配圖完成后再修改草圖為證實(shí)系統(tǒng)傳動(dòng)圖,傳動(dòng)軸上的出路軸向位置大致展開圖相對(duì)應(yīng),畫出軸承符號(hào),標(biāo)上軸號(hào),齒輪齒數(shù)及模數(shù),皮帶輪直徑,電動(dòng)機(jī)型號(hào),功率和轉(zhuǎn)速。2.要有利降低齒輪變速箱的噪聲(1)主軸高轉(zhuǎn)速范圍的傳動(dòng)比排列,可采用先降速后升速的傳動(dòng),使總轉(zhuǎn)速和減小,以期降低噪聲。這種高速傳動(dòng)采用先降后升,可使同一變速組的傳動(dòng)比有升速有降速,有利于減小齒數(shù)和,齒輪線速度及中心距。(2)主軸高速傳動(dòng)時(shí),應(yīng)縮短傳動(dòng)鏈,以減小傳動(dòng)副數(shù)。(3)不采用噪聲大的錐齒輪傳動(dòng)副。(4)前邊的變速組中的降速傳動(dòng)比不宜采用極限值,以避免增加徑向尺寸。最末變速組中可采用最小傳動(dòng)比,特別是銑床以增加主軸的飛輪效應(yīng)。4.1.3.2確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù)由傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式可知,變速組有3個(gè)傳動(dòng)副,其傳動(dòng)比分別是。傳動(dòng)比小于1時(shí)取其倒數(shù),由參考文獻(xiàn)[1]表3-9,在變速組中,能夠得到,取。在變速組中,能夠得到,取。在變速組中,能夠得到,取。一般變速組內(nèi)所有齒輪的模數(shù)相同,并是標(biāo)準(zhǔn)齒輪,因而三對(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和應(yīng)該是相同的。中型機(jī)床一般取,,由此能夠確定各傳動(dòng)之間的齒數(shù)。定比組(電動(dòng)機(jī)主軸與Ⅰ軸之間的齒輪齒數(shù))變速組a 變速組b第二擴(kuò)大組 初選的齒輪齒數(shù)和應(yīng)在后面進(jìn)行限制的討論和驗(yàn)證。由此,初步確定了各變速組及定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù),能夠得到詳細(xì)的轉(zhuǎn)速圖見圖4-2。圖4-2 詳細(xì)轉(zhuǎn)速圖4.1.3.3核算主軸轉(zhuǎn)速誤差齒輪齒數(shù)確定后,主軸的各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速即確定,實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差,應(yīng)滿足:(4-4)(4-4) 其中: ——轉(zhuǎn)速公比. 能夠得到,誤差分析結(jié)果見表4-1表4-1 主軸轉(zhuǎn)速誤差標(biāo)號(hào)誤差結(jié)論11227.041250-1.84%合格2984.541000-1.55%合格3780.84800-2.39%合格4614.91630-2.40%合格5493.39500-1.32%合格6391.31400-2.17%合格7308.11315-2.19%合格8245.61250-1.76%合格9194.79200-2.60%合格10156.48160-2.20%合格11124.75125-0.20%合格1298.941001.06%合格1377.9280-2.60%合格1462.5263-0.76%合格1549.5850-0.83%合格1639.7940-0.53%合格1731.1231.5-1.20%合格1824.6825-1.27%合格4.1.3.4各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速見表4-2表4-2 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速軸序號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)速4.1.3.5繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 傳動(dòng)系統(tǒng)圖見圖4-3。圖4-3 傳動(dòng)系統(tǒng)圖4.2動(dòng)力設(shè)計(jì)4.2.1主軸及傳動(dòng)軸軸頸4.2.1.1傳動(dòng)軸直徑初定由參考文獻(xiàn)[3],按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑(4-5)(4-5) 其中:——傳動(dòng)軸直徑;——該軸傳遞的功率;——該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩;——該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角,取0.8。 由表2-2可知各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速,,,,,本次計(jì)算中,各軸傳遞功率為點(diǎn)擊功率與傳遞過程中的效率的乘積,效率值可由參考文獻(xiàn)[2]表9.1確定,,,能夠得到,O軸 取I軸取;II軸取;III軸取。4.2.1.2主軸軸頸直徑的確定沒有特殊要求的時(shí)候,主軸材料優(yōu)先選用價(jià)格低廉的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼,如45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)到220~250HB。在端部錐孔,定心軸頸或定心錐面等部位,采用高頻淬火至50~55HRC。由參考文獻(xiàn)[1]表5.7,功率為的臥式升降臺(tái)銑床選用前軸頸直徑,取。后軸頸為前軸頸的,即為。為了選用軸承的方便,由參考文獻(xiàn)[2]軸承型號(hào),主軸中部與圓錐滾子軸承配合處軸頸直徑取,為使主軸緩慢過度,主軸后部與深溝球軸承配合處軸頸直徑取。4.2.2齒輪模數(shù)4.2.2.1初算齒輪模數(shù)一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù),選擇各組負(fù)荷最重的小齒輪,由參考文獻(xiàn)[3],其計(jì)算得到的齒輪模數(shù)(4-6)(4-6) 其中:——按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù);——驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率;——齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速;——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比,,外嚙合取”＋”號(hào),內(nèi)嚙合取”－”號(hào);——小齒輪的齒數(shù);——齒寬系數(shù),(為齒寬,為模數(shù)),一般為,此處均選用;——許用接觸應(yīng)力,由參考文獻(xiàn)[5]表13-16,齒輪材料選用,高頻淬火,可得。能夠得到,基本組按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表取;第一擴(kuò)大組按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表取;第二擴(kuò)大組按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表取。由于取齒輪厚度系數(shù)6,則由公式可得各齒輪厚度。4.2.2.2對(duì)各種限制的討論對(duì)于變速組c,由于主軸軸徑是由標(biāo)準(zhǔn)查得,其值較大,前軸徑為,后軸徑為,即安裝齒輪處軸外徑約為,由參考文獻(xiàn)[2],軸上的小齒輪還要考慮到齒根到它的鍵槽深處的最小尺寸應(yīng)大于基圓齒厚,以防斷裂,即其最小齒數(shù)應(yīng)滿足:(4-7)(4-7)其中:——齒輪花鍵孔的外徑,單鍵槽的取孔中心至鍵槽底的尺寸兩倍;——齒輪模數(shù)。對(duì)于變速組c,在主軸上,選用單鍵槽,查得,若,則,小于已確定的最小齒數(shù),在主軸上該模數(shù)滿足要求?？紤]到花鍵滑動(dòng)與定位較容易,除主軸和電機(jī)軸外,其余軸均選用花鍵連接。第二擴(kuò)大組在軸上的最小齒輪齒數(shù),選用花鍵,將代入,若,則,在軸上該模數(shù)滿足要求。故第二擴(kuò)大組的模數(shù)取。對(duì)于第一擴(kuò)大組,在軸上的最小齒輪齒數(shù),選用花鍵,將代入,若,則,在軸上該模數(shù)滿足要求。第一擴(kuò)大組在軸上的最小齒輪齒數(shù),若,則,在軸上該模數(shù)滿足要求。故第一擴(kuò)大組的模數(shù)取。

對(duì)于基本組,基本組在軸上的最小齒輪齒數(shù),若,則,在軸上該模數(shù)滿足要求。基本組在軸上的最小齒輪齒數(shù),選用花鍵,將代入,若,則,在軸上該模數(shù)滿足要求。故基本組的模數(shù)取。

對(duì)于電機(jī)軸上的齒輪配合,選單鍵槽,查得。若,則,在電機(jī)軸上該模數(shù)滿足要求。故電機(jī)軸的模數(shù)取。4.2.2.3其余驗(yàn)證 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)齒數(shù),所有齒輪均滿足此條件。機(jī)床主傳動(dòng)的最小極限傳動(dòng)比為,中型機(jī)床的最大齒數(shù)和,以上設(shè)計(jì)均滿足條件。4.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.1展開圖設(shè)計(jì)4.3.1.1齒輪布置 主傳動(dòng)系統(tǒng)采用集中傳動(dòng)方式,將全部傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)集中在同一個(gè)主軸箱內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊,便于實(shí)現(xiàn)集中操縱,安裝調(diào)整方便。電機(jī)軸與電動(dòng)機(jī)采用彈性柱銷聯(lián)軸器連接,可一定程度降低定心精度要求,隔離點(diǎn)擊震動(dòng)。4.3.1.2主軸組件設(shè)計(jì) 圓錐滾子軸承能同時(shí)承受徑向和軸向載荷,成對(duì)使用具有軸承數(shù)量少、支撐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸承間隙調(diào)整方便的特點(diǎn)。主軸采用單列圓錐滾子軸承的前中支承為主端深溝球軸承的尾端支承為輔的三支撐結(jié)構(gòu)。用中支撐左側(cè)的螺母同時(shí)調(diào)整前中兩個(gè)軸承的間隙。4.3.2截面圖及軸的空間布置由于滑移齒輪軸心離箱體壁距離較大,且滑移行程較長(zhǎng),故采用撥叉沿導(dǎo)向桿滑動(dòng)來操縱滑移齒輪。擺動(dòng)撥叉經(jīng)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能夠使操作桿撥動(dòng)到指定位置即停下并鎖緊,方便工人操作。4.4零件驗(yàn)算4.4.1主軸剛度4.4.1.1主軸支撐跨距的確定前端懸伸量:主軸前端的懸伸長(zhǎng)度,即從主軸外側(cè)前支撐中點(diǎn)(滾錐軸承及向心推力軸承則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。一般最佳跨距,考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度會(huì)因磨損而不斷降低,應(yīng)取跨距比最佳支承跨距大一些,一般是的倍,再綜合考慮結(jié)構(gòu)的需要,本設(shè)計(jì)取。4.4.1.2最大切削合力P的確定最大圓周切削力須按主軸輸出全功率和最大扭矩確定(4-8)(4-8)其中:——電動(dòng)機(jī)額定功率(),;——主傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率,,為各傳動(dòng)副、軸承的效率,總效率。由前文計(jì)算結(jié)果,。取;——主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速,由前文計(jì)算結(jié)果,主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為;——計(jì)算直徑,對(duì)于臥式銑床,為最大端銑刀計(jì)算直徑,對(duì)于工作臺(tái)面積為的臥式銑床,其端銑刀的計(jì)算直徑及寬度分別為,。 能夠得到, 驗(yàn)算主軸組件剛度時(shí),須求出作用在垂直于主軸軸線的平面內(nèi)的最大切削合力。對(duì)于臥式升降臺(tái)銑床的銑削力,一般按端銑計(jì)算。不妨假設(shè)本銑床進(jìn)給系統(tǒng)的末端傳動(dòng)副有消隙機(jī)構(gòu),應(yīng)采用不對(duì)稱順銑,則各切削分力、、同的比值可大致認(rèn)為;;。則,,即與水平面成角,在水平面的投影與成角。4.4.1.3切削力作用點(diǎn)的確定 設(shè)切削力的作用點(diǎn)到主軸前支撐的距離為(4-9)(4-9)其中: ——主軸前端的懸伸長(zhǎng)度,; ——對(duì)于普通升降臺(tái)銑床。 能夠得到,4.4.1.4齒輪驅(qū)動(dòng)力Q的確定齒輪傳動(dòng)軸受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)力的作用而產(chǎn)生彎曲變形,當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪時(shí),其嚙合角,齒面摩擦角時(shí),其彎曲載荷(4-10)(4-10) 其中: ——齒輪傳遞的全功率(),取;——該齒輪的模數(shù)、齒數(shù);——該傳動(dòng)軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速。 能夠得到,4.4.1.5變形量允許值的確定變形量允許值:對(duì)普通機(jī)床前端撓度的允許值,當(dāng)前廣泛使用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(4-11)(4-11)其中:——主軸兩支撐間的距離,。能夠得到,4.4.1.6主軸組件的靜剛度驗(yàn)算圖4-4 主軸組件縱向視圖力的分布圖4-5 主軸組件橫向視圖力的分布 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。 的方向:的方向:在點(diǎn)的水平投影:在點(diǎn)的垂直投影: 能夠得到,,,,, 即,方向與軸正方向夾角。 ,方向與軸正方向夾角。 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: ,方向與軸正方向夾角。 ,方向與軸正方向夾角。 按軸承的合成負(fù)荷,計(jì)算軸承的彈性位移。滾動(dòng)軸承的徑向剛度是支承剛度的主要部分,支承剛度還包括軸承環(huán)與軸頸及箱體孔的配合表面間的接觸剛度。預(yù)緊的滾動(dòng)軸承能夠提高剛度。計(jì)算時(shí)能夠忽略軸承環(huán)與軸頸以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(4-12)(4-12) 其中: ——滾動(dòng)體列數(shù);——每列中滾動(dòng)體數(shù);——滾子有效長(zhǎng)度;——軸承的徑向負(fù)荷;——軸承的接觸角。 能夠得到, 前后支承軸承的彈性位移,分別計(jì)算各作用力對(duì)彈性主軸前端點(diǎn)產(chǎn)生的撓度。由簡(jiǎn)單載荷下簡(jiǎn)支軸的變形公式,軸自身變形引起的軸點(diǎn)撓度公式(4-13)(4-13)(4-14)(4-14)其中: ——載荷力; ——材料的彈性模量,鋼的; ——分別為軸的的抗彎慣性矩(4-15)(4-15)能夠得到, 能夠得到, 共同作用下,點(diǎn)的撓度分解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)主軸前端點(diǎn)產(chǎn)生的相應(yīng)撓度值。點(diǎn):點(diǎn): 在水平面(方向)點(diǎn)產(chǎn)生的撓度: 在垂直面(方向)點(diǎn)產(chǎn)生的撓度: 能夠得到,將主軸組件前端c點(diǎn)在直角坐標(biāo)上的各分量進(jìn)行代數(shù)疊加后,再合成綜合撓度值并計(jì)算其方向角。分量: 合成: 方向角: 由綜合撓度,可見,故主軸經(jīng)過校核。4.4.2傳動(dòng)軸剛度4.4.2.1齒輪驅(qū)動(dòng)力Q的確定齒輪傳動(dòng)軸同時(shí)受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)力和輸出扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)阻力的作用而產(chǎn)生彎曲變形,當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪,其嚙合角,齒面摩擦角時(shí),其彎曲載荷(4-16)(4-16) 其中: ——該齒輪傳遞的全功率,取;——該齒輪的模數(shù)和齒數(shù);——該傳動(dòng)軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速;——該軸輸入扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;——該軸輸出扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。 由于軸Ⅲ上有三種不同的驅(qū)動(dòng)力和三種不同的驅(qū)動(dòng)阻力,故驅(qū)動(dòng)力具體的計(jì)算結(jié)果在下文討論。4.4.2.2變形量允許值的確定齒輪傳動(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)小于允許變形量及,允許變形量可由參考文獻(xiàn)[4]查得。由參考文獻(xiàn)[3]知,對(duì)于傳動(dòng)軸Ⅱ,僅需要進(jìn)行剛度計(jì)算,無須進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。4.4.2.3主軸組件的撓度驗(yàn)算圖5-4傳動(dòng)軸II載荷分布 其中是變速組1的驅(qū)動(dòng)力,且3個(gè)驅(qū)動(dòng)力不能同時(shí)作用;是變速組2的驅(qū)動(dòng)阻力,且3個(gè)驅(qū)動(dòng)阻力不能同時(shí)作用。 能夠得到對(duì)于輸出驅(qū)動(dòng)阻力,由于各種情況轉(zhuǎn)速不定,故應(yīng)在選定校核用軸Ⅲ速度以后計(jì)算。為了計(jì)算上的簡(jiǎn)便,能夠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%。由參考文獻(xiàn)[4],若兩支承的齒輪傳動(dòng)軸為實(shí)心的圓形鋼軸,忽略其支承變形,在單位彎曲載荷作用下,其中點(diǎn)撓度(4-17)(4-17) 其中:——兩支承間的跨距,;——該軸的平均直徑,;(4-18)(4-18) ——齒輪的工作位置至較近支撐點(diǎn)的距離; ——輸入扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度; ——輸出扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度; 其余各符號(hào)定義與前文一致。能夠得到,;;。 能夠得到故引起的中點(diǎn)撓度最大,在計(jì)算合成撓度時(shí)使用,進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)軸Ⅲ轉(zhuǎn)速為。能夠得到,能夠得到,故引起的中點(diǎn)撓度最大,在計(jì)算合成撓度時(shí)使用,進(jìn)行計(jì)算。由參考文獻(xiàn)[4],中點(diǎn)的合成撓度(4-19)(4-19)其中:——被驗(yàn)算軸的中點(diǎn)合成撓度;——在橫截面上,被驗(yàn)算的軸與其前、后傳動(dòng)軸連心線的夾角;——驅(qū)動(dòng)力和阻力在橫截面上,兩向量合成時(shí)的夾角。(4(4-20)能夠得到 能夠得到由綜合撓度,可見,滿足要求。由參考文獻(xiàn)[4],傳動(dòng)軸在支承點(diǎn)A、B處的傾角、(4-21)(4-21)能夠得到,可見,滿足要求,故不用計(jì)算傳動(dòng)軸在齒輪處的傾角。綜上,傳動(dòng)軸Ⅱ經(jīng)過校核。4.4.3齒輪疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算變速箱中齒輪強(qiáng)度時(shí),選擇相同模數(shù)中承受載荷最大的及齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計(jì)算。一般對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力,對(duì)低速轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。對(duì)硬齒面軟芯的滲淬火齒輪,一定要驗(yàn)算彎曲應(yīng)力。因而此處僅驗(yàn)算與這對(duì)齒輪。 由參考文獻(xiàn)[4],齒面接觸應(yīng)力(4-22)(4-22) 齒根彎曲應(yīng)力(4-23)(4-23) 其中:——初算得到的齒輪模數(shù),;——傳遞的額定功率,;——齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速,;——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比,,外嚙合取”＋”號(hào),內(nèi)嚙合取”－”號(hào);——小齒輪的齒數(shù);——齒寬;——許用接觸應(yīng)力,由參考文獻(xiàn)[5]表13-16,齒輪材料選用45鋼,高頻淬火,可得;——許用彎曲應(yīng)力,;——壽命系數(shù);(4-24)(4-24) ——工作期限系數(shù);(4-25)(4-25)——齒輪在機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時(shí)