機(jī)床主傳動課程設(shè)計(jì)說明書

1、太 原 科 技 大 學(xué) 機(jī) 械 電 子 工 程課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目 車床的主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 班 級： 機(jī)電131202班 學(xué) 號： 201312010234 姓 名： 張 宇 辰 指導(dǎo)老師： 宋 建 軍 日 期： 2017年 3月 21日車床的主傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)書 姓名 張宇辰 學(xué)號 201312010234 專業(yè) 機(jī)械電子工程 班級 2班 最大加工直徑為460mm的普通車床的主軸箱部件設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：主要技術(shù)參數(shù)題目主電動機(jī)功率P/kw4.3最大轉(zhuǎn)速480最小轉(zhuǎn)速9.6公比1.26工件材料：鋼鐵材料。刀具材料：硬質(zhì)合金。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1）運(yùn)動設(shè)計(jì)：

2、根據(jù)給定的轉(zhuǎn)速范圍及公比確定變速級數(shù)，繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng)、轉(zhuǎn)速圖、傳動系統(tǒng)圖，計(jì)算齒輪齒數(shù)。2）動力計(jì)算：選擇電動機(jī)型號及轉(zhuǎn)速，確定各傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，對主要零件（如帶、齒輪、主軸、傳動軸、軸承等）進(jìn)行計(jì)算（初算和驗(yàn)算）。3）繪制下列圖紙： 機(jī)床主傳動系統(tǒng)圖（畫在說明書上）。 主軸箱部件展開圖及主要剖面圖。 主軸零件圖。4）編寫設(shè)計(jì)說明書1份。目 錄一、緒論5二、普通車床主動傳動系統(tǒng)參數(shù)的擬定62.1電動機(jī)的選擇62.2確定轉(zhuǎn)速級數(shù)6三、傳動設(shè)計(jì)73.1擬定傳動方案73.2 確定結(jié)構(gòu)式73.3設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)73.4繪制轉(zhuǎn)速圖83.5各傳動組傳動副齒輪齒數(shù)113.6繪制傳動系統(tǒng)圖12四、傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)124.

3、1齒輪傳動設(shè)計(jì)124.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算194.4軸承的選用234.5 鍵的選用244.6 圓盤摩擦離合器的選擇和計(jì)算254.7軸承端蓋設(shè)計(jì)26五、動力計(jì)算265.1齒輪的強(qiáng)度校核265.2各傳動軸軸承的校核295.3主軸的校核305.4鍵的校核32六、潤滑設(shè)計(jì)及潤滑油選擇336.1潤滑設(shè)計(jì)336.2潤滑油的選擇34七、總結(jié)35八、參考文獻(xiàn)36一、緒論機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)完機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械工程材料、簡明材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械制圖、互換性與測量技術(shù)、Auto CAD、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)與應(yīng)用等大學(xué)大部分課程后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是對我們大學(xué)幾年所學(xué)知識的一次深入地綜合性地考核，也

4、是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。其目的在于通過機(jī)床運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(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，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，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。機(jī)床主傳動系統(tǒng)因機(jī)床的類型、性能、規(guī)格和尺寸等因素的不同，應(yīng)滿足的要求也不一樣。設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動系統(tǒng)時最基本的原則就是以最經(jīng)濟(jì)、合理的方式滿足既定的要求。在設(shè)計(jì)時應(yīng)結(jié)合具體機(jī)床進(jìn)行具體分析，一般應(yīng)滿足的基本要求有：滿足機(jī)床使用性能要求。首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動特性，如機(jī)床主軸應(yīng)有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級

5、數(shù)；滿足機(jī)床傳遞動力的要求。 本次課程設(shè)計(jì)的為普通車床的傳動系統(tǒng)，根據(jù)不同的加工條件,對傳動系統(tǒng)的要求也不盡相同，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(jī)床技術(shù)參數(shù)，擬定參數(shù)時要考慮機(jī)床發(fā)展趨勢，和同國內(nèi)外同類機(jī)床的對比，從而獲得最優(yōu)的參數(shù)，使機(jī)床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最為合理。 毫無疑問，這次課程設(shè)計(jì)在我們大學(xué)生活中占有重要地位。就我個人而言，希望通過這次課程設(shè)計(jì)，可以對未來將要從事的工作有很大的幫助，加強(qiáng)與他人溝通、與他人的合作能力，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，為將來的工作發(fā)展打下一個良好的基礎(chǔ)。二、普通車床主動傳動系統(tǒng)參數(shù)的擬定2.1電動機(jī)的選擇 根據(jù)任務(wù)書提

6、供的電動機(jī)轉(zhuǎn)速，選擇電動機(jī)的型號為Y160M,電動機(jī)具體參數(shù)如下表所示：表2-1 電動機(jī)參數(shù)表電動機(jī)型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速級數(shù)同步轉(zhuǎn)速Y132S5.51440r/min4級1500r/min2.2確定轉(zhuǎn)速級數(shù) 已知條件: 主軸，電動機(jī)P=4.3KW，最大加工直徑460mm，公比。 由公式，,則轉(zhuǎn)速范圍綜上可知Z=18，故機(jī)床主軸為18級變速。因?yàn)楦鶕?jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)查表2-4標(biāo)準(zhǔn)公比和表2-5標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列,首先找到最大極限轉(zhuǎn)速1000，再每跳過7個數(shù)取一個轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.26的等比數(shù)列:480r/min、380r/min、300r/min、240r/min、190r/min、150r/min

7、、120r/min、95r/min、76r/min、60r/min、46r/min、36r/min、30r/min、24r/min、19r/min、15r/min、12r/min、9.6r/min。三、傳動設(shè)計(jì)3.1擬定傳動方案 擬定傳動方案，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(jī)構(gòu)以及其組成、安排不同特點(diǎn)的傳動型式、變速類型。傳動方案和型式與結(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，確定傳動方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)性等多方面統(tǒng)一考慮。3.2 確定結(jié)構(gòu)式 因?yàn)槲业募墧?shù)是18級，為了實(shí)現(xiàn)18級，本次設(shè)計(jì)中， 18=

8、23（22-1）1主變速傳動系從電動機(jī)到主軸，通常為降速傳動，接近電動機(jī)的傳動轉(zhuǎn)速較高，傳動的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小一些，反之，靠近主軸的傳動件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸就較大。因此在擬定主變速傳動系時，應(yīng)盡可能將傳動副較多的變速組安排在前面，傳動副數(shù)少的變速組放在后面，使主變速傳動系中更多的傳動件在高速范圍內(nèi)工作，尺寸小一些，以節(jié)省變速箱的造價(jià)，減小變速箱的外形尺寸；也就是滿足傳動副前多后少的原則，因此確定傳動方案為：18=23（22-1）13.3設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍：在降速傳動時，為防止被動齒輪的直徑過大而使進(jìn)徑向尺寸過大，常限制最小傳動比，升速傳動時，為防止產(chǎn)

9、生過大的振動和噪音，常限制最大傳動比，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取，故變速組的最大變速范圍。檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時，只需檢查最后一個擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會超過極限值。 主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動系中各個變速組變速范圍的乘積，即：。檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時，只需檢查最后一個擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會超過極限值。最后擴(kuò)大組的變速范圍是 符合要求。3.4繪制轉(zhuǎn)速圖1.選擇Y132S型Y系列籠式三相異步電動機(jī)分配總降速

10、變速比：總降速變速比 。又電動機(jī)轉(zhuǎn)速符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而不增加一定比變速副。2.確定各級轉(zhuǎn)速由前面計(jì)算已知：480，380，300，240，190，150，120,95,76,60,46,36,30,24,19,15,12,9.6r/min。3.繪制轉(zhuǎn)速圖四根軸按變速順序依次設(shè)為、（主軸）。（1） 先來確定軸的轉(zhuǎn)速 電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1430r/min 傳動比=1 軸的轉(zhuǎn)速=14301=1430 r/min（2） 確定軸的轉(zhuǎn)速 從軸傳到軸有兩對齒輪所以有兩對傳動比=54/36 =41/49 所以軸的轉(zhuǎn)速=/=953.3 r/min =/=1196.5 r/min（3）確定軸的轉(zhuǎn)速 從軸傳到軸有兩對

11、齒輪所以有三對傳動比= 52/20 =44/28=36/36所以軸的轉(zhuǎn)速=/= 366.7r/min =/=478.6r/min =/= 606.6r/min =/=761.4r/min =/= 953.3r/min =/= 1196.5r/min（4） 確定軸的轉(zhuǎn)速 從軸傳到軸有兩對齒輪所以有兩對傳動比=80/20 =50/50 所以軸的轉(zhuǎn)速=/=91.7r/min =/=366.7r/min =/=119.7r/min =/=478.6r/min =/= 151.7r/min =/=606.6r/min =/=190.35 r/min =/=761.4r/min =/=238.3r/min

12、 =/=953.3r/min =/=299.1r/min =/=1196.5r/min （5） 確定軸的轉(zhuǎn)速從軸傳到軸有兩對齒輪所以有兩對傳動比=80/20 =50/50所以軸的轉(zhuǎn)速 ： =/=22.9r/min =/=91.7r/min =/=84.2r/min =/=366.7r/min =/= 29.9r/min =/=119.7r/min =/=119.65r/min =/=478.6r/min =/=37.9r/min =/=151.7r/min =/=151.7r/min =/=606.6r/min =/=47.6r/min =/=190.35r/min =/=190.35r/mi

13、n =/=761.4r/min =/=59.6r/min =/=238.3r/min =/=238.3r/min =/=953.3r/min =/=74.8r/min =/=299.1r/min =/=299.1r/min =/=1196.5r/min （6） 確定主軸的轉(zhuǎn)速從軸傳到軸有一對齒輪所以有傳動比=75/30 =/=480r/min =/=380r/min =/=300r/min =/=240r/min =/= 190r/min =/=150r/min =/=120r/min =/=95r/min =/=76r/min =/=60r/min =/=46r/min =/=36r/min

14、 =/=30r/min =/=24r/min =/=19r/min =/=15r/min =/=12r/min =/=9.6r/min 下面畫出轉(zhuǎn)速圖： 圖3-2 轉(zhuǎn)速圖3.5各傳動組傳動副齒輪齒數(shù) 1.確定齒輪齒數(shù)的原則和要求 (1)齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過大；齒輪的齒數(shù)和過大會加大兩軸之間的中心距，使機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦。 (2)最小齒輪的齒數(shù)要盡可能少；但同時要考慮：最小齒輪不產(chǎn)生根切，機(jī)床變速箱中標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù)； (3)受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪最小齒數(shù)應(yīng)大于1820； (4)齒輪齒數(shù)應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動比的要求：實(shí)際傳動比（齒數(shù)之比）與理論 傳動比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動比）之間有誤差

15、，但不能過大，確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過，即:2.齒輪齒數(shù)的確定 由查的資料得軸上齒輪的齒數(shù)為41 、36.軸上齒輪的齒數(shù)為49、54、28、 20、36.軸上的齒輪齒數(shù)為44、52、36、20、50。軸上的齒輪齒數(shù)為80、50、20、50.軸上齒輪齒數(shù)為50、80、30.軸上的齒輪齒數(shù)為75.3.6繪制傳動系統(tǒng)圖 根據(jù)前邊計(jì)算數(shù)據(jù)繪制傳動系統(tǒng)圖：圖3-3 變速傳動系統(tǒng)圖四、傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1齒輪傳動設(shè)計(jì) 直齒圓柱齒輪材料選擇40Cr調(diào)質(zhì)后表面淬火。硬度范圍48-55HRC平均52HRC。斜齒圓柱齒輪小齒輪材料選擇40Cr調(diào)質(zhì)，硬度274-286HBW，平均280HBW；大齒輪材

16、料選擇45鋼調(diào)質(zhì)，硬度225-255HBW，平均240HBW，相差40HBW。1.確定模數(shù)：（1）確定1-2軸齒輪模數(shù)： 1）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 試選載荷系數(shù) 2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩9.55xP/=28717Nmm 3） 選齒寬系數(shù)（非對稱布置） 4）查得齒形系數(shù) 查得應(yīng)力修正系數(shù) 5）由式1.88-3.2（1/Z1+1/Z2）1.732 0.25+0.75/0.683 6）按齒面硬度查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60j=1.716x /i=1.144x 8)查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 9）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取安全系數(shù)1=/=392.31MPa2=/=406.15MPa

17、 10)計(jì)算大小齒輪的，并進(jìn)行比較，則 ，=0.0099096 小齒輪的大，應(yīng)以小齒輪的計(jì)算 11）計(jì)算模數(shù) 1.25 取為標(biāo)準(zhǔn)值2 同理求得該軸的其他齒輪模數(shù)也都為212).確定齒輪參數(shù)（36/54）： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： ,， 模數(shù)m=2mm，齒數(shù)z1=36 z2=54 , i=1.5 分度圓直徑d1=mz1=72mm，d2=mz2=108mm 中心距a=（d1+d2）/2=90mm 齒寬b=65mm13).確定齒輪參數(shù)（41/49）： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： ,， 模數(shù)m=2mm，齒數(shù)z1=41 z2=49 , i=1.2 分度圓直徑d1=mz1=82mm，d2=mz2=98mm 中心距a=（d1+

18、d2）/2=90mm 齒寬b=57mm（2）確定2-3軸齒輪模數(shù)： 1）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 試選載荷系數(shù) 2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩9.55xP/=43090Nmm 3） 選齒寬系數(shù)（非對稱布置） 4）查得齒形系數(shù) 查得應(yīng)力修正系數(shù) 5）由式1.88-3.2（1/Z1+1/Z2）1.658 0.25+0.75/0.7024 6）按齒面硬度查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60j=1.1436x /i=4.398x 8)查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 9）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取安全系數(shù)1=/=392.31MPa2=/=406.15MPa 10)計(jì)算大小齒輪的，并進(jìn)行比較，則 ，=0.0

19、099519 小齒輪的大，應(yīng)以小齒輪的計(jì)算 11）計(jì)算模數(shù) 1.7 取為標(biāo)準(zhǔn)值2 同理求得該軸的其他齒輪模數(shù)也都為2 12).確定齒輪參數(shù)（20/52）： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： ,， 模數(shù)m=2mm，齒數(shù)z1=20 z2=52 , i=2.6 分度圓直徑d1=mz1=40mm，d2=mz2=104mm 中心距a=（d1+d2）/2=72mm 齒寬b=40mm 13).確定齒輪參數(shù)（28/44）： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： ,， 模數(shù)m=2mm，齒數(shù)z1=28 z2=44 , i=1.57 分度圓直徑d1=mz1=56mm，d2=mz2=88mm 中心距a=（d1+d2）/2=72mm 齒寬b=56mm 14)

20、.確定齒輪參數(shù)（36/36）： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： ,， 模數(shù)m=2mm，齒數(shù)z1=36 z2=36 , i=1 分度圓直徑d1=mz1=72mm，d2=mz2=72mm 中心距a=（d1+d2）/2=72mm 齒寬b=72mm（3）確定3-4軸齒輪模數(shù)： 1）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 試選載荷系數(shù) 2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩9.55xP/=111985Nmm 3） 選齒寬系數(shù)（非對稱布置） 4）查得齒形系數(shù) 查得應(yīng)力修正系數(shù) 5）由式1.88-3.2（1/Z1+1/Z2）1.68 0.25+0.75/0.696 6）按齒面硬度查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60j=4.4x /i=

21、1.1x 8)查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 9）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取安全系數(shù)1=/=392.31MPa2=/=406.15MPa 10)計(jì)算大小齒輪的，并進(jìn)行比較，則 ，=0.0097619 小齒輪的大，應(yīng)以小齒輪的計(jì)算 11）計(jì)算模數(shù) 2.132 取為標(biāo)準(zhǔn)值2.5 同理求得該軸的其他齒輪模數(shù)也都為2.5 12).確定齒輪參數(shù)（20/80）： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： ,， 模數(shù)m=2.5mm，齒數(shù)z1=20 z2=80 , i=4 分度圓直徑d1=mz1=50mm，d2=mz2=200mm 中心距a=（d1+d2）/2=125mm 齒寬b=50mm 13).確定齒輪參數(shù)（50/50）： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： ,

22、， 模數(shù)m=2.5mm，齒數(shù)z1=50 z2=50 , i=1 分度圓直徑d1=mz1=125mm，d2=mz2=125mm 中心距a=（d1+d2）/2=125mm 齒寬b=125mm （4）確定4-5軸齒輪模數(shù)： 1）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 試選載荷系數(shù) 2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩9.55xP/=447819Nmm 3） 選齒寬系數(shù)（非對稱布置） 4）查得齒形系數(shù) 查得應(yīng)力修正系數(shù) 5）由式1.88-3.2（1/Z1+1/Z2）1.68 0.25+0.75/0.696 6）按齒面硬度查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60j=4.4x /i=1.1x 8)查得彎曲疲勞壽命系數(shù)

23、9）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取安全系數(shù)1=/=392.31MPa2=/=406.15MPa 10)計(jì)算大小齒輪的，并進(jìn)行比較，則 ，=0.0097619 小齒輪的大，應(yīng)以小齒輪的計(jì)算 3.645 取為標(biāo)準(zhǔn)值4 同理求得該軸的其他齒輪模數(shù)也都為4 12).確定齒輪參數(shù)（20/80）： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： ,， 模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=20 z2=80 , i=4 分度圓直徑d1=mz1=80mm，d2=mz2=320mm 中心距a=（d1+d2）/2=200mm 齒寬b=64mm 13).確定齒輪參數(shù)（50/50）： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： ,， 模數(shù)m=4mm，齒數(shù)z1=50 z2=50 , i=1 分度

24、圓直徑d1=mz1=200mm，d2=mz2=200mm 中心距a=（d1+d2）/2=200mm 齒寬b=160mm（5）確定5-6軸齒輪模數(shù)（斜齒）： 1）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 試選載荷系數(shù)，初選螺旋角2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩9.55xP/=1785435Nmm3）選齒寬系數(shù)（非對稱布置）4）材料彈性影響系數(shù)，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)5）由式1.88-3.2（1/Z1+1/Z2）1.672 =1.7891，取16） 7)查得 8）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 60j=2.76x /i=1.104x 8)查得接觸疲勞壽命系數(shù) 9）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取安全系數(shù)1=/=630.5MPa2=/=514.1MPa 1

25、0)計(jì)算小齒輪分度圓，帶入的小者 11）確定模數(shù)6.99 取為標(biāo)準(zhǔn)值7 12)中心距mm 13)螺旋角 14）分度圓直徑mm mm 15）齒寬 4.3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1).確定主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動關(guān)系確定。根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表2-9，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為由轉(zhuǎn)速圖可知即：表4-3各軸轉(zhuǎn)速軸計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min143095336691239.6 3).各軸的功率： 取各傳動件效率如下： 軸承傳動效率: 齒輪傳動效率:則有各傳動軸傳遞功率計(jì)算如下：4).計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：由機(jī)械原理可知轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為： 5)

26、.傳動軸的直徑估算： 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算: (1)選擇軸的材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 (2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2），并查得=113，則 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算: (1)選擇軸的材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 (2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2），并查得A=113，則 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算: (1)選擇軸的材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理 (2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2），并查得A=113，則軸的設(shè)計(jì)計(jì)算: (1)選擇軸的材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理 (2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2），并查得A=113，則軸的設(shè)計(jì)計(jì)算: (1)選擇軸的材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)

27、處理 (2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2），并查得A=113，則根據(jù)以上計(jì)算各軸的直徑取值如下表示：表4-4各軸直徑尺寸軸軸軸軸軸軸最小軸徑值1819254065 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)選擇軸的材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理 (2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)式（15-2），并查得A=113，則 估算主軸直徑為85mm (1)主軸前后軸頸直徑的選擇主軸前軸頸直徑選取，一般按照機(jī)床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑選取。最大回轉(zhuǎn)直徑460mm車床，P=4.3KW，前軸頸應(yīng),初選,后軸頸取。 (2)主軸內(nèi)孔直徑的確定很多機(jī)床的主軸是空心的，為了不過多的削主軸剛度，一般應(yīng)保證，臥式車床的

28、主軸孔徑d通常不小于主軸平均直徑的。經(jīng)計(jì)算選取內(nèi)孔直徑d=60mm。 4.4軸承的選用 機(jī)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，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-3、表15-6、表15-7可查的各傳動軸軸承選取的型號如下：1).各傳動軸軸承選取的型號： (1) 主軸 前支承：30220型圓錐孔雙列圓柱滾子軸承

29、: ； 后支撐：30217型圓錐滾子軸承:； (2) 軸 齒輪:6205深溝球軸承：； (3) 軸 前、后支承:6205深溝球軸承:； (4) 軸 前、后支承:6205深溝球軸承: ； (5) 軸 前、后支承:6208深溝球軸承: ； (6) 軸 前、后支承:7213C角接觸球軸承: ；4.5 鍵的選用主軸上有鍵槽并且為空心軸，和為花鍵軸。軸采用光軸，軸和軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因?yàn)榫匦位ㄦI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。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表14-2的矩

30、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。軸花鍵軸規(guī)格。軸花鍵軸規(guī)格查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表14-1選擇主軸上齒輪處的鍵，根據(jù)軸的直徑，齒輪寬95mm，選用A型平鍵，鍵的尺寸選擇，鍵的長度L取80mm；軸上齒輪處的鍵，根據(jù)軸的直徑選取鍵的尺寸為鍵寬b鍵高h(yuǎn)為，鍵的長度為100mm。4.6 圓盤摩擦離合器的選擇和計(jì)算1).摩擦面的徑向尺寸 摩擦面的內(nèi)徑可取：d為軸段的直徑，所以，取摩擦面的外徑：，取2).摩擦片數(shù)目由公式式中：為工作系數(shù)-摩擦面對數(shù)修正系數(shù)?；瑒铀俣认禂?shù)離合器合頻系數(shù)-摩擦工作面的平均壓強(qiáng)。 -摩擦面的內(nèi)外半徑。-離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩。-摩擦系數(shù)。選用摩擦副材料匹配為淬火鋼-

31、淬火鋼，查的，,。由上式求的，取故摩擦片總數(shù)為片，內(nèi)摩擦片為8片。4.7軸承端蓋設(shè)計(jì) 圖4-1 軸承端蓋示意圖參照機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)減速器端蓋設(shè)計(jì)方案來設(shè)計(jì)主軸箱端蓋，材料采用HT150，依據(jù)軸承外徑確定各端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸，詳見裝配圖紙尺寸。五、動力計(jì)算5.1齒輪的強(qiáng)度校核 在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大、齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的校核計(jì)算。 計(jì)算公式1).校核第一傳動組齒輪 校核齒數(shù)為36/54，確定各項(xiàng)參數(shù)： (1)， (2)確定動載系數(shù)：齒輪精度為8級，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查使用系數(shù)，圖10-8查動載系數(shù) (3) (4)確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù) 查機(jī)

32、械設(shè)計(jì)表10-4得 由，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得 (5)確定齒間載荷分配系數(shù)：由，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得 (6)確定動載系數(shù)： (7)查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5，取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù) (8)許用接觸應(yīng)力，失效率1%，安全系數(shù) 代入中的小者強(qiáng)度足夠 2).校核第二傳動組齒輪 校核齒數(shù)為24的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)： (1)， (2)確定動載系數(shù)：齒輪精度為7級，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查使用系數(shù)，圖10-8查動載系數(shù) (3) (4)確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4得 由，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得 (5)確定齒間載荷分配系數(shù)：由，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得 (6)確定動載系數(shù)： (7)查機(jī)

33、械設(shè)計(jì)表10-5，取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù) (8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，圖10-18得，則：，,故合適。3).校核第三傳動組齒輪 校核齒數(shù)為40的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)： (1)， (2)確定動載系數(shù)：齒輪精度為7級，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查使用系數(shù)，圖10-8查動載系數(shù) (3) (4)確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4得 由，查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得 (5)確定齒間載荷分配系數(shù)：由，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3得 (6)確定動載系數(shù)： (7)查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5，取齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù) (8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-

34、20c得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限，圖10-18得，則：，,故合適。5.2各傳動軸軸承的校核假定：按兩班制工作，工作期限10年，每年按300天計(jì)，T=48000h，依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)軸承校核公式如下： 1) . 軸軸承校核 已知選用軸承為：深溝球軸承 6305 GB276-89:；基本額定動載荷；由于該軸的轉(zhuǎn)速為定值；最小齒輪直徑；軸傳遞轉(zhuǎn)矩齒輪受到的切向力齒輪受到的軸向力齒輪受到的徑向力因此軸承當(dāng)量動載荷(查機(jī)械設(shè)計(jì)得，查機(jī)械設(shè)計(jì)表13-5得X=1，Y=0）； 因此該軸承符合要求，選取合適。 同理可校核其他傳動軸軸承，經(jīng)校核各軸軸承選取均合適。5.3主軸的校核主軸剛度校驗(yàn)：機(jī)床在切削加工過程中，主軸

35、的負(fù)荷較重，而允許的變形量很小，因此決定主軸結(jié)構(gòu)尺寸的主要因素是它的變形大小。對于普通機(jī)床的主軸，一般只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。通常能滿足剛度要求的主軸，也能滿足強(qiáng)度要求。只有重載荷的機(jī)床的主軸才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對于高速主軸，還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算，以免發(fā)生共振。以彎曲變形為主的機(jī)床主軸(如車床、銑床)，需要進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算，以扭轉(zhuǎn)變形為主的機(jī)床（如鉆床），需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度驗(yàn)算。當(dāng)前主軸組件剛度驗(yàn)算方法較多，沒能統(tǒng)一，還屬近似計(jì)算，剛度的允許值也未做規(guī)定?？紤]動態(tài)因素的計(jì)算方法，如根據(jù)部產(chǎn)生切削顫動條件來確定主軸組件剛度，計(jì)算較為復(fù)雜?，F(xiàn)在仍多用靜態(tài)計(jì)算法，計(jì)算簡單，也較適用。主軸彎曲剛度的驗(yàn)算；驗(yàn)算內(nèi)容

36、有兩項(xiàng)：其一，驗(yàn)算主軸前支撐處的變形轉(zhuǎn)角，是否滿足軸承正常工作的要求；其二，驗(yàn)算主軸懸伸端處的變形位移y，是否滿足加工精度的要求。對于粗加工機(jī)床需要驗(yàn)算、y值；對于精加工或半精加工機(jī)床值需驗(yàn)算y值；對于可進(jìn)行粗加工由能進(jìn)行半精的機(jī)床（如臥式車床），需要驗(yàn)算值，同時還需要按不同加工條件驗(yàn)算y值。支撐主軸組件的剛度驗(yàn)算，可按兩支撐結(jié)構(gòu)近似計(jì)算。如前后支撐為緊支撐、中間支撐位松支撐，可舍棄中間支撐不計(jì)（因軸承間隙較大，主要起阻尼作用，對剛度影響較?。?；若前中支撐位緊支撐、后支撐為松支撐時，可將前中支距當(dāng)做兩支撐的之距計(jì)算，中后支撐段主軸不計(jì)。機(jī)床粗加工時，主軸的變形最大，主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角有可能超過

37、允許值，故應(yīng)驗(yàn)算此處的轉(zhuǎn)角。因主軸后支撐的變形一般較小，故可不必計(jì)算。主軸在某一平面內(nèi)的受力情況如圖：圖5-1 主軸受力圖 在近似計(jì)算中可不計(jì)軸承變形的影響，則該平面內(nèi)主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角用下式計(jì)算：切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離S=a+W，對于普通車床，W=0.4H，（H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。則：當(dāng)量切削力的計(jì)算：主軸慣性矩式中：因?yàn)椋凰钥芍鬏S前支撐轉(zhuǎn)角滿足要求。5.4鍵的校核主軸上鍵的強(qiáng)度校核：主軸與齒輪的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接，軸徑d=70mm；齒輪寬度L=95mm；傳遞扭；選用A型平鍵，由于主軸空心所以選擇鍵尺寸:，。需傳遞的轉(zhuǎn)矩為：查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-2得。由機(jī)械設(shè)計(jì)式

38、（6-1）可得由上式計(jì)算可知擠壓強(qiáng)度滿足。同理可校核其他鍵，經(jīng)校核各鍵選取均合適。六、潤滑設(shè)計(jì)及潤滑油選擇6.1潤滑設(shè)計(jì)1).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。2).主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要且困難。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)開一個或幾個并列的溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時，可采用

39、曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。(2)疏導(dǎo)在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱?).其他問題：主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。 主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結(jié)構(gòu)等。各種牌號鋼材的彈性模量基本一樣，對剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機(jī)床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用或其他合金鋼。主軸頭部需要淬火，硬度為5055。其他部分處理后，調(diào)整硬度為220250。4).本機(jī)床采用結(jié)構(gòu)簡單的飛濺潤滑。 (1)飛濺潤滑 要求賤油件的圓周速度為0.68米/秒，賤油件浸油深為1020毫米（不大于23倍輪齒高）。速度過低或浸油深度過淺，都達(dá)不到潤滑目的，速度過高或浸油深度過深，攪油功率損失過大產(chǎn)生熱變形大，且油液容易氣化，影響機(jī)床的正常工作。油的深度要足夠，以免油池底部雜質(zhì)被攪上來。 (2)進(jìn)油量的大小和方向 回油要保