普通車床主傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)書

1、目錄緒論 21. 主軸極限轉(zhuǎn)速的確定 22. 主動(dòng)參數(shù)的擬定 42.1確定傳動(dòng)公比 42.2主電動(dòng)機(jī)的選擇 43. 普通車床的規(guī)格 54. 變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 64.1確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目 64.2結(jié)構(gòu)式的擬定 64.3各變速組的變速范圍及極限傳動(dòng)比 74.4確定各軸的轉(zhuǎn)速 84.5繪制轉(zhuǎn)速圖 94.6確定各變速組變速副齒數(shù) 104.7繪制變速系統(tǒng)圖 125. 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 125.1帶輪的設(shè)計(jì) 125.2傳動(dòng)軸的直徑估算 165.3確定各軸轉(zhuǎn)速 175.4傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 175.5鍵的選擇、傳動(dòng)軸、鍵的校核 19206. 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核6.1齒輪模

2、數(shù)的確定： 206.2齒輪的設(shè)計(jì) 257. 齒輪校驗(yàn) 277.1齒輪強(qiáng)度校核 27校核a組齒輪 277.1.2 校核b組齒輪 287.1.3 校核c組齒輪 308. 主軸組件設(shè)計(jì) 328.1主軸的基本尺寸確定 32外徑尺寸D 32主軸孔徑d 32主軸懸伸量a 34支撐跨距L 34主軸最佳跨距Lo的確定 348.2主軸剛度驗(yàn)算 368.3主軸剛度驗(yàn)算 378.4各軸軸承的選用的型號(hào) 39謝辭 40小結(jié) 42參考文獻(xiàn) 43緒論機(jī)床主傳動(dòng)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(dòng)系時(shí)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(shí)應(yīng)結(jié)合具體機(jī)

3、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(dòng)特性，如機(jī)床主軸油足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)； 滿 足機(jī)床傳遞動(dòng)力的要求。本文設(shè)計(jì)的為普通車床的傳動(dòng)系統(tǒng)， 根據(jù)不同的加工條件，對(duì)傳 動(dòng)系統(tǒng)的要求也不盡相同，依據(jù)某些典型工藝和加工對(duì)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(shí)，要考慮機(jī) 床發(fā)展趨勢(shì)和同國(guó)內(nèi)外同類機(jī)床的對(duì)比， 從而獲得最優(yōu)的參數(shù)，使機(jī) 床設(shè)計(jì)的最為合理。1. 主軸極限轉(zhuǎn)速的確定確定主軸的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速，應(yīng)該在分析所設(shè)計(jì)機(jī)床幾種典 型加工方式的切削用量和參考現(xiàn)有同類型機(jī)床的技術(shù)性能的基礎(chǔ)上， 并按照“技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理”

4、的原則進(jìn)行。由于通用性機(jī)床加工對(duì)象很廣，不同工序所采用的切削用量相差 懸殊，而且加工零件的尺寸變換也很大，所以要合理地確定其極限轉(zhuǎn) 速是一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，必須對(duì)有關(guān)加工工序和切削用量進(jìn)行分析， 在 分析切削用量的過(guò)程中，應(yīng)特別注意下列幾點(diǎn)：1. 考慮先進(jìn)加工方法，但所選的切削用量不應(yīng)該是個(gè)別記錄， 而應(yīng)該具有普遍性。2. 應(yīng)考慮刀具材料的發(fā)展趨勢(shì)。例如普通車到在大多數(shù)情況下 已經(jīng)采用硬質(zhì)合金，目前陶瓷刀具也已開始應(yīng)用等情況。3. 最高和最低轉(zhuǎn)速不能僅用計(jì)算方法來(lái)確定。還應(yīng)該和先進(jìn)的同類機(jī)床比較，因?yàn)檫^(guò)大的轉(zhuǎn)速范圍不僅不能充分發(fā)揮其性能， 而且 還可能使結(jié)構(gòu)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在傳動(dòng)系統(tǒng)擬定好以后，驗(yàn)算各主

5、要傳動(dòng)件 的最大圓周速度應(yīng)不超過(guò)允許值。主軸最高和最低轉(zhuǎn)速可按下列計(jì)算：nmax =1000Vmax (rpm)d min(rpm)n = 1000vmin min =讓d max其中：nmax、nmin 主軸最高、最低轉(zhuǎn)速（m/min）；Vmax、Vmin 一一典型工序的最大、最小切削速度（m/min）； dmax、dmin最大、最小計(jì)算直徑。普通車床采用最大速度Vmax的典型工序一般為用硬質(zhì)合金車刀 精車或半精車鋼質(zhì)軸類工件的外圓，取 Vmax =225r/min。采用最小速度Vmin的典型工序又以下幾種情況：1. 在低速光車，要求獲得粗糙度小于R3.2卩m2. 精鉸孔3. 加工各種螺紋及

6、多頭螺紋；4. 用高速鋼車刀，對(duì)鑄鐵材料的盤類工件進(jìn)行粗車端面工作，取Vmin =25r/min。一般取計(jì)算直徑：dmax =0.5Ddmn =（0.20.25） d max式中D為最大工件回轉(zhuǎn)直徑，即主參數(shù)（mm）。當(dāng)?shù)湫凸ば驗(yàn)殂q孔或加工螺紋時(shí)，應(yīng)按在車床上常用最大鉸孔直 徑或經(jīng)常加工的最大螺紋直徑作為最大計(jì)算直徑 dmax，根據(jù)調(diào)研可 推薦：dmax 0.2 D1 ,（ 為刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑）故nmax = 1000Vmax = 1000 225 =1800 r/min ,取 “max =1800兀dminH X 32r/min ;nmin取nmin =40 r/min ;1000vm

7、in =100025 =40 r/mindmax二 200與本次設(shè)計(jì)給定的參數(shù)相差不大，取計(jì)算值。2. 主動(dòng)參數(shù)的擬定 2.1確定傳動(dòng)公比根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)P83公式（2-2 ）因?yàn)橐阎猂 ：z-.z= lg Rn +1ig二半=（Zf：瓦=（12j）45 = 1.41根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)p83表2-4標(biāo)準(zhǔn)公比。這里我們?nèi)?biāo)準(zhǔn)公比系列 =1.41.因?yàn)?1.41 = 1.06 6，根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)F83表2-5標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。 首先找到最小極限轉(zhuǎn)速40,再每跳過(guò)5個(gè)數(shù)（1.261.06 6）取一個(gè) 轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.41的數(shù)列：40、56、80、112、160、224、315、450、6

8、30、900、1250、1800。2.2主電動(dòng)機(jī)的選擇合理的確定電機(jī)功率P,使機(jī)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(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。現(xiàn)在以常見的中碳鋼為工件材料，取 45號(hào)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 刀具幾何參數(shù)：。=15 , :-。=6 , r=75o , =15, 九=0o ,%1=-10 , br1=0.3mm re=1mm現(xiàn)以確定粗車是的切削用量為設(shè)計(jì)： 確定背吃刀量ap和進(jìn)給量f ,根據(jù)切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)P444表8-50 , ap 取 4mm f 取 1 mm r。 確定

9、切削速度，參切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)P448表8-57，取Vc=2m s。機(jī)床功率的計(jì)算，主切削力的計(jì)算根據(jù)切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)P449 - P450表8-59和表8-60 ,主切削力的計(jì)算公式及有關(guān)參數(shù)：FZ=9.81 60咋 CFc aZFc f Zr： vZfcKFc=9.8160 $15 270 4 10.75 24X15 0.92 0.95=4495.4（N）切削功率的計(jì)算Pc = Fc vc 10- =4495.4 x 2X 10衛(wèi)=9kw;取機(jī)床的效率為0.85 ,Pz 9Pzz10.57（kw）0.85根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)P67表12-1 Y系列（IP44） 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù),

10、Y系列（IP44 ）電動(dòng)機(jī)為一般用途全封閉自扇 冷式籠型異步電動(dòng)機(jī)，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動(dòng)機(jī) 內(nèi)部的特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過(guò)+40C，相對(duì)濕度不 超過(guò)95%海拔高度不超過(guò)1000m額定電壓380V,頻率50Hn 適用于無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床，泵，風(fēng)機(jī)，攪拌機(jī)，運(yùn)輸 機(jī)，農(nóng)業(yè)機(jī)械等。根據(jù)以上要求，選取 Y160M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率11kW滿載轉(zhuǎn)速 1460min，質(zhì)量 123kg。3. 普通車床的規(guī)格根據(jù)以上的計(jì)算和設(shè)計(jì)任務(wù)書可得到本次設(shè)計(jì)車床的基本參數(shù)：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)最咼轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速電機(jī)功公比轉(zhuǎn)速級(jí)直徑nmax( r/mi

11、n )n皿山（計(jì)min ）率數(shù)ZDmax (mm)P (kW)400180040111.41124. 變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、換向、制動(dòng)、操 縱等整個(gè)變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機(jī)構(gòu)以 及組成、安排不同特點(diǎn)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(kuò)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(jī)，也可用交換齒輪、 滑移齒

12、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。4.1確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目級(jí)數(shù)為Z的變速系統(tǒng)由若干個(gè)順序的變速組組成，各變速組分別 有Z、 Z、,個(gè)變速副。即 Z二ZiZ2Z3變速副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2 和3的因子：Z=2a 3b，可以有三種方案：12=32212=23212=2234.2結(jié)構(gòu)式的擬定對(duì)于12=3X 2X 2傳動(dòng)式，有6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為：12 =色 232612 = $262312乜Z2612= 34 22212=3262212= 342?Z根據(jù)主變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則：探傳動(dòng)副前多后少的原則；主變速傳動(dòng)

13、系從電動(dòng)機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)的 傳動(dòng)轉(zhuǎn)速較高， 傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小一些，反之，靠近主軸的 傳動(dòng)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(dòng)系時(shí)，應(yīng)盡可能將傳動(dòng)副較多的變速組安排在前面， 傳動(dòng)副數(shù)少 的變速組放在后面，使主變速傳動(dòng)系中更多的傳動(dòng)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；探傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則；比較兩組變速方案12 = 3 23 2$和132 2 26通過(guò)兩種方案的比較，后一種方案因第一擴(kuò)大組在最前面，H軸的轉(zhuǎn)速范圍比前種方案大，如兩種方案H軸的最高轉(zhuǎn)速一樣， 后一 種方案H軸的最低轉(zhuǎn)速較低，在傳遞相

14、等功率的情況下，受的轉(zhuǎn)矩較 大，傳動(dòng)件的尺寸也就比前種方案大。探變速組的降速要前慢后快，中間軸的速度不易超過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；根據(jù)以上的原則我們最終確定的傳動(dòng)方案是：12=3 23 264.3各變速組的變速范圍及極限傳動(dòng)比傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍：在降速傳動(dòng)時(shí)， 為防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使進(jìn)徑向尺寸過(guò)大，常限制最小傳動(dòng) 比，也_1/4，升速傳動(dòng)時(shí)，為防止產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和噪音，常限制 最大傳動(dòng)比imax乞2，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取imax乞2.5，故變速組的最 大變速范圍為Rmax二imax/也n與皿、皿與w軸之間的變速組分別 設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由W （主軸）開始，確定I、H、皿軸的

15、轉(zhuǎn)速。先來(lái)確定皿軸的轉(zhuǎn)速變速組C的變速范圍為;:6 =1.416 =8 = Rma 8,10，故兩個(gè)傳動(dòng)副的傳, 112 2動(dòng)比必然是兩個(gè)極限值：Ic1=-4、Ic2二-結(jié)合結(jié)構(gòu)式，4 411皿軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：160、224、315、450、630、900確定軸H的轉(zhuǎn)速變速組b的級(jí)比指數(shù)為3,希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致變速比太小，可取12.81ib2軸H的轉(zhuǎn)速確定為：450、630、900定軸I的轉(zhuǎn)速對(duì)于軸I,其級(jí)比指數(shù)為1,可取:1 1宀=2._1ia3 一一1確定軸I轉(zhuǎn)速為900,電動(dòng)機(jī)于軸I的定變傳動(dòng)比為1460/900=1.624.5繪制轉(zhuǎn)速圖12= 3 23

16、26轉(zhuǎn)速圖4.6確定各變速組變速副齒數(shù)確定齒輪齒數(shù)的原則和要求： 齒輪的齒數(shù)和Sz不應(yīng)過(guò)大；齒輪的齒數(shù)和Sz過(guò)大會(huì)加大兩軸之 間的中心距，使機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦 Sz 18；受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪最小齒數(shù)應(yīng)大于 1820；齒輪齒數(shù)應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求：實(shí)際傳動(dòng)比（齒數(shù)之比） 與理論傳動(dòng)比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動(dòng)比）之間又誤差，但不能過(guò)大， 確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過(guò) 10%（-1 ） %即0 理 i 實(shí) 一10（1）%n理n理 -要求的主軸轉(zhuǎn)速；n實(shí)-齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的主軸轉(zhuǎn)速；齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒 數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推

17、薦的方法確定。 對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)， 變速 組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和Sz及小齒輪的齒數(shù)可以從機(jī)械制造裝備設(shè) 計(jì)表3-9中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于1820。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，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)大于或等于 4,以保證滑移是齒輪外圓不 相碰。根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)P94,查表3-9各種常用變速比的使用 齒數(shù)。變速組a:aii = 1ai2 =1/ =1/1.41 ai3=1/2確定最小齒輪的齒數(shù)Zmin及最小齒數(shù)和Szmin該變速組內(nèi)的最小齒輪必在i=1/2的齒輪副中，根據(jù)結(jié)構(gòu)條件, 假設(shè)最小齒數(shù)為Zmin

18、 =22時(shí)，查表得到Szmin =66。找出可能采用的齒數(shù)和諸數(shù)值Ua1 =1SZ =”60、62,Ua2=1.41SZ =,60、63,Ua3 =2sz =,60、63,在具體結(jié)構(gòu)允許下，選用較小的Sz為宜，現(xiàn)確定Sz =72,確定各齒數(shù)副的齒數(shù)i=2 ，找出乙=24，z； = Sz -乙=72-24=48;i=1.41，找出 Z2=30，Z2=Sz- Z2=42；i=1，找出 z3=36, z3=36；變速組b的齒數(shù)確定：bi1 = 1bi2=1/ 3 = 1/2.82故變速組中最小齒輪必在1/ 3的齒輪副中，假設(shè)最小齒數(shù)為zmin=22,Szmin =84,Z1 =62， Z2 =42。

19、同上，去Sz =84,查得乙=22，Z2=42;變速組c齒數(shù)確定冋上可得 Z1 =30, Z2 =18， Z1 60， Z2 =72 o4.7繪制變速系統(tǒng)圖5.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)5.1帶輪的設(shè)計(jì)三角帶傳動(dòng)中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪 槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速n=1460r/min,傳遞功率P=11kW傳動(dòng)比i=1.46，兩班制，一天運(yùn) 轉(zhuǎn)16小時(shí)，工作年數(shù)10年。(1)選擇三角帶的型號(hào)由機(jī)械設(shè)計(jì)P156表8-7工作情況系數(shù)Ka查的共況系數(shù)Ka=1.2。 故根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P156公式(8-2

20、1)FL=KaP=1.2 11=13.2(kW)式中P-電動(dòng)機(jī)額定功率，Ka-工作情況系數(shù)因此根據(jù)Pca、ni由機(jī)械設(shè)計(jì)P157圖8-11普通V帶輪型圖選用B 型。確定帶輪的基準(zhǔn)直徑D， D、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D不宜過(guò)小，即_Dmin。查機(jī)械設(shè)計(jì)Pi57表8-8、圖8-11 和P155表8-6取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑D =140mm。由機(jī)械設(shè)計(jì)P150公式(8-15a) D2二匕D1 1 -；式中：小帶輪轉(zhuǎn)速，門丁大帶輪轉(zhuǎn)速，；-帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取0.02。故D2 J460 140(1 _0.02) =200.3mm，1000由機(jī)械設(shè)計(jì)P157表8-

21、8取圓整為200mm(3) 驗(yàn)算帶速度V,按機(jī)械設(shè)計(jì)P150式(8-13)驗(yàn)算帶的速度V=Dm 丿141401460 J0.660 1000 60 1000所以5m s ： v ： 30m s，故帶速合適。初定中心距帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選取：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P152經(jīng)驗(yàn)公式(8-20)0.7(D1 D2)乞 Ao 2(D1 D2)0.7 (140+200) A 2 (140+200)238 W A0 680取 A=600mm.(5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度L,由機(jī)械設(shè)計(jì)P158公式(8-22 )計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度31L。=2A - D1D2D2 - D1 2

22、4A02兀(200_140)2 600 (140 200)=1735.324x600由機(jī)械設(shè)計(jì)P146表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度L=1800mm(6)確定實(shí)際中心距A按機(jī)械設(shè)計(jì)P158公式(8-23 )計(jì)算實(shí)際中心距A=Ao+S0 =600+180一17353 =632.35mm2 2(7)驗(yàn)算小帶輪包角：-1 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)P158公式(8-25)：1 ： 180。_ 2 _D1 57.3 =169 120，故主動(dòng)輪上包角合適。(8)確定三角帶根數(shù)Z根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)Pi58式(8-26 )得APea查表機(jī)械設(shè)計(jì)P53表8-4d由i=1.46和n=1460r/min得也po =0.15KW查表機(jī)

23、械設(shè)計(jì)表8-5，k： =0.98 ；查表機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2，13.2長(zhǎng)度系數(shù)ki =0.92Z = = 4.6(2.820.36) 0.98 0.92所以取Z = 5根(9)計(jì)算預(yù)緊力查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-3，q=0.1kg/m由機(jī)械設(shè)計(jì)式(8-27)2 500號(hào)qv2vZka其中:Pea-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/mF。=500 (2.5 0.98) 13.20.1 10.72 =202.8N10.7 漢 5疋 0.98v = 1460r/min = 10.7m/so（10）計(jì)算作用在軸上的壓軸力Fq 2ZFoSin5 202.8 sin 1

24、69 =2018.7N2 2帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的材料常用的V帶輪材料為HT150或HT200轉(zhuǎn)速較高時(shí)可以采用鑄鋼 或鋼板沖壓焊接而成，小功略時(shí)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(shí)心式（機(jī)械制圖圖8-14a）、腹板式（機(jī)械制圖圖8-14b）、 孔板式（機(jī)械制圖圖8-14C ）、橢圓輪輻式（機(jī)械制圖圖8-14d ）。 V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑dd空2.5d（ d為安裝帶輪的軸的直徑，mm時(shí)?？梢圆捎脤?shí)心式，當(dāng)dd ,00mm可以 采用腹板式，dd _ 300mm,同時(shí)Dd 100mm時(shí)可以采用孔板式，當(dāng) dd 300mm時(shí)

25、，可以采用輪輻式。帶輪寬度：B =（z-1）e 2f =（5-1） 19 2 12=100mm。D=90mm是深溝球軸承6210軸承外徑，其他尺寸見帶輪零件圖。 V帶輪的論槽V帶輪的輪槽與所選的V帶型號(hào)相對(duì)應(yīng)，見機(jī)械制圖表 8-10.槽型bdha minhf minefmindd與dd相對(duì)應(yīng)得甲 =32半=34P =36 = 38B14.3.510.190.411.19000085V帶輪的輪槽與所選的V帶型號(hào)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40o。V 帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)該

26、超出帶輪外圓，也不應(yīng)該與 輪槽底部接觸。為此規(guī)定了輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪外圓和底部的最小高 度ha min 和hf min 輪槽工作表面的粗糙度為R16或R3.2 V帶輪的技術(shù)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(yīng)力的前提下，允 許對(duì)輪緣、凸臺(tái)、腹板及輪轂的表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn) 速的帶輪要做靜平衡，反之做動(dòng)平衡。其他條件參見GB.T13575.1 -92中 的規(guī)定。5.2傳動(dòng)軸的直徑估算傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)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(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精 度要求較高，

27、不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)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(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在 載荷下不至發(fā)生過(guò)大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。5.3確定各軸轉(zhuǎn)速確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速:計(jì)算轉(zhuǎn)速nj是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)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(dòng)關(guān)系確定 根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表 3-10，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為z j12 j=n mi n 345 1.41 3126.1r / min各變速軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸皿的計(jì)算轉(zhuǎn)速可從主軸125r/min按72/18的變速副找上去， 軸皿的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj3為160r/min ; 軸H的計(jì)算轉(zhuǎn)

28、速nj2為450r/min ; 軸I的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj1為900r/min。 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速各變速組內(nèi)一般只計(jì)算組內(nèi)最小齒輪，也是最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。變速組c中，18/72只需計(jì)算z = 18的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為500r/min ; 變速組b計(jì)算z = 22的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為500r/min ;變速組a應(yīng)計(jì)算z = 24的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為1000r/min。 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差n實(shí)=1440140/ 200 36/36 42/42 60/30 = 2044r/min（n實(shí)一 n標(biāo)）n標(biāo)n標(biāo)二 2000 r / min“00%= (2000-2044) x 100% = 2.

29、2% v 5%2000所以合適5.4傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑j(luò) p根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)P6/0 表 7-13 , d-914：mm，并旦金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)表7-13得到；取1.I軸的直徑：取 0.96,n1j =800r/min914啤亠:戸96釦 V 1000 燈=29.17mmH軸的直徑：取1 0.98 0.99 0.99 = 0.922,nj2 =500r/min二 34.34mmd_9l4 11；.11922帆和 500如411 0.89180 1=91皿軸的直徑：取3=2 0.98 0.99 = 0.89,nj180r/min=43.95mm其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率（kW;-從電

30、機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積； nj-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r min ）;:傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（o. m ）。當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d值應(yīng)相應(yīng)增大45%；當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將 估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑；空心軸時(shí)，d需乘以計(jì)算系數(shù)b, b值見機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-12?！竞蚖為由鍵槽并且軸W為空心軸， H和皿為花鍵軸。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值：d，30mm,牛和d 在后文給定，軸采用光軸，軸和二軸因?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，故我采用矩形花鍵連接。按 GBT11

31、44 1987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)手冊(cè)P622 的矩形花鍵的基本尺寸系列，軸花鍵軸的規(guī)格 N d D B為8 36 42 7 ；111 軸花鍵軸 的規(guī)格N d D B 為 8 42 48 8。 各軸間的中心距的確定：(z1 z2)m = (36 36) 52 2= 180(mm)d III(42 42) 5=210(mm)；(18+72)漢5 彳、d + lCOSIF=231.96(mm)；5.5鍵的選擇、傳動(dòng)軸、鍵的校核查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-1選擇軸上的鍵，根據(jù)軸的直徑 d 22 30，鍵的尺寸選擇鍵寬b鍵高h(yuǎn)取8 7，鍵的長(zhǎng)度L取22。主 軸處鍵的選擇同上，鍵的尺

32、寸為 鍵寬b鍵高h(yuǎn)取28 16，鍵的長(zhǎng)度L取 100。7.傳動(dòng)軸的校核需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐 類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算 受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差 于是變速組a的齒輪模數(shù)取m二5 , b =40mm 軸I上主動(dòng)輪齒輪的直徑：da1 =5 24=120mm； da2 =5 30=150mm； da3 =5 36 = 180mm。軸H上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為:da1 =5 48 = 240mm； da2 =5 42 = 210mm； d；3

33、 =5 36 = 180mm、b變速組：確定軸H上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)18的齒輪。齒面接觸疲勞強(qiáng)度：（公式見a變速組）其中： J -公比；=2.82 ；P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.922 11 = 10.142KVym-齒寬系數(shù)：m二bm=5-10 ；-HP-齒輪許允接觸應(yīng)力二HP =0.9；Hlim，二Hlim由金屬切削 機(jī)床設(shè)計(jì)圖7-6按MQ線查??；nj-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；K-載荷系數(shù)取1.2。二 Hlim =650MPaHP =650MPa 0.9=585MPa-160203= 4.67mm1.2 10.142 3.828 222 2.82 5852 400根據(jù)畫法幾

34、何及機(jī)械制圖表 10-4將齒輪模數(shù)圓整為5mm。KP齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：mF - 4303 .mn j Z；- FP其中：P-齒輪傳遞的名義功率；P=0922 x11 = 10.142KV；：m -齒寬系數(shù)：m = b m = 5-10 ；-FP-齒輪許允齒根應(yīng)力二FP =1.4；Flim，二Flim由金屬切削機(jī) 床設(shè)計(jì)圖7-11按MC線查??；nj-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；K-載荷系數(shù)取1.2。f lim - 300MPa ,.fp 二 300MPa 1.4 二 420MPa430310142 8 匯 500 匯 22 漢 420= 2.97mm根據(jù)畫法幾何及機(jī)械制圖表10-4將齒輪模數(shù)圓整為3mmm

35、H2 - mF2 所以 m2 = 5mm于是變速組b的齒輪模數(shù)取 m二5mm b = 40mm。 軸H上主動(dòng)輪齒輪的直徑：db1 =5 22 = 110mm； db2 =5 42 = 210mm;軸皿上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為:db1 =5 62 =310mm; db2 =5 42 = 210mm;、C變速組:為了使傳動(dòng)平穩(wěn)，所以使用斜齒輪，取 m 5mm，螺旋角=14。計(jì)算中心距a，a弋cOS)mV8鳥Q32(mm)修正螺旋角二一 arccos互亠=arccos但十12 漢 2802 漢 232因值改變不多，所以參數(shù)：，K :, Zh等值不必修正所以軸皿上兩聯(lián)動(dòng)主動(dòng)輪齒輪的直徑分別為:d“

36、 =15= 92.79mm；C0S14.1。dc2=7技5= 309.3mmcos14.10軸W上兩從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為:,72 5,30 5dc1371.2mm; dc2154.67mm。c1cos14.10cos14.10、標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)：一20度，hl =1, c 0.25從機(jī)械原理表5-1查得以下公式 齒頂圓直徑 da = (z1 + 2h*a)m ； 齒根圓直徑df =(召2ha -2c )m ;分度圓直徑d = mz ; 齒頂高 ha = h*am ; 齒根高 hf=(h*a+c*)m ；齒輪的具體值見下表:表5.1齒輪尺寸表(單位：mr)齒輪齒數(shù)z模數(shù)/mn分度圓 直徑d齒頂圓

37、直徑da齒根圓 直徑df齒頂咼ha齒根高h(yuǎn)f1.245120130107.556.252.305150160137.556.253.365180190167.556.254.485240 :250227.556.25 :5.425210220197.556.256.365180190167.556.257.22511012097.556.258.425210220197.556.259.425210220197.556.2510.625310320307.556.2511.18592.79102.7980.2956.2512.605309.3319.3296.856.2513725371.23

38、81.2358.256.2514.305154.67164.67142.1756.256.2齒輪的設(shè)計(jì)由公式b mm(m = 510)得： I軸主動(dòng)輪齒輪b，8 5 =30mm; H軸主動(dòng)輪齒輪b=8 5二40mm ; 皿軸主動(dòng)輪齒輪b=40mm ;一般一對(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位 時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)使主動(dòng)輪比從動(dòng)輪齒寬大(510mr)所以：bi = b2 = b_40mm , b4 = b5 = b6=32mm,b7 = b8=40mm , bg 二 bo 二 32mm ,b =b12 =40mm , bi3 =14 = 32mm。通過(guò)齒輪

39、傳動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)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(shè)計(jì)而定。當(dāng)齒頂圓直徑da60mm時(shí)，可以做成實(shí)心式結(jié)構(gòu)的齒輪。當(dāng)160mm _ da 500mm時(shí)，可做成腹 板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問(wèn)題，現(xiàn)決定把齒輪9、12和13做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-39 (a) 齒輪& 10、12和13結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下： 齒輪8結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，D0 =da -(10 14m =2200 -10 5 =170mm ;D4 = 42mm ；D3 : 1.6D4 =1.6 42 =67.2mm,D3取68

40、mm ；D2 ： (0.25 0.35)(D D =0.3 (170 - 68) = 30.6mm,D2取32mm ；D0+D3170+68D1-119mm,D1 = 119mm;C ： (0.2 0.3)B =0.3 42 = 12.6mm , C取 12cm 齒輪10結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算；D0D4=42mm ；D3：1.6D4 =1.6 42 = 67.2mm, D3取68mm ；D2：(0.250.35)(D0 -D3) =0.3 (260 - 68) =57.6mm,D2取60mm ；D1164口口，；2 2 C ： (0.2 0.3)B =0.3 42 =12.6mm，C取 12cm。 齒輪

41、12結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算Do二da -(10 14)mn = 319.3-12 5 =259.3mm，Do取260mm，D4= 42mm ；D3：-1.6D4 =1.6 42 = 68mm,D2:(0.25 0.35)(D0 - D3) =0.3 (260 -68) = 57.6mm, D2取60mm ；Di：.7=164mm,D1 取 164mm；2 2 C ： (0.2 0.3)B =0.3 42 =12.6mm，C取 14cm。齒輪13結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算Do二da -(1014)mn =381.2 -12 5 = 321.2mm, Do取325mm，D4= 110mm ；D2:(0.25 0.35)(

42、D0 - D3) =0.3 (325 T76) = 44.7mm, D2取45mmD31.6D4 =1.6 110=176mm,；=da -(10 14)mn = 320-12 5 = 260mm; D0 = 324mm;；D1:7 二竺衛(wèi)6 = 250.5mm, D1 取250mm 2 2 1 ，C ： (0.2 0.3)B =0.3 42 =12.6mm，C取 14cm。7.齒輪校驗(yàn)在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪1，齒輪5,齒輪11這三個(gè)齒輪。7.1齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算公式：彎曲疲勞強(qiáng)度 r二KFYs匕一 1；

43、bm接觸疲勞強(qiáng)度Ch =2.5Ze KFt i 1，H 1 bd1u校核a組齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度6 =2KFtYFaYsa Jr 1；校核齒數(shù)為24的齒輪，確定各bm項(xiàng)參數(shù) P = P 0.96 =10.56kW,n=1000r/min,T =9.55 106 P/n =9.55 106 10.56/1000 =1 105(N mm)確定動(dòng)載系數(shù)Kvdnv二60 1000J 120 1000 =6.28m/s60 1000齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K1.1。 由機(jī)械設(shè)計(jì)使用系數(shù)。Ka =1.0 b = 40mm。確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù)0.5查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-4，得非

44、對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù)K二1.417 ；h=ha hf =11.25 ；b/h =60/11.25 =5.33,查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-13得心一：=1.2確定齒間載荷分配系數(shù)：由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2查的使用a ，由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)K二心一.確定載荷系數(shù):K = KAKvK.K =1.0 1.1 1 1.2=1.32查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)YFa =2.65 ； YSa =1.58計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-20(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE - 540Mpa。機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18查得 壽命系數(shù)Kn =0.9,取疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S = 1.30.9 5401.3= 374MpakFYFaYsa3742.65 1.58= 89.322T _ 2 1 105d 一 120= 1666.7(N)KFtbm1.321666.740 5=11 ： 89.32接觸疲勞強(qiáng)度巧=2爲(wèi)珂詈炸蘭時(shí)載荷系數(shù)K的確定:K = KAKvK.K =1.0 1.1 1 1.417 = 1.62彈性影響系數(shù)的Ze確定；查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6得