立式銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計說明書

1、寧陜西理工學(xué)院課程設(shè)計(論文)立式銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計所在學(xué)院機械工程學(xué)院專 業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化班 級機自專升本1401姓 名嚴奕飛學(xué) 號1415092025指導(dǎo)老師王燕燕 2016年 1 月 5 日摘要主傳動系統(tǒng)設(shè)計是機床設(shè)計中非常重要的組成部分，本次設(shè)計主要由機床的級數(shù)入手，于結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)擬定，再到齒輪和軸的設(shè)計，再選擇各種主傳動配合件，對軸和齒輪及配合件進行校核，將主傳動方案“結(jié)構(gòu)化”，設(shè)計主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進行傳動軸組件、主軸組件、變速機構(gòu)、箱體、潤滑與密封、傳動軸及滑移齒輪零件的設(shè)計，完成設(shè)計任務(wù)。本次突出了結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，在保證機床的基本要求下，根據(jù)機床設(shè)計的原則

2、，擬定機構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，對機床的機構(gòu)進行精簡，力求降低生產(chǎn)成本；主軸和齒輪設(shè)計在滿足強度需要的同時，材料的選擇也是采用折中的原則，沒有選擇過高強度的材料從而造成浪費?！娟P(guān)鍵詞】銑床、主傳動系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)式、電動機。Abstract Main drive system design is Very important part of the Machine Design,The design of the series to start primarily by machine,In the structure, the structure network developed, to the desi

3、gn of gears and shafts,Choose a variety of main drive with the pieces of the shaft and gear, and checked with the parts ，design and motive of completion sport spread the lord to move the project"the structure turn" , Design a principal axis to become soon a box assemble diagram and spare p

4、arts diagram and lay particular emphasis on to carry on spread to move stalk module, principal axis module and become soon organization, box a body, lubricate and seal completely, spread to move stalk and slippery move wheel gear spare parts of design to complete design tasks.This highlights the str

5、uctural design requirements,under the basic requirements for ensuring the machine ,According to the principles of machine tool design,Development of institutional and structural net,Streamlining of the machine tool sector,Strive to reduce production costs,No choice of materials resulting in high str

6、ength waste.【Keywords】lather, Main drive system,Structure , Electric motor. 目錄摘要2緒論51.主軸極限轉(zhuǎn)速的確定62. 主動參數(shù)的擬定72.1確定傳動公比72.2主電動機的選擇73.普通銑床的規(guī)格84.轉(zhuǎn)速圖的擬定94.1確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目94.2結(jié)構(gòu)式基本組和擴大組的擬定104.3結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定和結(jié)構(gòu)式114.4各變速組的變速范圍及極限傳動比124.5確定各軸的轉(zhuǎn)速124.6繪制轉(zhuǎn)速圖144.7確定各變速組變速副齒數(shù)145.傳動件的設(shè)計175.1帶輪的設(shè)計175.2傳動軸的直徑估算205.3確定各軸轉(zhuǎn)

7、速205.4傳動軸直徑的估算：確定各軸最小直徑215.5鍵的選擇、傳動軸、鍵的校核226.各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核247.齒輪校驗287.1校核a組齒輪287.2 校核b組齒輪298.主軸組件設(shè)計318.1主軸的基本尺寸確定328.1.1外徑尺寸D328.1.2主軸孔徑d328.1.3主軸懸伸量a338.1.4支撐跨距L338.1.5主軸最佳跨距的確定348.2主軸剛度驗算368.3各軸軸承的選用的型號38小 結(jié)38參考文獻1緒論機床主傳動系統(tǒng)因機床的類型、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)計機床主傳動系時最基本的原則就是以最經(jīng)濟、合理的方式滿足既定的要求。在設(shè)計時應(yīng)結(jié)

8、合具體機床進行具體分析，一般應(yīng)滿足的基本要求有：滿足機床使用性能要求。首先應(yīng)滿足機床的運動特性，如機床主軸油足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)；滿足機床傳遞動力的要求。本文設(shè)計的為普通銑床的傳動系統(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，擬定機床技術(shù)參數(shù)，擬定參數(shù)時，要考慮機床發(fā)展趨勢和同國內(nèi)外同類機床的對比，從而獲得最優(yōu)的參數(shù)，使機床設(shè)計的最為合理。本文從開始到結(jié)束的流程如下：1） 查閱資料，擬定計劃；2） 擬定傳動結(jié)構(gòu)，繪制草圖；4） 設(shè)計傳動件和零件；5） 校核零件、組件；6） 繪圖，編寫論文說明書。 1.主軸極限轉(zhuǎn)速的確定確定主

9、軸的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速，應(yīng)該在分析所設(shè)計機床幾種典型加工方式的切削用量和參考現(xiàn)有同類型機床的技術(shù)性能的基礎(chǔ)上，并按照“技術(shù)上先進，經(jīng)濟上合理”的原則進行。 由于通用性機床加工對象很廣，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)速是一個復(fù)雜的任務(wù)，必須對有關(guān)加工工序和切削用量進行分析，在分析切削用量的過程中，應(yīng)特別注意下列幾點： 1.考慮先進加工方法，但所選的切削用量不應(yīng)該是個別記錄，而應(yīng)該具有普遍性。 2.應(yīng)考慮刀具材料的發(fā)展趨勢。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)速不能僅用計算方法來確定

10、。還應(yīng)該和先進的同類機床比較，因為過大的轉(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)無法實現(xiàn)。在傳動系統(tǒng)擬定好以后，驗算各主要傳動件的最大圓周速度應(yīng)不超過允許值。 主軸最高和最低轉(zhuǎn)速可按下列計算： = = 其中： 、主軸最高、最低轉(zhuǎn)速（m/min）； 、典型工序的最大、最小切削速度（m/min）； 、最大、最小計算直徑。 根據(jù)切削用量那個手冊 普通銑床采用最大速度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=200r/min。 采用最小速度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R3.2m； 2.精鉸孔； 3.加工各種螺紋及多頭螺紋； 一般取計算直

11、徑： =0.5D=0.5320=160mm =(0.20.25)=0.2160=32mm 故 =1990 r/min，取=2000 r/min； =49.65 r/min，取=40 r/min； 與本次設(shè)計給定的參數(shù)相差不大，取計算值。2. 主動參數(shù)的擬定2.1確定傳動公比 根據(jù)機械制造裝備設(shè)計公式（3-2）因為已知 Z=+1 =1.26根據(jù)機械制造裝備設(shè)計和金屬切削機床手冊標準公比，對于通用機床，為了轉(zhuǎn)速損失不大，機床結(jié)構(gòu)不過于復(fù)雜，一般取=1.26或1.41，這里我們?nèi)藴使认盗?1.41。因為=1.26=1.06 ，根據(jù)機械制造裝備設(shè)計表3-6標準數(shù)列。首先找到最小極限轉(zhuǎn)速40，再每跳

12、過3個數(shù)（1.261.06 ）取一個轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.26的數(shù)列：40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、2000。2.2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，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。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)：式中C系數(shù)，其值取決于切削條件和工件材料，當工件為碳鋼時，查手冊可知取， ；：每齒進給量，取 ；：背吃刀量，取；z：銑刀齒數(shù)，取z=4; 銑刀直徑，取：n：銑刀轉(zhuǎn)速，取80r/min其中： 及為0均

13、為各個參數(shù)的指數(shù)。在確定系數(shù)時按實際加工過程中平均銑削條件選擇，由已知可取加工碳鋼時，其修正系數(shù)由手冊查得：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+40，相對濕度不超過95%，海拔高度不超過1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于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。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：Y132M-4,其技術(shù)參數(shù)見下表3-1.表3-1  Y132M-4型電動機技術(shù)數(shù)據(jù)

14、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.mY132M-47.514402.22.33.普通銑床的規(guī)格 根據(jù)以上的計算和設(shè)計任務(wù)書可得到本次設(shè)計銑床的基本參數(shù)： 銑床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表工件最大回轉(zhuǎn)直徑(mm)最高轉(zhuǎn)速()最低轉(zhuǎn)速()電機功率P（kW）公比轉(zhuǎn)速級數(shù)Z3202000407.51.26184.轉(zhuǎn)速圖的擬定擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、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

15、，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟等多方面統(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。4.1確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目機床主參數(shù)：機床的主軸轉(zhuǎn)速范圍為402000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=18，公比=1.26，電動機的轉(zhuǎn)速=1440轉(zhuǎn)/分。級數(shù)為Z的變速系統(tǒng)由若干個順序的變速組組成，各變速組分別有、個變速副。即由于結(jié)構(gòu)上的限制，變速組中的傳動副數(shù)目通常選用2或3為宜，故其結(jié)構(gòu)式為：Z=2n

16、×3m.對于18級傳動，其結(jié)構(gòu)式可為以下三種形式：18=3×3×2；18=3×2×3；18=2×3×3；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=3×3×2。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3×3=9種不同的傳動速度；同理，軸III到軸IV有兩對齒輪分別嚙

17、合，可得到兩種不同的傳動速度，故從軸I到軸IV共可得到3×3×2=18種不同的傳動轉(zhuǎn)速。設(shè)計銑床主變速傳動系時，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 ；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。斜齒圓柱齒輪傳動較平穩(wěn)，可取。因此在主變速鏈任一變速組的最大變速范圍。在設(shè)計時必須保證中間變速軸的變速范圍最小。4.2結(jié)構(gòu)式基本組和擴大組的擬定 （1）繪制常規(guī)的轉(zhuǎn)速圖時，要注意，為了結(jié)構(gòu)緊湊，減小振動和噪聲，通常限制：a：最小傳動比Imin>=1/4;b：最小傳動比Imax<=2(斜齒輪<=2.5);

18、所以，在一個變速組中，變速范圍要小于等于8，對應(yīng)本次設(shè)計，轉(zhuǎn)速圖中，一個軸上的傳動副間最大不能相差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）但在繪制銑床轉(zhuǎn)速圖時，要注意，由=2000r/min，=40r/min，Z=18.確定的各級轉(zhuǎn)速為：40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600、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)。X5132型精密銑床采用分離式傳動，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

19、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。b.分配總降速變速比 總降速變速比 又電動機轉(zhuǎn)速,不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標準，因而增加一定比變速副。c.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= 6d.繪制轉(zhuǎn)速圖在五根軸中，按變速順序依次設(shè)為、（背輪機構(gòu)）、（主軸）。與、與、與、和軸之間的變速組分別設(shè)為a、b、c、d. （主軸）開始，確定、的轉(zhuǎn)速：先來確定背輪機構(gòu)的公比變速組d 的變速范圍為=8，構(gòu)式，采用背輪機構(gòu)，則其公比為：=1 = =確定軸的公比變速組c采用皮帶傳動降速，可取

20、確定軸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 = =確定軸的轉(zhuǎn)速對于變速組a,是第一擴大組，其級比指數(shù)為3,可取 = =由此也可確定加在電動機與主軸之間的定變速比。下面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動機轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。精密銑床（18級轉(zhuǎn)速，混合公比）采用了背輪機構(gòu)后的轉(zhuǎn)速圖4.3結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定和結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式可以用來分析和比較機床傳動系統(tǒng)的方案。結(jié)構(gòu)網(wǎng)與速圖的主要差別是：結(jié)構(gòu)網(wǎng)只表示傳動比的相對關(guān)系，而不表示傳動比和轉(zhuǎn)速的絕對值，而且結(jié)構(gòu)網(wǎng)上代表傳動比的射線對成分布。根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。結(jié)構(gòu)網(wǎng)可表示成結(jié)構(gòu)式：式中18表示轉(zhuǎn)速級數(shù)；

21、3，3，2分別表示個轉(zhuǎn)速組的傳動副數(shù)，角標中1，3，9，則分別表示個變速組中相鄰傳動比的比值關(guān)系，即變速組級比指數(shù)。 由系統(tǒng)的組成可以得出，主軸得到Z=3×3×2=18種公比為的等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速；各變速組的傳動副數(shù)即：=3，=3，=2；各變速組之間相鄰傳動比之間的關(guān)系，即：、，各變速組的范圍即=、=、= 4.4各變速組的變速范圍及極限傳動比 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徑向尺寸過大，常限制最小傳動比，1/4，升速傳動時，為防止產(chǎn)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為/810

22、。 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大組。因為其他變速組的變速范圍都比最后擴大組的小，只要最后擴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。所以對 進行驗算：Z=18，=1.26.=810，符合要求.4.5確定各軸的轉(zhuǎn)速機床的主軸轉(zhuǎn)速范圍為402000轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=18，公比=1.26，電動機的轉(zhuǎn)速=1440轉(zhuǎn)/分。確定變速組的數(shù)目大多數(shù)機床采用滑移齒輪的變速方式為滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計和方便的要求，通常都采用雙聯(lián)和三聯(lián)齒輪，因此18級級轉(zhuǎn)速需要三個變速組，即Z=18=3×3×

23、2 確定變速軸軸數(shù)變速軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比變速副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 在五個變速軸中，按變速順序依次設(shè)為、（主軸）。與、與、與軸之間的變速組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由（主軸）開始，確定、軸的轉(zhuǎn)速。先來確定軸的轉(zhuǎn)速變速組c 的變速范圍為降速比為，升速比為故兩個傳動副的傳動比必然是兩個極限值： 、結(jié)合結(jié)構(gòu)式，軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：160、200、250、315、400、500、630、800、1000。確定軸的轉(zhuǎn)速 變速組b的級比指數(shù)為3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，又不致變速比太小，由此可見變速組中的三個傳動比之間相差均為三格，即相差為倍關(guān)系，通過這三個傳動比使軸得到9種

24、連續(xù)等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速（1801000）即從軸上的三種轉(zhuǎn)速擴大到軸上9種轉(zhuǎn)速，故可取 、 、 軸的轉(zhuǎn)速確定為：630、500、1000。定軸的轉(zhuǎn)速 對于軸，其級比指數(shù)為1,可取： = = =確定軸轉(zhuǎn)速為800，4.6繪制轉(zhuǎn)速圖4.7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，使機床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦100200. 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，機床變速箱中標準直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù)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)速圖上傳動比的要求：實際傳動比（齒數(shù)之比）與理論傳動比

25、（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動比）之間又誤差，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10%（-1）%，即%-要求的主軸轉(zhuǎn)速；-齒輪傳動實現(xiàn)的主軸轉(zhuǎn)速；齒輪齒數(shù)的確定，當各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于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。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標準公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從機械制造裝備設(shè)計表3-9中選取。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應(yīng)大于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)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。 根據(jù)機械制造裝備設(shè)計,查表3

26、-9各種常用變速比的使用齒數(shù)。變速組a: = = =確定最小齒輪的齒數(shù)及最小齒數(shù)和 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=22時，查表得到 =66。找出可能采用的齒數(shù)和諸數(shù)值 =1 =60、62 =1.41 =60、63 =2 =60、63 在具體結(jié)構(gòu)允許下，選用較小的 為宜，現(xiàn)確定=72， 確定各齒數(shù)副的齒數(shù) i=1/2，找出=24， =-=72-24=48； i=1/1.26，找出=32，=-=40； i=1/1.58 ，找出=30，=42；變速組b的齒數(shù)確定： =1.58 = =故變速組中最小齒輪必在1/的齒輪副中，假設(shè)最小齒數(shù)為=22，=77，同上

27、i=1.58，找出=48， =29，i=1.26, 找出=34，=43，i=2.51, 找出=22；=55。變速組c齒數(shù)確定=2 ； =故變速組中最小齒輪必在1/的齒輪副中，假設(shè)最小齒數(shù)為=18，=895.傳動件的設(shè)計5.1帶輪的設(shè)計 三角帶傳動中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，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=1440r/min,傳遞功率P=3kW,傳動比i=1440/1000=1.44，兩班制，一天運轉(zhuǎn)16小時，工作年數(shù)10年。(1)選擇三角帶的型號由機械設(shè)計表8-7工作情況系數(shù)查的共況系數(shù)=

28、1.1。故根據(jù)機械設(shè)計公式（8-21） 式中P-電動機額定功率， -工作情況系數(shù) 因此根據(jù)、由機械設(shè)計 圖8-11普通V帶輪型圖選用A型。(2)確定帶輪的基準直徑，帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過小，即。查機械設(shè)計表8-8、圖8-11和表8-6取主動小帶輪基準直徑=90。由機械設(shè)計公式(8-15a) 式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動系數(shù)，一般取0.02。故 ，由機械設(shè)計表8-8取圓整為132mm。(3)驗算帶速度V，按機械設(shè)計式（8-13）驗算帶的速度V= 所以，故帶速合適。(4)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

29、列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)機械設(shè)計經(jīng)驗公式（8-20）0.7（90+132）2（90+132）155.4444 取=300mm.(5)三角帶的計算基準長度 由機械設(shè)計公式（8-22）計算帶輪的基準長度 由機械設(shè)計表8-2，圓整到標準的計算長度 L=1000mm(6)確定實際中心距 按機械設(shè)計公式（8-23）計算實際中心距 A=+=324.91mm(7)驗算小帶輪包角 根據(jù)機械設(shè)計公式（8-25） ，故主動輪上包角合適。(8)確定三角帶根數(shù)根據(jù)機械設(shè)計式（8-26）得 查表機械設(shè)計表8-4d由 i=1.44和得= 0.15KW 查表機械設(shè)計表8-5，=0.98；查表機械設(shè)計表8-2，長度系數(shù)=0.92

30、 所以取Z=3。(9)計算預(yù)緊力 查機械設(shè)計表8-3，q=0.1kg/m 由機械設(shè)計式（8-27）其中： -帶的變速功率,KW； v-帶速,m/s； q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.1kg/m。 v = 1460r/min = 10.7m/s。 （10）計算作用在軸上的壓軸力 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計帶輪的材料 常用的V帶輪材料為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時可以采用鑄鋼或鋼板沖壓焊接而成，小功略時采用鑄鋁或塑料。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)的不同可以分為實心式（機械制圖圖8-14a）、腹板式（機械制圖圖8-14b）、孔板式（機械制圖圖8-14c）、橢圓輪輻式（機械制

31、圖圖8-14d）。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準直徑有關(guān)，當帶輪基準直徑（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時?？梢圆捎脤嵭氖?，當可以采用腹板式，時可以采用孔板式，當時，可以采用輪輻式。 帶輪寬度：。 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帶型號相對應(yīng)，見機械制圖表8-10. 槽型與相對應(yīng)得B14.03.5010.811.5V帶輪的輪槽與所選的V帶型號 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。 V帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)該超出帶輪外圓，也不應(yīng)該

32、與輪槽底部接觸。為此規(guī)定了輪槽基準直徑到帶輪外圓和底部的最小高度。 輪槽工作表面的粗糙度為。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沙眼、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，允許對輪緣、凸臺、腹板及輪轂的表面缺陷進行修補；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做靜平衡，反之做動平衡。其他條件參見中的規(guī)定。5.2傳動軸的直徑估算傳動軸除應(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，除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸

33、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。5.3確定各軸轉(zhuǎn)速 確定主軸計算轉(zhuǎn)速： 計算轉(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)系確定。根據(jù)機械制造裝備設(shè)計表3-10，主軸即軸的計算轉(zhuǎn)速為取=125r/min;各變速軸的計算轉(zhuǎn)速： 如前所示主軸計算轉(zhuǎn)速至最高轉(zhuǎn)速間的所有轉(zhuǎn)速都傳遞全部功率，因此，實現(xiàn)上述主軸轉(zhuǎn)速的傳動件的實際工作轉(zhuǎn)速也傳遞全功率其他傳動件的計算轉(zhuǎn)速就是其傳遞全部功率是的最低轉(zhuǎn)速。 軸的計算轉(zhuǎn)速可從主軸125r/min按變速副找上去，軸的計算轉(zhuǎn)速=160r/min; 軸的計算轉(zhuǎn)速為400r/min;軸

34、的計算轉(zhuǎn)速為800r/min;所以各軸計算轉(zhuǎn)速如下：軸序號計算轉(zhuǎn)速1440800400160125各齒輪的計算轉(zhuǎn)速各變速組內(nèi)一般只計算組內(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算轉(zhuǎn)速。 變速組c中，18/71, 計算Z=18（軸上）的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為125r/min; 變速組b計算z = 22（軸上）的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為400r/min; 變速組a應(yīng)計算z = 24（軸上）的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為800r/in;核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 所以合適。5.4傳動軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 根據(jù)機械設(shè)計手冊表7-13，并查金屬切削機床設(shè)計表7-13得到取1. 軸的直徑：取取整為36mm. 軸的直徑

35、：取取整為40mm 軸的直徑：取 取整為55mm軸的直徑：取 取整為70mm 其中：P-電動機額定功率（kW）；-從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積；-該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速（）； -傳動軸允許的扭轉(zhuǎn)角（）。當軸上有鍵槽時，d值應(yīng)相應(yīng)增大45%;當軸為花鍵軸時，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)b，b值見機械設(shè)計手冊表7-12。和為由鍵槽并且軸為空心軸，和為花鍵軸。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值：，和在后文給定，軸采用光軸，軸和軸因為要安裝滑移齒輪所以都采用花鍵軸。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

36、得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。按規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查機械設(shè)計手冊 的矩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。5.5鍵的選擇、傳動軸、鍵的校核查機械設(shè)計手冊表6-1選擇軸上的鍵，根據(jù)軸的直徑，鍵的尺寸選擇，鍵的長度L取22。主軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為，鍵的長度L取100。7.傳動軸的校核需要驗算傳動軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗算傾角時，若支撐類型相同則只需驗算支反力最大支撐處傾角；當此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時，則齒輪處傾角不必驗算。驗算撓度時，要求驗算受力最大的齒輪處，但通?？沈炈銈鲃虞S中點處撓度（誤差<%3）。 當軸的各段直徑相差不大，

37、計算精度要求不高時，可看做等直徑，采用平均直徑進行計算，計算花鍵軸傳動軸一般只驗算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進行鍵側(cè)擠壓驗算。彎曲剛度驗算；的剛度時可采用平均直徑或當量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡支梁，其撓度和傾角計算公式見金屬切削機床設(shè)計表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號，在同一平面上進行代數(shù)疊加，不在同一平面上進行向量疊加。 軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對軸中點處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進行校核最大撓度：查機械制造裝備設(shè)計表3-12許用撓度 ； 。 軸、軸的校核同上。鍵和軸的材料都是鋼，由機械設(shè)計表6

38、-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值，。鍵的工作長度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由機械設(shè)計式（6-1）可得 可見連接的擠壓強度足夠了，鍵的標記為：6.各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 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按金屬切削機床設(shè)計表7-17進行估算模數(shù)和，并按其中較大者選取相近的標準模數(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，查機械設(shè)計表10-8齒輪精度選用7級精度，再由機械設(shè)計表10-1選擇小齒輪材料為

39、40C(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS：根據(jù)金屬切削機床設(shè)計表7-17；有公式：齒面接觸疲勞強度：齒輪彎曲疲勞強度：、a變速組：分別計算各齒輪模數(shù)，先計算最小齒數(shù)24的齒輪。 齒面接觸疲勞強度：其中: -公比 ； = 2； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.9611=10.56KW； -齒寬系數(shù)=；由機械設(shè)計基礎(chǔ)可得。 -齒輪許允接觸應(yīng)力，由金屬切削機床設(shè)計圖7-6按MQ線查取; -計算齒輪計算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。=650MPa， 所以根據(jù)畫法幾何及機械制圖表10-4將齒輪模數(shù)圓整為5 。齒輪彎曲疲勞強度： 其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.963=2.88KW； -齒寬系數(shù)

40、=； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由金屬切削機床設(shè)計圖7-11按MQ線查取； -計算齒輪計算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2； ，根據(jù)畫法幾何及機械制圖表10-4將齒輪模數(shù)圓整為2.5mm 。所以2.32于是變速組a的齒輪模數(shù)取m = 2.5，b =20mm。、b變速組：確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計算最小齒數(shù)22的齒輪。 齒面接觸疲勞強度：（公式見a變速組）其中: -公比 ； =2.82； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.9223=2.766KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由金屬切削機床設(shè)計圖7-6按MQ線查取; -計算齒輪計算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。=650MPa， 根據(jù)畫法幾何及

41、機械制圖表10-4將齒輪模數(shù)圓整為2.5。 齒輪彎曲疲勞強度：其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.9223=2.766KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由金屬切削機床設(shè)計圖7-11按MQ線查??；-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。， 根據(jù)畫法幾何及機械制圖表10-4將齒輪模數(shù)圓整為3mm 。所以 軸上主動輪齒輪的直徑：、標準齒輪參數(shù)：1)從機械原理表5-1查得以下公式齒頂圓直徑 ； 齒根圓直徑；分度圓直徑 ；齒頂高 ；齒根高 ； 2)圓柱齒輪齒頂圓直徑 齒根圓直徑；分度圓直徑 ；齒頂高 ；齒根高 ；表5.1齒輪尺寸表 （單位：mm）齒輪齒數(shù)z模數(shù)分度圓直徑d齒頂圓直徑齒

42、根圓直徑齒頂高422.510511098.752.5182.5455038.752.5302.5758068.752.5302.5758068.752.5182.5455038.752.5422.510511098.752.5382.59511088.752.5302.5758068.752.5342.5859078.752.5342.5859078.752.5302.5758068.752.5382.59511088.752.5622.5155160148.752.5402.510010593.752.515173515743.5316683204210196.537.齒輪校驗 在驗算算速箱

43、中的齒輪應(yīng)力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗算。這里要驗算的是齒輪1，齒輪5，齒輪11這三個齒輪。齒輪強度校核 計算公式：彎曲疲勞強度; 接觸疲勞強度7.1校核a組齒輪彎曲疲勞強度；校核齒數(shù)為18的齒輪，確定各項參數(shù),n=800r/min,確定動載系數(shù) 齒輪精度為7級，由機械設(shè)計圖10-8查得動載系數(shù)。由機械設(shè)計使用系數(shù)。確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 查機械設(shè)計表10-4，得非對稱齒向載荷分配系數(shù)；h=11.25； , 查機械設(shè)計圖10-13得確定齒間載荷分配系數(shù): 由機械設(shè)計表10-2查的使用， 由機械設(shè)計表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)確定載荷系數(shù):

44、查機械設(shè)計表 10-5 齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)；計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由機械設(shè)計圖10-20(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 機械設(shè)計圖10-18查得 壽命系數(shù),取疲勞強度安全系數(shù)S = 1.3 ， 接觸疲勞強度載荷系數(shù)K的確定：彈性影響系數(shù)的確定；查機械設(shè)計表10-6得查機械設(shè)計圖10-21（d）得， 故齒輪1合適。7.2 校核b組齒輪彎曲疲勞強度；校核齒數(shù)為22的齒輪，確定各項參數(shù),n=400r/min,確定動載系數(shù)：齒輪精度為7級，由機械設(shè)計圖10-8查得動載系數(shù)確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)查機械設(shè)計表10-4，插值法得非對稱齒向載荷分配系數(shù) ,查機械設(shè)計圖10-13得確定齒間載

45、荷分配系數(shù): 由機械設(shè)計表10-2查的使用 ； 由機械設(shè)計表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)確定動載系數(shù): 查機械設(shè)計表 10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)、計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由機械設(shè)計圖10-20(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 機械設(shè)計圖10-18查得 壽命系數(shù),疲勞強度安全系數(shù)S = 1.3 ， 接觸疲勞強度u=62/22=2.82；、載荷系數(shù)K的確定：、彈性影響系數(shù)的確定；查機械設(shè)計表10-6得、查機械設(shè)計圖10-21（d）得， 故齒輪7合適。8.主軸組件設(shè)計 主軸的結(jié)構(gòu)儲存應(yīng)滿足使用要求和結(jié)構(gòu)要求，并能保證主軸組件具有較好的工作性能。主軸結(jié)構(gòu)尺寸的影響因素比較復(fù)雜，目前尚難于用計算法

46、準確定出。通常，根據(jù)使用要求和結(jié)構(gòu)要求，進行同型號筒規(guī)格機床的類比分析，先初步選定尺寸，然后通過結(jié)構(gòu)設(shè)計確定下來，最后在進行必要的驗算或試驗，如不能滿足要求可重新修改尺寸，直到滿意為直。 主軸上的結(jié)構(gòu)尺寸雖然很多，但起決定作用的尺寸是：外徑D、孔徑d、懸伸量a和支撐跨距L。8.1主軸的基本尺寸確定8.1.1外徑尺寸D主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸的（前支撐處）的直徑。選定后，其他部位的外徑可隨之而定。一般是通過筒規(guī)格的機床類比分析加以確定。320mm銑床，P=3KW查機械制造裝備設(shè)計表3-13，前軸頸應(yīng),初選,后軸頸取,8.1.2主軸孔徑d 中型臥式銑床的主軸孔徑，已由d=48mm,增大到d

47、=60-80mm,當主軸外徑一定時，增大孔徑受到一下條件的限制，1、結(jié)構(gòu)限制；對于軸徑尺寸由前向后遞減的主軸，應(yīng)特別注意主軸后軸頸處的壁厚不允許過薄，對于中型機床的主軸，后軸頸的直徑與孔徑之差不要小于，主軸尾端最薄處的直徑不要小于。2、剛度限制；孔徑增大會削弱主軸的剛度，由材料力學(xué)知，主軸軸端部的剛度與截面慣性矩成正比，即：據(jù)上式可得出主軸孔徑對偶剛度影響的 ，有圖可見當時，說明空心主軸的剛度降低較小。當時，空心主軸剛度降低了24%，因此為了避免過多削弱主軸的剛度，一般取。主軸孔徑d確定后，可根據(jù)主軸的使用及加工要求選擇錐孔的錐度。錐孔僅用于定心時，則錐孔應(yīng)大些，若錐孔除用于定心，還要求自鎖，借以傳遞轉(zhuǎn)矩時，錐度應(yīng)小些，我這里選用莫氏六號錐孔。初步設(shè)定主軸孔徑d=60mm，主軸孔徑與外徑比為0.6。8.1.3主軸懸伸量a 主軸懸伸量的大小往往收結(jié)構(gòu)限制，主要取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)形式及尺寸、刀具或夾具的安裝方式、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),定懸伸長度。8.1.4支撐跨距L 當前