CA6161車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、C6161車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)CA6161車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 摘要主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分，本次設(shè)計(jì)主要由機(jī)床的級(jí)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(jì)，再選擇各種主傳動(dòng)配合件，對(duì)軸和齒輪及配合件進(jìn)行校核，將主傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化”，設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進(jìn)行傳動(dòng)軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、箱體、潤滑與密封、傳動(dòng)軸及滑移齒輪零件的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。本次突出了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，在保證機(jī)床的基本要求下，根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的原則，擬定機(jī)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，對(duì)機(jī)床的機(jī)構(gòu)進(jìn)行精簡(jiǎn)，力求降低生產(chǎn)成本；主軸和齒輪設(shè)計(jì)在滿足強(qiáng)度需要的同時(shí)，材料的選擇也是采用折中

2、的原則，沒有選擇過高強(qiáng)度的材料從而造成浪費(fèi)。【關(guān)鍵詞】車床、主傳動(dòng)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)式、電動(dòng)機(jī)。 目錄 緒論11.主軸極限轉(zhuǎn)速的確定22.主動(dòng)參數(shù)的擬定32.1確定傳動(dòng)公比32.2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)54.1確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目54.2結(jié)構(gòu)式的擬定54.3結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定74.4各變速組的變速范圍及極限傳動(dòng)比84.5確定各軸的轉(zhuǎn)速84.6繪制轉(zhuǎn)速圖94.7繪制變速系統(tǒng)圖95.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)105.1帶輪的設(shè)計(jì)125.2傳動(dòng)軸的直徑估算135.3確定各軸轉(zhuǎn)速135.4傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑146.各變速組齒輪模數(shù)的確定156.1齒輪模數(shù)的確定：156

3、.2齒輪的設(shè)計(jì)197.主軸組件設(shè)計(jì)21 7.1主軸的基本尺寸確定227.1.1外徑尺寸D227.1.2主軸孔徑d227.1.3主軸懸伸量a237.1.4支撐跨距L237.1.5主軸最佳跨距的確定23小結(jié)26參考文獻(xiàn)27第 6 頁 C6161車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)緒論機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局可分成集中傳動(dòng)和分離傳動(dòng)兩種類型。主傳動(dòng)系統(tǒng)的全部變速結(jié)構(gòu)和主軸組件集中裝在同一個(gè)箱體內(nèi)，稱為集中傳動(dòng)布局；傳動(dòng)件和主軸組件分別裝在兩個(gè)箱體內(nèi)，中間采用帶或鏈傳動(dòng)，稱為分離傳動(dòng)布局。 集中傳動(dòng)式布局的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操控，且只用一個(gè)箱體，但傳動(dòng)結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)和熱變形。當(dāng)采用背輪傳動(dòng)時(shí)，皮帶將高速直接傳給

4、主軸，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，加工質(zhì)量好，低速時(shí)經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，轉(zhuǎn)矩大，適應(yīng)粗加工要求。因?yàn)闄C(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。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”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程中，應(yīng)特

5、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)算方法來確定。還應(yīng)該和先進(jìn)的同類機(jī)床比較，因?yàn)檫^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(shí)現(xiàn)。在傳動(dòng)系統(tǒng)擬定好以后，驗(yàn)算各主要傳動(dòng)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(jì)算： = (rpm) = (rpm)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(jì)算直徑。 普通車床

6、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； 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=25r/min。 一般取計(jì)算直徑： =0.5D =(0.20.25) 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，根據(jù)調(diào)研可推薦：0.2 ,(為刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑） 故 =1990 r/min，取=2000

7、 r/min； =49.65 r/min， 取=45 r/min； 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)公式（3-2）因?yàn)橐阎?Z=+1 =1.411根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表3-5 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，根據(jù)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表3-6標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。首先找到最小極限轉(zhuǎn)速25，再每跳過5個(gè)數(shù)（1.261.06）取一個(gè)轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.41的數(shù)列：45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400、2000。 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)

8、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?，F(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=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，=75，=15，=0，=-10，b=0.3mm，r=1mm。現(xiàn)以確定粗車是的切削用量為設(shè)計(jì)： 確定背吃刀量和進(jìn)給量f，根據(jù)切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)表8-50， 取4mm，f取1 。 確定切削速度，參切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)表8-57，取V=2。 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)-表8-59和表8-60，主切削力的計(jì)算公式及有關(guān)參數(shù)：F=

9、9.81 =9.8127040.920.95 =4495.4（N） 切削功率的計(jì)算 =4495.42=9kw； 取機(jī)床的效率為0.85， 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1 Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù),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+40，相對(duì)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(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1460，質(zhì)

10、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)直徑(mm)最高轉(zhuǎn)速()最低轉(zhuǎn)速()電機(jī)功率P（kW）公比轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z320200045111.41124.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

11、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、個(gè)變速副。即變速副中由于結(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： ，可以有三種方案： 4.2結(jié)構(gòu)式的擬定 對(duì)于12=322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： 根據(jù)主變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則： 傳動(dòng)副前多后少的原則； 主變速傳動(dòng)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

12、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； 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 和 結(jié)構(gòu)圖如下頁： 通過兩種方案的比較，后一種方案因第一擴(kuò)大組在最前面，軸的轉(zhuǎn)速范圍比前種方案大，如兩種方案軸的最高轉(zhuǎn)速一樣，后一種方案軸的最低轉(zhuǎn)速較低，在傳遞相等功率的情況下，受的轉(zhuǎn)矩較大，傳動(dòng)件的尺寸也就比前種方案大。 變速組的降速要前慢后快，中間軸的速

13、度不易超過電動(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：4.3結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定 根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)網(wǎng)4.4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)齒輪的直徑過大而使進(jìn)徑向尺寸過大，常限制最小傳動(dòng)比，1/4，升速傳動(dòng)時(shí)，為防止產(chǎn)生過大的振動(dòng)和噪音，常限制最大傳動(dòng)比，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取，故變速組的最大變速范圍為/810。 主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動(dòng)系中各個(gè)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(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最

14、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(huì)超過極限值。 其中， ，符合要求4.5確定各軸的轉(zhuǎn)速 分配總降速變速比總降速變速比 又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比變速副。 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。 在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按變速順序依次設(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，故兩個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比必然是兩個(gè)極限值： 、結(jié)合結(jié)構(gòu)式，軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：180、250、355、500、7

15、10、1000確定軸的轉(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 軸的轉(zhuǎn)速確定為：500、710、1000。定軸的轉(zhuǎn)速 對(duì)于軸，其級(jí)比指數(shù)為1,可?。?= = = 確定軸轉(zhuǎn)速為1000，電動(dòng)機(jī)于軸的定變傳動(dòng)比為1460/1000=1.464.6繪制轉(zhuǎn)速圖 轉(zhuǎn)速圖 4.7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.

16、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)表8-7工作情況系數(shù)查的共況系數(shù)=1.2。故根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)公式（8-21） 式中P-電動(dòng)機(jī)額定功率， -工作情況系數(shù) 因此根據(jù)、由機(jī)械設(shè)計(jì) 圖8-11普通V帶輪型圖選用B型。(2)確定帶輪的基準(zhǔn)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(jī)械設(shè)計(jì)表8-8、圖8-11和表8-6取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑=140。由機(jī)械設(shè)計(jì)公式(8-15a) 式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取0.02。故 ，由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-8取圓整為200mm。(3)驗(yàn)算帶速度V，按機(jī)械設(shè)計(jì)式（8

17、-13）驗(yàn)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(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式（8-20）0.7（140+200）2（140+200）238680 取=600mm.(5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度 由機(jī)械設(shè)計(jì)公式（8-22）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長度 =1735.3由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度 L=1800mm(6)確定實(shí)際中心距 按機(jī)械設(shè)計(jì)公式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距 A=+=600+=632.35mm(7)驗(yàn)算小帶輪包角 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)公式（8-25） ，故主動(dòng)輪上包角合適。(8)確定三角帶根數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式（8-26

18、）得 查表機(jī)械設(shè)計(jì)表8-4d由 i=1.46和得= 0.15KW 查表機(jī)械設(shè)計(jì)表8-5，=0.98；查表機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2，長度系數(shù)=0.92 所以取 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）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(jì)算作用在軸上的壓軸力 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)

19、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（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時(shí)?？梢圆捎脤?shí)心式，當(dāng)可以采用腹板式，時(shí)可以采用孔板式，當(dāng)時(shí)，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(hào)相對(duì)應(yīng)，見機(jī)械制圖表8-10 槽型與相對(duì)應(yīng)得B14.03.5010.811.5V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

20、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。 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)

21、床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，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)速為各變速軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速可從主軸125r/min按72/18的變速副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為180r/min； 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為500r/min； 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為1000r/min。各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)

22、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 所以合適。5.4傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-13，并查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)表7-13得到取1. 軸的直徑：取 軸的直徑：取 軸的直徑：取 其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）；-從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積；-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（）； -傳動(dòng)軸允許的

23、扭轉(zhuǎn)角（）。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。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?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) 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。各軸間的中心距的確定：； ；6.各變速組齒輪模數(shù)的確

24、定和校核6.1齒輪模數(shù)的確定： 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(shí)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件按金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)表7-17進(jìn)行估算模數(shù)和，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，為簡(jiǎn)化工藝變速傳動(dòng)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(jì)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(dòng)，查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-8齒輪精度選用7級(jí)精度，再由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1選擇小齒輪材料為40C(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS：根據(jù)金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)表7-17；有公式：齒面接觸疲勞強(qiáng)度：齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：、a變速組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)

25、，先計(jì)算最小齒數(shù)28的齒輪。 齒面接觸疲勞強(qiáng)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)=； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)圖7-6按MQ線查取; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。=650MPa， 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5mm 。齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.9611=10.56KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)圖7-11按MQ線查??； -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2； ，根據(jù)畫法幾何及機(jī)械制圖表10-4將齒輪模數(shù)

26、圓整為2.5mm 。所以于是變速組a的齒輪模數(shù)取m = 5，b =40mm。軸上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 。軸上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： 、b變速組：確定軸上另兩聯(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: -公比 ； =2.82； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.92211=10.142KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)圖7-6按MQ線查取; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;K-載荷系數(shù)取1.2。=650MPa， 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5mm 。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.9

27、2211=10.142KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)圖7-11按MQ線查??；-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。， 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3mm 。所以 于是變速組b的齒輪模數(shù)取m = 5mm，b = 40mm。 軸上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 軸上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為：、c變速組： 為了使傳動(dòng)平穩(wěn)，所以使用斜齒輪，取，螺旋角。計(jì)算中心距a，修正螺旋角，因值改變不多，所以參數(shù)，等值不必修正。 所以軸上兩聯(lián)動(dòng)主動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： 軸上兩從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： 、標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)：從機(jī)械原理表5-1查得以下公式齒頂圓直徑 ； 齒根圓

28、直徑；分度圓直徑 ；齒頂高 ；齒根高 ； 齒輪的具體值見下表：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齒頂圓直徑齒根圓直徑齒頂高齒根高245120130107.556.25305150160137.556.25365180190167.556.25485240250227.556.25425210220197.556.25365180190167.556.2522511012097.556.25425210220197.556.25425210220197.556.25625310320307.556.2518592.79102.7980.2956.25605309.331

29、9.3296.856.25725371.2381.2358.256.25305154.67164.67142.1756.256.2齒輪的設(shè)計(jì) 由公式得：軸主動(dòng)輪齒輪；軸主動(dòng)輪齒輪；軸主動(dòng)輪齒輪；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（510mm）。所以：， ，。通過齒輪傳動(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)齒頂圓直徑時(shí)，可以做成實(shí)心式結(jié)構(gòu)的齒輪。當(dāng)時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問題，現(xiàn)決定把齒輪

30、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8、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， ；，C取12cm。齒輪10結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算;； ； ，C取12cm。齒輪12結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，；，C取14cm。 齒輪13結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，；，C取14cm。 7.主軸組件設(shè)計(jì) 主軸的結(jié)構(gòu)儲(chǔ)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(jì)算法準(zhǔn)確定出。通常，根據(jù)使用要求和結(jié)構(gòu)要求，進(jìn)行同型號(hào)筒規(guī)格機(jī)床的類比分析，先初步選定尺寸，然后通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定下來，最后在進(jìn)行必要的驗(yàn)算或試驗(yàn)，如不能滿足要求可重新修改

31、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。7.1主軸的基本尺寸確定7.1.1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(jī)床類比分析加以確定。320mm車床，P=7.5KW查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表3-13，前軸頸應(yīng),初選,后軸頸取,7.1.2主軸孔徑d 中型臥式車床的主軸孔徑，已由d=48mm,增大到d=60-80mm,當(dāng)主軸外徑一定時(shí)，增大孔徑受到一下條件的限制，1、結(jié)構(gòu)限制；對(duì)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(duì)于中型機(jī)床

32、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(huì)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(duì)偶剛度影響的 ，有圖可見當(dāng)時(shí)，說明空心主軸的剛度降低較小。當(dāng)時(shí)，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(shí)，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(shí)，錐度應(yīng)小些，我這里選用莫氏六號(hào)錐孔。初步設(shè)定主軸孔徑d=60mm，主軸孔徑與外徑比為0.6。7.1.3主軸懸伸量a 主軸懸伸量的大小往往收結(jié)構(gòu)限制

33、，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(jì)時(shí)，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。7.1.4支撐跨距L 當(dāng)前，多數(shù)機(jī)床的主軸采用前后兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、裝配方便，容易保證精度，但是，由于兩支撐主軸的最佳支距一般較短，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難于實(shí)現(xiàn)，故采用三支撐結(jié)構(gòu)。要比前后支距地影響大得多，因此，需要合理確定。為了使主軸組件獲得很高的剛度可抗震性，前中之距可按兩支撐主軸的最佳只距來選取。 由于三支撐的前后支距對(duì)主軸組件的性能影響較小，可根據(jù)結(jié)構(gòu)情況適當(dāng)確定。如果為了提高主軸的工作平穩(wěn)性，前后支

34、距可適當(dāng)加大，如取。采用三支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，一般不應(yīng)該把三個(gè)支撐處的軸承同時(shí)預(yù)緊，否則因箱孔及有關(guān)零件的制造誤差，會(huì)造成無法裝配或影響正常運(yùn)作。因此為了保證主軸組件的剛度和旋轉(zhuǎn)精度，在三支撐中，其中兩個(gè)支撐需要預(yù)緊，稱為緊支撐；另外一個(gè)支撐必須具有較大的間隙，即處于“浮動(dòng)”狀態(tài)，稱為松支撐，顯然，其中一個(gè)緊支撐必須是前支撐，否則前支撐即使存有微小間隙，也會(huì)使主軸組件的動(dòng)態(tài)特性大為降低。試驗(yàn)表明，前中支撐為緊支撐、后支撐位松支撐，要比前后支撐位緊支撐、中支撐為松支撐的結(jié)構(gòu)靜態(tài)特性顯著提高。7.1.5主軸最佳跨距的確定 考慮機(jī)械效率，主軸最大輸出轉(zhuǎn)距.床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的50到60%,即加工工件直徑取為160mm,則半徑為0.08. 2計(jì)算切削力 前后支撐力分別設(shè)為,. 軸承剛度的計(jì)算根據(jù)式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（方鍵主編）（6-1）有： 查結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（方鍵主編）表6-11得軸承根子有效長度、球數(shù)和列數(shù)： 再帶入剛度公式： ；主軸當(dāng)量直徑 ； 主軸慣性矩 ； 計(jì)算最佳跨距 設(shè)： 查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)（3-14）