機(jī)床(磨床)主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 1緒論1.1磨床簡介磨床(grinder,grinding machine)是利用磨具對工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進(jìn)行加工，如珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等。磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行高效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。 十八世紀(jì)30年代，為了適應(yīng)鐘表、自行車、縫紉機(jī)和槍械等零件淬硬后的加工，英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床

2、是在當(dāng)時現(xiàn)成的機(jī)床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡單，剛度低，磨削時易產(chǎn)生振動，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。1876年在巴黎博覽會展出的美國布朗-夏普公司制造的萬能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機(jī)械。它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動的工作臺上，箱形床身提高了機(jī)床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件。1883年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺作往復(fù)移動的平面磨床。1900年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應(yīng)用，對磨床的發(fā)展有很大的推動作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨床相繼問世。例如20世紀(jì)初，先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、

3、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨床等。自動測量裝置于1908年開始應(yīng)用到磨床上。到了1920年前后，無心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導(dǎo)軌磨床，珩磨機(jī)和超精加工機(jī)床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達(dá)6080米/秒的高速磨床和大切深、緩進(jìn)給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機(jī)的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用。隨著高精度、高硬度機(jī)械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，磨床的性能、品種和產(chǎn)量都在不斷的提高和增長。1.2磨床的分類磨床可分為十余種：    1、外圓磨床：是普通型的基型系

4、列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形外表面的磨床。    2、內(nèi)圓磨床：是普通型的基型系列，主要用于磨削圓柱形和圓錐形內(nèi)表面的磨床。    3、座標(biāo)磨床：具有精密座標(biāo)定位裝置的內(nèi)圓磨床。    4、無心磨床：工件采用無心夾持，一般支承在導(dǎo)輪和托架之間，由導(dǎo)輪驅(qū)動工件旋轉(zhuǎn)，主要用于磨削圓柱形表面的磨床。    5、平面磨床：主要用于磨削工件平面的磨床。    6、砂帶磨床：用快速運(yùn)動的砂帶進(jìn)行磨削的磨床。    7、珩磨機(jī)：

5、用于珩磨工件各種表面的磨床。    8、研磨機(jī)：用于研磨工件平面或圓柱形內(nèi)，外表面的磨床。    9、導(dǎo)軌磨床：主要用于磨削機(jī)床導(dǎo)軌面的磨床。    10、工具磨床：用于磨削工具的磨床。    11、多用磨床：用于磨削圓柱、圓錐形內(nèi)、外表面或平面，并能用隨動裝置及附件磨削多種工件的磨床。12、專用磨床：從事對某類零件進(jìn)行磨削的專用機(jī)床。按其加工對象又可分為：花鍵軸磨床、曲軸磨床、凸輪磨床、齒輪磨床、螺紋磨床、曲線磨床等。1.3國內(nèi)外磨床的現(xiàn)狀1.3.1機(jī)床的模塊化設(shè)計從最早的

6、德國在1930年首先提出的“模塊化構(gòu)造”的設(shè)計方法到本世紀(jì)5 0 年代歐美一些國家正式提出所謂“模塊化設(shè)計” 的概念，機(jī)床的模塊化設(shè)計愈來愈受到重視。并己形成較成熟的模塊化系統(tǒng)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，因而采用模塊化設(shè)計在世界各地得到了迅速發(fā)展。采用模塊化設(shè)計產(chǎn)品有下列優(yōu)點(diǎn)：1、產(chǎn)品更新?lián)Q代快；2、可以縮短設(shè)計和制造周期；3、可以降低成本；4、維修方便；5、產(chǎn)品性能可靠。這種方法可以提高機(jī)床設(shè)計的柔性和可變性。1.3.2新型砂輪材料的應(yīng)用帶來磨削技術(shù)的變革刀具磨削加工是高速、高精度的成形磨削，這也是生產(chǎn)中的關(guān)鍵問題。成形磨削有兩個難題：一是砂輪質(zhì)量，主要是砂輪必須同時具有良好的自礪性和形廓保持性

7、，而這兩者往往是有矛盾的；二是砂輪修整技術(shù)，即高效、經(jīng)濟(jì)的獲得所要求的砂輪形廓和銳度，國外現(xiàn)己采用高精度金剛石滾輪來修整砂輪，并開發(fā)了連續(xù)修整成形磨削新工藝，效果較好。磨削加工最基本的特點(diǎn)之一，是磨料粒度很小，由于磨料的內(nèi)聚性，使用普通的方法，難以制造出均勻一致的細(xì)粒度砂輪。應(yīng)用電泳沉積10-20nm 超細(xì)粒度磨料形成磨料粒，是值得注意的新技術(shù)。 近年來低壓化學(xué)氣相沉積( CVD ) 金剛石膜，發(fā)展速度迅速。為了生產(chǎn)出質(zhì)量更高的砂輪，各國都在積極改進(jìn)傳統(tǒng)的粘結(jié)劑，以便生產(chǎn)出適合不同要求的CBN砂輪。2磨床傳動方案的分析確定機(jī)械傳動裝置位于原動機(jī)和工作機(jī)之間，用以用以傳遞運(yùn)動和動力或改變運(yùn)動方式

8、。傳動方案設(shè)計是否合理，對整個機(jī)械的工作性能、尺寸、重量和成本等影響很大，因此，傳動方案的設(shè)計是整個機(jī)械設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2.1磨床對傳動方案的要求合理的傳動方案，首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，其次還應(yīng)滿足工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、傳動效率高、重量輕、成本低廉、工藝性好、使用和維護(hù)方便等要求。任何一個方案，要同時滿足以上所有要求是時分困難的，因此要統(tǒng)籌兼顧，滿足最主要的和最基本的要求。2.2磨床傳動方案的擬定滿足同一工作機(jī)功能要求，往往可采用不同的傳動機(jī)構(gòu)，不同的組合和布局，從而可得出不同的傳動方案。擬定傳動方案時，應(yīng)充分了解各種傳動機(jī)構(gòu)的性能及適用條件，結(jié)合工作機(jī)所傳遞的載荷性質(zhì)和大小、運(yùn)

9、動方式和速度以及工作條件等，對各種傳動方案進(jìn)行分析比較，合理的選擇。本次設(shè)計的任務(wù)主要是磨床主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。下面提出幾個方案進(jìn)行比較：1、齒輪傳動 齒輪傳動具有承載能力大、效率高、允許速度高、尺寸緊湊、壽命長等特點(diǎn)，因此在傳動裝置中一般應(yīng)首先采用齒輪傳動。由于斜齒圓柱齒輪傳動的承載能力和平穩(wěn)性比直齒圓柱齒輪傳動好，故在高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合，常采用斜齒圓柱齒輪傳動。2、帶傳動 具有傳動平穩(wěn)、吸振等特點(diǎn)，且能起過載保護(hù)作用。但由于它是靠摩擦力來工作的，在傳遞同樣功率的條件下，傳動結(jié)構(gòu)尺寸較大。3、鏈傳動 由于工作時鏈速和瞬時傳動比呈周期性變化，運(yùn)動不均勻、沖擊振動大，一般布置在傳動系統(tǒng)

10、的低速級。經(jīng)過分析，決定采用斜齒圓柱齒輪傳動，經(jīng)過一級變速達(dá)到設(shè)計效果。3總體設(shè)計3.1電動機(jī)的選擇3.1.1電動機(jī)類型的選擇 電動機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)電源種類、工作條件、工作時間的長短及載荷的性質(zhì)、大小、啟動性能和過載情況等條件來選擇。工業(yè)上一般采用三相交流電動機(jī)。Y系列三相交流異步電動機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，故其應(yīng)用廣泛。本次設(shè)計采用Y系列三相異步電動機(jī)。3.1.2電動機(jī)功率的選擇 電動機(jī)的功率選擇是否合適，對電動機(jī)的正常工作和經(jīng)濟(jì)性能都有影響。功率選得過小，不能保證工作機(jī)的正常工作或使電動機(jī)長期過載而過早損壞；功率選得過大，則電動機(jī)的價格高，且經(jīng)常不在滿載下運(yùn)行

11、，電動機(jī)效率和因數(shù)都較低，造成很大的浪費(fèi)。電動機(jī)功率的確定，主要與其載荷大小、工作時間長短、發(fā)熱多少有關(guān)。對于長期穩(wěn)定工作的機(jī)械，可根據(jù)電動機(jī)所需功率Pd來選擇，而不必校驗電動機(jī)的發(fā)熱和啟動力矩。選定磨床砂輪型號尺寸為250×25×75，同時確定砂輪轉(zhuǎn)速為1450r/min。工作機(jī)有效功率：PW=Fv/1000W根據(jù)砂輪轉(zhuǎn)速及尺寸可確定v=18.84m/s ,其中F=250N，W=1，因此，PW=Fv/1000W=250×18.84/1000×1=4.71kW計算電動機(jī)所需功率：首先確定傳動裝置的總效率。設(shè)各效率分別為1（8級閉式齒輪傳動）、2（滾動軸承

12、）、3（彈性聯(lián)軸器）。查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表2-2得：1=0.97、2=0.98、3=0.99，總效率=1223=0.97×0.98×0.99=0.92電動機(jī)所需功率為：Pd=Pw/=4.71/0.92=5.12kW由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表16-1選電動機(jī)額定功率5.5kW3.1.3電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇同一功率的異步電動機(jī)有同步轉(zhuǎn)速3000、1500、1000、750r/min等幾種。一般來說，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速愈高，磁極對數(shù)愈少，外輪廓尺寸愈小，價格愈低。反之，外輪廓尺寸愈大，價格愈貴。當(dāng)工作機(jī)轉(zhuǎn)速較高時，選用高速電動機(jī)較經(jīng)濟(jì)。選電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速3000r/min，工作機(jī)轉(zhuǎn)速nw=1

13、450r/min，總傳動比i=nm/nw表3.1 電動機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)型號額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速傳動比Y132S1-25.5kW3000r/min2900r/min2查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表16-2知電動機(jī)機(jī)座中心高132mm，外伸軸徑38mm，外伸軸長度80mm。3.2傳動裝置運(yùn)動和動力計算3.2.1各軸轉(zhuǎn)速計算n=nm=2900r/minn=nw=1450r/min3.2.2各軸輸入功率P=Pd23=4.92×0.99×0.98=4.77KwP=P12=4.77×0.97×0.98=4.53Kw3.2.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩T=9550P/n=9550×4

14、.77/2900=15.71NmT=9550P/n=9550×4.53/1450=29.84Nm表3.2 各軸動力與運(yùn)動參數(shù)軸號轉(zhuǎn)速功率轉(zhuǎn)矩傳動比2900r/min4.77kW15.71Nm21450r/min4.53kW29.84Nm4傳動零件的設(shè)計計算4.1齒輪的設(shè)計齒輪傳動是機(jī)械傳動中最重要的傳動之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十萬千萬，圓周速度可達(dá)200m/s。齒輪傳動的主要特點(diǎn)有：1、效率高 在常用的機(jī)械傳動中，以齒輪傳動的效率為最高。2、結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。3、工作可靠、壽命長 設(shè)計制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動，

15、工作十分可靠，壽命可長達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動所不能比擬的。4、傳動比穩(wěn)定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。齒輪傳動廣泛應(yīng)用，也是由于具有這一特點(diǎn)。4.1.1齒輪各參數(shù)的設(shè)計計算選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)由齒輪的失效形式可知，設(shè)計齒輪傳動時，應(yīng)使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合及抗塑性變形的能力，而齒根要有較高的抗折斷能力。因此，對齒輪材料性能的基本要求為齒面要硬、齒芯要韌。 1、初選直齒圓柱齒輪試算 2、選定齒輪精度為7級精度 3、材料的選擇 由機(jī)械設(shè)計表10-1選小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度235HBS；大齒輪材料45鋼，正火，硬度190HBS。硬度差為45HB

16、S。 4、初選小齒輪齒數(shù)Z1=24,則大齒輪齒數(shù)Z2=iZ1=24×2=48,u=25、按齒面接觸強(qiáng)度計算d1t2.32(1) 確定公式內(nèi)各數(shù)值1) 試選載荷系數(shù)Kt=1.32) 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=T=15.71Nm=1.571×104Nmm3) 由機(jī)械設(shè)計教材表10-7選齒寬系數(shù)d=14) 由機(jī)械設(shè)計教材表10-6查得材料彈性影響系數(shù)ZE=189.85) 由機(jī)械設(shè)計教材圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim1=550Mpa，由圖10-21c查得大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim2=390Mpa6) 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60

17、5;2900×1×(10×8×260)=3.62×109N2=N1/u=3.62×109/2=1.81×1097) 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.9 KHN2=0.918) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率1%，安全系數(shù)S=1H1=KHN1Hlim1/S=0.9×550MPa=495MPaH2=KHN2Hlim2/S=0.91×390MPa=354.9MPa(2) 計算1) 試算小齒輪分度圓直徑 代入H中較小的值d1t2.32=47.83mm2) 計算圓周速度v=d1tn1/60×

18、;1000=3.14×47.83×2900/60000=7.26m/s由v>2m/s 故改用斜齒圓柱齒輪6、 選齒輪精度等級、材料及齒數(shù)(1) 精度等級仍選7級(2) 材料同上(3) 選小齒輪齒數(shù)Z1=24,大齒輪齒數(shù)Z2=48(4) 初選螺旋角=7、 按齒面接觸強(qiáng)度計算d1t(1) 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值1) 試選Kt=1.62) 由機(jī)械設(shè)計教材圖10-30選區(qū)域系數(shù)ZH=2.4333) 由教材圖10-26查得1=0.765，2=0.89，則=1+2=1.6554) 許用接觸應(yīng)力：H= H1+H2/2=495+354.9/2=424.95Mpa其余尺寸與上述直齒圓柱齒

19、輪相同(2) 計算1) d1t=37.75mm2) 計算圓周速度v=d1tn1/60×1000=3.14×37.75×2900/60000=5.73m/s3) 計算齒寬b及模數(shù)mntb= dd1t =1×37.75=37.75mmmnt=d1tcos/Z1=37.75×cos/24=1.526mmh=2.25 mnt=3.434) b/h=37.75/3.43=10.9935) 計算縱向重合度=0.318dZ1tan=0.318×1×24×tan=1.9036) 計算載荷系數(shù)K查機(jī)械設(shè)計教材表10-2選KA=1.2

20、5,由v=5.73m/s,7級精度，查圖10-8得動載荷系數(shù)KV=1.36,由表10-4查得KH=1.342,由表10-3查得KH=KF=1.4，由圖10-13查得KF=1.4,故載荷系數(shù)K=KAKVKHKH=1.25×1.36×1.4×1.342=3.1947) 按實際載荷系數(shù)校正分度圓直徑d1=d1t=37.75×=47.53mm8) 計算模數(shù)mnmn= d1cos/Z1=47.53×cos/24=1.9228、按齒根彎曲強(qiáng)度計算mn(1) 確定公式內(nèi)各計算參數(shù)1) 計算載荷系數(shù)K=KAKVKFKF=1.25×1.35×

21、1.4×1.4=3.3322) 根據(jù)縱向重合度=1.903，從機(jī)械設(shè)計教材圖10-28查得Y=0.883) 計算當(dāng)量齒數(shù)ZV1=Z1/cos3=24/cos3=26.258ZV2=Z2/cos3=48/cos3=52.5164) 查取齒形系數(shù)由機(jī)械設(shè)計教材表10-5查得YFa1=2.590,YFa2=2.425) 查應(yīng)力校正系數(shù)：YSa1=1.598,YSa2=1.7086) 彎曲疲勞許用應(yīng)力計算由機(jī)械設(shè)計教材圖10-2c查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1=410Mpa，大齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE2=245Mpa。由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.83,KFN2=0.89。

22、取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,則彎曲疲勞許用應(yīng)力F1= KFN1FE1/S=0.83×410/1.4=243.07MpaF2= KFN2FE2/S=0.89×245/1.4=155.75Mpa7) 計算大小齒輪,并加以比較=0.071,=0.0265大齒輪的數(shù)值大(2) 設(shè)計計算 mn=1.322mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)mn大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)，取mn=1.5，已可滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=47.53mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由Z1= d1cos/mn=47.53×cos

23、=30.745，取Z1=30，則Z2=uZ1=609、幾何尺寸計算(1)計算中心距a=(Z1+Z2)mn/2cos=(30+60)×1.5/2cos=69.588mm，取a=70mm(2)按圓整后的中心距修正螺旋角=arccos=arccos=(3) 計算大小齒輪分度圓直徑d1=Z1mn/cos=30×1.5/cos=46.667mmd2=Z2mn/cos=60×1.5/cos=93.333mm(4) 計算齒輪寬度b=dd1=1×46.667=46.667mm，圓整后取b=47mm。則B2=47mm,B1=52mm由于Z1、Z2、d1、b、發(fā)生變化,故相

24、應(yīng)的參數(shù)需要修正，然后再根據(jù)修正結(jié)果，看齒輪強(qiáng)度是否足夠。經(jīng)過修正后發(fā)現(xiàn)齒輪強(qiáng)度足夠，因此還用原來的數(shù)值。 齒輪傳動尺寸如表4.1。表4.1 齒輪傳動尺寸名稱計算公式結(jié)果法面模數(shù)mn1.5法面壓力角n螺旋角齒數(shù)Z130Z260傳動比i2分度圓直徑d146.667mmd293.333mm齒頂圓直徑da1=d1+2hamn49.667mmda2=d2+2hamn96.333mm齒根圓直徑df1=d1-2(ha+c) mn42.167mmdf2=d2-2(ha+c) mn88.833mm中心距a=mn(Z1+Z2)/2cos70mm齒寬B152mmB247mm4.1.2齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計通過齒輪傳動的強(qiáng)

25、度計算，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、輪觳等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常都由結(jié)構(gòu)設(shè)計而定。齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計與齒輪的幾何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及經(jīng)濟(jì)性能等因素有關(guān)。進(jìn)行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須綜合考慮上述各方面的因素。小齒輪直徑很小，故采用齒輪軸結(jié)構(gòu)大齒輪的齒頂圓直徑小于160mm，因此做成實心結(jié)構(gòu)的齒輪，具體結(jié)構(gòu)見零件圖。4.2軸的設(shè)計軸的設(shè)計和其他零件的設(shè)計相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)及尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力

26、和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是軸設(shè)計中的最重要的內(nèi)容。軸的工作能力計算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強(qiáng)度。這事只需對軸進(jìn)行強(qiáng)度計算，以防止斷裂或塑性變形。而對剛度要求高的軸和受力大的細(xì)長軸，還應(yīng)進(jìn)行剛度計算，以防止工作時產(chǎn)生較大的彈性變形。4.2.1軸的材料的選擇和最小直徑估算 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理和化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸比較廣

27、泛，其中最常用的是45鋼。根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算。即：dmin=A0。初算軸徑時，若最小軸徑段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)該軸段截面上有一個鍵槽時，d增大5%7%，當(dāng)有兩個鍵槽時，d增大10%15%。A0值由機(jī)械設(shè)計教材表15-3確定，高速軸A01=126,低速軸A02=120。高速軸：d1min=A01=126×=14.873mm因為該軸最小軸徑處安裝聯(lián)軸器，設(shè)有一個鍵槽，故增大7%，則由此算得最小軸徑d1min=15.915mm,取整得d1min=16mm。低速軸：d2min=A02=120×=17.54

28、2mm，取整的d2min=18mm輸入軸（高速軸）的最小軸徑處安裝聯(lián)軸器，為了使軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，需同時選取聯(lián)軸器的型號聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為Tca=KAT入，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩的變化小，故取KA=1.3。則Tca=KAT入=1.3×15.71=20.423Nm。按照計算轉(zhuǎn)矩小于公稱轉(zhuǎn)矩，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表13-4，選用TL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩31.5Nm，辦聯(lián)軸器孔徑d11=20mm，辦聯(lián)軸器長度L=52mm，辦聯(lián)軸器與軸配合的縠孔長度L1=38mm。4.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要取決于以下

29、因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件類型、尺寸、數(shù)量以及軸連接的方式；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，而且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計時，必須針對不同的情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件都要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的工藝性等。1、高速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)各軸段直徑的確定d11：最小軸徑處，裝聯(lián)軸器的外伸軸段 d11=20mm；d12：密封處軸段 定位軸肩的高度h=(0.070.1)d11，取h=0.1d11，則 h=0.1d

30、11=0.1×20=2mm，故d12=d11+2h=20+4=24mm,取d12=25mm；d13：滾動軸承處軸段 取d13=30mm，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表12-4，滾動軸承型號選取30206，其尺寸為d×D×T×B=30×62×17.25×16mm；d14：過度軸段 取d14=36mm；d15：d15=d14=36mm；d16：d16=d13=30mm。(2)各軸段長度的確定l11：辦聯(lián)軸器與配合縠孔長度L1=38mm，為了保證軸端擋圈只壓在辦聯(lián)軸器上不壓在軸端面上，故l11略短于L1，取l11=36mm；l12：根據(jù)與軸

31、承端蓋的配合關(guān)系 l12=50mm；l13：由滾動軸承裝配關(guān)系 l13=17mm；l14：l14=40mm；l15：由小齒輪齒寬決定 l15=52mm；l16：l16=40mm；l17：由滾動軸承裝配關(guān)系 l17=17mm。2、低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)各軸段直徑的確定d21：與滾動軸承配合 由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表12-4選滾動軸承的型號為30207，其尺寸為d×D×T×B=35×72×18.25×17mm,因此取d21=35mm；d22：過度軸段 d22=40mm；d23：低速齒輪段 d23=46mm；d24：軸環(huán) d24=54mm；d2

32、5：過度軸段 d25=46mm；d26：與滾動軸承配合 d26=35mm；d27：d27=30mm；(2)各軸段長度的確定l21：由滾動軸承裝配關(guān)系確定 l21=17mm；l22：l22=44.5mm；l23：略短于齒輪寬度 l23=45mm；l24：軸環(huán) l24=10mm；l25：l25=32.5mm；l26：由滾動軸承裝配關(guān)系 l26=17mm；l27：l27=50mm；l28：圓錐軸段 l28=50mm；l29：l29=20mm。8、 細(xì)部結(jié)構(gòu)參見零件圖。4.2.3軸的校核軸的校核包括強(qiáng)度校核和剛度校核。進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x

33、取其許用應(yīng)力。對于僅僅承受扭矩的軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算；對于只承受彎矩的軸，應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計算，需要時還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核。 軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲或扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允許的限度，就會影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)适C(jī)器應(yīng)有的工作性能。因此，在設(shè)計有剛度要求的軸時，必須進(jìn)行剛度的校核計算。這里以低速軸為例。齒輪對軸的力作用點(diǎn)按簡化原則應(yīng)在齒輪寬度的中點(diǎn)，因此可決定低速軸上齒輪力的作用點(diǎn)的位置。軸上安裝的30207軸承，從機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表12-6可知，它的負(fù)荷作用中心到到軸承外端面的距離a=15.3mm，故可計算出支點(diǎn)跨距和軸上各力作用點(diǎn)的相互位置尺寸。支點(diǎn)跨距=135

34、mm。據(jù)此可計算出軸上的作用力、支反力，從而來進(jìn)行彎曲合成強(qiáng)度校核。計算軸上的作用力圓周力：Ft=2T2/d2=2×15.71×103/93.333=336.64N徑向力：Fr=Fttann /cos=336.64×tan/cos=127.07N軸向力：Fa=Fttan=336.64×tan=92.47N受力圖如圖6.1：水平面支反力：Ft336.64N68 68FHB=168.32N彎矩圖：最大彎矩M=168.32×68×10-3=11.45Nm垂直面支反力：Fr=127.07NFVB=53.54N彎矩圖： 最大彎矩M=53.54&

35、#215;68×10-3=4.32Nm圖6.1 軸的強(qiáng)度校核受力圖合成彎矩：=12.24Nm扭矩圖如圖6.2： T2=29.84Nm圖6.2 軸的強(qiáng)度校核扭矩圖當(dāng)量彎矩：=17.32Nm取0.3，為不變載荷截面C的強(qiáng)度為：因此軸的強(qiáng)度足夠。5潤滑與密封的設(shè)計齒輪在傳動時，相嚙合的齒面間有相對滑動，因此就要發(fā)生摩擦和磨損，增加動力消耗，降低傳動效率。特別是高速傳動，就更要考慮齒輪的潤滑。通用的閉式齒輪傳動，其潤滑方式根據(jù)齒輪的圓周速度大小而定。當(dāng)齒輪的圓周速度小于12m/s時，常將大齒輪的輪齒進(jìn)入油池中進(jìn)行浸油潤滑。本次設(shè)計采用機(jī)械油潤滑，查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表15-1選全損耗系統(tǒng)用油，

36、其代號為L-AN15(GB/T 443-1998)，此潤滑油一般用于小型機(jī)床齒輪箱、傳動裝置軸承、中小型電動機(jī)、風(fēng)動工具等。系統(tǒng)的密封設(shè)計詳見傳動系統(tǒng)裝配圖。結(jié) 論畢業(yè)設(shè)計是本科教學(xué)工作的最后一個環(huán)節(jié)，同時也是很重要的一個環(huán)節(jié)，是對學(xué)生整個大學(xué)生活中所學(xué)知識的綜合檢驗。通過本次設(shè)計，對磨床及其主傳動系統(tǒng)有了進(jìn)一步的了解，充分的運(yùn)用了本專業(yè)所學(xué)的科目，將這些知識進(jìn)行了綜合運(yùn)用，同時把這四年的學(xué)習(xí)中所學(xué)到的、看到的，盡可能的運(yùn)用到本次設(shè)計中。在對機(jī)械和機(jī)械傳動零件的分析、設(shè)計、選用、正確使用以及維護(hù)等方面有了更加深刻的理解。真正做到了理論與實踐相結(jié)合?？偨Y(jié)了過去四年中學(xué)習(xí)到的機(jī)械設(shè)計制造的基本知識

37、，進(jìn)一步了解常用機(jī)構(gòu)、常用傳動方式、聯(lián)接零部件、軸系零部件的應(yīng)用。通過對本課程的學(xué)習(xí)，使我對機(jī)械設(shè)計方面的基本內(nèi)容有一個總體了解，對機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的認(rèn)識上升到了一個新的高度，在機(jī)械傳動綜合實驗臺本體設(shè)計中掌握典型的機(jī)械傳動的組成、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)分析，理解輪系運(yùn)動方式及動力傳遞，掌握傳動部件效率測定和計算。進(jìn)一步了解機(jī)構(gòu)組成及其運(yùn)動特性，了解確定機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計方案的方法，根據(jù)給定工程實際題目，設(shè)計最優(yōu)方案，培養(yǎng)我在實際工程中的動手能力，培養(yǎng)了我創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計能力。致謝本次設(shè)計是在劉萬福教授的悉心指導(dǎo)下完成的。劉教授在百忙之中還專門抽出時間給我們指導(dǎo)，在這課程設(shè)計的短短的幾個月的時間里，使我鞏固了以前所學(xué)的知識，通過這次的畢業(yè)設(shè)計，使我對今后的工作更加充滿了信