機床主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計3

題目：機床主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計3

摘要

車床是眾多車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車床類總數(shù)的65%,因

其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。普通車床的主軸箱又稱床頭

箱，它的主要任務(wù)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構(gòu)使

主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時主軸箱分出部分動力將

運動傳給進給箱。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。

本文對機床床頭箱進行了設(shè)計，主軸箱是機床的動力源將動力和運

動傳遞給機床主軸的基本環(huán)節(jié)，其機構(gòu)復雜而巧妙，要實現(xiàn)其全部功能

在軟件中的模擬仿真工作量非常大。這次設(shè)計的效果沒有預(yù)計的完美，

有一些硬件方面的原因，在模擬仿真的時候，由于計算機的配置不能達

到所需要求，致使運行速度非常慢，不但時間上拖了下來，而且所模擬

的效果很不理想。我接受的設(shè)計任務(wù)是對車床的主軸箱進行設(shè)計。主軸

箱的結(jié)構(gòu)繁多，考慮到實際硬件設(shè)備的承受能力，在進行三維造型的時

候在不影響模擬仿真的情況下，省去了很多細部結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：軸；齒輪；主軸；變速

Abstract

Commonlatheisoneofthethemostwidelyused,accountingfor

65%ofthetotalnumberoflathes,becauseofthespindlehorizontally

placedsocalledhorizontallathe.Mainspindle:alsoknownastheheadstock,

itsmaintaskiscomingfromthemainmotorrotationspeedthroughaseries

ofinstitutionsrequiredforthespindletobeturnedtodifferentpositiveand

negativespeed,whilespindleboxallocatepartofthepowerthecampaignto

passintothebox.Latheheadstockspindleisthekeytothemiddlepart.

CA6140-typefeedbox:alsoknownasthecuttingbox,feedtank

equippedwithavariablespeedfeedmotioninthebody,itcanadjustthe

speedtochangemechanism,obtaintherequiredfeedrateorscrewpitch,the

lightbarorscrewthroughthespreadofsportsknifeframeforcutting.Screw

andlightbars:toconnectthefeedboxandthecratesanddeliverthemotion

anddrivingforcetoslidecrate,tomakecratetogettheverticallinear

slidemotion.

Keywords:Haft;Gear;Spindlebox;Variablespeed

目錄

引言...................................................................1

第一章傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定.................................2

第二章主要設(shè)計零件的計算和驗算...................................4

2.1主軸箱的箱體.....................................................4

2.2傳動系統(tǒng)的I軸及軸上零件設(shè)計...................................5

2.2.1普通V帶傳動的計算...........................................5

2.2.2多片式摩擦離合器的計算......................................7

2.2.3齒輪的驗算.....................................................8

2.2.4傳動軸的驗算.................................................10

2.2.5軸承疲勞強度校核............................................11

第三章傳動系統(tǒng)的H軸及軸上零件設(shè)計.............................12

3.1齒輪的驗算......................................................13

3.2傳動軸的驗算...................................................15

3.3軸組件的剛度驗算...............................................17

第四章傳動系統(tǒng)的HI軸及軸上零件設(shè)計.............................19

4.1齒輪的驗算......................................................19

4.2傳動軸的驗算...................................................21

4.3軸組件的剛度驗算..............................................22

第五章傳動系統(tǒng)的IV軸及軸上零件設(shè)計.............................24

5.1齒輪的驗算......................................................25

5.2傳動軸的驗算...................................................27

5.3軸組件的剛度驗算..............................................28

第六章傳動系統(tǒng)的V軸及軸上零件設(shè)計.............................30

6.1齒輪的驗算......................................................30

6.2軸組件的剛度驗算..............................................32

結(jié)論..................................................................34

參考文獻.............................................................35

致謝..................................................................36

引言

引言

金屬切削機床是通過切削金屬毛坯部件加工成機器零件的機器，它是制作很多機

器的機器，所以它又被叫做為“工作母機”或“工具機”，也可以叫做為機床。

在新中國建成以后不久，機床行業(yè)建設(shè)成立了。在半封建，半殖民的舊中國的時

期，基本上就沒有機床制造業(yè)。一直到解放后不久，全國只有及其十分少數(shù)地幾個機

械修配廠可以用來生產(chǎn)簡單的結(jié)構(gòu)少量機床。1949年機床年產(chǎn)量僅僅只有1500多臺

床子。在解放后的幾十年時間里頭，中國的機床工業(yè)能夠獲得高速的發(fā)展。眼前，中

國是布局十分合理，完美的機床工業(yè)體系。但是，仍然我國的機床工業(yè)與世界先進的

生產(chǎn)技術(shù)水平還是有非常較大的差距。所以，我國的機床工具行業(yè)面臨著光榮而艱巨

的任務(wù)使命，必須不斷地去學習發(fā)展，并且引入國外的先進科學技術(shù)生產(chǎn)技術(shù)，大力

發(fā)揚科研，研發(fā)，盡快的去迎接世界先進步伐與水平。

所研究的車床是比較廣泛常見的一種機床，占約65%的總車床設(shè)備，它因為自

身特征主軸水平方式放置所以被叫為臥式車床。普通車床的主軸箱又稱作為床頭箱，

它的主要任務(wù)是旋轉(zhuǎn)運動，需要經(jīng)過一系列的正和負兩個導引不同速度的主軸傳動機

構(gòu)，和主軸箱和的功率將運動的一部分分離被轉(zhuǎn)移到進料箱。

本次畢業(yè)設(shè)計是針對機床主軸箱進行了幾個月的設(shè)計，它的結(jié)構(gòu)是及其復雜又

是是十分的精妙，要實現(xiàn)其全部功能在使用的過程中仿真工作量是非常大的。這次設(shè)

計的效果即使沒有達到向預(yù)計的那樣十分的美好，有一些部分的原因是出現(xiàn)在硬件的

部分，在模擬仿真過程當中，由于計算機的配置仍然無法達到所需的預(yù)期的要求，其

結(jié)果是，會致使在運行的過程當中速度非常地慢，不但在時間上拖下來了，而且所需

要模擬的效果也很不理想了。我接受的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)課題題目是針對機床的主軸箱結(jié)

構(gòu)進行設(shè)計。因為主軸箱繁多而且復雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計，因此我們需要考慮到實際硬件設(shè)

備不能忽視。.

機床可以是各種轉(zhuǎn)彎，并可以加工公制，英寸，模量和牙。

由主軸滾動軸承和三個支持多;進料系統(tǒng)是采取兩軸滑動齒輪共同機制;垂直和

水平進給是通過與交叉操作手柄，并伴隨著快速馬達。該機床具有剛性好，功率大,

操作方便等特點.

第一章傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定

第一章傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定

(1)確定極限轉(zhuǎn)速

根據(jù)已知主軸的基本設(shè)計要求得知最低的轉(zhuǎn)速nmin為10r/min,最高轉(zhuǎn)速得知

nmax為1400r/min,轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍在Rn=nmax/nmin=140里面。

(2)確定公比

選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為(p=L26

(3)求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z

Z=lgRn/lg(p+1=Igl40/lg1.12+1=24(1-1)

一般金屬切削機床，如無特殊性能要求，是Y系列自我封閉自扇冷式三相異步

電動機。Y系列電動機具有高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲小、振動小、運行安全

可靠特別特征的。根據(jù)機床的基本設(shè)計而選擇Y160M-4,它的轉(zhuǎn)速為1500r/min。

(4)確定結(jié)構(gòu)式(選用分支傳動)

24=2iX32X[1+(2X2-1)]

(5)確定轉(zhuǎn)速數(shù)列，查《機械裝備設(shè)計》標準數(shù)列可以得出：

10,12.5,16,25,31.5,40,50,63,80,100,125,160,200,250,315,

400,500o高速級6級：450,560,710,900,1120,1400

(6)需要繪制轉(zhuǎn)速圖

①選定電動機

②分配總降

考慮該序列是否可以增加超過所述驅(qū)動一對，從而使序列符合標準或減少齒輪

和徑向和軸向尺寸的數(shù)量，并降低了總下降率傳輸率。然后，發(fā)送到該系列的傳動

比的總減速比的最小變速比是按照“先慢和緊急”減少的原則.圖1,轉(zhuǎn)速圖。

2

第一章傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定

圖1轉(zhuǎn)速圖

③確定傳動軸的軸數(shù)

傳動軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=6

④繪制轉(zhuǎn)速圖

根據(jù)傳動軸數(shù)和主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)格距1g巾畫出網(wǎng)格，用于繪制圖表。在速度圖表,

從電機速度的總減速比的主軸的最小速度，在一個系列U之間雙軸傳輸?shù)模↘,K+1）

分鐘。根據(jù)畫的每個齒輪組傳動比射線分布結(jié)構(gòu)分布的比率，以確定傳輸對的傳動比。

在床上安裝框，不同類型的機床中，主軸齒輪箱安裝的位置也不同。有兩種固定

和移動。該車床主軸箱是一個固定的齒輪箱，并且是固定的底平面的兩個小垂直平面

和突起，和螺釘和板的箱的底面被固定。

框的顏色是根據(jù)機床的整體設(shè)計決定的，與實際使用的機床被認為人們的心理和

海關(guān)的顏色.

驅(qū)動鏈的驅(qū)動鏈表示實現(xiàn)工具的垂直或水平運動。當臥式車床的切削螺桿，饋送

傳輸鏈路是接觸的傳動鏈內(nèi).?的主軸線的移動量每個刀架應(yīng)等于螺釘?shù)囊€。當切削

圓筒和端面，所述進給傳動鏈是外部連接的鏈，這些喂入也移動每個刀架的量。因此,

在進料鏈，主軸和轉(zhuǎn)塔作為驅(qū)動鏈末端的分析。

3

第二章主要設(shè)計零件的計算和驗算

第二章主要設(shè)計零件的計算和驗算

2.1主軸箱的箱體

主軸，傳動機構(gòu)，具有控制機構(gòu)和潤滑系統(tǒng)等的特點.除了主軸箱應(yīng)確保運動參

數(shù)以外，也應(yīng)具有高傳輸效率的特點，它也具有足夠的強度和較強的剛性，低噪聲，

振動小，易操作，具有良好的工藝性和維護方便，成本比較低，防塵，防滲漏，外形

及其美觀的特點。

箱體的材料，以灰鑄鐵HT150介質(zhì)強度和HT200是最廣泛,對于最低壁箱HT20-40

設(shè)計材料的選擇。根據(jù)外形尺寸(長*寬*高)鑄造厚，按選擇的表2-1。

表2-1外輪廓尺寸

長X寬X高()

壁厚(mm)

<500X500X3008-12

>500X500X300-800X500X50010-15

>800X800X50012-20

由于盒體可以影響扭轉(zhuǎn)剛度降低10%的軸承孔-20%,由于彎曲剛度下降更多,

以及補開口削弱剛度，常用凸和加強肋，和與根據(jù)所述結(jié)構(gòu)需要適當?shù)卦黾颖诤?。?/p>

介質(zhì)車床前支撐壁通常需要大約25mm的支承壁后左右22毫米，軸承凸臺孔應(yīng)滿足安

裝和調(diào)整軸承的軸承的需求。

的框在主軸箱支承和定位的作用。CA614015軸，軸定位的主軸線取決于盒安

裝空位置，以確保，因此，在空間上的位置的安裝的盒是非常重要的。在該設(shè)計中，

軸安裝孔的位置主要取決于根據(jù)身體軸線安裝位置被確定考慮齒輪和相互干擾的問

題，每一個齒輪的中心距，而位置改變系數(shù)之間的嚙合，并且參照相關(guān)的信息如下：

中心距(a)=l/2(dl+d2)+ym(式中y是中心距變動系數(shù))

4

第二章主要設(shè)計零件的計算和驗算

中心距1-11=(56+38)/2x2.25=105.75mm

中心距I-VD=(50+34)/2x2.25=94.5mm

中心、總巨n-vn=(30+34)/2x2.25=72mm

中心距11-111=(39+41)/2x2.25=90mm

中心距III-IV=(50+50)/2x2.5=125mm

中心距V-WI=(44+44)/2x2=88mm

中心距V-VI=(26+58)/2x4=168mm

中心距(58+26)/2x2=84mm

中心距IX-VI=(58+58)/2x2=116mm

中心距IX-X=(33+33)/2x2=66mm

中心距IX-XI=(25+33)/2x2=58mm

在床上安裝框，不同類型的機床中，主軸齒輪箱安裝的位置也不同。有兩種固

定和移動。該車床主軸箱是一個固定的齒輪箱，并且是固定的底平面的兩個小垂直

平面和突起，和螺釘和板的箱的底面被固定。該主軸箱是一個一種類型的澆注成型,

留下一個結(jié)構(gòu)，和盒的相應(yīng)調(diào)整的安裝底部。

框的顏色是根據(jù)機床的整體設(shè)計決定的，與實際使用的機床被認為人們的心理和海

關(guān)的顏色。

潤滑油通道的設(shè)置空間被保留和螺紋孔和油槽安裝，與箱體部件圖表的具體式

表示具體。

2.2傳動系統(tǒng)的I軸及軸上零件設(shè)計

2.2.1普通V帶傳動的計算

普通V帶的選擇應(yīng)滿足其最大功率不打滑地傳遞，疲勞強度應(yīng)該承受一定的使用

壽命的特點。設(shè)計功率：

&=KA?P(kW)(2-1)

故小帶輪基準直徑〃為130mm；

帶速v：

v="4勺/(60xl(XX))?9.86m/5<[v]；(2-2)

第二章主要設(shè)計零件的計算和驗算

大帶輪基準直徑4八為230mm；

初選中心距q=1000mm,4由機床總體布局確定。％過小,增加帶彎曲次數(shù);

%過大，易引起振動。

帶基準長度：

L-2a+—+%)+~"由)-=27225mm

/o0(2-3)

2~4%

取=2800mm;

帶撓曲次數(shù)|1=1000mv/L(/o=7.04<40<'；

實際中心距a=A+y/A^+B

4=4_1(4"+4,2)=]08.7

48

人以”“5。

故a=108.7+7108.72+1250=223mm

小帶輪包角a,=180-2sin-1'如一%~154.09>120°

1a

單根V帶的基本額定功率片，取2.28kW；

單根V帶的基本額定功率增量

岫=加（1一5）(2-4)

Kb——彎曲影響系數(shù)，取1.03x10-3

K”——傳動比系數(shù)查表，取1.12

故=0.16；

帶的根數(shù)］=----與------

C+△片）凡勺

Ka---包角修正系數(shù)，取0.93；

6

第二章主要設(shè)計零件的計算和驗算

KL一一帶長修正系數(shù)，取1.01；

12.1

故z=a3.89圓整z取4；

(2.28,+0.16)x0.93x1.01

單根帶初拉力:

益=500x&(里一1)+律(2-5)

VZ儲

q-----帶每米長質(zhì)量，取0.10；

故居=58.23N帶對軸壓力：

a15409

Q=si咤=2x58.23x4xsin?453_98/V(2-6)

2.2.2多片式摩擦離合器的計算

多盤式摩擦離合器的設(shè)計，首先根據(jù)確定的機床離合器尺寸的結(jié)構(gòu)中，如軸裝，

比花鍵軸2~6毫米外摩擦片直徑D,直徑為D的內(nèi)摩擦，直接會導致到離合器在徑

向和軸向的尺寸不同，也會導致其主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的布局變化，所以應(yīng)該是一個合理

的選擇。

摩擦片對數(shù)可按下式計算

2

Z>2MnK/^-fD0b[p]

式中Mn-----摩擦離合器所傳遞的扭矩(N.mm)；

445

Mn=955xl0Ndx\l?.=955x10x11xO.98/8OO=1,28x10(N-mm)

Do=(D+d)/2=67mm；(2-7)

b——內(nèi)外摩擦片的接觸寬度(mm)；

b=(D-d)/2=23mm；

[p]-----摩擦片的許用壓強(N/〃加)；I

[p]=[4]KvKmK:=l.M,00x1.00x0.76=0.836(2-8)

[4]——基本許用壓強(MPa)取1.1；

Kv——速度修正系數(shù)；

7

第二章主要設(shè)計零件的計算和驗算

v?=nD1n/6x104=2.5(m/s)(2-9)

P0

根據(jù)平均圓周速度％,MX1.00；

Km——接合次數(shù)修正系數(shù)，取1.00；

K二一一摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)，取0.76。

252

所以Z>2MnK/f￡>0b[p]=2x1,28x10x1.4/(3.14x0.08x67x23xO.836=11

可根據(jù)空載功率損耗《確定臥式車床反向離合器所傳遞的扭矩，得到：

Pk=4.4刈=0.4x11=4.4

最后確定摩擦離合器的軸向壓緊力Q,可按下式計算：

225

Q=E[兀￡>()bKv(N)=1.1x3.14x67x23x1.00=3.57x10

2.2.3齒輪的驗算

要檢查齒輪的強度，我們應(yīng)該選擇相同的模承擔牙齒的最大數(shù)量，接觸應(yīng)力和彎

曲應(yīng)力測試。應(yīng)力計算的高速傳動齒輪齒的接觸應(yīng)力，與低速驅(qū)動齒輪齒的計算。在

堅硬的表面，軟齒齒輪滲碳，彎曲應(yīng)力，必須檢查。

接觸應(yīng)力的驗算公式為：

幽芷陛匣互(MPa)3。)

JZmNuBn.LJ

彎曲應(yīng)力的驗算公式為：

2081x105叫八，八1.

%=------.<JYMPa)<寓r(2-11)

ZmBYrij

式中N-齒輪傳遞功率(KW),N=N—r|；

160nlT

KT=m虧

T-齒輪在機床工作期限(￡)內(nèi)的總工作時間(h),對于中型機床的齒輪取

7；=15000~20000h,同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為T=T$/P,P

為變速組的傳動副數(shù)；

8

第二章主要設(shè)計零件的計算和驗算

〃］-齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）；

C。-基準循環(huán)次數(shù)；（以下均參見《機床設(shè)計指導》）

M一疲勞曲線指數(shù)；

K,,一速度轉(zhuǎn)化系數(shù)；

%一功率利用系數(shù)；

K。一材料強化系數(shù)；

勺一的極限值Ksmax，勺一當-Ks/g時,則取治=&皿；當時，

取勺=%；

&一工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取=1.2~1.6；&

&一動載荷系數(shù)；

&-*齒向載荷分布系數(shù)；

丫一標準齒輪齒形系數(shù)，［%］一許用接觸應(yīng)力（MPa）；

［巴/一許用彎曲應(yīng)力（MPa）；

如果檢查結(jié)果不合格或者，可以改變材料或熱處理方法的選擇，如果還不滿意,

我們必須采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)和模量等措施。

I軸上的齒輪采用整淬的方式進行熱處理

傳至I軸時的最大轉(zhuǎn)速為：

130

n,-n,x----=820r/min（2-12）

d230

130

n=^-x0.98x0.96=0.511

230

N=N4?r|=5.625kw

%=%=820r/min

最少的齒輪在離合器兩齒輪中齒數(shù)為50x2.25,且齒寬應(yīng)該為B=12mm

,cu2081X103/(1.05+1)x1.2x1,3x1.04x3.72x5.625

u=1.05<5；=------------------------------------------------------------=1018.15MP<[a]=l

750x2.25V1.05x12x820/

9

第二章主要設(shè)計零件的計算和驗算

250MP

符合強度要求。

驗算56x2.25的齒輪:

2081x1()3/(1.05+1)x1.2x1x1.04x3.72x5.625

=910MP<[cy.]=1250MP

56x2.25V1.05x12x820

符合強度要求。

2.2.4傳動軸的驗算

為驅(qū)動軸，除重負載軸，一般不需要進行強度，只檢查的剛性。

軸的抗彎斷面慣性矩(〃如D

①花鍵軸

,油,+AN(?！?)(0+4)2

I=---------------------------------(mm)

64

萬X32.24+6X8X(38-32.2)x(38+32.2y?742x1()4〃?加*

-64?-*mm

式中d一花鍵軸的小徑(mm)；

i一花軸的大徑(mm)；

b、N一花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)；

在傳動軸的彎曲載荷的計算一般是由危險的部分的最大轉(zhuǎn)矩得

到：M...=955xl04—(N?mm)=955xl04x?6.55xlO4N*mm

扭ni820

式中N—該軸傳遞的最大功率(kw)；

%一該軸的計算轉(zhuǎn)速(r/min)。

傳動軸的彎曲力矩具有輸入轉(zhuǎn)矩齒輪的圓周力和輸出轉(zhuǎn)矩齒輪，徑向力，齒輪的

圓周力。

D2%2x6.55xl04”/小z

P'=~^=—?2.34X10N(2-13)

式中D-齒輪節(jié)圓直徑(mm),D=mZo

齒輪的徑向力Q：P=Pttg(a+p)/cosp(N)

io

第二章主要設(shè)計零件的計算和驗算

式中：a一為齒輪的嚙合角；a=20。；

p一齒面摩擦角；p75.72。；

0一齒輪的螺旋角；8=0。

故Qy0.5q=1.17xl()3N

花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算

花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為：

a=—必詈一W「b八.],(MPa)

”(D2-d2)lNKLZ'J

式中M.max一花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩(N.mm)；

D、d一花鍵軸的大徑和小徑(mm)；

L一花鍵工作長度；

N一花鍵鍵數(shù)；

K—載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7?0.8；

o=——弓—1°---------a3.6MPa<Fav1=20(MPa)

(382-32.22)X85X6X0.7l，)」

故此花鍵軸校核合格。

2.2.5軸承疲勞強度校核

機床傳動軸用滾動軸承，因疲勞破壞而失效的原因，需要進行疲勞驗算。其額定

壽命4的計算公式為：

Cf

4=500(ny>[T]W

fFKNKlP

或按計算負荷Cj的計算公式進行計算:

C-^fFKNKnKlP<[C](N)

式中L,,一額定壽命(h);

q一計算動載荷；

T一工作期限(h),對一般機床取10000—15000小時。

11

第二章主要設(shè)計零件的計算和驗算

C一滾動軸承的額定負載（N），根據(jù)《軸承手冊》或《機床設(shè)計手冊》查取,

單位用（kgf）應(yīng)換算成（N）。

力—速度系數(shù)，%詈〃,為滾動軸承的計算轉(zhuǎn)速（r/mm）

%—工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動的機床（車床、銃床、鉆床、磨床等多

數(shù)機床），力=1.1~1.3；

K.一功率利用系數(shù)，K“一速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，K,一齒輪輪換工作系數(shù)，查《機床設(shè)

計手冊》；

P—當量動載荷，按《機床設(shè)計手冊》。

Lni=24863/z>[T]

Zn3=19852/z>[T]故軸承校核合格。

L“2=32003/z>[T]

12

第三章傳動系統(tǒng)的II軸及軸上零件設(shè)計

第三章傳動系統(tǒng)的II軸及軸上零件設(shè)計

3.1齒輪的驗算

要檢查齒輪的強度，我們應(yīng)該選擇相同的模承擔牙齒的最大數(shù)量，接觸應(yīng)力和

彎曲應(yīng)力測試。應(yīng)力計算的高速傳動齒輪齒的接觸應(yīng)力，與低速驅(qū)動齒輪齒的計

算。對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。

接觸應(yīng)力的驗算公式為：

2081x103土-KRKKN(MPa)<[o;]

Zm

彎曲應(yīng)力的驗算公式為：

5

2081x10K,K.K,,..,31

%=-----------Z〃/BYn,

式中N-齒輪傳遞功率（KW）,N=Nd?r|;

N「電動機額定功率（KW）；

rp從電動機到所計算的齒輪的機械效率；〃廣齒輪計算轉(zhuǎn)速（r/min）；

m-初算的齒輪模數(shù)（mm）；B-齒寬（mm）；Z-小齒輪齒數(shù)；

u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，UN1,“+”號用于外嚙合，“-”號用于內(nèi)嚙合;

Ks-壽命系數(shù)：

Ks-KTKnKNKQ陷-工作期限系數(shù)：

60/?jT

KT=m

T-齒輪在機床工作期限（其）內(nèi)的總工作時間（h）,對于中型機床的齒輪取

7；.=15000~20000h,同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為T=7；/P，P為變速

組的傳動副數(shù)。

齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）；

C。-基準循環(huán)次數(shù)；（以下均參見《機床設(shè)計指導》）

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第三章傳動系統(tǒng)的II軸及軸上零件設(shè)計

m一疲勞曲線指數(shù)；

K“一速度轉(zhuǎn)化系數(shù)；%—功率利用系數(shù)；

K。一材料強化系數(shù)；

勺一的極限值Ksa，KSmin，當Ks2Ksg時，則取Ks=Ksmx；當KsvKs總時,

取/=/*；

K1一工作情況系數(shù)；中等沖擊的主運動，取用=1.2~1.6；

&一動載荷系數(shù)；a一齒向載荷分布系數(shù)；

Y一標準齒輪齒形系數(shù)；

［%］一許用接觸應(yīng)力（MPa）；［?！啊挂辉S用彎曲應(yīng)力（MPa）。

如果檢查結(jié)果不合格或者，可以改變材料或熱處理方法的選擇，如果還不滿意,

我們必須采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)和模量等措施。

II軸上的雙聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進行熱處理。

傳至II軸時的最大轉(zhuǎn)速為：

n.=1450x—X-=1207.78r/min

23038

n=—x—x0.98x0.996=0.769

23038

m=2.25

N=N”?r|=5.77kw

rij-n3=1207.78r/min

①最少的齒輪在雙聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)為38x2.25,并且齒寬需為B=14mm

u=1.05o

2081x1()3/(l,05+l)xl,2x1,3x1.04x3.72x5.42

=1195.82MP<[Q[=1250MP

38x2.25V1.05x14x1207.78

故雙聯(lián)滑移齒輪符合標準。

14

第三章傳動系統(tǒng)的II軸及軸上零件設(shè)計

②驗算39x2.25的齒輪：39x2.25齒輪采用整淬。

B2568X0.997=0.761

%=%=1207.78r/minXX09

23038

N=Nd?r)=5.71kwB=14mmu=l

2081X1037

1O27.94MP+J“5OMP

39x2.25嚴密察A=

故此齒輪合格。

③驗算22x2.25的齒輪：22x2.25齒輪采用整淬

%=〃3=1207.78"min

r|=—x—x—x0.98x0.997x0.972=0.680N=&?r|=5.1kwB=14mm

2303841

u=4

2081x103/(4+l)xl.2xlxl.04x3.72^5J

=927.49MP<[%]=1250MP

22x2.25V4x14x1207.78

故此齒輪合格。

④驗算30x2.25齒輪：30x2.25齒輪采用整淬

%=〃3=1207.78"minr|=-x—x0.98x0.997=0.680

23038

N=N”-r|=5.lkwB=14mmu=l

2O81X1O3/(l+l)xl.2xlxl.04x3.72x5.1

二-------------------/-------------------------------------------------------------=1131.24MP<[c]=l250MP

J30x2.25V1x14x1207.78z

故此齒輪合格。

3.2傳動軸的驗算

為驅(qū)動軸，除重負載軸，一般不需要進行強度，只檢查的剛性。

軸的抗彎斷面慣性矩(W)

花鍵軸

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第三章傳動系統(tǒng)的II軸及軸上零件設(shè)計

,兀d，bN(D—d)(D+d￥4、

/=-------------------------------{mm)(3-2)

64

式中d—花鍵軸的小徑(mm)；

i一花軸的大徑(mm)；

b、N—花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)；

在傳動軸的彎曲載荷的計算一般是由危險的部分的最大轉(zhuǎn)矩得到.：

M...=955xl04—(N?mm)=955xIO,x5-42=4.51xlO4/V*mm

排\1148.86

式中N—該軸傳遞的最大功率(kw)；

ni—該軸的計算轉(zhuǎn)速(r/min)。

傳動軸的彎曲力矩具有輸入轉(zhuǎn)矩齒輪的圓周力和輸出轉(zhuǎn)矩齒輪，徑向力，齒

輪的圓周力：

R：：=Z^L(N)=2x45)10：=]804X1()3N

''D50

式中D一齒輪節(jié)圓直徑(mm),D=mZo

齒輪的徑向力匕：

Pr=月次(a+p)/cosp(N)=902N

式中a一為齒輪的嚙合角；

p一齒面摩擦角；

0一齒輪的螺旋角；

ljM2+(aT)2

a>J----------mm=27.86mm

V0.1[8]

符合校驗條件

花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算

花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為：

a.嚶—<ro,.l,(MPa)(3-3)

?(D2-d2)lNKL

式中”“max—花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩；

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第三章傳動系統(tǒng)的II軸及軸上零件設(shè)計

D、d—花鍵軸的大徑和小徑(mm)；

L一花鍵工作長度；

N一花鍵鍵數(shù)；

K一載荷分布不均勻系數(shù)，K=0.7?0.8；

%,=—「8x4.51x10：-----=204MP。＜「。］=20(MPa)

"(362-322)x116x8x0.7L0」

故此花鍵軸校核合格。

3.3軸組件的剛度驗算

兩支撐主軸組件的合理跨距

主軸組件跨度上的結(jié)構(gòu)的剛度，在主要成分中的草圖影響，可以在合理的范圍

L.計算，以修改草案，當跨度遠遠大于L.大于當考慮使用三個支承結(jié)構(gòu)。

在該系統(tǒng)的主軸組件的靈活性方程的“機械設(shè)計”，在主軸端部C位教科書夾在

主軸和軸承兩相靈活性的疊加

其極值方程為：

CBCCBtcj

式中Lo一合理跨距；

c一主軸懸伸梁；

CB—后、前支撐軸承剛度；

該一元三次方程求解可得為一實根：

滾動軸承機床主要引起疲勞破壞，因此它應(yīng)該被檢查。其額定壽命公式為:

17

第三章傳動系統(tǒng)的II軸及軸上零件設(shè)計

4=500（.），N[Tl（h）

jFKNKlr

或按計算負荷Cj的計算公式進行計算：

Cj=?fFKNKnKlPW[C]（N）

1

n

式中L”一額定壽命（h）;

Cj一計算動載荷；

T一工作期限（h）,對一般機床取10000—15000小時。

C一滾動軸承的額定負載（N），單位用（kgf）應(yīng)換算成（N）；

F“一速度系數(shù)，力=￡〃，為滾動軸承的計算轉(zhuǎn)速（r/mm）；

3n.

/“一壽命系數(shù)，4等于軸承的工作期限;

￡一壽命系數(shù)，對球軸承￡=3,對滾子軸承￡=與；

人■一工作情況系數(shù)，對輕度沖擊和振動的機床（車床、銃床、鉆床、磨床等多

數(shù)機床），％=1.1~L3;

K'一功率利用系數(shù)，K”一速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，&一齒輪輪換工作系數(shù)，查《機

床設(shè)計手冊》；

P—當量動載荷，按《機床設(shè)計手冊》。

Lnl=24863〃>[TJLn2=32003/z>[T]Ln3=19852/z>[T]

故軸承校核合格。

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第四章傳動系統(tǒng)的山軸及軸上零件設(shè)計

第四章傳動系統(tǒng)的HI軸及軸上零件設(shè)計

4.1齒輪的驗算

要檢查齒輪的強度，我們應(yīng)該選擇相同的模承擔牙齒的最大數(shù)量，接觸應(yīng)力和彎

曲應(yīng)力測試。應(yīng)力計算的高速傳動齒輪齒的接觸應(yīng)力，與低速驅(qū)動齒輪齒的計算。

在堅硬的表面，軟核牙齒滲碳淬火齒輪，齒根彎曲應(yīng)力，必須進行檢查。

接觸應(yīng)力的驗算公式為

迎1m陛西巫亙（Mpa）⑷1）

J

JZm\uBnj

彎曲應(yīng)力的驗算公式為

2081x1。5K屈K&N02）

wZ病BY時L

式中N-齒輪傳遞功率（KW）,N=Nd?r|；電動機額定功率（KW）；

TT從電動機到所計算的齒輪的機械效率；〃廣齒輪計算轉(zhuǎn)速（r/min）;

m-初算的齒輪模數(shù)（mm）;B-齒寬（mm）Z-小齒輪齒數(shù)；

u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，uNl,“+”號用于外嚙合，“-”號用于內(nèi)嚙

合；

壽命系數(shù)：Ks=KTKnKNKQ工作期限系數(shù)：

T-齒輪在機床工作期限（乙）內(nèi)的總工作時間（h）,對于中型機床的齒輪取

7；=15000~20000h,同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為T=￡/P,P為變速

組的傳動副數(shù)；

勺-齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）;

C。-基準循環(huán)次數(shù)；（以下均參見《機床設(shè)計指導》）

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第四章傳動系統(tǒng)的山軸及軸上零件設(shè)計

m一疲勞曲線指數(shù)

K“一速度轉(zhuǎn)化系數(shù)一功率利用系數(shù)，一材料強化系數(shù)，/一的極限值

KsminKsm"，當長$》勺2時，則取《二/3；當時，取勺=勺.；

K1一工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運動，取KI=1.2~L6；K一動載荷系數(shù)，

&一齒向載荷分布系數(shù)，Y—標準齒輪齒形系數(shù)，[%]—許用接觸應(yīng)力（MPa）,口“」

—許用彎曲應(yīng)力（MPa）,

如果檢查結(jié)果不合格或者，可以改變材料或熱處理方法的選擇，如果還不滿意，

我們必須采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)和模量等措施。

三軸上的三聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進行熱處理

傳至三軸時的最大轉(zhuǎn)速為：

u八1305639,.

公=1450x---x—x-=1148o.8o6r/min

~2303841

1305639__八八八7,、rcc

n=---x——x—x0.98x0.99=0.723

2303841

N=Nd?r|=5.42kw%=%=1148.86r/min

最少的齒輪在三聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)為41x2.25,且齒寬B=12mm,u=1.05

2081x1()3l(i,05+i)xl.2xl.3xl.04x3.72x5.42

=U89MP<[oJ=1250MP

41x2.25V1.05x20x1148.86

故三聯(lián)滑移齒輪符合標準

①驗算50x2.5的齒輪：

50X2.5齒輪采用整淬

72

〃.=〃=1148.86"minn=122X—x—x0.98x0.99x0.97=0.680

12303841

N=N1?r)=5.1kwB=15mmu=l

2081x1031(1+1)x1.2x1x1.04x3.72>c5J

=910MP<[o.]=1250MP

50x2.5V1x15x1148.86

故此齒輪合格

②驗算63x3的齒輪:

20

第四章傳動系統(tǒng)的山軸及軸上零件設(shè)計

63x3齒輪采用整淬

n=1148.86r/minn=^-x—x—x0.98x0.997x0.972=0.680

72303841

N=N”?r)=5.lkwB=10mmu=4

2081x1()3/(4i)xl.2xlxl.04x3.72x5.1

+=558MP<[o,]=1250MP

63x3V4x10x1148.86

故此齒輪合格。

③驗算44x2齒輪:

44x2齒輪采用整淬%=n3=1148.86;Vmin

1305639

n=—x—x—x0.98X0.997X0.972=0.680N=N4?r|=5.1kwB=10mm

2303841

u=l

2081X103/(l+l)xl.2xlxl.04x3.72^5J

=1239MP<[oJ=1250MP

「44x2\1x15x1148.86

故此齒輪合格。

4.2傳動軸的驗算

為驅(qū)動軸，除重負載軸，一般不需要進行強度，只檢查的剛性。

傳動軸的抗彎斷面慣性矩(〃的D

花鍵軸

,7rd4+bN(D-d)(D+d)2八

I=-------------------------------[zmm)=

64

^-X324+6X8X(36-32)X(36+32)2.

-------------