哈工大綜合課程設(shè)計(jì)：臥式升降臺(tái)銑床

1、機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告題 目：工作臺(tái)面積3201250mm2 臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 （系） 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 班 號(hào) 指導(dǎo)教師 韓振宇 填報(bào)日期 2014年12月10 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院制2014年4月哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)姓 名： 院 系：機(jī)電學(xué)院專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 號(hào)： 學(xué) 號(hào)：任務(wù)起止日期： 2014年11月24日 至2014年12月12日課程設(shè)計(jì)題目：工作臺(tái)面積臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：（1）運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)：根據(jù)給定的設(shè)計(jì)要求，分析定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及

2、輪齒數(shù)，并計(jì)算主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差。（2）動(dòng)力設(shè)計(jì)：根據(jù)給定的電動(dòng)機(jī)功率和傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，初算傳動(dòng)軸朱靜、齒輪模數(shù)，確定皮帶類(lèi)型及根數(shù)等。完成裝配草圖，驗(yàn)算傳動(dòng)件的應(yīng)力、變形等是否在允許范圍內(nèi)，驗(yàn)算主軸組件的靜剛度。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：進(jìn)行主傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸組件、箱體、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑與密封等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，回執(zhí)裝配圖（包括展開(kāi)圖、剖視圖）及零件工作圖。（4）撰寫(xiě)項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告，包含詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明。技術(shù)要求：主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，最低轉(zhuǎn)速，公比，電動(dòng)機(jī)功。進(jìn)度安排：三周（1）準(zhǔn)備工作及初算2天； （2）展開(kāi)草圖4天；（3）截面草圖2天； （4）驗(yàn)算、加粗、標(biāo)注4天；（5）技術(shù)文檔整理3天； （

3、6）答辯1天指導(dǎo)教師簽字：年 月 日 教研室主任意見(jiàn)：教研室主任簽字：年 月 日 目 錄1.項(xiàng)目背景分析1.1. 綜合課程設(shè)計(jì)II的目的1.2.金屬切削機(jī)床在國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)2. 研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況2.1.設(shè)計(jì)任務(wù)2.2.進(jìn)度安排3. 項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決4. 具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)4.1. 機(jī)床的規(guī)格及用途4.2. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1.確定極限轉(zhuǎn)速：2.確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式：3.繪制轉(zhuǎn)速圖：4.繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖1）確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù)2）核算主軸轉(zhuǎn)速誤差4.3. 動(dòng)力設(shè)計(jì)1.傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速2.傳動(dòng)軸直徑初定3.主軸軸頸直徑的確定4.齒輪模數(shù)的初步計(jì)算4.4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.5. 零件的驗(yàn)算1直齒圓

4、柱齒輪的應(yīng)力計(jì)算2齒輪精度的確定3傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算4主軸主件靜剛度驗(yàn)算5. 存在的問(wèn)題與分析6. 技術(shù)指標(biāo)分析參考文獻(xiàn)1. 項(xiàng)目背景分析1.1. 綜合課程設(shè)計(jì)II的目的機(jī)床課程設(shè)計(jì)，是在金屬切削機(jī)床課程之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定傳送和變速的結(jié)構(gòu)方案中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。1.2. 金屬切削機(jī)床在國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)機(jī)床作為加工的母機(jī)，總是要保證和提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)率

5、，隨著科技的不斷進(jìn)步，各種機(jī)床也相應(yīng)地不斷發(fā)展與更新，如性能參數(shù)的提高、功能的擴(kuò)大、切削功率的加大，自動(dòng)化程度的提高，機(jī)床動(dòng)態(tài)性能的不斷改善，加工精度的不斷提高，基礎(chǔ)元件的不斷創(chuàng)新，控制系統(tǒng)的更新等等。我國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)：根據(jù)機(jī)床工具工業(yè)局對(duì)振興我國(guó)機(jī)床工業(yè)的設(shè)想，要在以后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)限制和壓縮落后機(jī)床的生產(chǎn)，要化大力氣發(fā)展高性能、高效率、高水平的適合國(guó)民經(jīng)濟(jì)需要的“高檔”產(chǎn)品，改善機(jī)床品種的構(gòu)成比。重點(diǎn)發(fā)展機(jī)、電、儀結(jié)合的產(chǎn)品。注意在沖壓、電加工、激光、等離子加工中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)。國(guó)外機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，特別講究機(jī)床的精度、效率，講究機(jī)床制造工藝技術(shù)水平，試驗(yàn)分析與理論研究。從七十年代以來(lái)，國(guó)

6、外已普遍推廣使用數(shù)控機(jī)床。日本和美國(guó)已建成柔性自動(dòng)化生產(chǎn)車(chē)間和柔性自動(dòng)化工廠(chǎng)，整個(gè)機(jī)床制造的技術(shù)水平和自動(dòng)檢測(cè)控制技術(shù)已有大幅度提高。2. 研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況1.2.2.1. 設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的“綜合課程設(shè)計(jì)II”，是以車(chē)床和銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為內(nèi)容，每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)參數(shù)不同，完成展開(kāi)圖和截面圖各一張及相關(guān)計(jì)算和文件和項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告。（1）設(shè)計(jì)內(nèi)容要求圖紙工作量：畫(huà)兩張圖。其中：開(kāi)展圖（A0）：軸系展開(kāi)圖。其中摩擦離合器、制動(dòng)和潤(rùn)滑不要求畫(huà)，但要求掌握；操縱機(jī)構(gòu)只畫(huà)一個(gè)變速手柄。截面圖（A1）：畫(huà)剖面軸系布置示意圖（包括截面外型及尺寸、車(chē)床標(biāo)中心高）。（2）標(biāo)注： 中心距、 配合尺

7、寸、定位尺寸、中心高（車(chē)床）、外型尺寸。（3）標(biāo)題欄和明細(xì)欄不設(shè)明細(xì)表，件號(hào)采用流水號(hào)（1，2，3，）標(biāo)注，標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)準(zhǔn)直接標(biāo)在圖紙上（件號(hào)下面）；標(biāo)題欄采用標(biāo)準(zhǔn)裝配圖的標(biāo)題欄（18056），其中，圖號(hào)：KS01（表示：課設(shè)01 號(hào)圖紙）；單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)；圖名：主傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖。（4）主軸端部結(jié)構(gòu)要按標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)。（5）按模板編寫(xiě)項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告，相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，寫(xiě)到“具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)”項(xiàng)中。要求驗(yàn)算：一對(duì)齒輪，小齒輪驗(yàn)算接觸彎曲強(qiáng)度，大齒輪驗(yàn)算接觸彎曲強(qiáng)度，一根傳動(dòng)軸，主軸按兩支撐計(jì)算。2.2. 進(jìn)度安排一、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)給定設(shè)備的用途規(guī)格、調(diào)速范圍、極限轉(zhuǎn)速的、公比和功率要求，擬定傳動(dòng)方

8、案，確定傳動(dòng)系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖。二、動(dòng)力設(shè)計(jì)根據(jù)功率和速度，選擇電機(jī)型號(hào)，確定各傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速，初算傳動(dòng)件尺寸、繪制裝配圖草圖，驗(yàn)算傳動(dòng)件的應(yīng)力、剛度、壽命等參數(shù)。 三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繪制主傳動(dòng)系統(tǒng)展開(kāi)圖和截面圖，完成傳動(dòng)件、箱體、操縱機(jī)構(gòu)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。完成相關(guān)技術(shù)文檔，形成項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告。3. 項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決減速箱內(nèi)各級(jí)減速比分配、齒輪模數(shù)齒數(shù)齒寬的選取和機(jī)床功率的計(jì)算為本次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，解決以上問(wèn)題可以完成機(jī)床基本功能的實(shí)現(xiàn)以及機(jī)床正常運(yùn)行的保證。同時(shí)主軸箱內(nèi)傳動(dòng)件的空間布置是極其重要的問(wèn)題之一，變速箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的空間布置首先要滿(mǎn)足機(jī)床總體布局對(duì)變速箱的形狀和尺寸的限制，還要考慮各軸受力情況，

9、裝配調(diào)整的操縱維修的方便。其中齒輪的布置與排列是否合理將直接影響主軸箱的尺寸大小、結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性以及變速操縱的方便性。主軸傳動(dòng)件的合理布置也很重要。合理布置傳動(dòng)件在主軸上的軸向位置，可以改善主軸的受力情況，減小主軸變形，提高主軸的抗振性。4. 具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)4.1. 機(jī)床的規(guī)格及用途通用機(jī)床，加工范圍廣泛，用于各種圓柱銑刀、盤(pán)銑刀、成型銑刀、端銑刀、角度銑刀等來(lái)銑削各種斜面、成型表面、溝槽及齒輪、螺旋槽等。參數(shù)如下：類(lèi)型工作臺(tái)（mm2）公比nmin級(jí)數(shù)Z功率（KW）臥式升降臺(tái)銑床320125001.41281244.2. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1.確定極限轉(zhuǎn)速：由已知設(shè)計(jì)要求，車(chē)床的主軸最小轉(zhuǎn)速是

10、,主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù),公比，故可得出,。根據(jù)已知的公比、最小轉(zhuǎn)速和級(jí)數(shù)計(jì)算最大轉(zhuǎn)速和各級(jí)轉(zhuǎn)速，查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列得到各級(jí)轉(zhuǎn)速分別為：28、40、56、80、112、160、224、315、450、630、900和1250。2.確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式：根據(jù)傳動(dòng)副“前多后少”的原則，選擇主軸轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)式。根據(jù)級(jí)數(shù)要求，需要有一組重復(fù)的轉(zhuǎn)速。故其轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)式及級(jí)比指數(shù)為，符合要求。則系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖：3.繪制轉(zhuǎn)速圖：1) 選定電動(dòng)機(jī)銑床為一般金屬切削機(jī)床的驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有特殊性能要求，所以采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。Y系列電動(dòng)機(jī)高效、節(jié)能、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。根據(jù)機(jī)床使用設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇電動(dòng)

11、機(jī)的型號(hào)為Y112S-4，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速1440r/min，功率5.5kW。 2) 分配總降速傳動(dòng)比最后擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)為6，同時(shí)升速和降速都不能超過(guò)極限范圍，所以III軸的最低轉(zhuǎn)速只能為112r/min，根據(jù) “前慢后快”的原則II軸的最低轉(zhuǎn)速可以為224r/min或315r/min，選擇較低轉(zhuǎn)速雖然可以減小發(fā)熱和噪聲，但這兩根軸上的齒輪副模數(shù)會(huì)略大，所以選擇為315r/min。電機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min，II軸的轉(zhuǎn)速定為630r/min,可選出電機(jī)傳入齒輪傳動(dòng)比。3) 確定傳動(dòng)軸的軸數(shù)變速機(jī)構(gòu)共需要5個(gè)軸。繪制轉(zhuǎn)速圖如下：4.繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖因?yàn)榱慵膮?shù)尚未確定，先

12、根據(jù)轉(zhuǎn)速圖，按傳動(dòng)副的傳動(dòng)比擬定一個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)草圖如下：1） 確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù)可用計(jì)算法或查表法選定齒輪的齒數(shù)各個(gè)變速組雙軸間的齒數(shù)和的確定 式中： 同一變速組中的最小傳動(dòng)比，第一、二變速組，第三變速； 同一變速組中最小齒輪齒數(shù)，。由參考文獻(xiàn)【2】表5-1查表選定選定第一變速組的齒數(shù)和為72，小齒輪齒數(shù)分別為24、30、36。第二變速組的齒數(shù)和為80，小齒輪齒數(shù)分別為21、40。第三變速組為避免出現(xiàn)齒輪軸，選擇齒數(shù)和為115，查表得小齒輪的齒數(shù)分別為23和38。2） 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不超過(guò)，即=。則通過(guò)齒輪齒數(shù)計(jì)算的實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速誤差如下表：主軸轉(zhuǎn)速

13、誤差與規(guī)定值之間的比較標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速r/min實(shí)際轉(zhuǎn)速計(jì)算式實(shí)際轉(zhuǎn)速r/min轉(zhuǎn)速誤差%在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)2828.004040.005656.10.18078.81.6112112.50.4160157.51.6224227.21.4315324.63.0450454.41.0630638.31.3900911.81.312501216.62.14.3. 動(dòng)力設(shè)計(jì)零件的計(jì)算，需要知道它們的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj,即參與傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速、傳遞全扭矩的最高轉(zhuǎn)速。各零件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可從轉(zhuǎn)速圖上按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速確定。1.傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速計(jì)算轉(zhuǎn)速為主軸或傳動(dòng)件傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速，所以各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速分

14、別如下表各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速表軸序號(hào)IIIIIIIVV計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min144063031511280各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速表序號(hào)12345678計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min1440630630630630315315450序號(hào)910111213141516計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min315315315112224112315802.傳動(dòng)軸直徑初定傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式進(jìn)行概算 式中傳動(dòng)軸直徑（mm）；該軸傳遞的功率（kW）；該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）； 該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角（deg/m），一般傳動(dòng)軸取 0.51。這里取0.8。則各個(gè)軸的初算直徑為I軸取為。II軸取為?；ㄦI軸尺寸取。III軸取為?；ㄦI軸尺寸取。IV軸

15、取為?；ㄦI軸尺寸取。3.主軸軸頸直徑的確定由參考文獻(xiàn)1表3-13查得主軸前軸頸的直徑，取為80mm。后軸頸的直徑。取為65mm。盡量使主軸截面變化要小，外徑尺寸要緩減。銑床主軸內(nèi)孔直徑按銑床主軸端部尺寸標(biāo)準(zhǔn)選取。主軸材料選為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，在主軸端部、錐孔、定心軸頸和定心錐面處進(jìn)行高頻局部淬火。4.齒輪模數(shù)的初步計(jì)算同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，第一變速組選擇齒輪1計(jì)算，第二變速組選擇齒輪6計(jì)算，第三變速組選擇齒輪11計(jì)算。按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算：式中按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)（mm）；驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率（）；計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（）大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比小

16、齒輪齒數(shù)；齒寬系數(shù)，（為齒寬，為模數(shù)），取8；許用接觸應(yīng)力（），一般的機(jī)床壽命為610年，齒輪材料為調(diào)質(zhì)45號(hào)鋼表面淬火，查得許用接觸應(yīng)力。則初步計(jì)算各個(gè)傳動(dòng)組的齒輪模數(shù)如下：第一變速組的齒輪1第二變速組的齒輪4第三變速組的齒輪10 第四變速組的齒輪15取第一、第二變速組的模數(shù)相等，便于減少設(shè)備成本，所以模數(shù)m1 m2為2.5mm。第三、第四變速組的齒輪模數(shù)m3、m4選擇為3.0mm。4.4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)A0及A1圖紙。4.5. 零件的驗(yàn)算1直齒圓柱齒輪的應(yīng)力計(jì)算選擇第四傳動(dòng)組中的Z23和Z92進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為式中：N傳遞的額定功率（kW）,

17、 ; Nd電動(dòng)機(jī)的功率（kW）; 從電動(dòng)機(jī)到計(jì)算齒輪的傳遞效率； 計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）； 齒輪模數(shù)（mm）； 齒寬（mm）； Z小齒輪齒數(shù)； u大齒輪齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)之比； 壽命系數(shù)： 工作期限系數(shù)： T齒輪在機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時(shí)間（h） ，對(duì)于中型機(jī)床的齒輪取。同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為，p 為該變速組的傳動(dòng)副數(shù)。此處取Ts=15000h，p=2，則T=7500h。 齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min），此處小齒輪為315，大齒輪為 80；基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，鋼和鑄鐵件：接觸載荷取，彎曲載荷??；m 疲勞曲線(xiàn)指數(shù)，鋼和鑄鐵件，接觸載荷取m=3，彎曲載荷時(shí)，對(duì)正火、調(diào)質(zhì)及整體淬硬件取m=6

18、，對(duì)表面淬硬（高頻、滲碳、氮化等）取m=9；此處解得KT=1.95（?。?2.60（大）。轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，此處取0.97/0.98；功率利用系數(shù)，此處取0.76/1.08；材料強(qiáng)化系數(shù)，此處取0.76/0.77；解得。K3工作狀況系數(shù)，考慮載荷沖擊的影響，主運(yùn)動(dòng)（中等沖擊）取K3=1.21.6；-動(dòng)載荷系數(shù)，此處取1.1； -齒向載荷分布系數(shù)，此處取1.05；Y -齒形系數(shù)，大齒輪取0.510； -許用接觸應(yīng)力（MPa ），查表3-9， =1370MPa ；-許用彎曲應(yīng)力（MPa ），查表3-9， =283MPa 。代入式中得符合要求。符合要求。2齒輪精度的確定 齒輪精度等級(jí)的選擇根據(jù)它的用途、

19、圓周速度、載荷狀況和對(duì)振動(dòng)、噪聲、使用壽命等方面的要求確定。 本設(shè)計(jì)中齒輪傳遞的速度和功率都不太大，故選用7級(jí)精度的圓柱齒輪。3傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算(1)傳動(dòng)軸III 的彎曲載荷齒輪傳動(dòng)軸同時(shí)受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)力Qa 和輸出扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)阻力Qb的作用而產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪時(shí)，其嚙合角a = 20，齒面摩擦角r = 5.72時(shí)，其彎曲載荷由下式計(jì)算：式中：N 該齒輪傳遞的全功率( kW )，此處取N =5.5kWm, z該齒輪的模數(shù)(mm)、齒數(shù)n該傳動(dòng)軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速( r /min )， 該軸輸入扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速( r /min ) 該軸輸出扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速( r /m

20、in )選取III 軸進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算，輸入齒輪選取48，其計(jì)算轉(zhuǎn)速為315r/min，輸出齒輪選取21，其計(jì)算轉(zhuǎn)速為315r/min，則II 軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速為315r/min。帶入式（4-8）計(jì)算得：(2)驗(yàn)算兩支承傳動(dòng)軸的彎曲變形齒輪傳動(dòng)軸的抗彎剛度驗(yàn)算，包括軸的最大撓度，滾動(dòng)軸承處及齒輪安裝處的傾角驗(yàn)算。 其值均應(yīng)小于允許變形量y及， 允許變形量見(jiàn)參考文獻(xiàn) 6表3.10-7，得y = (0.01 0.03)m= 3 (0.01 0.03) =(0.03 0.09)mm為了計(jì)算上的簡(jiǎn)便，可以近似地以該軸的中點(diǎn)撓度代替最大撓度，其最大誤差不超過(guò)3%。若兩支承的齒輪傳動(dòng)軸為實(shí)心的圓形鋼軸，忽

21、略其支承變形，在單在彎曲載荷作用下,其中點(diǎn)撓度為：式中：l兩支承間的跨距(mm)，對(duì)于軸III，i=400mmD該軸的平均直徑(mm)，本軸的平均直徑D=40mm 齒輪的工作位置至較近支承點(diǎn)的距離(mm)70 mm；130 mm代入數(shù)據(jù)得： 計(jì)算在驅(qū)動(dòng)力Qa 和驅(qū)動(dòng)阻力Qb 同時(shí)作用下，傳動(dòng)軸中心的合成撓度，可按余弦定理計(jì)算式中：被驗(yàn)算軸的中心合成撓度（mm） 輸入扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度(mm) 輸出扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度(mm)b 驅(qū)動(dòng)力a Q 和阻力b Q 在橫剖面上,兩向量合成時(shí)夾角d 在橫剖面上,被驗(yàn)算的軸與其前、后傳動(dòng)軸連心線(xiàn)的夾角，按被驗(yàn)算的軸的旋轉(zhuǎn)方向計(jì)量,由剖面

22、圖上可得=180o 。嚙合角a = 20，齒面磨擦角=5.72 ，得代入式中計(jì)算，得未滿(mǎn)足要求。傳動(dòng)軸在支承點(diǎn)A，B 處的傾角 時(shí),可按下式進(jìn)行近似計(jì)算：滿(mǎn)足要求4主軸主件靜剛度驗(yàn)算（1）主軸支承跨距 L 的確定選定前端懸伸量 C，主軸前端的懸伸長(zhǎng)度，即從主軸外側(cè)前支撐中點(diǎn)（滾錐軸承及向心推軸承則是接觸角法線(xiàn)與軸線(xiàn)的交點(diǎn)處）到主軸前端的距離，這里選定 C=75mm。一般最佳跨距L0= （23）C=140225mm?？紤]到結(jié)構(gòu)以及支承剛度會(huì)因磨損不斷降低，應(yīng)取跨距L比最佳跨距L0大一些。再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=370mm。（2）計(jì)算條件的確定變形量允許值：驗(yàn)算主軸軸端的撓度 y0，對(duì)普通機(jī)床

23、前端撓度的允許值y0，目前廣泛使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：y00.0002L（mm），其中 L為主軸兩支撐間的距離（mm）。本設(shè)計(jì)中 L=370mm，故前端撓度的允許值y0應(yīng)不大于 0.0740mm。驗(yàn)算時(shí)以此作為是否合格的依據(jù)。（3）軸組件的靜剛度驗(yàn)算 1.切削力的確定最大圓周切削力須按主軸輸出全功率和最大扭矩確定,其計(jì)算公式為： 式（4-18）式中：電動(dòng)機(jī)額定功率(kW),此處.主傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率,為各傳動(dòng)副、軸承的效率,總效率,此處,為方便起見(jiàn),起主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速),由前知,主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為.計(jì)算直徑,對(duì)于銑床,為最大端銑刀計(jì)算直徑,對(duì)于升降臺(tái)寬度為的臥式銑床,其端銑刀的計(jì)算直徑及寬度分別為,.得驗(yàn)算

24、主軸組件剛度時(shí),須求出作用在垂直于主軸軸線(xiàn)的平面內(nèi)的最大切削合力.對(duì)于升降臺(tái)式銑床的銑削力,一般按端銑計(jì)算,不妨設(shè)本銑床進(jìn)給系統(tǒng)的末端傳動(dòng)副有消隙機(jī)構(gòu),應(yīng)采用不對(duì)稱(chēng)順銑,則各切削分力與的比值可大致認(rèn)為,.則,即與水平面成角,在水平面的投影與成角.3切削力的作用點(diǎn)設(shè)切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承的距離為,則 式（4-19） 式中：主軸前端的懸伸長(zhǎng)度,此處 對(duì)于普通升降臺(tái)銑床代入,切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承的距離為4.受力分析及計(jì)算：由于主軸上的大齒輪比小齒輪對(duì)主軸的剛度影響較大,故僅對(duì)大齒輪進(jìn)行計(jì)算.為了計(jì)算上的簡(jiǎn)便,主軸部件前端撓度可將各載荷單獨(dú)作用下所引起的變形值按線(xiàn)性進(jìn)行向量迭加,其計(jì)算公式為

25、：(1) 計(jì)算切削力作用在點(diǎn)引起主軸前端占的撓度 式(4-20)對(duì)圓錐滾子軸承：i滾動(dòng)體的列數(shù)z每列中的滾動(dòng)體數(shù) zA=16.zB=20l0滾子的有效長(zhǎng)度 l0A=26; l0B=35a軸承的接觸角 a=15R軸承的徑向負(fù)荷 RA=;RB=式中：抗拉彈性模量,鋼的為段慣性矩,對(duì)于主軸前端,有為AB段慣性矩,有、其余各參數(shù)定義與之前保持一致.代入計(jì)算,得其方向如圖4-3所示,沿方向,.(2)計(jì)算力偶矩作用在主軸前端點(diǎn)產(chǎn)生的撓度 式(4-21)式中各參數(shù)定義與之前保持一致.力偶矩代入,得：其方向在H平面內(nèi),如圖4-3所示,.(3)計(jì)算驅(qū)動(dòng)力作用在兩支承之間時(shí),主軸前端點(diǎn)的撓度 式(4-22)式中各參數(shù)定義與之前保持一致.驅(qū)動(dòng)力代入得,其方向如圖4-3所示,角度(1) 求主軸前端點(diǎn)的綜合撓度H軸上的分量代數(shù)和為： 式(4-23)代入,得：V軸上的分量代