簡易專用鏜床主軸箱設計含4張CAD圖
簡易專用鏜床主軸箱設計含4張CAD圖,簡易,專用,鏜床,主軸,設計,cad
,XX設計(XX),,導 師: XXX 姓 名: XXX 班 級:XXX 學 號:XXX,題目:專用鏜床主軸箱設計,,1.主要任務及目的,2.設計思路,3.傳動方案,4.裝配圖,,,主要任務及目的:,,1.本篇論文主要設計專用鏜床的主軸箱。 2.待加工零件材料為鑄鐵，工件直徑50-150mm。 3.機床主要參數：主軸能夠正反轉，具備五級轉 速，分別為100、160、220、300、360r/min。 .,,,設計思路：,,1.傳動方案的確定：塔輪傳動，蝸桿傳動，齒輪 傳動。 2.主傳動系統(tǒng)的總體設計：電動機選擇，軸的運 動參數計算，齒輪參數計算。 3.軸的設計：軸的尺寸參數確定。 4.繪制裝配圖,,,,,傳動方案的選擇：,,滑移齒輪是在軸上可以移動的，它所傳遞的扭距是傳到軸上的，用滑鍵或花鍵連接，齒輪嚙合實現變速。比如：汽車齒輪箱、機床的床頭箱里面換擋的齒輪。,塔輪傳動通常兩個塔輪配套使用。動力和運動由主動軸輸入，通過帶和塔輪裝置由從動軸輸出。,,,,,,傳動方案的確定：,,本篇論文設計的專用鏜床的主軸箱需要五級轉速，故采用滑移齒輪變速來進行主軸箱的設計。齒輪傳動變速可靠，且自動化程度高于塔輪傳動結構變速。,,,裝配圖俯視圖：,,,裝配圖主視圖：,,,,裝配圖左視圖：,謝 謝,
畢業(yè)任務書
一、題目：
專用鏜床主軸箱設計
二、指導思想和目的要求：
畢業(yè)設計是學生在校期間進行最后一次理論結合實際的較全面和基本的訓練，是對幾年來所學知識的系統(tǒng)運用和檢驗，也是走向工作崗位之前的最后一次的過渡性練兵。
通過這次畢業(yè)設計要求達到以下基本目的：
1）鞏固、加強、擴大和提高以往所學的有關基礎理論和專業(yè)知識。
2）培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識以解決實際工程問題的獨立工作能力，并初步掌握機械裝備或部件設計的思想、設計程序、設計原則、步驟和方法。
3）培養(yǎng)學生使用有關設計規(guī)范、手冊、參考文獻以及分析計算、繪圖和編寫設計說明書等項能力的基本技能訓練。
對本次畢業(yè)設計的基本要求是：
1）設計者應在規(guī)定時間內圓滿完成要求的設計內容。設計成果包括：設計說明書一份（按規(guī)范格式，不少于1.5萬字），設計圖紙一套（文本版+電子版，不少于2張A0，鼓勵用三維軟件建模和裝配并生成二維圖紙）；另外還應翻譯與課題有關的外文資料，譯文字數不少于5000字。
2）設計者必須充分重視和熟悉原始資料，明確設計任務，在學習和參考他人經驗的基礎上，發(fā)揮獨立思考能力，創(chuàng)造性地完成設計任務；合理利用標準零件和標準部件，非標準件應滿足工藝性好、操作方便、使用安全等要求，降低成本提高效益；繪制圖紙應符合國家標準，各項技術要求和尺寸標注應符合規(guī)范，說明書論述要充分，層次清楚，文字簡潔，計算步驟正確。
三、主要技術指標
設計一專用鏜床的主傳動裝置及箱體。機床的工藝要求為：
1）工件材料為鑄鐵，零件孔直徑為50-150mm，尺寸精度最高為7級，可加工通孔、沉孔、倒角。表面粗糙度數值最小為Ra1.6（加工零件圖略）。要求主軸能正反轉 。
2）機床技術參數：主軸具備5級轉速：100、160、220、300、360r/m。
四、進度和要求：
1. 熟悉題目背景、查閱相關資料、復習有關知識；查找與課題相關的英文資料并翻譯成中文；完成開題報告。 寒假
2.總體方案設計：根據給定的轉速確定傳動方案、繪制傳動系統(tǒng)圖； 第1-2 周
3.確定主要技術參數：進行運動和動力參數計算，確定原動機型號；
第 3-4 周
4.擬定主軸布局、選擇主軸軸承、計算主軸跨距、驗算主軸剛度，繪制主軸部件裝配圖（鼓勵用三維軟件）； 第 5-7 周
5.繪制主軸箱裝配總圖； 第 8 周
6.繪制非標準件零件圖（鼓勵用三維軟件）； 第9-11周
7.撰寫說明書初稿； 第12-13周
8.修改說明書，準備答辯。 第14 周
五、主要參考書及參考資料
機械設計手冊（重點是傳動部分）、機床設計手冊、機床圖庫、機械原理、機械設計、三維軟件應用、機械制圖、互換性技術、機械制造等，以及與題目背景相關的其他資料。
II
專用鏜床的主軸箱設計
摘 要
鏜床是一種在工件上加工孔為主的機床，通常用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔。本文主要針對臥式專用鏜床的主軸箱進行設計，以便達到提高生產效率，降低成本等功效。臥式鏜床是應用最多、性能最廣的一種鏜床，適用于單件小批生產，而專用鏜床更是針對特定的零件而進行設計的機床，它有利于減少成本、提高生產效率。
本文設計的專用鏜床主軸箱一共擁有五級轉速，采用滑移齒輪組實現變速。利用撥桿來推動滑移齒輪進行變速，從而使輸入軸的轉速能夠進行合理變速滿足輸出軸要求的轉速。本文主要進行了主軸箱的傳動方案設計，其次進行了齒輪參數的計算以及軸類的參數設計。并完成裝配圖以清楚表示鏜床主軸箱的參數以及零件布局。
此次所設計的簡易鏜床，具有結構簡單、變速可靠、生產效率高等優(yōu)點，它適用于加工孔距誤差較小的孔系。
關鍵詞：鏜床，五級變速滑移齒輪，主軸箱。
Abstract
Boring a hole in a workpiece based on machine tools, machining is typically used in larger size, high precision holes. This paper mainly for horizontal boring machine headstock design, so as to improve production efficiency, reduce costs and other effects. Horizontal boring machine is the most widely used, the performance of the most widely used as a boring machine is suitable for single and small batch production, but boring is dedicated for a specific machine parts and design, it helps to reduce costs and improve productivity.
This design is dedicated boring headstock has a total of five speed gear set achieved using slip speed. Sliding lever to promote the use of shift gears so that the rotational speed of the input shaft speed can be reasonably satisfy the requirements of the output shaft speed. This paper conducted a transmission design headstock, followed by the design parameters were calculated and the gear shaft of the parameters. And complete the assembly drawings to clearly represent the parameters of boring headstock and parts layout.
The simple design of the boring, simple structure, reliable speed, high production efficiency, it is suitable for machining small holes in the pitch error.
Keywords: boring, five-speed sliding gear, the headstock. 目錄
第一章 緒論 1
1.1鏜床概述 1
1.1.1. 鏜床的概念 1
1.1.2. 鏜削加工的特點 1
1.1.3. 鏜床的分類 2
1.2主軸箱的概念 2
1.3專用鏜床 2
1.3.1專用鏜床的概念 2
1.3.2專用機床的基本要求 3
第二章 鏜床傳動方案的確定 5
第三章 主傳動系統(tǒng)的總體設計 7
3.1電動機的選擇 7
3.2機械傳動裝置運動和動力參數的計算 10
3.2.1. 各軸的轉速、輸入功率及扭矩 10
3.2.2. 齒輪的設計 11
第四章 軸的設計 23
4.1從動軸的設計計算 23
4.2主軸的設計計算 27
4.3鍵連接的選擇與計算 29
第五章 全文總結 31
致謝 32
畢業(yè)設計小結 33
附錄 35
V
第1章 緒論
1.1鏜床概述
1.1.1. 鏜床的概念
鏜床是用來加工尺寸較大、精度要求較高的孔的機床，特別適用于加工分布在零件不同位置上的相互位置精度要求較高的孔系，此外還可以從事與孔精加工有關的其他加工面的加工。使用不同的刀具和附件還可以進行鉆削、銑削，并且鏜床的加工精度和加工表面質量均高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設備。
由于制造武器的需要，在15世紀就已經出現了水力驅動的炮筒鏜床。1769年J.瓦特取得實用蒸汽機專利后，汽缸的加工精度就成了蒸汽機的關鍵問題。1774年英國人J.威爾金森發(fā)明炮筒鏜床，次年用于為瓦特蒸汽機加工汽缸體。1776年他又制造了一臺較為精確的汽缸鏜床。1880年前后，在德國開始生產帶前后立柱和工作臺的臥式鏜床。為適應特大、特重工件的加工，20世紀30年代發(fā)展了落地鏜床。隨著銑削工作量的增加，50年代出現了落地鏜銑床。20世紀初，由于鐘表儀器制造業(yè)的發(fā)展，需要加工孔距誤差較小的設備，在瑞士出現了坐標鏜床。為了提高鏜床的定位精度，已廣泛采用光學讀數頭或數字顯示裝置。有些鏜床還采用數字控制系統(tǒng)實現坐標定位和加工過程自動化。
1.1.2. 鏜削加工的特點
1) 鏜孔是對已鑄、鍛、鉆的孔進行加工，以擴大孔徑、提高精度、降低表面粗糙度以及孔位置的糾偏；
2) 鏜削加工的主運動是鏜刀的旋轉涌動，進給運動可以是主軸的軸向或徑向移動，也可以是工作臺的縱向或橫向移動。
3) 鏜削刀具結構簡單、種類多樣，具有較好的通用性，但鏜削加工（特別是單刃鏜刀加工）生產效率較低；
4) 鏜削加工主要適用于批量生產的零件加工及位置精度要求較高的孔的加工。
1.1.3. 鏜床的分類
鏜床分為臥式鏜床、落地鏜銑床、金剛鏜床和坐標鏜床等類型。
1） 臥式鏜床：應用最多、性能最廣的一種鏜床，適用于單件小批生產和修理車間。
2） 落地鏜床和落地鏜銑床：特點是工件固定在落地平臺上，適宜于加工尺寸和重量較大的工件,用于重型機械制造廠。
3） 金剛鏜床:使用金剛石或硬質合金刀具，以很小的進給量和很高的切削速度鏜削精度較高、表面粗糙度較小的孔，主要用于大批量生產中。
4） 坐標鏜床：具有精密的坐標定位裝置，適于加工形狀、尺寸和孔距精度要求都很高的孔，還可用以進行劃線、坐標測量和刻度等工作，用于工具車間和中小批量生產中。
5） 其他類型的鏜床還有立式轉塔鏜銑床、深孔鏜床和汽車、拖拉機修理用鏜床等。
本文中設計的鏜床主軸箱為臥式鏜床主軸箱。
1.2 主軸箱的概念
主軸箱是機床的重要的部件，是用于布置機床工作主軸及其傳動零件和相應的附加機構的。主軸箱采用多級齒輪傳動，通過一定的傳動系統(tǒng)，經主軸箱內各個位置上的傳動齒輪和傳動軸，最后把運動傳到主軸上，使主軸獲得規(guī)定的轉速和方向。主軸箱傳動系統(tǒng)的設計，以及主軸箱各部件的加工工藝直接影響機床的性能。
1.3 專用鏜床
1.3.1專用鏜床的概念
專用鏜床是根據需要加工零件的特性進行設計的一類專用機床，主要用于對較復雜零件的批量生產。
1.3.2專用機床的基本要求
評論專用機床的性能的優(yōu)劣，主要是根據下述的技術、經濟指標來判定，目的是希望設計（或者改進設計）和制造出質量好、效益好、重量輕、結構簡單、使用方便的專機。
1） 工藝范圍
機床的工藝范圍是指機床適應不同生產要求的能力。對于專用機床只能完成一個或者幾個工件的特定工序加工。一般來說，工藝范圍窄，則專用機床結構簡單，容易實現自動化，生產效率也高；工藝范圍太寬，則會使專用機床的結構趨于復雜，不能充分發(fā)揮各部件的性能，甚至會影響專用機床的主要性能的提高、增加專用機床的成本。
2） 加工精度
專用機床應該保證被加工工件達到規(guī)定的精度（包括尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度等），并能在專用機床長期使用中保持其精度。
3） 生產率和自動化程度
生產率通常是指在單位時間所能加工出的工件數量。要提高專用機床的生產率，必須縮短單個工件加工過程的總時間，包括切削加工時間、裝卸工件等輔助時間以及分攤到每個工件上的準備和終了時間。
為了提高勞動生產率、減輕工人的勞動強度以及更好的保證加工精度和精度的穩(wěn)定性，各種專用機床應當盡量提高自動化程度。設計專用機床時應根據實際情況確定其自動化程度和實現自動化所采用的手段。
4） 可靠性
機床的可靠性是指機床整個使用壽命周期內完成規(guī)定功能的能力。對于專用機床來說，它也是一項重要的技術經濟指標。要求專用機床不輕易發(fā)生或盡可能少發(fā)生故障。所謂故障是指專用機床或其零件失去所規(guī)定功能的事件。從可靠性考慮，不僅要求專用機床在使用過程中不易發(fā)生故障，而且要求其發(fā)生故障后容易維修。
5） 操作方便、工作安全
操作系統(tǒng)要簡便可靠，以減輕操作人員的勞動強度。要有各種保險裝置以消除由于誤操作而引起的危險，以避免人身及設備事故的發(fā)生。
6） 造型美觀、減少污染
要求所設計的專用機床不僅使用性能好、尺寸小、價格低廉而且外形美觀，富于時代特點，并且盡可能降低噪聲，減輕對環(huán)境的污染。
上述各項基本要求之間既相互聯系又相互制約，在設計時應加以綜合考慮。
1.4 文章的主要內容
本篇論文的主要內容是專用鏜床的主軸箱設計，其中涉及了鏜床傳動方案的確定，主傳動系統(tǒng)的總體設計以及軸的設計三部分。根據對于傳動方案的確定，通過對電動機的選擇，齒輪參數的計算，從動軸及主軸參數的計算從而確定主軸箱的設計。其中最重要的是對于傳動方案的選擇以及傳動方案的設計。
第2章 鏜床傳動方案的確定
1. 常見的傳動方案
（1） 蝸桿傳動：
蝸桿傳動由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動件。蝸桿和螺紋一樣有右旋和左旋之分。蝸桿傳動，分別稱為右旋蝸桿和左旋蝸桿。蝸桿上只有一條螺旋線的稱為單頭蝸桿，即蝸桿轉一周，渦輪轉過一齒，若蝸桿上有兩條螺旋線，就稱為雙頭蝸桿，即蝸桿轉一周，渦輪轉過兩個齒。
（2） 塔輪傳動：
通常兩個塔輪配套使用。動力和運動由主動軸輸入，通過帶和塔輪裝置由從動軸輸出。當帶所處的主動輪和從動輪直徑相等時，實現等速傳動。改變帶的位置，當帶處于主動輪直徑小于從動輪直徑位置時，實現減速傳動；處于主動輪直徑大于從動輪直徑位置時，實現增速傳動。塔輪傳動可用于需要有級變速而功率較小的地方。由于塔輪傳動裝置尺寸較大，雖然結構簡單，在機械傳動中已很少采用。
（3） 齒輪傳動：
齒輪傳動是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動力和運動的機械傳動。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動、相交軸圓錐齒輪傳動和交錯軸螺旋齒輪傳動。在所有的機械傳動中，齒輪傳動應用最廣，可用來傳遞相對位置不遠的兩軸之間的運動和動力。齒輪傳動的特點是：齒輪傳動平穩(wěn)，傳動比精確，工作可靠、結構緊湊、效率高、壽命長，使用的功率、速度和尺寸范圍大。例如傳遞功率可以從很小至幾十萬千瓦；速度最高可達300m/s；齒輪直徑可以從幾毫米至二十多米。但是制造齒輪需要有專門的設備，嚙合傳動會產生噪聲。
2.傳動方案的確定
根據畢業(yè)設計任務書要求的簡易鏜床主軸具備5級轉速，并且主軸能夠正反轉，刀具隨主軸上作旋轉運動，轉速分別為分別為100、160、220、300、360r/min。工作臺隨絲杠上作直線進給運動。根據鏜床的運動特點，刀具在切削加工過程中需要多種轉速（如鏜孔、車削內外螺紋、攻絲、銑削端面或者平面等）。鏜床最大的特色是設計考慮到設計的簡易性、操作可行性，經過諸多方面的考慮，而采用滑移齒輪最適合。認為利用滑移齒輪結構能夠簡便的將電動機轉速降為多種轉速從而滿足設計要求。故本設計中的主運動為：電動機經過滑移齒輪進行傳動，再通過主軸使刀具做旋轉運動，以實現刀具的切削運動。
3. 主軸箱內轉速圖及零件分布
主軸箱轉速圖如圖所示：
主軸箱內布局如圖所示：
第3章 主傳動系統(tǒng)的總體設計
3.1. 電動機的選擇
1. 選擇電動機類型和結構
按工作要求，由于三相異步電動機構造簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠，重量較輕，成本較低，固選用Y系列三相異步電動機為臥式結構。。結構形式：基本安裝B3型，機座帶底角，端蓋無凸緣，
2. 電動機的容量選擇
電動機輸出功率按式（1）為
P0 ………………………………………………(1)
由式（2）
PW ==kw ……………………………………(2)
因此
Pw =
P0 －電動機的工作功率kw
PW －工作機（主軸）所需功率kw
T －主軸的扭矩
n －主軸的轉速
機械傳動裝置的總效率按式（3）為
= …………………………………………（3）
－機械傳動裝置的總效率（由電動機至工作機的輸入端）
式中－ 輸入軸上軸承傳動效率
－ 第一級圓柱齒輪傳動效率
－ 第二級圓柱齒輪傳動效率
－ 中間軸上軸承傳動效率
－ 輸出軸上軸承傳動效率
查表得=0.98，=0.99，=0.99，=0.98，=0.98。
則= =
根據《實用機床設計手冊》可得公式（1），（2）
……………………………………（1）
－主切削力，單位為N。
－最大加工直徑，單位為mm。
由畢業(yè)設計任務書可得
因此=1378 N
T=……………………………………（2）
－主切削力，單位為N。
T－主軸的扭矩，單位
由畢業(yè)設計任務書可得S=
因此T=
則 P0 ==
3.確定電動機轉速
由于主軸的工作轉速為100、160、220、300、360此次設計采用的是滑移齒輪傳動機構。對于長期連續(xù)運轉，載荷變化較小，且在常溫下工作的電動機，選擇電動機時，只需要使電動機的額定功率Pm 等于或略大于電動機所需要的輸出功率P0，電動機便不會過熱。
根據容量和轉速以及前文轉速圖可以得出。，由《機械設計課程設計》查出有三種使用的電動機型號，因此有三種傳動方案，如圖表：
方案
電動機型號
額定功率Pm
Kw
電動機轉速
r/min
1
Y132-2
5.5
2900
2
Y132-6
5.5
960
3
Y132S-4
5.5
1440
綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸和齒輪傳動比，可見第三方案比較適合。因此選定電動機型號為Y132-2。
4. 計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比
由于該傳動裝置共有五級轉速，分別為：100、160、220、300、360。
故傳動比由=，
式中－高速軸傳動比
－低速軸傳動比
得出在五種轉速時得到的不同傳動比分別如下表：
100
160
220
300
360
29
18
13.2
9.6
8
5.8
4.5
4.4
3.2
3
5
4
3
3
2.7
3.2. 機械傳動裝置運動和動力參數的計算
3.2.1. 各軸的轉速、輸入功率及扭矩
該傳動裝置從電動機到工作機共有三軸，依次為I軸、II軸、III軸，且該傳動裝置共有五級轉速，分別為：100、160、220、300、360
當轉速為100時：
1） 各軸的轉速：
軸I：
軸II：
軸III：
2） 各軸的輸入功率
軸I：
軸II:
軸III:
3） 各軸的輸入轉矩
電動機的輸出轉矩
軸I：
軸II：
軸III:
固可得高速軸（輸入軸）軸I、中間軸軸II、低速軸（輸出軸）軸III的動力參數如下表所示：
不同轉速時各軸參數
100r/min
160r/min
220r/min
300r/min
360r/min
軸I轉速
2900
2900
2900
2900
2900
軸II轉速
500
644
659
900
966.67
軸III轉速
100
160
220
300
358
軸I輸入功率
4.2
4.2
4.2
4.2
4.2
軸II輸入功率
4.0
4.0
4.0
4.0
4.0
軸III輸入功率
3.9
3.9
3.9
3.9
3.9
軸I轉矩
13.6
13.6
13.6
13.6
13.6
軸II轉矩
75.76
58.78
57.47
41.8
39.18
軸III轉矩
371.24
230.43
168.98
122.89
103.68
3.2.2. 齒輪的設計
由于本次設計需要進行100、160、220、300、360五級轉速的轉換，并要求主軸能夠正反轉，固需要進行多組齒輪的設計。
1.當轉速為100時的齒輪設計：
1）中間軸與輸出軸選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數
（1）按簡圖所示的傳動方案，選用直齒輪圓柱齒輪傳動
（2）本次設計專用鏜床需要一定精度，固選用7級精度齒輪
（3）材料選擇。由《機械設計》表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
（4）選小齒輪齒數，則大齒輪齒數
（5）按軟齒而齒輪非對稱安裝，查《機械設計》表10-7可得齒寬系數
2）初步設計齒輪主要尺寸
（1） 設計準則：先由齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度計算。兩者比較校核。
（2）按齒面接觸疲勞強度計算
由《機械設計》課本可得公式（1）
……………………（1）
1.確定公式內的各計算數值
1)試選載荷系數；。
2)計算小齒輪傳遞的扭矩
3) 由《機械設計》表10-7查得齒寬系數。
4) 由《機械設計》表10-6查得材料的彈性影響系數。
5) 由《機械設計》圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。
6) 由《機械設計》可得公式（2）
……………………………………（2）
式中 N－應力循環(huán)次數；
n－齒輪的轉速，單位為r/min；
j－為齒輪每轉一圈時，同一齒面嚙合的次數；
－為齒輪的工作壽命，單位為h。
由式（2）計算應力循環(huán)次數
可得
7）由《機械設計》課本圖10-19取接觸疲勞壽命系數；
8）計算接觸疲勞需用應力。
由《機械設計》課本得公式（3）
………………………………………（3）
式中 S－疲勞強度安全系數；
－壽命系數；
－齒輪的疲勞極限。
取失效概率為1%，安全系數S=1
固
2. 計算
1） 計算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。
2） 計算圓周速度v。
3） 計算齒寬b。
4）計算齒寬與齒高之比。
模數：
齒高：
5） 計算載荷系數。
根據，7級精度，由《機械設計》課本圖10-8查得動載系數；
直齒輪，;
由《機械設計》課本表10-2查得使用系數
由《機械設計》課本表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，。
由，查《機械設計》課本圖10-13得；
固載荷系數
6） 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由《機械設計》課本可以得公式（4）
……………………………………（4）
固
7） 計算模數m。
③按齒根彎曲強度設計
由《機械設計》課本可得公式（5）
…………………………（5）
1. 確定公式內的各計算數值
1）由《機械設計》課本圖10-20c查得小齒輪彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強度極限；
2）由《機械設計》課本圖10-18取彎曲疲勞壽命系數，
3）計算彎曲疲勞許用應力
由《機械設計》課本可得公式（6）
…………………………（6）
取彎曲疲勞安全系數S=1.4，由式（6）得
4） 計算載荷系數K。
5）查取齒形系數。
由《機械設計》課本表10-5查得,
6） 查取應力校正系數
由《機械設計》課本表10-5差得，
7） 計算大小齒輪的并加以比較
可得大齒輪的數值較大
2. 設計計算
由公式（5）可得
對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數1.39并就近圓整為標準值m=2mm，按接觸強度算得分度圓直徑，算出小齒輪齒數
大齒輪齒數：
這樣設計出的齒輪，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。
④幾何尺寸計算
1. 計算分度圓直徑
2. 計算中心距
3. 計算齒輪寬度
固取大齒輪，小齒輪。
1）中間軸與輸出軸選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數
（1）按簡圖所示的傳動方案，選用直齒輪圓柱齒輪傳動
（2）本次設計專用鏜床需要一定精度，固選用7級精度齒輪
（3）材料選擇。由《機械設計》表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。
（4）選小齒輪齒數，則大齒輪齒數
（5）按軟齒而齒輪非對稱安裝，查《機械設計》表10-7可得齒寬系數
2）初步設計齒輪主要尺寸
（1） 設計準則：先由齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度計算。兩者比較校核。
（2）按齒面接觸疲勞強度計算
由《機械設計》課本可得公式（1）
……………………（1）
1.確定公式內的各計算數值
1)試選載荷系數；。
2)計算小齒輪傳遞的扭矩
7) 由《機械設計》表10-7查得齒寬系數。
8) 由《機械設計》表10-6查得材料的彈性影響系數。
9) 由《機械設計》圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。
10) 由《機械設計》可得公式（2）
……………………………………（2）
式中 N－應力循環(huán)次數；
n－齒輪的轉速，單位為r/min；
j－為齒輪每轉一圈時，同一齒面嚙合的次數；
－為齒輪的工作壽命，單位為h。
由式（2）計算應力循環(huán)次數
可得
7）由《機械設計》課本圖10-19取接觸疲勞壽命系數；
8）計算接觸疲勞需用應力。
由《機械設計》課本得公式（3）
………………………………………（3）
式中 S－疲勞強度安全系數；
－壽命系數；
－齒輪的疲勞極限。
取失效概率為1%，安全系數S=1
固
3. 計算
1） 計算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。
2） 計算圓周速度v。
4） 計算齒寬b。
4）計算齒寬與齒高之比。
模數：
齒高：
6） 計算載荷系數。
根據，7級精度，由《機械設計》課本圖10-8查得動載系數；
直齒輪，;
由《機械設計》課本表10-2查得使用系數
由《機械設計》課本表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，。
由，查《機械設計》課本圖10-13得；
固載荷系數
7） 按實際的載荷系數校正所得的分度圓直徑，由《機械設計》課本可以得公式（4）
……………………………………（4）
固
8） 計算模數m。
③按齒根彎曲強度設計
由《機械設計》課本可得公式（5）
…………………………（5）
2. 確定公式內的各計算數值
1）由《機械設計》課本圖10-20c查得小齒輪彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強度極限；
2）由《機械設計》課本圖10-18取彎曲疲勞壽命系數，
3）計算彎曲疲勞許用應力
由《機械設計》課本可得公式（6）
…………………………（6）
取彎曲疲勞安全系數S=1.4，由式（6）得
5） 計算載荷系數K。
5）查取齒形系數。
由《機械設計》課本表10-5查得,
7） 查取應力校正系數
由《機械設計》課本表10-5差得，
8） 計算大小齒輪的并加以比較
可得大齒輪的數值較大
3. 設計計算
由公式（5）可得
對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數2.45并就近圓整為標準值m=3mm，按接觸強度算得分度圓直徑，算出小齒輪齒數
大齒輪齒數：
這樣設計出的齒輪，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。
④幾何尺寸計算
4. 計算分度圓直徑
5. 計算中心距
6. 計算齒輪寬度
固取大齒輪，小齒輪。
2. 設計其余轉速時的齒輪參數
由于本次設計的專用機床共擁有五級轉速，分別為：100、160、220、300、360。固根據100時計算出的齒數可求出在其它轉速時，齒輪所需要的齒數。并根據齒輪在該轉速時的參數，來選定齒輪的材料。
又由前文計算可得輸入軸I到中間軸II的總齒數，中心距，中間軸II到輸出軸III的總齒數，中心距。由前文中計算同理可以得出其余齒輪參數，具體如下表：
齒輪參數
齒數
分度圓直徑
齒輪寬度
模數
高速軸上齒輪1
30
60
40
2
高速軸上齒輪2
55
110
2
中間軸上齒輪3
174
348
50
2
中間軸上齒輪4
149
298
2
中間軸上齒輪5
30
90
3
中間軸上齒輪6
41
123
3
中間軸上齒輪7
75
225
3
低速軸上齒輪8
150
450
3
低速軸上齒輪9
139
417
3
低速軸上齒輪10
105
315
3
3. 主軸箱內齒輪分布
根據前文中對于主軸箱內的布局，并經過對于齒輪參數的計算，又由于本次設計的專用鏜床主軸箱需要五級速度，分別為100、160、220、300、360r/min。因為該滑移齒輪組共擁有六級變速，而由于任務書要求，故只采用前五級主軸轉速。故主軸箱內齒輪分布位置如下圖所示：
第4章 軸的設計
4.1. 從動軸的設計計算
1. 軸的選材
1）由《機械設計》課本表15-1，選軸的材料為45號鋼（調質）
2）由《機械設計》課本表15-1，查得抗拉強度極限，許用彎
曲應力。
3）由《機械設計》課本表15-3，由于材料為45號鋼，查得，
。
2. 高速軸I(輸入軸)的設計
1) 初步確定軸的最小直徑
高速軸I（輸入軸）與電機直接相連，軸上齒輪，選擇固定裝配。其裝配圖如下圖所示：
由《機械設計》課本可得公式（1）
………………………………………（1）
式中：P－軸傳遞的功率，單位為Kw
n－軸的轉速，單位為r/min
由公式(1)可得
考慮到高速軸I與電機直接用聯軸器相連，并且軸上需要以平鍵與二聯齒輪進行連接。由《機械設計》課本可知對于直徑的軸時，有一個鍵槽時，軸的直徑增大；有兩個鍵槽時，軸的直徑應增大。然后將軸的直徑圓柱為標準直徑。固取。
由于高速軸I選擇LX1型聯軸器，固取，半聯軸器長度，
半聯軸器與軸配合的?？组L度.
2) 高速軸I的結構設計
(1) 為了滿足半聯軸器的軸向定位要求，I-II軸段右端需要軸肩，固取II-III段的直徑；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。半聯軸器與軸配合的?？组L度.，為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上，固I-II段的長度應比略短一點，固取。
(2) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受到軸向力和徑向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求，并根據，由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承30325，其尺寸為，固??；而。
右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊上查到30325型軸承的定位軸肩高度，因此，取。
(3) 取安裝齒輪段的軸段IV-V的直徑；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。由于已知齒輪齒寬，而又由于采用雙聯齒輪，固為了使套筒面可靠的壓緊齒輪，此軸段應略短于齒輪寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。
(4) 軸承端蓋的總寬度為10mm（由減速器及軸承端蓋的結構設計而定）。根據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑的要求，取端蓋的外端面與半聯軸器右端面得間距，固取。
(5) 由箱體內實際裝配情況考慮，得，。
至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。
具體參數如下圖所示：
3. 中間軸II的設計
1）初步確定軸的最小直徑
中間軸II并不與輸入輸出端直接相連，軸上齒輪，，，，選擇滑移齒輪裝配。其裝配圖如下圖所示：
由《機械設計》課本可得公式（1）
………………………………………（1）
式中：P－軸傳遞的功率，單位為Kw
n－軸的轉速，單位為r/min
由公式(1)可得
考慮到中間軸II不用與聯軸器相連，但是軸上需要以花鍵與齒輪進行連接。由《機械設計》課本可知對于直徑的軸時，有一個鍵槽時，軸的直徑增大；有兩個鍵槽時，軸的直徑應增大。然后將軸的直徑圓柱為標準直徑。固取。
2）中間軸II的結構設計
(1) 初步選擇滾動軸承。由于中間軸II左端不用于聯軸器相連，固選擇與軸承相連接。因軸承同時受到軸向力和徑向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求，并根據，由軸承產品目錄中初步選取0基本游隙組、標準精度級的單列圓錐滾子軸承30325，其尺寸為，因此，故取I-II段直徑，。
(2) 取安裝齒輪的軸段2的直徑。由于為滑移齒輪，固無須進行軸向固定，而由于已知齒輪齒寬，固。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。
由于中間軸II并不與輸入或輸出端直接相連，固其他段軸的算法如上相同，具體參數如圖所示。
4.2主軸的設計計算
主軸與鏜刀直接相連，軸上齒輪，，選擇固定裝配。其裝配圖如下圖所示：
由《機械設計》課本可得公式（1）
………………………………………（1）
式中：P－軸傳遞的功率，單位為Kw
n－軸的轉速，單位為r/min
由公式(1)可得
考慮到低速軸III（輸出軸）需要以鍵與齒輪進行連接。由《機械設計》課本可知對于直徑的軸時，有一個鍵槽時，軸的直徑增大；有兩個鍵槽時，軸的直徑應增大。然后將軸的直徑圓柱為標準直徑。固取。
由于低速軸III（輸出軸）與高速軸I（輸入軸）所需計算相同，故詳細參數如圖所示。
4.3鍵連接的選擇與計算
1.高速軸I（輸入軸）上的鍵選擇
由《機械設計》課本表6-1查表知當時，故高速軸（輸入軸）與齒輪連接的鍵選擇，鍵長，材料為鋼。
由《機械設計》課本表6-1查表知時，故高速軸（輸入軸）與齒輪連接的鍵選擇，鍵長，材料為鋼。
2. 中間軸II上的鍵選擇
由于中間軸II不需與聯軸器相連接，所以不用選擇與聯軸器相連的鍵，僅需選擇與齒輪相連的鍵。且中間軸II上共有5個齒輪且均為滑移齒輪，固選擇花鍵連接方式?；ㄦI采用矩形花鍵連接。由《機械設計》課本可得公式（1）
…………………………………（1）
式中：—載荷分配不均系數，與齒數多少有關，一般取，齒
數多時取偏小值；
z—花鍵的齒數；
l—齒的工作長度；
h—花鍵齒側面的工作高度；
—花鍵的平均直徑。
由公式（1）計算得。
經校核，中間軸的鍵強度符合要求。
3.低速軸（輸出軸）III上的鍵選擇
由《機械設計》課本表6-1查表知時，故高速軸（輸入軸）
與齒輪連接的鍵選擇，鍵長，材料為鋼。
第5章 全文總結
本次畢業(yè)設計使理論與實際更加接近，不僅加深了對所學知識的理解，而且為將來繼續(xù)學習深造打下了堅實的基礎。這次設計主要內容是鏜床主軸箱的設計。其中包括了鏜床的用途和相關技術要求，根據所要求加工零件設計專用鏜床的主軸箱傳動部分。在齒輪和軸的參數計算還涉及到了許多機械專業(yè)方面的基礎知識，并且了解到如何進行多級轉速的轉變，并掌握了如何針對齒輪與軸、軸與軸承之間的連接關系與連接方式，能很好的進行連接方式的選擇。
在本次設計全部完成之后，具備了系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)的設計知識，掌握了軸類和齒輪在主軸箱內如何進行選擇的知識，，對常用的機械材料能夠合理選用；可以良好的設計一條傳動線路，并且能夠及時針對不同轉速做出不同的設計，提出改進方案。
本次設計，讓我將大學四年的所學所用可以更好的學以致用并且可以更好的將理論與實際相結合。
致謝
歷時半年的畢業(yè)設計在忙碌中即將結束，我已經全部完成了我的課題任務。此時，大學四年的學習生活也即將結束。這次畢業(yè)論文和設計得到了很多老師、同學的幫助。其中我的導師李文燕老師對我的關心和支持尤為重要，她為人隨和熱情，治學嚴謹細心。在閑聊中她總是能像知心朋友一樣鼓勵我，感謝她在整個畢業(yè)設計過程中給予我方方面面幫助。在長達一學期的畢業(yè)設計中我收獲頗多。尤其是加強了綜合運用知識的能力，提高了機械設計的能力和水平。這次專用鏜床的主軸箱設計使我對主軸箱內的傳動系統(tǒng)有了一個比較清晰的認識，對機械制造領域知識也有了整體的概念。十分感謝文燕老師在整個設計過程中給予的悉心指導和諸多幫助。
最后，我向辛勤培育了我四年的西北工業(yè)大學明德學院機電工程系的全體老師致以崇高的敬意及衷心的感謝。
畢業(yè)設計小結
隨著畢業(yè)日子的到來，我的畢業(yè)設計也接近尾聲。經過幾個月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設計以前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做畢業(yè)設計發(fā)現自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質，更得注重對理論的學習。
機械設計制造及其自動化專業(yè)涵蓋面非常廣，它涉及到機械設計、機械制造和自動化控制三大方面，我這次選擇的的是機械設計、制造類型的課題—專用鏜床的主軸箱設計，主要是計算主軸箱內參數并作圖，它要求學生能結合對課本的學習，綜合運用所學的基礎和技術知識，聯系生產實際和機器的集體工作條件，去設計和利用所用到的零部件及簡單的機械，起到從基礎課程到專業(yè)課程承前啟后的橋梁作用，有對機械設計工作者進行基礎素質培養(yǎng)的啟蒙作用。
此刻，我要感謝機電工程系的全體老師幾年來對我的指導和幫助，他們嚴謹的治學態(tài)度使我得到的不僅是知識，還有他們對知識孜孜不倦追求的精神及做人的品質。感謝我的指導老師李郁對我悉心的指導和幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。
總之，整個畢業(yè)設計的過程讓我受益匪淺。再次感謝我的指導老師給予我的幫助，同時也感謝我的同學們給我的意見和建議。
附錄
1.參考文獻和書目
[1]杜君文·《機械制造技術裝備及設計》·天津大學出版社·2007（10）
[2]李立德·《機械制造裝備設計》·高等教育出版社·2010（6）
[3]李立德·《機械制造裝備設計課程設計》·高等教育出版社·2009（5）
[4]高安邦·《實用機床設計手冊》·機械工業(yè)出版社·2010（4）
[5]馬蘭·《機械制圖》·機械工業(yè)出版社·2006（5）
[6]孫桓·《機械原理》·高等教育出版社·2006（5）
[7]濮良貴·《機械設計》·高等教育出版社·2006（5）
[8]黃珊秋·《機械設計課程設計》·高等教育出版社·2006（5）
2.零件圖 3張
3.主軸箱裝配圖 1張
37
收藏