題目3-分級變速主傳動系統(tǒng)的設(shè)計 Nmin=63rmin；Nmax=500rmin；Z=7級；公比為1.41；電動機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440rmin

題目3-分級變速主傳動系統(tǒng)的設(shè)計 Nmin=63rmin；Nmax=500rmin；Z=7級；公比為1.41；電動機(jī)功率P=4kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440rmin,題目3-分級變速主傳動系統(tǒng)的設(shè)計,Nmin=63rmin,Nmax=500rmin,Z=7級,公比為1.41,電動機(jī)功率P=4kW,電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440rmin,題目,分級,變速,傳動系統(tǒng),設(shè)計,nmin 哈爾濱理工大學(xué) 課 程 設(shè) 計 題 目：機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計 院 、 系：機(jī)械動力工程學(xué)院 班 級：機(jī)械 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 摘 要 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計內(nèi)容有理論分析與設(shè)計計算，圖樣技術(shù)設(shè)計和技術(shù)文件編制三部分組成。 1、理論分析與設(shè)計計算： （1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計。設(shè)計方案的分析，最佳功能原理方案的確定。 （2）根據(jù)總體設(shè)計參數(shù)，進(jìn)行傳動系統(tǒng)運動設(shè)計和計算。 （3）根據(jù)設(shè)計方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動力計算與校核。 2、圖樣技術(shù)設(shè)計： （1）選擇系統(tǒng)中的主要組件。 （2）圖樣的設(shè)計與繪制。 3、編制技術(shù)文件： （1）對于課程設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行自我技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價。 （2）編制設(shè)計計算說明書。 關(guān)鍵詞 分級變速；傳動系統(tǒng)設(shè)計,傳動副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式，齒輪模數(shù)，傳動比，計算轉(zhuǎn)速 目錄 摘 要 2 目錄 3 一、課程設(shè)計目的 4 二、課程設(shè)計題目，主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求分級、 4 三、運動設(shè)計 4 1.確定極限轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速數(shù)列，結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式 4 2.主傳動轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 6 3.計算齒輪齒數(shù) 7 四、動力計算 9 1.傳動件的計算轉(zhuǎn)速 9 2.傳動軸和主軸的軸徑設(shè)計 9 3.計算齒輪模數(shù)及尺寬，分度圓直徑 10 4.帶輪設(shè)計 11 五、主要零部件選擇 13 1.軸承的選取 13 2.鍵的選取 13 六、校核 14 1.齒輪校核 14 2 .主軸彎曲剛度校核 16 3.軸承校核 16 4.潤滑與密封 16 七、結(jié)束語 17 八、參考文獻(xiàn) 17 一、課程設(shè)計目的 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》課程設(shè)計是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計，使學(xué)生能夠運用所學(xué)過的基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)等實踐技能，達(dá)到鞏固，加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過課程設(shè)計，分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型結(jié)構(gòu)，進(jìn)行選擇和改進(jìn)；結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主轉(zhuǎn)動設(shè)計，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計步驟和方法的目的。通過設(shè)計，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計手冊，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧，提高學(xué)生設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。 二、課程設(shè)計題目，主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求分級、 分級變速主傳動系統(tǒng)的設(shè)計題目3：技術(shù)參數(shù)：Nmin=63r/min，Nmax=500r/min, Z=7級，公比為1.41；電動機(jī)功率P=4KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min 三、運動設(shè)計 1.確定極限轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速數(shù)列，結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式 （1）確定極限轉(zhuǎn)速,公比、變速級數(shù) Nmin=63r/min ,Nmax=500r/min; =1.41; z=7 (2) 轉(zhuǎn)速數(shù)列： 63r/min,90r/min,125r/min,180r/min,250r/min,355r/min, 500r/min 共7級 （3）確定極限轉(zhuǎn)速： Rn=Nmax/Nmin=500/63=7.94 （4）確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式 （1）寫傳動結(jié)構(gòu)式：主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)Z=7. 結(jié)構(gòu)式7=21×22×23 （2）畫結(jié)構(gòu)網(wǎng)： 1 Z=21×22×23 2.主傳動轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 選擇電動機(jī)：采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)繪制轉(zhuǎn)速圖。 7=21×22×23 傳動系統(tǒng)圖 3.計算齒輪齒數(shù) (1)、齒數(shù)計算 基本組傳動比分別為1/1.41 1/2 Sz= 72 75 84 93 96 …… 取Sz=72,小齒輪齒數(shù)分別為:31、24 Z1 / Z1’ =31/41, Z2 / Z2’ =24/48 第二擴(kuò)大組傳動比分別為1/1.41、1/2.8 取Sz=87,小齒輪齒數(shù):36、23 Z4/Z4’=36/51，Z5/Z5’=23/64 第三擴(kuò)大組傳動比分別為1.41：1、1/2 取Sz=96,小齒輪齒數(shù):40、32 Z4/Z4’=40/56，Z5/Z5’=32/64 (2)校核各級轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差 實際傳動比所造成主軸轉(zhuǎn)速誤差 ，其中為實際轉(zhuǎn)速，n為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。 N 500 355 250 180 125 90 63 n 510.6 360 255.3 180 127.7 91.1 64.2 誤差值 2.1% 1.4% 2.1% 0 2.1% 1.2% 1.9% 以上誤差值均小于4.1% 故合格. 四、動力計算 1.傳動件的計算轉(zhuǎn)速 軸 序 號 電動機(jī)(0) I軸 II軸 III軸 IV軸 計算轉(zhuǎn)速r/min 1440 710 355 125 99.6 最小齒輪的計算轉(zhuǎn)速如下: Z1 Z1’ Z2 Z2’ Z3 Z3’ Z4 Z4’ Z5 Z5’ Z6 Z6’ 710 355 710 355 355 125 355 125 125 100 125 100 2.傳動軸和主軸的軸徑設(shè)計 （1）傳動軸軸徑初定 Ⅰ軸：p=4kw,n=710r/min,=0.5帶入公式： =29.6mm,圓整取d=30mm Ⅱ軸：p=4kw,n=355r/min,=0.5 =35.3mm,圓整取d=36mm III軸：p=4kw,n=125r/min,=0.5帶入公式： =45.8mm,圓整取d=46mm （2）主（IV）軸軸頸直徑確定： 查表4-9選擇主軸前端直徑D1=80mm,后端直徑D2=64mm 軸承內(nèi)徑d/D小于0.7 則取d=50mm 材料：45鋼。熱處理：調(diào)質(zhì)Hre22-28 主軸懸伸量：a/D1=1.25--2.5 a=(1.25—2.5)D1=(1.25—2.5)x(80+64/2)=90—180 取a=120mm 最佳跨距 3.計算齒輪模數(shù)及尺寬，分度圓直徑 （1）計算齒輪模數(shù) 40Gr整體淬火 []=650mpa mj=16338 3 Nd—驅(qū)動電動機(jī)功率 u---大齒輪與小齒輪齒數(shù)比 Z1--小齒輪齒數(shù) m----齒寬系數(shù)m=B/m=6-10 取m=8 nj----計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速 []---許用接觸應(yīng)力 a).u=z1/z1’=24/48,nj =710r/min mj=16338 3=1.85 取m1=2 b).u=z2/z2’=23/64,nj =355r/min mj=16338 3=2.6 取m2=3 c).u=z3/z3’=32/64,nj =125r/min mj=16338 3=2.72取m3=3 （2）計算齒輪分度圓及尺寬 d1=m1z1=231=62mm d1′=m1z1′=241=82mm d2=m2z2=224=48mm d2′=m2z2′=248=96mm d3=m3z3=336=108mm d3′=m3z3′=351=153mm d4=m4z4=323=69mm d4′=m4z4′=364=192mm d5=m5z5=340=120mm d5′=m5z5′=356=168mm d6=m6z6=332=96mm d6′=m6z6′=364=192mm B12=m=82=16mm B34=m=83=24mm B56=m=83=24mm 4.帶輪設(shè)計 （1）確定計算功率: P=4kw,K為工作情況系數(shù)，查表取K=1.1，pd=kAP=1.14=4.4kw （2）選擇V帶的型號: 根據(jù)pd,n1=1440r/min查表選擇A型V帶 d1=90mm （3）確定帶輪直徑d1,d2 小帶輪直徑d1=90mm 驗算帶速v=d1n1/(601000)= 901440/(601000)=6.78m/s 從動輪直徑d2=n1d1/n2=144090/710=182.5mm取d2=190mm 計算實際傳動比i=d2/d1=190/90=2.11 相對誤差: ︱i0-i/i0︱=︱(1440/710-2.11)/(1440/710)︱=4.0%<5% 合格 （4）定中心矩a和基準(zhǔn)帶長Ld [1]初定中心距a0 0.7(d1d2)a02(d1+d2)) 196a0560取ao=300mm [2]帶的計算基準(zhǔn)長度 Ld0≈2a0+/2(d1+d2)+(d2-d1)2/4a0 ≈2300+/2(90+190)+(190-90)2 /4300 ≈1047.93mm 查[1]表3.2取Ld0=1000mm [3]計算實際中心距 a≈a0+(Ld-Ld0)/2=300+(1047.93-1000)/2=323.97mm [4]確定中心距調(diào)整范圍 amax=a+0.03Ld=323.97+0.031000=353.97mm amin=a-0.015Ld=323.97-0.0151000=308.97mm （5）驗算包角: 1=180°（d2-d1）/a57.3°=180-(200-90)/332.557.3°=163.4°>120° （6）確定V帶根數(shù)： 確定額定功率：P0 由查表并用線性插值得P0=0.16kw 查表得功率增量P0=0.17kw 查表得包角系數(shù)K=0.95 查表得長度系數(shù)Kl=0.89 確定帶根數(shù)：ZPd/(P0+P0)KKl=4.4/(1.06+0.17) 0.950.89=3.02取Z=4 五、主要零部件選擇 1.軸承的選取 （1）帶輪：選用深溝球軸承，型號：6205 （2）一軸：選用深溝球軸承，型號：6205 （3）二軸：采用深溝球軸承，型號：6206 （4）三軸：采用深溝球軸承，型號：6208 （5）主軸：主軸是傳動系統(tǒng)之中最為關(guān)鍵的部分，因此應(yīng)該合理的選擇軸承。 從主軸末端到前端依次選擇軸承為角接觸軸承，型號：7012C; 深溝球軸承，型號：6210 雙列圓柱滾子軸承，型號：NN3000K， 2.鍵的選取 （1）帶輪：選平鍵：87 （2）1軸：選平鍵：87 花鍵：626606 （3）2軸：選平鍵：108 花鍵：832366 （4）3軸：選平鍵：108 花鍵：842468 （5）4軸：選花鍵：8626812 六、校核 1.齒輪校核 直角圓柱齒輪的應(yīng)力驗算公式： 軸序號 I I II II II II III III III III IV IV 齒輪齒數(shù)Z 31 24 41 48 36 23 51 64 56 32 40 64 模數(shù)M 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 分度圓d 62 48 82 96 108 69 153 192 168 96 120 192 齒根圓直徑df 57 43 77 91 100.5 61.5 145.5 184.5 160.5 88.5 112.5 184.5 齒頂圓直徑da 66 52 86 100 114 75 159 198 174 102 126 198 （1）一軸到二軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為29 查設(shè)計手冊可得以下數(shù)據(jù)： 接觸應(yīng)力： ， [為傳遞的額定功率（KW）] 將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 彎曲應(yīng)力： ，， 將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 （2）二軸到三軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為20 查設(shè)計手冊可得以下數(shù)據(jù)： 接觸應(yīng)力： ， [為傳遞的額定功率（KW）] 將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 彎曲應(yīng)力： ， 將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 2 .主軸彎曲剛度校核 （1）主軸剛度符合要求的條件如下： a主軸的前端部撓度 b主軸在前軸承處的傾角 c在安裝齒輪處的傾角 (2)計算如下： 前支撐為雙列圓柱滾子軸承，后支撐為角接觸軸承架立放圓柱滾子軸承跨距L=450mm. 當(dāng)量外徑 de== 主軸剛度： 因為di/de=25/285=0.088<0.7,所以孔對剛度的影響可忽略； ks==2kN/mm 剛度要求：主軸的剛度可根據(jù)機(jī)床的穩(wěn)定性和精度要求來評定 3.軸承校核 4.潤滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種： 1）密封圈——加密封裝置防止油外流。。 2）疏導(dǎo)——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱? 第七章 結(jié)構(gòu)設(shè)計 7.1結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計由于時間的限制，一般只畫展開圖。 主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機(jī)械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題。 精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。 主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機(jī)床設(shè)計的重點，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是： (2) 布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。 (3) 檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時 改正。 (4) 確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確 定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。 7.2展開圖及其布置 展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個平面上。 I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)。 總布置時需要考慮制動器的位置。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動扭矩太大，是制動尺寸增大。 齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。 7.3 I軸（輸入軸）的設(shè)計 將運動帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)軸的剛度或使軸部受帶的拉力（采用卸荷裝置）。I軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是在箱外組裝好I軸在整體裝入箱內(nèi)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上，通過法蘭盤將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。 車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時退刀。車螺紋時，換向頻率較高。實現(xiàn)政反轉(zhuǎn)的變換方案很多，我們采用正反向離合器。正反向的轉(zhuǎn)換在不停車的狀態(tài)下進(jìn)行，常采用片式摩擦離合器。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。 在確定軸向尺寸時，摩擦片不壓緊時，應(yīng)留有0.2～0.4的間隙，間隙應(yīng)能調(diào)整。 離合器及其壓緊裝置中有三點值得注意： 1） 摩擦片的軸向定位：由兩個帶花鍵孔的圓盤實現(xiàn)。其中一個圓盤裝 在花鍵上，另一個裝在花鍵軸上的一個環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過一個花鍵齒，和軸上的花鍵對正，然后用螺釘把錯開的兩個圓盤連接在一起。這樣就限制了軸向和周向德兩個自由度，起了定位作用。 2） 摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動實現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封閉 系統(tǒng)，不增加軸承軸向復(fù)合。 3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)使加力環(huán)推動擺桿和鋼球的運動是不可逆的，即操縱力撤 消后，有自鎖作用。 I軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當(dāng)離合器接通時才和軸一起轉(zhuǎn)動。但脫開的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）。結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮這點。 齒輪與軸之間的軸承可以用滾動軸承也可以用滑動軸承?；瑒虞S承在一些性能和維修上不如滾動軸承，但它的徑向尺寸小。 空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤滑。 7.4 齒輪塊設(shè)計 7.4.1齒輪塊設(shè)計 齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個齒輪上的載荷是變化的。同時由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計時，應(yīng)充分考慮這些問題。 齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素： 1） 是固定齒輪還是滑移齒輪； 2） 移動滑移齒輪的方法； 3） 齒輪精度和加工方法； 變速箱中齒輪用于傳遞動力和運動。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時，圓周速度越高，振動和噪聲越大，根據(jù)實際結(jié)果得知，圓周速度會增加一倍，噪聲約增大6dB。 工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲的影響比運動誤差要大，所以這兩項精度應(yīng)選高一級。 為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動齒輪都要選用較高的精度。大都是用7—6—6，圓周速度很低的，才選8—7—7。如果噪聲要求很嚴(yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選6—5—5。當(dāng)精度從7—6—6提高到6—5—5時，制造費用將顯著提高。 不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結(jié)構(gòu)要求也有所不同。 8級精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。 7級精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的7級齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于7，或者淬火后在衍齒。 6級精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒輪，必須磨齒才能達(dá)到6級。 機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。 7.4.2 其他問題 滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應(yīng)予注意。 選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機(jī)械加工時的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。 齒輪磨齒時，要求有較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的齒輪塊。有時為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。 要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠?；讫X輪在軸向位置由操縱機(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配時最后調(diào)整確定。 7.5傳動軸的設(shè)計 機(jī)床傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機(jī)構(gòu)能正常工作。 首先傳動軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。 傳動軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專門加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無困難。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸。 花鍵軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。 軸的部分長度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為65～85。 機(jī)床傳動軸常采用的滾動軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時在沒有軸向力時，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。 同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時加工幾個同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對于支撐跨距長的箱體孔，要從兩邊同時進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進(jìn)刀）伸進(jìn)鏜桿，同時加工各孔；對中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計時應(yīng)盡可能避免。 既要滿足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。 兩孔間的最小壁厚，不得小于5～10，以免加工時孔變形。 花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。 一般傳動軸上軸承選用級精度。 傳動軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對受軸向力的軸，其軸向定位就更重要。 回轉(zhuǎn)的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時應(yīng)注意： 5. 軸的長度。長軸要考慮熱伸長的問題，宜由一端定位。 6. 軸承的間隙是否需要調(diào)整。 7. 整個軸的軸向位置是否需要調(diào)整。 8. 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。 9. 加工和裝配的工藝性等。 7.6 主軸組件設(shè)計 主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車床）或者刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運動，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計時主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個方面考慮。 7.6.1 各部分尺寸的選擇 主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。 1） 內(nèi)孔直徑 車床主軸由于要通過棒料，安裝自動卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢。 2） 軸頸直徑 前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計時，一般先估算或擬定一個尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。 3） 前錐孔直徑 前錐孔用來裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。 4） 支撐跨距及懸伸長度 為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇?，一般推薦?。?=3～5，跨距小時，軸承變形對軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時，應(yīng)選大值，軸剛度差時，則取小值。 跨距的大小，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時力求接近上述要求。 7.6.2 主軸軸承 1）軸承類型選擇 主軸前軸承有兩種常用的類型： 雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。 與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種： 600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。 推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。 向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機(jī)床。 2）軸承的配置 大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個支撐，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以用兩個支撐的主要支撐，第三個為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約0.03～0.07），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時，輔助支撐軸承才起作用。 軸承配置時，除選擇軸承的類型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實際要求確定。 在配置軸承時，應(yīng)注意以下幾點： （2） 每個支撐點都要能承受經(jīng)向力。 （3） 兩個方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。 （4） 徑向力和兩個方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都由機(jī)床支撐件承受。 3）軸承的精度和配合 主軸軸承精度要求比一般傳動軸高。前軸承的誤差對主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級。 普通精度級機(jī)床的主軸，前軸承的選或級，后軸承選或級。選擇軸承的精度時，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。 軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。 1） 軸承間隙的調(diào)整 為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過大的預(yù)負(fù)載對提高剛度沒有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會增大，軸承壽命將因此而降低。 軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對外圈可以移動，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動時，由于1：12的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。 其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問題。特別要注意：調(diào)整落幕的端面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長，誤差的影響越小。 螺母端面對螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。 7.6.3 主軸與齒輪的連接 齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面（錐度一般取1：15左右）。錐面配合對中性好，但加工較難。平鍵一般用一個或者兩個（相隔180度布置），兩國特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問題。 7.6.4 潤滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種： 1）堵——加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留0.1～0.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個或幾個并列的溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。 2）疏導(dǎo)——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱? 7.6.5 其他問題 主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。 當(dāng)后支承采用推力軸承時，推力軸承承受著前向后的軸向力，推力軸承緊靠在孔的內(nèi)端面，所以，內(nèi)端面需要加工，端面和孔有較高的垂直度要求，否則將影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。支承孔如果直接開在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。為此，可以加一個杯形套孔解決，套孔單獨在車床上加工，保證高的端面與孔德垂直度。 主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結(jié)構(gòu)等。各種牌號鋼材的彈性模量基本一樣，對剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機(jī)床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用或其他合金鋼。主軸頭部需要淬火，硬度為50～55。其他部分處理后，調(diào)整硬度為220～250。 結(jié)束語 1、本次課程設(shè)計是針對《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》專業(yè)課程基礎(chǔ)知識的一次綜合性應(yīng) 用設(shè)計，設(shè)計過程應(yīng)用了《機(jī)械制圖》、《機(jī)械原理》、《工程力學(xué)》等。 2、本次課程設(shè)計充分應(yīng)用了以前所學(xué)習(xí)的知識，并應(yīng)用這些知識來分析和解決實際問題。 3、本次課程設(shè)計進(jìn)一步掌握了一般設(shè)計的設(shè)計思路和設(shè)計切入點，同時對機(jī)械部件的傳動設(shè)計和動力計算也提高了應(yīng)用各種資料和實際動手的能力。 4、本次課程設(shè)計進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求，掌握了機(jī)械設(shè)計的基本技能。 5、本次課程設(shè)計由于學(xué)習(xí)知識面的狹窄和對一些概念的理解不夠深刻，以及缺乏實際設(shè)計經(jīng)驗，使得設(shè)計黨中出現(xiàn)了許多不妥和錯誤之處，誠請老師給予指正和教導(dǎo)。 參考文獻(xiàn) 【1】、段鐵群 主編 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計》 科學(xué)出版社 第一版 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