機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)

機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì),機(jī)床,主軸,課程設(shè)計(jì) 15 1． 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)： （1） 尺寸參數(shù)： 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑： 400mm 刀架上的最大回轉(zhuǎn)直徑： 200mm 主軸通孔直徑： 40mm 主軸前錐孔： 莫式6號(hào) 最大加工工件長(zhǎng)度： 1000mm （2） 運(yùn)動(dòng)參數(shù)： 根據(jù)工況，確定主軸最高轉(zhuǎn)速有采用YT15硬質(zhì)合金刀車削碳鋼工件獲得，主軸最低轉(zhuǎn)速有采用W16Cr4V高速鋼刀車削鑄鐵件獲得。 nmax= 圖表 1 = 25r/min nmin= =1120r/min 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值表，選擇機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速為1120/min，最低轉(zhuǎn)速為25/min 公比取1.41，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=12。 （3） 動(dòng)力參數(shù)： 電動(dòng)機(jī)功率4KW 選用Y112M-4型電動(dòng)機(jī) 2． 確定結(jié)構(gòu)方案： （1） 主軸傳動(dòng)系統(tǒng)采用V帶、齒輪傳動(dòng)； （2） 傳動(dòng)形式采用集中式傳動(dòng)； （3） 主軸換向制動(dòng)采用雙向片式摩擦離合器和帶式制動(dòng)器； （4） 變速系統(tǒng)采用多聯(lián)滑移齒輪變速。 3． 主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)： （1） 擬訂結(jié)構(gòu)式： 1） 確定變速組傳動(dòng)副數(shù)目： 實(shí)現(xiàn)12級(jí)主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫(xiě)成多種傳動(dòng)副組合： A．12=3*4 B. 12=4*3 C。12=3*2*2 D．12=2*3*2 E。12=2*2*3 方案A、B可節(jié)省一根傳動(dòng)軸。但是，其中一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)變速傳動(dòng)副，增大了該軸的軸向尺寸。這種方案不宜采用。 根據(jù)傳動(dòng)副數(shù)目分配應(yīng)“前多后少”的原則，方案C是可取的。但是，由于主軸換向采用雙向離合器結(jié)構(gòu)，致使Ⅰ軸尺寸加大，此方案也不宜采用，而應(yīng)選用方案D 2） 確定變速組擴(kuò)大順序： 12=2*3*2的傳動(dòng)副組合，其傳動(dòng)組的擴(kuò)大順序又可以有以下6種形式： A．12=21*32*26 B。12=21*34*22 C．12 =23*31*26 D。12=26*31*23 E．22*34*21 F。12=26*32*21 根據(jù)級(jí)比指數(shù)非陪要“前疏后密”的原則，應(yīng)選用第一種方案。然而，對(duì)于所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)，將會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題： 圖表 2 ① 第一變速組采用降速傳動(dòng)（圖1a）時(shí)，由于摩擦離合器徑向結(jié)構(gòu)尺寸限制，使得Ⅰ軸上的齒輪直徑不能太小，Ⅱ軸上的齒輪則會(huì)成倍增大。這樣，不僅使Ⅰ-Ⅱ軸間中心距加大，而且Ⅱ-Ⅲ軸間的中心距也會(huì)加大，從而使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸增大。這種傳動(dòng)不宜采用。 ② 如果第一變速組采用升速傳動(dòng)（圖1b），則Ⅰ軸至主軸間的降速傳動(dòng)只能由后兩個(gè)變速組承擔(dān)。為了避免出現(xiàn)降速比小于允許的極限值，常常需要增加一個(gè)定比降速傳動(dòng)組，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這種傳動(dòng)也不是理想的。 如果采用方案C，即12 =23*31*26，則可解決上述存在的問(wèn)題（見(jiàn)圖1c）。其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2所示。 圖表 3 （2） 繪制轉(zhuǎn)速圖： 1） 驗(yàn)算傳動(dòng)組變速范圍： 第二擴(kuò)大組的變速范圍是R2 = =8， 符合設(shè)計(jì)原則要求。 2） 分配降速比： 該車床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)共設(shè)有四個(gè)傳動(dòng)組，其中有一個(gè)是帶傳動(dòng)。根據(jù)降速比分配應(yīng)“前慢后快”的原則及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動(dòng)組最小傳動(dòng)比。 U= 圖表 4 = = = 3） 繪制轉(zhuǎn)速圖：（見(jiàn)附圖1） （3） 確定齒輪齒數(shù)： 利用查表法求出各傳動(dòng)組齒輪齒數(shù)如下表： 變速組 第一變速組 第二變速組 第三變速組 齒數(shù)和 72 72 106 齒輪 z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 z10 z11 z12 z13 z14 齒數(shù) 24 48 42 30 19 53 24 48 30 42 18 72 60 30 傳動(dòng)過(guò)程中，會(huì)采用三聯(lián)滑移齒輪，為避免齒輪滑移中的干涉，三聯(lián)滑移齒輪中最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于4。所選齒輪的齒數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。 （4） 驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差： 主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下式計(jì)算： n = nE* 圖表 5 (1-ε)u1 u2 u3 式中 u1 u2 u3 分別為第一、第二、第三變速組齒輪傳動(dòng)比。 ε取0.05 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差的絕對(duì)值表示： △ n = | |≤10（Φ-1）% 其中主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤差表 主軸轉(zhuǎn)速 n1 n2 n3 n4 n5 n6 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 26.5 37.5 53 75 106 150 實(shí)際轉(zhuǎn)速 27.3 37.75 53.93 75.78 105.7 151 轉(zhuǎn)速誤差% 3.0 0.7 1.8 1.0 0.3 0.67 主軸轉(zhuǎn)速 n7 n8 n9 n10 n11 n12 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 212 300 425 600 850 1180 實(shí)際轉(zhuǎn)速 216.53 302 431.43 606.3 845.6 1208 轉(zhuǎn)速誤差% 2.1 0.67 1.5 1.1 0.5 2.3 轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。 （5） 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖：（見(jiàn)附圖2） 4． 估算傳動(dòng)件參數(shù)，確定其結(jié)構(gòu)尺寸： （1） 確定傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速： 1） 主軸： 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速是第一個(gè)三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速，即 nj = nmin 圖表 6 =74.3r/min 即n4=75r/min; 2） 各傳動(dòng)軸： 軸Ⅲ可從主軸為75r/min按72/18的傳動(dòng)副找上去，似應(yīng)為300r/min。但是由于軸Ⅲ上的最低轉(zhuǎn)速106r/min經(jīng)傳動(dòng)組C可使主軸得到26.5r/min和212r/min兩種轉(zhuǎn)速。212r/min要傳遞全部功率，所以軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)為106r/min。軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速可按傳動(dòng)副B推上去，得300r/min。 3） 各齒輪： 傳動(dòng)組C中，18/72只需計(jì)算z =18 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為300r/min；60/30的只需計(jì)算z = 30 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為212r/min。這兩個(gè)齒輪哪個(gè)的應(yīng)力更大一些，較難判斷。同時(shí)計(jì)算，選擇模數(shù)較大的作為傳動(dòng)組C齒輪的模數(shù)。傳動(dòng)組B中應(yīng)計(jì)算z =19的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為300r/min。傳動(dòng)組A中，應(yīng)計(jì)算z = 24的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為600r/min。 （2） 確定主軸支承軸頸直徑： 參考《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表2，取通用機(jī)床鋼質(zhì)主軸前軸頸直徑D1 = 80mm，后軸頸直徑D2 = （0.7～0.85）D1，取D2 = 65 mm，主軸內(nèi)孔直徑d = 0.1 Dmax ±10 mm ，其中Dmax為最大加工直徑。取d = 40mm。 （3） 估算傳動(dòng)軸直徑：（忽略各傳動(dòng)功率損失） 按扭轉(zhuǎn)剛度初步計(jì)算傳動(dòng)軸直徑： d = 圖表 7 式中d —— 傳動(dòng)軸直徑； N —— 該軸傳遞功率（KW）； ——該軸計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）； []—— 該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角 這些軸都是一般傳動(dòng)軸，取[]=10/m。 代入以上計(jì)算轉(zhuǎn)速的值，計(jì)算各傳動(dòng)軸的直徑： Ⅰ軸：d1 = 26mm； Ⅱ軸：d2 = 31mm； Ⅲ軸：d3 = 40mm； （4） 估算傳動(dòng)齒模數(shù)：（忽略各傳動(dòng)功率損失） 參考《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》中齒輪模數(shù)的初步計(jì)算公式初定齒輪的模數(shù)： m = 32 式中 N —— 該齒輪傳遞的功率（KW）； Z —— 所算齒輪的齒數(shù)； —— 該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）。 同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，故?。ǎ┳钚〉凝X輪進(jìn)行計(jì)算，然后取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值作為該變速組齒輪的模數(shù)。 傳動(dòng)組C中：m = 2.9 mm ,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3 mm； 傳動(dòng)組B中：m = 2.8 mm，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3 mm； 傳動(dòng)組A中：m = 2.1mm，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5 mm。 （5） 離合器的選擇與計(jì)算： 1） 確定摩擦片的徑向尺寸： 摩擦片的外徑尺寸受到外形輪廓的限制，內(nèi)徑又由安裝它的軸徑d來(lái)決定，而內(nèi)外徑的尺寸決定著內(nèi)外摩擦片的環(huán)形接觸面積的大小，直接影響離合器的結(jié)構(gòu)與性能。表示這一特性系數(shù)是外片內(nèi)徑D1與內(nèi)片外徑D2之比，即 一般外摩擦片的內(nèi)徑可取：D1=d+(2～6)=26+6=32mm; 機(jī)床上采用的摩擦片值可在0.57～0.77范圍內(nèi)，此處取=0.6，則內(nèi)摩擦片外徑D2 圖表 8 =53.3mm。 2） 按扭矩確定摩擦離合面的數(shù)目Z： Z≥ 其中T為離合器的扭矩 T=955*104=955*104*=5.1*104N·mm； K——安全系數(shù)，此處取為1.3； [P]——摩擦片許用比壓，取為1.2MPa； f——摩擦系數(shù)，查得f=0.08； S——內(nèi)外片環(huán)行接觸面積， S（D22 — D12）=1426.98mm2; ——誘導(dǎo)摩擦半徑，假設(shè)摩擦表面壓力均勻分布，則=21.77mm； KV——速度修正系數(shù)，根據(jù)平均圓周速度查表取為1.3； ——結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)，查表為1.35； ——摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)， 查表取為1； 將以上數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得Z≥12.67圓整為整偶數(shù)14，離合器內(nèi)外摩擦片總數(shù)i=Z+1=15。 3） 計(jì)算摩擦離合器的軸向壓力Q： Q=S[P]KV =1426.98*1.2*1.3 = 2226.1（N） 4） 摩擦片厚度b = 1，1.5，1.75，2毫米，一般隨摩擦面中徑增大而加大。內(nèi)外片分離時(shí)的最小間隙為（0.2～0.4）mm。 5） 反轉(zhuǎn)時(shí)摩擦片數(shù)的確定： 普通車床主軸反轉(zhuǎn)時(shí)一般不切削，故反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率損耗確定。普通車床主軸高速空轉(zhuǎn)功率Pk一般為額定功率Pd的20～40%，取Pk = 0.4Pd，計(jì)算反轉(zhuǎn)靜扭矩為Pk = 1.6KW，代入公式計(jì)算出Z≥5.1，圓整為整偶數(shù)6，離合器內(nèi)外摩擦片總數(shù)為7。 （6） 普通V帶的選擇與計(jì)算： 1） 確定計(jì)算功率Pc ,選擇膠帶型號(hào)： Pc = KAP 式中 P—— 額定功率（KW）； KA—— 工作情況系數(shù)，此處取為1.2。 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得PC = 4.8 （KW），根據(jù)計(jì)算功率PC和小輪轉(zhuǎn)數(shù)n1,即可從三角膠帶選型圖上選擇膠帶的型號(hào)。此次設(shè)計(jì)選擇的為A型膠帶。 2） 選取帶輪節(jié)圓直徑、驗(yàn)算帶速： 為了使帶的彎曲應(yīng)力σb1不致過(guò)大， 應(yīng)使小輪直徑d1≥dmin, d1也不要過(guò)大，否則外輪廓尺寸太大。此次設(shè)計(jì)選擇d1 = 140mm。大輪直徑d2 由計(jì)算按帶輪直徑系列圓整為315mm。 驗(yàn)算帶速，一般應(yīng)使帶速v在5～25m/s的范圍內(nèi)。 v= 圖表 9 =10.5m/s，符合設(shè)計(jì)要求。 3） 確定中心距a、帶長(zhǎng)L、驗(yàn)算包角： 中心距過(guò)大回引起帶的顫動(dòng)，過(guò)小則單位時(shí)間內(nèi)帶的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)過(guò)多，疲勞壽命降低；包角α減小，帶的傳動(dòng)能力降低。一般按照下式初定中心距a0 0.75(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2),此次設(shè)計(jì)定為450mm。 由幾何關(guān)系按下式初定帶長(zhǎng)L0: L0≈2 a0+0.5 (d1+d2)+ (mm) 按相關(guān)資料選擇與L0較接近的節(jié)線長(zhǎng)度LP 按下式計(jì)算所需中心距， a≈a0+ 考慮安裝、調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距a的變動(dòng)范圍為 （a-0.015 a+0.03） 由以上計(jì)算得中心距a = 434.14mm，帶長(zhǎng)為1600mm。 驗(yàn)算包角：= 1800- 圖表 10 *57.30 = 156.9≥1200，符合設(shè)計(jì)要求. 4） 計(jì)算膠帶的彎曲次數(shù)u ： u=[s-1]≤40[s-1] 式中：m —— 帶輪的個(gè)數(shù)； 代入相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算得：u = 13.125[s-1]≤40[s-1] 符合設(shè)計(jì)要求。 5） 確定三角膠帶的根數(shù)Z： 根據(jù)計(jì)算功率PC和許用功率[P0]，可求得膠帶根數(shù)Z， 帶入各參數(shù)值計(jì)算，圓整結(jié)果為3，即需用3根膠帶。 6） 確定初拉力F0和對(duì)軸的壓力Q： 查《機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表15知，A型膠帶的初拉力 F0 的范圍為100～150[N] ,此處確定為120 [N]。 作用在軸上的壓力Q = 2 F0·z·sin 圖表 11 =705.4[N]。 5． 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： （1） 帶輪設(shè)計(jì)： 根據(jù)V帶計(jì)算，選用3根A型V帶。由于Ⅰ軸安裝摩擦離合器及傳動(dòng)齒輪，為了改善它們的工作條件，保證加工精度，采用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)。 （2） 主軸換向與制動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： 本機(jī)床是適用于機(jī)械加工車間和維修車間的普通車床。主軸換向比較頻繁，才用雙向片式摩擦離合器。這種離合器由內(nèi)摩擦片、外摩擦片、止推片、壓塊和空套齒輪組成。離合器左右兩部門結(jié)構(gòu)是相同的。左離合器傳動(dòng)主軸正轉(zhuǎn)，用于切削加工。需要傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，片數(shù)較多。右離合器用來(lái)傳動(dòng)主軸反轉(zhuǎn)，主要用于退回，片數(shù)較少。這種離合器的工作原理是，內(nèi)摩擦片的花鍵孔裝在軸Ⅰ的花鍵上，隨軸旋轉(zhuǎn)。外摩擦片的孔為圓孔，直徑略大于花鍵外徑。外圓上有4個(gè)凸起，嵌在空套齒輪的缺口之中。內(nèi)外摩擦片相間安裝。用桿通過(guò)銷向左推動(dòng)壓塊時(shí)，將內(nèi)片與外片相互壓緊。軸Ⅰ的轉(zhuǎn)矩便通過(guò)摩擦片間的摩擦力矩傳遞給齒輪，使主軸正傳。同理，當(dāng)壓塊向右時(shí)，使主軸反轉(zhuǎn)。壓塊處于中間位置時(shí)，左、右離合器都脫開(kāi)，軸Ⅱ以后的各軸停轉(zhuǎn)。 制動(dòng)器安裝在軸Ⅲ，在離合器脫開(kāi)時(shí)制動(dòng)主軸，以縮短輔助時(shí)間。此次設(shè)計(jì)采用帶式制動(dòng)器。該制動(dòng)器制動(dòng)盤是一個(gè)鋼制圓盤，與軸用花鍵聯(lián)接，周邊圍著制動(dòng)帶。制動(dòng)帶是一條剛帶，內(nèi)側(cè)有一層酚醛石棉以增加摩擦。制動(dòng)帶的一端與杠桿連接。另一端與箱體連接。為了操縱方便并保證離合器與制動(dòng)器的聯(lián)鎖運(yùn)動(dòng)，采用一個(gè)操縱手柄控制。當(dāng)離合器脫開(kāi)時(shí)，齒條處于中間位置，將制動(dòng)帶拉緊。齒條軸凸起的左、右邊都是凹槽。左、右離合器中任一個(gè)結(jié)合時(shí)，杠桿都按順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)，使制動(dòng)帶放松。 （3） 齒輪塊設(shè)計(jì)： 機(jī)床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。根據(jù)各傳動(dòng)軸的工作特點(diǎn)，基本組、第一擴(kuò)大組以及第二擴(kuò)大組的滑移齒輪均采用了整體式滑移齒輪。所有滑移齒輪與傳動(dòng)軸間均采用花鍵聯(lián)接。 從工藝角度考慮，其他固定齒輪（主軸上的齒輪除外）也采用花鍵聯(lián)接。由于主軸直徑較大，為了降低加工成本而采用了單鍵聯(lián)接。 各軸采用的花鍵分別為：Ⅰ軸：6×23×26×6 Ⅱ軸：6×26×30×6 Ⅲ軸：8×36×40×7 Ⅰ～Ⅲ軸間傳動(dòng)齒輪精度為877—8b，Ⅲ～Ⅳ軸間齒輪精度為766—7b。 （4） 軸承的選擇： 為了方便安裝，Ⅰ軸上傳動(dòng)件的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔直徑，均采用深溝球軸承。為了便于裝配和軸承間隙調(diào)整，Ⅱ、Ⅲ軸均采用圓錐滾子軸承。滾動(dòng)軸承均采用E級(jí)精度。 （5） 主軸組件： 本車床為普通精度級(jí)的輕型機(jī)床，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、主軸采用了軸向后端定位的兩支承主軸組件。前支承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用角接觸球軸承和單向推力球軸承。為了保證主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸前后軸承均采用壓塊式防松螺母調(diào)整軸承的間隙。主軸前端采用短圓錐定心結(jié)構(gòu)型式。 前軸承為C級(jí)精度，后軸承為D級(jí)精度 （6） 潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 主軸箱內(nèi)采用飛濺式潤(rùn)滑，油面高度為65mm左右，甩油環(huán)浸油深度為10mm左右。潤(rùn)滑油型號(hào)為：IIJ30。 卸荷皮帶輪軸承采用脂潤(rùn)滑方式。潤(rùn)滑脂型號(hào)為：鈣質(zhì)潤(rùn)滑脂。 （7） 密封裝置設(shè)計(jì)： Ⅰ軸軸頸較小，線速度較低，為了保證密封效果，采用皮碗式接觸密封。而主軸直徑大、線速度較高，則采用了非接觸式密封。卸荷皮帶輪的潤(rùn)滑采用毛氈式密封，以防止外界雜物進(jìn)入。 6． 傳動(dòng)件驗(yàn)算： （1）軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 由于機(jī)床主軸箱中各軸的應(yīng)力都比較小，驗(yàn)算時(shí)，通常用復(fù)合應(yīng)力公式進(jìn)行計(jì)算： Rb = 圖表 12 ≤[Rb] [MPa] [Rb] —— 許用應(yīng)力，考慮應(yīng)力集中和載荷循環(huán)特性等因素。 W —— 軸的危險(xiǎn)斷面的抗彎斷面系數(shù)； 花鍵軸的抗彎斷面系數(shù)W = + 其中 d—— 花鍵軸內(nèi)徑； D—— 花鍵軸外徑； b—— 花鍵軸鍵寬； z—— 花鍵軸的鍵數(shù)。 T —— 在危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩 T = 955*104 N—— 該軸傳遞的最大功率； —— 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速； M —— 該軸上的主動(dòng)被動(dòng)輪的圓周力、徑向力所引起的最大彎矩。 齒輪的圓周力：Pt = 2T/D,D為齒輪節(jié)圓直徑。 直齒圓柱齒輪的徑向力 Pr = 0.5 Pt. 求得齒輪的作用力，即可計(jì)算軸承處的支承反力，由此得到最大彎矩。 對(duì)于軸Ⅰ、Ⅱ，由表29得[Rb] = 70[MPa]； 對(duì)于軸Ⅲ ，[Rb] = 65[MPa] 由上述計(jì)算公式可計(jì)算出： 軸Ⅰ，Rb=53.6[MPa]≤[Rb]； 軸Ⅱ，Rb=48.3[MPa]≤[Rb]； 軸Ⅲ，Rb=61.1[MPa]≤[Rb]。 故傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校驗(yàn)符合設(shè)計(jì)要求 （2）驗(yàn)算花鍵鍵側(cè)壓應(yīng)力 花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為： 圖表 13 ≤[] [MPa] 式中： ——花鍵傳遞的最大扭矩； D、d —— 花鍵的外徑和內(nèi)徑； z —— 花鍵的齒數(shù)； —— 載荷分布不均勻系數(shù)，通常取為0.75。 使用上述公式對(duì)三傳動(dòng)軸上的花鍵校核，結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。 （3）滾動(dòng)軸承驗(yàn)算： 機(jī)床的一般傳動(dòng)軸用的滾動(dòng)軸承，主要是由于疲勞破壞而失效，故應(yīng)對(duì)軸承進(jìn)行疲勞壽命驗(yàn)算。下面對(duì)按軸頸尺寸及工作狀況選定的滾動(dòng)軸承型號(hào)進(jìn)行壽命驗(yàn)算： Lh=500≥[T] 式中，Lh —— 額定壽命； C —— 滾動(dòng)軸承尺寸表所示的額定動(dòng)負(fù)荷[N]； —— 速度系數(shù)， = ； —— 工作情況系數(shù)；由表36可取為1.1； ε—— 壽命系數(shù)，對(duì)于球軸承：ε= 3 ；對(duì)于滾子軸承：ε=10/3； —— 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速，為各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速； Ks —— 壽命系數(shù)，不考慮交變載荷對(duì)材料的強(qiáng)化影響時(shí)： Ks = KNKnKT； KN —— 功率利用系數(shù)，查表為0.58； Kn —— 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)；查表37得0.82； KT —— 工作期限系數(shù)，按前面的工作期限系數(shù)計(jì)算； Kl —— 齒輪輪換工作系數(shù)，可由表38查得； P —— 當(dāng)量動(dòng)載荷[N ]; 使用上述公式對(duì)各軸承進(jìn)行壽命校核，所選軸承均符合設(shè)計(jì)要求。 （4）直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算： 在驗(yàn)算主軸箱中的齒輪強(qiáng)度時(shí)，選擇相同模數(shù)中承受載荷最大的、齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸和彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)齒輪主要驗(yàn)算接觸疲勞強(qiáng)度，對(duì)低速傳動(dòng)齒輪主要驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度。 根據(jù)以上分析，現(xiàn)在對(duì)Ⅰ軸上齒數(shù)為24的齒輪驗(yàn)算接觸疲勞強(qiáng)度，對(duì)Ⅳ軸上齒數(shù)為30的齒輪驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度。 對(duì)于齒數(shù)為24的齒輪按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)mj： mj = 16338*mm 式中：N —— 傳遞的額定功率[KW]（此處忽略齒輪的傳遞效率）； —— 計(jì)算轉(zhuǎn)速； —— 齒寬系數(shù) ，此處值為6 ； z1 —— 為齒輪齒數(shù)； i —— 大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，“+”用于外嚙合，“—”用于內(nèi)嚙合，此處為外嚙合，故取“+”; —— 壽命系數(shù)： = KTK nKNKq KT —— 工作期限系數(shù)： KT = T—— 齒輪在機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時(shí)間，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間近似的為Ts / P,P為該變速組的傳動(dòng)副數(shù)；查《機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表17得Ts = 18000，故得T = 9000h； n1 —— 齒輪的最低轉(zhuǎn)速，此處為600r/min； c0 —— 基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，由表16得c0 = ； m —— 疲勞曲線指數(shù)，由表16 得m = 3； K n —— 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，由表19得K n = 0.71； KN—— 功率利用系數(shù)，由表18得KN = 0.58； Kq —— 材料強(qiáng)化系數(shù)，由表20得Kq = 0.64； Kc —— 工作狀況系數(shù)，考慮載荷沖擊的影響，取Kc = 1.2； Kd —— 動(dòng)載荷系數(shù)，由表23得 = 1.2； Kb —— 齒向載荷分布系數(shù)，由表24得Kb = 1 ； —— 許用接觸應(yīng)力，由表26得 = 1100[MPa]； 代入以上各數(shù)據(jù)計(jì)算得 mj = 2.0mm ,故所選模數(shù)2.5 mm 滿足設(shè)計(jì)要求。 對(duì)于齒數(shù)為30的齒輪按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)mw mw = 267 其中 Y —— 齒形系數(shù)，從表25查得0.444； —— 許用彎曲應(yīng)力，由表26得 = 320； 其余各參數(shù)意義同上，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 mw =2.79，所選模數(shù)為3，符合設(shè)計(jì)要求。用相同方法驗(yàn)算其他齒輪均符合設(shè)計(jì)要求。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 機(jī)械教研室 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)(1) 車床主軸箱設(shè)計(jì) 車床主軸箱設(shè)計(jì) 一、課程設(shè)計(jì)的目的 1、 課程設(shè)計(jì)屬于機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課的延續(xù)，通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)踐，進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法。 2、 培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、精度設(shè)計(jì)、金屬工藝學(xué)、材料熱處理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。 3、 培養(yǎng)使用手冊(cè)、圖冊(cè)、有關(guān)資料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。 4、 提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。 5、 是畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施的技術(shù)準(zhǔn)備。 二、設(shè)計(jì)內(nèi)容與基本要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容：獨(dú)立完成變速級(jí)數(shù)為6-12級(jí)的機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸變速箱設(shè)計(jì)，包括車削左右螺紋的換向機(jī)構(gòu)及與進(jìn)給聯(lián)系的輸出軸。 基本要求： 1、 課程設(shè)計(jì)必須獨(dú)立的進(jìn)行，每人必須完成展開(kāi)圖、截面圖圖樣設(shè)計(jì)各一張，能夠較清楚地表達(dá)各軸和傳動(dòng)件的空間位置及有關(guān)結(jié)構(gòu)。 2、 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，合理的確定尺寸、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力等有關(guān)參數(shù)。 3、 正確利用結(jié)構(gòu)式、轉(zhuǎn)速圖等設(shè)計(jì)工具，認(rèn)真進(jìn)行方案分析。 4、 正確的運(yùn)用手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)圖樣必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。說(shuō) 明書(shū)力求用工程術(shù)語(yǔ)，文字通順簡(jiǎn)練，字跡工整。 5、 完成典型零件工作圖圖樣設(shè)計(jì)2 張。 三、設(shè)計(jì)步驟 方案確定 1、 確定有關(guān)尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)。 2、 據(jù)所求得的有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)及給定的公比，寫(xiě)出結(jié)構(gòu)式，校驗(yàn)轉(zhuǎn)速范圍，繪制轉(zhuǎn)速圖。 3、 確定各變速組傳動(dòng)副的傳動(dòng)比值，定齒輪齒數(shù)、帶輪直徑，校驗(yàn)三聯(lián)滑移齒輪齒頂是否相碰，校驗(yàn)各級(jí)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差。 4、 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、 草圖設(shè)計(jì)——估計(jì)各軸及齒輪尺寸，確定視圖比例，確定展開(kāi)圖及截面圖的總體布局；據(jù)各軸的受力條件，初選軸承，在有關(guān)支撐部位畫(huà)出軸承輪廓。并檢驗(yàn)各傳動(dòng)件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否干涉。 2、 結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)——確定齒輪、軸承及軸的固定方式；確定潤(rùn)滑、密封及軸承的調(diào)整方式；確定主軸頭部形狀及尺寸，完成展開(kāi)圖及截面圖的繪制。 3、 加黑，注尺寸、公差配合，標(biāo)注件號(hào)，填寫(xiě)明細(xì)表及裝配圖技術(shù)要求。 零件圖設(shè)計(jì) 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 四、基本參數(shù)確定 1、 基本參數(shù) 主參數(shù)D——床身上最大加工直徑（mm） 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 (D≤800mm時(shí)) 或 通過(guò)主軸孔最大奉料直徑 床身寬度 通用機(jī)床主軸短部結(jié)構(gòu)形狀 序號(hào) 簡(jiǎn) 圖 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 應(yīng)用范圍 1 前端短錐面定位，定心精度高； 法蘭上的螺孔用于緊固卡盤，并有一沉孔，以安裝端而鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。內(nèi)孔為莫氏內(nèi)錐孔，用以安裝頂尖、心軸等； 頭部懸伸較短，剛性好； 裝卸卡盤方便 大多數(shù)車床、六角車床、多刀車床的主軸 2 a,b為定位面，與卡盤配合有間隙，定位面易磨損，定心精度低； 螺紋用于鎖緊卡盤，內(nèi)錐孔用于安裝頂尖、心軸和彈簧夾頭等； 軸端懸伸長(zhǎng)，剛性差； 裝拆卡盤較方便 車床、儀表機(jī)床（在新設(shè)計(jì)的機(jī)床上已逐漸淘汰） 3 長(zhǎng)錐為定位面，定心精度高； 與卡盤連接時(shí)用套在主軸上的螺母拉緊，長(zhǎng)錐上的鍵用以傳遞扭矩； 軸端懸伸較長(zhǎng)，剛性較差； 裝拆卡盤較方便 車床 4 7：24錐孔作定位面，供安裝銑刀或銑刀心軸的尾椎，再用拉桿從主軸后端拉緊，四個(gè)螺孔供安裝端銑刀用，兩個(gè)長(zhǎng)槽供安裝端面鍵以傳遞扭矩 銑床 5 圖表 1 模氏錐孔作定位面并傳遞一定的轉(zhuǎn)矩，錐孔內(nèi)部的退錐槽，借助楔鐵使刀具安裝可靠，尾部的退錐槽便于拆卸刀具，并與刀具 扁尾一起傳遞扭矩。 鉆床、鏜床 2、 尺寸參數(shù) 機(jī)床主軸端部結(jié)構(gòu)形狀： 主軸中心孔前段錐度，摩氏3-6度。 為裝配方便，車床主軸直徑通常是從前向后逐段遞減。一般車、銑床主軸后軸頸的直徑，為前軸頸尺寸。 主軸前軸頸尺寸應(yīng)按所傳遞的功率確定，初選時(shí)可參照下表初定。 主軸前軸徑的直徑 mm 功率KW Di 機(jī)床 1.47-2.5 2.6-3.6 3.7-5.5 5.6-7.3 7.4-11 11-14.7 14.8-18.4 18.5-22 22-29.5 臥式車床 60-80 70-90 70-105 95-130 110-145 140-165 150-190 220 230 銑床 50-90 60-90 60-95 75-100 90-105 100-115 ------ ----- ----- 外圓磨床 ---- 50-90 55-70 70-80 75-90 75-100 90-100 105 105 主軸前端面到前支撐徑向支反力作用點(diǎn)之間的距離為主軸懸伸量，減小懸伸量對(duì)提高主軸組件的剛度與抗振性有明顯效果。主軸懸伸量的選擇，可參照下表確定。 主軸懸申量與前軸頸直徑之比 機(jī)床和主軸的類型 α/D 通用和精密車床，自動(dòng)車床和短主軸端銑床，用滾動(dòng)軸承支承，適用于高精度和普通精度要求 0.6-1.25 中等長(zhǎng)度和較長(zhǎng)主軸端的車床和銑床，懸申不太長(zhǎng)（不是細(xì)長(zhǎng)）的精密鏜床和內(nèi)圓磨床，用滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承支撐，適用于絕大部普通生產(chǎn)的要求。 1.25-2.5 孔加工機(jī)床，專用加工細(xì)長(zhǎng)深孔的機(jī)床，由加工技術(shù)決定，需要有長(zhǎng)的懸伸刀桿或主軸可移動(dòng)，因切削較重而不適用于有高精度要求的機(jī)床。 〉2.5 主軸最佳跨距可據(jù)下列經(jīng)驗(yàn)公式初定 式中 L0——最佳跨距 a——懸伸量 （懸伸量大的機(jī)床 圖表 2 若實(shí)際跨距L實(shí)與最佳跨距L0不能相等時(shí)，可取合理跨距。 若L實(shí)〉L0時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)主軸剛度；反之，L實(shí)4 校驗(yàn)各級(jí)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差 ——主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速（r/min） ——主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速（r/min） ——公比 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 六、草圖設(shè)計(jì) 要求繪制展開(kāi)圖、截面圖各一張，以表達(dá)所設(shè)計(jì)主軸變速箱的基本結(jié)構(gòu)。兩圖應(yīng)并行繪制。其中展開(kāi)圖以將各軸展開(kāi)到同一平面的展開(kāi)形勢(shì)繪制，所表達(dá)的是各軸及軸上所有零件的實(shí)際形狀，及軸向位置及尺寸。截面圖則反映各軸的空間關(guān)系及經(jīng)向尺寸。 設(shè)計(jì)展開(kāi)圖時(shí)，應(yīng)考慮主軸的懸伸量、合理跨距；各傳動(dòng)軸上齒輪寬度、滑移齒輪必須保證一對(duì)齒輪徹底脫開(kāi)、另一對(duì)齒輪才能進(jìn)入嚙合、 并留有1-2mm間隙，不相鄰軸上的齒輪在滑動(dòng)中不干涉等需要，軸承布置，皮帶輪的位置等因素綜合確定軸向尺寸。 據(jù)各軸的軸間距及傳動(dòng)件徑向尺寸，合理的布置展開(kāi)圖的位置。 在截面圖上須注意，主軸必須在兩導(dǎo)軌中央，主軸距導(dǎo)軌面高度應(yīng)等于主參數(shù)之半。帶輪一般在主軸箱后上方，要便于防護(hù)。布置各傳動(dòng)軸位置時(shí)應(yīng)注意檢查不相鄰軸之間齒輪或軸是否干涉。 運(yùn)動(dòng)件與相壁之間距離不小于15mm。 結(jié)構(gòu)草圖確定后，對(duì)有關(guān)軸及齒輪進(jìn)行校驗(yàn)計(jì)算。 七、結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì) 箱壁各安裝軸承處可適當(dāng)設(shè)凸緣，加筋條。主軸箱應(yīng)留有在床身上安裝定位的基準(zhǔn)面。 主傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有剎車制動(dòng)裝置，安放位置最好在接近執(zhí)行件，轉(zhuǎn)速較高且變速范圍較小的傳動(dòng)軸上。 在向進(jìn)給系統(tǒng)輸出的部位有加工左右螺紋的換向裝置，一般采用介輪換向，而且介輪放在反向傳動(dòng)中。 主軸軸承可采用滾動(dòng)軸承，亦可采用滑動(dòng)軸承，配置形式可以是兩支撐，亦可以是三支撐。常見(jiàn)的主軸滾動(dòng)軸承配置形式及工作性能見(jiàn)表。 為提高角接觸球軸承的剛度，角接觸球軸承的組配形式以背對(duì)背使用為好。主軸軸承精度選擇： 主軸軸承精度 機(jī)床精度等級(jí) 前軸承 后軸承 普通精度級(jí) P5或P4（SP） P5或P4（SP） 精密級(jí) P4（SP）或P2(UP) P4（SP） 高精度級(jí) P2(UP) P2(UP) 常見(jiàn)的主軸滾動(dòng)軸承配置形式及工作性能表 序號(hào) 軸承配置 前支承 后支承 前支承承載能力 剛度 振擺 溫升 極限轉(zhuǎn)速 熱變形前端位移 徑向 軸向 徑向 軸向 徑向 軸向 徑向 軸向 徑向 軸向 總的 前支承 1 3182100 2268000 3182100 - 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2 3182100 8000 3182100 - 1.0 1.0 0.9 3.0 1.0 1.0 1.15 1.2 .65 3 3182100 - 46000 - 1.0 0.6 0.8 0.7 1.0 1.0 0.6 0.5 1.0 3.0 4 7000 (30000) - 7000 - 0.8 1.0 0.7 1.0 1.0 1.0 0.8 .75 0.6 0.8 5 2697000 - 7000 - 1.5 1.0 1.13 1.0 1.0 1.4 1.4 0.6 0.8 0.8 6 46000 - 46000 - 0.7 0.7 .45 1.0 1.0 1.0 0.7 0.5 1.2 0.8 7 46000 - 46000 - 0.7 1.0 .35 2.0 1.0 1.0 0.7 0.5 1.2 0.8 8 46000 8000 0000 8000 0.7 1.0 .35 1.5 1.0 1.0 1.0 0.7 .75 0.8 9 84000 8000 84000 8000 0.6 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.5 0.9 主軸軸承必須能進(jìn)行預(yù)緊和間隙調(diào)整。 因機(jī)床工作屬于輕載，故各軸的軸承通常可按輕系列和特輕系列選擇。 各軸承及固定的傳動(dòng)件，必須有可靠的軸向定位環(huán)節(jié)，其方式可采用軸肩、套筒、螺母、螺釘、彈簧卡圈、楔形鍵塊等等。參照有關(guān)圖冊(cè)設(shè)計(jì)。 標(biāo)注尺寸、配合；加黑;編制件號(hào)；編制明細(xì)表。標(biāo)注裝配技術(shù)條件。 八、零件工作圖設(shè)計(jì) 由指導(dǎo)教師指定零件，一般設(shè)計(jì)一個(gè)軸一個(gè)齒輪。圖幅A3. 九、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 要求：說(shuō)明簡(jiǎn)要，計(jì)算合理、準(zhǔn)確，表達(dá)清晰，文字簡(jiǎn)練通順。 內(nèi)容：1、設(shè)計(jì)任務(wù)；2、主要規(guī)格參數(shù)；3、工作性能及范圍；4、各有關(guān)參數(shù)的計(jì)算與確定；5、方案論證（可結(jié)合結(jié)構(gòu)式及轉(zhuǎn)速圖進(jìn)行）；6、轉(zhuǎn)速圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖，轉(zhuǎn)速誤差計(jì)算；7、各軸及齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速;8、有關(guān)校驗(yàn)計(jì)算；9、軸承選擇使用及有關(guān)結(jié)構(gòu)說(shuō)明。 十、工作進(jìn)程安排 方案設(shè)計(jì)：包括參數(shù)確定、轉(zhuǎn)速圖擬定、傳動(dòng)系統(tǒng)圖擬定。 2天 結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)： 3天 校驗(yàn)計(jì)算： 1天 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：包括完善草圖，注尺寸、公差配合，加黑， 編制件號(hào)，明細(xì)及技術(shù)要求等。 4天 零件工作圖設(shè)計(jì)： 1天 編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)： 2天 機(jī)動(dòng)： 1天 答辯： 1天 十一、課程設(shè)計(jì)選題 C6125型、C6128型、C6132型、C6136型、C6140型普通車床 在每種型號(hào)車床中限定公比Ф=1.41、1.58、1.78和Ф=2的各一種。 為保證順利地完成設(shè)計(jì)任務(wù)，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)均限制在12級(jí)以內(nèi)。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)（2） 和 面 機(jī) 設(shè) 計(jì) 一、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的目的及內(nèi)容 1、目的 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是專業(yè)課最后一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)的延伸，是機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一次全面訓(xùn)練，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)，其目的是： （1） 聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。 （2） 利用“機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“食品機(jī)械”及“機(jī)械設(shè)計(jì)”等前序課的知識(shí)，學(xué)會(huì)并掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及方法，學(xué)會(huì)并掌握機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中“參數(shù)設(shè)計(jì)”、“方案設(shè)計(jì)”及“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”的方法。 （3） 加強(qiáng)機(jī)械設(shè)計(jì)中基本技能的訓(xùn)練。加強(qiáng)計(jì)算能力，加強(qiáng)運(yùn)用有關(guān)設(shè)計(jì)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，加強(qiáng)機(jī)械繪圖的能力。 （4） 鞏固和加強(qiáng)機(jī)械零件的設(shè)計(jì)及制造工藝方向的知識(shí)。 2、內(nèi)容 本課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，選擇具有代表性的中小型和面機(jī)作為設(shè)計(jì)課題。使學(xué)生能在比較少的時(shí)間內(nèi)（三周），完成和面機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)全部過(guò)程的基本訓(xùn)練。 （1）參數(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)課題所確定的和面機(jī)種類、用途及生產(chǎn)能力來(lái)確定和面機(jī)主要構(gòu)件（例如漿葉、容器）結(jié)構(gòu)形式和尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)（例如漿葉轉(zhuǎn)數(shù)）及動(dòng)力參數(shù)（電機(jī)功率）。 （2）方案設(shè)計(jì) 根據(jù)和面機(jī)主要構(gòu)件（例如漿葉）的形式、性質(zhì)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)，擬定整機(jī)的機(jī)械傳動(dòng)鏈和傳動(dòng)系統(tǒng)圖。計(jì)算并確定各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，皮帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等傳動(dòng)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸，擬定機(jī)器的結(jié)構(gòu)方案圖。 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)結(jié)構(gòu)的方案圖，在正式圖紙上擬定傳動(dòng)構(gòu)件與執(zhí)行構(gòu)件的位置，然后依次進(jìn)行執(zhí)行構(gòu)件及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)體，操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，密封及潤(rùn)滑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 二、 基本要求 1、 設(shè)計(jì)題目： （1）和面機(jī)生產(chǎn)能力，以每次調(diào)和面粉的重量為準(zhǔn)。 12 ㎏/次 、25 ㎏/次 、50 ㎏/次三種 （2）機(jī)型：臥式和面機(jī) （3）攪拌漿形式： 滾籠式、漿葉式、橢圓式、花環(huán)式、葉片式五種 （4）工藝要求： 調(diào)和面團(tuán)分別為：水面團(tuán)、韌性面團(tuán)、酥性面團(tuán)三種 （5）根據(jù)學(xué)生人數(shù)，用不同的生產(chǎn)能力，工藝要求及攪拌漿形式不同進(jìn)行搭配，做到每人一個(gè)設(shè)計(jì)課題，不重復(fù)。 2、 圖樣設(shè)計(jì)要求 （1）圖量 ①完成 0 ﹟圖紙一張，進(jìn)行和面機(jī)總裝配圖設(shè)計(jì)。 ②完成 3 號(hào)圖二張，進(jìn)行（二個(gè)零件的）零件圖設(shè)計(jì)。 （2）要求 ① 方案設(shè)計(jì)必須合理 ② 裝配圖必須標(biāo)明機(jī)器的全部結(jié)構(gòu)、原理；標(biāo)明每個(gè)機(jī)械零件的功能、形狀、尺寸、位置及相互聯(lián)接的方法，相互配合的性質(zhì)及運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 ③ 必須標(biāo)明所有配合尺寸，定位及聯(lián)結(jié)尺寸、總體尺寸 ④ 必須由視圖及剖視圖組成，視圖完整，投影關(guān)系準(zhǔn)確，線條及畫(huà)法，尺寸及配合的標(biāo)注必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)條件齊全。 ⑤ 零件圖必須標(biāo)清零件的形狀、大小及結(jié)構(gòu)，尺寸精度，表面粗糙度；形狀及位置公差，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)繪制，技術(shù)條件齊全 3、 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求。 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，內(nèi)容必須詳盡準(zhǔn)確，其中包括： （1） 設(shè)計(jì)題目：和面機(jī)的用途、規(guī)格（生產(chǎn)能力） （2） 運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)及主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定。 （3） 整機(jī)結(jié)構(gòu)形式、傳動(dòng)方式、傳動(dòng)系統(tǒng)的擬定，進(jìn)行方案許證，畫(huà)結(jié)構(gòu)（方案）草圖。 （4） 機(jī)構(gòu)及主要零部件的設(shè)計(jì)、選用。 （5） 主要零件、部件的強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)計(jì)算或驗(yàn)算。 （6） 操縱機(jī)構(gòu)及潤(rùn)滑方式的設(shè)計(jì)計(jì)算， （7） 說(shuō)明書(shū)中的理論及計(jì)算公式要注明出處。 （8） 注明資料來(lái)源、參考文獻(xiàn)及資料的目錄。 （9） 總的文字不少于 5000 字。 三、設(shè)計(jì)方法及步驟 （一）、總體方案設(shè)計(jì) 1、攪拌漿形式 根據(jù)設(shè)計(jì)課題給定形式或根據(jù)給定面團(tuán)的性質(zhì)來(lái)確定攪拌漿形式： （1） 水面團(tuán)：依次采用滾籠式、花環(huán)式、橢圓式、葉片式 （2） 韌性面團(tuán)：順序同上 （3） 酥性面團(tuán)：漿葉式 2、攪拌容器的總體尺寸及翻缸形式 （1）寬度（ B ） B = 2 ( R+δ) 式中 R = 攪拌漿半徑 R的大小取決于面團(tuán)性質(zhì)及生產(chǎn)能力 δ= 漿葉與容器的間隙 δ= 10~20 毫米，δ大小取決與 R (2) 高度（ H ） H = h +2 R 式中 h=(0.5~1)R （3）長(zhǎng)度（ L ） L = (2~2.5)R 推薦值 （4）手動(dòng)翻缸 （5）滾籠式攪拌器 短臂 ≈ R1/2 長(zhǎng)臂 ≈ (0.7~0.8) R1 R1 ——容器半徑 4、 確定和面機(jī)總體方案圖 （1） 初步確定機(jī)器的總體高度，即攪拌容器上口的地面高度。由于生產(chǎn)能力不同，容器大小不同，總體高度也不同，為方便工人操作方便省力，推薦機(jī)器總體高度為 800~1000 ㎜。 （2） 確定機(jī)座高度 ① 保證面缸放倒后低于水平面 15 °~20 °。 ② 保證機(jī)座上安裝電機(jī)有足夠的尺寸及空間。 （3） 初步擬定傳動(dòng)方式，主要傳動(dòng)件位置。 （二）、運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì) 1、傳動(dòng)系統(tǒng)中傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)及各傳動(dòng)比的分配設(shè)計(jì) （1）攪拌漿轉(zhuǎn)速 n漿=20~50 rpm 水面團(tuán)的轉(zhuǎn)速低些，酥性面團(tuán)的轉(zhuǎn)速高些 （2）電機(jī)轉(zhuǎn)速 n電=1500 rpm (同步轉(zhuǎn)速) 四級(jí)電機(jī) (3) 傳動(dòng)鏈總傳動(dòng)比 i總=n電/n漿= i皮* i齒1*i齒2*i…… (4)傳動(dòng)比分配： ① 高速級(jí)：推薦采用皮帶傳動(dòng)（減速） i皮 ≤ 3 ② 低速級(jí)：推薦采用齒輪傳動(dòng) 單級(jí)圓柱齒輪 i單≤6 蝸桿傳動(dòng) i桿≤40 2、設(shè)計(jì)計(jì)算各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 （三）、動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì) 1、電機(jī)功率的確定 和面機(jī)的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算時(shí)，電機(jī)功率的確定均采用經(jīng)驗(yàn)公式，即類比法主要取決于和面機(jī)的生產(chǎn)力，推薦值如下： 生產(chǎn)力 （㎏/次） 12.5 25 50 75 100 主電機(jī) （千瓦） 1.1 2.2 3 4~5.5 7.5 2、 計(jì)算各轉(zhuǎn)動(dòng)軸的扭矩（參考機(jī)械零件設(shè)計(jì)）。 3、 行各傳動(dòng)軸的軸上傳動(dòng)件，支撐件（軸承等）的受力分析，強(qiáng)度計(jì)算（粗算）。 4、 各傳動(dòng)軸的受力分析，強(qiáng)度計(jì)算粗算。 （四）、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)方案設(shè)計(jì)結(jié)束后，經(jīng)審定方案設(shè)計(jì)合理，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖樣的繪制與相關(guān)的設(shè)計(jì)、計(jì)算交替進(jìn)行，相輔相成。 1、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在《機(jī)械零件設(shè)計(jì)》的基礎(chǔ)上完成，各傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要包括： （1） 皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算：皮帶輪中心距、皮帶輪直徑、皮帶型號(hào)數(shù)、長(zhǎng)度、帶輪結(jié)構(gòu)尺寸 （2） 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算：直齒、斜齒、圓柱齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)的中心距、模數(shù)、齒數(shù)及各傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸（如分度圓、頂圓、根圓、齒寬等） （3） 根據(jù)各傳動(dòng)軸上各零件的結(jié)構(gòu)尺寸，軸承的尺寸，確定各軸的結(jié)構(gòu)尺寸。 （4） 對(duì)各軸的軸承潤(rùn)滑及密封進(jìn)行設(shè)計(jì)。 （5） 對(duì)主要傳動(dòng)軸畫(huà)出受力分析圖，進(jìn)行強(qiáng)度校核。 （6） 對(duì)主要傳動(dòng)軸的軸承進(jìn)行受力分析，強(qiáng)度及壽命演算（校核）。 2、執(zhí)行件（漿葉容器）及機(jī)體的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1） 完成攪拌器（面缸）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 其中包括：容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、支撐結(jié)構(gòu)及密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 ① 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 整體式結(jié)構(gòu)： V 型板槽一件，與兩個(gè)端板焊接而成，這種結(jié)構(gòu)一般為小型容器（12 ㎏/次）采用。 組合式結(jié)構(gòu)： V 型板槽一件（板槽較厚δ≥1），兩個(gè)端板最小壁厚 （δ≥5）采用鑄鐵，內(nèi)層用不銹鋼薄板（δ = 0.5）襯在里面。V 型板槽與二個(gè)端板用螺釘聯(lián)接成容器。 ② 材質(zhì) 整體式：中小型容器采用不銹鋼板（ 1 Cr18Ni9Ti ）焊接而成。 組合式：中小型容器 V 型板槽及端板內(nèi)襯用不銹鋼（ 1 Cr18Ni9Ti ），端板用灰口鑄鐵。 （2）攪拌容器（面缸）與輸出口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ① 攪拌器結(jié)構(gòu)、尺寸設(shè)計(jì)。 ② 攪拌器與輸出軸的聯(lián)結(jié)形式。 ③ 攪拌器（漿葉支撐端）與容器端板間的動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。 ④ 容器的翻轉(zhuǎn)、定位、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 （3）攪拌容器的支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （4）傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)體（或機(jī)座）的聯(lián)結(jié)，容器支承結(jié)構(gòu)與機(jī)體定位聯(lián)結(jié) （5）參見(jiàn)附圖 1 ，2 （五）、零件工作圖設(shè)計(jì) 1、零件形式：軸類零件一件、傳動(dòng)零件一件 為防止學(xué)生之間有重復(fù)，零件的確定必須經(jīng)指導(dǎo)教師指定。 2、要求 （1）零件工作圖視圖完整，必須標(biāo)明零件的結(jié)構(gòu)、形狀、大小。 （2）注明零件所有表面的尺寸、尺寸公差、表面粗糙度、形狀及位置公差。 （3）技術(shù)條件齊全。 四、日程安排 1、時(shí)間總計(jì)為三周（ 15 天） 2、方案設(shè)計(jì) 3 天（其中調(diào)研 1 天） 3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9天 4、零件工作圖設(shè)計(jì)1天 5、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1天 6、答辯1天 15