《機(jī)械制造裝備》課程設(shè)計(jì)普通車床(最大加工直徑 Φ250) 主軸箱部件設(shè)計(jì)【全套圖紙】

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1、普通車床(最大加工直徑 Φ250) 主軸箱部件設(shè)計(jì) 機(jī)設(shè)093班 09405700315 1、概述 1.1機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的 課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生學(xué)完相應(yīng)課程及先行課程之后進(jìn)行的實(shí)習(xí)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，其目的在于通過機(jī)床運(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)生在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案過程中，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，編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(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。 全套圖紙，加153893706 1.2 車床的規(guī)格系列和用

2、處 普通機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對(duì)這些基本知識(shí)和資料作些簡要介紹。本次設(shè)計(jì)的是普通型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。 主電機(jī)功率P（kw） 主電機(jī)轉(zhuǎn)速n電（rmin-1） Nmax（rmin-1） Nmin（rmin-1） 公比Ψ 5.5 1440 200 40 1.26 表1 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù) 1.3 操作性能要求 （1）具有皮帶輪卸荷裝置 （2）手動(dòng)操作縱雙向摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停止運(yùn)動(dòng)要求 （3）主軸的變速由變速手柄完成 2、參數(shù)擬定 2.1確定轉(zhuǎn)速范圍 查金

3、屬切削機(jī)床表得：40r/min，50r/min，63r/min，80r/min，100r/min，125r/min，160r/min，200r/min。 2.2 主電機(jī)的選擇 合理的確定電機(jī)功率，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。 已知電動(dòng)機(jī)的功率是5.5KW，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表8-53選Y132S-4，額定功率5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，最大額定轉(zhuǎn)矩2.2N/m。 3、傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.1 主傳動(dòng)方案擬定 擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)形式的選擇以及開停、換向、制動(dòng)、操作等整

4、個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)形式指傳動(dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)形式、變速類型。 傳動(dòng)方案和形式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動(dòng)方案和形式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等方面統(tǒng)一考慮。 傳動(dòng)方案有多種，傳動(dòng)形式更是眾多，比如：傳動(dòng)形式上有集中傳動(dòng)、分離傳動(dòng)；擴(kuò)大變速范圍可用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動(dòng)等形式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。 顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用集中傳動(dòng)形式的主軸變速箱。 3.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇

5、簡單的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有用的方法，但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效。 3.2.1 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 級(jí)數(shù)為Z的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有、、……個(gè)傳動(dòng)副。即 傳動(dòng)副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子： ，可以有三種方案： 8=42；8=24；8=222； 3.2.2 傳動(dòng)式的擬定 8級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。 主軸對(duì)加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個(gè)

6、傳動(dòng)組的傳動(dòng)副常選用2。 綜上所述，傳動(dòng)式為8=222。 3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定 傳動(dòng)副應(yīng)前多后少的原則，故8=222傳動(dòng)式，有6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。又因?yàn)閭鲃?dòng)順序應(yīng)前密后疏，變速組的降速要前慢后快，所以結(jié)構(gòu)式為： 3.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定 圖1正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖 圖2主傳動(dòng)系圖 4、傳動(dòng)件的估算 4.1 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 三角帶傳動(dòng)中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。 (1)選擇三角帶的型號(hào) 根據(jù)公式：

7、 式中P---電動(dòng)機(jī)額定功率，--工作情況系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-8因此選擇A型帶，尺寸參數(shù)為B=80mm，=11mm，h=10，。 (2)確定帶輪的計(jì)算直徑， 帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過小，即。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》8-6，8-8取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=100m 由公式 式中： -主動(dòng)輪帶輪轉(zhuǎn)速，-從動(dòng)輪帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取0.02。 所以mm，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-8取圓整為224mm。 (3)確定三角帶速度 按公式 (4)初定中心距 帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一

8、般可在下列范圍內(nèi)選取： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，取=500mm. (5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度L=1600mm (6)驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù) ，符合要求。 (7)確定實(shí)際中心距 A=Ao+(L-Lo)/2=500+(1600-1450)/2=542mm (8)驗(yàn)算小帶輪包角 主動(dòng)輪上包角合適。 (9)確定三角帶根數(shù) 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式8-22得 傳動(dòng)比 查表8-4b，8-4a 得= 0.17kW,= 1.32KW 查表8-5，=0.98；查表8-2，=0.99 所以取 根 (10)

9、計(jì)算預(yù)緊力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-3，q=0.1kg/m = =130.2N 4.2 傳動(dòng)軸的估算 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 4.2.1 傳動(dòng)軸直徑的估算 其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率 K-鍵槽系數(shù) A-系數(shù) -從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間

10、傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積； -該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。 查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-8取I，IV軸的K=1.05，A=100；II，III軸是花鍵軸，取K=1.06，A=92。 所以 取32mm 取36mm 取44mm 取62mm 此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整。 4.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算 4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定 當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方

11、法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-6（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。 第一組齒輪： 傳動(dòng)比：, 查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表3-6，齒數(shù)和取72 =24，=48，=44,=28； 第二組齒輪： 傳動(dòng)比：，， 齒數(shù)和取73： ，，,； 第三組齒輪： 傳動(dòng)比：, 齒數(shù)和取75： ，，，; 4.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算

12、 齒輪模數(shù)的估算。通常同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，如齒輪材料相同時(shí)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件按《 機(jī)械零件手冊(cè)》表7-17進(jìn)行估算模數(shù)和，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，為簡化工藝變速傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過2～3種模數(shù)。 先計(jì)算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動(dòng)，查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表10-8齒輪精度選用7級(jí)精度，再由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表10-1選擇小齒輪材料為40C(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS： 根據(jù)《 機(jī)械零件手冊(cè)》表7-17；有公式： ①齒面接觸疲勞強(qiáng)度： ②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： ⑴、a

13、變速組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)24的齒輪。 ①齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 其中: -公比 ； = 2； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.967.5=7.2KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由《 機(jī)械零件手冊(cè)》圖7-6按MQ線查取; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。 =650MPa， ∴ 根據(jù)《畫法幾何與機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為5mm 。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.967.5=7.2KW；

14、 -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由《 機(jī)械零件手冊(cè)》圖7-11按MQ線查??； -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。 ， ∴ ∴ 根據(jù)《畫法幾何與機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為3mm 。 ∵所以 于是變速組a的齒輪模數(shù)取m = 5mm，b = 40mm。 軸Ⅰ上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 。 軸Ⅱ上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： ⑵、b變速組：確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)21的齒輪。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 其中: -公比 ； =2.51； P-齒輪傳遞的名義功率；P

15、= 0.9227.5=6.915KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由《 機(jī)械零件手冊(cè)》圖7-6按MQ線查取; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。 =650MPa， ∴ ∴ 根據(jù)《畫法幾何與機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為8mm 。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.9227.5=6.915KW； -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由《 機(jī)械零件手冊(cè)》 圖7-11按MQ線查??； -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取

16、1.2。 ， ∴ ∴ 根據(jù)《畫法幾何與機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為6mm 。 ∵所以 于是變速組b的齒輪模數(shù)取m =8mm，b = 40mm。 軸Ⅱ上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 軸Ⅲ上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： （3）、c變速組：確定軸Ⅲ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)18的齒輪。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 其中: -公比 ； =3.16； P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.8857.5=6.54KW -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由《 機(jī)械零件手冊(cè)》圖7-6按MQ線

17、查取; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。 =650MPa， ∴ ∴ 根據(jù)《畫法幾何與機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為8mm 。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.8857.5=6.64KW -齒寬系數(shù)=； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由《 機(jī)械零件手冊(cè)》 圖7-11按MQ線查??； -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; K-載荷系數(shù)取1.2。 ， ∴ ∴ 根據(jù)《畫法幾何與機(jī)械制圖》表10-4將齒輪模數(shù)圓整為6mm 。 ∵所以 于是變速組b的齒輪模數(shù)取m =8mm，b = 80mm

18、。 軸Ⅲ上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 軸Ⅳ上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： ⑷、標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： 從《機(jī)床主軸/變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)》表5-1查得以下公式 齒頂圓直徑 ； 齒根圓直徑； 分度圓直徑 ； 齒頂高 ； 齒根高 ； 齒輪的具體值見表 表5.1齒輪尺寸表 （單位：mm） 齒輪 齒數(shù) z 模數(shù) 分度圓直徑d 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒頂高 齒根高 ⒈ 24 5 120 130 107.5 5 6.25 ⒉ 48 5 240 250 227.5 5 6.25 ⒊ 44 5

19、 220 230 207.5 5 6.25 ⒋ 28 5 140 150 127.5 5 6.25 ⒌ 28 8 224 240 204 8 10 ⒍ 45 8 360 376 340 8 10 ⒎ 21 8 168 184 148 8 10 ⒏ 52 8 416 432 396 8 10 ⒐ 33 8 264 280 244 8 10 ⒑ 42 8 336 352 316 8 10 ⒒ 18 8 144 160 124 8 10 ⒓ 57 8 456

20、 472 436 8 10 4.3.3各軸間的中心距的確定 ； ； ； 4.3.4齒寬確定 由公式得： ①Ⅰ軸主動(dòng)輪齒輪； ②Ⅱ軸主動(dòng)輪齒輪； ③Ⅲ軸主動(dòng)輪齒輪； 一般一對(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)主動(dòng)輪比從動(dòng)輪齒寬大（5～10mm）。 所以：， ， ， ，。 4.4齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 通過齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算，只能確定出齒輪的主要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常都由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。當(dāng)齒頂圓直徑時(shí)，可以做成實(shí)心式結(jié)構(gòu)的齒輪。當(dāng)

21、時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問題，現(xiàn)決定把齒輪6、8、9、10和12做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。根據(jù)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖10-39（a） 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下： ①齒輪6結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算， ； ； ；； ，C取16mm。 ②齒輪8結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算; ； ； ；； ，C取16cm。 ③齒輪9結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 ， ； ； ，C取24cm。 ④齒輪10結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 ， ； ； ，C取20mm。 ⑤齒輪12結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 ， ； ； ，C取20cm。 4.5帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ⑴、帶輪的材料 常用的V帶輪材料為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)可以

22、采用鑄鋼或鋼板沖壓焊接而成，小功略時(shí)采用鑄鋁或塑料。 ⑵、帶輪結(jié)構(gòu)形式 V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成，根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同可以分為實(shí)心式（《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖8-14a）、腹板式（《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖8-14b）、孔板式（《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖8-14c）、橢圓輪輻式（《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖8-14d）。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑（d為安裝帶輪的軸的直徑，mm）時(shí)?？梢圆捎脤?shí)心式，當(dāng)可以采用腹板式，時(shí)可以采用孔板式，當(dāng)時(shí)，可以采用輪輻式。 帶輪寬度：。 分度圓直徑： 。 其他尺寸見帶輪零件圖。 ⑶、V帶輪的論槽 V帶輪的輪槽與所選的V帶型號(hào)向?qū)?yīng)

23、，見《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表8-10. mm 槽型 與相對(duì)應(yīng)得 A 11.0 2.75 8.7 9 — — V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面夾角發(fā)生變化。為了使V帶的工作面與大論的輪槽工作面緊密貼合，將V帶輪輪槽的工作面得夾角做成小于。 V帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)該超出帶輪外圓，也不應(yīng)該與輪槽底部接觸。為此規(guī)定了輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪外圓和底部的最小高度。 輪槽工作表面的粗糙度為。 ⑷、V帶輪的技術(shù)要求 鑄造、焊接或燒結(jié)的帶輪在輪緣、腹板、輪輻及輪轂上不允許有傻眼、裂縫、縮孔及氣泡；鑄

24、造帶輪在不提高內(nèi)部應(yīng)力的前提下，允許對(duì)輪緣、凸臺(tái)、腹板及輪轂的表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做靜平衡，反之做動(dòng)平衡。其他條件參見中的規(guī)定。 5、動(dòng)力設(shè)計(jì) 5.1主軸剛度驗(yàn)算 5.1.1 選定前端懸伸量C 參考《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》P121，根據(jù)主軸端部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的型式和尺寸，這里選定C=120mm. 5.1.2主軸支承跨距L的確定 一般最佳跨距 ，考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度因磨損會(huì)不斷降低，應(yīng)取跨距L比最佳支承跨距大一些，再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=600mm。 5.1.3 計(jì)算C點(diǎn)撓度 (1)周向切削力的計(jì)算

25、 其中, 故，故。 (2)驅(qū)動(dòng)力Q的計(jì)算 參考《車床主軸箱指導(dǎo)書》， 其中 所以 (3)軸承剛度的計(jì)算 這里選用4382900系列雙列圓柱子滾子軸承 根據(jù)求得： (4)確定彈性模量，慣性距I；；和長度。 ①軸的材產(chǎn)選用40Cr，查《簡明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P6，有 ②主軸的慣性距I為： 主軸C段的慣性距Ic可近似地算： ③切削力P的作用點(diǎn)到

26、主軸前支承支承的距離S=C+W，對(duì)于普通車床，W=0.4H，（H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。 則： ④根據(jù)齒輪、軸承寬度以及結(jié)構(gòu)需要，取b=60mm ⑤計(jì)算切削力P作用在S點(diǎn)引起主軸前端C點(diǎn)的撓度 代入數(shù)據(jù)并計(jì)算得=0.1299mm。 ⑥計(jì)算驅(qū)動(dòng)力Q作用在兩支承之間時(shí)，主軸前端C點(diǎn)子的撓度 計(jì)算得：=-0.0026mm ⑦求主軸前端C點(diǎn)的終合撓度 水平坐標(biāo)Y軸上的分量代數(shù)和為 ，計(jì)算得

27、：=0.0297mm.。綜合撓度。綜合撓度方向角，又。因?yàn)?，所以此軸滿足要求。 5.2 齒輪校驗(yàn) 在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪11。 齒輪11的齒數(shù)為18，模數(shù)為8，齒輪的應(yīng)力： (1)接觸應(yīng)力： u----大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比； ---齒向載荷分布系數(shù)；----動(dòng)載荷系數(shù)；----工況系數(shù)；----壽命系數(shù) 查《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》表10-4及圖10-8及表10-2分布得 假定齒輪工作壽命是48000h，故應(yīng)力循環(huán)次

28、數(shù)為 查《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》圖10-18得，所以： (2)彎曲應(yīng)力： 查《金屬切削手冊(cè)》有Y=0.378，代入公式求得：=158.5Mpa 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21e,齒輪的材產(chǎn)選，大齒輪、小齒輪的硬度為60HRC，故有，從圖10-21e讀出。因?yàn)椋? ，故滿足要求，另外兩齒輪計(jì)算方法如上，均符合要求。 6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)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(jì)與布置，用一張展開圖和若干

29、張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)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(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問題。 精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)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(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)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。 6.2 展開圖及其布置 展開圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)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(gè)平面上。 I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種

30、布置方案，一是將兩級(jí)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(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。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)。 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。 6.3 齒輪塊設(shè)計(jì) 齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避

31、免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引起振動(dòng)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(jì)時(shí)，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(dòng)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(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大6dB。 工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(jí)。 不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。 6.3.1其他問題

32、 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(shí)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(shí)，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(shí)為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。 6.4 主軸組件設(shè)計(jì) 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（車床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，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(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫

33、升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。 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(dòng)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 設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)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(shí)，軸承變形對(duì)軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)

34、，應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值。 7、總結(jié) 這次機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目為普通機(jī)床主軸箱部件設(shè)計(jì)。當(dāng)看到題目時(shí)，很新奇，很激動(dòng)。由于課題只提供了設(shè)計(jì)要求和參數(shù)，一開始時(shí)也是摸不著頭腦。邊學(xué)習(xí)邊設(shè)計(jì)，同時(shí)去圖書館看書查資料，經(jīng)過了幾個(gè)星期的馬拉松長跑，終于將幾十頁的設(shè)計(jì)完成了。在此期間，雖然很累，有好多天晚上都畫CAD圖畫到凌晨2：00。特別是畫裝配圖，一邊畫一邊計(jì)算，期間在畫圖時(shí)發(fā)現(xiàn)了以前的設(shè)計(jì)紕漏，就不得不返回去修改設(shè)計(jì)說明書，一連畫了四天才把裝配圖畫好。但是我覺得我從中確實(shí)學(xué)到了很多東西，很多課堂上學(xué)不到的東西。 在用CAD畫圖時(shí)，我學(xué)會(huì)了使用

35、很多功能，也溫習(xí)了好多快捷鍵，收獲很大。在用word制作時(shí)發(fā)現(xiàn)其實(shí)撰寫課程設(shè)計(jì)的工作量也是很大的，畫CAD二維圖紙，畫完二維圖紙，又得進(jìn)行幾十頁的文字書寫，著實(shí)工作量很大，所以一個(gè)人的耐心很重要，光是用CAD畫圖就花了兩天時(shí)間，著實(shí)的累，忙。但畢竟還是 做完了。感觸頗多，百感交集。想了想，雖然很累，但很充實(shí)，累并快樂著。收獲很多，啟發(fā)很大： ①、萬事，做則不難；易事，不做亦難。正如Just Do It ! ②、條條大路通羅馬，一條路走不通，還用其他的路徑，不要吊死在一棵樹上。 ③、平時(shí)要多看，多想，多領(lǐng)悟，不光是機(jī)械方面的原理，萬事萬物都有其自然規(guī)律

36、。 ④、創(chuàng)新比完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)更重要，借鑒學(xué)習(xí)前輩的成果，加以創(chuàng)造、改進(jìn)、革新，更符合社會(huì)的發(fā)展要求。 ⑤、良好的習(xí)慣是成功的重要前提，一個(gè)壞習(xí)慣可能使你前功盡棄，甚至是致命的威脅。 ⑥、做事要有團(tuán)隊(duì)合作精神，雙贏互利才是世紀(jì)的強(qiáng)音。個(gè)人崇拜、個(gè)人英雄主義的時(shí)代已經(jīng)過去，21世紀(jì)需要的是共同努力，高效、迅速的完成工作。 8、參考文獻(xiàn) 【1】 《機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計(jì)》，關(guān)慧珍主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版社，2006 【2】 《機(jī)械制造設(shè)備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，陳立德主編，高等教育出版社，2007。

37、 【3】 《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》，濮良貴、紀(jì)名剛主編，高等教育出版社，2006 【4】 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》， 黃鶴汀主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2005 【5】 《 機(jī)械零件手冊(cè)》，周開勤主編，高等教育出版社，2001 【6】 《畫法幾何與機(jī)械制圖》，馮開平主編，華南理工出版社，2001.9 【7】 《機(jī)床主軸/變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)》, 曹金榜主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2007 【8】 《互換性與測量技術(shù)》，徐學(xué)林主編，湖南大學(xué)出版社，2009。 【9】 《理論力學(xué)》，劉又文、彭獻(xiàn)主編，高等教育出版社，2005。 【10】 《材料力學(xué)（第五版）》，劉鴻文主編，高等教育出版社，2010。 【11】 《機(jī)械構(gòu)型與應(yīng)用》，孟憲源、姜琪主編 第 27 頁 共 27 頁