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第 1 頁 緒論 設(shè)計(jì)的過程是通過分析 創(chuàng)造和綜合而達(dá)到滿足特定功能目標(biāo)的一種活動(dòng) 在此過程 中需不斷的對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)論 根據(jù)評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行修改 在設(shè)計(jì)的過程中不斷地發(fā)現(xiàn) 問題和解決問題 金屬切削機(jī)床是機(jī)械制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備 隨著社會(huì)不斷發(fā)展和科學(xué)不斷 進(jìn)步對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)要求越來越高 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助工程應(yīng)用 使得機(jī)床的設(shè)計(jì) 理論和方法由人工繪圖向計(jì)算機(jī)繪圖 由定性設(shè)計(jì)向定量設(shè)計(jì) 由表態(tài)和線性分析向動(dòng)態(tài) 和非線性分析 由可行性設(shè)計(jì)向最佳設(shè)計(jì)過度 金屬切削機(jī)床的基本功能是提供切削加工所必需運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 機(jī)床基本工作原理是通 過刀具與工件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng) 由刀具切除工件加工表面多余的金屬材料 形成工件加工表 面的幾何形狀 尺寸 并達(dá)到其精度要求 X6132 萬能升降臺(tái)銑床是一個(gè)十分典型的普通 車床 廣泛的應(yīng)用在生產(chǎn)中 主軸箱的設(shè)計(jì)不僅要滿足機(jī)床總體布局變速箱的形狀和尺寸的限制 達(dá)到 18 級(jí)轉(zhuǎn)速 還要便于裝配 調(diào)整 潤(rùn)滑和維修 根據(jù)指導(dǎo)教師的推薦 重點(diǎn)選用 金屬切削機(jī)床 以及輔助類書刊包括 材料力學(xué) 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 機(jī)械制圖 機(jī)械設(shè)計(jì) 等圖書 其中 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 無疑是系統(tǒng)化介紹和設(shè)計(jì)車床的資料 它從機(jī)床設(shè)計(jì)的步驟 機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床的總體布局到主要參數(shù)的確定 在主要的傳動(dòng)設(shè)計(jì)中 參考齒輪齒數(shù) 和齒輪直徑的確定 是主軸箱的尺寸 軸的軸徑 以及傳動(dòng)精度等一系列布局 在結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)網(wǎng)確定之后 要對(duì)傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu) 材料 構(gòu)造等進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)及齒輪模數(shù)確定等 傳動(dòng)件包括齒輪 傳動(dòng)軸 離合器 制動(dòng)裝置等 其中齒輪的構(gòu)造中三聯(lián)滑移齒輪 對(duì)齒輪的拼裝 齒輪太窄或太寬時(shí)的處理 齒輪在軸上的定位問題都有比較全面的論述 傳動(dòng)軸在反復(fù)彎曲載荷和扭曲載荷下不發(fā)生疲勞破壞 在剛度方面 軸的彎曲和扭 曲載荷下不致產(chǎn)生過大的變形 高速旋轉(zhuǎn)的軸還應(yīng)計(jì)算器臨界轉(zhuǎn)速 以免發(fā)生共振 傳動(dòng) 軸首先要估算直徑 然后再進(jìn)行剛度驗(yàn)算 提高剛度時(shí)可以采用加大軸的直徑縮短軸的長(zhǎng) 度 使軸上的主動(dòng)和被動(dòng)傳動(dòng)件盡可能的靠近 使傳動(dòng)件靠近軸 文獻(xiàn)資料室一個(gè)設(shè)計(jì)者必備的工具 選擇全面的實(shí)用的工具是設(shè)計(jì)者必備的素質(zhì) 其實(shí) 整個(gè)設(shè)計(jì)的過程就是將大學(xué)四年學(xué)習(xí)的知識(shí)融會(huì)貫通的過程 很多當(dāng)時(shí)不會(huì)用的感 覺泛泛的東西通過設(shè)計(jì)將變得更具體 可行 學(xué)會(huì)應(yīng)用資料 為我所用 能將那些規(guī)格化 的鼓勵(lì)的零件經(jīng)過計(jì)算 設(shè)計(jì)成一臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械 就是我們?cè)O(shè)計(jì)的根本意圖所在 了 我們?cè)O(shè)計(jì)還是比較初級(jí)模型 在實(shí)踐中 只有不斷的改進(jìn) 才能達(dá)到高的生產(chǎn)效率 然而 基礎(chǔ)的知識(shí)和原理是設(shè)計(jì)的源頭 就我個(gè)人而言 我希望能通過這次專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 對(duì)自己未來從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練 從中鍛煉自己分析問題 解決問題的能力 為今后的工作 學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ) 由于能力所限 設(shè)計(jì)中難免有許多不妥之處 懇請(qǐng)老師多多指教 第 2 頁 目錄 一 概述 4 1 1 金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 4 1 2 機(jī)床畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 4 1 3 車床的規(guī)格系列和用處 4 1 4 操作性能要求 5 二 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 5 2 1 主傳動(dòng)方案擬定 5 2 2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 5 2 2 1 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 5 2 2 2 確定傳動(dòng)順序 6 2 2 3 確定擴(kuò)大順序 6 2 2 4 確定變速組中的極限傳動(dòng)比及變速范圍 6 2 2 5 確定最小傳動(dòng)比 7 三 傳動(dòng)件的估算 9 3 1 帶輪設(shè)計(jì) 9 3 2 齒輪齒數(shù)的確定和計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 11 3 2 1 齒輪齒數(shù)的確定 11 3 2 2 齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算 14 3 3 軸及傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 16 3 4 齒數(shù)模數(shù)的確定 16 3 5 傳動(dòng)軸直徑的確定 17 3 6 主軸軸徑的確定 18 四 驗(yàn)算主要零件 18 4 1 齒輪模數(shù)驗(yàn)算 18 4 2 傳動(dòng)軸剛度驗(yàn)算 20 4 3 軸承壽命驗(yàn)算 22 五 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明 24 5 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 技術(shù)要求和方案 24 六 總結(jié) 24 七 參考文獻(xiàn) 24 第 3 頁 一 概述 1 1 金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器 它是制造機(jī)器的機(jī)器 又稱為 工作母機(jī) 或 工具機(jī) 在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中 金屬切學(xué)機(jī)床是加工機(jī)器零件的主要設(shè)備 它所擔(dān)負(fù)的工作量 約占機(jī) 器總制造工作量的 40 60 機(jī)床的技術(shù)水平直接影響機(jī)械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率 1 2 機(jī)床畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 專業(yè)畢業(yè)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 1 3 車床的規(guī)格系列和用處 規(guī)格系列 表 1 X6132 萬能升降臺(tái)銑床的主參數(shù) 規(guī)格尺寸 和基本參數(shù) 最低轉(zhuǎn)速 Nmin minr 最低轉(zhuǎn)速 Nmax inr 主電機(jī)轉(zhuǎn) 速 minr 主電機(jī)功 率 N kw 公比 轉(zhuǎn)速級(jí) 數(shù) Z 30 1500 1450 7 5 1 26 18 26 1503 17minax 所 以 zR 第 4 頁 1 4 操作性能要求 用處 該機(jī)床用于銑削平面 斜面 溝槽 齒輪等 工作臺(tái)可繞垂直軸在 水平面 范圍整 如采用分度頭附件 還可加工螺旋表面 45 二 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 2 1 主傳動(dòng)方案擬定 擬定傳動(dòng)方案 包括傳動(dòng)型式的選擇以及開停 幻想 制動(dòng) 操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的 確定 傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?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)型式 變速 類型 傳動(dòng)方案和型式與結(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) 方案和型式 要從結(jié)構(gòu) 工藝 性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮 傳動(dòng)方案有多種 傳動(dòng)型式更是眾多 比如 傳動(dòng)型式上有集中傳動(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)等型式 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)型式的主軸變速箱 2 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)于分析和選擇簡(jiǎn)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 2 2 1 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 一定變速組組數(shù)的變速系統(tǒng)可由不同數(shù)目的變速組組成 變速傳動(dòng)裝置總變速級(jí)數(shù) 應(yīng)等于各變速組變速級(jí)數(shù)的連乘積 即 式中 Z 主軸總變速級(jí)數(shù) rqZp p q r 各組變速機(jī)構(gòu)的變速級(jí)數(shù) 即為每組傳動(dòng)副數(shù) 減少變速組的數(shù)目可以縮短傳動(dòng)鏈 但在總變速級(jí)數(shù)不一定的情況下 勢(shì)必會(huì)增加 各變速組內(nèi)傳動(dòng)副數(shù)目 P 并且降速過快 會(huì)導(dǎo)致齒輪的徑向尺寸增大 18 級(jí)轉(zhuǎn)速的變速 系統(tǒng) 其變速級(jí)和傳動(dòng)副數(shù)的組合方案為 291823618332 第 5 頁 首先應(yīng)該確定 預(yù)使主軸得到 18 級(jí)轉(zhuǎn)速需要幾個(gè)變速組 以及他們各需要幾個(gè)傳動(dòng)副 方案 變速組數(shù)目為 3 個(gè) 傳動(dòng)軸數(shù)最少為 4 根 但齒輪對(duì)數(shù)目為 結(jié)構(gòu)823 簡(jiǎn)單 緊湊 同時(shí)由于機(jī)床結(jié)構(gòu)原因 通常采用雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪進(jìn)行變速 方案 雖然變速組數(shù)目為 2 個(gè) 傳軸軸數(shù)最少為 3 根 但齒輪對(duì)數(shù)目為 3 6 9 9 2 11 比方案 中多 同時(shí)使變速箱的軸向尺寸增加 使操縱機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜 難以實(shí)現(xiàn) 綜上所述 主軸為 18 級(jí)轉(zhuǎn)速的變速系統(tǒng) 應(yīng)采用由 3 個(gè)變速組所組成的方案 即應(yīng)選擇方 案 2 2 2 確定傳動(dòng)順序 在一般情況下 變速系統(tǒng)為降速的 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速往往比主軸變速范圍內(nèi)大多數(shù)轉(zhuǎn)速高 現(xiàn) 對(duì)上述方案進(jìn)行分析 方案 變速組 a 有 3 對(duì)傳動(dòng)副 在靠近主軸處為低速的變速組 b 為 2 對(duì) 變速組 c 也為 2 對(duì) 根據(jù)扭矩公式可知 當(dāng)傳動(dòng)件傳遞的功率一定 轉(zhuǎn)速高時(shí)所傳遞的扭矩小 則軸 齒 輪等傳動(dòng)件尺寸相應(yīng)的可小一些 因此 從傳動(dòng)順序來說 應(yīng)盡量使前面的傳動(dòng)件多些 可節(jié)省材料 減輕重量 故第一方案為最佳方案 2 2 3 確定擴(kuò)大順序 當(dāng)傳動(dòng)順序確定后 由于基本組 擴(kuò)大組的排列順序不同 可得出不同的排列方案 其結(jié) 構(gòu)式為 126162316 93319888 射線開口大勢(shì)必造成低轉(zhuǎn)速較低 其結(jié)果是使傳動(dòng)件的尺寸較大 因此 在網(wǎng)上表現(xiàn)為前 后傳動(dòng)組的射線間開口笑 后面?zhèn)鲃?dòng)組的射線間開口大 這時(shí)各變速組的變速范圍是逐漸 增大的 故方案 為最佳方案 2 2 4 確定變速組中的極限傳動(dòng)比及變速范圍 在主傳動(dòng)系統(tǒng)中 對(duì)于降速 為了防止被動(dòng)齒輪的直徑過大而使徑向尺寸太大 常應(yīng)限制 最小傳動(dòng)比 對(duì)于升速 為了防止產(chǎn)生過大的振動(dòng)和噪聲 常應(yīng)限制最大傳動(dòng)比41umin 5 2 2axmax 斜 齒 輪 直 齒 輪 由于齒輪副的極限傳動(dòng)比有了限制 則變速組的最大變速范圍相應(yīng)地也應(yīng)有一定的限制 在主運(yùn)動(dòng)中 第 6 頁 1045 2r 8rminaxinmax斜 齒直 齒 u 因此 一般只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過限制范圍 則其余的變速組也不會(huì)超過 通 常 最后擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)為 2 可以減少最后擴(kuò)大組的變速范圍 以利于不超過限制范圍 因此 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí) Rn 值的擴(kuò)大 由于受到 值的限制 就不能通過無限增加變速maxr 組的數(shù)目來實(shí)現(xiàn) 驗(yàn)算 方案 其最后擴(kuò)大組的變速范圍 合格 93128 826 1r99 1 2 jpx 2 2 5 確定最小傳動(dòng)比 在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí) 電動(dòng)機(jī)與主軸的轉(zhuǎn)速已經(jīng)確定 當(dāng)降速時(shí) 分配傳動(dòng)比應(yīng)使各個(gè)中間 傳動(dòng)軸的最低轉(zhuǎn)速適當(dāng)?shù)馗咝?因?yàn)?n 高后 在傳遞一定功率下 傳遞的扭矩就小 相應(yīng) 的使傳動(dòng)件的尺寸也小 未來使更多的傳動(dòng)件在相對(duì)高速下工作 減少變速箱的結(jié)構(gòu)尺寸 除了在傳動(dòng)順序上前多后少 擴(kuò)大順序上前密后疏 對(duì)于降速運(yùn)動(dòng)最小傳動(dòng)比應(yīng)采取前緩 后急的原則 即在傳動(dòng)順序上 越靠前最小傳動(dòng)比越小 最后變速組的最小傳動(dòng)比常取 1 4 據(jù)上所述 主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速圖為 第 7 頁 傳動(dòng)系統(tǒng)圖為 第 8 頁 三 傳動(dòng)件的估算 3 1 帶輪設(shè)計(jì) 1 確定計(jì)算功率 pca 查表 8 6 知 2 1 kA ca kw957 2 選擇帶型 根據(jù)計(jì)算功率 和小帶輪轉(zhuǎn)速 由圖 8 9 知選擇 V 帶 B 型 pcan1 3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 和d1d2 第 9 頁 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 d1 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) 8 11 圖 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 150mmd1 根據(jù)式 8 15 從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 d2 1 933 112 290mmd2id1 根據(jù)表 8 8 取 290mmd2 按式 8 13 驗(yàn)算帶的速度 smsmVnd 25 39 1 1064106 帶的速度合適 4 確定 A 型 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 根據(jù) 初步確定中心距 初定中心距 2 7 02101 dad ma5 根據(jù)式 8 22 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mddadL160242 20 22101 由表 8 2 選帶的基本長(zhǎng)度 Ld 1600mm 按式 8 21 計(jì)算實(shí)際中心距 4512601502 10 dLa 5 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 1 由 8 6 得 1206801803 57215 712 ad 主動(dòng)輪的包角合適 第 10 頁 6 計(jì)算 V 型帶的根數(shù) Z 由式 8 22 kplca 00 由 查表 8 4a 和表 8 4bmrn 145md1593 1 i 得 kwp2 30 w4 0 查表 8 5 得 查表 8 2 得 9 2 0kl根39 5 062 3 00 lcaZ 7 計(jì)算預(yù)緊力 F 由式 8 27 知 qvkvpzca20 1 5 查表 8 3 得 q 0 18kg m 故 NF 2 38 9 18 0 95 2 350 2 8 計(jì)算作用在軸上的壓軸力式 8 28 FP 2ZP 72 14 26sin 238 2sin10 3 2 齒輪齒數(shù)以及計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 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)zS 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 3 2 1 齒輪齒數(shù)的確定 第 11 頁 第一組齒輪 傳動(dòng)比 查 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 表 1 7 可得相應(yīng)的齒數(shù)52 16 1 58 126 1u44332 u 和 的值可取 60 78 我們可取 的值為 60 則各齒輪相對(duì)應(yīng)的齒數(shù)為 ZS ZS 3724Z 40265 3178 檢查主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差 檢驗(yàn)式為 1 0n 理 實(shí)理 式中 公 比 值 主 軸 實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 主 軸 理 論 轉(zhuǎn) 速實(shí)理 n 第一對(duì)齒輪 符合要求026 185 47526 n 3 0 理 實(shí)理實(shí) 第二對(duì)齒輪 符合要求026 375 n 40 2 理 實(shí)理實(shí) 第三對(duì)齒輪 符合要求026 1 3096 52 n 4 1 理 實(shí)理實(shí) 第二組齒輪 傳動(dòng)比 查 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 表 1 7 可得相應(yīng)的齒數(shù)和52 16 8 4321 u 第 12 頁 的值可取 70 77 我們可取 的值為 70 則各齒輪相對(duì)應(yīng)的齒數(shù)為 ZSZS 2743109Z 3912 502143 檢查主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差 檢驗(yàn)式為 1 0n 理 實(shí)理 式中 公 比 值 主 軸 實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 主 軸 理 論 轉(zhuǎn) 速實(shí)理 n 第一對(duì)齒輪 符合要求026 8 7504 6 n 2 34 理 實(shí)理實(shí) 第二對(duì)齒輪 符合要求026 8 3756 n 9 14 理 實(shí)理實(shí) 第三對(duì)齒輪 符合要求026 190n 5 24 理 實(shí)理實(shí) 第三組齒輪 傳動(dòng)比 查 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 表 1 7 可得相應(yīng)的齒數(shù)和 的值可4162 3u ZS 取 85 89 90 95 我們可取 的值為 89 則各齒輪相對(duì)應(yīng)的齒數(shù)為 ZS 305916 718Z 檢查主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差 檢驗(yàn)式為 1 0n 理 實(shí)理 第 13 頁 式中 公 比 值 主 軸 實(shí) 際 轉(zhuǎn) 速 主 軸 理 論 轉(zhuǎn) 速實(shí)理 n 第一對(duì)齒輪 符合要求026 115047 n 3 97 理 實(shí)理實(shí) 第二對(duì)齒輪 符合要求026 74 190 n 7 8 理 實(shí)理實(shí) 3 2 2 齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 齒輪 的計(jì)算轉(zhuǎn)速 齒輪 裝在 軸上 從轉(zhuǎn)速圖可以看出 共有15Z15Z15Z 118r min 750r min 共 9 級(jí)轉(zhuǎn)速 經(jīng)齒輪 傳動(dòng)主軸得到 235r min 1500r min 這 9 級(jí)16 轉(zhuǎn)速能傳遞全部功率 故齒輪 的這 9 級(jí)轉(zhuǎn)速也能傳遞全部功率 其中最低轉(zhuǎn)速15 118r min 正好為齒輪 的計(jì)算轉(zhuǎn)速 15Z 齒輪 的計(jì)算轉(zhuǎn)速 齒輪 裝在 軸 主軸 上 有 235r min 1500r min 共 9 級(jí)1616 轉(zhuǎn)速 都能傳遞全部功率 其最低轉(zhuǎn)速 235r min 即為齒輪 的計(jì)算轉(zhuǎn)速 16Z 齒輪 的計(jì)算轉(zhuǎn)速 齒輪 裝在 軸上 有 118r min 750r min 共 9 級(jí)轉(zhuǎn)速 其17Z17Z 中 375r min 750r min 的 4 級(jí)轉(zhuǎn)速能傳遞全部功率 而 118r min 300r min 的 5 級(jí)轉(zhuǎn)速不能 傳遞全部功率 因此 齒輪 的計(jì)算轉(zhuǎn)速即為 375r min 17 其余依次類推 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下 齒輪 序號(hào) 1Z23Z45Z67Z89Z 計(jì)算 轉(zhuǎn)速 1450 695 695 475 695 375 695 300 300 第 14 頁 齒輪 序號(hào) 10Z112Z1314Z1516Z1718Z 計(jì)算 轉(zhuǎn)速 475 300 235 300 118 118 235 375 95 齒輪的具體值見表 齒輪尺寸表 齒輪 齒數(shù) z 模數(shù) m 分度圓 d 齒頂圓 a齒根圓 fd齒頂高 ah齒根高 f 3 23 4 92 100 82 4 5 4 37 4 148 156 138 4 5 5 20 4 80 88 70 4 5 6 40 4 160 168 150 4 5 7 17 4 68 76 58 4 5 8 43 4 172 172 162 4 5 9 43 4 172 172 162 4 5 10 27 4 108 116 98 4 5 11 31 4 124 124 114 4 5 12 39 4 156 156 146 4 5 13 20 4 80 88 70 4 5 14 50 4 200 208 190 4 5 15 59 3 177 183 169 5 3 3 75 第 15 頁 16 30 3 90 96 82 5 3 3 75 17 18 4 72 80 62 4 5 18 71 4 284 292 274 4 5 3 3 軸及傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 由 械制造裝備設(shè)計(jì) 中表 1 8 可查出min 9565min138in rj 傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 從轉(zhuǎn)速圖上可以看出 軸共有 9 級(jí)轉(zhuǎn)速 118r min 1500r min 之間的所有轉(zhuǎn)速 都傳遞全部功率 此時(shí) 軸若經(jīng)齒輪副 傳動(dòng)主軸 它只有在 375r min 750r min17Z8 的那 4 級(jí)轉(zhuǎn)速時(shí)才能傳遞全部功率 若經(jīng)過齒輪副 傳動(dòng)主軸 則15Z6 118r min 750r min 的 9 級(jí)轉(zhuǎn)速能傳遞全部功率 因此 其中的最低轉(zhuǎn)速 118r min 即 為 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 其余 依次類推 各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下 軸序號(hào) 計(jì)算轉(zhuǎn)速 1450 750 300 118 95 3 4 齒數(shù)模數(shù)的確定 一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù) 選擇負(fù)荷最重的小齒輪按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公 式計(jì)算 3221168djmjjiNmZn 式中 按疲勞接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)j 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速dN KWjn rpm 大齒輪齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)之比 小齒輪齒數(shù)i 1i 1Z 齒寬系數(shù) B 為齒寬 m 為模數(shù) m 610m 第 16 頁 許用接觸應(yīng)力 j MPa 傳動(dòng)組 1 模數(shù) 23 750134710 638221 m 傳動(dòng)組 2 模數(shù) 73 201372501 63822 傳動(dòng)組 3 模數(shù) 85 3170810 5 63822 m 故選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 4 4321 3 5 傳動(dòng)軸直徑的計(jì)算 傳動(dòng)軸的直徑可按下列扭轉(zhuǎn)剛度公式進(jìn)行計(jì)算 75 0 7641 914 取或 mndmnNdj 205 9 44 取 d35 1 307 06914 取 md5 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 19 3 17 表知 取花鍵軸尺寸為 103642 75 036914 d 第 17 頁 取 md45 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 取花鍵軸尺寸為17 39 12486 527 06914 vd 取 mv5 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 3 19 3 17 取花鍵軸尺寸為 16586 將計(jì)算結(jié)果列成表格形式 如 軸號(hào) iNj初d取 花鍵軸尺寸 備注 7 2 1410 26 35 平鍵 6 77 750 30 1 45 6 42 36 10 花鍵 6 374 30 37 3 45 6 48 42 12 花鍵 6 75 52 50 6 55 50 14 花鍵 3 6 主軸軸頸的確定 根據(jù)功率 N 7 5kw 在 5 5 7 5 之間 知 主軸軸頸選 75 100 取 d 75mm 四 驗(yàn)算主要零件 4 1 齒輪模數(shù)驗(yàn)算 一般按接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 選取某軸上承受載荷最大 的齒輪和同材料同模數(shù)齒輪中齒輪最少齒寬最小的齒輪進(jìn)行驗(yàn)算 驗(yàn)算 第 18 頁 對(duì)象主軸前軸的小齒輪 即第 IV 軸 1 按接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 NknmiNcjjj 210012 由 258 頁 5 4 84 材料彈性系數(shù) EK 由表 5 4 85 齒輪材料性能系數(shù) 5cj 41872 zv10mb in 35rnj 6 sjk 由表 5 4 80 查得0 jNkwNj9 7 4 1 k12 k 嚙合角影響系數(shù) 非變位齒輪 1 14 86 104 25370429 7102 210 cjjjj knmiN 4 2 按彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 防止齒根折斷 Nkncjjw 2101 mrNj 375 齒形系數(shù) 非變位外嚙合直齒輪圓柱齒輪 1yk yk 1 29 0 85 259 頁表 5 4 85 查得cwswk 1 04 1 0 851k2s 30 65 0 wN 7 1685 04 129037516 301021 cjjknm 第 19 頁 所以 所以 合格Nw 4 2 傳動(dòng)軸剛度驗(yàn)算 軸 1 計(jì)算軸的平均直徑 畫出計(jì)算簡(jiǎn)圖 花鍵軸 mdd4528 內(nèi)外平 2 計(jì)算該周傳遞的扭矩 wT 6 374kw 375r minjnNT 41095 j jN 162324 533mmjn 4 3 求作用在齒輪處 B 點(diǎn)的力 切向力 NmzTdpnx 397 164465 1232 徑向力 NBxBy 85 0 4 求作用在齒輪處 C 點(diǎn)的力 切向力 NdTpnx 01 459183 622 徑向力 NCxCy 5 0 5 計(jì)算撓度應(yīng)用 552 頁表 5 8 公式 E 2 1 N mm I 81844mmEIlbPaxB3 2 510 2 第 20 頁 校 Bx m0327 618410 237765 2 0 5 0 0164mmy BCxbalEIPb041 622 0 5 0 0207mmyB CxmEIlbap0563 3 2 0 5 0 0316mmyC 6 計(jì)算傾角 應(yīng)用 1 552 頁表 5 8 16 公式 A radxBQ057 6 72 3 EIlbabp 0 5 0 00028 radyxB radxc 069 6 2350 Ilbbp 0 5 0 00034 radycQxc D radxB 041 6 32 3 EIlbabp 0 5 0 00021 radyxB radxcQ069 6 410 35 Ilbp 0 5 0 00034 radycxc 0 0741BxBC 0 0043yy 0 1015cxBC 0 012y 第 21 頁 0 00126 rad xAQBxc 0 00006 radyy 0 00101 radxDBxc 0 00009 radyQy radA0126 2 Ax raddyD 由 551 頁表 5 8 14 查得 Y 0 0003 0 0005 l 0 1032mm 故 Q 0 0025 rad 所以 合格 4 3 軸承壽命的驗(yàn)算 軸承的壽命應(yīng)滿足 TLh 額定壽命hL0 T 工作期限 h 通常取 T 10000h 額定壽命的計(jì)算公式 hLTpcn 26 01 式中 n 軸承 即軸 的計(jì)算轉(zhuǎn)速 壽命指數(shù) 球軸承 3 滾子軸承 10 3 C 額定動(dòng)負(fù)荷 N P 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 47 8 6212 型 71 5前C310 后C310 P x aryF 徑向負(fù)荷 由支反力解出 r 軸向負(fù)荷 該系統(tǒng)的軸向負(fù)荷為 0 a 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 584 頁表 5 9 18 查得 第 22 頁 X 1 y 0 所以 aprF1ADprF2B 017 168 61 CxBxAx ppp 048x 459 7Ax Np2 06 0 176 18 CxBxxDp 6 459 7 NpDx9 4206 Ay 0 Dyp 9 426 A 端 6212 型軸承 1037 8 42 06187 35613 hL D 端 6216 型軸承 6 1 9 7236 h 校核合格 第 23 頁 五 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明 5 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(rùn)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 圖和若干張橫截面圖表示 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 六 總結(jié) 在畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中 我也遇到了一些問題 設(shè)計(jì)過程也是培養(yǎng)我們認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度 在此過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題 使我加深了對(duì)大學(xué)所學(xué)課程理解 綜合應(yīng)用 并得到進(jìn)一步的鞏固 這對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作都有積極的意義 總之 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西 七 參考文獻(xiàn) 1 顧熙棠 遲建山 胡寶珍 金屬切削機(jī)床 下冊(cè) 上海 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫組編 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 第二冊(cè) 上 北京 機(jī)械工出版社 1979 4 3 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 哈爾濱市教育局 專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造 編寫組 專用機(jī)床設(shè)計(jì) 與制造 哈爾濱 黑龍江人民出版社 1979 4 沈陽市機(jī)電工業(yè)學(xué)校吳國(guó)華 金屬切削機(jī)床 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 5 揚(yáng)州工學(xué)院黃鶴汀 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 6 大連理工大學(xué)戴曙 金屬切削機(jī)床 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 7 福建機(jī)電學(xué)校吳林禪 金屬切削原理與刀具 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 8 邱宣懷 機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 高等教育出版社 9 劉鴻文 材料力學(xué) 第 4 版 北京 高等教育出版社 第 24 頁 11 孫恒 陳作模主編 機(jī)械原理 高等教育出版社 北京 2001 10 馮辛安主編 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 北京 1999 12 12 曹玉榜 易錫麟 機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 北京 1987 5 13 濮良貴 紀(jì)名剛主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 高等教育出版社 北京 2001 14 黃鶴汀主編 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 15 劉興國(guó) 姜莉莉 燕啟貴 劉昌祺 X52K 銑床數(shù)控改造及設(shè)計(jì) 西北業(yè)學(xué)院學(xué) 報(bào) 1996 年 4 卷第 01 期 9 14 16 李培江 普通機(jī)床的數(shù)控改造研究 機(jī)械管理開發(fā) 2002 2 第 1 期 61 62 17 佟玲 用微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)對(duì) X52K 立銑床的改裝設(shè)計(jì) 機(jī)械與電子 1995 第 04 18 張俊生主編 金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2001 1 19 陳艷紅 X52K 銑床數(shù)控化改造 機(jī)電一體化 2002 第 06 期 83 84 期 39 40 20 盧秉恒主編 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機(jī)械工業(yè)出版社 北京 2001