最大加工直徑為400mm的普通車床的主軸箱部件設(shè)計[4kw 56 25001.41]

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1、全套圖紙加扣3012250582 機(jī)械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計 院 系：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè) 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 日 期： 題目要求 1、 最大加工直徑為400mm的普通車床的主軸箱部件設(shè)計 原始數(shù)據(jù)： 主要技術(shù)參數(shù)???題目??? 主電動機(jī)功率P/kw???4??? 最大轉(zhuǎn)速???2500??? 最小轉(zhuǎn)速???56??? 公比???1.41??? 工件材料：鋼鐵材料。 刀具材料：硬質(zhì)合金。 設(shè)計

2、內(nèi)容： 1）???運(yùn)動設(shè)計：根據(jù)給定的轉(zhuǎn)速范圍及公比確定變速級數(shù)，繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng)、轉(zhuǎn)速圖、傳動系統(tǒng)圖，計算齒輪齒數(shù)。 2）???動力計算：選擇電動機(jī)型號及轉(zhuǎn)速，確定各傳動件的計算轉(zhuǎn)速，對主要零件（如帶、齒輪、主軸、傳動軸、軸承等）進(jìn)行計算（初算和驗(yàn)算）。 3）繪制下列圖紙： ①?機(jī)床主傳動系統(tǒng)圖（畫在說明書上）。 ②?主軸箱部件展開圖及主要剖面圖。 ③?主軸零件圖。 4）編寫設(shè)計說明書1份。 5 全套圖紙加扣3012250582 目 錄 目 錄 4 第1章 機(jī)床用途、性能及結(jié)構(gòu)簡單說明 6 第2章 設(shè)計部分的基本技術(shù)特性和結(jié)構(gòu)分析 7 2.1

3、車床主參數(shù)和基本參數(shù) 7 2.2 確定傳動公比 7 2.3擬定參數(shù)的步驟和方法 7 2.3.1 極限切削速度Vmax、Vmin 7 2.3.2 主軸的極限轉(zhuǎn)速 8 第3章 運(yùn)動設(shè)計 9 3.1 主電機(jī)功率——動力參數(shù)的確定 9 3.2確定結(jié)構(gòu)式 9 3.3 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 10 3.4 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 10 3.5 確定各變速組此論傳動副齒數(shù) 11 3.6 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 12 第4章 設(shè)計部分的動力計算 13 4.1 帶傳動設(shè)計 13 4.1.1計算設(shè)計功率Pd 13 4.1.2選擇帶型 14 4.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 14 4.1.4

4、確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長度并驗(yàn)算小輪包角 15 4.1.5確定帶的根數(shù)z 16 4.1.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 16 4.1.7確定帶的張緊裝置 16 4.1.8計算壓軸力 16 4.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 18 4.3 齒輪模數(shù)計算及驗(yàn)算 19 4.4 傳動軸最小軸徑的初定 24 4.5 主軸合理跨距的計算 25 4.6 軸承的選擇 26 4.7 鍵的規(guī)格 26 4.8變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 26 4.9主軸合理跨距的計算 26 4.10 軸承壽命校核 27 4.11 摩擦離合器(多片式)的計算 28 第5章 設(shè)計部分的調(diào)節(jié)、潤滑、維護(hù)保養(yǎng)、技術(shù)要求及其它 31

5、第6章 設(shè)計中的優(yōu)缺點(diǎn)，存在的問題及改進(jìn)意見 34 參考文獻(xiàn) 35 全套圖紙加扣3012250582 第1章 機(jī)床用途、性能及結(jié)構(gòu)簡單說明 機(jī)床技術(shù)參數(shù)有主參數(shù)和基本參數(shù)，他們是運(yùn)動傳動和結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)，影響到機(jī)床是否滿足所需要的基本功能要求，參數(shù)擬定就是機(jī)床性能設(shè)計。主參數(shù)是直接反映機(jī)床的加工能力、決定和影響其他基本參數(shù)的依據(jù)，如車床的最大加工直徑，一般在設(shè)計題目中給定，基本參數(shù)是一些加工件尺寸、機(jī)床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動和動力特性有關(guān)的參數(shù)，可歸納為尺寸參數(shù)、運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)。 通用車床工藝范圍廣，所加工的工件形狀、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬質(zhì)

6、合金刀具又用高速鋼刀具。因此，必須對所設(shè)計的機(jī)床工藝范圍和使用情況做全面的調(diào)研和統(tǒng)計，依據(jù)某些典型工藝和加工對象，兼顧其他的可能工藝加工的要求，擬定機(jī)床技術(shù)參數(shù)，擬定參數(shù)時，要考慮機(jī)床發(fā)展趨勢和同國內(nèi)外同類機(jī)床的對比，使擬定的參數(shù)最大限度地適應(yīng)各種不同的工藝要求和達(dá)到機(jī)床加工能力下經(jīng)濟(jì)合理。 機(jī)床主傳動系因機(jī)床的類型、性能、規(guī)格和尺寸等因素的不同，應(yīng)滿足的要求也不一樣。設(shè)計機(jī)床主傳動系時最基本的原則就是以最經(jīng)濟(jì)、合理的方式滿足既定的要求。在設(shè)計時應(yīng)結(jié)合具體機(jī)床進(jìn)行具體分析，一般應(yīng)滿足的基本要求有：滿足機(jī)床使用性能要求。首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動特性，如機(jī)床主軸油足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)；滿足機(jī)床傳

7、遞動力的要求。主電動機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)能提供足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動效率；滿足機(jī)床工作性能要求。主傳動中所有零部件有足夠的剛度、精度和抗震性，熱變形特性穩(wěn)定；滿足產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性要求。傳動鏈盡可能簡短，零件數(shù)目要少，以便節(jié)約材料，降低成本。 35 全套圖紙加扣3012250582 第2章 設(shè)計部分的基本技術(shù)特性和結(jié)構(gòu)分析 2.1車床主參數(shù)和基本參數(shù) 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下： 原始數(shù)據(jù)： 主要技術(shù)參數(shù)???題目??? 主電動機(jī)功率P/kw???4??? 最大轉(zhuǎn)速???2500??? 最小轉(zhuǎn)速???56??? 公比???1.41??? 2.2 確定傳動公比

8、 根據(jù)【1】公式（3-2）因?yàn)橐阎? ，，=1.41 ∴Z=+1=11 根據(jù)【1】表3-5 標(biāo)準(zhǔn)公比。這里我們?nèi)?biāo)準(zhǔn)公比系列=1.41 因?yàn)?1.41=1.066，根據(jù)【1】表3-6標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。首先找到最小極限轉(zhuǎn)速45，再每跳過5個數(shù)取一個轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.41的數(shù)列：56，80，112，160，224，315，450，630，900，1250,1800,2500 2.3擬定參數(shù)的步驟和方法 2.3.1 極限切削速度Vmax、Vmin 根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮： 允許的切速極限參考值如下： 表 1.1 加 工 條 件

9、Vmax(m/min) Vmin(m/min) 硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵工件 30～50 硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳鋼工件 150～300 螺紋加工和鉸孔 3～8 2.3.2 主軸的極限轉(zhuǎn)速 計算車床主軸極限轉(zhuǎn)速時的加工直徑，則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為 結(jié)合題目條件，取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值， 取 考慮到設(shè)計的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動。各級轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)列表中查出，按標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列為： 56，80，112，160，224，315，450，630，900，1250,1800,2500

10、 第3章 運(yùn)動設(shè)計 3.1 主電機(jī)功率——動力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其性能，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。 根據(jù)題設(shè)條件電機(jī)功率為4KW 可選取電機(jī)為：Y112M-4額定功率為4KW，滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min. 3.2確定結(jié)構(gòu)式 可以按照Z=12進(jìn)行分配 已知Z=x3b a，b為正整數(shù)，即Z應(yīng)可以分解為2和3的因子，以便用2、3聯(lián)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)變速。 確定變速組傳動副數(shù)目 實(shí)現(xiàn)12級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副組合： a）12=3 b）12=43 c）12=3

11、 d）12=2 12=2 在上述的方案中1和2有時可以省掉一根軸。缺點(diǎn)是有一個傳動組內(nèi)有四個傳動副。如果用一個四聯(lián)滑移齒輪的話則會增加軸向尺寸；如果用兩個滑移雙聯(lián)齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互梭以防止兩個滑移齒輪同時嚙合。所以一般少用。 3，4，5方案可根據(jù)下面原則比較：從電動機(jī)到主軸，一般為降速傳動。接近電動機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也較小。如使傳動副較多的傳動組放在接近電動機(jī)處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可少些，就省材料了。這就是“前多后少”的原則。從這個角度考慮，以取12=3的方案為好。 在12=2中，又因基本組和擴(kuò)大組排列順序的不同而有不同的方案。可能的六

12、種方案，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式見下面的圖。在這些方案中可根據(jù)下列原則選擇最佳方案。 1）傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍 在降速傳動時，為防止被動齒輪的直徑過大而使徑向尺寸太大，常限制最小傳動比1/4。在升速時，為防止產(chǎn)生過大的震動和噪聲，常限制最大傳動比。因此主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍一般為。方案a b c d是可行的。方案d f是不可行的。 同時，最后傳動組與最后擴(kuò)大組往往是一致的，安裝在主軸與主軸前一傳動軸的具有極限或接近極限傳動比的齒輪副承受最大扭矩，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上可以獲得較為滿意的處理。這也就是最后傳動組的傳動副經(jīng)常為2的另一原因。設(shè)計車床主變速傳動系時，為避免從

13、動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，在降速變速中，一般限制限制最小變速比 ；為避免擴(kuò)大傳動誤差，減少震動噪聲，在升速時一般限制最大轉(zhuǎn)速比。斜齒圓柱齒輪傳動較平穩(wěn)，可取。因此在主變速鏈任一變速組的最大變速范圍。在設(shè)計時必須保證中間變速軸的變速范圍最小。 綜合上述可得：主傳動部件的運(yùn)動參數(shù) ，=56，Z=12，=1.41 3.3 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,結(jié)構(gòu)緊湊的原則易知第二擴(kuò)大組的變速范圍r=φ(P3-1)x=1.414=3.95〈8 滿足要求 3.4 繪制轉(zhuǎn)速

14、圖和傳動系統(tǒng)圖 （1）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)。 （2）繪制轉(zhuǎn)速圖： 轉(zhuǎn)速圖 （3）畫主傳動系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)，畫主傳動系統(tǒng)圖如圖2-3： 1-2軸最小中心距：A1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D) 軸最小齒數(shù)和:Szmin>(Zmax+2+D/m) 3.5 確定各變速組此論傳動副齒數(shù) (1)Sz100-124,中型機(jī)床Sz=70-100 (2)直齒圓柱齒輪Zmin18-24,m4

15、 圖2-3 主傳動系統(tǒng)圖 （7）齒輪齒數(shù)的確定。變速組內(nèi)取模數(shù)相等，據(jù)設(shè)計要求Zmin≥18~24,齒數(shù)和Sz≤100～124，由表4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表2-2。 表2-2 齒輪齒數(shù) 傳動比 基本組 第一擴(kuò)大組 第二擴(kuò)大組 1:1 1:2 1:1.41 1:1 1:2.8 2:1 1：1 代號 Z Z Z Z Z Z Z Z’ Z5 Z5’ Z Z Z7 Z7’ 齒數(shù) 30 30 20 40 25 35 42 42 2

16、2 62 60 30 18 72 3.6 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 實(shí)際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過±10(-1)％,即 〈10(-1)％=4.1％ 第4章 設(shè)計部分的動力計算 4.1 帶傳動設(shè)計 輸出功率P=4kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=1250r/min 4.1.1計算設(shè)計功率Pd 表4 工作情況系數(shù) 工作機(jī) 原動機(jī) ⅰ類 ⅱ類 一天工作時間/h 10~16 10~16 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（）；離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī) 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2

17、1.3 載荷 變動小 帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（）；發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動較大 螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動很大 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī) 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時），查《機(jī)械設(shè)計》P296表4， 取KA

18、＝1.1。即 4.1.2選擇帶型 普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設(shè)計功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機(jī)械設(shè)計》P297圖13－11選取。 根據(jù)算出的Pd＝4.4kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1440r/min ，查圖得：dd=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。 4.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 由《機(jī)械設(shè)計》P298表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80～100mm 則取dd1=100mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得） 表3 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355

19、500 由《機(jī)械設(shè)計》P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=118mm ① 誤差驗(yàn)算傳動比： （為彈性滑動率） 誤差 符合要求 ② 帶速 滿足5m/s

20、 170 160 140 130 120 110 100 90 1.20 1.15 1.10 1.05 1.00 0.92 0.98 0.95 0.89 0.86 0.82 0.78 0.73 0.68 表5. 彎曲影響系數(shù) 帶型 Z A B C D E 4.1.5確定帶的根數(shù)z 查機(jī)械設(shè)計手冊，取P1=0.35KW，△P1=0.03KW 由《機(jī)械設(shè)計》P299表13－8查得，取Ka=0.95 由《機(jī)械設(shè)計》P293表13－2查得，KL＝1.1

21、6 則帶的根數(shù) 所以z取整數(shù)為3根。 4.1.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 根據(jù)V帶輪結(jié)構(gòu)的選擇條件，電機(jī)的主軸直徑為d=28mm； 由《機(jī)械設(shè)計》P293 ，“V帶輪的結(jié)構(gòu)”判斷：當(dāng)3d＜dd1(90mm)＜300mm，可采用H型孔板式或者P型輻板式帶輪，這次選擇H型孔板式作為小帶輪。 由于dd2>300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。 總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。 帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。 4.1.7確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。 4.1.8計算壓軸力 由《機(jī)械設(shè)計》P30

22、3表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝117.83N，上面已得到=172.63o，z=4，則 對帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進(jìn)行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)

23、接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。 表 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項(xiàng)目 ? 符號 槽型 Y Z A B C D E 基準(zhǔn)寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準(zhǔn)線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4

24、槽間距 e 8 ± 0.3 12 ± 0.3 15 ± 0.3 19 ± 0.4 25.5 ± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32° 對應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d ≤ 60 - - - - -

25、- 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時)，如圖7 -6a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時)，如圖7-6b。 （3） 孔板帶輪：用于

26、尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時)，如圖7 -6c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時)，如圖7-6d。 （a） （b） （c） （d） 圖7-6 帶輪結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)設(shè)計結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b） 4.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 （1）主軸的計算轉(zhuǎn)速nj，由公式n=n得，主軸的計算轉(zhuǎn)速nj=140r/min， 取160r/min。 (2). 傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 軸3=450r/min

27、軸2=1250 r/min，軸1=1250r/min。 （2）確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。各計算轉(zhuǎn)速入表3-1。 表3-1 各軸計算轉(zhuǎn)速 軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 計算轉(zhuǎn)速 r/min 1250 1250 450 （3） 確定齒輪副的計算轉(zhuǎn)速。齒輪Z裝在主軸上其中只有160r/min傳遞全功率，故Zj=180 r/min。 依次可以得出其余齒輪的計算轉(zhuǎn)速，如表3-2。 表3-2 齒輪副計算轉(zhuǎn)速 序號 Z Z Z Z Z n 1250 1250 1250 45

28、0 160 4.3 齒輪模數(shù)計算及驗(yàn)算 （1）模數(shù)計算。一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負(fù)荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計算，即mj=16338可得各組的模數(shù)，如表3-3所示。 根據(jù)和計算齒輪模數(shù)，根據(jù)其中較大值取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)： =16338=16338mm ——齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/min； ——頂定的齒輪工作期限，中型機(jī)床推存：=15～24 ——轉(zhuǎn)速變化系數(shù)； ——功率利用系數(shù)； ——材料強(qiáng)化系數(shù)。 ——（壽命系數(shù)）的極值 齒輪等轉(zhuǎn)動件在接取和彎曲交邊載荷下的疲勞曲線指數(shù)m和基準(zhǔn)順環(huán)次數(shù)C0 ——工作情況系數(shù)。中等中級的主運(yùn)動：

29、——動載荷系數(shù)； ——齒向載荷分布系數(shù)； ——齒形系數(shù)； 根據(jù)彎曲疲勞計算齒輪模數(shù)公式為： 式中：N——計算齒輪轉(zhuǎn)動遞的額定功率N=? ——計算齒輪（小齒輪）的計算轉(zhuǎn)速r/min ——齒寬系數(shù), Z1——計算齒輪的齒數(shù)，一般取轉(zhuǎn)動中最小齒輪的齒數(shù)： ——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，=；（+）用于外嚙合，（-）號用 于內(nèi)嚙合： 命系數(shù)； ：工作期限 ， =； ==3.49 ==1.8 =0.84 =0.58 =0.90 =0.5

30、5 =0.72 =3.49 0.84 0.58 0.55=0.94 =1.80.84 0.90 0.72=0.99 時，取=，當(dāng)<時，取=； ==0.85 =1.5； =1.2 =1 =0.378 許用彎曲應(yīng)力，接觸應(yīng)力，() =354 =1750 6級材料的直齒輪材料選；24熱處理S-C59 按接觸疲勞計算齒輪模數(shù)m 1-2軸由公式mj=16338可得mj=2.7mm，取m=3mm 2-3軸由公式mj=16338可得mj=2.4mm

31、，取m=3mm 3-4軸由公式mj=16338可得mj=3.4mm，取m=4mm 由于一般同一變速組內(nèi)的齒輪盡量取同一模數(shù)，所以為了統(tǒng)一和方便如下?。? 表3-3 模數(shù) 組號 基本組 第一擴(kuò)大組 第二擴(kuò)大組 模數(shù) mm 3 3 4 （2） 基本組齒輪計算。 基本組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3` 齒數(shù) 30 30 25 35 20 40 分度圓直徑 90 90 75 105 60 120 齒頂圓直徑 96 96 81 111 66 126 齒根圓直

32、徑 82.5 82.5 67.5 97.5 52.5 112.5 齒寬 24 24 24 24 24 24 按基本組最小齒輪計算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～246HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～246HB，平均取240HB。計算如下： ① 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算： 接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為 彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為： 式中 N----傳遞的額定功率（kW），這里取

33、N為電動機(jī)功率，N=5kW; -----計算轉(zhuǎn)速（r/min）; m-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=3（mm）; B----齒寬（mm）;B=24（mm）; z----小齒輪齒數(shù)；z=20; u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比; -----壽命系數(shù)； = ----工作期限系數(shù)； T------齒輪工作期限，這里取T=15000h.; -----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）, =500（r/min）

34、 ----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取=，彎曲載荷取= m----疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷取m=3；彎曲載荷取m=6; ----轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查【5】2上，取=0.60 ----功率利用系數(shù)，查【5】2上，取=0.78 -----材料強(qiáng)化系數(shù)，查【5】2上， =0.60 -----工作狀況系數(shù)，取=1.1 -----動載荷系數(shù)，查【5】2上，取=1 ------齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2上，=1 Y------齒形系數(shù)，查【5】2上，Y=0.386； ----許用接觸

35、應(yīng)力（MPa）,查【4】，表4-7，取=650 Mpa； ---許用彎曲應(yīng)力（MPa），查【4】，表4-7，取=275 Mpa； 根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得： =635 Mpa =78 Mpa （3）第一擴(kuò)大組齒輪計算。 擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 Z4 Z4` Z5 Z5` 齒數(shù) 42 42 22 62 分度圓直徑 126 126 66 186 齒頂圓直徑 132 132 72 192 齒根圓直徑 118.5 118.5 58.5 178.5 齒寬 24 24 24 24 （4）第二擴(kuò)大組齒輪計算

36、。 擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪 Z6 Z6` Z7 Z7` 齒數(shù) 60 30 18 72 分度圓直徑 240 120 72 288 齒頂圓直徑 248 128 80 296 齒根圓直徑 230 110 62 278 齒寬 24 24 24 24 按擴(kuò)大組最小齒輪計算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～246HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～246HB，平均取240HB。 同理根據(jù)基本組的計算， 查文獻(xiàn)【6】，可得 =0.62， =0.77，=0.60

37、，=1.1， =1，=1，m=3.5，=355； 可求得： =619 Mpa =135Mpa 4.4 傳動軸最小軸徑的初定 由【5】式6，傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計算： d=1.64（mm） 或 d=91（mm） 式中 d---傳動軸直徑（mm） Tn---該軸傳遞的額定扭矩（N*mm） T=9550000； N----該軸傳遞的功率（KW） ----該軸的計算轉(zhuǎn)速 ---該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角，==。 各軸最小軸徑如表3-3。

38、 表3-3 最小軸徑 軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 最小軸徑mm 35 40 4.5 主軸合理跨距的計算 由于電動機(jī)功率P=4kw，根據(jù)【1】表3.24，前軸徑應(yīng)為60~90mm。初步選取d1=80mm。后軸徑的d2=（0.7~0.9）d1，取d2=60mm。根據(jù)設(shè)計方案，前軸承為NN3016K型，后軸承為圓錐滾子軸承。定懸伸量a=124mm，主軸孔徑為30mm。 軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩T=9550=424.44N.m 設(shè)該機(jī)床為車床的最大加工直徑為250mm。床身上最常用的最大加工直徑，即經(jīng)濟(jì)加

39、工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的50%，這里取75%，即180mm，故半徑為0.09m； 切削力（沿y軸） Fc==4716N 背向力（沿x軸） Fp=0.5 Fc=2358N 總作用力 F==5272.65N 此力作用于工件上，主軸端受力為F=5272.65N。 先假設(shè)l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力RA和RB分別為 RA=F×=5272.65×=7908.97N RB=F×=5272.65×=2636.325N 根據(jù) 文獻(xiàn)【1】式3.7 得：Kr=3.39得前支承的剛度：KA= 1689.69 N/ ；KB

40、= 785.57 N/；==2.15 主軸的當(dāng)量外徑de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為 I==113.8×10-8m4 η===0.14 查【1】圖3-38 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距=124×2.0=240mm 合理跨距為（0.75-1.5），取合理跨距l(xiāng)=360mm。 根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，主軸的實(shí)際跨距大于合理跨距，因此需要采取措施 增加主軸的剛度，增大軸徑：前軸徑D=100mm，后軸徑d=80mm。前軸承 采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。 4.6 軸承的選擇 I軸：與帶輪靠近

41、段安裝雙列角接觸球軸承代號7007C 另一安裝深溝球軸承6012 II軸：對稱布置深溝球軸承6009 III軸：后端安裝雙列角接觸球軸承代號7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號7010C 中間布置角接觸球軸承代號7012C 4.7 鍵的規(guī)格 I軸安裝帶輪處選擇普通平鍵規(guī)格： BXL=10X56 II軸選擇花鍵規(guī)格： N d =8X36X40X7 III軸選擇鍵規(guī)格： BXL=14X90 4.8變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 選用左右擺動的操縱桿使其通過桿的推力來控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移

42、齒輪。 4.9主軸合理跨距的計算 設(shè)機(jī)床最大加工回轉(zhuǎn)直徑為?250mm,電動機(jī)功率P=3kw，,主軸計算轉(zhuǎn)速為800r/min。 已選定的前后軸徑為:定懸伸量a=85mm。 軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩: ＝ 設(shè)該車床的最大加工直徑250mm。床身上最常用的最大加工直徑，即經(jīng)濟(jì)加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的50%，這里取45%，即125mm 切削力（沿y軸） Fc=250.346/0.125=2781N 背向力（沿x軸） Fp=0.5 Fc=1390N 總作用力 F==3109N 此力作用于工件上，主軸端受力為F=3

43、109N。 先假設(shè)l/a=2，l=3a=255mm。前后支承反力RA和RB分別為 RA=F×=3109×N RB=F×=3109×N 根據(jù)《主軸箱設(shè)計》得：=3.39得前支承的剛度：KA= 1376.69 N/ ；KB= 713.73 N/；==1.93 主軸的當(dāng)量外徑de=(85+65)/2=75mm，故慣性矩為 I==1.55×10-6m4 η===0.38 查《主軸箱設(shè)計》圖 得 =2.5，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距=85×2.5=212.5mm 合理跨距為（0.75-1.5），取合理跨距l(xiāng)=250mm。 根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要

44、，主軸的實(shí)際跨距大于合理跨距，因此需要采取措施 增加主軸的剛度，增大軸徑：前軸徑D=85mm，后軸徑d=55mm。后支承采用背對背安裝的角接觸球軸承。 4.10 軸承壽命校核 由П軸最小軸徑可取軸承為7008c角接觸球軸承,ε=3；P=XFr+YFa X=1，Y=0。 對Ⅱ軸受力分析 得：前支承的徑向力Fr=2642.32N。 由軸承壽命的計算公式：預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000h L10h=×=×=h≥[L10h]=15000h 軸承壽命滿足要求。 4.11 摩擦離合器(多片式)的計算 設(shè)計多片式摩擦離合器時，首先根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)

45、確定離合器的尺寸，如為軸裝式時，外摩擦片的內(nèi)徑d應(yīng)比花鍵軸大2～6mm，內(nèi)摩擦片的外徑D的確定，直接影響離合器的徑向和軸向尺寸，甚至影響主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局，故應(yīng)合理選擇。 摩擦片對數(shù)可按下式計算 Z≥2MnK/fb[p] 式中 Mn——摩擦離合器所傳遞的扭矩（N·mm）； Mn＝955×η/＝955××3×0.98/800＝1.28×（N·mm）; Nd——電動機(jī)的額定功率（kW）； ——安裝離合器的傳動軸的計算轉(zhuǎn)速（r/min）； η——從電動機(jī)到離合器軸的傳動效率； K——安全系數(shù)，一般取1.3～1.5； f—

46、—摩擦片間的摩擦系數(shù)，由于磨擦片為淬火鋼，查《機(jī)床設(shè)計指導(dǎo)》表2-15，取f=0.08； ——摩擦片的平均直徑（mm）; =（D+d）/2＝67mm; b——內(nèi)外摩擦片的接觸寬度（mm）； b=（D-d）/2=23mm； ——摩擦片的許用壓強(qiáng)（N/）； ＝＝1.1×1.00×1.00×0.76＝0.836 ——基本許用壓強(qiáng)（MPa），查《機(jī)床設(shè)計指導(dǎo)》表2-15，取1.1； ——速度修正系數(shù) ＝n/6×=2.5（m/s） 根據(jù)

47、平均圓周速度查《機(jī)床設(shè)計指導(dǎo)》表2-16，取1.00； ——接合次數(shù)修正系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計指導(dǎo)》表2-17，取1.00； ——摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計指導(dǎo)》表2-18，取0.76。 所以 Z≥2MnK/fb[p]＝2×1.28××1.4/（3.14×0.08××23×0.836＝11 臥式車床反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率損耗確定，一般取 ＝0.4＝0.4×11＝4.4 最后確定摩擦離合器的軸向壓緊力Q，可按下式計算： Q=b(N)＝1.1×3.14××23×1.00＝3.57× 式中各符號意

48、義同前述。 摩擦片的厚度一般取1、1.5、1.75、2（mm），內(nèi)外層分離時的最大間隙為0.2～0.4（mm）,摩擦片的材料應(yīng)具有較高的耐磨性、摩擦系數(shù)大、耐高溫、抗膠合性好等特點(diǎn)，常用10或15鋼，表面滲碳0.3～0.5（mm）,淬火硬度達(dá)HRC52～62。 圖4.1 多片式摩擦離合器 第5章 設(shè)計部分的調(diào)節(jié)、潤滑、維護(hù)保養(yǎng)、技術(shù)要求及其它 1、為了減少車床磨損，延長使用壽命，保證工件加工精度，應(yīng)對車床的所有摩擦部位進(jìn)行潤滑，并注意日常的維護(hù)保養(yǎng)。 2、車床的潤滑形式常用以下幾種， （

49、1）澆油潤滑：常用于外露的滑動表面，如導(dǎo)軌面和滑板導(dǎo)軌面等。 （2）濺油潤滑：常用于密閉的箱體中。如車床的主軸箱中的傳動齒輪將箱底的潤滑油濺射到箱體上部的油槽中，然后經(jīng)槽內(nèi)油孔流到各潤滑點(diǎn)進(jìn)行潤滑。 （3）油繩導(dǎo)油潤滑：常用于進(jìn)給箱和溜板箱的油池中。利用毛線即吸油又滲油的特性，通過毛線把油引入潤滑點(diǎn)，間斷地滴油潤滑。 （4）彈子油杯注油潤滑：常用于尾座、中滑板搖手柄及三杠（絲杠、光杠、開關(guān)杠）支架的軸承處。定期的用油槍端頭油嘴壓下油杯上的彈子，將油注入。油嘴撤去，彈子又回復(fù)原位，封住注油口，以防塵屑入內(nèi)。 （5）黃油杯潤滑：常用于交換齒輪箱掛輪架的中間軸或不經(jīng)常潤滑處。事先在黃油杯中加

50、滿鈣基潤滑脂，需要潤滑時，擰進(jìn)油杯蓋，則杯中的油脂就被擠壓到潤滑點(diǎn)中去。 （6）油泵輸油潤滑：常用于轉(zhuǎn)速高、需要大量潤滑油連續(xù)強(qiáng)制潤滑的場合。如主軸箱內(nèi)許多潤滑點(diǎn)就是采用這種方式。 3、車床的潤滑要求: （1）車床上一般都有潤滑系統(tǒng)圖，應(yīng)嚴(yán)格按照潤滑系統(tǒng)圖進(jìn)行潤滑。 （2）換油時，應(yīng)先將廢油放盡，然后用煤油把箱體內(nèi)沖洗干凈后，在注入新機(jī)油，注油時應(yīng)用網(wǎng)過濾，且油面不得低于油標(biāo)中心線。主軸箱內(nèi)零件用油泵潤滑或飛濺潤滑。箱內(nèi)潤滑油一般三個月更換一次。主軸箱體上有一個油標(biāo)，若發(fā)現(xiàn)油標(biāo)內(nèi)無油輸出，說明油泵輸油系統(tǒng)有故障，應(yīng)立即停車檢查斷油的原因，并修復(fù)。 （3）進(jìn)給箱上部油繩導(dǎo)油潤滑的儲油

51、槽，每班應(yīng)給該儲油槽加一次油。 （4）交換齒輪箱中間齒輪軸軸承是黃油杯潤滑，每班一次，7天加一次鈣基脂。 （5）彈子油杯潤滑每班潤滑一次。導(dǎo)軌工作前后擦凈用油槍加油。 5、車床日常保養(yǎng)要求： （1）每天工作后，切斷電源，對車床各表面、各罩殼、導(dǎo)軌面、絲杠、光杠、各操縱手柄和操縱桿進(jìn)行擦拭，做到無油污、無鐵屑、車床外表整潔。 （2）每周要求保養(yǎng)床身導(dǎo)軌面和中小滑板導(dǎo)軌面及轉(zhuǎn)動部位的整潔、潤滑。要求油眼暢通、油標(biāo)清晰，清洗油繩和護(hù)床油毛氈，保持車床外表清潔和工作場地整潔。 6、車床一級保養(yǎng)要求： 車場運(yùn)行500小時后，須進(jìn)行一級保養(yǎng)。其保養(yǎng)以操作工人為主，在維修工人的配合下進(jìn)行。保養(yǎng)

52、時必須先切斷電源，然后按下述順序和要求進(jìn)行。 （1）主軸箱的保養(yǎng)： a、清洗濾油器、使其無雜物 b、檢查主軸鎖緊螺母有無松動，緊定螺釘是否擰緊。 c、調(diào)整制動器及離合器摩擦片間隙。 （2）交換齒輪箱的保養(yǎng)： a、清洗齒輪、軸套，并在油杯中注入新油脂。 b、調(diào)整齒輪嚙合間隙。 c、檢查軸套有無晃動現(xiàn)象 （3）滑板和刀架的保養(yǎng)： 拆洗刀架和中、小滑板，洗凈擦干后重新組裝，并調(diào)整中、小滑板與鑲條的間隙。 （4）尾座的保養(yǎng)： 搖出尾座套筒，并擦凈涂油，以保證內(nèi)外清潔。 （5）潤滑系統(tǒng)的保養(yǎng) a、清洗冷卻泵、濾油器和成液盤。 b、保證油路暢通，油孔、油繩、油氈清潔無鐵屑

53、c、檢查油質(zhì)，保持良好，油杯齊全，油槽清晰。 （6）電器的保養(yǎng)： a、清掃電動機(jī)、電氣箱上的塵屑。 b、電器裝置固定整齊。 （7）外表的保養(yǎng)： a、清洗車床外表及各罩蓋，保持其內(nèi)外整潔，無銹蝕、無油污。 b、清洗三杠 c、檢查并補(bǔ)齊各螺釘、手柄球、手柄。 （8）其他部件的潤滑保養(yǎng) 第6章 設(shè)計中的優(yōu)缺點(diǎn)，存在的問題及改進(jìn)意見 經(jīng)過課程設(shè)計，使我和同伴對主軸箱設(shè)計這門課當(dāng)中許多原理公式有了進(jìn)一步的了解，并且對設(shè)計工作有了更深入的認(rèn)識。懂得了理論和實(shí)踐同等重要的道

54、理。理論能指導(dǎo)實(shí)踐，使你能事半功倍，實(shí)踐能上升成為理論，為以后的設(shè)計打下基礎(chǔ)。? 從校門走出后,一定要重視實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累,要多學(xué)多問。把學(xué)校學(xué)習(xí)的專業(yè)知識綜合的應(yīng)用起來，這非常重要。體會到把技術(shù)搞好就必須安心的學(xué)習(xí)，虛心向別人請教，耐心的對待每一個問題，不放過任何一個自己遇到的問題，要善于發(fā)現(xiàn)問題。 在設(shè)計過程中，我們得到了老師們的精心指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心的感謝！由于我們的經(jīng)驗(yàn)尚淺，知識把握不熟練，設(shè)計中定有許多地方處理不夠妥當(dāng)，有些部分甚至可能存在錯誤，希望老師多提寶貴意見。 參考文獻(xiàn) 1.段鐵群.《主軸箱設(shè)計》，科學(xué)出版社； 2.于惠力，向敬忠，張春宜.《機(jī)械設(shè)計》，科學(xué)出版社； 3.潘承怡，蘇相國. 《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》，哈爾濱理工大學(xué)； 4.戴署.《金屬切削機(jī)床設(shè)計》，機(jī)械工業(yè)出版社； 5.陳易新，《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計指導(dǎo)書》；