超聲深孔鉆床設(shè)計(jì)
超聲深孔鉆床設(shè)計(jì),超聲深孔鉆床設(shè)計(jì),超聲,鉆床,設(shè)計(jì)
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)
論文（設(shè)計(jì)）題目 超聲深孔鉆床設(shè)計(jì)
學(xué) 號(hào) 2008960909 學(xué)生姓 姜維 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師姓名： 李玉平 系主任： 劉柏希
一、主要內(nèi)容及基本要求
對(duì)國(guó)內(nèi)外振動(dòng)鉆削工藝與方法進(jìn)行分析，探討；對(duì)超聲震動(dòng)原理與振動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究；對(duì)超聲振動(dòng)鉆削裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)；利用AutoCAD等軟件對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)床按國(guó)標(biāo)要求繪制2D裝配圖及主要零部件的2D零件圖； 對(duì)鉆床主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)。
基本要求如下
1．繪制鉆床裝配圖 1張
2．繪制鉆床相關(guān)零件圖 8套
3．編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1份
4．專業(yè)英語(yǔ)翻譯 1份
二、 重點(diǎn)研究的問(wèn)題
（1）超聲波振動(dòng)鉆床總體方案設(shè)計(jì)
（2）鉆床主軸箱的設(shè)計(jì)。
（3）主執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（機(jī)構(gòu)選型）及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
三、 進(jìn)度安排
序號(hào)
各階段完成的內(nèi)容
起止時(shí)間
1
收集資料
第1-2周
2
工藝分析，方案確定，繪制方案圖
第3周
3
鉆床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制總裝圖
第4-8周
4
繪制零件圖
第9-11周
5
撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
第12周
6
外文翻譯
第13周
7
畢業(yè)答辯
第14周
四、 應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)
（1） 曹鳳國(guó)；《超聲波加工技術(shù)》；化工工業(yè)出版社
（2） 胡敏強(qiáng)，金龍，顧菊平；《超聲波電機(jī)原理與設(shè)計(jì)》
（3） 趙淳生；《超聲電機(jī)技術(shù)與應(yīng)用》
（4） 超范國(guó)良, 陳傳梁；《超聲加工概況和未來(lái)展望》;1994年
（5） 成大龍；《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本機(jī)械振動(dòng)/機(jī)架設(shè)計(jì)》;北京化學(xué)工業(yè)出版社 2004年
（6） 成大龍;《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》;北京化學(xué)工業(yè)出版社2004年
（7） 寧偉，許明翔，王耀?。弧豆腆w間不同厚度界面層超聲反射聲學(xué)技術(shù)》;1995年
（8） 王亞非, 袁敬閎, 曾宏亮；《分層媒質(zhì)中聲波傳輸規(guī)律的研究壓電與聲光》;2000年
（9）吳宗澤 羅圣國(guó)主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》高等教育出版社，2012年5月
（10）張雄 焦峰 論文《超聲加工技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)》，2012年6月
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
題 目： 超聲深孔鉆床設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)： 2008960909
姓 名： 姜維
指導(dǎo)教師： 李玉平
完成日期： 2014年5月28日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
題 目： 超聲深孔鉆床設(shè)計(jì)
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)： 2008960909
姓 名： 姜維
指導(dǎo)教師： 李玉平
完成日期： 2014年5月28日
湘潭大學(xué)興湘學(xué)院
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)閱表
學(xué)號(hào) 2008960909 姓名 姜維 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 超聲深孔鉆床設(shè)計(jì)
評(píng)價(jià)項(xiàng)目
評(píng) 價(jià) 內(nèi) 容
選題
1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的；
2.難度、份量是否適當(dāng)；
3.是否與生產(chǎn)、科研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。
能力
1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力；
2.是否有綜合運(yùn)用知識(shí)的能力；
3.是否具備研究方案的設(shè)計(jì)能力、研究方法和手段的運(yùn)用能力；
4.是否具備一定的外文與計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力；
5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。
論文
（設(shè)計(jì)）質(zhì)量
1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)是否正確，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語(yǔ)是否準(zhǔn)確，符號(hào)是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范；
2.文字是否通順，有無(wú)觀點(diǎn)提煉，綜合概括能力如何；
3.有無(wú)理論價(jià)值或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值，有無(wú)創(chuàng)新之處。
綜
合
評(píng)
價(jià)
該設(shè)計(jì)符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能夠達(dá)到綜合訓(xùn)練目標(biāo)，題目有一定難度，工作量大。選題具有一定的研究意義。
該生查閱資料能力強(qiáng)，能夠全面收集關(guān)于制缽機(jī)的資料。具備了一定的專業(yè)理論的綜合運(yùn)用能力，設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，能夠很好地運(yùn)用AUTO-CAD繪圖軟件繪制裝配圖和零件圖，所繪制的裝配圖與零件圖錯(cuò)誤較少，基本達(dá)到工程圖的要求。說(shuō)明書(shū)內(nèi)容完整，格式正確。整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作體現(xiàn)了學(xué)科教學(xué)計(jì)劃的基本要求，所完成的工作達(dá)到了本科畢業(yè)設(shè)計(jì)要求。
評(píng)閱人：
2012年5月 30 日
目錄
摘 要 1
前言 2
第一章.超聲和深孔加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 4
1.1 超聲振動(dòng)加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 4
1.2 深孔加工發(fā)展?fàn)顩r 5
第二章.機(jī)床主要參數(shù)的確定 6
2.1 電機(jī)功率的確定 6
2.2 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 6
2.3 標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列 7
第三章.確定結(jié)構(gòu)式和繪制轉(zhuǎn)速圖 9
3.1 求級(jí)數(shù)z 9
3.2 確定結(jié)構(gòu)式 9
3.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 10
第四章.確定各級(jí)傳動(dòng)副齒輪的齒數(shù) 12
4.1 確定齒輪的齒數(shù) 12
4.2 驗(yàn)算傳動(dòng)比 13
4.3 各軸及齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 14
第五章.傳動(dòng)零件的初步計(jì)算 16
5.1 傳動(dòng)軸直徑初定 16
5.2 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 16
5.3 齒輪模數(shù)計(jì)算和齒輪中心距的計(jì)算 17
5.4 皮帶的相關(guān)計(jì)算 18
第六章.主要零件的驗(yàn)算 21
6.1 齒輪的強(qiáng)度驗(yàn)算 21
6.2 主軸的驗(yàn)算 22
6.3 花鍵的驗(yàn)算 26
致 謝 28
參考文獻(xiàn) 29
英文文獻(xiàn) 30
28
摘 要
該設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一超聲深孔鉆床，利用超聲震動(dòng)加工深孔。振動(dòng)鉆削，即在鉆頭(或工件)正常工作進(jìn)給的同時(shí)，對(duì)鉆頭(或工件)施加某種有規(guī)律的振動(dòng)，使鉆頭在振動(dòng)中切削，形成脈沖式的切削力波形，使切削用量按某種規(guī)律變化，以達(dá)到改善切削效能的目的。根據(jù)實(shí)際加工的需要，適當(dāng)選擇振動(dòng)參數(shù)(頻率v，振幅A以及頻率v與工件轉(zhuǎn)速n的比例關(guān)系)，可以控制切屑的大小和形狀，得到滿意的切屑，避免切屑堵塞?？商岣呱a(chǎn)效率幾倍到十幾倍，提高加工精度1—2級(jí)，且加工表面質(zhì)量也有較大改善。
超聲振動(dòng)深孔加工鉆床是利用超聲振動(dòng)系統(tǒng)對(duì)鉆頭施加振動(dòng)，使鉆頭在振動(dòng)中切削，使切削用兩按規(guī)律變化，從而達(dá)到改善切削效能的目的。
關(guān)鍵詞：超聲振動(dòng)，深孔加工，槍鉆車床。
Abstract
This design is designs a supersonic deep hole drilling machine, the use supersonic vibration processes the deep hole. The vibration drills truncates, namely while the drill bit (or work piece) normal work to feed, (or work piece) exerts some kind of orderly vibration to the drill bit, causes the drill bit to cut in the vibration, forms the pulse -like cutting force profile, causes the cutting specifications according to some kind of rule change, achieves the improvement cutting potency the goal。According to the actual processing need, chooses the vibration parameter suitably (frequency v, oscillation amplitude A as well as frequency v with the work piece rotational speed n proportional relationship), may control the scrap the size and the shape, obtains satisfaction scrap, avoids the scrap jamming. May enhance production efficiency several times to several times, enhances the processing precision 1-2 level, also the processing surface quality also has improves greatly.
The ultrasonic vibration deep hole processing drilling machine is the use ultrasonic vibration system to the drill bit infliction vibration, causes the drill bit to cut in the vibration, causes the cutting with two according to the rule change, thus achieves the improvement cutting potency the goal.
Key words: The ultrasonic vibration, the deep hole processing, butts the lathe.
前言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生學(xué)完大學(xué)教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的全部基礎(chǔ)課和專業(yè)課后，綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，與實(shí)踐相結(jié)合的重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。它是大學(xué)生活最后一個(gè)里程碑，是四年大學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，是我們結(jié)束學(xué)生時(shí)代，踏入社會(huì)，走上工作崗位的必由之路，是對(duì)我們工作能力的一次綜合性檢驗(yàn)。
1.畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使達(dá)到以下幾個(gè)效果：
（1）鞏固、擴(kuò)大、深化學(xué)生以前所學(xué)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)；
（2）培養(yǎng)學(xué)生綜合分析、理論聯(lián)系實(shí)際的能力；
（3）培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究、正確熟練運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)等工具書(shū)的能力；
（4）鍛煉進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、編寫(xiě)技術(shù)文件、繪圖等獨(dú)立工作能力。
總之，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，初步掌握解決本專業(yè)工程技術(shù)問(wèn)題的方法和手段，從而使學(xué)生受到一次工程師的基本訓(xùn)練。
2、畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和要求
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)超聲深孔鉆床的主軸箱。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求如下：
a) 調(diào)查使用部門對(duì)機(jī)床的具體要求，現(xiàn)在使用的加工方法；收集并分析國(guó)內(nèi)外同類型機(jī)床的先進(jìn)技術(shù)、發(fā)展趨勢(shì)以及有關(guān)的科技動(dòng)向；調(diào)查制造長(zhǎng)的設(shè)備、技術(shù)能力和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等。
b) 超聲深孔鉆床主軸箱的設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)主軸、傳動(dòng)軸及傳動(dòng)齒輪，確定各部分的相互關(guān)系；擬訂總體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案，選擇通用部件，并繪制裝配圖和各零件的零件圖；
c) 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算，繪制轉(zhuǎn)速圖；
d) 其他零部件的設(shè)計(jì)和選擇；
e) 設(shè)計(jì)并選擇皮帶的型號(hào)和根數(shù)及帶輪；
f) 編制設(shè)計(jì)技術(shù)說(shuō)明書(shū)一份。
3、程序和時(shí)間安排
畢業(yè)設(shè)計(jì)是實(shí)踐性的教學(xué)環(huán)節(jié)，由于時(shí)間的限制，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)不可能按工廠的設(shè)計(jì)程序來(lái)進(jìn)行，具體的說(shuō)，可以分以下幾個(gè)階段：
g) 實(shí)習(xí)階段，通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)地調(diào)查、研究、收集有關(guān)資料，掌握深孔加工技術(shù)和超聲加工技術(shù)，了解機(jī)床的結(jié)構(gòu)、工作原理和設(shè)計(jì)的基本要求，花兩周時(shí)間；
h) 制定方案、總體設(shè)計(jì)階段，花兩周時(shí)間；
i) 計(jì)算和技術(shù)設(shè)計(jì)階段，繪制圖紙，整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，花四周時(shí)間；
j) 答辯階段，自述設(shè)計(jì)內(nèi)容，回答問(wèn)題，花半周時(shí)間。
第一章.超聲和深孔加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1.1 超聲振動(dòng)加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
超聲加工是利用超聲振動(dòng)工具在有磨料的液體介質(zhì)或干磨料中產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕作用來(lái)去除材料，或給工具或工件沿一定方向施加超聲頻振動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)加工，或利用超聲振動(dòng)使工件相互結(jié)合的加工方法。超聲加工技術(shù)在幾十年里得到了迅速的發(fā)展，在超聲振動(dòng)切削、磨削加工、光整加工、塑性加工及其他方面的加工都有著廣泛的研究與應(yīng)用，尤其是在難加工材料領(lǐng)域解決了許多關(guān)鍵的工藝問(wèn)題，取得了良好的效果。難加工材料促進(jìn)了超聲加工技術(shù)的發(fā)展，從而進(jìn)一步促進(jìn)了新材料的發(fā)展，可以預(yù)測(cè)，超聲加工技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。
1.1.1 超聲加工技術(shù)發(fā)展概況
因超聲加工技術(shù)在硬脆等難加工材料加工方面有較大的優(yōu)勢(shì), 同時(shí)這些硬脆材料具有普通材料無(wú)法比擬的特點(diǎn), 使其在工程上有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用, 國(guó)內(nèi)外學(xué)者紛紛對(duì)超聲加工技術(shù)的理論和工藝進(jìn)行深入研究, 不斷揚(yáng)棄傳統(tǒng)超聲加工過(guò)程中所出現(xiàn)的缺點(diǎn), 使超聲加工這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)更為突出。
沈陽(yáng)航空工業(yè)學(xué)院進(jìn)行了精密深小孔的深入研究, 分別進(jìn) 行了超 聲鏜孔、鉆 孔和鉸孔研究試驗(yàn)。張建中教授等人提出采用超聲激振雙刃鏜削可較好彌補(bǔ)單刀鏜削的缺陷與不足0, 提高系統(tǒng)的剛性, 進(jìn)一步提高了精密深孔加工精度, 加工表面粗糙度為 Ra0. 1 Lm; 在鉸孔試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn), 積屑瘤和磷次消失, 切削溫度保持室溫, 孔的圓度可達(dá)0. 004 mm, 圓柱度為0. 005 mm, 表面粗糙度為Ra0. 17 Lm; 超聲鉆孔的相關(guān)工藝實(shí)驗(yàn)表明, 這種鉆削工藝減少了切削力, 降低了切削溫度, 提高了零件的加工質(zhì)量。
天津大學(xué)做了超聲磨削加工工程陶瓷小孔的實(shí)驗(yàn), 電鍍金剛石的工具以超聲頻率和一定的振幅振動(dòng), 并加以高速旋轉(zhuǎn), 通過(guò)磨削液中的磨粒和工具對(duì)工件進(jìn)行高速撞擊、超聲空化和砂輪磨粒的磨削, 達(dá)到材料去除的目的。結(jié)果表明, 超聲磨削加工可明顯提高陶瓷加工效率, 能明顯減少普通磨削產(chǎn)生的表面裂紋和凹坑, 是陶瓷深孔精密高效加工的有效方法。
1.1.2 超聲加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)展望
超聲加工技術(shù)已經(jīng)涉及到許多領(lǐng)域，在各行各業(yè)發(fā)揮了突出的作用，但有關(guān)工藝與設(shè)備的相關(guān)技術(shù)有待于進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)。
(1)超聲振動(dòng)切削技術(shù)
隨著傳統(tǒng)加工技術(shù)和高新技術(shù)的發(fā)展，超聲振動(dòng)切削技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，振動(dòng)切削研究日趨深入，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
1研制和采用新的刀具材料。在現(xiàn)代產(chǎn)品中，難加工材料所占的比例越來(lái)越大，對(duì)機(jī)械零件加工質(zhì)量的要求越來(lái)越高。
2對(duì)振動(dòng)切削機(jī)理深入研究。
3超聲橢圓振動(dòng)切削的研究與推廣。
a超聲銑削加丁技術(shù)?；诜謱尤コ夹g(shù)思想的超聲銑削加工技術(shù)正在被更多的學(xué)者所關(guān)注。
b超聲復(fù)合加工技術(shù)
目前，超聲電火花機(jī)械三元復(fù)合加工技術(shù)已經(jīng)得到較快的發(fā)展。哈爾濱工業(yè)大學(xué)利用超聲電火花磨料三元復(fù)合加工技術(shù)對(duì)不銹銅進(jìn)行加工，解決了電火花小孔加工中生產(chǎn)率和表面質(zhì)量不能兼顧的矛盾，具合較好的應(yīng)用前景。
c微細(xì)超聲加工技術(shù)
隨著以微機(jī)械為代表的工業(yè)制品的日益小型化及微細(xì)化，特別是隨著晶體硅、光學(xué)玻璃、工程陶瓷等硬脆材料在微機(jī)械中的廣泛應(yīng)用，硬脆材料的高精度三維微細(xì)加工技術(shù)己成為世界各國(guó)制造業(yè)的一個(gè)重要價(jià)究課題。
同其他特種加工技術(shù)一樣，起聲加工技術(shù)在不斷完善之中．正向著高精度、微細(xì)化發(fā)展，微細(xì)超聲加丁技術(shù)合理成為微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEM5)技術(shù)的有力補(bǔ)充。
1.2 深孔加工發(fā)展?fàn)顩r
最早用于加工金屬的深孔鉆頭是扁鉆．它發(fā)明干18世紀(jì)初，1860年美國(guó)人對(duì)扁鉆做了改進(jìn)，發(fā)明了麻花鉆，在鉆孔領(lǐng)域邁出了重要的一步。但用麻花鉆鉆探孔時(shí)，不便于冷卻與排屑．生產(chǎn)效率根低。
20世紀(jì)50年代群鉆的研制成功．使鉆孔效率大為提高。1958年BTA鉆頭在我國(guó)開(kāi)始使用，在此之后，70年代初，我國(guó)開(kāi)始研制和推廣噴吸鉆，到1978年DF法己在我國(guó)設(shè)計(jì)完成并于1979年正式用于生產(chǎn)．現(xiàn)廣泛應(yīng)用于中、小直徑內(nèi)排屑探孔鉆削。
第二章.機(jī)床主要參數(shù)的確定
2.1 電機(jī)功率的確定
機(jī)床功率與鉆孔直徑的關(guān)系如圖2-1所示：
圖2-1鉆孔直徑與機(jī)床功率p的關(guān)系圖
根據(jù)設(shè)計(jì)要求我們要對(duì)材料是硬度HB為220--400的低合金鋼，長(zhǎng)為500mm，外徑D為50mm的工件加工出直徑為10mm的通孔。所以機(jī)床的功率為4KW。
2.2 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定
主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）
式中v——切削速度，m/min；
d——工件（或刀具）直徑，mm。
從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查“工件材料與切削速度關(guān)系表”可知切削速度為40——120m/min
變速范圍
2.3 標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列
規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)公比>1，并且規(guī)定相對(duì)速度損失的最大值A(chǔ)max不大于50%，則相應(yīng)不大于2，所以。
為了簡(jiǎn)化機(jī)床設(shè)計(jì)和使用．規(guī)定了幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，這些數(shù)值是選取2或10的某次方根．見(jiàn)表2-1。這些公比的特性如下。
表2-1標(biāo)準(zhǔn)公比
1.06
1.12
1.26
1.41
1.58
1.78
2
E1√10
40√10
20√10
10√10
20.5√10
6√10
4√10
2√10
E2√10
12√2
6√2
4√2
√2
0.8√2
0.7√2
2
A=1-1/
5.7%
11%
21%
29%
37%
44%
50%
1)公比是2的某次方根．其數(shù)列每隔若干項(xiàng)增加或縮小2倍，如，數(shù)列為10、l 2．5、16、20、25；、32、40等，每隔三項(xiàng)增大2倍。因此，可采用 雙速電動(dòng)機(jī)，因?yàn)殡p速電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)速比值是2，例如3000/1500或1500/750等，同時(shí)也便于記憶和寫(xiě)出等比數(shù)列。
2)公比是l0的某次方根，其數(shù)列每隔若干項(xiàng)增大或縮小10倍。這特性符合常用十進(jìn)制習(xí)慣，如，數(shù)列為10、16、25、40、63、100、160、250、400、630等，每隔五項(xiàng)增大10倍．使數(shù)列整齊好記。
當(dāng)選定標(biāo)準(zhǔn)公比之后．從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表》可查出轉(zhuǎn)速數(shù)列?！稑?biāo)準(zhǔn)數(shù)列表》適用于轉(zhuǎn)速、雙行程數(shù)和進(jìn)給系列．而且可以用于機(jī)床尺寸和功率參數(shù)等數(shù)列。
從使用性能考慮，選取公比最好小一些，以便減少相對(duì)速度損失，但小一些，級(jí)數(shù)z增多．會(huì)使機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。公比選取的一股原則如下：1用于大批大量生產(chǎn)的自動(dòng)化與半自動(dòng)比機(jī)床，因?yàn)橐筝^高的生產(chǎn)率，相對(duì)轉(zhuǎn)速損失要小，因此，要小些，選取1.12或1．25。2大型機(jī)床加工大尺寸工件，機(jī)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，選擇合理的切削速度對(duì)提高生產(chǎn)
2可由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列中選用具有某一公比的數(shù)列，組成派生系列，例如=1.41的派生系列為132、190、265、375等。作用較大，應(yīng)小些，取1．12、1．25。3中型通用機(jī)床，萬(wàn)能性較大，因而要求轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z要多—些，但結(jié)構(gòu)又不能過(guò)于復(fù)雜，公比常選取1．25或1.41。4小型機(jī)床切削加工時(shí)間常比輔助時(shí)間少，結(jié)構(gòu)要求簡(jiǎn)單一些，機(jī)動(dòng)時(shí)間短．變速級(jí)數(shù)z也不多，公比常取1．58或1．78。根據(jù)以上敘述選=1.12。
第三章.確定結(jié)構(gòu)式和繪制轉(zhuǎn)速圖
3.1 求級(jí)數(shù)z
由等比級(jí)數(shù)規(guī)律可知
公式中——變速范圍；
——公比。
由前面=2.25，=1.12
所以
3.2 確定結(jié)構(gòu)式
選擇一個(gè)比較好的結(jié)構(gòu)式，一般要遵照下列的原則：
3.2.1 傳動(dòng)副的“前多后少”原則
傳動(dòng)副數(shù)較多的變速組安排在傳動(dòng)順序前面，傳動(dòng)副數(shù)較少的變速組安排在后面。這是因?yàn)闄C(jī)床的電動(dòng)機(jī)往往比主軸變速的大多數(shù)轉(zhuǎn)速高，因此，變速系統(tǒng)以降速傳動(dòng)居多。傳動(dòng)系統(tǒng)中，若按傳動(dòng)順序排列，在前面的各軸轉(zhuǎn)速較高，依次類推。根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式
當(dāng)傳動(dòng)功率p一定時(shí)．轉(zhuǎn)速n較高的鈾所傳遞的轉(zhuǎn)矩就較小，在其他條件相同時(shí)，傳動(dòng)件(如鈾、齒輪)的尺寸就較小．因此．常把傳動(dòng)副數(shù)較多的變速組安排在前面高速軸上，這樣可以節(jié)省材料，減少傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。以18級(jí)變速系統(tǒng)為例，應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)式18＝3×3×2。
3.2.2 傳動(dòng)副的“前緊后松”原則
變速組的擴(kuò)大順序應(yīng)盡可能與傳動(dòng)順序一致
當(dāng)時(shí)。要求
即在傳動(dòng)順序中按基本組在前，然后依次排第一擴(kuò)大組、第二擴(kuò)大組……第n擴(kuò)大組，這稱為“前緊后松”原則，這時(shí)各變速組的變速范圍是逐步增大，在轉(zhuǎn)速圖上表現(xiàn)為傳動(dòng)順序前面的變速組傳動(dòng)比連線分布緊密，而后面的變速組傳動(dòng)比連線分布疏松，這樣可以使前面的各軸轉(zhuǎn)速范圍較小，相當(dāng)于提高該軸的最低轉(zhuǎn)速和降低它的最高轉(zhuǎn)速，前者可以減少傳動(dòng)件尺寸，后者可以降低噪聲和減少振動(dòng)。
3.2.3 各變速組的變速范圍不應(yīng)超過(guò)最大的變速范圍
在主傳動(dòng)系統(tǒng)的降速傳動(dòng)中，主動(dòng)齒輪的最少齒數(shù)受到限制，為了避免被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大，建議降速傳動(dòng)比最小值為Umin＝1／4；對(duì)于升速傳動(dòng)比最大值，考慮到盡量減少振動(dòng)和噪聲，建議Umax＝2(斜齒傳動(dòng)Umax＝2．5)。這樣主傳動(dòng)各變速組的變速范圍限制在 r＝＝8一l0之間。對(duì)于進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，由于傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)速較低，尺寸較小，變速范圍可放寬到Umin=1／5．Umax＝2．8，這樣進(jìn)給傳動(dòng)中各變速組的變速范圍限制在r＝14之內(nèi)。上述限制是建議限制范圍，若條件許可，也允許超過(guò)上述范圍，但可能會(huì)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。
機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)中，最后擴(kuò)大組的變速范圍必定最大，因此一般只要檢查最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過(guò)限制范圍，則其余的變速組也不會(huì)超過(guò)。
根據(jù)以上原則可得機(jī)床的結(jié)構(gòu)式為
3.3 繪制轉(zhuǎn)速圖
根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)式繪制轉(zhuǎn)速圖。如圖3—1所示
圖3—1轉(zhuǎn)速圖
第四章.確定各級(jí)傳動(dòng)副齒輪的齒數(shù)
4.1 確定齒輪的齒數(shù)
機(jī)床轉(zhuǎn)速圖確定后．則各變速組的傳動(dòng)比也就確定了．即可進(jìn)一步確定各變速組中傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)、帶輪的直徑等，在確定齒數(shù)時(shí)要注意下列幾點(diǎn)：
1)齒輪的齒數(shù)和；不能太大，以免齒輪尺寸過(guò)大而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)增大。一般推薦齒數(shù)和，常選用在100之內(nèi)。
2）同一變速組中的各對(duì)齒輪，其中心距必須保持相等。在同一變速組內(nèi)一般采用相同的模數(shù)，這是因?yàn)楦鼾X輪副的速度變化不大，受力情況差別不大。也就是說(shuō)在同一變速組中各對(duì)齒輪的齒數(shù)和相等。
3)最小齒輪的齒數(shù)應(yīng)保證不產(chǎn)生根切。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪．就最小齒數(shù)一般取。
4)應(yīng)保證最小齒輪裝到軸上或套簡(jiǎn)上具有足夠的強(qiáng)度、為保證輪齒受力和熱處理之后．齒根部分不致于斷裂．齒根到孔壁或鍵槽的壁厚M應(yīng)有足夠的厚度，一般推薦值2m〔m為齒輪的模數(shù))，由此可知，在確定最小齒輪的齒數(shù)時(shí)，要先估算傳動(dòng)軸的直徑。
5)保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定范圍之內(nèi)。按照ISO229—1973規(guī)定，機(jī)床主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速或每分鐘雙行程數(shù)對(duì)于優(yōu)先數(shù)列的理論值的相對(duì)誤差，應(yīng)在范圍內(nèi)。
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)可從《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)表》中差得選取。在表中，橫坐標(biāo)是齒數(shù)和；縱坐標(biāo)是傳動(dòng)副的傳動(dòng)比u；表中所列的u值是傳動(dòng)副的被動(dòng)齒輪的齒數(shù)；齒數(shù)和減去被動(dòng)齒輪齒數(shù)就是主動(dòng)齒輪齒數(shù)。表中所列的u值全大于1，即全是升速傳動(dòng)。對(duì)于降速傳動(dòng)副，可取其倒數(shù)查表，查出的齒數(shù)則是主動(dòng)齒輪齒數(shù)。
本設(shè)計(jì)所選用的公比為標(biāo)準(zhǔn)公比，齒輪齒數(shù)可有表中查出。變速組a有兩個(gè)傳動(dòng)副，其傳動(dòng)比分別是：。按u=1.12和1查表。在合適的齒數(shù)和Sz范圍內(nèi)，查出存在上述兩個(gè)傳動(dòng)比的Sz分別有：
根據(jù)前面的敘述，該變速組a的齒輪齒數(shù)和應(yīng)相等，符合條件的有Sz=64，68，70，72，74，76，78和80，試取Sz=70。從表中可查出兩個(gè)傳動(dòng)副的主動(dòng)齒輪齒數(shù)分別為33和35。則可算出變速組a中的兩個(gè)傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)為。同樣可查表得變速組b中的兩個(gè)傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)為；變速組c中的兩個(gè)傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)為.。
4.2 驗(yàn)算傳動(dòng)比
有前面的敘述可知實(shí)際傳動(dòng)比(齒輪齒數(shù)之比)與理論傳動(dòng)比(轉(zhuǎn)速圖上給定的傳動(dòng)比)之間的轉(zhuǎn)速誤差應(yīng)在允許的范圍之內(nèi).一般應(yīng)滿足
式中 主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速;
n---------主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速;
公比.
所以：
經(jīng)驗(yàn)算所選齒輪轉(zhuǎn)速誤差在允許的范圍內(nèi).
4.3 各軸及齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定
主傳動(dòng)系統(tǒng)中的主軸和傳動(dòng)件的尺寸大小主要決定于它所傳遞的轉(zhuǎn)矩大小，而轉(zhuǎn)矩大小則和所傳遞的功率及轉(zhuǎn)速兩個(gè)因素有關(guān)。
對(duì)于專用機(jī)床，它是按照定工藝設(shè)計(jì)的，傳遞的功率和轉(zhuǎn)速是固定不變的，所傳遞的轉(zhuǎn)矩也是一定的。但是，對(duì)于通用機(jī)床和某些專門化機(jī)床，主傳動(dòng)的功率是根據(jù)某些典型加工的切削用量確定的，機(jī)床在實(shí)際使用中，低轉(zhuǎn)速范圍加工時(shí)，不需要使用機(jī)床的全部功率。據(jù)調(diào)查， 主抽在最低一段的幾級(jí)轉(zhuǎn)速一般用來(lái)加工螺紋、鉸孔、精鏜等輕負(fù)荷工作，或者是用于相加工，但切削速度較低，這些工序都不需要使用電動(dòng)機(jī)的全部功率。如果按最低轉(zhuǎn)速計(jì)算，勢(shì)必造成各傳動(dòng)件較粗大，具備過(guò)大的強(qiáng)度儲(chǔ)備，這是不經(jīng)濟(jì)和不必要的。
由此可知，通用機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)只是從某轉(zhuǎn)速開(kāi)始才有可能使用電動(dòng)機(jī)的全部功率。這一傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速稱為該傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速(nj)。
計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定對(duì)各種機(jī)床是不同的,表5列出各類機(jī)床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速,表中的公式為經(jīng)驗(yàn)公式.
至于中間傳動(dòng)件(包括軸上的傳動(dòng)件)的計(jì)算轉(zhuǎn)速，也是按照上述原則，取主軸傳遞全部功率時(shí)，各中間傳動(dòng)件相應(yīng)轉(zhuǎn)速中最低的一級(jí)轉(zhuǎn)速作為中間傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，即各個(gè)中間傳動(dòng)軸和齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速，同樣應(yīng)是各自傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。
4.3.1 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
由表5可知,主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是低速第一個(gè)三分之一變速范圍的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速,即nj=1600r/min.
4.3.2 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速
軸III有四級(jí)轉(zhuǎn)速,其最低轉(zhuǎn)速1000r/min通過(guò)雙聯(lián)齒輪使主軸獲得兩級(jí)轉(zhuǎn)速:1250r/min和2000r/min.2000r/min比主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速高,需傳遞全部功率,故軸III的1000r/min轉(zhuǎn)速也應(yīng)能傳遞全部功率,是計(jì)算轉(zhuǎn)速.軸II有兩級(jí)轉(zhuǎn)速,其最低轉(zhuǎn)速1250r/min通過(guò)雙聯(lián)齒輪使軸III獲得兩極轉(zhuǎn)速:1000r/min和1250r/min均需傳遞全部功率,故軸II的1250r/min轉(zhuǎn)速也應(yīng)能傳遞全部功率,是計(jì)算轉(zhuǎn)速.軸I上有一級(jí)轉(zhuǎn)速1250r/min應(yīng)傳遞全部功率,是計(jì)算轉(zhuǎn)速.
4.3.3 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速
各變速組內(nèi)一般只計(jì)算組內(nèi)最小的,也是強(qiáng)度最薄弱的齒輪,故也只需確定最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速.
軸III----IV間的變速組的最小齒輪是z=31,經(jīng)該齒輪傳動(dòng),使主軸獲得4級(jí)轉(zhuǎn)速:1800,2000,2240和2800r/min.主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是1600r/min,故z=31齒輪在2000r/min時(shí)應(yīng)傳遞全部功率,是計(jì)算轉(zhuǎn)速.軸II----III間的變速組的最小齒輪是z=38,經(jīng)該齒輪傳動(dòng),使軸III獲得兩級(jí)轉(zhuǎn)速:1000和1250r/min.軸III的計(jì)算轉(zhuǎn)速是1000r/min,故z=38齒輪在1250r/min時(shí)應(yīng)傳遞全部功率,是計(jì)
算抓轉(zhuǎn)速.軸I----II間的變速組的最小齒輪是z=33,經(jīng)該齒輪傳動(dòng),使軸II獲得轉(zhuǎn)速是1400r/min,軸II的計(jì)算轉(zhuǎn)速是1250r/min,故z=33齒輪在1400r/min時(shí)應(yīng)傳遞全 部功率,是計(jì)算轉(zhuǎn)速.。
第五章.傳動(dòng)零件的初步計(jì)算
5.1 傳動(dòng)軸直徑初定
用公式計(jì)算軸的直徑
式中:d------傳動(dòng)軸的直徑,mm;
N------傳動(dòng)軸所傳動(dòng)的功率,KW;
nj------傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速,r/min;
.該軸允許的扭轉(zhuǎn)角[deg/m],取.
所以
圓整得
圓整得
圓整得
5.2 主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有主軸前、后軸頸直徑，主軸內(nèi)孔直徑d。主軸前軸頸直徑的選取是一般按機(jī)床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑，參考表5-1選取D1。車床和銑床后軸頸的直徑.。很多機(jī)床的主軸是空心的，內(nèi)孔直徑與其1用途有關(guān)。如車床內(nèi)孔用來(lái)通過(guò)棒料或安裝送夾料機(jī)構(gòu)，銑床主軸內(nèi)孔可通過(guò)拉桿來(lái)拉緊刀桿等等。為不過(guò)多地削弱主軸的剛度，臥式車床的主軸孔徑d通常不小于主軸平均直徑的55%~60%；銑床主軸孔徑d可比刀具拉桿直徑大5~10mm。
查表5-1選取車床主軸前軸頸D1=90mm，則D2=0.8D1=0.8*90=72mm。
主軸孔直徑d=45mm。
表5-1 主軸前軸頸的直徑
功率kw
車床
2.6~3.6
3.7~5.5
5.6~7.2
7.4~11
11~14.7
14.8~18.4
車床
70~90
70~105
95~130
110~145
140~165
150~190
升降臺(tái)銑床
60~90
60~95
75~100
90~105
100~115
外圓磨床
50~60
55~70
70~80
75~90
75~100
90~100
5.3 齒輪模數(shù)計(jì)算和齒輪中心距的計(jì)算
5.3.1 利用齒輪的彎曲強(qiáng)度公式計(jì)算
式中 -----計(jì)算的齒輪模數(shù)；
i---------計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比；
電機(jī)的功率，kw；
-----齒寬系數(shù)，=B/m(B為齒寬;m為模數(shù))一般取=6~10；
-----計(jì)算齒輪的齒數(shù)；
------許用接觸應(yīng)力[mpa]，取=1100MPa；
----齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min。
圓整模數(shù)：m1=2mm，m2=3mm，m3=3.5mm。
5.3.2 各傳動(dòng)副間的中心距：
軸I----II間齒輪的中心距為a1=（z1+z2）*m/2=70*2/2=70mm
軸II---III間齒輪的中心距為a2=（z1+z2）*m/2=86*3/2=129mm
軸III---IV間齒輪的中心距為a3=（z1+z2）*m/2=93*3.5/2=162.75mm
5.4 皮帶的相關(guān)計(jì)算
5.4.1 確定計(jì)算功率
計(jì)算功率是根據(jù)傳動(dòng)的功率p，并考慮到載荷性質(zhì)和每天運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)短等因素的影響而定的。即
=kp
式中：------計(jì)算功率，單位為kw；
p-------傳動(dòng)的額定功率（例如電動(dòng)機(jī)的額定功率），單位為kw；
k-------工作情況系數(shù)，見(jiàn)表5-2
表5-2工作情況系數(shù)
載荷性質(zhì)
工作時(shí)間
一班
二班
三班
起動(dòng)載荷很輕，工作載荷穩(wěn)定，沒(méi)有振動(dòng)，如車床、鉆床、磨床等
1．0
1．1
1．2
起動(dòng)載荷為正常載荷的1.25倍，有輕微振動(dòng)及波動(dòng)，如銑床、滾齒機(jī)和轉(zhuǎn)塔車床等
1．1
1．2
1．3
起動(dòng)載荷為正常載荷的1.5倍，中等振動(dòng)，如刨床、插床和插齒床等
1．2
1．3
1．4
注：反復(fù)起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)頻繁、工作條件惡劣等場(chǎng)合，k應(yīng)乘1.2。
根據(jù)機(jī)床的工作情況取k=1.1。
則 =kp=1.1*4=4.4kw
5.4.2 選擇帶型
根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)-帶輪的選擇》選定帶型
計(jì)算功率=4.4kw，小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1440r/min。查表得選擇A型皮帶。
5.4.3 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑
根據(jù)v帶截型，參考文獻(xiàn)[2]中的表8—3及表8—7選取為了提高v帶的壽命選取較大的直徑。取=100mm。
則大帶輪的直徑D為：D=n1/n2*=1440/1250*100=115mm
5.4.4 計(jì)算帶輪的轉(zhuǎn)速v
對(duì)普通v帶。一般。同時(shí)，一般v不得低于5m/s，所以v=7.54m/s合適。
5.4.5 初定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
根據(jù)傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)需要初定中心距a0，取
中心距a0為：
a0=1.5（+D）=1.5*（100+115）=323vmm
a0取定后，根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式計(jì)算所需帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
=2*323+3.14/2*（100+115）+（115-100）（115-100）/4*323=983.7mm
根據(jù)，有文獻(xiàn)[2]中表8—2中選取=1000mm
采用下式作近似計(jì)算a，即
所以=323+（1000-983.7）/2=331.2mm
5.4.6 驗(yàn)算小帶輪上的包角
根據(jù)對(duì)包角的要求，應(yīng)保證
即=180-（115-100）/331.2*57.5=177>120
5.4.7確定帶的根數(shù)z
式中：考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱包角系數(shù)，查文獻(xiàn)[2]表8—8；
考慮帶的長(zhǎng)度不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)度系數(shù)，查文獻(xiàn)[2]中 表8—2；
單根v帶的基本額定功率，查文獻(xiàn)[2]表8—5a或8—5c；
計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根v帶額定功率的增量（因p0是按a=180，即d1=d2的條件計(jì)算的，而當(dāng)傳動(dòng)比越大時(shí)，從動(dòng)輪直徑就越比主動(dòng)輪直徑大，帶繞上從動(dòng)輪時(shí)的彎曲應(yīng)力就越比繞上主動(dòng)輪時(shí)的小，故其傳動(dòng)能力既有提高），其值見(jiàn)文獻(xiàn)表8—5b或8—5d。
查文獻(xiàn)中表8—8，8—2，8—5得。kw。
所以 根。
第六章.主要零件的驗(yàn)算
6.1 齒輪的強(qiáng)度驗(yàn)算
變速箱中的齒輪,不必都作強(qiáng)度驗(yàn)算?？稍谙嗤?shù)和材料的齒輪中，選取一個(gè)承受載荷最大并且齒數(shù)最小的齒輪，驗(yàn)算它的接觸和彎曲疲勞強(qiáng)度。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)高速傳動(dòng)齒輪以驗(yàn)算接觸強(qiáng)度為主，對(duì)低速傳動(dòng)齒輪主要考慮其彎曲強(qiáng)度，對(duì)硬齒面軟齒芯的滲碳淬火齒輪，必須驗(yàn)算其彎曲疲勞強(qiáng)度。由圖1—3轉(zhuǎn)速圖可知該機(jī)床變速組內(nèi)的齒輪都是高速傳動(dòng)，故按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)：
式中：齒輪所傳遞的額定功率[kw]，
電動(dòng)機(jī)功率；
從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算齒輪的傳動(dòng)效率；
小齒輪齒數(shù)；
齒輪對(duì)的傳動(dòng)比，，Z2為大齒輪齒數(shù)，i后面的“+”用于外嚙合，“-”用于內(nèi)嚙合；
齒寬系數(shù)，，（B為齒寬；m為模數(shù)），通常??；
齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速[r/min]；
工作狀況系數(shù)，考慮載荷沖擊的影響：
沖擊性機(jī)床（如刨床、插床）
主運(yùn)動(dòng)（中等沖擊） ；
輔助傳動(dòng)（輕微沖擊） ；
動(dòng)載荷系數(shù)；
齒向載荷分布系數(shù)；
許用接觸應(yīng)力，取=1100MPa。
查表6-1，6-2得=1.3，=1。取，。
所以軸I—II間齒輪的模數(shù)為
軸II—III間齒輪的模數(shù)為
軸III—IV間齒輪的模數(shù)為
6.2 主軸的驗(yàn)算
6.2.1主軸的強(qiáng)度驗(yàn)算
機(jī)床變速箱中的傳動(dòng)軸，受到裝在軸上的主、被動(dòng)齒輪的圓周力、徑向力（如果是斜齒圓柱齒輪或錐齒輪，則還有軸向力）的作用，齒輪的圓周力
使軸傳遞扭矩，齒輪的徑向力（和軸向力）使軸受彎矩，所以傳動(dòng)軸應(yīng)按彎
表6-1 直齒圓柱齒輪的動(dòng)載荷系數(shù)
精度等級(jí)
齒面硬度
圓周線速度v[m/s]
<1
1~3
3~8
8~12
12~80
6
350
>HB 350
1
1
1.1
1.1
1.2
1.2
1.3
1.3
1.5
1.4
7
350
>HB 350
1
1
1.2
1.2
1.4
1.3
1.5
1.4
——
8
350
>HB 350
1
1
1.3
1.3
1.5
1.4
——
——
9
350
>HB 350
1.1
1.1
1.4
1.4
——
——
——
表6-2 圓柱齒輪的齒向載荷分布系數(shù)
圓柱齒輪對(duì)稱布置與兩軸承之間
齒輪非對(duì)稱布置于兩軸承之間
齒輪懸臂安裝
軸的剛度較高
軸的剛度較低
0.2
1
1
1.05
1.08
0.4
1
1.04
1.12
1.15
0.6
1.03
1.10
1.22
1.22
0.8
1.05
1.10
1.28
1.30
1.0~1.5
1.08
1.30~1.40
1.45~1.55
——
矩和扭矩合成的強(qiáng)度條件進(jìn)行驗(yàn)算。
a 受力分析
主軸所受的力如圖6-1所示：
圖6-1（主軸受力分析）
（1）主軸所受到的外力為
所以
（2）求支座反力
在H平面內(nèi)，將支座約束看做支座反力，其受力如圖6-2所示：
圖6-2（支座反力）
則
根據(jù)靜力平衡方程得：
在V平面內(nèi)，其受力如圖6-3所示：
圖6-3（V平面內(nèi)受力分析）
則
（b） 求合成彎矩M
在H平面內(nèi)，彎矩如下頁(yè)圖所示：
在V平面內(nèi)，彎矩如下頁(yè)圖所示：
所以合成彎矩如下頁(yè)圖所示：
（c） 求軸所傳遞的扭矩T
式中：該軸傳遞的額定功率[kw]；
軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速[r/min]。
則
扭矩圖如圖6-4所示：
圖6-4（扭矩圖）
軸的載荷分析圖
有軸的載荷分析圖可知，在D面處的載荷最大，是危險(xiǎn)斷面所以驗(yàn)算D斷面處的復(fù)合應(yīng)力
式中：危險(xiǎn)斷面上合成彎矩，
危險(xiǎn)斷面上的合成扭矩；
危險(xiǎn)斷面的抗彎斷面模數(shù)；
實(shí)心圓軸：
空心圓軸：
矩形花鍵軸：
實(shí)心軸直徑，空心軸外徑，花鍵軸外徑[mm]；
空心軸內(nèi)徑，花鍵軸內(nèi)徑[mm]；
花鍵軸鍵寬[mm]；
花鍵軸的鍵數(shù)；
許用復(fù)合應(yīng)力，有表選取。
查文獻(xiàn)[2]中表15—1得
所以
由計(jì)算可知軸的剛度滿足要求。
6.3 花鍵的驗(yàn)算
花鍵的主要失效形式是工作面被壓潰（靜聯(lián)接）或工作面過(guò)度磨塤（動(dòng)聯(lián)接）。因此，靜聯(lián)接通常按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，動(dòng)聯(lián)接則按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度計(jì)算。該車床上在主軸上的花鍵是動(dòng)聯(lián)接，所以要按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度計(jì)算。即
式中：載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關(guān)，一般取，齒數(shù)多時(shí)取偏小值；
花鍵的齒數(shù)；
齒的工作長(zhǎng)度，單位為mm；
花鍵齒側(cè)的工作高度，矩形花鍵，此處D為外花鍵的大直徑，為d內(nèi)花鍵的小直徑，為C倒角尺寸，單位均為mm；漸開(kāi)線花鍵，a=30，h=m；a=45，h=0.8m，m為模數(shù)；
花鍵的平均直徑，矩形花鍵， 漸開(kāi)線花鍵，為分度圓直徑，單位為mm；
花鍵聯(lián)接的許用壓力，單位為Mpa，見(jiàn)表10。
表6-3
許用擠壓應(yīng)力、許用壓力
聯(lián)接工作方式
使用和制造情況
齒面未經(jīng)熱處理
齒面經(jīng)熱處理
靜聯(lián)接
不良
中等
良好
35~50
60~100
80~120
40~70
100~140
120~200
空栽下移動(dòng)的動(dòng)聯(lián)接
不良
中等
良好
15~20
20~30
25~40
20~35
30~60
40~70
在載荷作用下移動(dòng)的動(dòng)聯(lián)接
不良
中等
良好
—
—
—
3~10
5~15
10~20
已知：z=10，h=（96-90）/2-2c=3-2*1=1，l=21，，取。取[p]=30。
則
滿足要求。
致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生本科教學(xué)中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們把以前幾年之中學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)化了，把抽象的理論知識(shí)和生產(chǎn)生活中的實(shí)際相結(jié)合。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們進(jìn)一步了解機(jī)械設(shè)計(jì)的具體過(guò)程和方法，學(xué)會(huì)如何應(yīng)用資料、手冊(cè)、圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò)里的知識(shí)，學(xué)會(huì)了如何計(jì)算，掌握了設(shè)計(jì)的基本方法，鍛煉了我們動(dòng)手動(dòng)腦思考的能力，懂得了經(jīng)驗(yàn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要性，在以后的工作和學(xué)習(xí)中會(huì)主動(dòng)積累一些經(jīng)驗(yàn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我們即將走入社會(huì)，踏上工作崗位的畢業(yè)生來(lái)說(shuō)，是一次非常必要也是非常重要的課程設(shè)計(jì)，為我們今后從事機(jī)械方面的工作奠定了基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 馮辛安主編《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》機(jī)械工業(yè)出版社出版，2003年6月
[2]濮良貴 紀(jì)名剛主編《機(jī)械設(shè)計(jì)》高等教育出版社出版，2001年4月
[3]王世清主編《深孔加工技術(shù)》西北工業(yè)大學(xué)出版社出版，2003年10月
[4]李洪主編《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》遼寧科學(xué)技術(shù)出版社出版，1999年1月
[5]黃鶴汀主編《金屬切削機(jī)床》下冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社出版，1998年5月
[6]趙世華主編《金屬切削機(jī)床》航空工業(yè)出版社出版，1996
[7]曹鳳國(guó)主編《超聲加工技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社出版，2004年8月
[8]孫桓 陳作模主編《機(jī)械原理》（第六版高等教育出版社出版，2002年8月
[9]吳宗澤 羅圣國(guó)主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》高等教育出版社，2012年5月
[10]張雄 焦峰 論文《超聲加工技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)》，2012年6月
英文文獻(xiàn)
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