X6132型臥式萬能升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計(jì)--18級【含CAD圖紙、說明書】【JC系列】
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課程設(shè)計(jì)說明書 題 目: X6132型臥式萬能升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計(jì)學(xué)生姓名: 專 業(yè): 班 級: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 職稱 完成時(shí)間: 5摘 要本設(shè)計(jì)著重研究機(jī)床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法,根據(jù)已確定的運(yùn)動參數(shù)以變速箱展開圖的總中心距最小為目標(biāo),擬定變速系統(tǒng)的變速方案,以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計(jì)效率。在機(jī)床主傳動系統(tǒng)中,為減少齒輪數(shù)目,簡化結(jié)構(gòu),縮短軸向尺寸,用齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)方法是試算,湊算法,計(jì)算麻煩且不易找出合理的設(shè)計(jì)方案。本文通過對主傳動系統(tǒng)中滑移齒輪傳動特點(diǎn)的分析與研究,繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。關(guān)鍵詞:變速箱,傳動副,結(jié)構(gòu)網(wǎng),結(jié)構(gòu)式,目 錄摘 要2目 錄4第1章 緒論61.1 課程設(shè)計(jì)的目的61.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容61.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算61.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)61.2.3編制技術(shù)文件61.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求6第2章 銑床參數(shù)的擬定72.1銑床主參數(shù)和基本參數(shù)72.2銑床的變速范圍R和最高轉(zhuǎn)速72.3確定級數(shù)主要其他參數(shù)72.3.1 擬定主軸的各級轉(zhuǎn)速72.3.2 主電機(jī)功率動力參數(shù)的確定72.3.3確定結(jié)構(gòu)式72.3.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)92.3.5繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖92.4 確定各變速組此論傳動副齒數(shù)11第3章 傳動件的計(jì)算133.1 帶傳動設(shè)計(jì)133.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd133.1.2選擇帶型133.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速143.1.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長度并驗(yàn)算小輪包角153.1.5確定帶的根數(shù)z153.1.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸163.1.7確定帶的張緊裝置163.1.8計(jì)算壓軸力163.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算173.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算183.4 傳動軸最小軸徑的初定20第4章 主要零部件的選擇224.1 主軸剛度224.2 傳動軸剛度274.3 齒輪疲勞強(qiáng)度304.4.軸承校核314.5 潤滑與密封32第5章 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明335.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案335.2 展開圖及其布置33結(jié)束語34參考文獻(xiàn)35 第1章 緒論1.1 課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后,進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì),使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識,及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能,達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過課程設(shè)計(jì),分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu),進(jìn)行選擇和改進(jìn);結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫技術(shù)文件;完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計(jì),達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過設(shè)計(jì),掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法,達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識和設(shè)計(jì)技巧,提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過設(shè)計(jì),使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練,提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力,并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算(1)機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析,最佳功能原理方案的確定。(2)根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù),進(jìn)行傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計(jì)和計(jì)算。(3)根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況,進(jìn)行有關(guān)動力計(jì)算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)(1)選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。(2)工程技術(shù)圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。1.2.3編制技術(shù)文件(1)對于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價(jià)。(2)編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。1.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求題目:臥式升降臺銑床主傳動設(shè)計(jì)銑床的主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)如下:主軸最低轉(zhuǎn)速28r/ min;主軸轉(zhuǎn)速公比1.26;主軸變速級數(shù)18級;主電動機(jī)功率7.5KW。37第2章 銑床參數(shù)的擬定2.1銑床主參數(shù)和基本參數(shù)銑床的主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)如下:變速級數(shù)Z正轉(zhuǎn)最低轉(zhuǎn)速nmin( )電機(jī)功率N(kw)公比18287.51.262.2銑床的變速范圍R和最高轉(zhuǎn)速 R=50.85, 根據(jù)取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù) 由公式R=,其中 =1.26,R=50.8,可以計(jì)算z=182.3確定級數(shù)主要其他參數(shù)2.3.1 擬定主軸的各級轉(zhuǎn)速依據(jù)題目要求選級數(shù)Z=18, =1.26=1.064考慮到設(shè)計(jì)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:28,35,45,56,70,90,112,140,180,224,280,360,450,560,710,900,1120,14002.3.2 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7.5KW可選取電機(jī)為:Y132ML-4額定功率為7.5KW,轉(zhuǎn)速為1500r/min.2.3.3確定結(jié)構(gòu)式將主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)分解因子,可能的方案有:第一行 第二行 在上面的兩行方案中,第一行方案是由11對傳動副組成的兩個變速組,這兩個變速組串聯(lián)構(gòu)成了主軸的18級轉(zhuǎn)速。這樣的方案能夠省掉一根軸,但有一個傳動組內(nèi)將出現(xiàn)9個傳動副。假如用一個九聯(lián)滑移齒輪,那么軸向尺寸會增大。假如采用若干個雙聯(lián)滑移齒輪與若干個三聯(lián)滑移齒輪組合使用,那么,為了防止各滑移齒輪同時(shí)嚙合,操縱機(jī)構(gòu)必須實(shí)現(xiàn)互鎖。綜上所述,第一行中的方案一般不采用。對于第二行中的三個方案,將出現(xiàn)三個變速組,每個變數(shù)組中有2個或者3個傳動副。我們能夠采用雙聯(lián)或者三聯(lián)滑移齒輪來變速。該行方案中總的傳動副數(shù)最少,軸向尺寸較小,操縱機(jī)構(gòu)也相對簡單。因此,在主軸轉(zhuǎn)速為18級的分級變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,通常采用第二行中的方案。根據(jù)公式可得,傳動件所傳遞的功率P與它的計(jì)算轉(zhuǎn)速決定了傳遞轉(zhuǎn)矩T。一般情況下,從電動機(jī)到主軸為降速傳動。即所謂的“近電機(jī)高轉(zhuǎn)速”,從而計(jì)算轉(zhuǎn)速也較高,那么需要傳遞的轉(zhuǎn)矩就較小,尺寸也較小。根據(jù)傳動副的“前多后少”原則,即將傳動副較多的變速組安排在靠近電動機(jī)處,這樣可以多些小尺寸的零件,少些大尺寸的零件,不僅可以節(jié)省材料,還可以使變速箱結(jié)構(gòu)緊湊。因此,對于第二行中的三種方案,我們通常采用的方案,它表示該傳動系統(tǒng)是由3個變速組共8對傳動副組成(不包含可能的定比傳動副)。在方案中,由于基本組與擴(kuò)大組之間的排列順序不同,又將衍生出6種不同的方案。6種方案的結(jié)構(gòu)式如下: 在這6個方案中,首先應(yīng)對各個方案變速組的變速范圍進(jìn)行驗(yàn)算。在一般情況下,變速范圍最大的是最后一個擴(kuò)大組,所以只需要對最后一個擴(kuò)大組的變速范圍進(jìn)行校驗(yàn)。設(shè)計(jì)機(jī)床的變速系統(tǒng)中,在降速傳動時(shí),為了避免從動齒輪的直徑過大而使徑向尺寸隨之增大,通常使傳動副的最小傳動比。在升速傳動中,防止產(chǎn)生過大的噪聲與震動,通常使傳動副的最大傳動比。對于斜齒圓柱齒輪傳動比較平穩(wěn),所以取。故,在一般情況下變速組的變速范圍應(yīng)滿足以下條件: 在、這四種方案中,最后一個擴(kuò)大組都是,其變速范圍: 所以不滿足傳動組的極限變速范圍要求。在、這兩種方案中,最后一個擴(kuò)大組都是,其變速范圍: 滿足傳動組的極限變速范圍要求。根據(jù)中間軸變速范圍最小的原則,即“前密后疏”,方案為最佳方案,結(jié)構(gòu)式為:。2.3.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)畫出結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下:(變速系統(tǒng)共需4根軸,其中軸為主軸) 圖1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)2.3.5繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(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: 圖2 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_2min1/2(Zmaxm+2m+D)軸最小齒數(shù)和:Szmin(Zmax+2+D/m) 圖3 主傳動系統(tǒng)圖2.4 確定各變速組此論傳動副齒數(shù)(1)Sz100-120,中型機(jī)床Sz=70-100(2)直齒圓柱齒輪Zmin18-20(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(jì)要求Zmin1820,齒數(shù)和Sz100120,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。(1) 確定各變速組內(nèi)齒輪齒數(shù)由以上確定的各個傳動比,根據(jù)參考文獻(xiàn)1表5-2,有: a變速組 , ,/2時(shí),=,58,60,62,64,66,68,70,72,74,76,時(shí),=,56,59,60,61,63,65,66,68,70,72,74,時(shí),=57,59,60,62,65,67,70,72,73,75,可知,=60是共同適用的,可取=60。再由參考文獻(xiàn)1表5-2查出各對齒輪副中小齒輪的齒數(shù)為:23、20和17。則:; b變速組, , 時(shí),=,70,72,74,75,77,79,81,82,83,84, 時(shí),=,70,72,73,75,77,78,80,82,83,85, 時(shí),=,66,67,70,71,75,79,80,83,84,87,可取=70,查出齒輪齒數(shù)為:43、31、和20。; c變速組, 時(shí),=,80,84,85,95,96,99,100,104,105, 時(shí),=,92,93,95,96,98,99,101,102,104,可取=89,查出齒輪齒數(shù)為:30和18。則: ;第3章 傳動件的計(jì)算3.1 帶傳動設(shè)計(jì)輸出功率P=7.5kW,轉(zhuǎn)速n1=1500r/min,n2=710r/min3.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd表1 工作情況系數(shù)工作機(jī)原動機(jī)類類一天工作時(shí)間/h10161016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)1.01.11.21.11.21.3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1.11.21.31.21.31.4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1.21.31.41.41.51.6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)1.31.41.51.51.61.8根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn),兩班工作制(16小時(shí)),查機(jī)械設(shè)計(jì)P296表4,取KA1.1。即3.1.2選擇帶型普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按機(jī)械設(shè)計(jì)P297圖1311選取。圖4 V帶型功率轉(zhuǎn)速圖根據(jù)算出的Pd8.25kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n11500r/min ,查圖得:dd=80100可知應(yīng)選取A型V帶。3.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速由機(jī)械設(shè)計(jì)P298表137查得,小帶輪基準(zhǔn)直徑為80100mm則取dd1=100mm ddmin.=75 mm(dd1根據(jù)P295表13-4查得)表2 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑槽型YZABCDE205075125200355500由機(jī)械設(shè)計(jì)P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”,得=212mm 誤差驗(yàn)算傳動比: (為彈性滑動率)誤差 符合要求 帶速 滿足5m/sv300mm,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。3.1.7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。3.1.8計(jì)算壓軸力 由機(jī)械設(shè)計(jì)P303表1312查得,A型帶的初拉力F0117.83N,上面已得到=162.93o,z=3,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(shí)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(shí)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)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5 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 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 - - - - - - 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(2.53)d時(shí)),如圖4-2a。 (2) 腹板帶輪:用于中小尺寸的帶輪(dd 300mm 時(shí)),如圖4-2b。 (3) 孔板帶輪:用于尺寸較大的帶輪(ddd) 100 mm 時(shí)),如圖4-2c 。 (4) 橢圓輪輻帶輪:用于尺寸大的帶輪(dd 500mm 時(shí)),如圖4-2d。(a) (b) (c) (d)圖5 帶輪結(jié)構(gòu)類型根據(jù)設(shè)計(jì)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)3.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算(1)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj,由公式n=n得,主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=88.92r/min,取90r/min。(2). 傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸3=112 r/min, 軸2=280 r/min,軸1=710r/min。(2)確定各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。表6 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速軸 號 軸 軸 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 710280112(3) 確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。表7 齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速序號ZZZZZn710280280112903.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算(1)模數(shù)計(jì)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(jì)算,即mj=16338可得各組的模數(shù),如表8所示。表8 模數(shù)組號基本組第一擴(kuò)大組第二擴(kuò)大組模數(shù) mm 445(2)齒輪計(jì)算。表9 齒輪幾何尺寸見下表齒輪尺寸表齒輪齒數(shù)z模數(shù)m分度圓d齒頂圓齒根圓齒頂高齒根高3234921008245437414815613845520480887045640416016815045717468765845843417217216245943417217216245102741081169845113141241241144512394156156146451320480887045145042002081904515593177183169.533.7516303909682.533.7517184728062451871428429227445按基本組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB286HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB286HB,平均取240HB。計(jì)算如下: 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)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N為電動機(jī)功率; -計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min). ; m-初算的齒輪模數(shù)(mm), m=4(mm); B-齒寬(mm) z-小齒輪齒數(shù) 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) -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 Mpa3.4 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(jì)算:傳動軸的直徑可按下列扭轉(zhuǎn)剛度公式進(jìn)行計(jì)算 取取由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊3.19-317表知取花鍵軸尺寸為取由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表取花鍵軸尺寸為取由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊表3.19-317 取花鍵軸尺寸為將計(jì)算結(jié)果列成表格形式,如:軸號花鍵軸尺寸備注7.214102635平鍵6.7775030.1456-423610花鍵6.3743037.3456-484212花鍵67552506-555014花鍵第4章 主要零部件的選擇 4.1 主軸剛度1 主軸支撐跨距的確定前端懸伸量:主軸前端的懸伸長度,即從主軸外側(cè)前支撐中點(diǎn)(滾錐軸承及向心推力軸承則是接觸角法線與軸線的交點(diǎn)處)到主軸前端的距離。這里選定。一般最佳跨距,考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度會因磨損而不斷降低,應(yīng)取跨距比最佳支承跨距 大一些,一般是的倍,再綜合考慮結(jié)構(gòu)的需要,本設(shè)計(jì)取。2 最大切削合力P的確定最大圓周切削力須按主軸輸出全功率和最大扭矩確定(4-8)其中:電動機(jī)額定功率(),;主傳動系統(tǒng)的總效率,為各傳動副、軸承的效率,總效率。由前文計(jì)算結(jié)果, 。?。恢鬏S的計(jì)算轉(zhuǎn)速,由前文計(jì)算結(jié)果,主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為;計(jì)算直徑,對于臥式銑床,為最大端銑刀計(jì)算直徑,對于工作臺寬度為320mm的臥式銑床,其端銑刀的計(jì)算直徑及寬度分別為,??梢缘玫?,驗(yàn)算主軸組件剛度時(shí),須求出作用在垂直于主軸軸線的平面內(nèi)的最大切削合力。對于臥式升降臺銑床的銑削力,一般按端銑計(jì)算。不妨假設(shè)本銑床進(jìn)給系統(tǒng)的末端傳動副有消隙機(jī)構(gòu),應(yīng)采用不對稱順銑,則各切削分力、同的比值可大致認(rèn)為; ; 。則,即與水平面成角,在水平面的投影與成角。3 切削力作用點(diǎn)的確定設(shè)切削力的作用點(diǎn)到主軸前支撐的距離為 (4-9)其中:主軸前端的懸伸長度,;對于普通升降臺銑床。可以得到,4 齒輪驅(qū)動力Q的確定齒輪傳動軸受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動力的作用而產(chǎn)生彎曲變形,當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪時(shí),其嚙合角,齒面摩擦角時(shí),其彎曲載荷(4-10)其中:齒輪傳遞的全功率(),??;該齒輪的模數(shù)、齒數(shù);該傳動軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速??梢缘玫剑? 變形量允許值的確定變形量允許值:對普通機(jī)床前端撓度的允許值,目前廣泛 使用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(4-11)其中:主軸兩支撐間的距離,??梢缘玫?,6 主軸組件的靜剛度驗(yàn)算圖6主軸組件縱向視圖力的分布圖 7主軸組件橫向視圖力的分布選定如圖的直角坐標(biāo)系,求各力同時(shí)作用下,前后軸承負(fù)荷的大小及其方向角,并判定象限。建立方程組計(jì)算主軸前后支撐處的支反力。的方向:的方向:在點(diǎn)的水平投影:在點(diǎn)的垂直投影:可以得到,即,方向與軸正方向夾角。,方向與軸正方向夾角。前后軸承的負(fù)荷大小與支反力大小相同,方向相反。故前后軸承的負(fù)荷為:,方向與軸正方向夾角。,方向與軸正方向夾角。按軸承的合成負(fù)荷,計(jì)算軸承的彈性位移。滾動軸承的徑向剛度是支承剛度的主要部分,支承剛度還包括軸承環(huán)與軸頸及箱體孔的配合表面間的接觸剛度。預(yù)緊的滾動軸承可以提高剛度。計(jì)算時(shí)可以忽略軸承環(huán)與軸頸以及箱體孔之間的接觸剛度。僅以滾動軸承的游隙為零時(shí),承受徑向載荷來計(jì)算軸承的徑向剛度,圓錐滾子軸承的徑向剛度(4-12)其中:滾動體列數(shù);每列中滾動體數(shù);滾子有效長度;軸承的徑向負(fù)荷;軸承的接觸角。可以得到,前后支承軸承的彈性位移,分別計(jì)算各作用力對彈性主軸前端點(diǎn)產(chǎn)生的撓度。由簡單載荷下簡支軸的變形公式,軸自身變形引起的軸點(diǎn)撓度公式(4-13) (4-14) 其中:載荷力;材料的彈性模量,鋼的;分別為軸的的抗彎慣性矩 (4-15)可以得到,可以得到,共同作用下,點(diǎn)的撓度分解將軸承的彈性位移分解為直角坐標(biāo)分量,并計(jì)算它對主軸前端點(diǎn)產(chǎn)生的相應(yīng)撓度值。點(diǎn):點(diǎn):在水平面(方向)點(diǎn)產(chǎn)生的撓度:在垂直面(方向)點(diǎn)產(chǎn)生的撓度:可以得到,將主軸組件前端c 點(diǎn)在直角坐標(biāo)上的各分量進(jìn)行代數(shù)疊加后,再合成綜合撓度值并計(jì)算其方向角。分量:合成:方向角:由綜合撓度,可見,故主軸通過校核。4.2 傳動軸剛度1 齒輪驅(qū)動力Q的確定齒輪傳動軸同時(shí)受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動力和輸出扭矩的齒輪驅(qū)動阻力的作用而產(chǎn)生彎曲變形,當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪,其嚙合角,齒面摩擦角時(shí),其彎曲載荷.(4-16)其中:該齒輪傳遞的全功率,?。?該齒輪的模數(shù)和齒數(shù); 該傳動軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速; 該軸輸入扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; 該軸輸出扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。由于軸上有三種不同的驅(qū)動力和三種不同的驅(qū)動阻力,故驅(qū)動力具體的計(jì)算結(jié)果在下文討論。2 變形量允許值的確定齒輪傳動軸的抗彎剛度驗(yàn)算,包括軸的最大撓度,滾動軸承處及齒輪安裝處的傾角驗(yàn)算。其值均應(yīng)小于允許變形量及,允許變形量可由參考文獻(xiàn)4查得。由參考文獻(xiàn)3知,對于傳動軸,僅需要進(jìn)行剛度計(jì)算,無須進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。3 主軸組件的撓度驗(yàn)算圖8 傳動軸II載荷分布其中是變速組1的驅(qū)動力,且3個驅(qū)動力不能同時(shí)作用;是變速組2的驅(qū)動阻力,且3個驅(qū)動阻力不能同時(shí)作用。可以得到對于輸出驅(qū)動阻力,由于各種情況轉(zhuǎn)速不定,故應(yīng)在選定校核用軸速度以后計(jì)算。為了計(jì)算上的簡便,可以近似地以該軸的中點(diǎn)撓度代替最大撓度,其最大誤差不超過3%。由參考文獻(xiàn)4,若兩支承的齒輪傳動軸為實(shí)心的圓形鋼軸,忽略其支承變形,在單位彎曲載荷作用下,其中點(diǎn)撓度(4-17)其中:兩支承間的跨距,;該軸的平均直徑,;(4-18) 齒輪的工作位置至較近支撐點(diǎn)的距離; 輸入扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度; 輸出扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度;其余各符號定義與前文一致??梢缘玫?,;??梢缘玫焦室鸬闹悬c(diǎn)撓度最大,在計(jì)算合成撓度時(shí)使用,進(jìn)行計(jì)算。此時(shí)軸轉(zhuǎn)速為??梢缘玫?,可以得到,故引起的中點(diǎn)撓度最大,在計(jì)算合成撓度時(shí)使用,進(jìn)行計(jì)算。由參考文獻(xiàn)4,中點(diǎn)的合成撓度(4-19)其中:被驗(yàn)算軸的中點(diǎn)合成撓度;在橫截面上,被驗(yàn)算的軸與其前、后傳動軸連心線的夾角;驅(qū)動力和阻力在橫截面上,兩向量合成時(shí)的夾角。(4-20)可以得到可以得到由綜合撓度,可見,滿足要求。由參考文獻(xiàn)4,傳動軸在支承點(diǎn)A、B處的傾角、(4-21)可以得到,可見,滿足要求,故不用計(jì)算傳動軸在齒輪處的傾角。綜上,傳動軸通過校核。4.3 齒輪疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算變速箱中齒輪強(qiáng)度時(shí),選擇相同模數(shù)中承受載荷最大的及齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計(jì)算。一般對高速轉(zhuǎn)動的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力,對低速轉(zhuǎn)動的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。對硬齒面軟芯的滲淬火齒輪,一定要驗(yàn)算彎曲應(yīng)力。因而此處僅驗(yàn)算與 這對齒輪。由參考文獻(xiàn)4,齒面接觸應(yīng)力(4-22)齒根彎曲應(yīng)力(4-23)其中:初算得到的齒輪模數(shù),;傳遞的額定功率,;齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速,大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比,外嚙合取“”號,內(nèi)嚙合取“”號;小齒輪的齒數(shù);齒寬;許用接觸應(yīng)力,由參考文獻(xiàn)5表13-16,齒輪材料選用45鋼,高頻淬火,可得;許用彎曲應(yīng)力,;壽命系數(shù);(4-24)工作期限系數(shù);(4-25)齒輪在機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時(shí)間,對于中型機(jī)床的齒輪,取,統(tǒng)一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為,為該變速組的傳動副數(shù),取,則;齒輪的最低轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù),對于鋼和鑄鐵件,接觸載荷取,彎曲載荷??;疲勞曲線指數(shù),接觸載荷取,彎曲載荷對正火、調(diào)質(zhì)及整體淬硬件取,對表面淬硬(高頻、滲碳、氮化等)件取;可以得到,;功率利用系數(shù),??;轉(zhuǎn)速變化系數(shù),??;材料強(qiáng)化系數(shù),?。豢梢缘玫?,;齒向載荷分布系數(shù),取;動載荷系數(shù),??;工作狀況系數(shù),考慮載荷沖擊的影響,主運(yùn)動(中等沖擊)?。积X形系數(shù),取??梢缘玫?,可見,。綜上,齒輪通過校核。4.4.軸承校核 4.5 潤滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高,必須保證充分潤滑,一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸,防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種: 1)密封圈加密封裝置防止油外流。 2)疏導(dǎo)在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?,使油能順利地流回到油箱。?章 主軸箱結(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)包括傳動件(傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等)、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張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制,一0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)械傳動的有關(guān)要求外,著重考慮以下幾個方面的問題。精度方面的要求,剛度和抗震性的要求,傳動效率要求,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。目的是:1 布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2 檢驗(yàn)傳動設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況,以便及時(shí)改正。3 確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置,以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向,為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。5.2 展開圖及其布置展開圖就是按照傳動軸傳遞運(yùn)動的先后順序,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平面上。I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案,一是將兩級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,得到一級反向轉(zhuǎn)動,右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。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)??偛贾脮r(shí)需要考慮制動器的位置。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上,以免制動扭矩太大,是制動尺寸增大。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。結(jié)束語1、本次課程設(shè)計(jì)是針對專業(yè)課程基礎(chǔ)知識的一次綜合性應(yīng)用設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)過程應(yīng)用了機(jī)械制圖、機(jī)械原理、工程力學(xué)等。2、本次課程設(shè)計(jì)充分應(yīng)用了以前所學(xué)習(xí)的知識,并應(yīng)用這些知識來分析和解決實(shí)際問題。3、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握了一般設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)切入點(diǎn),同時(shí)對機(jī)械部件的傳動設(shè)計(jì)和動力計(jì)算也提高了應(yīng)用各種資料和實(shí)際動手的能力。4、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求,掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。5、本次課程設(shè)計(jì)由于學(xué)習(xí)知識面的狹窄和對一些概念的理解不夠深刻,以及缺乏實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),使得設(shè)計(jì)黨中出現(xiàn)了許多不妥和錯誤之處,誠請老師給予指正和教導(dǎo)。參考文獻(xiàn)【1】陳立德主編 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 高等教育出版社2007.11【2】李慶余、孟廣耀主編 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社2008.7【3】 濮良貴、名紀(jì)剛主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版 高等教育出版社2007.8【4】殷玉楓主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊 高等教育出版社2006.6【5】張彤、樊紅麗主編 機(jī)械制圖 北京理工大學(xué)出版社2006.7【6】何萍主編 金屬切削機(jī)床概論 北京理工大學(xué)出版社2008.2【7】范思沖主編. 畫法幾何及機(jī)械制圖 機(jī)械工業(yè)出版社,2005.7
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含CAD圖紙、說明書
JC系列
x6132
臥式
萬能
升降臺
銑床
主軸
變速箱
設(shè)計(jì)
18
cad
圖紙
說明書
仿單
jc
系列
- 資源描述:
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購買設(shè)計(jì)請充值后下載,,資源目錄下的文件所見即所得,都可以點(diǎn)開預(yù)覽,,資料完整,充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。?!咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙,doc,docx為WORD文檔,原稿無水印,可編輯。。。帶三維備注的都有三維源文件,由于部分三維子文件較多,店主做了壓縮打包,都可以保證打開的,三維預(yù)覽圖都是店主用電腦打開后截圖的,具體請見文件預(yù)覽,有不明白之處,可咨詢QQ:1304139763===========題目最后備注XX系列,只是店主整理分類,與內(nèi)容無關(guān),請忽視
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