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西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目：臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) B100205 姓 名 黃仁奕 學(xué) 號(hào) B10020509 導(dǎo) 師 姚慧 2014 年 4 月 10 日 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 63 頁(yè) 摘要 數(shù)控車床不僅能夠車外圓還能用于鏜孔、車端面、鉆孔與鉸孔。與其他種 類的機(jī)床相比，車床在生產(chǎn)中使用最廣。 本論文首先介紹了我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過(guò)程與現(xiàn)狀 ,并分析了其存在的問(wèn) 題 ;對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討；并對(duì) CW61100E 數(shù)控車床主軸箱傳動(dòng) 系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算。 主軸箱有安裝在精密軸承中的空心主軸和一系列變速齒輪組成。數(shù)控車床 主軸可以獲得在調(diào)速范圍內(nèi)的任意速度，以滿足加工切削要求。 目前，數(shù)控車床的發(fā)展趨勢(shì)是通過(guò)電氣與機(jī)械裝置進(jìn)行無(wú)級(jí)變速。變頻電 機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)和變速齒輪為主軸提供動(dòng)力。通常變頻電機(jī)調(diào)速范圍 35，難以 滿足主軸變速要求；串聯(lián)變速齒輪則擴(kuò)大了齒輪的變速范圍 。 本設(shè)計(jì)將原來(lái)的帶輪不卸荷結(jié)構(gòu)變?yōu)榱藥л喰逗山Y(jié)構(gòu)，使輸入軸在帶處只 受轉(zhuǎn)矩，將軸上的徑向力傳動(dòng)到車床機(jī)體上,改善了輸入軸的受力情況。 關(guān)鍵詞：主軸箱，無(wú)級(jí)調(diào)速，傳動(dòng)系統(tǒng) Abstract CNC lathe can not only outside the circle can be used for boring, facing, drilling and reaming. Compared with other kinds of machine tools, lathe is the most widely used in production. This paper introduces the process and current situation of the development of CNC machine tools in China, and analyzes its existing problems; the development trend of NC machine tool was discussed; and the CW61100E CNC lathe spindle box transmission system design and calculation. The spindle box is composed of hollow spindle mounted in precision bearings and a set of transmission gears. Spindle CNC lathe can get any speed in speed range, to meet the machining requirements. At present, the development trend of NC lathe is stepless speed change through the electrical and mechanical equipment. Variable frequency motor through the belt drive and gear to provide power for the spindle. Usually the frequency control of motor speed range of 3 - 5, to meet the requirements of spindle speed; series gear extends the range of gear transmission. The design of the original belt wheel not unloading structure to belt wheel unloading structure, the input shaft with only by the shaft torque, radial force on the drive to the lathe body, improve the stress conditions of the input shaft. Key Words: spindle box, stepless speed regulation, transmission system 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 63 頁(yè) 目錄 摘要 .2 ABSTRACT.3 1 緒論 .6 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 .7 2.1 機(jī)床的主參數(shù) .7 2.2 主運(yùn)動(dòng)參數(shù) .7 1.3 切削力的計(jì)算 .8 3 主動(dòng)參數(shù)參數(shù)的擬定 .10 3.1 主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍的確定、計(jì)算各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 .10 3.2 主電動(dòng)機(jī)的選擇 .11 4 變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .13 4.1 主變速方案擬定 .13 4.2 變速結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 .13 4.2.1 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目 .13 4.2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定 .14 4.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定 .14 4.2.4 結(jié)構(gòu)式的擬定 .14 4.2.5 確定各變速組變速副齒數(shù) .15 5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) .16 5.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) .16 5.2 選擇帶型 .17 5.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 .17 5.4 確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 .18 5.5 確定帶的根數(shù) Z .19 5.6 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 .19 5.7 確定帶的張緊裝置 .20 5.8 計(jì)算壓軸力 .20 5.9 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 .22 5.9.1 齒輪模數(shù)的確定 .22 5.9.2 齒寬的確定 .26 5.9.3 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .26 5.10 傳動(dòng)軸的直徑估算 .27 5.10.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 .27 5.10.2 傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 .28 5.10.3 鍵的選擇 .29 5.11 傳動(dòng)軸的校核 .29 5.11.1 傳動(dòng)軸的校核 .29 5.11.2 鍵的校核 .30 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 63 頁(yè) 5.12 摩擦離合器的選擇和計(jì)算 .30 5.13 齒輪校驗(yàn) .33 5.13.1 校核 a 變速組齒輪 .34 5.13.2 校核 b 變速組齒輪 .35 5.13.3 校核 c 變速組齒輪 .36 5.14 軸承的選用與校核 .38 5.14.1 各軸軸承的選用 .38 5.14.2 各軸軸承的校核 .38 5.15 主軸組件設(shè)計(jì) .39 6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .50 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 .50 6.2 展開(kāi)圖及其布置 .50 6.3 I 軸（輸入軸）的設(shè)計(jì) .51 6.4 齒輪塊設(shè)計(jì) .52 6.5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) .53 6.6 主軸組件設(shè)計(jì) .54 6.6.1 各部分尺寸的選擇 .54 6.6.2 主軸材料和熱處理 .55 6.6.3 主軸軸承 .55 6.6.4 主軸與齒輪的連接 .57 6.6.5 潤(rùn)滑與密封 .57 6.6.6 其他問(wèn)題 .58 7 總結(jié)和展望 .59 7.1 本文工作總結(jié) .59 7.2 課題展望 .60 參考文獻(xiàn) .61 致 謝 .63 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 63 頁(yè) 1 緒論 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(dòng)傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)。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(jì)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(dòng)和動(dòng)力特性有關(guān)的參數(shù)，可歸納為尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)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)合金刀具又用高速鋼刀具。因此，必須對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床 工藝范圍和使用情況做全面的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)，依據(jù)某些典型工藝和加工對(duì)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(shí)，要考慮機(jī)床 發(fā)展趨勢(shì)和同國(guó)內(nèi)外同類機(jī)床的對(duì)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(dòng)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(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系時(shí)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(jì)時(shí)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(dòng)特性，如機(jī)床主軸油 足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)；滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力的要求。主電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 能提供足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動(dòng)效率；滿足機(jī)床工作性能要求。主 傳動(dòng)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(dòng)鏈盡可能簡(jiǎn)短，零件數(shù)目要少，以便節(jié)約材料，降低成本。 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 共 63 頁(yè) 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1 機(jī)床的主參數(shù) 如表 1 所示： 床身最大回轉(zhuǎn)直徑 1000mm 最小加工工件直徑 100mm 頂尖間最大工件長(zhǎng)度 1500-16000mm 刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑 630mm 頂尖間最大工件重量 6000kg 表 1 2.2 主運(yùn)動(dòng)參數(shù) 據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)典型加工條件，當(dāng)工件直徑為 8001000mm 時(shí)，極限切削 速度 取 200m/s。 最小切削速度 按典型加工的兩種情況取不同的數(shù)值: 高速鋼車刀精車絲杠=1.5m/s; 高速鋼車刀低速車削盤類零件，=8m/s 。 主軸轉(zhuǎn)速確定: 由以上典型加工條件, 確定本機(jī)床主要加工直徑范圍為 100600mm。主軸 轉(zhuǎn)速與切削速度的關(guān)系: , v 為切削速度max10ax=dinVnmin10in=daxV 式中的 或，不是該機(jī)床可能加工的最小或最大直徑，而是機(jī)床全部工藝范 圍內(nèi)可以用最大切削速度來(lái)加工時(shí)的最小工件直徑和用最小切削速度來(lái)加工時(shí) 的最大工件直徑, 這樣才能得出合理的極限轉(zhuǎn)速值。 取max10ax102=637/mindinVnrax640/minr 主軸最低轉(zhuǎn)速： 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 63 頁(yè) 情況時(shí)， min10in10.5=48/mindaxVr i 8.2/i63 取 mini4./inar 主軸的轉(zhuǎn)速范圍為 4-640r/min 變速范圍，符合普通車床 Rn 為 40200 的變速范圍, 且 Rn 值較大, 表 明本機(jī)床有良好的加工工藝性能。 1.3 切削力的計(jì)算 由于切削過(guò)程的復(fù)雜性，并且影響它的因素又多，因此目前尚未導(dǎo)出簡(jiǎn)便 計(jì)算進(jìn)給力、徑向力、切削力 的理論公式，一般都是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，由測(cè)力儀 得到切削力后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立經(jīng)驗(yàn)公式。在建立經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)，大多數(shù)都是 將背吃刀量、進(jìn)給量及切削速度這三個(gè)主要因素作為可變因素，而其它影響因 素則用修正系數(shù)間接計(jì)算，從而得出、 三個(gè)分力的計(jì)算公式: FX=PafkfvrkvFzkrFzkaFzkvbFzkhFzkuFzkbr1Fz Fy =PfkfFykvFykrFykaFykvbFykhFykuFykbr1Fy Fz =PfkfFxkvFxkrFxkaFxkvbFxkhFxkuFxkbr1Fx 式中及下列各參數(shù)均是以實(shí)驗(yàn)條件得出, 切削深度、進(jìn)給量、切削速度以實(shí)驗(yàn) 條件中最大值計(jì)算, 而不是本機(jī)床實(shí)際所加工最大允許量, 詳見(jiàn)機(jī)床設(shè)計(jì)手 冊(cè): P單位切削力 ( kgf /mm2) , 取 P=210kgf /mm2; 切削深度, 15mm, 取 p=5mm; F進(jìn)給量, 0.10.5mm/r, 取 f=0.5mm/r; v切削速度, 90105m/min, 取 v=105m/min。 以上取值及各修正系數(shù)源于機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)。 經(jīng)計(jì)算：=586.3kgf 據(jù)手冊(cè)，=0.350.5，取=0.43 =0.350.5，取=0.43 則=252kgf; =252kgf 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 共 63 頁(yè) 總切削 F=+=1090.5kgf=10697.8N 機(jī)床切削總功率: V/1000=10697.8105 /(601000)=18.7kW 按上面所列式求得切削功率后, 還需考慮機(jī)床的傳動(dòng)效率, 機(jī)床的電機(jī)功率為 Pc/m, 式中 m 為機(jī)床的傳動(dòng)效率, 一般取為 0.750.85, 取 0.85 計(jì)算, 計(jì)算得=22kW。 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書P178 可得，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y180L-4，滿載 時(shí)，其轉(zhuǎn)速為 1470r/min。 3 主動(dòng)參數(shù)參數(shù)的擬定 3.1 主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍的確定、計(jì)算各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍的確定 （本小節(jié)公式除非特別說(shuō)明，均出自資料12） 數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速范圍 4640r/min 則數(shù)控車床總變速范圍 maxin160nR 估算主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，由于采用的是無(wú)級(jí)調(diào)速，所以采用以下的公式： (2.3)0.30.3maxini64()2r/i計(jì) （ 因?yàn)閿?shù)控機(jī)床主軸的變速范圍大于計(jì)算轉(zhuǎn)速的實(shí)際值同時(shí)為了便于計(jì)算 故?。?20r/i計(jì) 主軸的恒功率變速范圍 max64032npR計(jì) 電機(jī)的恒功率變速范圍 d281p 由于 RnpRdp，電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸不能滿足恒功率變速要求，因此需要串 聯(lián)一個(gè)有級(jí)變速箱，以滿足主軸的恒功率調(diào)速范圍。 取 ，則 對(duì)于數(shù)控車床，為了加工端面時(shí)滿足恒6fdp7.1lgZnpf 線速度切削的要求，應(yīng)使轉(zhuǎn)速有一些重復(fù)，故取 Z=4 故前面?zhèn)鲃?dòng)比分配可取。 取 Z=4, ，計(jì)算出變速齒輪箱公比 ，則4d1a,zfpzfpR 25.ff， 取 變速箱有四種傳動(dòng)比： ；1/8.2/1.；44 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 63 頁(yè) ；81.2/41./；4 由圖 2 主軸功率特性圖中可以看出，當(dāng)主軸在 64040r/min 的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，功 率段 abcde 恒功率輸出，可以實(shí)現(xiàn)恒功率不停車無(wú)級(jí)調(diào)速，故此車床用于加工 盤類零件時(shí)，可以恒線速度切削，嚴(yán)格保證加工質(zhì)量，但以上設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮系 統(tǒng)內(nèi)傳動(dòng)元件造成的功率損失。 3.2 主電動(dòng)機(jī)的選擇 根據(jù)前面的切削計(jì)算，選擇 22KW 的 Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)，參數(shù)如下圖表 Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī) 產(chǎn)品型號(hào)：Y180L-4 型 Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)使用條件： 環(huán)境溫度：-1540 海拔：不超過(guò) 1000m 額定電壓：380V，可選 220-760V 之間任何電壓值 額定頻率：50Hz、60Hz 防護(hù)等級(jí)：IP44、IP54、IP55 絕緣等級(jí)：B 級(jí)、F 級(jí)、H 級(jí) 冷卻方式：ICO141 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 63 頁(yè) 工作方式：S1 連接方式：3KW 及以下 Y 接法、4KW 及以上為接法 Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn) Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)功率：11KW 電壓：380V 電流：21.8A 絕緣：B 噪 音：87 dB(A) 轉(zhuǎn)速 2900 r/min 是全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，是 全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的基本系列，它同時(shí)是符合 JB/T9616-1999 和 IEC34-1 標(biāo)準(zhǔn)的有 關(guān)規(guī)定， 具有國(guó)際互換的特點(diǎn)。 Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場(chǎng) 合和無(wú)特殊要求的機(jī)械設(shè)備上，如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌 機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。 4 變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4.1 主變速方案擬定 擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè) 變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同 特點(diǎn)的變速型式、變速類型。 變速方案和型式與結(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， 確定變速方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。 變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分 離變速；擴(kuò)大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型 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 采用集中變速型式的主軸變速箱。 4.2 變速結(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)式的變速不失為有用的方法， 但對(duì)于分析復(fù)雜的變速并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效。 4.2.1 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目 數(shù)為 Z 的變速系統(tǒng)由若干個(gè)順序的變速組組成，各變速組分別有 、Z 個(gè)變速副。即 321Z 取 Z=4, ，計(jì)算出變速齒輪箱公比 ，則4d1a,zfpzfpR 25.ff， 取 變速箱有四種傳動(dòng)比： ；1/8.2/1.；44；././ ；121 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 63 頁(yè) 由圖 2 主軸功率特性圖中可以看出，當(dāng)主軸在 64040r/min 的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，功 率段 abcde 恒功率輸出，可以實(shí)現(xiàn)恒功率不停車無(wú)級(jí)調(diào)速，故此車床用于加工 盤類零件時(shí)，可以恒線速度切削，嚴(yán)格保證加工質(zhì)量，但以上設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮系 統(tǒng)內(nèi)傳動(dòng)元件造成的功率損失。 4.2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定 根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下： 4.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定 主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動(dòng)系中各個(gè)變速組變速范圍的乘積，即： inR210 檢查變速組的變速范圍是否超過(guò)極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠?他變速組的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過(guò) 極限值，其他變速組就不會(huì)超過(guò)極限值。 122PXR 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 63 頁(yè) 4.2.4 結(jié)構(gòu)式的擬定 繪制轉(zhuǎn)速圖 、選擇 Y132S-4 型 Y 系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。 、分配總降速變速比 4.2.5 確定各變速組變速副齒數(shù) 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zS 小齒輪的齒數(shù)可以從【1】表 3-9 中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于 1820。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。 根據(jù)【1】 ,查表 3-9 各種常用變速比的使用齒數(shù)。94P 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 63 頁(yè) 5 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 5.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 輸出功率 P=22kW,轉(zhuǎn)速 n1=1470r/min,n2=900r/min 計(jì)算設(shè)計(jì)功率 Pd edAdPK 表 4 工作情況系數(shù) AK 原動(dòng)機(jī) 類 類 一天工作時(shí)間/h 工作機(jī) 10 1016 1601016 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)；7.5kW 輕型運(yùn)輸機(jī) 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動(dòng)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7.5k 轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床； 剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)； 振動(dòng)篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動(dòng)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(dòng)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 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 63 頁(yè) 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)P 296表 4， 取 KA1.1。即 1.24.kWdAedPK 5.2 選擇帶型 普通 V 帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)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。 根據(jù)算出的 Pd24.2kW 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n11470r/min ，查圖得： dd=80100 可知應(yīng)選取 A 型 V 帶。 5.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 由機(jī)械設(shè)計(jì)P 298表 137 查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為 80100mm 則取 dd1=100mm ddmin.=75 mm（d d1根據(jù) P295表 13-4 查得） 表 3 V 帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 mind 槽型 Y Z A B C D Emind 20 50 75 125 200 355 50021 2470=1.63,=10.631.9dd所 以 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 63 頁(yè) 由機(jī)械設(shè)計(jì)P 295表 13-4 查“V 帶輪的基準(zhǔn)直徑” ，得 =160mm2d 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （ 為彈性滑21160=.365()(2%)di誤 動(dòng)率） 誤差 符合要求1.6325.0%10.581i誤 帶速 147v=.3/6dnms 滿足 5m/sv300mm，所以宜選用 E 型輪輻式帶輪。 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 63 頁(yè) 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。 5.7 確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。 5.8 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 F0130.59N，上面已得到 =153.36o，z=6，則1a1a53.72sin=60.9sinN=126ooFz 對(duì)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(dòng)平衡，對(duì)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(dòng)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(hào)及帶輪直徑確定） ，輪槽尺寸見(jiàn)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(lái)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） 槽型 項(xiàng)目 符號(hào) Y Z A B C D E 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 63 頁(yè) 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(duì) 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 32 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 對(duì)應(yīng) 的基 準(zhǔn)直 徑 d d - 80 118 190 315 475 600 輪 槽 角 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 7 -6a。 （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd 300mm 時(shí))，如圖 7-6b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪(ddd) 100 mm 時(shí))，如圖 7 -6c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd 500mm 時(shí))，如圖 7-6d。 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 63 頁(yè) （a） （b） （c） （d） 圖 7-6 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） 5.9 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 5.9.1 齒輪模數(shù)的確定 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【5】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HmF 數(shù)，為簡(jiǎn)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(guò) 23 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 【4】表 10-8 齒輪精度選用 7 級(jí)精度，再由【4】表 10-1 選擇小齒輪材料為 40C (調(diào)質(zhì))，硬度為 280HBS：r 根據(jù)【5】表 7-17；有公式： 齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 32)1(1602HPjmHznK 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 34FPjF 、a 變速組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù) 28 的齒輪。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 32)1(1602HPjmHznK 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 共 63 頁(yè) 其中: -公比 ； = 2； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.96 7.5=7.2KW； -齒寬系數(shù) = ；mm105b -齒輪許允接觸應(yīng)力 ， 由【5】圖 7-6 按 MQHPlim9.HPli 線查取; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;jn K-載荷系數(shù)取 1.2。 =650MPa，limHMPaPaHP589.065 m14.302.71123 根據(jù)【6】表 10-4 將齒輪模數(shù)圓整為 4mm 。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 34FPjmFznK 其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.96 7.5=7.2KW； -齒寬系數(shù) = ；mm105b -齒輪許允齒根應(yīng)力 ， 由【5】圖 7-11 按 MQFPlim4.FPli 線查?。?-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; jn K-載荷系數(shù)取 1.2。 ，MPaF30lim FP42.1 m1.0874301 根據(jù)【6】表 10-4 將齒輪模數(shù)圓整為 2.5mm 。 所以1FHm41 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 63 頁(yè) 于是變速組 a 的齒輪模數(shù)取 m = 4mm，b = 32mm。 軸上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 。； ddaa 14035128421 軸上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： ； mmaa 965621 、b 變速組：確定軸上另兩聯(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： 32)1(10HPjmHznK 其中: -公比 ； =4； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.922 7.5=6.915KW； -齒寬系數(shù) = ；mm105b -齒輪許允接觸應(yīng)力 ， 由【5】圖 7-6 按 MQHPlim9.HPli 線查取; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;jn K-載荷系數(shù)取 1.2。 =650MPa，limH MPaPaP589.065 mH 24.50213.632 根據(jù)【6】表 10-4 將齒輪模數(shù)圓整為 5mm 。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 34FPjmFznK 其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.922 7.5=6.915KW； -齒寬系數(shù) = ；mm105b -齒輪許允齒根應(yīng)力 ， 由【5】圖 7-11 按 MQ 線FPlim4.FPli 查取； 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) 共 63 頁(yè) -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; jn K-載荷系數(shù)取 1.2。 ，MPaF30lim FP42.1 m01.380956432 、c 變速組： 齒頂圓直徑 ； hzdaa)2+(=*1 齒根圓直徑 ；cf 分度圓直徑 ；mz 齒頂高 ；ha*= 齒根高 ； cf)+( 齒輪的具體值見(jiàn)表 表 5.1 齒輪尺寸表 （單位：mm） 齒輪 齒數(shù) z 模數(shù) nm分度圓 直徑 d 齒頂圓 直徑 a 齒根圓 直徑 fd 齒頂高 ah齒根高 f 20 4 80 88 70 4 5 51 4 204 212 194 4 5 42 4 168 176 158 4 5 30 4 120 128 110 4 5 30 4 120 128 110 4 5 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 共 63 頁(yè) 42 4 168 176 158 4 5 52 4 208 216 198 4 5 26 4 104 112 94 4 5 26 4 104 112 94 4 5 52 4 208 216 198 4 5 22 4 88 96 78 4 5 69 4 276 284 266 4 5 5.9.2 齒寬的確定 由公式 得：)105(mb 軸主動(dòng)輪齒輪 ；3248 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（510mm） 。 5.9.3 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 通過(guò)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mda160 齒輪。當(dāng) 時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問(wèn)題，現(xiàn)16050amd 決定把齒輪 8、12 和 14 做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。根據(jù)【4】圖 10-39（a） 齒輪 10、12 和 13 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下： 齒輪 8 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算， ；mmdDna 31052370)140(0 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) 共 63 頁(yè) ；mD42 ；mD68,2.674.16. 33 取 ；mD74,6.72)10()(350( 2302 取 ；;9,8211D ，C 取 12cm。mBC6.43.0).20( 齒輪 12 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算; ；;324;8.32518.)1( 00 mDdDna ；m42 ；mD6,2.674.6. 33 取 ；mDD 80,.7)84(0)(50( 2302 取 ；,1962831 ，C 取 12cm。mBC.4.0).20( 齒輪 14 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 ，mDdDna 404.396512.6)1(0 取， ；m4 ,70.6.43 m ；mDDD 682.67)140(3.)(3520( 2取， ； m8,21611 取 ，C 取 14cm。BC.43.0).20( 5.10 傳動(dòng)軸的直徑估算 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 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 共 63 頁(yè) 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(guò)大的變形。因此， 必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 5.10.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 、確定主軸計(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jn 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。 根據(jù)【1】表 3-10，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 (2.3)0.30.3maxini64()2r/min計(jì) （ 5.10.2 傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 根據(jù)【5】公式（7-1） ， ，并查【5】表 7-13 得到 取 1.nPdj491 軸的直徑：取 mi/80,6.11rj442299.3jdn 軸的直徑：取 min/40,92.0.08.12 rnj4492913.61jdmn 軸的直徑：取 in/0,8.0323 rnj 4499146.251jdn 其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率（kW） ； -從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積； -該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ ） ；jnminr 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 共 63 頁(yè) -傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（ ） 。mo 當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d 值應(yīng)相應(yīng)增大 45%;當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的 d 值減小 7%為花鍵軸的小徑;空心軸時(shí)，d 需乘以計(jì)算系數(shù) b，b 值見(jiàn)【5】表 7- 12。和為由鍵槽并且軸為空心軸，和為花鍵軸。根據(jù)以上原則各軸 的直徑取值： ， 和 在后文給定， 軸采用光軸， 軸和 軸m30d 因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因?yàn)榫匦位ㄦI定心精度高，定心穩(wěn)定 性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲 得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。按 規(guī)定，矩形花鍵的19874TGB 定心方式為小徑定心。查【15】表 5-3-30 的矩形花鍵的基本尺寸系列， 軸花 鍵軸的規(guī)格 ； 軸花鍵軸的規(guī)格742368為BDdN 。42為 5.10.3 鍵的選擇 查【4】表 6-1 選擇軸 上的鍵，根據(jù)軸的直徑 ，鍵的尺寸選擇 302d ，鍵的長(zhǎng)度 L 取 22。主軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為78取鍵 高鍵 寬 hb ，鍵的長(zhǎng)度 L 取 100。162取鍵 高鍵 寬 5.11 傳動(dòng)軸的校核 需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同 則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)， 則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通常可 驗(yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差%3）. 當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直 徑 進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)1d 擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑 或當(dāng)量直徑 。一般將1d2d 軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見(jiàn)【5】表 7-15.分別求出 各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 共 63 頁(yè) 進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。 5.11.1 傳動(dòng)軸的校核 軸的校核：通過(guò)受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪 對(duì)軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來(lái)進(jìn)行校核 NdTF mnPr 7.153)012/(86/2 860/9.905.96 最大撓度： mEIbl3 4349222max1068. 10647.583;6.3974064.;124mdII MPaEE軸 的 ；材 料 彈 性 模 量 ；式 中 ； 查【1】表 3-12 許用撓度 ； y2. 。所 以 合 格,yYB 軸、軸的校核同上。 5.11.2 鍵的校核 鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表 6-2 查的許用擠壓應(yīng)力 ,取其中間值， 。鍵的工作長(zhǎng)度MPap120 MPap10 ，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度mbLl 168 。由【4】式（6-1）可得hk5.37.5. PaPakldT pp 103.10216.203 式 中 ： 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 31 頁(yè) 共 63 頁(yè) ；】 表鍵 【，弱 材 料 的 許 用 擠 壓 應(yīng) 力鍵 、 軸 、 輪 轂 三 者 中 最；鍵 的 直 徑 ， ；為 鍵 的 寬 度 ，為 鍵 的 公 稱 長(zhǎng) 度 ， 圓 頭 平 鍵鍵 的 工 作 長(zhǎng) 度 ， 為 鍵 的 高 度此 處度鍵 與 輪 轂 鍵 槽 的 接 觸 高傳 遞 的 轉(zhuǎn) 矩 264, ,5.0,;,p MPamd mbmLbll hkkNT 可見(jiàn)連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為： 20319680TGB鍵 5.12 摩擦離合器的選擇和計(jì)算 片式摩擦離合器目前在機(jī)床中應(yīng)用廣泛，因?yàn)樗梢栽谶\(yùn)轉(zhuǎn)中接通或脫開(kāi)， 具有結(jié)合平穩(wěn)、沒(méi)有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī) 床主傳動(dòng)。 按扭矩選擇，即： 根據(jù)【15】和【14】表 6-3-20， 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ，tcT20.9695.80.64t Nm 查【15】表 6-3-21 得 .1 mNc 234.860 摩擦盤工作面的平均直徑 PDdDP 817)5.()(212 式中 d 為軸的直徑。 摩擦盤工作面的外直徑 1mP25.0825.1 摩擦盤工作面的內(nèi)直徑 DdP7.61.7.02 摩擦盤寬度 b m25.02.5.21 摩擦面對(duì)數(shù) m，查【15】表 6-3-17，摩擦副材料為淬火鋼，對(duì)偶材料為淬火 鋼，摩擦因數(shù)取 0.08，許用壓強(qiáng)取 ，許用溫度 0.5mm,可避免滲氮層穿透剝落。 6.6.3 主軸軸承 1）軸承類型選擇 主軸前軸承有兩種常用的類型： 雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比 較簡(jiǎn)單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。 與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種： 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 56 頁(yè) 共 63 頁(yè) 600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采 用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子 軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。 推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。 向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載 的機(jī)床。 2）軸承的配置 大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但為了提高主軸剛 度也有用三個(gè)支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度， 否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以 用兩個(gè)支撐的主要支撐，第三個(gè)為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支 撐）保持比較大的游隙（約 0.030.07 ） ，只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲m 變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。 軸承配置時(shí)，除選擇軸承的類型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推 力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的 伸長(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。 在配置軸承時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受經(jīng)向力。 兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。 徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都由機(jī)床支撐件 承受。 3）軸承的精度和配合 主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。前軸承的誤差對(duì)主軸前端的影響最大， 所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級(jí)。 普通精度級(jí)機(jī)床的主軸，前軸承的選 或 級(jí)，后軸承選 或 級(jí)。選擇CDE 軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。 軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過(guò)渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán) 都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會(huì)反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的 太低，會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 57 頁(yè) 共 63 頁(yè) 1） 軸承間隙的調(diào)整 為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到 合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和 抗震性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過(guò)大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒(méi) 有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會(huì)增大，軸承壽命將因此而降低。 軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不 能太復(fù)雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對(duì)外圈可以移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移 動(dòng)時(shí)，由于 1：12 的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。 其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問(wèn)題。特別要注意：調(diào)整落幕的端面 與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個(gè)端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時(shí) 可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長(zhǎng)，誤差的影響越小。 螺母端面對(duì)螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡(jiǎn)兩端平行度等均有嚴(yán)格的 精度要求。 6.6.4 主軸與齒輪的連接 齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面（錐度 一般取 1：15 左右） 。錐面配合對(duì)中性好，但加工較難。平鍵一般用一個(gè)或者兩 個(gè)（相隔 180 度布置） ，兩國(guó)特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒 輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問(wèn)題。 6.6.5 潤(rùn)滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)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）堵加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之 間留 0.10.3 的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy） 。還有一種m 是在軸承蓋的孔內(nèi)開(kāi)一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽（圓弧形或 形） ，效果比上一種好v 些。在軸上增開(kāi)了溝槽（矩形或鋸齒形） ，效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，可采用曲路密封，曲路可 做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 58 頁(yè) 共 63 頁(yè) 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?6.6.6 其他問(wèn)題 主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的 扭轉(zhuǎn)變形。 當(dāng)后支承采用推力軸承時(shí)，推力軸承承受著前向后的軸向力，推力軸承緊 靠在孔的內(nèi)端面，所以，內(nèi)端面需要加工，端面和孔有較高的垂直度要求，否 則將影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。支承孔如果直接開(kāi)在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難 度。為此，可以加一個(gè)杯形套孔解決，套孔單獨(dú)在車床上加工，保證高的端面 與孔德垂直度。 主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結(jié)構(gòu)等。各種牌號(hào)鋼材的彈性模 量基本一樣，對(duì)剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機(jī)床 主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用 或其他合金鋼。主軸頭部需要淬Cr40 火，硬度為 5055。其他部分處理后，調(diào)整硬度為 220250。HRCHBS 7 總結(jié)和展望 7.1 本文工作總結(jié) 機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)市場(chǎng)，社會(huì)和人們對(duì)機(jī)床的需要所進(jìn)行的構(gòu)思， 計(jì)算，試驗(yàn)，選擇方案，確定尺寸，繪制圖紙以及編制技術(shù)文件等一系列創(chuàng)造 性活動(dòng)的總稱，是機(jī)床產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的必要前提，是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中至關(guān)重要的環(huán) 節(jié)。機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)的好壞，直接影響其成本，質(zhì)量，研制周期及市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能 力。本文的設(shè)計(jì)主要是從車床主傳動(dòng)的角度入手，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品在給定的數(shù)值要 求下達(dá)到最合理的經(jīng)濟(jì)和性能。 6 月 2 日，為期三個(gè)月的設(shè)計(jì)任務(wù)圓滿完成了，雖然設(shè)計(jì)的過(guò)程比較繁瑣， 而且剛開(kāi)始還有些不知所措，甚至是害怕與退縮，盡管“雄關(guān)漫道真如鐵” ，但 是在我“而今邁步從頭越” ，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次 設(shè)計(jì)任務(wù)。 我們專業(yè)課已經(jīng)學(xué)過(guò)車床相關(guān)的知識(shí)，尤其是機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)這顆 中詳盡的講述了機(jī)床主傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)，并且在大二的時(shí)候我們還做過(guò)二級(jí)減速 器的課程設(shè)計(jì)，所以剛開(kāi)始我對(duì)自己的課題滿腹信心，但是當(dāng)我仔細(xì)的審題后 發(fā)現(xiàn)，并不是我想象的那么容易。一開(kāi)始的主電動(dòng)機(jī)的選擇就讓我吃盡了苦頭， 本來(lái)想直接參照 CA6140 車床的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，但是資料上并沒(méi)有給出 CA6140 車 床主電動(dòng)機(jī)選用 Y-132M-4 的理由，所以我并沒(méi)有隨意參照選用。而是查閱了相 關(guān)金屬切削用量的相關(guān)資料，在車床最大切削用量的情況下（最大輸出功率） 選用了 Y-112M-4 電動(dòng)機(jī)。另外，在主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)中，我一味的追求主變速 傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則，采用了典型的結(jié)構(gòu)式 ，但是當(dāng)我涉及到6312 離合器的選擇時(shí)，才發(fā)現(xiàn)，先前設(shè)計(jì)的 軸縱向尺寸過(guò)大，而且齒輪 1、齒輪 3 的分度圓直徑小于離合器的橫向尺寸，這有迫使我不得不重新考慮結(jié)構(gòu)式的設(shè) 計(jì)，經(jīng)過(guò)考慮才最終敲定了結(jié)構(gòu)式 。6213 本次的設(shè)計(jì)是在反復(fù)的修改中完成的，鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容， 鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問(wèn) 題的能力得到了強(qiáng)化. 在設(shè)計(jì)當(dāng)中，我也遇到了一些問(wèn)題,除了上述的以外比如 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 60 頁(yè) 共 63 頁(yè) 在有些設(shè)計(jì)部分并沒(méi)有完全嚴(yán)格計(jì)算，參考的一些普遍車床的數(shù)據(jù)在保證安全 可靠的基礎(chǔ)上做到了盡量滿足工藝要求。在此過(guò)程中不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn) 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，設(shè)計(jì)過(guò) 程培養(yǎng)了我認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度，這對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作都有積極的意義，也會(huì)是 我大學(xué)積累的一筆非常寶貴的財(cái)富。 7.2 課題展望 一個(gè)國(guó)家的金屬切削機(jī)（機(jī)床）的擁有量，產(chǎn)量，品種和質(zhì)量如何，是衡 量其工業(yè)水平的標(biāo)志之一，因此機(jī)床工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)這重要地位。 我國(guó)機(jī)床工業(yè)的任務(wù)是將其推進(jìn)到真正能成為機(jī)械工業(yè)“總工程師”的地位， 達(dá)到能提供適用、先進(jìn)、配套成龍的加工技術(shù)與加工裝備的新高度，改變那種 一般機(jī)床產(chǎn)品水平重復(fù)現(xiàn)象。是整個(gè)行業(yè)的經(jīng)營(yíng)決策逐步轉(zhuǎn)移到以機(jī)械加工社 會(huì)效益魏重點(diǎn)，以適應(yīng)進(jìn)步的市場(chǎng)需求魏軸心，參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，分層次的 利用世界機(jī)床工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的外界條件，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、完善行業(yè)體制，形成 自我改造、自我發(fā)展的良性循環(huán)，提高管理水平，開(kāi)拓一個(gè)以堅(jiān)持社會(huì)主義有 計(jì)劃的商品經(jīng)濟(jì)為特征，同時(shí)有具備國(guó)際現(xiàn)代技術(shù)水平的機(jī)床工業(yè)新局面。 臥式車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 61 頁(yè) 共 63 頁(yè) 參考文獻(xiàn) 【1】馮辛安主編. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 第 2 版 大連理工大學(xué) 北京:機(jī)械 工業(yè)出版社, 2007.12 【2】黃如林主編. 切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004.7 【3】吳宗澤主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 清華大學(xué) 北京：高 等教育出版社,2006.12 【4】濮良貴主編. 機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版 北京：高等教育出版社,2007.8 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