分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【Nmin=50rmin Nmax=400rmin Z=7 φ=1.41 P=3KW n=1430rmin】,Nmin=50rmin Nmax=400rmin Z=7 φ=1.41 P=3KW n=1430rmin,分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【Nmin=50rmin,Nmax=400rmin,Z=7,φ=1.41,分級(jí) 課 程 設(shè) 計(jì) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 寧哈爾濱理工大學(xué) 課程設(shè)計(jì)(論文) 分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(題目6) 所在學(xué)院 機(jī)械學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 2013年 月 日 摘要 設(shè)計(jì)機(jī)床得主傳動(dòng)變速系統(tǒng)時(shí)首先利用傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法求出理想解和多個(gè)合理解。根據(jù)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)及主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性要求，分析了機(jī)電關(guān)聯(lián)分級(jí)調(diào)速主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法。從主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)入手，確定最佳機(jī)床主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性匹配方案，計(jì)算和校核相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。本說(shuō)明書(shū)著重研究機(jī)床主傳動(dòng)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(dòng)參數(shù)以變速箱展開(kāi)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(dòng)系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡(jiǎn)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(guò)對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)的分析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開(kāi)圖及剖視圖 關(guān)鍵詞: 分級(jí)變速；傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳動(dòng)副， Abstract The design of the machine tool main drive variable speed system firstly, the transmission system design method to find the ideal solution and more close understanding. According to the numerical control machine tool main drive system and main shaft power and torque characteristic requirements, analysis of the mechanical and electrical correlation change speed main drive system design principle and method. From the main drive system structure of network, and makes sure the best spindle power and torque characteristic match scheme, calculate and check related movement parameters and dynamic parameters. This manual mainly study machine tool main drive system design procedure and design method, has determined according to the kinematic parameters of the transmission expansion plan with the total center distance minimum as the goal, draws up the speed control system of variable speed scheme, in order to obtain the optimal scheme and the design of the high efficiency. In the machine tool main drive system, in order to reduce the number of gear, simplify the structure, shorten the axial size, with gear design method is trial, gather together algorithm, calculation of trouble and not easy to find out the reasonable design scheme. This article through to the main drive system of the triple sliding gear transmission characteristics analysis and research, draw parts working drawing and spindle box expansion plan and sectional view. Key words：step speed changing；Main axle power rate；Sliding gear. 目錄 摘要 ………………………………………………………………………………1 目錄 …………………………………………………………………………………3 第一章 緒論 ……………………………………………………………………………5 1.1課程設(shè)計(jì)目的………………………………………………………………………5 1.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及基本要求………………………………………………………5 1.2.1 課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù)……………………………………………5 1.2.2 技術(shù)要求…………………………………………………………………………5 第二章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) ……………………………………………………………………6 2.1 確定轉(zhuǎn)速圖…………………………………………………………………………6 2.2 主軸.傳動(dòng)件計(jì)算…………………………………………………………………8 2.2.1 計(jì)算轉(zhuǎn)速……………………………………………………………………………8 2.2.2主軸誤差計(jì)算………………………………………………………………………9 第三章 動(dòng)力計(jì)算 …………………………………………………………………10 3.1 主軸.傳動(dòng)軸直徑初選…………………………………………………………10 3.2 齒輪參數(shù)確定、齒輪應(yīng)力計(jì)算 ………………………………………………11 3.3 主軸合理跨距的計(jì)算…………………………………………………………14 3.4 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………16 3.4.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd…………………………………………………………………16 3.4.2選擇帶型…………………………………………………………………………17 3.4.3驗(yàn)證帶速并確定帶輪的基準(zhǔn)直徑………………………………………………17 3.4.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角…………………………………18 3.4.5確定帶的根數(shù)z……………………………………………………………………19 3.4.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸…………………………………………………………19 3.4.7確定帶的張緊裝置…………………………………………………………19 3.4.8計(jì)算壓軸力……………………………………………………………………20 第四章 主軸零部件選擇及校核 ……………………………………………………22 4.1 選擇電動(dòng)機(jī),軸承，鍵和操縱機(jī)構(gòu)…………………………………………………22 4.1.1電動(dòng)機(jī)的選擇…………………………………………………………22 4.1.2 軸承的選擇…………………………………………………………22 4.1.3 單位（mm）…………………………………………………………22 4.1.4變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇：……………………………………………………22 4.2 Ⅱ軸剛度校核…………………………………………………………23 4.3 軸承壽命校核…………………………………………………………24 第五章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………25 5.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案…………………………………………25 5.2展開(kāi)圖及其布置………………………………………………………………25 5.3 I軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)…………………………………………………………25 5.4 齒輪塊設(shè)計(jì)………………………………………………………………………26 5.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………27 5.6 主軸組件設(shè)計(jì)…………………………………………………………………28 5.6.1 各部分尺寸的選擇……………………………………………………………28 5.6.2 主軸軸承……………………………………………………………………29 5.6.3 主軸與齒輪的連接……………………………………………………………30 5.6.4 潤(rùn)滑與密封……………………………………………………………………30 5.6.5 其他問(wèn)題……………………………………………………………………30 結(jié)束語(yǔ) ……………………………………………………………………………31 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………31 心得 ………………………………………………………………………………32 第一章 緒論 1.1 課程設(shè)計(jì)的目的 1．通過(guò)設(shè)計(jì)，能夠運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí)，及生產(chǎn).習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。 2．通過(guò)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(xiě)技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。 3．通過(guò)設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、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(shí)和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。 4．通過(guò)設(shè)計(jì)，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(wèn)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)內(nèi)容及基本要求 1.2.1 課程設(shè)計(jì)題目和主要技術(shù)參數(shù) 題目6：分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 技術(shù)參數(shù)：Nmin=50r/min；Nmax=400r/min； Z=7級(jí)；公比為1.41； 電動(dòng)機(jī)功率P=3kW；電機(jī)轉(zhuǎn)速n=1430r/min 1.2.2 技術(shù)要求 1. 各滑移齒輪塊采用單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。 2. 利用電動(dòng)機(jī)完成換向和制動(dòng)。 3. 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 第二章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 2.1 確定轉(zhuǎn)速圖 1 由任務(wù)書(shū)可知轉(zhuǎn)速的最大范圍與最小范圍 則可以確定轉(zhuǎn)速范圍：Rn== 400/50=8 2 確定轉(zhuǎn)速數(shù)列。 查表可得出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，根據(jù)公比（1.41=1.068）然后每隔7個(gè)數(shù)取一個(gè)值，首先取值50r/min，確定主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為50 r/min、71 r/min、100r/min、140 r/min、200 r/min、280 r/min、400 r/min共7級(jí)。 3 定傳動(dòng)組數(shù)，選出結(jié)構(gòu)式。畫(huà)結(jié)構(gòu)網(wǎng)。 因?yàn)閦=7.即：按照Z(yǔ)=8=2×2×2。 確定其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖。 圖2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) Z=21×22×23 4. 繪制轉(zhuǎn)速圖，如圖2-2 圖2-2 系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖 5.繪制主傳動(dòng)系統(tǒng)，如圖2-3 圖2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 6.確定齒輪齒數(shù)。 (1)、齒數(shù)計(jì)算 基本組傳動(dòng)比分別為1/1.41 1/2 Sz= 72 75 84 93 96 …… 取Sz=72,小齒輪齒數(shù)分別為:31 24 Z1 / Z1’ =31/41, Z2 / Z2’ =24/48 第二擴(kuò)大組傳動(dòng)比分別為1/1.18、1/2.36 Sz=77 8185…… 取Sz=77,小齒輪齒數(shù):35 23 Z4/Z4’=35/42，Z5/Z5’=23/54 第三擴(kuò)大組傳動(dòng)比分別為1、1/2.8 Sz=80 84 88…… 取Sz=80,小齒輪齒數(shù):40 21 Z4/Z4’=40/40，Z5/Z5’=21/59 (2)校核各級(jí)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差 實(shí)際傳動(dòng)比所造成主軸轉(zhuǎn)速誤差 ，其中為實(shí)際轉(zhuǎn)速，n為標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。 N 400 280 200 140 100 71 50 n 394 281 197 141 101 70.9 50.6 誤差值 1.5% 0.5% 1.5% 0.5% 1.3% 0.1% 1.3% 以上誤差值均小于4.1% 故合格. 2.2 主軸.傳動(dòng)件計(jì)算 2.2.1 計(jì)算轉(zhuǎn)速 （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=100r/min。 （2）確定各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。Ⅱ軸共有3級(jí)轉(zhuǎn)速：160 r/min、224r/min、315 r/min。若經(jīng)傳動(dòng)副Z/ Z傳動(dòng)主軸，則只有315r/min傳遞全功率；若經(jīng)傳動(dòng)副Z/ Z傳動(dòng)主軸，全部傳遞全功率，其中160r/min是傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速， 故其計(jì)算轉(zhuǎn)速nⅡj=100 r/min；Ⅰ 軸有1級(jí)轉(zhuǎn)速，且都傳遞全功率，所以其計(jì)算轉(zhuǎn)速nⅠj=280 r/min。各計(jì)算轉(zhuǎn)速入表。 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸 號(hào) Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 450 160 80 （3） 確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。齒輪Z裝在主軸上并具有共3級(jí)轉(zhuǎn)速，其中只有80r/min傳遞全功率，故Zj=100 r/min。 齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速 序號(hào) Z Z Z Z Z Z n 710 710 450 280 280 100 2.2.2主軸誤差計(jì)算 實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過(guò)±10(-1)％,即 |實(shí)際轉(zhuǎn)速n`-標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速n| ------------------------------- 〈 10(-1)％ 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速n 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速n=50r/min時(shí) 各級(jí)轉(zhuǎn)速都滿(mǎn)足要求，因此不需要修改齒數(shù)。 第三章 動(dòng)力計(jì)算 3.1 主軸.傳動(dòng)軸直徑初選 （1）傳動(dòng)軸軸徑初定 Ⅰ軸：p=3kw,n=710r/min,=0.5帶入公式： =24.6mm,圓整取d=25mm Ⅱ軸：p=3kw,n=500r/min,=0.5 =29.68mm,圓整取d=30mm III軸：p=3kw,n=280r/min,=0.5帶入公式： =36.9mm,圓整取d=37mm （2）主（Ⅲ）軸軸頸直徑確定： 查表選擇主軸前端直徑D1=80mm,后端直徑D2=64mm 軸承內(nèi)徑d/D小于0.7 則取d=50mm 材料：45鋼。熱處理：調(diào)治Hre22-28 主軸懸伸量： a/D1=1.25--2.5 a=(1.25—2.5)D1=(1.25—2.5)x(80+64/2)=90—180 取a=120mm 3.2 齒輪參數(shù)確定、齒輪應(yīng)力計(jì)算 （1） 齒輪模數(shù)的初步計(jì)算 一般同一組變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最小的齒輪，按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度由文獻(xiàn)[5]公式（8）進(jìn)行計(jì)算： 式中： 為了不產(chǎn)生根切現(xiàn)象，并且考慮到軸的直徑，防止在裝配時(shí)干涉，對(duì)齒輪的模數(shù)作如下計(jì)算和選擇： a).u=z1/z1’=24/48,nj =710r/min mj=16338 3=2.33 取m1=2.5 b).u=z2/z2’=23/54,nj =500r/min mj=16338 3=2.7 取m2=3 c).u=z3/z3’=21/59,nj =280r/min mj=16338 3=3.77取m3=4 （2） 齒輪參數(shù)的確定 計(jì)算公式如下： 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 =6 （3）基本組齒輪計(jì)算。 齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2` 齒數(shù) 31 41 24 48 分度圓直徑 77.5 102.5 60 120 齒頂圓直徑 82.5 107.5 65 125 齒根圓直徑 71.25 96.25 53.75 113.75 齒寬 20 20 20 20 表3-1基本組齒輪尺寸 按基本組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取240HB。計(jì)算如下： ① 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(dòng)機(jī)功率，N=3kW; -----計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）. =100（r/min）; m-----初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=5（mm）; B----齒寬（mm）;B=30（mm）; z----小齒輪齒數(shù)；z=17; u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比,u=4; -----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）, =160（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(xiàn)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)，取=0.60 ----功率利用系數(shù)，取=0.78 -----材料強(qiáng)化系數(shù)， =0.60 -----工作狀況系數(shù)，取=1.1 -----動(dòng)載荷系數(shù)，取=1 ------齒向載荷分布系數(shù)，=1 Y------齒形系數(shù)，Y=0.386； ----許用接觸應(yīng)力（MPa）,查表，取=650 Mpa； ---許用彎曲應(yīng)力（MPa），查表4-7，取=275 Mpa； 根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得： =135.2 Mpa =236.5Mpa （4）擴(kuò)大組齒輪計(jì)算。 齒輪 Z3 Z3` Z4 Z4` 齒數(shù) 35 42 23 54 分度圓直徑 105 126 69 162 齒頂圓直徑 111 132 75 168 齒根圓直徑 97.5 118.5 61.5 154.5 齒寬 24 24 24 24 表3-2 擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸 齒輪 Z5 Z5` Z6 Z6` 齒數(shù) 40 40 21 59 分度圓直徑 160 160 84 236 齒頂圓直徑 168 168 92 244 齒根圓直徑 150 150 74 226 齒寬 32 32 32 32 表3-2 擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸 按擴(kuò)大組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～286HB，平均取240HB。 同理根據(jù)基本組的計(jì)算， 查文獻(xiàn)，可得 =0.62， =0.77，=0.60，=1.1， =1，=1，m=5，=63； 可求得： =286.8Mpa =111.4Mpa 3.3 主軸合理跨距的計(jì)算 圖3-1 主軸跨距計(jì)算圖 設(shè)機(jī)床最大加工回轉(zhuǎn)直徑為?400mm,電動(dòng)機(jī)功率P=3 kw，,主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速為90r/min。已選定的前后軸徑為 ：， 定懸伸量a=120mm，主軸孔徑為30mm。 軸承剛度，主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩 ＝955×104×(2.74/63)＝415349（N.mm）設(shè)該車(chē)床的最大加工直徑為300mm。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60%，即180mm，故半徑為0.09m； 切削力（沿y軸） Fc=415.349/0.09=4615N 背向力（沿x軸） Fp=0.5 Fc=2307N 總作用力 F==5159.72N 此力作用于工件上，主軸端受力為F=2522.28N。 先假設(shè)l/a=2，l=3a=240mm。前后支承反力RA和RB分別為 RA=F×=5159.72×=7739.58N RB=F×=5159.72×=2579.86N 根據(jù)《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》得：Kr=3.39得前支承的剛度：KA= 1815.06 N/ ；KB= 1626.2 N/；==1.12 主軸的當(dāng)量外徑de=(80+60)/2=70mm，故慣性矩為 I==113.8×10-8m4 η==0.13 查《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》圖 得 =2.0，與原假設(shè)接近，所以最佳跨距=120×2.0=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=62mm，后軸徑d=55mm。后支承采用背對(duì)背安裝的角接觸球軸承。 3.4 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 輸出功率P=3kW,轉(zhuǎn)速n1=1430r/min,n2=710r/min 3.4.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd 表3-3 工作情況系數(shù) 工作機(jī) 原動(dòng)機(jī) ⅰ類(lèi) ⅱ類(lèi) 一天工作時(shí)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 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 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KA＝1.1。即 3.4.2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13－11選取。 圖3-2 根據(jù)算出的Pd＝3.3kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1430r/min ，查圖得：d d=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。 3.4.3驗(yàn)證帶速并確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》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3-4 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=200mm ① 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （為彈性滑動(dòng)率） 誤差 符合要求 ② 帶速 滿(mǎn)足5m/s300mm，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。 3.4.7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。 3.4.8計(jì)算壓軸力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝123.31N，上面已得到=165.17o，z=3，則 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(chēng)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(chēng)為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱(chēng)為輪幅（腹板），用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。 項(xiàng)目 ? 符號(hào) 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(xiàn)上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線(xiàn)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(chēng)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(duì)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 表3-7 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 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(shí))，如圖3-2a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時(shí))，如圖3-2b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時(shí))，如圖3-3c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時(shí))，如圖3-3d。 （a） （b） （c） （d） 圖3-3 帶輪結(jié)構(gòu)類(lèi)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） 第四章 主軸零部件選擇及校核 4.1 選擇電動(dòng)機(jī),軸承，鍵和操縱機(jī)構(gòu) 4.1.1電動(dòng)機(jī)的選擇： 轉(zhuǎn)速n＝1430r/min，功率P＝3kW 選用Y100L2-4 4.1.2 軸承的選擇： I軸：與帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號(hào)7007C 另一安裝端角接觸球軸承代號(hào)7008C II軸：對(duì)稱(chēng)布置角接觸球軸承代號(hào)7008C 中間布置角接觸球軸承代號(hào)7010C III軸：后端安裝雙列角接觸球軸承代號(hào)7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號(hào)7010C 中間布置角接觸球軸承代號(hào)7012C 4.1.3 單位（mm） I軸安裝帶輪處選擇普通平鍵規(guī)格： =8 安裝齒輪處選擇花鍵規(guī)格： N d II軸選擇花鍵規(guī)格： N d III軸選擇花鍵規(guī)格： N d 4.1.4變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇： 選用左右擺動(dòng)的操縱桿使其通過(guò)桿的推力來(lái)控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。 4.2 Ⅱ軸剛度校核 （1）П軸撓度校核 單一載荷下，軸中心處的撓度采用文獻(xiàn)【5】中的公式計(jì)算：: L-----兩支承的跨距； D-----軸的平均直徑； X=/L；-----齒輪工作位置處距較近支承點(diǎn)的距離； N-----軸傳遞的全功率； 校核合成撓度 -----輸入扭距齒輪撓度； -------輸出扭距齒輪撓度 ； ---被演算軸與前后軸連心線(xiàn)夾角；=144° 嚙合角=20°，齒面摩擦角=5.72°。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：=0.026；=0.084；=0.160； =0.205；=0.088；=0.025。 合成撓度 =0.238 查文獻(xiàn)【6】，帶齒輪軸的許用撓度=5/10000*L 即=0.268。 因合成撓度小于許用撓度，故軸的撓度滿(mǎn)足要求。 （2）П軸扭轉(zhuǎn)角的校核 傳動(dòng)軸在支承點(diǎn)A，B處的傾角可按下式近似計(jì)算： 將上式計(jì)算的結(jié)果代入得： 由文獻(xiàn)【6】，查得支承處的=0.001 因〈0.001，故軸的轉(zhuǎn)角也滿(mǎn)足要求。 4.3 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(duì)Ⅱ軸受力分析：如圖4-1 圖4-1 得：前支承的徑向力Fr=2642.32N。 由軸承壽命的計(jì)算公式：預(yù)期的使用壽命 [L10h]=15000h L10h=×=×=h≥[L10h]=15000h 軸承壽命滿(mǎn)足要求。 第5章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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(kāi)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，一般只畫(huà)展開(kāi)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(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)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(guò)反復(fù)思考和多次修改。在正式畫(huà)圖前應(yīng)該先畫(huà)草圖。目的是： (2) 布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。 (3) 檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí) 改正。 (4) 確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)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(kāi)圖及其布置 展開(kāi)圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，假想將各軸沿其軸線(xiàn)剖開(kāi)并將這些剖切面平整展開(kāi)在同一個(gè)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(jí)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(wú)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(xiàn)的軸上，左邊部分接通，得到一級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過(guò)空心軸中的拉桿來(lái)操縱離合器的結(jié)構(gòu)。 總布置時(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，是制動(dòng)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。 5.3 I軸（輸入軸）的設(shè)計(jì) 將運(yùn)動(dòng)帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)軸的剛度或使軸部受帶的拉力（采用卸荷裝置）。I軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是在箱外組裝好I軸在整體裝入箱內(nèi)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤(pán)上，通過(guò)法蘭盤(pán)將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。 車(chē)床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時(shí)退刀。車(chē)螺紋時(shí)，換向頻率較高。實(shí)現(xiàn)政反轉(zhuǎn)的變換方案很多，我們采用正反向離合器。正反向的轉(zhuǎn)換在不停車(chē)的狀態(tài)下進(jìn)行，常采用片式摩擦離合器。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。 在確定軸向尺寸時(shí)，摩擦片不壓緊時(shí)，應(yīng)留有0.2～0.4的間隙，間隙應(yīng)能調(diào)整。 離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得注意： 1） 摩擦片的軸向定位：由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤(pán)實(shí)現(xiàn)。其中一個(gè)圓盤(pán)裝 在花鍵上，另一個(gè)裝在花鍵軸上的一個(gè)環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)花鍵齒，和軸上的花鍵對(duì)正，然后用螺釘把錯(cuò)開(kāi)的兩個(gè)圓盤(pán)連接在一起。這樣就限制了軸向和周向德兩個(gè)自由度，起了定位作用。 2） 摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封閉 系統(tǒng)，不增加軸承軸向復(fù)合。 3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使加力環(huán)推動(dòng)擺桿和鋼球的運(yùn)動(dòng)是不可逆的，即操縱力撤 消后，有自鎖作用。 I軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當(dāng)離合器接通時(shí)才和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。但脫開(kāi)的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對(duì)轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這點(diǎn)。 齒輪與軸之間的軸承可以用滾動(dòng)軸承也可以用滑動(dòng)軸承。滑動(dòng)軸承在一些性能和維修上不如滾動(dòng)軸承，但它的徑向尺寸小。 空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤(rùn)滑。 5.4 齒輪塊設(shè)計(jì) 5.4.1齒輪塊設(shè)計(jì) 齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說(shuō)，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引起振動(dòng)和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問(wèn)題。 齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素： 1） 是固定齒輪還是滑移齒輪； 2） 移動(dòng)滑移齒輪的方法； 3） 齒輪精度和加工方法； 變速箱中齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大6dB。 工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(jí)。 為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都要選用較高的精度。大都是用7—6—6，圓周速度很低的，才選8—7—7。如果噪聲要求很?chē)?yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選6—5—5。當(dāng)精度從7—6—6提高到6—5—5時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。 不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。 8級(jí)精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。 7級(jí)精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的7級(jí)齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于7，或者淬火后在衍齒。 6級(jí)精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒輪，必須磨齒才能達(dá)到6級(jí)。 機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。 5.4.2 其他問(wèn)題 滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫(huà)法也不一樣，應(yīng)予注意。 選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機(jī)械加工時(shí)的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。 齒輪磨齒時(shí)，要求有較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的齒輪塊。有時(shí)為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。 要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠?；讫X輪在軸向位置由操縱機(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配時(shí)最后調(diào)整確定。 5.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。 首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過(guò)大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動(dòng)、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線(xiàn)間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問(wèn)題。 傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專(zhuān)門(mén)加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無(wú)困難。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸。 花鍵軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。 軸的部分長(zhǎng)度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時(shí)的過(guò)濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為65～85。 機(jī)床傳動(dòng)軸常采用的滾動(dòng)軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對(duì)軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開(kāi)，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時(shí)在沒(méi)有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號(hào)和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。 同一軸心線(xiàn)的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時(shí)加工幾個(gè)同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對(duì)于支撐跨距長(zhǎng)的箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進(jìn)刀）伸進(jìn)鏜桿，同時(shí)加工各孔；對(duì)中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免。 既要滿(mǎn)足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來(lái)達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。 兩孔間的最小壁厚，不得小于5～10，以免加工時(shí)孔變形。 花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個(gè)應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。 一般傳動(dòng)軸上軸承選用級(jí)精度。 傳動(dòng)軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動(dòng)件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對(duì)受軸向力的軸，其軸向定位就更重要。 回轉(zhuǎn)的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時(shí)應(yīng)注意： 5. 軸的長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問(wèn)題，宜由一端定位。 6. 軸承的間隙是否需要調(diào)整。 7. 整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。 8. 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。 9. 加工和裝配的工藝性等。 5.6 主軸組件設(shè)計(jì) 主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車(chē)床）或者刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。 5.6.1 各部分尺寸的選擇 主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。 1） 內(nèi)孔直徑 車(chē)床主軸由于要通過(guò)棒料，安裝自動(dòng)卡盤(pán)的操縱機(jī)構(gòu)及通過(guò)卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車(chē)床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢(shì)。 2） 軸頸直徑 前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。 3） 前錐孔直徑 前錐孔用來(lái)裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。 4） 支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度 為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長(zhǎng)度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇啵话阃扑]?。?=3～5，跨距小時(shí)，軸承變形對(duì)軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)，應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值。 跨距的大小，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿(mǎn)足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。 5.6.2 主軸軸承 1）軸承類(lèi)型選擇 主軸前軸承有兩種常用的類(lèi)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： 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0.03～0.07），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。 軸承配置時(shí)，除選擇軸承的類(lèi)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)： （2） 每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受經(jīng)向力。 （3） 兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。 （4） 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。 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(xiàn)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(xiàn)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。 5.6.3 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。 5.6.4 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0.1～0.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(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。 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? 5.6.5 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(chē)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。主軸頭部需要淬火，硬度為50～55。其他部分處理后，調(diào)整硬度為220～250。 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)兩周的課程設(shè)計(jì)，在老師的耐心指導(dǎo)和自己的努力分級(jí)變速主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)及部分計(jì)算，到這里基本結(jié)束了，這次課程設(shè)計(jì)使我充分應(yīng)用了以前所學(xué)的知識(shí)，并應(yīng)用這些知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)一步