X6132-28主傳動(dòng)設(shè)計(jì)及主軸組件設(shè)計(jì)【n=30～1500r-min Z=18 n0=1400r-min】,n=30～1500r-min Z=18 n0=1400r-min,X6132-28主傳動(dòng)設(shè)計(jì)及主軸組件設(shè)計(jì)【n=30～1500r-min,Z=18,n0=1400r-min】,x6132,28,傳動(dòng),設(shè)計(jì) 四 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目： X6132-28主傳動(dòng)設(shè)計(jì)及主軸組件設(shè)計(jì) 系： 機(jī)電工程 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)制 班級(jí)： 03-3 學(xué)號(hào)： 030110613 學(xué)生： 敬正鑫 指導(dǎo)教師： 袁洪偉(校外) 莊俊(校內(nèi)) 接受任務(wù)時(shí)間 2007.03.05 教研室主任 （簽名）　　系主任 （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 1）主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定，主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，齒輪設(shè)計(jì)，主軸組件的計(jì)算； 2）繪制X6132-28主傳動(dòng)裝配圖及床身、齒輪、主軸等零件圖； 3）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明 1)《金屬切削機(jī)床》，顧熙棠 、遲建山、胡寶珍主編（下冊(cè)），上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二冊(cè)（上），《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組編，機(jī)械工出版社，1979年。 3)《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱市教育局《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》編寫(xiě)組編著，黑龍江人民出版社，1979年，哈爾濱。 3．設(shè)計(jì)的原始參數(shù) 1）主軸轉(zhuǎn)速n=30～1500r/min，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=18，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=1400r/min。 2）工件材料是鋼和鐵： 3）銑刀直徑100毫米，齒數(shù)4， 4）銑切寬度50毫米，銑切深度2.5毫米，轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分，進(jìn)給量750毫米/分。 4．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱(chēng) 起 止 日 期 1 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)參觀(guān)實(shí)習(xí)、收集資料 2007.03.05-2007.03.18 2 主傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及主軸組件的設(shè)計(jì) 2007.03.19-2007.04.15 3 畫(huà)圖、說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)和檢查 2007.04.16-2007.05.25 4 檢查并提交畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007.05.26-2007.06.05 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說(shuō) 明 書(shū) 題 目 X6132-28主傳動(dòng)設(shè)計(jì)及 主軸組件設(shè)計(jì) 學(xué) 生 敬 正 鑫 系 別 機(jī)電工程系 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 030110613 指 導(dǎo) 教 師 袁 洪 偉 四 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目： X6132-28主傳動(dòng)設(shè)計(jì)及主軸組件設(shè)計(jì) 系： 機(jī)電工程 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)制 班級(jí)： 03-3 學(xué)號(hào)： 030110613 學(xué)生： 敬正鑫 指導(dǎo)教師： 袁洪偉(校外) 莊俊(校內(nèi)) 接受任務(wù)時(shí)間 2007.03.05 教研室主任 （簽名）　　系主任 （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 1）主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定，主傳動(dòng)設(shè)計(jì)，齒輪設(shè)計(jì)，主軸組件的計(jì)算； 2）繪制X6132-28主傳動(dòng)裝配圖及床身、齒輪、主軸等零件圖； 3）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明 1)《金屬切削機(jī)床》，顧熙棠 、遲建山、胡寶珍主編（下冊(cè)），上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二冊(cè)（上），《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組編，機(jī)械工出版社，1979年。 3)《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、哈爾濱市教育局《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》編寫(xiě)組編著，黑龍江人民出版社，1979年，哈爾濱。 3．設(shè)計(jì)的原始參數(shù) 1）主軸轉(zhuǎn)速n=30～1500r/min，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=18，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=1400r/min。 2）工件材料是鋼和鐵： 3）銑刀直徑100毫米，齒數(shù)4， 4）銑切寬度50毫米，銑切深度2.5毫米，轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分，進(jìn)給量750毫米/分。 4．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱(chēng) 起 止 日 期 1 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)參觀(guān)實(shí)習(xí)、收集資料 2007.03.05-2007.03.18 2 主傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及主軸組件的設(shè)計(jì) 2007.03.19-2007.04.15 3 畫(huà)圖、說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)和檢查 2007.04.16-2007.05.25 4 檢查并提交畢業(yè)設(shè)計(jì) 2007.05.26-2007.06.05 摘 要 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主軸組件設(shè)計(jì)是金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是X6132-28主傳動(dòng)設(shè)計(jì)及主軸組件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中根據(jù)已知條件 ，確定了主電動(dòng)機(jī)功率、傳動(dòng)系統(tǒng)公比、變速組和傳動(dòng)副數(shù)目、計(jì)算了齒輪齒數(shù)，繪制了轉(zhuǎn)速圖，并進(jìn)行了主傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了齒輪設(shè)計(jì)，主軸軸承的配置和主軸結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定及主軸組件的剛度驗(yàn)算。 關(guān)鍵詞：銑床，主傳動(dòng)系統(tǒng)，主軸組件 ABSTRCT The master drive system design and the main axle module design is in the metal-cutting machine tool design important content, this graduation project's topic is the X6132-28 master drive design and the main axle module design. In the design acts according to the datum, had determined the main motor power, the transmission system common ratio, the speed change group and the transmission vice-number, have calculated the gear number of teeth, has drawn up the rotational speed chart, and has carried on the master drive structural design. Based on this has carried on the gear design, main shaft bearing's disposition and the main axle design parameter determination and the main axle module's rigidity checking calculation. Keywords: Milling machine， master drive system， main axle module 第I頁(yè) 目 錄 中文摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要………………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒論 1.1 機(jī)床的用途及性能…………………………………………………………………1 1.2 機(jī)床的主要規(guī)格參數(shù)………………………………………………………………3 第2章 主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定…………………………………………4　 第3章 X6132—28主傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.1 轉(zhuǎn)速圖的擬定………………………………………………………………………9 3.1.1 確定公比…………………………………………………………………5 3.1.2 確定變速組和傳動(dòng)副數(shù)目…………………………………………………5 3.1.3 確定傳動(dòng)順序順序方案………………………………………………5 3.1.4 確定擴(kuò)大順序方案……………………………………………………6 3.1.5擬定轉(zhuǎn)速圖………………………………………………………………9 3.2 齒輪齒數(shù)的確定 …………………………………………………………………17 3.2.1 確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意下面這些問(wèn)題……………………………10 3.2.2 本設(shè)計(jì)中的基本變速組和第一擴(kuò)大組齒輪齒數(shù)的確定………12 3.2.3 設(shè)計(jì)中第二擴(kuò)大組齒輪齒數(shù)的確定………………………………13 3.2.4 檢查相鄰齒輪的齒數(shù)差 ……………………………………………13 3.2.5 校核 ……………………………………………………………………16 3.2.6齒輪的布置與排列 ……………………………………………………17 3.3 主傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………21 3.3.1 傳動(dòng)的布局及變速方式 ……………………………………………17 3.3.2 主傳動(dòng)的開(kāi)停裝置……………………………………………………18 3.3.3 主傳動(dòng)的制動(dòng)裝置……………………………………………………18 3.3.4 主傳動(dòng)的換向裝置……………………………………………………18 3.3.5 計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定………………………………………………………21 第4章 齒輪設(shè)計(jì) 4.1 齒輪、的設(shè)計(jì) …………………………………………………………25 4.1.1 計(jì)算 ………………………………………………………………………23 4.1.2 驗(yàn)算齒根彎曲強(qiáng)度………………………………………………………24 4.1.3 齒輪與齒輪的幾何尺寸計(jì)算：………………………………25 4.2 其它齒輪參數(shù)的確定 ……………………………………………………………26 第5章 主軸組件的計(jì)算 5.1 主軸組件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 ………………………………………………………30 5.1.1 搜集和分析資料…………………………………………………………27 5.1.2 主軸組件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 ………………………………………………30 5.2 主軸的結(jié)構(gòu)和組件的布置………………………………………………………31 5.2.1 主軸的材料與、熱處理和技術(shù)要求……………………………………31 5.2.2 主軸軸承…………………………………………………………………31 5.3 主軸組件的剛度驗(yàn)算……………………………………………………………38 5.3.1 主軸的受力分析…………………………………………………………35 5.3.2 主軸組件的剛度驗(yàn)算……………………………………………………38 5.4 主傳動(dòng)系統(tǒng)中各軸承的參數(shù)確定………………………………………………40 第6章 結(jié)論………………………………………………………………………………41 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………42 致謝……………………………………………………………………………………………43 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 緒 論 1.1機(jī)床的用途及性能 X6132、X6132A型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床屬于通用機(jī)床。主要適用于機(jī)械工廠(chǎng)中加工車(chē)間、工具車(chē)間和維修車(chē)間的成批生產(chǎn)、單件、小批生產(chǎn)。 這種銑床可用圓柱銑刀、圓盤(pán)銑刀、角度銑刀、成型銑刀和端面銑刀加工各種平面、斜面、溝槽等。如果配以萬(wàn)能銑頭、圓工作臺(tái)、分度頭等銑床附件，還可以擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍。 X6132、X6132A型銑床的工作臺(tái)可向左、右各回轉(zhuǎn)450，當(dāng)工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，采用分度頭時(shí)，可以加工各種螺旋面。 X6132型機(jī)床三向進(jìn)給絲杠為梯形絲杠，X6132A型機(jī)床三向進(jìn)給絲杠為滾珠絲杠。 X6132/1、X6132A/1型數(shù)顯萬(wàn)能升降臺(tái)銑床是在X6132、X6132A型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床的基礎(chǔ)上，在縱向、橫向增加兩個(gè)坐標(biāo)的數(shù)字顯示裝置的一種變型銑床，該銑床具有普通萬(wàn)能升降臺(tái)銑床的全部性能外，借助于數(shù)字顯示裝置還能作到加工和測(cè)量同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)位移數(shù)字顯示，既保證了工件加工質(zhì)量，又減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，配上萬(wàn)能銑頭還可以進(jìn)行鏜孔加工。 1.2機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù) 工作臺(tái)： 工作臺(tái)工作面積（寬×長(zhǎng)）（毫米）……………………………………...320×1320 工作臺(tái)最大縱向行程: 手 動(dòng)（毫米）……………………………………………………...700 機(jī) 動(dòng)（毫米）……………………………………………………...680 工作臺(tái)最大橫向行程： 手 動(dòng)（毫米）……………………………………………………..255 機(jī) 動(dòng)（毫米）……………………………………………………..240 工作臺(tái)最大垂直行程： 手 動(dòng)（毫米）……………………………………………………..320 機(jī) 動(dòng)（毫米）……………………………………………………..300 工作臺(tái)最大回轉(zhuǎn)角度（度）：………………………………………..±45 o T 型 槽 數(shù)……………………………………………………………3 T型槽寬度（毫米）…………………………………………………18 T型槽間距離(毫米)…………………………………………………..70 主要聯(lián)系尺寸： 主軸中心線(xiàn)到工作臺(tái)面距離 最 ?。ê撩祝?0 最 大（毫米）………………………………………………………350 床身垂直導(dǎo)軌至工作臺(tái)中心距離 最 小（毫米）………………………………………………………215 最 大（毫米）……………………………………………………....470 主軸中心線(xiàn)至懸梁的距離（毫米）………………………………………..155 主傳動(dòng)、進(jìn)給傳動(dòng)： 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)……………………………………………………………18 主軸轉(zhuǎn)速范圍（轉(zhuǎn)/分）………………………………………………...30~1500 工作臺(tái)進(jìn)給量級(jí)數(shù)……………………………….……………………...18 工作臺(tái)進(jìn)給范圍（毫米/分） 縱 向………………………………………………………………….23.5~1180 橫 向………………………………………………………………...23.5~1180 垂直 向…………………………………………………………………...8~394 工作臺(tái)橫向及縱向快速移動(dòng)量 （毫米/分）…………………………………………………..2300 工作臺(tái)垂直快速移動(dòng)量 （毫米/分）…………………………………………………..770 動(dòng)力參數(shù)，外形尺寸、重量： 進(jìn)給電機(jī) 功 率（千瓦）………………………………………………………….1.5 冷卻泵電機(jī) 功 率（千瓦）………………………………………………………….0.125 冷卻泵輸出流量（升/分）……………………………………………………22 機(jī)床外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）（毫米）……………………………..2294×1770×1665 機(jī)床重量（公斤）……………………………………………………………..2650 第1頁(yè) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 承載能力： 被加工工件最大重量（公斤）………………………………………….........500 數(shù)顯裝置分辨率（毫米）（X6132/1、X6132A/1）………………………….0.005 數(shù)顯有效坐標(biāo)測(cè)量范圍（毫米）（X6132/1、X6132A/1）： 縱向×橫向…………………………………………………700×255 第2章 主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 電動(dòng)機(jī)功率是計(jì)算機(jī)床零件和決定結(jié)構(gòu)尺寸的主要依據(jù)。電動(dòng)機(jī)應(yīng)取恰當(dāng)?shù)墓β?，功率大了，則機(jī)床零、部件的尺寸也隨之不必要的增大，不僅浪費(fèi)材料，而且使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低負(fù)荷情況下工作，致使功率因數(shù)小，浪費(fèi)電力。如果電動(dòng)機(jī)功率取小了，則機(jī)床的技術(shù)性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，且出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷工作情況，容易燒壞電機(jī)和電器元件。 機(jī)床主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率，常用計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析相結(jié)合的方法來(lái)確定。有條件時(shí)，還輔以實(shí)測(cè)法。在我們開(kāi)始設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)，主傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)方案尚未確定，可用下面的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行粗略估算： （2-1） 式中：—機(jī)床總機(jī)械效率，對(duì)于主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，=0.70～0.85，在本設(shè)計(jì)中由于傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較高，所以我們?nèi)?.75。 銑削鋼：鋼的含碳量0.45%，抗拉強(qiáng)度極限600兆帕，銑刀直徑100毫米， 齒數(shù)4，銑切寬度50毫米，銑削深度2.5毫米，轉(zhuǎn)速750轉(zhuǎn)/分，進(jìn)給量750毫米/分。 銑削功率的計(jì)算公式為 （2-2） 式中 　　　—銑削功率（ＫＷ）； —切削力（Ｎ）； —銑削速度（m/min）。 高速鋼銑刀銑削力的計(jì)算（采用端銑刀），根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3—25為 =9.81······Z （2-3） 將已知條件=90（查表得）、=50、=0.25、=100、=2.5、Z=4代入上式即： =9.81······Z = 9.81×90×××××4 1448.38(N) 式中 —銑切寬度(mm)； —每齒進(jìn)給量（mm）； —銑刀直徑（mm）； Z—銑刀齒數(shù) 在這里算出的須乘以一個(gè)修正系數(shù) ， 式中的單位是GPa。 則 =（1448.38×0.422）×235.5× 3.2（kw） 所以 P=(kw) 本設(shè)計(jì)中選擇主電機(jī)的功率選5.5kw，轉(zhuǎn)速為1440（轉(zhuǎn)/分）。 第45頁(yè) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第3章 X6132—28主傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.1 轉(zhuǎn)速圖的擬定 已知主軸轉(zhuǎn)速為n=30～1500r/min，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=18，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=1400r/min. 3.1.1 確定公比 由公式 == （3-1） = 3.1.2 確定變速組和傳動(dòng)副數(shù)目 大多數(shù)機(jī)床廣泛應(yīng)用滑移齒輪變速，為了滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操縱方便的要求，通常采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪，因此，主軸轉(zhuǎn)速為18級(jí)的變速系統(tǒng)需要3個(gè)變速組，即Z=18=3×3×2。 3.1.3 確定傳動(dòng)順序方案 按照傳動(dòng)順序，各變速組排列方案有： 18=3×3×2 18=3×2×3 18=2×3×3 根據(jù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，應(yīng)遵守傳動(dòng)副“前多后少”的原則，選擇18=3×3×2 方案。 3.1.4 確定擴(kuò)大順序方案 傳動(dòng)順序確定之后，還可列出若干不同擴(kuò)大順序方案。如無(wú)特殊要求，應(yīng)根據(jù)“前密后疏”的原則，使擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致，這樣可得到最佳的傳動(dòng)方案，其結(jié)構(gòu)式為 根據(jù)式，檢查最后擴(kuò)大組的變速范圍： ，合乎要求 故可選定上述傳動(dòng)方案是合理的。 3.1.5擬定轉(zhuǎn)速圖 根據(jù)已確定的結(jié)構(gòu)式便可擬定轉(zhuǎn)速圖，應(yīng)注意解決定比傳動(dòng)和分配傳動(dòng)比，合理確定傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速。 3.1.5.1 定比傳動(dòng) 在變速傳動(dòng)系統(tǒng)中采用定比傳動(dòng)，主要考慮傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)和性能等方面要求，以及滿(mǎn)足不同用戶(hù)的使用要求。在本設(shè)計(jì)中，銑床的總降速比，若每一個(gè)變速組的最小降速比均取1/4，則三個(gè)變速組的總降可達(dá)到1/4×1/4×1/4=1/64，故無(wú)需要增加降速傳動(dòng)。但是，為使中間兩個(gè)變速組做到降速緩慢，以利于減少變速箱的徑向尺寸，故在Ⅰ—Ⅱ軸間增加一對(duì)降速傳動(dòng)齒輪，這樣，也有利于設(shè)計(jì)變型機(jī)床，因?yàn)橹灰淖冞@對(duì)降速齒輪傳動(dòng)比，在其他三個(gè)變速組不變的情況下，就可以將主軸的18種轉(zhuǎn)速同時(shí)提高或降低，以便滿(mǎn)足不同用戶(hù)的需要。 3.1.5.2 分配降速比 前面已確定，18=3×3×2共需三個(gè)變速組，并在Ⅰ—Ⅱ軸間增加一對(duì)降速傳動(dòng)齒輪，因此，轉(zhuǎn)速圖上有五根傳動(dòng)軸，如圖（a）所示。畫(huà)五根距離相等的豎直線(xiàn)（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）代表五根軸；畫(huà)18根距離相等的水平線(xiàn)代表18級(jí)轉(zhuǎn)速，這樣便形成了傳動(dòng)軸格線(xiàn)和轉(zhuǎn)速格線(xiàn)。 1)在主軸Ⅴ上標(biāo)出18級(jí)轉(zhuǎn)速：30～1500r/min，在第Ⅰ軸上用A點(diǎn)代表電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=1440r/min；最低轉(zhuǎn)速用E點(diǎn)標(biāo)出，因此A、E兩點(diǎn)聯(lián)線(xiàn)相距17格，即代表總降速傳動(dòng)比。 2）決定Ⅳ、Ⅴ軸之間的最小降速傳動(dòng)比：一般銑床的工作特點(diǎn)是間斷切削，為了提高主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，主軸上齒輪應(yīng)大一些，能起到飛輪的作用，所以最后一個(gè)變速組的降速傳動(dòng)比取。按公比，查表可知，，即，從E點(diǎn)向上數(shù)六格（6lg）,在Ⅳ軸上找出D點(diǎn)，DE傳動(dòng)線(xiàn)表示Ⅳ—Ⅴ軸間變速組（第二擴(kuò)大組）的降速傳動(dòng)比。 3)決定其余變速組的最小傳動(dòng)比：根據(jù)降速前慢后快的原則，Ⅲ—Ⅳ軸間變速組（第一擴(kuò)大組），取u=,即從D點(diǎn)向上數(shù)四格（4lg），在Ⅲ軸上找出C點(diǎn)用CD傳動(dòng)線(xiàn)表示；同理，Ⅱ—Ⅲ軸間取u=，用BC傳動(dòng)線(xiàn)表示；Ⅰ—Ⅱ軸間取u=，用AB傳動(dòng)線(xiàn)表示。 3.1.5.3 畫(huà)出各變速組其他傳動(dòng)線(xiàn)（圖b），Ⅰ—Ⅱ軸間有一對(duì)齒輪傳動(dòng)，轉(zhuǎn)速圖上為一條AB傳動(dòng)線(xiàn)。Ⅱ—Ⅲ軸間為基本組，有三對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比指數(shù)=1，故三條傳動(dòng)線(xiàn)在轉(zhuǎn)速圖上各相距一格，從C點(diǎn)向上每隔一格取、 點(diǎn)，連線(xiàn)B和B得基本組三條傳動(dòng)線(xiàn)，它們的傳動(dòng)比分別為、、。 Ⅲ—Ⅳ軸間為第一擴(kuò)大組也有三對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比指數(shù)=3三條傳動(dòng)線(xiàn)在轉(zhuǎn)速圖上各相距三格，CD2、CD1和CD，它們的傳動(dòng)比分別為，，。Ⅳ—Ⅴ軸間為第二擴(kuò)大組，有兩對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比指數(shù)，兩條傳動(dòng)線(xiàn)在轉(zhuǎn)速圖上應(yīng)相距九格，即DE1和DE，它們的傳動(dòng)比分別為和。 3.1.5.4 畫(huà)出全部傳動(dòng)線(xiàn)（圖c），即為本設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖。如前所述，轉(zhuǎn)速圖兩軸之間的平行線(xiàn)代表同一對(duì)齒輪傳動(dòng)，所以畫(huà)Ⅲ—Ⅳ軸間的的傳動(dòng)線(xiàn)時(shí)，應(yīng)從C1、C2兩點(diǎn)分別畫(huà)出CD、CD1、CD2的平行線(xiàn)，使Ⅳ軸得到九種轉(zhuǎn)速。同理，畫(huà)Ⅳ—Ⅴ軸間的傳動(dòng)線(xiàn)時(shí)，應(yīng)畫(huà)九條與DE平行的線(xiàn)，九條與DE1平行的線(xiàn)，使主軸得到18種轉(zhuǎn)速。 圖3-1 降速比傳動(dòng)線(xiàn) 圖3-2 變速組傳動(dòng)線(xiàn) 圖3-3 X6132-28銑床主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖 3.2 齒輪齒數(shù)的確定 3.2.1 確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意下面這些問(wèn)題 1．齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過(guò)大，一般推薦齒數(shù)各SZ≤100～120。 2．齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過(guò)小，應(yīng)考慮： 1）最小齒輪不產(chǎn)生根切現(xiàn)象，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪可取。 2）受結(jié)構(gòu)限制的各齒輪（尤其是最小齒輪），應(yīng)能可靠地裝到軸上或進(jìn)行套裝；齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚a≥2m（m為模數(shù)），以保證有足夠的強(qiáng)度，避免出現(xiàn)變形或斷裂現(xiàn)象。 3）兩軸間最小中心距應(yīng)取得適宜。若齒數(shù)和太小，則中心距過(guò)小，將導(dǎo)致兩軸上的軸承及其他結(jié)構(gòu)之間的距離過(guò)近或相碰。 3.2.2 本設(shè)計(jì)中的基本變速組和第一擴(kuò)大組齒輪齒數(shù)的確定 設(shè)這兩組變速組的模數(shù)相同，對(duì)于變速組內(nèi)齒輪模數(shù)相同時(shí)齒輪齒數(shù)的確定，一般有兩種方法（計(jì)算法和查表法），本設(shè)計(jì)采用計(jì)算法求齒輪齒數(shù)。 在變速組內(nèi)，各對(duì)齒輪的齒數(shù)之比，必須滿(mǎn)足轉(zhuǎn)速圖上已經(jīng)確定的傳動(dòng)比；當(dāng)各對(duì)齒輪的模數(shù)相同，且不采用變位齒輪時(shí)，則各對(duì)齒輪的齒數(shù)和必然相等可列出： 即可得： 式中：—分別為j齒輪副的主動(dòng)與從動(dòng)齒輪的齒數(shù)； —j齒輪副的傳動(dòng)比； —齒輪副的齒數(shù)和。 3.2.2.1 Ⅱ軸與Ⅲ軸間的齒輪（基本變速組）確定 該變速組內(nèi)有三對(duì)齒輪，其傳動(dòng)比為 最小齒輪一定在最大降速比的這對(duì)齒輪副中，即，根據(jù)具體 結(jié)構(gòu)情況取，則，齒數(shù)和。 然后，確定其它兩對(duì)齒輪副的齒數(shù)。 傳動(dòng)比為的齒輪副： 傳動(dòng)比的齒輪副： 3.2.2.2 Ⅲ軸Ⅳ與軸間齒輪副的確定（第一擴(kuò)大組） 該變速組內(nèi)的三對(duì)齒輪為： 最小齒輪在這對(duì)齒輪副中，即，根據(jù)具體結(jié)構(gòu)情況取，則，齒數(shù)和，然后確定其他兩對(duì)齒輪副的齒數(shù)。 傳動(dòng)比為的齒輪副： 傳動(dòng)比的齒輪副： 3.2.3 設(shè)計(jì)中第二擴(kuò)大組齒輪齒數(shù)的確定 設(shè)本變速組的模數(shù)不相等。 設(shè)一個(gè)變速組內(nèi)有兩個(gè)齒輪副，分別采用兩種不同模數(shù)，其齒數(shù)和為，如果不采用變位齒輪，因各齒輪副的中心距A必須相等，可寫(xiě)出： 所以 則可得： 設(shè) 即可得： 式中：—無(wú)公因數(shù)的整數(shù)；K—整數(shù)。 在計(jì)算這類(lèi)似不同模數(shù)齒輪齒數(shù)時(shí)，首先定出變速組內(nèi)不同的模數(shù)；根據(jù)式計(jì)算出；選擇K值，由式計(jì)算各齒輪副的齒數(shù)和（應(yīng)考慮齒數(shù)和不致過(guò)大或過(guò)?。话锤鼾X輪副的傳動(dòng)比分配齒數(shù)。 Ⅳ軸和Ⅴ軸齒輪副的確定（第二擴(kuò)大組），該變速組中有兩對(duì)齒輪，其傳動(dòng)比為，考慮實(shí)際受力情況相差較大，齒輪副的模數(shù)分別選擇為。 由式可得： 為了使齒數(shù)和較小并滿(mǎn)足最小齒輪齒數(shù)的要求，選取K=30，則 根據(jù)齒輪副的傳動(dòng)比齒數(shù)分配如下： 3.2.4 檢查相鄰齒輪的齒數(shù)差 軸Ⅱ和軸Ⅳ各采用了一個(gè)三聯(lián)滑移齒輪，所以在確定其齒數(shù)之后，還應(yīng)檢查相鄰齒輪的齒數(shù)差，以確保其左右移動(dòng)時(shí)能順利通過(guò)，不致相碰。 軸Ⅱ （） Z3-Z7=22-16=6>4 即合乎要求。 軸Ⅳ 合乎要求。 3.2.5 校核 確定齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求。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）之間允許有誤差，但不應(yīng)過(guò)大。由于確定齒輪齒數(shù)所造成的主軸轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差，一般不允許超過(guò)。即 （3-2） 式中： —主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速； n—主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速； —公比。 主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速的計(jì)算： 表3-1主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速如下表所示 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 n13 n14 n15 n16 n17 n18 30 37.5 47.5 60 75 95 118 150 190 235 300 375 475 600 750 950 1180 1500 所以有 經(jīng)計(jì)算得均滿(mǎn)足要求 3.2.6 齒輪的布置與排列 確定齒輪齒數(shù)之后，應(yīng)合理地布置齒輪排列方式。齒輪的排列方式將直接影響到變速箱尺寸、變速操縱的方便性及結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性等 3.2.6.1 滑移齒輪的軸向布置 變速組中的滑移齒輪一般宜布置在主動(dòng)軸上，因其轉(zhuǎn)速一般比從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速高，則其上的滑移齒輪的尺寸小，重量輕，操縱省力。 軸Ⅱ上的三聯(lián)滑移齒輪布置在主動(dòng)軸上；軸Ⅲ上的兩個(gè)兩聯(lián)滑移齒輪固定在軸上，這兩個(gè)滑移齒輪即充當(dāng)主動(dòng)輪，又起到從動(dòng)輪的角色；軸Ⅲ的三聯(lián)滑移齒輪布置在從動(dòng)軸上。 為了避免同一滑移齒輪變速組內(nèi)的兩對(duì)齒輪同時(shí)嚙合，兩個(gè)固定齒輪的間距，應(yīng)大于滑移齒輪的寬度，并留有△=1～2毫米的間隙。如下圖是本設(shè)計(jì)中主傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖，圖中所標(biāo)注的L1、L2、L3與△就說(shuō)明了這之間的關(guān)系。 圖3-4 滑移齒輪的軸向布置 3.2.6.2 一個(gè)變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列 本設(shè)計(jì)中滑移齒輪的軸向位置排列采用“窄式排列”，這樣就大大縮短了它的軸向長(zhǎng)度。 3.2.6.3 兩個(gè)變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列 Ⅱ軸至Ⅲ軸之間的兩個(gè)變速組中，其固定齒輪就是采用“相互交錯(cuò)排列”，較好地利用了空間，縮短了軸向尺寸。Ⅱ軸至Ⅲ軸之間還采用了“單公用齒輪”的變速機(jī)構(gòu)（齒輪齒數(shù)為39的齒輪就是公用齒輪），采用公用齒輪不僅減少了齒輪的數(shù)量，而且進(jìn)一步縮短了軸向尺寸。 3.3 主傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.3.1 傳動(dòng)的布局及變速方式 主傳動(dòng)的布局——整體流線(xiàn)型結(jié)構(gòu)； 變速方式——孔盤(pán)變速。 3.3.2 主傳動(dòng)的開(kāi)停裝置 開(kāi)停裝置——直接控制電動(dòng)機(jī)開(kāi)停裝置。 3.3.3 主傳動(dòng)的制動(dòng)裝置 制動(dòng)裝置——電磁離合器制動(dòng)。 3.3.4 主傳動(dòng)的換向裝置 換向裝置——電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 3.3.5 計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)，須根據(jù)不同機(jī)床的性能要求，合理確定機(jī)床的最大工作能力，即主軸所能傳遞的最大功率或最大轉(zhuǎn)矩。對(duì)于所設(shè)計(jì)機(jī)床的傳動(dòng)件尺寸，主要是根據(jù)它所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計(jì)算。傳動(dòng)件傳遞的轉(zhuǎn)矩大小與它所傳遞的功率和轉(zhuǎn)速兩個(gè)參數(shù)有關(guān)。傳動(dòng)件在傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速，能夠傳遞最大轉(zhuǎn)矩，因此，將傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速，稱(chēng)為該傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。這樣，便可根據(jù)傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速來(lái)確定額定轉(zhuǎn)矩，并選擇傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)尺寸。 3.3.5.1 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速是主軸傳遞全部功率（此時(shí)電動(dòng)機(jī)為滿(mǎn)載）時(shí)的最低轉(zhuǎn)速。從計(jì)算轉(zhuǎn)速起至最高轉(zhuǎn)速間的所有轉(zhuǎn)速都能夠傳遞全部功率，而轉(zhuǎn)矩則隨轉(zhuǎn)速增加而減少，此為恒功率工作范圍；低于主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的各級(jí)轉(zhuǎn)速所能傳遞的轉(zhuǎn)矩與計(jì)算轉(zhuǎn)速時(shí)的轉(zhuǎn)矩相等，即是該機(jī)床的最大轉(zhuǎn)矩，而功率則隨轉(zhuǎn)速的降低而減少，此為恒轉(zhuǎn)矩工作范圍。 本設(shè)計(jì)x6132-28的主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=18，其轉(zhuǎn)速圖如下圖所示，由公式可知，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 （3-3） 3.3.5.2 其他傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 如前所述，主軸從計(jì)算轉(zhuǎn)速起至最高轉(zhuǎn)速間的所有轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，因此實(shí)現(xiàn)上述主軸轉(zhuǎn)速的其他傳動(dòng)件的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速也傳遞全部功率，這些實(shí)際工作轉(zhuǎn)速中的最低轉(zhuǎn)速，就是該傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 當(dāng)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速確定后，就可以從轉(zhuǎn)速圖上確定其他各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。確定的順序通常是由后往前，即先定出位于傳動(dòng)鏈末端（靠近主軸）的傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，再順次由后往前定出各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。一般可先找出該傳動(dòng)件共有幾級(jí)實(shí)際工作轉(zhuǎn)速，再找出其中能夠夠傳遞全部功率時(shí)的那幾級(jí)轉(zhuǎn)速，最后確定能夠傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速，即為該傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 1）傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 ①Ⅳ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：從轉(zhuǎn)速圖上可以看出，Ⅳ軸共有9級(jí)轉(zhuǎn)速：118、150、190、235、300、375、475、600、750r/min。主軸在95r/min（計(jì)算轉(zhuǎn)速）至1500r/min（最高轉(zhuǎn)速）之間所有轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率。此時(shí)，Ⅳ軸若經(jīng)齒輪副傳動(dòng)主軸，它只有在375～750r/min的4級(jí)轉(zhuǎn)速時(shí)才能傳遞全部功率；若經(jīng)齒輪副傳動(dòng)主軸，則118～750r/min的9級(jí)轉(zhuǎn)速都傳遞全部功率，因此，其中的最低轉(zhuǎn)速118r/min即為Ⅳ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 ②Ⅲ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：同理，Ⅲ軸上共有3級(jí)轉(zhuǎn)速：300、375、475r/min。此時(shí)，經(jīng)齒輪副（、）傳動(dòng)Ⅳ軸，所得到9級(jí)轉(zhuǎn)速能夠傳遞全部功率。因此，Ⅲ軸上的這3級(jí)轉(zhuǎn)速也都能傳遞全部功率，其中的最低轉(zhuǎn)速300r/min即為Ⅲ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 其余依此類(lèi)推，各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下： 軸 序 號(hào) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 計(jì)算轉(zhuǎn)速 1450 600 300 118 95 2）齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 ①齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：齒輪裝在Ⅳ軸上，從轉(zhuǎn)速圖可知，共有118～750r/min9級(jí)轉(zhuǎn)速，經(jīng)齒輪副傳動(dòng)主軸得到235～1500r/min9級(jí)轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，故齒輪的這9級(jí)轉(zhuǎn)速也都能傳遞全部功率，其中最低轉(zhuǎn)速118r/min即為齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 ②齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：齒輪裝在Ⅴ軸上，共有235～1500r/min9級(jí)轉(zhuǎn)速，都能傳遞全部功率，其最低轉(zhuǎn)速235r/min即為齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 ③齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：齒輪裝在Ⅳ軸上，共有118～750r/min9級(jí)轉(zhuǎn)速。其中375～750r/min的4級(jí)轉(zhuǎn)速（經(jīng)齒輪副，使主軸得到95～190r/min的4級(jí)轉(zhuǎn)速）能傳遞全部功率；而118～300r/min的5級(jí)轉(zhuǎn)速（經(jīng)齒輪副，使主軸得到30～75r/min的5級(jí)轉(zhuǎn)速都低于主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速95r/min，不能傳遞全部功率。因此，齒輪能夠傳遞全部功率的4級(jí)轉(zhuǎn)速為375、475、600、750r/min，其中最低轉(zhuǎn)速375r/min即為的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 ④齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：齒輪裝在Ⅴ軸上，共有30～190r/min9級(jí)轉(zhuǎn)速，其中只有在95～190r/min的4級(jí)轉(zhuǎn)速時(shí)，該齒輪才能傳遞全部功率。其中的最低轉(zhuǎn)速95r/min即為齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 其余依此類(lèi)推，各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下： 齒輪序號(hào) 計(jì)算轉(zhuǎn)速 (r/min） 1440 695 695 475 695 375 695 300 300 475 300 235 300 118 118 235 375 95 表3-2 齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第4章 齒 輪 設(shè) 計(jì) 4.1 齒輪、的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算X6132-28主傳動(dòng)中Ⅴ軸與Ⅵ軸間的一對(duì)齒輪傳動(dòng)=19, =71所需要的模數(shù)。 4.1.1 計(jì)算 已知參數(shù)： 　　主電動(dòng)機(jī)功率：P=5.5千瓦；傳動(dòng)效率：＝0.75（全部）；齒輪材料：40Cr，高頻淬火后齒面硬度HRC為50； 齒數(shù)：=19，=71；齒輪精度：級(jí)7—　JB179—60； 計(jì)算步驟：按接觸強(qiáng)度計(jì)算模數(shù)。 4.1.1.1 確定許用應(yīng)力： 齒輪工作期限為： 取 T=12000，x=2 小時(shí) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 以該齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速代入，=375轉(zhuǎn)/分； 是齒輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)牙齒的某一側(cè)齒面參加嚙合的次數(shù)，=1。 將、代入式中，即有，接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)查《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》圖2.1—69,取=1；由《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》表2.1—11查出；故許用接觸應(yīng)力為 4.1.1.2 確定載荷系數(shù)： 由式 （4-1） 偏載系數(shù)：取=1；動(dòng)載系數(shù)：由《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》表2.1—15取=1.1（假設(shè)圓周速度V〈1米/秒〉；嚙合角系數(shù)：（不變位）； 功率變化特性系數(shù)：《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》表2.1—16取=0.63； 速度變動(dòng)系數(shù) ： 該齒輪總的變速范圍 ===50 扭矩不變變速范圍 由《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》表2.1—18查出=1.67 上述各值代入后，得： =1.157 4.1.1.3 確定工作載荷：小齒輪扭矩 4.1.1.4 取齒寬系數(shù)： 最后代入公式得： =0.31厘米 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)： m=4毫米 齒寬B==33毫米 4.1.2 驗(yàn)算齒根彎曲強(qiáng)度 4.1.2.1 確定許用應(yīng)力： 由《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》表2.1—13知： 查《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》材料表2.1—9=7000 查《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》圖2.1—73 （大小齒輪相同） 代入后得： 4.1.2.2 確定載荷系數(shù)： 、、同前 =0.78（《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》表2.1—16） =1.16（《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》表2.1—18） 代入式后得： K=1×1.1×0.78×1.16=0.995 4.1.2.3 確定工作載荷：小齒輪扭矩 4.1.2.4 確定齒形系數(shù)： 查（《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》圖2.1—72） 小齒輪=19； 大齒輪=71：=0.302 代入式得： 故彎曲強(qiáng)度足夠。 4.1.3 齒輪與齒輪的幾何尺寸計(jì)算： 表4-1 齒輪與齒輪主要尺寸的確定 名 稱(chēng) 外嚙合計(jì)算公式 、的計(jì)算結(jié)果 分度圓直徑 齒 頂 高 齒 根 高 =1× 4+0.25×4 =5 全 齒 高 =4+5=9 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 周 節(jié) =3.14× 4=12.56 基圓直徑 分度圓上弧齒厚 中 心 距 傳 動(dòng) 比 4.2 其它齒輪參數(shù)的確定 表4-2 銑床上齒輪主要參數(shù)的確定 齒輪編號(hào) 名 稱(chēng) 齒數(shù) 模數(shù) 壓力角 材 料 齒輪 26 3 200 20Cr 齒輪 54 3 200 40Cr 三聯(lián)齒輪 22 4 200 40Cr 二聯(lián)齒輪 33 4 200 40Cr 三聯(lián)齒輪 19 4 200 40Cr 二聯(lián)齒輪 36 4 200 40Cr 三聯(lián)齒輪 16 4 200 40Cr 齒輪 39 4 200 40Cr 齒輪 39 4 200 40Cr 三聯(lián)齒輪 26 4 200 40Cr 二聯(lián)齒輪 28 4 200 40Cr 三聯(lián)齒輪 37 4 200 40Cr 二聯(lián)齒輪 18 4 200 40Cr 三聯(lián)齒輪 47 4 200 40Cr 齒輪 82 3 200 40Cr 齒輪 38 3 200 40Cr 齒輪 19 4 200 40Cr 齒輪 71 4 200 40Cr 第5章 主軸組件的計(jì)算 主軸組件的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其主要尺寸的計(jì)算，一般可按下列步驟進(jìn)行： （1）搜集和分析資料； （2）初選結(jié)構(gòu)參數(shù)：包括主軸直徑D、內(nèi)徑d、懸伸量a和支承跨距L等； （3）初步確定主軸組件的布局：包括軸承配置形式、傳動(dòng)件的布置等； （4）繪制結(jié)構(gòu)草圖，并根據(jù)結(jié)構(gòu)上的要求對(duì)布局和參數(shù)進(jìn)行修改； （5）進(jìn)行必要的驗(yàn)算：主要是剛度和抗振性。 5.1 主軸組件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 5.1.1 搜集和分析資料 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)X6132-28主傳動(dòng)部分，為做好這次設(shè)計(jì)，我做了一些相應(yīng)的工作：（1）在長(zhǎng)征機(jī)床公司參觀(guān)實(shí)習(xí)了兩周，對(duì)X6132有了一個(gè)比較全面的認(rèn)識(shí)，特別是對(duì)主傳動(dòng)部分的加工、裝配有了更深入的了解；（2）搜集了相關(guān)機(jī)床主傳動(dòng)部分的零件圖、裝配圖，并進(jìn)行了分析比較；（3）參閱了很多相關(guān)書(shū)籍，如《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》、《金屬切削機(jī)床》、《金屬切削原理與刀具》等。 5.1.2 主軸組件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 主軸組件的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括：主軸的平均直徑D（初選時(shí)常用主軸前軸頸處的直徑、后軸頸D2來(lái)表示）；主軸內(nèi)孔d；主軸前端懸伸量a；以及主軸支承跨距L等。一般步驟是，首先根據(jù)機(jī)床主電機(jī)功率或機(jī)床的主參數(shù)來(lái)選?。辉跐M(mǎn)足主軸本身剛度的前提下按照工藝要求來(lái)確定d；根據(jù)主軸前端部結(jié)構(gòu)形狀和前支承的結(jié)構(gòu)形式來(lái)確定a；最后，根據(jù)D、a和主軸支承的支承剛度、來(lái)確定L。 應(yīng)當(dāng)注意，主軸軸承的配置形式對(duì)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定很有關(guān)系，故在設(shè)計(jì)過(guò)程中常需交叉進(jìn)行，最終以主軸組件剛度等性能來(lái)衡量其設(shè)計(jì)的合理性。 5.1.2.1 主軸直徑的選擇 根據(jù)機(jī)床主電機(jī)功率來(lái)確定前軸頸直徑，由《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》表2.4—8知：電動(dòng)機(jī)功率為5.5千瓦，即=93mm。 5.1.2.2 主軸內(nèi)孔直徑的確定 由材料力學(xué)可知，剛度正比于截面慣性矩I，它與直徑之間有下列關(guān)系： 式中：、 — 空心主軸的剛度和截面慣性矩； K、I — 實(shí)心主軸的剛度和截面慣性矩。 根據(jù)此式，可繪出主軸孔徑d對(duì)剛度的影響曲線(xiàn)，如《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》圖5—38所示。當(dāng)＜0.3時(shí)，空心與實(shí)心截面主軸的剛度很接近。本設(shè)計(jì)就取=0.3來(lái)計(jì)算軸的內(nèi)孔直徑。 又=（1.1～1.15）D D=84.5～80.9mm 所以d=0.3D =0.3×84.5 =26mm 在設(shè)計(jì)中取d為29毫米。 5.1.2.3 主軸前端懸伸量a 主軸懸伸量a一般越小越好，a值越小，對(duì)提高主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度和抗振性都有顯著效果。根據(jù)《專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》表5—15可知： =0.6～1.5 a=（0.6～1.5） a=55.8～139.5mm 本設(shè)計(jì)取a為81.5毫米。 5.1.2.4三支承主軸的支承跨距 由于X6132-28銑床的主軸較長(zhǎng)，因此采用三支承，三支承主軸的支承剛度應(yīng)遵循的原則。 三支承主軸的L（前支承與后支承之間的距離）和（前支承與中支承之間的距離）應(yīng)遵循如下原則：我們這里以前、中支承為主要支承。的選取應(yīng)按=（最佳跨距）或=（合理跨距），L則根據(jù)結(jié)構(gòu)需要確定。下面我們就來(lái)確定最佳跨距與合理跨距。 （1）的確定 支承剛度可用估算式： 取彈性模量 主軸截面慣性矩 截面面積 無(wú)量綱量 ，則根據(jù)判別式 所以有 （2）的確定 根據(jù)以上計(jì)算所得的值，由于結(jié)構(gòu)上原因往往不能實(shí)現(xiàn)。設(shè)實(shí)選跨距為L(zhǎng)，，則主軸組件的剛度達(dá)不到最大值。令L/=1時(shí)的剛度為100%，則當(dāng)0.75≤≤1.5時(shí)，主軸組件的剛度損失不超過(guò)5%～7%，即： =（0.75～1.5） =171～342mm 我們?cè)谠O(shè)計(jì)中，取支承跨距為 =278.5mm 5.1.2.5 主軸節(jié)點(diǎn) 在切削力F作用下，主軸上位移為零之點(diǎn)D稱(chēng)為主軸節(jié)點(diǎn)。根據(jù)材料力學(xué)中的位移互等定理，當(dāng)外力作用于節(jié)點(diǎn)時(shí)，則主軸端的位移=0。據(jù)此，主軸上的傳動(dòng)件應(yīng)盡可能布置于節(jié)點(diǎn)處，使由傳動(dòng)力Q所引起的主軸端位移=0。 5.2 主軸的結(jié)構(gòu)和組件的布置 本設(shè)計(jì)中采用三支承的主軸，以前、中支承為主要支承，后支承起輔助作用，輔助支承常采用剛度和承載能力較小的軸承，其外圈與支承座孔的配合比主要支承松1～2級(jí)，保證有一定的間隙，以解決三孔不同軸的問(wèn)題；把傳動(dòng)件置于前軸承與中軸承之間，并靠近前軸承；其階梯形軸徑是從前軸頸起逐級(jí)向后遞減；主軸端部（主軸前端）的形狀和尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)具體尺寸可參考機(jī)床制造標(biāo)準(zhǔn)（《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》第3冊(cè)），為了提高剛度，主軸的的直徑應(yīng)盡量大些，但加大直徑除受到滾動(dòng)軸承所允許的工作參數(shù)d·nmax（d為軸承孔徑，nmax為軸承允許的最高轉(zhuǎn)速）的限制外，還使與主軸相配零件尺寸變大。主軸是空心的，其懸伸量應(yīng)盡量地小些。 圖5-1 主軸的結(jié)構(gòu)和組件的布置 1—主軸；2—鍵塊；3—密封毛氈；4—雙列向心短圓柱滾子軸承；5—傳動(dòng)齒輪； 6—平鍵； 7—單列向心推力球軸承（2個(gè)）； 8—調(diào)整螺母； 9—單列向心球軸承； 10—箱體 1）主軸：主軸前端為短圓柱面，用于銑刀盤(pán)定位，兩個(gè)長(zhǎng)方形端面鍵用于傳遞扭矩。主軸前端的錐孔用于安裝帶柄銑刀。內(nèi)孔的錐度為7:24，不能自鎖，因而主軸中有通孔，拉桿可由通孔伸到主軸頂外，用螺紋連接將銑刀拉緊。 2）傳動(dòng)：主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由齒輪5經(jīng)過(guò)平鍵6傳給主軸。齒輪由螺母和平鍵固定。平鍵用于圓周方向的固定并傳遞扭矩。 3）軸承：主軸1經(jīng)過(guò)軸承4、7、9裝在箱體10中。前支承上裝有一個(gè)雙列向心短圓柱滾子軸承，它的主要特點(diǎn)是徑向剛度和承載能力大，旋轉(zhuǎn)精度高，徑向結(jié)構(gòu)緊湊和壽命長(zhǎng)，但它不能承受軸向載荷；中支承上裝有兩個(gè)單列向心推力球軸承，它的主要特點(diǎn)是即能承受徑向載荷又能承受軸向載荷，本設(shè)計(jì)采用背靠背的組合，所以可承受兩個(gè)方向的軸向力；后支承上裝有一個(gè)單列向心球軸承，用以承受徑向載荷，其內(nèi)圈通過(guò)彈簧卡圈固定在軸上，其外圈不固定在箱體上。這樣，當(dāng)主軸因工作而產(chǎn)生熱變形時(shí)，軸承外圈可在箱體孔中沿軸向移動(dòng)，可避免產(chǎn)生軸承間隙變小或卡死現(xiàn)象。 4）軸承調(diào)整：可用螺母8調(diào)整主軸前軸承的間隙。調(diào)整時(shí)松開(kāi)8上的鎖緊螺釘，然后擰動(dòng)螺母，推動(dòng)靠在軸承7邊的環(huán)，這樣就對(duì)軸承7與軸承4進(jìn)行了間隙調(diào)整。 5）潤(rùn)滑：潤(rùn)滑油由進(jìn)油孔流入支承。為了防止灰塵、水汽等進(jìn)入軸承或潤(rùn)滑油溢出箱外，在主軸兩端的箱體孔中分別裝有毛氈圈密封裝置3與11（適用于工作轉(zhuǎn)速不太高時(shí)使用）。 5.2.1 主軸的材料、熱處理和技術(shù)要求 本設(shè)計(jì)的主軸材料采用45鋼，熱處理方法是調(diào)質(zhì)處理，在軸頸的前端安裝刀具處應(yīng)進(jìn)行高頻表面淬火，表面硬度為HRC22～28。 主軸的精度直接影響到主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度；主軸與軸承、齒輪等零件相連接處的表面幾何形狀誤差和表面粗糙度，關(guān)系到接觸剛度。因此，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)主軸提出了一定的技術(shù)要求，它主要包括主軸各配合表面的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和表面硬度等內(nèi)容，并應(yīng)在主軸零件圖上準(zhǔn)確、合理的進(jìn)行標(biāo)注，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求、工藝要求、檢測(cè)要求。詳見(jiàn)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三冊(cè)）第一章。 5.2.2 主軸軸承 軸承是主軸組件的重要組成部分，已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，我們只須按使用要求選擇即可。軸承的類(lèi)型、配置、精度、安裝、調(diào)整和潤(rùn)滑等都直接影響主軸組件的工作性能。主軸的旋轉(zhuǎn)精度在很大程度上由其軸承決定，軸承的變形量約占主軸組件總變形量的30%～50%，軸承的發(fā)熱量占的比重也較大。故主軸軸承應(yīng)具有：旋轉(zhuǎn)精度高、剛度大、承載能力強(qiáng)、抗振性好、速度性能高、摩擦功耗小、噪聲低和壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，這些是對(duì)主軸軸承的基本要求。 一般情況下主要支承比輔助支承的精度等級(jí)高一級(jí)，又因?yàn)榍拜S承內(nèi)圈的偏心量對(duì)主軸端部精度的影響大，中軸承的影響較小。因此，前軸承的精度應(yīng)當(dāng)選得高些，通常比后軸承的精度高一級(jí)。前軸承我們采用雙列向心短圓柱滾子軸承，精度等級(jí)選為D級(jí)；中軸承采用單列向心推力球軸承（2個(gè)），精度等級(jí)選為E級(jí)；后軸承采用單列向心球軸承，精度等級(jí)為G級(jí)。 5.3 主軸組件的剛度驗(yàn)算 主軸的驗(yàn)算主要是剛度的驗(yàn)算，與一般軸著重于強(qiáng)度的情況不同，通常能滿(mǎn)足剛度要求的主軸也能滿(mǎn)足強(qiáng)度的要求。剛度分為彎曲剛度與扭轉(zhuǎn)剛度兩種。彎曲剛度用軸在受力時(shí)產(chǎn)生的撓度（y）及傾角（θ）來(lái)度量；扭轉(zhuǎn)剛度用軸在受力時(shí)每1米長(zhǎng)度產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)角（）來(lái)度量。 本設(shè)計(jì)中，主軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高，所以我們把軸看作等徑軸，采用平均直徑（各直徑之和除以直徑數(shù)）來(lái)進(jìn)行計(jì)算。我們將軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁。 5.3.1 主軸的受力分析 圖5-2 主軸箱傳遞系統(tǒng)圖 根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的已知條件可得： 主軸輸出轉(zhuǎn)速n=30r/min,傳動(dòng)比i==;傳動(dòng)效率：由設(shè)計(jì)圖知，輸出齒輪的功率、轉(zhuǎn)速與它通過(guò)的齒輪嚙合對(duì)數(shù)相關(guān)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》的直齒圓柱齒輪傳動(dòng)效率為0.98，設(shè)計(jì)中，其嚙合的齒輪對(duì)數(shù)為4，則i==0.9224。由于功率在傳動(dòng)過(guò)程中有損失，則在輸出齒輪上傳遞的功率大小為：=5.50.9224=5.073 KW （此設(shè)計(jì)中，電機(jī)的輸入功率為5.5 KW） 計(jì)算齒輪受力： 大齒輪18的受力計(jì)算： 轉(zhuǎn)矩： =1615 圓周力： KN 徑向力： KN （其中，直齒圓柱齒輪的壓力角為） 法向力 KN 小齒輪17的受力計(jì)算： 轉(zhuǎn)矩： =1615 圓周力： KN 徑向力： KN （其中，直齒圓柱齒輪的壓力角為） 法向力 KN 經(jīng)比較可得：小齒輪上受到的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大齒輪上的力，所以在計(jì)算過(guò)程中，僅對(duì)小齒輪上的力對(duì)軸的影響進(jìn)行了受力分析。令主軸末端軸承不受力，而其前端受到的徑向銑削力為銑刀的最大切削力 N，則主軸受力如下所示： 圖5-3 主軸的受力分析 計(jì)算