畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： C6140普通車床主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 系 別： 專業(yè)名稱： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 目錄 1.車床參數(shù)的擬定- --------------------------------------------------2 1.1概述--------------------------------------------------------------2 1.2參數(shù)的擬定--------------------------------------------------------2 2.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)- ----------------------------------------------------------3 2.1傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇確定---------------------------------------3 2.1.1傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目----------------------------------3 2.1.2傳動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)大順序的安排 -----------------------------------------3 2.1.3繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng)------------------------------------------------------4 2.1.4傳動(dòng)組的變速范圍的極限值----------------------------------------4 2.1.5最大擴(kuò)大組的選擇------------------------------------------------5 2.2轉(zhuǎn)速圖的擬定------------------------------------------------------5 2.2.1主電機(jī)的選定----------------------------------------------------5 2.3齒輪齒數(shù)的確定及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制----------------------------------5 2.3.1齒輪齒數(shù)的確定的要求--------------------------------------------5 2.3.2變速傳動(dòng)組中齒輪齒數(shù)的確定--------------------------------------6 3.強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)-- ---------------------------------------9 3.1確定計(jì)算轉(zhuǎn)速------------------------------------------------------9 3.1.1主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速--------------------------------------------------9 3.1.2中間傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速--------------------------------------------9 3.1.3齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速-------------------------------------------------10 3.2傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算-----------------------------------------------10 3.2.1傳動(dòng)軸直徑的估算-----------------------------------------------10 3.2.2主軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算-----------------------------------------------11 3.2.3主軸材料與熱處理-----------------------------------------------12 3.3齒輪模數(shù)的估算和計(jì)算---------------------------------------------14 3.3.1齒輪模數(shù)的估算-------------------------------------------------14 3.3.2齒輪模數(shù)的驗(yàn)算-------------------------------------------------17 3.4軸承的選擇與校核-------------------------------------------------19 3.4.1一般傳動(dòng)軸上的軸承選擇-----------------------------------------19 3.4.2主軸軸承的類型-------------------------------------------------20 3.4.3軸承間隙調(diào)整---------------------------------------------------20 3.4.4軸承的校核-----------------------------------------------------21 3.5摩擦離合器的選擇與驗(yàn)算-------------------------------------------22 3.5.1按扭矩選擇-----------------------------------------------------22 3.5.2外摩擦片的內(nèi)徑d- ----------------------------------------------22 總結(jié)----------------------------------------------------------------- 23 參考文獻(xiàn)- -----------------------------------------------------------24 致謝----------------------------------------------------------------- 25 1.車床參數(shù)的擬定 1. 1概述 車床的規(guī)格系列和用處 普通機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對(duì)這些基本知識(shí)和資料作些簡要介紹。本次設(shè)計(jì)的是普通型車床C6140主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)（GB1582-79，JB/Z143-79） 工件最大回轉(zhuǎn)直徑 D(mm) 正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速 nmax( ) 電機(jī)功率 N（kw） 公比 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z 反轉(zhuǎn) 400 1400 5.5 1.41 12 級(jí)數(shù)Z反=Z正/2；n反max≈1.1n正max 1.2參數(shù)的擬定 1.2.1 確定極限轉(zhuǎn)速 ， 又∵=1.41∴ 得=43.79. 取 =45； ，去標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速列. 1.2.2 主電機(jī)選擇 合理的確定電機(jī)功率N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，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。 已知電動(dòng)機(jī)的功率是5.5KW，根據(jù)《車床設(shè)計(jì)手冊(cè)》附錄表2選Y132S-4，額定功率5.5，滿載轉(zhuǎn)速1440 ，最大額定轉(zhuǎn)距2.2。 2.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 2.1傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇確定 2.1.1傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 級(jí)數(shù)為Z的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳遞組組成，各傳動(dòng)組分別有Z1、Z2、Z3、…個(gè)傳動(dòng)副.即 Z=Z1Z2Z3… 傳動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為適合，即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子： 即 Z=2a3b 實(shí)現(xiàn)12級(jí)主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫成多種傳動(dòng)副的組合: 1) 12=3×4 2) 12=4×3 3) 12=3×2×2 4) 12=2×3×2 5) 12=2×2×3 按照傳動(dòng)副“前多后少”的原則選擇Z=3×2×2這一方案，但主軸換向采用雙向片式摩擦離合器結(jié)構(gòu)，致使Ⅰ軸的軸向尺寸過大，所以此方案不宜采用，而應(yīng)先擇12=2×3×2。 方案4）是比較合理的 12=2×3×2 2.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)大順序的安排 12=2×3×2的傳動(dòng)副組合，其傳動(dòng)組的擴(kuò)大順序又可以有6種形式： 1) 12=21×32×26 2) 12=21×34×22 3) 12=23×31×26 4) 12=26×31×23 5) 12=22×34×21 6) 12=26×32×21 根據(jù)級(jí)比指數(shù)分配要“前密后疏”的原則，應(yīng)選用Z=××這一方案，然而對(duì)于我們所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)將會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問題： 第一變速組采用降速傳動(dòng)時(shí)，由于摩擦離合器徑向結(jié)構(gòu)尺寸限制，使得Ⅰ軸上的齒輪直徑不能太小，Ⅱ軸上的齒輪則會(huì)成倍增大。這樣，不僅使Ⅰ-Ⅱ軸間中心距加大，而且Ⅰ-Ⅱ軸間的中心距也會(huì)輥大，從而使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸增大。這種傳動(dòng)不宜采用。 如果第一變速組采用升速傳動(dòng)，則Ⅰ軸至主軸間的降速傳動(dòng)只能同后兩個(gè)變速組承擔(dān)。為了避免出現(xiàn)降速比小于允許的杉限值，常常需要增加一個(gè)定比降速傳動(dòng)組，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這種傳動(dòng)也不是理想的。 如果采用Z=××這一方案則可解決上述存在的問題。 2.1.3 繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng) 圖2.1結(jié)構(gòu)網(wǎng) 2.1.4 傳動(dòng)組的變速范圍的極限值 齒輪傳動(dòng)最小傳動(dòng)比Umin1/4,最大傳動(dòng)比Umax,決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍rmax=umax/umin。 因此，要按照下表，淘汰傳動(dòng)組變速范圍超過極限值的所有傳動(dòng)方案。 極限傳動(dòng)比及指數(shù)X,X,值為： 表2.1 公比 極限傳動(dòng)比指數(shù) 1.41 X值：Umin==1/4 4 X,值：Umax=x, =2 2 (X+ X,)值：rmin=x+x｀=8 6 2.1.5最大擴(kuò)大組的選擇 正常連續(xù)的順序擴(kuò)大組的傳動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式為： Z=Z1[1]Z2[Z1]Z3[Z1Z2] 最后擴(kuò)大組的變速范圍 按照r原則，導(dǎo)出系統(tǒng)的最大級(jí)數(shù)Z和變速范圍Rn為： 表2.2 Z3 2 3 1.41 Z=12 Rn=44 Z=9 Rn=15.6 最后擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)目Z3=2時(shí)的轉(zhuǎn)速范圍遠(yuǎn)比Z3=3時(shí)大 因此，在機(jī)床設(shè)計(jì)中，因要求的R較大，最后擴(kuò)大組應(yīng)取2更為合適。 同時(shí)，最后傳動(dòng)組與最后擴(kuò)大組往往是一致的。安裝在主軸與主軸前一傳動(dòng)軸的具有極限或接近傳動(dòng)比的齒輪副承受最大扭距，在結(jié)構(gòu)上可獲得較為滿意的處理，這也就是最后傳動(dòng)組的傳動(dòng)副經(jīng)常為2的另一原因。 2.2 轉(zhuǎn)速圖的擬定 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定以后，主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定了電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上，選擇電機(jī)型號(hào)，確定各中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖，使主運(yùn)動(dòng)逐步具體化。 2.2.1主電機(jī)的選定 1）電機(jī)功率N： 中型機(jī)床上，一般都采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。 根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定電機(jī)功率： N=5.5KW 2） 電機(jī)轉(zhuǎn)速： 選用時(shí)，要使電機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速和I軸轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動(dòng)。 =1440r/min 3）分配降速比: 該車床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)共設(shè)有四個(gè)傳動(dòng)組其中有一個(gè)是帶傳動(dòng)。根據(jù)降速比分配應(yīng)“前慢后快”的原則以及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動(dòng)組最小傳動(dòng)比。 u總=/ =28/1440=1/51.4 分配總降速傳動(dòng)比時(shí)，要考慮是否增加定比傳動(dòng)副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)和有利于減小齒數(shù)和減小徑向與軸向尺寸，必須按“前慢后快”的原則給串聯(lián)的各變速器分配最小傳動(dòng)比。 a 決定軸Ⅲ-Ⅳ的最小降速傳動(dòng)比主軸上的齒輪希望大一些，能起到飛輪的作用，所以最后一個(gè)變速組的最小降速傳動(dòng)比取極限1/4，公比ψ=1.41，1.414=4，因此從 Ⅳ軸的最下點(diǎn)向上4格，找到Ⅲ上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，連接對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)即為Ⅲ-Ⅳ軸的最小傳動(dòng)比。 b 決定其余變速組的最小傳動(dòng)比根據(jù)“前慢后快”的原則，軸Ⅱ-Ⅲ間變速組取umin=1/ψ3，即從Ⅲ軸向上3格，同理，軸Ⅰ-Ⅱ間取u=1/ψ3，連接各線。 c 根據(jù)個(gè)變速組的傳動(dòng)比連線按基本組的級(jí)比指數(shù)x0=3，第一擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)x1=1，第二擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)x3=6,畫出傳動(dòng)系統(tǒng)圖如2.2所示 圖2.2轉(zhuǎn)速圖 2.3 齒輪齒數(shù)的確定及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制 2.3.1齒輪齒數(shù)的確定的要求 可用計(jì)算法或查表確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡便，根據(jù)要求的傳動(dòng)比u和初步定出的傳動(dòng)副齒數(shù)和，查表即可求出小齒輪齒數(shù)。 選擇時(shí)應(yīng)考慮： 1.傳動(dòng)組小齒輪應(yīng)保證不產(chǎn)生根切。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其最小齒數(shù)=17 2.齒輪的齒數(shù)和不能太大，以免齒輪尺寸過大而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)增大，一般推薦齒數(shù)和≤100-120，常選用在100之內(nèi)。 3.同一變速組中的各對(duì)齒輪，其中心距必須保證相等。 4.保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 5. 保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定的范圍之內(nèi)。 圖2.3 齒輪的壁厚 2.3.2 變速傳動(dòng)組中齒輪齒數(shù)的確定 1）確定齒輪齒數(shù) 1. 用計(jì)算法確定第一個(gè)變速組中各齒輪的齒數(shù) Zj+Zj’= Zj/Zj’ =uj 其中 Zj——主動(dòng)齒輪的齒數(shù) Zj’——被動(dòng)齒輪的齒數(shù) uj——一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比 ——一對(duì)齒輪的齒數(shù)和 為了保證不產(chǎn)生根切以及保證最小齒輪裝到軸上或套筒上具有足夠的強(qiáng)度，最小齒輪必然是在降速比最大的傳動(dòng)副上出現(xiàn)。 把Z1的齒數(shù)取大些： 取Z1=Zmin=20則 Z2= =58 齒數(shù)和=Z1+Z2=20+58=78 同樣根據(jù)公式 Z3==39 2. 用查表法確定第二變速組的齒數(shù) a 首先在u1、u2、u3中找出最小齒數(shù)的傳動(dòng)比u1 b 為了避免根切和結(jié)構(gòu)需要，取Zmin=24 c 查表找到u1=1/1.413的倒數(shù)2.82的行找到Zmin=24查表最小齒數(shù)和為92 d 找出可能的齒數(shù)和的各種數(shù)值，這些數(shù)值必須同時(shí)滿足各傳動(dòng)比要求的齒輪齒數(shù) 能同時(shí)滿足三個(gè)傳動(dòng)比要求的齒數(shù)和有 =92 96 99 102 e 確定合理的齒數(shù)和 =102 依次可以查得 Z5=27 Z6=75 Z7=34 Z8=68 Z9=42 Z10=60 同理可得其它的齒輪如下表所示： 表2.3 變速組 第一變速組 第二變速組 第三變速組 齒數(shù)和 78 102 114 齒輪 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14 齒數(shù) 20 58 39 39 24 78 34 68 42 60 23 91 76 38 2）驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 由于確定的齒輪齒數(shù)所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)設(shè)計(jì)的理論轉(zhuǎn)速難以完全相符，需要驗(yàn)算主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過±10(ψ-1)%。 主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下式計(jì)算 n實(shí)=nE×(1-ε)×ua×ub×uc×ud 其中 ε——滑移系數(shù)ε=0.2 ua ub uc ud分別為各級(jí)的傳動(dòng)比12/45 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差的絕對(duì)值表示 ⊿n=｜∣≤±10(ψ-1)% n實(shí)1=1440×0.625×0.98×0.35×0.35×0.25=27.8 ⊿n=∣(27.8-28)/28∣=0.7% 同樣其他的實(shí)際轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速誤差如下: 表2.4 主軸轉(zhuǎn)速 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 28 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 實(shí)際轉(zhuǎn)速 27.8 39.8 55.7 79.6 111.2 159.3 223.6 314.5 445.6 628.4 897.8 1244.9 轉(zhuǎn)速誤差 0.7 0.5 0.5 0.5 0.7 0.4 0.1 0.2 0.9 0.3 0.2 0.4 轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。 3） 齒輪的布置 為了使變速箱結(jié)構(gòu)緊湊以及考慮主軸適當(dāng)?shù)闹С芯嚯x和散熱條件，其齒輪的布置如下圖2.4所示。 4）繪制主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 按照主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖以及齒輪齒數(shù)繪制主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下2.5所示 圖2.4 齒輪結(jié)構(gòu)的布置 圖2.5主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 3 .強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì) 3.1 確定計(jì)算轉(zhuǎn)速 3.1.1主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 nj=nminψz/3-1 z=12 nj=nminψ3 =28×2.82=79r/min 3.1.2中間傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 Ⅲ軸上的6級(jí)轉(zhuǎn)速分別為：112、160、224、315、450、630r/min.主軸在79r/min以上都可以傳遞全部功率。 Ⅲ軸經(jīng)Z13-Z14傳遞到主軸，這時(shí)從112r/min以上的轉(zhuǎn)速全部功率，所以確定最低轉(zhuǎn)速112r/min為Ⅲ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。按上述的方法從轉(zhuǎn)速圖中分別可找到計(jì)算轉(zhuǎn)速：Ⅱ軸為315r/min,Ⅰ軸為900r/min,電動(dòng)機(jī)軸為1440r/min. 3.1.3齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 Z10安裝在Ⅲ軸上，從轉(zhuǎn)速圖可見Z10齒輪本身有6種轉(zhuǎn)速，其要傳遞全部的功率的計(jì)算轉(zhuǎn)速為112r/min。 同樣可以確定其余齒輪的轉(zhuǎn)速如下表3.1所示： 表3.1 齒輪 Z1 Z２ Z３ Z４ Z５ Z６ Z７ Z８ Z９ Z1０ Z1１ Z1２ Z1３ Z1４ 計(jì)算轉(zhuǎn)速 900 315 900 900 315 112 315 112 315 112 150 160 112 112 3.2傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算 3.2.1傳動(dòng)軸直徑的估算 傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑： mm 其中：N—該傳動(dòng)軸的輸入功率 KW Nd—電機(jī)額定功率； —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r/min —每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角(deg/m),可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取如表3.2所示 表3.2 剛度要求 允許的扭轉(zhuǎn)角 主 軸 一般的傳動(dòng)軸 較低的傳動(dòng)軸 0.5—1 1—1.5 1.5—2 對(duì)于一般的傳動(dòng)軸，取=1.5 KW =900 r/min mm 取mm KW =425 r/min =37 mm 取 KW =150 mm 采用花鍵軸結(jié)構(gòu)，即將估算的傳動(dòng)軸直徑d減小7%為花鍵軸的直徑，在選相近的標(biāo)準(zhǔn)花鍵。 d1’=29.3×0.93=27.0 d2’=34.5×0.93=32.0 d3’=42.2×0.93=40.0 查表可以選取花鍵的型號(hào)其尺寸分別為 軸取 6-28×32×7 軸取 8-32×36×6 軸取 8-42×46×80 3.2.2 主軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件的主軸參與切削成形運(yùn)動(dòng)，此，它的精度和性能性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度與表面粗糙度）。 1）主軸直徑的選擇 查表可以選取前支承軸頸直徑 D1=90 mm 后支承軸頸直徑 D2=(0.7～0.85)D1=63～77 mm 選取 D2=70 mm 2）主軸內(nèi)徑的選擇 車床主軸由于要通過棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿必須是空心軸。 確定孔徑的原則是在滿足對(duì)空心主軸孔徑要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求盡可能取大些。 推薦：普通車床d/D(或d1/D1)=0.55～0.6 其中 D——主軸的平均直徑，D=(D1+D2)/2 d1——前軸頸處內(nèi)孔直徑 d=(0.55～0.6)D=44～48 mm 所以，內(nèi)孔直徑取45mm 3）前錐孔尺寸 前錐孔用來裝頂尖或其它工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。選擇如下： 莫氏錐度號(hào)取5號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐度尺寸 大端直徑 D=44.399 4）主軸前端懸伸量的選擇 確定主軸懸伸量a的原則是在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，盡可能取小值。 主軸懸伸量與前軸頸直徑之比a/D=0.6～1.5 a=(0.6～1.5)D1=54～135 mm 所以，懸伸量取100mm 5）主軸合理跨距和最佳跨距選擇 根據(jù)表3-14 見《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》計(jì)算前支承剛度。 前后軸承均用3182100系列軸承，并采用前端定位的方式。 查表 =1700×901.4=9.26×105 N/mm 因?yàn)楹筝S承直徑小于前軸承，取 KB =6.61×105N/mm 其中 為參變量 綜合變量 其中 E——彈性模量，取E=2.0×105 N/mm2 I——轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，I=π(D4-d4)/64=3.14×(804-454)=1.81×106mm4 = =0.3909 由圖3-34中，在橫坐標(biāo)上找出η=0.3909的點(diǎn)向上作垂線與的斜線相交，由交點(diǎn)向左作水平線與縱坐標(biāo)軸相交，得L0/a=2.5。 所以最佳跨距L0 L0=2.5a=2.5×100=250 mm 又因?yàn)楹侠砜缇嗟姆秶? L合理=(0.75～1.5)L0=187.5～375 mm 所以取L=260 mm 6）主軸剛度的驗(yàn)算 對(duì)于一般機(jī)床主軸，主要進(jìn)行剛度驗(yàn)算，通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強(qiáng)度要求。 對(duì)于一般受彎矩作用的主軸，需要進(jìn)行彎矩剛度驗(yàn)算。主要驗(yàn)算主軸軸端的位移y和前軸承處的轉(zhuǎn)角θA。 圖3.1 主軸支承的簡化 切削力 Fz=3026N 撓度 yA= = =0.01 [y]=0.0002L=0.0002×260=0.052 yA＜[y] 傾角 θA= = =0.00011 前端裝有圓柱滾子軸承，查表[θA]=0.001rad θA＜[θA] 符合剛度要求。 3.2.3 主軸材料與熱處理 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)到220～250HBS，主軸端部錐孔、定心軸頸或定心圓錐面等部位局部淬硬至HRC50～55，軸徑應(yīng)淬硬。 3.3 齒輪模數(shù)的估算和計(jì)算 3.3.1齒輪模數(shù)的估算 根據(jù)齒輪彎曲疲勞的估算： mm 齒面點(diǎn)蝕的估算： mm 其中為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，A為齒輪中心距。 由中心距A及齒數(shù)、求出模數(shù)：mm 根據(jù)估算所得和中較大的值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 1）齒數(shù)為32與64的齒輪 N=5.28KW mm = mm mm 取模數(shù)為2 2）齒數(shù)為56與40的齒輪 mm =mm mm 取模數(shù)為2 3）齒數(shù)為27與75的齒輪 N=5.25KW mm =mm mm 取模數(shù)為2.5 4）齒數(shù)為34與68的齒輪 N=525KW mm =mm mm 取模數(shù)為2.5 5）齒數(shù)為42與60的齒輪 N=5.25KW mm =mm mm 取模數(shù)為2.5 6）齒數(shù)為23與91的齒輪 N=5.20KW mm =mm mm 取模數(shù)為2.5 7）齒數(shù)為76與38的齒輪 N=5.20KW mm =mm mm 取模數(shù)為2.5 3.3.2 齒輪模數(shù)的驗(yàn)算 結(jié)構(gòu)確定以后，齒輪的工作條件、空間安排、材料和精度等級(jí)等都已確定，才可能核驗(yàn)齒輪的接觸疲勞和彎曲疲勞強(qiáng)度值是否滿足要求。 根據(jù)齒輪的接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： mm 根據(jù)齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： mm 式中：N---計(jì)算齒輪傳遞的額定功率 --計(jì)算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min ---齒寬系數(shù)，常取6～10； ---計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動(dòng)中最小齒輪的齒數(shù)； ---大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，；“+”用于外嚙合，“-”號(hào)用于內(nèi)嚙合； ---壽命系數(shù)，；………………………………………3.5 ---工作期限系數(shù)，；………………………………………3.6 齒輪等傳動(dòng)件在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù)m和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)Co n---齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/min; T---預(yù)定的齒輪工作期限，中型機(jī)床推薦：T=15000～20000h; ---轉(zhuǎn)速變化系數(shù) ---功率利用系數(shù) ---材料強(qiáng)化系數(shù)。幅值低的交變我荷可使金屬材料的晶粒邊界強(qiáng)化，起著阻止疲勞細(xì)縫擴(kuò)展的作用； （壽命系數(shù)）的極限 當(dāng)； ---工作情況系數(shù)。中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)：=1.2～1.6； ---動(dòng)載荷系數(shù) ---齒向載荷分布系數(shù) Y----齒形系數(shù)； 、---許用彎曲、接觸應(yīng)力MPa 1)齒數(shù)為32與64的齒輪 KW mm 節(jié)圓速度m/s 由表8可得：取精度等級(jí)為7級(jí) 。 =1.2 由表9得：=1 =0.71 由表可知 所以 取Ks=0.6 由表11 許用應(yīng)力知，可取齒輪材料為45 整淬 =1100MPa =320MPa 由表10可知 可查得 Y=0.45 所以 模數(shù)取2適合要求。 同樣可以校核其它齒輪的模數(shù)也符合要求。 3.4 軸承的選擇與校核 機(jī)床傳動(dòng)軸常用的滾動(dòng)軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升?？蛰d功率和噪音等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對(duì)軸的剛度、支承孔的加工精度要求都比較高，異常球軸承用得更多。但滾錐軸承的內(nèi)外圈可以公開。裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時(shí)在沒有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。選擇軸承的型式和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其它結(jié)構(gòu)條件。即要滿足承載能力要求，又要符合孔的加工工藝，可以用輕、中、或重系列的軸承來達(dá)到支承孔直徑的安排要求?；ㄦI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)軸承選用G級(jí)精度。 3.4.1一般傳動(dòng)軸上的軸承選擇 在傳動(dòng)軸上選擇6200系列的深溝球軸承，其具體的型號(hào)和尺寸如下表3.3所示 表3.3 傳動(dòng)軸 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 軸承型號(hào) 6205 7206 7207 軸承尺寸 25×52 30×55 35×72 3.4.2主軸軸承的類型 主軸的前軸承選取3182100系列雙列向心短圓柱滾子軸承。這種軸承承載能力大，內(nèi)孔有1：12錐度，磨擦系數(shù)小，溫升低，但不能承受軸向力，必須和能承受軸向力的軸承配合使用，因此整個(gè)部件支承結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 圖3.1 3.4.3 軸承間隙調(diào)整 為了提高主軸回轉(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、噪聲和抗振性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒有明顯效果，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。 調(diào)整結(jié)構(gòu)形式如下圖所示： 圖3.2 調(diào)整說明： 轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺母，使內(nèi)圈向大端移動(dòng)。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單。移動(dòng)量完全靠經(jīng)驗(yàn)，一旦調(diào)整過緊，難以把內(nèi)圈退回。 3.4.4軸承的較核 1) 滾動(dòng)軸承的疲勞壽命驗(yàn)算 或 —額定壽命 (h) —額定動(dòng)載荷(N) —?jiǎng)虞d荷(N) —滾動(dòng)軸承的許用壽命(h)，一般取10000～15000(h) —壽命指數(shù)，對(duì)球軸承 =3 ，對(duì)滾子軸承=10/3 —速度系數(shù)， —軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù) r/min —壽命系數(shù)， —使用系數(shù) —轉(zhuǎn)化變化系數(shù) —齒輪輪換工作系數(shù) —當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷(N) 2)滾動(dòng)軸承的靜負(fù)荷驗(yàn)算 —靜負(fù)荷 (N) —額定靜負(fù)荷 (N) —安全系數(shù) —當(dāng)量靜載荷 (N) (N) 、—靜徑向，軸向系數(shù) 校驗(yàn)第Ⅰ根軸上的軸承 T=10000h 查軸承樣本可知，6205軸承的基本額定動(dòng)載荷 =212000N =850 r/min =096 =0.8 =0.8 = =21437500 同樣可以較核其它軸承也符合要求。 3.5 摩擦離合器的選擇與驗(yàn)算 3.5.1按扭矩選擇 K=Kx9550 Nm 式中 —離合器的額定靜力矩(Kgm) K—安全系數(shù) —運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的最大負(fù)載力矩 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表，取K=2 =0.96 則K= =118.8 Nm 3.5.2外摩擦片的內(nèi)徑d 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要采用軸裝式摩擦片，摩擦片的內(nèi)徑d應(yīng)比安裝在軸的軸徑大2～6mm,取d=35mm 3.5.3選擇摩擦片尺寸(自行設(shè)計(jì)) 尺寸如下表3.4所示 表3.4 片數(shù) 靜力矩 d D D1 B b 9 60 35 90 98 30 10 3.5.4計(jì)算摩擦面的對(duì)數(shù)Z 式中：f-----摩擦片間的摩擦系數(shù)； [p]----許用壓強(qiáng)MPa； D------摩擦片內(nèi)片外徑 mm； d-------摩擦片外片內(nèi)徑 mm； ----速度修正系數(shù)； -----接合面數(shù)修正系數(shù)； -----接個(gè)次數(shù)修正系數(shù)； K------安全系數(shù)。 分別查表 ～1.2 mm =35mm 1.0 =10 3.5.5摩擦片片數(shù) 摩擦片總數(shù)為（z+1）片，即11片，根據(jù)具體情況設(shè)內(nèi)為6片，外5片。 計(jì)算軸向壓力Q =3.14×1.0×× =5073N 總結(jié) 經(jīng)過大學(xué)四年艱苦學(xué)習(xí)，我們順利的完成了機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)所學(xué)的全部課程，初步已具備了一個(gè)機(jī)械工程技術(shù)人員所具備的基本知識(shí)和技能，今后還需要進(jìn)一步在實(shí)踐中不斷地探索與積累。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們零件課程設(shè)計(jì)和工藝課程設(shè)計(jì)之后的一次對(duì)我們更全面更綜合的考核是一次綜合的訓(xùn)練. 我們畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是C6140普通車床主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)。 通過畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)到了很多知識(shí)，收獲很大。 經(jīng)過設(shè)計(jì)，分析得出了以下結(jié)論： （1） 進(jìn)行了主傳動(dòng)設(shè)計(jì) （2） 對(duì)傳動(dòng)件進(jìn)行了估算和驗(yàn)算 （3） 對(duì)各部件斷行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （4） 對(duì)主軸組件進(jìn)行了驗(yàn)算 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)為我們走向工作崗位尊定了基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] 上海紡織工學(xué)院編.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè).上?？萍汲霭嫔纾?997 [2] 孫桓，陳作模主編.機(jī)械原理.第六版.北京：高等教育出版社，2002 [3] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [4] 張玉峰等主編.機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo).機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [5]《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》.馮辛安主編.機(jī)械工業(yè)出版社 [6]《機(jī)械設(shè)計(jì)》. 吳宗澤主編. 高等教育出版社 [7] 《機(jī)械原理》.鄒慧君等主編. 高等教育出版社 [8]《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》. 曾志新主編.武漢理工大學(xué)出版社 [9]《理論力學(xué)》. 陳昭儀. 航空工業(yè)出版社 [10] 《材料力學(xué)》. 戴少度. 國防工業(yè)出版社 [11] 《機(jī)械加工手冊(cè)》. 陳心昭. 機(jī)械工業(yè)出版社 [12] 毛謙德 李振清主編.《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》第二版.機(jī)械工業(yè)出版社,2002 [13]《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組 主編.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980 [14]華東紡織工學(xué)院 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 天津大學(xué)主編.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè).上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1979年6月 [15] Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7 致 謝 在論文完成之際，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。吳老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，程序調(diào)試等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是朱老師仍然細(xì)心地糾正程序中的錯(cuò)誤。除了敬佩吳老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。同時(shí)也要感謝和我一組的同學(xué)們，在論文的寫作過程中，正是有了他們的幫助和指導(dǎo)，才使得我的畢業(yè)論文能夠快速順利的完成。 然后還要感謝所有關(guān)心、支持、幫助過我的良師益友。 最后，向在百忙中抽出時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審并提出寶貴意見的各位老師表示衷心地感謝！ 25