機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)院 系：機(jī)械學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：日 期：目 錄緒論 .4一．設(shè)計(jì)目的 .4二．普通車床主動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的擬定 .41.已知條件 42.車床參數(shù)和電動(dòng)機(jī)的選擇 43.確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 54.車床的規(guī)格 5三．運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) .51. 擬定傳動(dòng)方案 52. 確定結(jié)構(gòu)式 63. 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng) 64. 確定各軸轉(zhuǎn)速 75.確定轉(zhuǎn)速圖 96. 確定各變速組傳動(dòng)副齒輪齒數(shù) 97. 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 11四．動(dòng)力設(shè)計(jì) .111. 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 112. 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 153. 軸的設(shè)計(jì)與校核 184. 主軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 245. 片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算 277.鍵的選用及校核 31五．軸承端蓋設(shè)計(jì) .32六．箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .321.箱體材料 322.箱體結(jié)構(gòu) 32七．潤(rùn)滑與密封 .331.潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 332.潤(rùn)滑油的選擇 34八．總結(jié) .34參考文獻(xiàn) .35緒論主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分，本次設(shè)計(jì)主要從機(jī)床的級(jí)數(shù)入手，與結(jié)構(gòu)式，結(jié)構(gòu)網(wǎng)擬定，再到齒輪和軸的設(shè)計(jì)，再選擇主傳動(dòng)配合件對(duì)軸和齒輪及配合件進(jìn)行校核，將主傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化” ，設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進(jìn)行傳動(dòng)軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、箱體、潤(rùn)滑、與密封、傳動(dòng)軸及滑移齒輪零件的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。本次突出了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，在保證機(jī)床的基本要求下，根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)的原則擬定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，對(duì)機(jī)床的機(jī)構(gòu)進(jìn)行精簡(jiǎn)，力求降低生產(chǎn)成本；主軸和齒輪設(shè)計(jì)在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)材料的選擇也應(yīng)采用折中的原則， ，不選擇過(guò)高強(qiáng)度的材料從而造成浪費(fèi)。一．設(shè)計(jì)目的通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。二．普通車床主動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的擬定1.已知條件最大加工直徑為 D= 400mm； 主軸最高轉(zhuǎn)速?=1400r/min，maxn最低轉(zhuǎn)速 =31.5r/min； 電動(dòng)機(jī)的功率為 4KWmin2.車床參數(shù)和電動(dòng)機(jī)的選擇此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床根據(jù)任務(wù)書上提供的條件，電動(dòng)機(jī)的功率為 4KW,選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 Y112M-4，電動(dòng)機(jī)具體數(shù)據(jù)如下表所示：表 1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)表電動(dòng)機(jī)信號(hào) 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 級(jí)數(shù) 同步轉(zhuǎn)速Y112M-4 4KW 1440r/min 4 級(jí) 1500r/min3.確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)根據(jù)任務(wù)書提供的條件，可知傳動(dòng)公比 =1.41。?根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》由公式： 1??znR則有： Z= +1 ?lgnR轉(zhuǎn)速范圍 = = =44.44nmiax5.3140由上述綜合可得 由此可知機(jī)床主軸共124.lgl ?????nRZ有 12 級(jí)。因?yàn)?=1.41=1.06 ，根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》 查表標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。首?6先找到最小極限轉(zhuǎn)速 31.5，再每跳過(guò) 5 個(gè)數(shù)（1.26～1.06 ）取一個(gè)轉(zhuǎn)速，6即可得到公比為 1.41 的數(shù)列：31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400 r/min。4.車床的規(guī)格根據(jù)以上的計(jì)算和設(shè)計(jì)任務(wù)書可得到本次設(shè)計(jì)車床的基本參數(shù)：表 2 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表最大加工直徑 maxD最高轉(zhuǎn)速 axn( )ir最低轉(zhuǎn)速 min( )r電機(jī)功率P（kW）公比 ?轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z400 1400 31.5 4 1.41 12三．運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1. 擬定傳動(dòng)方案擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及其組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)型式、變速類型。傳動(dòng)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，確定傳動(dòng)方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)性等多方面統(tǒng)一考慮。2. 確定結(jié)構(gòu)式由 Z=12 可得： 321??主變速傳動(dòng)系從電動(dòng)機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)，接近電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)轉(zhuǎn)速較高， 傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較小，尺寸小一些，反之，靠近主軸的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸就較大。因此在擬定主變速傳動(dòng)系時(shí)，應(yīng)盡可能將傳動(dòng)副較多的變速組安排在前面，傳動(dòng)副數(shù)少的變速組放在后面，使主變速傳動(dòng)系中更多的傳動(dòng)件在高速范圍內(nèi)工作，尺寸小一些，以節(jié)省變速箱的造價(jià)，減小變速箱的外形尺寸；也就是滿足傳動(dòng)副前多后少的原則，因此確定傳動(dòng)方案為：12=3×2×2；由 12=3×2×2 傳動(dòng)式可得 6 種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為：3612??124??6123??依據(jù)傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則選擇方案為 ： ；63123. 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍：在降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使進(jìn)徑向尺寸過(guò)大，常限制最小傳動(dòng)比，1/4，升速傳動(dòng)時(shí)，為防止產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和噪音，常限制最大傳動(dòng)min?比 ，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取 ，故變速組的最大變速范圍2ax?5.2max?i為 / ≤8～10 。檢查變速組的變速范圍是否超過(guò)極限值時(shí)，?maxRiin只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M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。依據(jù)中間軸變速范圍小的原則設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下所示：圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組： 82/0.5/uRmin主axmax主 ??其中 ，1~86.741.)2(6)1(22 ????PX? 41.?， ；6最后一個(gè)擴(kuò)大組轉(zhuǎn)速符合要求，則其他變速組的變速范圍肯定也符合要求。4. 確定各軸轉(zhuǎn)速1.分配總降速變速比總降速變速比 02.14/5.3/min??d由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比變140rd速副。2.確定傳動(dòng)軸數(shù)變速軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比變速副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。3.確定各軸轉(zhuǎn)速在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按變速順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（主軸） 。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的變速組分別設(shè)為 a、b、c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速。已知各級(jí)轉(zhuǎn)速如下：1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/min。⑴先來(lái)確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速變速組 c 的變速范圍為 ，故兩個(gè)傳動(dòng)副]10,8[41.max66??R?的傳動(dòng)比必然是兩個(gè)極限值： 、 結(jié)合結(jié)構(gòu)式，CI2?CIⅢ軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：125、180、250、355、500、710。⑵確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速變速組 b 的級(jí)比指數(shù)為 3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致變速比太小，可取 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：8.211??bi2bi355、500、710。⑶定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速對(duì)于軸Ⅰ，其級(jí)比指數(shù)為 1,可?。?= = = = 1ai2?2ai?14.= 確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為 710；3ai1電動(dòng)機(jī)與軸Ⅰ的定變傳動(dòng)比 ；03.271/4?i5.確定轉(zhuǎn)速圖圖 2 轉(zhuǎn)速圖6. 確定各變速組傳動(dòng)副齒輪齒數(shù)確定齒輪齒數(shù)的原則和要求：①齒輪的齒數(shù)和 不應(yīng)過(guò)大；齒輪的齒數(shù)和 過(guò)大會(huì)加大兩軸之間的zszs中心距，使機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦 ≤100～200.zs②最小齒輪的齒數(shù)要盡可能少；但同時(shí)要考慮：※最小齒輪不產(chǎn)生根切，機(jī)床變速箱中標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù) ≥18 ；minz※受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪最小齒數(shù)應(yīng)大于 18～20；※齒輪齒數(shù)應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求：實(shí)際傳動(dòng)比（齒數(shù)之比）與理論傳動(dòng)比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動(dòng)比）之間又誤差，但不能過(guò)大，確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過(guò) 10%（ -1）%，??即： %）（理 實(shí)理 10n?????-要求的主軸轉(zhuǎn)速；理n-齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的主軸轉(zhuǎn)速；實(shí)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 及小齒輪的齒數(shù)可以從《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表 3-9 中選取。zS一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于 18～20。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)表 3-4（《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》主編趙雪松、任小中、于華）查得①傳動(dòng)組 a:由 ， ，2/1/1??ia41./??ia/3?ia時(shí)：i……57、60、63、66、69、72、75、78……zS時(shí)：4./2i……63、65、67、68、70、72、73、77……?z時(shí)：1/3ia……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76……zS可取 72,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。z于是 ， ， ；48/21?ai 42/302?ai 36/?ai齒輪 1i2iiazSI 軸齒數(shù) 28 35 42Ⅱ軸齒數(shù) 56 49 42 84②傳動(dòng)組 b：由 ，8.2/1/31??i 1/2ib時(shí)：i……69、72、73、76、77、80、81、84、87……zS時(shí)： ……70、72、74、76、78、80、82、84、86……/2ibzS可取 84，于是可得軸Ⅱ上雙聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。?zS于是 ， ，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62/1ib42/?ib62、42。齒輪 1ib2izSⅡ軸齒數(shù) 22 42Ⅲ軸齒數(shù) 62 42 84③傳動(dòng)組 c:查表 8-1, ,4/1?ic2ci時(shí)： ……84、85、89、90、94、95……1i zS時(shí)： ……72、75、78、81、84、87、89、90……2c取 90. 為降速傳動(dòng)，取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為 18； 為升速傳zS4/1i 2?ci動(dòng)，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為 30。于是得 , ；齒輪數(shù)據(jù)如72/18?ic30/6ci下表所示： 齒輪 1i2izSⅢ軸齒數(shù) 18 60Ⅳ軸齒數(shù) 72 30 907. 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖 3 傳動(dòng)系統(tǒng)圖四．動(dòng)力設(shè)計(jì)1. 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)V 帶傳動(dòng)中，軸間距 A 可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/min,傳遞功率 P=4kW,傳動(dòng)比 i=2.03，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn) 16 小時(shí)，工作年數(shù) 10年。(1)確定計(jì)算功率：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表 8-7 工作情況系數(shù) 查得 =1.2。156PAK由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 公式（8-21）得： )(8.42.kWKAca???P--電動(dòng)機(jī)額定功率， --工作情況系數(shù) 因此根據(jù) 、 由《機(jī)械設(shè)計(jì) 》 圖 8-11 普通 V 帶輪選型圖選用 A 型。caP1n157P(2)確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 ，?D?帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑 不宜過(guò)小，即 =75mm。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表 8-8、圖 8-11?Dmin?? 157P和 表 8-6 取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑 =125mm。15P?由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 公式(8-15a)得式： 150P?????12Dn式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速， -大帶輪轉(zhuǎn)速， -帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取 0.02。?n?n?故 ，mD45.28)0.1(257042 ????由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表 8-8 取圓整為 250mm。P(3)驗(yàn)算帶速度 V，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》 式（8-13）驗(yàn)算帶的速度150PV= 42.9106254.36????nD?sm所以 ，故帶速合適。smvs?(4)初定中心距 0A帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 經(jīng)驗(yàn)公式（8-20）152P)()(7.0 2101 DAD???0.7ｘ（125+250）≤ ≤2ｘ（125+250）即：263≤ ≤750； 取 =600mm.0A0(5) V 帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ?L由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 公式（8-22）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：158P????02121042ADA????代入數(shù)據(jù)為： =1795.25mm6)5()5(62???由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表 8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ，取整為14PdL=1800mmdL(6)確定實(shí)際中心距 A按《機(jī)械設(shè)計(jì)》 公式（8-23）計(jì)算實(shí)際中心距158= + =600+ =602.38mm020Ld?25.1798?(7)驗(yàn)算小帶輪包角 1?根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 公式（8-25）158POOoAD120.683.5718012 ??????故主動(dòng)輪上包角合適。(8)確定三角帶根數(shù) Z根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 式（8-26）得158P0calpzk????查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表 8-4d 由 i=2.03 和 得 = 153 min140rn?0p?0.03KW查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 8-5， =0.98；查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 8-2，??長(zhǎng)度系數(shù) =0.92lk73.29.08)3.092.1(4????Z取整即帶數(shù) Z=3 根；(9)計(jì)算預(yù)緊力查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 8-3，q=0.1kg/m由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（8-27） 20)5.2(qvkvZpFca????其中： -帶的變速功率,kw；cav-帶速,m/s；q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取 q=0.1kg/m。v = 1440r/min = 9.42m/s。NF60.142.908.342.9)5(0??????（10）計(jì)算作用在軸上的壓軸力根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 式（8-28）158PNZFp 07.83921.6sin0.1432sin210 ??????（11）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： V 帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，因?yàn)?，15???dd且所以采用孔板式結(jié)構(gòu)，查[3]機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表 9-1 可得出大帶輪結(jié)構(gòu)尺寸如下：1057.821min??fehbfad250.386??daB??2410389??dD2. 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.確定模數(shù)：（1）Ⅰ-Ⅱ軸：按齒輪彎曲疲勞計(jì)算： 32jwnZPm??其中： 為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速；jnZ 為大齒輪齒數(shù)；由以上計(jì)算可知： ；Ⅰ k8.3?P=2jwnm??Ⅰ 94.13548.?按齒面點(diǎn)蝕計(jì)算：；取 A=82；.8.370?jPA由中心距 A 及齒數(shù)計(jì)算模數(shù)：圓整為 ；2.721??zmj 3＝j(luò)m模數(shù) 取 和 中較大值。故第一變數(shù)組齒輪模數(shù)因取 m=3；wj(2) Ⅱ-Ⅲ軸：按齒輪彎曲疲勞計(jì)算： 32jwnZPm??其中： 為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速；jnZ 為大齒輪齒數(shù)；=32jwP??Ⅱ 49.2156.3?按齒面點(diǎn)蝕計(jì)算：；取 A=114；.32.7033?jnAⅡ由中心距 A 及齒數(shù)計(jì)算模數(shù)：圓整為 ；1.8421??zmj 0.3＝j(luò)m模數(shù) 取 和 中較大值。故第一變數(shù)組齒輪模數(shù)因取 m=3.0；wj(3)Ⅲ-Ⅳ軸： 按齒輪彎曲疲勞計(jì)算： 32jwnZPm??其中： 為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速；jnZ 為大齒輪齒數(shù)；由以上計(jì)算可知： ；Ⅲ k51.3?P=32jwnm??Ⅲ 60.297按齒面點(diǎn)蝕計(jì)算：；取 A=125；4.105.7033?jPAⅢ由中心距 A 及齒數(shù)計(jì)算模數(shù)：78.2901521????zAmj模數(shù) 取 和 中較大值。故齒輪模數(shù)因取 m=4；wj變速組 Ⅰ-Ⅱ軸 Ⅱ-Ⅲ軸 Ⅲ-Ⅳ軸模數(shù) m 3 3 42.確定齒寬：由公式 得：)10~5(為 模 數(shù)；?B?第一套嚙合齒輪 m05?）（Ⅰ第二套嚙合齒輪 3~）（Ⅱ第三套嚙合齒輪 421）（Ⅲ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)使小齒輪齒寬比相齒合的另一齒輪寬一些。3.確定齒輪參數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： **20h1c0.25???度 ， ，從《機(jī)械原理》表 5-1 查得以下公式齒頂圓直徑 ； mzdaa)+(=*1齒根圓直徑 ；chf 2??分度圓直徑 ；齒頂高 ；ha*齒根高 ； cf)+(=齒輪的具體值見下表：表 3 齒輪數(shù)值表模數(shù) 齒數(shù) 齒寬 分度圓 直徑齒頂圓直徑 ad齒根圓直徑 f齒頂高 ah齒根高 f36 24 108 114 100.536 24 108 114 100.5324 24 72 78 64.53 3.7548 24 144 150 136.530 24 90 96 82.542 24 126 132 118.522 24 66 72 58.542 24 126 132 118.562 24 186 192 178.5342 24 126 132 118.53 3.7518 24 72 80 6260 24 240 248 23072 24 288 296 278430 24 120 128 1104 54.確定軸間中心距：；)(1082)(1md????；6；)(7dV???3. 軸的設(shè)計(jì)與校核（1）確定主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：由轉(zhuǎn)速圖可知：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是低速第一個(gè)三分之一變速范圍的最高以轉(zhuǎn)速，即 min/90rnV??同理可得各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速：軸 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min 710 355 125 90（2）確定各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：傳動(dòng)組 c 中，18/72 只需計(jì)算 z = 18 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；60/30 只需計(jì)算 z = 30 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 250r/min；傳動(dòng)組 b 計(jì)算 z = 22 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 355r/min；傳動(dòng)組 a 應(yīng)計(jì)算 z = 24 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 710r/min。（3）核算主軸轉(zhuǎn)速誤差：min/5.14730/642//256/140 rn ?????實(shí)minr標(biāo) %.140).7(%)( ????標(biāo) 標(biāo)實(shí)即主軸轉(zhuǎn)速合適。（4）各軸的功率：取各傳動(dòng)件效率如下：帶傳動(dòng)效率： 96.01??軸承傳動(dòng)效率： 2齒輪傳動(dòng)效率： 7.3則有各傳動(dòng)軸傳遞功率計(jì)算如下： kWPpd 80.9.60421?????65.3723 kd 1.2312?p .9.09604343Ⅳ（5）計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：由機(jī)械原理可知轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為： mddnPT??5)(3.26140950NnPTmdd ???)(13.5799521d ???? )(2.987.0.695002312 mNnPTmd ??????? 4.6159495 3132d ??? ? )(23.57096500 3441V32nTmd ???????以上計(jì)算數(shù)據(jù)總結(jié)如下：傳動(dòng)軸 電機(jī)軸 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ傳動(dòng)功率 kw 4 3.8 3.65 3.51 3.37傳遞轉(zhuǎn)矩 mN?26.53 51.13 98.21 267.84 357.23（6）傳動(dòng)軸的直徑估算：當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d 值應(yīng)相應(yīng)增大 4～5%;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《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 7-12。 軸有鍵槽， 軸和 軸因?yàn)橐惭b滑移齒???輪所以都采用花鍵軸,Ⅳ有鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸.根據(jù)以上原則各軸的直徑取值： a.Ⅰ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算:（1）選擇軸的材料由文獻(xiàn)[1]中的表 11-1 和表 11-3 選用 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度， ， ， 。275HBS?MPa???????Pab????MPas?????（2）按扭矩初算軸徑根據(jù)文獻(xiàn)[1]中式（11-2） ，并查表 11-2，取 C=115，則)(12.078.3153 mnCd?考慮有鍵槽和軸承，軸加大 5%： .%)(????所以取 d=22mmb. Ⅱ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算:（1）選擇軸的材料由文獻(xiàn)[1]中的表 11-1 和表 11-3 選用 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度， ， ， 。275HBS?MPa???????Pab????MPas?????（2）按扭矩初算軸徑根據(jù)文獻(xiàn)[1]中式（11-2） ，并查表 11-2，取 C=115，則)(2536.13mnCd?考慮有鍵槽，軸加大 5%： d25.6%????所以取最小 d=30mmc. Ⅲ軸的設(shè)計(jì)計(jì)算:（1）選擇軸的材料由文獻(xiàn)[1]中的表 11-1 和表 11-3 選用 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度， ， ， 。275HBS?MPa???????Pab????MPas?????(2）按扭矩初算軸徑根據(jù)文獻(xiàn)[1]中式（11-2） ，并查表 11-2，取 C=115，則)(95.3412.533 mnCd?有鍵槽和軸承，軸加大 5%： ； 取 d=38mm.70.6%)(????根據(jù)以上計(jì)算各軸的直徑取值如下表示：軸 軸?軸?軸?最小軸徑值 22 30 38（7）Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核計(jì)算：（1）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度：圖 4 II 軸尺寸圖段：安裝圓錐滾子軸承， 1L ；； mLd21301??段：安裝兩個(gè)個(gè)雙聯(lián)齒輪塊，同時(shí)利用軸肩定位軸承，由軸肩計(jì)算公2式 )(3~.0.)~(.7).~(0.7h??所以取 ；；； 有 結(jié) 構(gòu) 確 定m6622段：安裝圓錐滾子軸承，3L ；； Ld1303??（2）軸的強(qiáng)度校核：軸的校核主要校核危險(xiǎn)截面已知Ⅱ軸齒輪 6、齒輪 8 數(shù)據(jù)如下：；； ；；右左 mLmzdKNT17051264321.98662???? ； ； ；；右左 mLzdKNT3250621.9882????求圓周力： ；徑向力 ；dTFt2?tanrF；； ；； KNFdTtttt 20.183tan06.297an.819.567t.58.690r8r6 ???????軸承支反力： ；； 右左 battbatt LFL??齒輪 6 對(duì)軸的支反力： ；；右左 KNLFbatt batt 4.58017089.15.9.?????齒輪 8 對(duì)軸的支反力： ；；右左 KNLFbatttt 35.2680356.297b ?????垂直面的彎矩：；：齒 輪 ；：齒 輪 右左 KNFLMtac 2.84735.26810971062 ????由以上計(jì)算可知危險(xiǎn)截面在軸的右端齒輪 6 處， ，跨距 282mm；直徑為48mm 段；軸承的支反力： ；；右左 KNLFbarrbarr 26.1710539.673??????水平面彎矩： ；左Mac 5.39.r1?合成彎矩： ；KNMCCc 81.109325.107365.37922???已知轉(zhuǎn)矩為： 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的剪力按脈動(dòng)循環(huán)變化，?。籏NT82截面 C 處的當(dāng)量彎矩：；6.0? ;43.129])([2cM????校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度 ；MPaKNdc 5][6.)3.0(4.1291/ 16 ???????則有該軸強(qiáng)度滿足要求。同理可知，按照此方法校核其他傳動(dòng)軸，經(jīng)檢驗(yàn)，傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)均符合要求。圖 5 轉(zhuǎn)矩圖4. 主軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核主軸上的結(jié)構(gòu)尺寸雖然很多，但起決定作用的尺寸是：外徑 D、孔徑d、懸伸量 a 和支撐跨距 L。圖 6 主軸設(shè)計(jì)圖1.主軸前后軸頸直徑的選擇：主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸直徑 。一般按照機(jī)床類型、1D主軸傳遞的功率或最大加工直徑，參考表 3-7 選取 。最大回轉(zhuǎn)直徑400mm 車床，P=4KW 查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表 3-7，前軸頸應(yīng),初選 ,后軸頸 取 。105~71?DmD901?12)85.0~6(?m602?2.主軸內(nèi)孔直徑的確定：很多機(jī)床的主軸是空心的，為了不過(guò)多的削主軸剛度，一般應(yīng)保證d/D 0.7。 7526091???取 ；經(jīng)計(jì)算選取內(nèi)孔直徑 d=40mm。).~5.(?Dd3.主軸前端伸長(zhǎng)量 a:減小主軸前端伸長(zhǎng)量對(duì)提高提高主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、和抗震性有顯著效果，因此在主軸設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足結(jié)構(gòu)的前提下，應(yīng)最大限度的縮短主軸懸伸量 a。根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長(zhǎng)度 ;ma5.12~490)25.1~60(???取 a=100mm。4.支撐跨距 L:最佳跨距 ；取值35~20).3(0?LL30合理跨距 ；取值 。ma1756?5.主軸剛度校驗(yàn)：機(jī)床在切削加工過(guò)程中，主軸的負(fù)荷較重，而允許的變形由很小，因此決定主軸結(jié)構(gòu)尺寸的主要因素是它的變形大小。對(duì)于普通機(jī)床的主軸，一般只進(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。只有重載荷的機(jī)床的主軸才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于高速主軸，還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算，以免發(fā)生共振。一彎曲變形為主的機(jī)床主軸(如車床、銑床)，需要進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算，以扭轉(zhuǎn)變形為主的機(jī)床（如鉆床） ，需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度驗(yàn)算。當(dāng)前主軸組件剛度驗(yàn)算方法較多，沒(méi)能統(tǒng)一，還屬近似計(jì)算，剛度的允許值也未做規(guī)定?？紤]動(dòng)態(tài)因素的計(jì)算方法，如根據(jù)部產(chǎn)生切削顫動(dòng)條件來(lái)確定主軸組件剛度，計(jì)算較為復(fù)雜。現(xiàn)在仍多用靜態(tài)計(jì)算法，計(jì)算簡(jiǎn)單，也較適用。主軸彎曲剛度的驗(yàn)算；驗(yàn)算內(nèi)容有兩項(xiàng)：其一，驗(yàn)算主軸前支撐處的變形轉(zhuǎn)角 ，是否滿足軸承正常工作的要求；其二，驗(yàn)算主軸懸伸端處的?變形位移 y，是否滿足加工精度的要求。對(duì)于粗加工機(jī)床需要驗(yàn)算 、y?值；對(duì)于精加工或半精加工機(jī)床值需驗(yàn)算 y 值；對(duì)于可進(jìn)行粗加工由能進(jìn)行半精的機(jī)床（如臥式車床） ，需要驗(yàn)算 值，同時(shí)還需要按不同加工條?件驗(yàn)算 y 值。支撐主軸組件的剛度驗(yàn)算，可按兩支撐結(jié)構(gòu)近似計(jì)算。如前后支撐為緊支撐、中間支撐位松支撐，可舍棄中間支撐不計(jì)（因軸承間隙較大，主要起阻尼作用，對(duì)剛度影響較小） ；若前中支撐位緊支撐、后支撐為松支撐時(shí)，可將前中支距 當(dāng)做兩支撐的之距計(jì)算，中后支撐段主軸不計(jì)。1L機(jī)床粗加工時(shí)，主軸的變形最大，主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角有可能超過(guò)允許值，故應(yīng)驗(yàn)算此處的轉(zhuǎn)角。因主軸中(后)支撐的變形一般較小，故可不必計(jì)算。主軸在某一平面內(nèi)的受力情況如圖：圖 7 主軸受力圖在近似計(jì)算中可不計(jì)軸承變形的影響，則該平面內(nèi)主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角用下式計(jì)算； ?????? ???? )1()(5.0)1(3. ???MLcQbFaLEI A切削力 的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離 S=a+W，對(duì)于普通車床，'W=0.4H， （H 是車床中心高，設(shè) H=200mm)。則： 120.420Sm???當(dāng)量切削力的計(jì)算： NFaW3.620.371208' ???主軸慣性矩 )(5.4dIe?式中：主 軸 孔 徑 ； ）主 軸 支 撐 段 的 慣 性 矩 （）主 軸 當(dāng) 量 外 徑 （ 鋼）主 軸 材 料 的 彈 性 模 量 （主 軸 有 關(guān) 尺 寸 （、、 ；主 軸 懸 伸 量支 撐 反 力 系 數(shù) ；主 軸 前 支 撐 反 力 矩 ； 可 忽 略 不 計(jì) ；車 床 、 磨 床 ） ，若 軸 向 切 削 力 較 小 （ 如軸 向 切 削 力 引 起 力 偶 矩 ）（作 用 于 主 軸 上 的 傳 動(dòng) 力主 軸 傳 遞 全 部 功 率 時(shí) ， ） ；切 削 力 （作 用 于 主 軸 端 部 的 當(dāng) 量主 軸 傳 遞 全 部 功 率 時(shí) ，???????ddDIcmLDMPaEPaEcbaM McmNNQFA );(64;, ;10.2,);)(),(;47??∴ ????????? )1()(5.0)1(3 ???LcQbFaLEIrad467106.5)08.3261(.745.36.048232??? ?????? ?????因?yàn)?；所以可知主軸前支撐轉(zhuǎn)角滿足要求。??rad01.???5. 片式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，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)?！?】 摩擦片的徑向尺寸摩擦片的外徑尺寸受到輪廓空間的限制，且受制于軸徑 d，而摩擦片的內(nèi)外徑又決定著內(nèi)外摩擦片的環(huán)形接觸面積的大小，直接影響離合器的結(jié)構(gòu)和性能。一般外摩擦片的外徑可?。?mdD)6~2(1??d 為軸的直徑，取 d=25，所以25+5=30mm?1D特性系數(shù) 是外片內(nèi)徑 與內(nèi)片外徑 D2 之比?1取 =0.69，則內(nèi)摩擦片外徑mD469.0312???【2】 按扭矩選擇摩擦片結(jié)合面的數(shù)目一般應(yīng)使選用和設(shè)計(jì)的離合器的額定靜扭矩 和額定動(dòng)扭矩 滿jMd足工作要求，由于普通機(jī)床是在空載下啟動(dòng)反向的，故只需按離合器結(jié)合后的靜負(fù)載扭矩來(lái)計(jì)算。根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》有公式。即：式中 ——速度修正系數(shù)，由表 10.7?！啃r(shí)結(jié)合數(shù)修正系數(shù)，干式取 1 ；濕式按表 10.8 選取。 ——摩擦面對(duì)數(shù)修正系數(shù)。 75.684.01)34(06.43.52??????ZK取 Z=7故摩擦片總數(shù)為 Z+1=8 片，內(nèi)摩擦片為 9 片。用同樣的方法可以算出反轉(zhuǎn)摩擦片數(shù)：外摩擦片 4 片，內(nèi)摩擦片 5 片?！?】離合器的軸向拉緊力由 得： 63.401)34(81.32?????Q查《機(jī)床零件手冊(cè)》 ，摩擦片的型號(hào)如下：內(nèi)片：Dp=72.85，查表?。篋=44mm，d=26mmb=3mm,B=9.7mmH=23.5mm, =0.5mm?外片：Dp=72.85，查表取：D=86mm，d=30mmb=2mm,B=20mmH=48mm,H1=42mm=0.5mm?內(nèi)外片的最小間隙為：0.2～0.46.軸承的選用及校核1】各傳動(dòng)軸軸承選取的型號(hào)：主軸 前支承： NN3018K 型 圓錐孔雙列圓柱滾子軸承:90 140 37；??BDd后支撐：352212 雙列圓錐滾子軸承: 60 110 66；??BDdⅠ軸 帶輪處：308 深溝球軸承軸 40 90 23；軸與箱體處：305 GB276-89: 25 62 17；齒輪：7305C 角接觸軸承 GB292-83: 25 52 15；??d③ Ⅱ軸 前、后支承：7306E 圓錐滾子軸承 GBT297-84 : 30 72 19； ??BDd④ Ⅲ軸 前、后支承：7308E 圓錐滾子軸承 GBT297-84 : 40 90 23；2】各傳動(dòng)軸軸承的校核：假定：按兩班制工作，工作期限 10 年，每年按 300 天計(jì)，T=48000h。依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》軸承校核公式如下： ；壽 命 系 數(shù) ， ；軸 承 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速；速 度 系 數(shù) ， ；， 對(duì) 滾 子 軸 承壽 命 指 數(shù) ， 對(duì) 球 軸 承 ；， 一 般 取滾 動(dòng) 軸 承 的 許 用 壽 命 ；額 定 動(dòng) 載 荷；額 定 壽 命；或 ??? ??50min/313105~)()(50h0 0hhnn hHOFPA HOfPAnjnhLff rff hT NCLKKfCTpfL?????? ???