畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文（理工類）題 目： 高速數(shù)控車床主軸的設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 年 級： 學(xué)院(直屬系) ： 機(jī)械工程與自動化學(xué)院 指導(dǎo)教師： I摘 要根據(jù)已確定的運(yùn)動參數(shù)以變速箱展開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)計效率。在機(jī)床主傳動系統(tǒng)中，為減少齒輪數(shù)目，簡化結(jié)構(gòu)，縮短軸向尺寸，用齒輪齒數(shù)的設(shè)計方法是試算，湊算法，計算麻煩且不易找出合理的設(shè)計方案。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點的分析與研究，繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖。關(guān)鍵詞: 無級變速；傳動系統(tǒng)設(shè)計,傳動副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式，齒輪模數(shù)，傳動比IIAbstractDistance graph as the objective, to develop the program shift transmission system to obtain optimal solutions and high efficiency design. In the machine tool main drive in order to reduce the number of gear structure is simplified, shorter axial dimension, with the gear design approach is a spreadsheet, hash algorithm to calculate cumbersome and difficult to find a reasonable design. Based on the main drive system features triple sliding gear analysis and research, working drawings and drawing parts headstock developed view and a sectional view.Keywords: hierarchical transmission; transmission system design, transmission deputy, network architecture, structure, modulus gear transmission ratioIII目 錄摘 要 .IAbstract II目 錄 .III第 1 章 緒論.11.1 概述 11.2 課題研究的目的和意義 11.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 21.4 本課題的基本設(shè)計思路及研究方法 31.4.1 理論分析與設(shè)計計算 .31.4.2 圖樣技術(shù)設(shè)計 .41.4.3 編制技術(shù)文件 41.5 畢業(yè)設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求 51.5.1 畢業(yè)設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù) 51.5.2 技術(shù)要求 5第 2 章 運(yùn)動設(shè)計.72.1 運(yùn)動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定 .72.1.1 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) .82.1.2 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖 82.2 確定各變速組此傳動副齒數(shù) 9第 3 章 動力計算.113.1 帶傳動設(shè)計 113.1.1 計算設(shè)計功率 Pd 113.1.2 選擇帶型 123.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速 123.1.4 確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長度并驗算小輪包角 133.1.5 確定帶的根數(shù) z.143.1.6 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 14IV3.1.7 確定帶的張緊裝置 143.1.8 計算壓軸力 143.2 計算轉(zhuǎn)速的計算 163.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 16第 4 章 車床主軸部分及其設(shè)計計算.214.1 車床主軸所需標(biāo)準(zhǔn) 214.1.1 車床的剛度 .214.1.2 車床的耐車性 .224.1.3 車床的旋轉(zhuǎn)精度 .224.1.4 車床的抗震能力 .234.1.5 車床的熱變形 .234.2 車床主軸部分的分布 234.3 車床主軸形狀的選擇 244.4 車床主軸的熱處理 254.5 車床主軸的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 254.6 車床主軸上軸承的挑選 254.7 車床主軸上軸承的校對計算 274.8 車床主軸外部伸長量 284.9 車床主軸的校核 284.9.1 受力作用的轉(zhuǎn)換 .294.9.2 車床主軸的撓度 .294.9.3 車床主軸的傾角 .304.10 軸的設(shè)計和驗算 324.10.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .324.10.2 軸的強(qiáng)度校核 .334.10.3 軸的剛度校核 .37第 5 章 主要零部件的選擇.425.1 電動機(jī)的選擇 425.2 軸承的選擇 43V5.3 變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇 43第 6 章 主軸變速箱的裝配設(shè)計.446.1 箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點 446.2 設(shè)計的方法(以軸的布置為例) .446.3 軸承壽命校核 46第 7 章 結(jié)構(gòu)設(shè)計及說明.487.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 487.2 展開圖及其布置 48結(jié) 論.49參考文獻(xiàn).50致 謝.511第 1 章 緒論1.1 概述在任何一個國家的國民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，機(jī)械制造行業(yè)都起著舉足輕重的作用，是各行各業(yè)生存發(fā)展的依靠，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本基礎(chǔ)，是社會發(fā)展的不可或缺的部分。機(jī)械制造業(yè)在國防，交通業(yè)，工農(nóng)業(yè)，科學(xué)研究等這些部門中提供著品種繁多的工具，設(shè)備等，同時也為機(jī)械行業(yè)本身提供著各種生產(chǎn)設(shè)備?？匆粋€國家或地區(qū)的科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)水平，很大程度上就是看這個國家的機(jī)械行業(yè)的水平怎樣。然而，以車削加工生產(chǎn)為代表的精密加工是機(jī)械企業(yè)生產(chǎn)所需裝備的核心之一，其加工主要靠金屬的切削工藝來達(dá)到所要求的精度等級。在機(jī)械設(shè)備的加工總工作量中，有很大一部分是靠以車床的車削為代表的加工工藝來完成的，因此，機(jī)械產(chǎn)品零件的加工質(zhì)量和企業(yè)的效率，在很大程度上都是受車床的車削工藝。所以說，一個國家或地區(qū)的工業(yè)發(fā)展水平和科研能力，很大程度上是依靠這個國家或地區(qū)的工業(yè)化。所以，以車床為代表的車床車削在一個國家的工業(yè)現(xiàn)代化和經(jīng)濟(jì)全球化浪潮中有著令人不用質(zhì)疑的重要性。從近數(shù)十載的世界工業(yè)發(fā)展史來看，從上世紀(jì)的八九時年代到現(xiàn)在的二十一世紀(jì)，機(jī)械發(fā)展的趨勢已從之前的一味只追求如何提高產(chǎn)品的節(jié)約經(jīng)濟(jì)性到如今的產(chǎn)品所含技術(shù)水平的競爭。如今，我國已成為 WTO 的成員國之一，工業(yè)現(xiàn)代化，經(jīng)濟(jì)全球化的浪潮已經(jīng)撲面而來，然而，由于我國的機(jī)械發(fā)展水平相對于世界上的發(fā)達(dá)國家還有不小的差距，因而，我們國家的工業(yè)發(fā)展還面臨著很大的考驗，但同時，我們也面臨著新的機(jī)遇：從產(chǎn)品零件的理論設(shè)計到最終的加工出來，所需的時間周期不斷變小，產(chǎn)品所需包含的質(zhì)量水平和技術(shù)要求不斷提升，同時國民心中的安全和營造綠色家園的心聲愈演愈烈，所以以車床車削為代表的高技術(shù)水平的加工生產(chǎn)將是現(xiàn)代機(jī)械企業(yè)生存和發(fā)展的必然之選。1.2 課題研究的目的和意義隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，很多企業(yè)已經(jīng)越來越注重精細(xì)化生產(chǎn)和發(fā)展，從而來滿足人們對復(fù)雜多變的產(chǎn)品的需要。因而，在現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中，小批量多品種零件的加工生產(chǎn)占產(chǎn)品總數(shù)量的比例會越來越高，而零件的復(fù)雜性和精度等2級要求也會迅速地提高，所以很多產(chǎn)品都需要進(jìn)行車削加工。但是由于高科技，高精度的專用車床設(shè)備其在價格，設(shè)備的日常管理，操作維護(hù)和保養(yǎng)等方面的成本均比較高，所以在現(xiàn)實中很多企業(yè)尤其是中小規(guī)模的企業(yè)，出于對經(jīng)濟(jì)成本等方面因素的考慮，廠里有不少的普通車床設(shè)備，然而擁有能滿足較高精度的車削加工生產(chǎn)的專用車床設(shè)備的企業(yè)數(shù)量卻寥寥無幾。但是在日常的實際加工生產(chǎn)中，企業(yè)卻經(jīng)常會遇到一些小批量甚至是單件大型零件的車削加工，針對此種情況，很多中小企業(yè)會根據(jù)企業(yè)的自身現(xiàn)狀，對現(xiàn)有的普通車床進(jìn)行改造，車床改車床，設(shè)計出一種符合車削加工生產(chǎn)要求的車床主傳動裝置安裝在現(xiàn)有機(jī)床上，從而實現(xiàn)用現(xiàn)有的普通車床卻能實現(xiàn)車床的功能對零件進(jìn)行加工，這樣，既滿足了零件的加工生產(chǎn)要求，同時也省去了企業(yè)買專用車床設(shè)備的一筆昂貴的費用，從而達(dá)到了既節(jié)約了成本，提高了加工生產(chǎn)效率，又很好的增強(qiáng)了企業(yè)在社會生產(chǎn)發(fā)展中的競爭力。大學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年中的一項非常重要的工作，其通過根據(jù)大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識，運(yùn)用機(jī)械原理的思想進(jìn)行設(shè)計，從而很好地培養(yǎng)了自己在實踐中提出問題，分析問題，解決問題的實踐能力，為畢業(yè)后能成為一名優(yōu)秀的設(shè)計人員做了很好的鋪墊。本次畢業(yè)設(shè)計，我的題目是：車床車床的機(jī)構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用，通過此次的設(shè)計，我可以對車床主傳動的內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)，運(yùn)動方式，工作原理等方面能有進(jìn)一步的理解；通過車床車床主傳動的設(shè)計，從而掌握車床主傳動設(shè)計的基本原理和方法，同時也能夠?qū)Ｓ密嚧仓鱾鲃拥脑O(shè)計作進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和理解應(yīng)用；同時也能夠很好的提高自身的專業(yè)技能水平，爭取早日成為一名優(yōu)秀的設(shè)計人員。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢機(jī)械制造業(yè)是重點行業(yè)的國家或地區(qū)之一，其先進(jìn)水平，標(biāo)志著綜合國力和國家的現(xiàn)狀工業(yè)現(xiàn)代化，因此，它實際上是進(jìn)一步比它的經(jīng)濟(jì)價值我們有一個戰(zhàn)略地位?，F(xiàn)在，讓中國的機(jī)械制造業(yè)的總體水平，美國，德國，是發(fā)達(dá)國家日本的一部分，還有在世界上的差距。美國，日本，這些國家在德國，他們有機(jī)械，精密機(jī)械加工的一個非常高的水平，提出了一個高科技的特點，他們現(xiàn)在所從事的這個領(lǐng)域，作為新的經(jīng)濟(jì)增長點已經(jīng)設(shè)計了一個普通車床主傳動生活的全是公司發(fā)展的黃金時期。還有作為世界上生產(chǎn)中國最大的機(jī)床之一使用，但大部分的原因為服務(wù)很長一段時間在現(xiàn)有的機(jī)器，設(shè)備在非常困難的情況下，實際上面臨的，已經(jīng)過時你。3因此，現(xiàn)有的車床變換，通過設(shè)計一種靈活的車床主變速器，設(shè)備成本，因為不符合生產(chǎn)過程的需要，由此，不僅通過轉(zhuǎn)動部件，儲存，安裝在車床提高生產(chǎn)效率是是，那是很多機(jī)械企業(yè)，是生存和中小型企業(yè)的發(fā)展尤其是必然趨勢。如果整個購買新的專用轉(zhuǎn)折點，不僅不需要的一小筆錢，因為還沒有得到有效利用現(xiàn)有機(jī)械設(shè)備的結(jié)果，形成資源的浪費。中國機(jī)械制造行業(yè)，不僅降低了后期出發(fā)資源的浪費，不僅可以較小的成本，從而利用執(zhí)行處理，現(xiàn)有資源進(jìn)行整合舊機(jī)械全這是可能的，但在事實上，迫切需要制定績效，以獲得更先進(jìn)的加工工藝，將成為許多中小型企業(yè)明智的選擇。1.4 本課題的基本設(shè)計思路及研究方法本課題要研究的內(nèi)容:根據(jù)學(xué)校和指導(dǎo)老師的要求，到南通佳益機(jī)械廠實際參觀學(xué)習(xí)，根據(jù)企業(yè)的具體加工生產(chǎn)要求，設(shè)計出一種車床車床主傳動，安裝在廠里的普通機(jī)床上，以求能達(dá)到實際生產(chǎn)之用。畢業(yè)設(shè)計是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計的綜合性練習(xí)。通過畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)實習(xí)等實踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過畢業(yè)設(shè)計，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，進(jìn)行設(shè)計計算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計步驟和方法的目的。通過設(shè)計，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計手冊、設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計知識和設(shè)計技巧，提高學(xué)生設(shè)計能力的目的。通過設(shè)計，使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計技能的訓(xùn)練，提高分析和解決工程技術(shù)問題的能力，并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計創(chuàng)造一定的條件。畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容由理論分析與設(shè)計計算、圖樣技術(shù)設(shè)計和技術(shù)文件編制三部分組成。1.4.1 理論分析與設(shè)計計算（1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計。設(shè)計方案的分析，最佳功能原理方案的確定。（2）根據(jù)總體設(shè)計參數(shù)，進(jìn)行傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計和計算。（3）根據(jù)設(shè)計方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動力計算和校核。本課題擬采用的手段和途徑：本課題的研究需要查閱大量的資料，我要先到學(xué)校圖書館查閱與本課題有關(guān)的書4籍和資料本，同時上網(wǎng)瀏覽最新的有關(guān)課題的文獻(xiàn)資料。因為這是企業(yè)的實際生產(chǎn)工藝，所以我還需到企業(yè)進(jìn)行實地參觀學(xué)習(xí)，弄明白機(jī)床的具體改造要求，車床主傳動的具體工作原理，具體的設(shè)計和安裝要求，以及其具體要實現(xiàn)的功能，同時要弄明白整個加工的工藝流程，要虛心的向企業(yè)里的技術(shù)人員和師傅請教，以求最終能設(shè)計出符合實際加工要求的車床車床主傳動。計劃進(jìn)度安排：1.2-1.4， 去南通機(jī)械廠實際參觀學(xué)習(xí)，熟悉本研究課題的內(nèi)容；1.5-1.8 完成外文翻譯；1.8-1.10 修改外文翻譯，同時查閱相關(guān)文獻(xiàn)，開始寫開題報告；1.11-1.13 完成開題報告；1.14 檢查并修改開題報告；1.15 將外文翻譯，開題報告發(fā)給老師檢查；1.16-2.21 寒假期間多上網(wǎng)查閱車床主傳動的相關(guān)資料，鞏固 PROE 軟件2.22-2.5.5 到校圖書館查閱有關(guān)車床改造，和車床裝置的資料文獻(xiàn)；3.1 組織同學(xué)，聯(lián)系老師，去南通機(jī)械廠進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計圖的繪制；3.2-3.23 繪制畢業(yè)設(shè)計總裝配圖；3.24 將成果給老師進(jìn)行中期檢查；3.25-3.30 根據(jù)老師提出具體要求，進(jìn)行圖紙的修改；4.1-4.8 繪制關(guān)鍵零件圖；4,9-4.17 檢查修改零件圖，編寫計算說明書；4,18 將說明書初稿送指導(dǎo)老師檢查；4,19-4,22 根據(jù)指導(dǎo)老師意見，修改圖紙及說明書；4,23 檢查并上交說明書和圖紙1.4.2 圖樣技術(shù)設(shè)計（1）選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。（2）工程技術(shù)圖樣的設(shè)計與繪制。1.4.3 編制技術(shù)文件（1）對于畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價。5（2）編制設(shè)計計算說明書。1.5 畢業(yè)設(shè)計題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求1.5.1 畢業(yè)設(shè)計題目和主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計一個用于最大加工直徑為 320mm 數(shù)控車床主軸箱。主軸變速范圍 40-3200 r/min 主電動機(jī)功率 P=5.5kw主要技術(shù)參數(shù)序號項目 參數(shù)值1 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑（mm） Φ3202 最大工件長度（mm） 7003 最大車削長度（mm） 6004 橫拖板上最大工件回轉(zhuǎn)直徑（mm） Φ180（排刀 Φ130）5 主軸通孔直徑（mm） Φ556 主軸內(nèi)孔錐度 莫氏 6 號7 主軸頭部形式 A2-68 主軸轉(zhuǎn)速范圍（r.p.m）高速變頻無級∶40～32009進(jìn)給軸快速移動速度（mm/min） X/ZX：6000 Z：800010 主電機(jī)功率（kw） 5.511 進(jìn)給軸重復(fù)定位精度(mm) X/Z X∶0.007 Z∶0.0112 橫向移動最大行程(mm)（X 軸） 24013 尾座套筒移動距離（mm） 9014 尾座套筒內(nèi)孔錐度 莫氏 4 號1.5.2 技術(shù)要求（1）利用電動機(jī)完成換向和制動。（2）各滑移齒輪塊采用單獨操縱機(jī)構(gòu)。6（3）進(jìn)給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機(jī)驅(qū)動。7第 2 章 運(yùn)動設(shè)計2.1 運(yùn)動參數(shù)及轉(zhuǎn)速圖的確定技術(shù)參數(shù)：技術(shù)參數(shù)：設(shè)計一個用于最大加工直徑為 320mm 數(shù)控車床主軸箱。主軸變速范圍 40-3200 r/min 主電動機(jī)功率 P=5.5kw主要技術(shù)參數(shù)序號項目 參數(shù)值1 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑（mm） Φ3202 最大工件長度（mm） 7003 最大車削長度（mm） 6004 橫拖板上最大工件回轉(zhuǎn)直徑（mm） Φ180（排刀 Φ130）5 主軸通孔直徑（mm） Φ556 主軸內(nèi)孔錐度 莫氏 6 號7 主軸頭部形式 A2-68 主軸轉(zhuǎn)速范圍（r.p.m）高速變頻無級∶40～32009進(jìn)給軸快速移動速度（mm/min） X/ZX：6000 Z：800010 主電機(jī)功率（kw） 5.511 進(jìn)給軸重復(fù)定位精度(mm) X/Z X∶0.007 Z∶0.0112 橫向移動最大行程(mm)（X 軸） 24013 尾座套筒移動距離（mm） 9014 尾座套筒內(nèi)孔錐度 莫氏 4 號8(1)無級變速傳動系統(tǒng)的恒功率調(diào)速范圍 Rnp:Rnp= =80 4032nmax?jN(2)交流調(diào)速電動機(jī)的恒功率調(diào)速范圍 rnp:rnp= = =2rnmax18036(3)分級變速傳動的轉(zhuǎn)速級數(shù) Z：Z=lgRnp/lgrnp≈3.36 取 Z=32.1.1 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)主軸的計算轉(zhuǎn)速為 180r/min由轉(zhuǎn)速得,選用齒輪精度為 8 級精度圖 2-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 2.1.2 繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖（1）繪制轉(zhuǎn)速圖：9轉(zhuǎn)速圖（2）畫主傳動系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù)1-2 軸最小中心距：A 1_2min1/2(Zmaxm+2m+D)軸最小齒數(shù)和:S zmin(Zmax+2+D/m)2.2 確定各變速組此傳動副齒數(shù)(1)Sz 100-120,中型機(jī)床 Sz=70-100?(2)直齒圓柱齒輪 Zmin 18-20?10圖 2-3 主傳動系統(tǒng)圖（7）齒輪齒數(shù)的確定。據(jù)設(shè)計要求 Zmin≥18—20,由表 4.1，根據(jù)各變速組公比，可得各傳動比和齒輪齒數(shù)，各齒輪齒數(shù)如表 2-2。齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3`齒數(shù) 77 43 45 75 20 10011第 3 章 動力計算3.1 帶傳動設(shè)計輸出功率 P=5.5kW,轉(zhuǎn)速 n1=4400r/min,n2=2200r/min3.1.1 計算設(shè)計功率 Pd edAdPK?表 4 工作情況系數(shù) AK原動機(jī)ⅰ類 ⅱ類一天工作時間 /h工作機(jī) 10?10~16 16?0?10~16 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)；振動篩1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4載荷變動較大螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；車粉機(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載荷變動很破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等） ；球車機(jī)；棒車機(jī)；起重機(jī)；1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.812大 挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī)根據(jù) V 帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16 小時） ，查《機(jī)械設(shè)計》P 296表4，取 KA＝1.1。即 1.56.25kWdAedPK???3.1.2 選擇帶型普通 V 帶的帶型根據(jù)傳動的設(shè)計功率 Pd 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 按《機(jī)械設(shè)計》P297 圖 13－11 選取。根據(jù)算出的 Pd＝6.25kW 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n1＝3600r/min ，查圖得：dd=80～100 可知應(yīng)選取 A 型 V 帶。3.1.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速由《機(jī)械設(shè)計》P 298表 13－7 查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為 80～100mm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 Emind20 50 75 125 200 355 50013212=.0,1.0=mddi??由《機(jī)械設(shè)計》P 295表 13-4 查“V 帶輪的基準(zhǔn)直徑” ，得 =200mm2d① 誤差驗算傳動比： （ 為彈性滑動210.4()(12%)di??????A ?率）誤差 符合要求1.04.%52i????A② 帶速 13v=1.6/606dnms???滿足 5m/s300mm，所以宜選用 E 型輪輻式帶輪?？傊?，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。3.1.7 確定帶的張緊裝置選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。3.1.8 計算壓軸力由《機(jī)械設(shè)計》P303 表 13－12 查得，A 型帶的初拉力 F0＝117.83N，上15面已得到 =172.63o，z=4，則1a172.632sin=4.8sinN=940.72ooFz???對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，以減少帶的車損。轉(zhuǎn)速高時要進(jìn)行動平衡，對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°（按帶的型號及帶輪直徑確定） ，輪槽尺寸見表 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 項目 符號 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 第一槽對稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 5.5 16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） 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d 時)，如圖 7 -6a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時)，如圖 7-6b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時)，如圖 7 -6c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時)，如圖 7-6d。（a） （b） （c） （d）圖 7-6 帶輪結(jié)構(gòu)類型根據(jù)設(shè)計結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b）3.2 計算轉(zhuǎn)速的計算（1）.主軸的計算轉(zhuǎn)速傳 動 件 的 計 算 轉(zhuǎn) 速)( min/120r?主 軸 的 計 算 轉(zhuǎn) 速, :各 軸 的 計 算 轉(zhuǎn) 速 如 下軸 序 電動機(jī)(0) I 軸 II 軸173.3 齒輪模數(shù)計算及驗算1、計算各傳動軸的輸出功率 4(2)5.096.5.30372(3):5.91028().1697IrbIgIIPnKWTNm??????????1~5.0][ ;:(][9)4(4? ?????該 軸 的 計 算 轉(zhuǎn) 速該 軸 的 傳 遞 功 率注由 公 式 擇軸 徑 的 計 算 以 及 鍵 的 選 jj nPnd44:3;0/min;[]1.92.2512.:5.;/i;[]3.8930IjI IIjI IPKWrddr???????????4、模數(shù)計算，一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負(fù)荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計算，即 mj=16338 可得各組321][)(jjmnuzP???的模數(shù)，如表 3-3 所示。45 號鋼整體淬火， []10jMP??號計算轉(zhuǎn)速r/min1800 900 12018按接觸疲勞計算齒輪模數(shù) m mnuZNrIurnZI ZuKWNuNjmdjjmdjjdjmd.03;98.2][)1(1638in/57;4;0: .;.][)( i/291;3;1:0;0~4min)/()(][11638j31jj ???????????取軸 取軸 小 齒 輪 齒 數(shù)大 小 齒 輪 齒 數(shù) 比 齒 輪 計 算 轉(zhuǎn) 速驅(qū) 動 電 機(jī) 的 功 率????（2）齒輪計算。齒輪幾何尺寸見下表齒輪 Z1 Z1` Z2 Z2` Z3 Z3`齒數(shù) 77 43 45 75 20 100模數(shù) 3 3 3 3 3 3分度圓直徑 231 129 135 225 60 300齒頂圓直徑 237 135 141 231 66 306齒根圓直徑 223.5 121.5 127.5 217.5 52.5 292.5齒寬 24 24 24 24 24 24按基本組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～5.56HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～5.56HB，平均取 240HB。計算如下：① 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算：接觸應(yīng)力驗算公式為??jfsj MPauBnNKzm??????)()1(0283219彎曲應(yīng)力驗算公式為：??wswMPaBYnzmNK?????)(109235式中 N----傳遞的額定功率（kW） ，這里取 N 為電動機(jī)功率，N=4kW;-----計算轉(zhuǎn)速（r/min）. jnm-----初算的齒輪模數(shù)（mm）,B----齒寬（mm）;z----小齒輪齒數(shù)；u----小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比;-----壽命系數(shù)；sK=sTnNq----工作期限系數(shù)；mTCK016?T------齒輪工作期限，這里取 T=15000h.;-----齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min） ， =500（r/min）1n1n----基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取 = ，彎曲載荷取 =0C0C70C612?m----疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷取 m=3；彎曲載荷取 m=6;----轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查【5】2 上，取 =0.60nKnK----功率利用系數(shù)，查 【5】2 上，取 =0.78N N-----材料強(qiáng)化系數(shù)，查【5】2 上, =0.60q q-----工作狀況系數(shù)，取 =1.13K3K-----動載荷系數(shù)，查【5】2 上，取 =1220------齒向載荷分布系數(shù)，查 【5】2 上， =1 1K1KY------齒形系數(shù)，查 【5】2 上，Y=0.386；----許用接觸應(yīng)力（MPa）,查【4】 ，表 4-7，取 =650 Mpa；??j? ??j?---許用彎曲應(yīng)力（MPa） ，查【4】 ，表 4-7，取 =275 Mpa；w w根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：???? 合 格＝ ＝；彎 曲 應(yīng) 力 校 核 ： 合 格接 觸 應(yīng) 力 校 核 ： ????? ?????MPapBYnZmNKKCTnPapuBNKZmKCTnjSsqNn mTjSj sqNn mT3205.14109 95.Y;70;8.;3. 6.2 1025.4)1(08890;6.;5.;3. 3.11235W132??按擴(kuò)大組最小齒輪計算。小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB～5.56HB，平均取 260HB，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB～5.56HB，平均取 240HB。同理根據(jù)基本組的計算，查文獻(xiàn)【6】 ，可得: =0.62， =0.77， =0.60， =1.1，nKNqK3=1， =1，m=3.5 ， =355；可求得：2K1j21???? 合 格＝ ＝；彎 曲 應(yīng) 力 校 核 ： 合 格接 觸 應(yīng) 力 校 核 ： ????? ?????MPapBYnZmNKKCTnPapuBNKZmKCTnjSsqNn mTjSj sqNn mT3205.14109 95.Y;70;8.;3. 6.2 1025.4)1(08890;6.;5.;3. 3.11235W132??第 4 章 車床主軸部分及其設(shè)計計算車床的傳動軸部分是車床機(jī)構(gòu)設(shè)計中的一項關(guān)鍵部分，這是由于車床在實際的加工中生產(chǎn)中，其效率高低和性能優(yōu)劣在很大程度上都是由車床的傳動軸部分影響和決定的。在實際設(shè)計中，車床主軸作為車床機(jī)構(gòu)的重要部分，其主要作用就是通過傳遞載荷和力矩，從而帶動車床上的車刀進(jìn)行工作運(yùn)轉(zhuǎn)，來對工件進(jìn)行車削加工。車床主軸和日常中的普通軸之間，既有共同之處，即都是作為載荷的傳動裝置，都要在一定的環(huán)境下才能穩(wěn)定持續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)；同時其也有自己的特別之處，如其能不依靠其他裝置，自己就可以在比較大的載荷作用下工作，同時其還要帶動車刀運(yùn)轉(zhuǎn)來進(jìn)行對工件的車削加工，所以在對其進(jìn)行設(shè)計和加工中，我們需要考慮更多的相關(guān)參數(shù)和技術(shù)要求。224.1 車床主軸所需標(biāo)準(zhǔn)圖 4-14.1.1 車床的剛度概念：車床主軸的剛度是指在其受到外部施加的力或者力矩作用時，其由于內(nèi)部作用力而排斥抗衡其形狀發(fā)生變化的一項固有屬性。其具體原理圖如下所示：具體公式為：(N/ m) yFK/? u（3.1）在實際的方案規(guī)劃時，我們應(yīng)該從全局出發(fā)，全面考慮各方面可能對其造成影響之處，以求其能獲得更高的剛度屬性。234.1.2 車床的耐車性概念：指其在長時間周期的工作運(yùn)轉(zhuǎn)中能夠保證其內(nèi)部精度等級仍不變的能力。因此，在實際選配件時，應(yīng)選取一些具有比較大的硬度的配件，同時，也應(yīng)努力采取一些比如潤滑等相關(guān)措施，從而使得其使用周期延長。4.1.3 車床的旋轉(zhuǎn)精度概念：指當(dāng)車床主軸在人工操作下，或者是在沒有工作件時運(yùn)轉(zhuǎn)，或者是在運(yùn)轉(zhuǎn)速度很小時，此時車床主軸的前面以及軸徑向的 ， 以及 的大小，a?ro其原理圖如下圖所示：4.1.4 車床的抗震能力概念：指其排斥受外載荷作用和自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的不穩(wěn)定震蕩，仍能維持恒定工作節(jié)奏的本領(lǐng)。由于科技及機(jī)械工業(yè)的迅猛發(fā)展，車床機(jī)構(gòu)對其的要求也會不斷增加。4.1.5 車床的熱變形概念：指當(dāng)其在運(yùn)轉(zhuǎn)時由于進(jìn)行不同的運(yùn)動而導(dǎo)致各部分部件間發(fā)生相互作用，而導(dǎo)致自身溫度變高，以致其結(jié)構(gòu)外貌導(dǎo)致變化。在實際的設(shè)計和加工中，應(yīng)努力采取一些措施來避免此種情況的發(fā)生，從而使得車床機(jī)構(gòu)能夠持續(xù)穩(wěn)定地工作運(yùn)行，加工出符合要求的零件產(chǎn)品。244.2 車床主軸部分的分布在我們實際對車床主軸部分的設(shè)計過程中，一定要充分考慮到前面提到的幾點，再根據(jù)實際情況，具體設(shè)計車床主軸的分布。車床的主軸裝置有兩種不同的安裝設(shè)計形式，一種是用左右分布受力，另外一種是除了前面已有的，再加一個中間的受力點，而在實際設(shè)計中，還是選擇第一種的比較大眾化。 在本次的設(shè)計中，我所選擇的也是第一種的形式。而在具體的車床主軸設(shè)計過程中，需要滿足如下一些條件：（1）能夠符合車床主軸內(nèi)部構(gòu)造的匹配如果必須使得車床的內(nèi)部構(gòu)造比較簡潔，而同時需要其在功用方面具有承受比較大的力作用時，我們可以采取在其受力點處安裝多個受力配件的方式。而如果是車床裝置的內(nèi)部配件之間距離較小的時候，因為受到其本身構(gòu)造的影響，我們可以采取讓其內(nèi)部的軸承分布在不同之處。（2）能夠符合其加工質(zhì)量的需要在進(jìn)行加工安裝時，采取不同的安裝方式，可能會對最后車床機(jī)構(gòu)的加工質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，因此在進(jìn)行安裝各部件時，一定要先仔細(xì)構(gòu)思好，選擇一個合理的，能夠滿足加工質(zhì)量要求的安裝方式。（3）能夠在較大負(fù)荷作用下工作在實際設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)其裝置所要承受的負(fù)荷大小來決定其具體選用什么樣的配件。而對于在車床裝置中的關(guān)鍵部件軸承來說，其選用不同的型號以及數(shù)目，會對整個裝置的整體受力性能產(chǎn)生很大的影響。表 3-1 不同型號軸承的對比滑動軸承基本要求 滾動軸承動壓軸承 靜壓軸承剛度 只和型號有關(guān)，預(yù)緊后可提高一些隨轉(zhuǎn)速和載荷升高二增大與節(jié)流形式有關(guān)，與載荷轉(zhuǎn)速無關(guān)旋轉(zhuǎn)精度 精度一般或較差 單油楔軸承一般，多油楔較高可很高