寧XX大學(xué)課程設(shè)計(jì)(論文) X5032立式銑床主傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所在學(xué)院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指導(dǎo)老師 年 月 日5摘 要本設(shè)計(jì)著重研究機(jī)床主傳動系統(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(jì)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(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。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點(diǎn)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:傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳動副，結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式，目 錄摘 要2目 錄4第1章 緒論61.1 課程設(shè)計(jì)的目的61.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容61.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算61.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)61.2.3編制技術(shù)文件6第2章 銑床參數(shù)的擬定72.1銑床主參數(shù)和基本參數(shù)72.2銑床的變速范圍R和級數(shù)Z72.3確定級數(shù)主要其他參數(shù)72.3.1 擬定主軸的各級轉(zhuǎn)速72.3.2 主電機(jī)功率動力參數(shù)的確定72.3.3確定結(jié)構(gòu)式72.3.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)92.3.5繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖92.4 確定各變速組此論傳動副齒數(shù)11第3章 傳動件的計(jì)算133.1 帶傳動設(shè)計(jì)133.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd133.1.2選擇帶型143.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速153.1.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長度并驗(yàn)算小輪包角163.1.5確定帶的根數(shù)z163.1.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸173.1.7確定帶的張緊裝置173.1.8計(jì)算壓軸力173.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算193.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算193.4 傳動軸最小軸徑的初定23第4章 主要零部件的選擇244.1 軸承的選擇244.2 鍵的規(guī)格244.3 主軸彎曲剛度校核245.2.軸承校核254.5 潤滑與密封25第5章 摩擦離合器(多片式)的計(jì)算255.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)275.1.1 展開圖設(shè)計(jì)275.1.2 截面圖及軸的空間布置275.2 零件驗(yàn)算285.2.1 主軸剛度285.2.2 傳動軸剛度335.2.3 齒輪疲勞強(qiáng)度36第6章 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說明396.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案396.2 展開圖及其布置39結(jié)束語40參考文獻(xiàn)41 第1章 緒論1.1 課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)，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(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過課程設(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)算并編寫技術(shù)文件；完成系統(tǒng)主傳動設(shè)計(jì)，達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過設(shè)計(jì)，掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法，達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識和設(shè)計(jì)技巧，提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生獲得機(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)的內(nèi)容機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算（1）機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)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(jì)參數(shù)，進(jìn)行傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計(jì)和計(jì)算。（3）根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況，進(jìn)行有關(guān)動力計(jì)算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)（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(jì)與繪制。1.2.3編制技術(shù)文件（1）對于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價(jià)。（2）編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。41第2章 銑床參數(shù)的擬定2.1銑床主參數(shù)和基本參數(shù)X5032立式銑床主傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)銑床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)如下：假設(shè)Z=18,Nmin=40rpm，公比=1.26，電機(jī)功率為3.5KW，工作臺尺寸為320X10002.2銑床的變速范圍R和級數(shù)Z 由公式R=，其中 =1.26，R=50.8，可以計(jì)算z=182.3確定級數(shù)主要其他參數(shù)2.3.1 擬定主軸的各級轉(zhuǎn)速依據(jù)題目要求選級數(shù)Z=8， =1.26=1.064考慮到設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動。各級轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)列表中查出，按標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列為：40,50,63,80,100,125,160,200,250,315，400，500，630，800，1000，1250，1600,20002.3.2 主電機(jī)功率動力參數(shù)的確定合理地確定電機(jī)功率N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其性能，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。根據(jù)題設(shè)條件電機(jī)功率為3.5KW（由于查不到3.5KW的三相異步電機(jī)，故選擇標(biāo)準(zhǔn)4KW的三相異步電機(jī)）可選取電機(jī)為：Y112M-4額定功率為4KW，滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min.2.3.3確定結(jié)構(gòu)式將主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)分解因子，可能的方案有：第一行 第二行 在上面的兩行方案中，第一行方案是由11對傳動副組成的兩個變速組，這兩個變速組串聯(lián)構(gòu)成了主軸的18級轉(zhuǎn)速。這樣的方案能夠省掉一根軸，但有一個傳動組內(nèi)將出現(xiàn)9個傳動副。假如用一個九聯(lián)滑移齒輪，那么軸向尺寸會增大。假如采用若干個雙聯(lián)滑移齒輪與若干個三聯(lián)滑移齒輪組合使用，那么，為了防止各滑移齒輪同時嚙合，操縱機(jī)構(gòu)必須實(shí)現(xiàn)互鎖。綜上所述，第一行中的方案一般不采用。對于第二行中的三個方案，將出現(xiàn)三個變速組，每個變數(shù)組中有2個或者3個傳動副。我們能夠采用雙聯(lián)或者三聯(lián)滑移齒輪來變速。該行方案中總的傳動副數(shù)最少，軸向尺寸較小，操縱機(jī)構(gòu)也相對簡單。因此，在主軸轉(zhuǎn)速為18級的分級變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常采用第二行中的方案。根據(jù)公式可得，傳動件所傳遞的功率P與它的計(jì)算轉(zhuǎn)速決定了傳遞轉(zhuǎn)矩T。一般情況下，從電動機(jī)到主軸為降速傳動。即所謂的“近電機(jī)高轉(zhuǎn)速”，從而計(jì)算轉(zhuǎn)速也較高，那么需要傳遞的轉(zhuǎn)矩就較小，尺寸也較小。根據(jù)傳動副的“前多后少”原則，即將傳動副較多的變速組安排在靠近電動機(jī)處，這樣可以多些小尺寸的零件，少些大尺寸的零件，不僅可以節(jié)省材料，還可以使變速箱結(jié)構(gòu)緊湊。因此，對于第二行中的三種方案，我們通常采用的方案，它表示該傳動系統(tǒng)是由3個變速組共8對傳動副組成（不包含可能的定比傳動副）。在方案中，由于基本組與擴(kuò)大組之間的排列順序不同，又將衍生出6種不同的方案。6種方案的結(jié)構(gòu)式如下： 在這6個方案中，首先應(yīng)對各個方案變速組的變速范圍進(jìn)行驗(yàn)算。在一般情況下，變速范圍最大的是最后一個擴(kuò)大組，所以只需要對最后一個擴(kuò)大組的變速范圍進(jìn)行校驗(yàn)。設(shè)計(jì)機(jī)床的變速系統(tǒng)中，在降速傳動時，為了避免從動齒輪的直徑過大而使徑向尺寸隨之增大，通常使傳動副的最小傳動比。在升速傳動中，防止產(chǎn)生過大的噪聲與震動，通常使傳動副的最大傳動比。對于斜齒圓柱齒輪傳動比較平穩(wěn)，所以取。故，在一般情況下變速組的變速范圍應(yīng)滿足以下條件： 在、這四種方案中，最后一個擴(kuò)大組都是，其變速范圍： 所以不滿足傳動組的極限變速范圍要求。在、這兩種方案中，最后一個擴(kuò)大組都是，其變速范圍： 滿足傳動組的極限變速范圍要求。根據(jù)中間軸變速范圍最小的原則，即“前密后疏”，方案為最佳方案，結(jié)構(gòu)式為：。2.3.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)畫出結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：(變速系統(tǒng)共需4根軸，其中軸為主軸) 圖3-1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)2.3.5繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖（1）選擇電動機(jī)：采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機(jī)。（2）繪制轉(zhuǎn)速圖：（3）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)，畫主傳動系統(tǒng)圖如圖2-3：1-2軸最小中心距：A1_2min1/2(Zmaxm+2m+D)軸最小齒數(shù)和:Szmin(Zmax+2+D/m) 圖2-3 主傳動系統(tǒng)圖2.4 確定各變速組此論傳動副齒數(shù)(1)Sz100-120,中型機(jī)床Sz=70-100(2)直齒圓柱齒輪Zmin18-20（7）齒輪齒數(shù)的確定。變速組內(nèi)取模數(shù)相等，據(jù)設(shè)計(jì)要求Zmin1820,齒數(shù)和Sz100120，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。（1） 確定各變速組內(nèi)齒輪齒數(shù)由以上確定的各個傳動比，根據(jù)參考文獻(xiàn)1表5-2，有： a變速組， ， 時，=，58，60，62，64，66，68，70，72，74，76，時，=，56，59，61，63，65，66，68，70，72，74，時，=57，59，60，62，65，67，70，72，73，75，可知，=70和72是共同適用的，可取=72。再由參考文獻(xiàn)1表5-2查出各對齒輪副中小齒輪的齒數(shù)為：36、32和28。則：； b變速組， ， 時，=，70，72，74，75，77，79，81，82，83，84， 時，=，70，72，73，75，77，78，80，82，83，85， 時，=，66，67，70，71，75，79，80，83，84，87，可取=83，查出齒輪齒數(shù)為：37、32、和20。； c變速組， 時，=，80，84，85，95，96，99，100，104，105， 時，=，92，93，95，96，98，99，101，102，104，可取=99，查出齒輪齒數(shù)為：20和33。則： ；第3章 傳動件的計(jì)算 3.1 帶傳動設(shè)計(jì)輸出功率P=4kW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=1000r/min3.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd表4 工作情況系數(shù)工作機(jī)原動機(jī)類類一天工作時間/h10161016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)1.01.11.21.11.21.3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1.11.21.31.21.31.4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；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械1.21.31.41.41.51.6載荷變動很大破碎機(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)1.31.41.51.51.61.8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(jì)P296表4，取KA1.1。即3.1.2選擇帶型普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設(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1311選取。根據(jù)算出的Pd4.4kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n11440r/min ，查圖得：dd=80100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(yàn)證帶速由機(jī)械設(shè)計(jì)P298表137查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80100mm則取dd1=100mm ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P295表13-4查得）表3 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑槽型YZABCDE205075125200355500由機(jī)械設(shè)計(jì)P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=140mm 誤差驗(yàn)算傳動比： （為彈性滑動率）誤差 符合要求 帶速 滿足5m/sv300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪?？傊л嗊xH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(jì)算壓軸力 由機(jī)械設(shè)計(jì)P303表1312查得，A型帶的初拉力F0117.83N，上面已得到=172.63o，z=4，則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，以減少帶的磨損。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） 項(xiàng)目 符號 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 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 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(2.53)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(ddd) 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(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） .3.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算（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=127.031r/min，取100r/min。(2). 傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸3=400 r/min， 軸2=630 r/min，軸1=800r/min。（2）確定各傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。表3-1 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速軸 號 軸 軸 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min 800630400（3） 確定齒輪副的計(jì)算轉(zhuǎn)速。3-2。 表3-2 齒輪副計(jì)算轉(zhuǎn)速序號ZZZZZn8008006306304003.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算（1）模數(shù)計(jì)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(jì)算，即mj=16338可得各組的模數(shù)，如表3-3所示。表3-3 模數(shù)組號基本組第一擴(kuò)大組第二擴(kuò)大組模數(shù) mm 445（2）基本組齒輪計(jì)算。 基本組齒輪幾何尺寸見下表齒輪Z1Z1 Z2Z2 Z3Z3齒數(shù)324028562448分度圓直徑12816011222496192齒頂圓直徑136168120232104200齒根圓直徑11815010221486182 齒寬242424242424按基本組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB286HB，平均取240HB。計(jì)算如下： 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為電動機(jī)功率; -計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）. ; m-初算的齒輪模數(shù)（mm）, m=4（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)； = -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） -基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取=，彎曲載荷取= 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=0.60 -功率利用系數(shù)，查【5】2上，取=0.78 -材料強(qiáng)化系數(shù)，查【5】2上， =0.60 -工作狀況系數(shù)，取=1.1 -動載荷系數(shù)，查【5】2上，取=1 -齒向載荷分布系數(shù)，查【5】2上，=1 Y-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；-許用彎曲應(yīng)力（MPa），查【4】，表4-7，取=275 Mpa；根據(jù)上述公式，可求得及查取值可求得：=635 Mpa =78 Mpa（3）擴(kuò)大組齒輪計(jì)算。第一擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表齒輪Z4Z4 Z5Z5Z6Z6齒數(shù)463732512063分度圓直徑18414812820480252齒頂圓直徑19215613621288260齒根圓直徑17413811819470242 齒寬242424242424第二擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見下表 齒輪Z5Z5Z6Z6齒數(shù)66332079分度圓直徑330165100395齒頂圓直徑340175110405齒根圓直徑317.5152.587.5382.5齒寬24242424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241HB286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB286HB，平均取240HB。 同理根據(jù)基本組的計(jì)算，查文獻(xiàn)【6】，可得 =0.62， =0.77，=0.60，=1.1，=1，=1，m=3.5，=355；可求得：=619 Mpa =135Mpa 3.4 傳動軸最小軸徑的初定由【5】式6，傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計(jì)算： d=1.64（mm） 或 d=91（mm）式中 d-傳動軸直徑（mm） Tn-該軸傳遞的額定扭矩（N*mm） T=9550000； N-該軸傳遞的功率（KW） -該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 -該軸每米長度的允許扭轉(zhuǎn)角，=。各軸最小軸徑如表3-3。 表3-3 最小軸徑軸 號 軸 軸最小軸徑mm 3540 第4章 主要零部件的選擇 4.1 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7007C 另一安裝深溝球軸承6012II軸：對稱布置深溝球軸承6009III軸：后端安裝雙列角接觸球軸承代號7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號7010C中間布置角接觸球軸承代號7012C4.2 鍵的規(guī)格 I軸安裝帶輪處選擇普通平鍵規(guī)格：BXL=10X56 II軸選擇花鍵規(guī)格：N d =8X36X40X7 III軸選擇鍵規(guī)格：BXL=14X90 4.3 主軸彎曲剛度校核（1）主軸剛度符合要求的條件如下：a主軸的前端部撓度b主軸在前軸承處的傾角c在安裝齒輪處的傾角(2)計(jì)算如下：前支撐為雙列圓柱滾子軸承，后支撐為角接觸軸承架立放圓柱滾子軸承跨距L=450mm.當(dāng)量外徑 de=主軸剛度：因?yàn)閐i/de=25/285=0.0880.7,所以孔對剛度的影響可忽略；ks=2kN/mm剛度要求：主軸的剛度可根據(jù)機(jī)床的穩(wěn)定性和精度要求來評定5.2.軸承校核 4.5 潤滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，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）密封圈加密封裝置防止油外流。 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。?章 摩擦離合器(多片式)的計(jì)算設(shè)計(jì)多片式摩擦離合器時，首先根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)確定離合器的尺寸，如為軸裝式時，外摩擦片的內(nèi)徑d應(yīng)比花鍵軸大26mm，內(nèi)摩擦片的外徑D的確定，直接影響離合器的徑向和軸向尺寸，甚至影響主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局，故應(yīng)合理選擇。摩擦片對數(shù)可按下式計(jì)算 Z2MnK/fbp式中 Mn摩擦離合器所傳遞的扭矩（Nmm）； Mn955/95530.98/8001.28（Nmm）; Nd電動機(jī)的額定功率（kW）； 安裝離合器的傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）； 從電動機(jī)到離合器軸的傳動效率； K安全系數(shù)，一般取1.31.5； f摩擦片間的摩擦系數(shù)，由于磨擦片為淬火鋼，查機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-15，取f=0.08； 摩擦片的平均直徑（mm）; =（D+d）/267mm; b內(nèi)外摩擦片的接觸寬度（mm）； b=（D-d）/2=23mm； 摩擦片的許用壓強(qiáng)（N/）；1.11.001.000.760.836 基本許用壓強(qiáng)（MPa），查機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-15，取1.1； 速度修正系數(shù) n/6=2.5（m/s） 根據(jù)平均圓周速度查機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-16，取1.00； 接合次數(shù)修正系數(shù)，查機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-17，取1.00； 摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)，查機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-18，取0.76。所以 Z2MnK/fbp21.281.4/（3.140.08230.83611 立式銑床反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率損耗確定，一般取0.40.4114.4 最后確定摩擦離合器的軸向壓緊力Q，可按下式計(jì)算：Q=b(N)1.13.14231.003.57式中各符號意義同前述。摩擦片的厚度一般取1、1.5、1.75、2（mm），內(nèi)外層分離時的最大間隙為0.20.4（mm）,摩擦片的材料應(yīng)具有較高的耐磨性、摩擦系數(shù)大、耐高溫、抗膠合性好等特點(diǎn)，常用10或15鋼，表面滲碳0.30.5（mm）,淬火硬度達(dá)HRC5262。 圖3-5 多片摩擦離合器5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1.1 展開圖設(shè)計(jì)5.1.1.1 齒輪布置主傳動系統(tǒng)采用集中傳動方式，將全部傳動和變速機(jī)構(gòu)集中在同一個主軸箱內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操縱，安裝調(diào)整方便。電機(jī)軸與電動機(jī)采用彈性柱銷聯(lián)軸器連接，可一定程度降低定心精度要求，隔離點(diǎn)擊震動。5.1.1.2 主軸組件設(shè)計(jì)圓錐滾子軸承能同時承受徑向和軸向載荷，成對使用具有軸承數(shù)量少、支撐結(jié)構(gòu)簡單、軸承間隙調(diào)整方便的特點(diǎn)。主軸采用單列圓錐滾子軸承的前中支承為主端深溝球軸承的尾端支承為輔的三支撐結(jié)構(gòu)。用中支撐左側(cè)的螺母同時調(diào)整前中兩個軸承的間隙。5.1.2 截面圖及軸的空間布置由于滑移齒輪軸心離箱體壁距離較大，且滑移行程較長，故采用撥叉沿導(dǎo)向桿滑動來操縱滑移齒輪。擺動撥叉通過滑塊與滑動撥叉尾端的槽接觸，滑塊做圓弧運(yùn)動轉(zhuǎn)化為撥叉的滑動，實(shí)現(xiàn)滑移。使用鋼球彈簧作為定位的手柄座可以使操作桿撥動到指定位置即停下并鎖緊，方便工人操作。5.2 零件驗(yàn)算5.2.1 主軸剛度5.2.1.1 主軸支撐跨距的確定前端懸伸量：主軸前端的懸伸長度，即從主軸外側(cè)前支撐中點(diǎn)（滾錐軸承及向心推力軸承則是接觸角法線與軸線的交點(diǎn)處）到主軸前端的距離。這里選定。一般最佳跨距，考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度會因磨損而不斷降低，應(yīng)取跨距比最佳支承跨距 大一些，一般是的倍，再綜合考慮結(jié)構(gòu)的需要，本設(shè)計(jì)取。5.2.1.2 最大切削合力P的確定最大圓周切削力須按主軸輸出全功率和最大扭矩確定（4-8）其中：電動機(jī)額定功率()，；主傳動系統(tǒng)的總效率，為各傳動副、軸承的效率，總效率。由前文計(jì)算結(jié)果， 。?。恢鬏S的計(jì)算轉(zhuǎn)速，由前文計(jì)算結(jié)果，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為；計(jì)算直徑，對于立式銑床，為最大端銑刀計(jì)算直徑，對于工作臺面積為的立式銑床,其端銑刀的計(jì)算直徑及寬度分別為，?？梢缘玫?，驗(yàn)算主軸組件剛度時，須求出作用在垂直于主軸軸線的平面內(nèi)的最大切削合力。對于立式升降臺銑床的銑削力，一般按端銑計(jì)算。不妨假設(shè)本銑床進(jìn)給系統(tǒng)的末端傳動副有消隙機(jī)構(gòu)，應(yīng)采用不對稱順銑，則各切削分力、同的比值可大致認(rèn)為； ； 。則，即與水平面成角，在水平面的投影與成角。5.2.1.3 切削力作用點(diǎn)的確定設(shè)切削力的作用點(diǎn)到主軸前支撐的距離為 （4-9）其中：主軸前端的懸伸長度，；對于普通升降臺銑床。可以得到，5.2.1.4 齒輪驅(qū)動力Q的確定齒輪傳動軸受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動力的作用而產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪時，其嚙合角，齒面摩擦角時，其彎曲載荷（4-10）其中：齒輪傳遞的全功率()，??；該齒輪的模數(shù)、齒數(shù)；該傳動軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速。可以得到，5.2.1.5 變形量允許值的確定變形量允許值：對普通機(jī)床前端撓度的允許值，目前廣泛 使用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)（4-11）其中：主軸兩支撐間的距離，?？梢缘玫?，5.2.1.6 主軸組件的靜剛度驗(yàn)算圖 4-4主軸組件縱向視圖力的分布圖 4-5主軸組件橫向視圖力的分布選定如圖的直角坐標(biāo)系，求各力同時作用下，前后軸承負(fù)荷的大小及其方向角，并判定象限。建立方程組計(jì)算主軸前后支撐處的支反力。的方向：的方向：在點(diǎn)的水平投影：在點(diǎn)的垂直投影：可以得到，即，方向與軸正方向夾角。，方向與軸正方向夾角。前后軸承的負(fù)荷大小與支反力大小相同，方向相反。故前后軸承的負(fù)荷為：，方向與軸正方向夾角。，方向與軸正方向夾角。按軸承的合成負(fù)荷，計(jì)算軸承的彈性位移。滾動軸承的徑向剛度是支承剛度的主要部分，支承剛度還包括軸承環(huán)與軸頸及箱體孔的配合表面間的接觸剛度。預(yù)緊的滾動軸承可以提高剛度。計(jì)算時可以忽略軸承環(huán)與軸頸以及箱體孔之間的接觸剛度。僅以滾動軸承的游隙為零時，承受徑向載荷來計(jì)算軸承的徑向剛度，圓錐滾子軸承的徑向剛度（4-12）其中：滾動體列數(shù)；每列中滾動體數(shù)；滾子有效長度；軸承的徑向負(fù)荷；軸承的接觸角?？梢缘玫剑昂笾С休S承的彈性位移，分別計(jì)算各作用力對彈性主軸前端點(diǎn)產(chǎn)生的撓度。由簡單載荷下簡支軸的變形公式，軸自身變形引起的軸點(diǎn)撓度公式（4-13） （4-14） 其中：載荷力；材料的彈性模量，鋼的；分別為軸的的抗彎慣性矩 （4-15）可以得到，可以得到，共同作用下，點(diǎn)的撓度分解將軸承的彈性位移分解為直角坐標(biāo)分量，并計(jì)算它對主軸前端點(diǎn)產(chǎn)生的相應(yīng)撓度值。點(diǎn)：點(diǎn)：在水平面（方向）點(diǎn)產(chǎn)生的撓度：在垂直面（方向）點(diǎn)產(chǎn)生的撓度：可以得到，將主軸組件前端c 點(diǎn)在直角坐標(biāo)上的各分量進(jìn)行代數(shù)疊加后，再合成綜合撓度值并計(jì)算其方向角。分量：合成：方向角：由綜合撓度，可見，故主軸通過校核。5.2.2 傳動軸剛度5.2.2.1 齒輪驅(qū)動力Q的確定齒輪傳動軸同時受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動力和輸出扭矩的齒輪驅(qū)動阻力的作用而產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪，其嚙合角，齒面摩擦角時，其彎曲載荷（4-16）其中：該齒輪傳遞的全功率，取； 該齒輪的模數(shù)和齒數(shù)； 該傳動軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速； 該軸輸入扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速； 該軸輸出扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。由于軸上有三種不同的驅(qū)動力和三種不同的驅(qū)動阻力，故驅(qū)動力具體的計(jì)算結(jié)果在下文討論。5.2.2.2 變形量允許值的確定齒輪傳動軸的抗彎剛度驗(yàn)算，包括軸的最大撓度，滾動軸承處及齒輪安裝處的傾角驗(yàn)算。其值均應(yīng)小于允許變形量及，允許變形量可由參考文獻(xiàn)4查得。由參考文獻(xiàn)3知，對于傳動軸，僅需要進(jìn)行剛度計(jì)算，無須進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。5.2.2.3 主軸組件的撓度驗(yàn)算圖5-4 傳動軸II載荷分布其中是變速組1的驅(qū)動力，且3個驅(qū)動力不能同時作用；是變速組2的驅(qū)動阻力，且3個驅(qū)動阻力不能同時作用。可以得到對于輸出驅(qū)動阻力，由于各種情況轉(zhuǎn)速不定，故應(yīng)在選定校核用軸速度以后計(jì)算。為了計(jì)算上的簡便，可以近似地以該軸的中點(diǎn)撓度代替最大撓度，其最大誤差不超過3%。由參考文獻(xiàn)4，若兩支承的齒輪傳動軸為實(shí)心的圓形鋼軸，忽略其支承變形，在單位彎曲載荷作用下，其中點(diǎn)撓度（4-17）其中：兩支承間的跨距，；該軸的平均直徑，；（4-18） 齒輪的工作位置至較近支撐點(diǎn)的距離； 輸入扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度； 輸出扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度；其余各符號定義與前文一致。可以得到，；。可以得到故引起的中點(diǎn)撓度最大，在計(jì)算合成撓度時使用，進(jìn)行計(jì)算。此時軸轉(zhuǎn)速為?？梢缘玫剑梢缘玫?，故引起的中點(diǎn)撓度最大，在計(jì)算合成撓度時使用，進(jìn)行計(jì)算。由參考文獻(xiàn)4，中點(diǎn)的合成撓度（4-19）其中：被驗(yàn)算軸的中點(diǎn)合成撓度；在橫截面上，被驗(yàn)算的軸與其前、后傳動軸連心線的夾角；驅(qū)動力和阻力在橫截面上，兩向量合成時的夾角。（4-20）可以得到可以得到由綜合撓度，可見，滿足要求。由參考文獻(xiàn)4，傳動軸在支承點(diǎn)A、B處的傾角、（4-21）可以得到，可見，滿足要求，故不用計(jì)算傳動軸在齒輪處的傾角。綜上，傳動軸通過校核。5.2.3 齒輪疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算變速箱中齒輪強(qiáng)度時，選擇相同模數(shù)中承受載荷最大的及齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計(jì)算。一般對高速轉(zhuǎn)動的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對低速轉(zhuǎn)動的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。對硬齒面軟芯的滲淬火齒輪，一定要驗(yàn)算彎曲應(yīng)力。因而此處僅驗(yàn)算與 這對齒輪。由參考文獻(xiàn)4，齒面接觸應(yīng)力（4-22）齒根彎曲應(yīng)力（4-23）其中：初算得到的齒輪模數(shù)，；傳遞的額定功率，；齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，；大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外嚙合取“”號，內(nèi)嚙合取“”號；小齒輪的齒數(shù)；齒寬；許用接觸應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)5表13-16，齒輪材料選用45鋼，高頻淬火，可得；許用彎曲應(yīng)力，；壽命系數(shù)；（4-24）工作期限系數(shù)；（4-25）齒輪在機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時間，對于中型機(jī)床的齒輪，取，統(tǒng)一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認(rèn)為，為該變速組的傳動副數(shù)，取，則；齒輪的最低轉(zhuǎn)速，??；基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，對于鋼和鑄鐵件，接觸載荷取，彎曲載荷??；疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷取，彎曲載荷對正火、調(diào)質(zhì)及整體淬硬件取，對表面淬硬（高頻、滲碳、氮化等）件?。豢梢缘玫?，；功率利用系數(shù)，取；轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，??；材料強(qiáng)化系數(shù)，?。豢梢缘玫?，；齒向載荷分布系數(shù)，取；動載荷系數(shù)