畢業(yè)設(shè)計(jì)臥式銑床主軸箱設(shè)計(jì)學(xué) 生 姓 名：李俊偉學(xué) 號(hào)：125011238系 部：機(jī)械工程系專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師:梁雅琴二零一四年 六月誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：本設(shè)計(jì)及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成設(shè)計(jì)時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。 本人簽名：李俊偉 2014年 3 月 22 日太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)臥式銑床主軸箱設(shè)計(jì)摘要銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)銑床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停、變速、換向和制動(dòng)等。主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定著銑床的外形尺寸以及承載能力和工作能力，是整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括：1）主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，包括電機(jī)的選擇、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的選擇、轉(zhuǎn)速圖的繪制、齒輪齒數(shù)及尺寸的確定、軸間距的計(jì)算、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制；2）主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局、齒輪的布置、軸的空間布置、軸材料的選擇等。關(guān)鍵詞：臥式銑床，主軸箱，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) Spindle box design of horizontal milling machineAbstractMain transmission system of the milling machine is used to implement the main movement of milling machine. In order to use different materials cutting tools, process workpieces of different materials, size and requirement, it should have certain speeds and a certain speed range, and can conveniently realize run or stop movement, variable speeds, reversing and brake, etc. The structure design of main drive system determines the overall dimensions, bearing capacity and the work ability of milling machine, and is the focus of the whole machine design. The main research contents of the paper including: 1) Kinetic design of the main transmission system, including the type selection of spindle motor, the choice of drive structure, drawing of the speed change diagram, determining the gear tooth number, size and the distance between every two axles, design of belt driving and drawing the kinematic scheme;2) Structural design of the main transmission system, including overall arrangement of each spindle and gear, material choice of every shaft, estimation of shaft journal and so on.Keywords: horizontal milling machine, spindle box, main transmission system目錄1 緒論11.1課題提出的背景及意義11.2本論文研究的主要內(nèi)容12 銑床的結(jié)構(gòu)及各部分的功能33 主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)63.1. 確定公比63.2 確定轉(zhuǎn)速數(shù)列63.3 電機(jī)的選擇63.4 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的選擇及轉(zhuǎn)速圖的繪制73.5 齒輪齒數(shù)及各參數(shù)的確定113.6軸間距的計(jì)算163.7 帶輪及V帶設(shè)計(jì)173.8 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖194 主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)204.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局及變速機(jī)構(gòu)的類型204.1.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局204.1.2變速機(jī)構(gòu)的類型214.2 齒輪的布置214.2.1滑移齒輪的軸向布置224.2.2 縮小徑向尺寸234.2.3 滑移齒輪的結(jié)構(gòu)形式244.2.4 齒輪的精度244.3 軸的空間布置244.3.1 軸的位置244.3.2 中間各傳動(dòng)軸的位置254.4. 軸材料的選擇254.5 計(jì)算轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)軸軸頸設(shè)計(jì)274.5.1 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定274.5.2 傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定284.5.3 傳動(dòng)軸軸徑設(shè)計(jì)284.6 主軸的設(shè)計(jì)294.6.1主軸主要參數(shù)的確定294.6.2 主軸的構(gòu)造304.6.3 軸上零件的定位304.6.4 主軸的校核314.7 主軸與齒輪的連接324.8主軸支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)324.8.1 軸承的形式324.8.2軸承的配置334.8.3 軸承的精度和配合345 主傳動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)停、制動(dòng)及潤(rùn)滑系統(tǒng)355.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)停裝置355.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)裝置355.3傳動(dòng)系統(tǒng)的潤(rùn)滑355.3.1 潤(rùn)滑系統(tǒng)的要求365.3.2 潤(rùn)滑劑的選擇365.3.3 潤(rùn)滑方式的選擇376 結(jié)論與展望396.1 結(jié)論396.2后續(xù)工作與展望39參考文獻(xiàn)40致謝411 緒論1.1課題提出的背景及意義金屬切削機(jī)床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器，它是制造機(jī)器的機(jī)器，又稱為“工作母機(jī)”。在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，金屬切削機(jī)床所擔(dān)負(fù)的工作量，約占機(jī)器總制造工作量的40%60%。金屬切削機(jī)床的技術(shù)水平直接影響機(jī)械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。銑床是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床，是應(yīng)用最廣泛的金屬切削機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外，還能加工比較復(fù)雜的型面，效率較刨床高，在機(jī)械制造和修理部門得到廣泛應(yīng)用。最早的銑床是美國(guó)人惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床；為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽，美國(guó)人布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺(tái)萬(wàn)能銑床，這是升降臺(tái)銑床的雛形；1884年前后又出現(xiàn)了龍門銑床；二十世紀(jì)20年代出現(xiàn)了半自動(dòng)銑床；1950年以后，銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快，數(shù)字控制的應(yīng)用大大提高了銑床的自動(dòng)化程度。尤其是70年代以后，微處理機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動(dòng)換刀系統(tǒng)在銑床上得到應(yīng)用，擴(kuò)大了銑床的加工范圍，提高了加工精度與效率。銑床的主軸變速箱即主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)銑床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速（速度）和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停、變速、換向和制動(dòng)等。主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定著銑床的外形尺寸以及承載能力和工作能力，是整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。因此合理的設(shè)計(jì)銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)具有重要的意義。1.2本論文研究的主要內(nèi)容由以上分析可知，合理的設(shè)計(jì)銑床的主軸箱即主傳動(dòng)系統(tǒng)具有重要的意義，它決定了銑床的承載能力和工作能力以及銑床的變速范圍。本論文將對(duì)臥式銑床結(jié)構(gòu)以及主軸箱的設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行深入研究。論文主要研究?jī)?nèi)容包括：1）臥式銑床的組成及各部分功能介紹；2）主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，包括電機(jī)的選擇、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的選擇、轉(zhuǎn)速圖的繪制、齒輪齒數(shù)及尺寸的確定、軸間距的計(jì)算、帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制；3）主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局、齒輪的布置、軸的空間布置、軸材料的選擇、傳動(dòng)軸軸頸設(shè)計(jì)、主軸的設(shè)計(jì)、主軸的校核主軸與齒輪的連接設(shè)計(jì)及主軸支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。4）主傳動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)停、制動(dòng)及潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2 銑床的結(jié)構(gòu)及各部分的功能銑床種類很多，一般是按布局形式和適用范圍加以區(qū)分，主要的有升降臺(tái)銑床、龍門銑床、單柱銑床和單臂銑床、儀表銑床、工具銑床等。升降臺(tái)銑床有萬(wàn)能式、臥式和立式幾種，主要用于加工中小型零件，應(yīng)用最廣；龍門銑床包括龍門銑鏜床、龍門銑刨床和雙柱銑床，均用于加工大型零件；單柱銑床的水平銑頭可沿立柱導(dǎo)軌移動(dòng)，工作臺(tái)作縱向進(jìn)給；單臂銑床的立銑頭可沿懸臂導(dǎo)軌水平移動(dòng)，懸臂也可沿立柱導(dǎo)軌調(diào)整高度。單柱銑床和單臂銑床均用于加工大型零件。儀表銑床是一種小型的升降臺(tái)銑床，用于加工儀器儀表和其他小型零件；工具銑床主要用于模具和工具制造，配有立銑頭、萬(wàn)能角度工作臺(tái)和插頭等多種附件，還可進(jìn)行鉆削、鏜削和插削等加工。其他銑床還有鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等，它們都是為加工相應(yīng)的工件而制造的專用銑床。銑床是一種應(yīng)用非常廣泛的機(jī)床，其主運(yùn)動(dòng)是銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般是工作臺(tái)帶動(dòng)工件的運(yùn)動(dòng)。臥式銑床的整體結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，其主要部件及各部分的功能如下：1.床身床身是機(jī)床的主體，大部分部件都安裝在床身上，如主軸、主軸變速機(jī)構(gòu)等裝在床身的內(nèi)部。床身的前壁有燕尾形的垂直導(dǎo)軌，供升降臺(tái)上下移動(dòng)用。床身的頂上有燕尾形的水平導(dǎo)軌，供橫梁前后移動(dòng)用。在床身的后面裝有主電動(dòng)機(jī)，提高安裝在床身內(nèi)部的變速機(jī)構(gòu)，使主軸旋轉(zhuǎn)。主軸轉(zhuǎn)速的變換是由一個(gè)手柄和一個(gè)刻度盤來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們均裝在床身的左上方，在變速時(shí)必須停車。在床身的左下方有電器柜。2.橫梁橫梁可以借助齒輪、齒條前后移動(dòng)，調(diào)整其伸出長(zhǎng)度，并可由兩套偏心螺栓來(lái)夾緊。在橫梁上安裝著支架，用來(lái)支承刀桿的懸出端，以增強(qiáng)刀桿的剛性。3.升降臺(tái)它是工作臺(tái)的支座，在升降臺(tái)上安裝著銑床的縱向工作臺(tái)、橫向工作臺(tái)和轉(zhuǎn)臺(tái)。進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)是一個(gè)獨(dú)立部件，安裝在升降臺(tái)的左前側(cè)，使升降臺(tái)、縱向工作臺(tái)和橫向工作臺(tái)移動(dòng)。變換進(jìn)給速度由一個(gè)蘑菇形手柄控制，允許在開(kāi)車的情況下進(jìn)行變速。升降臺(tái)可以沿床身的垂直導(dǎo)軌移動(dòng)。在升降臺(tái)的下面有一根垂直絲桿，它不僅使升降臺(tái)升降，并且支撐著升降臺(tái)。橫向工作臺(tái)和升降臺(tái)的機(jī)動(dòng)操縱是靠裝在升降臺(tái)左側(cè)的手柄來(lái)控制，操縱手柄有兩個(gè)，是聯(lián)動(dòng)的。手柄有五個(gè)位置：向上、向下、向前、向后及停止。五個(gè)位置是互鎖的。4.縱向工作臺(tái)用來(lái)安裝工件或夾具，并帶著工件作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)?？v向工作臺(tái)的上面有三條T形槽，用來(lái)安裝壓板螺栓（T形螺栓）。這三條T形槽中，當(dāng)中一條精度較高，其余兩條精度較低。工作臺(tái)前側(cè)面有一條小T形槽，用來(lái)安裝行程擋鐵。縱向工作臺(tái)臺(tái)面的寬度，是標(biāo)志銑床大小的主要規(guī)格。5.橫向工作臺(tái)位于縱向工作臺(tái)的下面，用以帶動(dòng)縱向工作臺(tái)作前后移動(dòng)。這樣，有了縱向工作臺(tái)、橫向工作臺(tái)和升降臺(tái)，便可以使工件在三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)方向移動(dòng)，以滿足加工要求。萬(wàn)能銑床在縱向工作臺(tái)和橫向工作臺(tái)之間，還有一層轉(zhuǎn)臺(tái)，其唯一作用是能將縱向工作臺(tái)在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)一個(gè)正、反不超過(guò)45的角度，以便銑削螺旋槽。有無(wú)轉(zhuǎn)臺(tái)是區(qū)分萬(wàn)能臥銑和一般臥銑的唯一標(biāo)志。6.主軸用于安裝或通過(guò)刀桿來(lái)安裝銑刀，并帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)。主軸是一根空心軸，前端是錐度為724的圓錐孔，用于裝銑刀或銑刀桿，并用長(zhǎng)螺栓穿過(guò)主軸通孔從后面將其緊固。7. 底座整個(gè)銑床的基礎(chǔ)，承受銑床的全部重量，以及盛放切削液。此外，還有：吊架、刀桿等附屬裝置。圖2.1 臥式銑床的整體結(jié)構(gòu)1-床身；2-主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)；3-主軸變速機(jī)構(gòu)；4-主軸；5-橫梁；6-刀桿；7-吊架；8-縱向工作臺(tái)；9-轉(zhuǎn)臺(tái)；10-橫向工作臺(tái)；11-升降臺(tái)53 主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速（速度）和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開(kāi)停、變速、換向和制動(dòng)等。數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)一般采用直流或交流主軸電動(dòng)機(jī)，通過(guò)帶傳動(dòng)和主軸箱的變速齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。目前的主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有三種變速方式：二級(jí)以上齒輪變速方式、一級(jí)帶傳動(dòng)變速方式和調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式，本文選用齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)相結(jié)合的傳動(dòng)方式。本章的目的是實(shí)現(xiàn)主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，即運(yùn)用轉(zhuǎn)速圖，擬定滿足給定的轉(zhuǎn)速數(shù)列的經(jīng)濟(jì)合理的傳動(dòng)系統(tǒng)方案，其主要內(nèi)容包括選擇變速組數(shù)及傳動(dòng)副數(shù)，確定各變速組中的傳動(dòng)比，以及計(jì)算齒輪齒數(shù)和皮帶輪直徑等。根據(jù)設(shè)計(jì)要求主軸的最高轉(zhuǎn)速nmax=800rmp，最低轉(zhuǎn)速nmin=16rmp，因而調(diào)速范圍：。3.1. 確定公比根據(jù)選用標(biāo)準(zhǔn)公比的一般原則和經(jīng)驗(yàn)資料，對(duì)于通用機(jī)床為使轉(zhuǎn)速損失不大，機(jī)床結(jié)構(gòu)又不過(guò)于復(fù)雜，一般取中等的標(biāo)準(zhǔn)公比，即=1.41或者=1.261,2，這里我們?nèi)?biāo)準(zhǔn)公比系列=1.26，又由可以推出轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=18。3.2 確定轉(zhuǎn)速數(shù)列由于=1.26=1.064，根據(jù)文獻(xiàn)2,3中的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列，首先找到最小極限轉(zhuǎn)速16，再每隔3個(gè)數(shù)取一個(gè)轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.26的數(shù)列：16、20、25、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800。3.3 電機(jī)的選擇由于一般生產(chǎn)單位均使用三相電源，故無(wú)特殊要求時(shí)都采用三相交流電機(jī)，其中又以三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多，常用Y系列電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)功率選擇是否合適，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。功率過(guò)小不能保證工作機(jī)的正常工作或使電動(dòng)機(jī)因超載而過(guò)早損壞；若功率過(guò)大，電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能力不能充分發(fā)揮，經(jīng)常不在滿載下運(yùn)轉(zhuǎn)，效率和功率因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)?，F(xiàn)以確定粗銑時(shí)的切削用量為例設(shè)計(jì)，根據(jù)文獻(xiàn)3，取背吃刀量=4mm，進(jìn)給量f=0.35mm/r，切削速度，則由主切削力公式計(jì)算得F=2974.88N切削功率，取主傳動(dòng)總效率，則，根據(jù)以上要求我們選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)及主要參數(shù)如表3-1所示。表3-1 電動(dòng)機(jī)型號(hào)及主要參數(shù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速1000r/min，6級(jí)Y132M2-65.59602.02.03.4 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的選擇及轉(zhuǎn)速圖的繪制1. 變速組及其傳動(dòng)副數(shù)的確定，實(shí)現(xiàn)18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)副組合：1)18=332 2)18=3233)18=233 4)18=365)18=63 6)18=29機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)通常是采用滑移齒輪進(jìn)行變速，為滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操縱方便的要求，通常都采用雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪，所以每個(gè)變速組的傳動(dòng)副數(shù)最好取為或3，這樣可使總的傳動(dòng)副數(shù)量最少，如采用第1)3)種方案時(shí)，需要3+3+2=8對(duì)齒輪；采用第4)及5)種方案時(shí)，需要3+6=9對(duì)齒輪；而第6)種方案要2+9=11對(duì)齒輪，若一個(gè)變速組的傳動(dòng)副取時(shí)，不僅使變速箱的軸向尺寸增加，而且使操縱機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，根據(jù)機(jī)床性能的要求，一般主軸的最低轉(zhuǎn)速，要比電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低得多，須進(jìn)行降速，才能滿足主軸最低轉(zhuǎn)速的要求。如果采用或3時(shí)，達(dá)到同樣的變速級(jí)數(shù)，變速組的數(shù)量相應(yīng)增加，這樣，可利用變速組的傳動(dòng)副起降速作用，以減少專門用于降速的定比傳動(dòng)副。綜上所述，主軸為l8級(jí)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)采用由三個(gè)變速組所組成的方案，即選擇上述第l)3)種方案。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般比主軸大部分的轉(zhuǎn)速高，從電動(dòng)機(jī)到主軸之間，總的趨勢(shì)是降速傳動(dòng)。也就是說(shuō)，從電動(dòng)機(jī)軸起愈靠近主軸的軸的最低轉(zhuǎn)速就愈低。根據(jù)扭矩公式：M=9550P/n式中：P傳動(dòng)件傳遞的功率(千瓦)； n傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)。當(dāng)傳遞功率為一定時(shí)，轉(zhuǎn)速n較高的軸所傳遞的扭矩T較小，在其他條件相同的情況下，傳動(dòng)件的尺寸就可以小一些，這對(duì)于節(jié)省材料、減小機(jī)床重量及尺寸都是有利的。因此，在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)使較多的傳動(dòng)件在高轉(zhuǎn)速下進(jìn)行工作，應(yīng)盡可能地使靠近電動(dòng)機(jī)的變速組中的傳動(dòng)副數(shù)多一些，而靠近主軸的變速組中傳動(dòng)副數(shù)少一些即所謂“前多后少”的原則，按此原則，故離電動(dòng)機(jī)近的傳動(dòng)組的傳動(dòng)副個(gè)數(shù)最好高于后面的傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)。主軸對(duì)加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副常選用2。綜上所述，1)3)的三種方案應(yīng)選用第1)種，即選用18=332的方案。為了便于分析，將傳動(dòng)系統(tǒng)中的三個(gè)變速組按傳遞的順序分別記為變速組a、b、c。2. 基本組和擴(kuò)大組的確定,一般情況下，各變速組的排列應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成基本組在前，第一擴(kuò)大組次之，最后擴(kuò)大組的順序，也就是說(shuō)，各變速組的擴(kuò)大順序應(yīng)盡可能與運(yùn)動(dòng)的傳遞順序相一致。只要擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致，就能使中間傳動(dòng)軸的變速范圍縮小。這時(shí)，中間傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速的差值也就較小，這樣，便可縮小該軸上的傳動(dòng)件的尺寸。因此，各變速組的變速范圍應(yīng)逐漸增大，在轉(zhuǎn)速圖或結(jié)構(gòu)網(wǎng)中表現(xiàn)出前面變速組傳動(dòng)比的連線的分布較緊密，而后面變速組傳動(dòng)比連線的分布則較稀疏，即所謂“前密后疏“原則。根據(jù)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的選擇原則，18級(jí)轉(zhuǎn)速可寫為結(jié)構(gòu)式圖 3.1結(jié)構(gòu)網(wǎng)該銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)有三個(gè)變速組，第一變速組為基本組，其級(jí)比指數(shù)（即基本組的傳動(dòng)比在轉(zhuǎn)速圖上相距一格）；第二變速組為第一擴(kuò)大組，其級(jí)比指數(shù)（即第一擴(kuò)大組傳動(dòng)比在轉(zhuǎn)速圖上相距三格）；第三變速組為第二擴(kuò)大組，其級(jí)比指數(shù)（即第二擴(kuò)大組傳動(dòng)比在轉(zhuǎn)速圖上相距9格）。3. 變速組中的極限傳動(dòng)比及變速范圍，設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)要考慮兩種情況：降速傳動(dòng)應(yīng)避免從動(dòng)齒輪尺寸過(guò)大而增加變速箱的徑向尺寸，一般限制降速傳動(dòng)比的最小值；升速傳動(dòng)應(yīng)避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差和減少振動(dòng)，一般限制直齒輪升速傳動(dòng)比的最大值；斜齒輪傳動(dòng)比較平穩(wěn)，可取。所以，主傳動(dòng)各變速組的最大變速范圍為：。一般在設(shè)計(jì)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，任何一個(gè)變速組的變速范圍都應(yīng)盡量滿足上述要求，當(dāng)然在條件許可或處理得當(dāng)時(shí)，也可以超出這個(gè)范圍。初步方案定出后，應(yīng)檢查變速范圍是否超出允許值。由于最后擴(kuò)大組的變速范圍最大，一般只要檢查最后擴(kuò)大組的變速范圍合乎要求，其他變速組也就不會(huì)超出上述允許值。4. 合理分配傳動(dòng)比的數(shù)值，確定了結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式方案后，擬定轉(zhuǎn)速圖，合理地分配各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比，一般應(yīng)盡量注意以下幾點(diǎn)：各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比應(yīng)盡可能不超出極限傳動(dòng)比和。各中間傳動(dòng)軸應(yīng)有適當(dāng)高的轉(zhuǎn)速，因?yàn)橹虚g傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速愈高，在一定的功率條件下，傳遞的扭矩也愈小，相應(yīng)也減少了傳動(dòng)件的尺寸，在傳動(dòng)順序上各變速組的最小傳動(dòng)比，應(yīng)采取逐漸降速的原則，即要求為了便于設(shè)計(jì)及使用，傳動(dòng)比值最好取標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)冪次，即，其中E為整數(shù)。這樣，中間軸的轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖中直接讀出來(lái)，不必分別進(jìn)行計(jì)算，并可直接查表，確定齒輪齒數(shù)。5. 確定是否增加降速傳動(dòng)，該銑床的總降速比，若每一個(gè)變速組的最小降速比取1/4，無(wú)需增加降速傳動(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-軸間增加一對(duì)降速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（此處選擇帶傳動(dòng)），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，以滿足用戶的不同需要。6. 分配降速比，繪制轉(zhuǎn)速圖。前面已確定，18=332共需三個(gè)變速組，并在-軸間加一帶傳動(dòng)，因此，轉(zhuǎn)速圖上有五根傳動(dòng)軸，如圖3.1所示。畫五根距離相等的豎直線(、)代表五根軸；畫18根距離相等的水平線代表18級(jí)轉(zhuǎn)速，這樣便形成了轉(zhuǎn)速圖格線。1)在主軸上標(biāo)出18級(jí)轉(zhuǎn)速：16800轉(zhuǎn)分，在第軸上用A點(diǎn)代表電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速960轉(zhuǎn)分；最低轉(zhuǎn)速用E點(diǎn)標(biāo)出，因此A、E兩點(diǎn)聯(lián)線相距約18格，即代表總降速傳功比。2)決定、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1/4，按公比，查表可知，即從E點(diǎn)向上數(shù)6格，在軸上找出D點(diǎn)，DE線即為-軸間變速組（第二擴(kuò)大組）的降速傳動(dòng)比。3） 畫出各變速組其他傳動(dòng)線：-軸間只有一對(duì)齒輪傳動(dòng)。轉(zhuǎn)速圖上為一條AB連線。-軸間為基本組有三對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比，故三條傳動(dòng)線在轉(zhuǎn)速圖上各相距一格，從C點(diǎn)向上每隔一格取C1、C2點(diǎn)，連線BCl和BC2得基本組三條傳動(dòng)線，它們的傳動(dòng)比分別為，。-軸間為第一擴(kuò)大組也有三對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比，三條傳動(dòng)線在轉(zhuǎn)速圖上各相距三格，即CD,CD1和CD2，它們的傳動(dòng)比分別為，。-軸間為第二擴(kuò)大組有兩對(duì)齒輪傳動(dòng)，級(jí)比，兩條傳動(dòng)線在轉(zhuǎn)速圖上應(yīng)相距九格，即DE和DE1，它們的傳動(dòng)比分別為和。4） 畫出全部轉(zhuǎn)速線，即該銑床的主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖。轉(zhuǎn)速圖兩軸間的平行線代表同一對(duì)齒輪傳動(dòng)，所以畫-軸間的傳動(dòng)線時(shí)，應(yīng)從C1、C2兩點(diǎn)分別畫CD、CD1、CD2的平行線，使軸得到九種轉(zhuǎn)速。同理，畫-軸間的傳動(dòng)線時(shí)，應(yīng)畫9條與DE1的平行線，9條與DE的平行線，使主軸得到l8種轉(zhuǎn)速。圖 3.2 轉(zhuǎn)速圖3.5 齒輪齒數(shù)及各參數(shù)的確定擬定轉(zhuǎn)速圖后，可根據(jù)各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比確定齒輪齒數(shù)。確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意1. 齒輪的齒數(shù)和SZ不應(yīng)過(guò)大，以免加大兩軸之間的中心距，使機(jī)床的結(jié)構(gòu)龐大。一般推薦齒數(shù)和SZ100120。齒數(shù)和盡可能要小，但應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：最小齒輪不產(chǎn)生根切現(xiàn)象。機(jī)床變速箱中，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，一般取最小齒數(shù)受結(jié)構(gòu)限制的最小齒數(shù)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a2m(m為模數(shù))，以保證有足夠的強(qiáng)度，避免出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。由圖3.2可知，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其最小齒根圓直徑，代入上式可得：式中：齒輪的最小齒數(shù)； m齒輪的模數(shù)； T鍵槽至齒輪軸線的高度。圖3.3 齒輪的壁厚兩軸上最小中心距應(yīng)取得適當(dāng)。若齒數(shù)和SZ太小，則中心距過(guò)小，將導(dǎo)致兩軸上軸承及其他結(jié)構(gòu)之間的距離過(guò)近或相碰，另外，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)速圖上要求的傳動(dòng)比)之間允許有誤差，但不能過(guò)大。分配齒數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過(guò)。2. 確定齒輪齒數(shù)時(shí)，須初步定出各變速組內(nèi)齒輪副的模數(shù)，以便根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸判斷其最小齒輪齒數(shù)或齒數(shù)和是否適宜。在同一變速組內(nèi)的齒輪可取相同的模數(shù)，也可取不同的模救。后者只有在一些特殊情況下，如最后擴(kuò)大組或背輪傳動(dòng)中，因各齒輪副的速度變化大，受力情況相差也較大，在同一變速組內(nèi)才采用不同模數(shù)。為了便于設(shè)計(jì)和制造。主傳動(dòng)系統(tǒng)中所采用齒輪模數(shù)的種類盡可能少一些，在同變速組內(nèi)一般都取相同的模數(shù)，因?yàn)楦鼾X輪副的速度變化不大，受力情況相差也不大，故允許采用同一個(gè)模數(shù)。在同一變速組內(nèi)，各對(duì)齒輪的齒數(shù)之比，必須滿足轉(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)和也必然相等。可列出： （3-1） （3-2）式中：、分別為任一齒輪副的主動(dòng)與被動(dòng)齒輪的齒數(shù)；任意齒輪副的傳動(dòng)比； 各齒輪副的齒數(shù)和。由式3-1和3-2可得： (3-3)因此，選定了齒數(shù)和，便可按式3-3計(jì)算各齒輪的齒數(shù)；或者由上式確定出齒輪副的任一齒輪的齒數(shù)后，用式3-2算出另一齒輪的齒數(shù)。由前述已知，確定變速組的齒數(shù)和時(shí)，應(yīng)使其盡可能地小，一般地說(shuō)主要是受最小齒輪的限制。顯然最小齒輪是在變速組內(nèi)降速比或升速比最大一對(duì)齒輪中，因此可先假定該小齒輪的齒數(shù)，根據(jù)傳動(dòng)比求出齒數(shù)和，然后按各齒輪副的傳動(dòng)比，再分配其他齒輪副的齒數(shù)；若傳動(dòng)比誤差較大，應(yīng)重新調(diào)整齒數(shù)和，再按傳動(dòng)比分配齒數(shù)。下面進(jìn)行本文銑床主軸箱各變速組內(nèi)齒數(shù)的分配。第一變速組內(nèi)的三對(duì)齒輪其傳動(dòng)比為：，最小齒輪一定在最大降速比ia3的這對(duì)齒輪副中，即，根據(jù)具體結(jié)構(gòu)取，則，齒數(shù)和。然后，由式3-3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)比為的齒輪副：，。故：；第二變速組內(nèi)的三對(duì)齒輪其傳動(dòng)比為：，最小齒輪一定在最大降速比ib3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，由式3-3確定另兩對(duì)齒輪副的齒數(shù)。傳動(dòng)比為的齒輪副：，；傳動(dòng)比為ib1的齒輪副：，故：；第三變速組內(nèi)的兩對(duì)齒輪其傳動(dòng)比為：和，最小齒輪一定在最大降速比ic2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，由式3-3確定另一對(duì)齒輪副的齒數(shù)。傳動(dòng)比為ic1的齒輪副：，故：；齒輪齒數(shù)的確定，往往須反復(fù)多次計(jì)算才能確定，合理與否還要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)一步檢驗(yàn)，必要時(shí)還會(huì)改變。比如因中心距過(guò)小，兩軸上的零件相碰或因齒輪(尤其應(yīng)注意滑移齒輪)與其他件相碰時(shí)，就須改變齒數(shù)和，個(gè)別情況下只有改變有關(guān)齒輪副的傳動(dòng)比才能解決問(wèn)題。如果根據(jù)傳動(dòng)比要求，按上述計(jì)算所得到的齒數(shù)和過(guò)大以及傳動(dòng)比誤差過(guò)大時(shí)，還可采用變位齒輪的方法來(lái)取中心距，以獲得要求的傳動(dòng)比值，這時(shí)齒數(shù)的計(jì)算比較靈活。若變速組采用三聯(lián)滑移齒輪變速時(shí)，在確定其齒數(shù)之后，還應(yīng)檢查相鄰齒輪的齒數(shù)關(guān)系，以確保其左右移動(dòng)時(shí)能順利通過(guò)。如圖3.3所示，當(dāng)三聯(lián)滑移齒輪從中間位置向左移動(dòng)時(shí)，齒輪要從固定齒輪上面越過(guò)，為避免與齒項(xiàng)相碰，須使與兩齒輪的齒項(xiàng)圓半徑之和小于中心距A。當(dāng)向右移動(dòng)時(shí)也有同樣的要求，若齒輪的齒數(shù)，只要使和不相碰，則必能順利通過(guò)。若齒輪齒數(shù)，且采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪必須保證： (3-4)因?yàn)?(3-5)代入上式可得： (3-6)圖3.4 三聯(lián)齒輪的齒數(shù)關(guān)系即三聯(lián)滑移齒輪中，最大和次大齒輪之間齒數(shù)差應(yīng)大于4，如果齒數(shù)差正好等于4時(shí)，可將或的齒頂圓直徑略減小一些仍可使用。上面三組變速組的齒數(shù)分配中，前兩組需要用到三聯(lián)滑移齒輪，其中第二變速組中的最大和次大齒輪之間齒數(shù)差為13大于4，符合要求，第一變速組中的最大和次大齒輪之間齒數(shù)差等于4，適當(dāng)減小齒頂圓后也可滿足要求（為了使齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊并減小傳動(dòng)誤差這里沒(méi)有采用27齒，齒數(shù)和為95齒的情況）。由上述條件可知各齒輪齒數(shù)如下：、。根據(jù)齒輪分度圓、齒頂圓、齒根圓的計(jì)算公式分度圓直徑：；齒頂圓直徑：；齒根圓直徑：；計(jì)算得到各個(gè)齒輪的尺寸如表3-2所示。表3-2 各齒輪相關(guān)尺寸齒輪號(hào)模數(shù)齒數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑14481922001822430120128110345220821619844261041129454562242322146422889678743915616414684491962041869454216224206104341361441261146726827625812421849274134351401481301447028028827015484336344326164218492743.6軸間距的計(jì)算由同一變速組內(nèi)兩相互嚙合的齒輪的中心距相等，可知在同一個(gè)變速組內(nèi)任意兩個(gè)相互嚙合齒輪的中心距即為該變速組兩軸的軸間距。所以有以下計(jì)算：-軸之間： -軸之間： -軸之間： 3.7 帶輪及V帶設(shè)計(jì)、軸之間的定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用帶傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)形式，也是機(jī)電設(shè)備的核心聯(lián)接部件。帶傳動(dòng)最大特點(diǎn)是可以自由變速、遠(yuǎn)近傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更換方便。帶傳動(dòng)由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶組成，可分為摩擦帶傳動(dòng)和嚙合帶傳動(dòng)兩種：摩擦型主要是平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)等；嚙合型為同步帶傳動(dòng)，靠帶輪輪齒與帶工作面上的齒嚙合傳動(dòng)。本次設(shè)計(jì)采用應(yīng)用廣泛的V帶傳動(dòng)。已知電機(jī)額定功率P=5.5kw，轉(zhuǎn)速n=960轉(zhuǎn)/分，傳動(dòng)比，機(jī)床按每天工作1016小時(shí)計(jì)。1)確定計(jì)算功率選取V帶類型查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得工作情況系數(shù)KA=1.2，則有： 根據(jù)，n=960r/min，選擇B型普通V帶。2)確定帶輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)B型普通V帶帶輪的最小基準(zhǔn)直徑ddmin=125mm，根據(jù)帶輪基準(zhǔn)直徑系列，取dd1=125mm，則從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2=240mm，根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列取。3)驗(yàn)算帶的速度，帶速太高則離心力大，減小帶與帶輪間的壓力易打滑；帶速太低，要求傳遞的圓周力大，使帶的根數(shù)過(guò)多，故v應(yīng)在5-25m/s之內(nèi)。經(jīng)計(jì)算滿足速度要求，所以速度合適。4)確定普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距,由，初步確定中心距：，帶的基準(zhǔn)計(jì)算長(zhǎng)度：由基準(zhǔn)長(zhǎng)度選：則實(shí)際中心距： ，考慮安裝、調(diào)整、補(bǔ)償預(yù)緊力，中心距需要有一定的調(diào)整范圍，其大小為：，即中心距的可調(diào)整范圍為：477.57mm a 4b。其中L為齒輪變速組在軸上所占有的空間長(zhǎng)度；b為一個(gè)齒輪的齒部寬度。圖4.3左圖所示的三級(jí)變速組占用的軸向長(zhǎng)度L7b。如按圖4.2和圖4.3右圖所示的寬式排列，則占用的軸向長(zhǎng)度較大，以致在相同的負(fù)荷條件下，軸徑須加粗，從而使軸上小齒輪的齒數(shù)增加，相應(yīng)使齒數(shù)和及徑向尺寸加大，因此，一般不希望采用寬式排列。4.2.2 縮小徑向尺寸為了減小變速箱的尺寸，既要縮短軸向尺寸，又要縮小徑向尺寸，它們之間往往是相互聯(lián)系的?？s小徑向尺寸有以下幾種方式：(1)縮小軸間距離，在強(qiáng)度允許的條件下，盡量選用較小的齒數(shù)和，并使齒輪的降速傳動(dòng)比大于1/4，以避免采用過(guò)大的齒輪。(2)采用軸線相互重合，在相鄰變速組的軸間距離相等的情況下，可將其中兩根軸布置在同一軸線上，則徑向尺寸可縮小很多，而且減少了箱體上孔的排數(shù)，箱體孔的加工工藝性也得到攻善。(3)合理安排變速箱內(nèi)各軸的位置，在不發(fā)生干涉的條件下，盡可能要緊湊一些。4.2.3 滑移齒輪的結(jié)構(gòu)形式機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中常見(jiàn)的滑移齒輪結(jié)構(gòu)形式有：整體式及裝配式，設(shè)計(jì)滑移齒輪結(jié)構(gòu)，一般應(yīng)考慮齒輪的工藝方法。為了保證齒輪的導(dǎo)向性良好，滑移齒輪的輪轂長(zhǎng)度不應(yīng)小于(1.21.5)d，d為軸的直徑。4.2.4 齒輪的精度變速箱中齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度增加一倍，噪聲約增大6dB。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(jí)。為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都要選用較高的精度。大都是用766，圓周速度很低的，才選877。如果噪聲要求很嚴(yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選655。當(dāng)精度從766提高到655時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。8級(jí)精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。7級(jí)精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的7級(jí)齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于7，或者淬火后在衍齒。6級(jí)精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒輪，必須磨齒才能達(dá)到6級(jí)。機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火處理。4.3 軸的空間布置軸系布置的一般是先確定主軸在變速箱中的位置，再確定與主軸上的齒輪有嚙合關(guān)系的軸，再確定電動(dòng)機(jī)軸或輸入軸的位置，最后確定其他各傳動(dòng)軸的位置。4.3.1 軸的位置1)軸上往往裝有摩擦離合器等機(jī)構(gòu)，摩擦離合器工作時(shí)，考慮便于冷卻與潤(rùn)滑，離主軸部件要遠(yuǎn)一些，以減少摩擦發(fā)熱對(duì)主軸部件熱變形的影響。2)軸的軸端裝有皮帶輪，而主軸尾架端外伸，布置軸位置時(shí)，必須保證兩者不會(huì)相互碰撞。綜合上述，臥式銑床軸一般多安排在變速箱后壁靠近箱蓋處。4.3.2 中間各傳動(dòng)軸的位置1)裝有離合器的軸：要便于裝調(diào)，維修和潤(rùn)滑。2)裝有制動(dòng)裝置的軸：布置在靠近箱蓋或箱壁處。3)與相關(guān)部件有聯(lián)系的軸：銑床主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)間的聯(lián)系是通過(guò)變速箱內(nèi)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)輸出軸聯(lián)系，它應(yīng)布置在主軸前下方靠近進(jìn)給箱處。4.4. 軸材料的選擇軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，形狀復(fù)雜的軸可采用球墨鑄鐵。碳鋼與合金鋼相比價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，可通過(guò)熱處理改善其綜合性能，加工工藝性好，故應(yīng)用最廣，一般用途的軸，多用含碳量為0.250.5%的中碳鋼，尤其是45號(hào)鋼。對(duì)于不重要或受力較小的軸也可用Q235A等普通碳素鋼。合金鋼具有比碳鋼更好的機(jī)械性能和淬火性能，但對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，且價(jià)格較貴，多用于對(duì)強(qiáng)度和耐磨性有特殊要求的軸。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳處理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金鋼，有良好的高溫機(jī)械性能，常用于在高溫、高速和重載條件下工作的軸。值得注意的是：由于常溫下合金鋼與碳素鋼的彈性模量相差不多，因此當(dāng)其他條件相同時(shí)，如想通過(guò)選用合金鋼來(lái)提高軸的剛度是難以實(shí)現(xiàn)的。低碳鋼和低碳合金鋼經(jīng)滲碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韌性要求較高或轉(zhuǎn)速較高的軸。球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵因其具有良好的工藝性，不需要鍛壓設(shè)備，吸振性好，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性低，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于制造結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的曲軸等。只是鑄件質(zhì)量難于控制。軸的毛坯多用軋制的圓鋼或鍛鋼。鍛鋼內(nèi)部組織均勻，強(qiáng)度較好，因此，重要的大尺寸的軸，常用鍛造毛坯。表4-1中列出了軸的常用材料及其主要力學(xué)性能。表4-1 軸的常用材料及其主要力學(xué)性能材料牌號(hào)熱處理毛坯直徑/mm硬度/HBS抗拉強(qiáng)度極限B屈服強(qiáng)度極限S彎曲疲勞極限-1剪切疲勞極限-1許用彎曲應(yīng)力-1備注MPaQ235A熱軋或鍛后空冷400-42022517010540用于不太重要及受載荷不大的軸100-250375-39021545正火100170-21759029525514055應(yīng)用最廣泛162-217570285245135調(diào)質(zhì)200217-2556403552751556040Cr調(diào)質(zhì)100241-28673554035520070用于載荷較大，而無(wú)很大沖擊的重要軸68549033518540CrNi調(diào)質(zhì)270-30090073543026075用于很重要的軸240-27078557037021038SiMnMo調(diào)質(zhì)100229-28673559036521070用于重要的軸，性能近于40CrNi100-300217-26968554034519538CrMoAlA調(diào)質(zhì)60293-32193078544028075用于要求高耐磨性高強(qiáng)度且熱處理變性很小的軸60-100277-302835685410270100-160241-27778559037522020Cr滲碳淬火回火60滲碳56-62HRC64039030516060用于要求強(qiáng)度及韌性均較高的軸3Crl3調(diào)質(zhì)10024183563539523075用于腐蝕條件下的軸1Cr18Ni9Ti淬火10019253019519011545用于高、低溫及腐蝕條件下的軸100-2