1、略藥Ji，隸上摩綜合課程設(shè)計(jì)ii項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告題 目：最大加工直徑 巾320mm無絲杠車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)院（系）機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械制造及其自動(dòng)化學(xué)生白學(xué)林學(xué)號(hào)1120810813班號(hào)1208108指導(dǎo)教師韓德東填報(bào)日期2015年11月30日哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院制2014年11月i哈爾濱工業(yè)大學(xué)“綜合課程設(shè)計(jì)II”任務(wù)書姓名：院系：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：班號(hào)：學(xué)號(hào):任務(wù)起止日期：2015年11月30日 至2015年12月18日課程設(shè)計(jì)題目：主要內(nèi)容：技術(shù)要求：進(jìn)度安排：指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日教研室主任意見：教研室主任簽字：年 月 日2目錄1項(xiàng)目背景分析 22. 研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況 23

2、. 項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決 34. 具體研究內(nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn) 45. 技術(shù)指標(biāo)分析 276. 存在的問題與建議 277. 參考文獻(xiàn) 28第 1 頁1項(xiàng)目背景分析本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)一款無絲杠車床。車床是主要用車刀對旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工 的機(jī)床。車床又稱機(jī)床 , 使用車床的工人稱為“車工” ，在機(jī)械加工行業(yè)中車床被認(rèn)為 是所有設(shè)備的工作 “母機(jī)”。車床主要用于加工軸、 盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件， 以圓柱體為主 , 是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。 銑床和鉆床等旋轉(zhuǎn)加工 的機(jī)械都是從車床引伸出來的。普通車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占車床類總 數(shù)的 65%，因其主軸以水平方式放置故稱為臥式

3、車床。在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，金屬切削機(jī)床是加工機(jī)器零件的主要設(shè)備，它所擔(dān)負(fù)的 工作量約占機(jī)器總制造工作量的 40%到 60%。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。在機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)的整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中， “綜合課程設(shè)計(jì) II ”是一個(gè)極其 重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其脫胎于“機(jī)床課程設(shè)計(jì)” ，目的是為了鍛煉學(xué)生機(jī)械“結(jié)構(gòu)” 的設(shè)計(jì)能力，這是機(jī)械類學(xué)生最重要的設(shè)計(jì)能力；同時(shí)，機(jī)床為制造工業(yè)“母機(jī)” ，結(jié) 構(gòu)典型，非常適合作為課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。2研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)的“綜合課程設(shè)計(jì) II ”，是以車床和銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè) 計(jì)為內(nèi)容，每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)

4、參數(shù)不同，完成展開圖和截面圖各一張及相關(guān)計(jì)算和文件和 項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告。（1）設(shè)計(jì)內(nèi)容要求 圖紙工作量：畫兩張圖。其中： 開展圖（AO）:軸系展開圖。其中摩擦離合器、制動(dòng)和潤滑不要求畫，但要求掌握； 操縱機(jī)構(gòu)只畫一個(gè)變速手柄。截面圖（A1）:畫剖面軸系布置示意圖（包括截面外型及尺寸、車床標(biāo)中心高）。（ 2）標(biāo)注： 中心距、 配合尺寸、定位尺寸、中心高（車床） 、外型尺寸。（ 3）標(biāo)題欄和明細(xì)欄不設(shè)明細(xì)表，件號(hào)采用流水號(hào)（1,2, 3,）標(biāo)注，標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)準(zhǔn)直接標(biāo)在圖紙 上（件號(hào)下面）；標(biāo)題欄采用標(biāo)準(zhǔn)裝配圖的標(biāo)題欄（180X 56）,其中，圖號(hào)：KSO1（表示：課設(shè)01 號(hào)圖紙）；單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)

5、；圖名:主傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖。（ 4）主軸端部結(jié)構(gòu)要按標(biāo)準(zhǔn)畫。（ 5）按模板編寫項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告 ，相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，寫到“具體研究內(nèi)容與 技術(shù)實(shí)現(xiàn)”項(xiàng)中。要求驗(yàn)算：一對齒輪，小齒輪驗(yàn)算接觸彎曲強(qiáng)度，大齒輪驗(yàn)算接觸 彎曲強(qiáng)度，一根傳動(dòng)軸，主軸按兩支撐計(jì)算。2.2進(jìn)度安排對運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，根據(jù)給定設(shè)備的用途規(guī)格、調(diào)速范圍、極限轉(zhuǎn)速的、公比和功率要 求，擬定傳動(dòng)方案，確定傳動(dòng)系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖。對動(dòng)力設(shè)計(jì)，根據(jù)功率和速度，選擇電機(jī)型號(hào)，確定各傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速，初算傳 動(dòng)件尺寸、繪制裝配圖草圖，驗(yàn)算傳動(dòng)件的應(yīng)力、剛度、壽命等參數(shù)。對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制主傳動(dòng)系統(tǒng)展開圖和截面圖，完成傳動(dòng)件、箱體、操縱機(jī)構(gòu)零部件結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)。完成

6、相關(guān)技術(shù)文檔，形成項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告。相應(yīng)時(shí)間安排如下表2-1。表2-1“綜合課程設(shè)計(jì)II ”基本流程和進(jìn)度安排第一周第二周第三周星期12、3451、234512、3、45階段 項(xiàng)目準(zhǔn)備初算展開草圖截面草圖驗(yàn)算加粗標(biāo)注計(jì)算說明書結(jié)題報(bào)告、PPT、答辯準(zhǔn)備答辯內(nèi)容要求學(xué)生上午：(1)圖板、 圖紙、手 冊、指導(dǎo) 書、圖冊 等；布置 教室。(1) 運(yùn)動(dòng)設(shè) 計(jì)：轉(zhuǎn)速圖，傳動(dòng)系統(tǒng) 圖(2) 動(dòng)力設(shè) 計(jì)：齒輪模 數(shù)，主軸 和傳動(dòng)軸 直徑。軸和 齒輪 布置 圖。細(xì)化 展開 圖。軸系空 間 布 置，操 縱機(jī) 構(gòu)，箱 體結(jié) 構(gòu)。驗(yàn)算 一對 齒輪； 一根 傳動(dòng) 軸和 主軸。不合 格修 改設(shè) 計(jì)。驗(yàn) 算 宀 完 成 后，

7、 加 粗。按 要 求 和 標(biāo) 準(zhǔn) 標(biāo) 注。按規(guī)范 (見指 導(dǎo)書) 編寫計(jì) 算說明 書。按模板 編寫結(jié) 題報(bào)告(模板 見 附 件)； 準(zhǔn)備5 分 鐘PPT。圖紙；PPT;項(xiàng)目 總結(jié) 報(bào)告。表2-1 “綜合課程設(shè)計(jì)II”基本流程和進(jìn)度安排3. 項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決減速箱內(nèi)各級(jí)減速比分配、轉(zhuǎn)速圖的選取、傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪的排布、齒輪模數(shù)齒數(shù) 齒寬的選取為本次設(shè)計(jì)應(yīng)首要解決的內(nèi)容，解決以上問題可以使機(jī)床主軸箱大體分布 得到解決。主軸箱內(nèi)傳動(dòng)件的空間布置是極其重要的問題，變速箱內(nèi)各傳動(dòng)軸的空間 布置首先要滿足機(jī)床總體布局對變速箱的形狀和尺寸的限制，還要考慮各軸受力情況,裝配調(diào)整和操縱維修的方便。其中齒輪的布置與

8、排列是否合理將直接影響主軸箱的尺 寸大小、結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性以及變速操縱的方便性。主軸傳動(dòng)件的合理布置也很重要 合理布置傳動(dòng)件在主軸上的軸向位置，可以改善主軸的受力情況，減小主軸變形，提 高主軸的抗振性。4. 具體研究內(nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)4.1機(jī)床的規(guī)格及用途本設(shè)計(jì)機(jī)床為臥式車床，其級(jí)數(shù)，最小轉(zhuǎn)速bin =28r；min，轉(zhuǎn)速公比為，二1-41 ,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率P =5.5kw。主要用于加工鋼以及鑄鐵有色金屬；采用高速鋼、硬質(zhì)合 金、陶瓷材料做成的刀具。序號(hào)機(jī)床主參數(shù)公比©最低轉(zhuǎn) 速級(jí)數(shù)Z功率（kW）13最大加工直徑© 320mm 無絲杠車床1.4128124表4-1機(jī)床參數(shù)表4.

9、2運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)4.2.1確定極限轉(zhuǎn)速根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，主軸最低轉(zhuǎn)速為28r/min ,級(jí)數(shù)為12,且公比© =1.41nz 二 nmin ;：z °于是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表可以得到主軸的轉(zhuǎn)速分別28, 40，56, 80，112，160，224,Rn315，450, 630, 900, 1250 r/min，則轉(zhuǎn)速的調(diào)整范圍nmaxnmin125028= 44.64。4.2.2確定公比根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，公比© =1.41。轉(zhuǎn)速數(shù)列：28, 40, 56, 80, 112, 160, 224, 315, 450, 630, 900, 1250 r/min4.2.3求出主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)根據(jù)

10、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，其中:轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍:轉(zhuǎn)速公比將44.64， "代入，得Z =12。424確定結(jié)構(gòu)式按照主變速傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的一般原則，選用結(jié)構(gòu)式為12 = 3 23 26的傳動(dòng)方案。其最后擴(kuò)大組的變速范圍R3 = 14lf 8乞8,符合要求，其它變速組的變速范圍也一定 符合要求。4.2.5繪制轉(zhuǎn)速圖（1）選定電動(dòng)機(jī)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，機(jī)床功率為5.5KW可以選用丫132M-4,其同步轉(zhuǎn)速為1500r/min， 滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min，額定功率7.5KW（2）分配總降速傳動(dòng)比總降速傳動(dòng)比為 山-=耳噥280.0194，又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd =1440r/min不在所11 nd1440要求標(biāo)

11、準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列當(dāng)中，因而需要用帶輪傳動(dòng)。（3）確定傳動(dòng)軸的軸數(shù)軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動(dòng)副數(shù)+仁3+1+仁5（4）繪制轉(zhuǎn)速圖先按傳動(dòng)軸數(shù)及主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)格距 錯(cuò)誤！未找到引用源。畫出網(wǎng)格，用以繪出 轉(zhuǎn)速圖。在轉(zhuǎn)速圖上，先分配從電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速到主軸最低轉(zhuǎn)速的總降速比，在串聯(lián)的雙 軸傳動(dòng)間上畫上錯(cuò)誤！未找到引用源。再按結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)的級(jí)比分配規(guī)律畫上各變 速組的傳動(dòng)比射線，從而確定了各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。中間各軸的轉(zhuǎn)速可從電動(dòng)機(jī)軸開始往后推，通常以往前推比較方便，所以首先定 III軸的轉(zhuǎn)速。 定III軸的轉(zhuǎn)速由于第二擴(kuò)大組的變速范圍為;：6 =1.416 =rmax，選取故這兩對傳動(dòng)副的最小和最大傳動(dòng)比必然是U

12、clUc2-=第 6 頁第 # 頁于是可以確定III軸的六級(jí)轉(zhuǎn)速只能是：112, 160, 224, 315, 450, 630r/min , 可見III軸的最低轉(zhuǎn)速為112r/min 。 確定II軸轉(zhuǎn)速第一擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)為 3。為避免從動(dòng)齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，1一般限制降速最小傳動(dòng)比Umin- -，又為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差，減少振動(dòng)噪聲，限制最大4升速比Umax蘭卯=2。于是Ub12.8?3第 # 頁第 # 頁Ub2 - 1II軸的最低轉(zhuǎn)速是315/min，三級(jí)轉(zhuǎn)速分別為315, 450, 630r/min 確定I軸轉(zhuǎn)速 同理，軸I可取:1 1Ua1 qrUa21 11.41Ua3

13、 - 1于是就確定了軸I的轉(zhuǎn)速為630r/min 根據(jù)以上計(jì)算，繪制轉(zhuǎn)速圖如下：圖4-1轉(zhuǎn)速圖31 2a 26426繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖(1)確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù) 速組a：變速組a有三個(gè)傳動(dòng)副，傳動(dòng)比分別是11.411 1Ua32 =2由參考文獻(xiàn)1表2-5查得:符合條件Sz，可取Sz =72，查表可得軸I主動(dòng)齒輪齒數(shù)分別為：36、30、24根據(jù)相應(yīng)的傳動(dòng)比，可得軸II上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：36、42、48速組b：變速組b有兩個(gè)傳動(dòng)副，傳動(dòng)比分別是ub1 =1ub2j32.8o查表得:可取5=84，于是可得軸II上主動(dòng)齒輪齒數(shù)分別是：42, 22。于是根據(jù)相應(yīng)傳動(dòng)比，得軸III上三齒輪的齒數(shù)分

14、別是：42, 62速組c:變速組c有兩個(gè)傳動(dòng)副，傳動(dòng)比分別是Ui 二 2 =2uc2 =查表得:可取Sz =90，于是可得軸III上主動(dòng)齒輪齒數(shù)分別是：60, 18于是根據(jù)相應(yīng)傳動(dòng)比，得軸W上兩齒輪的齒數(shù)分別是：30，72(2) 校核主軸轉(zhuǎn)速誤差實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，要求不超過:_10(一1)% h 10 (1.41 -1)% = 41%下表為主軸轉(zhuǎn)速誤差與規(guī)定值之間的比較：標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速r/mi n實(shí)際轉(zhuǎn)速r/mi n主軸轉(zhuǎn)速誤 差在標(biāo)準(zhǔn)值范圍 之內(nèi)2827.940.21%V4039.920.20%V5655.890.20%V8078.751.56%V112112.50.45%V1601

15、57.51.56%V224223.550.20%V315319.351.38%V450447.100.64%V6306300%V9009000%V125012600.8%V表4-2主軸轉(zhuǎn)速誤差表(3)繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖電機(jī)額定轉(zhuǎn)速1400r/min, I軸轉(zhuǎn)速630r/min。根據(jù)參考文獻(xiàn)2表5.7確定工作情況系數(shù)KA=1.11.3,計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd,并且根 據(jù)參考文獻(xiàn)2圖5.17普通V帶選型圖確定小帶輪直徑112140。最終選用小帶輪直徑112，大帶輪直徑 256。圖4-2傳動(dòng)系統(tǒng)圖4.3動(dòng)力設(shè)計(jì)第 10 頁4.3.1傳動(dòng)零件的初步計(jì)算4.3.1.1傳動(dòng)軸的直徑的確定傳動(dòng)軸的直徑可以按照扭轉(zhuǎn)剛度

16、進(jìn)行初步計(jì)算: Pd -914 nj !-1第 11 頁式中d傳動(dòng)軸直徑P電機(jī)額定功率nj 該軸的計(jì)算速度如=(0.51.0 )7mft=1 ：/m(1)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速z丄nj = nmin ：3= 80r / min。(2)各個(gè)傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速圖可以得到I、II、III軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速分別為630,315,112r/min(3) 各軸功率的確定經(jīng)過查閱資料，知一般情況下，滾動(dòng)軸承的效率1 =°.98，齒輪副的效率2=°.95III 軸：Piii5.50.98 0.95= 5.91kWII軸:PiPiii5.910.98 0.95= 6.35kWI軸：衛(wèi)6356.82kW

17、。叩20.98 咒 0.951 2（4）各傳動(dòng)軸直徑I軸：/PT: 5 5d 914-914mm =27.82mm1 認(rèn)如譏30"mm = 33.08mmII軸:d5 5= 91；|:一mm = 42.84mm-112 10III 軸:d"(5) 主軸軸頸尺寸的確定根據(jù)參考文獻(xiàn)1表2-14,最大加工直徑320 0通過查表獲得主軸前軸軸頸范圍為85105mm,取 U =100mm,后軸頸直徑 D2 =(0.7 0.8) U =70 80mm，取 D2 =80mm。4.3.1.2、齒輪模數(shù)的初步計(jì)算(1) 齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速為80r/min，山 軸計(jì)算轉(zhuǎn)速112r/

18、min , II軸計(jì)算轉(zhuǎn)速315r/min , I軸計(jì)算轉(zhuǎn)速630r/min 。齒輪序號(hào)Z112Z256Z36Z36Z30Z42Z24Z48計(jì)算轉(zhuǎn)速nj1440630630630630450630315齒輪序號(hào)Z42Z42Z22Z62Z60Z30Z18Z72計(jì)算轉(zhuǎn)速nj31531531511211222431580表4-3齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速表只需計(jì)算變速組內(nèi)最小的也是強(qiáng)度最弱的齒輪即可。 變速組內(nèi)最小齒輪齒數(shù)是z=24,該齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為630r/min ; 變速組內(nèi)最小齒輪齒數(shù)是z=22,該齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為315r/min 變速組內(nèi)最小齒輪齒數(shù)是z=18,該齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為315r/min 。(2)模數(shù)

19、的計(jì)算要求每個(gè)變速組的模數(shù)相同根據(jù):mj =16338©(u 1)NdmZ2u X 2 nj其中：mj 按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù) u大小齒輪的齒數(shù)比Nd 電動(dòng)機(jī)功率kV，Nd =5.5kW'm齒寬系數(shù)，取 m =8乙小齒輪齒數(shù)二一一齒輪傳動(dòng)許用接觸應(yīng)力，取=1370Mpanj計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min ）變速組：m1 =163383(u 1)NdmZ；u X 2nj(2+1 卜 5.52 28 242 1370630m m二 1.88mmmh = 2.5mm；驗(yàn)證：D27.82Zmin -1.035.6 =1.035.6 =17.06m2.5Zmin =24，滿足要求。

20、變速組：m2 =163383(:嚴(yán)；=16338 32 2.82 1 5.52mm=2.42mm®mz2u®2nj 8疋222 漢2.82><13702汶315取m2 =3mm；驗(yàn)證：D33 08Zmin -1.03 5.6 =1.03 3308 5.6 = 16.96m3Zmin - 22，滿足要求。變速組：(u 1)肌m3 =1633832r2 = 16338x3!f 十1 “5,5mm=2.69mm, 取皿*匕a "=300 咤進(jìn)=327.5mm 2 nj.8 18 4 1370 315m3 =5mm ；D42.84Zmin -1.035.6 =

21、1.035.6 =14.43m5Zmin =18，滿足要求。4.3.2零件的驗(yàn)算(1) V型帶的計(jì)算和選定電機(jī)傳遞功率為5.5KW小帶輪轉(zhuǎn)速為630r/min ,傳動(dòng)比為2.29 ,假定載荷平穩(wěn), 每天工作時(shí)間在10-16小時(shí)之間，電機(jī)工作在反復(fù)啟動(dòng)、正反轉(zhuǎn)頻繁、工作條件惡劣 的場合。選用A型帶，小帶輪直徑112mm初步估算中心距為300mm可知工作情況系數(shù)KA =1.32,則14401440大帶輪直徑630d1630112 = 256mm取為256mm= KAP =1.32 5.5 = 7.26KW第 16 頁第 17 頁帶的速度公式-dd1n1: 112 630V 二60 1000 60

22、1000=3.69m / s ： 25m/ s符合要求初算帶的基準(zhǔn)長度Ld:兀(dLd' : 2a0 2(dd2 ddJ 丄d2 - dd J4 a。2=2 300 ? CM2 郴4 300第 # 頁=1195mm計(jì)算實(shí)際中心距a256-112327.557.3 =154.81計(jì)算小帶輪包角?1：: 180 -dd2 dd1 573 =180a確定V帶根數(shù)ZZ玄(PoR)K：.Kl式中：a為包角修正系數(shù)，查參考文獻(xiàn)2得K=0.93Kl為帶長修正系數(shù)，查參考文獻(xiàn)2得Kl =0.93Po為V帶基本額定功率。由參考文獻(xiàn)2查取單根V帶所能傳遞的功率為1.32kW;計(jì)算功率增量'：Pd&

23、#39;1 '如二心厲1- < Ki丿其中：Kb為彎曲影響系數(shù)，由參考文獻(xiàn)2查得K 0.7725 10Ki為傳動(dòng)比系數(shù)，由參考文獻(xiàn)2查得Ki =1.1373；計(jì)算功率增量小。7725 曲 630.1373二 0.0588kW第 18 頁第 # 頁所以根據(jù)公式可算得Z=4.6，取Z=5根。 單根普通V帶初拉力F0 =500x.EL 2.5 -Kg + vzmv2= 5007.26,2.5 -0.93、3.69 5 (0.93= 332.14N第 # 頁第 # 頁計(jì)算軸向力Fq第 19 頁：g154.81Fq =2F0zcos2F0zsin - = 2 332.14 5 sin324

24、1.4 N22 2從結(jié)果看出，支撐軸的徑向力為3241.4N,此力較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮采用卸荷帶輪結(jié)構(gòu)。（2）齒輪的應(yīng)力計(jì)算驗(yàn)算第三變速組的最小齒輪和與其相嚙合的齒輪。大齒輪的彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算由參考文獻(xiàn)2，對于直齒圓柱齒輪，彎曲應(yīng)力需要滿足下式：_19V<105K1K2K3KsN° ° -zm2BYnj式中：C 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度（MPa ）Ks 載荷系數(shù)，Ks=KTKnKNKq =1.526 0.93 0.88 1 =1.259心一一工作期限系數(shù)= 1.52660n1T = 9 60 80 20000TC。一' 2 106Kn 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)Kn二。93Kn 功

25、率利用系數(shù)Kn =0.88Kq材料強(qiáng)化系數(shù)a-1丫齒形系數(shù)，z = 72，取得Y = 051b 齒寬（mm）,此處b =40mmK1 齒向載荷分布系數(shù)21.05K2動(dòng)載荷系數(shù)© =1.05K3工作狀況系數(shù)，取心J.3“許用彎曲應(yīng)力(MPa),:-FlimKlSf本齒輪采用20Cr鋼滲碳淬火，查表得彎曲疲勞極限應(yīng)力：；F=297MPa，代入 公式，得5= 46.93MPa十f191 101.05 1.05 1.3 1.259 4272 540 0.51 80滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。小齒輪的接觸強(qiáng)度驗(yàn)算由參考文獻(xiàn)2，對于直齒圓柱齒輪，接觸疲勞強(qiáng)度的校核公式口 2088103 |21)0心心

26、©11J zm * uB nj式中：Ks 載荷系數(shù),KKTKnKNKq =1.526 0.93 0.88 1 =1.259Kt 工作期限系數(shù)m60。60 80 20000 九537' Co2 106Kn轉(zhuǎn)速變化系數(shù)© =0.93Kn 功率利用系數(shù)Kn =0.88Kq 材料強(qiáng)化系數(shù)心二1丫一一齒形系數(shù)，z=72，取得，丫二。51b 齒寬(mm),此處 b =40mmK3 =1.3Ki 齒向載荷分布系數(shù)K1.°5 心動(dòng)載荷系數(shù)K2 "05K3 工作狀況系數(shù)，取 u傳動(dòng)比，為4'<H 1許用接觸應(yīng)力,Sh其中二hmin為試驗(yàn)齒輪的齒面接觸

27、疲勞極限,由參考文獻(xiàn)2知H1650MPa ,則2088 10(4 °5°5259 5d673.17MPa 曲18 54 40 315滿足接觸疲勞強(qiáng)度的要求。(3) 傳動(dòng)軸II的驗(yàn)證計(jì)算齒輪傳動(dòng)軸的抗彎剛度驗(yàn)算，包括軸的最大撓度，滾動(dòng)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y及門，允許變形量見參考文獻(xiàn)2上，得y=0.0005l = 0.0005 x 320=0.16mm力-0.001rad由參考文獻(xiàn)1，傳動(dòng)軸的抗彎剛度驗(yàn)算滿足要求時(shí)，除重載軸外，一般無需再進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。因此對于傳動(dòng)軸II，僅需要進(jìn)行剛度計(jì)算，無須進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算. 傳動(dòng)軸II的載荷分析對傳動(dòng)軸II的受

28、力進(jìn)行簡化，得到下示載荷分布圖：圖4-3傳動(dòng)軸II剛度驗(yàn)算簡圖1圖4-4傳動(dòng)軸II剛度驗(yàn)算簡圖2其中，Qa1,Qa2,Qa3是軸的驅(qū)動(dòng)力，且3個(gè)驅(qū)動(dòng)力不能同時(shí)作用，Qb1，Qb2是軸的驅(qū) 動(dòng)阻力，且2個(gè)驅(qū)動(dòng)阻力不能同時(shí)作用。其彎曲載荷由下式計(jì)算：7 NQa(或 Qb)=2.12 10(N)mzn式中：N該齒輪傳遞的全功率（kW），如前述原因，此處均取N =5.5kW ；m，z 該齒輪的模數(shù)（mm），齒數(shù)n該傳動(dòng)軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速（/ min ），（門=門司_訕或門=弔_門司）"a一一該軸輸入扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速（r / min）第 26 頁第 # 頁（r / min）可得到各驅(qū)動(dòng)力為:n

29、bj 該軸輸出扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 將五種驅(qū)動(dòng)力或驅(qū)動(dòng)阻力分別帶入式，74Qa1 =2.12 1071495.59NQa2 =2.121072.5 48 31542.5 36 630= 2243.38N4Qa3 =2.12 1071794.71 N2.5 42 450 對于輸出驅(qū)動(dòng)阻力，由于各種情況轉(zhuǎn)速不定，故應(yīng)在選定校核用軸II速度以后計(jì) 算，選取產(chǎn)生撓度最大時(shí)的驅(qū)動(dòng)力對應(yīng)的速度. 傳動(dòng)軸II的最大撓度計(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)1,若兩支承的齒輪傳動(dòng)軸為實(shí)心的圓形鋼軸，忽略其支承變形， 在單在彎曲載荷作用下，其中點(diǎn)撓度為：3

30、3Ya（或Yb） =171.39” N（0.75x x）（mm）D mzn式中:1兩支承間的跨距（mm）,對于軸II , 1 =360mmD該軸的平均直徑（mm）,本軸的平均直徑 D36mm.ai齒輪z的工作位置至較近支承點(diǎn)的距離（mm）ya輸入扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度 （mm）Ab 輸出扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度（口口）其余各符號(hào)定義與之前一致對于輸入的三個(gè)驅(qū)動(dòng)力，計(jì)算其分別作用時(shí)對于軸中點(diǎn)的撓度值對于Qa1，其輸入位置為=35mm，故aa135x 豈0.0972l 360Ya1= 171.39333603 4 (0.75 0.0972 -0.09723)364 漢2.5 匯 36

31、 漢 630二 0.0332 mm第 27 頁第 # 頁對于Qa2，其輸入位置aa2=110mm，故x =臉二110 =0.305l 360Ya2=171.39333604 (0.75 0.305 -0.305 )4362.5 48 315=0.138mm對于Q3，其輸入位置aa3 =190mm，故190360Ya3= 0.528= 171.39333604 (0.75 0.528 -0.528 )4362.5 42 450=0.100mm故Qa3引起的中點(diǎn)撓度最大，在計(jì)算合成撓度時(shí)使用Qa =Qa2，y廠ya2 =0.185mm進(jìn)行計(jì)算.此時(shí)軸III轉(zhuǎn)速為450r/min。此時(shí)對之前計(jì)算的輸

32、出驅(qū)動(dòng)阻力進(jìn)行計(jì)算，各力為= 2.12 10743 42 450二 2855.2 N= 2.12 10743 22 315-4078.89 N帶入上式，對于輸出的三個(gè)驅(qū)動(dòng)阻力，計(jì)算其分別作用時(shí)對于軸中點(diǎn)的撓度值對于Qb1，其輸入位置bb1 =120mm,故bt刃120x -l-0.33360ybi= 171.3933=0.145mm360 3 4 (0.75 0.33 0.333)4363 42 315對于，其輸入位置5 MOmm，故yb2=171.393603 4 (0.75 0.111 -0.1113)364漢3漢22漢315二 0.115mm詩囁5故Qb1引起的中點(diǎn)撓度最大，在計(jì)算合成撓

33、度時(shí)使用Q廠Qb1, %二ym二0.145mm 進(jìn)行計(jì)算。由參考文獻(xiàn)1,中點(diǎn)的合成撓度可按余弦定理計(jì)算，即：yh 二. y2 yb -2yaybco (mm)式中：yh被驗(yàn)算軸的中點(diǎn)合成撓度(mm);'驅(qū)動(dòng)力Qa和阻力Qb在橫剖面上，兩向量合成時(shí)的夾角(deg)，-_、：_2(很亠')'在橫剖面上，被驗(yàn)算的軸與其前、后傳動(dòng)軸連心線的夾角(deg)，按被驗(yàn)算的軸的旋轉(zhuǎn)方向計(jì)量，由剖面圖上可得 :值為90°，嚙合角:=20，齒面磨擦角P = 5.72 ° 得 B =6 2(。+P) =90 2(20 +5.72)=48.56°代入計(jì)算，得：yh

34、 = 0.1852 0.1452 -2 0.185 0.145 cos(48.56 )=0.143mm :：yh = 0.245mm滿足要求. 傳動(dòng)軸II在支承處的傾角計(jì)算由參考文獻(xiàn)1,傳動(dòng)軸在支承點(diǎn)A, B處的傾角日A為B時(shí)，可按下式進(jìn)行近似計(jì) -b= 3yh (rad )代入 yh = 0.143mm，丨=360mm，得3疋0143- -b9.24 10*(rad )譏習(xí)360能夠滿足要求，故不用計(jì)算其在齒輪處的傾角.(4)主軸的驗(yàn)證計(jì)算計(jì)算條件的確定a. 變形量的允許值驗(yàn)算主軸軸端的撓度yc，目前廣泛采用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為：yc M0.0002(mm)式中：丨一一兩支承間的距離，在本主軸中，l

35、=630mm。故取yc0.126mm 由參考文獻(xiàn)1,對于最大加工直徑為320mm的臥式車床，其主軸前端靜剛度為 120N/um根據(jù)不產(chǎn)生切削自激振動(dòng)的條件來確定主軸組件的剛度。由參考文獻(xiàn)1，上述可以任選一種，進(jìn)行判定.此處，選用驗(yàn)算主軸軸端的撓度ycb. 切削力的確定最大圓周切削力P須按主軸輸出全功率和最大扭矩確定，其計(jì)算公式為：門 2 955 104 肌p =Dj®(N)第 30 頁第 # 頁式中:Nd電動(dòng)機(jī)額定功率(kW)，此處Nd =4KW第 # 頁第 # 頁n二主傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率，二兀'為各傳動(dòng)副、軸承的效率。由參考nj文獻(xiàn)1,計(jì)算得出口口=0.752主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速(

36、r/min)，由前知，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 80r/min.Dj計(jì)算直徑，對于車床，Dj為溜板上的最大加工直徑，Dj = ( 0.50.6 ) Dmax ,Dmax為最大加工直徑Dj=(0.50.6)x320=160192m m,取 180mm將參數(shù)值帶入上式，得R =3989.78N驗(yàn)算主軸組件剛度時(shí)，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2Pz2，總切削力Py Pz Px，如果按通常采用未磨鈍的，其主偏角為45°的車刀，切削鋼材時(shí)的進(jìn)給量較大，各切削分力的比例關(guān)系大致為：徑向分力Py =0.582Pz.進(jìn)給力巳=0.27Pz，則 P ".15及對于普通車床切削力合

37、力P =1.15 Pz -1.15 3989.78 =4598.60N。c. 切削力的作用點(diǎn)設(shè)切削力P的作用點(diǎn)到主軸前支承的距離為s，則s = c w (mm)式中：c主軸前端的懸伸長度，此處 c= 150mmw對于普通車床， w = 0.4H=80mm代入，切削力P的作用點(diǎn)到主軸前支承的距離為s=80 T50=230mmd. 兩支承主軸組件的靜剛度驗(yàn)算由于主軸上的大齒輪比小齒輪對主軸的剛度影響較大，故僅對大齒輪進(jìn)行計(jì)算為了計(jì)算上的簡便，主軸部件前端撓度可將各載荷單獨(dú)作用下所引起的變形值按 線性進(jìn)行向量迭加，由參考文獻(xiàn)1其計(jì)算公式為：計(jì)算切削力P作用在s點(diǎn)引起主軸前端c占的撓度ycsp第 33

38、 頁233sc -c lsc (l s)(l c) sc、"P育"菊 才 CT(mm)式中:5E抗拉彈性模量，鋼的E=2.1 10 MPaIc為BC段慣性矩，對于主軸前端，有4. nd (1a )IC =64二 1004 (1 _(63)4)100=4.14x106N64I 為AB段慣性矩，有44I 二 d (1 _ ：)I64二 804 (1 一(60)4)80=1.37x106N64徑向分力 Py =0.582R =0.582 4787.7 = 2786.4N第 34 頁第 # 頁1-5 IAOI 'B圖4-4做出雙支撐主軸徑向力計(jì)算簡圖第 35 頁I = 63

39、0mm , s= 225mm，計(jì)算得s+l630 +225FPyT2786.4 6"0630-=3781.5NFa =Fb -Py =3781.5N -2786.4N =995.1N計(jì)算 Ca =0.783z2/3d0/2R1/2 =0.783漢82/3 漢13.7/2 x995.11/2 =366.36N / mm0.103 , 0.80.1030.8Cb =22.222Rd =22.222 3781.5100 =2066.7N/mm其余各參數(shù)定義與之前保持一致。代入計(jì)算，得:23= P3sc Y6EJ._!S£ . (l - S)(l SC 2 2 3EICBlCaI=

40、4598.6 3 230 1502 -15036 2.1 10114.14 106630X150230丄(630 +230 字(630+150 » 23015011 6 2 23 2.1 101.37 102066.7 630366.36 630=0.05784mm其方向如圖4-4所示，沿P方向,第 37 頁:P = arctan(FZ / Fy)二 arctan(1/0.582) = 59.8(deg)計(jì)算力偶矩M作用在主軸前端c點(diǎn)產(chǎn)生的撓度yccM2clcl cyccM 二 M (-22EIC3EICBl2c 、/、C2)(mm)式中各參數(shù)定義與之前保持一致。180M =995.189559N mm2則力偶矩2c lcl c C 、/、yccM =M(22) (mm)2EIc 3EICbICaI2150630X15089559(116116.1 104.14 103 2.1 101.37 10=2.41 10”mm630 1501502066.7 6302 366.36 6302)其方向在H平面內(nèi)，如圖4-5所示，M =180計(jì)算驅(qū)動(dòng)力Q作用在兩支承之間時(shí)，主軸前端c點(diǎn)的撓度ycmQycmQQ -bc(2l -b)(l -b) . (l c)(l b) 6EIlCBl2beC7(mm)第 38 頁第 # 頁式中各參數(shù)定義與之前