12級主軸箱-車床主運動機械變速傳動系統(tǒng)設(shè)計-N=18~800;公比1.41;Z=12;P=5.5KW
12級主軸箱-車床主運動機械變速傳動系統(tǒng)設(shè)計-N=18~800;公比1.41;Z=12;P=5.5KW,12,十二,主軸,車床,運動,機械,變速,傳動系統(tǒng),設(shè)計,18,公比,kw
目錄
一、設(shè)計目的 - 2 -
二、設(shè)計步驟 - 2 -
1.運動設(shè)計 - 2 -
1.1已知條件 - 2 -
1.2結(jié)構(gòu)分析式 - 2 -
1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 - 3 -
1.4 繪制傳動系統(tǒng)圖 - 5 -
2.動力設(shè)計 - 6 -
2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 - 6 -
2.2 帶傳動設(shè)計 - 6 -
2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核 - 8 -
3. 齒輪齒根彎曲疲勞強度校核 - 11 -
3.1校核a傳動組齒輪 - 11 -
3.2 校核b傳動組齒輪 - 13 -
3.3校核c傳動組齒輪 - 14 -
4. 各軸的設(shè)計及主軸的校核 - 16 -
4.1 確定各軸最小直徑 - 16 -
4.2主軸的計算及校核 - 17 -
4.3多片式摩擦離合器的設(shè)計計算 - 18 -
4.4各軸軸承選擇 - 20 -
三、總結(jié) - 20 -
四、參考文獻 - 21 -
一、設(shè)計目的
通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計,在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中,得到設(shè)計構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓練,樹立正確的設(shè)計思想,掌握基本的設(shè)計方法,并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。
二、設(shè)計步驟
1.運動設(shè)計
1.1已知條件
[1]公比:φ=1.41
[2]轉(zhuǎn)速級數(shù):Z=12
[3]確定轉(zhuǎn)速范圍:
主軸最小轉(zhuǎn)速:nmin=18r/min
可得調(diào)速范圍:Rn=φZ-1=1.4112-1=43.8
最大轉(zhuǎn)速:nmax=nmin*Rn=18*43.8
=788.4r/min
查表取標準轉(zhuǎn)速nmax=800r/min
[4]電動機功率:P=5.5KW
1.2結(jié)構(gòu)分析式
⑴ ⑵ [3]
從電動機到主軸主要為降速傳動,若使傳動副較多的傳動組放在較接近電動機處可使小尺寸零件多些,大尺寸零件少些,節(jié)省材料,也就是滿足傳動副前多后少的原則,因此取方案。在降速傳動中,防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動比 ;在升速時為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動常限制最大轉(zhuǎn)速比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設(shè)計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小,
根據(jù)中間傳動軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下:
檢查傳動組的變速范圍時,只檢查最后一個擴大組:
R2=φX2*(P2-1) 其中φ=1.41,X2=6,P2=2
所以R2=1.416*(2-1)=8 ,合適。
1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖
⑴選擇電動機
一般車床若無特殊要求,多采用Y系列封閉式三相異步電動機,根據(jù)原則條件選擇Y132S-4型Y系列籠式三相異步電動機。
其同步轉(zhuǎn)速1440r/min,額定功率5.5KW
⑵分配總降速傳動比
總降速傳動比 i=nminnd=181440=0.013
又電動機轉(zhuǎn)速nd=1440r/min不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標準,因而增加一定比傳動副。
[3]確定傳動軸軸數(shù)
傳動軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。
⑷確定各級轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖
由nmin= 18r/min, ?=1.41,Z=12確定各級轉(zhuǎn)速:
800、560、400、280、200、140、100、71、50、35.5、25、18r/min。
35.5
800
560
400
280
200
140
100
71
25
50
18
19:76
25:71
30:60
37:53
63:32
48:48
45:45
由此也可確定加在電動機與主軸之間的定傳動比i=1440/400=3.60 。下面畫出轉(zhuǎn)速圖(電動機轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近)。
[5]確定各變速組傳動副齒數(shù)
①傳動組a:
ai1=1/φ2=1/2, ai2=1/φ=1/1.41, ai3=1/1
查《實用機床設(shè)計手冊》表2.3-4,
可取SZ=90,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為:30、37、45。
可得軸Ⅱ上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為:60、53、45。
②傳動組b:
bi1=1/φ3=1/2.82, bi2=1/1
查《實用機床設(shè)計手冊》表2.3-4,
可取 SZ=96,于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為:25、48。
于是得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為:71、48。
③傳動組c:
ci1=1φ4=1/3.98, ci2=φ2=2
查《實用機床設(shè)計手冊》表2.3-4,
可取SZ=95,
ci1=1/3.98為降速傳動,取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為19;
ci2=2為升速傳動,取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為32。
得軸Ⅲ兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為19,63;
得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為76,32。
1.4 繪制傳動系統(tǒng)圖
根據(jù)軸數(shù),齒輪副,電動機等已知條件可有如下系統(tǒng)圖:
450
125
48
53
76
32
19
63
71
25
48
45
45
60
30
37
2.動力設(shè)計
2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速
⑴確定主軸計算轉(zhuǎn)速:主軸的計算轉(zhuǎn)速為
nIV=nminφz3-1=18*1.41123-1=50 r/min
⑵各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速:
軸Ⅲ可從主軸50 r/min按19/76的傳動副找上去,軸Ⅲ的計算轉(zhuǎn)速
200 r/min;軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速為200r/min;軸Ⅰ的計算轉(zhuǎn)速為400r/min。
[3]各齒輪的計算轉(zhuǎn)速
傳動組c中, 只需計算z =19的齒輪,計算轉(zhuǎn)速為50 *76/19=200 r/min;
傳動組b計算z = 25的齒輪,計算轉(zhuǎn)速為200r/min;
傳動組a應(yīng)計算z = 30的齒輪,計算轉(zhuǎn)速為400r/min。
[4]核算主軸轉(zhuǎn)速誤差
n實=1440*125450*4545*4848*6332=788 r/min
n標=800r/min
n實-n標n標=788 -800800=1.56%≤10φ-1=4.1%
所以合適。
2.2 帶傳動設(shè)計
電動機轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=5.5KW,傳動比i=1440/400=3.60 ,兩班制,
一天運轉(zhuǎn)16.1小時,工作年數(shù)10年。
1 定計算功率 取KA=1.1,則Pca=KAP=6.05KW
⑵選取V帶型
根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計算功率,選A型帶。
⑶確定帶輪直徑和驗算帶速
查表小帶輪基準直徑d1=125mm,d2=125*i=125*3.60 =450mm
驗算帶速成v=πd1n160*1000
其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速(r/min);
-小帶輪直徑(mm);
v=3.14*125*1440600*1000=9.42 m/s∈[4,25],合適。
[4]確定帶傳動的中心距和帶的基準長度
設(shè)中心距為,則
0.55(d1+d2)≤a0≤2(d1+d2)
于是 316.25 ≤a0≤1150 ,初取中心距為a0=400mm。
帶長L0=2a0+π2d1+d2+d2-d124a0
=2*400+3.142125+450+450-12524*400=1769 mm
查表取相近的基準長度Ld,Ld=1800mm。
帶傳動實際中心距a=a0+Ld-L02=400+1800-1769 2=416 mm
[5]驗算小帶輪的包角
一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。
α1≈180-d2-d1a*57.3=133 °>120°, 合適
[6]確定帶的根數(shù)
Z=PcaP0+?P0kαkL
其中:
P0=1.93
P0為α1=180°,載荷平穩(wěn),i=1,特定基準長度時單根V帶的額定功率,由《實用機床設(shè)計手冊》圖3.2-3,3.2-4得:
?P0=0.09
?P0 為時傳遞功率的增量,由《實用機床設(shè)計手冊》圖3.2-3,3.2-4得:
kα=0.88
kα為按小輪包角;由《實用機床設(shè)計手冊》表3.2-6查得
kL=1.01
kL為長度系數(shù);由《實用機床設(shè)計手冊》表3.2-6查得
為避免V型帶工作時各根帶受力嚴重不均勻,限制根數(shù)不大于10。
Z=6.051.93+0.09*0.88*1.01 =3.37 取4
[7]計算帶的張緊力
F0=500pcavZ2.5-kαkα+qv2
其中: -帶的傳動功率,6.05KW;
v-帶速,9.42 m/s;
q-每米帶的質(zhì)量,kg/m;取q=0.1kg/m。
由《實用機床設(shè)計手冊》表3.2-1查得
F0=500*6.059.42 *4*2.5-0.880.88+0.1*9.42 2=156.66 N
[8]計算作用在軸上的壓軸力
FQ≈2ZF0sinα12≈2*4*156.66 *sin133 2 =1151.00 N
2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核
⑴模數(shù)的確定(按齒面接觸疲勞計算齒輪模數(shù)):
a傳動組:只需計算齒數(shù)最小齒輪模數(shù)
計算30齒齒輪的模數(shù):
mj=163003(i+1)k1k2k3Pφmz12i nj[σj]2
其中: i-公比 ; i=2;
k1-工況系數(shù);取1.2
k2-動載荷系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表28
按精度等級7,≤HB350,取k2=1.4
k3-齒向載荷分布系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表29
取k3=1.12
P-齒輪所傳遞的額定功率;P =Pdη=5.5*0.95=5.225Kw
η=η帶η軸承=0.96*0.99=0.95
φm-齒寬系數(shù);取8
z1-小齒輪齒數(shù);取30
nj-齒輪計算轉(zhuǎn)速;400r/min
[σj]-齒輪許用接觸應(yīng)力; 按45#整體淬火[σj]=1100MPa
mj=1630032+1*1.2*1.4*1.12*5.2258*302*2*400*11002=2.64
取m =3 mm。
于是傳動組a的齒輪模數(shù)取m =3 mm,b =24mm。
軸Ⅰ上齒輪的直徑:
da1=3 *45=135mm, da2=3 *37=111mm, da3=3 *30=90mm
軸Ⅱ上三聯(lián)齒輪的直徑分別為:
da1'=3 *45=135mm, da2'=3 *53=159mm,da3'=3 *60=180mm
b傳動組:
按最小齒數(shù)25的齒輪計算:
mj=163003(i+1)k1k2k3Pφmz12i nj[σj]2
其中: i-公比 ; i=2.82;
k1-工況系數(shù);取1.2
k2-動載荷系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表28
按精度等級7,≤HB350,取k2=1.4
k3-齒向載荷分布系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表29
取k3=1.12
P-齒輪所傳遞的額定功率;P =Pdη=5.5*0.92=5.06Kw
η=η帶η軸承η軸承η齒輪=0.96*0.99*0.99*0.98=0.92
φm-齒寬系數(shù);取8
z1-小齒輪齒數(shù);取25
nj-齒輪計算轉(zhuǎn)速;200 r/min
[σj]-齒輪許用接觸應(yīng)力; 按45#整體淬火[σj]=1100MPa
mj=1630032.82+1*1.2*1.4*1.12*5.068*252*2.82*200*11002=3.59
2.64
取m =4 mm。
于是傳動組b的齒輪模數(shù)取m =4 mm,b =32mm。
軸II上齒輪的直徑:
db1=4 *48=192mm, db2=4 *25=100mm
軸III上三聯(lián)齒輪的直徑分別為:
db1'=4 *48=192mm, db2'=4 *71=284mm
c傳動組:
按最小齒數(shù)19的齒輪計算:
mj=163003(i+1)k1k2k3Pφmz12i nj[σj]2
其中: i-公比 ; i=3.98;
k1-工況系數(shù);取1.2
k2-動載荷系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表28
按精度等級7,≤HB350,取k2=1.4
k3-齒向載荷分布系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表29
取k3=1.12
P-齒輪所傳遞的額定功率;P =Pdη=5.5*0.89=4.895Kw
η=η帶η軸承3η齒輪2=0.96*0.993*0.982=0.89
φm-齒寬系數(shù);取8
z1-小齒輪齒數(shù);取19
nj-齒輪計算轉(zhuǎn)速;200 r/min
[σj]-齒輪許用接觸應(yīng)力; 按45#整體淬火[σj]=1100MPa
mj=1630033.98+1*1.2*1.4*1.12*4.8958*192*3.98*200*11002=3.91
取m =4 mm。
于是傳動組c的齒輪模數(shù)取m =4 mm,b =32mm。
軸III上齒輪的直徑:
dc1=4 *63=252mm, dc2=4 *19=76mm
軸IV上三聯(lián)齒輪的直徑分別為:
dc1'=4 *32=128mm, dc2'=4 *76=304mm
3. 齒輪齒根彎曲疲勞強度校核:
3.1校核a傳動組齒輪
校核最小齒輪齒數(shù)為30的即可,確定各項參數(shù)
計算公式:mw=275K1K2K3KSPZ1Yφmnj[σw]
mw≤m
式中,k1-工況系數(shù);取1.2
k2-動載荷系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表28
按精度等級7,≤HB350,取k2=1.4
k3-齒向載荷分布系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表29
取k3=1.12
ks-壽命系數(shù);ks=kTknkpkq=2.04 *0.72*0.78*0.77=0.88
其中, kT=m60n1TC0=660*400*60002*106=2.04
n1-齒輪的最低轉(zhuǎn)速;經(jīng)前面計算,取400r/min
T-齒輪的平均工作時間;T=TSN ,查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表30,得T=18000/3=6000
C0-基準循環(huán)次數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表31,得C0=2x106
m-疲勞曲線指數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表31得m=6
kn-轉(zhuǎn)速變化系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表31得,kn=0.72
kp-功率利用系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表33得,kp=0.78
kq-材料強化系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表34得,kq=0.77
P-齒輪所傳遞的額定功率;P =Pdη=5.5*0.95=5.225
η=η帶η軸承=0.96*0.99=0.95a
Z-小齒輪齒數(shù);取最小齒輪齒數(shù)30
Y-齒形系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表27
得Y=0.444
B-齒寬;經(jīng)前面計算得B=24mm
nj-齒輪計算轉(zhuǎn)速;400r/min
m-齒輪模數(shù);經(jīng)前面計算得m=3
σw-齒輪齒根許用彎曲應(yīng)力;查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表37
得σw=320MPa
mw=275K1K2K3KSPZ1Yφmnj[σw]=2751.2*1.4*1.12*0.88 *5.22530*0.444*8*400*320=0.22
mw≤m,故齒輪通過校核。
3.2 校核b傳動組齒輪
校核最小齒輪齒數(shù)為25的即可,確定各項參數(shù)
計算公式:mw=275K1K2K3KSPZ1Yφmnj[σw]
mw≤m
式中,k1-工況系數(shù);取1.2
k2-動載荷系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表28
按精度等級7,≤HB350,取k2=1.4
k3-齒向載荷分布系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表29
取k3=1.12
ks-壽命系數(shù);ks=kTknkpkq=1.82 *0.72*0.78*0.77=0.79
其中, kT=m60n1TC0=660*355*60002*106=1.82
n1-齒輪的最低轉(zhuǎn)速;經(jīng)前面計算,取200r/min
T-齒輪的平均工作時間;T=TSN ,查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表30,得T=18000/3=6000
C0-基準循環(huán)次數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表31,得C0=2x106
m-疲勞曲線指數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表31得m=6
kn-轉(zhuǎn)速變化系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表31得,kn=0.72
kp-功率利用系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表33得,kp=0.78
kq-材料強化系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表34得,kq=0.77
P-齒輪所傳遞的額定功率;P =Pdη=5.5*0.92=5.06
η=η帶η軸承η軸承η齒輪=0.96*0.99*0.99*0.98=0.92
Z-小齒輪齒數(shù);取最小齒輪齒數(shù)25
Y-齒形系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表27
得Y=0.42
B-齒寬;經(jīng)前面計算得B=32mm
nj-齒輪計算轉(zhuǎn)速;200r/min
m-齒輪模數(shù);經(jīng)前面計算得m=4
σw-齒輪齒根許用彎曲應(yīng)力;查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表37
得σw=320MPa
mw=275K1K2K3KSPZ1Yφmnj[σw]=2751.2*1.4*1.12*0.79 *5.0625*0.42*8*200*320=0.32
mw≤m,故齒輪通過校核。
3.3校核c傳動組齒輪
校核齒數(shù)為19的即可,確定各項參數(shù)
計算公式:mw=275K1K2K3KSPZ1Yφmnj[σw]
mw≤m
式中,k1-工況系數(shù);取1.2
k2-動載荷系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表28
按精度等級7,≤HB350,取k2=1.4
k3-齒向載荷分布系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表29
取k3=1.12
ks-壽命系數(shù);ks=kTknkpkq=1.82 *0.72*0.78*0.77=0.79
其中, kT=m60n1TC0=660*355 *60002*106=1.82
n1-齒輪的最低轉(zhuǎn)速;經(jīng)前面計算,取200 r/min
T-齒輪的平均工作時間;T=TSN ,查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表30,得T=18000/3=6000
C0-基準循環(huán)次數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表31,得C0=2x106
m-疲勞曲線指數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表31得m=6
kn-轉(zhuǎn)速變化系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表31得,kn=0.72
kp-功率利用系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表33得,kp=0.78
kq-材料強化系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》
表34得,kq=0.77
P-齒輪所傳遞的額定功率;P =Pdη=5.5*0.89=4.895
η=η帶η軸承3η齒輪2=0.96*0.993*0.982=0.89
Z-小齒輪齒數(shù);取最小齒輪齒數(shù)19
Y-齒形系數(shù);查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表27
得Y=0.386
B-齒寬;經(jīng)前面計算得B=32mm
nj-齒輪計算轉(zhuǎn)速;200 r/min
m-齒輪模數(shù);經(jīng)前面計算得m=4
σw-齒輪齒根許用彎曲應(yīng)力;查《金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表37
得σw=320MPa
mw=275K1K2K3KSPZ1Yφmnj[σw]=2751.2*1.4*1.12*0.79 *4.89519*0.42*8*200 *320=0.38
mw≤m,故齒輪通過校核。
4. 各軸的設(shè)計及主軸的校核
4.1 確定各軸最小直徑
計算公式:d≥914Pnj
式中:d—軸的危險斷面處的直徑(mm),當軸上有一個鍵槽時,
d值應(yīng)增大4%-5%;當同一斷面上有兩個鍵槽時,d值應(yīng)增大7%-10%。當軸為花鍵時,則軸的內(nèi)徑可比
d值減小7%。
P—該軸傳遞的額定功率(KW)。
nj—該軸的計算轉(zhuǎn)速(r/min)。
取傳遞效率,η帶=0.96,η軸承=0.99,η齒=0.98
(1)I軸的直徑:
I軸傳遞功率PI=Pdη帶η軸承=5.5*0.96*0.99=5.23 KW
d≥914PInj=9145.23 400=30.77 mm,
考慮鍵槽故增大5%并圓整取d=35mm
(2)II軸的直徑:
II軸傳遞功率PII=PIη齒η軸承=5.23 *0.98*0.99=5.07 KW
d≥914PIInj=9145.07 200=36.31 mm,
考慮鍵槽故增大5%并圓整取d=40mm
(3)III軸的直徑:
III軸傳遞功率PIII=PIη齒η軸承=5.07 *0.98*0.99=4.92 KW
d≥914PIIInj=9144.92 200 =36.04 mm,
考慮鍵槽故增大5%并圓整取d=40mm
(4)IV軸(主軸)的直徑:
IV軸傳遞功率PIV=PIIIη齒η軸承=4.92 *0.96*0.99=4.77 KW
d≥914PIVnj=9144.77 50 =50.58 mm,
圓整取d=56mm
4.2主軸的計算及校核
(1)選擇主軸軸頸直徑,軸承型號和最佳跨距
最大加工直徑400mm,P=5.5KW.經(jīng)查《實用機床設(shè)計手冊》表3.11-6:得:
前軸頸應(yīng)為70-105mm,
初選D1=85mm,
后軸頸D2=(0.7-0.85)D1,取D2=65mm,
取主軸中空孔直徑為0.5D2=32mm,
前軸承為NN3017K,后軸承為NN3013K,
根據(jù)結(jié)構(gòu),初定懸伸長度a1=75mm
根據(jù)經(jīng)驗,主軸的跨距L=3~5a1,初定l=350mm
(2)主軸前端位移驗算:
為了保證機床的加工精度,必須限制主軸懸伸端處的位移不能超過允許值,近似計算中可不計軸承變形的影響。通過計算和實驗可知,主軸端部由主軸變形引起的位移占總位移的50%~80%,一般可取60%。由軸承變形引起的位移占20%~40%。
主軸受力簡圖如下:
計算公式:KS'≥1.66KA
其中 KS'=300D4aA2(L+aA) ,KA=KB0.6aB2aA2+0.4(1+aBL)2(1+aAL)2
式中:D-主軸當量外徑,簡化計算為D=(D1+D2)/2=7.5mm
aA=75mm
aB=0.4Dmax=0.4*400=160mm
L=350mm
KB=Kcbblim2ξ(1+ξ)cosβcosα
查表9-8取當V=50m/min,f=0.1mm/r時,Kcb=2.46N/μm.mm,
β=68.8°,blim=0.015Dmax=6mm。
查表9-9取ξ=0.03
車削外圓式一般取α=45°
故:KB=Kcbblim2ξ(1+ξ)cosβcosα=2.46*62*0.025(1+0.025)cos68.8*cos45=55.98 N/μm
KS'=300D4aA2(L+aA)=300*7.547.52*(35+7.5)=397.06 N/μm
KA=KB0.6aB2aA2+0.4(1+aBL)2(1+aAL)2=55.98 *0.6*1602752+0.4*1+16035021+753502=185.12 N/μm
KS'≥1.66KA
可以看出,主軸的剛度是合格的。
4.3多片式摩擦離合器的設(shè)計計算
查取教材10.6,選用材料為銅-銅基粉末冶金材料,并選擇干式型離合器。
(1)確定外離合器的直徑D1
對于軸裝式,D1=d+2-6mm=85+(2-6)=87-91
最終取D1=88mm
(2)確定內(nèi)摩擦片的外徑D2
D2=D1φ
其中φ取0.57-0.75,此處取0.6
則D2=D10.6=880.6=117.33 mm
圓整取D2=118mm
(3)計算摩擦面中徑Dm及摩擦面平均線速度Vm
Dm=D1+D22=88+1182=103mm
v=πnDm60000=3.14*400*10360000=2.16 m/s
(4)計算摩擦片對數(shù)Z
KZZ=12MnK103πf[p](D23-D13)KvKm
式中K-安全系數(shù),取1.3-1.5,此處取1.4
f-摩擦系數(shù),查表10.6,取0.28
p-材料的許用壓強,查表10.6,取1
Kv-速度修正系數(shù),查表10.7得:1
Km-每小時結(jié)合數(shù)修正系數(shù),對于干式型離合器,取1
KZ-摩擦面對數(shù)修正系數(shù)
Mn-離合器傳遞的扭矩。
Mn=9550*Pn=9550*5.5400=131.31 N.m
KZZ=12MnK103πf[p](D23-D13)KvKm=12*131.31 *1.4*1033.14*0.28*1*1183-883*1*1=2.61
查表10.9取Z=3
(5)計算主動片數(shù)i1和被動片數(shù)i2
i1=Z2+1=32+1=2.5,取3
i2=Z2=32=1.5,取2
總片數(shù)i=i1+i2=3+2=5
(6)計算軸向壓力
Q=π4(D22-D12)[p] Kv=3.144*1182-882*1* 1=4851.30 N
4.4各軸軸承選擇
主軸:根據(jù)外徑D1=85,D2=65
前端選擇雙列圓柱滾子軸承NN3017K,其內(nèi)徑為85,外徑為130
后端選擇雙列圓柱滾子軸承NN3013K,其內(nèi)徑為65,外徑為100
I軸:根據(jù)計算I軸外徑為35
選擇圓錐滾子軸承30206,其內(nèi)徑為30,外徑為62
II軸:根據(jù)計算II軸外徑為40
選擇圓錐滾子軸承30207,其內(nèi)徑為35,外徑為72
III軸:根據(jù)計算III軸外徑為40
選擇圓錐滾子軸承30207,其內(nèi)徑為35,外徑為72
三、總結(jié)
金屬切削機床的課程設(shè)計任務(wù)完成了,雖然設(shè)計的過程比較繁瑣,而且剛開始還有些不知所措,但是在同學們的共同努力下,再加上老師的悉心指導(dǎo),我終于順利地完成了這次設(shè)計任務(wù)。本次設(shè)計鞏固和深化了課堂理論教學的內(nèi)容,鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運用所學過的知識和理論的能力,是我獨立分析、解決問題的能力得到了強化.
四、參考文獻
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12級主軸箱-車床主運動機械變速傳動系統(tǒng)設(shè)計-N=18~800;公比1.41;Z=12;P=5.5KW,12,十二,主軸,車床,運動,機械,變速,傳動系統(tǒng),設(shè)計,18,公比,kw展開閱讀全文
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