銑床主軸箱設(shè)計(jì)參考

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1、目 錄1、緒論21.1金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位21.2本課題研究目的22、臥室升降臺(tái)銑床主軸箱的設(shè)計(jì)32.1 原始數(shù)據(jù)與技術(shù)條件32.2 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)32.3傳動(dòng)零件的初步計(jì)算73、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明153.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案153.2展開圖及其布置163.3軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)163.4齒輪塊設(shè)計(jì)173.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)183.6主軸組件設(shè)計(jì)19總結(jié)23參考文獻(xiàn)241、緒論1.1金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位金屬切削機(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)”或“工具機(jī)”。在現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)中，金屬切學(xué)機(jī)床是加工機(jī)器零件的主要

2、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%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。機(jī)床的“母機(jī)”屬性決定了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。機(jī)床工業(yè)為各種類型的機(jī)械制造廠提供先進(jìn)的制造技術(shù)和優(yōu)質(zhì)高效的機(jī)床設(shè)備，促進(jìn)機(jī)械制造工業(yè)的生產(chǎn)能力和工藝水平的提高。機(jī)械制造工業(yè)肩負(fù)著為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化技術(shù)裝備的任務(wù)，為適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)的需要，必須大力發(fā)展機(jī)械制造工業(yè)。機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)。機(jī)床工業(yè)則是機(jī)械制造工業(yè)的基礎(chǔ)。一個(gè)國(guó)家機(jī)床工業(yè)的技術(shù)水平，在很大程度上標(biāo)志著這個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。顯然，金屬切削機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)中起著重大

3、的作用。1.2本課題研究目的 課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生學(xué)完相應(yīng)課程及先行課程之后進(jìn)行的實(shí)習(xí)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，不僅是鞏固學(xué)生大學(xué)所學(xué)知識(shí)的重要環(huán)節(jié)，而且也是在檢驗(yàn)大學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力、自學(xué)能力、獨(dú)立操作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力，是大學(xué)生參加工作前的一次實(shí)踐性鍛煉。 通過(guò)本課題設(shè)計(jì)可以達(dá)到以下目的： 1. 綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的專業(yè)理論知識(shí)，能獨(dú)立分析和擬訂某機(jī)床主軸箱傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，裝配結(jié)構(gòu)和制造結(jié)構(gòu)的各種方案，能在機(jī)械設(shè)計(jì)制圖，零件計(jì)算和編寫技術(shù)文件等方面得到綜合訓(xùn)練，具備設(shè)計(jì)中等復(fù)雜零件的能力。2 通過(guò)本課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，能初步掌握機(jī)床的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，動(dòng)力計(jì)算以及關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度校核，或得工程師必備設(shè)計(jì)能力

4、的初步訓(xùn)練，從而提高分析問(wèn)題，解決問(wèn)題，盡快適應(yīng)工程實(shí)踐的能力。3. 熟悉和學(xué)會(huì)使用各種手冊(cè)，能善于使用網(wǎng)絡(luò)搜尋一些設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，掌握一定的工藝制訂的方法和技巧。4. 進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)操作的基本技能CAD及Pro/Engineer軟件應(yīng)用能力(造型設(shè)計(jì)與自動(dòng)編程)仿真模擬軟件的應(yīng)用。2、臥室升降臺(tái)銑床主軸箱的設(shè)計(jì)圖12.1 原始數(shù)據(jù)與技術(shù)條件 主軸轉(zhuǎn)速范圍： 變速級(jí)數(shù) ：Z=12 電動(dòng)機(jī)功率： 工件材料：45號(hào)剛 刀具材料：YT15 2.2 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2.2.1確定極限轉(zhuǎn)速 ， 轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍：2.2.2確定公比 機(jī)床分級(jí)變速機(jī)構(gòu)共有Z=12級(jí)，其中，Z級(jí)轉(zhuǎn)速分別為。任意兩級(jí)轉(zhuǎn)速之

5、間的關(guān)系為，變速范圍 即 求得 按照標(biāo)準(zhǔn)公比取2.2.3 確定各主軸轉(zhuǎn)速查表確定（單位：） 2.2.4 主運(yùn)動(dòng)鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定(1) 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 查金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)可確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 因所給電動(dòng)機(jī)的功率 故選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 滿載時(shí)轉(zhuǎn)速為。(2) 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)的確定 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)可能的方案有： 方案（一）： 方案（二）： 在上例兩行方案中，第一行方案有時(shí)可以省掉一根軸。缺點(diǎn)是一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)傳動(dòng)副。如果用一個(gè)四聯(lián)滑移齒輪，則會(huì)增加軸向尺寸；如果用兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖以防止兩個(gè)滑移齒輪同時(shí)嚙合。所以一般少用。 第二行的三個(gè)方案可根據(jù)下述原則比較：從電動(dòng)機(jī)到主軸，

6、一般為降速傳動(dòng)。接近電動(dòng)機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也就較小。如果傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在接近電動(dòng)機(jī)處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。這就是“前多后少”的原則。 從這個(gè)角度考慮，以取的方案較好。(3) 結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇 在中，又因基本組和擴(kuò)大組排列順序的不同而有不同的方案?？赡苡辛N方案，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖8-4a.傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍 在降速傳動(dòng)時(shí)，為了防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使徑向尺寸太大，常限制最小傳動(dòng)比。在升速時(shí)，為防止產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和噪聲，常限制最大傳動(dòng)比。如用斜齒齒輪傳動(dòng)，則。因此主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速

7、范圍一般為 在檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組，因?yàn)槠渌M的變速范圍都比他小。根據(jù)時(shí)（8-2），應(yīng)為圖中，方案a、b、c、e的第二擴(kuò)大組則。其中，則，時(shí)可行的，其它兩個(gè)方案，不如第一個(gè)好。所以選擇第二個(gè)b.基本組和擴(kuò)大組的排列順序 在可行的四種結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式方案（a）,(b),(c),(e)中，還要進(jìn)行比較以選擇最佳方案。原則是選擇中間傳動(dòng)軸變速范圍最小的方案。因?yàn)槿绻鞣桨竿?hào)傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍最小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動(dòng)件的尺寸也就小些。比較上面四種方案，方案（a）的中間傳動(dòng)軸變速范圍最小，故方案（a）最佳。即如果沒(méi)有別的要求，則應(yīng)盡量使擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序

8、一致。 c. 擬定轉(zhuǎn)速圖 電動(dòng)機(jī)和主軸的轉(zhuǎn)速是已經(jīng)給定的，當(dāng)選定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式后，就可分配各傳動(dòng)組的傳動(dòng)比并確定中間軸的轉(zhuǎn)速。中間軸的轉(zhuǎn)速如果高一些，傳動(dòng)件的尺寸也就小一些，但中間軸如果轉(zhuǎn)速過(guò)高，將會(huì)引起過(guò)大的振動(dòng)，發(fā)熱和噪聲。通常希望齒輪的線速度不超過(guò)。 對(duì)于該主軸箱，中間軸的最高轉(zhuǎn)速不應(yīng)超過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。本例所選定的結(jié)構(gòu)式共有三個(gè)傳動(dòng)組，變速機(jī)構(gòu)共需四軸，加上電動(dòng)機(jī)共需五軸，故轉(zhuǎn)速圖共需五條豎線。主軸共12速，故需12條橫線。 中間各軸的轉(zhuǎn)速可以從主軸開始往前推，先確定軸III的轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)組C的變速范圍為，可知兩個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比必然是極限值： ， ，這樣就確定了軸III的六種轉(zhuǎn)速只有一種可

9、能,即為250，315，400，500，630，800。 隨后確定軸II的轉(zhuǎn)速：傳動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為3，在傳動(dòng)比極限范圍內(nèi)，軸II的轉(zhuǎn)速最高可為500，630，800，最低轉(zhuǎn)速為250，315，400。為了避免升速，又不使傳動(dòng)比太小，故可取 軸II的轉(zhuǎn)速可取為500，630，800。 同理對(duì)于軸I，可取 故可確定軸I轉(zhuǎn)速為800。轉(zhuǎn)速圖如下：圖22.2.5齒輪齒數(shù)的確定 當(dāng)傳動(dòng)比采用標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，齒數(shù)和以及小齒輪齒數(shù)可從表中查得。如傳動(dòng)組a， 。查為 1，1.4和2的三行。有數(shù)字的即為可能方案。結(jié)果如下： =70,72,74,76, =70,72,73,75,77 =70,72,74,

10、76, 從以上三行中可以挑出=70和72是共同適用的，如取=72，則從表中查出小齒輪齒數(shù)分別為36，32，28。即 。同理 ； 。2.2.6核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差一般不應(yīng)超過(guò)，即： 主軸轉(zhuǎn)速合格。2.3傳動(dòng)零件的初步計(jì)算2.3.1計(jì)算各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 a.主軸:根據(jù)表，中型機(jī)床的主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速為第一個(gè)三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的 最高一級(jí)轉(zhuǎn)速， 即為。b.各傳動(dòng)軸:軸III可以從主軸為按傳動(dòng)副找上去，近似為，但是由于軸II上最低轉(zhuǎn)速為經(jīng)傳動(dòng)組c可以使主軸得到兩種轉(zhuǎn)速。要傳遞全部的功率，所以軸III計(jì)算轉(zhuǎn)速，同理可得軸II計(jì)算轉(zhuǎn)速。c.各齒輪:傳動(dòng)組C中只需計(jì)算的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為

11、；只需計(jì)算，。Z=27兩個(gè)齒輪哪一個(gè)的應(yīng)力更大一些，較難判斷，可同時(shí)計(jì)算，選擇模數(shù)較大的作為傳動(dòng)組C齒輪的模數(shù)，傳動(dòng)組b應(yīng)計(jì)算，；傳動(dòng)組a應(yīng)計(jì)算，。2.3.2傳動(dòng)軸直徑的初定 傳動(dòng)軸直徑按剛度用如下公式進(jìn)行概算： mm 或 mm 其中d傳動(dòng)軸直徑mm該軸傳遞的額定扭矩， 該軸傳遞的功率該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角 選取為軸 I： 軸 II： 軸III：2.3.3主軸軸頸直徑的確定 查表 根據(jù)主軸驅(qū)動(dòng)功率可確定銑床主軸前軸頸的直徑范圍 故取80mm。后軸頸的直徑。2.3.4齒輪模數(shù)的初步確定 一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式計(jì)算 式中：按疲勞

12、接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 大齒輪齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)之比小齒輪齒數(shù)齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），許用接觸應(yīng)力 傳動(dòng)組c模數(shù)： 傳動(dòng)組b模數(shù)：傳動(dòng)組a模數(shù)：對(duì)于傳動(dòng)組C，應(yīng)選擇較大模數(shù)作為傳動(dòng)組C的模數(shù)。 故選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，2.3.5選定軸承查雙列圓柱滾子軸承和圓錐磙子軸承軸I： 6004 d=22 D=42 B=12 軸II： 3182107 d=25 D=50 B=13 軸III： 3182109 d=29 D=55 B=15 軸IV: 前端7207 d=35 D=72 B=17 后端7210 d=56 D=90 B=20 2.3.6 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算和選定 三

13、角帶的選用應(yīng)保證有效地傳遞最大功率并有足夠的使用壽命（一定的疲勞強(qiáng)度）。計(jì)算是按一定的已知條件-傳遞的功率、主、被動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)速和工作情況-確定帶輪的直徑、中心距、膠帶型號(hào)、長(zhǎng)度和根數(shù)及作用在支承軸上的徑向力。a.確定計(jì)算功率式中：N 主動(dòng)帶輪傳遞的功率K 工作情況系數(shù)查表10有K=1.2 則=1.23=3.6b.選擇三角帶的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算功率=3.6和小帶輪的轉(zhuǎn)速=1420有圖一選定 選擇三角帶的型號(hào)是Z型c.確定帶輪的直徑、 小袋輪的直徑應(yīng)滿足： 為三角帶帶輪的最小計(jì)算直徑，盡量選用較大的直徑，以減小膠帶的彎曲應(yīng)力，從而提高膠帶的使用壽命。查表11選擇膠帶帶輪的直徑=90mm大輪直徑=90=

14、1.4290=127.8取整數(shù)有=128mm 其中、是小輪及大輪的轉(zhuǎn)速d.計(jì)算膠帶速度v 一般v5；所以選v=7e.初定中心距 兩帶輪的中心距應(yīng)在范圍內(nèi)選定，中心距過(guò)小時(shí)，膠帶短因而增加膠帶的單位時(shí)間的彎曲次數(shù)降低交代受命；反之，中心距過(guò)大，在帶速較高時(shí)易引起振動(dòng)。 所以=1*（90+128）=218mmf. 計(jì)算膠帶的長(zhǎng)度 mm 由上式計(jì)算出的值查表12選擇標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度=1120mmg.計(jì)算實(shí)際中心距A 考慮到安裝調(diào)整和補(bǔ)償張緊力的需要，帶傳動(dòng)的中心距一般設(shè)計(jì)成可調(diào)整的，其調(diào)整范圍 h.驗(yàn)算小帶輪包角 小帶輪包角 所以小帶輪包角合適。i.確定V帶根數(shù) 單跟V帶的基本功率0.36kw 單跟三角膠帶

15、能傳遞的功率 查表13得=0.53 小帶輪包角系數(shù) 查表14得=1 則z= 所以取z=5j.作用在支承軸上的徑向力Q 膠帶的初拉力 有查表得=80N 則N2.3.7直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 在驗(yàn)算變速箱中的齒輪強(qiáng)度時(shí)，選用模數(shù)中承載最大的，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸和彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)齒輪主要驗(yàn)算接觸疲勞強(qiáng)度，對(duì)于低速傳動(dòng)齒輪主要驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度，對(duì)硬齒面軟齒芯淬火齒輪，一定要驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度。在此例中應(yīng)II軸的齒數(shù)為24的齒輪按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)式中：N 傳遞的額定功率 =1.984 計(jì)算轉(zhuǎn)速 =630 齒寬系數(shù)： ，B 齒寬，m 模數(shù)=610 取=8 Z小齒輪齒輪; 大齒輪與

16、小齒輪的齒數(shù)之比，“+”號(hào)用于外嚙合，“-”號(hào)用于內(nèi)嚙合 =2 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)查表19 =058 許用接觸應(yīng)力 從表26選取 =600 齒向載荷分布系數(shù)查表24得=1.04 材料強(qiáng)化系數(shù) 查表20 =0.55 m 疲勞曲線指數(shù) 查表16 m=3 基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù) 查表16 = 工作情況系數(shù)，考慮沖擊的影響：主運(yùn)動(dòng)（中等沖擊）取=1.2 動(dòng)載荷系數(shù)，從表23選取 則=1.2 齒輪的最低轉(zhuǎn)速 =160 T 齒輪在機(jī)床工作期限（）內(nèi)的總工作時(shí)間h見(jiàn)表17，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似為，P為該變速組的傳動(dòng)副數(shù)；P=2 =20000則T=20000/2=10000 工作期限系數(shù) 壽命系數(shù) = 則=2.

17、2152.3.8.主軸剛度驗(yàn)算a.選定前端懸伸量C，參考機(jī)械裝備設(shè)計(jì)P121，根據(jù)主軸端部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的型式和尺寸，這里選定C=120mm.b. 主軸支承跨距L的確定 一般最佳跨距 ，考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度因磨損會(huì)不斷降低，應(yīng)取跨距L比最佳支承跨距大一些，再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=600mm。c.計(jì)算C點(diǎn)撓度 (1) 周向切削力的計(jì)算其中:, 故，故。 (2) 驅(qū)動(dòng)力Q的計(jì)算 參考機(jī)床主軸箱指導(dǎo)書， 其中 所以 (3) 軸承剛度的計(jì)算 這里選用4382900系列雙列圓柱子滾子軸承 根據(jù)求得： (4) 確定彈性模量，慣性距I；和長(zhǎng)度。 1) 軸的材產(chǎn)選用40Cr，查簡(jiǎn)明機(jī)械

18、設(shè)計(jì)手冊(cè)P6，有 2) 主軸的慣性距I為： 主軸C段的慣性距Ic可近似地算： 3) 切削力P的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離S=C+W，對(duì)于普通車床，W=0.4H， （H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。 則： 4) 根據(jù)齒輪、軸承寬度以及結(jié)構(gòu)需要，取b=60mm 5) 計(jì)算切削力P作用在S點(diǎn)引起主軸前端C點(diǎn)的撓度 代入數(shù)據(jù)并計(jì)算得=0.1299mm。 6) 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)子的撓度 計(jì)算得：=-0.0026mm (5) 求主軸前端C點(diǎn)的終合撓度 水平坐標(biāo)Y軸上的分量代數(shù)和為，計(jì)算得：=0.0297mm.。綜合撓 度。綜合撓度方向角，又 。因?yàn)?，所以此軸滿足要求。3、

19、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)器等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制，一般只畫展開圖。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過(guò)反復(fù)思考和多次修改。

20、在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：1） 布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2） 檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí)改正。3） 確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置，以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。3.2展開圖及其布置展開圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個(gè)平面上。I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級(jí)變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無(wú)法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右

21、部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過(guò)空心軸中的拉桿來(lái)操縱離合器的結(jié)構(gòu)?？偛贾脮r(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，是制動(dòng)尺寸增大。齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。3.3軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)將運(yùn)動(dòng)帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)軸的剛度或使軸部受帶的拉力（采用卸荷裝置）。I軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是在箱

22、外組裝好I軸在整體裝入箱內(nèi)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上，通過(guò)法蘭盤將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得注意：1） 摩擦片的軸向定位：由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤實(shí)現(xiàn)。其中一個(gè)圓盤裝在花鍵上，另一個(gè)裝在花鍵軸上的一個(gè)環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)花鍵齒，和軸上的花鍵對(duì)正，然后用螺釘把錯(cuò)開的兩個(gè)圓盤連接在一起。這樣就限制了軸向和周向德兩個(gè)自由度，起了定位作用。2） 摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封閉系統(tǒng)，不增加軸承軸向復(fù)合。3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使加力環(huán)推動(dòng)擺桿和鋼球的運(yùn)動(dòng)是不可逆的，即操縱力撤消后，有自鎖作用。I軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸

23、上，當(dāng)離合器接通時(shí)才和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。但脫開的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對(duì)轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這點(diǎn)。齒輪與軸之間的軸承可以用滾動(dòng)軸承也可以用滑動(dòng)軸承。滑動(dòng)軸承在一些性能和維修上不如滾動(dòng)軸承，但它的徑向尺寸小。空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤(rùn)滑。3.4齒輪塊設(shè)計(jì)齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說(shuō)，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引起振動(dòng)和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問(wèn)題。齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素：1） 是

24、固定齒輪還是滑移齒輪；2）移動(dòng)滑移齒輪的方法；3）齒輪精度和加工方法；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，圓周速度會(huì)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

25、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。3.4.1其他問(wèn)題滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應(yīng)予注意。選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機(jī)械加工時(shí)的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。齒輪磨齒時(shí)，要求有較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做

26、成組合的齒輪塊。有時(shí)為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠?；讫X輪在軸向位置由操縱機(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配時(shí)最后調(diào)整確定。3.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過(guò)大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動(dòng)、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問(wèn)題。傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專門加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無(wú)困難。所以

27、裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸?；ㄦI軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。軸的部分長(zhǎng)度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時(shí)的過(guò)濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為6585。機(jī)床傳動(dòng)軸常采用的滾動(dòng)軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對(duì)軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時(shí)在沒(méi)有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號(hào)和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮

28、鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時(shí)加工幾個(gè)同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對(duì)于支撐跨距長(zhǎng)的箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進(jìn)刀）伸進(jìn)鏜桿，同時(shí)加工各孔；對(duì)中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免。既要滿足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來(lái)達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。兩孔間的最小壁厚，不得小于510，以免加工時(shí)孔變形。花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個(gè)應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。一般傳動(dòng)軸上軸承選用級(jí)精度。傳動(dòng)軸必須

29、在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動(dòng)件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對(duì)受軸向力的軸，其軸向定位就更重要?；剞D(zhuǎn)的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時(shí)應(yīng)注意：1） 軸的長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問(wèn)題，宜由一端定位。2） 軸承的間隙是否需要調(diào)整。3） 整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。4） 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。5） 加工和裝配的工藝性等。3.6主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車床）或者刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著

30、保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。3.6.1 各部分尺寸的選擇主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。1） 內(nèi)孔直徑車床主軸由于要通過(guò)棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過(guò)卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢(shì)。2） 軸頸直徑前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。3） 前錐孔直徑前錐孔用來(lái)裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。4） 支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長(zhǎng)度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇?，一般推薦?。?=35，跨

31、距小時(shí)，軸承變形對(duì)軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)，應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值?？缇嗟拇笮?，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。3.6.2 主軸軸承1）軸承類型選擇主軸前軸承有兩種常用的類型：雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種：600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。推力球軸承。承受軸向力的能力最

32、高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機(jī)床。2）軸承的配置大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個(gè)支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以用兩個(gè)支撐的主要支撐，第三個(gè)為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約0.030.07），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。軸承配置時(shí)，除選擇軸承的類型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后

33、軸承，影響著溫升后軸的伸長(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。在配置軸承時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受經(jīng)向力。 兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。 徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都由機(jī)床支撐件承受。3）軸承的精度和配合主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。前軸承的誤差對(duì)主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級(jí)。普通精度級(jí)機(jī)床的主軸，前軸承的選或級(jí)，后軸承選或級(jí)。選擇軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過(guò)渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會(huì)反映到軸承滾道上去。如

34、果配合精度選的太低，會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。1） 軸承間隙的調(diào)整為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過(guò)大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒(méi)有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會(huì)增大，軸承壽命將因此而降低。軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對(duì)外圈可以移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動(dòng)時(shí)，由于1：12的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問(wèn)題。特別要注意：調(diào)整落幕

35、的端面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個(gè)端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時(shí)可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長(zhǎng)，誤差的影響越小。螺母端面對(duì)螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡(jiǎn)兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。3.6.3 主軸與齒輪的連接 齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面（錐度一般取1：15左右）。錐面配合對(duì)中性好，但加工較難。平鍵一般用一個(gè)或者兩個(gè)（相隔180度布置），兩國(guó)特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問(wèn)題。3.6.4 潤(rùn)滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)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

36、重要而困難。防漏的措施有兩種： 1）堵加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留0.10.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。 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?.6.5 其他問(wèn)題 主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。 當(dāng)后

37、支承采用推力軸承時(shí)，推力軸承承受著前向后的軸向力，推力軸承緊靠在孔的內(nèi)端面，所以，內(nèi)端面需要加工，端面和孔有較高的垂直度要求，否則將影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。支承孔如果直接開在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。為此，可以加一個(gè)杯形套孔解決，套孔單獨(dú)在車床上加工，保證高的端面與孔德垂直度。 主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結(jié)構(gòu)等。各種牌號(hào)鋼材的彈性模量基本一樣，對(duì)剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機(jī)床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用或其他合金鋼。主軸頭部需要淬火，硬度為5055。其他部分處理后，調(diào)整硬度為220250?？偨Y(jié)在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我也遇到了一些問(wèn)題,在同學(xué)和老師的幫助下，一

38、個(gè)個(gè)后解決掉，設(shè)計(jì)過(guò)程也培養(yǎng)了我們認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度，讓我們?cè)趯?shí)踐中更加注重細(xì)節(jié)的培養(yǎng)。 在此過(guò)程中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，使我加深了對(duì)大學(xué)所學(xué)課程理解，綜合應(yīng)用，并得到進(jìn)一步的鞏固，這對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作都有積極的意義，同時(shí)也培養(yǎng)了我們具有團(tuán)隊(duì)合作的精神?？傊?，這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西。參考文獻(xiàn)1 陳易新. 機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，19812 范云漲. 陳兆年主編.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.19943 濮良貴 紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.北京.20014 黃鶴汀主編. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì). 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005 5 馮開平 左宗義主編.畫法幾何與機(jī)械制圖.華南理工出版社.2001.96 唐金松主編.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).上?？萍技夹g(shù)出版社.上海.1992.067 陳易新編. 金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.78 曹金榜等編. 機(jī)床主軸箱、變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1987.59 李云主編. 機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，1997.810 戴曙主編金屬切削機(jī)床北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.5文檔可能無(wú)法思考全面，請(qǐng)瀏覽后下載，另外祝您生活愉快，工作順利，萬(wàn)事如意!26 / 26