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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 目錄</b></p><p> 1.概述··························
2、3;····································
3、183;···1</p><p> 1.1機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的···························
4、;·······················1</p><p> 1.2機(jī)床主要參數(shù)········
5、;····································
6、83;···········1</p><p> 2.參數(shù)的擬定····················
7、;····································
8、83;···1</p><p> 2.1 確定極限轉(zhuǎn)速···························
9、183;·····························1</p><p> 2.2 主電機(jī)選擇·&
10、#183;····································
11、;···················1</p><p> 3.傳動(dòng)設(shè)計(jì)············
12、83;····································&
13、#183;··············1</p><p> 3.1 主傳動(dòng)方案擬定···············
14、3;····································
15、183;1</p><p> 3.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇·····························
16、·············2</p><p> 3.2.1 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目···············
17、83;················2</p><p> 3.2.2 傳動(dòng)式的擬定··············
18、;····································
19、83;··2</p><p> 3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定····························
20、;·························2</p><p> 3.3轉(zhuǎn)速圖的擬定······
21、;····································
22、83;··············3</p><p> 4. 傳動(dòng)件的估算················
23、83;····································&
24、#183;···4</p><p> 4.1 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 ··························
25、183;························4</p><p> 4.2 傳動(dòng)軸的估算 ······
26、;····································
27、83;············6</p><p> 4.2.1 傳動(dòng)軸直徑的估算·················
28、83;·······························6</p><p> 4.3 齒輪
29、齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算··································
30、3;·······7</p><p> 4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定·······················
31、;···························7</p><p> 4.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算···
32、····································
33、3;·········9</p><p> 4.3.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·····················&
34、#183;······························10</p><p> 4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)
35、計(jì) ····································&
36、#183;··················10</p><p> 5. 動(dòng)力設(shè)計(jì)············
37、183;····································
38、··········10</p><p> 5.1主軸剛度驗(yàn)算·····················
39、;···································10</p&
40、gt;<p> 5.2 齒輪校驗(yàn)································
41、83;··························12</p><p> 5.3軸承的校驗(yàn) ····&
42、#183;····································
43、;················13</p><p> 6.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明··············
44、3;····································
45、183;····14</p><p> 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案························
46、183;··········14</p><p> 6.2 展開(kāi)圖及其布置···················
47、3;································15</p><p> 6
48、.3 齒輪塊設(shè)計(jì)···································
49、·····················15</p><p> 6.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) ·········
50、183;····································
51、·········16</p><p> 6.5 主軸組件設(shè)計(jì)·····················
52、83;··································17</p>
53、<p> 總結(jié)··································&
54、#183;·······························21</p><p> 參考文獻(xiàn)
55、····································
56、83;··························22</p><p><b> 1.概述</b></p>&
57、lt;p> 1.1機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的`</p><p> 機(jī)床課程設(shè)計(jì),是在金屬切削機(jī)床課程之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過(guò)機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使學(xué)生在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中,得到設(shè)計(jì)構(gòu)思,方案分析,結(jié)構(gòu)工藝性,機(jī)械制圖,零件計(jì)算,編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練,樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想,掌握基本的設(shè)計(jì)方法,并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力&l
58、t;/p><p><b> 1.2機(jī)床主要參數(shù)</b></p><p> 銑床,電動(dòng)機(jī)功率:1.5KW 工件材料:45</p><p><b> 2.參數(shù)的擬定</b></p><p> 2.1 確定極限轉(zhuǎn)速</p><p> ,
59、 </p><p><b> ∴=1.26</b></p><p> 2.2 主電機(jī)選擇</p><p> 合理的確定電機(jī)功率N,使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能,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。</p><p> 已知電動(dòng)機(jī)的功率是1.5KW,根據(jù)《車床設(shè)計(jì)
60、手冊(cè)》附錄表2選Y90L-4,額定功率2.2,滿載轉(zhuǎn)速1400 ,最大額定轉(zhuǎn)距2.2。</p><p><b> 3.傳動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p> 3.1 主傳動(dòng)方案擬定</p><p> 擬定傳動(dòng)方案,包括傳動(dòng)型式的選擇以及開(kāi)停、幻想、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)
61、型式、變速類型。</p><p> 傳動(dòng)方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān),和工作性能也有關(guān)系。因此,確定傳動(dòng)方案和型式,要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。</p><p> 傳動(dòng)方案有多種,傳動(dòng)型式更是眾多,比如:傳動(dòng)型式上有集中傳動(dòng),分離傳動(dòng);擴(kuò)大變速范圍可用增加傳動(dòng)組數(shù),也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動(dòng)等型式;變速箱上既可用多速電機(jī),也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。<
62、;/p><p> 顯然,可能的方案有很多,優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中,我們采用集中傳動(dòng)型式的主軸變速箱。</p><p> 3.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇</p><p> 結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有用的方法,但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案,就并非十分有效。</p><p> 3.2.1
63、 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目</p><p> 級(jí)數(shù)為Z的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成,各傳動(dòng)組分別有、、……個(gè)傳動(dòng)副。即 </p><p> 傳動(dòng)副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適,即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子: ,可以有三種方案: </p><p> 12=3×2×2;12=2
64、15;3×2;12=2×2×3;</p><p> 3.2.2 傳動(dòng)式的擬定</p><p> 12級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組,選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí),考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。</p><p> 傳動(dòng)式選為12=3×2×2</p><p> 3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定&
65、lt;/p><p> 對(duì)于12=2×3×2傳動(dòng)式,有6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為:</p><p> , , ,</p><p> 由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床I軸裝有摩擦離合器,在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。初選的方案。</p><p><b> 3.3轉(zhuǎn)速圖的擬定</b&
66、gt;</p><p><b> 傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b> 主軸箱右視圖</b></p><p><b> 4. 傳動(dòng)件的估算</b></p><p> 4.1 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算</p><p> 三角帶傳動(dòng)中,軸間
67、距A可以加大。由于是摩擦傳遞,帶與輪槽間會(huì)有打滑,宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng),使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但尺寸大,機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。</p><p> (1)選擇三角帶的型號(hào)</p><p><b> 根據(jù)公式</b></p><p> 式中P---電動(dòng)機(jī)額定功率,--工作情況系數(shù) </p><p&
68、gt; 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖,因此選擇A型帶,尺寸參數(shù)為B=80mm,=11mm,h=10,。</p><p> (2)確定帶輪的計(jì)算直徑,</p><p> 帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命,小帶輪的直徑不宜過(guò)小,即。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表,取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=100。</p><p> 由公式 </p>&l
69、t;p> 式中:-小帶輪轉(zhuǎn)速,-大帶輪轉(zhuǎn)速,-帶的滑動(dòng)系數(shù),一般取0.02。</p><p> 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表,取園整為150mm。</p><p> (3)確定三角帶速度</p><p> 按公式 </p><p><b> (4)初定中心距</b></p><p>
70、; 帶輪的中心距,通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定,一般可在下列范圍內(nèi)選取: 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 取,取=400mm.</p><p> (5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 </p><p> 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表,圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 </p><p> (6)驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù)</p><p><b> ,符合要求。 </b
71、></p><p> (7)確定實(shí)際中心距</p><p> (8)驗(yàn)算小帶輪包角</p><p> ,主動(dòng)輪上包角合適。</p><p> (9)確定三角帶根數(shù)</p><p><b> 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》得</b></p><p><b> 傳
72、動(dòng)比</b></p><p> 查表得= 0.3KW,= 1.52KW</p><p> 查表,=0.98;查表,=0.96</p><p><b> 所以取 根</b></p><p><b> (10)計(jì)算預(yù)緊力</b></p><p> 查《機(jī)械設(shè)
73、計(jì)》表,q=0.1kg/m</p><p> 4.2 傳動(dòng)軸的估算</p><p> 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外,還應(yīng)滿足剛度的要求,強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高,不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾,除了載荷很大的情況外,可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過(guò)大的變形。因此,必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。&
74、lt;/p><p> 4.2.1 傳動(dòng)軸直徑的估算</p><p> 其中:P-電動(dòng)機(jī)額定功率</p><p><b> K-鍵槽系數(shù)</b></p><p><b> A-系數(shù)</b></p><p> -從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積;</p&g
75、t;<p> -該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。</p><p> 計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上,按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。</p><p> 查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表取I,IV軸的K=1.05,A=100;II,III軸是花鍵軸,取K=1.06,A=2.0。</p><p> 所以
76、 </p><p><b> , </b></p><p> 此軸徑為平均軸徑,設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整。</p><p> 4.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算</p><p><b> 第一組齒輪:</b></p><p><b> 傳動(dòng)比: ,,
77、 </b></p><p><b> 查表,齒數(shù)和取72</b></p><p> =36,=36,=27,=45,=31,=41;</p><p><b> 第二組齒輪:</b></p><p><b> 傳動(dòng)比:, </b></p><
78、;p><b> 齒數(shù)和取78:</b></p><p> =39,=39,=25,=53;</p><p><b> 第三組齒輪:</b></p><p><b> 傳動(dòng)比:,</b></p><p><b> 齒數(shù)和取81:</b><
79、;/p><p> =51,=30,=21,=60,</p><p> 4.3.1齒輪模數(shù)的計(jì)算</p><p> 式中:―――按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)[mm];</p><p> ―――驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率[KW];</p><p> ―――該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速</p><p> i―――大齒
80、輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比i1;</p><p><b> ―――小齒輪齒數(shù);</b></p><p> ―――齒寬系數(shù),(B為齒寬,m為模數(shù)),=6~10;</p><p> ―――許用接觸應(yīng)力[MPa],查表26。</p><p> (1)Ⅰ-Ⅱ 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算:</p><p>&l
81、t;b> 取m=2</b></p><p> (2) Ⅱ-Ⅲ齒輪彎曲疲勞的計(jì)算:</p><p><b> 取m=2 </b></p><p> (3)Ⅲ-Ⅳ 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算:</p><p><b> 取m=3</b></p><p>&
82、lt;b> (4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪:</b></p><p> 從機(jī)械原理 表10-2查得以下公式</p><p><b> 齒頂圓 </b></p><p><b> 齒根圓 </b></p><p><b> 分度圓 </b></p>&
83、lt;p><b> 齒頂高 </b></p><p><b> 齒根高 </b></p><p><b> 齒輪的具體值見(jiàn)表</b></p><p><b> 齒輪尺寸表:</b></p><p> 4.3.2齒寬的確定</p
84、><p><b> 由公式得:</b></p><p><b> 第一套嚙合齒輪</b></p><p><b> 第二套嚙合齒輪</b></p><p><b> 第三套嚙合齒輪</b></p><p> 一對(duì)嚙合齒輪,為了
85、防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷,設(shè)計(jì)上,應(yīng)主動(dòng)輪比小齒輪齒寬大</p><p><b> 所以,,,,</b></p><p> 4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p> 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P156頁(yè),當(dāng)。D是軸承外徑,查《機(jī)械零件手冊(cè)》確定選用深溝球軸承6211,d=55mm,D=100mm。帶輪內(nèi)孔尺
86、寸是軸承外徑尺寸100mm。齒《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-10確定參數(shù)得:</p><p><b> 帶輪寬度:</b></p><p><b> 分度圓直徑:,</b></p><p><b> ,</b></p><p><b> 5. 動(dòng)力設(shè)計(jì)</b>
87、</p><p><b> 5.1主軸剛度驗(yàn)算</b></p><p> 5.1.1 選定前端懸伸量C</p><p> 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.</p><p> 5.1.2 主軸支承跨距L的確定</p>
88、<p> 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。</p><p> 5.1.3 計(jì)算C點(diǎn)撓度</p><p> 1)周向切削力的計(jì)算</p><p><b> 其中,</b></p><p><b>
89、故,故。</b></p><p><b> 2)驅(qū)動(dòng)力Q的計(jì)算</b></p><p> 參考《車床主軸箱指導(dǎo)書(shū)》,</p><p><b> 其中</b></p><p><b> 所以</b></p><p><b>
90、 3)軸承剛度的計(jì)算</b></p><p> 這里選用4382900系列雙列圓柱子滾子軸承</p><p><b> 根據(jù)求得:</b></p><p> 4)確定彈性模量,慣性距I;;和長(zhǎng)度。</p><p> ?、佥S的材產(chǎn)選用40Cr,查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P6,有</p><
91、p> ?、谥鬏S的慣性距I為:</p><p> 主軸C段的慣性距Ic可近似地算:</p><p> ?、矍邢髁的作用點(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)。</p><p><b> 則:</b></p><p> ?、芨鶕?jù)齒輪、軸承寬度以及結(jié)構(gòu)需
92、要,取b=60mm</p><p> ?、萦?jì)算切削力P作用在S點(diǎn)引起主軸前端C點(diǎn)的撓度</p><p> 代入數(shù)據(jù)并計(jì)算得=0.1299mm。</p><p> ?、抻?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</p><p> 計(jì)算得:=-0.0026mm</p><p> ?、咔笾鬏S前端C點(diǎn)的終合撓度&
93、lt;/p><p> 水平坐標(biāo)Y軸上的分量代數(shù)和為</p><p> ,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。</p><p><b> 5.2 齒輪校驗(yàn)</b></p><p> 在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí),選相同模數(shù)中承受載荷最大,齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的
94、驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪2,齒輪7,齒輪12這三個(gè)齒輪。</p><p> 齒輪12的齒數(shù)為18,模數(shù)為4,齒輪的應(yīng)力:</p><p> 1)接觸應(yīng)力: </p><p> u----大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比;</p><p> ---齒向載荷分布系數(shù);----動(dòng)載荷系數(shù);----工況系數(shù);----壽命系數(shù)</p>
95、<p> 查《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》表10-4及圖10-8及表10-2分布得</p><p> 假定齒輪工作壽命是48000h,故應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為</p><p> 查《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》圖10-18得,所以:</p><p><b> 彎曲應(yīng)力:</b></p><p> 查《金屬切削手冊(cè)》有Y=0.378,
96、代入公式求得:=158.5Mpa </p><p> 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21e,齒輪的材產(chǎn)選,大齒輪、小齒輪的硬度為60HRC,故有,從圖10-21e讀出。因?yàn)椋?lt;/p><p> ,故滿足要求,另外兩齒輪計(jì)算方法如上,均符合要求。</p><p><b> 5.3軸承的校驗(yàn)</b></p><p> ?、褫S選
97、用的是角接觸軸承7206 其基本額定負(fù)荷為30.5KN</p><p> 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值所以齒輪越小越靠近軸承,對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,應(yīng)該對(duì)Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。</p><p> 齒輪的直徑 </p><p> Ⅰ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 </p><p><b> Nm<
98、;/b></p><p> 齒輪受力 N</p><p> 根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為</p><p><b> N</b></p><p><b> N</b></p><p> 因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷,又由于
99、不受軸向力,按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5查得</p><p> 為1.2到1.8,取,則有:</p><p><b> N </b></p><p><b> N</b></p><p> 軸承的壽命 因?yàn)椋园摧S承1的受力大小計(jì)算:</p><p><b&g
100、t; h</b></p><p> 故該軸承能滿足要求。</p><p><b> 6.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明</b></p><p> 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案</p><p> 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)
101、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(kāi)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(huà)展開(kāi)圖。</p><p> 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。</p><p> 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。&
102、lt;/p><p> 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。在正式畫(huà)圖前應(yīng)該先畫(huà)草圖。目的是:</p><p> 布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。</p><p> 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。</p><p> 確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位
103、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)。</p><p> 6.2 展開(kāi)圖及其布置</p><p> 展開(kāi)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(kāi)并將這些剖切面平整展開(kāi)在同一個(gè)平面上。</p><p> 總布置時(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
104、低軸上,以免制動(dòng)扭矩太大,是制動(dòng)尺寸增大。</p><p> 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。</p><p> 6.3 齒輪塊設(shè)計(jì)</p><p> 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
105、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。</p><p> 齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多,取決于下列有關(guān)因素:</p><p> 是固定齒輪還是滑移齒輪;</p><p> 移動(dòng)滑移齒輪的方法;</p><p> 齒輪精度和加工方法;</p><p> 變速箱
106、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。</p><p> 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)。</p><p> 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7—6—6,圓周速度很低的,才選8—7—7。如果噪
107、聲要求很嚴(yán),或一些關(guān)鍵齒輪,就應(yīng)選6—5—5。當(dāng)精度從7—6—6提高到6—5—5時(shí),制造費(fèi)用將顯著提高。</p><p> 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。</p><p> 8級(jí)精度齒輪,一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。</p><p> 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
108、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。</p><p> 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)。</p><p> 機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。</p><p><b> 6.3.1其他問(wèn)題</b></p><p> 滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓
109、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(huà)法也不一樣,應(yīng)予注意。</p><p> 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。</p><p> 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。</p&g
110、t;<p> 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。</p><p> 6.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)</p><p> 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。</p><p> 首先傳動(dòng)軸
111、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。</p><p> 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(mén)加工花鍵的銑床和磨床,工藝上并無(wú)困難。所以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。</p><p> 花鍵軸承載能力
112、高,加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。</p><p> 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65~85。</p><p> 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
113、可以分開(kāi),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。</p><p> 同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。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
114、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。</p><p> 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。</p><p> 兩孔間的最小壁厚,不得小于5~10,以免加工時(shí)孔變形。</p><p> 花鍵軸
115、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。</p><p> 一般傳動(dòng)軸上軸承選用級(jí)精度。</p><p> 傳動(dòng)軸必須在箱體內(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。</p><p> 回轉(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
116、意:</p><p> 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。</p><p> 軸承的間隙是否需要調(diào)整。</p><p> 整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。</p><p> 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。</p><p> 加工和裝配的工藝性等。</p><p>
117、 6.5 主軸組件設(shè)計(jì)</p><p> 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。</p><p><b> 各部分尺寸的選擇</b></p><p>
118、 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。</p><p><b> 內(nèi)孔直徑</b></p><p> 車床主軸由于要通過(guò)棒料,安裝自動(dòng)卡盤(pán)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)。</p><p><b> 軸頸直徑</b&g
119、t;</p><p> 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。</p><p><b> 前錐孔直徑</b></p><p> 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。</p><p><b> 支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度</b&g
120、t;</p><p> 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?,一般推薦取: =3~5,跨距小時(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。</p><p> 跨距的大小,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。</p><p><b> 軸承問(wèn)題<
121、/b></p><p><b> 1)軸承類型選擇</b></p><p> 主軸前軸承有兩種常用的類型:</p><p> 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。</p><p> 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:</p&
122、gt;<p> 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。</p><p> 推力球軸承。承受軸向力的能力最高,但允許的極限轉(zhuǎn)速低,容易發(fā)熱。</p><p> 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。
123、</p><p><b> 2)軸承的配置</b></p><p> 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.
124、03~0.07),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。</p><p> 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。</p><p> 在配置軸承時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):</p><p> 每個(gè)支撐點(diǎn)
125、都要能承受經(jīng)向力。</p><p> 兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。</p><p> 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。</p><p> 3)軸承的精度和配合</p><p> 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)。&l
126、t;/p><p> 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。</p><p> 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。</p><p><
127、;b> 軸承間隙的調(diào)整</b></p><p> 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。</p><p> 軸承間隙的調(diào)整量,應(yīng)該能方便而且能
128、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。</p><p> 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。</p><p> 螺母端面對(duì)螺紋中心
129、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。</p><p><b> 主軸與齒輪的連接</b></p><p> 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
130、夠的問(wèn)題。</p><p><b> 潤(rùn)滑與密封</b></p><p> 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。</p><p> 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:</p><p> 1)堵——加密封裝置防止油外流。</p><p>
131、; 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0.1~0.3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(kāi)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(kāi)了溝槽(矩形或鋸齒形),效果又比前兩種好。</p><p> 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。</
132、p><p> 2)疏導(dǎo)——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐罚褂湍茼樌亓骰氐接拖洹?lt;/p><p><b> 總結(jié)</b></p><p> 在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中,對(duì)車床主軸箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了相當(dāng)?shù)睦斫?。設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到很多困難,認(rèn)識(shí)到自己對(duì)《金屬切削機(jī)床》這門(mén)課的學(xué)習(xí)還不夠深入,在同學(xué)們的幫助和老師的指導(dǎo)下學(xué)會(huì)了并運(yùn)用了這門(mén)課設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和方法。通過(guò)大量的翻
133、閱參考資料和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),掌握了不少知識(shí)。</p><p> 由于時(shí)間比較緊迫,設(shè)計(jì)中可能存在不少問(wèn)題,望老師能給予指出和指正。通過(guò)這次設(shè)計(jì)更加鞏固了我對(duì)《金屬切削機(jī)床》的認(rèn)識(shí)和了解,對(duì)以后的課程設(shè)計(jì)或工作以后的設(shè)計(jì)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。</p><p> 在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中,我也遇到了一些問(wèn)題。設(shè)計(jì)過(guò)程也是培養(yǎng)我們認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度。</p><p> 在此過(guò)程中不斷發(fā)
134、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。</p><p> 總之,這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1999.12 </p>
135、<p> [2] 周開(kāi)勤主編. 機(jī)械零件手冊(cè).高等教育出版社. 2001</p><p> [3] 曹玉榜 易錫麟.機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)指導(dǎo). 機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1987.5.</p><p> [4] 濮良貴 紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.北京.2001</p><p> [5] 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,
136、2005 </p><p> [6] 馮開(kāi)平 左宗義主編.畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖.華南理工出版社.2001.9</p><p> [7] 唐金松主編.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).上海科技技術(shù)出版社.上海.1992.06</p><p> [8] 盧秉恒主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社.北京.2001</p><p> [9] 孫恒 陳作
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