φ400mm普通車床主軸箱設(shè)計(jì)【Nmin=35rmin Nmax=400rmin Z=12 φ=1.41 P=7.5KW n=1440rmin】

φ400mm普通車床主軸箱設(shè)計(jì)【Nmin=35rmin Nmax=400rmin Z=12 φ=1.41 P=7.5KW n=1440rmin】,Nmin=35rmin Nmax=400rmin Z=12 φ=1.41 P=7.5KW n=1440rmin,φ400mm普通車床主軸箱設(shè)計(jì)【Nmin=35rmin,Nmax=400rmin,Z=12,mm 寧XX學(xué)院 課程設(shè)計(jì)(論文) 主軸箱設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 年 月 日 摘 要 社會(huì)注意市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為我國工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，在現(xiàn)代一體化生產(chǎn)模式中運(yùn)用了很多先進(jìn)的設(shè)備。對(duì)于普通車床而言，主軸箱是其最為核心的組織結(jié)構(gòu)，整個(gè)主軸箱影響著普通車床的變速情況。大部分制造企業(yè)在實(shí)行技術(shù)改造時(shí)把重點(diǎn)放在了主軸箱變速器上，這是調(diào)整機(jī)床運(yùn)行速度的重點(diǎn)。在設(shè)計(jì)過程中必須要對(duì)主軸箱的每個(gè)部件加以控制，這樣才能確保車床主軸變速性能的良好。 關(guān)鍵詞：普通車床，主軸箱，變速 目 錄 摘 要 II 1.車床參數(shù)和基本參數(shù) 1 2.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 2 2.1傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇確定 2 2.1.1傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 2 2.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)大順序的安排 3 2.1.3 繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng) 4 2.1.4 傳動(dòng)組的變速范圍的極限值 4 2.1.5最大擴(kuò)大組的選擇 5 2.2轉(zhuǎn)速圖的擬定 5 2.3 由轉(zhuǎn)速圖確定各軸及各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 7 3 帶輪的選擇和直徑計(jì)算 8 4 齒輪齒數(shù)的確定及計(jì)算 10 4.1驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 12 4.2齒輪的布置 12 4.3 齒輪模數(shù)的估算 13 4.4 齒輪分度圓直徑及（軸）中心距的估算 16 5 主軸及其組件的設(shè)計(jì) 17 6 傳動(dòng)軸的估算 19 7 片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算 20 參考文獻(xiàn) 22 22 1.車床參數(shù)和基本參數(shù) 1、 主軸的極限轉(zhuǎn)速 由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知：機(jī)床主軸的極限轉(zhuǎn)速為： 設(shè)計(jì)參數(shù)￠max=400mm 主軸轉(zhuǎn)速 級(jí)數(shù)z=12 公比=1.41 主電機(jī)功率P=7.5KW 則其最大轉(zhuǎn)速 查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列取 考慮到設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動(dòng)分級(jí)變速，并選取級(jí)數(shù)z=12,設(shè)其轉(zhuǎn)速公比為。則由式： 各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中查出，因=1.41=，首先找到35，然后每隔5個(gè)數(shù)取一個(gè)值，可得如下轉(zhuǎn)速數(shù)列:35、50、71、100、140、200、280、400、560、800、1120、1600共12級(jí)轉(zhuǎn)速。 2、主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z和公比 已知 = = 且Z=x3b a、b為正整數(shù)，即Z應(yīng)可以分解為2和3的因子，以便用2、3聯(lián)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)變速。（如取4或5的因子，則要用兩個(gè)互鎖的滑移齒輪，以確保只有一對(duì)齒輪嚙合。使得結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜且不易控制。） 取Z=12級(jí) 則Z=22 =1600 =35 ==45.7 綜合上述可得：主傳動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)參數(shù) =1600 =35 Z=12 =1.41 3、主電機(jī)功率——?jiǎng)恿?shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其性能，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。 中型普通車床典型重切削條件下的用量 刀具材料：YT15工件材料45號(hào)鋼，切削方式：車削外圓 查表可知：切深ap=4mm 進(jìn)給量f(s)=0.4mm/r 切削速度V=100m/min 功率估算法用的計(jì)算公式 a 主切削力：Fz=1900=1900×4×=3822.6N b 切削功率： c 估算主電機(jī)功率： 可選取電機(jī)為：Y132M-4額定功率為7.5KW，滿載轉(zhuǎn)速為1440r∕min. 2.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 2.1傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇確定 2.1.1傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 級(jí)數(shù)為Z的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳遞組組成，各傳動(dòng)組分別有Z1、Z2、Z3、…個(gè)傳動(dòng)副.即 Z=Z1Z2Z3… 傳動(dòng)副數(shù)為使結(jié)構(gòu)盡量簡單以2或3為適合，即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子： 即 Z=2a3b 實(shí)現(xiàn)12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)副的組合: 1) 12=3×4 2) 12=4×3 3) 12=3×2×2 4) 12=2×3×2 5) 12=2×2×3 方案1）和方案2)可省掉一根軸。但有一個(gè)傳動(dòng)組有四個(gè)傳動(dòng)副。若用一個(gè)四聯(lián)滑移齒輪，則將大大增加其軸向尺寸；若用兩個(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。將使得結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。故在此不予采用。 按照傳動(dòng)副“前）多后少”的原則選擇Z=3×2×2這一方案，但主軸換向采用雙向片式摩擦離合器結(jié)構(gòu)，致使Ⅰ軸的軸向尺寸過大，所以此方案不宜采用，加之主軸對(duì)加工精度、表面粗超度的影響最大。因此在主軸的傳動(dòng)副不宜太多，故方案5）亦不采用。而應(yīng)先擇12=2×3×2。 綜上所述： 方案4） 12=2×3×2 是比較合理的 2.1.2 傳動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)大順序的安排 12=2×3×2的傳動(dòng)副組合，其傳動(dòng)組的擴(kuò)大順序又可以有種形式： 1) 12=21×32×26 2) 12=21×34×22 3) 12=23×31×26 4) 12=26×31×23 5) 12=22×34×21 6) 12=26×32×21 以上各種結(jié)構(gòu)式方案中，由于傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍的限制，一般升速時(shí)。極限變速范圍。 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。因其他傳動(dòng)組的變速范圍都比他小。由式 對(duì)于方案2）和 方案5）有：,則對(duì)于方案2）和 方案5）不予考慮。 對(duì)于其余方案有：。然而在可行的結(jié)構(gòu)式方案1）、3）、4）、6）中，為了使中間軸變速范圍最小，在各方案同號(hào)傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速相同時(shí)，變速范圍越小，最低轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)矩越小，傳動(dòng)件尺寸也就越小。比較方案1）、3）、4）、6），方案1）的中間傳動(dòng)軸變速范圍最小，方案1）最佳。但由于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因而采用方案3）12=23×31×26 最佳 2.1.3 繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng) 由上選擇的結(jié)構(gòu)式12=23×31×26 畫其結(jié)構(gòu)圖如下： 圖2.1結(jié)構(gòu)網(wǎng) 2.1.4 傳動(dòng)組的變速范圍的極限值 齒輪傳動(dòng)最小傳動(dòng)比Umin1/4,最大傳動(dòng)比Umax,決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍rmax=umax/umin。 因此，要按照下表，淘汰傳動(dòng)組變速范圍超過極限值的所有傳動(dòng)方案。 極限傳動(dòng)比及指數(shù)X,X,值為： 表2.1 公比 極限傳動(dòng)比指數(shù) 1.41 X值：Umin==1/4 4 X'值：Umax=x, =2 2 (X+ X')值：rmin=x+x｀=8 6 2.1.5最大擴(kuò)大組的選擇 正常連續(xù)的順序擴(kuò)大組的傳動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式為： Z=Z1[1]Z2[Z1]Z3[Z1Z2] 最后擴(kuò)大組的變速范圍 按照r原則，導(dǎo)出系統(tǒng)的最大級(jí)數(shù)Z和變速范圍Rn為： 表2.2 Z3 2 3 1.41 Z=12 Rn=44 Z=9 Rn=15.6 最后擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)目Z3=2時(shí)的轉(zhuǎn)速范圍遠(yuǎn)比Z3=3時(shí)大 因此，在機(jī)床設(shè)計(jì)中，因要求的R較大，最后擴(kuò)大組應(yīng)取2更為合適。 同時(shí)，最后傳動(dòng)組與最后擴(kuò)大組往往是一致的。安裝在主軸與主軸前一傳動(dòng)軸的具有極限或接近傳動(dòng)比的齒輪副承受最大扭距，在結(jié)構(gòu)上可獲得較為滿意的處理，這也就是最后傳動(dòng)組的傳動(dòng)副經(jīng)常為2的另一原因。 2.2轉(zhuǎn)速圖的擬定 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定以后，主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定了電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上，選擇電機(jī)型號(hào)，確定各中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖，使主運(yùn)動(dòng)逐步具體化。 主電機(jī)的選定 1）電機(jī)功率N： 中型機(jī)床上，一般都采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。 根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定電機(jī)功率： N=7.5KW 2） 電機(jī)轉(zhuǎn)速： 選用時(shí)，要使電機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速和I軸轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動(dòng)。 =1440r/min 3）分配降速比: 該車床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)共設(shè)有四個(gè)傳動(dòng)組其中有一個(gè)是帶傳動(dòng)。根據(jù)降速比分配應(yīng)“前慢后快”的原則以及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動(dòng)組最大、最小傳動(dòng)比。 分配總降速傳動(dòng)比時(shí)，要考慮是否增加定比傳動(dòng)副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)和有利于減小齒數(shù)和減小徑向與軸向尺寸，必須按“前慢后快”的原則給串聯(lián)的各變速器分配最小傳動(dòng)比。 a 決定軸Ⅲ-Ⅳ的最小降速傳動(dòng)比:主軸上的齒輪希望大一些，能起到飛輪的作用，所以最后一個(gè)變速組的最小降速傳動(dòng)比取極限1/4，公比=1.41，1.414=4，因此從 Ⅳ軸的最下點(diǎn)向上4格，找到Ⅲ上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，連接對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)即為Ⅲ-Ⅳ軸的最小傳動(dòng)比。 b 決定其余變速組的最小傳動(dòng)比根據(jù)“前慢后快”的原則，軸Ⅱ-Ⅲ間變速組取umin=1/3，即從Ⅲ軸向上3格，為了使軸Ⅰ-Ⅱ間中心距不至太大，故降速比不宜太大，可?。涣硪粋鲃?dòng)副采用升速傳動(dòng)，傳動(dòng)比為連接各線。 c 根據(jù)每個(gè)變速組的傳動(dòng)比連線按基本組的級(jí)比指數(shù)x0=3，第一擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)x1=1，第二擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)x3=6 由于結(jié)構(gòu)式有三個(gè)傳動(dòng)組，變速機(jī)構(gòu)共有四根軸，加上電動(dòng)機(jī)軸共五根軸，由上分析畫出其轉(zhuǎn)速圖如下： 2.3 由轉(zhuǎn)速圖確定各軸及各齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 計(jì)算轉(zhuǎn)速是指主軸或各傳動(dòng)件傳遞全功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速。由《金屬切削機(jī)床》表8—2可查得主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 為從主軸最低轉(zhuǎn)速算起，第一個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速，即為。Ⅲ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為、Ⅱ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為、Ⅰ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 各傳動(dòng)齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下表： 表2.3 齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 齒輪 計(jì)算轉(zhuǎn)速 （r/min） 800 800 949.9 322.5 322.5 322.5 322.5 140 200 280 140 400 280 100 3 帶輪的選擇和直徑計(jì)算 1、選擇三角帶型號(hào)及帶輪直徑的確定 由（式中為v帶計(jì)算轉(zhuǎn)速、為工作情況系數(shù)、P為電動(dòng)機(jī)額定功率）。電動(dòng)機(jī)額定功率P=7.5KW，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8—7取則，小輪轉(zhuǎn)速（即電機(jī)軸轉(zhuǎn)速）為1440查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》圖4-1選用B型三角帶。查表取小輪直徑140mm，大輪直徑由式。帶的滑動(dòng)系數(shù)一般取0.02則根據(jù)V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列圓整后取。 2、 確定三角帶速度v 由于，對(duì)于B型帶比較經(jīng)濟(jì)耐用。故滿足設(shè)計(jì)要求。 3、 初定中心距A0 帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。? 中心距過小，將降低帶的壽命；中心距過大又將引起帶的振動(dòng)。對(duì)重型機(jī)床電動(dòng)機(jī)軸變速箱帶輪軸的中心距一般為750—850mm.故估算的帶輪中心距滿足要求。 4、確定三角帶的計(jì)算長度L0及內(nèi)周長LN 三角帶的計(jì)算長度是通過三角帶截面重心的長度。 代入數(shù)據(jù)得=2177.9 mm.將其圓整得標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度為L=2273 mm,查表得相應(yīng)的內(nèi)周長度=2240mm，修正值Y=33mm 5、 驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù) 撓曲次數(shù)，故能滿足要求 6、 確定實(shí)際中心距 實(shí)際中心距 7、 驗(yàn)算最小包角 故能滿足要求 8、 確定三角帶根數(shù) 三角帶根數(shù) 式中：N1為—三角帶傳動(dòng)的功率，N0為單根三角帶在、特定長度、平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率，查表得N0=2.70 C1—包角系數(shù)，查表得C1=0.98 三角帶傳遞的功率N1=7.5 KW 將所查數(shù)據(jù)代入可得 所以，所需帶輪的根數(shù)為3根 4 齒輪齒數(shù)的確定及計(jì)算 可用計(jì)算法或查表確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡便，根據(jù)要求的傳動(dòng)比u和初步定出的傳動(dòng)副齒數(shù)和，查表即可求出小齒輪齒數(shù)。 選擇時(shí)應(yīng)考慮： 1.傳動(dòng)組小齒輪應(yīng)保證不產(chǎn)生根切。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其最小齒數(shù)=17 2.齒輪的齒數(shù)和不能太大，以免齒輪尺寸過大而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)增大，一般推薦齒數(shù)和≤100-120，常選用在100之內(nèi)。 3.同一變速組中的各對(duì)齒輪，其中心距必須保證相等。 4.保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 5. 保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定的范圍之內(nèi)。 圖2.3 齒輪的壁厚 1）確定齒輪齒數(shù) 1. 用計(jì)算法確定第一個(gè)變速組中各齒輪的齒數(shù) 其中： —主動(dòng)齒輪的齒數(shù) —被動(dòng)齒輪的齒數(shù) —對(duì)齒輪的傳動(dòng)比 —對(duì)齒輪的齒數(shù)和 為了保證不產(chǎn)生根切以及保證最小齒輪裝到軸上或套筒上具有足夠的強(qiáng)度，最小齒輪必然是在降速比最大的傳動(dòng)副上出現(xiàn)。且齒根圓直徑應(yīng)大于摩擦離合器外片外徑，即大于90mm。故把Z1的齒數(shù)取大些。取Z1==41則 = 齒數(shù)和=Z1+Z1'=41+98=139 同樣根據(jù)公式 得 Z2 = 63 =76 2. 用查表法確定第二變速組的齒數(shù) 1） 首先第二變速組u1、u2、u3中各傳動(dòng)比u1=、、。能同時(shí)滿足三個(gè)傳動(dòng)比要求的齒數(shù)和有 =81、85、88、94、97、101、105、107、108、109、112、118 2） 確定合理的齒數(shù)和，為了使主軸箱軸向尺寸不宜太大，故選取較小的最小齒輪齒數(shù)，在以上同時(shí)滿足三個(gè)傳動(dòng)比的齒數(shù)和中，選取最小齒輪齒數(shù)為24，則對(duì)應(yīng)的齒數(shù)和為=81。 3） 依次可以查得各傳動(dòng)比對(duì)應(yīng)的最小齒輪齒數(shù)為： 同理可得其它的齒輪如下表所示： 表2.4 各傳動(dòng)組的最小齒輪齒數(shù)和齒數(shù)和 變速組 第一變速組 第二變速組 第三變速組 齒數(shù)和 139 81 99 齒輪 齒數(shù) 41 76 98 63 24 30 37 57 51 44 20 66 79 33 4.1驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 由于確定的齒輪齒數(shù)所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)設(shè)計(jì)的理論轉(zhuǎn)速難以完全相符，需要驗(yàn)算主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過±10(ψ-1)%。 主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下式計(jì)算 n實(shí)=nd×(1-ε)×u1×u2×u3×u4 其中： ε—滑移系數(shù)ε=0.2 u1、 u2 、u3 、u4分別為各級(jí)的傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差的絕對(duì)值表示 ⊿n=｜∣≤±10(ψ-1)% ⊿n=∣(32.04-35)/35∣=0.40﹤4.1% 同樣其他的實(shí)際轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速誤差如下: 表2.5各級(jí)傳動(dòng)組的轉(zhuǎn)速誤差 主軸轉(zhuǎn)速 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 n11 n12 理論轉(zhuǎn)速 35 50 71 100 140 200 280 400 560 800 1120 1600 實(shí)際轉(zhuǎn)速 27.8 52.2 72.5 103.2 138.6 206.4 286.4 418.5 575.6 824.3 1214 1586.2 轉(zhuǎn)速誤差 （%） 0.7 0.4 0.2 0.32 0.17 0.32 0.32 0.46 0.27 0.3 0.84 0.09 故轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。 4.2齒輪的布置 為了使變速箱結(jié)構(gòu)緊湊以及考慮主軸適當(dāng)?shù)闹С芯嚯x和散熱條件，其齒輪的布置如下圖2.4所示。 圖2.4齒輪結(jié)構(gòu)的布置 4.3 齒輪模數(shù)的估算 根據(jù)齒輪彎曲疲勞的估算： mm 齒面點(diǎn)蝕的估算： mm 其中為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，A為齒輪中心距。 由中心距A及齒數(shù)、求出模數(shù)：mm 根據(jù)估算所得和中較大的值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 1）齒數(shù)為41與98的齒輪 N=7.2KW mm = mm mm 取模數(shù)為2 2）齒數(shù)為63與76的齒輪 mm =mm mm 取模數(shù)為2 3）齒數(shù)為37與44的齒輪 N=7.16KW mm =mm mm 取模數(shù)為4 4）齒數(shù)為30與51的齒輪 N=7.16KW mm =mm mm 取模數(shù)為4 5）齒數(shù)為24與57的齒輪 N=7.16KW mm =mm mm 取模數(shù)為4 6）齒數(shù)為20與79的齒輪 N=7.09KW mm =mm mm 取模數(shù)為3 7）齒數(shù)為66與33的齒輪 N=7.09KW mm =mm mm 取模數(shù)為3 4.4 齒輪分度圓直徑及（軸）中心距的估算 1）Ⅰ-Ⅱ傳動(dòng)軸上兩齒輪傳動(dòng)副齒輪齒數(shù)分別為：41與98、63與76。為了使Ⅰ軸上小齒輪齒根圓比摩擦離合器外片的外徑大，即大于90mm,取模數(shù)為2.5，則其分度圓直徑分別為： Ⅰ-Ⅱ傳動(dòng)軸間中心距 2）Ⅱ-Ⅲ傳動(dòng)軸上齒輪傳動(dòng)副齒輪齒數(shù)分別為：24與57、30與51、37與54。模數(shù)為4，則其分度圓直徑分別為： Ⅱ-Ⅲ傳動(dòng)軸間中心距 3）Ⅲ-Ⅳ傳動(dòng)軸上兩齒輪傳動(dòng)副齒輪齒數(shù)分別為：66與33、20與79。模數(shù)為4，則其分度圓直徑分別為： Ⅲ-Ⅳ傳動(dòng)軸間中心距 5 主軸及其組件的設(shè)計(jì) 主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件的主軸參與切削成形運(yùn)動(dòng)，因此，它的精度和性能性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度與表面粗糙度）。 1）主軸直徑的選擇 由車床功率N=7.5kw,查表可以選取前支承軸頸直徑:,考慮到軸承的直徑系列均為5的倍數(shù)，故取 后支承軸頸直徑 D2=(0.7～0.85)D1=70～85mm 選取 D2=80 mm 2）主軸內(nèi)徑的選擇 車床主軸由于要通過棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。 確定孔徑的原則是在滿足對(duì)空心主軸孔徑要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求盡可能取大些。由車床主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)（GB1582-79,JB/Z143-79）查得最大工件回轉(zhuǎn)直徑D=400mm的主軸通孔直徑d≧50 推薦：普通車床d/D(或d1/D1)=0.55～0.6 其中 D—主軸的平均直徑，D=(D1+D2)/2==90 d1—前軸頸處內(nèi)孔直徑d=(0.55～0.6)D=49.5～54mm 所以，內(nèi)孔直徑取d=50mm 3）前錐孔尺寸 前錐孔用來裝頂尖或其它工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。選擇如下：莫氏錐度號(hào)取5號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐度尺寸為： 大端直徑 D=63.348mm、錐度、長度L=181mm 4）主軸前端懸伸量的選擇 確定主軸懸伸量a的原則是在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，盡可能取小值。 主軸懸伸量與前軸頸直徑之比a/D=0.6～1.5 a=(0.6～1.5)D1=60～150 mm 所以，懸伸量取100mm 5）支承跨距及懸伸長度 為了提高主軸剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長度a，選擇適當(dāng)?shù)闹С锌缇郘。一般推薦取 跨距L小時(shí)，軸承變形對(duì)軸端變形影響大。所以軸承剛度小時(shí)，應(yīng)選大值，軸剛性差時(shí)，則取小值。其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。在安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近即可。 6）頭部尺寸的選擇 對(duì)機(jī)床主軸的頭部廣泛采用短圓周式結(jié)構(gòu)，懸伸短，剛度好。在此選擇B型，主軸前端軸徑D1=100mm,故選代號(hào)為6的B型結(jié)構(gòu)。其公稱直徑D=106.375,、偏差為+0.010、D1=170、D2=133.4、d1=19.05、d2=14、d3=M6、B=25、=14、h=5。 7）主軸材料與熱處理 材料為45鋼，調(diào)質(zhì)到220～250HBS，主軸端部錐孔、定心軸頸或定心圓錐面等部位局部淬硬至HRC50～55，軸徑應(yīng)淬硬。 8） 主軸軸承 主軸的前軸承選取3182100系列雙列向心短圓柱滾子軸承。這種軸承承載能力大，內(nèi)孔有1：12錐度，磨擦系數(shù)小，溫升低，但不能承受軸向力，必須和能承受軸向力的軸承配合使用，因此整個(gè)部件支承結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 6 傳動(dòng)軸的估算 傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑： mm 其中：N—該傳動(dòng)軸的輸入功率 KW Nd—電機(jī)額定功率； —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 —該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min —每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角(deg/m),可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取如表3.2所示： 表3.2 剛度要求 允許的扭轉(zhuǎn)角 主 軸 一般的傳動(dòng)軸 較低的傳動(dòng)軸 0.5—1 1—1.5 1.5—2 對(duì)于一般的傳動(dòng)軸，取=1.5。取估算的傳動(dòng)軸長度為500mm。 對(duì)Ⅰ軸有： KW =800r/min 預(yù)取mm 對(duì)Ⅱ軸有：KW =1120 r/min mm 預(yù)取 對(duì)Ⅲ軸有： KW =140 mm 預(yù)取 采用花鍵軸結(jié)構(gòu)，即將估算的傳動(dòng)軸直徑d減小7%為花鍵軸的直徑，在選相近的標(biāo)準(zhǔn)花鍵。 =32×0.93=29.76 =38×0.93=35.34 =46×0.93=42.78 查表可以選取花鍵的型號(hào)其尺寸分別為 軸取 6-30×26×6 軸取 6-38×33×10 軸取 6-43×40×12 7 片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算 片式摩擦離合器可以在運(yùn)轉(zhuǎn)中接通或斷開，且具有結(jié)合平穩(wěn)、沒有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，部分零件已標(biāo)準(zhǔn)化。在機(jī)床主軸箱變速傳動(dòng)中用于主軸的啟動(dòng)和正、反轉(zhuǎn)。 1、 摩擦離合器上扭矩的計(jì)算 由上可知軸Ⅰ取 6-32×28×7，直徑為32mm、轉(zhuǎn)速為。 摩擦離合器所在軸（Ⅰ軸）的扭矩由下式計(jì)算： 式中：—離合器的額定靜扭矩 K—安全系數(shù) —運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)最大扭矩 N—電動(dòng)機(jī)額定功率 —Ⅰ軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 —電動(dòng)機(jī)軸到Ⅰ軸傳動(dòng)效率 由上知：N=7.5KW、=800、=0.96。查《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得 K=1.5。則 由表查的摩擦離合器外片外徑D=110mm，內(nèi)片內(nèi)徑d=40mm， 則其平均圓周速度 2、 計(jì)算摩擦面對(duì)數(shù)Z 式中：f—摩擦片間摩擦系數(shù) [p]—許用壓強(qiáng)MPa D—摩擦片外片外徑mm d—摩擦片內(nèi)片內(nèi)徑mm Kv—速度修正系數(shù) Kz— 結(jié)合面數(shù)修正系數(shù) Km— 接觸系數(shù)修正系數(shù) 查表12得f=0.06、[p]=1.2.；查表13得Kv =0.94、Km =0.84 將以上數(shù)據(jù)代入上式得。由于值不大，故可通過增加摩擦片片數(shù)以減小摩擦片直徑，進(jìn)而減小軸徑，從而可使軸的徑向尺寸減小。現(xiàn)取摩擦離合器外片外徑D=90mm，內(nèi)片內(nèi)徑d=30mm。則 查表13得Kv =0.94、Km =0.84 將以上數(shù)據(jù)代入上式得≈15×0.64=9.6.故可取摩擦片片數(shù)為15 3 計(jì)算軸向壓力Q 軸向壓力可由下式計(jì)算： / 將D=90mm、d=30mm、 [p]=1.2、Kv =1代入上式得 Q=6782.4 N 參考文獻(xiàn) [1] 機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo) 清華大學(xué)曹金榜等主編 [2] 機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè) 東方紡織工學(xué)院等主編 [3] 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組主編 [4] 金屬切削機(jī)床概論 （教材） [5] 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) （教材）