畢業(yè)設(shè)計(jì)論文臥式車床主軸箱設(shè)計(jì)

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1、臥式車床主軸箱設(shè)計(jì) 摘 要 金屬切削機(jī)床又稱為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”，習(xí)慣上稱為機(jī)床。機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化建設(shè)中起著重大的作用。機(jī)床技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝部”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重大作用。 車床借助于轉(zhuǎn)動(dòng)的工件對(duì)著刀具來(lái)切去金屬材料。車床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)體表面，如外圓柱面、內(nèi)圓柱面、錐形表面、端面、切槽、切斷、車螺紋、鉆孔、鉸孔等；在車床上采用特殊的裝置，還可以進(jìn)行鏜削、磨削、研磨、拋光等。在一般機(jī)械制造企業(yè)中，車床占機(jī)床總數(shù)的20%～35%。 本論文主要設(shè)計(jì)臥式車床的主軸箱。設(shè)計(jì)摘要如下

2、：確定主傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，論證并確定合理的結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖，擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)圖；根據(jù)已知條件對(duì)傳動(dòng)件進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，對(duì)主要傳動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)算；確定傳動(dòng)軸的空間位置及各個(gè)零件的裝配關(guān)系。 關(guān)鍵詞：機(jī)床，車床，主軸箱，轉(zhuǎn)速圖 HORIZONTAL LATHE HEADSTOCKS DESIGN ABSTRACT The metal-cutting machine tool is called “the machine tool” or “the machine”, in custom is called engine bed. The engine bed is playing t

3、he significant role in the national economy modernization. The engine bed technical levels height have become weighs one of national industry modernization level important symbols. The machine tool industry is the machine-building industry “the logistics department”, “the total craft department”, to

4、 national economy development important function The lathe with the aid of treats the cutting tool in the rotation work piece to slice the metallic material. The lathe mainly uses in processing each kind of solid of revolution surface, like the outer annulus cylinder, the internal bore cylinder, th

5、e cone-shape surface, the end surface, the grooving, the cut-off, the cutting thread, the drill hole, ream and so on; Uses the special installment in the lathe, but may also carry on, the grinding, the attrition, polishing boring and so on. In the common machine manufacture enterprise, the lathe acc

6、ounts for the engine bed total 20%~35%. Present paper main design horizontal lathes headstock. The design abstract is as follows: The definite master drives movement design, proves and determined that the reasonable structure network and the speed change diagram, draft the kinematic scheme; To pass

7、es on the moving parts according to the datum to carry on the design and the computation, carries on the checking calculation to the main transmission; Definite drive shafts space position and each components assembly relations. KEY WORDS: Engine bed, Lathe, Headstock, Speed change diagram 目

8、　錄 前　言 1 第1章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 5 1.1 主軸變速范圍的確定 5 1.2 公比的確定 5 1.3 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)的確定 5 1.4 結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的確定 6 1.4.1 確定結(jié)構(gòu)式 6 1.4.2 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 7 1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖 8 1.5.1 選定電動(dòng)機(jī) 8 1.5.2 變速組分析 8 1.5.3 確定軸數(shù)，繪制轉(zhuǎn)速圖 8 1.6 各變速組齒輪傳動(dòng)副齒數(shù)的確定 10 1.6.1 Ⅰ軸—Ⅱ軸變速組齒輪 10 1.6.2 Ⅱ軸—Ⅲ軸變速組齒輪 11 1.6.3 Ⅲ軸—Ⅳ軸變速組齒輪 11 1.6.4 Ⅳ軸—Ⅴ軸變速組齒輪 11 1.6.5 高速分支

9、Ⅲ軸—Ⅵ軸變速組齒輪 12 1.6.6 低速分支Ⅴ軸—Ⅵ軸變速組齒輪 12 1.7核算轉(zhuǎn)速誤差 13 1.8繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 14 第2章 傳動(dòng)零件的初步計(jì)算 16 2.1 帶傳動(dòng)計(jì)算 16 2.2 各軸傳遞功率的計(jì)算 20 2.3 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 21 2.4 傳動(dòng)軸直徑的估算 23 2.5 齒輪模數(shù)的初步計(jì)算 27 2.6 主軸尺寸參數(shù)的確定 30 第3章 零件的驗(yàn)算 34 3.1 對(duì)Ⅰ軸——Ⅱ軸小齒輪的驗(yàn)算 34 3.1.1 接觸疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算 34 3.1.2 彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算 36 3.2 主軸剛度的驗(yàn)算 37 3.2.1 剛度標(biāo)準(zhǔn) 37 3.2

10、.2 主軸上的載荷 37 3.2.3 主軸前端撓度的驗(yàn)算 39 3.2.4 主軸前軸承傾角的驗(yàn)算 46 3.3 主軸前軸承疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算 48 第4章 離合器的計(jì)算 50 結(jié)　論 53 謝 辭 54 參考文獻(xiàn) 55 前　言 1.金屬切削機(jī)床及其在國(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，所以又稱為“工作母機(jī)”或“工具機(jī)”，習(xí)慣上簡(jiǎn)稱為機(jī)床。 現(xiàn)代社會(huì)中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量的產(chǎn)品，日益廣泛地使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備

11、，諸如鑄造、鍛造、焊接、切削加工和各種特種加工設(shè)備等。由于切削加工是將金屬毛坯加工成具有一定形狀、尺寸和表面質(zhì)量的零件的主要加工方法，在加工精密零件時(shí)，目前主要是依靠切削加工來(lái)達(dá)到所需的加工精度和表面質(zhì)量。機(jī)床是現(xiàn)代化機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。所以，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%～60%。機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。 機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，而機(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

12、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)中起著重大的作用。機(jī)床技術(shù)水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。 一個(gè)國(guó)家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造工業(yè)為各部門(mén)提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與武備，即各種機(jī)器、儀器和工具等。然而，一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)械制造業(yè)必須要由一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)作后盾。機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝部”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重大作用。因此，許多國(guó)家都十分重視本國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。 2.機(jī)床的工藝范圍 機(jī)床可實(shí)現(xiàn)三個(gè)主要功能：1.

13、牢固地支持工件或者刀架和刀具；2.提供工件和刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；3.提供一定范圍的走刀和切削速度。 機(jī)床的工藝范圍是指適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力。它大致包含這些內(nèi)容：機(jī)床可以完成的工序種類；所加工零件的類型、材料和尺寸范圍；機(jī)床的生產(chǎn)率和加工零件的單件成本；毛坯種類；適用的規(guī)模；加工精度和表面粗糙度。 3.車床簡(jiǎn)介 （1）.車床的用途 車床借助于轉(zhuǎn)動(dòng)的工件對(duì)著刀具來(lái)切去金屬材料。車床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)體表面，如外圓柱面、內(nèi)圓柱面、錐形表面、端面、切槽、切斷、車螺紋、鉆孔、鉸孔等；在車床上采用特殊的裝置，還可以進(jìn)行鏜削、磨削、研磨、拋光等。在一般機(jī)械制造企業(yè)中，車床占機(jī)床總數(shù)的20%～35

14、%。在車削過(guò)程中，工件隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具與工件始終接觸，基本上無(wú)沖擊現(xiàn)象，可以采用很高的切削速度，切削過(guò)程連續(xù)、平穩(wěn)，生產(chǎn)效率高。根據(jù)零件的使用要求，車削加工等級(jí)可達(dá)到IT11～I(xiàn)T6，表面粗糙度Ra值為12.5～0.8μm。 （2）.臥式車床的工藝范圍 臥式車床的工藝范圍很廣，它能完成多種多樣的加工工序：加工各種軸類、套同類和盤(pán)類零件上的回轉(zhuǎn)表面，如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成型回轉(zhuǎn)面；車削端面及各種常用螺紋；還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔和滾花等工作。 臥式車床的萬(wàn)能性較大，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜而且自動(dòng)化程度低，在加工形狀比較復(fù)雜的工件時(shí)，換刀較麻煩，加工過(guò)程中的輔助時(shí)間較多，所以適用

15、于單件、小批量生產(chǎn)及修理車間等。 （3）.車床主軸箱的簡(jiǎn)介 主軸箱內(nèi)部裝有主軸和變速、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。主軸箱的功能是支承主軸，將動(dòng)力經(jīng)變速、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳給主軸，使主軸按規(guī)定的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)。主軸右端安裝用來(lái)裝夾工件的頂尖或卡盤(pán)等。主軸徑向及軸向跳動(dòng)會(huì)影響工件的旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，是衡量車床精度的主要指標(biāo)。 4.本設(shè)計(jì)的目的和要求 （1）.本設(shè)計(jì)的目的 本設(shè)計(jì)是在學(xué)完大學(xué)的基礎(chǔ)技術(shù)課和專業(yè)課之后進(jìn)行的一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)普通車床的主軸箱。其目的： 1〉.培養(yǎng)綜合運(yùn)用和鞏固擴(kuò)大已學(xué)過(guò)的知識(shí)，以提高理論聯(lián)系實(shí)踐的綜合分析、設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。 2〉.培養(yǎng)收集、閱讀、分析和運(yùn)用資料的能力，以

16、提高獨(dú)立工作的能力。 3〉.使自己在擬定傳動(dòng)和變速的結(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。 4〉.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。 5〉.使自己掌握機(jī)床設(shè)計(jì)的方法和步驟，以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與編制技術(shù)文件的能力。 （2）.本設(shè)計(jì)的要求 有關(guān)設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的具體技術(shù)要求如下： 1〉. 部件裝配圖 部件裝配圖，用以表明該部件的全部機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)工作原理、每個(gè)零件的功用、形狀、尺寸、位置、相互聯(lián)接的方法、配合性質(zhì)及運(yùn)動(dòng)關(guān)系。零件要標(biāo)注零件號(hào)、參數(shù)和數(shù)量

17、。并用羅馬字標(biāo)注各軸軸號(hào)。 主軸箱展開(kāi)圖，是將傳動(dòng)關(guān)系，通過(guò)各軸線轉(zhuǎn)折的縱向展開(kāi)而成的軸系裝配圖。展開(kāi)圖上要標(biāo)注配合件的配合尺寸和配合性質(zhì)、影響軸向轉(zhuǎn)配尺寸的軸向尺寸。主軸箱展開(kāi)圖用一張A0號(hào)圖紙繪制。 橫向剖面（或剖視）圖是確定各軸的空間位置并表明操縱機(jī)構(gòu)、制動(dòng)及潤(rùn)滑裝置等的布置與結(jié)構(gòu)的裝配圖。允許作階梯剖視或局部剖面，以盡可能地表示出操縱機(jī)構(gòu)。在橫向剖面圖上還要標(biāo)注嚙合齒輪的中心距，主軸軸線至基面的距離，箱體剖面輪廓尺寸等。橫向剖面圖有A-A剖面圖和B-B剖面圖，用A0號(hào)圖紙繪制。 主軸部件圖主要確定主軸上安裝零件形狀、大小，及各部件間的安裝尺寸，公差等。主軸部件圖用A1號(hào)圖紙繪制。

18、 2〉. 零件工作圖 任何機(jī)器都是由零件組成的，機(jī)器零件又是按著它的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行制造和檢驗(yàn)的，所以零件工作圖是機(jī)器制造的基本依據(jù)。它應(yīng)正確簡(jiǎn)明地表示出零件的形狀、大小、構(gòu)造、精度、表面粗糙度、形位公差和技術(shù)條件等。在設(shè)計(jì)中繪制了兩張零件圖，撥叉零件圖和齒輪零件圖，二者均用A3號(hào)圖紙繪制。 3〉. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)用以論證設(shè)計(jì)方案的正確性，是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)。 5.本設(shè)計(jì)的內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括： 1〉.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的機(jī)床用途、規(guī)格、極限轉(zhuǎn)速，確定公比、求出主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)、確定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)、繪制轉(zhuǎn)速圖、確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)、計(jì)算主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差

19、并核算主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差是否在合理范圍內(nèi)、繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 2〉.動(dòng)力設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的電動(dòng)機(jī)功率，進(jìn)行帶傳動(dòng)的計(jì)算，確定皮帶型號(hào)及根數(shù)、計(jì)算各軸傳遞的功率、計(jì)算出傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速、估算傳動(dòng)軸的直徑、初步計(jì)算齒輪的模數(shù)、確定主軸尺寸參數(shù)；驗(yàn)算齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度、驗(yàn)算主軸剛度、驗(yàn)算主軸前軸承疲勞壽命、計(jì)算摩擦片式離合器的尺寸和摩擦片數(shù)。 3〉.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主傳動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸組件、箱體、操縱結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑與密封等的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。即繪制裝配圖（包括主軸箱展開(kāi)圖、剖面圖、主軸組件圖）和零件工作圖。 4〉.編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第1章 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

20、 1.1 主軸變速范圍的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，得知，。 變速范圍可由下式求得： （1-1） 由（1-1）式計(jì)算得變速范圍為： 1.2 公比的確定 規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)公比>1，并且規(guī)定相對(duì)速度損失的最大值不大于50%，則相應(yīng)不大于2，所以。 為了簡(jiǎn)化機(jī)床設(shè)計(jì)和使用，規(guī)定了幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值這些是2或10的某次方根。 對(duì)于中小型通用機(jī)床，常取公比=1.26或1.41。 本設(shè)計(jì)考慮到適當(dāng)減小相對(duì)速度損失，選取=1.26。 1.3 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)的確定 確定了變速范圍和公比后，可由下式求出主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z：

21、 （1-2） 式中：——變速范圍； ——傳動(dòng)系統(tǒng)的公比。 由（1-2）式計(jì)算得主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)為： 取主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z=24。 1.4 結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的確定 1.4.1 確定結(jié)構(gòu)式 因?yàn)樽兯俜秶^(guò)了連續(xù)串聯(lián)傳動(dòng)的允許變速范圍50。因此，采用串并聯(lián)式傳動(dòng)（分支傳動(dòng)）結(jié)構(gòu)。因?yàn)檐嚧残枰?、反轉(zhuǎn)，從動(dòng)帶輪軸上需要安裝一個(gè)摩擦片式離合器，它必須占據(jù)一定的長(zhǎng)度，同時(shí)摩擦片必須有相當(dāng)?shù)闹睆絹?lái)傳遞扭矩，從而導(dǎo)致主動(dòng)齒輪尺寸一定大于被動(dòng)齒輪尺寸，而形成升速傳動(dòng)。從結(jié)構(gòu)上考慮，轉(zhuǎn)速偏高

22、會(huì)引起摩擦片式離合器振動(dòng)，因此，從電機(jī)到從動(dòng)帶輪軸需要降速。同時(shí)，傳動(dòng)鏈上第一變速組兩個(gè)傳動(dòng)副而第二變速組三個(gè)傳動(dòng)副。 此分支結(jié)構(gòu)可以由低速分支和高速分支并聯(lián)組成。 在傳動(dòng)系統(tǒng)中采用背輪機(jī)構(gòu)擴(kuò)大主軸的變速范圍。 根據(jù)具體情況，低速分支得到主軸轉(zhuǎn)速16～800，共18級(jí)，公比=1.26，結(jié)構(gòu)式為，其中主軸出現(xiàn)6級(jí)重復(fù)轉(zhuǎn)速。高速分支得到主軸轉(zhuǎn)速900～2800，共6級(jí)，公比=1.26，結(jié)構(gòu)式為。高速分支與低速分支采用背輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)換，這樣擴(kuò)大了變速范圍。 查[3]第17頁(yè)表1-5 得本設(shè)計(jì)的24級(jí)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列為：低速分支：16，20，25，31.5，40，50，63，80，100，125，16

23、0，200，250，315，400，500，630，800 共18級(jí)轉(zhuǎn)速；高速分支：900，1120，1400，1800，2240，2800 共6級(jí)轉(zhuǎn)速。 1.4.2 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 根據(jù)結(jié)構(gòu)式畫(huà)出結(jié)構(gòu)網(wǎng)。應(yīng)該遵循“前少后多”、“前緊后松”、“前緩后急”的原則，并且考慮前面的設(shè)計(jì)內(nèi)容。 結(jié)構(gòu)網(wǎng)見(jiàn)圖1-1。這是主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)，是從動(dòng)帶輪軸到主軸的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。 圖1-1 24級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng) 由圖中可以看出，在第一變速組兩個(gè)傳動(dòng)副（因?yàn)樵诘谝蛔兯俳M的主動(dòng)軸上要安裝一個(gè)摩擦式離合器，并且第一變速組是升速。），第二變速組三個(gè)傳動(dòng)副，在第三變速組中有低速分支和高速分支兩個(gè)分支，高

24、速分支直接到達(dá)主軸，得到6級(jí)高速轉(zhuǎn)速，而低速分支經(jīng)過(guò)第三變速組和第四變速組后，再經(jīng)過(guò)一對(duì)齒輪得到18級(jí)低速轉(zhuǎn)速。 1.5 繪制轉(zhuǎn)速圖 1.5.1 選定電動(dòng)機(jī) 一般的普通車床，多采用Y系列封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。Y系列電動(dòng)機(jī)高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。選用Y132S2-2電動(dòng)機(jī)。其額定功率為7.5，滿載轉(zhuǎn)速為2900 。 1.5.2 變速組分析 該車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的總降速比為，每個(gè)降速變速組的最小降速比為，則總降速比為，這樣是無(wú)需增加降速的定比傳動(dòng)，為使Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速降低，及其它變速組變速緩慢，以減少結(jié)構(gòu)的徑向尺寸，在電動(dòng)機(jī)到Ⅰ軸之間增加一對(duì)的

25、降速帶傳動(dòng)，這樣有利于機(jī)床設(shè)計(jì)，也有利于主軸箱徑向和軸向尺寸的減少。 在低速分支上最后一對(duì)齒輪采用斜齒輪傳動(dòng)，會(huì)使主傳動(dòng)穩(wěn)定，主軸精度有所提高。高速分支與低速分支的轉(zhuǎn)換通過(guò)一個(gè)背輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，此機(jī)構(gòu)可擴(kuò)大變速范圍。 1.5.3 確定軸數(shù)，繪制轉(zhuǎn)速圖 本設(shè)計(jì)需要6根軸，再加上電動(dòng)機(jī)軸，24級(jí)轉(zhuǎn)速，畫(huà)出轉(zhuǎn)速圖見(jiàn)圖1-2。 由圖1-2分析可知：Ⅰ軸有1種轉(zhuǎn)速，從電動(dòng)機(jī)到Ⅰ軸的傳動(dòng)比為： 圖1-2 24級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖 ；Ⅱ軸有2種轉(zhuǎn)速，即從Ⅰ軸到Ⅱ軸有兩種傳動(dòng)比：=1.19，=1.50；Ⅲ軸有6種轉(zhuǎn)速，即從Ⅱ軸到Ⅲ軸有三種傳動(dòng)比：=1，，；Ⅳ軸有12種轉(zhuǎn)速，即從Ⅲ軸到Ⅳ軸有兩種

26、傳動(dòng)比：=1，；Ⅴ軸有18種轉(zhuǎn)速，從圖中可以知道，從Ⅳ軸到Ⅴ軸有兩種傳動(dòng)比：=1，；Ⅵ軸（主軸）有24種轉(zhuǎn)速，高速分支6種轉(zhuǎn)速，從Ⅲ軸到Ⅵ軸有一種傳動(dòng)比：，低速分支18種轉(zhuǎn)速，即從Ⅴ軸到Ⅵ軸有一種傳動(dòng)比：。 1.6 各變速組齒輪傳動(dòng)副齒數(shù)的確定 多軸變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各變速組間的齒數(shù)和可以由下式確定： （1-3） 式中：——同一變速組中最小傳動(dòng)比； ——同一變速組中最小齒輪的齒數(shù)； ——變速組間的最大齒數(shù)和，取。 1.6.1 Ⅰ軸—Ⅱ軸變速組齒輪 Ⅰ軸—Ⅱ軸變速組的齒輪，因?yàn)橐惭b一個(gè)離合器，齒數(shù)要選的大一些

27、，為了避免根切現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，取。 由式（1-3）得： 查[3]書(shū)第36頁(yè)表2 確定合理的齒數(shù)和=99。 =40，則==99-40=59； =45，則==99-45=54。 1.6.2 Ⅱ軸—Ⅲ軸變速組齒輪 為了避免根切現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，取。 由式（1-3）得： 查[3]書(shū)第36頁(yè)表2 確定合理的齒數(shù)和=80。 =40，則==80-40=40； =23，則==80-23=57； =31，則==80-31=49。 1.6.3 Ⅲ軸—Ⅳ軸變速組齒輪 為了避免根切現(xiàn)象，同時(shí)滿足傳動(dòng)比的要求，取。 由式（1-3）得： 查

28、[3]書(shū)第36頁(yè)表2 確定合理的齒數(shù)和=100。 =20，則==100-20=80； =50，則==100-50=50。 1.6.4 Ⅳ軸—Ⅴ軸變速組齒輪 為了避免根切現(xiàn)象，同時(shí)滿足傳動(dòng)比的要求，且要滿足有6級(jí)轉(zhuǎn)速重復(fù)，取。 由式（1-3）得： 查[3]書(shū)第36頁(yè)表2 確定合理的齒數(shù)和=100。 =20，則==100-20=80； =50，則==100-50=50。 1.6.5 高速分支Ⅲ軸—Ⅵ軸變速組齒輪 此處僅有一個(gè)傳動(dòng)比 。 為了避免根切現(xiàn)象，同時(shí)滿足傳動(dòng)比的要求，取。 由式（1-3）得： 查[3]書(shū)第36頁(yè)表2 確定合理的齒數(shù)和=

29、113。 =50，則==113-50=63。 1.6.6 低速分支Ⅴ軸—Ⅵ軸變速組齒輪 此處僅有一個(gè)傳動(dòng)比。 為了避免根切現(xiàn)象，同時(shí)滿足傳動(dòng)比的要求，取。 由式（1-3）得： 此對(duì)齒輪為斜齒輪，取此對(duì)斜齒輪的螺旋角。 保證Ⅲ軸—Ⅵ軸與Ⅴ軸—Ⅵ軸的中心距相等，即 若模數(shù)相等，即，則。 查[3]書(shū)第36頁(yè)表2 齒數(shù)和=111。 =29，則==111-29=82。 1.7核算轉(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)該超過(guò)，即 （1-4） 式中：——主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速，； ——主軸的標(biāo)

30、準(zhǔn)轉(zhuǎn)速, ； ——傳動(dòng)系統(tǒng)的公比。 1. 最小轉(zhuǎn)速誤差 主軸的最小實(shí)際轉(zhuǎn)速為： 由（1-4）式得， 2. 最大轉(zhuǎn)速誤差 主軸的最大實(shí)際轉(zhuǎn)速為： 由（1-4）式得， 綜上所述，主軸轉(zhuǎn)速的誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)。 1.8繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖1-3 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖和各傳動(dòng)副齒輪的齒數(shù)按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)械制圖》中的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（GB4460—84）繪制出傳動(dòng)系統(tǒng)圖，圖中按運(yùn)動(dòng)順序畫(huà)出由電動(dòng)機(jī)經(jīng)各傳動(dòng)軸至主軸的傳動(dòng)系統(tǒng)。傳動(dòng)軸上的齒輪軸向位置大致與展開(kāi)圖相對(duì)應(yīng)，畫(huà)出了軸承的符號(hào)，標(biāo)出了軸號(hào)、齒輪的齒數(shù)、皮帶輪的直徑、電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率和

31、轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1-3。 車床的正、反轉(zhuǎn)是通過(guò)一個(gè)空套齒輪實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)由Ⅰ軸傳到Ⅶ軸，通過(guò)Ⅶ軸上的空套齒輪將運(yùn)動(dòng)傳到Ⅱ軸上。 第2章 傳動(dòng)零件的初步計(jì)算 2.1 帶傳動(dòng)計(jì)算 帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 帶傳動(dòng)的主要失效形式是打滑和帶的疲勞破壞，因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是在保證帶傳動(dòng)不打滑的前提下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。 1. 確定設(shè)計(jì)功率 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率、載荷的性質(zhì)和每天工作時(shí)間等因素來(lái)確定設(shè)計(jì)功率： （2-1） 式中：——工作情況系數(shù)； ——電動(dòng)機(jī)的額定功率

32、，。 由以上設(shè)計(jì)內(nèi)容可知，電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132S2—2，額定功率為，查[4]第142頁(yè)表9—13 ，取工作情況系數(shù)。 則，設(shè)計(jì)功率為 因此，設(shè)計(jì)功率為。 2. 選擇帶型 根據(jù)設(shè)計(jì)功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速，查[4]第143頁(yè)圖9—8 得，帶型為A型普通V帶。 3. 確定帶輪直徑 初選小帶輪直徑。 查[4]第134頁(yè)表9—7 得，可初選小帶輪直徑； 大帶輪的轉(zhuǎn)速；傳動(dòng)比。 大帶輪直徑： 查[4]第134頁(yè)表9—7 得，選大帶輪直徑。 實(shí)際傳動(dòng)比為： 大帶輪實(shí)際轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤差 因此，此帶輪直徑是允許的。 4. 驗(yàn)算帶速

33、可用下式計(jì)算帶速： （2-2） 式中：——帶速，； ——帶輪的基準(zhǔn)直徑，； ——帶輪的轉(zhuǎn)速，。 用公式（2-2）計(jì)算帶速 因?yàn)?因此帶速合適。 5. 確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 由初定中心距，取。 根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式計(jì)算所需帶的長(zhǎng)度： （2-3） 式中：——帶的初算長(zhǎng)度，； ——初定中心距，； 、——主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑，。 則根據(jù)公式（2-3）得： 查[4]第129頁(yè)圖9—3

34、得，取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度。 由下式可以計(jì)算實(shí)際中心距： （2-4） 式中：——實(shí)際中心距，； ——帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，； ——帶的初算長(zhǎng)度，。 則，實(shí)際中心距為： 6. 驗(yàn)算小帶輪的包角 由下式可以計(jì)算帶輪上的包角： （2-5） 式中：——小帶輪的包角； ——實(shí)際中心距，； 、——主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑，。 則，小帶輪上的包角為： 因此，小帶輪的包角合適。 7. 計(jì)算帶的根數(shù) 由下式可以計(jì)算V帶的

35、根數(shù): (2-6) 式中：——V帶的根數(shù)； ——電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)功率，； ——單根V帶所能傳遞的基本額定功率，； ——基本額定功率增量，； ——包角系數(shù)，是考慮包角不是時(shí)對(duì)傳動(dòng)的影響； ——長(zhǎng)度系數(shù)，考慮帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度不為特定長(zhǎng)度時(shí)是對(duì)傳動(dòng)的影響。 由小帶輪的直徑，小帶輪的轉(zhuǎn)速，查[4]第139頁(yè)表9—9 得基本額定功率； 由傳動(dòng)比，小帶輪的轉(zhuǎn)速，查[4]第140頁(yè) 表9—10 得基本額定功率增量； 由小帶輪的包角，查[4]第145頁(yè)表9—14 得包角系數(shù)； 由帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，查[4]第145頁(yè)表9—15 得長(zhǎng)度系數(shù)。 因

36、此，由公式（2-6）得，帶的根數(shù)為： 取 Z=3根。 2.2 各軸傳遞功率的計(jì)算 由下式可以計(jì)算出各個(gè)軸的傳遞功率： （2-7） 式中：——電動(dòng)機(jī)的額定功率，； ——從電動(dòng)機(jī)到該軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積（不計(jì)該軸軸承上的效率）。 查[5]第32頁(yè)得，V型帶的帶傳動(dòng)效率為0.96，未磨齒的齒輪傳動(dòng)效率為0.98，磨齒的齒輪的傳動(dòng)效率為0.99，斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)效率為0.985，圓錐滾子軸承的傳動(dòng)效率為0.99，向心球軸承的傳動(dòng)效率為0.995，推力球軸承的傳動(dòng)效率為

37、0.99。 用、、、、、分別表示V型帶的帶傳動(dòng)效率、向心球軸承的傳動(dòng)效率、未磨齒的齒輪傳動(dòng)效率、圓錐滾子軸承的傳動(dòng)效率、斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)效率、推力球軸承的傳動(dòng)效率。 Ⅰ軸的傳遞功率為： Ⅱ軸的傳遞功率為： Ⅲ軸的傳遞功率為： 高速分支，Ⅵ軸的傳遞功率為： 低速分支，Ⅳ軸的傳遞功率為： Ⅴ軸的傳遞功率為：

38、 Ⅵ軸的傳遞功率為： 2.3 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 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。查[3]第54頁(yè)表2-2 得中型車床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速可按下式確定： （2-8） 式中：——主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速，； ——主軸的最小轉(zhuǎn)速，； ——傳動(dòng)系統(tǒng)的公比，。 由公式（2-8）得主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為： 根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列得到，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)為。 圖2-1 傳

39、動(dòng)系統(tǒng)齒輪編號(hào)圖 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速為主軸第一個(gè)（低的）三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)的轉(zhuǎn)速。中間傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可先找出該傳動(dòng)件有幾級(jí)轉(zhuǎn)速，再找其中傳遞全部功率的是哪幾級(jí)，最后從中確定傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速。 1. 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速。圖2-1中的齒輪12的計(jì)算轉(zhuǎn)速為，齒輪22的計(jì)算轉(zhuǎn)速為。 2. 對(duì)于Ⅴ軸有18級(jí)轉(zhuǎn)速：2260、1781、1414、1131、891、707、565.5、452、353、283、226、178、141、113、89、71、56、45。主軸在80以上的轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，所以確定轉(zhuǎn)速226為Ⅴ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。圖2-1中的齒輪18的計(jì)算轉(zhuǎn)速為，齒輪20的計(jì)算轉(zhuǎn)速為，齒輪

40、21的計(jì)算轉(zhuǎn)速為。 3. 對(duì)于Ⅳ軸有12級(jí)轉(zhuǎn)速：2260、1781、1414、1131、891、707、565.5、452、353、283、226、178。Ⅴ軸在226以上的轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率。若經(jīng)的傳動(dòng)比傳動(dòng)時(shí)，Ⅳ軸在226以上的轉(zhuǎn)速能傳遞全部功率，若經(jīng)的傳動(dòng)比傳動(dòng)時(shí)，Ⅳ軸在891以上的轉(zhuǎn)速能傳遞全部功率，所以確定轉(zhuǎn)速226為Ⅳ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。圖2-1中的齒輪14的計(jì)算轉(zhuǎn)速為，齒輪16的計(jì)算轉(zhuǎn)速為，齒輪21的計(jì)算轉(zhuǎn)速為。 4. 對(duì)于Ⅲ軸有6級(jí)轉(zhuǎn)速：2260、1781、1414、1131、891、707。Ⅳ軸在226以上的轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率。若經(jīng)的傳動(dòng)比傳動(dòng)時(shí)，Ⅲ軸在891以上的轉(zhuǎn)速能傳

41、遞全部功率，若經(jīng)的傳動(dòng)比傳動(dòng)時(shí)，Ⅲ軸的全部轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，所以確定轉(zhuǎn)速707為Ⅲ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。圖2-1中的齒輪6的計(jì)算轉(zhuǎn)速為，齒輪8的計(jì)算轉(zhuǎn)速為，齒輪10的計(jì)算轉(zhuǎn)速為，齒輪13、15、11的計(jì)算轉(zhuǎn)速為。 5. 對(duì)于Ⅱ軸有兩級(jí)轉(zhuǎn)速：2260、1781。Ⅱ軸的兩級(jí)轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，所以確定轉(zhuǎn)速707為Ⅱ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。圖2-1中的齒輪2的計(jì)算轉(zhuǎn)速為,齒輪4的計(jì)算轉(zhuǎn)速為，齒輪5、7、9的計(jì)算轉(zhuǎn)速為。 6. Ⅰ軸只有一級(jí)轉(zhuǎn)速：1531，又能傳遞全部功率，所以Ⅰ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為1531。齒輪1、3的計(jì)算轉(zhuǎn)速為。 2.4 傳動(dòng)軸直徑的估算 由下式可估算出各傳動(dòng)軸及主軸的直徑：

42、 （2-9） 式中：——軸的估算直徑，； ——軸的傳遞功率，； ——軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，； ——每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角。 1. 主軸直徑估算 取 齒輪22處的直徑估算： 齒輪12處的直徑估算： 主軸具體的直徑，由后面的設(shè)計(jì)進(jìn)一步計(jì)算得到。 2. Ⅴ軸直徑估算 取 齒輪18、20、21處的直徑估算：

43、 取齒輪18、20、21處的直徑=40。 3. Ⅳ軸直徑估算 取 齒輪14、17、19處的直徑估算： 齒輪16處的直徑估算： 因?yàn)辇X輪14與齒輪16是雙聯(lián)齒輪，所以齒輪14、16、17、19處的直徑取=40。 4. Ⅲ軸直徑估算 取 齒輪6處的直徑估算： 齒輪8處的直徑估算：

44、 齒輪10處的直徑估算： 因?yàn)辇X輪6、齒輪8與齒輪10是三聯(lián)齒輪，所以取=40。 齒輪13、15、11處的直徑估算： 取齒輪13、15、11處的直徑=40。 5. Ⅱ軸直徑估算 取 齒輪2處的直徑估算： 齒輪4處的直徑估算： 取齒輪2、4處的直徑=30。

45、 齒輪5、7、9處的直徑估算： 取齒輪5、7、9處的直徑=30。 6. Ⅰ軸直徑估算 取[]=1 齒輪1、3處的直徑估算： 取齒輪1、3處的直徑=25。多片式摩擦離合器處的直徑取=30。 2.5 齒輪模數(shù)的初步計(jì)算 一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪進(jìn)行計(jì)算，按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，并且要考慮結(jié)構(gòu)尺寸的關(guān)系。 （2-10） 式中：——按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得的模數(shù)，； ——電機(jī)的功率

46、，； ——齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)）=6～10； ——小齒輪齒數(shù)； ——小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，； ——齒輪副傳動(dòng)比（大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比）， “”，外嚙合取“+”號(hào)，內(nèi)嚙合取“-”號(hào)； ——許用接觸應(yīng)力，。 1. Ⅰ軸——Ⅱ軸齒輪模數(shù) 由以上設(shè)計(jì)可得，；取8；此變速組中小齒輪為齒輪2，；；；查[5]第40頁(yè)表11 得齒輪選用45鋼，熱處理選用高頻淬火，其許用應(yīng)力為。由公式（2-10）得： 查[4]第174頁(yè)表11-2 取。 2. Ⅱ軸——Ⅲ軸齒輪模數(shù) 由以上設(shè)計(jì)可得，；取8；此變速組中小齒輪為

47、齒輪7，；；；查[5]第40頁(yè)表11 得齒輪選用45鋼，熱處理選用高頻淬火，其許用應(yīng)力為。由公式（2-10）得： 查[4]第174頁(yè)表11-2 取。 3. 高速分支，Ⅲ軸——Ⅵ軸齒輪模數(shù) 由以上設(shè)計(jì)可得，；取8；此變速組中小齒輪為齒輪12，；；；查[5]第40頁(yè)表11 得齒輪選用45鋼，熱處理選用高頻淬火，其許用應(yīng)力為。由公式（2-10）得： 查[4]第174頁(yè)表11-2 取。 4. Ⅲ軸——Ⅳ軸齒輪模數(shù) 由以上設(shè)計(jì)可得，；取8；此變速組中小齒輪為齒輪13，；；；查[5]第40頁(yè)表11 得齒輪選用45鋼，熱處理選用高頻淬火，其許用應(yīng)力

48、為。由公式（2-10）得： 查[4]第174頁(yè)表11-2 取。 5. Ⅳ軸——Ⅴ軸齒輪模數(shù) 由以上設(shè)計(jì)可得，；取8；此變速組中小齒輪為齒輪17，；；；查[5]第40頁(yè)表11 得齒輪選用45鋼，熱處理選用高頻淬火，其許用應(yīng)力為。由公式（2-10）得： 查[4]第174頁(yè)表11-2 取。 6. Ⅴ軸——Ⅵ軸齒輪模數(shù) 由以上設(shè)計(jì)可得，；取8；此變速組中小齒輪為齒輪21，；；；查[5]第40頁(yè)表11 得齒輪選用45鋼，熱處理選用高頻淬火，其許用應(yīng)力為。由公式（2-10）得： 查[4]第174

49、頁(yè)表11-2 取。 2.6 主軸尺寸參數(shù)的確定 1. 主軸前、后軸徑的確定 根據(jù)機(jī)床主參數(shù)按下式可確定主軸的前軸頸直徑： （2-11） 式中：——主軸的前軸頸直徑，； ——機(jī)床主參數(shù)（機(jī)床最大加工直徑），。 主軸后軸頸的直徑可根據(jù)前軸頸直徑按下面的經(jīng)驗(yàn)公式確定： （2-12） 式中：——主軸后軸頸的直徑，； ——主軸的前軸頸直徑，。 此設(shè)計(jì)的主參數(shù)。 主軸前軸頸直徑 取主軸前軸頸直徑。 主軸后軸頸直徑

50、 取主軸后軸頸直徑。 2. 主軸內(nèi)孔直徑的選擇 主軸內(nèi)孔主要用于通過(guò)棒料、夾緊刀具或工件用的拉桿、冷卻管等。大型、重型機(jī)床的空心主軸，還可減輕重量。確定孔徑d的原則是在滿足對(duì)空心主軸孔徑的要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求下盡量取大一些。 普通車床 。 主軸前軸頸處內(nèi)孔直徑 取主軸前軸頸處內(nèi)孔直徑。 主軸后軸頸處內(nèi)孔直徑 取主軸前軸頸處內(nèi)孔直徑。 3. 主軸前端懸伸量的選擇 主軸前端懸伸量是指主軸前支

51、承徑向反力作用點(diǎn)到主軸前端受力作用點(diǎn)之間的距離。無(wú)論從理論分析還是從實(shí)際測(cè)試的結(jié)果來(lái)看，主軸懸伸量值愈小愈能提高主軸部件的剛度。因此確定主軸懸伸量的原則是在滿足結(jié)構(gòu)要求的前提下，盡可能取小值。 查[3]第89頁(yè)表3-13 得： 則主軸前端懸伸量 取主軸前端懸伸量。 4. 主軸合理跨距的選擇 根據(jù)綜合變量和前、后支承的剛度之比求出主軸支承的最佳跨距，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，常由于結(jié)構(gòu)上的限制，實(shí)際跨距，這樣就造成主軸部件的剛度損失，當(dāng)時(shí)，剛度損失不大（5%左右），應(yīng)認(rèn)為在合理范圍之內(nèi)，稱為合理跨距。 根據(jù)[3]第90頁(yè)的描述，又因?yàn)楹筝S承內(nèi)徑小于前軸承內(nèi)

52、徑，所以，取前、后支承的剛度之比。 綜合變量可用下式計(jì)算得到： （2-13） 式中：——綜合變量； ——主軸材料的彈性模量，各種鋼材的均在左右，； ——主軸截面的平均慣性矩，； ——前支承的剛度，； ——主軸前端懸伸量，。 查[3]第92頁(yè)表3-14 得 主軸材料的彈性模量； 主軸截面的平均慣性矩 由公式（2-13）得 此主軸的綜合變量為： 查[3]第90頁(yè)圖3-34 得，所以最佳跨距為。 合理跨距為。

53、 由圖1-3，得跨距，因此，此設(shè)計(jì)需要三支承。 第3章 零件的驗(yàn)算 3.1 對(duì)Ⅰ軸——Ⅱ軸小齒輪的驗(yàn)算 3.1.1 接觸疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算公式為： （3-1） 式中：——傳遞的額定功率，，； ——電動(dòng)機(jī)的功率，； ——從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算齒輪的傳動(dòng)功率； ——所要計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，； ——初算的齒輪模數(shù)，； ——齒寬，； ——小齒輪的齒數(shù)； ——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，， “+”用于外嚙合，“-”用于內(nèi)嚙合 ——壽命系

54、數(shù)，； ——工作期限系數(shù)： （3-2） ——齒輪在機(jī)床工作期限（）內(nèi)的總工作時(shí)間（），對(duì)于中型機(jī)床的齒輪取，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為，為該變速組的傳動(dòng)副數(shù)； ——基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，鋼和鑄鐵件：接觸載荷取，彎曲載荷； ——疲勞曲線指數(shù)，鋼和鑄鐵件：接觸載荷取，彎曲載荷，對(duì)正火、調(diào)質(zhì)及整體淬硬件取，對(duì)表面淬硬??； ——轉(zhuǎn)速變化系數(shù)； ——功率利用系數(shù)； ——材料強(qiáng)化系數(shù)； ——工作狀況系數(shù)，主運(yùn)動(dòng)（中等沖擊）取。 ——?jiǎng)虞d荷系數(shù)； ——齒向載荷分布系數(shù)；

55、 ——許用接觸應(yīng)力，。 根據(jù)上面的設(shè)計(jì)可知，Ⅰ軸——Ⅱ軸的小齒輪的齒數(shù)；小齒輪的齒寬為；；；；； 工作期限系數(shù)： 查[6]第67頁(yè)表32 得；查[6]第69頁(yè)表33 得 ；查[6]第70頁(yè)表34 得；壽命系數(shù)為： ??；查[6]第65頁(yè)表28 精度等級(jí)取7級(jí)，齒輪材料為45鋼，熱處理為高頻淬火，圓周線速度為： 則，查得； 查[6]第65頁(yè)表29 得，軸的剛度較高，齒輪非對(duì)稱布置，則；。 由公式（3-1）得： 因此，齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度足夠。 3.1.2 彎曲疲勞強(qiáng)度

56、的驗(yàn)算 彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算公式為： （3-3） 式中：——齒形系數(shù)； ——許用彎曲應(yīng)力，。 其它符號(hào)的意義同公式（3-1）中的字母。 ，工作工作期限系數(shù)： 查[6]第69頁(yè)表33 得=0.90；查[6]第70頁(yè)表34 得=0.77；其余符號(hào)的值同公式（3-1）。 壽命系數(shù)為： 查[6]第64頁(yè)表27 得；查[6]第40頁(yè)表11 得。 由公式（3-3）得： 因此，齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。 3.2 主軸剛度的驗(yàn)算

57、 3.2.1 剛度標(biāo)準(zhǔn) 1.主軸前端撓度允許值 對(duì)于普通車床，，為主軸前后支承跨距。 在此設(shè)計(jì)中，。 主軸前端撓度允許值 2.主軸在前軸承處的傾角允許值 查[6]第37頁(yè)表39 得主軸在前軸承處的傾角允許值。 3.2.2 主軸上的載荷 1.主切削力 主切削力可由下式算出： （3-4） 式中：——主軸所受的主切削力，； ——主軸的功率，； ——切削試件的直徑，； ——主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，。 查[6]第75頁(yè)表42 得，；。 由公式（3-4）得主切削力

58、為： 2.徑向切削力和走刀力 徑向切削力和走刀力分別可由下面兩式求得： （3-5） （3-6） 由公式（3-5）得 徑向切削力 由公式（3-6）得 走刀力 3.齒輪傳動(dòng)力 齒輪傳動(dòng)力 （3-7） 式中：——主軸上大齒輪的模數(shù)，； —

59、—主軸上大齒輪的齒數(shù)。 其它符號(hào)的意義同公式（3-4）。 由公式（3-7）得齒輪的傳動(dòng)力為： 4.作用在主軸前端部的彎矩、和 （3-8） 由公式（3-8）得 3.2.3 主軸前端撓度的驗(yàn)算 求解三支承主軸結(jié)構(gòu)的支反力是一個(gè)靜不定問(wèn)題，借助《材料力學(xué)》中梁的變形條件，得到一個(gè)補(bǔ)充方程才可解

60、出支反力。 1. 豎直平面內(nèi)的撓度 將主軸三支承中去掉一個(gè)支承，以該支承的支反力作為軸的外載荷，再按兩支承軸的計(jì)算公式計(jì)算。如圖3-1中分圖所示的三支承軸，將其中的中間支承C去掉成為兩支承軸如圖3-1中分圖所示。在V平面內(nèi)，外載荷使C點(diǎn)產(chǎn)生的撓度，可按下式計(jì)算： （3-9） 考慮只有C點(diǎn)的支反力作用下，軸變形產(chǎn)生的撓度如圖4-1中分圖所示。按[6]第80頁(yè)表46， 可寫(xiě)出下式： （3-10） 如果忽略支承處的彈性變形和配合間隙，則根據(jù)軸的變形條件在C點(diǎn)的綜合撓度應(yīng)為0，因此

61、 （3-11） 圖3-1 三支承主軸V平面內(nèi)計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖中， =514，=156，=790，=670，=285，=385，=120（主軸前端懸伸量） 由公式（3-9）、（3-10）、（3-11）得C支承的支反力為： 如圖3-2所示，由可得到支承B的支反力為： 圖3-2 V平面前后軸承支反力計(jì)算簡(jiǎn)圖 在豎直平面上，力的合力為0，，可以求出支承A的支反力： V平面內(nèi)

62、P點(diǎn)的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3-1的分圖所示。 只考慮時(shí)主軸前端P點(diǎn)撓度為： 只考慮時(shí)主軸前端P點(diǎn)撓度為： 只考慮時(shí)主軸前端P點(diǎn)撓度為： 只考慮時(shí)主軸前端P點(diǎn)撓度為： 在V平面內(nèi)，主軸前端的撓度為： 2. 水平平面內(nèi)的撓度 將主軸三支承中去掉一個(gè)支承，以該支承的支反力作為軸的外載荷，再按兩支承軸的計(jì)算公式計(jì)算。如圖3-3中分圖所示的三支承軸，將其中的中間支承C去掉成為兩支承軸如圖3-3中分圖所示。在

63、V平面內(nèi)，外載荷使C點(diǎn)產(chǎn)生的撓度，可按下式計(jì)算： （3-12） 圖3-3 三支承主軸H平面內(nèi)計(jì)算簡(jiǎn)圖 圖中，=790，=670，=285，=385，=120（主軸前端懸伸量） 考慮只有C點(diǎn)的支反力作用下，軸變形產(chǎn)生的撓度如圖4-3中分圖所示。按[6]第80頁(yè)表46， 可寫(xiě)出下式： （3-13） 如果忽略支承處的彈性變形和配合間隙，則根據(jù)軸的變形條件在C點(diǎn)的綜合撓度應(yīng)為0，因此 （3-14） 由公式（3-12）、（3-13）、（3

64、-14）得C支承的支反力為： 如圖3-4所示，由 可得到支承B的支反力為： 圖3-4 H平面前后軸承支反力計(jì)算簡(jiǎn)圖 在水平平面上，力的合力為0，即： ，可以求出支承A的支反力： H平面內(nèi)的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3-3的分圖所示。 只考慮時(shí)主軸前端P點(diǎn)撓度為： 只考慮時(shí)主軸前端P點(diǎn)撓度為： 只考慮時(shí)主軸前端P點(diǎn)撓度為： 在H平面內(nèi)，主軸前端的撓度為： 3. 主軸前端的總撓度

65、 主軸前端的總撓度符合撓度剛度標(biāo)準(zhǔn)，主軸剛度合格。 3.2.4 主軸前軸承傾角的驗(yàn)算 1. 豎直平面內(nèi)的傾角 V平面內(nèi)A點(diǎn)傾角的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3-1的分圖所示。 只考慮時(shí)主軸前軸承A點(diǎn)傾角為： 只考慮時(shí)主軸前軸承A點(diǎn)傾角為： 只考慮時(shí)主軸前軸承A點(diǎn)傾角為： 只考慮時(shí)主軸前軸承A點(diǎn)傾角為： 在V平面內(nèi)，主軸前軸承的

66、傾角為： 2. 水平平面內(nèi)的傾角 H平面內(nèi)A點(diǎn)傾角的計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3-3的分圖所示。 只考慮時(shí)主軸前軸承A點(diǎn)傾角為： 只考慮時(shí)主軸前軸承A點(diǎn)傾角為： 只考慮時(shí)主軸前軸承A點(diǎn)傾角為： 在H平面內(nèi)，主軸前軸承的傾角為： 3. 主軸前軸承的總傾角 主軸前端的總傾角符合傾角剛度標(biāo)準(zhǔn)，主軸剛度合格。 因此，主軸剛度足夠。 3.3 主軸前軸承疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算 驗(yàn)算額定壽命的計(jì)算公式為： （3-15） 式中：——設(shè)計(jì)要求的滾動(dòng)軸承工作期限，一般取10000～15000小時(shí)，重型機(jī)床或精密機(jī)床可取20000～30000小時(shí)； ——滾動(dòng)軸承的額定動(dòng)載荷，； ——工作情況系數(shù)； ——功率利用系數(shù)； ——平均當(dāng)量動(dòng)載荷，； ——速度系數(shù)，；