車床主傳動系統(tǒng)設(shè)計

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1、 目錄 目錄 ................................................................................... I 1，項目背景分析 ............................................................ 1 2，研究計劃要點與執(zhí)行情況 ....................................... 2 3，項目關(guān)鍵技術(shù) ............................................

2、................ 3 4，具體研究內(nèi)容與技術(shù)實現(xiàn) ....................................... 4 4.1 機床的規(guī)格及用途 .................................................................. 4 4.2 運動設(shè)計 .................................................................................. 4 4.2.1 確定極限轉(zhuǎn)速 ...................

3、............................................. 4 4.2.2 確定公比 ........................................................................ 4 4.2.3 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) ................................................................ 4 4.2.4 確定結(jié)構(gòu)式 .........................................................

4、........... 4 4.2.5 繪制轉(zhuǎn)速圖 .................................................................... 5 4.2.6 繪制傳動系統(tǒng)圖 ............................................................ 5 4.3 傳動零件的初步計算 .............................................................. 9 4.3.1 傳動軸直徑初定 ...........

5、................................................. 9 4.3.2 主軸軸徑直徑的確定 .................................................. 10 4.3.3 齒輪模數(shù)的初步計算 .................................................. 10 4.3.4 限制級討論 .................................................................. 11 4.4 關(guān)

6、鍵零部件校核 .................................................................... 12 4.4.1 主軸靜剛度驗算 .......................................................... 12 4.4.2 傳動軸Ⅱ的彎曲剛度驗算 .......................................... 18 4.4.3 直齒圓柱齒輪的應(yīng)力計算 ..........................................

7、22 5，技術(shù)指標(biāo)分析 .......................................................... 25 5.1 傳動系統(tǒng)圖的設(shè)計 ................................................................ 25 5.2 齒輪齒數(shù)、模數(shù)的選擇 ........................................................ 25 5.3 軸徑、孔徑的選擇 ............................................

8、.................... 25 5.4 其他零部件、細(xì)節(jié) ................................................................ 26 6，存在的問題與建議 27 參考文獻(xiàn) 28 1，項目背景分析 本項目旨在設(shè)計一款無絲杠車床。車床主要用于加工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件，以圓柱體為主。 在機械制造及其自動化專業(yè)的整體教學(xué)計劃中， 綜合課程設(shè)計 II 是一個及其重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，目的是為了鍛煉學(xué)生機械結(jié)構(gòu)

9、的設(shè)計能力，這是機械類學(xué)生最重要的設(shè)計能力；同時，機床位制造工業(yè) “母機 ”結(jié)構(gòu)典型，適合作為作為課程設(shè)計內(nèi)容。 2，研究計劃要點與執(zhí)行情況 機械制造及其自動化專業(yè)的綜合課程設(shè)計 2，是以車床主傳動系統(tǒng)為設(shè)計內(nèi)容，完成展開圖和截面圖各一張及相關(guān)計算，并撰寫報告。 設(shè)計內(nèi)容要求 圖紙工作量：畫兩張圖 展開圖（ A0 ）：軸系展開圖。其中摩擦離合器、制動和潤滑不要求畫，但要求掌握，操縱機構(gòu)只畫一個變速手柄。 截面圖（ A1）：畫剖面軸系布置示意圖 （包括截面外形及尺寸，車床標(biāo)中心）。 標(biāo)注：中心距、配合尺寸、定位尺寸、中心高（車

10、床） 、外形尺寸。 標(biāo)題欄和明細(xì)欄 主軸端部結(jié)構(gòu)按標(biāo)準(zhǔn)畫 編寫課程設(shè)計報告。 3，項目關(guān)鍵技術(shù) 減速箱內(nèi)各級減速比分配、轉(zhuǎn)速圖的選取，傳動系統(tǒng)齒輪的分布。齒輪模數(shù)齒數(shù)齒寬的選取為本次設(shè)計應(yīng)首要解決的內(nèi)容，解決以上問題可以使機床主軸箱大體分布得到解決。 主軸箱內(nèi)傳動件的空間布置是極其重要的問題， 變速箱內(nèi)各傳動軸的空間布置首先要滿足機床總體布局對變速箱的形狀和尺寸的限制， 還要考慮各軸受力情況，裝配調(diào)整和操縱維修的方便。其中齒輪的布置與排列是否合理將直接影響主軸箱的尺寸大小、結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可能性，以及變速操縱的方便性。主軸傳動中的合理布置也很

11、重要。合理布置傳動件在主軸上的軸向位置，可以改善主軸的受力情況，減小主軸變形，提高主軸的抗振性。 4，具體研究內(nèi)容與技術(shù)實現(xiàn) 4.1 機床的規(guī)格及用途 本設(shè)計機床為臥式機床， 其級數(shù) Z=11，最小轉(zhuǎn)數(shù) nmin=26.5r/min，轉(zhuǎn)速公比 φ=1.41，驅(qū)動電動機功率 P=4Kw。主要用于加工鋼以及鑄鐵有色金屬，采用高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷材料做成的刀具。 4.2 運動設(shè)計 4.2.1 確定極限轉(zhuǎn)速 根據(jù)設(shè)計參數(shù)，主軸最低轉(zhuǎn)速為 26.5r/min，級數(shù)為 11，且公 比 φ=1.41 于是可以得到主軸的轉(zhuǎn)速分

12、別為： 26.5，37.5，53，75，106， 150，212，300，425， 600，850r/min ，則轉(zhuǎn)速的調(diào)整范圍 N max 850 （4-1） Rn = == 32.08 N min 26.5 4.2.2 確定公比 根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)，公比 φ=1.41。 4.2.3 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)速級數(shù) Z=11。 4.2.4 確定結(jié)構(gòu)式 按照主變速傳動系設(shè)計的一般原則，選用結(jié)構(gòu)式 11=3123 25 （4-2） 其最后擴大組的變速范

13、圍 Rn = φ5 = 1.415 = 5.57 < 8 （4-3） 符合要求。初定其最大傳動比 umax ；最小傳動比 min =1.41 u =1/4， 在要求范圍內(nèi)。 4.2.5 繪制轉(zhuǎn)速圖 （ 1）選定電動機 根據(jù)設(shè)計要求，機床功率為 4KW ，最高轉(zhuǎn)速為 1000r/min，可以選用 Y132M2-8 ，其同步轉(zhuǎn)速為 1000r/min，滿載轉(zhuǎn)速為 960r/min，額定功率 5.5KW 。 （ 2）確定傳動軸軸數(shù) 傳動軸數(shù) =變速組數(shù) +定必傳動副數(shù) +1=

14、3+1+1=5 （ 3）繪制轉(zhuǎn)速圖 選取傳動組 c 的兩個傳動比分別為 Uc1=1/4，Uc2=1.41；傳動組 b 級比指數(shù)為 3，為了避免升速， 又不使傳動比太小， 取 Ub1=2.82，Ub2=1；傳動組 a 可取 Ua1=1/2，Ua2=1/1.41， Ua3=1。 轉(zhuǎn)速圖見圖 4-1。 4.2.6 繪制傳動系統(tǒng)圖 （ 1）確定變速組齒輪傳動副的齒數(shù) 變速組 a 有三個傳動副，其傳動比分別為 Ua1=1/2，Ua2=1/1.41，Ua3=1，取其倒數(shù)，分別按 U=1，1.41，2 查常用傳動比適用齒數(shù)表， 取 Sz=72，則主

15、動輪齒數(shù)分別為 36，30， 24，則三個傳動副齒輪齒數(shù)為 36:36， 30:42，24:48。 同理，變速組 b，Sz=80，齒數(shù) 40:40，21:59；變速組 c，Sz=94， 齒數(shù) 55:39， 19:75。 圖 4-1 轉(zhuǎn)速圖 詳細(xì) DWG 圖 紙 請 加：三 二 ③ 1 爸 爸 五 四

16、0 六 （ 2）核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差， 一般不超過 10（φ-1）%， 即 4.1%。帶傳動的傳動比為 125/200=0.625。 對于第一級轉(zhuǎn)速 n1=26.5r/min，其實際轉(zhuǎn)速 125 24 21 19 nmin ’= n u帶 ua ub uc = 960 = 27.05r/min 200 48 59 7

17、5 （4-4） 轉(zhuǎn)速誤差為 n ‘ -n 27.05-26.5 | = 2.08% （4-5） | 1 1 | = | n 1 26.5 在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，依次計算各級轉(zhuǎn)速誤差，結(jié)果如表4-1。 表 4-1 轉(zhuǎn)速誤差表 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 實際轉(zhuǎn)速 主軸轉(zhuǎn)速 是否在標(biāo)準(zhǔn) r/min r/min 誤差 值范圍之內(nèi) 26.5 27.05 2.08% √ 37.5 38.25 1.88% √ 53 54.28

18、 0.42% √ 75 79.17 1.00% √ 106 107.44 1.36% √ 150 151.5 1.00% √ 212 212.88 0.42% √ 300 300 0% √ 425 425.76 0.18% √ 600 600 0% √ 850 849.52 0.056% √ （ 2）核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差， 一般不超過 10（φ-1）%， 即 4.1%。帶傳動的傳動比為 125/200=0.625。 對于第

19、一級轉(zhuǎn)速 n1=26.5r/min，其實際轉(zhuǎn)速 nmin ’= n u ua ub uc = 960 125 24 21 19 = 27.05r/min 帶 200 48 59 75 轉(zhuǎn)速誤差為 | n ‘ -n 27.05-26.5 | = 2.08% 1 1 | = | 26.5 n 1 在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，依次計算各級轉(zhuǎn)速誤差，結(jié)果如表 4-1。 （ 3）傳動系統(tǒng)圖（圖 4-2）

20、 圖 4-2 傳動系統(tǒng)圖 4.3 傳動零件的初步計算 4.3.1 傳動軸直徑初定 由參考文獻(xiàn) [2] ，傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行計算 d = 91 4N （4-6） √ [ ] n j φ 其中 d—— 傳動軸直徑 N—— 該軸傳遞的功率 nj —— 該軸的計算轉(zhuǎn)速 由轉(zhuǎn)速圖可知，各軸的計算轉(zhuǎn)速： nj 主 =

21、75 r ?min ； nj Ⅲ = 106 r?min ； nj Ⅱ = 300 r?min ； nj Ⅰ = 600 r?min ； 初算各軸軸徑 4N 4 4 dⅠ = 91 √ [ φ] = 91 √ = 26.00mm nj Ⅰ 600 1 4N 4 4 = 91 √ = 30.92mm dⅡ = 91 √ [ φ] nj Ⅱ 300 1 4N 4 4 = 91 √ = 40.11mm dⅢ = 91

22、 √ [ φ] nj Ⅲ 106 1 4.3.2 主軸軸徑直徑的確定 主軸尺寸參數(shù)多由結(jié)構(gòu)上的需要而定， 由參考文獻(xiàn) [3] ，功率為 4KW 的臥式車床選用前軸徑為 70~105mm，選定為 100mm，后軸 徑 D2=（0.7~0.85）D1，取 80mm。 4.3.3 齒輪模數(shù)的初步計算 同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷量最重的小齒輪，按減緩的接觸疲勞強度公式進(jìn)行計算 3( μ1)N d mj = 16338 √φ Z 1 2 μ [ σ]2 n (mm) （4-7）

23、m j j 式中 mj—— 按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù)（ mm）； Nd—— 驅(qū)動電動機的功功率（ Kw ）； φm—— 齒寬系數(shù)， φm=B/m（ B 為齒寬， m 為模數(shù)），φm=6~10； μ——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比， μ≥1，外嚙合取 “ +，”內(nèi)嚙合取 “-”； nj —— 齒輪的計算轉(zhuǎn)速，見表 4-2； [ σj]—— 許用接觸應(yīng)力（MPa），齒輪材料為調(diào)質(zhì) 45 鋼表面淬火，許用接觸應(yīng)力 [ σj]=1370MPa。 表 4-2 齒輪計算轉(zhuǎn)速 齒輪 Z36 Z24 Z48

24、Z42 Z30 Z40 計算轉(zhuǎn)速 600 600 300 425 425 300 齒輪 Z21 Z59 Z55 Z19 Z39 Z75 計算轉(zhuǎn)速 300 106 106 78 106 75 初算各傳動組齒輪模數(shù) ?? = 1.71????；取 m=2.5mm； ???? ??????= 2.28????；取 m=3mm； ??????= 2.37????；取 m=4.5mm； 4.3.4 限制級討論 對于第二擴大組， 主軸軸徑較大， 前軸徑為 100mm，后軸徑為80mm。故安裝齒輪處軸外徑約為 90mm。

25、由參考文獻(xiàn) [3] ，軸上的小齒輪還要考慮到齒根和到它的鍵槽深處的最小尺寸應(yīng)大于基圓 齒厚，以防止斷裂，即其最小齒數(shù)應(yīng)滿足 Zmin≥ 1.03D/m+5.6。 對于主軸，選用單鍵槽，查得 D=100.8mm，若 m=4.5mm，Zmin=28.7＜39，滿足要求?？紤]到花鍵滑動與定位較容易，除主軸 和電動機軸外，其余軸均選用花鍵連接。第二擴大變速組在軸 III 上最小齒輪齒數(shù) Z=19，選用花鍵 646508；將 D=46mm 代入，m=4.5mm，Zmin=16.2＜19，滿足要求。故第二擴大變速組的模數(shù)取 m=4.5mm 對于第一擴大

26、變速組，在軸 II 上的最小齒數(shù) Z=21，選用花鍵636408，將 D=36mm 代入， m=3mm，Zmin =19.33＜ 21，滿足要求。第一擴大變速組在軸 III 上最小齒數(shù) Z=40，m=3mm，Zmin=21.4＜ 40，滿足要求。故第一擴大變速組的模數(shù)取 m=3mm。 對于基本組，在軸 II 上的最小齒數(shù) Z=36，將 D=36 代入，m=3mm，Zmin=18.0＜36，滿足要求。軸 I 為單鍵槽，查得 D=20mm，其最小齒數(shù) Z=24，則 Dmin=13.9＜ 24，滿足要求。故基本組模數(shù)取 m=2.5mm。 機床主傳動系統(tǒng)最小齒數(shù) Zmin=19，符合 17

27、＜Zmin ＜20，滿足條件。 機床主傳動系統(tǒng)最小極限傳動比 umin≥ 1/4，最大傳動比 umax≤2，中型機床最大齒數(shù)和 Smax=94，滿足要求。 4.4 關(guān)鍵零部件校核 4.4.1 主軸靜剛度驗算 （ 1）主軸支撐跨距 l 的確定 前端懸伸量 C ：主軸前端的懸伸長度，即從主軸外側(cè)前支撐中點（滾錐軸承及向心推力軸承則是接觸角法線與軸線的交點處）到主軸前端的距離。這里選定 C=108mm。 一般最佳跨距 ?? = ( 2~3 ) ，考慮到結(jié)構(gòu)以及 0

28、 ??= 216~325???? 支承剛度會因磨損而不斷降低，應(yīng)取跨距 l 比最佳支承跨距 l 0 大一 些，一般是 的 1.25~1.5 倍，再綜合考慮結(jié)構(gòu)的需要， 本設(shè)計取 ?? = l 0 0 350????。 （ 2）最大切削合力 P 的確定 最大圓周切削力 Pt 須按主軸輸出全功率和最大扭矩確定 Pt 2 955 104 N d ( N ) （ 4-8） D j n j 其中： N d —— 電動機額定功率  ( KW )

29、， N d  5.5KW  ； n —— 主傳動系統(tǒng)的總效率，  i  ，  i 為各傳動副、軸 i 1 承的效率，取  1； n j —— 主軸的計算轉(zhuǎn)速 (r / min) ，由前文計算結(jié)果，主軸的計算轉(zhuǎn)速為 75r/min ； D j —— 計算直徑 (mm) ，對于臥式車床， D j 為溜板上最大加工 直徑， ????= ( 0.5~0.6 ) ???? = (200~240)???? ，取 ????= 240????。 可以得到，

30、2 955 104 1 5.5 3 ?? ????= = 5.8 10 240 75 驗算主軸組件剛度時， 須求出作用在垂直于主軸軸線的平面內(nèi)的最大切削合力 P 。對于臥式升降臺銑床的銑削力，一般按端銑計算。 對于 普 通車 床切 削力 合力 P = 2 2 √???? + ?? ，總 切削 力 PΣ = 2 2 2 √?? + ?? + ??。則各切削分力比例關(guān)系大致為： ?? = 0.58?? = 3.36 103 ?

31、? ?? ?? ??= 0.27????= 1.57 103 ?? 2 2 3 2 2 2 則 10 ?? ， PΣ = √ + + = P = √?? + ???? = 6.7 ?? ?? ?? ?? 7.6610 3 ??。 （ 3）切削力作用點的確定 設(shè)切削力 P 的作用點到主軸前支撐的距離為 s s c w

32、(mm) （ 4-9） 其中： c —— 主軸前端的懸伸長度， C = 108mm ； w —— 對于普通車床， w = 0.4H = 80mm 。 可以得到， s = 188mm （ 4）齒輪驅(qū)動力 Q 的確定 齒輪傳動軸受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動力 Q 的作用而產(chǎn)生彎曲變 形，當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪時，其嚙合角 20 ，齒面摩 擦角 5.72 時，其彎曲載荷 Q 2.12 107 N (N) （4-10） mzn 其中： N —— 齒輪傳遞

33、的全功率 ( KW )，N=4KW ； m, z —— 該齒輪的模數(shù) (mm) 、齒數(shù)； n —— 該傳動軸的計算工況轉(zhuǎn)速 (r/ min) 。 可以得到， 4 = 2673?? Q = 2.12 107 4.5 94 75 （ 5）變形量允許值的確定 變形量允許值：對普通機床前端撓度的允許值 [ y0 ] ，目前廣泛 使用的經(jīng)驗數(shù)據(jù) y0 0.0002l( mm ) （4-11） 其中： l —— 主軸兩支撐間的

34、距離， l = 650mm 。 可以得到 [??0] < 0.13???? （ 6）滾動軸承徑向剛度計算 僅以滾動軸承的游隙為零時， 承受徑向載荷來計算軸承的徑向剛度，圓錐滾子軸承的徑向剛度 C3.01i 0.9 z0.9l00.8 R0.1 cos1.9 （4-12） 其中： I —— 滾動體列數(shù)； Z —— 每列中滾動體數(shù)； l0 —— 滾子有效長度 (mm) ； R —— 軸承的徑向負(fù)荷 (N) ； —— 軸承的接觸角 (deg) 。 可以得到， CA 3.01 10.9 160

35、.9 200.8 2420000.1 cos1.9 15 0.76 106 CB 3.01 10.9 200.9 240.8 4400000.1 cos1.9 15 1.25 106 （ 7）主軸組件前段撓度 yc 1)計算切削力 P 作用在 S 點引起主軸前端 c 點的撓度 ycsp 3sc2 c3 lsc (l s)(l c) sc ycsp P 6EI c 3EI CBl 2 CAl 2 ( mm) (4-13) 式中 E—— 抗拉彈性模量，鋼的 E 2.1 105

36、Mpa ； I c —— 為 BC 段慣性轉(zhuǎn)矩，對于主軸前端 4 63 4 I C d4 (1 4 ) 100 (1 ( 100 ) ) 6 64 64 4.14 10 N ； I —— 為 AB 段慣性轉(zhuǎn)矩，對于主軸前端 d 4 (1 4 ) 804 (1 ( 60 )4 ) 80 1.37 6 I 64 64 10 N ；

37、 雙支撐主軸徑向力計算簡圖 : 圖 4-3 主軸負(fù)載簡化模型 圖 4-4 主軸組件的計算簡圖 l = 650mm ， s = 188mm ，計算得 其余各參數(shù)定義與之前保持一致。代入計算，得： y csp P[ 3sc2 c3 lsc (l s)(l c) sc ]

38、 6EI c 3EI CB l 2 C Al 2 3 230 1502 1503 630 150 230 630 230 630 150 230 150 4598.6 [ 2.1 1011 4.14 106 3 2.1 1011 1.37 106 2066.7 6302 366.36 6302 6 0.05784mm

39、 其方向如圖 4-4 所示，沿 P 方向， P arctan( Pz / Py ) arctan(1/ 0.582) 59.8(deg) 其余各參數(shù)代入，得 ycspP 3sc2 c3 lsc (l s)(l c) sc 0.0281(mm) 6EI c 3EI CBl 2 CAl 2 2）計算力偶矩 M 作用在主軸前端 C 產(chǎn)生的撓度 yccm

40、 yccm M c2 lc (l c) c (mm) 6EI c 3EI CBl 2 CAl 2 (4-14) 代入數(shù)據(jù)得 詳細(xì) DWG 圖 紙 請 加：三 二 ③ 1 爸 爸 五 四 0 六 yccm 123.6 682 280 68 (280 68) 68 2.50 10 6 (mm)

41、 6EIc 3EI CBl 2 CAl 2 3）計算驅(qū)動力 Q 作用在兩支承之間時，主軸前端 c 點的撓度 ycmQ ycmQ Q bc(2l b)(l b) (l c)(l b) bc 2 (mm) 6EIl CB l 2 CAl (4-15) 代入式（ 4-15），得 ?? 10 3 mm ??????= 2.64

42、 4）主軸前端 c 點的綜合撓度 yc 水平坐標(biāo)軸 H 上的分量代數(shù)和為： ycy ycsp cos75.82 ycmQ cos154.28 yccm cos180 7.39 10 3 mm 垂直坐標(biāo)軸 V 上的分量代數(shù)和為： ycz ycsp sin 75.82 ycmQ sin1 54.28 yccm sin180 0.027mm 綜合撓度為： yc ycy 2 ycz 2 mm (4-16) 代入 yc 7.39 10 3 2 0.0272 0.

43、028 mm 由綜合撓度，可見 yc [ y0 ] ，故主軸通過校核。 4.4.2 傳動軸Ⅱ的彎曲剛度驗算 （ 1）齒輪驅(qū)動力  Q 的確定 齒輪傳動軸同時受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動力 Qa 和輸出扭矩的齒 輪驅(qū)動阻力 Qb 的作用而產(chǎn)生彎曲變形， 當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪， 其 嚙合角 20 ，齒面摩擦角 5.72 時，其彎曲載荷 Q 2.12 107 N (N) （4-17） mzn 其中： N —— 該齒輪傳遞的全功率 (KW) ，取 N = 4KW；

44、 m, z —— 該齒輪的模數(shù) (mm) 和齒數(shù)； n —— 該 傳動軸 的 計算 工況 轉(zhuǎn)速 (r/min) ，（ n naj nbj 或 nnaj nbj ）； naj —— 該軸輸入扭矩的齒輪計算轉(zhuǎn)速 (r/min) ； nbj —— 該軸輸出扭矩的齒輪計算轉(zhuǎn)速 (r/min) 。 （ 2）變形量允許值的確定 齒輪傳動軸的抗彎剛度驗算，包括軸的最大撓度，滾動軸承處及齒輪安裝處的傾角驗算。其值均應(yīng)小于允許變形量 [ y0 ] 及 [ ] 。 允許變形量可由參考文獻(xiàn) [3] 表 3.10

45、-7 查得： [ ] [ y] = ( 0.01~0.05 )m = ( 0.01~0.05 ) 3 = 0.03~0.15???? ， 取 y ， [θ] = 0.005rad 。 = 0.15???? （ 3）傳動軸Ⅱ的載荷分析 圖 4-5 傳動軸 II 載荷分布 從齒輪實現(xiàn)變速的傳動軸上， 每個齒輪在軸上的工作位置不同，使軸產(chǎn)生的最大撓度點不同，為了計算上的簡便，可以近似地以該 軸的中點撓度代替最大撓度，其最

46、大誤差不超過 3%。 兩支承的齒輪傳動軸，其中點撓度為 y 171.39 l 3 N (0.75 x2 x3 ) (mm) （4-18） D 4mzn 其中： l —— 兩支承間的跨距 (mm) ，l = 358mm ； D —— 該軸的平均直徑 (mm) ， D = 40mm ； x ai / l ai —— 齒輪 zi 的工作位置至較近支撐點的距離 ya —— 輸入扭矩的齒輪在軸的中點引起的撓度 yb —— 輸出扭矩的齒輪在軸的中點引起的撓度 其余各符號定義與前文一致。 可以得到，

47、 ??36 = 74 = 0.207 358 110 ??48 = 358 = 0.307 ?? = 136 = 0.380 42 358 ??40 = 114 = 0.318 358 ?? = 84 = 0.235 21 358 可以得到  （4-19） (mm) ； (mm) ； (mm) ； ??36?? = 171.39 358

48、 3 4 (0.75 0.2072 - 0.207 3 ) 404 2.5 36 300 = 2.9 10-5 ?? = 171.39 358 3 4 (0.75 0.3072 - 0.3073 ) 404 2.5 36 300 48?? = 1.1 10-4 ??42?? = 171.39 358 3 4 (0.75 0.3802 - 0.3803 ) 404 2.5 36 300 = 2.2 10-3

49、 ??40?? 358 3 4 (0.75 0.3182 - 0.3183 ) = 171.39 4 2.5 36 300 40 = 1.2 10-4 ?? 358 3 4 (0.75 0.2352 - 0.235 3 ) = 171.39 4 2.5 36 300 21?? 40 = 3.9 10-5 故 ?? 、 ?? 引起的中點撓度最大，在計算合成撓度時使用 42 40

50、 yay42a ， yb y20b 進(jìn)行計算。此時軸Ⅱ轉(zhuǎn)速為 300??/??????。 由參考文獻(xiàn) [2] ，中點的合成撓度 2 2???????????? （ ） ?? = √ 2 + ?? - ?? ?? ?? ?? 4-20 其中： yh —— 被驗算軸的中點合成撓度 (mm) ； —— 在橫截面上，被驗算的軸與其前、后傳動軸連心線的夾 角 ( ) ； —— 驅(qū)動力 Qa 和阻力 Qb 在橫截面上，兩向量合成時的夾角 ( ) 。 2( )( ) （ 4-21）

51、 可以得到 2( ) 180 2 (20 5.72) 128.56 可以得到 ?? = √ (2.210 -3 ) 2 + (1.2 10 -4 ) 2 - 2 2.2 10 -3 1.2 -4 10 ??????128.56= 5.2 10-6 mm 由綜合撓度，可見 yh [ yh ] ，滿足要求。 由參考文獻(xiàn) [2] ，傳動軸在支承點 A 、B 處的傾角 A 、 B AB 3y

52、h (rad) （ 4-22） l 可以得到， ?? = -???? = 3 5.2 10 -6 = 4.1 10-7 ?????? 38 可見 [ ] ，滿足要求，故不用計算傳動軸在齒輪處的傾角。 綜上，傳動軸Ⅱ通過校核。 4.4.3 直齒圓柱齒輪的應(yīng)力計算 在驗算變速箱中的齒輪應(yīng)力時， 選相同模數(shù)中承受載荷最大的，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗算。 一般對高速傳動齒輪主要驗算接觸應(yīng)力，對低速傳動齒輪主要驗算彎曲應(yīng)力。此處驗 算選擇 194.5，75 4.5 組齒輪。 由參考文獻(xiàn) [2] 式（ 9）和式（ 10）

53、，齒面接觸應(yīng)力 2088 10 3 u 1 K1 K 2 K 3 K s N [ j ] （4-23） j Mpa Zm uBn j 齒根彎曲應(yīng)力 191 10 5 K1 K 2K 3K s N w ] （4-24） w Mp a [ Zm2 BYnj 其中： m —— 初算得到的齒輪模數(shù) (mm) ，取 m = 3.5mm； N —— 傳遞的額定功率 (KW) ，N=4kW ； n —— 齒輪的計算轉(zhuǎn)速 (r/min) ，小

54、齒輪取 ?? = 300??/??????，大 j 1 齒輪取 ?? = 75??/??????； 2 u —— 大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比， u 1，外嚙合取 “＋”號，內(nèi)嚙合取 “－”號，此處 μ= 75 ； 19 Z —— 小齒輪的齒數(shù) ,Z = 19 ； B —— 齒寬 (mm) ，B = 36mm ； [ j ] —— 許用接觸應(yīng)力 (Mpa) ，由參考文獻(xiàn) [3] 表 3.4-41，齒輪 材料選用 45 鋼，高頻淬火，可得 [ j ] 1370Mpa ； [ w ] —— 許用 彎曲

55、 應(yīng)力 (Mpa) ，由參考 文獻(xiàn) [3] 表 3.4-41, [ w ] 354Mpa ； Ks —— 壽命系數(shù)； K s K T K N K n K q （4-25） KT —— 工作期限系數(shù)； K T 60n1T （4-26） m C0 T —— 齒輪在機床工作期限 Ts 內(nèi)的總工作時間 (h) ，對于中型 機床的齒輪， T 15000 ~ 20000h ，取?? ，同一變速組內(nèi) s ??=

56、20000? 的齒輪總工作時間可近似地認(rèn)為 T Ts ， p 為該變速組的傳動副數(shù)， p 取 p=2，則： ?? = 10000? ?? n —— 齒輪的最低轉(zhuǎn)速 (r/ min) ，小齒輪取 ?? = 106??/??????，大 1 1 齒輪取 ?? = 26.5??/??????， 2 C0 —— 基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，對于鋼和鑄鐵件， 接觸載荷取 C0 10 7 ， 彎曲載荷取 C0 2 10 6 ； m —— 疲勞曲線指數(shù)，接觸載荷取 m 3 ，彎曲載荷對正火、調(diào)質(zhì)及整體淬硬件取 m 6 ，對表面淬硬（高頻

57、、滲碳、氮化等）件取 m 9 ； Kn —— 轉(zhuǎn)速變化系數(shù) ???? = 0.92 ； K N —— 功率利用系數(shù)， ???? = 0.79； Kq —— 材料強化系數(shù)， ????= 0.75； Y —— 齒形系數(shù)， z=19，Y=0.386； K1 —— 齒向載荷分布系數(shù)， K1 1.05 ； K2 —— 動載荷系數(shù)， K 2 1.05 ； K3 ——工作狀況系數(shù)， K 3 1.3 。 可以得到 : ?? 60??1?? 9 60 106 10000 = 1.46 ???? = √ = √

58、 2 106 ??0 壽命系數(shù) : ????= ????????????????= 1.469 0.92 0.79 0.75 = 0.8 應(yīng)力計算結(jié)果： ??= 2088 103 ( 75 + 1) 1.05 1.05 1.3 0.8 4 √ 19 75 ?? 75 4.5 36 75 19 = 285??????≤[??] ?? = 1370MPa 191 105 ??1??2??3?????? ?? = ?? 2

59、 ?????????? 191 10 5 1.05 1.05 1.3 0.8 4 = 4.52 36 0.386 300 19 = 54.6??????≤[ ????] = 354MPa 191 105 1.05 1.05 1.3 1.259 5.5 79 42 32 0.51 75 122.5MPa [ F ] 因此滿足要求。 5，技術(shù)指標(biāo)分析 5.1 傳動系統(tǒng)圖的設(shè)計 主軸高轉(zhuǎn)速范圍的傳動比排列，可采用先降速后

60、升速的傳動，使總轉(zhuǎn)速和減小，以期降低噪聲。這種高速傳動采用先降后升，可使同一變速組的傳動比有升速有降速，有利于減小齒數(shù)和，齒輪線速度及中心距； 主軸高速傳動時，應(yīng)縮短傳動鏈，以減小傳動副數(shù)； 不采用噪聲大的錐齒輪傳動副； 前邊的變速組中的降速傳動比不宜采用極限值， 以避免增加徑向尺寸。最末變速組中可采用最小傳動比，特別是銑床以增加主軸的飛輪效應(yīng)。 5.2 齒輪齒數(shù)、模數(shù)的選擇 中型機床一般取 SZ 70~100 ， SZmax 120 ，機床主傳動系統(tǒng)齒 數(shù) Zmin18 ~ 20 ； 變速組內(nèi)所有齒輪的模數(shù)相同，并是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，初算齒輪模

61、數(shù)時應(yīng)選擇各組負(fù)荷最重的小齒輪進(jìn)行設(shè)計； 同時應(yīng)該考慮齒根到它的鍵槽深處的最小尺寸應(yīng)大于基圓齒 厚。 5.3 軸徑、孔徑的選擇 軸徑的設(shè)計需要在考慮扭矩的基礎(chǔ)上，綜合考慮軸用擋圈、軸承的選用，花鍵的加工和過度，齒輪、軸承、套筒等其他軸系部件的安裝等。同時應(yīng)該根據(jù)實際情況適當(dāng)?shù)靥砑舆^度軸段，增大軸肩高度等； 孔的大小需要在能夠安裝軸承的基礎(chǔ)上， 綜合考慮鏜刀加工路線，鉆孔時鉆頭能否順利進(jìn)行加工等問題。 5.4 其他零部件、細(xì)節(jié) 其他零部件的設(shè)計則需要在圖冊、 手冊的參考之下綜合考慮實際應(yīng)用情況。例如墊圈、擋圈的使用，螺

62、母的選擇，甩油環(huán)、油溝的設(shè)計，轉(zhuǎn)動體及非轉(zhuǎn)動體之間的間隙； 此外，需要考慮實際的配合關(guān)系，確定配合方式和配合對象； 同時，需要考慮實際加工所產(chǎn)生的空刀槽、 越程槽、月牙槽等。 6，存在的問題與建議 實踐是最好的老師， 希望在日常的教學(xué)當(dāng)中能夠理論與實踐綜合學(xué) 詳細(xì) DWG 圖 紙 請 加：三 二 ③ 1 爸 爸 五 四 0 六 指導(dǎo)書能夠減少錯誤，給學(xué)生給多的幫助。 參考文獻(xiàn) [1] 機械制造裝備設(shè)計：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2015.3 [2] 金屬切削機床課設(shè)指導(dǎo)書，哈爾濱工業(yè)大學(xué) . [3] 實用機床設(shè)計手冊，李洪，遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 . [4] 宋寶玉，王黎欽 . 機械設(shè)計：高等教育出版社， 2010.5 [5] 范云漲，陳兆年 . 金屬切削機床設(shè)計簡明手冊： 機械工業(yè)出版社， 1993 [6] 隋秀凜，高安邦 . 實用機床設(shè)計手冊：機械工業(yè)出版社， 2010.