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河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書
指導(dǎo)教師：孫有亮
設(shè)計(jì)題目：自制20T拉床設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)人：秦?zé)橓i
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
計(jì)算與說明
結(jié)果
前言
第一章 前言
機(jī)床是工作母機(jī)，機(jī)床制造業(yè)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要作用。建國初期，在優(yōu)先發(fā)展重工業(yè)的方針指導(dǎo)下，機(jī)床制造業(yè)迅速發(fā)展，按國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃建立了一大批機(jī)床制造廠，專業(yè)分工明確，機(jī)床型號(hào)齊全，形成了完整的通用機(jī)床制造體系。向各行各業(yè)提供了大量的工作母機(jī)，有力地推動(dòng)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。改革開放以來，國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，給機(jī)床制造業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也提出了更高的要求。然而由于長期在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的條件下組織生產(chǎn)，不能很快適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的要求，使國內(nèi)很多機(jī)床廠家陷入困境。借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)，明確我們的發(fā)展方向，迅速適應(yīng)市場需求，是我國機(jī)床制造業(yè)面臨的重要課題。專用機(jī)床一般用于大量生產(chǎn)，需要加工精度長期穩(wěn)定，因此，對(duì)其質(zhì)量的要求與通用機(jī)床有很大不同。
拉床是用拉刀加工工件各種內(nèi)外成型表面的機(jī)床。拉削時(shí)機(jī)床只有拉刀的直線運(yùn)動(dòng)，它是加工過程的主運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則靠拉刀本身的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。按工作性質(zhì)的不同，拉床可分為內(nèi)拉床、外拉床、連續(xù)拉床、側(cè)拉床等等。拉床一般都是液壓傳動(dòng)，它只有主運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單。液壓拉床的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無沖擊振動(dòng)，拉削速度可無級(jí)調(diào)節(jié)，拉力可通過壓力來控制。拉床的生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量好，精度一般為IT9-IT7，表面粗糙度Ra值為1.6-0.8um。但由于一把拉刀只能加工一種尺寸表面，且拉刀較昂貴，所以拉床主要用于大批量生產(chǎn)。
拉床的類型可分為以下幾種：內(nèi)拉床：用于拉削內(nèi)表面，如花鍵孔、方孔等。工件貼住端板或安放在平臺(tái)上，傳動(dòng)
設(shè)計(jì)項(xiàng)目
計(jì)算與說明
結(jié)果
總體設(shè)計(jì)
傳動(dòng)方案
布置簡圖
耐磨性
強(qiáng)度
螺桿強(qiáng)度
螺紋牙的強(qiáng)度
螺桿穩(wěn)定性計(jì)算
螺桿剛度計(jì)算
帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
渦輪蝸桿設(shè)計(jì)計(jì)算
凸緣計(jì)算
夾具結(jié)構(gòu)及性能設(shè)計(jì)分析
電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
軸承的選擇與計(jì)算
床身
軸承壽命計(jì)算
裝置的潤滑
軸的校核
機(jī)架的分析與設(shè)計(jì)
裝置帶著拉刀作直線運(yùn)動(dòng)，并由主溜板和輔助溜板接送拉刀。內(nèi)拉床有臥式和立式之分。前者應(yīng)用較普遍，可加工大型工件，占地面積較大；后者占地面積較小，但拉刀行程受到限制。外拉床：用于外表面拉削，主要有下列幾種：①立式外拉床，工件固定在工作臺(tái)上，垂直設(shè)置的主溜板帶著拉刀自上而下地拉削工件，占地面積較小。②側(cè)拉床，臥式布局,拉刀固定在側(cè)立的溜板上,在傳動(dòng)裝置帶動(dòng)下拉削工件，便于排屑，適用于拉削大平面、大余量的外表面，如氣缸體的大平面和葉輪盤榫槽等。③連續(xù)拉床，較多采用臥式布局，分為工件固定和拉刀固定兩類。前者由鏈條帶動(dòng)一組拉刀進(jìn)行連續(xù)拉削，適用于大型工件；后者由鏈條帶動(dòng)多個(gè)裝有工件的隨行夾具通過拉刀進(jìn)行連續(xù)拉削，適用于中小型工件。此外，還有齒輪拉床、內(nèi)螺紋拉床、全自動(dòng)拉床、數(shù)控拉床和多刀多工位拉床等。專業(yè)化，高精度的拉床也預(yù)示著它的高價(jià)位，但是在很多時(shí)候，中小型的工廠內(nèi)部需要使用拉床進(jìn)行機(jī)加工，但是如果買進(jìn)專業(yè)化的拉床，其所花的費(fèi)用對(duì)于所得利潤來說，成本太大，而且有時(shí)不需要那么高的精度要求，而使用這些拉床無疑是種浪費(fèi)。這就需要工廠內(nèi)部自己制造一些簡單的，可以完成一般的加工的拉床。而自制拉床無疑是個(gè)好的選擇，它的結(jié)構(gòu)很簡單，用材很少可以選擇一些標(biāo)準(zhǔn)件來組裝，僅有少部分沒有標(biāo)準(zhǔn)件的地方自己工程內(nèi)部加工制造也很容易。因而成本很低，對(duì)于中小型企業(yè)來說是最好不過的選擇了。本設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容是自制20T拉床設(shè)計(jì)，它是一種主要用于拉削零件內(nèi)孔、鍵槽的小型機(jī)械式拉床。結(jié)構(gòu)主要由床身、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、附屬裝置等組成。本設(shè)計(jì)要求達(dá)到結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)成本低，效率高，滿足工作性能，而且操作方便的目的。
第二章 總體設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)任務(wù)
本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容：自制20T拉床的設(shè)計(jì)。自制20T拉床設(shè)計(jì)是一種主要用于拉削零件內(nèi)孔、鍵槽的小型機(jī)械式拉床。結(jié)構(gòu)主要由床身、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、附屬裝置等組成。
本設(shè)計(jì)要求達(dá)到結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)成本低，效率高，滿足工作性能，而且操作方便的目的。
2.2設(shè)計(jì)目的
1．培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和技能，分析和解決機(jī)械工程實(shí)際問題的能力，熟悉生產(chǎn)技術(shù)工作的一般程序和方法。
2．培養(yǎng)學(xué)生懂得工程技術(shù)工作所必須的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟(jì)觀念，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。
3．培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究，查閱技術(shù)言文獻(xiàn)、資料、手冊(cè)，進(jìn)行工程計(jì)算、圖樣繪制及編寫技術(shù)文件的能力。
2.3主要內(nèi)容、研究方法、研究思路
（1）設(shè)計(jì)任務(wù)：自制20T拉床的設(shè)計(jì)計(jì)算
（2）技術(shù)要求：額定拉力20噸，
（3）工作要求：額定拉力20T，結(jié)構(gòu)主要由床身、動(dòng)力機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、附屬裝置等組成。本設(shè)計(jì)要求達(dá)到結(jié)構(gòu)合理，生產(chǎn)成本低，效率高，滿足工作性能，而且操作方便的目的
（4）設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)說明書不少于2萬字；工程繪圖量不少于折合成圖幅為A0號(hào)的圖紙3張；用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算與繪圖一般不少于2/3；查閱文獻(xiàn)15篇以上，翻譯與課題有關(guān)的外文資料，譯文字?jǐn)?shù)不少于3000字。
研究方法： 設(shè)計(jì)任務(wù)書為基礎(chǔ)，翻閱，查找工具書為輔，比較國內(nèi)外在機(jī)械式拉床設(shè)計(jì)方面的優(yōu)點(diǎn)及缺陷，在設(shè)計(jì)時(shí)借鑒和注意。
研究思路：先從大局著手，兼顧細(xì)節(jié)。首先明確設(shè)計(jì)任務(wù)，由相關(guān)的任務(wù)書和工具書確定設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案并確定其結(jié)構(gòu)形式；其次，查找主要技術(shù)參數(shù)，明確設(shè)計(jì)原則，由相關(guān)的公式進(jìn)行軸及各類零件的強(qiáng)度，穩(wěn)定性及壽命的校核計(jì)算；第三，進(jìn)行機(jī)架的設(shè)計(jì)，包括床身，加緊裝置形式的明確和對(duì)其強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性的校核計(jì)算。最后，全面分析設(shè)計(jì)結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求，完善各個(gè)細(xì)節(jié)。
2.4設(shè)計(jì)題目分析
2.4.1額定拉削力為20T
2.4.2.工作速度的設(shè)定
根據(jù)同類產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)和總體工作方案，選擇工作速度為1m/min，絲杠長度選為1800mm
工作裝置所需功率:
電動(dòng)機(jī)輸出功率:
取螺桿的導(dǎo)程：P=24mm,
則螺桿轉(zhuǎn)速為：n=
電動(dòng)機(jī)是機(jī)床工作的動(dòng)力源。是不可或缺的一個(gè)組成部分。電動(dòng)機(jī)的選擇正確與否直接關(guān)系到機(jī)床能否正常工作的問題。功率選擇大了則浪費(fèi)能源，提高了成本；小了則不能工作。封閉式小型三相異步電動(dòng)機(jī)自扇冷卻、封閉式結(jié)構(gòu)，能夠防止灰塵、水滴大量進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部?？梢宰鲆话愕尿?qū)動(dòng)源，即用于驅(qū)動(dòng)對(duì)啟動(dòng)性能、調(diào)速性能及轉(zhuǎn)差率無特殊要求的機(jī)器和設(shè)備；亦可以用于灰塵較多、水土飛濺的場所。根據(jù)同類產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)和計(jì)算要求，可以選擇電動(dòng)機(jī)為Y160L1-4，額定轉(zhuǎn)速為1458r/min,額定功率為15KW
則總傳動(dòng)比為:i=
由同類產(chǎn)品參考得來電動(dòng)機(jī)輸出功率的減速增扭過程采用二級(jí)減速方案。機(jī)械傳動(dòng)剛性大,為了增加柔性,改善過載對(duì)原動(dòng)機(jī)的沖擊，擬第一級(jí)采用V帶傳動(dòng)，傳動(dòng)比大約為1.2，傳動(dòng)效率為0.96；經(jīng)過第一級(jí)減速后，第二級(jí)減速采用蝸輪蝸桿減速機(jī)，傳動(dòng)比為20，傳動(dòng)效率為0.8；最終拉動(dòng)拉刀的是穿過機(jī)箱的絲杠螺母螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用兩條平衡支撐滑杠作為支撐，連接上裝拉刀的裝置。選擇渦輪蝸桿傳動(dòng)可以改變傳動(dòng)方向，可以選擇更大的傳動(dòng)比。選擇絲杠螺母螺旋傳動(dòng)可以把軸向轉(zhuǎn)動(dòng)改變?yōu)闄M向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。如此傳動(dòng)則可以完成拉床拉削工作需要。
2.5總體布置簡圖
總體布局采用三維立體空間布局，主要驅(qū)動(dòng)軸布置在機(jī)床的中央，主要工作機(jī)構(gòu)水平式布局安排，各工位工作在同一水平線上。原動(dòng)機(jī)布置在機(jī)架上方，工人操作平臺(tái)應(yīng)控制在1.2米左右，便于工人操作。
具體的工作順序?yàn)?電動(dòng)機(jī)將動(dòng)力傳給帶輪，帶輪將動(dòng)力傳給蝸輪蝸桿，蝸桿再將動(dòng)力傳給螺母，從而帶動(dòng)絲杠做直線運(yùn)動(dòng)，最后完成拉削運(yùn)動(dòng)。
總體布置簡圖如下：
圖2-1總體布置簡圖
A向
第三章 螺旋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇
螺旋傳動(dòng)利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求主要用來把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，同時(shí)傳遞動(dòng)力。
螺旋傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)：在主動(dòng)件上作用一較小力矩時(shí)，可使從動(dòng)件得到很大的軸向力；螺桿旋一周，螺母只移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程，可以得到大的減速比；傳動(dòng)均勻準(zhǔn)確，可以得到較高的傳動(dòng)精度；傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)反向自鎖；傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單。
3.1耐磨性計(jì)算
《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》（機(jī)械工業(yè)出版社）中查得
螺桿選用材料：40Cr Tr 200×64/2-8e
螺母 2CuAl9Fe4Ni4Mn2 （鑄鋁青銅）
滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)采用梯形螺紋
3.1.1. 螺桿中徑計(jì)算：
圖3-1
F —— 軸向載荷
A —— 螺紋的承壓面積（指螺紋工作面表面投影
到垂直于軸向力的平面上的面積）
d1 —— 螺紋小徑（單位為mm）
d2 —— 螺紋中徑（單位為mm）
d3 —— 螺紋大徑（單位為mm）
h —— 螺紋工作高度（單位為mm）
P —— 螺紋螺距（單位為mm）
H —— 螺母高度（單位為mm）
Z —— 螺紋工作圈數(shù) = H/P
滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的失效形式多為螺紋牙磨損，因此，螺桿直徑和螺母高度通常由耐磨性計(jì)算確定。傳力較大時(shí)，應(yīng)當(dāng)檢驗(yàn)螺桿危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度和螺牙的強(qiáng)度；要求自鎖時(shí)，應(yīng)校核螺紋副自鎖條件。要求運(yùn)動(dòng)精確時(shí)，還要校核螺桿剛度，此時(shí)，螺桿直徑往往由剛度確定。對(duì)于長徑比很大的受壓螺桿，應(yīng)校核其穩(wěn)定性?？紤]到螺桿受力情況復(fù)雜并有剛度和穩(wěn)定性問題，計(jì)算其螺紋部分的強(qiáng)度和剛度時(shí)截面積和慣性矩可按螺紋小徑計(jì)算。
《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》（機(jī)械工業(yè)出版社）中查得
設(shè)計(jì)公式：
（整體式螺母=1.2-12.5設(shè)計(jì)按經(jīng)驗(yàn)參考取值1.5）
對(duì)于矩形和梯形螺紋，h=0.5P，則
查表5-12《機(jī)械設(shè)計(jì)》（西北工業(yè)大學(xué)）
[P]取值10MPa
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表22.1-14：
取d2=128mm
公稱直徑d=140；螺距p=20；小徑d1=D1=116mm
3.1.2.螺母高度：
《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》（機(jī)械工業(yè)出版社）中查得
3.1.3.旋合圈數(shù)：
《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》（機(jī)械工業(yè)出版社）中查得 合格 取 Z=10
3.1.4.螺紋的工作高度：
《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》（機(jī)械工業(yè)出版社）中查得
3.1.3.工作強(qiáng)度：
式中， —— 螺紋螺距，為24mm。
—— 螺紋工作高度(mm)，梯形螺紋h=0.5P=12mm。
H—— 螺母高度。
所以滿足工作條件
3.2驗(yàn)算自鎖
螺紋升角 ：
由于系單頭螺紋
所以導(dǎo)程
，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（機(jī)械工業(yè)出版社）查得
3.3校核強(qiáng)度
由于螺母的材料一般比螺桿材料軟，所以磨損主要發(fā)生在螺母的螺紋牙表面?；瑒?dòng)螺旋的磨損與螺紋牙工作面上的壓強(qiáng)，滑動(dòng)速度，螺紋牙表面粗糙度以及潤滑狀態(tài)等因素有關(guān)。其中最主要的是螺紋牙工作面上的壓強(qiáng)，其他因素的影響尚無完善的計(jì)算方法。所以，耐磨性計(jì)算主要是限制螺紋牙工作面的壓強(qiáng)不超過許用值
3.3.1.螺桿強(qiáng)度的校核
壓力（或拉力）F和扭矩T的作用。螺桿危險(xiǎn)截面既有壓應(yīng)力，又有切應(yīng)力。因此校核螺桿強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的計(jì)算應(yīng)力σca.由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（西北工業(yè)大學(xué)）查得
或
式中：F —— 螺桿所受的軸向壓力，單位為N。
A —— 螺桿螺紋的危險(xiǎn)截面面積；A=πd12/4，單位為mm2。
Wτ —— 螺桿螺紋段的抗扭截面系數(shù)，
Wτ=πd13/16=Ad1/4，單位為mm3。
T —— 螺桿所受的扭矩，，
單位為N·mm 。
—— 螺桿材料的許用應(yīng)力，單位為MPa
表5-1《機(jī)械設(shè)計(jì)》（西北工業(yè)大學(xué)）查得
由式5-48 由表5-12取
查《機(jī)械工程材料手冊(cè)》（曹正明）
40Cr
σb
σs
HBS
980MPa
785 MPa
207
表3-1
查表5-13《機(jī)械設(shè)計(jì)》（西北工業(yè)大學(xué)）[σ]=σs/4=196.25
所以滿足工作條件。
3.3.2.螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算
螺紋牙多發(fā)生剪切和擠壓破壞，一般螺母的材料強(qiáng)度低于螺桿，故只需校核螺母螺紋牙的強(qiáng)度。
如圖3-1所示，如果將一圈螺紋沿螺母的螺紋大徑D（單位為㎜）處展開，則可看作寬度為πD的懸臂梁。假設(shè)螺母每圈螺紋所承受的平均壓力為F/z，并作用在以螺紋中徑D2（單位為㎜）為直徑的圓周上，則螺紋牙危險(xiǎn)截面a-a的剪切強(qiáng)度條件為
螺紋牙危險(xiǎn)截面a-a的彎曲強(qiáng)度條件為
式中：b —— 螺紋牙根部的厚度，單位為㎜，對(duì)于矩形螺紋，b=0.5P，對(duì)于梯形螺紋，b=0.65P，對(duì)于鋸齒形螺紋，b=0.75P，P為螺距；
—— 彎曲力臂，單位為㎜（=（D-D2）/2；
[τ] —— 螺母材料的許用切應(yīng)力，單位為MPa；
[σb] —— 螺母材料的許用彎曲應(yīng)力，單位為MPa
取z=12
螺桿：
；
螺桿抗彎強(qiáng)度：
抗剪強(qiáng)度：
螺母：
=30-40MPa； =40-70MPa
螺母抗剪強(qiáng)度：
螺母抗彎強(qiáng)度
所以滿足工作條件。
圖3-2螺紋牙簡圖
3.4螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算
對(duì)于長徑比大的受壓螺桿，當(dāng)軸向力F大于某一臨界值時(shí)，螺桿就會(huì)突然發(fā)生側(cè)向彎曲而喪失其穩(wěn)定性。因此，在正常情況下，螺桿承受的軸向力F必須小于臨界載荷Fcr。
根據(jù)螺桿的柔度值λS的大小選用不同的公式計(jì)算，
此處，μ為螺桿的長度系數(shù)； 為螺桿的工作長度，單位㎜；螺桿兩端支承時(shí)取兩支點(diǎn)的距離作為工作長度 ，螺桿一端以螺母支承時(shí)以螺母中部到另一端支點(diǎn)的距離作為工作度 ； 為螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑，單位為㎜；
若螺桿危險(xiǎn)截面面積 ；
則。
設(shè)計(jì)螺桿螺紋段的長度 為1800㎜；查表5-14《機(jī)械設(shè)計(jì)》（西北工業(yè)大學(xué)）取μ=0.70。則
；所以不必校核穩(wěn)定性。
3.5螺桿剛度計(jì)算：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：
軸向載荷產(chǎn)生的變形量：mm
轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的變形量：mm
導(dǎo)程變形總量：mm
式中：E=2.07 G=8.3
總變形量可以忽略，剛度滿足設(shè)計(jì)要求。
第四章 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
帶傳動(dòng)的主要失效形式即為打滑和疲勞破壞。因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)為：在保證帶傳動(dòng)不打滑的條件下，具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。
查《新遍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表4.1-2初擬選用普通V帶傳動(dòng)。注：以下均為《新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)》表。
已知：原動(dòng)機(jī)Y160L1-4 傳遞功率為P=15KW
轉(zhuǎn)速n1=1500 r/min 傳動(dòng)比i為1.2
每天工作8h。
4.1設(shè)計(jì)功率
由表4.1-9查得工況系數(shù)Ka=1.0
=15×1.0=15KW
4.2 選定帶型
根據(jù)=15KW和n1=11458 r/min ，由圖4.1-1選定B型普通V帶。
4.3 帶傳動(dòng)傳動(dòng)比
帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i為1.2
4.4 帶輪直徑
小帶輪基準(zhǔn)直徑 ： 參考表4.1-14；表4.1-15和圖4.1-1取
大帶輪基準(zhǔn)直徑：
由表4.1-14取
ε —— 彈性滑動(dòng)率 ；通常ε=0.01~0.02。
4.5減速機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速
4.6帶速
V < VMAX=25-30(選普通V帶；窄V帶35-40 m/s)
V > VMIN=5 m/s（一般V 不得低于5 m/s）
4.7軸間距設(shè)計(jì)計(jì)算
初選a0=1000mm
所需基準(zhǔn)長度：
查表4.1-6選取基準(zhǔn)長度2500㎜。
實(shí)際軸間距：
安裝時(shí)所需最小軸間距：
mm
bd ——— 基準(zhǔn)寬度，查表4.1-5取bd=14。
安裝時(shí)所需最大軸間距：（張緊或補(bǔ)償伸長）
4.8 V帶的根數(shù)
小帶輪包角：
單根V帶的額定功率：
根據(jù)=140㎜和n1=1458 r/min
由表4.1-12d查得B型帶P1=2.83 KW。
ΔP1：
考慮傳動(dòng)比的影響，額定功率的增量ΔP1由表4.1-12d查得ΔP1=0.25KW。
式中 —— 考慮包角不同時(shí)的影響系數(shù)，簡稱包角系數(shù)
—— 考慮帶的長度不同時(shí)的影響系數(shù)，簡稱長度數(shù)
—— 單根V帶的基本額定功率
—— 計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，單根V帶額定功率的增量（因P0是按α=180o即dd1=dd2的條件計(jì)算的，而當(dāng)傳動(dòng)比越大時(shí)，從動(dòng)輪直徑就比主動(dòng)輪大，帶繞上從動(dòng)輪的彎曲應(yīng)力就比繞上主動(dòng)輪時(shí)的小，故其傳動(dòng)能力即有所提高）
查表4.1-10 查得=0.99
查表4.1-11 查得=1.03
取Z=4根。
4.9單根V帶的預(yù)緊力
考慮離心力的不利影響，單根V帶所需的預(yù)緊力為
用帶入上式，并考慮包角對(duì)所需預(yù)緊力的影響，可將F0的計(jì)算式寫為
其中各符號(hào)的意義和單位同前。
——— 傳動(dòng)帶的單位長度的質(zhì)量，單位㎏/m。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》（西北工業(yè)大學(xué)）表8-4取=0.10
由于新帶容易松弛，所以對(duì)非自動(dòng)張緊的帶傳動(dòng)，安裝新帶時(shí)的預(yù)緊力應(yīng)為上述預(yù)緊力的1.5倍。
4.10 帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸
設(shè)計(jì)帶輪時(shí)，應(yīng)使其結(jié)構(gòu)工藝性好，質(zhì)量分布均勻，重量輕，并避免由于鑄造產(chǎn)生過大的內(nèi)應(yīng)力。V>25m/s 時(shí)尚需進(jìn)行動(dòng)平衡。本設(shè)計(jì)中V=9.267m/s，無須進(jìn)行動(dòng)平衡。
帶輪材料常采用灰鑄鐵、鋼、鋁合金、或工程塑料等。其中灰鑄鐵應(yīng)用最廣，當(dāng)V<25m/s時(shí)用HT150或HT200，本設(shè)計(jì)中采用HT200。
帶輪由輪緣、輪輻和輪轂三部分組成。輪輻部分有實(shí)心、輻板（或孔板）和橢圓形輪輻等三種形式。查表4.1-14得
輪緣尺寸
表4-1
型號(hào)
B
基準(zhǔn)寬度
14
基準(zhǔn)線上槽深
3.5
基準(zhǔn)線下槽深
10.8
槽間距
19±0.4
槽邊距
11.5
最小輪緣厚度
5.5
帶輪寬
80
小帶輪外徑
147
大帶輪外徑
18
輪槽角
34o
偏差
±
根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑參照表4.1-17，決定小帶輪、大帶輪采用實(shí)心輪輻。根據(jù)電動(dòng)機(jī)尺寸和后面的蝸桿尺寸確定小帶輪內(nèi)徑為80，大帶輪內(nèi)徑為82mm，鍵選用普通平鍵C型b=14,h=9,L=50。
帶輪輪槽工作表面粗糙度為Ra 3.2 μm，輪緣和軸孔端面為Ra 6.3 - 12.5 μm。輪槽棱邊要倒圓或倒鈍。A型帶帶輪輪槽間距的累計(jì)誤差±0.6，兩槽的基準(zhǔn)直徑差0.4。（摘自GB/T 13575.1-92）
第五章 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.1 蝸輪蝸桿的類型、特點(diǎn)
減速器是指原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩。減速器的種類很多，但幾乎大部分的減速器已有標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品，使用時(shí)只需結(jié)合所需傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比、工作條件和機(jī)器的總體布置等具體要求，從產(chǎn)品目錄或有關(guān)手冊(cè)中選擇即可。只有在選不到所滿足工作條件的產(chǎn)品時(shí)，才自行設(shè)計(jì)制造。
蝸桿傳動(dòng)屬于空間嚙合傳動(dòng)，用于傳遞兩交錯(cuò)(既不平行又不相交)軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸交角∑可為任意值，但在絕大多數(shù)情況下使用正交蝸桿副，即∑=90°。它主要由蝸桿和蝸輪組成，蝸桿相當(dāng)于一頭或多頭的等導(dǎo)程(或變導(dǎo)程)螺旋，蝸輪則為變態(tài)斜齒輪(或?yàn)橹饼X輪)。在蝸桿傳動(dòng)中，通常蝸桿為主動(dòng)件，蝸輪為從動(dòng)件。但有時(shí)為了增速如離心器中的蝸桿傳動(dòng)，蝸輪是主動(dòng)件，而多頭或人導(dǎo)程角的蝸桿則為從動(dòng)件。根據(jù)蝸桿形狀的不同，蝸桿傳動(dòng)可以分成三種類型：圓柱蝸桿傳動(dòng)，環(huán)面蝸桿傳動(dòng)和錐蝸桿傳動(dòng)。圓弧圓柱蝸桿減速器：CWU（蝸桿在下）、CWS（蝸桿在側(cè)）、CWO（蝸桿在上）為單級(jí)圓弧圓柱蝸桿減速器，主要適用于冶金、礦山、起重、運(yùn)輸、化工建筑等各種機(jī)械設(shè)備的減速傳動(dòng)，蝸桿為圓環(huán)面包絡(luò)圓柱蝸桿（ZC1蝸桿），C1齒形。標(biāo)準(zhǔn)減速器的工作條件；
蝸桿轉(zhuǎn)速不超過1500r/min；工作環(huán)境溫度為-40 — +40oC；當(dāng)工作環(huán)境溫度低于0oC時(shí)，起動(dòng)前潤滑油必須加熱到0oC以上，當(dāng)工作環(huán)境溫度高于40oC時(shí)，必須采取冷卻措施；蝸桿軸可正，反兩向運(yùn)轉(zhuǎn)。
5.2 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算
1.選擇蝸桿傳動(dòng)類型
采用漸開線普通圓柱蝸桿（ZI）
2.選擇材料
蝸桿選用45鋼，整體調(diào)質(zhì)，蝸輪為ZCuAl9Fe4Ni4Mn2 （鑄鋁青銅）
3.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
傳動(dòng)中心距：
其中，K——載荷系數(shù)
——蝸輪上的公稱轉(zhuǎn)矩。
——材料的彈性影響系數(shù)，=160MPa
——接觸系數(shù)。
——蝸輪齒面許用接觸應(yīng)力。
① 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩
查表確定蝸桿頭數(shù)=2，傳動(dòng)比為i=20,蝸輪齒數(shù)為=40，，嚙合效率
② 確定載荷系數(shù)K
因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系
數(shù)
由書2.P250表11-5 選取使用系數(shù)
由于轉(zhuǎn)速低，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)
則 =1.05
③ 確定接觸系數(shù)
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑和傳動(dòng)中心距a的比
值/a=0.35，查書2.圖11-18得=2.9
④ 確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)蝸輪材料為ZCuAl9Fe4Ni4Mn2 （鑄鋁青銅），蝸桿為45鋼，可以從書2.表11-7中查得許用接觸應(yīng)力=128MPa，
（因控制要求，適用滑動(dòng)速度）
⑤ 計(jì)算中心距
取a=200mm。
從表11-2中取模數(shù)m=8mm,蝸桿分度圓直
徑=80mm，這時(shí)/a=0.4，從圖11-18可查
得接觸系數(shù)=2.8<，因此以上計(jì)算結(jié)果可用。
4. 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
①蝸桿
軸向齒距
直徑系數(shù)
齒頂圓直徑（為齒頂高系數(shù)=1）
齒根圓直徑
為頂隙系數(shù)，=0.25。
分度圓導(dǎo)程角
蝸桿軸向齒厚
② 蝸輪
蝸輪齒數(shù) ，變位系數(shù)，
蝸輪分度圓直徑
蝸輪喉圓
=338mm
蝸輪齒根圓直徑
=302mm
蝸輪咽喉母圓半徑
5.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
其中， ——蝸輪齒根彎曲應(yīng)力。
——蝸輪齒形系數(shù)，查書2.圖11-19得=2.22 ——螺旋角影響系數(shù)，
當(dāng)量齒數(shù)
（根據(jù) 從圖11-19可查得=2.22）
螺旋角影響系數(shù) =0.919
許用彎曲應(yīng)力
從表11-8中查得2CuAl9Fe4Ni4Mn2 （鑄鋁青銅）蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力，壽命系數(shù)
N為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
其中， j——蝸輪每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)齒輪嚙合次數(shù)，為1。
——蝸輪轉(zhuǎn)速為60r/min。
——工作壽命，取為15000h。
則
彎曲強(qiáng)度滿足。
第六章 螺母和蝸輪凸緣的強(qiáng)度計(jì)算
在螺旋傳動(dòng)螺母的設(shè)計(jì)計(jì)算中，除了進(jìn)行耐磨性計(jì)算與螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算外，還要進(jìn)行螺母下段與螺母凸緣的強(qiáng)度計(jì)算。如圖3-2所示的螺母結(jié)構(gòu)形式，工作時(shí)，在螺母凸緣與底座的接觸面上產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，凸緣根部受到彎曲及剪切作用。螺母下段承受壓力和螺紋牙上的摩擦力矩作用。
設(shè)螺母下部分承受全部外載荷F，并將F增加20%-30%來代替螺紋牙上摩擦力矩的作用，則螺母下部分截面b-b內(nèi)的最大壓縮應(yīng)力為
式中為螺母材料的許用壓縮應(yīng)力為1.6[σb]，查表5-13《機(jī)械設(shè)計(jì)》（西北工業(yè)大學(xué)）為80MPa
圖3-3螺母結(jié)構(gòu)簡圖
D1 —— 螺母小徑（單位為mm）
D2 —— 螺母中徑（單位為mm）
D3 —— 螺母大徑（單位為mm）
D —— 蝸輪分度圓直徑（單位為mm）
—— 蝸輪外徑（單位為mm）
參照上述設(shè)計(jì)D1=116mm; D2= 128mm； D3=160mm; D4=338mm; D=320mm;α=70mm；b=256mm.
1） 螺母受壓力學(xué)校核
所以滿足工作條件
2） 凸緣接觸表面的擠壓強(qiáng)度計(jì)算
所以滿足工作條件
3） 凸緣根部的彎曲強(qiáng)度計(jì)算
= 所以滿足工作條件。
第七章 夾緊夾具的結(jié)構(gòu)及性能分析
夾具的設(shè)計(jì)制造在機(jī)械制造生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中占有很重要的地位，它的設(shè)計(jì)與制造質(zhì)量對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量有決定性的影響，其設(shè)計(jì)與制造的周期在整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備中最長，實(shí)際決定著整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。一般來說，夾具的生產(chǎn)屬于單件生產(chǎn)，減少設(shè)計(jì)周期是減少整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的關(guān)鍵。此外，夾具應(yīng)具有自鎖功能，裝夾方便。通過調(diào)查分析注意到夾具設(shè)計(jì)有以下的特點(diǎn)：
(1)夾具設(shè)計(jì)中盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件和常用件
設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件或通用件進(jìn)行設(shè)計(jì)，若每次設(shè)計(jì)人員都需要重新對(duì)這些零件進(jìn)行造型，設(shè)計(jì)人員必然要做許多重復(fù)性的勞動(dòng)。
(2)夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)高度倚賴經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)問題
設(shè)計(jì)師在構(gòu)思新工件的夾具設(shè)計(jì)方案時(shí)，往往根據(jù)個(gè)人的設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)將新工件的結(jié)構(gòu)特征、制造特征與己有工件的結(jié)構(gòu)特征和制造特征相比較，根據(jù)這些特征的相似性找出與新工件最為相似的工件及它的裝夾規(guī)劃方案和夾具元件，經(jīng)過調(diào)整來獲得新夾具的設(shè)計(jì)，很少是從頭做起的。
傳統(tǒng)夾具以專用夾具為代表主要有四種功能:定位、夾緊、導(dǎo)向和對(duì)刀。
對(duì)夾具的基本要求就是將工件定位并牢固的夾持在一定位置，并在機(jī)床工作臺(tái)上有一定的方位，其次，還要滿足其他要求，如保證夾具的生產(chǎn)率(容易裝卸工件，采用自動(dòng)或半自動(dòng)夾緊裝置，切屑容易排除)，操作簡單并安全(如對(duì)貴重工件采用防誤功能的元件)，有效降低成本(考慮夾具材料和制造過程，優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)件)。因此，夾具設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，在傳統(tǒng)夾具設(shè)計(jì)中，這些基本原理應(yīng)用于具體夾具設(shè)計(jì)中主要取決于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。從夾具設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)中收集和表達(dá)這些知識(shí)是開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì) (CAFD)系統(tǒng)的關(guān)鍵。
典型的夾具設(shè)計(jì)過程包括以下五個(gè)步驟：審閱零件圖和制造技術(shù)要求，選用定位基準(zhǔn)決定定位夾緊方法，選定標(biāo)準(zhǔn)元件及機(jī)構(gòu)和夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)針對(duì)大批量工件加工的專用設(shè)備的過程中，夾具的設(shè)計(jì)已成為其中一個(gè)比較大的難點(diǎn)，它主要依靠設(shè)計(jì)人員運(yùn)用設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)完成，但設(shè)計(jì)過程和原理在某種意義上說又具有相似性。 拉床的夾具是整個(gè)設(shè)備中一個(gè)關(guān)鍵部分，它的主要作用是定位和夾緊待切試樣，同其它機(jī)床夾具一樣，拉床的夾具在發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的潛力，保證加工質(zhì)量等方面起著積極的作用。
拉床夾具的設(shè)計(jì)受工作臺(tái)、防護(hù)罩等諸多因素的限制，因而在進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮，協(xié)調(diào)各種制約因素，滿足其設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，力求拉床夾具結(jié)構(gòu)簡單、裝卡試樣方便快捷。根據(jù)以上要求設(shè)計(jì)的快速夾緊夾具為力求夾具結(jié)構(gòu)簡單，參照同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)為如圖4—3所示。
參照著同類產(chǎn)品的樣子設(shè)計(jì)出此種夾具，此圖左面是拉刀，右面和上面是夾具，因?yàn)槔仓饕ぷ鲬?yīng)力是拉力，所以只要裝好刀具，插上上圖中的插銷即可正常工作，結(jié)構(gòu)十分簡單，操作也很方便。
第八章 拉床的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
8.1 控制系統(tǒng)總體方案的確定
自制拉床的要求就是操作簡便，結(jié)構(gòu)簡單，而且它不要求加工太高精度的工件，僅僅是粗加工，滿足多數(shù)的普通加工要求即可，并且，參照同類產(chǎn)品的控制系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)不涉及變速系統(tǒng)，只有點(diǎn)動(dòng)和開?？刂啤２⑶矣行谐涕_關(guān)，以防止機(jī)床床身損壞。
8.2行程開關(guān) 如圖
行程開關(guān)2和3是控制拉床工作或者是點(diǎn)動(dòng)過程中的停止，而1和4是強(qiáng)制停止開關(guān)，用以防止2和3的失效時(shí)，絲杠等一直運(yùn)動(dòng)損壞床身。
8.3主控制系統(tǒng)
從操作簡便來考慮，拉床的主要控制系統(tǒng)如下圖所示：
停止按鈕SB1 工作按鈕SB2 正向點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3
反向點(diǎn)動(dòng)按鈕SB4 SQ1~SQ4為行程開關(guān)
第九章 軸承的選擇與計(jì)算
9.1 軸承的選擇
參考書目：《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第四版第二卷）
《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》
《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第七版）
軸承是支撐軸的部分。根據(jù)軸承工作時(shí)的摩擦性質(zhì)。軸承可分為滑動(dòng)摩擦軸承和滾動(dòng)摩擦軸承兩類。
滾動(dòng)軸承是由專業(yè)工廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件，滾動(dòng)軸承的類型、尺寸和公差等級(jí)等已制訂有國家標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)械設(shè)計(jì)中只需根據(jù)工作條件選擇合適的軸承類型、尺寸和公差等級(jí)等，并進(jìn)行軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
9.2滾動(dòng)軸承的構(gòu)造和材料
滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成。通常內(nèi)圈裝在軸承座孔內(nèi)不動(dòng)，但亦有外圈轉(zhuǎn)動(dòng)、內(nèi)圈不動(dòng)或內(nèi)、外圈按不同轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)的使用情況。滾動(dòng)體在內(nèi)、外圈滾道內(nèi)滾動(dòng)。保持架將滾動(dòng)體均勻隔開，以減少滾動(dòng)體的摩擦和磨損。滾動(dòng)體的形狀有球形和滾子形。
滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體均采用強(qiáng)度高、耐磨性好的鉻鋼和鉻錳硅鋼制造，前者適宜于制造尺寸較小的軸承，后者適宜制造尺寸較大的軸承。常用的牌號(hào)有GCr9、GCr15和GCr15SiMn，經(jīng)淬火后硬度可達(dá)58-66HRC。保持架多用低碳鋼板沖壓制成，為了減小與滾動(dòng)體之間的摩擦和減輕滾動(dòng)體的磨損，也可采用銅合金、鋁材或塑料。
9.3滾動(dòng)軸承的類型
按滾動(dòng)軸承承受載荷的作用方向，常用軸承可分成三類，即徑向接觸軸承、向心角接觸軸承和軸向接觸軸承
1.徑向接觸軸承主要承受徑向載荷。這類軸承有：
（1）深溝球軸承
軸承主要承受用于徑向載荷，也可承受一定的軸向載荷。高轉(zhuǎn)速時(shí)可代替推力球軸承受純軸向載荷。與外形尺寸相同的其他類型軸承相比，其摩擦因數(shù)小，允許極限轉(zhuǎn)素高，價(jià)格低廉，故應(yīng)用廣泛。
（2）調(diào)心球軸承
軸體有兩列球體，其外圈滾道為內(nèi)球面，具有自動(dòng)調(diào)心性能。主要用語承受徑向載荷，也可承受很小的軸向載荷，但不宜用來承受純軸向載荷。這類軸承適用于軸的剛度較小、二軸承孔同軸度較低以及多支點(diǎn)的場合。
（3）調(diào)心滾子軸承
與尺寸相同的調(diào)心球軸承相比，有較高的承載能力，可承受大的徑向載荷也可承受不大的軸向載荷，但不宜用來承受純軸向載荷，適用場合和 調(diào)心軸承相同。
（4）圓柱滾子軸承
圓柱形滾子與保持架裝在有擋邊的內(nèi)圈上，外圈無擋邊，內(nèi)、外圈沿軸可以分離，屬于分離型軸承。軸承只能承受徑向載荷，其承載能力比相同尺寸的球軸承約大1.7倍，這類軸承對(duì)軸線的偏斜很敏感，適用于軸的鋼性較大、二軸承孔同軸度好的場合。
（5）滾針軸承
軸承通常有內(nèi)、外圈和一組滾針組成，有時(shí)滾針也帶保持架，這類軸承的徑向尺寸小，能承受很大的徑向載荷，對(duì)軸的偏斜非常敏感，摩擦力也較大。適用于低速、重載和徑向尺寸受限制的場合。
2.向心角接觸軸承，軸承能同時(shí)承受徑向載荷和較大的軸向載荷。這類軸承有：
（1）角接觸球軸承
3.軸向接觸軸承，軸承只能承受軸向載荷，（1）推力球軸承（2）推力圓柱滾子軸承。
根據(jù)各種軸承的特點(diǎn)，最后選擇推力球軸承。軸承上的兩個(gè)套圈的內(nèi)孔直徑不同，直徑較小的套圈緊配在軸頸上，稱為軸圈；直徑較大的套圈安放在機(jī)座上，離心力大，軸承對(duì)滾動(dòng)體的約束力不夠，故允許的轉(zhuǎn)速很低
9.4滾動(dòng)軸承選型校核
滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一,它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。與滑動(dòng)軸承相比，滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)廠家大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。
滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算，是根據(jù)軸承的工作條件，合理地選擇軸承類型、尺寸、公差等級(jí)及游隙等，并驗(yàn)算軸承壽命（或承載能力）、靜強(qiáng)度及極限轉(zhuǎn)速。
各種類型的軸承具有各自的特性，具有各自的場合。通常選擇軸承類型時(shí)應(yīng)考慮下列特點(diǎn)：
（1）負(fù)荷情況 負(fù)荷是選擇軸承最主要的依據(jù)，通常應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小、方向和性質(zhì)選擇軸承。
1）負(fù)荷方向 本設(shè)計(jì)中絲杠螺母與箱體之間為純軸向力作用，擬選定推力軸承。
2）負(fù)荷性質(zhì) 拉床工作加載過程中載荷沖擊不大，擬選定球軸承以提高效率。
3）負(fù)荷大小 軸承所需基本額定靜載荷的確定，按額定靜負(fù)荷選擇軸承的基本公式為
（8.2-16）
式中 —— 基本額定靜負(fù)荷，N
—— 安全系數(shù) ，見 表8.2——27.28
—— 當(dāng)量靜負(fù)荷，N
推力軸承的軸向當(dāng)量靜負(fù)荷按下列公式計(jì)算
α=90o的推力軸承
α≠90o的推力軸承
查8.2-27取=1.1
則
（2）高速性能 本設(shè)計(jì)中軸轉(zhuǎn)速為60r/min。
（3）調(diào)心性能 當(dāng)軸兩端軸承孔同心性差（制造誤或安裝誤差所致）或軸的剛度小，變形較大，以及多支點(diǎn)軸，均要求軸承調(diào)心性好。本設(shè)計(jì)中軸的剛度大，機(jī)箱的兩孔同心誤差不大（集箱長度不大）及工作過程對(duì)同軸度要求不高。不用選調(diào)心軸承。
（4）允許的空間 本機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單軸向空間大不用考慮選用窄系列的問題。
（5）安裝與拆卸方便 整體式軸承座或頻繁裝拆時(shí)應(yīng)選用內(nèi)、外圈可分離的軸承。
綜上所述，選擇圓錐滾子軸承代號(hào)為30332。
表5-1
軸承代號(hào)
30332
尺寸（㎜）
d
160
D
340
T
75
B
68
C
58
rsmin
4
基本額定負(fù)荷（KN）
最小負(fù)荷系數(shù)
C
835.42
C0
711.42
rsmax
5
極限轉(zhuǎn)速
脂潤滑
1200
油潤滑
900
A
40.9
滾動(dòng)軸承的公差等級(jí)選擇：滾動(dòng)軸承的公差等級(jí)分為6級(jí)，普通級(jí)、6級(jí)、6X級(jí)、5級(jí)、4級(jí)及2級(jí)。普通級(jí)最低，2級(jí)最高，普通級(jí)應(yīng)用最廣?？紤]收口機(jī)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，技術(shù)要求及成本考慮選用普通級(jí)。
滾動(dòng)軸承的游隙選擇：滾動(dòng)軸承的游隙分為徑向和軸向游隙。軸承游隙大小對(duì)承載能力有影響，實(shí)驗(yàn)分析表明工作游隙比零稍小的負(fù)值時(shí)軸承壽命最大。產(chǎn)品樣本中所列的基本額定動(dòng)負(fù)荷及基本額定靜載負(fù)荷是工作游隙為零時(shí)的荷數(shù)值。轉(zhuǎn)速很低或在回轉(zhuǎn)中產(chǎn)生振蕩的軸承，采用無游隙或預(yù)緊安裝。為了防止剛球與滾道之間的滑動(dòng)，在加載軸向載荷前應(yīng)保持一定的軸向力，所以采用預(yù)緊安裝。
9.5 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算
在一般條件下工作的軸承，只要類型選擇滿足工作條件，安裝、維護(hù)的好，絕大多數(shù)均因疲勞點(diǎn)蝕而報(bào)廢。因此，滾動(dòng)軸承的尺寸（型號(hào)）主要取決于疲勞壽命。
在軸承壽命計(jì)算中常用下列術(shù)語：
壽命： 單個(gè)軸承，其中一個(gè)套圈（墊圈）或滾動(dòng)體首次出現(xiàn)疲勞擴(kuò)展之前，一套圈（或墊圈）相對(duì)另一套圈的轉(zhuǎn)數(shù)。
可靠度： 在同一條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的一組近似于相同的軸承期望值達(dá)到或超過某一規(guī)定壽命的百分率（或概率）。
基本額定壽命： 同一批軸承在相同條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其可靠度為90%的壽命，即總轉(zhuǎn)數(shù)或給定轉(zhuǎn)數(shù)下的工作小時(shí)數(shù)，記為L10或L10h
基本額定動(dòng)負(fù)荷： 同一批軸承，其基本額定壽命為一百萬轉(zhuǎn)時(shí)所承受的負(fù)荷C。對(duì)于向心軸承，這一負(fù)荷為徑向負(fù)荷Cr；對(duì)于單列角接觸軸承，這一負(fù)荷為使軸承套圈之間只產(chǎn)生純徑向位移的負(fù)荷的徑向分量；對(duì)于推力軸承，這一負(fù)荷為作用于軸承中心的軸向負(fù)荷Ca。
當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷： 是指一大小和方向恒定的負(fù)荷。再這一負(fù)荷的作用下，軸承壽命與實(shí)際負(fù)荷作用下的壽命相等。
平均當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷：平均當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷用于計(jì)算在變載荷作用下工作的軸承。將此負(fù)荷作用于軸承，所得壽命與在實(shí)際使用條件下軸承達(dá)到的壽命相同。
滾動(dòng)軸承基本額定壽命計(jì)算公式如下
式中： —— 失效概率10%（可靠度為90%）的基本額定壽命 106 r
Cr —— 基本額定動(dòng)負(fù)荷 N
P —— 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷
ε —— 壽命指數(shù)，對(duì)球軸承ε=3，滾子軸承ε=10/3
對(duì)于給定轉(zhuǎn)速n 時(shí)，軸承壽命可用小時(shí)表示，小時(shí)壽命計(jì)算公式為
h
式中L10 —— 基本額定壽命 h L10應(yīng)大于或等于軸承的預(yù)期使用壽命，常用機(jī)械設(shè)備軸承使用壽命見表8.2-20
n —— 軸承工作轉(zhuǎn)速，r/min
在推力軸承中 當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷
本設(shè)計(jì)給定轉(zhuǎn)速 n = 125 r/min
h
表8.2-20查得使用條件為每天8h工作的機(jī)械，但經(jīng)常不是滿負(fù)荷使用，如電機(jī)，一般齒輪裝置、壓碎機(jī)、起重機(jī)和一般機(jī)械中軸承使用壽命為10000～25000小時(shí)。
符合本設(shè)計(jì)的要求，所以滿足工作條件。
由于拉力較大，在螺母和床身之間需要有推力球軸承，選用8132型號(hào)。
第十章 傳動(dòng)、減速裝置的潤滑
減速器中的蝸輪、蝸桿等傳動(dòng)件以及軸承在工作時(shí)都需要良好的潤滑。
蝸桿的圓周速度為：
v=wr=
蝸輪的圓周速度為：
v=wr=
1）齒輪和蝸桿傳動(dòng)的潤滑
除少數(shù)低速（v＜0.5m/s）小型減速器采用脂潤滑外，絕大多數(shù)減速器的齒輪都采用油潤滑。
對(duì)于圓周速度v≤12m/s的齒輪傳動(dòng)可采用浸油潤滑。即將齒輪浸入油中，當(dāng)齒輪回轉(zhuǎn)時(shí)粘在其上的油液被帶到嚙合區(qū)進(jìn)行潤滑，同時(shí)油池的油被甩到上箱壁，有助散熱。
為避免浸油潤滑的攪油功耗太大及保證輪齒嚙合區(qū)的充分潤滑，傳動(dòng)件浸入油中的深度不宜太深或太淺，一般浸油的深度以浸油齒輪的一個(gè)齒高為適度，速度高的還可淺些（約為0.7倍齒高左右），但不應(yīng)少于10mm；錐齒輪則應(yīng)將整個(gè)齒寬（至少是半個(gè)齒寬）浸入油中。對(duì)于多級(jí)傳動(dòng)，為使各級(jí)傳動(dòng)的大齒輪都能浸入油中，低速級(jí)大齒輪浸油深度可允許大一些，當(dāng)其圓周速度v=0.8～12m/s時(shí)，可達(dá)1/6齒輪分度圓半徑；當(dāng)v＜0.5～0.8m/s時(shí)，可達(dá)1/6～1/3的分度圓半徑。如果為使高速級(jí)的大齒輪浸油深度約為一齒高而導(dǎo)致低速級(jí)大齒輪的浸油深度超過上述范圍時(shí)，可采用下列措施：低速級(jí)大齒輪浸油深度仍約為一個(gè)齒高，可將高速級(jí)齒輪采用帶油輪蘸油潤滑，帶油輪常用塑料制成，寬度約為其嚙合齒輪寬度的1/3～1/2，浸油深度約為0.7個(gè)齒高，但不小于10mm；也可以把油池按高低速級(jí)隔開以及減速器箱體剖分面與底座傾斜。
蝸桿圓周速度v≤10m/s的蝸桿減速器可以采用浸油潤滑。當(dāng)蝸桿下置時(shí)，油面高度約為浸入蝸桿螺紋的牙高，但一般不應(yīng)超過支承蝸桿的滾動(dòng)軸承的最低滾珠（柱）中心，以免增加功耗。但如果因滿足后者而使蝸桿未能浸入油中（或者浸油深度不足）時(shí)，則可以在蝸桿軸的兩側(cè)分別裝上濺油輪，使其浸入油中，旋轉(zhuǎn)時(shí)可將油甩到蝸輪端面上，而后流入嚙合區(qū)進(jìn)行潤滑。當(dāng)蝸桿在上面時(shí)，蝸輪浸入油中，其浸入深度以一個(gè)齒高（或者超過齒高不多）為宜。
對(duì)蝸桿減速器，當(dāng)蝸桿圓周轉(zhuǎn)速v≤4～6m/s時(shí)，建議蝸桿置于下方（下置式）；當(dāng)v＞6m/s時(shí)，建議蝸桿置于上方（上置式）。
浸油潤滑的油池應(yīng)保持一定的深度和貯油量。油池太淺易激起箱底沉渣和油污。一般齒頂圓至油池底面的距離不應(yīng)小于30～50mm。我了有利于散熱，每傳遞1kw功率的需油量約為0.35～0.7L（大值用于黏度較高、傳遞功率較小時(shí)）。
當(dāng)渦輪的圓周速度v＞12m/s或者蝸桿的圓周速度v＞10m/s時(shí)，則不宜采用浸油潤滑，因?yàn)檎吃邶X輪上的油會(huì)被離心力甩出而送不到嚙合區(qū)，而且攪動(dòng)太甚會(huì)使油溫升高、油起泡和氧化等降低潤滑性能。此時(shí)宜用噴油潤滑，即利用油泵（壓力約為0.05～0.3MPa）借助管子將潤滑油從噴嘴直接噴到嚙合面上，噴油孔的距離應(yīng)沿齒輪寬度均勻分布。噴油潤滑也常用于速度并不很高但工作條件相當(dāng)繁重的重型減速器中和需要大量潤滑油進(jìn)行冷卻的減速器中。由于噴油潤滑需要專門的管路、濾油器、冷卻及油量調(diào)節(jié)裝置，因而費(fèi)用較貴。齒輪減速器的潤滑油粘度可按高速級(jí)齒輪的圓周速度v選取：v≤2.5m/s可選用中級(jí)壓齒輪油N320；v＞2.5m/s或循環(huán)潤滑油可選用中級(jí)壓齒輪油N220。若工作環(huán)境溫度低于0℃，使用潤滑油必須先加熱到0℃以上。
蝸桿減速器的潤滑油粘度可按滑動(dòng)速度Vs選擇：Vs≤2m/s時(shí)可選用N680極壓油；Vs＞2m/s時(shí)可選用N220極壓油。蝸桿上置的，粘度應(yīng)增大30%。
綜上所述，蝸輪蝸桿減速器采用蝸桿下置式，并且采用浸油潤滑。
2）軸承的潤滑
減速器中的滾動(dòng)軸承常用減速器內(nèi)用于潤滑齒輪（或蝸桿）的油來潤滑，其常用的潤滑方式有：
①飛濺潤滑
減速器中只要有一個(gè)浸油齒輪的圓周速度v≥1.5～2m/s，即可采用飛濺潤滑。當(dāng)v＞3m/s時(shí)，飛濺的油可形成油霧并能直接濺入軸承室。有時(shí)由于圓周速度尚不夠大或油的粘度較大，不易形成油霧，此時(shí)為使?jié)櫥煽?，常在箱座接合面上制出輸油溝，讓濺到箱蓋內(nèi)壁上的油匯集在油溝內(nèi)，而后流入軸承室進(jìn)行潤滑，在箱蓋內(nèi)壁與其接合面相接觸處制出倒棱，以便于油液流入油溝。在難以設(shè)置輸油溝匯集油霧進(jìn)入軸承室時(shí)，亦有采用引油道潤滑或?qū)в筒蹪櫥?
②刮板潤滑
當(dāng)浸油齒輪的圓周速度v＜1.5～2m/s時(shí)，油飛濺不起來；下置式蝸桿的圓周速度即使大于2m/s，但因蝸桿的位置太低、且與蝸輪的軸線成空間垂直交錯(cuò)，飛濺的油難以進(jìn)入蝸輪軸軸承室，此時(shí)可采用刮板潤滑。利用刮油板將油從蝸輪輪緣端面刮下后經(jīng)輸油溝流入蝸輪軸軸承。則刮油板把刮下的油直接送入軸承。刮板潤滑裝置中，刮油板與輪緣之間應(yīng)保持一定的間隙（約0.5 mm）,因而輪緣端面的跳動(dòng)和軸的軸向竄動(dòng)也應(yīng)加以限制。
③浸油潤滑
下置式蝸桿的軸承常浸在油中潤滑，如前所述，此時(shí)的油面一般不應(yīng)高于軸承的最下面滾動(dòng)體的中心。
減速器中當(dāng)浸油齒輪的圓周速度太低時(shí)則難以使油飛濺形成油霧，或難以導(dǎo)入軸承，或難以使軸承浸油潤滑時(shí)，可采用潤滑脂潤滑。潤滑脂通常在裝配時(shí)填入軸承室，其裝填量一般不超過軸承室空間的1/3～1/2，以后每年添加1～2次。添置時(shí)可以拆去軸承蓋，也可以采用旋蓋式油杯或采用壓力脂槍從壓注油杯向軸承室注入潤滑脂。采用脂潤滑時(shí)，一般應(yīng)在軸承室內(nèi)側(cè)設(shè)置封油環(huán)或其他內(nèi)部密封裝置，以免油池中的油進(jìn)入軸承室稀釋潤滑脂。
綜上所述，軸承采用飛濺潤滑。
第十一章 軸的校核
（1） 校核蝸桿：蝸桿受到的扭矩較大，為：
所以有必要校核其扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。
式中：—— 軸的最小直徑
—— 軸的抗扭截面系數(shù) ，單位
—— 軸所受的扭矩 ，單位N·㎜ 45鋼為155Mpa，40Cr為185MPa。
所以滿足要求。
（2） 校核螺桿:螺桿所受扭矩為：
所以滿足要求。
第十二章 機(jī)架的分析與設(shè)計(jì)
11.1機(jī)架的分類
在機(jī)器中支撐或容納零、部件的零件成為機(jī)架。如支撐貯藏罐的塔架、固定發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)架、容納傳動(dòng)齒輪的減速器的殼體、機(jī)床的床身等統(tǒng)稱為機(jī)架。
按制造方法，機(jī)架可分為鑄造機(jī)架、焊接機(jī)架和螺栓連接。按機(jī)架材料可分為金屬機(jī)架、非金屬機(jī)架。非金屬機(jī)架又可分為混凝土機(jī)架、素凝土機(jī)座平臺(tái)、花崗巖機(jī)架或其他