《金屬切削機(jī)床》課程設(shè)計(jì)車(chē)床主軸箱設(shè)計(jì)【單獨(dú)論文不含圖】

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1、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目錄 1. 機(jī)床參數(shù)確定---------------------------------------------------------------2 運(yùn)動(dòng)參數(shù) 動(dòng)力參數(shù)-------------------------------------------------------------2 2. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------------2 2.1傳動(dòng)組、傳動(dòng)副地確定---------------------------------------------

2、----------2 2.2結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇-------------------------------------------------------3 2.3擬定轉(zhuǎn)速圖-----------------------------------------------------------------4 2.4齒輪齒數(shù)確定---------------------------------------------------------------5 2.5軸、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速-----------------------------------------------------

3、----5 2.6傳動(dòng)系統(tǒng)圖------------------------------------------------------------------6 3.傳動(dòng)零件的初步計(jì)算-----------------------------------------------------------6 3.1傳動(dòng)軸直徑初定-------------------------------------------------------------6 3.2主軸軸頸直徑的確定---------------------------------------------------------

4、7 3.3齒輪模數(shù)的初步計(jì)算---------------------------------------------------------8 4.主要零件的驗(yàn)算---------------------------------------------------------------9 4.1三角膠帶傳動(dòng)的計(jì)算和選定---------------------------------------------------9 4.2圓柱齒輪的強(qiáng)度計(jì)算---------------------------------------------------------10 4.3傳動(dòng)軸的驗(yàn)

5、算---------------------------------------------------------------12 強(qiáng)度驗(yàn)算、彎曲剛度驗(yàn)算--------------------------------------------------------12 4.4主軸組件的驗(yàn)算-------------------------------------------------------------13 4.5 滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算------------------------------------------------------------14 5結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)------

6、--------------------------------------------------------------14 軸承、軸的定位----------------------------------------------------------------14 6.設(shè)計(jì)感想--------------------------------------------------------------------14 參考文獻(xiàn)----------------------------------------------------------------------15

7、 1、機(jī)床運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 1.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù) 1.1.1 確定公比φ及Rn 已知最低轉(zhuǎn)速nmin=31.5rpm，最高轉(zhuǎn)速nmax=1400rpm，變速級(jí)數(shù)Z=12，則公比： φ= （nmax/nmin）1/（Z－1） =（1400rpm/31.5rpm）1/（12－1） ≈1.41 轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍： Rn=nmax/nmin=44.44 1.1.2 求出轉(zhuǎn)速系列 根據(jù)最低轉(zhuǎn)速nmin=31.5rpm，最高轉(zhuǎn)速nmax=1400rpm，公比φ=1.41，

8、按《機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》（陳易新編）表5選出標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列： 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 31.5 單獨(dú)論文不含圖，加153893706 1.2 動(dòng)力參數(shù) 已知電動(dòng)機(jī)功率為N=5.5kw，根據(jù)《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》（陳易新編）附錄2選擇主電動(dòng)機(jī)為Y132S-4，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)見(jiàn)下： 表1 轉(zhuǎn)速（r/min） 額定功率 （kw） 滿載時(shí) 堵轉(zhuǎn)電流 堵轉(zhuǎn)

9、轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 同步轉(zhuǎn)速 （r/min） 級(jí)數(shù) 電流 （A） 效率 （%） 功率因數(shù) 額定電流 （倍） 額定轉(zhuǎn)矩 （倍） 額定轉(zhuǎn)矩 （倍） 1440 5.5 8.8 85.5 0.82 7.0 2.2 2.2 1500 4 電動(dòng)機(jī)的參數(shù) 2運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 2.1 傳動(dòng)組、傳動(dòng)副的確定 實(shí)現(xiàn)12級(jí)主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫(xiě)成多種傳動(dòng)副組合： 1） 12=34 2） 12=43 3） 12=322 4） 12=232 5） 12=223 方案1）2）可節(jié)省一根傳動(dòng)軸。但是，其中一個(gè)

10、傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)變速傳動(dòng)副，增大了該軸的軸向尺寸。這種方案不宜采用。 方案3）、4）、5）可根據(jù)下述原則比較：從電動(dòng)機(jī)到主軸，一般為降速傳動(dòng)。接近電動(dòng)機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也較小。如使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在接近電動(dòng)機(jī)處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。所以從“前多后少”的原則考慮，以取方案3）為好。 2.2 結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 在12=322的傳動(dòng)副組合中，又因基本組和擴(kuò)大組排列順序的不同而有不同的方案?？赡艿牧N方案，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式下圖。在這些方案中，可根據(jù)下列原則選擇最佳方案。 1） 12=312326 2） 12=3

11、22126 3） 12=322621 4） 12=312623 5） 12=342122 6） 12=34 2221 根據(jù)a：在降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使徑向尺寸太大，常限制最小傳動(dòng)比imin≥1/4。在升速時(shí)，常限制最大傳動(dòng)比imax≤2。b:擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序應(yīng)盡量一致。故綜合考慮，方案1）最佳。

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23、 2.3 擬定轉(zhuǎn)速圖 2.3.1 各軸轉(zhuǎn)速范圍的確定 傳動(dòng)組c的變速范圍是 恰為最大變速范圍，可知兩個(gè)傳動(dòng)副

24、的傳動(dòng)比必然為極限值： ic1=1/4=,ic2= 這樣就確定了軸Ⅲ的六種轉(zhuǎn)速只有一種可能，即為125、180、250、355、500、710r/min。 隨后確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為3，在傳動(dòng)比極限值的范圍內(nèi)軸的轉(zhuǎn)速最高可為500、710、1000r/min，最低可為180、250、355r/min。為了避免升速，又不使傳動(dòng)比太小，可取 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為355、500、710r/min。同理，對(duì)于軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速為710r/min，傳動(dòng)比接近1/2=1/Ψ2。 2.3.2 繪制轉(zhuǎn)速圖 電動(dòng)機(jī)和主軸的轉(zhuǎn)速是已定的，當(dāng)選定了結(jié)構(gòu)網(wǎng)

25、或結(jié)構(gòu)式后，就可分配和傳動(dòng)級(jí)的傳動(dòng)比并確定中間軸的轉(zhuǎn)速。再加上定比傳動(dòng)，就可畫(huà)出轉(zhuǎn)速圖。中間軸的轉(zhuǎn)速如果能高一些，傳動(dòng)件的尺寸也就可以小一些。但是，中間軸如果轉(zhuǎn)速過(guò)高，將會(huì)引起過(guò)大的振動(dòng)、發(fā)熱和噪聲。通常，希望齒輪的線速度不超過(guò)12～15m/s。對(duì)于中型車(chē)、鉆、銑等機(jī)床，中間軸的最高轉(zhuǎn)速不宜超過(guò)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于小型機(jī)床和精密機(jī)床，由于功率較小，傳動(dòng)件不會(huì)過(guò)大。這時(shí)振動(dòng)、發(fā)熱和噪聲是應(yīng)該考慮的問(wèn)題。因些更應(yīng)該注意中間軸的轉(zhuǎn)速，不使過(guò)高。 本題目所選定的結(jié)構(gòu)式共有三個(gè)傳動(dòng)組，變速機(jī)構(gòu)共需4軸，加上電動(dòng)機(jī)軸共5軸，故轉(zhuǎn)速圖需5條豎線；主軸共12種轉(zhuǎn)速，故需12條橫線。主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

26、及傳動(dòng)比分配都可見(jiàn)轉(zhuǎn)速圖（圖1）。 2.4齒輪齒數(shù)的確定 當(dāng)傳動(dòng)比i采用標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，齒數(shù)和Sz以及小齒輪數(shù)可從《金屬切削機(jī)床》表8-1中查得。下表為個(gè)傳動(dòng)組的齒輪齒數(shù)。 表2 傳動(dòng)組 a b c 齒數(shù)和 72 84 90 齒輪 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14 齒數(shù) 36 24 30 36 48 42 42 22 42 62 60 18 30 72 齒輪齒數(shù) 2.5軸、齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 ⑴　主軸　　根據(jù)表8-2，中型車(chē)床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是

27、第一個(gè)三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速，即為n4=90r/min。 ⑵　各傳動(dòng)軸　　軸Ⅲ可從主軸為90r/min按72／18的傳動(dòng)副找上去，似應(yīng)為355r/min。但由于軸Ⅲ最低轉(zhuǎn)速125r/min，經(jīng)傳動(dòng)組Ｃ可使主軸得到31.5和250r/min兩種轉(zhuǎn)速。250r/min要傳遞全部功率，所以軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)為125r/min。軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速可按傳動(dòng)副b推上去,為355r/min. ⑶ 各齒輪 傳動(dòng)組c中，18/72只需計(jì)算z=18的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；60/30只需計(jì)算z=30，nj=250，z=18和z=30兩個(gè)齒輪哪一個(gè)的應(yīng)力更大一些，較難判斷?？赏瑫r(shí)計(jì)算，

28、選擇模數(shù)較大的作為傳動(dòng)組c齒輪的模數(shù)。傳動(dòng)組b應(yīng)計(jì)算z=22，nj=355。傳動(dòng)組a應(yīng)計(jì)算z=24，nj=710。 2.6傳動(dòng)系統(tǒng)圖 3.傳動(dòng)零件的初步計(jì)算 3.1傳動(dòng)軸直徑的初定 根據(jù)傳動(dòng)軸傳遞功率的大小,用簡(jiǎn)化的扭轉(zhuǎn)剛度公式計(jì)算:（mm） 式中：d -傳動(dòng)軸受扭部分直徑(mm) N -該軸傳遞的功率(kw) Nd -電動(dòng)機(jī)的功率(kw) η -電動(dòng)機(jī)到該傳動(dòng)軸的傳動(dòng)效率 nj -被估算的傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min) [Φ]-該傳動(dòng)軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角(deg/m)一般傳動(dòng)軸取[Φ]=0.5

29、～1 本設(shè)計(jì)取0.75 則Ⅲ軸,NⅢ=Ndη=5.585.5%0.960.992=4.42kw。 d3=。取d3=42。 則Ⅱ軸,NⅡ=Ndη=5.585.5%0.960.99=4.47kw 。 d2==32.81。 取d2=32。 則Ⅰ軸,NⅠ=Ndη=5.585.5%0.96=4.51kw 。 d1= 27.66。 取d1=30。 3.2主軸軸頸直徑的確定 主軸的驅(qū)動(dòng)功率為：N主=Ndη=5.585.5%0.960.993=4.38kw。 則由表3查得：機(jī)床主軸前軸頸尺寸為70-105mm。 則取D1=90mm。其他參數(shù)由此式可以得出：， 其中Dmax為最大加工直徑（m

30、m），d為內(nèi)孔直徑。這里?。? 后軸頸的直徑D2=900.8=72mm。Dmax=5（9015）mm，取Dmax　=400mm，這時(shí)d=0.140010=（30~50）mm，取d=40mm。 3.3齒輪模數(shù)的初步計(jì)算 初步計(jì)算齒輪模數(shù)時(shí),按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行.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： 則mj=16338 式中： mj- 按接觸疲勞強(qiáng)度估算的齒輪模數(shù)（mm）; Nd- 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率（mm）; nj- 被估算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min)； i- 大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比, i＞

31、1,外嚙合為“+”,內(nèi)嚙合為“-“號(hào); Z1- 小齒輪齒數(shù); φm-齒寬系數(shù), φm=B/m=6～10,B為齒寬,m為模數(shù)，本設(shè)計(jì)中φm取8； [σj]-許用接觸應(yīng)力(MPa),查表26，取45鋼，調(diào)質(zhì)處理（T235），[σj]=600。 則a傳動(dòng)組：被估算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：nj=710r/min；大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比i=48/24=2，外嚙合取”+”，小齒輪齒數(shù)為24。將上述已知條件代入式中： mm。 則b傳動(dòng)組：被估算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：nj=355r/min；大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比i=62/22=2.82，外嚙合取”+”，小齒輪齒數(shù)為

32、22。將上述已知條件代入式中： mm。 則c傳動(dòng)組：有兩種情況： 1. 被估算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：nj=355r/min；大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比i=72/18=4，外嚙合取“+”，小齒輪齒數(shù)為18。 2. 被估算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速：nj=250r/min；大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比i=60/30=2，外嚙合取“+”，小齒輪齒數(shù)為30。將上述已知條件代入式中： 選兩者中較大者作為傳動(dòng)組c的齒輪模數(shù)，即mjc=4.17mm。 4.主要零件的驗(yàn)算 4.1三角膠帶傳動(dòng)的計(jì)算和選定 ① 確定計(jì)算功率Nj 由表查得工作情況系數(shù)KA=1.1,故: Nj =KAP=1.15.5Kw=6.05Kw

33、② 選取普通V帶型號(hào) 根據(jù)Nj、n1由圖8-9確定選用B型。 ③ 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 小輪直徑dd1應(yīng)滿足dd1≥dmin，查表取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd1=140mm。 則從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2= dd1=（1440/710）140=283.94mm 查表取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=280mm。 按式（8-20）驗(yàn)算帶的速度 ： v=πdd1 n1/601000m/s=10.56m/s＜25m/s 帶的速度合適。 ④ 確定普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 根據(jù)0.7(dd1+dd2) ＜a0＜

34、2(dd1+dd2),初步確定中心距a0=546mm。 根據(jù)式（8-20）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Lˊd=2a0+π/2(dd1+dd2)+ (dd1-dd2)2/4a0=1760.7mm 由表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1800mm。 按式（8-21）計(jì)算實(shí)際中心距a ： a=a0+(Ld-Lˊd)/2=582mm ⑤ 驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角α1 由式（8-6）得：α1=1800-(dd1-dd2)/a57.50=166.20＞1200 主動(dòng)輪上的包角合適。 ⑥ 計(jì)算普通V帶的根數(shù)z z=Nj/（N0C1） 式中： N0-單根V帶能傳遞

35、的功率（kw）； C1-小輪的包角系數(shù)； 對(duì)于B型V帶，Zmax=5-7。查表得N0=2.30kw， C1=0.98。代入式中有： 取z=3根。 ⑦ 計(jì)算膠帶的彎曲次數(shù)u 由式可知：u=1000mv/L，m-帶輪的個(gè)數(shù)；v=10.56m/s；L-標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算長(zhǎng)度。 查表得L=1833mm。將上述條件代入式中有： u=1000mv/L=1000210.56/1833=11.52≤40（s-1） ⑧ 求作用在支承軸上的徑向力Q Q=2S0Zsin（α1/2）（N）式中S0-膠帶的初拉力（N）。 查表15得：S01=165N，S02=250N 。所以：Q

36、1=21653sin（166.20/2）=982.83N Q2=22503sin（166.20/2）=1489.14N 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（略） 4.2 圓柱齒輪的強(qiáng)度計(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)算齒輪模數(shù)mj： mj=16338； 按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)mw： mw=267。 則a傳動(dòng)組：N -該軸傳遞的功率(kw) ； Nd -電動(dòng)機(jī)的功率(kw) η -電動(dòng)機(jī)到該傳動(dòng)軸的傳動(dòng)效率；則N= Nd η=5.585.5%0.96=4.51kw. nj -被估算的齒

37、輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min); nj =710r/min Z1- 小齒輪齒數(shù); Z1=24 i-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比, i＞1,外嚙合為“+”,內(nèi)嚙合為“-“號(hào);i=48/24=2。 φm-齒寬系數(shù), φm=B/m=6～10,B為齒寬,m為模數(shù)，本設(shè)計(jì)中φm取8； ks-壽命系數(shù)；ks=ktknknkq。 kt-工作期限系數(shù)；kt。 T-齒輪機(jī)床工作期限（Ts）內(nèi)的總的工作時(shí)間（h）；查表17取Ts=17500h，近似的認(rèn)為T(mén)=Ts/p，（p為該變速組的傳動(dòng)副數(shù)），則T=17500/3=5833.33h。 n1

38、-齒輪的最低轉(zhuǎn)速：n1=710r/min c0-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，查表16可得：按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，取c0=107；按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，取c0=2106； m-疲勞曲線指數(shù)，查表16可得：按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，取m=3；按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，取m=6； kn-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查表19可得，取knj=0.72，knw=0.90 kq-材料強(qiáng)化系數(shù)，查表20可得，取kqj=0.64，kqw=0.77 kN-功率利用系數(shù)，查表18可得，取kNj=0.58，kNw=0.78 kc-工作狀況系數(shù)，主運(yùn)動(dòng)中等沖擊，取kc=1.4 kd-動(dòng)載荷系數(shù)，

39、查表23可得，取7級(jí)精度，kd=1.2 kb-齒向載荷分布系數(shù)，查表24可得，取kb=1 Y-齒形系數(shù)，查表25可得，取Y=0.420 [σj]、[σw]從表26查得，取[σj]=600Mpa、[σw]=220Mpa 將上述已知條件代入：ktj=2.92；ktw=2.23。 ksj= ktknkNkq=0.78＞ksmax=0.6，則取ksj=0.6。 ksw= ktknkNkq=1.2＞ksmax=0.8，則取ksw=0.8。 將上述已知條件代入：mj=16338≈2.97mm

40、 mw=267≈2.21mm b傳動(dòng)組：N -該軸傳遞的功率(kw) ； Nd -電動(dòng)機(jī)的功率(kw) η -電動(dòng)機(jī)到該傳動(dòng)軸的傳動(dòng)效率； 則N= Nd η=5.585.5%0.960.99=4.47kw. nj -被估算的齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min); nj =355r/min Z1- 小齒輪齒數(shù); Z1=22 i-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比, i＞1,外嚙合為“+”,內(nèi)嚙合為“-“號(hào);i=62/22=2.82。 φm-齒寬系數(shù), φm=B/m=6～10,B為齒寬,m為模數(shù)，本

41、設(shè)計(jì)中φm取8； ks-壽命系數(shù)；ks=ktknkNkq。 kt-工作期限系數(shù)；kt。 T-齒輪機(jī)床工作期限（Ts）內(nèi)的總的工作時(shí)間（h）；查表17取Ts=17500h，近似的認(rèn)為T(mén)=Ts/p，（p為該變速組的傳動(dòng)副數(shù)），則T=17500/2=8750h。 n1-齒輪的最低轉(zhuǎn)速：n1=355r/min c0-基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，查表16可得：按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，取c0=107；按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，取c0=2106； m-疲勞曲線指數(shù)，查表16可得：按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，取m=3；按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，取m=6；

42、 kn-轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查表19可得，取knj=0.85，knw=0.93 kq-材料強(qiáng)化系數(shù)，查表20可得，取kqj=0.6，kqw=0.75 kN-功率利用系數(shù)，查表18可得，取kNj=0.58，kNw=0.78 kc-工作狀況系數(shù)，主運(yùn)動(dòng)中等沖擊，取kc=1.4 kd-動(dòng)載荷系數(shù)，查表23可得，取7級(jí)精度，kd=1.2 kb-齒向載荷分布系數(shù)，查表24可得，取kb=1.04 Y-齒形系數(shù)，查表25可得，取Y=0.408 [σj]、[σw]從表26查得，取[σj]=600Mpa、[σw]=220Mpa 將上述已知

43、條件代入：ktj=2.65；ktw=2.12。 ksj= ktknkNkq=0.78＞ksmax=0.6，則取ksj=0.6。 ksw= ktknkNkq=1.15＞ksmax=0.8，則取ksw=0.8。 將上述已知條件代入：mj=16338≈3.82mm mw=267≈2.77mm c傳動(dòng)組：同理，將上述查表得出已知條件代入： mj=16338≈4.32mm mw=267≈3.27mm 4.3 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算

44、 由于機(jī)床變速箱中各軸的應(yīng)力都比較小，驗(yàn)算時(shí)，通常用復(fù)合應(yīng)力公式進(jìn)行計(jì)算： （Mpa） 式中：Rb-復(fù)合應(yīng)力（Mpa），[Rb]為許用應(yīng)力（Mpa），由表29選取。 查表29可得：軸Ⅰ[Rb]=85Mpa ；軸Ⅱ[Rb]=85Mpa ；軸Ⅲ [Rb]=80Mpa ； 軸Ⅳ[Rb]=75Mpa 。 W-軸的危險(xiǎn)斷面的抗彎斷面模數(shù)（mm3）： 實(shí)心圓軸：w=πd3/32（mm3）；空心圓軸w=πd3/32[1－（d0/D）4] （mm3） d-實(shí)心軸的直徑：：軸Ⅰd=30mmm；軸Ⅱd=32mm；軸

45、Ⅲd=42mm D-空心軸的外徑；軸Ⅳ：D=90mm；d0-空心軸的內(nèi)徑：軸Ⅳ：d0=40mm。 則有：軸Ⅰ：w=πd3/32=2650.72 mm3 軸Ⅱ：w=πd3/32=3528.11 mm3 軸Ⅲ：w=πd3/32= 7273.57 mm3 軸Ⅳ：w=πd3/32[1－（d0/D）4]=49095.83 mm3 M-在危險(xiǎn)斷面上的最大彎矩[Nmm]： [Nmm]。 T-在危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩[Nmm]： [Nmm]。 N-該軸傳遞的最大功率（kw）；nj-該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）。

46、 軸Ⅰ：T=9551044.51/710=6.066104Nmm 軸Ⅱ：T=12.02104 Nmm 軸Ⅲ：T=33.77104Nmm 軸Ⅳ：T=9551044.38/90=46.48104 Nmm。 重點(diǎn)對(duì)主軸進(jìn)行驗(yàn)算：經(jīng)畫(huà)圖計(jì)算可得：M=3.13106Nmm；代入式中有： =64.3≤75Mpa，所以主軸合格。 4.4傳動(dòng)組件的驗(yàn)算 ㈠根據(jù)前軸徑應(yīng)為75~110mm。初步選定d1=90mm。后軸徑d2=（0.7~0.9）d1，取d2=72mm。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，選前軸承為NN3020K型，后軸承為NN3016K型。根據(jù)結(jié)構(gòu)，定懸伸長(zhǎng)度a=1

47、20mm。 ㈡求軸承剛度 主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩T=95505.5/90=583.61Nm。 床身上最大加工直徑為400mm，故半徑為0.4mm。 切削力（沿y軸） Fc=583.61/0.4=1459.03N；背向力（沿x軸）Fp=0.5Fc=729.51N 故總的作用力 ： F=1631.24 N 此力作用于頂在頂尖的工件上，主軸和尾架各承受一半，故主軸端受力為F/2≈815.62 N 在估算時(shí)，先假設(shè)初值l/a=3，l=3120=360mm。前后支承的支反力RA和RB ： 1087.49 N ； 271.87 N 。 根據(jù)前面

48、所講可求出前、后軸承的剛度：KA=2116N/μm；KB=1488N/μm。 ⑶求最佳跨距 KA/ KB=2116/1488=1.42 初步計(jì)算時(shí)，可假定主軸的當(dāng)量外徑de為前后軸承的平均值，de=（90+72）/2=81mm 故慣性矩為：I=0.05（0.0814－0.044）=2.2810-6m4 查線圖l0/a≈1.6。 計(jì)算出的l0/a與原假定的不符。但它是收斂于這個(gè)值的。所以最佳跨距l(xiāng)0≥1201.6=192mm。　 4.5 滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算 機(jī)床傳動(dòng)軸用滾動(dòng)軸承，主要是因?yàn)槠谄茐亩?，故?yīng)進(jìn)行疲勞壽命驗(yàn)算。其額定壽命L

49、h的計(jì)算公式為： （h） 式中： Lh-額定壽命（h） C-工作期限（h），對(duì)一般機(jī)床取10000~15000小時(shí)，取12500h Fn-速度系數(shù)，fn=；ni為滾動(dòng)軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速ni=710r/min ε-壽命指數(shù)，對(duì)滾動(dòng)軸承ε=10/3；則有：fn=≈0.4 fF-工作情況系數(shù)，取Ff=1.2 KN-功率利用系數(shù)，查表3-3取：KN=0.58 Kn-速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表3-2取：Kn=0.95 Kl-齒輪輪換工作系數(shù)，查表取Kl=0.80 P-當(dāng)量動(dòng)載荷：當(dāng)Fa/Fr≤e時(shí)， P=Fr

50、；Fa/Fr＞e時(shí)，P=0.4Fr+YFa。 對(duì)傳動(dòng)軸1上的軸承進(jìn)行驗(yàn)算：選小齒數(shù)傳動(dòng) Ft=2T1/d1=26.066104/72=1685 N ；d1=mz=324=72mm Fr=Fttanα=1685tan200=613.3 N P =Fr=613.3 N；代入式中有：h 所以合格。 5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸承、軸的定位在展開(kāi)圖和剖面圖中將會(huì)看到，這里不再重復(fù)。 6.設(shè)計(jì)感想 本次課程設(shè)計(jì)是《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)》，通過(guò)本課程設(shè)計(jì)的過(guò)程，讓我深刻體會(huì)到了自己所學(xué)知識(shí)的缺陷，也深刻認(rèn)識(shí)到了自己對(duì)所學(xué)過(guò)的課程的掌握和熟記還有一定的差距。

51、這次課程設(shè)計(jì)雖然時(shí)間比較緊張，但通過(guò)兩周的努力，回過(guò)頭來(lái)再看的時(shí)候收獲還是挺大的。他給我們指導(dǎo)出了許多我們課本中所沒(méi)有注意到的東西，鍛煉了我們的能力，并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)到了自己的不足。課程設(shè)計(jì)必須查閱很多的資料，才能很好的完成，因此通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，讓我們也體會(huì)到了查閱資料的重要性，同時(shí)也培養(yǎng)了我們勤于查閱的習(xí)慣，使我們不再盲目設(shè)計(jì)，為我們后續(xù)的學(xué)習(xí)和以后的工作打下了一定的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1].戴曙主編.金屬切削機(jī)床.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.5 [2].陳易新.金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987.7 [3].范云漲.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).

52、北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.7 [4].任殿閣、張佩勤主編. 機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo). 遼寧：科學(xué)技術(shù)出版社， 1991 [5].吳宗澤、羅圣國(guó)主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).高等教育出版社 ，1992 中北大學(xué) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 06/07 學(xué)年第 一 學(xué)期 學(xué) 院： 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 楊海景 學(xué) 號(hào)：03021408S17

53、課程設(shè)計(jì)題目： 《金屬切削機(jī)床》課程設(shè)計(jì) （車(chē)床主軸箱設(shè)計(jì)） 起 迄 日 期： 1 月 4 日～ 1 月 17 日 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師： 于大國(guó) 講師 系 主 任： 王彪

54、 下達(dá)任務(wù)書(shū)日期: 2006年1月4日 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 1．設(shè)計(jì)目的： 通過(guò)本課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生初步掌握機(jī)床的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)（包括主軸箱、變速箱傳動(dòng)鏈），動(dòng)力計(jì)算（包括確定電機(jī)型號(hào)，主軸、傳動(dòng)軸、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速），以及關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度校核，獲得工程師必備設(shè)計(jì)能力的初步訓(xùn)練。同時(shí)鞏固《金屬切削機(jī)床》課程的基本理論和基本知識(shí)。 1．運(yùn)用所學(xué)的理論及實(shí)踐知識(shí)，進(jìn)行機(jī)床設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力； 2．掌握機(jī)床設(shè)計(jì)（主軸箱或變速箱）的方法和步驟； 3．掌握設(shè)計(jì)的基本技能，

55、具備查閱和運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)、圖冊(cè)等有關(guān)技術(shù)資料的能力； 4．基本掌握繪圖和編寫(xiě)技術(shù)文件的能力 2．設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）： 1．機(jī)床的類(lèi)型、用途及主要參數(shù) 車(chē)床，工作時(shí)間：二班制，電動(dòng)機(jī)功率：，主軸最高、最低轉(zhuǎn)速如下： ， 變速級(jí)數(shù)：z=12。 2．工件材料：45號(hào)鋼 刀具材料：YT15 3．設(shè)計(jì)部件名稱(chēng)：主軸箱 3．設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求〔包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等〕： 設(shè)計(jì)任務(wù) 1．運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)：根據(jù)所給定的轉(zhuǎn)速范圍及變速級(jí)數(shù)，，確定公比，繪制結(jié)構(gòu)網(wǎng)、轉(zhuǎn)

56、速圖、計(jì)算齒輪齒數(shù)。 2．動(dòng)力計(jì)算：選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)及轉(zhuǎn)速，確定傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速、對(duì)主要零件（如皮帶、齒輪、主軸、軸承等）進(jìn)行計(jì)算（初算和驗(yàn)算）。 設(shè)計(jì)工作量要求： 1．主軸箱展開(kāi)圖、剖面圖各一張； 2、齒輪零件圖一張； 3．機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖一張； 4．編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。（A4>15頁(yè)） 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 4．主要參考文獻(xiàn)： 1 陳易新.金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).北京:機(jī)械工業(yè)出版

57、社,1987.7 2 范云漲.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.7 5．設(shè)計(jì)成果形式及要求： 圖紙和說(shuō)明書(shū) 6．工作計(jì)劃及進(jìn)度： 2007年 1 月 4 日 ~ 1 月 5 日 調(diào)查階段 1 月 6 日 ~ 1 月14日 設(shè)計(jì)階段 1月15 日 ~ 1 月16日 考核階段 1月17日 最終答辯 答辯或成績(jī)考核 系主任審查意見(jiàn)： 簽字： 年 月 日

58、 20