《銑床主軸箱設(shè)計(jì)》word版

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1、目錄 1.概述-------------------------------------------------------------1 2.參數(shù)的擬定-------------------------------------------------------1 3.傳動(dòng)設(shè)計(jì)---------------------------------------------------------2 4. 傳動(dòng)件的估算----------------------------------------------------5 5. 動(dòng)力設(shè)計(jì)--------------------------

2、------------------------------12 6.主軸空間位置圖---------------------------------------------------15 7.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明---------------------------------------------------16 8.總結(jié)-------------------------------------------------------------23 9.參考文獻(xiàn)-------------------------------------------------------23 1.概述

3、 1.1機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的 機(jī)床課程設(shè)計(jì)，是在金屬切削機(jī)床課程之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過(guò)機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)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，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。 1.2機(jī)床的規(guī)格系列和用處 普通機(jī)床的規(guī)格和類(lèi)型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對(duì)這些基本知識(shí)和資料作些簡(jiǎn)要介紹。本次設(shè)計(jì)的是普通銑床主軸變速箱。 1.3 操作性能要求 1）具有皮帶輪卸荷裝置 2）主

4、軸的變速由變速手柄，和滑移齒輪完成 2.參數(shù)的擬定 2.1 公比選擇 已知最低轉(zhuǎn)速nmin=125rpm，最高轉(zhuǎn)速nmax=1600rpm，變速級(jí)數(shù)Z=12， 轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍:Rn=nmaxnmin=1600125=12.8 ,Rn=φZ(yǔ)-1算得φ=1.26 2.2求出轉(zhuǎn)速系列 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：1600 1250 1000800630500 400315250200160 125 2.3主電機(jī)選擇 合理的確定電機(jī)功率N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，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。已知電動(dòng)機(jī)的功率是5.5

5、KW，根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》選Y132S-4，額定功率5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速1440rpm，最大額定轉(zhuǎn)距2.2。 3.傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.1 主傳動(dòng)方案擬定 擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)型式、變速類(lèi)型。 傳動(dòng)方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動(dòng)方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。 傳動(dòng)方案有多種，傳動(dòng)型式更是眾多，比如：傳動(dòng)型式上有集中傳動(dòng)，分離傳動(dòng)；擴(kuò)大變速范圍可用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動(dòng)等型式；變速箱上既可用多

6、速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。 顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用集中傳動(dòng)型式的主軸變速箱。 3.2傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有用的方法，但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效。 3.2.1確定傳動(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)順序的傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有、、……傳動(dòng)副。即 本設(shè)計(jì)中傳動(dòng)級(jí)數(shù)為Z=12。傳動(dòng)副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，本課程設(shè) 選擇方案：12=3×2×2；12＝2×3×2；12＝2×2×3 3.2.2傳動(dòng)式的

7、擬定 12級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能以及一個(gè)“前多后少”的原則。故離電動(dòng)機(jī)近的傳動(dòng)組的傳動(dòng)副個(gè)數(shù)最好高于后面的傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)。 主軸對(duì)加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副常選用2。綜上所述，傳動(dòng)式為12=3×2×2。 3.2.3結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定 對(duì)于12=3×2×2傳動(dòng)式，有6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為： 根據(jù)(1)傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍（2）基本組擴(kuò)大組的排列順序，初選的方案。根據(jù)級(jí)比指數(shù)分配使傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致，方案的結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖所示：

8、 圖1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 轉(zhuǎn)速圖的擬定 上述所選定的結(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)共5軸，故轉(zhuǎn)速圖需5條豎線，如下圖所示。主軸共12速，電動(dòng)機(jī)軸與主軸最高轉(zhuǎn)速相近，故需12條橫線。中間各軸的轉(zhuǎn)速可以從電動(dòng)機(jī)軸往后推，也可以從主軸開(kāi)始往前推。通常以往前推比較方便，即先決定軸三的轉(zhuǎn)速。 4.傳動(dòng)件的估算 4.1三角帶傳動(dòng) 4.1.1 確定計(jì)算功率Pca Pca=KN[KW] N——主動(dòng)帶輪傳動(dòng)的功率=5.5KW K——工作情況系數(shù) 工作時(shí)間為三班制 K=1.2 故Pca=1.2×5.5=6.6KW 4.1.2 選擇三角膠帶的型號(hào) 小帶輪的轉(zhuǎn)速：n1=1400r

9、pm 選用A型V帶 4.1.3 確定帶輪直徑 小輪直徑D應(yīng)滿足條件:(mm) Dmin=75mm 故=100mm 大輪直徑D2=n2n1D1為大輪的轉(zhuǎn)速=800rpm ∴D2=1440800×100=180mm 4.1.4 計(jì)算膠帶速度 υ=πn1D1 60000=3.14×100×144060000=7.536m/s 4.1.5 初定中心距 兩帶輪中心距應(yīng)在A0=0.7~2(D1+D2)mm 故A0=1×100+180=280mm 4.1.6 計(jì)算膠帶的長(zhǎng)度Ld0 Ld0=2A0+π2(D1+D2)+(D2-D1)24A0=2×280+π2×280+(180-1

10、00)24×280=1005.5mm 查機(jī)械設(shè)計(jì)表8—2，選基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld。得到Ld=990mm 4.1.7計(jì)算實(shí)際中心距A A≈A0+Ld-Ld02=280+990-1005.52=272.5mm 中心距的變動(dòng)范圍： Amin=A-0.015Ld=257.65 Amax=A+0.03Ld=302.2 4.1.8定小帶輪的包角 α1°≈180°-D2-D1A×180°π≥120° α1°≈180°-180-100272.5×180°π=163.17°≥120° 4.1.9確定三角膠帶的根數(shù)Z Z=Pca(P0+△P0）KαKL （包角系數(shù)）查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-8 =0.

11、96 （長(zhǎng)度系數(shù)）查表8-2 =0.89 （單根V帶基本額定功率）8-4小帶輪節(jié)圓直徑100=1.32 (8-5) 傳動(dòng)比 i=1.8△P0=0.15 （計(jì)算功率）（工作情況系數(shù)）=1.2 Z=6.6（1.32+0.15）×0.96×0.89=5.25故 Z=6根 4.1.10作用在支撐軸上的壓軸力 壓軸力Fp=2ZF0sinα12 初拉力F0=5002.5-kαPcakα?2v+qv2=123.03N FP=2×6×sin163.17°2=1457.83N 計(jì)算G值 新安裝的V帶 G=1.5F0+△F016=12.47N 運(yùn)轉(zhuǎn)后的V帶

12、G=1.3F0+△F016=10.93N 最小極限值 G=F0+△F016=8.62N 4.2傳動(dòng)軸的估算 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過(guò)大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 4.2.1 傳動(dòng)軸直徑的估算 （1）.確定各變速齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù) Ⅰ軸: ia1=1 ia2=11.26ia3=11.58 取SZ=52,則從表中查出小齒輪齒

13、數(shù)分別為20,23,26 ia1=2626 ia2=2329 ia3=2032 Ⅱ軸: ib1=1.26:1 ib2=11.58 取SZ=54小齒輪齒數(shù)為21，24 ib1=3024 ib2=2133 Ⅲ軸：ic1=1.58:1 ic2=12.36 取SZ=60 小齒輪齒數(shù)為 17, 23 ic1=3623 ic2=1742 為(V帶傳動(dòng)效率)=0.96 (深溝球軸承)=0.99(7級(jí)精度的齒輪)=0.99 為(十字滑塊聯(lián)軸器)=0.98 Ⅰ軸：PⅠ=Pη1η2=5.2272KW n1=8

14、00rpm Ⅱ軸：PⅡ=Pη1η22η3=5.1230 KW n2=500rpm Ⅲ軸：PⅢ=Pη1η23η32=5.0211KW n3=315rpm Ⅳ軸：PⅣ=PⅢη2η3=4.9209 KW n4=125rpm TΙ=955×104×5.2272800=62339.7N·mm TⅡ=955×104×5.1230500=97849.3N·mm TⅢ=955×104×5.0211315=152224.0N·mmTⅣ=955×104×4.9209125=375964.4N·mm 傳動(dòng)軸為Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ軸, 一般傳動(dòng)軸ψ取 dⅠ=1.644TⅠ[ψ]=1.644623

15、39.70.5=30.82mm 取d=35軸承6007 dⅡ=1.644TⅡ[ψ]=1.64497849.30.5=34.49mm 取d=35軸承6007 dⅢ=1.644TⅢ[ψ]=1.644152224.00.5=38.52mm 取d=40軸承6008 dⅣ=1.644TⅣ[ψ]=1.644375964.40.5=48.29mm 取d=50 軸承 6007：D=35 d=52 B=14 6008：D=40 d=68 B=15 齒輪模數(shù)的計(jì)算 (1)I-Ⅱ齒輪彎曲疲勞的計(jì)算 m≥323PcaZnj=3236.62

16、0×800=2.20mm 齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算:A≥3703Pcanj=69.17 由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù) mj=2AZ1+Z2=2.66 所以取mj=3 (2)Ⅱ-Ⅲ齒輪彎曲疲勞的計(jì)算 N2=5.1230KW m≥323PcaZnj=2.51 A≥3703Pcanj=80.36 mj=2AZ1+Z2=2.97 取mj=3 (3)Ⅲ-Ⅳ齒輪彎曲疲勞的計(jì)算 N3=5.021 KW m≥323PcaZnj=3.13 A≥3703Pcanj=93.11 mj=2AZ1+Z2=3.15 取m=4 (4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：,, 齒輪參數(shù)表 齒輪 齒數(shù) 模數(shù)

17、m 分度圓 d 齒頂圓 齒根圓 齒頂高 齒根高 1 20 3 60 66 52.5 3 3.75 2 23 3 69 75 61.5 3 3.75 3 26 3 78 84 70.5 3 3.75 4 32 3 96 102 88.5 3 3.75 5 29 3 87 93 79.5 3 3.75 6 26 3 78 84 70.5 3 3.75 7 21 3 63 69 55.5 3 3.75 8 30 3 90 96 82.5 3 3.75 9 3

18、3 3 99 105 91.5 3 3.75 10 24 3 72 78 64.5 3 3.75 11 17 4 68 76 58 4 5 12 36 4 144 152 134 4 5 13 42 4 168 176 158 4 5 14 23 4 92 100 82 4 5 4.2.3 齒寬的確定 公式m （，m為模數(shù)） 第一套嚙合齒輪:BⅠ=6~10×3=18~30mm 第二套嚙合齒輪:BⅡ=6~10×3=18~30mm 第三套嚙合齒輪:BⅢ=6~10×4=24~40mm B1=25

19、 B2=20 B3=25B4=25B5=20B6=25B7=20 B8=25B9=20 B10=25B11=25 B12=30B13=25B14=30 4.2.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 當(dāng)mm時(shí)，采用腹板式，D是軸承外徑，采用軸承 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-10確定參數(shù) bd=11,ha=15,hf=8.7,e=15,fmin=9, 帶輪寬度：B=(z-1)e+2f=(6-1)×15+2×9=93 大帶輪： d=35, d1=2d=70 dd=180 B>1.5d∴L=2d=70 小帶輪： d=38,d1=76 dd=100 B>1.5d ∴L=2d=76

20、 5.動(dòng)力設(shè)計(jì) 5.1主軸剛度驗(yàn)算 選定前端懸伸量C，參考《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》P121，根據(jù)主軸端部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的型式和尺寸，這里選定C=120mm. 主軸支承跨距L的確定 根據(jù)《金屬切削機(jī)床》表10-6前軸頸應(yīng)為60～90mm。初步選?。?0mm.后軸頸 ＝（0.7～0.9），?。?0mm.根據(jù)設(shè)計(jì)方案，選前軸承為30218型，后軸承為30216型。根據(jù)結(jié)構(gòu)，定懸伸長(zhǎng)度a＝120mm。 5.1.3求軸承剛度 主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩（未考慮機(jī)械效率）T=9550Pn=9550×5.5125N?m=420.2N?m 切削力：Fc=420.20.12=3501.67N

21、背向力:Fp=0.5Fc=1750.83N 故總此作用力：F=Fc2+Fp2=3914.99N 此力主軸頸和后軸頸個(gè)承受一般，故主軸端受力為F/2=1957.5N。 在估算時(shí)，先假設(shè)初值l/a=3,l=3120=360mm。前后支承的支反力和: RA=F2l+al=2610N RB=F2al=652.5N 根據(jù)式（10－6）可求出前、后軸承的剛度： ; 5.1.4 求最佳跨距 初步計(jì)算時(shí)，可假定主軸的當(dāng)量外徑為前、后軸承頸的平均值，。故慣性矩為： 查線圖。計(jì)算出的與原假定不符。經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)算得仍接近1.8?？梢钥闯觯@是一個(gè)迭代過(guò)程，很快收斂于正確值。最佳跨距。 5.

22、2 齒輪校驗(yàn)(以齒輪1為例) m=3,Z=20,B=25 齒根彎曲強(qiáng)度的計(jì)算： （應(yīng)力校正系數(shù)）=1.54 （齒形系數(shù)）=2.83 K（載荷系數(shù)）= （使用系數(shù)）=1.25 （動(dòng)載系數(shù)）=1.1 （齒間載荷分配系數(shù)）=1.1 （齒向載荷分布系數(shù)）=1.1 K=1.66 b=25 m=3 Ft=2T1d1=2079.99 σF=1.66×2079.99×2.83×1.5425×3=200.6≤250HBS合金調(diào)質(zhì)(250HBS) 齒輪9的齒數(shù)z=20,模數(shù)m=2.5 軸的校核 45#鋼調(diào)質(zhì)毛土坯直徑硬度 抗拉強(qiáng)度極限屈服強(qiáng)度極限 彎曲疲勞極限剪切疲勞極限 許用

23、彎曲應(yīng)力 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校驗(yàn) τT=955×104Pn0.2d3=8.7<[τt]n=125P=4.921KWd=60mm 故軸符合，軸選用45#鋼調(diào)質(zhì)處理。 6.主軸空間位置圖 7.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明 7.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)器等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開(kāi)圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制，一般只畫(huà)展開(kāi)圖。 主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。 精度方面的要求，剛度和抗震性的要

24、求，傳動(dòng)效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。 主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過(guò)反復(fù)思考和多次修改。在正式畫(huà)圖前應(yīng)該先畫(huà)草圖。目的是： 1） 布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。 2） 檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí) 改正。 3） 確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置，以確 定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。 7.2展開(kāi)圖及其布置 展開(kāi)圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開(kāi)并將這些剖切面

25、平整展開(kāi)在同一個(gè)平面上。 I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級(jí)變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無(wú)法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過(guò)空心軸中的拉桿來(lái)操縱離合器的結(jié)構(gòu)。 總布置時(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，是制動(dòng)尺寸增大。 齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸

26、，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。 7.3I軸（輸入軸）的設(shè)計(jì) 將運(yùn)動(dòng)帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)軸的剛度或使軸部受帶的拉力（采用卸荷裝置）。I軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是在箱外組裝好I軸在整體裝入箱內(nèi)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤(pán)上，通過(guò)法蘭盤(pán)將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。 離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得注意： 1） 摩擦片的軸向定位：由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤(pán)實(shí)現(xiàn)。其中一個(gè)圓盤(pán)裝 在花鍵上，另一個(gè)裝在花鍵軸上的一個(gè)環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)花鍵齒，和軸上的花鍵對(duì)正，然后用螺釘把錯(cuò)開(kāi)的兩個(gè)圓盤(pán)連接在一起。

27、這樣就限制了軸向和周向德兩個(gè)自由度，起了定位作用。 2） 摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封閉 系統(tǒng)，不增加軸承軸向復(fù)合。 3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使加力環(huán)推動(dòng)擺桿和鋼球的運(yùn)動(dòng)是不可逆的，即操縱力撤 消后，有自鎖作用。 I軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當(dāng)離合器接通時(shí)才和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。但脫開(kāi)的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對(duì)轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這點(diǎn)。 齒輪與軸之間的軸承可以用滾動(dòng)軸承也可以用滑動(dòng)軸承?；瑒?dòng)軸承在一些性能和維修上不如滾動(dòng)軸承，但它的徑向尺寸小。 空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤(rùn)滑。 7.4齒輪塊設(shè)計(jì)

28、 齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說(shuō)，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引起振動(dòng)和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問(wèn)題。 齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素： 1） 是固定齒輪還是滑移齒輪；2）移動(dòng)滑移齒輪的方法；3）齒輪精度和加工方法； 變速箱中齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大6dB。 工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比

29、運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(jí)。 為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都要選用較高的精度。大都是用7—6—6，圓周速度很低的，才選8—7—7。如果噪聲要求很?chē)?yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選6—5—5。當(dāng)精度從7—6—6提高到6—5—5時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。 不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。 8級(jí)精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。 7級(jí)精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的7級(jí)齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于7，或者淬火后在衍齒。 6級(jí)精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒輪，必須磨齒才能達(dá)到6

30、級(jí)。 機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。 7.5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。 首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過(guò)大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動(dòng)、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問(wèn)題。 傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專門(mén)加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無(wú)困難。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸。 花鍵軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。 軸

31、的部分長(zhǎng)度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時(shí)的過(guò)濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為65～85。 機(jī)床傳動(dòng)軸常采用的滾動(dòng)軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對(duì)軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開(kāi)，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時(shí)在沒(méi)有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號(hào)和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。 同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還

32、常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時(shí)加工幾個(gè)同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對(duì)于支撐跨距長(zhǎng)的箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進(jìn)刀）伸進(jìn)鏜桿，同時(shí)加工各孔；對(duì)中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免。 既要滿足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來(lái)達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。 兩孔間的最小壁厚，不得小于5～10，以免加工時(shí)孔變形。 花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個(gè)應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。 一般傳動(dòng)軸上軸承選用級(jí)精度。 傳動(dòng)軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動(dòng)件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)，是否

33、受軸向力，都必須有軸向定位。對(duì)受軸向力的軸，其軸向定位就更重要。 回轉(zhuǎn)的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時(shí)應(yīng)注意： 1） 軸的長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問(wèn)題，宜由一端定位。 2） 軸承的間隙是否需要調(diào)整。 3） 整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。 4） 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。 5） 加工和裝配的工藝性等。 7.6 主軸組件設(shè)計(jì) 主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車(chē)床）或者刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個(gè)

34、方面考慮。 7.6.1 各部分尺寸的選擇 主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。 1） 內(nèi)孔直徑 銑床床主軸由于要夾緊刀柄，安裝自動(dòng)卡緊機(jī)構(gòu)及通過(guò)卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車(chē)床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢(shì)。 2） 軸頸直徑 前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。 3） 前錐孔直徑 前錐孔用來(lái)裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。 4） 支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度 為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長(zhǎng)度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇?，一般推薦?。?3～5，跨距小時(shí)，軸

35、承變形對(duì)軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)，應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值。 跨距的大小，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。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。 7.6.2 主軸軸承 1）軸承類(lèi)型選擇 主軸前軸承有兩種常用的類(lèi)型： 雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。 與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種： 600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。 推力球軸

36、承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。 向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機(jī)床。 2）軸承的配置 大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個(gè)支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以用兩個(gè)支撐的主要支撐，第三個(gè)為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約0.03～0.07），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。 7.6.3 主軸與齒輪的連接 齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；

37、軸做成圓柱體，或者錐面（錐度一般取1：15左右）。錐面配合對(duì)中性好，但加工較難。平鍵一般用一個(gè)或者兩個(gè)（相隔180度布置），兩國(guó)特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問(wèn)題。 7.6.4 潤(rùn)滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種： 1）堵——加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留0.1～0.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開(kāi)一個(gè)或幾個(gè)并列的

38、溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開(kāi)了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。 2）疏導(dǎo)——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱? 8.總結(jié) 在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我也遇到了一些問(wèn)題。設(shè)計(jì)過(guò)程也是培養(yǎng)我們認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度。 在此過(guò)程中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，使我加深了對(duì)大學(xué)所學(xué)課程理解，綜合應(yīng)用，并得到進(jìn)一步的鞏固，這對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作都有積極的意義。 總之，這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西 9.參考文獻(xiàn) [1] 馮辛安主編.機(jī)械制造裝備

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