自制20T拉床設(shè)計(jì)【含8張CAD圖紙+PDF圖】

自制20T拉床設(shè)計(jì)【含8張CAD圖紙+PDF圖】,含8張CAD圖紙+PDF圖,自制,20,拉床,設(shè)計(jì),CAD,圖紙,PDF 河北建筑工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 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(shuō)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要作用。建國(guó)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(guó)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，給機(jī)床制造業(yè)帶來(lái)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(zhǎng)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(chǎng)經(jīng)濟(jì)的要求，使國(guó)內(nèi)很多機(jī)床廠家陷入困境。借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，明確我們的發(fā)展方向，迅速適應(yīng)市場(chǎng)需求，是我國(guó)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(zhǎng)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(guò)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(lái)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(jiǎn)單。液壓拉床的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)沖擊振動(dòng)，拉削速度可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，拉力可通過(guò)壓力來(lái)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(shuō)明 結(jié)果 總體設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案 布置簡(jiǎn)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(rùn)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(pán)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(guò)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(mǎi)進(jìn)專業(yè)化的拉床，其所花的費(fèi)用對(duì)于所得利潤(rùn)來(lái)說(shuō)，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(wú)疑是種浪費(fèi)。這就需要工廠內(nèi)部自己制造一些簡(jiǎn)單的，可以完成一般的加工的拉床。而自制拉床無(wú)疑是個(gè)好的選擇，它的結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，用材很少可以選擇一些標(biāo)準(zhǔn)件來(lái)組裝，僅有少部分沒(méi)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(lái)說(shuō)是最好不過(guò)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(wèn)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(shù)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(xiě)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(shuō)明書(shū)不少于2萬(wàn)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(shū)為基礎(chǔ)，翻閱，查找工具書(shū)為輔，比較國(guó)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(shū)和工具書(shū)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(zhǎng)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(wèn)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。可以做一般的驅(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(wú)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(chǎng)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(lái)電動(dòng)機(jī)輸出功率的減速增扭過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiǎn)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(jiǎn)圖如下： 圖2-1總體布置簡(jiǎn)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(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)要求主要用來(lái)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(jiǎn)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(zhǎng)徑比很大的受壓螺桿，應(yīng)校核其穩(wěn)定性。考慮到螺桿受力情況復(fù)雜并有剛度和穩(wěn)定性問(wèn)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。滑動(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(rùn)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(wú)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(guò)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(kāi)，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(jiǎn)圖 3.4螺桿的穩(wěn)定性計(jì)算 對(duì)于長(zhǎng)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(zhǎng)度系數(shù)； 為螺桿的工作長(zhǎng)度，單位㎜；螺桿兩端支承時(shí)取兩支點(diǎn)的距離作為工作長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度： 查表4.1-6選取基準(zhǔn)長(zhǎng)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(zhǎng)） 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(jiǎn)稱包角系數(shù) —— 考慮帶的長(zhǎng)度不同時(shí)的影響系數(shù)，簡(jiǎn)稱長(zhǎng)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(xiě)為 其中各符號(hào)的意義和單位同前。 ——— 傳動(dòng)帶的單位長(zhǎng)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(guò)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(wú)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(lái)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(guò)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(rùn)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(kāi)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(shū)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(shū)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(shū)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(shū)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(lái)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(jiǎn)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(zhǎng)，實(shí)際決定著整個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。一般來(lái)說(shuō)，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(guò)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(wèn)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(guò)調(diào)整來(lái)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(jiǎn)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)程和原理在某種意義上說(shuō)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(jiǎn)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(jiǎn)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(xiāo)即可正常工作，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)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(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(kāi)停控制。并且有行程開(kāi)關(guān)，以防止機(jī)床床身?yè)p壞。 8.2行程開(kāi)關(guān) 如圖 行程開(kāi)關(guān)2和3是控制拉床工作或者是點(diǎn)動(dòng)過(guò)程中的停止，而1和4是強(qiáng)制停止開(kāi)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(jiǎn)便來(lái)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(kāi)關(guān) 第九章 軸承的選擇與計(jì)算 9.1 軸承的選擇 參考書(shū)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(guó)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(kāi)，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(yǔ)承受徑向載荷，也可承受很小的軸向載荷，但不宜用來(lái)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(chǎng)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(lái)承受純軸向載荷，適用場(chǎng)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(wú)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(chǎng)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(chǎng)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(lái)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(chǎng)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(guò)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(jiàn) 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(zhǎng)度不大）及工作過(guò)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(jiǎn)單軸向空間大不用考慮選用窄系列的問(wèn)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(rùn)滑 1200 油潤(rùn)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(wú)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(yǔ)： 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(guò)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L(zhǎng)10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(wàn)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(jiàn)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(rùn)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(rùn)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(rùn)滑 除少數(shù)低速（v＜0.5m/s）小型減速器采用脂潤(rùn)滑外，絕大多數(shù)減速器的齒輪都采用油潤(rùn)滑。 對(duì)于圓周速度v≤12m/s的齒輪傳動(dòng)可采用浸油潤(rùn)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(rùn)滑，同時(shí)油池的油被甩到上箱壁，有助散熱。 為避免浸油潤(rùn)滑的攪油功耗太大及保證輪齒嚙合區(qū)的充分潤(rùn)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(guò)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(rùn)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(kāi)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(rùn)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(guò)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(rùn)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(guò)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(rùn)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(rùn)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(rùn)滑性能。此時(shí)宜用噴油潤(rùn)滑，即利用油泵（壓力約為0.05～0.3MPa）借助管子將潤(rùn)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(rùn)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(rùn)滑油進(jìn)行冷卻的減速器中。由于噴油潤(rùn)滑需要專門(mén)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(rùn)滑油粘度可按高速級(jí)齒輪的圓周速度v選?。簐≤2.5m/s可選用中級(jí)壓齒輪油N320；v＞2.5m/s或循環(huán)潤(rùn)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(rùn)滑油必須先加熱到0℃以上。 蝸桿減速器的潤(rùn)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(rùn)滑。 2）軸承的潤(rùn)滑 減速器中的滾動(dòng)軸承常用減速器內(nèi)用于潤(rùn)滑齒輪（或蝸桿）的油來(lái)潤(rùn)滑，其常用的潤(rùn)滑方式有： ①飛濺潤(rùn)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(rùn)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煽浚Ｔ谙渥雍厦嫔现瞥鲚斢蜏?，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(rùn)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(rùn)滑或?qū)в筒蹪?rùn)滑。 ②刮板潤(rùn)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(lái)；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(rùn)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(rùn)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(rùn)滑 下置式蝸桿的軸承常浸在油中潤(rùn)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(rùn)滑時(shí)，可采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂通常在裝配時(shí)填入軸承室，其裝填量一般不超過(guò)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(rùn)滑脂。采用脂潤(rùn)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(rùn)滑脂。 綜上所述，軸承采用飛濺潤(rùn)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