金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)車床主軸箱設(shè)計(jì)【全套圖紙】

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1、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 中北大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 題 目：《金屬切削機(jī)床》課程設(shè)計(jì) （車床主軸箱設(shè)計(jì)） 指導(dǎo)教師： 職稱: 講師 2007年1月17日 中北大學(xué) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 全

2、套圖紙，加153893706 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 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 課程設(shè)計(jì)題目： 《金屬切削機(jī)床》課程設(shè)計(jì) （車床主軸箱設(shè)計(jì)） 起 迄 日 期： 1 月 4 日～ 1 月

3、 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： 講師 系 主 任： 下達(dá)任務(wù)書日期: 2006年1月4日 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 1．設(shè)計(jì)目的： 通過本課程設(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

4、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，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)床的類型、用途及主要參數(shù) 車床，工作時(shí)間：一班制，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)

5、鋼 刀具材料：YT15 3．設(shè)計(jì)部件名稱：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)算說明書(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)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．主軸箱展開圖、剖面圖各一張； 2、I號(hào)軸零件圖一張； 3．機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖一張； 4．編寫課程設(shè)計(jì)說明書一份。（A4>15頁）

6、 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 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.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987.7 2 范云漲.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(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： 圖紙和說明書 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 ~

7、1 月16日 考核階段 1月17日 最終答辯 答辯或成績考核 系主任審查意見： 簽字： 年 月 日 目 錄 1. 機(jī)床運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定……………………………………………………………7 1.1 運(yùn)動(dòng)參數(shù) …………………………………………………………………………7 1.1.1 確定公比φ及Rn ………………………………………………………………7 1.1.2 求出轉(zhuǎn)速系列 …………………

8、………………………………………………7 1.2 動(dòng)力參數(shù) …………………………………………………………………………7 2. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………7 2.1 傳動(dòng)組、傳動(dòng)副的確定 …………………………………………………………7 2.2 確定變速組的擴(kuò)大順序 …………………………………………………………8 2.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 ………………………………………………………………………9 2.3.1 驗(yàn)算傳動(dòng)組變速范圍……………………………………………………………9 2.3.2 繪制轉(zhuǎn)速圖 …………………………………………

9、…………………………9 2.4 確定齒輪齒數(shù) ……………………………………………………………………10 2.5 確定帶輪直徑 ……………………………………………………………………10 2.6 驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ………………………………………………………………11 2.7 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 …………………………………………………………………11 3. 傳動(dòng)零件的初步計(jì)算…………………………………………………………12 3.1 確定傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 …………………………………………………………12 3.1.1 分析軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速………………………………………………………………

10、12 3.1.2 用表列出各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速…………………………………………………12 3.2 確定主軸支承軸頸尺寸 …………………………………………………………13 3.3 估算傳動(dòng)軸直徑 …………………………………………………………………13 3.4 估算傳動(dòng)齒輪模數(shù) ………………………………………………………………13 3.5 離合器的選擇與計(jì)算 ……………………………………………………………14 3.6 普通V帶的選擇與計(jì)算 …………………………………………………………15 4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………12 4.1

11、 帶輪設(shè)計(jì) …………………………………………………………………………15 4.2 主軸轉(zhuǎn)停機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………………16 4.3 齒輪塊設(shè)計(jì) ………………………………………………………………………16 4.4 軸承的選擇………………………………………………………………………16 4.5 主軸組件…………………………………………………………………………16 4.6 潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………16 4.7 密封裝置設(shè)計(jì)……………………………………………………………………16 4.8 主軸箱箱體設(shè)計(jì)……

12、……………………………………………………………17 5. 主要零件的驗(yàn)算………………………………………………………………17 5.1 齒輪的驗(yàn)算………………………………………………………………………17 5.1.1 驗(yàn)算公式 ……………………………………………………………………17 5.1.2 列表驗(yàn)算 ……………………………………………………………………17 5.2 驗(yàn)算軸的彎曲剛度………………………………………………………………18 5.2.1受力分析及計(jì)算 ………………………………………………………………18 5.2.2計(jì)算撓度、傾角………………………………

13、…………………………………19 5.3 驗(yàn)算花鍵側(cè)擠壓力（以Ⅱ軸為例） ……………………………………………22 5.3.1 計(jì)算公式 ………………………………………………………………………22 5.3.2 確定式中參數(shù) …………………………………………………………………22 5.3.3 計(jì)算 ……………………………………………………………………………22 5.4 滾動(dòng)軸承驗(yàn)算 …………………………………………………………………22 5.4.1 支反力計(jì)算 ……………………………………………………………………22 5.4.2 列表驗(yàn)算 ……………………………………

14、…………………………………22 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 24 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=160rpm，最高轉(zhuǎn)速nmax=2000rpm，變速級(jí)數(shù)Z=12， 則公比： Φ = （nmax/nmin）1/（Z－1） =（2000rpm/160rpm）1/（12－1） ≈1.26 轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍：

15、 Rn=nmax/nmin=12.5 1.1.2 求出轉(zhuǎn)速系列 根據(jù)最低轉(zhuǎn)速nmin=160rpm，最高轉(zhuǎn)速nmax=2000rpm，公比φ=1.26，按《機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》（陳易新編）表5選出標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列： 2000 1600 1280 1008 800 640 504 400 320 256 200 160 1.2 動(dòng)力參數(shù) 已知電動(dòng)機(jī)功率為N=4kw，根據(jù)《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》（陳易新編）附錄2選擇主電動(dòng)機(jī)為

16、Y112M-4，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)見下表1： 表1 Y112M-2技術(shù)參數(shù) 轉(zhuǎn)速（r/min） 額定功率 （kw） 滿載時(shí) 堵轉(zhuǎn)電流 堵轉(zhuǎn)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） 2890 4.0 8.8 84.5 0.82 7.0 2.2 2.2 3000 4 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)可以寫成多種傳動(dòng)副組合： 1） 12=43 2） 12=

17、34 3） 12=223 4） 12=322 5） 12=232 分析得： 方案1）和2）的設(shè)計(jì)可以節(jié)省一根傳動(dòng)軸。但是，由于一個(gè)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。 根據(jù)傳動(dòng)副數(shù)目分配應(yīng)“前多后少”的原則，方案4）是可取的。但是，由于主軸轉(zhuǎn)停采用片式摩擦離合器結(jié)構(gòu)，致使Ⅰ軸尺寸增大，此方案也不宜采用，而應(yīng)選用方案5）。 2.2 確定變速組的擴(kuò)大順序 12=232的傳動(dòng)副組合，其傳動(dòng)組的順序又可有以下六種形式： 1） 12=213226 2） 12=213422 3） 12=233126

18、 4） 12=263123 5） 12=223421 6） 12=263221 根據(jù)級(jí)比指數(shù)分配要“前密后疏”的原則，應(yīng)選用第一種方案。然而，對(duì)于我們所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)會(huì) 圖1 方案比較 （1）若第一變速組采用升速傳動(dòng)（圖1b），則軸至主軸間的降速傳動(dòng)職能由后兩個(gè)變速組承擔(dān)，降速傳動(dòng)比回較大，不宜采用。如果采用方案3）即可解決上述問題（見圖1c），其結(jié)構(gòu)網(wǎng)見圖2。 （2）若第一變速組采用降速傳動(dòng)（圖1a），由于摩擦離合器徑向尺寸限制，使得軸上的齒輪直徑不能太小，依次傳動(dòng)，這樣會(huì)使得整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸增大。所以這種傳動(dòng)不宜采用。 圖

19、2 結(jié)構(gòu)網(wǎng) 2.3 繪制轉(zhuǎn)速圖 2.3.1 驗(yàn)算傳動(dòng)組變速范圍 第二擴(kuò)大組的變速范圍是 符合設(shè)計(jì)原則要求。 2.3.2 繪制轉(zhuǎn)速圖 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)速及傳動(dòng)比分配都可見轉(zhuǎn)速圖（圖3）。 圖3 轉(zhuǎn)速圖 2.4確定齒輪齒數(shù) 利用查表法由《機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》（陳易新編）表9，求出各傳動(dòng)組齒輪齒數(shù)（表2）： 表2 各傳動(dòng)組齒輪齒數(shù) 變

20、速組 第一變速組 第二變速組 第三變速組 齒數(shù)和 89 95 106 齒輪 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14 齒數(shù) 35 54 49 40 37 59 48 47 43 52 40 66 77 29 2.5確定帶輪直徑 由《機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》（陳易新編）表11，查取小帶輪基準(zhǔn)直徑： dd1=50mm 大帶輪直徑由公式求得：

21、 dd2=50*4.6=230mm 與帶輪基準(zhǔn)直徑系列相比較，取： dd2=230mm。 2.6 驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下式計(jì)算： 式中，，分別為第一、二、三變速組齒輪傳動(dòng)比。 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差的絕對(duì)值表示： 表3 轉(zhuǎn)速誤差表 主軸轉(zhuǎn)速 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10

22、 n11 n12 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 r/min 160 200 256 320 400 504 640 800 1008 1280 1600 2000 實(shí)際轉(zhuǎn)速 r/min 158 198 251 313 393 493 624 780 986 1260 1579 1982 轉(zhuǎn)速誤差 % 1 0.8 1.9 2 1.6 2.2 2.5 2.4 1.9 1 1.5 2.1 經(jīng)檢驗(yàn)（如上表3），轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。 2.7 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖4 傳動(dòng)系統(tǒng)圖

23、 3. 傳動(dòng)零件的初步計(jì)算 3.1 確定傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 3.1.1 分析軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 主軸 根據(jù)《金屬切削機(jī)床》表8-2，中型機(jī)床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是第一個(gè)三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速，此即為n=320r/min。 各傳動(dòng)軸 軸Ⅲ可以從主軸為320r/min向上查出，好象是640r/min，但其實(shí)軸Ⅲ通過400r/min便可以傳遞全功率，所以軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為400r/min；同樣，軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為640r/min，軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為1008r/min。 3.1.2 用表列出各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn) 表4 傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)件 軸 齒輪 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Z1

24、 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14 計(jì)算轉(zhuǎn)速 1008 640 400 320 1008 640 1008 800 640 400 640 640 640 504 640 400 320 400 3.2 確定主軸支承軸頸尺寸 參照《機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》（陳易新編）表3選取前支承軸頸直徑： D1=90mm 后支承軸頸直徑：D2=（0.7～0.85） D1=63～77mm 選取D2=70mm

25、 3.3 估算傳動(dòng)軸直徑 參照《機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》（陳易新編）計(jì)算得： 表5 傳動(dòng)軸直徑的估算 計(jì)算公式 軸 號(hào) 計(jì)算 轉(zhuǎn)速 nc r/min 電機(jī)至該軸 傳動(dòng)效率 η 輸入 功率 P kw 允許 扭轉(zhuǎn) 角 deg/m 傳動(dòng) 軸的 直徑 mm 傳動(dòng)軸的 長度 mm 花鍵軸尺寸 NdDB Ⅰ 1008 0.96 3.84 1.5 25.6 400 625347 Ⅱ 640 0.960.995 3.82 1.5 28.5 400 828386 Ⅲ 400 0.960.9950.99 3.79

26、 1.5 32.1 500 832427 3.4 估算傳動(dòng)齒輪模數(shù) 參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》(濮良貴 紀(jì)名剛主編)中齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及《機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（李洪主編）表2.4-17計(jì)算各傳動(dòng)組最小齒輪的模數(shù)： 表6 齒輪模數(shù)的估算 估算公式 傳 動(dòng) 組 小 齒 輪 齒數(shù) 比 u≥1 齒寬系數(shù) Ψm 傳遞功率P 載荷系數(shù)K 許用接觸應(yīng)力σHP 許用齒根應(yīng)力σFP 計(jì)算轉(zhuǎn)速 nc 系數(shù)YFS 模數(shù)mH 模數(shù)mF 選擇模數(shù)m 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 第一變速組 z1 35 1.57 8 3.84

27、 1 1100 518 630 4.28 1.48 1.48 2 第二變速組 z5 37 1.59 9 3.82 1 1100 518 400 4.26 1.60 1.62 2 第三變速組 z14 29 2.68 7 3.79 1 1100 518 250 4.38 2.2 2.2 3 3.5 離合器的選擇與計(jì)算 根據(jù)車床工作特點(diǎn)，選擇片式摩擦離合器。通過查《機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（李洪主編）表2.4-34、表2.4-35、表2.4-36、表2.4-37和計(jì)算得： 表7 離合器計(jì)算 計(jì)算公式

28、 傳遞轉(zhuǎn)矩Nm 安全系數(shù)k 摩擦系數(shù)f 外片內(nèi)徑d mm 內(nèi)片外徑D mm 接觸寬度b mm 基本許用壓強(qiáng) ［P0」 MPa 次數(shù)修正系數(shù)km 面數(shù)修正系數(shù)kx 速度修正系數(shù)kv 許用壓強(qiáng)［P0」 MPa 片數(shù) 外片 內(nèi)片 58209.5 1.3 0.08 36 72 18 1.1 1 0.79 1.02 0.886 5 6 軸向壓緊力Q=[p]πD0bkv=0.853.1454181.02=2646 3.6 普通V帶的選擇與計(jì)算 以下各圖表均在《機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（李洪主編）中： 表8 V帶的

29、計(jì)算 計(jì)算內(nèi)容 符號(hào) 單位 計(jì)算公式或圖表 計(jì)算過程 結(jié)果 設(shè)計(jì)功率 Pd kW Pd=KAP，表2.4-2 P d=1.04 4 帶型選擇 圖2.4-1 A型 初選中心距 a0 mm 700 計(jì)算帶的基準(zhǔn)產(chǎn)長度 Ld0 mm Ld0=2a0+π（dd1+dd2）/2+ （dd2-dd1）2/（4a0） Ld0=2700+π（100+224）/2+（224-100）2/（4400） 1918 選擇帶的基準(zhǔn)長度 Ld mm 表2.4-4 1800 實(shí)際中心距 a mm 643 小帶輪包角

30、α1 o 175合格 帶速 v m/s 7.54合格 帶的撓度次數(shù) u s-1 m為帶輪的個(gè)數(shù) 8.4合格 帶的根數(shù) Z 表2.4-6 表2.4-9 表2.4-10 3.44取4 4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 帶輪設(shè)計(jì) 根據(jù)V帶計(jì)算，選用4根A型V 帶。由于Ⅰ軸安裝摩擦離合器及傳動(dòng)齒輪，為了改善它們的工作條件，保證加工精度，采用了《金屬切削機(jī)床》中介紹的卸荷帶輪結(jié)構(gòu)。 4.2 主軸轉(zhuǎn)停機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本機(jī)床屬于普通機(jī)床，實(shí)用于機(jī)械加工車間。采用單向片式離合器,其結(jié)構(gòu)圖見《金屬切削機(jī)床》課本。該離合器的工作原理是，

31、移動(dòng)滑套，鋼球沿斜面向中心移動(dòng)使滑塊、螺母左移，壓緊摩擦片，實(shí)現(xiàn)離合器嚙合。 4.3 齒輪塊設(shè)計(jì) 機(jī)床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。根據(jù)各傳動(dòng)組的工作特點(diǎn)，第一擴(kuò)大組的滑移齒輪采用了表2.5-4C所示的銷釘連接裝配式結(jié)構(gòu)?；窘M采用了表2.5-3所示的整體式滑移齒輪。第二擴(kuò)大組，由于傳動(dòng)轉(zhuǎn)距較大，則采用了表2.5-4a所示的鍵連接裝配式齒輪。 從工藝的角度考慮，其它固定齒輪（主軸上的齒輪除外）也采用花鍵聯(lián)結(jié)。由于主軸直徑較大，為了降低加工成本而采用單鍵聯(lián)結(jié)。 Ⅰ--Ⅱ軸傳動(dòng)齒輪精度為877-8b，Ⅲ--Ⅳ軸間齒輪精度為766-7b。 4.4 軸承的選擇 為了裝配方便，Ⅰ軸上

32、傳動(dòng)件（齒輪、摩擦離合器等）的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔直徑，并采用205型向心球軸承。為了便于裝配和軸承間隙調(diào)整，Ⅱ軸采用了7206型圓錐滾子軸承，軸Ⅲ采用7207型圓錐滾子軸承。 滾動(dòng)軸承均采用E級(jí)精度。 4.5 主軸組件 本機(jī)床功率為中型功率，為了簡化結(jié)構(gòu)，主軸采用了軸向后端定位的兩支承主軸組件。前支承采用3182118型雙列圓柱滾子軸承，后支承采用46214型角接觸球軸承和8215型單向推力球軸承。為了保證主軸回轉(zhuǎn)精度，主軸前后軸承均用防松螺母調(diào)整軸承的間隙。主軸前端采用短圓錐定心結(jié)構(gòu)。 前軸承為C級(jí)精度，后軸承為D級(jí)精度。 注：以上軸承型號(hào)均采用舊國標(biāo)，從《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)

33、簡明手冊(cè)》（范云漲 陳兆年 主編）中查出；4.中各表、圖均指《機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（李洪主編）書中的表、圖。 4.6 潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主軸箱內(nèi)采用飛濺式潤滑。油面高度為65mm左右，甩油輪浸油深度為10mm左右。潤滑油型號(hào)為：HJ30。 卸荷皮帶輪軸承采用脂潤滑方式。潤滑脂型號(hào)為：鈣質(zhì)潤滑脂。 4.7 密封裝置設(shè)計(jì) Ⅰ軸軸頸較小，線速度較低，為了保證密封效果，采用皮碗式接觸密封。而主軸直徑大、線速度較高，則采用了非接觸式密封。卸荷皮帶輪的潤滑采用毛氈式密封，以防止外界雜物進(jìn)入。 4.8 主軸箱箱體設(shè)計(jì) 箱體外形采用了各面間直角連接方式，使箱提線條簡單、明快。

34、 5. 主要零件的驗(yàn)算 5.1 齒輪的驗(yàn)算 此節(jié)參照《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（任殿閣 張佩勤 主編）第三章 機(jī)床零件驗(yàn)算中的齒輪驗(yàn)算步驟。此節(jié)所查各表均屬此書。 5.1.1 驗(yàn)算公式 接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為： 彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式為： 5.1.2 列表驗(yàn)算 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)速的大小及齒數(shù)多少，只需要驗(yàn)算Z5=39，Z14=31兩齒輪即可，列表： 表9 齒輪驗(yàn)算 齒輪 齒輪傳遞的功率N kw 齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj r/min 初算齒輪模數(shù)m mm 齒寬B mm 齒數(shù)Z 大齒輪與小齒輪齒數(shù)比 u 壽命系數(shù)Ks 工作情況系數(shù)K1 動(dòng)載荷

35、系數(shù) K2 齒向載荷分布系數(shù)K3 標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒型系數(shù)Y 接觸應(yīng)力σj MPa 彎曲應(yīng)力σw MPa Z5 3.82 640 2 18 37 1.59 1.75 （0.9） 1.2 1.4 1 0.470 440 260 Z14 3.79 400 3 21 29 2.68 1.75 （0.9） 1.2 1.2 1 0.444 819 157 注： u——“+”號(hào)用于外嚙合，“-”號(hào)用于內(nèi)嚙合； K1——中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)，取1.2～1.6； K2——查表3-6； K3——查表3-7；

36、Y——查表3-8； [σj]——查表3-9，取1100MPa； [σw]——查表3-9，取320MPa； Ks——公式：Ks=KTKnKNKq，其中KT= 用下表計(jì)算Ks：（表中（）內(nèi)為計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)所用系數(shù)，（）外為計(jì)算接觸應(yīng)力時(shí)所用系數(shù)） 表10 Ks計(jì)算 齒輪 疲勞曲線指數(shù)m 齒輪的最低轉(zhuǎn)速 n1 r/min 齒輪總工作時(shí)間 T h 基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)C0 工作期限系數(shù)KT 速度轉(zhuǎn)化系數(shù)Kn 功率利用系數(shù)KN 材料強(qiáng)化系數(shù)Kq 壽命系數(shù)Ks Z5 3（6） 640 4000 107 （2106） 2.43 （1.71）

37、 0.74 （0.88） 0.58 （0.78） 0.73 （0.75） 0.76 （0.88） Z14 3（6） 400 9000 107 （2106） 2.38 （1.69） 0.93 （0.92） 0.58 （0.78） 0.73 （0.75） 0.94 （0.9） 經(jīng)驗(yàn)算Z5、Z14用45鋼整淬即可滿足要求。 5.2驗(yàn)算軸的彎曲剛度 5．2．1 受力分析及計(jì)算 以Ⅱ軸為例進(jìn)行分析，Ⅱ軸上的齒輪為滑移齒輪。通常，選擇主軸處于計(jì)算轉(zhuǎn)速時(shí)（200r/min）齒輪的嚙合位置為計(jì)算時(shí)的位置。根據(jù)本車床齒輪排列特點(diǎn)，主軸為250r/min時(shí)

38、，Ⅱ軸受力變形大于前者，故采用此時(shí)的齒輪位置為計(jì)算位置。圖5為齒輪軸向位置示圖。 圖5 圖5中F1為齒輪Z4（齒數(shù)為42）上所受的切向力Ft1，徑向力Fr1的合力。F2為齒輪Z9（齒數(shù)45）上所受的切向力Ft2，徑向力Fr2的合力。 各傳動(dòng)力空間角度如圖6所示，根據(jù)表11的公式計(jì)算齒輪的受力。 圖6 軸Ⅱ空間受力分析 表11 齒輪的受力計(jì)算 傳遞功率P kw 轉(zhuǎn) 速 n r/min 傳動(dòng) 轉(zhuǎn)矩 T Nmm 齒輪壓力角 α 齒面摩擦角 γ 齒輪Z4 齒輪Z9 切向力 Ft1 N 合力 F1 N F1 在 X

39、 軸投影Fz1 N F1 在 Z 軸投影Fz1 N 分度圓直徑d1 mm 切向力 Ft2 N 合力 F2 N F1 在 X 軸投影Fz2 N F1 在 Z 軸投影Fz2 N 分度圓直徑d2 mm 3．82 1280 45601.25 20 6 1112．2 1237．4 168．4 1226 84 90 1013．4 1127．5 -623.9 -939.1 5.2.2 計(jì)算撓度、傾角 從表11計(jì)算結(jié)果看出，Ⅱ軸在X、Z兩個(gè)平面上均受到兩個(gè)方向相反力的作用。根據(jù)圖7所示的軸向位置，分別計(jì)算出各平面撓度

40、、傾角，然后進(jìn)行合成。根據(jù)《機(jī)械制造工藝、 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（李洪主編）書中的表2.4-14,表2.4-15計(jì)算結(jié)果如下: 分析計(jì)算 a=68 b=202 c=102.5 f=167.5 l=270 E=2.1105MPa n=l-x=151.25 （1）xoy平面內(nèi)撓度 （2）zoy平面內(nèi)撓度 （3）撓度合成 查表得其

41、許用應(yīng)力為0.03，則撓度合格。 （4）左支承傾角計(jì)算和分析 a. xoy平面力作用下的傾角 b. zoy平面力作用下的傾角 c. 傾角合成 查表得其許用傾角值為0.0006，則左支承傾角合格。 （5）右支承傾角計(jì)算和分析 a. xoy平面力作用下的傾角 b. zoy平面力作用下的傾角 c. 傾角合成

42、 查表得其許用傾角值為0.0006，則右支承傾角合格。 5.3 驗(yàn)算花鍵側(cè)擠壓力（以Ⅱ軸為例） 5.3.1 計(jì)算公式： 5.3.2 確定式中參數(shù) 最大轉(zhuǎn)矩91202.5Nmm； 花鍵軸小徑d=25mm； 花鍵軸大徑D=36mm； 花鍵數(shù)N=8； 載荷系數(shù)k=0.8； 工作長度l=70mm； 許用擠壓應(yīng)力=30MPa； 5.3.3 計(jì)算 經(jīng)過檢驗(yàn)計(jì)算花鍵側(cè)擠壓應(yīng)力合格。 5.4 滾動(dòng)軸承驗(yàn)算 根據(jù)表11所示的Ⅱ軸受力狀態(tài)，分別計(jì)算出左（A端）、右（B端）兩支承端支反力。 在xoy平面內(nèi)：

43、 在zoy平面內(nèi)： 左、端支反力為： 兩支承軸承受力狀態(tài)相同，但左端受力大，所以只驗(yàn)算左端軸承。 6 參考文獻(xiàn)： [1] 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 吳宗澤 羅圣國 高等教育出版社 1992年 [2] 機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) 任殿閣 張佩勤 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 1991年 [3] 機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 陳易新 機(jī)械工業(yè)出版社 1987年 [4] 機(jī)械制造工藝、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) 李洪 東北工學(xué)院出版社 1989年 [5] 金屬切削機(jī)床 戴曙 機(jī)械工業(yè)出版社 1993年 [6] 機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 陳易新 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 1981年 [7] 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè) 范云漲 機(jī)械工業(yè)出版社 1994年 [8] 機(jī)械設(shè)計(jì) 濮良貴 紀(jì)名剛 高等教育出版社 2001年 - 25 -