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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院
本科畢業(yè)論文
題 目： 車床主軸箱CA6140的設(shè)計(jì)
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 機(jī)制1102
學(xué)生姓名： 王旻涵
指導(dǎo)教師： 侯志敏
論文提交日期：2015年6月1日
論文答辯日期：2015年6月5日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)
1102班
姓名:王旻涵
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目:車床主軸箱CA6140的設(shè)計(jì)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：1、零號(hào)圖紙1張，二號(hào)圖紙3張（裝配圖，零件圖）； 2、計(jì)算說(shuō)明書一份（A4紙，小4字30頁(yè)以上）。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：
通過查閱資料及調(diào)研，要求設(shè)計(jì)一車床主軸箱CA6140的設(shè)計(jì)。
1. 設(shè)計(jì)方案的選擇與計(jì)算 －－－ 選合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，適合小廠生產(chǎn)的零部件。
2.撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；總體結(jié)構(gòu)和成套圖紙。
起止時(shí)間： 2015年3月6至2015年6月5日
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
摘 要
伴隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的市場(chǎng)呈現(xiàn)出一片光明的景象，國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)我們通過消化吸收，將其優(yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成我們的優(yōu)勢(shì)資源，利用其優(yōu)點(diǎn)我們將在制造業(yè)中占有一席之地。主軸箱是機(jī)床中的重要零部件，它承擔(dān)著整臺(tái)機(jī)床動(dòng)力傳動(dòng)的任務(wù)，機(jī)床的工作效率也受主軸箱的好壞影響，由此可見主軸箱的重要程度。
在機(jī)械行業(yè)中，CA6140機(jī)床為主體的切割機(jī)，已廣泛應(yīng)用于零件加工行業(yè)，這樣的設(shè)計(jì)主要是為CA6140車床主軸箱設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括確定主參數(shù)，傳輸方案及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖，主要部分是通過使用二維繪圖軟件設(shè)計(jì)和零部件加工計(jì)算。
關(guān)鍵詞: CA6140； 機(jī)床； 主軸箱； 零件
Abstract
With the rapid development of machinery industry, the market is bright, through the digestion and absorption of foreign advanced technology and experience to the advantage of our resources into, and thus a place in the manufacturing sector. Machine tool spindle box is an important component, it bears the entire power transmission task machine tools, spindle box also directly affects good and bad machine's efficiency, can be imagined importance spindle box.
In machinery industry, the CA6140 machine as the main cutting machine, has been widely applied in the industry of parts processing, this design is mainly for CA6140 lathe spindle box design, determination of main parameters design content including machine tools, transmission scheme and drive system chart of the main parts is calculated by using two-dimensional drawing software to design and parts processing
Key words: CA6140; Mahine tools; Spindle box; parts
目 錄
第一章 引言 1
第二章 機(jī)床的規(guī)格和用途 2
第三章 主要技術(shù)參數(shù) 3
第四章 擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖 5
4.1極限轉(zhuǎn)速的確定 5
4.2公比的確定 5
4.3主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z的求算 5
4.4結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式的確定 5
4.5轉(zhuǎn)速圖的繪制 5
第五章 計(jì)算和驗(yàn)算主要設(shè)計(jì)零件 7
5.1主軸箱的箱體 7
5.2. 設(shè)計(jì)I軸及軸上零件 8
5.2.1計(jì)算普通V帶傳動(dòng) 8
5.2.2計(jì)算多片式摩擦離合器 10
5.2.3驗(yàn)算齒輪 12
5.2.4驗(yàn)算傳動(dòng)軸 14
5.2.5疲勞強(qiáng)度校核——軸承 16
5.3. 設(shè)計(jì)Ⅱ軸及軸上零件 17
5.3.1驗(yàn)算齒輪 17
5.3.2驗(yàn)算傳動(dòng)軸 20
5.3.3驗(yàn)算軸組件的剛度 22
5.4 Ⅲ軸及軸上零件設(shè)計(jì) 24
5.4.1驗(yàn)算齒輪 24
5.4.2 驗(yàn)算傳動(dòng)軸 27
5.4.3 驗(yàn)算軸組件的剛度 29
5.5設(shè)計(jì)Ⅳ軸及軸上零件 32
5.5.1驗(yàn)算齒輪 32
5.5.2驗(yàn)算傳動(dòng)軸 35
5.5.3驗(yàn)算軸組件的剛度 36
5.6. 設(shè)計(jì)Ⅴ軸及軸上零件 36
5.6.1驗(yàn)算齒輪 37
5.6.2驗(yàn)算傳動(dòng)軸 38
5.6.3驗(yàn)算軸組件的剛度 39
總結(jié) 40
參考文獻(xiàn) 41
致謝 42
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言
第一章 引言
普通車床又稱為臥式車床，因其主軸以水平方式放置的緣故，而被稱為臥式車床，是車床中應(yīng)用最廣泛的一種，約占總數(shù)的65%。
主要部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。
主軸箱：主電機(jī)旋轉(zhuǎn)經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu)，從一開始轉(zhuǎn)正，負(fù)2種不同轉(zhuǎn)向，使主軸得到需要，在同一時(shí)間進(jìn)給箱接收主軸箱分離的力量，是主軸箱的任務(wù)。主軸是主軸箱的關(guān)鍵部件。直接影響工件的加工質(zhì)量是在軸承運(yùn)行穩(wěn)定性是主要因素，減小主軸的旋轉(zhuǎn)精度，是減少使用機(jī)床的價(jià)值。
進(jìn)給箱：被安裝在進(jìn)給箱中的變速機(jī)構(gòu)，是調(diào)節(jié)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的，其饋送或間距可以通過變速機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)，刀架接收通過光杠或絲杠傳遞的運(yùn)動(dòng)。
溜板箱：作為車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制箱實(shí)際上是滑板箱，被固定在刀架底部，可以和刀架一同進(jìn)行做縱向、橫向進(jìn)給、快速移動(dòng)或螺紋加工。為了方便操作機(jī)床，各種操作手柄和按鈕被裝在溜板箱上。
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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 機(jī)床的規(guī)格和用途
第二章 機(jī)床的規(guī)格和用途
主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身是組成CA6140車床的組成部。滾動(dòng)軸承作為的主軸三支撐；雙軸滑移共用齒輪機(jī)構(gòu)作為進(jìn)給系統(tǒng)；用十字手柄操作縱向與橫向進(jìn)給，伴有快速電機(jī)。剛性強(qiáng)，功率高，操作簡(jiǎn)潔是此機(jī)床的特點(diǎn)。
CA6140機(jī)床廣泛的應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè)中。加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋均可用CA6140車床進(jìn)行。
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 主要技術(shù)參數(shù)
第三章 技術(shù)參數(shù)
工件最大回轉(zhuǎn)直徑：
在床面上
在床鞍上
工件最大長(zhǎng)度：
主軸孔徑：
主軸前端孔錐度：
主軸轉(zhuǎn)速范圍：
正傳
反傳
加工螺紋范圍：
公制
模數(shù)
徑節(jié)徑節(jié)
進(jìn)給量范圍：
細(xì)化
縱向正常
加大
細(xì)化
橫向正常
加大
刀架快速移動(dòng)速度：
縱向
橫向
主電機(jī)：
功率
轉(zhuǎn)速
快速電機(jī)：
功率
轉(zhuǎn)速
冷卻泵：
功率
流量
工件最大長(zhǎng)度為的機(jī)床：
外形尺寸毫米mm
重量約
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖
第四章 擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖
4.1極限轉(zhuǎn)速
為主軸最小轉(zhuǎn)速（）, 1400mm/s為最大轉(zhuǎn)速（），轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍。
4.2公比
是主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比
4.3主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z
4.4結(jié)構(gòu)式
4.5畫轉(zhuǎn)速圖
（1）所選電動(dòng)機(jī)
無(wú)特殊要求，用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，來(lái)作為金屬切削機(jī)床的驅(qū)動(dòng)。Y系列電動(dòng)機(jī)效率高，節(jié)能，噪聲小，振動(dòng)小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)行安全，選擇Y160M - 4是根據(jù)機(jī)床來(lái)確定，1500轉(zhuǎn)/分的同步轉(zhuǎn)速。
（2）總降速傳動(dòng)比
是總降速傳動(dòng)比，主軸最低轉(zhuǎn)速nmin，通過增加定比傳動(dòng)副，來(lái)減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，從而使總降速傳動(dòng)比分擔(dān)開來(lái)。串聯(lián)的各變速組中的最小傳動(dòng)比是由總降速傳動(dòng)比按“先緩后急”的遞減原則分配來(lái)的。
（3）傳動(dòng)軸軸數(shù)
傳動(dòng)軸數(shù)
（4）畫轉(zhuǎn)速圖
畫轉(zhuǎn)速圖可用傳動(dòng)軸數(shù)、主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)格距。在圖上，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速到主軸最低轉(zhuǎn)速的總降速比是先分配的，在串聯(lián)的雙軸傳動(dòng)間. 各變速組的傳動(dòng)比射線按結(jié)構(gòu)式的級(jí)比分配規(guī)律畫上，傳動(dòng)副的傳動(dòng)比就確定了。見圖1，CA6140主軸運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速圖。
圖1 CA6140主軸運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速圖
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章 計(jì)算和驗(yàn)算主要設(shè)計(jì)零件
第五章 計(jì)算和驗(yàn)算主要設(shè)計(jì)零件
5.1箱體
主軸箱中包含主軸、變速機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)等。確保運(yùn)動(dòng)參數(shù)和較高的傳動(dòng)效率是主軸箱應(yīng)該做到的，充足的強(qiáng)度，較低噪聲，操作方便，良好的工藝性傳動(dòng)件是傳動(dòng)件應(yīng)具備的特性。
這種設(shè)計(jì)材料的選擇中等強(qiáng)度，灰鑄鐵HT150及HT200最為最廣泛, HT200為選用材料，根據(jù)其外形輪廓尺寸(長(zhǎng)×寬×高)選取最小壁厚，
體積小于500×500×300，壁厚選取8-12mm；
體積大于500×500× 300-800×500×500，壁厚選取10-15mm；
體積大于800×800×500，壁厚選取12-20mm。
扭轉(zhuǎn)剛度下降10%-20%是受到箱體軸承孔的影響，導(dǎo)致彎曲剛度大幅下降，通過用凸臺(tái)和加強(qiáng)筋來(lái)補(bǔ)足因開口而受到削弱的剛度；還可適當(dāng)增加壁厚來(lái)進(jìn)一步保證。
支撐和定位的作用是身在主軸箱。在主軸箱中，有通過安裝孔位置可以完成15根軸的定位，從而，確定盒體上的安裝孔的位置是非常重要的?？紤]到安裝之間的齒輪嚙合并相互干擾是決定軸孔的位置，在箱主體的主要問題由軸安裝孔的位置測(cè)定每個(gè)以適應(yīng)齒輪和變位系數(shù)的中心距來(lái)畫，計(jì)算公式為：
) （5-1)
因此得出箱體上各軸安裝孔的位置，見圖2，安裝孔位置圖
圖2 安裝孔位置圖
不同類型的機(jī)床，定位安裝主軸傳動(dòng)方式也有所不同，是固定的，移動(dòng)的。在箱上的兩個(gè)小垂直平面座的平面底部的盒子，以及壓力板的底部固定有螺栓，稱為固定式。單件式鑄造成型是其軸箱體，由于安裝的需要進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，以在箱體的底部。通過床的整體設(shè)計(jì)、使用喜好顏色的人，以確定框的顏色，框具有保留詳見身體部位在圖中的空間。
5.2. 設(shè)計(jì)I軸及軸上零件
5.2.1計(jì)算普通V帶傳動(dòng)
普通V帶應(yīng)保證帶傳動(dòng)不打滑和能夠提供的最大功率和疲勞強(qiáng)度、壽命必須滿足
設(shè)計(jì)功率（kW）， （5-2）
其中，工況系數(shù)
通過《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，得1.1；
130mm；
帶速
230 mm；
1000mm初選中心距，表示, 可從總體布局的。過小，帶彎曲數(shù)增加；相反，易振動(dòng)。
(5-3)
通過《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》得,帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度;
40為帶撓曲次數(shù)，表示；
實(shí)際中心距
故
小帶輪包角
通過《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》得,單根V帶的基本額定功率；
V帶基本額定功率增量
其中，彎曲影響系數(shù),
，傳動(dòng)比系數(shù),1.12
故；
帶的根數(shù)
其中，包角修正系數(shù)，0.93；
，帶長(zhǎng)修正系數(shù)，1.01；
故
圓z取4；
單根帶初拉力 （5-4）
q是帶每米重量，0.10；
由上得
軸受帶的壓力，見圖3，帶對(duì)軸壓力圖
圖3 帶對(duì)軸壓力圖
（5-5）
5.2.2計(jì)算多片式摩擦離合器
窗體頂端
窗體底端
對(duì)于片式摩擦離合器的設(shè)計(jì)，首先根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)選擇離合器的尺寸，確定為軸裝式時(shí)，外摩擦片的內(nèi)徑d比小2～6mm，而離合器的徑向和軸向尺寸由內(nèi)部摩擦片整體直徑d確定，d會(huì)影響主軸箱內(nèi)部布局結(jié)構(gòu)都會(huì)，所以應(yīng)正確選取。
計(jì)算摩擦片對(duì)數(shù)
b[p] （5-6）
其中 Mn，扭矩；
Mn＝955×η/＝1.28×;
Nd，額定功率；
，計(jì)算轉(zhuǎn)速；
η，傳動(dòng)效率；
K，安全系數(shù)，取1.3～1.5；
f，摩擦系數(shù)，磨擦片材質(zhì)是淬火鋼，通過《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》得，f=0.08；
，平均直徑;
；
B，接觸寬度；
；
，許用壓強(qiáng)；
＝
，基本許用壓強(qiáng)，通過《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》，得1.1；
，速度修正系數(shù)。
＝×
平均圓周速度，通過《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》得1.00；
，接合次數(shù)修正系數(shù)，通過《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》得1.00；
，摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)，通過《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》得0.76。
b[p]＝11
按空載功率損耗可確定臥式車床反向離合器所傳遞的扭矩，
＝0.4＝4.4
摩擦離合器的軸向壓緊力Q可最后確定，計(jì)算如下：
Q=b(N)＝3.57×
符號(hào)意義同上。
選擇所述襯里的厚度通常為1、1.5、1.75、2（mm），0.2～0.4（mm），用于內(nèi)外層分離的最大間隙，常用10或15鋼摩擦片材料，襯里應(yīng)該已高耐磨損性，較大的摩擦系數(shù)，良好的耐高溫性，0.3～0.5（mm）的表面滲碳,及HRC52～62的淬火硬度。
圖4 多片式摩擦離合器圖。
5.2.3齒輪的驗(yàn)算
檢查齒輪的強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同的模承載的最大最小齒輪，接觸應(yīng)力的齒數(shù)和彎曲應(yīng)力計(jì)算。通用齒輪齒面接觸應(yīng)力計(jì)算的高速傳輸，齒輪齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算低速驅(qū)動(dòng)。在硬齒面，軟核滲碳齒輪淬火，一定要檢查齒根彎曲應(yīng)力
驗(yàn)算接觸應(yīng)力的公式如下
[] （5-7）
驗(yàn)算彎曲應(yīng)力的公如下
（5-8）
其中N，傳遞功率，；
（5-9）
T，工作期限（）內(nèi)齒輪總工作時(shí)間（h），，同一變速組 總工作時(shí)間。 ，
P，傳動(dòng)副數(shù)；
，最低轉(zhuǎn)速；
，基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；（以下均參見《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》）
M，疲勞曲線指數(shù)；
，速度轉(zhuǎn)化系數(shù)；
，功率利用系數(shù)；
，材料強(qiáng)化系數(shù)；
是極限值，，當(dāng)時(shí)，=；當(dāng)時(shí)，=；
，工作情況系數(shù)，中等沖擊主運(yùn)動(dòng)，；
，動(dòng)載荷系數(shù)；
，齒向載荷分布系數(shù)；
Y，標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)；
[]，許用接觸應(yīng)力；
[]，許用彎曲應(yīng)力）。
驗(yàn)算，或不合格時(shí)，最初選擇的材料或熱處理方法可以改變，也不能滿足，齒寬再次調(diào)整或齒模數(shù)的選擇。
采用整淬的方式對(duì)I軸上的齒輪進(jìn)行熱處理。
傳至I軸時(shí)最大轉(zhuǎn)速：
=
離合器兩齒輪，齒數(shù)最少為，齒寬
=
符合要求。
驗(yàn)算的齒輪：
=]
符合強(qiáng)度要求，見圖5，齒輪圖。
圖5 齒輪圖
5.2.4驗(yàn)算傳動(dòng)軸
傳動(dòng)軸的方面，除了過載軸，強(qiáng)度，其他不必，通常僅剛度檢查。
計(jì)算花軸鍵軸抗彎斷面慣性矩I
≈7.42*104mm4 (5-10）
其中d，小徑；
I，大徑；
b，鍵寬；
N，鍵數(shù)；
計(jì)算彎曲載荷，最大扭矩通常采取的險(xiǎn)段：
= （5-11）
其中 N，最大功率；
，計(jì)算轉(zhuǎn)速；
齒輪的輸入扭矩和齒輪圓周力和徑向力的輸出轉(zhuǎn)矩，齒輪圓周力是在軸彎曲載荷
（5-12）
其中D，直徑。
徑向力：
（5-13）
其中α，嚙合角；
Ρ，齒面摩擦角；
Β，螺旋角0
故
驗(yàn)算側(cè)擠壓應(yīng)力
擠壓應(yīng)力為：
（5-14）
其中 ，傳遞的最大轉(zhuǎn)矩；
D，大徑；
D，小徑；
L，工作長(zhǎng)度，；
N，鍵數(shù)；
K，載荷分布不均勻系數(shù)；
故合格，見圖6，花鍵軸圖
圖6 花鍵軸圖
5.2.5疲勞強(qiáng)度校核——軸承
滾動(dòng)軸承為傳動(dòng)軸，導(dǎo)致無(wú)法工作的原因是疲勞破壞，所以需要疲勞驗(yàn)算。計(jì)算額定壽命的公式：
2 （5-15）
或按計(jì)算符合Cj的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：
（5-16）
其中Ln，定壽命；
Cj，計(jì)算動(dòng)載荷；
T，工作期限，取10000-15000小時(shí)。
C，額定負(fù)載,
，速度系數(shù)， ，，計(jì)算轉(zhuǎn)速
，壽命系數(shù)， ，
，壽命系數(shù)，球軸承等于3，滾子軸承等于；
，工作情況系數(shù)，；
，功率利用系數(shù)；
，速度轉(zhuǎn)化系數(shù)；
齒輪輪換工作系數(shù)；
當(dāng)量動(dòng)載荷用；
故合格。
5.3. 設(shè)計(jì)Ⅱ軸及軸上零件
5.3.1驗(yàn)算齒輪
檢查齒輪的強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同的模承載的最大最小齒輪，接觸應(yīng)力的齒數(shù)和彎曲應(yīng)力計(jì)算。通用齒輪齒面接觸應(yīng)力計(jì)算的高速傳輸，齒輪齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算低速驅(qū)動(dòng)。在硬齒面，軟核滲碳齒輪淬火，一定要檢查齒根彎曲應(yīng)力
驗(yàn)算接觸應(yīng)力:
（MPa）≤[] （5-17）
驗(yàn)算彎曲應(yīng)力：
（5-18）
；
U，齒數(shù)之比（大齒輪與小齒輪），當(dāng)u大于等于1，“+”號(hào)外嚙合，“-”號(hào)內(nèi)嚙合；
， 壽命系數(shù)：
其中代表工作期限系數(shù)：
（5-19）
T，工作期限（）內(nèi)齒輪總工作時(shí)間（h），，同一變速組 總工作時(shí)間
是極限值，，當(dāng)時(shí)，=；當(dāng)時(shí)，=；
驗(yàn)算，或不合格時(shí)，最初選擇的材料或熱處理方法可以改變，也不能滿足，齒寬再次調(diào)整或齒模數(shù)的選擇。
采用整淬的方式對(duì)雙聯(lián)滑移齒輪熱處理。
傳至Ⅱ軸時(shí)最大轉(zhuǎn)速為：
=5.77kw
雙聯(lián)滑移齒輪，齒數(shù)最少，齒寬
[]
符合標(biāo)準(zhǔn)。
驗(yàn)算齒輪：
采用整淬
[]
齒輪合格。
驗(yàn)算齒輪：
采用整淬
齒輪合格。
驗(yàn)算齒輪：
采用整淬
齒輪合格。
5.3.2驗(yàn)算傳動(dòng)軸
傳動(dòng)軸的方面，除了過載軸，強(qiáng)度，其他不必，通常僅剛度檢查。
計(jì)算花軸鍵的軸抗彎斷面慣性矩I如下
≈7.42*104mm4 （5-20）
計(jì)算彎曲載荷，最大扭矩通常采取的險(xiǎn)段：
（5-21）
齒輪的輸入扭矩和齒輪圓周力和徑向力的輸出轉(zhuǎn)矩，齒輪圓周力是在軸彎曲載荷
（5-22）
齒輪的徑向力：
（5-23）
（5-24）
符合條件。
驗(yàn)算側(cè)擠壓應(yīng)力
側(cè)表面的擠壓應(yīng)力：
（5-25）
故合格，見圖7，花鍵軸圖
圖7 花鍵軸圖
5.3.3驗(yàn)算軸組件的剛度
具有在主軸部件的剛度有很大的影響是跨度，畫主軸組件的結(jié)構(gòu)后，計(jì)算合理跨距L。，對(duì)圖的修改更加有力，L。遠(yuǎn)小于跨距時(shí)，三支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)被考慮。
主軸組件的靈活性式系統(tǒng)在主井和靈活性的軸承兩相疊加主軸終點(diǎn)C，極值公是
（5-26）
其中 L。，合理跨距；
C ，主軸懸伸梁；
，后支撐軸承剛度；
，前支撐軸承剛度；
求解可得一實(shí)根：
滾動(dòng)軸承為傳動(dòng)軸，導(dǎo)致無(wú)法工作的原因是疲勞破壞，所以需要疲勞驗(yàn)算。計(jì)算額定壽命的公式：
（5-27）
按符合的公式計(jì)算：
（5-28）
故合格，見圖8，軸承圖
圖8 軸承圖
5.4 設(shè)計(jì)Ⅲ軸及軸上零件
5.4.1驗(yàn)算齒輪
.1驗(yàn)算齒輪
檢查齒輪的強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同的模承載的最大最小齒輪，接觸應(yīng)力的齒數(shù)和彎曲應(yīng)力計(jì)算。通用齒輪齒面接觸應(yīng)力計(jì)算的高速傳輸，齒輪齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算低速驅(qū)動(dòng)。在硬齒面，軟核滲碳齒輪淬火，一定要檢查齒根彎曲應(yīng)力。
驗(yàn)算接觸應(yīng)力：
[ （5-29）
驗(yàn)算彎曲應(yīng)力：
（5-30）
U齒數(shù)之比，當(dāng)u大于等于1，“+”號(hào)外嚙合，“-”號(hào)內(nèi)嚙合；
（5-31）
，同一變速組 ，總工作時(shí)間
是極限值，，當(dāng)時(shí)，=；當(dāng)時(shí)，=；
驗(yàn)算，或不合格時(shí)，最初選擇的材料或熱處理方法可以改變，也不能滿足，齒寬再次調(diào)整或齒模數(shù)的選擇。
采用整淬的方式對(duì)三聯(lián)滑移齒輪熱處理
傳至三軸時(shí)的最大轉(zhuǎn)速為：
三聯(lián)滑移齒輪，齒數(shù)最少，齒寬
符合標(biāo)準(zhǔn)。
驗(yàn)算齒輪：
齒輪采用整淬
故合格。
驗(yàn)算齒輪：
齒輪采用整淬
故合格
驗(yàn)算齒輪：
齒輪采用整淬
故合格，見圖9，齒輪圖。
圖9 齒輪圖
5.4.2 驗(yàn)算傳動(dòng)軸
傳動(dòng)軸的方面，除了過載軸，強(qiáng)度，其他不必，通常僅剛度檢查。
計(jì)算花軸鍵的軸抗彎斷面慣性矩I
（5-32）
計(jì)算彎曲載荷，最大扭矩通常采取的險(xiǎn)段：
（5-33）
齒輪的輸入扭矩和齒輪圓周力和徑向力的輸出轉(zhuǎn)矩，齒輪圓周力是在軸彎曲載荷
（5-34）
齒輪的徑向力：
（5-35）
符合條件。
驗(yàn)算側(cè)擠壓應(yīng)力
側(cè)表面的擠壓應(yīng)力：
（5-36）
K取0.7～0.8;
故合格，見圖10，三軸花鍵圖。
圖10 三軸花鍵圖
5.4.3 驗(yàn)算軸組件的剛度
具有在主軸部件的剛度有很大的影響是跨度，畫主軸組件的結(jié)構(gòu)后，計(jì)算合理跨距L。，對(duì)圖的修改更加有力，L。遠(yuǎn)小于跨距時(shí)，三支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)被考慮。
主軸組件的靈活性式系統(tǒng)在主井和靈活性的軸承兩相疊加主軸終點(diǎn)C，極值公是
（5-37）
求解可得一實(shí)根：
滾動(dòng)軸承為傳動(dòng)軸，導(dǎo)致無(wú)法工作的原因是疲勞破壞，所以需要疲勞驗(yàn)算。計(jì)算額定壽命的公式：
（5-38）
或按符合Cj的公式計(jì)算：
（5-39）
；
；
故合格，見圖11，軸承圖。
圖11 軸承圖
5.5設(shè)計(jì)Ⅳ軸及軸上零件
5.5.1驗(yàn)算齒輪
檢查齒輪的強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同的模承載的最大最小齒輪，接觸應(yīng)力的齒數(shù)和彎曲應(yīng)力計(jì)算。通用齒輪齒面接觸應(yīng)力計(jì)算的高速傳輸，齒輪齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算低速驅(qū)動(dòng)。在硬齒面，軟核滲碳齒輪淬火，一定要檢查齒根彎曲應(yīng)力。
驗(yàn)算接觸應(yīng)力：
（5-40）
驗(yàn)算彎曲應(yīng)力：
（5-41）
U，齒數(shù)之比，當(dāng)u大于等于1，“+”號(hào)外嚙合，“-”號(hào)內(nèi)嚙合；
壽命系數(shù)用表示：
其中代表工作期限系數(shù)：
(5-42)
取=15000~20000h，同一變速組，總工作時(shí)間，
是極限值，，當(dāng)時(shí)，=；當(dāng)時(shí)，=；
為中等沖擊主運(yùn)動(dòng)，=1.2~1.6；
驗(yàn)算，或不合格時(shí)，最初選擇的材料或熱處理方法可以改變，也不能滿足，齒寬再次調(diào)整或齒模數(shù)的選擇。
采用整淬方式直齒齒輪熱處理
傳至Ⅸ軸時(shí)的最大轉(zhuǎn)速為：
模數(shù)與齒數(shù)為齒輪，齒寬
符合標(biāo)準(zhǔn)。
驗(yàn)算齒輪：
齒輪采用整淬
故合格，見圖12，齒輪圖。
圖12 齒輪圖
5.5.2驗(yàn)算傳動(dòng)軸
傳動(dòng)軸的方面，除了過載軸，強(qiáng)度，其他不必，通常僅剛度檢查。
計(jì)算花軸鍵的軸抗彎斷面慣性矩I如下
（5-43）
計(jì)算彎曲載荷，最大扭矩通常采取的險(xiǎn)段：
= （5-44）
齒輪的輸入扭矩和齒輪圓周力和徑向力的輸出轉(zhuǎn)矩，齒輪圓周力是在軸彎曲載荷
（5-45）
齒輪徑向力：
（5-46）
=22.32mm （5-47）
符合條件。
驗(yàn)算花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力
工作在花鍵鍵側(cè)表面的擠壓應(yīng)力：
（5-48）
K取0.7～0.8；
故合格，見圖13，花鍵軸圖,
圖13 花鍵軸圖
5.5.3軸組件的剛度驗(yàn)算
具有在主軸部件的剛度有很大的影響是跨度，畫主軸組件的結(jié)構(gòu)后，計(jì)算合理跨距L。，對(duì)圖的修改更加有力，L。遠(yuǎn)小于跨距時(shí)，三支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)被考慮。
主軸組件的靈活性式系統(tǒng)在主井和靈活性的軸承兩相疊加主軸終點(diǎn)C，極值公是
（5-49）
其中，后支撐軸承剛度；
，前支撐軸承剛度；
求解可得一實(shí)根：
滾動(dòng)軸承為傳動(dòng)軸，導(dǎo)致無(wú)法工作的原因是疲勞破壞，所以需要疲勞驗(yàn)算。計(jì)算額定壽命的公式：
（5-50）
或按符合Cj的公式計(jì)算：
（5-51）
；
故合格，見圖14，軸承圖
圖14 軸承圖
5.6. 傳動(dòng)系統(tǒng)的Ⅴ軸及軸上零件設(shè)計(jì)
5.6.1齒輪的驗(yàn)算
檢查齒輪的強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同的模承載的最大最小齒輪，接觸應(yīng)力的齒數(shù)和彎曲應(yīng)力計(jì)算。通用齒輪齒面接觸應(yīng)力計(jì)算的高速傳輸，齒輪齒根彎曲應(yīng)力計(jì)算低速驅(qū)動(dòng)。在硬齒面，軟核滲碳齒輪淬火，一定要檢查齒根彎曲應(yīng)力。
驗(yàn)算接觸應(yīng)力：
（5-52）
驗(yàn)算彎曲應(yīng)力：
（5-53）
U代表齒數(shù)之比（大齒輪與小齒輪），當(dāng)u大于等于1，“+”號(hào)外嚙合，“-”號(hào)內(nèi)嚙合；
壽命系數(shù)用表示：
其中代表工作期限系數(shù)：
（5-54）
取=，同一變速組，總工作時(shí)間，
是極限值，，當(dāng)時(shí)，=；當(dāng)時(shí)，=；
；
驗(yàn)算，或不合格時(shí)，最初選擇的材料或熱處理方法可以改變，也不能滿足，齒寬再次調(diào)整或齒模數(shù)的選擇。
采用調(diào)質(zhì)處理的方式對(duì)軸上的斜齒輪進(jìn)行熱處理
傳至五軸時(shí)的最大轉(zhuǎn)速為：
斜齒輪，齒寬
故符合標(biāo)準(zhǔn)，見圖15，斜齒輪圖
圖15 斜齒輪圖
齒輪驗(yàn)算：
采用調(diào)質(zhì)熱處理對(duì)80×2.5齒輪
=
故合格，見圖16，斜齒輪圖，
圖16 斜齒輪圖
齒輪,驗(yàn)算齒輪：
采用調(diào)質(zhì)熱處理對(duì)齒輪
齒輪合格。見圖17，齒輪圖。
圖17 齒輪圖
5.6.2傳動(dòng)軸的驗(yàn)算
傳動(dòng)軸的方面，除了過載軸，強(qiáng)度，其他不必，通常僅剛度檢查。
計(jì)算花軸鍵的軸抗彎斷面慣性矩I如下，
(5-53）
計(jì)算彎曲載荷，最大扭矩通常采取的險(xiǎn)段：
（5-54）
其中N，最大功率；
，計(jì)算轉(zhuǎn)速；
齒輪的輸入扭矩和齒輪圓周力和徑向力的輸出轉(zhuǎn)矩，齒輪圓周力是在軸彎曲載荷
（5-55）
其中 D，齒輪節(jié)圓直徑,
齒輪的徑向力：
（5-56）
（5-57）
符合條件。
驗(yàn)算側(cè)擠壓應(yīng)力
側(cè)表面的擠壓應(yīng)力：
（5-58）
；
五軸花鍵軸合格。見圖18，傳動(dòng)軸圖
圖18 傳動(dòng)軸圖
5.6.3軸組件的剛度驗(yàn)算
具有在主軸部件的剛度有很大的影響是跨度，畫主軸組件的結(jié)構(gòu)后，計(jì)算合理跨距L。，對(duì)圖的修改更加有力，L。遠(yuǎn)小于跨距時(shí)，三支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)被考慮。
主軸組件的靈活性式系統(tǒng)在主井和靈活性的軸承兩相疊加主軸終點(diǎn)C，極值公是
（5-59）
滾動(dòng)軸承作為機(jī)床的傳動(dòng)軸，導(dǎo)致失效主要原因是疲勞破壞，因此需要對(duì)疲勞進(jìn)行驗(yàn)算。
（5-60）
或按符合Cj的公式計(jì)算：
（5-61）
；
軸承校核合格，見圖19，軸承圖，
圖19 軸承圖
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 總結(jié)
總結(jié)
主軸箱的基本環(huán)節(jié)是將機(jī)床的動(dòng)力源和運(yùn)動(dòng)傳遞給機(jī)床主軸，復(fù)雜和巧妙的運(yùn)動(dòng)是其組織的特點(diǎn)，研究的主軸箱的總體方案中，機(jī)床分析不僅包含用途和規(guī)格及功能，，還對(duì)箱體、傳動(dòng)系統(tǒng)和軸及軸上零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)和計(jì)算。
主軸箱是各種變化的齒輪，軸，剎車裝置的載體，起到了主軸箱的重要作用，箱主要是支持和定位主軸箱中的作用包含15個(gè)軸和外殼的軸的定位。確定框體安裝在所述的事項(xiàng)的孔的位置。軸和齒輪的設(shè)計(jì)也很重要。確定主軸箱的整體設(shè)計(jì)是否合格，需要對(duì)軸的剛度和承載疲勞強(qiáng)度和齒輪的強(qiáng)度，接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力計(jì)算。最后通過CAD等一些繪圖軟件將設(shè)計(jì)畫出來(lái)。
在設(shè)計(jì)的過程中并不是一帆風(fēng)順的，在設(shè)計(jì)期間遇到了許多問題，如在齒輪的設(shè)計(jì)中，如何正確地確定嚙合條件被滿足，而是通過教師的引導(dǎo)和訪問大量數(shù)據(jù)，最后的問題得以解決，并且準(zhǔn)確的結(jié)論：牙齒的分布必須在同一側(cè)鄰接卡上的嚙合線的同一行（法）等主，從動(dòng)齒輪齒廓
沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)
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沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝
致謝
經(jīng)過這段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我學(xué)到了很多新的知識(shí)，也使我增長(zhǎng)了很多機(jī)械設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)。大學(xué)四年里學(xué)習(xí)過的大部分知識(shí)都通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了鞏固，同時(shí)，也接觸了一些新知識(shí)，鍛煉了解決問題的能力，這對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)起到重要作用。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，都是在侯志敏老師的耐心指導(dǎo)下進(jìn)行的。設(shè)計(jì)過程中遇到的各種難題，李老師都為我作了詳盡的解答，才能使整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成。
在這里，衷心的感謝侯老師對(duì)我的耐心教導(dǎo)和幫助表示。同時(shí)，也感謝其他老師在大學(xué)四年里對(duì)我的幫助與耐心指導(dǎo)以及我身邊的同學(xué)們。最后 祝各位老師工作順利！
在此祝各位老師和同學(xué)們?nèi)f事順利，身體健康！