【正文】 ............................................................................................................40 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) ......................................................................................................40 主軸組件設(shè)計(jì) ......................................................................................................42 各部分尺寸的選擇 ......................................................................................42 主軸軸承 ......................................................................................................43 主軸與齒輪的連接 ......................................................................................45 潤(rùn)滑與密封 ..................................................................................................45 其他問題 ......................................................................................................46 ...........................................................................................................................46 .......................................................................................................................49第 4 頁 共 41 頁 機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)的目的 設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求 操作性能要求 機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)床課程設(shè)計(jì)，是在學(xué)習(xí)過課程《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過機(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)方案過程中，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，編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(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。 設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求普通機(jī)床的規(guī)格和類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)的是普通型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)：加工工件直徑為： 60㎜時(shí)，機(jī)床達(dá)到的最高切削速度?Vmax=150m/min。變速范圍 Rn=43～51；V=100 m/min 時(shí)，切削 45 號(hào)鋼時(shí)，機(jī)床功率允許的最大切削用量為：a p=5㎜，f=㎜/r；抗振性：一般。 操作性能要求1）具有皮帶輪卸荷裝置2）手動(dòng)操縱雙向摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停止運(yùn)動(dòng)要求3）主軸的變速由變速手柄完成4）床頭箱的外型尺寸、與床頭床身的聯(lián)接要求與 C618KI 車床的床頭箱相同第 5 頁 共 41 頁擬定 主電機(jī)選擇計(jì) 確定極限轉(zhuǎn)速 nR?miax ??zn? 因?yàn)?K=，Rd=～ ∴ =KD=500=250mmmaxdin= =（～） =50～ 又∵ =43～51 ∴ minax/~2./innr? min0954Vd?? 主電機(jī)選擇合理的確定電機(jī)功率，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。已知異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有 3000 、1500 /minr/inr、1000 、750 ，已知 是 ，根據(jù) 《車床設(shè)/minr/inr額P計(jì)手冊(cè)》附錄表 2 選 Y132M4，額定功率 ，滿載轉(zhuǎn)速 1440 kw， 。 ??~2./r?電機(jī)：Y132M4，額定功率 ，滿kw載轉(zhuǎn)速 1440 ，minr。 ??第 6 頁 共 41 頁 主傳動(dòng)方案擬定 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 傳動(dòng)式的擬定 主傳動(dòng)方案擬定擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開停、幻想、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。 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。 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 、 、……個(gè)傳動(dòng)副。即 ?? ??321Z?傳動(dòng)副中由于結(jié)構(gòu)的限制以 2 或 3 為合適，即變速級(jí)數(shù) Z應(yīng)為 2 和 3 的因子： ，可以有多種方案，例： baZ???18=332；18=2322；18=23[1+211]；18=23[121] 傳動(dòng)式的擬定 18 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)，考慮第 7 頁 共 41 頁 結(jié)構(gòu)式的擬定 轉(zhuǎn)速圖的擬定到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。在Ⅰ軸如果安置換向摩擦離合器時(shí)，為減少軸向尺寸，第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)不能多，以 2 為宜。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 18=2322。 結(jié)構(gòu)式的擬定對(duì)于 18=2322 傳動(dòng)式，有 2 種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為： 612218??? ( ：內(nèi)輪+ 背輪， ：重復(fù) 6 級(jí)) 6612? ( ：重復(fù) 6 級(jí)) 312? 由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床 I 軸裝有摩擦離合器，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。初選 ( ：內(nèi)輪+ 背輪， ：重復(fù) 6 級(jí))6122138???6612?的方案。 轉(zhuǎn)速圖的擬定正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖：初選 61238???第 8 頁 共 41 頁4. 傳動(dòng)件的估算 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 4. 傳動(dòng)件的估算 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算三角帶傳動(dòng)中，軸間距 A 可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。(1)選擇三角帶的型號(hào) 根據(jù)公式第 9 頁 共 41 頁???式中 P電動(dòng)機(jī)額定功率， 工作情況系數(shù) a查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 88 因此選擇 B 型帶。(2)確定帶輪的計(jì)算直徑 ，?D?帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑 不宜過小，即 。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 表 8?min??3，87 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 =125 。由公式 12Dn?式中： ?n小帶輪轉(zhuǎn)速， 大帶輪轉(zhuǎn)速，所以?n，由《機(jī)械設(shè)計(jì) A》表 87 取園整為2140528Dm??250mm。(3)確定三角帶速度按公式 ????因?yàn)?5m/minV25 m/min,所以選擇合適。 (4)初步初定中心距帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選取： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 ???????即： 750mm取 = (5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ?L?????????????ADAL? 選擇 B 型帶=125?Dm250?=600mm0A??第 10 頁 共 41 頁????20 ??????由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 82，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 80L?(6)驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù) ??次符合要求。 (7)確定實(shí)際中心距 ????（ ）(8)驗(yàn)算小帶輪包角 ???????，主動(dòng)輪上包角合適。(9)確定三角帶根數(shù) Z根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式 822 得:0calpzk????傳動(dòng)比: 124/??查表 85c，85d 得 = , = ?0查表 88， =；查表 82， =?lk ??????所以取 根(10)計(jì)算預(yù)緊力查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 84，q=Z3?第 11 頁 共 41 頁 傳動(dòng)軸的估算 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 各軸直徑的估算20 ????????????(11)計(jì)算壓軸力 )()(0mimin??? 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)生過大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是低速第一個(gè)三分之一變速范圍的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速： min/?????? 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速軸Ⅴ：有 18 級(jí)轉(zhuǎn)速，其中 80r/min 通過齒輪獲得63r/min，剛好能傳遞全部功率：所以：n V =80r/min同理可得：n Ⅳ =250r/min ，n Ⅲ =630r/min ，nⅡ =630r/min,nⅠ =800r/min 各軸直徑的估算nⅣ =250r/min ，n Ⅲ =630r/min ，n Ⅱ =630r/min,nⅠ第 12 頁 共 41 頁4jPdKAmN?? 其中：P電動(dòng)機(jī)額定功率 K鍵槽系數(shù) A系數(shù)?從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的