【正文】 （ 51） AK —— 工況系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（ 任殿 閣，張佩勤 主編） 表 25，取 ； 故 1. 1 11 12 .1dP kW? ? ? CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 14 小帶輪基準(zhǔn)直徑1d為 130mm； 帶速 v ? ?1 1 / ( 6 0 1 0 0 0 ) 9 . 8 6 /dv d n m s v?? ? ? ?； （ 52） 大帶輪基準(zhǔn)直徑2d為 230 mm； 初選中心距 0a ＝ 1000mm, 0a 由機(jī)床總體布局確定。本設(shè)計(jì)中各軸安裝孔的位置的確定主要考慮了齒輪之間的嚙合及相互干涉的問題，根據(jù)各對(duì)配合齒輪的中心距及變位系數(shù)，并參考有關(guān)資料，箱體上軸安裝空的位置確定如下： 中心距 (a)=1/2（ d1+d2） +ym （式中 y 是中心距變動(dòng)系數(shù)） 中心距Ⅰ Ⅱ =（ 56+38） /2 = 中心距Ⅰ Ⅶ =（ 50+34） /2 = 中心距Ⅱ Ⅶ =（ 30+34） /2 =72mm 中心距Ⅱ Ⅲ =（ 39+41） /2 =90mm 中心距Ⅲ Ⅳ =（ 50+50） /2 =125mm CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 12 中心距Ⅴ Ⅷ =（ 44+44） /2 2=88mm 中心距Ⅴ Ⅵ =（ 26+58） /2 4=168mm 中心距Ⅷ Ⅸ =（ 58+26） /2 2=84mm 中心距Ⅸ Ⅵ =（ 58+58） /2 2=116mm 中心距Ⅸ Ⅹ =（ 33+33） /2 2=66mm 中心距Ⅸ Ⅺ =（ 25+33） /2 2=58mm 綜合考慮其它因素后，將箱體上各軸安裝空的位置確定如下圖： 圖 51 上圖中 XIV、 XV 軸的 位置沒有表達(dá)清楚具體位置參見零件圖。 軸Ⅲ的運(yùn)動(dòng)可分為兩路傳給主軸Ⅵ： （ 1）當(dāng)主軸Ⅵ上的滑動(dòng)齒輪 Z50 處于左端位置時(shí)，軸Ⅲ運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪副 6350 直接傳給主軸Ⅵ，使主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 因主電機(jī)功率要求為 千瓦轉(zhuǎn)速 1400r/min，故選擇 Y132M4，其同步轉(zhuǎn)速為1440r/min。 CA6140 車床可進(jìn)行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。 通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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。采用專用的自動(dòng)化機(jī)床加工這類零件就顯得橫不合理，而且調(diào)整或改裝專用的“剛性”自動(dòng)化生產(chǎn)線投資大、周期長(zhǎng)，有時(shí)從技術(shù)上甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的。但目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗(yàn)）設(shè)計(jì)方法。根據(jù)機(jī)床的用途和性能不同，有的機(jī)床主軸箱可以只包括其中的部分裝置和部件。另外還會(huì)改善機(jī)床的動(dòng)平衡，避免震動(dòng) 、 污染和噪音等。 CA6140 機(jī)床可進(jìn)行各種車削工作，并可加工公制、英制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋。機(jī)械加工工藝過程自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的重要技術(shù)措施之一，不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能改善 CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 2 工人的勞動(dòng)條件。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué) 技術(shù)的發(fā)展， 1952 年，美國(guó)帕森斯公司（ Parsons）和麻省理工學(xué)院（ MIT）合作，研制成功里世界上第一臺(tái)以數(shù)字計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字控制（ numerical control，簡(jiǎn)稱 NC） 3坐標(biāo)直線插補(bǔ)銑床，從而機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新階段 同時(shí)，在設(shè)計(jì)中處處實(shí)際出發(fā)，分析和處理問題是至關(guān)重要的。 CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 3 介紹車床的演變發(fā)展過程、 CA6140 車床的功能用途、優(yōu)越性和發(fā)展趨勢(shì)。但由于軸Ⅲ Ⅴ間的 四種傳動(dòng)比為 : 1 50 51 150 50U ? ? ? 2 50 20 150 80 4U ? ? ? 3 20 51 180 50 4U ??? 4 20 20 180 80 16U ? ? ? 其中 2U 和 3U 基本相等，所以實(shí)際上主軸只能獲得 2 3（ 2 2－ 1） =18 級(jí)正轉(zhuǎn)，這樣主軸實(shí)際獲得 6+18=24 級(jí)正轉(zhuǎn)。 確定傳動(dòng)軸的軸數(shù) 傳動(dòng)軸數(shù)＝變速組數(shù) +定比傳動(dòng)副數(shù) +1=6 繪制轉(zhuǎn)速圖 先按傳動(dòng)軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)格距 lgφ畫出網(wǎng)格，用以繪制轉(zhuǎn)速圖。主軸箱除應(yīng)保證運(yùn)動(dòng)參數(shù)外，還應(yīng)具有較高的傳動(dòng)效率，傳動(dòng)件具有足夠的強(qiáng)度或剛度，噪聲較低，振動(dòng)要小，操作方便，具有良好的工藝性，便于檢修，成本較低，防塵、防漏、外形美觀等。車床主軸箱為固定式變速箱，用箱體底部平面與底部突起的兩個(gè)小垂直面定位，用螺釘和壓板固定。 帶撓曲次數(shù) ? ＝ 1000mv/ 0dL =? 40 1s? ； （ 55） 實(shí)際中心距 2a A A B? ? ? （ 56） 12() 1 0 8 .748d d dL d dA ? ?? ? ? 221() 12508ddddB ??? （ 57） 故 21 0 8 . 7 1 0 8 . 7 1 2 5 0 2 2 3a m m? ? ? ? 小帶輪包角 1 211 1 8 0 2 s in 1 5 4 . 0 9 1 2 02dddda? ?? ? ? ? ? （ 58） 單根 V 帶的基本額定功率 1P ,查《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》（ 任殿閣，張佩勤 主編） 表 28，取 ； 單根 V 帶的基本額定功率增量 11 1(1 )b uP K n K? ? ? （ 59） bK —— 彎曲影響系數(shù)，查表 29，取 10?? uK —— 傳動(dòng)比系數(shù)，查表 210，取 故 1 ?? ； 帶的根數(shù) 11()dLPz P P K K?? ?? （ 510） CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 15 K? —— 包角修正系數(shù)，查表 211，取 ； LK —— 帶長(zhǎng)修正系數(shù)，查表 212，取 ； 故11 2 . 1 3 . 8 9( 2 . 2 8 0 . 1 6 ) 0 . 9 3 1 . 0 1z ??? ? ? z取 4； 單根帶初拉力 20 2 .55 0 0 ( 1 )d aPF qvvz K? ? ? ? （ 511） q—— 帶每米長(zhǎng)質(zhì)量，查表 213，取 ； 故 0F ＝ 帶對(duì)軸壓力 10 15 92 si n 2 58 .23 4 si n 45 822Q F z N?? ? ? ? ? ? （ 512） 圖 53 多片式摩擦離合器的計(jì)算 設(shè)計(jì)多片式摩擦離合器時(shí)，首先根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)確定離合器的尺寸，如為軸裝式時(shí)，外摩擦片的內(nèi)徑 d應(yīng)比花鍵軸大 2～ 6mm，內(nèi)摩擦片的外徑 D 的確定，直接影響離合器的徑向和軸向尺寸，甚至影響主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局，故應(yīng)合理選擇。 圖 54 齒輪的驗(yàn)算 驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪，進(jìn)行 接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。 軸的抗彎斷面慣性矩（ 4mm ） 花鍵軸 42 4( ) ( ) ()64d b N D d D dI m m? ? ? ? ?? = 42 6 8 ( 38 ) ( 38 ) 1064 mm? ? ? ? ? ? ? ? ?? （ 527） 式中 d— 花鍵軸的小徑（ mm） ； i— 花軸的大徑（ mm） ； b、 N— 花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)； 傳動(dòng)軸上彎曲載荷的計(jì)算，一般由危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩求得： 4 4 4jN 5 . 6 2 59 5 5 1 0 ( N m m ) 9 5 5 1 0 6 . 5 5 1 0n 8 2 0M N m m? ? ? ? ? ? ? ? ?扭 （ 528） 式中 N— 該軸傳遞的最大功率（ kw） 。 （ 533） C— 滾動(dòng)軸承的額定負(fù)載（ N） ,根據(jù)《軸承手冊(cè)》或《機(jī)床設(shè) 計(jì)手冊(cè)》查取，單位用（ kgf）應(yīng)換算成（ N）； nf — 速度系數(shù)， 1003nif n?? in 為滾動(dòng)軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ r/mm） nf — 壽命系數(shù)，500nn Lf ?? nL 等 于 軸 承 的 工 作 期 限 ； ? — 壽命系數(shù)，對(duì)球軸承 ? =3，對(duì)滾子軸承 ? =103 ； Ff — 工作情況系數(shù)，對(duì)輕度沖擊和振動(dòng)的機(jī)床（車床、銑床、鉆床、磨床等多數(shù)機(jī)床）， ~ ? ； NK — 功率利用系數(shù)，查表 3— 3； nK — 速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 3— 2； lK — 齒輪輪換工作系數(shù)，查《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》； P— 當(dāng)量動(dòng)載荷，按《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》。 如果驗(yàn)算結(jié)果 j? 或 w? 不合格時(shí)，可以改變初算時(shí)選定的材料或熱處理方法，如仍不滿足時(shí)，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。 《機(jī)床設(shè)計(jì)》的教科書中的主軸組件柔度方程系在主軸端部 C點(diǎn)家在時(shí)主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為： CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 29 3 6 6 10o BOB B AEIl CEIL C C C C??? ? ? ????? （ 554） 式中 L。 對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。 jn — 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ r/min） ?！?計(jì) 算 動(dòng) 載 荷 。 B齒寬（ mm） Z小齒輪齒數(shù)； u大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比， u≥ 1，“ +”號(hào)用于外嚙合，“ ”號(hào)用于內(nèi)嚙合； SK 壽命系數(shù)： S T n N QK K K K K? （ 583） TK 工作期限系數(shù)： 160TOnTKmC? （ 584） T齒輪在機(jī)床工作期限（ ST ）內(nèi)的總工作時(shí)間（ h） ，對(duì)于中型機(jī)床的齒輪取ST =15000~20200h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為 T=ST /P， P為變速組的傳動(dòng)副數(shù)； 1n 齒輪的最低轉(zhuǎn)速（ r/min） 。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng)力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。時(shí)，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。 OC 基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表 31（以下均參見《機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》） m— 疲勞曲線指數(shù)，查表 31； nK — 速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 32； NK — 功率利用系數(shù)，查表 33； QK — 材料強(qiáng)化系數(shù)，查表 34； SK — 的極限值 maxSK ， minSK 見表 35，當(dāng) SK ≥ maxSK 時(shí)，則取 SK = maxSK ；當(dāng) SK ＜minSK 時(shí)，取 SK = minSK ； 1K — 工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)，取 1K =~； 2K — 動(dòng)載荷系數(shù)，查表 36； CA6140 車床主軸箱的設(shè)計(jì) 33 3K — 齒向載荷分布系數(shù)，查表 39； Y— 標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表 38； [ j? ]— 許用接觸應(yīng)力（ MPa） ,查表 39； [ w? ]— 許用彎曲應(yīng)力（ MPa） ，查表 39?！?工 作 期 限 （ ), 對(duì) 一 般 機(jī) 床 取 — 小 時(shí) 。 傳動(dòng)軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力，齒輪的圓周力 tP ： 4 32 2 4 .51 10N 1 .804 10 ND 50t MP ??? ? ? ?扭