【正文】 入我們的設(shè)計(jì)中和平時(shí)所學(xué)的理論知識(shí)相關(guān)聯(lián)。精度較高的機(jī)床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用 Cr40 或其他合金鋼。 2）疏導(dǎo) —— 在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱? 潤(rùn)滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對(duì)外圈可以移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動(dòng)時(shí)，由于 1： 12的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。選擇軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。 軸承配置時(shí)，除選擇軸承的類型不同外，推力軸承的布置是主要差別。 推力球軸承。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。 1） 內(nèi)孔直徑 車床主軸由于要通過(guò)棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過(guò)卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問題，宜由一端定位。下面分析幾種鏜孔方式：對(duì)于支撐跨距長(zhǎng)的箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進(jìn)刀）伸進(jìn)鏜桿，同時(shí)加工各孔；對(duì)中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免。因此球軸承用的更多。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采 用花鍵軸?；讫X輪在軸向位置由操縱機(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保 證，一般在裝配時(shí)最后調(diào)整確定。 機(jī)床主軸變速箱 中齒輪齒部一般都需要淬火。當(dāng)精度從 7— 6— 6 提高到 6— 5— 5時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問題。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這點(diǎn)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上，通過(guò)法蘭盤將 帶輪的拉力傳遞到箱壁上。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。 2） 檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí) 改正。 六 .主軸空間位置圖中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 18 圖 4 七 .主軸箱位置展開圖 圖 5 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 19 八 .結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)及說(shuō)明 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)器等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。 ○ 2 校核 b傳動(dòng)組齒輪 校核齒數(shù)為 28 的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) 1）由于 kw? ， 500 / minnr? ，則： 6 6 49 . 5 5 1 0 / 9 . 5 5 1 0 4 . 7 7 / 5 0 0 9 . 0 9 1 0T P n N m m? ? ? ? ? ? ? ? ? 計(jì)算可知 2 / 2 90 88 9 / 14 0 12 98tF T d N? ? ? ? 2) 由公式 ? ?6 ~ 1 0 ,mmB m m???? 為 模 數(shù)， ? ?6 ~ 1 0 4 2 4 ~ 4 0b m m? ? ?取 30b mm? 。 齒輪 3的齒數(shù)為 28，模數(shù)為 4，齒輪的應(yīng)力： 1）接觸應(yīng)力： 11tH H EKF u ZZbd u? ?? ? ? u大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比； HZ 區(qū)域系數(shù)； EZ 彈性影響系數(shù)； K載荷系數(shù)； tF 圓周力。 mNK B ?/1256? 求最佳跨距 6162 4 ??BAKK 初 步 計(jì) 算 時(shí) ， 可 假 定 主 軸 的 當(dāng) 量 外 徑 ed 為 前 、 后 軸 承 頸 的 平 均 值 ，mmmmd e 852/)8090( ??? 。帶輪內(nèi)孔尺寸是軸承外徑尺寸80mm。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。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。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 83， 87 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 ?D =100mm 。即如果沒有別的要求，則應(yīng)盡量使擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致。 在圖 2中，方案 a,b,c,e 的第二擴(kuò)大組 x2=6。 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。 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。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)的是普通銑床主軸變速箱。 顯然，可能的方案有很多， 優(yōu)化的方案也因條件而異。最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副常選用 2。p2=2,則Ｒ 2＝ φ6*(21) ＝ φ6。 根據(jù) (1)傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍（ 2）基本組擴(kuò)大組的排列順序，選定 1 3 612 3 2 2? ? ? 的方案。 由公式 ? ???? 11212 DnnD 式中： ?n 小帶輪轉(zhuǎn)速， ?n 大帶輪轉(zhuǎn)速， ? 帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取 。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過(guò)大的變形。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和 zS 及小齒輪的齒數(shù)可以從表 36（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）中選取。齒《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [4]表 810 確定參 數(shù)得： 38 1 ( )? ?? 查 表 帶輪寬度： ? ?1 2 5 1 5 2 1 0 9 5B z e f m m? ? ? ? ? ? ? ? 39。故慣性矩為： 6 3 1 3 3 4)0 4 8..00 8 (6381134844??? ????????????aKEImIA? 查線圖 ?al 。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [4]表 104 及圖 108及表 102分布得 1 .1 5 , 1 .2 0 。 3)計(jì)算圓周速度： 1 4 0 5 0 0 3 . 6 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0dnv m s?? ??? ? ??? 4）齒輪精度為 7級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 108查得動(dòng)載系數(shù) ? ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 104查得： ???? 5）確定動(dòng)載系數(shù) : 1. 0 1. 1 1. 32 1. 27 1. 84A v F HK K K K K??? ? ? ? ? ? 6）查表 105 得： ? ， ? 7）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 500FE aMp? ? 。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制，一般只畫展開圖。 3） 確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置，以確 定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。我們采用第一種方案，通過(guò)空心軸中的拉桿來(lái)操縱離合器的結(jié)構(gòu)。 離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得注意： 1） 摩擦片的軸向定位：由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤實(shí)現(xiàn)。 齒輪與軸之間的軸承可以用滾動(dòng)軸承也可以用滑動(dòng)軸承。 齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素： 1） 是固定齒輪還是滑移齒輪； 2）移動(dòng)滑移齒輪的方法； 3）齒輪精度和加工方法； 變速箱中齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。 不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。 其他問題 滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支撐。 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 22 花鍵軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。 既要滿足承 載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來(lái)達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。 2） 軸承的間隙是否需要調(diào)整。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢(shì)。 主軸軸承 1）軸承類型選擇 主軸前軸承有兩種常用 的類型： 雙列短圓柱滾子軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在 前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。 軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過(guò)渡配合。 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 25 其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問題。 主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。 其他問題 主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。主軸頭部需要淬火，硬度為 RC50～ 55。為我們無(wú)論是在將來(lái)的工作或者是繼續(xù)學(xué)習(xí)的過(guò)程中打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 26 通過(guò)本次金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了： 在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中 ,我通過(guò)查閱有關(guān)資料和運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)或有關(guān)知識(shí)，比如零件圖設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、以及所學(xué) 軟件 AUTOCAD 的運(yùn)用。支承孔如果直接開在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留 ～（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。隔套越長(zhǎng)，誤差的影響越小。如果配合精度選的太低，會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。 ② 兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機(jī)床。 與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種： 600角雙向推力向心球軸承。 3） 前錐孔直徑 前錐孔用來(lái)裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。 4） 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。 花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個(gè)應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。選擇軸承的型號(hào)和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。這是加工時(shí)的過(guò)濾部分。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。 選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機(jī)械加工時(shí)的安裝和定位基面。 7 級(jí)精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 21 約增大 6dB。 空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤(rùn)滑。這樣就限制了軸向和周向德兩個(gè)自由度，起了定位作用。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。 I 軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問題。 ○3校核 c 傳動(dòng)組齒輪 校核齒數(shù)為 25 的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) 1) 由于 kw? ， 250 / minnr? ，則： mmNnPT ????????? 566 計(jì) 算可知： 2 / 2 14 57 10 / 12 5 23 31 .4tF T d N? ? ? ? 2)取齒寬系數(shù) 1?d? ，模數(shù) 5m? ，則 d 1 5 2 5 1 2 5mm? ? ? ? 3)計(jì)算圓周速度： smdnv / 0 0 060 2 5 01 2 51 0 0 060 ?? ????? ?? 4)齒輪精度為 7 級(jí)和 v，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 108 查得動(dòng)載系數(shù) ?vK ，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得： ???? 5）確定動(dòng)載系數(shù) : ?????? ?? HFvA KKKKK 6）查表 105 可知： ?FaY ， ?SaF 7）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 aFE Mp540?? 。 最終確定 ：接觸應(yīng)力 ?H? 接觸疲勞強(qiáng)度校核 H? ≤ [ H? ]滿足 2）彎曲應(yīng)力： 在驗(yàn)算變速箱中的齒輪強(qiáng)度時(shí)，選用模數(shù)中承載最大的，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸和彎曲