【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見 GB109679)，軸承與軸的周向定位是采用過盈 配合來保證的。 17 確定軸上倒角和退刀槽的尺寸 取主軸前端的倒角為 4 45176。，其余倒角 1 45176。；所有退刀槽的尺寸為 2 1 主軸剛度的計(jì)算 軸在載荷作用下，將產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形。若變形量超過允 許的限度，就會(huì)影響軸上零件的正常工作，甚至?xí)茐你姶驳墓ぷ餍阅?。因此在設(shè)計(jì)重要軸時(shí)，必須檢驗(yàn)軸的變形量，這在軸的設(shè)計(jì)中稱為剛度計(jì)算 剛度計(jì)算包括扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算和彎曲剛度計(jì)算兩種。前者以扭轉(zhuǎn)角ψ來度量；后者以撓度 y和截面轉(zhuǎn)角θ來度量。本文以彎曲剛度校核，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知：[y]=；圓錐滾子軸承處的偏轉(zhuǎn)角 [θ ]＝ 。 主軸的簡(jiǎn)化和彎曲剛度的計(jì)算 如主軸前后軸承頸之間有數(shù)段組成，則當(dāng)量直徑 d d= l ldldld nn???? 2211 式中： 1d 、 1l ； 2d 、 2l ；?； nd 、 nl — 分別為各段的直徑和長(zhǎng)度 l — 總長(zhǎng)， l =1l +2l +? +nl （ mm） d = 373 ????????????? = mm 主軸切削力 切F 的計(jì)算 根據(jù)公式 P= 切F v 得： 切F =vP ，則當(dāng)線速度 v 最小時(shí) ,切削力最大 vmin = 601000nmin?D? = 601000 ? ?? =切F =vP = 21, = 撓度的計(jì)算 主軸的前懸伸部分較粗，剛度較高，其變形可以忽略不計(jì)。后懸伸部分不影響剛度。當(dāng)主軸前端作用一外載 切F ，則撓度 18 y= EIlaF3 2切 （ mm） = EIlaF3 2切 103 （μ m） 式中 切F — 典型切削工藝的切削力 a— 前懸伸，等于載荷作用點(diǎn)至前支承點(diǎn)間的距離（ mm） l — 跨距，等于前后支承之間的距離（ mm） Ｅ — 彈性模量，鋼?。牛?2 105 （ Mpa） I— 截面慣性矩， I=（ 4d 4id ）（ mm4 ） d ， id — 主軸的外徑和孔徑（ mm） 將 E和 I的值待人，可得 y=)(30 442iddlaF ?切 = ）（ 44 23 ? ??? =79μ m≤ = 偏轉(zhuǎn)角 主軸切削工件時(shí)承受很大的切削力，主軸前端產(chǎn)生彎曲變形，查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得 ?D ＝ )32(6 alEIaF ?切 式中 ?D — 主軸前端偏轉(zhuǎn)角 (rad) 切F 、 a 、 l 、Ｅ、Ｉ與前面相同 代入數(shù)據(jù)得 ?D ＝ ）（ 445 3 ????? ?? (2 373+3 69)＝ rad 所以 ?D ≤ [θ ]= rad 綜上所述 主軸的剛度滿足條件，不必重新設(shè)計(jì)。 第五章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 一般，設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，已知的條件是：傳遞的功率 P=，轉(zhuǎn)速 n=40r 19 ／ min— 4000r／ min，傳動(dòng)比暫取 i=；預(yù)定的壽命 5年，每年工作 300天，每天 24小時(shí)。 設(shè)計(jì)開始時(shí)，往往不知道齒輪的尺寸和參數(shù)，無(wú)法準(zhǔn)確定出某些系數(shù)的數(shù)值，因而不能進(jìn)行精確的計(jì)算。所以通常需要先初步選擇某些參數(shù)，按簡(jiǎn)化計(jì)算方法初步確定出主要尺寸，然后再進(jìn)行精確的校核計(jì)算。當(dāng)主要參數(shù)和幾何尺寸都已經(jīng)合適 之后，再進(jìn)行齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制零件工作圖。 5． 1 主要參數(shù)的選擇 模數(shù) m 模數(shù)由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定，要求圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，傳遞動(dòng)力的齒輪傳動(dòng) m≥ 2。初步確定模數(shù)時(shí)，對(duì)于軟齒面齒輪 (齒面硬度 )350HBS）外嚙合傳動(dòng) m=（ ～ ） a；載荷平穩(wěn)，中心距過大時(shí)取小值，本文所設(shè)計(jì)的主軸傳動(dòng)采用已有的箱體，可以知道中心距 a=150mm，因此取模數(shù)m==，將模數(shù)圓整到標(biāo)準(zhǔn)值，取 m= 螺旋角β β角太小，將失去斜齒輪的優(yōu)點(diǎn)；但太大將會(huì)引起很大的軸向力。一般取 β =80 — 150 ，此處取β =130 。 齒數(shù) z 當(dāng)中心距一定時(shí)，齒數(shù)取多，則重合度 ?a 增大，改善了傳動(dòng)的平穩(wěn)性。同時(shí)，齒數(shù)多則模數(shù)小、齒頂圓直徑小，并且又能減小金屬切削量，節(jié)省材料，降低加工成本。但是齒數(shù)增多則模數(shù)減小，齒輪的抗彎強(qiáng)度降低，因此，在滿足抗彎強(qiáng)度的條件下，宜取較多的齒數(shù)。 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 、選擇材料 查機(jī) 床設(shè)計(jì)手冊(cè)，小齒輪： 20CrMnTi， 滲碳淬火 ，硬度 45～ 55HRC 大齒輪： 20CrMnTi， 滲碳淬火， 硬度 45～ 55HRC 按 MQ 級(jí)質(zhì)量要求取值，查得 ? 1limH =780N/mm2 ， ? 2limH =820N/mm2 ； ?1FE =620 N/mm2 ， ?2FE =640 N/mm2 。 有關(guān)參數(shù)和系數(shù)的確定 最大轉(zhuǎn)矩 Tmax = 104 N 載荷系數(shù) K 查表取 K = 齒寬系數(shù) ?a 查設(shè)計(jì)手冊(cè)取 ?a= 20 中心距及主要參數(shù)的確定 本文根據(jù)原有數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，用原 有的主軸箱，根據(jù)主軸箱的結(jié)構(gòu)要求，確定齒輪嚙合時(shí)的中心距 a=150mm 按經(jīng)驗(yàn)公式， mn =(～ )a=(～ ) 150mm=～ 3 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) mn = 初取β =130 ， cosβ =cos130 = 初取齒數(shù)比μ = z1 = )1(cos2 ?? ?mna = )( ?? ?? = 取 z 1=42，則 z 2 =μ z 1= 42=，則取 z 2 =75 精求螺旋角β cosβ = a zzmn 2 )( 21? = 1502 )7542( ? ?? = 即β ==120 4839。 2439。 ，此值與初選β值相差不大，故不必重新計(jì)算。 傳動(dòng)比 i =zz12 =4275 =，此值與初選齒數(shù)比相差不大，故不必 重新計(jì)算 許用彎曲應(yīng)力 [?F ] 當(dāng)量齒數(shù) zv 為： zv1 =?31cosz== zv2 =?32cosz== 根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)查得：齒形系數(shù) YF1 =， YF2 = 應(yīng)力修正系數(shù) YS1 =， YS2 = 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N2 =60n j Lh =60 1200 1（ 5 330 24） = 109 N1 =N2 i = 109 =5 109 21 根據(jù) N1 、 N2 查得： YN1 =， YN2 = 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：安全系數(shù) SF = 根據(jù)公式 [?F ]= SYFFN? lim 得：許用彎曲應(yīng)力 [?F ]1 = SYFFN? lim1 = ? =393Mpa [?F ]2 = SYFFN ? lim2 = ? =389Mpa 5． 2． 主要尺寸的計(jì)算 分度圓直徑 d： d1 = ?cos 1zmn = ? = d2 = ?cos 2zmn = ? = 齒寬 b b =?a a= 150= 取 b1 =b2 =38mm 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ?H = ??211 )1(bdKT ? ≤ [?H ] 確定有關(guān)系數(shù)和參 數(shù) 許用接觸應(yīng)力 [?H ] 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 ? 1limH =? 2limH =850Mpa，安全系數(shù) SH = 根據(jù) N1 、 N2 查得 zN1 =， zN2 = 許用彎曲應(yīng)力 [?H ]1 = SZHHN? 1lim1 = ? =609Mpa 22 [?H ]2 = SZHHN ? 2lim2 = ? =623Mpa 查設(shè)計(jì)手冊(cè)得：彈性系數(shù) ZE =，故 ?H = )( 24 ?? ???? = ?H ＜ [?H ]1 ，齒面接觸疲勞強(qiáng)度合格。 驗(yàn)算齒輪圓周速度 v v1max = 100060 max1?nd? = 100060 ? ?? =v2max = 100060 max2?nd? = 100060 ? ?? =查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知選擇 6級(jí)精度即可 至此齒輪的設(shè)計(jì)與校核已經(jīng)全部完成，零件圖見附圖 XK100— 10— 205 和XK100— 10— 210。 第六章 軸承的設(shè)計(jì)與計(jì)算 軸承是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種舉足輕重的零部件。它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，用以降低設(shè)備在傳動(dòng)過程中的機(jī)械載荷摩擦系數(shù)。按運(yùn)動(dòng)元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩類。 本文所設(shè)計(jì)的數(shù)控銑床主要用于銑削平面和打孔，是在機(jī)械傳動(dòng)過程中起 固定和減小載荷摩擦系數(shù)的部件。也可以說，當(dāng)其它機(jī)件在軸上彼此產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，用來降低動(dòng)力傳遞過程中的摩擦系數(shù)和保持軸中心位置固定的機(jī)件。軸承是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種舉足輕重的零部件。它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，用以降低設(shè)備在傳動(dòng)過程中的機(jī)械載荷摩擦系數(shù)。按運(yùn)動(dòng)元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩類。軸承承受徑向載荷的同時(shí)，還承受不大的軸向載荷，根據(jù)軸承承受載荷的特性，選擇單列圓錐滾子軸承的背對(duì)背的組合方式。 查軸承手冊(cè)得： 32022型軸承基本額定動(dòng)載荷 Cr=61KN， e=， Y =。 32109型軸承基本額定動(dòng)載荷 Cr=175KN， e=， Y =。 23 軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算 切削力的計(jì)算 根據(jù)公式 P= 切F v 得： 切F =vP ，根據(jù)典型切削工藝取 n=1200r/min v = 601000?Dn? = 6010 00 12 0010 ??? =切F =vP = = 徑向力的確定 單列圓錐滾子軸承背對(duì)背組合，如圖 51所示，可知： Fr1 =37396 F切 =37396 = Fr2 =Fr1 +F切 =+= 圖 61 軸承受載示意圖 6. . 計(jì)算兩軸承的派生軸向力 s 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，單列圓錐滾子軸承的派生軸向力為 S=Fr /(2Y)，則 S1 = YF21r = 4,? = S2 = YF2r2 = 4,? = 計(jì)算兩軸承的軸向載荷 軸承外加的軸向力 FA =2KN S2 +FA =+5=＞ S1 所以軸承Ⅰ被“壓緊”，軸承Ⅱ被“放松”，故 Fa1 =S2 +FA = F AF 切F r2F r1S 2S 1 24 Fa2 =S2 = 計(jì)算兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 P 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)得：載荷系數(shù) fp= 軸承 Ⅰ 的當(dāng)量動(dòng)載荷 P1： FFra11 = =＞ e= 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： X1 =， Y1 = P1 =fp (X1 Fr1 + YFa1 )= ( + )= 軸承Ⅱ的當(dāng)量動(dòng)載荷 P1： FFra22 = =＜ e= 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： X2 =1， Y2 =0 P2 =fp Fr2 = = 驗(yàn)算兩軸承的壽命 由于軸承是在正常溫度下工作， t 120℃，查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 fT=1 圓錐滾子軸承ε =10/3， 則軸承 I的壽命 Lh110 = n60106 （ PCfT1r ） ? = 120220226? （ ? ） 3/10 =46500 h 軸承Ⅱ的壽命 Lh210 = n60106 （ PCfT2r ） ? = 120220226? （ ? ） 3/10 = 105 h 綜上所述，軸承滿足 5 年，一年工作 300 天、每天 24 小時(shí)的壽命，不必重新選擇 第七章 圓弧齒同步帶的設(shè)計(jì) 確定圓弧齒同步帶的基本參數(shù) 確定設(shè)計(jì)功率 pd 設(shè)計(jì)功率 pd=kA ． P ,其中 kA 為載荷修正系數(shù) 25 根據(jù)已知工作條件查表取 kA ＝２ 則 pd ＝ kA ． P ＝２ =15KW 選擇帶形和節(jié)距 根據(jù) pd=15KW和電機(jī)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速查表確定為 8M型，節(jié)距 pb＝８ 傳動(dòng)比的選擇 帶傳動(dòng)是一種最常見的機(jī)械傳動(dòng)形式，它的主要用傳遞轉(zhuǎn)矩和改變轉(zhuǎn)速。 當(dāng)帶繞在輪上時(shí)，帶的任一邊都受到相同的初拉力 。帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶與輪之間產(chǎn)生摩擦力 ，主動(dòng)輪上的摩擦力與帶的運(yùn)動(dòng)方向相同，即主動(dòng)輪通過摩擦力驅(qū)動(dòng)帶運(yùn)動(dòng)；從動(dòng)輪上的摩擦力與帶的運(yùn)動(dòng)方向相同，即通過摩擦力驅(qū)動(dòng)從動(dòng)輪。由于摩擦力的作用，帶繞主動(dòng)輪的一邊被拉緊，稱為緊邊；帶繞從動(dòng)輪的一邊被放松，稱為松邊 。 大部分帶傳動(dòng)是依靠擾性傳動(dòng)與帶輪間的摩擦力來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，銑床方面的傳動(dòng)還有電主軸和電機(jī)直連式，我們選擇了帶傳動(dòng)的方式，帶傳 動(dòng)簡(jiǎn)單，而且效率高，選擇的傳動(dòng)比 i =2 小帶輪齒數(shù) z1 根據(jù)帶型 M 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 ，由表查得小帶輪的最小齒數(shù) zmin =18，此處取z1 =23。 則大帶輪的齒數(shù) z2 =zi1 =46 小帶輪的節(jié)圓直徑 d1 d1 = ?pz b1 = ?823? = 查表得其外徑 da1 =d1 2δ == 其中 2δ為節(jié)根距 大帶輪節(jié)圓直徑 d2 d2 = ?pz b2 = ?1546? = 查表得其外徑 da2 = ?22?d =— =