【文章內(nèi)容簡介】 查得動載系數(shù)。假設(shè)直齒輪，由《機械設(shè)計》表10－3查得：由《機械設(shè)計》表10－2查得使用系數(shù)；由《機械設(shè)計》表10－4查得7級精度，小齒輪相對支承對稱布置時將數(shù)據(jù)代入，得：由 ，查《機械設(shè)計》10－13得 ：故載荷系數(shù)按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由《機械設(shè)計》公式10－10a得：因初選，所以強度合格。計算模數(shù)m按齒根彎曲強度設(shè)計由《機械設(shè)計》式10－5得：確定公式內(nèi)的各個參數(shù)值由《機械設(shè)計》圖10－20d查得小齒輪和大齒輪的彎曲疲勞強度分別為：，；由《機械設(shè)計》表10－18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)；計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)，由《機械設(shè)計》式10－12得：計算載荷系數(shù)k查取齒形系數(shù)由《機械設(shè)計》表10－5查得 ；查取齒形校正系數(shù)由《機械設(shè)計》表10－5查得 ；計算大小齒輪的并比較大小設(shè)計計算對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸強度的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，廠方要求的＝75mm，m=3完全可靠。幾何尺寸計算計算分度圓直徑計算中心距計算齒輪寬度考慮安裝對中誤差及大小齒輪傳遞扭矩相等等因素，小齒輪齒寬應比大齒輪寬5～10mm，故將齒寬就近圓整為。驗算故設(shè)計合理。 軸的設(shè)計作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件，一般都安裝在軸上進行運動，即傳遞動力。因此軸的功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計就是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理的確定軸的結(jié)構(gòu)和尺寸。如果軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，則會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會增加軸的制造成本和軸上零件的裝配困難。軸的工作能力計算是指軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算。一般情況下，軸的結(jié)構(gòu)工作能力主要取決于軸的強度，因此在設(shè)計計算中我們只對軸的強度進行計算，防止其斷裂或塑性變形。主軸的設(shè)計主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主軸的型式和直徑，主要取決于刀具的進給抗力和切削扭矩或主軸—刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要。軸的分布類型是多種多樣的，結(jié)構(gòu)各有不同，大體可以歸納成下述幾種類型：單組或多組圓周分布；等距或不等距直線分布；圓周或直線混合分布；任意分布。根據(jù)廠方所提供的零件圖，本設(shè)計采用第一種類型中的單組圓周分布。單軸的結(jié)構(gòu)如圖24所示。圖24 單軸結(jié)構(gòu)圖主軸的參數(shù)設(shè)計主軸的分布盡管有各種各樣的類型，但通常采用的經(jīng)濟而又有效的轉(zhuǎn)動是：用一根傳動軸帶動多根主軸。本設(shè)計采用此種設(shè)計，具體方案如下：在設(shè)計傳動系統(tǒng)時，首先把所有主軸（6軸）分成一組同心圓，然后在同心圓上放置一根傳動軸，來帶動一組主軸。接著再用此轉(zhuǎn)動軸與動力部件驅(qū)動軸聯(lián)結(jié)起來。這就是通常的傳動布置次序，即由主軸處布置起，最后再引到動力部件的驅(qū)動軸上。本設(shè)計選用剛性主軸。設(shè)計剛性主軸的主要內(nèi)容之一是選擇主軸參數(shù)。主軸參數(shù)確定的正確與否，對主軸的剛性將有很大的影響。在設(shè)計剛性主軸時，若主軸參數(shù)選擇不合理，則被加工零件將達不到要求的精度和光潔度。求輸出軸上的功率；由齒輪計算知 求作用在齒輪上的力因為：則：式中各參數(shù)代表的含義：－小齒輪傳遞的扭矩，單位為Nmm；－小齒輪的節(jié)圓直徑，對標準齒輪即為分度圓直徑；－嚙合角，對標準齒輪 。初步確定軸的最小直徑軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為：式中各參數(shù)含義：－扭轉(zhuǎn)切應力，單位為Mpa；T－軸所受的扭轉(zhuǎn)力，單位為；－軸的抗扭截面系數(shù)，單位為；－軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；P－軸傳遞的功率，單位為KW；－計算截面處軸的直徑，單位為mm；－許用扭轉(zhuǎn)切應力，單位為Mpa。選取軸的材料為45號鋼（調(diào)質(zhì)處理），值在25～45之間，值在103～126之間，本設(shè)計取=126,由上式計算得軸的直徑：軸的直徑，考慮鍵槽的削弱影響，對于單鍵d增大4％～5％，則d=，因為廠方要求主軸強度要留有一定的富裕量，圓整為30mm。大齒輪軸的設(shè)計大齒輪軸的轉(zhuǎn)速計算已知大齒輪軸的功率,轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，則：式中各參數(shù)含義： －電動機輸出功率；－減速器效率；－連軸器效率；－滾動軸承效率。將＝, =95%,=99%,=99%代入上式＝ 則大齒輪轉(zhuǎn)速 大齒輪軸的受力分析已知低速級大齒輪的分度圓直徑為：則：又因為六個小齒輪均布在大齒輪周圍，徑向力相互抵消，故理論值為零。初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45號鋼（調(diào)制處理）。根據(jù)《機械設(shè)計》表15－3取，則：考慮到鍵槽的削弱影響，對于雙鍵d增大7％～10％（本設(shè)計因單鍵強度不夠，不符合要求，故選用雙鍵），則：就近圓整為60mm。輸入軸的最小直徑顯然是聯(lián)結(jié)聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選軸的直徑與連軸器的孔徑相適應，故需要同時選聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩：查《機械設(shè)計》表10－2，考慮到載荷均勻平穩(wěn)，故取，則：按計算轉(zhuǎn)矩應小于聯(lián)軸器工程轉(zhuǎn)矩額定條件，查《機械設(shè)計師手冊》標準(GB/T50151985)，選用TL8型彈性套住銷聯(lián)軸器。其公稱轉(zhuǎn)矩為710Nm，許用轉(zhuǎn)速為3000r/min，滿足使用要求。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：根據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長度主軸軸徑d＝30mm，所選軸承型號為7207，其尺寸為，取齒輪距箱體內(nèi)壁距離為16mm；軸承端蓋總寬度為20mm；軸承距箱體內(nèi)壁距離為2mm；齒輪寬為40mm，則軸I—II段的長度為100mm。軸上零件的周向定位齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。大齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸向定位的要求確定軸各段的直徑和長度現(xiàn)已知安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，即，安裝齒輪處的軸段考慮到鍵槽的削弱影響，取。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L＝112mm，取。安裝齒輪處軸徑d取60mm，取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離a=16mm；取軸承距箱體內(nèi)壁距離為s=8mm。已知軸承寬度T=22mm，大齒輪寬B=35mm，與聯(lián)軸器相配合的套筒長度根據(jù)聯(lián)軸器的尺寸A定位d=102mm，則軸II－III的長度為d=102mm.。=2(22＋46＋8＋16)＋35＋(102－4)=225mm根據(jù)212軸承的安裝尺寸。初選滾動軸承因軸承除承受軸的重力外，幾乎不受軸向力，故選用深溝球軸承。齒輪、半聯(lián)軸器與軸向定位均采用平鍵聯(lián)接，查《實用機械設(shè)計手冊》續(xù)表3－1選取149的鍵，公稱長度為100mm。為了保證齒輪與軸配合具有良好的對中性，選用齒輪輪轂與軸的配合為H7/h6；同時半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵14mm9mm，其配合為H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。確定軸的圓角和倒角尺寸參考《機械設(shè)計》表15－2，取軸端倒角為，各軸肩處圓角半徑取R=2。大齒輪軸的結(jié)構(gòu)如圖25所示。圖25 大齒輪結(jié)構(gòu)圖 夾緊機構(gòu)的設(shè)計 概述零件在工藝規(guī)格制定以后，就要按工藝規(guī)格順序進行加工。加工中除了需要機床，刀具，量具之外，成批生產(chǎn)時還需要用機床夾具。它們是機床和工件之間的連接裝置，是將工件進行定位、加緊；將刀具進行導向或?qū)Φ?，以保證工件和刀具間的相對位置關(guān)系的附加裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確位置。機床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具設(shè)計是裝配設(shè)計中一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一。一 一般夾具的組成1) 定位元件起定位作用，保證工件相對夾具的位置，可以用六點定位原理來分析其所受限制的自由度。2) 加緊裝置將工件加緊，以保證在加工時保持所限制的自由度。3) 導向元件和對刀裝置用來保證刀具相對于夾具的位置。本設(shè)計為擴鉸孔，需要夾具具有導向作用。4) 連接元件是用來保證夾具和機床工作臺之間的相對位置。對于鉆床夾具，由于孔加工刀具加工時只是沿軸向進給就可完成，用導向元件就可以保證相對位置，因此在將夾具安裝在工作臺上時，用導向元件直接對刀具進行定位，不必再用連接元件定位了，所以一般鉆床夾具沒有連接元件。二 夾緊機構(gòu)的功能1）保證加工精度；2）提高生產(chǎn)率；3）擴大機床的使用范圍；4）減輕工人的勞動強度，保證生產(chǎn)安全。三 加緊機構(gòu)應滿足的要求 1）保證加工精度； 2）夾具的總體方案應與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應； 3）安全，方便，減輕勞動強度； 4）排屑順暢； 5）機床夾具應有良好的強度，剛度和結(jié)構(gòu)工藝性。四 機構(gòu)的夾緊過程1）消除間隙階段：從原動操作部分開始動作起，到各傳動構(gòu)件之間，以及夾緊元件與被夾緊部件之間完全消除間隙，開始接觸為止；2) 加力與變形階段：夾緊元件被夾緊部位的壓力從零開始逐漸增加，同時各傳動軸構(gòu)件也由于受力而發(fā)生彈性變形，直到夾緊元件對被夾緊部位的夾緊力達到預定值為止。 夾緊機構(gòu)的設(shè)計 1) 設(shè)計機床的加緊機構(gòu)前，應明確該部件的工作條件： 2) 作用于部件上切削力的大小，方向和作用點的坐標位置； 3) 部件的支承情況，即有關(guān)導軌以及部件與導軌接觸處的各項幾何尺寸； 4) 部件的重量以及重心的坐標位置。以上工作條件，本設(shè)計在機床總體設(shè)計與布局情況下已求得，現(xiàn)選擇夾緊力作用點，夾緊力作用點選擇的原則為：5) 盡可能以最小夾緊力取得防止機床部件滑移，顛覆和回轉(zhuǎn)的最大效果；6) 夾緊點布置在被夾緊零部件上剛度較大的部位，減少夾緊力引起的變形；7）盡量減少夾緊機構(gòu)在夾緊、松開機床部件時的位移，保證定位精度。本設(shè)計夾緊點選在六個圓周孔的外邊緣位置。此處離要加工孔的位置較近，可以用較小的夾緊力達到預期的夾緊效果，且此處剛度較大，受夾緊力所產(chǎn)生的變形較小。夾具的結(jié)構(gòu)如圖27所示。圖26 夾具結(jié)構(gòu)圖第 3 章 支承件的設(shè)計 概述 支承件的功能機床的支承件是指床身，立柱，橫梁，底座等。它們相互固定聯(lián)接成機床的基礎(chǔ)和框架。這些件一般都比較大，所以也成為“大件”。機床上其他零、部件可以固定在支承件上，或者工作時在支承件的導軌上運動。工作時，刀具與工件之間相互作用的力沿著大部分支承件逐個傳遞并使之變形，機床的動態(tài)力會使支承件和整機振動，支承件的熱變形將改變執(zhí)行元件的相對位置和運動軌跡。以上這些，都將會影響被加工件的加工精度和表面質(zhì)量。因此，支承件的主要功能是保證機床有足夠的靜剛度，抗振性，熱穩(wěn)定性和耐用度，且保證機床各零部件之間的相互位置和相對運動精度。所以，支承件的合理設(shè)計是機床設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一。支承件應滿足的基本要求：1) 應具有足夠的剛度和較高的剛度—質(zhì)量比；2) 應具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗（動剛度）和阻尼；整機的低階頻率較高，各階頻率引起結(jié)構(gòu)共振；不會因薄壁振動而產(chǎn)生噪聲；3) 熱穩(wěn)定性好，熱變形對機床加工精度的影響較?。?) 排屑順暢，吊運安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，以便于制造和裝配。5) 支承件的分類支承件根據(jù)其形狀，可分為三大類：1) 一個方向的尺寸比另外兩個方向大得多的零件，這些零件可看作梁類件；2) 兩個方向的尺寸比第三個方向的尺寸大得多的零件，這類零件可看作板類件；3) 三個方向的尺寸都差不多的零件，這類零件可看作箱類件。 支承件的靜剛度和形狀選擇原則支承件的變形一般包括三個部分：自身變形，局部變形和接觸變形。在本設(shè)計中，載荷是通過立柱（兼作導軌）施加到底座上去的，其變形包括底座的變形，立柱的變形等。在設(shè)計時不可忽略局部變形和接觸變形，它們有時甚至占主要地位。（1）自身剛度支承件所受的載荷，主要是拉壓，彎曲和扭轉(zhuǎn)。其中彎曲和扭轉(zhuǎn)是主要的。因此，支承件的自身剛度，主要應考慮彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。其次，如果支承件的壁較薄，特別是支承件的內(nèi)部如果肋板不足或布置不夠合理，受力后會發(fā)生截面形狀的畸變。自身剛度主要取決于支承件的材料、形狀、尺寸和肋板的布置等。（2）局部剛度局部變形發(fā)生在載荷集中的地方。（2）接觸剛度兩個平面接觸，由于兩個面都不是理想的平面，而是有一定的宏觀不平度，因而實際接觸面積只是名義接觸面積的一部分；又由于微觀不平，所以真正接觸的只是一些高點。這些都會影響到支承件的接觸剛度。 支撐件的動態(tài)特性設(shè)計支撐件時，僅滿足靜剛度的要求，往往還是不夠的。還應滿足動態(tài)特性的要求。即：支撐件的固有頻率與激振頻率相重合；應具有較高的動剛度（共振狀態(tài)下，激振力的幅值與振幅之比）和較大的阻尼。當支撐件受到一定幅值周期性激振力的作用下，受迫振動的振幅較小。支承件的重量往往占機床總重的80%以上，其性能對整臺機床的有很大的影響。因此，合理的設(shè)計支承件，在機床設(shè)計過程中是很必要的。 導軌（立柱）的設(shè)計 概述導軌的作用是使運動部件沿一定軌跡運動（導向），并承受運動部件及工件的重量和切削力（承載）。在導軌副中，運動的一方叫做動導軌，不動的一方叫做支承導軌。導軌按運動性質(zhì)可分為主運動導軌，進給導軌和移置導軌。主運動導軌的動導軌與支撐導軌之間，相對運動的速度較高；進給運動導軌的動導軌與支撐導軌之間，相對運動的速度較低。按摩擦性質(zhì)可分為滑動導軌和滾動導軌（本設(shè)計采用滑動導軌）。（1）導軌應滿足下列要求1）精度高，壽命長導軌在空載下運動和在切削條件下運動時，都應具有足夠的導向精度。保證動導軌的準確度，是保證導軌工作質(zhì)量的前提。幾何精度：直線運動導軌的幾何精度一般包括：導軌在豎直平面內(nèi)的直線度（簡稱A項精度）；導軌在水平平面內(nèi)的直線度（簡稱B項精度）；兩導軌面間的平行度，也叫扭矩（簡稱C項精度）。接觸精度：影響精度保持性的主要因素是磨損。提高耐磨性以保持精度，是提高機床質(zhì)量的主要內(nèi)容之一，也是科學研究的一大課題。常見的磨損形式有磨料磨損，粘著磨損和接觸疲勞。磨料磨損經(jīng)常發(fā)生在邊界摩擦和混合摩擦狀態(tài)。磨粒夾在導軌面間隨之相對運動，形成對導軌面