數(shù)控臥式鏜銑床主軸箱變速操縱機構(gòu)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-09-02 02:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 輪結(jié)構(gòu)緊湊，主軸轉(zhuǎn)速誤差小。具體要求如下：a. 齒輪的齒數(shù)不應(yīng)過大；b. 最小齒輪的齒數(shù)要求盡可能小，對于圓柱齒輪最小齒數(shù)；c. 受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪的各齒輪（尤其是最小齒輪），應(yīng)可靠的裝到軸上或進行套裝，齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚大于等于2mm，以保證有足夠的強度，避免出現(xiàn)變形、斷裂。 齒輪傳動設(shè)計參數(shù)的選擇a. 壓力角a的選擇我國對一般用途的齒輪傳動規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為a=20o，本次設(shè)計中，一對嚙合直齒圓柱齒輪的壓力角均取a=20o。b. 齒數(shù)的選擇保持中心距a不變的情況下，增加齒數(shù)，除能增加重合度，改善傳動平穩(wěn)外，還可以減小模數(shù)，降低齒高，因而減少金屬切削量，節(jié)省制造費用。閉式齒輪傳動一般轉(zhuǎn)速較高，為了提高傳動的平穩(wěn)性，較少沖擊振動，以齒數(shù)多一些為好，小齒輪的齒數(shù)可以是20—40，小齒輪確定后，按齒數(shù)比m=Z2/Z1,確定大齒輪的齒數(shù)。為了使各個相嚙合的齒輪相對磨損均勻，傳動平穩(wěn)，Z1和Z2一般互為質(zhì)數(shù)。 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算由于此次設(shè)計中涉及的齒輪過多，因此這里對齒輪1做詳細(xì)設(shè)計分析。a. 選定齒輪類型、精度等級選用直齒圓柱齒輪傳動。由于是金屬切屑機床，轉(zhuǎn)速較高，故選用8級精度（GB 1009588）。b. 選擇材料由表查得選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)處理），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)處理），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。c. 按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式進行試算，即 （）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)Kt=；計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩選取齒寬系數(shù)Fd=；由表查得材料的彈性影響系數(shù)按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞極限sHlim1=600MPa,大齒輪的接觸疲勞極限為sHlim2=550MPa。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)假定該機床可使用20年，每年按300天計算，則應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為N1=60n1jLh=6014401 (2830020)=N2=60n2jLh=608641 (2830020)= 取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=，KHN2=。計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1。由下式得：試算小齒輪分度圓直徑計算圓周速度n計算齒寬b計算齒寬與齒高比模數(shù)： 齒高：則齒寬與齒高比為計算載荷系數(shù)根據(jù)n=，8級精度，查得動載系數(shù)Kv=直齒輪KHa=KFa=1，查得使用系數(shù)KA=,用插值法查得8級精度小齒輪相對支撐非對稱布置時KHb=。由b/h=，KHb==。故載荷系數(shù)K=KAKVKHaKHb==。按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑。計算模數(shù)m。d. 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計。彎曲強度的設(shè)計公式 （）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值查得小齒輪的彎曲疲勞極限，大齒輪的彎曲疲勞極限。取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=，KFN2=。計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=，則：；。計算載荷系數(shù)K。K=KAKVKFaKFb==。查取齒形系數(shù)。YFa1=，YFa2=。查取應(yīng)力校正系數(shù)。YSa1=，YSa2=。計算大小齒輪的并加以比較；大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計計算對比計算結(jié)果，有齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的的模數(shù)。由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)。所以取模數(shù)為m1=3。因為所取的齒數(shù)為Z1=27，Z2=45，所以分度圓直徑為d1=273=81mm，d2=345=135mm。這樣設(shè)計出的齒輪傳動既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度。d. 幾何尺寸計算計算中心距計算齒輪寬度b=Fdd1==取B2=20mm，B1=25mm。 軸的設(shè)計軸的設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及主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。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響機床的工作能力和軸上零件工作的可靠性還會增加軸的制造成本和軸上零件裝配的空難等。因此，軸的結(jié)構(gòu)是軸設(shè)計中的主要內(nèi)容。軸的工作能力計算指的是軸的強度，剛度和振動穩(wěn)定性等方面的計算。多數(shù)情況下，制的工作能力指的是軸的強度。這時只要對軸進行強度計算，以防止斷裂或塑性變形。而對剛度要求高的軸和受力大細(xì)長軸，還應(yīng)進行強度計算，以防止發(fā)生共振而破壞。軸的材料主要是碳鋼和合金鋼，鋼軸的毛胚多數(shù)用軋鋼制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造周最為廣泛，其中最常用的是45號鋼。我的設(shè)計中主要采用45號鋼合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好淬火性能。因此在傳遞大動力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸勁的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常用合金鋼。必須指出：在一般工作溫度下（低于100攝氏度），各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，因此在選擇鋼的種類和決定鋼的熱處理方法時，所根據(jù)的是強度和耐磨性，而不是軸的彎曲強度和扭曲強度。但也應(yīng)注意，在既定條件下，有時也選用強度較低的剛才，而用適當(dāng)增加軸的截面面積的方法來提高軸的剛度。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)設(shè)計。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要決定于以下因素：軸在機器中的安裝位置以及形式；軸上安裝的零部件的類型、尺寸、數(shù)量以及和軸的連接方法；載荷的性質(zhì)、大小、方向及分布情況；軸的加工工藝等。由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且其結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計時必須針對不同情況進行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于拆裝和調(diào)整；軸應(yīng)具有良好的制造工藝性等。下面討論軸的設(shè)計中要解決的幾個主要問題。a. 軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或徑向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進行軸向和徑向的定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。b. 零件的軸向定位軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸段擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來保證的。軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩兩類。利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然會使軸的直徑加大，而且軸肩處將應(yīng)截面突變而引起應(yīng)力集中。另外，軸肩過多時也不利于加工。因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場合。定位軸肩的高度h一般取為h=()d，d為與零件相配合處的軸的直徑，單位為mm。滾動軸承的軸肩必須低于軸承內(nèi)圈斷面的高度，以便于拆卸軸承，軸肩的高度可查手冊中軸承的安
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