【導(dǎo)讀】動(dòng)間的摩擦和傳動(dòng)間隙等因素。這些都是影響數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)精度的重要因素，我也是從這。較，確定傳動(dòng)方案。然后計(jì)算各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪齒數(shù)，再估算齒輪的模數(shù)和各軸的。軸徑，并對(duì)齒輪和軸的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行校核。除此之外，還要對(duì)箱體內(nèi)的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)。計(jì)，一些零件的選型，從而完成對(duì)整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 旋轉(zhuǎn)組件的重量 K旋轉(zhuǎn)組件的回轉(zhuǎn)半徑 N回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 S工作安全系數(shù) LW 直線運(yùn)動(dòng)組件的重量 V線性速度 R變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)皮帶輪的半徑 t機(jī)器啟動(dòng)所需時(shí)間 mt 電磁離合器吸合時(shí)間 但在實(shí)際工作中 ,很多設(shè)備的精確載荷難以計(jì)算。一般是根據(jù)輸入動(dòng)力確定所需扭矩。 mkgNPST .975? 式中 P輸入功率 S工作安全系數(shù) N輸入轉(zhuǎn)數(shù) 從上式中看出，對(duì)扭矩影響最大的是安裝離合器軸的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)。因此。一定動(dòng)力下，較高的轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)應(yīng)低的扭矩，因此，在設(shè)計(jì)中盡可能將離合器裝在傳動(dòng)鏈中轉(zhuǎn)速較高的位置，這通常要求離合器和電機(jī)同軸。 本設(shè)計(jì)中的主軸箱采用的是油潤(rùn)滑，所以選用的電磁 式離合器是濕式的。 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，而且Ⅰ軸的扭矩小于Ⅱ軸的扭矩，分析后，選擇在Ⅰ軸上的兩個(gè)離合器均為 DLM5 系列離合器，其型號(hào)為 DLM510；Ⅱ軸上的扭矩大于Ⅰ軸，其型號(hào)可選為 DLM525。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4章 軸的設(shè)計(jì)與運(yùn)算 22 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支承。軸上要安裝齒輪、離合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。 傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過(guò)大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動(dòng)、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大。 兩軸中心距誤差和軸心線間的 平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問(wèn)題。 所以，在設(shè)計(jì)軸時(shí)要充分考慮軸的強(qiáng)度剛度等因素。在選擇材料和估算直徑都要滿足條件，估算完以后還要對(duì)軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是使軸的各部分具有合理的結(jié)構(gòu)和尺寸。 影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，因此軸的結(jié)構(gòu)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)軸的具體情況作具體分析，全面考慮解決。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是： （ 1）裝在軸上的零件有確定的位置。且布置合理； （ 2）軸受力合理，能可靠地傳遞力和轉(zhuǎn)矩，有利于提高強(qiáng)度和剛度； （ 3）具有良好的工藝性； （ 4）便于安裝和調(diào)整； （ 5）節(jié)省材料，減輕質(zhì)量。 Ⅰ軸（輸入軸）的設(shè)計(jì) Ⅰ軸的特點(diǎn) :1．將運(yùn)動(dòng)傳入變速箱的齒輪，一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)軸的剛度或使軸不受帶的拉力（帶輪卸荷） 。2．若Ⅰ軸上安裝正反向的離合器，由于組成離合器的零件很多，在箱內(nèi)裝配很不方便，一般都希望在箱外將Ⅰ軸組裝好后在整體裝入箱內(nèi)（最好連皮帶輪也組裝在上面）。 卸荷裝置 :帶輪將動(dòng)力傳到Ⅰ軸有兩類方式：一類是帶輪直接裝在Ⅰ軸上。除了傳遞扭矩外，帶的拉力也作用在軸上。另一類是帶輪裝在軸承上，軸承裝在套筒（法蘭盤）上，傳給軸的只是扭矩，徑向力由 固定在箱體上的套筒承受。這種結(jié)構(gòu)稱為卸荷裝置。 軸的強(qiáng)度校核 (以Ⅰ軸為例 ) 選擇軸的材料 由于這個(gè)車頭箱傳動(dòng)的功率不大，分別為 4 和 ，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求，故此輸入軸采用 45 鋼。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4章 軸的設(shè)計(jì)與運(yùn)算 23 初估軸徑 按扭矩初估軸的直徑，查表 102(見(jiàn)參考書 2)得 C=106～ 117，考慮到安裝帶輪的軸段僅受扭矩作用，取 C=106,則 mmnpCd 6 33m i n ??? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 1）各軸段直徑的確定 初估直徑后就可按照軸上零件的安 裝順序 ,從 mind 處開(kāi)始逐段確定直徑?？紤]到軸段 1 上安裝帶輪，上面將安裝有軸承為了符合軸承內(nèi)徑系列，即軸段的直徑應(yīng)與軸承型號(hào)的選擇同時(shí)進(jìn)行，取軸承代號(hào)為 6306 的深溝球軸承，其內(nèi)孔直徑為 30，同理可取其他各段軸的內(nèi)徑； （ 2）各軸長(zhǎng)度的選擇 軸段一處上要安裝有帶輪、軸承、密封圈等，根據(jù)這些部件的尺寸，可以得出各段軸段的長(zhǎng)度。各個(gè)軸段尺寸的確定主要是根據(jù)軸上零件的轂長(zhǎng)或軸上零件配合部分的長(zhǎng)度確定。而另一些軸段的長(zhǎng)度除與軸上零件有關(guān)外，還與箱體及軸承蓋等零件有關(guān)。通常從 齒輪端面開(kāi)始，為避免轉(zhuǎn)動(dòng)零件與不動(dòng)零件干涉，取齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離 H=15mm,考慮箱體的鑄造誤差，軸承內(nèi)端面應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取mm5?? ，考慮上下軸承座的聯(lián)接，取軸襯座寬度為 45mm。 （ 3）軸上倒角及圓角為了保證軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩的端面，根據(jù)軸承手冊(cè)推薦，取軸肩圓角半徑為 1mm。為方便加工，其他軸肩圓角半徑均取為 1mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) ，軸的左右端倒角均為 ??451 。 上述確定尺 寸和結(jié)構(gòu)的過(guò)程，與畫草圖同時(shí)進(jìn)行，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖如下 fedF R1VL1=帶輪cba軸承F R1HL2=M VMF R2VaaL3=齒輪F R2HM HTF tF r 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4章 軸的設(shè)計(jì)與運(yùn)算 24 fedF R1VL1=帶輪cba軸承F R1HL2=M VMF R2VaaL3=齒輪F R2HM HTF tF r 軸的受力分析 4 220 ?? ?tgFF tr (1)畫軸的受力簡(jiǎn)圖 (見(jiàn)上圖 b)，因?yàn)辇X輪為直齒圓柱齒輪，所以 ,齒輪上不存在軸向力。 (2)計(jì)算支承反力 在水平面上 NLL FF rHR ????? NNFFF HrrHR 9 4 4 212 ????? 在垂直面上 NFFF tVRVR 0 1 92/2 0 3 92/21 ???? (3)畫彎矩圖（見(jiàn)上圖 c d e） 在水平面上 ， aa 剖面左側(cè) mmNLFM HRaH .4 8 4 6 ???? aa 剖面右側(cè) mmNLFM HRaH .4 8 4 6 9 9339。 2 ???? NmrTF t 2039513 2468 ??? ???金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4章 軸的設(shè)計(jì)與運(yùn)算 25 在垂直面上 mmNLFMM VRAvaV . 8 9 9 0 1 39。 2 ?????? 合成彎矩 a剖面左側(cè)和右側(cè)的彎矩相同 mmNMMMM aVaHaa . 1 0 2 2 8 9 9 34 8 4 6 639。 2222 ?????? (4)畫彎矩圖（見(jiàn)上圖 f） 轉(zhuǎn)矩 T= mmNdF t .1 5 6 0 0 03/4 6 82/ ??? (5)判斷危險(xiǎn)截面 顯然， aa面處無(wú)論是彎矩還是扭矩都為最大， aa面為危險(xiǎn)截面 (6)軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 由表 101查得 ? ? ? ? ab MP551 ?? ??? ， ? ? ab MP1000 ?? 在 aa截面左側(cè) ? ?????????? ? ????????? aMPmmd tdbtdW )540( )( 3323 [2] 合適。 (7)軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 由表 101查得 aB MP650?? ， aMP3001 ??? ， aMP1551 ??? ； ??? ， ??? 。 在 aa截面左側(cè) 3223 1 2 0 9 3402 )540(5126 4 0 0 )( mmd tdbtdW T ??????? ? ????????? 由附表 101查得 1??K ， ??K ；由附表 104查得絕對(duì)尺寸系數(shù) ??? ， ??? ；軸經(jīng)磨削加工，由附表 105 查得表面質(zhì)量系數(shù) ?? 。則 彎曲應(yīng)力 ab MPWM 2 0 9 31 1 0 2 2 0/ ???? 應(yīng)力幅 aba ?? ?? 平均應(yīng)力 0?m? 切應(yīng)力 aTT MPWT ???? aTma ???? ??? 安全系數(shù) 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4章 軸的設(shè)計(jì)與運(yùn)算 26 ??? ?mKS ????????? ??? ?mKS ????????? ??? ???? SS SSS 查文獻(xiàn) 4 表 106得許用安全系數(shù) ? ? ～s ? ，顯然 ??ss? ，故 aa截面安全 ,即整個(gè)軸都是安全的，其彎扭合成強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度均是足夠的。 軸的剛度校核 (以Ⅰ軸為例 ) 軸受載后要發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，如果變形過(guò)大，會(huì)影響軸上零件正常工作。 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。剛度要求保證軸在（彎曲、軸向、扭轉(zhuǎn)）不致產(chǎn)生過(guò)大的變形（彎曲、失穩(wěn)、轉(zhuǎn)角）。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過(guò)大而不能正常工 作，或者產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲、發(fā)熱、過(guò)早磨損而失效。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫出草圖之后，再根據(jù)受力情況、結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗(yàn)算彎曲剛度。 Ⅰ軸的直徑按扭轉(zhuǎn)剛度估算，上文已完成，估算出的直徑為 40mm. 機(jī)床傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承處的撓度 y和傾角θ。各類軸的撓度 y和傾角θ，應(yīng)小于彎曲剛度的許用值 [Y]和 [θ ]值，即： y≤ [Y]；θ≤ [θ ]值，即： 軸的彎曲變形的允許值： 安裝齒輪的軸允許的撓度為（ ～ ） m 計(jì)算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的 撓度 y 和傾角θ時(shí) ,一般常將軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁 ,當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時(shí) ,可把軸看作等徑軸 ,采用平均直徑（ id )來(lái)計(jì)算。計(jì)算公式為：圓軸： 平均直徑 idd i??1 慣性矩 6441dI ?? Ⅰ軸為圓軸 ,其平均直徑 mmi dd i 403 5040301 ????? ? 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4章 軸的設(shè)計(jì)與運(yùn)算 27 慣性矩 4441 1 2 5 6 6 4644064 mmdI ???? ?? l==xb=軸承帶輪a=x xa齒輪ayp 計(jì)算撓度 : a 段內(nèi) : )(1256641026 )(6 2227222 xxxblE I lP b xy x ????? ?????? 其中 P力載荷 (N) I截面慣性矩 M彎矩載荷 θ 傾角 y撓度 x所求之點(diǎn)距離 E軸材料的彈性模量 ,鋼材 E= aMP7102? b段內(nèi) : ])([6 )( 222 axllE I l xlPayx ????? c段內(nèi) : )1(6 )2()1( ?????? xE I l baP a bxyBx ? 由圖分 析得 , a 段內(nèi)撓度 )(1 2 5 6 6 41026 )(6 2227222 xxxblE I lP b xy x ????? ?????? x的值為 0和 x的值為 ,撓度最大 ,其撓度值為 ,而軸的撓度的允許值為 (～ )m,其中 m為齒輪模數(shù) , 所以 ,[y]=～ 可知 a 段內(nèi)撓度 [y] b段內(nèi)撓度 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 4章 軸的設(shè)計(jì)與運(yùn)算 28 ])([6 )( 222 axllE I l xlPay x ????? = ]) 9 6( 9 6[1 2 5 6 6 41026 ) 9 6(1 5 6 0 2227 ?????? ? xx 對(duì)式子求導(dǎo) ,得到撓度為最大時(shí) , 求得 其撓度值也 [y] 再由公式計(jì)算得到幾個(gè)受力端點(diǎn)處的撓度 ,由計(jì)算可得同樣 [y] 所以 ,撓度符合要求 傾角的校核 由分析可知 ,最大傾角出現(xiàn)在左支承點(diǎn)處 其傾角為 67 )( )( ??????? ????????? E I l alP ab?弧度 左支承處裝有深溝球軸承 ,