【導(dǎo)讀】普通機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型號(hào)作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對(duì)這些基本知識(shí)。和數(shù)據(jù)作些簡(jiǎn)要介紹。本次設(shè)計(jì)的是普通型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型式；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。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用分離變速型式。考慮到設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動(dòng)分級(jí)變速，并選取級(jí)數(shù)z=12,1000、1400、2020共12級(jí)轉(zhuǎn)速。載而降低功率因素。結(jié)構(gòu)型式等方面要滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。②在以上前提下優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便又價(jià)格合理的電動(dòng)機(jī)。的特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過(guò)+40℃，相對(duì)濕度不超過(guò)95%，海拔高度不超過(guò)1000m，以上原則，還需根據(jù)具體情況加以靈活運(yùn)用。1）和方案2)可省掉一根軸。故在此不予采用。表面粗超度的影響最大。因此在主軸的傳動(dòng)副不宜太多，故方案5）亦不采用。

　　

【正文】 ? ? ? ? ? 整理后可得： ???????? ???????????????? ?? 121 22112 lalacccPy 主軸端部位移： ???????? ???????????????? ???????? ???? 121132211321 lalacccPalEIPayyy 合理的跨距可根據(jù)上式確定，最小撓度的條件為 0?dldy ，這時(shí)的 l 應(yīng)為合理跨距，式中用 0l 表示： 022113 303022113 ????????? ????????? ????????? ??? l alacccPaEIPa 整理后得： 01662110130 ????????? ??? cccEIlacEIl 可以證明，該三次代數(shù)方程式只存在唯一的正實(shí)根，求解此方程較麻煩，為此可考慮用計(jì)算線圖來(lái)定 0l ，令綜合變量31acEI??，代入上式，可解出： ???????? ?????????16121030ccalal? ?系無(wú)量綱量，它表示抗彎剛度 EI 與主軸前支承剛度 1c 及懸伸量 a 的三次方的比值，由上式可知， ?僅是比值 al0 和21cc 的函數(shù)，故可用21cc 為參變量， al0 為變量， ?做出的計(jì)算圖。 （ 3） 根據(jù)線圖法 可以求解出最佳跨距 ，已知主軸孔徑為 d=63mm，主軸前、后支承均選用 NN3000K（ 3182100）系列軸承， ,a=110mm。 ①計(jì)算前支承剛度 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式前軸承剛度 1c =1700 =1700 105N／ mm 后軸承直徑小于前軸承， 取 12 cc ? 則后軸承剛度 52c = 10 N m m? ／ ②計(jì)算綜合變量 主軸慣性矩 I=π (D4d4)/64＝ 106mm4 此處彈性模量 E= 105N／ mm2 , ③確定 在上圖中在橫坐標(biāo)上找出 η= 之點(diǎn)，向上作垂直線與 = 的斜直線相交，由點(diǎn)向左作水平線與 縱坐標(biāo)軸相交，得 = 所以主軸最佳跨距 由于采用分離式主軸箱，沒(méi)有結(jié)構(gòu)等限制原因，所以主軸最佳跨距既是主軸實(shí)際跨距L=303mm。且不用采用三支承。 主軸的驗(yàn)算 機(jī)床在切削加工過(guò)程中，主軸的負(fù)荷較重，而允許的變形由很小，因此決定主軸結(jié)構(gòu)尺寸的主要因素是它的變形大小。對(duì)于普通機(jī)床的主軸，一般只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。通常能滿足剛度要求的主軸，也能滿足強(qiáng)度要求。只有重載荷的機(jī)床的主軸才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于高速主軸，還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算，以免發(fā)生共振。 一彎曲變形為主的機(jī)床主軸 (如車床、銑床 )，需要進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算，以扭轉(zhuǎn)變形為主的機(jī)床（如鉆床），需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度驗(yàn)算。當(dāng)前主軸組件剛度驗(yàn)算方法較多，沒(méi)能統(tǒng)一，還屬近似計(jì)算，剛度的允許值也未做規(guī)定?？紤]動(dòng)態(tài)因素的計(jì)算方法，如根據(jù)部產(chǎn)生切削顫動(dòng)條件來(lái)確定主軸組件剛度，計(jì)算較為復(fù)雜?，F(xiàn)在仍多用靜態(tài)計(jì)算法，計(jì)算簡(jiǎn)單，也較適用。 主軸彎曲剛度的驗(yàn)算；驗(yàn)算內(nèi)容有兩項(xiàng)：其一，驗(yàn)算主軸前支撐處的變形轉(zhuǎn)角 ? ，是否滿足軸承正常工作的要求；其二，驗(yàn)算主軸懸伸端處的變形位移 y，是否滿足加 工精度的要求。對(duì)于粗加工機(jī)床需要驗(yàn)算 ? 、 y 值；對(duì)于精加工或半精加工機(jī)床值需驗(yàn)算 y 值；對(duì)于可進(jìn)行粗加工由能進(jìn)行半精的機(jī)床（如臥式車床），需要驗(yàn)算 ? 值，同時(shí)還需要按不同加工條件驗(yàn)算 y 值。 主軸組件彎曲剛度的驗(yàn)算 對(duì)一般設(shè)備中的主軸，主要進(jìn)行剛度驗(yàn)算。通常，如果能滿足剛度要求，也就能滿足強(qiáng)度要求。只有對(duì)重載荷的主軸才需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算；對(duì)于高速主軸，有時(shí)需要進(jìn)行臨街轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算，以防發(fā)生共振。 （ 1）考慮機(jī)械效率，主軸最大 輸出轉(zhuǎn)距 0 . 8 99 5 5 0 2 7 1 . 9 8125PT N m?? ? ?. 床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的 50 到 60%,即加工工件直徑 200mm,則半徑為 . （ 2）計(jì)算切削力 2 7 1 .9 8 2 7 1 9 .80 .1 NmFNm ??? 前后支撐力分別設(shè)為 AF , BF . 1 1 0 3 0 82 7 1 9 . 8 3 6 9 1 . 2308A alF F Nl??? ? ? ? ? 1102 7 1 9 . 8 9 7 1 . 4308B aF F Nl? ? ? ? ? 如 上 圖所示為 主軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。主軸端部受到 F 力作用，產(chǎn)生彎曲形變，在主軸端部引起的撓度為 。 當(dāng)假設(shè)軸承為剛性支撐，主軸為彈性體，則主軸前端受力 F 后的彈性形變引起的撓度為 ，即 式中： 5244())。, 2 . 1 1 0 / 。( ) 。64FNa m mL m mE M P a E N m mD m mI D d????? ? ????主 軸 傳 遞 全 部 功 率 時(shí) ， 作 用 于 主 軸 端 部 的 當(dāng) 量 切 削 力 （ ） ；主 軸 懸 伸 量 ；主 軸 有 關(guān) 尺 寸 （主 軸 材 料 的 彈 性 模 量 （ ） 鋼主 軸 當(dāng) 量 外 徑 （ ） 。 代入數(shù)據(jù)得： 當(dāng)假設(shè)主軸為剛體，支承件為剛性體，又前后支承的支反力分別為 ,其支承剛度相應(yīng)為,則主軸前端受力 F 后的彈性變形引起的撓度為 ,即 代入數(shù)據(jù) 得： 根據(jù)疊加原理，主軸端部最大變形量 是在剛性支承彈性主軸引起的主軸端部變形 和剛性主軸彈性支承引起的主軸端部變形 的代數(shù)和，即 對(duì)一般設(shè)備，則取 = 則 符合要求。 主軸組件扭轉(zhuǎn)剛度的驗(yàn)算 對(duì)以扭轉(zhuǎn)變形為主的主軸，還要驗(yàn)算其扭轉(zhuǎn)剛度。通常要求其扭轉(zhuǎn)角 在（ 20 25） D 的長(zhǎng)度內(nèi)不超過(guò) ,即： 式中： D 主軸直徑，單位為 mm 代入數(shù)據(jù)得 符合要求。 主軸軸承壽命的驗(yàn)算 在水平面： 1 1 0 3 0 82 7 1 9 . 8 3 6 9 1 . 2308AH alF F Nl??? ? ? ? ? 1102 7 1 9 . 8 9 7 1 . 3 6308BH aF F Nl? ? ? ? ? 在水平面：考慮壓軸力 的 NFAV ? NFBV ? ∴ NFFF AVAHA 2222 ????? ④因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷， 又由于不受軸向力，查得載荷系數(shù) pf ，取 ?pf ，則有： NFfP Ap 1 0 3 1 ???? ⑤軸承的壽命計(jì)算 :所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命 hhPCnL h ).(9060 10)(6010 3/10616 ????? ? 故該軸承 NN3000K 能滿足要求。 7）主軸材料與熱處理 材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)到 220～ 250HBS， 主軸端部錐孔、定心軸頸或定心圓錐面等部位局部淬硬至 HRC50～ 55，軸徑應(yīng)淬硬。 6）頭部尺寸的選擇 對(duì)機(jī)床主軸的頭部廣泛采用短圓周式結(jié)構(gòu)，懸伸短，剛度好。在此選擇 B 型，主軸前端軸徑 D1=100mm,故選代號(hào)為 6 的 B 型結(jié)構(gòu)。其公稱直徑 D=,、偏差為 +、 D1=170、D2=、 d1=、 d2=1 d3=M B=2 l =1 h=5。 第 6 章 箱體與潤(rùn)滑的設(shè)計(jì) 箱體的設(shè)計(jì) 參考 設(shè)計(jì)手冊(cè) 111，鑄鐵減速器箱體結(jié) 構(gòu)尺寸 初步取如下 51： 表 51 名稱 符號(hào) 減速器型及尺寸關(guān)系 mm 箱體壁厚 ? ? =12mm 箱蓋壁厚 1? 1? =12mm 箱座凸緣厚度 b b=? =18mm 箱蓋凸緣厚度 b1 b1= 1? =18mm 箱座底凸緣厚度 b2 b2=? =30mm 表 51 續(xù) 名稱 符號(hào) 減速器型及尺寸關(guān)系 mm 地腳螺釘直徑 df +12= ? 124+12=, 取 常 用 值df=20mm,型號(hào)為 GB578286M20? 30, 采用標(biāo)準(zhǔn)彈簧墊圈，型號(hào) :墊圈 GB938720 地腳螺釘數(shù)目 n a250mm,取 n=6 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1 d1==15mm,取 d1=16mm 型號(hào)為： 螺栓 GB578286M16? 30 采用標(biāo)準(zhǔn)彈簧墊圈，型號(hào)： GB938716 機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑 d2 d2=12mm, 型號(hào)為： 螺栓 GB578286 采用標(biāo)準(zhǔn)彈簧墊圈，型號(hào)： GB938710 聯(lián)接螺栓 d2 的間距 l 10m 軸承端蓋螺釘直徑 d3 10mm 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 6mm 定位銷直徑 d 8mm df,d1,d2 至外機(jī)壁距離 c1 c1f=26mm,c11=22mm,c12=16mm df,d2 至凸緣邊緣距離 c2 c2f=40mm,c22=14mm 軸承旁凸臺(tái)半徑 R1 c2 凸臺(tái)高度 h 根據(jù)軸承座外徑確定，便于扳手操作為準(zhǔn) 外機(jī)壁至軸承座端面的距離 l1 c1+c2+1812 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 1 12mm 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 2 12mm 機(jī)蓋，機(jī)座肋厚 m1,m , 軸承端蓋外徑 D2 160mm 軸承端蓋凸緣厚度 t ()d3 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 s =D2 以上參數(shù)作為畫圖依據(jù)，為便于裝配，尺寸將會(huì)有所調(diào)整，以圖為準(zhǔn)。 1. 窺視孔及視孔蓋 取長(zhǎng) L=145mm 寬 B=118mm, 厚 h=6mm. 2. 通氣器用通氣帽，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 115，得以下數(shù)據(jù)： 取 M36? 2, D1=20mm, D2=48mm, D3=42mm, D4=24mm, B=40mm, h=20mm, H=60mm, H2=42mm, a=8mm, ? =4mm, K=12mm,b=11mm,h1=29mm,b1=8mm,s=41mm,孔數(shù) 6 . 3. 啟蓋螺釘： 型號(hào)為： 螺栓 GB578286 M10? 30 4. 調(diào)整墊片：由多片很薄的軟金屬制成，用以調(diào)整軸承間隙。 5. 環(huán)首螺釘，吊環(huán)和吊鉤 在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤用以搬運(yùn)或拆卸機(jī)蓋，在機(jī)座上鑄出吊鉤，用以搬運(yùn)機(jī)座或整個(gè)減 速器。 潤(rùn)滑與密封 減速器內(nèi)的傳動(dòng)零件和軸承都需要有良好的潤(rùn)滑，這不僅可以減小摩擦損失，提高傳動(dòng)效率，還可以防止腐蝕，降低噪聲。 雖然高速軸上的大錐齒輪齒頂線速度大于 2m/s，但滾動(dòng)軸 承 dn 的值過(guò)大（ 31）所以軸承采用脂潤(rùn)滑，選用滾動(dòng)軸承脂 SY151482,軸承端蓋均采 用氈圈密封。齒輪采用油潤(rùn)滑，選用中負(fù)工業(yè)齒輪油代號(hào) N100。 其他 箱座在加工過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn) : 1. 箱座鑄成后 ,應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理 。 2. 應(yīng)檢查箱蓋結(jié)合面得密封性和箱后 ,邊緣應(yīng)平齊 ,相互錯(cuò)位不超過(guò) 2。 3. 箱 蓋和箱座用 塞尺塞入深度后，不得大于結(jié)合面寬度的三分之一，用涂色法檢查接觸面達(dá)每平方米一個(gè)斑點(diǎn)； 4. 與箱蓋連結(jié)后，打上定位銷進(jìn)行鏜孔，鏜孔時(shí)接合面處禁放任何襯墊； ； ； 兩軸承孔軸線在垂直面內(nèi)軸線的平行度公差為 ； GB/TB04f； R=35mm； ，內(nèi)表面涂漆，不得漏油。 部件裝配過(guò)程要注意有幾步： ，所有零件煤油 清洗，機(jī)體內(nèi)不許有任何雜質(zhì)存在，內(nèi)壁用耐油油漆涂刷兩次； ,，鉛絲直徑不得大于小側(cè)隙 4 倍； ，按齒高方向接觸斑點(diǎn)不小于 40%，按齒長(zhǎng)方向斑點(diǎn)不小于 50%，必要時(shí)可進(jìn)行研磨以達(dá)到以上要求； ； ，個(gè)接觸面及密封處均不許漏油；剖分面允許涂以密封膠及水玻璃； ，減速器安裝后按逐步加載法進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)； ，箱蓋及其他零件未加工的內(nèi)表面，齒輪的未加工面圖底漆并圖紅色耐油漆。箱蓋，箱座及其他 零件未加工的外表面涂底漆并涂淺灰色油漆。