【正文】 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。 軸的強度校核(以Ⅰ軸為例) 選擇軸的材料由于這個車頭箱傳動的功率不大，分別為 4 和 ，對其重量和尺寸也無特殊要求，故此輸入軸采用 45 鋼。23 / 54 初估軸徑按扭矩初估軸的直徑，查表 102(見參考書 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 ?? 結(jié)構(gòu)設(shè)計（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 處開始逐mind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)與軸承型號的選擇同時進行，取軸承代號為 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度。各個軸段尺寸的確定主要是根據(jù)軸上零件的轂長或軸上零件配合部分的長度確定。而另一些軸段的長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)。通常從齒輪端面開始，為避免轉(zhuǎn)動零件與不動零件干涉，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 ，考慮上下軸承座的聯(lián)接，取軸襯座寬度為 45mm。m5??（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)標準，軸的左右端倒角均為 。??451上述確定尺寸和結(jié)構(gòu)的過程，與畫草圖同時進行，結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖如下 fedFRVL=帶 輪cba軸 承 H9MVFR2VaL=71齒 輪 HTtr24 / 54fedFR1VL= 輪cba軸 承 H29MVR2aL3= 輪 FHTtr 軸的受力分析 ???tgFr(1)畫軸的受力簡圖(見上圖b)，因為齒輪為直齒圓柱齒輪，所以,齒輪上不存在軸向力。(2)計算支承反力在水平面上 NLFrHR ????Hr 19412 ??在垂直面上 ???(3)畫彎矩圖（見上圖c d e）在水平面上 ，aa 剖面左側(cè) mNLMHRa .? aa 剖面右側(cè) FRa ..7.39。2??NmTt 3951368?25 / 54在垂直面上 mNLFMVRAvaV .39。2????合成彎矩a 剖面左側(cè)和右側(cè)的彎矩相同 aVaHa .39。 222 ???(4)畫彎矩圖（見上圖f）轉(zhuǎn)矩 T= mNdFt .1503/68/??(5)判斷危險截面顯然，aa 面處無論是彎矩還是扭矩都為最大，aa 面為危險截面(6)軸的彎扭合成強度校核由表 101 查得 ，??abMP51?????abP10??在 aa 截面左側(cè) [2]?????????????? )5()(合適。(7)軸的疲勞強度安全系數(shù)校核由表 101 查得 ， ， ； ， 。aBMP650??aP31?? a15??????1.?在 aa 截面左側(cè) 3223 940)(240.)( mdtbWT ???????????由附表 101 查得 ， ；由附表 104 查得絕對尺寸系數(shù) ，1??K63? ???；軸經(jīng)磨削加工，由附表 105 查得表面質(zhì)量系數(shù) 。則76.?? .1??彎曲應(yīng)力 ab ?應(yīng)力幅 aa.?平均應(yīng)力 m切應(yīng)力 ??? ama M45..安全系數(shù)26 / 54 ????mKS????? ??? ????S查文獻 4 表 106 得許用安全系數(shù) ，顯然 ，故 aa 截面安全,即整個??～s???s?軸都是安全的，其彎扭合成強度和疲勞強度均是足夠的。 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，如果變形過大，會影響軸上零件正常工作。傳動軸除應(yīng)滿足強度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強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。機床機械傳動系統(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大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動和噪聲、發(fā)熱、過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。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.機床傳動軸的彎曲剛度驗算，主要驗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計算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的撓度 y 和傾角 θ 時,一般常將軸簡化為集中載荷下的簡支梁,當軸的直徑相差不大且計算精度要求不高時,可把軸看作等徑軸,采用平均直徑（ )來id計算。計算公式為：圓軸： 平均直徑 id??1慣性矩 64I?Ⅰ軸為圓軸,其平均直徑 mid403501 ???27 / 54 慣性矩 4441125606mdI????l= 承帶 輪 a7x齒 輪 yp計算撓度: a 段內(nèi): )()(6 2722 xxxblEIPxyx ?????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所求之點距離E軸材料的彈性模量,鋼材 E= aMP7 b 段內(nèi): ])([6)(22xlEIlPayx ??? c 段內(nèi): )1(61?IlbB?由圖分析得,a 段內(nèi)撓度 )()(6 272 xxxblEIPyx ?????x 的值為 0 和 之間由求導(dǎo)得 x 的值為 時,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28 / 54 =])([6)(22axlEIlPayx ??? ])(.91540. 227 ??x對式子求導(dǎo),得到撓度為最大時,求得 其撓度值也[y]再由公式計算得到幾個受力端點處的撓度,由計算可得同樣[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)在左支承點處 其傾角為 弧度67 )7(..9156)( ???????????EIlaPb?左支承處裝有深溝球軸承,其許用傾角為[θ]=可得最大傾角許用傾角[θ]所以軸的剛度符合要求.29 / 545．主軸變速箱的裝配設(shè)計箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計:設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等） 。 箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點主軸變速箱是機床的主要部件。設(shè)計時除考慮一般機械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題:(1)精度:機床主軸部件要求比較高的精度。如：主軸的徑向跳動＜。主軸的軸向竄動＜。(2)剛度和抗振性:綜合剛度（主軸與刀架之間的作用力與相對變形之比）： N/mm。340Dj?綜 合其中 D 為最大回轉(zhuǎn)直徑 mm。(3)傳動效率的要求：等級 1 效率≥ 等級 2 效率≥ 等級 3 效率為 (4)主軸前軸承處溫度和溫升應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，噪音也應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)： 等級 1 dB≤78 等級 2 dB≤80 等級 3 dB≤83結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡單、緊湊，加工和裝配工藝性好，便于維修和調(diào)整。操作方便，安全可靠。遵循標準化和通用化的原則。 設(shè)計的方法主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計由于是整個機床設(shè)計的重點。由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在畫正式圖之前，最好能先畫草圖。目的是：布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無相互干涉，碰撞或其它不合理的情況，以便及時改正。確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。為達到上述目的，草圖的主要輪廓尺寸和零件之間的相對位置尺寸一定要畫得準確，細部結(jié)構(gòu)可不必畫出。各部分結(jié)構(gòu)經(jīng)過反復(fù)推敲修改，經(jīng)過必要得驗算，確定了結(jié)構(gòu)方案以后，才能開始畫正式裝配圖。展開圖和橫截面圖應(yīng)該盡量交叉進行，這樣容易及時發(fā)現(xiàn)問題。傳動軸設(shè)計30 / 54特點:機床的傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支承。軸上要安排齒輪，離合器和制動器等。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機構(gòu)能正常工作。首先傳動軸應(yīng)有足夠的強度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、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引起上述問題。軸的結(jié)構(gòu)傳動軸可以是光軸也可以是花鍵軸。軸的空間布置軸系布置的一般程序是：先確定主軸在變速箱中的位置，在確定傳動軸的軸以及與主軸上的齒輪有嚙合的關(guān)系的軸，第三步確定電動機軸或運動輸入軸（1 軸）的位置，最后確定其他各傳動軸的位置。機床主軸垂直方向（高度）H=1/2D由機床主參數(shù) D 決定。2 水平方向a≤b－主軸中心在尾架導(dǎo)軌中間，也有稍偏向前導(dǎo)軌的，也有偏向后導(dǎo)軌的，為降低床身導(dǎo)軌的變形，切削力的方向盡可能在前、后導(dǎo)軌之間，主軸中心越往后越好；但從便于裝卸工件、減輕勞動強度的角度講，主軸中心越往前越好。一般中型機床取尾架導(dǎo)軌中央或稍偏后，這樣，既便于操作，又可使切削力均勻地作用于刀架地兩導(dǎo)軌面上。傳動主軸的軸由于切削力 P 切和轉(zhuǎn)動力 P 齒的作用，主軸及其軸承將產(chǎn)生變形。從實驗的結(jié)果分析，中型機床主軸部件的變形及其組成比為：主軸本身變形約占 45至 65%，主軸軸軸承的變形約占 30 至 45%，軸承的支承件（箱體）變形很少。因此，可以認為主軸部件的剛度主要取決于主軸及其軸承。然而，主軸傳動齒輪與其嚙合的齒輪之間不同的位置，將致使主軸及其主軸軸承承受力有著很大上的變化。通過分析兩種極限情況，就可以了解一般情況下的主軸部件受力和變形方法，以選擇和確定合適的主軸上齒輪傳動力的位置和方向。Ⅰ軸的位置 1．Ⅰ軸上往往裝有摩擦離合器等機構(gòu)，這些部件的位置安排應(yīng)便于調(diào)裝。2． 摩擦離合器或摩擦式制動器，需要考慮便于冷卻與潤滑，離主軸部件要遠一些，以減少由于摩擦發(fā)熱對主軸部件熱變形的影響。3．Ⅰ軸的端部常裝有皮帶輪，而主軸尾端外伸，有可能裝自動卡盤的操縱氣缸或油缸，布置Ⅰ軸位置時，必須保證兩者不會相碰，Ⅰ軸上帶輪外緣不能高出箱體，以免影響外觀。綜述以上各點，機床上Ⅰ軸一般多安排在變速箱后壁靠近箱蓋處。中間各傳動軸的位置:主軸和Ⅰ軸位置既定，中間各傳動軸位置即可按傳動順序進行31 / 54安排，應(yīng)考慮滿足以下要求：(1)裝有離合器的軸：要便于裝調(diào)、維修和潤滑。(2)裝有制動裝置的軸：要便于裝調(diào)、維修，該軸應(yīng)布置在靠近箱蓋或箱壁處，同時還應(yīng)考慮與起、停裝置的互鎖。(3)裝有潤滑油泵的軸：要有足夠的空間安裝潤滑油泵，其高度要便于油泵吸油和排油，并便于裝卸和調(diào)整油泵，裝有濺油輪或濺油齒輪的軸應(yīng)注意圓周速度和浸入油面的深度。(4)與相關(guān)部件有聯(lián)系的軸：機床主運動與進給運動間的內(nèi)在聯(lián)系是通過變速箱內(nèi)的進給運動輸出軸聯(lián)系，它應(yīng)布置在主軸前下方靠近進給箱處。(5)其他：使箱體截面尺寸緊湊、比例協(xié)調(diào)，各操縱機構(gòu)安排得當?shù)鹊取?2 / 54 由《金屬切削機床設(shè)計》 ，導(dǎo)軌的截面形狀與組合選擇為雙矩形導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌的剛度高，當量摩擦系數(shù)比三角形導(dǎo)軌低，承載能力高，加工、檢驗和維修都方便，特別是數(shù)控機床雙矩形、動導(dǎo)軌貼塑料軟帶，是滾動導(dǎo)軌的主要形式。但由于矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須用鑲條進行調(diào)整（采用窄式組合） 。 X軸向移動導(dǎo)軌的預(yù)選根據(jù)以知條件和加工要求，預(yù)選導(dǎo)軌機床坐標如下圖所示：圖 61數(shù)控鉆床坐標系由《機床設(shè)計手冊》新版（2）表 ，X 軸向移動導(dǎo)軌預(yù)選為H=20 B=50 B1=12 A=400 h=12 h1= 鑲條 b=6（平）驗算滾動導(dǎo)軌：對于數(shù)控多工位的機床的導(dǎo)軌受力分析如圖 7 所示：Ｆ ｃ 、Ｆ ｆ 、ＦＱ分別為切削力、進給力和背向力。圖 63導(dǎo)軌受力分析圖（1）各外力對坐標軸取矩：Ｘ軸　　　 QFyfCZXM??　對于鉆床　 　　　00　而 （相對于Ｘ軸的）Fy則 fX33 / 54Ｙ軸　　 　　　　　　　XQfyWFM?? 2?????????BAeyFＷ：工件與工作臺重估計４００Ｋｇ；Ｘ Ｑ ：有兩種極限情況（ａ：工作臺到最近處：Ｘ Ｑ ＝。ｂ：工作臺