【導(dǎo)讀】金屬切削機(jī)床是制造機(jī)器人的機(jī)器，成為“工作母機(jī)”，習(xí)慣上成為機(jī)床。機(jī)床的屬性決定了它在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。產(chǎn)效率，機(jī)床直接標(biāo)志著一個(gè)國家的工業(yè)生產(chǎn)的能力和科學(xué)計(jì)數(shù)水平。設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)市場(chǎng)，社會(huì)和人們對(duì)機(jī)床的需要所進(jìn)行的構(gòu)思，計(jì)算，試驗(yàn)，選擇方案，確定尺寸，繪制圖紙以及編制技術(shù)文件等一系列創(chuàng)造性活動(dòng)的總稱，是機(jī)床產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的必要前提，是產(chǎn)品開發(fā)過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。影響到機(jī)床是否滿足所需要的基本功能要求，參數(shù)擬定就是機(jī)床性能設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系時(shí)最基本的原則就是以最經(jīng)濟(jì)、合理的方式滿。轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)；滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力的要求。主電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能提供足。零部件有足夠的剛度、精度和抗震性，熱變形特性穩(wěn)定；滿足產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性要求。傳動(dòng)鏈盡可能簡(jiǎn)短，零件數(shù)目要少，以便節(jié)約材料，降低成本。它對(duì)提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)強(qiáng)度和降低生產(chǎn)成本。本次設(shè)計(jì)的是C616型車床主軸變速箱。該車床主要用于加工回轉(zhuǎn)

　　

【正文】 1 03 . 5 1 4 3 0ppT M P a M P a M P ak ld??? ? ?? ? ? ? ???T Nm?k ? h mml mm l L b?? L mm鍵的寬度， ； 軸的直徑， ； 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力， 由以上計(jì)算，鍵連接的擠壓強(qiáng)度足夠了。 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 齒輪模數(shù)的確定： 齒輪模數(shù)的估算。通常同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，如齒輪材料相同時(shí)，選擇 負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件按參考文獻(xiàn) [5]中 表 717 進(jìn)行估算模數(shù) 和 ，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，為簡(jiǎn)化工藝變速傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過2～ 3 種模數(shù)。 先計(jì)算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動(dòng)，查 參考文獻(xiàn) [4]中 表 108 齒輪精度選用 7 級(jí)精度，再由 參考文獻(xiàn) [4]中 表 101 選擇小齒輪材料為 (調(diào)質(zhì) )，硬度為 ： 根據(jù) 參考文獻(xiàn) [5]中 表 717；有公式： 齒面接觸疲勞強(qiáng)度： ； 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 。 1. 變速組 a：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù) 28 的齒輪。 (1)齒 面接觸疲勞強(qiáng)度： 其中 ： 公比 ，取 ； 齒輪傳遞的名義功率 ， ； 齒寬系數(shù) ； 齒輪許允接觸應(yīng)力 ， 由 參考文獻(xiàn) [5]中圖 76 進(jìn)行 查取 ， ，故可得 ； 計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 ； 載荷系數(shù) ， 取 。 b mmd mm[]p? MPaHm Fm40rC 280HBS3 22( 1)16020H m j H PKPm nz?? ? ???3430F m j FPKPm nz???3 22( 1)16020H m j H PKPm nz?? ? ???? 2??P 0 .9 6 4 3 .8 4P kW? ? ?m? / 5 ~ 10m bm? ??HP? H??? limH?lim 650H MPa? ? 585H P H M P a????jnK ?故，可算得 齒 面接觸疲勞強(qiáng)度 。 根據(jù) 參考文獻(xiàn) [6]表 104 將齒輪模數(shù)圓整為 。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 其中 ： 齒輪傳遞的名義功率 ， ； 齒寬系數(shù) ； 齒輪許允 齒根應(yīng)力 ， 由 參考文獻(xiàn) [5]中圖 711 進(jìn)行 查取 ， ，故可得 ； 計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 ； 載荷系數(shù) ， 取 。 故，可算得齒輪彎曲 疲勞強(qiáng)度 根據(jù) 參考文獻(xiàn) [6]中 表 104 將齒輪模數(shù)圓整為 。 因?yàn)椋?，選取模數(shù) 。 于是變速組 a 的齒輪模數(shù)取 ， 。 軸 Ⅰ 上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 軸 Ⅱ 上 從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： 2. 變速組 b：確定軸 Ⅱ 上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù) 17 的齒輪。 (1)齒 面接觸疲勞強(qiáng)度： 其中 ： 公比 ，取 ； 齒輪傳遞的名義功率 ， ； 齒寬系數(shù) ； 31 221 . 2 3 . 8 4 31 6 0 2 0 2 . 28 1 2 5 0 2 8 5 8 5 2Hm m m????? ? ? ?3mm3430F m j FPKPm nz???P 0 .9 6 4 3 .8 4P kW? ? ?m? / 5 ~ 10m bm? ??FP? F??? limF?lim 300H MPa? ? 420H P H M P a????jnK ?31 1 . 2 3 . 8 4 34 3 0 2 . 18 1 2 5 0 2 8 4 2 0Fm m m????? ? ?11HFmm? 1 3m mm?1 3m mm? 24b mm?1 3 36 108ad mm? ? ?2 3 28 84ad mm? ? ?3 3 32 96ad mm? ? ?39。 1 3 36 108ad mm? ? ?39。 2 3 44 132ad mm? ? ?39。 3 3 40 120ad mm? ? ?3 22( 1)16020H m j H PKPm nz?? ? ???? 4??P 0 .9 2 2 4 3 .6 8 8P kW? ? ?m? / 5 ~ 10m bm? ?? 齒輪許允接觸應(yīng)力 ， 由 參考文獻(xiàn) [5]中圖 76 進(jìn)行 查取 ， ，故可得 ； 計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 ； 載荷系數(shù) ， 取 。 故，可算得 齒 面接觸疲勞強(qiáng)度 。 根據(jù) 參考文獻(xiàn) [6]表 104 將齒輪模數(shù)圓整為 。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 其中 ： 齒輪傳遞的名義功率 ， ； 齒寬系數(shù) ； 齒輪許允 齒根應(yīng)力 ， 由 參考文獻(xiàn) [5]中圖 711 進(jìn)行 查取 ， ，故可得 ； 計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 ； 載荷系數(shù) ， 取 。 故，可算得齒輪彎曲 疲勞強(qiáng)度 根據(jù) 參考文獻(xiàn) [6]中 表 104 將齒輪模數(shù)圓整為 。 故，可選取模數(shù) 。 于是變速組 a 的齒輪模數(shù)取 ， 。 軸 Ⅱ 上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 軸 Ⅲ 上 從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： 3. 變速組 c： 為了使傳動(dòng)平穩(wěn)，所以使用斜齒輪，取 ，螺旋角 。 HP? H??? limH?lim 650H MPa? ? 585H P H M P a????jnK ?32 221 . 2 3 . 6 8 8 51 6 0 2 0 2 . 8 48 1 2 5 0 1 7 5 8 5 4Hm m m????? ? ? ?4mm3430F m j FPKPm nz???P 0 .9 2 2 4 3 .6 8 8P kW? ? ?m? / 5 ~ 10m bm? ??FP? F??? limF?lim 300H MPa? ? 420H P H M P a????jnK ?32 1 . 2 3 . 6 8 8 54 3 0 2 . 98 1 2 5 0 1 7 4 2 0Fm m m????? ? ?4mm2 4m mm?2 4m mm? 32b mm?1 4 28 11 2bd mm? ? ?2 4 42 16 8bd mm? ? ?3 4 17 68bd mm? ? ?39。 1 4 56 224bd mm? ? ?39。 2 4 42 168bd mm? ? ?39。 3 4 68 272bd mm? ? ?4nm mm? 14??計(jì)算中心距 ， 。 經(jīng) 圓整為 235mm。 修正螺旋角 ， 。 因 值改變不多，所以參數(shù) ， ， 等值不必修正。 所以軸 Ⅲ 上兩主動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： 軸 Ⅳ 上兩從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： 4. 標(biāo) 準(zhǔn)齒輪參數(shù)： ， ， 。 從 參考文獻(xiàn) [7]中 表 51 查得以下公式 ： 齒頂圓直徑 ； 齒根圓直徑 ； 分度圓直徑 ； 齒頂高 ； 齒根高 ； 由，以上公式可以計(jì)算 齒輪的具體值 ， 見 下 表 ： 表 齒輪尺寸表 (單位： mm) 齒輪 1 2 3 4 5 6 7 8 齒數(shù) 28 32 36 44 40 36 17 28 模數(shù) 3 3 3 3 3 3 4 4 分度圓直徑 84 96 108 132 120 108 68 112 齒頂圓直徑 90 102 114 138 126 114 76 120 齒根圓直徑 58 102 齒頂高 3 3 3 3 3 3 4 4 齒根高 5 5 a 12() ( 2 3 9 1 ) 4 2 3 4 . 9 8 ( )2 c o s 2 c o s 1 4noz z ma m m?? ??? ? ??? 12( ) 4 ( 2 3 9 1 ) 4a r c c o s a r c c o s 1 4 . 0 22 2 3 5 2 2 3 5zz? ?? ??? ? ???? ?? K? HZ127 6 4 2 3 43 1 3 . 3 9 4 . 8c o s 1 4 c o s 1 4ccd m m d m m??? ? ? ?；39。39。123 8 4 9 1 41 5 6 . 7 3 7 5 . 1c o s 1 4 c o s 1 4ccd m m d m m??? ? ? ?；20?? 1h??? ??*1( 2 )aad z h m??1( 2 2 )fad z h c m??? ? ?d mz?*aah h m?**()fah h c m??z/ nmmdadfdahfh齒輪 9 10 11 12 13 14 15 16 齒數(shù) 42 68 56 42 23 76 91 38 模數(shù) 4 4 4 4 4 4 4 4 分度圓直徑 168 272 224 168 齒頂圓直徑 176 280 232 176 齒根圓直徑 158 262 214 158 齒頂高 4 4 4 4 4 4 4 4 齒根高 5 5 5 5 5 5 5 5 齒寬的確定 由公式 得： 1. Ⅰ 軸主動(dòng)輪齒輪 ； 2. Ⅱ 軸主動(dòng)輪齒輪 ； 3. Ⅲ 軸主動(dòng)輪齒輪 。 一般一對(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)主動(dòng)輪比從動(dòng)輪齒寬大（ 5～ 10mm）。 所以 ，選取 ： ， ， ， ， 。 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 通過齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算，只能確定出齒輪的主要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常都由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。當(dāng)齒頂圓直徑 時(shí)，可以做成實(shí)心式結(jié)構(gòu)的齒輪。當(dāng) 時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問題，現(xiàn)決定把齒輪 9， 10， 11， 12， 14， 15 和 16 做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。根據(jù) 參考文獻(xiàn) [4]中 圖 1039(a)，可進(jìn)行 齒輪 9， 10， 11， 12， 14， 15 和 16 的 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 ， 如下 所示 ： 齒輪 9 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 ： z/ nmmdadfdahfh( 5 ~ 10 )mmbm????8 3 24b mm? ? ? ?8 4 32b mm? ? ?Ⅱ8 4 32b mm? ? ?Ⅲ1 2 3 24b b b mm? ? ? 456 18b b b mm? ? ? 7 8 9 32b b b mm? ? ?1 0 1 1 1 2 26b b b mm? ? ? 13 14 32b b mm?? 15 16 26b b mm??mmda 160?160 500amm d mm?? 則 齒輪 10， 11， 12， 14， 15 和 16 的 結(jié)構(gòu)尺寸 如上述方式進(jìn)行選取設(shè)計(jì)。 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 帶輪 的材料 常用的 V帶輪材料為 HT150 或 HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)可以采用鑄鋼或鋼板沖壓焊接而成，小 功率 時(shí)采用鑄鋁或塑料。 2. 帶輪結(jié)構(gòu)形式 V 帶輪由輪緣、 輪輻 和 輪轂 組成，根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同可以分為實(shí)心式 (參考文獻(xiàn) [4]中 圖 814a)、腹板式 (參考文獻(xiàn) [4]中 圖 814b)、孔板式 (參考文獻(xiàn) [4]中 圖814c)、橢圓輪輻式 (參考文獻(xiàn) [4]中 圖 814d)。 V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑 ( 為安裝帶輪的軸的直徑， )時(shí)?？梢圆捎脤?shí)心式，當(dāng) 可以采用腹板式， 當(dāng) ，同時(shí) 時(shí)可以采用孔板式，當(dāng) 時(shí)，可以采用輪輻式。 帶輪寬度： 。 分度圓直徑： 。 是深溝球軸承 6210 軸承外徑，其他尺寸見帶輪零件圖。 3. V帶輪的 輪槽 V帶輪的輪槽與所選的 V帶型號(hào) 相 對(duì)應(yīng)，見 參考文獻(xiàn) [4]中 表 810 所示： 槽型 14 0 ( 10 ~ 14) 176 12 4 128aD d m mm? ? ? ? ? ?4 16D mm?3 4 16 , 26D D mm D mm? ? ? ? 取2 0 3 2( ~ ) ( ) ( 128 26) , 32D D D mm D mm? ? ? ? ? ? 取03 1 2 8 2 6 7 7 , 8 022DDD m m D m m? ?? ? ? ?( ~ ) 24 , 8C B m m C m m? ? ? ? ?取? d mm300dd mm? 300dd mm? 11100D d mm??300dd mm?( 1 ) 2 ( 4 1 ) 15 2 9 63B z e f mm? ? ? ? ? ? ? ? ?224dd mm?90D mm?Bdbminahminfh — — V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使 V帶工作面夾角發(fā)生變化。為了使 V帶