【正文】 [1] 馮辛安 .機械制造裝備設計 .機械工業(yè)出版社 . 北京 . [2] 周開勤 . 機械零件手冊 .高等教育出版社 . 2020 [3] 曹玉榜 易錫麟 .機床主軸箱設計指導 . 機械工業(yè)出版社 . 北京 .. [4] 濮良貴 紀名剛 .機械設計 .高等教育出版社 .北京 .2020 [5] 黃鶴汀 . 金屬切削機床設計 . 北京 . 機械工業(yè)出版社， 2020 [6] 戴曙主編 . 金屬切削機床 . 機械工業(yè)出版社， 1993 [7] 陳易新 .金屬切削機床課程設計指導書 . 北京 : 機械工業(yè)出版社 , 1987 [8] 范云漲 .金屬切削機床設計簡明手冊 . 北京 : 機械工業(yè)出版社 ,1994 中 北大學課程設計說明書 27 。老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產生重要影響。為我們無論是在將來的工作或者是繼續(xù)學習的過程中打下一個堅實的基礎。 （ 3） 加強了對自己專業(yè)的深刻認識，對金屬切削機床有了新的認識。使我對專業(yè)知識得到進一步的了解和系統(tǒng)掌握。 中 北大學課程設計說明書 26 通過本次金屬切削機床課程設計我學到了： 在設計過程當中 ,我通過查閱有關資料和運用所學的專業(yè)或有關知識，比如零件圖設計、金屬切削機床、以及所學 軟件 AUTOCAD 的運用。主軸頭部需要淬火，硬度為 RC50～ 55。主軸一般選優(yōu)質中碳鋼即可。 主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度 、結構等。支承孔如果直接開在箱體上，內端面加工有一定難度。 其他問題 主軸上齒輪應盡可能靠近前軸承，大齒輪更應靠前，這樣可以減小主軸的扭轉變形。徑向式的軸承蓋要做成剖分 式，較為復雜。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。 主軸轉速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留 ～（間隙越小，密封效果越好，但工藝困難）。 主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。平鍵一般用一個或者兩個（相隔 180度布置），兩國特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導致小齒輪輪轂厚度不夠的問題。 主軸與齒輪的連接 齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面（錐度一般取 1：15左右）。隔套越長，誤差的影響越小。 中 北大學課程設計說明書 25 其他軸承調整也有與主軸軸承相似的問題。 軸承間隙的調整量，應該能方便而且能準確地控制，但調整機構的結構不能太復雜。把軸承調到合適的負間隙，形成一定的預負載，回轉精度和剛度都能提高，壽命、噪 聲和抗震性也有改善。如果配合精度選的太低，會降低軸承的回轉精度，所以軸和孔的精度應與軸承精度相匹配。 軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過渡配合。 普通精度級機床的主軸，前軸承的選 C 或 D 級，后軸承選 D 或 E 級。 3）軸承的精度和配合 主軸軸承精度要求比一般傳動軸高。 ② 兩個方向的軸向力應分別有相應的軸承承受。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在 前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長方向以及結構的負責程度，應根據(jù)機床的實際要求確定。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約 ～ ），只有在載荷比較大、軸產生彎曲變形時，輔助支撐軸承才起作用。三支撐結構要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。允許的極限轉速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機床。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉速低，容易發(fā)熱。在使用中，這種軸承不承受徑向力。具有承載能力大，允許極限轉速高的特點。 與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種： 600角雙向推力向心球軸承。 主軸軸承 1）軸承類型選擇 主軸前軸承有兩種常用 的類型： 雙列短圓柱滾子軸承。 跨距 L 的大小，很大程度上受其他結構的限制，常常不能滿足以上要求。選擇適當 的支撐跨距 L ，一般推薦?。篴L =3～ 5，跨距 L 小時，軸承變形對軸端變形的影響大。 3） 前錐孔直徑 前錐孔用來裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。為了擴大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內孔直徑有增大的趨勢。 各部分尺寸的選擇 主軸形 狀與各部分尺寸不僅和強度、剛度有關，而且涉及多方面的因素。 中 北大學課程設計說明書 23 主軸組件設計 主軸組件結構復雜，技術要求高。 4） 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。 2） 軸承的間隙是否需要調整。 回轉的軸向定位（包括軸承在軸上定位 和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時應注意： 1） 軸的長度。 傳動軸必須在箱體內保持準確位置，才能保證裝在軸上各傳動件的位置正確性，不論軸是否轉動，是否受軸向力，都必須有軸向定位。 花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個應小于花鍵的內徑。 既要滿足承 載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來達到支撐孔直徑的安排要求。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時加工幾個同心孔的工藝。成批生產中，廣泛采用定徑鏜刀和可調鏜刀頭。選擇軸承的型號和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結構條件。但是滾錐軸承內外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調整。而且滾錐軸承對軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。 機床傳動軸常采用的滾動軸承有球軸承和滾錐軸承。這是加工時的過濾部分。 中 北大學課程設計說明書 22 花鍵軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。成批生產中，有專門加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無困難。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芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。傳動軸應保證這些傳動件或機構能正常工作。 傳動軸的設計 機床傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支撐。 要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應該可靠。 齒輪磨齒時，要求有較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的齒輪塊。 選擇齒輪塊的結構要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機械加工時的安裝和定位基面。 其他問題 滑移齒輪進出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。淬火齒輪，必須磨齒才能達到 6級。因此，需要淬火的 7 級齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于 7，或者淬火后在衍齒。 7 級精度齒輪，用較高精度滾齒機或插齒機可以達到。 不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結構要求也有所不同。如果噪聲要求很嚴，或一些關鍵齒輪，就應選 6— 5— 5。 為了控制噪聲，機床上主傳動齒輪都要選用較高的精度。采用同一精度時，圓周速度越高，振動和噪聲越大，根據(jù)實際結果得知，圓周速度會增加一倍，噪聲中 北大學課程設計說明書 21 約增大 6dB。 齒輪塊的結構形式很多，取決于下列有關因素： 1） 是固定齒輪還是滑移齒輪； 2）移動滑移齒輪的方法； 3）齒輪精度和加工方法； 變速箱中齒輪用于傳遞動力和運動。同時由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產生動載荷而引起振動和噪音 ，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉均勻性。齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。 空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤滑。 齒輪與軸之間的軸承可以用滾動軸承也可以用滑動軸承。但脫開的另一端齒輪，與軸回轉方向是相反的，二者的相對轉速很高（約為兩倍左右）。 3） 結構設計時應使加力環(huán)推動擺桿和鋼球的運動是不可逆的，即操縱力撤 消后，有自鎖作用。這樣就限制了軸向和周向德兩個自由度，起了定位作用。 離合器及其壓緊裝置中有三點值得注意： 1） 摩擦片的軸向定位：由兩個帶花鍵孔的圓盤實現(xiàn)。 I軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是在箱外組裝好 I 軸在整體裝入箱內。 齒輪在軸上布置很重要，關系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結構。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉動，右邊接通得到三級反向轉動。齒輪的直徑受到離合器內徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，否則齒輪無法加工。 I 軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。 3） 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)。目的是： 1） 布置傳動件及選擇結構方案。 主軸變速箱結構設計是整個機床設計的重點，由于結構復雜，設計中不可避免要經過反復思考和多次修改。設計時除考慮一般機械傳動的有關要求外，著重考慮以下幾個方面的問題。課程設計由于時間的限制，一般只畫展開圖。 齒輪的直徑 28 4 112d mm? ? ? Ⅰ軸傳遞的轉矩 nPT 9550? 5 .5 0 .9 69 5 5 0 6 3 .0 3800T ?? ? ? Nm 齒輪受力 32 2 6 3 .0 3 1 1 2 5 .51 1 2 1 0r TF d ??? ? ?? N 根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為 ??? 21 11 ll lFR rv N 4 7 1 2 52 ???vR N 因軸承在運轉中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按 《機械設計 》 [4]表 136 查得 pf 為 到 ，取 ?pf ，則有： 0 8 7 ???? RfP p N 8 4 ???? RfP p N 軸承的壽命 因為 21 PP? ，所以按軸承 1 的受力大小計算： 6736 2. 2) 0(80060 10)(6010 3616 ???? ?PCnL h 故該軸承能滿足要求。 中 北大學課程設計說明書 17 選定軸承和 軸承的校驗 查雙列圓柱滾子軸承和圓錐滾子軸承 ? ?283 87GB ? 軸 I： 最左端 6010 d=50 D=80 B=16 6006 d=30 D=55 B=13 軸 II： 30207 d=35 D=72 B=17 軸 III： 30210 d=50 D=90 B=20 軸 IV：前軸承 3182118 d=90 D=140 B=37 后軸承 30216 d=80 D=140 B=26 最左端 6012 d=60 D=95 B=18 Ⅰ軸選用的是深溝球軸承 6010 其基本額定負荷為 由于該軸的轉速是定值 800 / minnr? 所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。 ○3校核 c 傳動組齒輪 校核齒數(shù)為 25 的即可，確定各項參數(shù) 1) 由于 kw? ， 250 / minnr? ，則： mmNnPT ????????? 566 計 算可知： 2 / 2 14 57 10 / 12 5 23 31 .4tF T d N? ? ? ? 2)取齒寬系數(shù) 1?d? ，模數(shù) 5m? ，則 d 1 5 2 5 1 2 5mm? ? ? ? 3)計算圓周速度： smdnv /