【正文】 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【 4】表 108 齒輪精度選用 7 級(jí)精度，再由【 4】表 101 選擇小齒輪材料為 40Cr (調(diào)質(zhì) )， 硬度為 280HBS： 根據(jù)【 5】表 717；有公式： ①齒面接觸疲勞強(qiáng)度：3 22 )1(1 6 0 2 0 ??? ? HPjmH znKPm ?? ②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：3430FPjmF znKPm ??? 普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 28 頁 共 68 頁
。,p ??????????M P ammdmmbmmLbLlmmlmmhhkkmNT?可見連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為： 2 0 0 31 0 9 6810 ?? TGB鍵 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。鍵的工作長(zhǎng)度 mmmmmmbLl 16822 ????? ，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度 mmmmhk ???? 。 ②Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。 9 7 4 064 。一般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見【 5】表 作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差 %3） . 當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑1d 進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一 般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。 傳動(dòng)軸的校核 需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。 ④各軸間的中心距的確定： )(1682 4)5628(2 )( 21 mmmzzd ?????????? ； )(2252 5)7218( mmd ?????????? ； )( os2 5)8622( mmd oV ????????? ； 鍵的選擇 查【 4】表 61 選擇軸 ? 上的鍵，根據(jù)軸的直徑 30~22?d ，鍵的尺寸選擇78 ?? 取鍵高鍵寬 hb ，鍵的長(zhǎng)度 L 取 22。按 19871144 ?TGB 規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值： mmd 30?? ， ?d 和 ???d 在后文給定， ? 軸采用光軸， ?? 軸和 ??? 軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸?？招妮S時(shí)， d需乘以計(jì)算系數(shù) b， b 值見【 5】表 712。 當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)， d值應(yīng)相應(yīng)增大 4～ 5%。 ?、核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ∵ m i n/ 1 5 736/7245/4549/35224/1261 4 4 0 rn ?????? ??實(shí) min/1120 rn ?標(biāo) ∴ %5%%1001120 )11202157(%100)( ???????標(biāo) 標(biāo)實(shí) n nn 所以合適。 ?、各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 各變速組內(nèi)一般只計(jì)算組內(nèi)最小齒輪，也是最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。 NF ) ( 20 ???????? ⑾、計(jì)算作用在軸上的壓軸力 NZFFQ i i n2 10 ???????? 傳動(dòng)比 12 1 4 4 0 / 8 0 0 1 .8vi v? ? ? 查表【 4】 152P 表 84a 由 mmD 1251 ? 和 min14401 rn ? 得 0p = 傳動(dòng)軸的直徑估算 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。 (9)、確定三角帶根數(shù) Z 根據(jù)【 4】 158P 式（ 826）得 普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 68 頁 00calpz p p k k?? ?? 查表【 4】 153P 表 84d 由 i= 和 min14401 rn ? 得 0p? = , 查表【 4】表 85， k? =；查表【 4】表 82，長(zhǎng)度系數(shù) lk = )( ?????Z ∴取 Z5? 根 (10)、計(jì)算預(yù)緊力 查【 4】表 83， q=由【 4】式（ 827） 20 )(500 qvk kvZpF ca ????? 其中： cap 帶的變速功率 ,KW； v帶速 ,m/s； q每米帶的質(zhì)量， kg/m；取 q=。 (4)、初定中心距 帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。? 根據(jù)【 4】 152P 經(jīng)驗(yàn)公式（ 820） )(2)( 21021 DDADD ???? 取 ? ?2 12 5 22 4 69 8 mm? ? ?，取 0A =600mm. (5)、三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ?L 由【 4】 158P 公式（ 822）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ? ? ? ?02122100 422 A DDDDAL ????? ? ? ? ? ? 20 2 2 4 1 2 53 . 1 42 6 0 0 1 2 5 2 2 4 1 7 5 1 . 9 32 4 7 0 0L m m?? ? ? ? ? ? ?? 由【 4】 146P 表 82，圓整到 標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 1800L mm? (6)、驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù) 1000 1 0 .3 1 4 0 smvu L? ? ? 次，符合要求。 ∴ mmD )(12580014402 ????，由【 4】 157P 表 88 取圓整為224mm。查【 4】 157P 表 8圖 811 和 155P 表 86 取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑 ?D =125mm 。 (2)、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 ?D ， ?D 帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。 (1)、選擇三角帶的型號(hào) 由【 4】 156P 表 87 工作情況系 數(shù) AK 查的共況系數(shù) AK =。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。 帶輪的設(shè)計(jì) 三角帶傳動(dòng)中，軸間距 A可以加大。主軸頭部需要淬火，硬度為 HRC 50～ 55。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。 主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結(jié)構(gòu)等。支承孔如果直接開在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。 其他問題 主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)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(zhuǎn)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 ～ 的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。 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(gè)或者兩個(gè)（相隔 180 度布置），兩國(guó)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(dǎo)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(zhǎng)，誤差的影響越小。 其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問題。 軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)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(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)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(jí)機(jī)床的主軸，前軸承的選 C 或 D 級(jí)，后軸承選 D 或 E 級(jí)。 3）軸承的精 度和配合 主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。 ② 兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)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(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)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(chǎn)生彎曲變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。三支撐結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機(jī)床。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速高的特點(diǎn) 。 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。一般機(jī)床的主軸，淬火時(shí)要求無裂紋，硬度均勻；淬硬層深度不小于 1mm，最好 ,使精磨后 仍能保留一點(diǎn)深度的淬硬層，主軸熱處理后變形要小。提高主軸有關(guān)表面硬度，增加耐磨性，在長(zhǎng)期使用中不至于喪失精度，這是對(duì)主軸熱處理的根本要求。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。所以，軸承剛度小時(shí)， aL 應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值。 4） 支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度 為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長(zhǎng)度 a 。 2） 軸頸直徑 前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。 1） 內(nèi)孔直徑 車床主軸由于要通過棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。安裝工件（車床）或者刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。 5） 加工和裝配的工藝性等。 3） 整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問題，宜由一端定位。對(duì)受軸向力的軸，其普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 68 頁 軸向定位就更重要。 一般傳動(dòng)軸上軸承選用 G 級(jí)精度。 兩孔間的最小壁厚，不得小于 5～ 10mm ，以免加工時(shí)孔變形。下面分析幾種鏜孔方式：對(duì)于支撐跨距長(zhǎng)的箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進(jìn)刀）伸進(jìn)鏜桿，同時(shí)加工各孔；對(duì)中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀 ，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。 同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。所以有時(shí)在沒有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。因此球軸承用的更多。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。一般尺寸花鍵的滾刀直徑 刀D 為 65～ 85mm 。 軸的部分長(zhǎng)度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。所以裝滑移齒輪的軸都 采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸。 傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。 首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。軸上要安裝齒輪、離合器和制動(dòng)器等。滑移齒輪在軸向位置由操 縱機(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配時(shí)最后調(diào)整確定。有時(shí)為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應(yīng)予注意。 機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。 普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 68 頁 6 級(jí)精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可 以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。 8級(jí)精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。當(dāng)精度從 7— 6— 6提高到 6— 5— 5時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。大都是用 7— 6— 6，圓周速度很低的，才選 8— 7— 7。 工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(jí)。它的精度選擇主要取決于圓周速度。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問題。也就是說，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。 齒輪塊設(shè)計(jì) 齒輪是變速箱中的重要元件?；瑒?dòng)軸承在一些性能和維修上不如滾動(dòng)軸承，但它的徑向尺寸小。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這點(diǎn)。 軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當(dāng)離合器接通時(shí)才和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使加力環(huán)推動(dòng)擺桿和鋼球的運(yùn)動(dòng)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的兩個(gè)自由度，起了定位作用。 離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得注意： 1） 摩擦片的軸向定位：由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤實(shí)現(xiàn)。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的變換方案很多，我們采用正反向離合器。 普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 16 頁 共 68 頁 車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時(shí)退刀。 軸在整體裝入箱內(nèi)。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，使制動(dòng)器尺寸增大。 總布置時(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。這樣軸的間距加大。有兩種布置方案，一是將兩級(jí)變速齒輪和離合器做成一體。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 3） 確定傳動(dòng)軸的 支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置，以確