【正文】 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 展開圖尺寸和配合等標(biāo)注 部件裝配圖上應(yīng)標(biāo)注： ① 標(biāo)準(zhǔn)件和通用件（標(biāo)注代號及型號規(guī)格，數(shù)量）； ② 專用件（序列好及明細(xì)表）； ③ 軸號（按順序 1， 2， 3…… ）； ④ 尺寸和配合，即： ，如車床主軸中心高 H，銑床中心與工作臺面之間的最大高度 maxH 等。 空套齒輪在軸上的安裝方式有兩種，滑動(dòng)式和滾動(dòng)式，上述兩種方式都必須保證齒輪與軸或襯套與軸承之間有充分的潤滑。 ③ 撥叉槽 1b h，即與撥叉或滑塊配合，查滑塊尺寸 BH。高頻淬火 時(shí)： kb ? 8mm時(shí) ，以免影響相鄰齒部硬度不均勻。磨齒時(shí)： kb = 11( ) 20sH D H??， 其中 1H = 2er 1er +2m。插齒時(shí)：當(dāng)模數(shù)為 1~2mm時(shí)， kb ? 5mm,d 當(dāng)模數(shù)為 ~4mm 時(shí)，kb ? 2 1212 s in 1 52D e D eeDD e DA r rr Ar? ????；其中 eDr 為剃齒刀齒頂圓半徑， ? 為剃齒刀斜角（ 5o ， 10o ， 15o ）， 1 DA 為剃齒刀軸與工件軸中心距， 2er 為齒輪塊大齒輪齒頂圓半徑，kb ， eDr ， 1DA ， 2er 的單位均為 mm。 齒輪的結(jié)構(gòu) 齒輪的結(jié)構(gòu)有： 1）固定齒輪； 2）多聯(lián)滑移齒輪，它又有整體式和組合式兩種形式。機(jī)床 朱傳動(dòng)鏈中，對傳動(dòng)平穩(wěn)性和載荷分布均勻性的要求應(yīng)高于傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性要求（通常高一級）?；剞D(zhuǎn)軸的軸向固定方法，非回轉(zhuǎn)軸的軸向定位方法及軸上零件的軸向固定方式等參見機(jī)械手冊。軸的兩端軸承通常成對（同類）使用，一般選 P5 或 P6 級 。常用花鍵滾刀直徑D=65~85mm 傳動(dòng)軸應(yīng)盡量減少臺階數(shù)目及其高度；安裝滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)最小軸肩高度見設(shè)計(jì)手冊，定心直徑 d 略大于非配合表面 d。 鍵的 設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸一般為光軸和花鍵軸。為此，主傳動(dòng)鏈中應(yīng)該考慮加飛輪；通常增加飛輪直徑比增加厚度有效；飛輪盡可能裝在主軸上，且靠近前端軸承處，高速時(shí)均勻性好，這時(shí)可利用大齒輪（適當(dāng)增大直徑或厚度）兼起飛輪的作用。多數(shù)機(jī)床選用兩支承結(jié)構(gòu)，軸向定位的三種結(jié)構(gòu)方案， 軸承精度和配合 主軸前軸承精度應(yīng)比后軸承精度高一級。 主軸組件設(shè)計(jì) 主軸組件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 主軸組件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 的任務(wù)包括主軸軸承配置與調(diào)整，潤滑與密封方案，確定主軸和傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)及熱處理，技術(shù)要求等。 展開圖設(shè)計(jì) 展開圖是傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)化，即按照傳動(dòng)順序，將各軸沿其軸線剖開畫在同一平面上，包括主軸組件，各傳動(dòng)軸及傳動(dòng)件安置，操縱盒潤滑及密封等，通常，臥式車床主軸變速以展開圖形式表達(dá) 。畫草圖便于確定傳動(dòng)件及其結(jié)構(gòu)方案，檢驗(yàn)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有無干涉和碰撞，確定齒輪結(jié)構(gòu)及軸向位置，傳動(dòng)軸的支撐跨距及各軸的相對位置，受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的演算提供必要的數(shù)據(jù)。 設(shè)計(jì)順序 先畫草圖，然后做必要的演算，再畫正式裝配圖。 2） 滿足結(jié)構(gòu)工藝性要求，即毛坯制造，機(jī)械加工及熱處理，裝配的工藝及檢驗(yàn)，調(diào)整維修的方便性。需要擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖，繪制展開圖或剖視圖及主要零件圖，設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求是： 1） 滿足使用性能和聯(lián)系尺寸兩方面的要求，前者有幾何精度，剛度，抗震性，噪音，傳動(dòng)效率 及操作方便省力等 。 4）三軸 三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號： 30207。 2）一軸 一軸的前后端與箱體外壁配合，配 合處傳動(dòng)軸的軸徑是 23mm，同時(shí)一軸也不會承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號： 6006。由于結(jié)構(gòu)的原因，h/t2 的情況下，為改善凸臺的局部剛度，應(yīng)該設(shè)有加強(qiáng)肋。 所以根據(jù)公式計(jì)算得： Lh=500 3 ??????? ???? ?hT 因?yàn)檩S承使用壽命遠(yuǎn)大于軸承預(yù)期的壽命所以軸承合格的。 Kn轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，查表的 Kn=。 KA使用系數(shù)。 ε壽命指數(shù)。 C滾動(dòng)軸承額定動(dòng)負(fù)荷。 根據(jù)軸承壽命校核公式： Lh= TKKKK Cf LPnHPA n ??)(500 （式 71） Lh軸承壽命。 所選軸承按照每天兩班工作制，每班工作 8 小時(shí)，預(yù)計(jì)使用五年。應(yīng)該更換了。主軸軸成的壽命，主要不是取決于疲勞點(diǎn)蝕，而是因?yàn)槟p而降低精度。 4)選取軸承： 所選軸承主要尺寸參數(shù)如下表： 普通角接觸軸承： 這種軸承可承受軸向載荷。如主軸產(chǎn)生振動(dòng)，則由于各個(gè)方面都有滾動(dòng)體支承，可以提高抗振性。預(yù)緊后，滾動(dòng)體和滾道都有了一定的變形，參加工作的滾動(dòng)體將更多，各滾動(dòng)體的受力將更為均勻。 軸承預(yù)緊后，內(nèi)部無間隙，滾動(dòng)體從各個(gè)方向支承主軸， 有利于提高運(yùn)動(dòng)精度。 軸承間隙調(diào)整和預(yù)緊 主軸軸承的內(nèi)部間隙，必須能夠調(diào)整。它是用極微量的油（約 ㎝ 3）潤滑軸承，以抑制軸承發(fā)熱。但是，油霧容易吹出，污染環(huán)境。 油霧潤滑方式 ： 油霧潤滑方式是將油液經(jīng)高壓氣體霧化后從噴嘴成霧狀噴出倒需要潤滑的部位達(dá)到潤滑目的的方式 。裝有 CAMET 軸承的主軸，即可使用這種方式潤滑，對一般主軸軸承，后支承上采用這種方式潤滑比較常見。當(dāng)然，如果主軸箱中沒有冷卻潤滑油系統(tǒng)，那么后支承軸承和其他軸承，一般采用油脂潤滑方式潤滑。除上述外，還常見有混合潤滑狀態(tài)，即流體潤滑狀態(tài)和邊界潤滑狀態(tài)同時(shí)存在。此次設(shè)計(jì)選用的是油脂潤滑方式。密封不僅要防止灰塵屑末和切削液進(jìn)入，還要防止?jié)櫥偷男孤? 3)主軸軸承的潤滑與密封： 主軸的密封有接 觸式密封和非接觸式密封，主軸軸承的潤滑與密封是機(jī)床使用和維護(hù)過程中值得重視的兩個(gè)問題。點(diǎn)接觸的球軸承，應(yīng)在溫升允許的條件下，盡量用較高的預(yù)緊力。 P6 級和 P0 級一般不用。高精度主軸可用 P2 級。其中 2 級最高， 0 級為普通精度級。 本次設(shè)計(jì)中選用了的軸承是角接觸軸承和雙向推力向心球軸承。滾動(dòng)軸承根據(jù)滾動(dòng)體的結(jié)構(gòu)的不同可分為球軸承、圓柱軸承、圓錐滾子軸承三大類。機(jī)床 主軸組件在可能條件下，盡量使用了滾動(dòng)軸承，特別是大多數(shù)立式主軸和主軸裝在套筒內(nèi)能夠作軸向移動(dòng)的主軸。滾動(dòng)軸承由專業(yè)化的工廠生產(chǎn)，選購維修很方便，在機(jī)床 上被廣泛采用。在數(shù)控機(jī)床上主軸軸承常用的有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類。 鍵工作長度 40 15 25l L b mm? ? ? ? ?，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度mmhK ??? =, 得 Mp aMp aMp akldTpp 110][ 10111210233 ????? ????? ?? 普通臥式 升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計(jì) 26 合格 。 鍵工作長度 64 16 48l L b mm? ? ? ? ?，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度mmhK ??? =5mm, 得 Mp aMp aMp akldTpp 110][ 10364210233 ????? ????? ?? 合格 。 3)軸鍵校核： 兩鍵均采用圓頭普通平鍵 4)齒輪聯(lián)接處鍵為 mmmmmmLhb 1 0 01016 ????? 查表得 62 查得許用應(yīng)力 ? ?p? =100～ 120Mpa，取其中間值 ? ?p? =110Mpa， 鍵工作長度 mmbLl 84161 0 0 ????? ，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度mmhK ??? =5mm, 得 MpaMpaMpak l dTpp 110][3254845 10364210233 ????? ????? ?? 合格 。 普通臥式 升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計(jì) 22 齒輪尺寸圖如下 軸及齒數(shù) 1 19 1 28 2 43 2 37 2 21 2 30 2 40 3 38 3 30 3 26 3 54 3 23 主軸 26 主軸 57 模數(shù) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 分度圓 59 89 141 122 66 99 132 125 99 85 178 76 85 188 齒根圓 51． 5 齒頂圓 63 93 145 126 70 103 136 129 103 89 182 82 89 192 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 部分齒輪結(jié)構(gòu)如下 齒輪圖 212 普通臥式 升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計(jì) 24 齒輪圖 245 齒輪圖 334 低速軸鍵校核 兩鍵均采用圓頭普通平鍵 1)輪聯(lián)接處的鍵為 20 11 10 0b h L mm mm mm? ? ? ? ? 查表得 62 查得許用應(yīng)力 ? ?p? =100～ 120Mpa，取其中間值 ? ?p? =110Mpa， 鍵工作長度 1 0 0 2 5 7 5l L b mm? ? ? ? ?，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 11 h mm mm? ? ? ?, 得 Mp aMp aMp ak l dTpp 110][ 10884210233 ????? ????? ?? 合格 。一般對高速傳動(dòng)的齒輪以演算接觸疲勞強(qiáng)度為主，對低速傳動(dòng) 的齒輪以演算 彎曲疲勞強(qiáng)度為主，對硬齒面軟齒心的滲碳淬火齒輪，一定要演算彎曲疲勞強(qiáng)度。 根據(jù)估算所得 mW 和 mj 中較大的值，選取相近的較之大的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 2） 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度 mj 的估算 mj =212Azz? ，其中，齒輪中心矩 A 為； A 3 P370jdn? , mj 、A 的單位均為 mm。 5） 主軸箱體的截面形狀和壁厚計(jì)算： 傳動(dòng)裝置箱體的典型縱截面形狀為矩形或圓形。輔助支承的作用，與其說是提高剛度，不如說是為了提高抗振性。 采用三支承 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 如主軸后端懸深很 長，可增加輔助支承，成為三支承主軸。如果要求得到很光的加工表面，主軸又是水平的，可用滑動(dòng)軸承。 增大阻尼 如前面所述，低階模態(tài)常是主軸的剛體振動(dòng)。激振力可能來自主軸組件的不平衡，這時(shí)激振頻率等于主軸轉(zhuǎn)速乘以 π/30。如果發(fā)生共振的那階模態(tài)屬于主軸在彈性基礎(chǔ)上（軸 承）的剛度振動(dòng)則應(yīng)提高軸承的剛度。 主軸動(dòng)態(tài)特性的改善 。m～ 5181。m～ 5181。 前支承軸承軸頸得同軸度約為 5181。 銑床 的主軸端部結(jié)構(gòu)，一般采用短圓錐法蘭盤式。 主軸的軸端結(jié)構(gòu) 主軸的軸端是用于安裝夾具和刀具。 a≥(～ )d1 所以 d6=80mm。 d5=d4+1～ 5mm=79mm。 所以 d2=62mm d3=d2+5～ 8mm=73mm。其熱處理及參數(shù)如下表 表 61 材料 熱處理 硬度（ HBS） 抗拉強(qiáng)度極限 屈服強(qiáng)度極限 σs 彎曲疲勞極限 σ1 剪切疲勞極限 τ1 許用彎曲應(yīng)力 [σ1] 45 調(diào)質(zhì)、滲氮 217～255 640 355 300 155 60 因?yàn)檫x用的主軸電機(jī)功率為 P=，額定轉(zhuǎn)速 nc=1500r/min 所以主軸功率 p=pc/η1η2η3= ??= kw 因?yàn)橹鬏S是空心轉(zhuǎn)軸，所以 d1= 3122 )(???? TM .3 411?? 查表得3 411?? = 所以 d1== ㎜ 又因?yàn)榇颂庉S上有一個(gè)鍵槽，所以 d1=d(1+5%)= ㎜ 取 d1=60 ㎜ 。一般可取其比值為 左右。主軸孔徑的大小主要受主軸剛度的制約。 主軸的內(nèi)孔用來安放棒 料、刀具夾緊裝置固定刀具、傳動(dòng)氣動(dòng)或液動(dòng)卡盤等。前、后軸頸的差值越小則主軸的 剛度越高，工藝性能也越好。同時(shí)極限轉(zhuǎn)數(shù)下降。 主軸直徑越大，其剛度越高，但使得軸承和軸上其他零件的尺寸相應(yīng)增大。評價(jià)和考慮主軸的主要尺寸參數(shù)的依據(jù)使主軸的剛度、結(jié)構(gòu)工藝性和主軸組件的工藝適應(yīng)范圍。主軸結(jié)構(gòu)隨系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的不同而有各種形式。把粗、精加工分開等。還可以在工藝上減少熱變形的影響。例如用熱管冷卻減少機(jī)床各部位的溫差 ,進(jìn)行熱補(bǔ)償。如進(jìn)行箱外循環(huán)潤滑，用低粘度的潤滑油、油霧潤滑等，特別注意前軸承的潤滑情況。 2） 減少主軸組件熱變形的措施： 把熱源移至機(jī)床以外。同時(shí)，主軸結(jié)構(gòu)要保證個(gè)部件定位可靠，工藝性能好等要求。主軸軸承也需要有良好的潤滑，提高其耐磨性。主軸上易磨損的地方是刀具或工普通臥式 升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計(jì) 12 件的安裝部位以及移動(dòng)式主軸的工作部位。數(shù)控機(jī)床在解決溫升問題時(shí)，一般采用恒溫主軸箱。 ④ 、主軸溫升： 主軸組件在運(yùn)轉(zhuǎn)中，溫升過高會起兩方面的不良結(jié)果：一是主軸組件和箱體因熱膨脹而變形，主軸的回轉(zhuǎn)中心線和機(jī)床其他件的相對位置會有變化，直接影響加工精度；其次是軸承等元件會因溫度過高而改變已調(diào)好的間隙和破壞正常潤滑