【正文】 ｂ：工作臺(tái)到最
。 X軸向移動(dòng)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(jī)床坐標(biāo)如下圖所示：圖 61數(shù)控鉆床坐標(biāo)系由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》新版（2）表 ，X 軸向移動(dòng)導(dǎo)軌預(yù)選為H=20 B=50 B1=12 A=400 h=12 h1= 鑲條 b=6（平）驗(yàn)算滾動(dòng)導(dǎo)軌：對于數(shù)控多工位的機(jī)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(jìn)給力和背向力。這種導(dǎo)軌的剛度高，當(dāng)量摩擦系數(shù)比三角形導(dǎo)軌低，承載能力高，加工、檢驗(yàn)和維修都方便，特別是數(shù)控機(jī)床雙矩形、動(dòng)導(dǎo)軌貼塑料軟帶，是滾動(dòng)導(dǎo)軌的主要形式。(5)其他：使箱體截面尺寸緊湊、比例協(xié)調(diào)，各操縱機(jī)構(gòu)安排得當(dāng)?shù)鹊取?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?yàn)R油齒輪的軸應(yīng)注意圓周速度和浸入油面的深度。中間各傳動(dòng)軸的位置:主軸和Ⅰ軸位置既定，中間各傳動(dòng)軸位置即可按傳動(dòng)順序進(jìn)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。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(dòng)卡盤的操縱氣缸或油缸，布置Ⅰ軸位置時(shí)，必須保證兩者不會(huì)相碰，Ⅰ軸上帶輪外緣不能高出箱體，以免影響外觀。Ⅰ軸的位置 1．Ⅰ軸上往往裝有摩擦離合器等機(jī)構(gòu)，這些部件的位置安排應(yīng)便于調(diào)裝。然而，主軸傳動(dòng)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。從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析，中型機(jī)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。一般中型機(jī)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。機(jī)床主軸垂直方向（高度）H=1/2D由機(jī)床主參數(shù) D 決定。軸的結(jié)構(gòu)傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。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(dòng)、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)30 / 54特點(diǎn):機(jī)床的傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支承。各部分結(jié)構(gòu)經(jīng)過反復(fù)推敲修改，經(jīng)過必要得驗(yàn)算，確定了結(jié)構(gòu)方案以后，才能開始畫正式裝配圖。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位置，以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。在畫正式圖之前，最好能先畫草圖。 設(shè)計(jì)的方法主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于是整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。操作方便，安全可靠。340Dj?綜 合其中 D 為最大回轉(zhuǎn)直徑 mm。主軸的軸向竄動(dòng)＜。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問題:(1)精度:機(jī)床主軸部件要求比較高的精度。計(jì)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(jì)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(diǎn)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(shí),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(shí),求得 其撓度值也[y]再由公式計(jì)算得到幾個(gè)受力端點(diǎn)處的撓度,由計(jì)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(diǎn)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(jì)箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)器等） 。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(jī)床傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承處的撓度 y 和傾角 θ。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。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） 。強(qiáng)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。 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(huì)影響軸上零件正常工作。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) 。 222 ???(4)畫彎矩圖（見上圖f）轉(zhuǎn)矩 T= mNdFt .1503/68/??(5)判斷危險(xiǎn)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(xiǎn)截面(6)軸的彎扭合成強(qiáng)度校核由表 101 查得 ，??abMP51?????abP10??在 aa 截面左側(cè) [2]?????????????? )5()(合適。2??NmTt 3951368?25 / 54在垂直面上 mNLFMVRAvaV .39。??451上述確定尺寸和結(jié)構(gòu)的過程，與畫草圖同時(shí)進(jìn)行，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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?yàn)辇X輪為直齒圓柱齒輪，所以,齒輪上不存在軸向力。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。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)?？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(shí)進(jìn)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。 軸的強(qiáng)度校核(以Ⅰ軸為例) 選擇軸的材料由于這個(gè)車頭箱傳動(dòng)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。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。卸荷裝置:帶輪將動(dòng)力傳到Ⅰ軸有兩類方式：一類是帶輪直接裝在Ⅰ軸上。Ⅰ軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)Ⅰ軸的特點(diǎn):1．將運(yùn)動(dòng)傳入變速箱的齒輪，一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)軸的剛度或使軸不受帶的拉力（帶輪卸荷）。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是：（1）裝在軸上的零件有確定的位置。影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，因此軸的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)形式。在選擇材料和估算直徑都要滿足條件，估算完以后還要對軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。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(huì)引起上述問題。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。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，而且Ⅰ軸的扭矩小于Ⅱ軸的扭矩，分析后，選擇在Ⅰ軸上的兩個(gè)離合器均為 DLM5 系列離合器，其型號為 DLM510；Ⅱ軸上的扭矩大于Ⅰ軸，其型號可選為 DLM525。一定動(dòng)力下，較高的轉(zhuǎn)數(shù)對應(yīng)低的扭矩，因此，在設(shè)計(jì)中盡可能將離合器裝在傳動(dòng)鏈中轉(zhuǎn)速較高的位置，這通常要求離合器和電機(jī)同軸。 kgN? 式中 P輸入功率 S工作安全系數(shù) N輸入轉(zhuǎn)數(shù)從上式中看出，對扭矩影響最大的是安裝離合器軸的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)。在設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算扭矩是工作載荷的慣性和運(yùn)動(dòng)載荷的慣性之和，用 T 表示計(jì)算扭矩可用下式求出： mkgtVRSWtNKTLmr .)()(3082???式中21 / 54旋轉(zhuǎn)組件的重量rWK旋轉(zhuǎn)組件的回轉(zhuǎn)半徑N回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速S工作安全系數(shù)直線運(yùn)動(dòng)組件的重量LV線性速度R變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)皮帶輪的半徑t機(jī)器啟動(dòng)所需時(shí)間電磁離合器吸合時(shí)間mt但在實(shí)際工作中,很多設(shè)備的精確載荷難以計(jì)算。在選擇離合器過程中最重要的因素是扭矩，扭矩表示所傳遞的動(dòng)力，假如摩擦片數(shù)一定，則所傳遞扭矩大小和離合器有效半徑相對應(yīng)。按其傳遞扭矩形式可分為摩擦式離合器、牙嵌式離合器，磁粉式離合器以及轉(zhuǎn)差式離合器；按其工作條件可分為濕式離合器和干式離合器；按其電流饋入的方式可分為有滑環(huán)離合器和無滑環(huán)離合器。我設(shè)計(jì)的主軸箱采用了 3 個(gè)電磁離合器，大大簡化了主軸箱內(nèi)結(jié)構(gòu)。pbⅢ FβⅡ trⅠ K齒 公 法 線平 均 長 度 偏 差精 度 等 級齒 輪 副 中 心 距及 其 極 限 偏 差配 對 齒 輪 af檢 驗(yàn) 項(xiàng) 目 代 號齒 數(shù)圖 號 17公 差 值6GB9177。aRaRaR公法線的公稱長度 W 及其跨齒數(shù) k,可從機(jī)械設(shè)計(jì)有關(guān)手冊中查得或按式 127 和式128 求得跨齒數(shù) ???zk ])6(471[3])12(476.[ ???????zmW 該齒輪為中模數(shù)齒輪，控制側(cè)隙的指標(biāo)宜采用公法線平均長度極限偏差 ，按換wisE算式 12式 122式 1222 得 mFEnrnswm ?? ???? isi 2150670137 ???????下圖為本例齒輪零件圖。齒頂圓只作為切齒加工的找正基準(zhǔn)，不作為檢驗(yàn)基準(zhǔn)，故其公差選用 IT11，齒頂圓19 / 54直徑 ，偏差按基準(zhǔn)軸 h 選取,，上偏差為 0。內(nèi)孔的形狀公差按 6 級決定或遵守包容原則。39。tan2rSbFT???查表文獻(xiàn) 11213，6 級精度齒輪 ，查表 1211，mr?36?，所以mIbr ?. ?? mTs ?39。 ptf5639。 1式中 前面已查得?F9??Fm?由文獻(xiàn) 1 表 1214 按 6 級精度查得pbf ?1?fpb2由文獻(xiàn) 1 表 1217 按 ，6 級精度查得 ，mfa?20?所以，代入數(shù)據(jù)得 ，Es?539。根據(jù) ???b271?查表 121表 121表 1215 可得公差值：第Ⅰ公差組 36rF?45p第Ⅱ公差組 177。據(jù)圓周速度 ??106dnv?sm/.??對于如此要求高的齒輪，并參考文獻(xiàn) 1 的表 108，采用 6 級精度。以齒輪 9 為例：齒數(shù)為 66，模數(shù)為 ,變位系數(shù)為 0。編號 模數(shù) 齒數(shù) 齒形角 變位系數(shù)1 3 35 ?20+2 3 20 ?+3 3 51 ?04 3 47 ?5 3 62 ?06 3 31 ?07 3 56 ?2008 3．5 17 ?+9 3．5 66 ?010 3 41 ?20+17 / 5411 3 80 20 012 3 25 20 013 3 44 20 014 3 106 20 0齒輪材料為 55鋼,熱處理為齒部 G58177。由變位切齒原理可知，切制變位齒輪與切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比較，只是刀具位置的變動(dòng)，并沒有改變切齒機(jī)床的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系，所以無需重新設(shè)計(jì)齒輪加工機(jī)床與刀具，這為變位齒輪的制造提供了極大的方便，使變位齒輪傳動(dòng)得以廣泛應(yīng)用。用變位修正法切制的齒輪稱為變位齒輪。其中 xm 稱為變位量，x 稱為變位系數(shù)。為了彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)齒輪的缺點(diǎn)，滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要，人們提出了對齒輪進(jìn)行變位修正的加工方法。當(dāng)實(shí)際中心距小于標(biāo)準(zhǔn)中心距時(shí)，則無法安裝。 2）難以配湊中心距：標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)不適用于實(shí)際中心距不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距的場合。所以齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸就取決于齒數(shù)，齒數(shù)越少結(jié)構(gòu)越緊湊，但標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)不可小于17，否則輪齒要產(chǎn)生根切。為避免根切，應(yīng)使所設(shè)計(jì)直齒輪的齒數(shù)大于17，在輪齒彎曲強(qiáng)度足夠的條件下，允許齒根部分有輕微根切時(shí)，最少齒數(shù)可取為14。這種現(xiàn)象稱為根切。????K1????VAH修正 mdt ??由表 76 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) .m3．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由圖 718 查得 取 ?? 由式（712）校核大小齒輪的彎曲強(qiáng)度 ??121321 MPmZKTI ???? ????? [ ][ FaFS PY???所以，初選的齒輪齒數(shù)和計(jì)算出的模數(shù)符合要求。由表 74 查得 。14 / 54（2） 、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 311][)(2uKTZddHEt ?????=? mNnp ...9066 ??由圖 76 選取材料的接觸疲勞