【正文】 主軸直接承受切削力，轉(zhuǎn)速范圍又很大，所以對(duì)主軸組件的主要性能特提出如下要求： （ 1）回轉(zhuǎn)精度 主軸在作轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在同一瞬間，主軸上線(xiàn)速度為零的點(diǎn)的聯(lián)機(jī)，稱(chēng)為主軸在該瞬間的回轉(zhuǎn)中心線(xiàn)，在理想狀況下，主軸在每一瞬間的回轉(zhuǎn)中心線(xiàn)的 空間位置 ，相對(duì)于某一固定的 參考系統(tǒng) （例如：刀架、主軸箱體或工具機(jī)的工作臺(tái)面）來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是固定不變的。 《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1018查得 壽命系數(shù) ?NK ,疲勞強(qiáng)度安全系數(shù) S = aF Mp37 54 ][ ???? 84 374][ ???SaFa FYY ?， o s1550 ???? ??otbmKF ②接觸疲勞強(qiáng)度 ? ?HtEH uubdKFZ ?? ???? 1 ⑴載荷系數(shù) K 的確定： ?????? ?? FFvA KKKKK 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 ⑵彈性影響系數(shù)的 EZ 確定；查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 106 得 ?EZ ⑶查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1021（ d）得 MPaH 670lim ?? ， ? ? M P aH ???? M P aM P aH ????? ???? 故齒輪 11 合適。 校核 c 組齒輪 ①?gòu)澢趶?qiáng)度 ? ?FSaFatF bm YYKF ?? ?? 2；校核齒數(shù)為 18 的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù) ⑴ kWPP ??????????? ,n=500r/min, 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 mmNnPT ????????? 566 ⑵確定動(dòng)載系數(shù)： smdnv /10 0 060 0 060 ?? ????? ?? 齒輪精度為 7 級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 108 查得動(dòng)載系數(shù) ?vK ⑶ mmb 50? ⑷確定齒向載荷分配系數(shù) :取齒寬系數(shù) ?d? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 104，插值法得非對(duì)稱(chēng) 齒向載荷分布系數(shù)， ??HK 2 6 )(48/ ???hb ,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1013 得 ??FK ⑸確定齒間載荷分配系數(shù) : NdTFt 4 03 5 ????? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 103 齒間載荷分布系數(shù)， ?? ?? HF KK ⑹確定荷載系數(shù) : ?????? ?? HFvA KKKKK ⑺查表 105 齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)。 校核 b 組齒輪 ①?gòu)澢趶?qiáng)度 ? ?FSaFatF bm YYKF ?? ?? 2；校核齒數(shù)為 22 的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù) ⑴ kWPP ???????? ,n=500r/min, mmNnPT ????????? 566 ⑵確定動(dòng)載系數(shù)： smdnv / 0 0060 5001101 0 0060 ?? ????? ?? 齒輪精度為 7 級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 108 查得動(dòng)載系數(shù) ?vK ⑶ mmb 55? ⑷確定齒向載荷分配系數(shù) :取齒寬系數(shù) ?d? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 104，插值法得非對(duì)稱(chēng)齒向載荷分配系數(shù) ??HK )(55/ ???hb ,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1013得 ??FK ⑸確定齒間載荷分配系數(shù) : 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 102 查 的 使 用 ?AK ；NdTF t 5 ????? 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 103 查得齒間載荷分配系數(shù) 1?? ?? FH KK ⑹確定動(dòng)載系數(shù) : ?????? ?? HHvA KKKKK ⑺查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) ?FaY 、 ?SaF ⑻計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1020(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 aFE Mp540?? 。 ⑷確定齒向載荷分配系數(shù) :取齒寬系數(shù) ?d? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 104，得非對(duì)稱(chēng)齒向載荷分配系數(shù) ??HK ； h= fa hh? =； ??hb , 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1013 得 ??FK ⑸確定齒間載荷分配系數(shù) : 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 102查的使用 ?AK ， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 103查得齒間載荷分配系數(shù) 1?? ?? FH KK ⑹確定載荷系數(shù) : ?????? ?? FFvA KKKKK ⑺ 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105 齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) ?FaY ； ?SaY ⑻計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1020(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 aFE Mp540?? 。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》使用系數(shù)。 齒輪校核 計(jì)算公式：①?gòu)澢趶?qiáng)度 ? ?FSaFatF bm YYKF ?? ??。 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 ③齒輪 12 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 mmDmmmdD na )14~10( 00 取，?????? ， mmD 424 ? ； , 43 mmDD ????mmDmmDDD )68260())(~( 2302 取，?????? ； mmDmmDDD 164,1642 682602 1301 取????? ； mmBC )~( ???? ， C取 14cm。324。 ②齒輪 10 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1039（ a） 齒輪 12 和 13結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下： ①齒輪 8 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算， mmmdD na 1705102 2 0 0)14~10(0 ?????? ； mmD 424 ? ； mmDmmDD 68, 343 取???? ；mmDmmDDD 32,)68170())(~( 2302 取?????? ； 。當(dāng) 1 6 0 5 0 0amm d mm??時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問(wèn)題，現(xiàn)決定把齒輪 12和 13 做成腹板式結(jié)構(gòu)。 通過(guò)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。 1 ?????? ⑷、標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： **2 0 h 1 c 0 .2 5?? ? ? ?度， ， 從《機(jī)械原理》表 51查得以下公式 齒頂圓直徑 mhzd aa )2+(= *1 ； 齒根圓直徑 mchzd af )22( 1 ?? ??? ； 分度圓直徑 mzd= ； 齒頂高 mhh aa *= ； 齒根高 mchh af )+(= ** ； 齒輪的設(shè)計(jì) 由公式 )10~6( ?? mm mb ?? 得： ①Ⅰ軸主動(dòng)輪齒輪 mmb 3058 ???? ； ②Ⅱ軸主動(dòng)輪齒輪 mmb 4058 ???? ； ③Ⅲ軸主動(dòng)輪齒輪 mmb 40???? ； 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)使主動(dòng)輪比從動(dòng)輪齒寬大（ 5～ 10mm）。； mmdmmd cc 150530300560 39。 239。 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 軸Ⅱ上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 。 MPaF 300lim ?? ， ∴ M P aM P aFP ???? ∴ mmmF 32 ???? ?? 根據(jù)《畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖》表 104 將齒輪模數(shù)圓整為 3mm 。 ② 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：3430FPjmF znKPm ??? 其中 : P齒輪傳遞的名義功率； P =?11=； m? 齒寬系數(shù) m? = 105??mb ； FP? 齒輪許允齒根應(yīng)力 FFP ?? ? ， limF? 由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖 711按 MQ 線(xiàn)查??； jn 計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 。 K載荷系數(shù)取 。 ① 齒面接觸疲勞強(qiáng)度：（公式見(jiàn) a 變速組） 其中 : ? 公比 ； ? =； 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 P齒輪傳遞的名義功率； P = ?11=； m? 齒寬系數(shù) m? = 105??mb ； HP? 齒輪許允接觸應(yīng)力 HHP ?? ? ， limH? 由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖 76按 MQ線(xiàn)查取 。 239。 軸Ⅱ上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： mmdmmdmmd aaa 180365210425240485 339。 ∵ 11 FH mm ? 所以 51?m ≥≥ 于是變速組 a 的齒輪模數(shù)取 m = 5， b =40mm。 ②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 3430FPjmF znKPm ??? 其中 : P齒輪傳遞的名義功率； P = ?11=； m? 齒寬系數(shù) m? = 105??mb ； FP? 齒輪許允齒根應(yīng)力 FFP ?? ? ， limF? 由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖 711按 MQ 線(xiàn)查??； jn 計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 。 K載荷系數(shù)取 。 ①齒面接觸疲勞強(qiáng)度：3 22 )1(1 6 0 2 0 ??? ? HPjmH znKPm ?? 其中 : ? 公比 ； ? = 2； P齒輪傳遞的名義功率； P = ?11=； m? 齒寬系數(shù) m? = 105??mb ； HP? 齒輪許允接觸應(yīng)力 HHP ?? ? ， limH? 由《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》圖 76按 MQ線(xiàn)查取 。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《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表 717 進(jìn)行估算模數(shù) Hm 和 Fm ，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(guò) 2～ 3種模數(shù)。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 2216 ??p 的矩形花鍵的基本尺寸系列， ?? 軸花鍵軸的規(guī)格 742368 ?????? 為BDdN ； ?? 軸花鍵軸的規(guī)格 848428 ?????? 為BDdN 。因?yàn)榫匦位ㄦI定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 差都能獲得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。Ⅰ和Ⅳ為由鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸，Ⅱ和Ⅲ為花鍵軸。當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的 d值減小 7%為花鍵軸的小徑 。 傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 根據(jù)《機(jī)械設(shè) 計(jì)手冊(cè)》 206?p 表 713， ? ?mmn Pd j491 ??，并查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表 713 得到 ??? 取 1. ①Ⅰ軸的直徑：取 m in/800, 11 rn j ??? ? ? mmnd j 0 0 0 44 ????? ?? ②Ⅱ軸的直徑：取 m in/500, 212 rn j ?????? ?? ? ? mmnd j 44 ????? ?? ③Ⅲ軸的直徑：取 m in/180, 323 rn j ????? ?? ? ? mmnd j 44 ????? ?? 其中： P電動(dòng)機(jī)額定功率（ kW）； ? 從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積； jn 該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ minr ）； ??? 傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（ mo ）。 ① 變速組 c中， 18/72 只需計(jì) 算 z = 18 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 500r/min；