【正文】 由于小齒輪的傳動力大，這里以小齒輪 來進行計算 4 42 9 5 5 1 0 2 9 5 5 1 0 3 . 3 7 7 1 4 9 ( )2 3 6 1 2 5Q j PFNm z n? ? ? ? ? ?? ? ???主主 主 將其分解為垂直分力和水平分力 由公式 ,ta n ta nQ y Q y n Q Q z Q y nF F F F F??? ? ? ? 可得 NFQz 1734? 5409QyFN? 2 3756993zzM F L N m m? ? ?件 2 1 5 0 3 0 9 . 63yyM F L N m m? ? ?件 普通臥式升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計 16 1 6 3 3 9 9 . 82xxM F d N m m? ? ?件 主軸載荷圖如下所示： 由上圖可知如下數(shù)據(jù)： a=390mm,b=135mm,l=525mm,c=120mm 計算（在垂直平面） 1 ()6QZF abc l ay EIl???, 22 ()3ZFcy l cEIl??,3 (2 3 )6 zMcy l cEI?? 1 2 3 y y y? ? ? ? ()3QZF ab baEIl? ??齒 1 ， (2 3 )6 ZF lcEI? ??齒 2 ， ( 3 )3 ZM lcEI? ??齒 3 z 1 2 3 01 06 63 8? ? ? ?? ? ? ?齒 齒 齒 齒 ()6QZF ab l aEIl? ???軸 承 1 ， 3zFclEI? ?軸 承 2 ， 3 ZMlEI? ?軸 承 3 z 1 2 3 01 51 04 56? ? ? ?? ? ? ?軸 承 軸 承 軸 承 軸 承 計算（在水平 面） 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 1 ()6QyF abc l ay EIl???, 22 ()3 yFcy l cEIl??,3 () ( 2 3 )6yxM M cy l cEI??? 1 2 3y 81 51 98 74sy y y y? ? ? ? ? ()3QyF ab baEIl? ??齒 1 ， (2 3 )6 yF lcEI? ??齒 2 ， ()( 3 )3yxMM lcEI? ???齒 3 1 2 3 0 .0 0 0 2 2 1 2 7 8y? ? ? ?? ? ? ? ?齒 齒 齒 齒 ()6QyF ab l aEIl? ???軸 承 1 ， 3yFclEI? ?軸 承 2 ， ()3yxM M lEI? ??軸 承 3 1 2 3 0 .0 0 0 3 0 7 0 1 9y? ? ? ?? ? ? ? ?軸 承 軸 承 軸 承 軸 承 合成： 22 ???? syszs yy ???? zy 齒齒齒 ??? ???? YZ 軸承軸承軸承 ??? 普通臥式升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計 18 7） 主軸結(jié)構(gòu)圖如下 主軸結(jié)構(gòu)圖 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 齒輪模數(shù)的估算 1） 齒輪彎曲疲勞強度 mW 的估算 mW3 P32jdzn? ，單位為 mm，其中 z、 nj 應(yīng)為同一齒輪的齒數(shù)和計算轉(zhuǎn)速，并取 znj 乘積之小值代入上式計算， nj 的單位為 r /min。 4） 主軸傳動裝置箱體的作用： 通過傳動軸承支撐傳動件的軸；存儲潤滑劑，實現(xiàn)傳動件和軸承的潤滑；密封作用，減少環(huán)境不良因素；保護機器操作者的人身安全，避免傷亡事故。輔助支承可用深溝球軸承，保留游動間隙。滾動軸承適當(dāng)預(yù)緊可以增大阻尼，但過大的預(yù)緊反而使阻尼減少，故選擇預(yù)緊時還應(yīng)該考慮阻尼的因素。這時主軸軸承，特別是前軸承的阻 尼對主軸組件的抗振性影響很大。也可能來自斷續(xù)切削，這時激振頻率還應(yīng)該乘以刀齒數(shù) z。如果屬于主軸的彎曲振動，則應(yīng)提高主軸的剛度，如加粗直徑。 改善主軸動態(tài)特性的措施有以下幾個方面： 使主軸組件的固有頻率避開激振力的頻率 通常應(yīng)該使固有頻率高于激振力頻率的 30%以上。m，與錐面的接觸面積不小于 80%，且大端接觸較好；裝圓柱滾子軸承與軸承內(nèi)圈的接觸面積應(yīng) 該不小于85%。m；錐孔與軸承軸頸得同軸度為 3181。m 左右；軸承軸頸需要按軸承內(nèi)孔 “實際尺寸 ”配合，并且需要保證配合過盈 1181。 軸主要精度指標(biāo) 。要求夾具和刀具在軸端定位精度高、定位好、裝卸方便，同時使主軸 的懸伸長度短。 根據(jù)選用的軸承確定 d7=98mm， 主軸的疲勞強度安全系數(shù)校核，危險截面安全系數(shù) s的校核計算： s=????22 ssss?≥[s] （式 63） ?s____________只考慮彎距作用的安全系數(shù)； s? ____________只考慮扭距作用是的安全系數(shù)； 普通臥式升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計 14 [s] ____________許用安全系數(shù)； 在此查表所得 [s]=～ ； sσ=mk ?????????? ??1 mks ?????????? ??? ?1 查表得出 σ1=270Mpa τ1=155Mpa kσ= kτ= β= εσ= ετ=， ψσ=， ψτ=， σα= WM2 ， σm=σα M= )1(32 43 ?? ?d dd0?? Wp= )1(16 43 ?? ?d 所以： s=???? 22 ss ss ? =[s]=～ 所以主軸設(shè)計符合要求。 d6=d5+2a。 d4=d3+1～ 5mm=75mm。d2=d1+2a,a 為軸肩高度，用于軸上零件的定位和固定，故 a 值應(yīng)該稍微大于轂孔的圓角半徑或倒角深，通常取 a≥（ ～ ） d1； d2 應(yīng)符合密封件的孔徑要求。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 根據(jù)設(shè)計要求，此設(shè)計選用的主軸材料是 45鋼。主軸的孔徑與主軸的直徑之比，小于 時空心主軸的剛度幾乎與實心主軸的剛度相當(dāng)；等于 ， 空心主軸的剛度為實心主軸剛度的 90%；大于 時空心主軸的剛度急劇下降。主軸孔徑越大，可通過的棒料直徑也越大，機床的適用范圍就越廣，同時主軸部件的相對重量也越輕。 主軸內(nèi)孔直徑 。主軸后端支撐軸頸的直徑可視為 ～ 的前支承軸頸值，實際尺寸要在主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計時確定。軸承的直徑越大，同等級精度軸承的公差值 也 越大，要保證主軸的旋轉(zhuǎn)精度就越困難。 主軸直徑 。 主軸的主要尺寸參數(shù)包括：主軸直徑、內(nèi)孔直徑、懸伸長度和支撐跨距。 3） 主軸材料的選擇及尺寸、參數(shù)的計算： 主軸是主軸組件的重要組成部分，它的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀、制造精度、材料、及其熱處理，對主軸組件的工作性能都有很大的影響。如 先空運轉(zhuǎn)一段時間再加工。如可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計采用一些自動補償?shù)难b置設(shè)法使熱變形朝不影響加工精度的方向發(fā)展。采用冷卻散熱裝置。 改善主傳動的潤滑條件。 ⑥ 、提高主軸組件抗振性的措施： 盡量縮短主軸前軸承結(jié)構(gòu)的長度 ， 適當(dāng)增大跨矩；盡量提高前軸承的剛度和阻尼；提高前軸承的精度，把推力軸承放在前支撐初可提高抗振性；對高速旋轉(zhuǎn)的零件 作靜、動平衡，提高齒輪、主軸的制造精度都可適當(dāng)減少強迫振動源；對于非連續(xù)切削過程的銑削，滾削等加裝飛輪可減少振動；應(yīng)用阻尼器消耗振動能量是有效的措施；考慮系統(tǒng)的固有頻率，避免共振。 以上這些要求，有的還是矛盾的，例如高剛度和高速，高速和高精度等，這就要具體問題具體分析，例如設(shè)計高效數(shù)控機床的主軸組件的主軸應(yīng)滿足高速和高剛度的要求；設(shè)計高精度數(shù)控機床時，主軸應(yīng)滿足高剛度、低溫升的要求。為了提高耐磨性，主軸的上述部位應(yīng)該淬硬，或者經(jīng) 過氮化處理，以提高硬度增加耐磨性。 ⑤ 、主軸的耐磨性： 主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長期保持精度。嚴重時甚至?xí)l(fā)生：“抱軸”。另外，使主軸固有頻率遠遠大于激振力的 頻率。 ③ 、主軸抗振性： 主軸組件的抗振性是指切削加工時，主軸保持平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)而不發(fā)生振動的能力。主軸組件的剛度不足，在切削力及其他力的作用下，主軸將產(chǎn)生較大的彈性變形，不僅影響工件的加工質(zhì)量，還會破壞齒輪、軸承的正常工作條件，使其加快磨損，降低精度。通常抵以主軸前端產(chǎn)生單位位移時 ，在位移方向上所施加的作用力大小來表示。因此加工中心的主軸不平衡量要控制在 ㎜ /s 以下。出廠時，普通級加工中心的回轉(zhuǎn)精度用靜態(tài)測量法測量，當(dāng) L=300mm時允許誤差應(yīng)小于 ㎜。動態(tài)測量是用一標(biāo)準(zhǔn)球裝在主軸中心線上，與主軸中心線上，與主軸同時旋轉(zhuǎn)；在主軸同時旋轉(zhuǎn)；在工作臺上安裝兩個互成 90 度角的非接觸傳感器，通 過儀器記錄回轉(zhuǎn)情況。千分表最大和最小的讀數(shù)差既認為是主軸的徑向回轉(zhuǎn)誤差。主軸回轉(zhuǎn)精度的測量，一般分為三種靜態(tài)測量、動態(tài)測量和間接測量。當(dāng)徑向誤差和角度誤差同時存在構(gòu)成徑向跳動，而軸向誤差和角度誤差同時存在構(gòu)成端面跳動。瞬時回轉(zhuǎn)中心線相對于理想回轉(zhuǎn)中心線在空間位置的距離，就是主軸的回轉(zhuǎn)誤差，而回轉(zhuǎn)誤差的范圍，就是主軸的回轉(zhuǎn)精度。當(dāng)主軸做回轉(zhuǎn)運動時，線速度為零的點的連線稱為主軸的得回轉(zhuǎn)中心線。 主軸組件設(shè)計 主軸組件主要包括：主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動件、密封件等，因為主軸帶動工件或刀具直接參加工件表面形成運動，所以它的工作性能對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率產(chǎn)生直接影響，是機床最重要的部件之一。 軸三 ： 3 kw? ， 3 177 / minjnr? ， 取 ? 。 軸二 ： 2 kw? ， 2 500 / minjnr? ， 取 ? 。 各軸的計算轉(zhuǎn)速如下： 軸序號 電 １ 2 3 主 計算轉(zhuǎn)速（ r/min） 1450 1000 500 177 125 最小齒輪的計算轉(zhuǎn)如下： 軸序號及最小齒輪齒數(shù) 1（ 19） 2(30) 3(27) 主 (53) 計算轉(zhuǎn)速 （ r/min） 1000 500 180 125 計算各傳動軸的輸出功率 1 4. 0 0. 96 0. 99 3. 80 ( )brp p n n k w? ? ? ? ? ? ?額 21 3. 80 0. 97 0. 99 3. 65 ( )grp p n n k w? ? ? ? ? ? ? 32 3. 65 0. 97 0. 99 3. 51 ( )grp p n n k w? ? ? ? ? ? ? 3 3. 51 0. 97 0. 99 3. 37 ( )grp p n n k w? ? ? ? ? ? ?主 普通臥式升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計 10 計算各傳動軸的扭矩 119 5 5 0 3 6 4 8 5jPn??1T（ ） 229 5 5 0 6 8 9 7 2jPn??2T（ ） 339 5 5 0 1 8 8 7 6 5jPn??3T（ ） 9 5 5 0 2 5 7 3 4 5jPn??主主主T （ ） 其他 軸徑設(shè)計 1） 先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫草圖后再根據(jù)受力情況，結(jié)構(gòu)尺寸演算彎曲強度 軸一 ： 1 kw? ， 1 1000 / minjnr? ， 取 ? 。通常，軸的剛度應(yīng)滿足要求時強度也能滿足要求，即只需要計算軸的剛度，不 必計算其強度。為此應(yīng)先估算傳動件的尺寸，如傳動軸的直徑，齒輪模數(shù)， V 帶型號及帶輪直徑等，根據(jù)估算值選取標(biāo)準(zhǔn)值，計算各傳動件尺寸，選用軸承，然后畫草圖，接著對主要零件進行演算 (如齒輪的疲勞強度，主軸的彎曲剛度等 )，若滿足要求即可畫裝配圖，負責(zé)必須進行修改。 對于升降臺式銑床，主傳動部件布置在床身內(nèi)，其空間很大，而且主軸上大齒輪起著飛輪的作用，因此，最后變速組中常采用最小傳動傳動比 1/4。一般常用在最后變速組。 普通臥式升降臺銑床主軸變速箱設(shè)計 8 大帶輪結(jié)構(gòu) 如下圖所示： 大帶輪 主傳動系統(tǒng)中應(yīng)注意的問題 傳動比選用 選用極限傳動比 max 2u ? 和 1/4，可獲得最大的變速范圍和減少傳動件數(shù)，但會導(dǎo)致齒輪和箱體尺寸加大 ，齒輪線速度加大，容易產(chǎn)生震動和噪音，使精度要求提高。 確定膠帶的根數(shù) Z 0 ? ， 1 ? 。 計算實際中心距 00 1 4 3 3 1 3 9 6 . 54 5 8 4 7 6 . 2 522LLAA ? ?? ? ? ? ?， 圓整取 476。 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 計算膠帶的長度 ? ? ? ? ? ? 22210 0 1 201 8 0 1 2 5()2 2 4 5 8 1 2 5 1 8 0 1 3 9 6 .52 4 2 4 4 5 8DDL A D DA?? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 取 0 1433L mm? 。 核算膠帶速度 V