【正文】 軸上的壓軸力 NZFF Q i i n2 10 ???????? 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計 第 18 頁 共 35 頁第五章 .主傳動系統(tǒng)的布局 齒輪的布置 初步確定了轉(zhuǎn)速圖和齒輪齒數(shù)之后，合理地布置齒輪排列方式，是一個比較重要的問題。 (1)滑移齒輪的軸向布置 變速組中的滑移齒輪最好布置在主動軸上，因其轉(zhuǎn)速一般比被動軸的轉(zhuǎn)速高，因此，可使滑移齒輪 的尺寸小，重量輕，操縱省力；但由于具體結(jié)構(gòu)要求，有時則須將滑移齒輪放在被動軸上。 在一個變速組內(nèi)，須注意當(dāng)一對齒輪完全脫開嚙合之后，另一對齒輪才能開始進(jìn)入嚙合，就是說兩個固定齒輪的間距，應(yīng)大于滑移齒輪的寬度，如圖 41所示，其間隙Δ為 1～ 4毫米 (通常為 1～ 2毫米 )。 滑移齒輪的結(jié)構(gòu)通常有窄式和寬式兩種，一般窄式排列 (即滑移齒輪軸向尺寸窄小 )所占 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計 第 19 頁 共 35 頁用的軸向長度較小。其中 L 為齒輪變速組在軸上所占有的空間長度； b為一個齒輪的齒部寬度。如按圖 42右圖和圖 43右上圖所示的寬式排列，則占用的軸向長度較大，以致在相同的負(fù)荷條件下，軸徑須加粗，從而使軸上小齒輪的齒數(shù)增加，相應(yīng)使齒數(shù)和及徑 向尺寸加大，因此，一般不希望采用寬式排列。若相鄰齒數(shù)差小于 4，除了采用增加齒數(shù)和的方法 (使相鄰兩齒輪的齒數(shù)差增加，此時徑向尺寸也加大 )、或者采用變位齒輪的方法予以解決外，還可采用如圖 43中圖所示的排列方案，讓滑移齒輪中的最小齒輪越過同定的小齒輪，即最大齒輪與最小齒輪的齒數(shù)差大于 4，而其他兩個齒輪的齒數(shù)差允許小些，但這種排列方法的軸向尺寸較大。 在強(qiáng)度允許的條件下，盡量選用較小的齒數(shù)和，并使齒輪的降速傳動比大于 1/4，以避免采用過大的齒輪。 在相鄰變速組的軸間距離相等的情況下，可將其中兩根軸布置在同一軸線上，則徑向尺寸可縮小很多，而且減少了箱體上孔的排數(shù)，箱體孔的加工工藝性也得到攻善。 (5)滑移齒輪的 結(jié)構(gòu)形式 機(jī)床主傳動系統(tǒng)中常見的滑移齒輪結(jié)構(gòu)形式有：整體式及裝配式，設(shè)計滑移齒輪結(jié)構(gòu)，一般應(yīng)考慮齒輪的工藝方法。如圖 44 所示。 (1)主軸 （高度） 12HD? ab? 主軸中心在尾架導(dǎo)軌中間，也有稍偏向前導(dǎo)軌的，也有偏向后導(dǎo)軌的，為了降低床身導(dǎo)軌的變形，切削力的方向盡可能在前，后導(dǎo)軌之間， 主軸中心越往后越好，但從便于裝卸工件，減輕勞動強(qiáng)度角度來講，主軸中心越往前越好。 (2)Ⅰ軸的位置 圖 45 主軸的空間位置 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計 第 21 頁 共 35 頁a.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)整。 c.Ⅰ軸的軸端裝有皮帶輪，而主軸尾架端外伸，布置Ⅰ軸位置時，必須保證兩者不會相互碰撞。 (3)中間各傳動軸的位置 ：要便于裝調(diào)，維修和潤滑。 ：銑床主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動間的聯(lián)系是通過變速箱內(nèi)的進(jìn)給運(yùn)動輸出 軸聯(lián)系，它應(yīng)布置在主軸前下方靠近進(jìn)給箱處。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，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》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)，為簡化工藝變速傳動系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過 2～ 3種模數(shù)。主傳動系統(tǒng)中主軸及傳動件的尺寸，主要是根據(jù)它所傳遞的扭矩大小來決定，扭矩大，結(jié)構(gòu)尺寸就大；扭矩小，則結(jié)構(gòu)尺寸就可縮小。按傳遞全部功率時的轉(zhuǎn)速中的最低轉(zhuǎn)速進(jìn)行計算，即可得出該傳動件需要傳遞的最大扭矩。 主軸計算轉(zhuǎn)速 jn 是主軸傳遞全功率 (此時電動機(jī)為滿載 )時的最低轉(zhuǎn)速，從這一轉(zhuǎn)速起至主軸最高轉(zhuǎn)速間所有轉(zhuǎn)速都能夠傳遞全部功率，而扭矩則隨轉(zhuǎn)速的增加 而減少，此為恒功率工作范圍；低于主軸計算轉(zhuǎn)速的各級轉(zhuǎn)速所能傳遞的扭矩與計算轉(zhuǎn)速下的扭矩相等，它是該機(jī)床的最大傳遞扭矩 (功率則隨轉(zhuǎn)速的降低而減少 )，此為恒扭矩工作范圍。在轉(zhuǎn)速圖上以黑點(diǎn)表示。當(dāng)主軸的計算轉(zhuǎn)速確定后，就可以從轉(zhuǎn)速圖上確定傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。一般可先找出該傳動軸共有幾級實際工作轉(zhuǎn)速，再找出其中能夠傳遞全功率時的那幾級轉(zhuǎn)速，最后確定能夠傳遞全功率時的最低轉(zhuǎn)速，即為該傳動軸的計算轉(zhuǎn) 速。此時， III 軸若經(jīng)齒輪副 22:86 傳動主軸，它只有在 500— 1000 轉(zhuǎn)／分轉(zhuǎn)速時才能傳遞全功率；若經(jīng)齒輪副 72:36 傳動主軸， 180～1000 轉(zhuǎn)／分的轉(zhuǎn)速都傳遞全功率，因此，其最低轉(zhuǎn)速 180 轉(zhuǎn)／分即為Ⅳ軸的計算轉(zhuǎn)速。據(jù)此，可以確定各軸的計算轉(zhuǎn)速如下： 軸序號 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 主軸 計 算 轉(zhuǎn) 速(r/min) 1000 500 180 125 最小齒輪的計算轉(zhuǎn)速如下： 軸序號及最小齒輪齒數(shù) 1（ 24） 2（ 22） 3（ 22） 主軸 計 算 轉(zhuǎn) 速（ r/min） 1000 500 500 125 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計 第 25 頁 共 35 頁 各軸和齒輪的傳遞功率 總???PPi 其中 總? 由電機(jī)到該傳動件個傳動副的效率相乘，但不乘入該軸承的效率，由機(jī)床設(shè)計手冊 可以查出， 皮帶? ， 輪? ，計算各軸的傳遞功率 。 ： )(902 3)4824(2 )( 21 mmmzzd ?????????? ； )(1262 3)6222( mmd ?????????? ； )(1622 3)8622( mmd V ????????? ； 由公式 )10~5( ?? mm mb ?? 得： ① Ⅰ軸主動輪齒輪 mmb ???? ； ② Ⅱ軸 主動輪 齒輪 mmb 30310 ???? ； ③ Ⅲ軸 主動輪 齒輪 mmb 30???? 一般一對嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計上，應(yīng)主動輪比從動輪齒寬大 ： 計算公式 bm YYKT SaFaF 12?? 1． 校核 a 傳動組齒輪 校核齒數(shù)為 24 的即可，確定各項參數(shù) 陜西理工學(xué)院課程設(shè)計 第 28 頁 共 35 頁⑴ kWPP ???? ,n=1000r/min, ⑵確定動載系數(shù)： smdnv /100060 100060100060 ?? ????? ?? 齒輪精度為 7級，由《機(jī)械設(shè)計》查得使用系數(shù) ?vK ⑶ mmb 25? ⑷ 確定齒向載荷分配系數(shù) :取齒寬系數(shù) 1?d? 非對稱 ? ?2 2 31 .1 2 0 .1 8 1 0 .6 0 .2 3 1 0H d dKb? ?? ?? ? ? ? ? )( 3 ??????? ? )25/(25/ ???hb ,查《機(jī)械設(shè)計》得 ??FK ⑸確定齒間載荷分配系數(shù) : NdTFt 226660 4 ????? mmNb FK tA / ???? 由于是直齒輪，則 1?? ?? FH KK ⑹ 確定動載系數(shù) : ?????? ?? HFvA KKKKK ⑺ 查表得 ?FaY ?SaF ⑻ 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 aFE Mp540?? 。 校核 b 傳動組齒輪和 c 傳動組齒輪同上 ,可得取得合適 . （ 1）主軸前軸頸直徑 1D 的選取 一般按機(jī)床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑，由參數(shù)表選取。主軸后軸頸直徑 2D = 1D =81mm， 取 2D =81mm。銑床主軸內(nèi)孔可通過拉桿來拉緊刀桿。根據(jù)經(jīng)驗公式可知： d=(50%～ 60%) 2D =(35～ 42)mm,此處取 d=35mm, 1dD=. 當(dāng)1dD小于 時 ， 空心主軸的剛度幾乎等于實心主軸的剛度，等于 時，空心主軸的剛度為實心主軸的 90%，小于 時，空心主軸的剛度急劇下降，所以 d=35mm 是合適的。它主要取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的形式和尺寸，有結(jié)構(gòu)設(shè)計確定。此處我們選 a為 100mm. （ 4）主軸主要支承間跨距 L 的確定 合理確定主軸主要支承間的跨距 L，是獲得主軸部件最大靜剛度的重要條件之一。因此存在一個最佳跨距 0L ，在該跨距時，因主軸彎曲變形和支承變形引起主軸前軸端的總位移量為最小。軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩，軸肩處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，而且軸肩過多也不利于裝配，因此，軸肩定位多用于軸向力較大的場合， 套筒定位因為不影響軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸上兩個零件之間的定位。 軸端擋圈適用于 固定軸端零件，可以承受較大的軸向力。 圓螺母定位可承受大的軸向力，但軸上螺紋處有較大的應(yīng)力集中，故一般用于固定軸端的零件，當(dāng)軸上零件間距離較大不宜使用套筒定位時，也常采用圓螺母定位。常用的周向定位零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等，其中緊定螺釘只用在傳力不大之處。軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： T TTW? ? []T?? () 9550PT n? () 316T DW ?? () []T? — 需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 aMP 。 ．主軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭 轉(zhuǎn)角 ? 表示。 （ 1） 一軸：一軸的前后端與箱體外壁配合，配合處傳動軸的軸頸是 30mm，同時軸也不會承受軸向力故也選用深溝球軸承，型號： 6206 （ 2） 二軸：二軸與一軸相似，但是由于工作過程之中傳動可能有誤差，二軸會受軸向力，因此二軸與外幣配合采用圓錐滾子軸承， 型號： 30206. （ 3） 三軸：三軸與外壁配合處采用圓錐滾子軸承，型號： 30208. （ 4） 主軸：主軸是傳動系中最為關(guān)鍵的部分，因此應(yīng)該合理的選擇軸承。 (2)潤滑系統(tǒng)盡可能自動化，工作可靠，以減輕勞動強(qiáng)度。 (4)摩擦面的潤滑油量必要時應(yīng)能調(diào)節(jié)，以保證被潤滑零件正常工作。 潤滑劑的選擇 機(jī)床上常用潤滑劑有兩種：潤滑脂和潤滑油。在機(jī)床上主要應(yīng)用鈣基潤滑脂，其特點(diǎn)是粘度較大，有耐水性，熔點(diǎn)低，一般應(yīng)用于工作溫度不超過 60oC的摩擦表面；用在外表面及垂直表面也不易流失，密封簡單。 （ 2）潤滑油 潤滑油通常指各種礦物油，其物理和化學(xué)性能比較穩(wěn)定。潤滑油的主要特性是粘度，通常是用運(yùn)動粘度或相對粘度來表示。通常潤滑油的粘度可根據(jù)主軸前軸 頸 d(毫米 )和主軸最高轉(zhuǎn)速 maxn (轉(zhuǎn)／分 )的乘積教 d 選擇使用潤滑油應(yīng)考慮的因素： (1)相對運(yùn)動速度。 (2)單位面積上的壓力越大，選 用的潤滑油粘度應(yīng)越大。 (3)工作溫度高時，應(yīng)選用粘度較大的潤滑油，以免由于溫度的升高使粘度降低。當(dāng)濺油齒輪或濺油圓盤的圓周速度適宜時，還能形成油霧，油霧中的細(xì)小油珠會落到各摩擦面的間隙中進(jìn)行潤滑。但這種方式需在一定的條件下才能有效地工作，即濺油齒輪或濺油盤的圓周速度不能太大或太小。 （ 3）滴油潤滑 采用油杯或絨線間斷的供少量的潤滑油。這種方法主要用于需要油量不大的地方。油霧 潤滑的阻力小，散熱性好，是一種很好的潤滑方法。這種方法主要用于轉(zhuǎn)速很高的主軸組件的軸承潤滑。 在這個累死人不償命的過程中， 然而， 親自著手一個 自己的設(shè)計成果， 還是很舒暢的， 漫漫回味這 六 周的心路歷程，一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消．雖然這是我剛學(xué)會走完的第一步，也是人生的一點(diǎn)小小的勝利，然而它令我感到自己成熟的許多，另我有了一中＂ 柳暗花明又一村 ＂的感悟． 我的課程設(shè)計 一直是在 王燕燕老師 的悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的。并且在整個畢業(yè)設(shè)計過程中， 他 不斷對我得到的結(jié)論進(jìn)行總結(jié)，并提出新的問題，使得我的設(shè)計課題能夠深入 地進(jìn)行下去，也使我接觸到了許多理論和實際上的新問題，使我做了許多有益的思考。 通過課程設(shè)計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心，細(xì)致．這次課程設(shè)計使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練．短短 六 周是課程設(shè)計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識能力是如此的不足，幾年來的學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會用． 我需要學(xué)習(xí)的東西還