普通車床主軸變速箱課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、<p><b>　　1.概述</b></p><p>　　1.1機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　機(jī)床課程設(shè)計(jì)，是在金屬切削機(jī)床課程之后進(jìn)行的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過(guò)機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機(jī)械制圖，零件計(jì)算，編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，

2、樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。</p><p>　　1.2車床的規(guī)格系列和用處</p><p>　　普通機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對(duì)這些基本知識(shí)和資料作些簡(jiǎn)要介紹。本次設(shè)計(jì)的是普通車床主軸變速箱。</p><p>　　1.3 操作性能要求</p><p&g

3、t;　　1）具有皮帶輪卸荷裝置</p><p>　　2）主軸的變速由變速手柄，和滑移齒輪完成</p><p><b>　　2.參數(shù)的擬定</b></p><p><b>　　2.1 確定公比</b></p><p>　　主軸最高轉(zhuǎn)速為：1400rmp,最低為：31.5rpm 。級(jí)數(shù)z=12</

4、p><p>　　取為標(biāo)準(zhǔn)公比：=1.41</p><p>　　2.2 主電機(jī)選擇</p><p>　　合理的確定電機(jī)功率N，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。</p><p>　　已知電動(dòng)機(jī)的功率是3.0KW，根據(jù)《車床設(shè)計(jì)手冊(cè)》選Y90L-4，額定功率3.0，滿載轉(zhuǎn)速1400 ，最大額定轉(zhuǎn)距2.3

5、。</p><p><b>　　3.傳動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 主傳動(dòng)方案擬定</p><p>　　傳動(dòng)方案有多種，傳動(dòng)型式更是眾多，比如：傳動(dòng)型式上有集中傳動(dòng)，分離傳動(dòng)；擴(kuò)大變速范圍可用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動(dòng)等型式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。</p><

6、;p>　　顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用集中傳動(dòng)型式的主軸變速箱。</p><p>　　3.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇</p><p>　　結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有用的方法，但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效。</p><p>　　3.2.1 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組

7、中傳動(dòng)副的數(shù)目</p><p>　　級(jí)數(shù)為Z的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有、、……個(gè)傳動(dòng)副。即</p><p>　　本設(shè)計(jì)中傳動(dòng)級(jí)數(shù)為Z=12。傳動(dòng)副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，可以有三種方案： </p><p>　　12=3×2×2；12=2×3×2；12=2×2×3；</p

8、><p>　　3.2.2 傳動(dòng)式的擬定</p><p>　　12級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能以及一個(gè)“前多后少”的原則。故離電動(dòng)機(jī)近的傳動(dòng)組的傳動(dòng)副個(gè)數(shù)最好高于后面的傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)。</p><p>　　主軸對(duì)加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副常選用2。</

9、p><p>　　綜上所述，傳動(dòng)式為12=3×2×2。</p><p>　　3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定</p><p>　　對(duì)于12=3×2×2傳動(dòng)式，有6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為：</p><p>　　， ， ，</p><p><b>　　本次設(shè)計(jì)

10、選的方案。</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)速圖的擬定</b></p><p><b>　　圖1轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b>　　4. 傳動(dòng)件的估算</b></p><p>　　4.1 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算</p><p>　　

11、三角帶傳動(dòng)中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。</p><p>　　(1)選擇三角帶的型號(hào)</p><p>　　根據(jù)公式Pca=Ka×P=1.1×3.0=3.30</p><p>　　式中P---電動(dòng)機(jī)額定功率，--工作情況系數(shù)

12、 </p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》選擇A型帶，尺寸參數(shù)為B=80mm，=11mm，h=10，。</p><p>　　(2)確定帶輪的計(jì)算直徑，</p><p>　　帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過(guò)小，即。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-3，8-6取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=126。</p><p>　　由公式

13、 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取0.02。</p><p>　　所以，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圓整為250mm。</p><p>　　(3)確定三角帶速度按公式 </p><p><b>　　(

14、4)初定中心距</b></p><p>　　帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選取： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 取=600mm.</p><p>　　(5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 </p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 </p><p>　　(6)驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù)</p&

15、gt;<p><b>　　，符合要求。 </b></p><p>　　(7)確定實(shí)際中心距</p><p>　　(8)驗(yàn)算小帶輪包角</p><p>　　，主動(dòng)輪上包角合適。</p><p>　　(9)確定三角帶根數(shù)</p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式8-22得</p>

16、;<p><b>　　傳動(dòng)比</b></p><p>　　查表8-4b，8-4a 得= 0.17KW,= 1.92KW</p><p>　　查表8-5，=0.98；查表8-2，=1.01</p><p><b>　　取Z=1根</b></p><p>　　4.2 傳動(dòng)軸的估算<

17、/p><p>　　傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過(guò)大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。</p><p>　　4.2.1 傳動(dòng)軸直徑的估算</p>&l

18、t;p>　　其中：N-該軸傳遞的功率</p><p>　　-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。</p><p>　　-該傳動(dòng)軸每米長(zhǎng)度允許的扭轉(zhuǎn)角。本設(shè)計(jì)主軸取為1.5，其它軸取為1</p><p>　　計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。</p><p><b>

19、;　　取20mm</b></p><p>　　, 取26mm</p><p><b>　　, 取32mm</b></p><p>　　，取為40mm 此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整。</p><p>　　4.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算</p><p>　　4.3.1

20、 齒輪齒數(shù)的確定</p><p>　　當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-6（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4

21、，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。</p><p><b>　　第一組齒輪：</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比： ，, </b></p><p><b>　　查表，齒數(shù)和取72</b></p><p>　　=36，=36，=24，=48，=30，=42 ；</p&g

22、t;<p><b>　　第二組齒輪：</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比：, </b></p><p><b>　　齒數(shù)和取84：</b></p><p>　　=42，=42，=22，=62；</p><p><b>　　第三組齒輪：</b

23、></p><p><b>　　傳動(dòng)比：,</b></p><p><b>　　齒數(shù)和取90：</b></p><p>　　=60，=30，=18，=72，</p><p>　　4.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算</p><p>　　(1)Ⅰ-Ⅱ 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算：<

24、/p><p>　?。榇簖X輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，可根據(jù)轉(zhuǎn)速圖確定）</p><p><b>　　齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：</b></p><p>　　取A=50，由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)：</p><p>　　根據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。</p><p><b>　　取 所以取1.5&

25、lt;/b></p><p>　　(2) Ⅱ-Ⅲ齒輪彎曲疲勞的計(jì)算：</p><p><b>　　齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：</b></p><p>　　取A=100，由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)：</p><p>　　根據(jù)計(jì)算選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，所以取</p><p>　　(3)Ⅲ-Ⅳ 齒輪彎曲疲勞的

26、計(jì)算：</p><p><b>　　齒面點(diǎn)蝕的計(jì)算：，</b></p><p>　　取A=100由中心距A及齒數(shù)計(jì)算出模數(shù)：</p><p>　　根據(jù)計(jì)算選取兩個(gè)中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。</p><p><b>　　取 所以取</b></p><p><b>

27、;　　4.3.3齒寬確定</b></p><p><b>　　由公式得：</b></p><p><b>　　第一套嚙合齒輪</b></p><p><b>　　第二套嚙合齒輪</b></p><p><b>　　第三套嚙合齒輪 </b><

28、;/p><p>　　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)使小齒輪齒寬比相齒合的另一齒輪寬一些。所以：</p><p><b>　　，，，，</b></p><p>　　4.3.4 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，但考慮到加工問(wèn)題，現(xiàn)敲定把

29、齒輪全做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　5. 動(dòng)力設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　5.1主軸剛度驗(yàn)算</b></p><p>　　5.1.1 選定前端懸伸量C</p><p>　　參考《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》P121，根據(jù)主軸端部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的型式和尺寸，這里選定C

30、=120mm.</p><p>　　5.1.2 主軸支承跨距L的確定</p><p>　　一般最佳跨距 ，考慮到結(jié)構(gòu)以及支承剛度因磨損會(huì)不斷降低，應(yīng)取跨距L比最佳支承跨距大一些，再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=600mm。</p><p>　　5.1.3 計(jì)算C點(diǎn)撓度</p><p>　　1）周向切削力的計(jì)算</p><p

31、>　　其中,最大工作直徑400mm</p><p><b>　　故，故。</b></p><p><b>　　2）驅(qū)動(dòng)力Q的計(jì)算</b></p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　所以</b></p><

32、;p><b>　　3）軸承剛度的計(jì)算</b></p><p>　　這里選用4382900系列雙列圓柱子滾子軸承</p><p><b>　　根據(jù)求得：</b></p><p>　　4）確定彈性模量，慣性距I；；和長(zhǎng)度。</p><p>　?、佥S的材料選用40Cr，查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P6，有

33、</p><p>　　②主軸的慣性距I為：</p><p>　　主軸C段的慣性距Ic可近似地算：</p><p>　?、矍邢髁的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離S=C+W，對(duì)于普通車床，W=0.4H，（H是車床中心高，設(shè)H=200mm)。</p><p><b>　　則：</b></p><p>　

34、?、芨鶕?jù)齒輪、軸承寬度以及結(jié)構(gòu)需要，取b=60mm</p><p>　?、萦?jì)算切削力P作用在S點(diǎn)引起主軸前端C點(diǎn)的撓度</p><p>　　代入數(shù)據(jù)并計(jì)算得=0.1299mm。</p><p>　?、抻?jì)算驅(qū)動(dòng)力Q作用在兩支承之間時(shí)，主軸前端C點(diǎn)子的撓度</p><p>　　計(jì)算得：=-0.0026mm</p><p>

35、　　⑦求主軸前端C點(diǎn)的終合撓度</p><p>　　水平坐標(biāo)Y軸上的分量代數(shù)和為</p><p>　　，計(jì)算得：=0.0297mm.。綜合撓度。綜合撓度方向角，又。因?yàn)椋源溯S滿足要求。</p><p><b>　　5.2 齒輪校驗(yàn)</b></p><p>　　在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)

36、最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪3，齒輪9，齒輪13這三個(gè)齒輪。</p><p>　　齒輪13的齒數(shù)為18，模數(shù)為2.5，齒輪的應(yīng)力：</p><p>　　1）接觸應(yīng)力： </p><p>　　u----大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比；</p><p>　　---齒向載荷分布系數(shù)；----動(dòng)載荷系數(shù)

37、；----工況系數(shù)；----壽命系數(shù)</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-4及圖10-13及表10-2分布得</p><p>　　假定齒輪工作壽命是48000h，故應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-18得，所以：</p><p><b>　　彎曲應(yīng)力：</b></p><

38、p>　　查《金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》有Y=0.378，代入公式求得：=58.7Mpa </p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖10-21e,齒輪的材產(chǎn)選，大齒輪、小齒輪的硬度為60HRC，故有，從圖10-21e讀出。因?yàn)椋?lt;/p><p>　　，故滿足要求，另外兩齒輪計(jì)算方法如上，均符合要求。</p><p><b>　　5.3軸承的校驗(yàn)</

39、b></p><p>　　Ⅰ軸選用的是角接觸軸承7206 其基本額定負(fù)荷為30.5KN</p><p>　　由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值所以齒輪越小越靠近軸承，對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì)Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。</p><p>　　齒輪的直徑 </p><p>　?、褫S傳遞的轉(zhuǎn)矩 </p

40、><p><b>　　Nm</b></p><p>　　齒輪受力 N</p><p>　　根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p>

41、<p>　　因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按《機(jī)械設(shè)計(jì)》表10-5查得</p><p>　　為1.2到1.8，取，則有：</p><p><b>　　N </b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　軸承的壽命 因?yàn)?，所以按軸承1的受力大小

42、計(jì)算：</p><p><b>　　h</b></p><p>　　故該軸承能滿足要求。</p><p><b>　　6.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明</b></p><p>　　6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案</p><p>　　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

43、輪、齒輪等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制，一般只畫展開圖。</p><p><b>　　如下圖所示：</b></p><p><b>　　圖2展開圖</b></p><p>　　6.2 展開圖及其布置</p>&

44、lt;p>　　展開圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個(gè)平面上。</p><p>　　I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級(jí)變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，負(fù)責(zé)齒輪無(wú)法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右

45、邊接通得到三級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過(guò)空心軸中的拉桿來(lái)操縱離合器的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。</p><p>　　6.3 齒輪塊設(shè)計(jì)</p><p>　　齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說(shuō)，作用在一個(gè)齒輪上的

46、載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引起振動(dòng)和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問(wèn)題。</p><p>　　齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素：</p><p>　　是固定齒輪還是滑移齒輪；</p><p>　　移動(dòng)滑移齒輪的方法；</p><p>　　齒輪

47、精度和加工方法；</p><p>　　變速箱中齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大6dB。</p><p>　　工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(jí)。</p><p>　　為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都要選用較

48、高的精度。大都是用7—6—6，圓周速度很低的，才選8—7—7。如果噪聲要求很嚴(yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選6—5—5。當(dāng)精度從7—6—6提高到6—5—5時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。</p><p>　　不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。</p><p>　　8級(jí)精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。</p><p>　　7級(jí)精度齒輪，用較高精度滾

49、齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的7級(jí)齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于7，或者淬火后在衍齒。</p><p>　　6級(jí)精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒輪，必須磨齒才能達(dá)到6級(jí)。</p><p>　　機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。</p><p><b>　　6.4其他問(wèn)題</b><

50、/p><p>　　滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應(yīng)予注意。</p><p>　　選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機(jī)械加工時(shí)的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。</p><p>　　齒輪磨齒時(shí)，要求有較大的空刀（砂輪）距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的

51、齒輪塊。有時(shí)為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。</p><p>　　要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠。滑移齒輪在軸向位置由操縱機(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配時(shí)最后調(diào)整確定。</p><p>　　6.5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正

52、常工作。</p><p>　　首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過(guò)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；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問(wèn)題。</p><p>　　傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專門加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無(wú)困難。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵

53、軸。</p><p>　　花鍵軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。</p><p>　　軸的部分長(zhǎng)度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時(shí)的過(guò)濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為65～85。</p><p>　　機(jī)床傳動(dòng)軸常采用的滾動(dòng)軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對(duì)軸的剛度、支撐

54、孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時(shí)在沒(méi)有軸向力時(shí)，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號(hào)和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。</p><p>　　同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時(shí)加工幾個(gè)同心孔的工藝

55、。下面分析幾種鏜孔方式：對(duì)于支撐跨距長(zhǎng)的箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進(jìn)刀）伸進(jìn)鏜桿，同時(shí)加工各孔；對(duì)中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免。</p><p>　　既要滿足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來(lái)達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。</p><p>　　兩孔間的最小壁厚，不得小于5～10，以免加

56、工時(shí)孔變形。</p><p>　　花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個(gè)應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。</p><p>　　一般傳動(dòng)軸上軸承選用級(jí)精度。</p><p>　　傳動(dòng)軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動(dòng)件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對(duì)受軸向力的軸，其軸向定位就更重要。</p><p>　　回轉(zhuǎn)的軸

57、向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時(shí)應(yīng)注意：</p><p>　　軸的長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問(wèn)題，宜由一端定位。</p><p>　　軸承的間隙是否需要調(diào)整。</p><p>　　整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)整。</p><p>　　在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。</p><p>　　加

58、工和裝配的工藝性等。</p><p>　　6.6 主軸組件設(shè)計(jì)</p><p>　　主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件（車床）或者刀具（銑床、鉆床等）的主軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量（加工精度和表面粗糙度），設(shè)計(jì)時(shí)主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個(gè)方面考慮。</p><p>　　6.6.1 各部分尺寸的選擇&l

59、t;/p><p>　　主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。</p><p><b>　　內(nèi)孔直徑</b></p><p>　　車床主軸由于要通過(guò)棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過(guò)卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢(shì)。</p><p><

60、;b>　　軸頸直徑</b></p><p>　　前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。</p><p><b>　　前錐孔直徑</b></p><p>　　前錐孔用來(lái)裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。</p><p><b>

61、;　　支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度</b></p><p>　　為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長(zhǎng)度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇?，一般推薦取： =3～5，跨距小時(shí)，軸承變形對(duì)軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)，應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值。</p><p>　　跨距的大小，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。</p><p>

62、;　　6.6.2 主軸軸承</p><p><b>　　1）軸承類型選擇</b></p><p>　　主軸前軸承有兩種常用的類型：</p><p>　　雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。</p><p>　　與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種

63、：</p><p>　　600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。</p><p>　　推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。</p><p>　　向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于

64、高速輕載的機(jī)床。</p><p><b>　　2）軸承的配置</b></p><p>　　大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個(gè)支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以用兩個(gè)支撐的主要支撐，第三個(gè)為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較

65、大的游隙（約0.03～0.07），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。</p><p>　　軸承配置時(shí)，除選擇軸承的類型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。</p><p>　　在配置軸承時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：</p><p>

66、;　　每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受經(jīng)向力。</p><p>　　兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。</p><p>　　徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都由機(jī)床支撐件承受。</p><p>　　3）軸承的精度和配合</p><p>　　主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。前軸承的誤差對(duì)主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承

67、選擇高一級(jí)。</p><p>　　普通精度級(jí)機(jī)床的主軸，前軸承的選或級(jí)，后軸承選或級(jí)。選擇軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過(guò)渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會(huì)反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。</p><

68、p><b>　　軸承間隙的調(diào)整</b></p><p>　　為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過(guò)大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒(méi)有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會(huì)增大，軸承壽命將因此而降低。</p><p>　　軸承間隙的調(diào)整量，

69、應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對(duì)外圈可以移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動(dòng)時(shí)，由于1：12的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。</p><p>　　其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問(wèn)題。特別要注意：調(diào)整落幕的端面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個(gè)端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時(shí)可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長(zhǎng)，誤差的影響越小。</p><p>　　螺

70、母端面對(duì)螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡(jiǎn)兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。</p><p>　　6.6.3 主軸與齒輪的連接</p><p>　　齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面（錐度一般取1：15左右）。錐面配合對(duì)中性好，但加工較難。平鍵一般用一個(gè)或者兩個(gè)（相隔180度布置），兩國(guó)特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問(wèn)題

71、。</p><p>　　6.6.4 潤(rùn)滑與密封</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。</p><p>　　主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種：</p><p>　　1）堵——加密封裝置防止油外流。</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式

72、的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留0.1～0.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。</p><p>　　在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。</p><p>

73、　　2）疏導(dǎo)——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱?lt;/p><p>　　6.6.5 其他問(wèn)題</p><p>　　主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。</p><p>　　當(dāng)后支承采用推力軸承時(shí)，推力軸承承受著前向后的軸向力，推力軸承緊靠在孔的內(nèi)端面，所以，內(nèi)端面需要加工，端面和孔有較高的垂直度要求，否則將影響主

74、軸的回轉(zhuǎn)精度。支承孔如果直接開在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。為此，可以加一個(gè)杯形套孔解決，套孔單獨(dú)在車床上加工，保證高的端面與孔德垂直度。</p><p>　　主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結(jié)構(gòu)等。各種牌號(hào)鋼材的彈性模量基本一樣，對(duì)剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機(jī)床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用或其他合金鋼。主軸頭部需要淬火，硬度為50～55。其他部分處理后，調(diào)整硬度為220～2

75、50。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)市場(chǎng)，社會(huì)和人們對(duì)機(jī)床的需要所進(jìn)行的構(gòu)思，計(jì)算，試驗(yàn)，選擇方案，確定尺寸，繪制圖紙以及編制技術(shù)文件等一系列創(chuàng)造性活動(dòng)的總稱，是機(jī)床產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的必要前提，是產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)的好壞，直接影響其成本，質(zhì)量，研制周期及市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。本文的設(shè)計(jì)主要是從車床

76、主軸箱的角度入手，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品在給定的數(shù)值要求下達(dá)到最合理的經(jīng)濟(jì)和性能。</p><p>　　本次的課程設(shè)計(jì)是在反復(fù)的修改中完成的，鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力得到了強(qiáng)化. 在設(shè)計(jì)當(dāng)中，我也遇到了一些問(wèn)題，比如在有些設(shè)計(jì)部分并沒(méi)有完全嚴(yán)格計(jì)算，參考的一些普遍車床的數(shù)據(jù)在保證安全可靠的基礎(chǔ)上做到了盡量滿足工藝要求。在此過(guò)程中不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

77、和解決問(wèn)題，使我加深了對(duì)大學(xué)所學(xué)課程理解、綜合應(yīng)用并得到進(jìn)一步的鞏固，設(shè)計(jì)過(guò)程培養(yǎng)了我認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度，這對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作都有積極的意義，也會(huì)是我大學(xué)積累的一筆非常寶貴的財(cái)富。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 周開勤主編. 機(jī)械零件手冊(cè).高等教育出版社. 2001</p><p>　　[2] 曹玉榜 易

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