綜合課程設(shè)計--臥式升降臺銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　機械制造裝備課程設(shè)計項目總結(jié)報告</p><p>　　題 目：工作臺面積320×1250mm2 臥式升降臺銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　院 （系） 機電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　學(xué) 生

2、 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　班 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　填報日期

3、 2014年12月10 </p><p>　　機械制造裝備課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.項目背景分析</b></p><p>　　1.1. 綜合課程設(shè)計II的目的</p><p>　　

4、1.2.金屬切削機床在國內(nèi)外發(fā)展趨勢</p><p>　　2. 研究計劃要點與執(zhí)行情況</p><p><b>　　2.1.設(shè)計任務(wù)</b></p><p><b>　　2.2.進度安排</b></p><p>　　3. 項目關(guān)鍵技術(shù)的解決</p><p>　　4.

5、 具體研究內(nèi)容與技術(shù)實現(xiàn)</p><p>　　4.1. 機床的規(guī)格及用途</p><p>　　4.2. 運動設(shè)計</p><p><b>　　1.確定極限轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　2.確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式：</p><p><b>　　3.繪制轉(zhuǎn)速圖：</b>&

6、lt;/p><p><b>　　4.繪制傳動系統(tǒng)圖</b></p><p>　　1）確定變速組齒輪傳動副的齒數(shù)</p><p>　　2）核算主軸轉(zhuǎn)速誤差</p><p>　　4.3. 動力設(shè)計</p><p>　　1.傳動件的計算轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　2

7、.傳動軸直徑初定</b></p><p>　　3.主軸軸頸直徑的確定</p><p>　　4.齒輪模數(shù)的初步計算</p><p>　　4.4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　4.5. 零件的驗算</p><p>　　1直齒圓柱齒輪的應(yīng)力計算</p><p><b>　　

8、2齒輪精度的確定</b></p><p>　　3傳動軸的彎曲剛度驗算</p><p>　　4主軸主件靜剛度驗算</p><p>　　5. 存在的問題與分析</p><p>　　6. 技術(shù)指標(biāo)分析</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>

9、;<b>　　1. 項目背景分析</b></p><p>　　綜合課程設(shè)計II的目的</p><p>　　機床課程設(shè)計，是在金屬切削機床課程之后進行的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使學(xué)生在擬定傳送和變速的結(jié)構(gòu)方案中，得到設(shè)計構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思

10、想，掌握基本的設(shè)計方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。</p><p>　　金屬切削機床在國內(nèi)外發(fā)展趨勢</p><p>　　機床作為加工的母機，總是要保證和提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，隨著科技的不斷進步，各種機床也相應(yīng)地不斷發(fā)展與更新，如性能參數(shù)的提高、功能的擴大、切削功率的加大，自動化程度的提高，機床動態(tài)性能的不斷改善，加工精度的不斷提高，基礎(chǔ)元件的不斷創(chuàng)新，控制系統(tǒng)的更

11、新等等。</p><p>　　我國機床工業(yè)的發(fā)展趨勢：根據(jù)機床工具工業(yè)局對振興我國機床工業(yè)的設(shè)想，要在以后相當(dāng)長時期內(nèi)限制和壓縮落后機床的生產(chǎn)，要化大力氣發(fā)展高性能、高效率、高水平的適合國民經(jīng)濟需要的“高檔”產(chǎn)品，改善機床品種的構(gòu)成比。重點發(fā)展機、電、儀結(jié)合的產(chǎn)品。注意在沖壓、電加工、激光、等離子加工中應(yīng)用數(shù)控技術(shù)。</p><p>　　國外機床工業(yè)的發(fā)展，特別講究機床的精度、效率，講究機

12、床制造工藝技術(shù)水平，試驗分析與理論研究。從七十年代以來，國外已普遍推廣使用數(shù)控機床。日本和美國已建成柔性自動化生產(chǎn)車間和柔性自動化工廠，整個機床制造的技術(shù)水平和自動檢測控制技術(shù)已有大幅度提高。</p><p>　　2. 研究計劃要點與執(zhí)行情況</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　機械制造及其自動化專業(yè)的“綜合課程設(shè)

13、計II”，是以車床和銑床主傳動系統(tǒng)設(shè)計為內(nèi)容，每個學(xué)生設(shè)計參數(shù)不同，完成展開圖和截面圖各一張及相關(guān)計算和文件和項目結(jié)題報告。</p><p><b>　　（1）設(shè)計內(nèi)容要求</b></p><p>　　圖紙工作量：畫兩張圖。其中：</p><p>　　開展圖（A0）：軸系展開圖。其中摩擦離合器、制動和潤滑不要求畫，但要求掌握；操縱機構(gòu)只畫一個變

14、速手柄。</p><p>　　截面圖（A1）：畫剖面軸系布置示意圖（包括截面外型及尺寸、車床標(biāo)中心高）。</p><p>　?。?）標(biāo)注： 中心距、 配合尺寸、定位尺寸、中心高（車床）、外型尺寸。</p><p>　?。?）標(biāo)題欄和明細欄</p><p>　　不設(shè)明細表，件號采用流水號（1，2，3，…）標(biāo)注，標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)準(zhǔn)直接標(biāo)在圖紙上（件號下

15、面）；</p><p>　　標(biāo)題欄采用標(biāo)準(zhǔn)裝配圖的標(biāo)題欄（180×56），其中，圖號：KS01（表示：課設(shè)01 號圖紙）；單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)；圖名：主傳動系統(tǒng)裝配圖。</p><p>　?。?）主軸端部結(jié)構(gòu)要按標(biāo)準(zhǔn)畫。</p><p>　?。?）按模板編寫《項目總結(jié)報告》，相關(guān)設(shè)計計算內(nèi)容，寫到“具體研究內(nèi)容與技術(shù)實現(xiàn)”項中。要求驗算：一對齒輪，小齒輪驗

16、算接觸彎曲強度，大齒輪驗算接觸彎曲強度，一根傳動軸，主軸按兩支撐計算。</p><p><b>　　進度安排</b></p><p><b>　　一、運動設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)給定設(shè)備的用途規(guī)格、調(diào)速范圍、極限轉(zhuǎn)速的、公比和功率要求，擬定傳動方案，確定傳動系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖。</p><p&

17、gt;<b>　　二、動力設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)功率和速度，選擇電機型號，確定各傳動件計算轉(zhuǎn)速，初算傳動件尺寸、繪制裝配圖草圖，驗算傳動件的應(yīng)力、剛度、壽命等參數(shù)。 </p><p><b>　　三、結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　繪制主傳動系統(tǒng)展開圖和截面圖，完成傳動件、箱體、操縱機構(gòu)零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計

18、。</p><p>　　完成相關(guān)技術(shù)文檔，形成項目總結(jié)報告。</p><p>　　3. 項目關(guān)鍵技術(shù)的解決</p><p>　　減速箱內(nèi)各級減速比分配、齒輪模數(shù)齒數(shù)齒寬的選取和機床功率的計算為本次設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容，解決以上問題可以完成機床基本功能的實現(xiàn)以及機床正常運行的保證。</p><p>　　同時主軸箱內(nèi)傳動件的空間布置是極其重要的問題之

19、一，變速箱內(nèi)各傳動軸的空間布置首先要滿足機床總體布局對變速箱的形狀和尺寸的限制，還要考慮各軸受力情況，裝配調(diào)整的操縱維修的方便。其中齒輪的布置與排列是否合理將直接影響主軸箱的尺寸大小、結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可能性以及變速操縱的方便性。主軸傳動件的合理布置也很重要。合理布置傳動件在主軸上的軸向位置，可以改善主軸的受力情況，減小主軸變形，提高主軸的抗振性。</p><p>　　4. 具體研究內(nèi)容與技術(shù)實現(xiàn)</p>

20、<p>　　4.1. 機床的規(guī)格及用途</p><p>　　通用機床，加工范圍廣泛，用于各種圓柱銑刀、盤銑刀、成型銑刀、端銑刀、角度銑刀等來銑削各種斜面、成型表面、溝槽及齒輪、螺旋槽等。參數(shù)如下：</p><p>　　4.2. 運動設(shè)計</p><p><b>　　1.確定極限轉(zhuǎn)速：</b></p><p>

21、;　　由已知設(shè)計要求，車床的主軸最小轉(zhuǎn)速是,主軸轉(zhuǎn)速級數(shù),公比，故可得出,。</p><p>　　根據(jù)已知的公比、最小轉(zhuǎn)速和級數(shù)計算最大轉(zhuǎn)速和各級轉(zhuǎn)速，查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列得到各級轉(zhuǎn)速分別為：28、40、56、80、112、160、224、315、450、630、900和1250。</p><p>　　2.確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式：</p><p>　　根據(jù)傳動副“前多后少”的原則

22、，選擇主軸轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)式。根據(jù)級數(shù)要求，需要有一組重復(fù)的轉(zhuǎn)速。故其轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)式及級比指數(shù)為，符合要求。</p><p>　　則系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖：</p><p><b>　　3.繪制轉(zhuǎn)速圖：</b></p><p><b>　　選定電動機</b></p><p>　　銑床為一般金屬切削機床的驅(qū)動，沒有特

23、殊性能要求，所以采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。Y系列電動機高效、節(jié)能、啟動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠。根據(jù)《機床使用設(shè)計手冊》選擇電動機的型號為Y112S-4，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，功率5.5kW。 </p><p><b>　　分配總降速傳動比</b></p><p>　　最后擴大組的級比指數(shù)為6，同

24、時升速和降速都不能超過極限范圍，所以III軸的最低轉(zhuǎn)速只能為112r/min，根據(jù) “前慢后快”的原則II軸的最低轉(zhuǎn)速可以為224r/min或315r/min，選擇較低轉(zhuǎn)速雖然可以減小發(fā)熱和噪聲，但這兩根軸上的齒輪副模數(shù)會略大，所以選擇為315r/min。電機轉(zhuǎn)速為1450r/min，II軸的轉(zhuǎn)速定為630r/min,可選出電機傳入齒輪傳動比。</p><p><b>　　確定傳動軸的軸數(shù)</b&

25、gt;</p><p>　　變速機構(gòu)共需要5個軸。</p><p><b>　　繪制轉(zhuǎn)速圖如下：</b></p><p><b>　　4.繪制傳動系統(tǒng)圖</b></p><p>　　因為零件的參數(shù)尚未確定，先根據(jù)轉(zhuǎn)速圖，按傳動副的傳動比擬定一個主傳動系統(tǒng)草圖如下：</p><p&

26、gt;　　1） 確定變速組齒輪傳動副的齒數(shù)可用計算法或查表法選定齒輪的齒數(shù)</p><p>　　各個變速組雙軸間的齒數(shù)和 的確定</p><p>　　式中： — 同一變速組中的最小傳動比，第一、二變速組，第三變速； — 同一變速組中最小齒輪齒數(shù)，。</p><p>　　由參考文獻【2】表5-1查表選定選定第一變速組的齒數(shù)和為72，小齒輪齒數(shù)分別為24、30、36。

27、第二變速組的齒數(shù)和為80，小齒輪齒數(shù)分別為21、40。第三變速組為避免出現(xiàn)齒輪軸，選擇齒數(shù)和為115，查表得小齒輪的齒數(shù)分別為23和38。</p><p>　　2） 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差</p><p>　　實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不超過 ，即= 。則通過齒輪齒數(shù)計算的實際主軸轉(zhuǎn)速誤差如下表：</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速誤差與規(guī)定值之間的比較</p

28、><p>　　4.3. 動力設(shè)計</p><p>　　零件的計算，需要知道它們的計算轉(zhuǎn)速nj,即參與傳遞全功率的最低轉(zhuǎn)速、傳遞全扭矩的最高轉(zhuǎn)速。各零件的計算轉(zhuǎn)速可從轉(zhuǎn)速圖上按主軸的計算轉(zhuǎn)速確定。</p><p>　　1.傳動件的計算轉(zhuǎn)速</p><p>　　計算轉(zhuǎn)速為主軸或傳動件傳遞全部功率時的最低轉(zhuǎn)速，所以各軸的計算轉(zhuǎn)速和齒輪的計算轉(zhuǎn)速分別如

29、下表</p><p><b>　　各傳動軸計算轉(zhuǎn)速表</b></p><p><b>　　各齒輪計算轉(zhuǎn)速表</b></p><p><b>　　2.傳動軸直徑初定</b></p><p>　　傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式進行概算</p><p>　　式中

30、—傳動軸直徑（mm）；</p><p>　　—該軸傳遞的功率（kW）；</p><p>　　—該軸的計算轉(zhuǎn)速（r/min）；</p><p>　　—該軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角（deg/m），一般傳動軸取 ＝ 0.5°～1°。</p><p><b>　　這里取0.8°。</b></p>

31、;<p>　　則各個軸的初算直徑為</p><p><b>　　I軸</b></p><p><b>　　取為。</b></p><p><b>　　II軸</b></p><p>　　取為?；ㄦI軸尺寸取。</p><p><b>

32、;　　III軸</b></p><p>　　取為?；ㄦI軸尺寸取。</p><p><b>　　IV軸</b></p><p>　　取為?；ㄦI軸尺寸取。</p><p>　　3.主軸軸頸直徑的確定</p><p>　　由參考文獻[1]表3-13查得主軸前軸頸的直徑，取為80mm。后軸頸的

33、直徑。取為65mm。盡量使主軸截面變化要小，外徑尺寸要緩減。銑床主軸內(nèi)孔直徑按銑床主軸端部尺寸標(biāo)準(zhǔn)選取。主軸材料選為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，在主軸端部、錐孔、定心軸頸和定心錐面處進行高頻局部淬火。</p><p>　　4.齒輪模數(shù)的初步計算</p><p>　　同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負荷最重的小齒輪，第一變速組選擇齒輪1計算，第二變速組選擇齒輪6計算，第三變速組選擇齒輪11計算。&

34、lt;/p><p>　　按簡化的接觸疲勞強度公式進行計算：</p><p>　　式中 —按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù)（mm）；</p><p>　　——驅(qū)動電動機功率（ｋＷ）；</p><p>　　——計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速（ｒ／ｍｉｎ）</p><p>　　——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比</p><p&

35、gt;<b>　　——小齒輪齒數(shù)；</b></p><p>　　——齒寬系數(shù)，（Ｂ為齒寬，ｍ為模數(shù)），取＝8；</p><p>　　——許用接觸應(yīng)力（ＭＰａ），一般的機床壽命為6~10年，，齒輪材料為調(diào)質(zhì)45號鋼表面淬火，查得許用接觸應(yīng)力。</p><p>　　則初步計算各個傳動組的齒輪模數(shù)如下：</p><p><

36、;b>　　第一變速組的齒輪1</b></p><p><b>　　第二變速組的齒輪4</b></p><p>　　第三變速組的齒輪10</p><p>　　第四變速組的齒輪15</p><p>　　取第一、第二變速組的模數(shù)相等，便于減少設(shè)備成本，所以模數(shù)m1 m2為2.5mm。第三、第四變速組的齒輪模

37、數(shù)m3、m4選擇為3.0mm。</p><p>　　4.4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　見A0及A1圖紙。</b></p><p>　　4.5. 零件的驗算</p><p>　　1直齒圓柱齒輪的應(yīng)力計算</p><p>　　選擇第四傳動組中的Z23和Z92進行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力進行

38、驗算。</p><p><b>　　接觸應(yīng)力驗算公式為</b></p><p><b>　　彎曲應(yīng)力驗算公式為</b></p><p>　　式中：N——傳遞的額定功率（kW）, ;</p><p>　　Nd——電動機的功率（kW）;</p><p>　　——從電動機到計算齒輪

39、的傳遞效率；</p><p>　　——計算轉(zhuǎn)速（r/min）；</p><p>　　——齒輪模數(shù)（mm）；</p><p><b>　　——齒寬（mm）；</b></p><p><b>　　Z——小齒輪齒數(shù)；</b></p><p>　　u——大齒輪齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)之比；&

40、lt;/p><p><b>　　——壽命系數(shù)：</b></p><p><b>　　——工作期限系數(shù)：</b></p><p>　　T——齒輪在機床工作期限內(nèi)的總工作時間（h） ，對于中型機床的齒輪取。同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為，p 為該變速組的傳動副數(shù)。此處取Ts=15000h，p=2，則T=7500h。<

41、;/p><p>　　——齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min），此處小齒輪為315，大齒輪為 80；</p><p>　　——基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，鋼和鑄鐵件：接觸載荷取，彎曲載荷??；</p><p>　　m—— 疲勞曲線指數(shù)，鋼和鑄鐵件，接觸載荷取m=3，彎曲載荷時，對正火、調(diào)質(zhì)及整體淬硬件取m=6，對表面淬硬（高頻、滲碳、氮化等）取m=9；</p><p>

42、　　此處解得KT=1.95（小）/2.60（大）。</p><p>　　——轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，此處取0.97/0.98；</p><p>　　——功率利用系數(shù)，此處取0.76/1.08；</p><p>　　——材料強化系數(shù)，此處取0.76/0.77；</p><p><b>　　解得。</b></p><

43、;p>　　K3——工作狀況系數(shù)，考慮載荷沖擊的影響，主運動（中等沖擊）取K3=1.2～1.6；</p><p>　　??動載荷系數(shù)，此處取1.1；</p><p>　　??齒向載荷分布系數(shù)，此處取1.05；</p><p>　　Y ??齒形系數(shù)，大齒輪取0.510；</p><p>　　[ ]-許用接觸應(yīng)力（MPa ），查表3-9，

44、[ ]=1370MPa ；</p><p>　　[]-許用彎曲應(yīng)力（MPa ），查表3-9， []=283MPa 。</p><p><b>　　代入式中得</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p>

45、;<p><b>　　2齒輪精度的確定</b></p><p>　　齒輪精度等級的選擇根據(jù)它的用途、圓周速度、載荷狀況和對振動、噪聲、使用壽命等方面的要求確定。</p><p>　　本設(shè)計中齒輪傳遞的速度和功率都不太大，故選用7級精度的圓柱齒輪。</p><p>　　3傳動軸的彎曲剛度驗算</p><p>

46、　　(1)傳動軸III 的彎曲載荷</p><p>　　齒輪傳動軸同時受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動力Qa 和輸出扭矩的齒輪驅(qū)動阻力Qb的作用而產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪時，其嚙合角????20?，齒面摩擦角????5.72?時，其彎曲載荷由下式計算：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　N ——該齒輪傳遞的全功率(

47、kW )，此處取N =5.5kW</p><p>　　m, z——該齒輪的模數(shù)(mm)、齒數(shù)</p><p>　　n——該傳動軸的計算工況轉(zhuǎn)速( r /min )，</p><p>　　——該軸輸入扭矩的齒輪計算轉(zhuǎn)速( r /min )</p><p>　　——該軸輸出扭矩的齒輪計算轉(zhuǎn)速( r /min )</p><p&

48、gt;　　選取III 軸進行彎曲剛度驗算，輸入齒輪選取48，其計算轉(zhuǎn)速為315r/min，輸出齒輪選取21，其計算轉(zhuǎn)速為315r/min，則II 軸的計算工況轉(zhuǎn)速為315r/min。帶入</p><p>　　式（4-8）計算得：</p><p>　　(2)驗算兩支承傳動軸的彎曲變形</p><p>　　齒輪傳動軸的抗彎剛度驗算，包括軸的最大撓度，滾動軸承處及齒輪安裝

49、處的傾角驗算。 其值均應(yīng)小于允許變形量[y]及， 允許變形量見參考文獻 ［6］</p><p><b>　　表3.10-7，得</b></p><p>　　[y ]= (0.01~ 0.03)m= 3 (0.01~ 0.03) =(0.03 ~ 0.09)mm</p><p>　　為了計算上的簡便，可以近似地以該軸的中點撓度代替最大撓度，其最大

50、誤差不超過3%。</p><p>　　若兩支承的齒輪傳動軸為實心的圓形鋼軸，忽略其支承變形，在單在彎曲載荷作用下,其中點撓度為：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　l——兩支承間的跨距(mm)，對于軸III，i=400mm</p><p>　　D——該軸的平均直徑(mm)，本軸的平均直徑D=

51、40mm</p><p>　　——齒輪的工作位置至較近支承點的距離(mm)70 mm；130 mm</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　計算在驅(qū)動力Qa 和驅(qū)動阻力Qb 同時作用下，傳動軸中心的合成撓度，可按余弦定理計算</p><p>　　式中：——被驗算軸的中心合成撓度（mm）<

52、;/p><p>　　——輸入扭矩的齒輪在軸的中點引起的撓度(mm)</p><p>　　——輸出扭矩的齒輪在軸的中點引起的撓度(mm)</p><p>　　??——驅(qū)動力a Q 和阻力b Q 在橫剖面上,兩向量合成時夾角</p><p>　　??——在橫剖面上,被驗算的軸與其前、后傳動軸連心線的夾角，按被驗算的軸的旋轉(zhuǎn)方向計量,由剖面圖上可得=1

53、80o 。嚙合角????20?，齒面磨擦角=5.72 ，得</p><p><b>　　代入式中計算，得</b></p><p><b>　　未滿足要求。</b></p><p>　　傳動軸在支承點A，B 處的傾角 時,可按下式進行近似計算：</p><p><b>　　滿足要求</

54、b></p><p>　　4主軸主件靜剛度驗算</p><p>　　（1）主軸支承跨距 L 的確定</p><p>　　選定前端懸伸量 C，主軸前端的懸伸長度，即從主軸外側(cè)前支撐中點（滾錐軸承及向心推軸承</p><p>　　則是接觸角法線與軸線的交點處）到主軸前端的距離，這里選定 C=75mm。</p><p>

55、;　　一般最佳跨距L0= （2~3）C=140~225mm?？紤]到結(jié)構(gòu)以及支承剛度會因磨損不斷降低，應(yīng)取跨距L比最佳跨距L0大一些。再考慮到結(jié)構(gòu)需要，這里取L=370mm。</p><p>　?。?）計算條件的確定</p><p>　　變形量允許值：驗算主軸軸端的撓度 y0，對普通機床前端撓度的允許值[y0]，目前廣泛使用經(jīng)</p><p>　　驗數(shù)據(jù)為：[y0]&

56、lt;0.0002L（mm），其中 L為主軸兩支撐間的距離（mm）。本設(shè)計中 L=370mm，</p><p>　　故前端撓度的允許值[y0]應(yīng)不大于 0.0740mm。驗算時以此作為是否合格的依據(jù)。</p><p>　?。?）軸組件的靜剛度驗算</p><p><b>　　1.切削力的確定</b></p><p>　　

57、最大圓周切削力須按主軸輸出全功率和最大扭矩確定,其計算公式為： 式（4-18）</p><p>　　式中：——電動機額定功率(kW),此處.</p><p>　　——主傳動系統(tǒng)的總效率,,為各傳動副、軸承的效率,總效率,此處,為方便起見,起</p><p>　　——主軸的計算轉(zhuǎn)速),由前知,主軸的計算轉(zhuǎn)速為.</p><p

58、>　　——計算直徑,對于銑床,為最大端銑刀計算直徑,對于升降臺寬度為的臥式銑床,其端銑刀的計算直徑及寬度分別為,.</p><p><b>　　得</b></p><p>　　驗算主軸組件剛度時,須求出作用在垂直于主軸軸線的平面內(nèi)的最大切削合力.對于升降臺式銑床的銑削力,一般按端銑計算,不妨設(shè)本銑床進給系統(tǒng)的末端傳動副有消隙機構(gòu),應(yīng)采用不對稱順銑,則各切削分力與

59、的比值可大致認為,,.</p><p>　　則,,即與水平面成角,在水平面的投影與成角.</p><p><b>　　3切削力的作用點</b></p><p>　　設(shè)切削力的作用點到主軸前支承的距離為,則</p><p>　　式（4-19） </p><p>

60、;　　式中：——主軸前端的懸伸長度,此處</p><p>　　——對于普通升降臺銑床</p><p>　　代入,切削力的作用點到主軸前支承的距離為</p><p>　　4.受力分析及計算：</p><p>　　由于主軸上的大齒輪比小齒輪對主軸的剛度影響較大,故僅對大齒輪進行計算.</p><p>　　為了計算上的簡便,

61、主軸部件前端撓度可將各載荷單獨作用下所引起的變形值按線性進行向量迭加,其計算公式為：</p><p>　　(1) 計算切削力作用在點引起主軸前端占的撓度</p><p><b>　　式(4-20)</b></p><p><b>　　對圓錐滾子軸承：</b></p><p><b>　　i

62、——滾動體的列數(shù)</b></p><p>　　z——每列中的滾動體數(shù) zA=16.zB=20</p><p>　　l0——滾子的有效長度 l0A=26; l0B=35</p><p><b>　　a——軸承的接觸角</b></p><p><b>　　a=15</b></p&g

63、t;<p>　　R——軸承的徑向負荷 RA=210000;RB=440000</p><p>　　式中：——抗拉彈性模量,鋼的</p><p>　　——為段慣性矩,對于主軸前端,有</p><p>　　——為AB段慣性矩,有</p><p><b>　　、</b></p><p>

64、　　其余各參數(shù)定義與之前保持一致.代入計算,得</p><p>　　其方向如圖4-3所示,沿方向,.</p><p>　　(2)計算力偶矩作用在主軸前端點產(chǎn)生的撓度</p><p><b>　　式(4-21)</b></p><p>　　式中各參數(shù)定義與之前保持一致.力偶矩</p><p><

65、;b>　　代入,</b></p><p><b>　　得：</b></p><p>　　其方向在H平面內(nèi),如圖4-3所示,.</p><p>　　(3)計算驅(qū)動力作用在兩支承之間時,主軸前端點的撓度</p><p><b>　　式(4-22)</b></p><

66、p>　　式中各參數(shù)定義與之前保持一致.驅(qū)動力</p><p>　　代入得,其方向如圖4-3所示,角度</p><p>　　求主軸前端點的綜合撓度</p><p>　　H軸上的分量代數(shù)和為：</p><p><b>　　式(4-23)</b></p><p><b>　　代入,得：&

67、lt;/b></p><p>　　V軸上的分量代數(shù)和為：</p><p><b>　　式 (4-24)</b></p><p><b>　　代入,得：</b></p><p>　　綜合撓度為：(mm)=0.003</p><p><b>　　=32.1<

68、/b></p><p>　　故滿足對主軸的剛度要求。</p><p>　?。?）滾動軸承的驗算</p><p>　　機床的一般傳動軸用的滾動軸承，主要是因為疲勞破壞而失效，故要進行疲勞壽命計算，其額定壽命的計算公式為</p><p>　　式中：——額定壽命（h）；</p><p>　　T——工作期限（h），本設(shè)計

69、中為7500h；</p><p>　　C——滾動軸承尺寸表所載的額定動載荷（N）。圓錐滾子軸承30313的動載荷為，圓錐滾子軸承30314的動載荷為;</p><p><b>　　P——切削力;</b></p><p>　　式中：——計算直徑;</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b><

70、;/p><p><b>　　;</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　——溫度系數(shù)，查《機械設(shè)計》表10-10得=1.0;</p><p>　　——載荷系數(shù)，查《機械設(shè)計》表10-11得=1.6;</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：&

71、lt;/b></p><p>　　圓錐滾子軸承30313：</p><p>　　圓錐滾子軸承30314：</p><p>　　顯然，軸承壽命符合要求。</p><p>　　6. 技術(shù)指標(biāo)分析</p><p>　　由校核可知，主軸 12 級轉(zhuǎn)速均在誤差允許范圍之內(nèi)；所校驗齒輪的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度均在允許

72、范圍之內(nèi)；主軸剛度在允許范圍之內(nèi)；傳動軸的最大撓度超過額定值，解決的措施為適當(dāng)加大軸徑或改變熱處理工藝或更換材料。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王連明，宋寶玉. 機械設(shè)計課程設(shè)計. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010.</p><p>　　[2]馮辛安. 機械制造裝備設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社，

73、2005.</p><p>　　[3]機械制造裝備設(shè)計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社</p><p>　　[4]李洪主編.實用機床設(shè)計手冊.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.1</p><p>　　[5]綜合課程設(shè)計Ⅱ指導(dǎo)書.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社</p><p>　　[6] 高等教育出版社 機械設(shè)計 宋寶玉主編</p>