機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.概述··························

2、3;····································&#

3、183;···1</p><p>　　1.1機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的···························

4、;·······················1</p><p>　　1.2機(jī)床主要參數(shù)········

5、;····································

6、83;···········1</p><p>　　2.參數(shù)的擬定····················

7、;····································

8、83;···1</p><p>　　2.1 確定極限轉(zhuǎn)速···························&#

9、183;·····························1</p><p>　　2.2 主電機(jī)選擇·&

10、#183;····································

11、;···················1</p><p>　　3.傳動(dòng)設(shè)計(jì)············

12、83;····································&

13、#183;··············1</p><p>　　3.1 主傳動(dòng)方案擬定···············

14、3;····································&#

15、183;1</p><p>　　3.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇·····························

16、·············2</p><p>　　3.2.1 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目···············

17、83;················2</p><p>　　3.2.2 傳動(dòng)式的擬定··············

18、;····································

19、83;··2</p><p>　　3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定····························

20、;·························2</p><p>　　3.3轉(zhuǎn)速圖的擬定······

21、;····································

22、83;··············3</p><p>　　4. 傳動(dòng)件的估算················

23、83;····································&

24、#183;···4</p><p>　　4.1 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 ··························&#

25、183;························4</p><p>　　4.2 傳動(dòng)軸的估算 ······

26、;····································

27、83;············6</p><p>　　4.2.1 傳動(dòng)軸直徑的估算·················

28、83;·······························6</p><p>　　4.3 齒輪

29、齒數(shù)的確定和模數(shù)的計(jì)算··································

30、3;·······7</p><p>　　4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定·······················

31、;···························7</p><p>　　4.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算···

32、····································

33、3;·········9</p><p>　　4.3.3 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)·····················&

34、#183;······························10</p><p>　　4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)

35、計(jì) ····································&

36、#183;··················10</p><p>　　5. 動(dòng)力設(shè)計(jì)············&#

37、183;····································

38、··········10</p><p>　　5.1主軸剛度驗(yàn)算·····················

39、;···································10</p&

40、gt;<p>　　5.2 齒輪校驗(yàn)································

41、83;··························12</p><p>　　5.3軸承的校驗(yàn) ····&

42、#183;····································

43、;················13</p><p>　　6.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明··············

44、3;····································&#

45、183;····14</p><p>　　6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案························&#

46、183;··········14</p><p>　　6.2 展開(kāi)圖及其布置···················

47、3;································15</p><p>　　6

48、.3 齒輪塊設(shè)計(jì)···································

49、·····················15</p><p>　　6.4 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) ·········&#

50、183;····································

51、·········16</p><p>　　6.5 主軸組件設(shè)計(jì)·····················

52、83;··································17</p>

53、<p>　　總結(jié)··································&

54、#183;·······························21</p><p>　　參考文獻(xiàn)

55、····································

56、83;··························22</p><p><b>　　1.概述</b></p>&

57、lt;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，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&l

58、t;/p><p><b>　　1.2機(jī)床主要參數(shù)</b></p><p>　　銑床，電動(dòng)機(jī)功率：1.5KW 工件材料：45</p><p><b>　　2.參數(shù)的擬定</b></p><p>　　2.1 確定極限轉(zhuǎn)速</p><p>　　，

59、 </p><p><b>　　∴=1.26</b></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1.5KW，根據(jù)《車床設(shè)計(jì)

60、手冊(cè)》附錄表2選Y90L-4，額定功率2.2，滿載轉(zhuǎn)速1400 ，最大額定轉(zhuǎn)距2.2。</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>　　擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開(kāi)停、幻想、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)

61、型式、變速類型。</p><p>　　傳動(dòng)方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動(dòng)方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。</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。<

62、;/p><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

63、 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(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>　　傳動(dòng)副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，即變速級(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子： ，可以有三種方案： </p><p>　　12=3×2×2；12=2

64、15;3×2；12=2×2×3；</p><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。</p><p>　　傳動(dòng)式選為12=3×2×2</p><p>　　3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定&

65、lt;/p><p>　　對(duì)于12=2×3×2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>　　由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床I軸裝有摩擦離合器，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。初選的方案。</p><p><b>　　3.3轉(zhuǎn)速圖的擬定</b&

66、gt;</p><p><b>　　傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b>　　主軸箱右視圖</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>　　三角帶傳動(dòng)中，軸間

67、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><b>　　根據(jù)公式</b></p><p>　　式中P---電動(dòng)機(jī)額定功率，--工作情況系數(shù) </p><p&

68、gt;　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖，因此選擇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，取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑=100。</p><p>　　由公式 </p>&l

69、t;p>　　式中：-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>　　由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表，取園整為150mm。</p><p>　　(3)確定三角帶速度</p><p>　　按公式 </p><p><b>　　(4)初定中心距</b></p><p>

70、;　　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?。?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 取，取=400mm.</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，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><p><b>　　，符合要求。 </b

71、></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><b>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》得</b></p><p><b>　　傳

72、動(dòng)比</b></p><p>　　查表得= 0.3KW,= 1.52KW</p><p>　　查表，=0.98；查表，=0.96</p><p><b>　　所以取 根</b></p><p><b>　　(10)計(jì)算預(yù)緊力</b></p><p>　　查《機(jī)械設(shè)

73、計(jì)》表，q=0.1kg/m</p><p>　　4.2 傳動(dòng)軸的估算</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。&

74、lt;/p><p>　　4.2.1 傳動(dòng)軸直徑的估算</p><p>　　其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率</p><p><b>　　K-鍵槽系數(shù)</b></p><p><b>　　A-系數(shù)</b></p><p>　　-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；</p&g

75、t;<p>　　-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。</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>　　查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表取I，IV軸的K=1.05，A=100；II，III軸是花鍵軸，取K=1.06，A=2.0。</p><p>　　所以

76、 </p><p><b>　　, </b></p><p>　　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><b>　　第一組齒輪：</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比： ，,

77、 </b></p><p><b>　　查表，齒數(shù)和取72</b></p><p>　　=36，=36，=27，=45，=31，=41；</p><p><b>　　第二組齒輪：</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比：, </b></p><

78、;p><b>　　齒數(shù)和取78：</b></p><p>　　=39，=39，=25，=53；</p><p><b>　　第三組齒輪：</b></p><p><b>　　傳動(dòng)比：,</b></p><p><b>　　齒數(shù)和取81：</b><

79、;/p><p>　　=51，=30，=21，=60，</p><p>　　4.3.1齒輪模數(shù)的計(jì)算</p><p>　　式中：―――按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)[mm]；</p><p>　　―――驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率[KW]；</p><p>　　―――該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速</p><p>　　i―――大齒

80、輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比i1；</p><p><b>　　―――小齒輪齒數(shù)；</b></p><p>　　―――齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），＝6～10；</p><p>　　―――許用接觸應(yīng)力[MPa]，查表26。</p><p>　　(1)Ⅰ-Ⅱ 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算：</p><p>&l

81、t;b>　　取m＝2</b></p><p>　　(2) Ⅱ-Ⅲ齒輪彎曲疲勞的計(jì)算：</p><p><b>　　取m＝2 </b></p><p>　　(3)Ⅲ-Ⅳ 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算：</p><p><b>　　取m＝3</b></p><p>&

82、lt;b>　　(4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：</b></p><p>　　從機(jī)械原理 表10-2查得以下公式</p><p><b>　　齒頂圓 </b></p><p><b>　　齒根圓 </b></p><p><b>　　分度圓 </b></p>&

83、lt;p><b>　　齒頂高 </b></p><p><b>　　齒根高 </b></p><p><b>　　齒輪的具體值見(jiàn)表</b></p><p><b>　　齒輪尺寸表：</b></p><p>　　4.3.2齒寬的確定</p

84、><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></p><p>　　一對(duì)嚙合齒輪，為了

85、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)主動(dòng)輪比小齒輪齒寬大</p><p><b>　　所以，，，，</b></p><p>　　4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P156頁(yè)，當(dāng)。D是軸承外徑，查《機(jī)械零件手冊(cè)》確定選用深溝球軸承6211，d=55mm,D=100mm。帶輪內(nèi)孔尺

86、寸是軸承外徑尺寸100mm。齒《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-10確定參數(shù)得：</p><p><b>　　帶輪寬度：</b></p><p><b>　　分度圓直徑：，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　5. 動(dòng)力設(shè)計(jì)</b>

87、</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=120mm.</p><p>　　5.1.2 主軸支承跨距L的確定</p>

88、<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><b>　　其中,</b></p><p><b>　　

89、故，故。</b></p><p><b>　　2）驅(qū)動(dòng)力Q的計(jì)算</b></p><p>　　參考《車床主軸箱指導(dǎo)書》，</p><p><b>　　其中</b></p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　

90、　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的材產(chǎn)選用40Cr，查《簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P6，有</p><

91、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>　　④根據(jù)齒輪、軸承寬度以及結(jié)構(gòu)需

92、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>　?、咔笾鬏S前端C點(diǎn)的終合撓度&

93、lt;/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)?，所以此軸滿足要求。</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)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的

94、驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪2，齒輪7，齒輪12這三個(gè)齒輪。</p><p>　　齒輪12的齒數(shù)為18，模數(shù)為4，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)；----工況系數(shù)；----壽命系數(shù)</p>

95、<p>　　查《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》表10-4及圖10-8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)械裝備設(shè)計(jì)》圖10-18得，所以：</p><p><b>　　彎曲應(yīng)力：</b></p><p>　　查《金屬切削手冊(cè)》有Y=0.378，

96、代入公式求得：=158.5Mpa </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)</b></p><p>　?、褫S選

97、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>　　Ⅰ軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 </p><p><b>　　Nm<

98、;/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><p>　　因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于

99、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的受力大小計(jì)算：</p><p><b&g

100、t;　　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、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)器等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)

101、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(kāi)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(kāi)圖。</p><p>　　主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。</p><p>　　精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。&

102、lt;/p><p>　　主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過(guò)反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：</p><p>　　布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。</p><p>　　檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí)改正。</p><p>　　確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位

103、置以及各軸的相對(duì)位置，以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。</p><p>　　6.2 展開(kāi)圖及其布置</p><p>　　展開(kāi)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(kāi)并將這些剖切面平整展開(kāi)在同一個(gè)平面上。</p><p>　　總布置時(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太

104、低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，是制動(dòng)尺寸增大。</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

105、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>　　齒輪精度和加工方法；</p><p>　　變速箱

106、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

107、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

108、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>　　6.3.1其他問(wèn)題</b></p><p>　　滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓

109、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，一般都做成組合的齒輪塊。有時(shí)為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。</p&g

110、t;<p>　　要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠?；讫X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>　　6.4 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)能正常工作。</p><p>　　首先傳動(dòng)軸

111、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軸。</p><p>　　花鍵軸承載能力

112、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

113、可以分開(kāi)，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。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

114、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，以免加工時(shí)孔變形。</p><p>　　花鍵軸

115、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

116、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>　　加工和裝配的工藝性等。</p><p>　

117、　6.5 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><b>　　各部分尺寸的選擇</b></p><p>　

118、　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><b>　　軸頸直徑</b&g

119、t;</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>　　支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度</b&g

120、t;</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?。?=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><b>　　軸承問(wèn)題<

121、/b></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：</p&

122、gt;<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，主要用于高速輕載的機(jī)床。

123、</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）保持比較大的游隙（約0.

124、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>　　每個(gè)支撐點(diǎn)

125、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選擇高一級(jí)。&l

126、t;/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><p><

127、;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，應(yīng)該能方便而且能

128、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>　　螺母端面對(duì)螺紋中心

129、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><b>　　主軸與齒輪的連接</b></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

130、夠的問(wèn)題。</p><p><b>　　潤(rùn)滑與密封</b></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>

131、;　　主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，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(kāi)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(kāi)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。</

132、p><p>　　2）疏導(dǎo)——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐罚褂湍茼樌亓骰氐接拖洹?lt;/p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)車床主軸箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了相當(dāng)?shù)睦斫?。設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到很多困難，認(rèn)識(shí)到自己對(duì)《金屬切削機(jī)床》這門課的學(xué)習(xí)還不夠深入，在同學(xué)們的幫助和老師的指導(dǎo)下學(xué)會(huì)了并運(yùn)用了這門課設(shè)計(jì)的要點(diǎn)和方法。通過(guò)大量的翻

133、閱參考資料和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，掌握了不少知識(shí)。</p><p>　　由于時(shí)間比較緊迫，設(shè)計(jì)中可能存在不少問(wèn)題，望老師能給予指出和指正。通過(guò)這次設(shè)計(jì)更加鞏固了我對(duì)《金屬切削機(jī)床》的認(rèn)識(shí)和了解，對(duì)以后的課程設(shè)計(jì)或工作以后的設(shè)計(jì)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中，我也遇到了一些問(wèn)題。設(shè)計(jì)過(guò)程也是培養(yǎng)我們認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度。</p><p>　　在此過(guò)程中不斷發(fā)

134、現(xiàn)問(wèn)題和解決問(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，這對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作都有積極的意義。</p><p>　　總之，這次的課程設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多東西。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1999.12 </p>

135、<p>　　[2] 周開(kāi)勤主編. 機(jī)械零件手冊(cè).高等教育出版社. 2001</p><p>　　[3] 曹玉榜 易錫麟.機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)指導(dǎo). 機(jī)械工業(yè)出版社. 北京.1987.5.</p><p>　　[4] 濮良貴 紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).高等教育出版社.北京.2001</p><p>　　[5] 黃鶴汀主編. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì). 北京. 機(jī)械工業(yè)出版社，

136、2005 </p><p>　　[6] 馮開(kāi)平 左宗義主編.畫法幾何與機(jī)械制圖.華南理工出版社.2001.9</p><p>　　[7] 唐金松主編.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).上?？萍技夹g(shù)出版社.上海.1992.06</p><p>　　[8] 盧秉恒主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社.北京.2001</p><p>　　[9] 孫恒 陳作