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

1、<p>　　機(jī)械制造裝備課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告</p><p>　　題 目：工作臺(tái)面積320×1250mm2 臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　院 （系） 機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué) 生

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

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

4、1.2.金屬切削機(jī)床在國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　2. 研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況</p><p><b>　　2.1.設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　2.2.進(jìn)度安排</b></p><p>　　3. 項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決</p><p>　　4.

5、 具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)</p><p>　　4.1. 機(jī)床的規(guī)格及用途</p><p>　　4.2. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)</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(dòng)系統(tǒng)圖</b></p><p>　　1）確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù)</p><p>　　2）核算主軸轉(zhuǎn)速誤差</p><p>　　4.3. 動(dòng)力設(shè)計(jì)</p><p>　　1.傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　2

7、.傳動(dòng)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(jì)算</p><p>　　4.4. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.5. 零件的驗(yàn)算</p><p>　　1直齒圓柱齒輪的應(yīng)力計(jì)算</p><p><b>　　

8、2齒輪精度的確定</b></p><p>　　3傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算</p><p>　　4主軸主件靜剛度驗(yàn)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(xiàn)</b></p><p>

9、;<b>　　1. 項(xiàng)目背景分析</b></p><p>　　綜合課程設(shè)計(jì)II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)。其目的在于通過機(jī)床主運(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)生在擬定傳送和變速的結(jié)構(gòu)方案中，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

10、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>　　金屬切削機(jī)床在國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　機(jī)床作為加工的母機(jī)，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(jìn)步，各種機(jī)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(kuò)大、切削功率的加大，自動(dòng)化程度的提高，機(jī)床動(dòng)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(jī)床工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)：根據(jù)機(jī)床工具工業(yè)局對(duì)振興我國機(jī)床工業(yè)的設(shè)想，要在以后相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)限制和壓縮落后機(jī)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(jì)需要的“高檔”產(chǎn)品，改善機(jī)床品種的構(gòu)成比。重點(diǎn)發(fā)展機(jī)、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(jī)床工業(yè)的發(fā)展，特別講究機(jī)床的精度、效率，講究機(jī)

12、床制造工藝技術(shù)水平，試驗(yàn)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(jī)床。日本和美國已建成柔性自動(dòng)化生產(chǎn)車間和柔性自動(dòng)化工廠，整個(gè)機(jī)床制造的技術(shù)水平和自動(dòng)檢測(cè)控制技術(shù)已有大幅度提高。</p><p>　　2. 研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)的“綜合課程設(shè)

13、計(jì)II”，是以車床和銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為內(nèi)容，每個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)參數(shù)不同，完成展開圖和截面圖各一張及相關(guān)計(jì)算和文件和項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告。</p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)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(dòng)和潤滑不要求畫，但要求掌握；操縱機(jī)構(gòu)只畫一個(gè)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(xì)欄</p><p>　　不設(shè)明細(xì)表，件號(hào)采用流水號(hào)（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(hào)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(hào)：KS01（表示：課設(shè)01 號(hào)圖紙）；單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)；圖名：主傳動(dòng)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(xiàng)目總結(jié)報(bào)告》，相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容，寫到“具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)”項(xiàng)中。要求驗(yàn)算：一對(duì)齒輪，小齒輪驗(yàn)

16、算接觸彎曲強(qiáng)度，大齒輪驗(yàn)算接觸彎曲強(qiáng)度，一根傳動(dòng)軸，主軸按兩支撐計(jì)算。</p><p><b>　　進(jìn)度安排</b></p><p><b>　　一、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)</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(dòng)方案，確定傳動(dòng)系統(tǒng)圖和轉(zhuǎn)速圖。</p><p&

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

18、。</p><p>　　完成相關(guān)技術(shù)文檔，形成項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告。</p><p>　　3. 項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決</p><p>　　減速箱內(nèi)各級(jí)減速比分配、齒輪模數(shù)齒數(shù)齒寬的選取和機(jī)床功率的計(jì)算為本次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容，解決以上問題可以完成機(jī)床基本功能的實(shí)現(xiàn)以及機(jī)床正常運(yùn)行的保證。</p><p>　　同時(shí)主軸箱內(nèi)傳動(dòng)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(dòng)軸的空間布置首先要滿足機(jī)床總體布局對(duì)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(shí)現(xiàn)的可能性以及變速操縱的方便性。主軸傳動(dòng)件的合理布置也很重要。合理布置傳動(dòng)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?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn)</p>

20、<p>　　4.1. 機(jī)床的規(guī)格及用途</p><p>　　通用機(jī)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(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.確定極限轉(zhuǎn)速：</b></p><p>

21、;　　由已知設(shè)計(jì)要求，車床的主軸最小轉(zhuǎn)速是,主軸轉(zhuǎn)速級(jí)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(jí)數(shù)計(jì)算最大轉(zhuǎn)速和各級(jí)轉(zhuǎn)速，查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列得到各級(jí)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(dòng)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(jí)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(jí)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(dòng)機(jī)</b></p><p>　　銑床為一般金屬切削機(jī)床的驅(qū)動(dòng)，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(dòng)機(jī)。Y系列電動(dòng)機(jī)高效、節(jié)能、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。根據(jù)《機(jī)床使用設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)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(dòng)比</b></p><p>　　最后擴(kuò)大組的級(jí)比指數(shù)為6，同

24、時(shí)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(huì)略大，所以選擇為315r/min。電機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min，II軸的轉(zhuǎn)速定為630r/min,可選出電機(jī)傳入齒輪傳動(dòng)比。</p><p><b>　　確定傳動(dòng)軸的軸數(shù)</b&

25、gt;</p><p>　　變速機(jī)構(gòu)共需要5個(gè)軸。</p><p><b>　　繪制轉(zhuǎn)速圖如下：</b></p><p><b>　　4.繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖</b></p><p>　　因?yàn)榱慵膮?shù)尚未確定，先根據(jù)轉(zhuǎn)速圖，按傳動(dòng)副的傳動(dòng)比擬定一個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)草圖如下：</p><p&

26、gt;　　1） 確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù)可用計(jì)算法或查表法選定齒輪的齒數(shù)</p><p>　　各個(gè)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(dòng)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(xiàn)【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(shí)際傳動(dòng)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(jì)算的實(shí)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(dòng)力設(shè)計(jì)</p><p>　　零件的計(jì)算，需要知道它們的計(jì)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(jì)算轉(zhuǎn)速可從轉(zhuǎn)速圖上按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速確定。</p><p>　　1.傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速</p><p>　　計(jì)算轉(zhuǎn)速為主軸或傳動(dòng)件傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速，所以各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速分別如

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

30、—傳動(dòng)軸直徑（mm）；</p><p>　　—該軸傳遞的功率（kW）；</p><p>　　—該軸的計(jì)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(dòng)軸取 ＝ 0.5°～1°。</p><p><b>　　這里取0.8°。</b></p>

31、;<p>　　則各個(gè)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(xiàn)[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(hào)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(jìn)行高頻局部淬火。</p><p>　　4.齒輪模數(shù)的初步計(jì)算</p><p>　　同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，第一變速組選擇齒輪1計(jì)算，第二變速組選擇齒輪6計(jì)算，第三變速組選擇齒輪11計(jì)算。&

34、lt;/p><p>　　按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(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)電動(dòng)機(jī)功率（ｋＷ）；</p><p>　　——計(jì)算齒輪的計(jì)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)），?。?；</p><p>　　——許用接觸應(yīng)力（ＭＰａ），一般的機(jī)床壽命為6~10年，，齒輪材料為調(diào)質(zhì)45號(hào)鋼表面淬火，查得許用接觸應(yīng)力。</p><p>　　則初步計(jì)算各個(gè)傳動(dòng)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(jì)</p><p><b>　　見A0及A1圖紙。</b></p><p>　　4.5. 零件的驗(yàn)算</p><p>　　1直齒圓柱齒輪的應(yīng)力計(jì)算</p><p>　　選擇第四傳動(dòng)組中的Z23和Z92進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力進(jìn)行

38、驗(yàn)算。</p><p><b>　　接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為</b></p><p><b>　　彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為</b></p><p>　　式中：N——傳遞的額定功率（kW）, ;</p><p>　　Nd——電動(dòng)機(jī)的功率（kW）;</p><p>　　——從電動(dòng)機(jī)到計(jì)算齒輪

39、的傳遞效率；</p><p>　　——計(jì)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(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時(shí)間（h） ，對(duì)于中型機(jī)床的齒輪取。同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為，p 為該變速組的傳動(dòng)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，彎曲載荷取；</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(shí)，對(duì)正火、調(diào)質(zhì)及整體淬硬件取m=6，對(duì)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(qiáng)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(yùn)動(dòng)（中等沖擊）取K3=1.2～1.6；</p><p>　　??動(dòng)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(jí)的選擇根據(jù)它的用途、圓周速度、載荷狀況和對(duì)振動(dòng)、噪聲、使用壽命等方面的要求確定。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中齒輪傳遞的速度和功率都不太大，故選用7級(jí)精度的圓柱齒輪。</p><p>　　3傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算</p><p>

46、　　(1)傳動(dòng)軸III 的彎曲載荷</p><p>　　齒輪傳動(dòng)軸同時(shí)受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)力Qa 和輸出扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)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(shí)，其嚙合角????20?，齒面摩擦角????5.72?時(shí)，其彎曲載荷由下式計(jì)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(dòng)軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速( r /min )，</p><p>　　——該軸輸入扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速( r /min )</p><p>　　——該軸輸出扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速( r /min )</p><p&

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

49、處的傾角驗(yàn)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(xiàn) ［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(jì)算上的簡(jiǎn)便，可以近似地以該軸的中點(diǎn)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(dòng)軸為實(shí)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(diǎn)撓度為：</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　l——兩支承間的跨距(mm)，對(duì)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(diǎn)的距離(mm)70 mm；130 mm</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)得：</b></p><p>　　計(jì)算在驅(qū)動(dòng)力Qa 和驅(qū)動(dòng)阻力Qb 同時(shí)作用下，傳動(dòng)軸中心的合成撓度，可按余弦定理計(jì)算</p><p>　　式中：——被驗(yàn)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(diǎn)引起的撓度(mm)</p><p>　　——輸出扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度(mm)</p><p>　　??——驅(qū)動(dòng)力a Q 和阻力b Q 在橫剖面上,兩向量合成時(shí)夾角</p><p>　　??——在橫剖面上,被驗(yàn)算的軸與其前、后傳動(dòng)軸連心線的夾角，按被驗(yàn)算的軸的旋轉(zhuǎn)方向計(jì)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(jì)算，得</b></p><p><b>　　未滿足要求。</b></p><p>　　傳動(dòng)軸在支承點(diǎn)A，B 處的傾角 時(shí),可按下式進(jìn)行近似計(jì)算：</p><p><b>　　滿足要求</

54、b></p><p>　　4主軸主件靜剛度驗(yàn)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(diǎn)（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(diǎn)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(huì)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>　　（2）計(jì)算條件的確定</p><p>　　變形量允許值：驗(yàn)算主軸軸端的撓度 y0，對(duì)普通機(jī)床前端撓度的允許值[y0]，目前廣泛使用經(jīng)</p><p>　　驗(yàn)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(jì)中 L=370mm，</p><p>　　故前端撓度的允許值[y0]應(yīng)不大于 0.0740mm。驗(yàn)算時(shí)以此作為是否合格的依據(jù)。</p><p>　?。?）軸組件的靜剛度驗(yàn)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(jì)算公式為： 式（4-18）</p><p>　　式中：——電動(dòng)機(jī)額定功率(kW),此處.</p><p>　　——主傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率,,為各傳動(dòng)副、軸承的效率,總效率,此處,為方便起見,起</p><p>　　——主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速),由前知,主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為.</p><p

58、>　　——計(jì)算直徑,對(duì)于銑床,為最大端銑刀計(jì)算直徑,對(duì)于升降臺(tái)寬度為的臥式銑床,其端銑刀的計(jì)算直徑及寬度分別為,.</p><p><b>　　得</b></p><p>　　驗(yàn)算主軸組件剛度時(shí),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(duì)于升降臺(tái)式銑床的銑削力,一般按端銑計(jì)算,不妨設(shè)本銑床進(jìn)給系統(tǒng)的末端傳動(dòng)副有消隙機(jī)構(gòu),應(yīng)采用不對(duì)稱順銑,則各切削分力與

59、的比值可大致認(rèn)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(diǎn)</b></p><p>　　設(shè)切削力的作用點(diǎn)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(duì)于普通升降臺(tái)銑床</p><p>　　代入,切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承的距離為</p><p>　　4.受力分析及計(jì)算：</p><p>　　由于主軸上的大齒輪比小齒輪對(duì)主軸的剛度影響較大,故僅對(duì)大齒輪進(jìn)行計(jì)算.</p><p>　　為了計(jì)算上的簡(jiǎn)便,

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

62、——滾動(dòng)體的列數(shù)</b></p><p>　　z——每列中的滾動(dòng)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(fù)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(duì)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(jì)算,得</p><p>　　其方向如圖4-3所示,沿方向,.</p><p>　　(2)計(jì)算力偶矩作用在主軸前端點(diǎn)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(jì)算驅(qū)動(dòng)力作用在兩支承之間時(shí),主軸前端點(diǎn)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(dòng)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(diǎn)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(duì)主軸的剛度要求。</p><p>　?。?）滾動(dòng)軸承的驗(yàn)算</p><p>　　機(jī)床的一般傳動(dòng)軸用的滾動(dòng)軸承，主要是因?yàn)槠谄茐亩В室M(jìn)行疲勞壽命計(jì)算，其額定壽命的計(jì)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(jì)

69、中為7500h；</p><p>　　C——滾動(dòng)軸承尺寸表所載的額定動(dòng)載荷（N）。圓錐滾子軸承30313的動(dòng)載荷為，圓錐滾子軸承30314的動(dòng)載荷為;</p><p><b>　　P——切削力;</b></p><p>　　式中：——計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)》表10-10得=1.0;</p><p>　　——載荷系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(jí)轉(zhuǎn)速均在誤差允許范圍之內(nèi)；所校驗(yàn)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)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(dòng)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(xiàn)</b></p><p>　　[1]王連明，宋寶玉. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2010.</p><p>　　[2]馮辛安. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，

73、2005.</p><p>　　[3]機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社</p><p>　　[4]李洪主編.實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).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(jì)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(jī)械設(shè)計(jì) 宋寶玉主編</p>