0摘 要機(jī)床設(shè)計(jì)和制造的發(fā)展速度是很快的。由原先的只為滿足加工成形而要求刀具與工件間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和零件的一定強(qiáng)度和剛度，發(fā)展至今日的高度科學(xué)技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計(jì)，也包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的應(yīng)用。但目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)或類(lèi)比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗(yàn)）設(shè)計(jì)方法。因此，探索科學(xué)理論的應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機(jī)床設(shè)計(jì)和制造水平，也將促進(jìn)設(shè)計(jì)方法的現(xiàn)代。機(jī)床設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床傳動(dòng)部件（主軸變速箱）設(shè)計(jì)進(jìn)行的綜合訓(xùn)練。我們畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是Φ320 普通車(chē)床的主軸變速箱設(shè)計(jì)及主軸箱電氣控制線路設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中首先進(jìn)行參數(shù)擬定，運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)，軸和軸承的驗(yàn)算，主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)等內(nèi)容。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，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)和箱體及其聯(lián)接件的結(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)限于時(shí)間，一般只畫(huà)展開(kāi)圖及一或兩個(gè)截面圖。關(guān)鍵詞：普通車(chē)床；變速箱1AbstractMachine design and manufacturing growth rate is fast. Instead of only to meet the processing requirements of forming tool and the workpiece with some relative movement between the parts and a certain intensity and just , to the development of today's highly scientific and technical achievements and integrated application of modern machine design, also including computer-aided design (CAD) applications. However, the machine tool spindle gearbox design is analogous to the experience or the basis of the traditional (experience) design method. Therefore, to explore the application of scientific theory, scientific analysis of the treatment experience, data and information, can improve the design and manufacture of machine tools, but also will promote modern methods of design.Machine design is the completion of students in basic subjects, the technical basis of the Specialty Group and on the basis of Drive with machine parts for the design of integrated training. We graduated a design is Φ320 ordinary lathe spindle axis gearbox design and boxes of electrical control circuit design. In the first design parameters for the formulation, design movement, dynamic calculation of the draft structure and design, shaft and bearing checking, Spindle assembly gearbox design, brochures, and other design elements. Spindle gearbox design the structure of pieces, including transmission (transmission shaft, bearings, pulley, clutch and brake, etc.), spindle components, manipulated bodies, lubrication system and the box sealed and connected pieces of the structure design and layout, start with a map and a number of cross-section map. Curriculum design time to the general plan and started painting one or two cross-section map. Keywords : lathe；georbox2目錄1 緒 論 .21.1 課題研究背景及選題的意義 21.1.1 課題的背景 21.1.2 研究的意義 21.1.3 課題的目的 21.2 完成的內(nèi)容 32 機(jī)床主要參數(shù)的確定 .42.1 動(dòng)力參數(shù)的確定 42.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 52.2.1 主軸最低和最高轉(zhuǎn)速的確定 52.2.2 主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的確定 53 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 63.1 主傳動(dòng)方案擬定 63.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)擬定式的選擇 63.2.1 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 63.2.2 分配總降速比 73.3 皮帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定及轉(zhuǎn)速圖擬定 83.3.1 確定皮帶輪動(dòng)直徑 83.3.2 確定齒輪齒數(shù) 83.3.3 轉(zhuǎn)速圖擬定： .103.3.4 主軸轉(zhuǎn)速系列的驗(yàn)算 .103.3.5 傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定 .123.4 確定各傳動(dòng)軸和齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 .124 傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算 .134.1 齒輪模數(shù)的計(jì)算 .134.1.1 各傳動(dòng)軸功率的計(jì)算 .134.1.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算 .144.1.3 計(jì)算各軸之間的中心距 .154.2 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 .154.2.1 計(jì)算皮帶尺寸 .154.3 傳動(dòng)軸的估算和齒輪尺寸的計(jì)算 .174.3.1 確定各軸的直徑 .174.3.2 計(jì)算各齒輪的尺寸 .185 主軸部件的驗(yàn)算 .205.1 驗(yàn)算主軸軸端的位移 ya.205.2 前軸承的轉(zhuǎn)角及壽命的驗(yàn)算 .225.2.1 驗(yàn)算前軸承處的轉(zhuǎn)角 θ β .225.2.2 驗(yàn)算前支系壽命 .226 主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .246.1 皮帶輪及齒輪塊設(shè)計(jì) .246.2 軸承的選擇 .246.2.1 各軸承的選擇 .2436.2.2 主軸設(shè)計(jì) .246.3 箱體設(shè)計(jì) .246.4 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .256.5 密封結(jié)構(gòu)及油滑 .25總 結(jié) 26致 謝 27參考文獻(xiàn) .2841 緒 論1.1 課題研究背景及選題的意義1.1.1 課題的背景金屬切削機(jī)床是制造機(jī)器的機(jī)器，稱為“工作母機(jī)” ，習(xí)慣上稱為機(jī)床。金屬切削機(jī)床是用切削方法將金屬毛胚加工成機(jī)器零件的機(jī)器。機(jī)械的水平隨著機(jī)床的精密程度，機(jī)床的屬性決定了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，機(jī)床的技術(shù)水平直接影響機(jī)械制造工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)效率，機(jī)床直接標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)的能力和科學(xué)技術(shù)水平。由原先的只為滿足加工成形而要求刀具與工件間的某些相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和零件的一定強(qiáng)度和剛度，發(fā)展至今日的高度科學(xué)技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計(jì)，也包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的應(yīng)用。但目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)或類(lèi)比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)（經(jīng)驗(yàn)）設(shè)計(jì)方法。因此，探索科學(xué)理論的應(yīng)用，科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗(yàn)，數(shù)據(jù)和資料，既能提高機(jī)床設(shè)計(jì)和制造水平，也將促進(jìn)設(shè)計(jì)方法的現(xiàn)代化。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中處處實(shí)際出發(fā)，分析和處理問(wèn)題是至關(guān)重要的。從大處講，聯(lián)系實(shí)際是指在進(jìn)行機(jī)床工藝可能性的分析。參數(shù)擬定和方案確定中，既要了解當(dāng)今的先進(jìn)生產(chǎn)水平和可能趨勢(shì)。更應(yīng)了解我國(guó)實(shí)際生產(chǎn)水平，使設(shè)計(jì)的機(jī)床，機(jī)器在四化建設(shè)中發(fā)揮最佳的小蓋。從小處講，指對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)床零部件的制造，裝配和維修要進(jìn)行認(rèn)真的，切實(shí)的考慮和分析，綜合思考的設(shè)計(jì)方法。1.1.2 研究的意義隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來(lái)越高的要求。它對(duì)提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)強(qiáng)度和降低生產(chǎn)成本，都是非常重的。機(jī)床工業(yè)發(fā)展到今天，技術(shù)已成熟，自動(dòng)化、高精度、高效率、多樣化已成為當(dāng)今時(shí)代機(jī)床發(fā)展的特征。多樣化的發(fā)展已經(jīng)是機(jī)床的特點(diǎn)，技術(shù)的發(fā)展速度的更新和產(chǎn)品的加速使機(jī)床必須多品種，現(xiàn)代的機(jī)床主要面對(duì)多品種中小批生產(chǎn)，因此現(xiàn)代機(jī)床不僅要保障加工精度和高度自動(dòng)化，還必須有一定的鋼度和柔性，使之能方便的適應(yīng)加工。51.1.3 課題的目的機(jī)床設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床主傳動(dòng)（主軸變速箱）設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)行集合訓(xùn)練。1.掌握機(jī)床主傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)過(guò)程和方法，包括參數(shù)擬定，傳動(dòng)設(shè)計(jì)，零件計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的能力。2.綜合應(yīng)用過(guò)去所學(xué)的理論知識(shí)，提高聯(lián)系實(shí)際和綜合分析的能力。3.訓(xùn)練和提高設(shè)計(jì)的基本技能。如計(jì)算，制圖，應(yīng)用設(shè)計(jì)資料，標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，編寫(xiě)技術(shù)文件等。1.2 完成的內(nèi)容機(jī)床設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床傳動(dòng)部件（主軸變速箱）設(shè)計(jì)進(jìn)行的綜合訓(xùn)練。1.參數(shù)擬定根據(jù)機(jī)床類(lèi)型，規(guī)格和其他特點(diǎn)，了解典型工藝的切削用量，結(jié)合世界條件和情況，并與同類(lèi)機(jī)床對(duì)比分析后確定：極限轉(zhuǎn)速 和 ，公比 （或級(jí)maxnin?數(shù) Z ） ，主傳動(dòng)電機(jī)功率 N。2.動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)擬定的參數(shù)，通過(guò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案和轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)圖，計(jì)算各轉(zhuǎn)動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并驗(yàn)算主軸的轉(zhuǎn)速誤差。3.動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)估算齒輸模數(shù) m 和軸徑 d，選擇和計(jì)算反向離合器，制動(dòng)器。將各傳動(dòng)件及其它零件在展開(kāi)圖和剖面圖上做初步的安排，布置和設(shè)計(jì)。4.軸和軸承的驗(yàn)算在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對(duì)一根傳動(dòng)軸的剛度（學(xué)時(shí)充裕時(shí)，也可以對(duì)該軸的強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算）和該軸系的軸承的壽命進(jìn)行驗(yàn)算。5.主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿” ，進(jìn)行設(shè)計(jì)和會(huì)制的。圖上各零件要表達(dá)清楚，并標(biāo)注尺寸和配合。6.設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括參數(shù)，運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的分析和擬定，軸和軸承的驗(yàn)算等，此外，還應(yīng)對(duì)重要結(jié)構(gòu)的選擇和分析做必要的說(shuō)明。62.機(jī)床主要參數(shù)的確定機(jī)床（機(jī)器）設(shè)計(jì)的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，他們是傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求。因此，參數(shù)擬定是機(jī)床設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。2.1 動(dòng)力參數(shù)的確定根據(jù)估算法來(lái)確定主電機(jī)功率已知給出 C620 普通車(chē)床由推存數(shù)據(jù)主軸轉(zhuǎn)速 n=40 轉(zhuǎn)/分，n=1800 轉(zhuǎn)/分。主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) Z=12功率估算法的計(jì)算公式 [1]。1.確定電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速刀具材料：YT15 工件材料：45 號(hào)鋼切削方式：車(chē)削外圓 切削深度：3.5mm進(jìn)給量：0.35 切削深度：90（1） 主切削力 Fz=1900aPf0.75N （2-1）=1900 3.5 0.350.75?=3026.06N（2） 切削功率 N 切 = （2-kWFZ6120?2） = =4.45kW9.3?（3） 估算重電機(jī)功率 N= （2-wN???8.0切總 切?3）= 56.4.（2-3）式中：N 值為 5.56kW 按我國(guó)生產(chǎn)的電機(jī)在 Y 系列的額定功率選取如下；同步轉(zhuǎn)速 1500r/min額定功率 5.5kW7滿載轉(zhuǎn)速 1440r/min2.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定2.2.1 主軸最低和最高轉(zhuǎn)速的確定計(jì)算車(chē)床主軸極限轉(zhuǎn)速是加工直徑，按經(jīng)驗(yàn)分別?。?.1～0.2）D 和（0.45～0.5）D [1][2]。主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為：nmax= r/min=1800r/minD??)2.0~1(maxnmin= r/min=40r/min??5.4.in2.2.2 主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的確定1.確定轉(zhuǎn)速范圍 Rn定公比 確定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)例.?轉(zhuǎn)速范圍 R= =45 （2-32140maxin?4）Φ= （2-41.121?RZ5）考慮到設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大轉(zhuǎn)動(dòng)，并選級(jí)數(shù)Z=12。,今以 =1.41 和代入 R= z-1式，得 R=12,因此取 =1.41 更為適合。???標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表給出以 =1.06 的從 1～10000 的數(shù)值，因 =1.41=1.066，從表中找到 nmax=1800，得：1800,1250,900,630,450,315,224,160,112,80,56,40,共12 級(jí)轉(zhuǎn)速。83 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 主傳動(dòng)方案擬定擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開(kāi)停，換向，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)以及其組成，安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)形式，變速類(lèi)型。傳動(dòng)方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)。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)性等多方面統(tǒng)一考慮。傳動(dòng)方案有多種，傳動(dòng)型式更是式樣眾多，比如：傳動(dòng)型式上有集中傳動(dòng)的主軸變速箱，分離傳動(dòng)的主軸箱與變速箱；擴(kuò)大變速范圍可以用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)，分支傳動(dòng)等型式；變速型式上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪，滑移齒輪，公用齒輪等 [2][3][4][5][6]。3.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)擬定式的選擇3.2.1 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目傳動(dòng)副數(shù)分別及 2，3，2 的三個(gè)傳動(dòng)組方案 12 級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)高統(tǒng)傳動(dòng)組安排有 2 3 2 或 3 2 2 或 2 2 3。從電動(dòng)機(jī)到主軸一般為降速傳動(dòng)，轉(zhuǎn)速??較高，轉(zhuǎn)矩小，尺寸也小，將使小尺寸零件多些，大尺寸零件小些，節(jié)省材料這是前多后小的段則。主軸對(duì)加工精度，表面粗糙度的影響大，因此主軸上的齒輪小為好，最后一各傳動(dòng)組傳動(dòng)副也選用從以上角度考慮，最后選用 3 2 2?其本組和擴(kuò)大組的確定。椐據(jù)前松后緊之后原則確定有了以上基礎(chǔ)小確定結(jié)構(gòu)式。1.主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) Z 和公比 ?已知： （3-nR?miax1）1?zn?9Z=2a×3ba,b 為正數(shù)，即 Z 應(yīng)可分解為 2 和 3 的因子，以便用 2，3 聯(lián)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)變速。如取 4 或 5 的因子，則要用 2 個(gè)相互連鎖的滑動(dòng)齒輪，以確保只有一對(duì)齒輪聯(lián)合，這種傳動(dòng)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很小采用。普通型和輕型車(chē)床系列，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) Z=8～18 級(jí)為于。由于 Z 為 2 和 3 的因子積，而 又為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)列，因此，如果按串聯(lián)傳?動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，在 定后，R n值已定，應(yīng)適當(dāng)?shù)刈儎?dòng) nmax或 nmin，以符合?的關(guān)系。minax1z??這樣，就確定了主傳動(dòng)部件（主軸變速箱）的運(yùn)動(dòng)參數(shù) nmax,nmin,Z, 。并?與同類(lèi)型車(chē)床進(jìn)行類(lèi)比分析 [2][3][6]。3.2.2 分配總降速比分配降速比時(shí)，應(yīng)注意，傳動(dòng)比的取值范圍步輪傳動(dòng)副中最大傳動(dòng)比umax 2 過(guò)大，容易一起振動(dòng)和響音。最小傳動(dòng)比 umin 。 過(guò)小，是主動(dòng)齒輪與? 41?被動(dòng)齒輪的直徑相差太大，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)礦大。1.過(guò)大引起振動(dòng)和噪音過(guò)小使齒輪也傳動(dòng)齒輪的直徑相差大，結(jié)構(gòu)龐大。 確定皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)比范圍 i =1～2.5。取 i=1.8 由于主電機(jī)額定轉(zhuǎn)速 1440r/min可知第Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速 n1=1440 0.5=710r/min?2.確定最末一級(jí)傳動(dòng)比的總的轉(zhuǎn)動(dòng)比為 i 總 = （3-5.3640/1min?N2）i 總= i 被 iaminibminicmin最小傳動(dòng)比 icmin=41?41?12=3[1] 2[3] 2[6]?103.3 皮帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定及轉(zhuǎn)速圖擬定3.3.1 確定皮帶輪動(dòng)直徑(1)選擇三角帶的型號(hào)Ni=KwNdK—工作情況系數(shù)Nd—電機(jī)額定功率由于是車(chē)床，工作載穩(wěn)定，取 Nd=1.1Nj=5.5 1.1=6.05kw?查表 3-1 選擇型號(hào)得出 B 型表 3-1 三角帶型號(hào)型號(hào) b bp h ?13 17 14 10.5 40o(2)帶輪直徑 D1D2小帶輪計(jì)算直徑 D1，小帶輪直徑 D1不直過(guò)小，要求大于許用值Dmin=140， D 1 Dmin D1由表得取 220mm?大帶輪計(jì)算直徑 D2根據(jù)要求的傳動(dòng)比 u 和滑動(dòng)率 ε 確定 D 大。當(dāng)帶傳動(dòng)為降速時(shí)：D 大 =D 小 （3-3） ??????或 D 大 = （3-)1()(21?in4） （3-3） （3-4）式中：n 1——小帶輪轉(zhuǎn)速 r/minn2——大帶輪轉(zhuǎn)速 r/minε——帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取 0.02取 D2=220mm三角膠帶的滑動(dòng)率 =2%?3.3.2 確定齒輪齒數(shù)確定齒輪齒數(shù)應(yīng)該注意以下幾類(lèi)：（1）齒輪的齒數(shù)和應(yīng)過(guò)大，以免加大中心距機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大一般推薦齒輪數(shù)和 SZ為 60～100。11（2）最小齒輪不產(chǎn)生極切 18～20。?minZ（3）三聯(lián)滑移齒輪的最大運(yùn)動(dòng)輪和次大齒輪的齒數(shù)差大于等于 4。避免齒輪右左移動(dòng)時(shí)齒輪右相碰，能順利通過(guò)。由傳動(dòng)比已知，傳動(dòng)比的適用齒數(shù)表。ia1=1 Sz=60,62,64,66,68,70,72,74,76,78.ia2= Sz=60,63,65,67,68,70,72,73,75,77.41.ia3= Sz=60,63,66,69,72,75,78.?由于可知選用 Sz=72，從表查出小齒輪的齒數(shù)為 36，30，24，大齒輪的齒數(shù)則為 36，42，48。ib1=1 Sz=60,62,64,66,68,70,72,74,76,78,80.ib2= Sz=61,65,68,69,72,73,76,778.213??可選用 Sz=84 從表中查出小齒論的齒數(shù) 42，22，大齒輪的齒數(shù)則為 42，62。ic1=2 =1.99 Sz=63,66,69,72,75,78,81,84,90….2ic2= Sz=80,84,85,89,90…41??可選用 Sz=90 從表中查出小齒輪的齒數(shù) 30，18 大齒輪的齒數(shù)則為 60，72。123.3.3 轉(zhuǎn)速圖擬定：3.3.4 主軸轉(zhuǎn)速系列的驗(yàn)算由確定的齒輪所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)設(shè)計(jì)理論值難以完全相符，需要驗(yàn)算主軸個(gè)級(jí)轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過(guò)(3-5)N n 實(shí)際 =N i 皮 ia ib ic??= ,)1(00???=10( -1)%=0.04101()n?????理 論實(shí) 際 理 論ⅣⅢⅡⅠ 電 動(dòng) 機(jī)圖 3-1轉(zhuǎn) 速 圖13第一級(jí)：1400×140/220×24/48×22/62×18/72=4040-40/40〈4.1% （滿足）第二級(jí)：1400×140/220×30/42×22/62×18/62=5757-56/56〈4.1% （滿足）第三級(jí)：1400×140/220×36/36×22/62×18/72=8181-80/80〈4.1% （滿足）第四級(jí)：1440×140/220×24/48×42/42×18/72=115115-112/112〈4.1% （滿足）第五級(jí)：1440×140/220×30/42×42/42×18/72=163163-160/160〈4.1% （滿足）第六級(jí)：1440×140/220×36/36×42/42×18/72=230230-224/224〈4.1% （滿足）第七級(jí)：1440×140/220×24/48×22/62×60/30=322322-315/315〈4.1% （滿足）第八級(jí)：1440×140/220×30/42×22/62×60/30=458458-450/450〈4.1% （滿足）第九級(jí)：1440×140/220×36/36×22/62×60/30=645645-630/630〈4.1% （滿足）第十級(jí)：1440×140/220×24/48×42/42×60/30=921921-900/900〈4.1% （滿足）第十一級(jí)：1440×140/220×30/42×42/42×60/30=13081308-1250/1250〉4.1%（不滿足）第十二級(jí)：1440×140/220×36/36×42/42×60/30=18421842-1800/1800〈4.1%（滿足）143.3.5 傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定3.4 確定各傳動(dòng)軸和齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速(1)確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速由nj=nmin (3-6)13???nⅣ =112r/min(2)各傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速Ⅲ軸 nⅢ =160r/minⅡ軸 nⅡ =450r/minⅠ軸 nⅠ =900r/min(3)傳動(dòng)組各軸上最小齒輪的轉(zhuǎn)速a 組 Z=24 時(shí) n j=900r/minb 組 Z=22 時(shí) n j=900r/minc 組 Z=18 時(shí) n j=160r/minⅠ ⅡⅢⅣφ 275 φ 140圖 3-2傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 圖154 傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。因此必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。傳動(dòng)方案確定后，要進(jìn)行方案的結(jié)構(gòu)化，確定各零件的實(shí)際尺寸和有關(guān)布置。為此，常對(duì)傳動(dòng)件的先進(jìn)行估算，如傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)，離合器，帶輪的根數(shù)和型號(hào)等。在這些尺寸的基礎(chǔ)上，畫(huà)出草圖，得出初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸；然后按結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行主要零件的驗(yàn)算，最后才能畫(huà)正式裝配圖。有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師可以省略畫(huà)草圖這一中間步驟直接進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。但對(duì)缺少設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，先畫(huà)草圖可以避免大的反復(fù)，有利于設(shè)計(jì)的進(jìn)行 [6][7][8]。4.1 齒輪模數(shù)的計(jì)算4.1.1 各傳動(dòng)軸功率的計(jì)算由公式 N=NdK (4-1)??N——傳動(dòng)軸的輸入功率Nd——電機(jī)額定功率k ——工作情況系統(tǒng)車(chē)床的起動(dòng)載荷頸，工作載荷穩(wěn)定，二班制工作時(shí)，取 KW=1.1。NⅠ =Nd n=n 帶 軸 =0.96??=5.5 0.96?=5.28KW向心球軸承和向心短圓柱滾子 0.995，斜齒圓柱齒輪 =0.97?NⅡ= NⅡ ?=5.28×0.97×0.995=5.095kw NⅢ = NⅡ =5.095×0.96×0.99=4.8kwNⅣ =NⅢ ?=4.8×0.96×0.99=5.06kw164.1.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算結(jié)構(gòu)確定以后，齒輪的工作條件，空間安排，材料和精度等級(jí)等都已確定，才可能核心齒輪的接觸的疲勞彎皮帶強(qiáng)度值是否滿走要求。根據(jù)接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式：mj=16300 （4-????3213JmsniZK?????2） 根據(jù)彎句疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為：mω =275 （4-??3132wcMsnNK????3）（4-2） ， （4-3）式中：N——計(jì)算齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)遞的額定功率 N=?·Ndk?nj____計(jì)算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min——齒寬系數(shù) ,m?mb/??8Z1——計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取轉(zhuǎn)動(dòng)中最小齒輪的齒數(shù)：i——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，i= ；（+）用于12?Z外齒合， （-）號(hào)用于內(nèi)嚙合；KS——KS=KTKNKnKq命系數(shù);KT—工作期限系數(shù)基本組的接觸疲勞齒輪模數(shù): m j=16300 mm=2.3????3213JmsniZK?????彎曲疲勞齒輪模數(shù): m ω =275 mm=1.83132wcMsn???所以標(biāo)注模數(shù) m=2.5第一擴(kuò)大組:i=2.82 n Ⅱ =900r/minmj=16300 mm=2.18????3213JmsniZK?????17mω =275 mm=2.4??3132wcMsnNK????所以標(biāo)注模數(shù) m=3第二擴(kuò)大組: i=4 n Ⅱ =160r/minmj=16300 mm=2.78????3213JmsniZK?????mω =275 mm=3.53132wcMsN???所以標(biāo)注模數(shù) m=3.54.1.3 計(jì)算各軸之間的中心距根據(jù)中心距公式 a= (z1+z2) （4-m4）(1)Ⅰ～Ⅱ軸 a= (36+36)=90mm5.(2)Ⅱ～Ⅲ軸 a= (42+42)=126mm23(3)Ⅲ～Ⅳ軸 a= (18+72)=157.5mm 44.2 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算(1)確定三角帶速度 ? 已知選用三角形 B 型帶輪確定帶的速度= m/s= =10.5m/s （4-?106?nD?1064.3?5） (2)初定中心距 A018帶論的中心距，通過(guò)根據(jù)機(jī)床總體布局初步選定，一般可以在下列范圍內(nèi)選??；A0=（0.6～2） （D 1+D2）mm中心距過(guò)小，將降低帶的壽命；中心距過(guò)大時(shí)，會(huì)引起帶振動(dòng)。(3) 確定三角帶的計(jì)算長(zhǎng)度 L0只內(nèi)周長(zhǎng) LN三角帶的計(jì)算長(zhǎng)度是通過(guò)三角帶截面重心的長(zhǎng)度。L0=2A0+ (D1+D2)+ mm =1432.9mm （4-???0214AD?6）將算出的 L0數(shù)值圓整到表準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 L，并從表中查中相應(yīng)的內(nèi)周長(zhǎng)度LN（通過(guò)截面中心的計(jì)算長(zhǎng)度 L=LN+Y，Y 是修正值） ，作為訂購(gòu)和標(biāo)記時(shí)用(4)確定實(shí)際中心距 AA 的精確值為A=A0+ mm=432mm20L?(5)驗(yàn)算小帶輪包角 α 1α 1 =180°- 57.3°≥120°?AD12??180-220=140/432×57.3o≥120°如果 α 1過(guò)小，應(yīng)加大中心距或加張緊裝置。(6)確定三角帶根書(shū) ZZ= （4-10CN7）（4-7）式中：N 0——單根三角帶在 α=180°，特定長(zhǎng)度，平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率值 C1——包角系數(shù)19Z= =2.198.07125?所以取根數(shù) Z=34.3 傳動(dòng)軸的估算和齒輪尺寸的計(jì)算4.3.1 確定各軸的直徑公式 mm （4-??491?Jnd??8） (1)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的直徑（4-8）式中： N=N dη kWNd__電機(jī)額定功率；η——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n1——該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/min計(jì)算轉(zhuǎn)速 nJ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，按主軸得計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系而確定，而中型車(chē)，銑床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為；[ ]——每米長(zhǎng)度上的轉(zhuǎn)角（deg/m） ，可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取。?N=5.5 0.90=5.28Nn?mm=91 =25.18mm??491?Jnd??4.170285根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選 d=30mm[ ] 由表可知道 1.4?(2)Ⅱ軸的直徑mm=24.96mm??491?Jnd??選 d=35mm(3)Ⅲ軸的直徑mm=37.87mm??491?Jnd??20選 d=40mm(4)主軸的直徑根據(jù)書(shū)中范圍選擇 75mm4.3.2 計(jì)算各齒輪的尺寸齒輪分度圓直徑公式 d=mzha=ha*m hf=(ha*+c*)m齒頂圓直徑 d a=d+zha齒根圓直徑 d f=d-2hf(1)Ⅰ～Ⅱ軸間的齒輪尺寸a m=2.5 a=90mm z1=z2=36齒頂高 h a=ha*m =2.5m 齒根高度 h f=(ha*+c*)m=3.1經(jīng)常齒制 ha*=1 c*=0.25d1=d2=90mmb=20mm齒頂圓直徑 dd 1=95=da2齒根圓直徑 df 1=84=df2b z1=24 z2=48 i= 時(shí)d1 =60mm d2 =120mmb=20mmda1=65mm da2=125mmdf1=54mm df2=114mmc z1=30 z2=42d1 =75mm d2 =105mmb=20mmda1=80mm da2=110mmdf1=69mm df2=99mm(2)Ⅱ～Ⅲ軸間的齒輪尺寸m=3 a=126mm ha=3 hf=3.75a z3=42 z4=42d1=d2=mz=3 42=126mm?b=20mmda1=da2=126+7=132mmdf1=df2=126-8.8=118.521b z3=22 z4=62d1=22 3=66mm d2=62 3=186mm??b=20mmda1=72mm da2=192mmdf1=58.5mm df2=178.5mm(3)Ⅲ～Ⅳ軸間的齒輪尺寸am=3.5 a=157.5mmaz5=60 z6=30 ha=3.5 hf=4.4 h=8d1=210mm d2=105mm b=25mmda1=217mm da2=112mmdf1=202mm df2=97mmb z5=18 z6=72d1=mz1=63mm d2=mz2=252mm齒頂高 ha=35mm 齒根高 hf=45mm全齒高 h=8齒頂圓直徑 da 1=d1+2ha=70mm da2=259mm齒根圓直徑 df 1=d1-2hf=54mm df2=250mm b=25mm225 主軸部件的驗(yàn)算在設(shè)計(jì)主軸組件時(shí)，主軸的跨距希望是合理跨距，但由于結(jié)構(gòu)，限制，主軸的實(shí)際跨距往往不等于合理跨距，為此要對(duì)主軸組件進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)一般的機(jī)床全部軸主要進(jìn)行剛度驗(yàn)算，通常如果能滿足剛度要求也就能滿足強(qiáng)度要求 [6][11]。5.1 驗(yàn)算主軸軸端的位移 yaa 主軸的支承簡(jiǎn)化L=e+ +L+2maxF=13+652+20=685mm2Bb 主軸的受力分析主軸受到切削力， 傳動(dòng)力的作用。切削力是一個(gè)空間力,有 Px,Py,Pz等分力，設(shè)總的切削力為 P1傳動(dòng)力也定空間力有 ax，a y，a z，主軸上連有一個(gè)齒輪，主要把主軸運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱，這齒輪主要是傳遞運(yùn)動(dòng)而不是傳遞動(dòng)力，因此可以忽略不計(jì)。由上述各力的作用，主要受彎矩和扭矩的作用。此外運(yùn)受拉力和壓力作用，但此起彎矩和扭矩要小的多，忽略不計(jì)，因此通?？柯房紤]到以上受力情況，可以簡(jiǎn)化，以下的受力圖Q 為傳動(dòng)力P 為總切削力M 是力矩曲 PX引起L圖 5-1主 軸 受 力 分 析 圖 MaPQXL圖 5-2主 軸 受 力 分 析 圖23為了計(jì)算方便，認(rèn)為 Q 和 P 車(chē)同一個(gè)平面x=13+491.5+17.5=522mmC 確定切削力和傳動(dòng)力的作用類(lèi)a 前支承到主軸端部的距離，切削力的作用點(diǎn)，與前支承之間的距離S=a+0.4HH 為普通車(chē)床的中心高 a=100mm從以上受力圖以看出主軸端部的彎形由三部分組成。第一部分 P x=引起的變形第二部分 Q 力引起的變形第三部分 M 力引起的變形由三部分增加起來(lái)，以得出齒輪 A 點(diǎn)總的度 yA為yA= （5-?????????? ?????MLLaxPaEJ225.0311） a)確定 P 的大小 J?????4max1095主軸計(jì)算傳遞J?N 主軸傳遞的功率 536920.1954max???P= Dmax2?D 最大切削力估算直徑為 320mmP= =3356N320569?e 確定 a 力a=1.12 圓周a 圓周= M 扭=分 度扭d?j???41095d 分度=252mma 圓周= =4261N25369?a=1.12 圓周=4687N24E:主軸材料的彈性模是，一般用鋼E=20.6 104N/mm2?J：主軸載面慣性J= =4344037????240115864.364???dD?M=（0.3～0.35）P a=0.3 3356 100=100680?yA= ?????????????MLLaxEJ225.03= =0.0058689503146841??要求[y A,ymax]ymax=0.0002L=0.0002*685=0.137yA[ymax]符合要求5.2 前軸承的轉(zhuǎn)角及壽命的驗(yàn)算5.2.1 驗(yàn)算前軸承處的轉(zhuǎn)角 θ βθ β = （5-??15.0312?LaLEJP?????2）= =689503140268419 7.要求 aBaBmax aBmax=0.001red aB[amax]符合要求5.2.2 驗(yàn)算前支系壽命由軸承壽命計(jì)算式C= （5-?106??????nTFLf3）25前支承是雙雙向心端圓柱磙子軸承，只承受徑向力，因此 F 前軸承的徑向力。進(jìn)行受力分式??0?????BRL??MC= = =7270P6851068)(.3524687???溫度系數(shù)在 100Co 溫度內(nèi)工作 =1 Tf Tf載荷系數(shù)如 =1FFfε 為壽命系數(shù)，磙子軸承 ε= 310C= .=7270 =86786Nf?106??????nTFLf 103629????????C=86786Nf=8856mgf前軸承的額定功率負(fù)荷 C 為 9420kgf,C[C]符合要求MaPQX圖 - 徑 向 力 受 力 分 析 圖266 主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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，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)和箱體及其聯(lián)接件的結(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)限于時(shí)間，一般只畫(huà)展開(kāi)圖及一或兩個(gè)截面圖。6.1 皮帶輪及齒輪塊設(shè)計(jì)(1)皮帶選用 B 型號(hào)三角帶傳動(dòng)共有根，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為 2044mm(2)帶輪將動(dòng)力傳動(dòng)Ⅰ軸上有兩種類(lèi)形一種是不卸載的軸端結(jié)構(gòu)，另一種是卸載的軸端結(jié)構(gòu)，即帶輪裝在軸承上軸承裝在滾筒上，傳給軸的只是扭矩，徑向力中固定在箱體上的滾筒承受避免了第一軸產(chǎn)生彎曲變形，選用卸載的帶輪傳動(dòng)。6.2 軸承的選擇6.2.1 各軸承的選擇Ⅰ軸和Ⅱ軸主要承受徑向載荷，所以選用向心球軸承。Ⅲ軸固有斜齒齒輪主要承受徑向載荷和軸向載荷所以選用單列圓錐滾子軸承Ⅳ軸是主軸，剛度和Ⅳ精度要求比較高主要承受軸向載荷和徑向載荷，所以車(chē)主軸前端選擇了雙到向心短圓柱滾子軸承，前端軸承要比后端軸承精度高.Ⅴ軸Ⅵ軸Ⅶ及Ⅷ軸主要承受徑向載荷，所以選也用向心球軸承。6.2.2 主軸設(shè)計(jì)在此設(shè)計(jì)的主軸是階梯型主軸，因?yàn)殡A梯型主軸容易安裝主軸組件，又因主軸是棒料，所以是實(shí)心。276.3 箱體設(shè)計(jì)在箱體內(nèi)要裝有各種機(jī)構(gòu)，并保證其較準(zhǔn)確的箱體位置，以便能夠正確運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)也要保證箱體的密封防己潤(rùn)滑的外流和灰塵的侵入，箱體應(yīng)用足夠的強(qiáng)度和剛度說(shuō)明。1.箱體材料的壁厚（放軸承處的壁厚和其它位置的壁厚）箱體材料一般工程用鑄造碳剛碑號(hào) ZG200～400 壁厚a 放軸承處壁厚 35mmb 起它地方壁厚 15mm2.箱體的技術(shù)要求保證傳動(dòng)件經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)床加工精度，基準(zhǔn)面平直，主軸平基準(zhǔn)面應(yīng)保持平行，同軸線的孔要同心另處應(yīng)保證安裝在箱體內(nèi)零件與箱壁不加工面之間有足夠間隙，以防相碰。6.4 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)操縱第Ⅱ根軸的兩個(gè)三聯(lián)滑移齒輪和離合器設(shè)計(jì)集中式操縱機(jī)構(gòu),因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操縱方便。6.5 密封結(jié)構(gòu)及油滑所有密封標(biāo)準(zhǔn)件，有調(diào)整式法蘭盤(pán)端蓋，墊圈毛氈等。主軸箱潤(rùn)滑方式是飛濺潤(rùn)滑適用潤(rùn)滑點(diǎn)比較集中的地方，這種潤(rùn)滑比較方便，為了獲的良好的，潤(rùn)滑效果，濺油齒輪浸入油面深度以 12～25mm 為宜，濺油齒輪浸入深度不應(yīng)大于 2～3 倍齒高濺油件外緣至也深度 H 30～60mm.?28總 結(jié)機(jī)床設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專業(yè)課的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床傳動(dòng)部件（主軸變速箱）設(shè)計(jì)進(jìn)行的綜合訓(xùn)練。我們畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是c6140 普通車(chē)床的主軸變速箱設(shè)計(jì)及主軸箱電氣控制線路設(shè)計(jì).隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來(lái)越高的要求,生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化是實(shí)際上述要求的措施之一,它對(duì)提高生產(chǎn)率,保證產(chǎn)品質(zhì)量,改善勞動(dòng)強(qiáng)度和降低生產(chǎn)成本都是非常重要的.我們主要參數(shù)擬定，運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)，軸和軸承的驗(yàn)算，主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū).此次畢業(yè)設(shè)計(jì)書(shū)是對(duì)機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)和應(yīng)用,通過(guò)對(duì)機(jī)床的機(jī)械部分和電路部分的設(shè)計(jì),是我們綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械,電子的知識(shí)進(jìn)行依次機(jī)電結(jié)合的全面培訓(xùn),從而培養(yǎng)了我們自己動(dòng)手的能力以及分析和處理生產(chǎn)中所遇到的機(jī)電方面等各個(gè)防年的技術(shù)問(wèn)題的能力,為以后即將走向工作崗位奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ).29致 謝在本課題的選題，設(shè)計(jì)直至最后的論文寫(xiě)作過(guò)程中，始終的到了白麗克孜老師的悉心指導(dǎo)和大力幫助。一位老師一絲不茍的治學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲凶黠L(fēng)，廣博的知識(shí)，忘我的工作作風(fēng)，都給作者留下深刻的印象，必將激勵(lì)我在今后的學(xué)習(xí)和工作中不斷前進(jìn)。值此論文脫稿之際，謹(jǐn)向一位導(dǎo)師致意和崇高的敬意。同時(shí)感謝院，系，老師的關(guān)心和支持。謝謝各位專家，教授對(duì)論文的評(píng)審和指導(dǎo)。最后，對(duì)所有幫助過(guò)我的人表示衷心的感謝。