結(jié)構課程設計說明書---普通型銑床主軸變速箱

1、<p>　　目 錄</p><p><b>　　一、 概述1</b></p><p>　　1.1機床課程設計的目的1</p><p>　　1.2本次課題的銑床規(guī)格1</p><p>　　1.3 課程設計要求1</p><p><b>　　二、參數(shù)的擬定2

2、</b></p><p>　　2.1 確定轉(zhuǎn)速范圍2</p><p>　　2.2 主電機選擇2</p><p><b>　　三、傳動設計2</b></p><p>　　3.1 主傳動方案擬定2</p><p>　　3.2 傳動結(jié)構式、結(jié)構網(wǎng)的選擇3</p>

3、<p>　　3.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目3</p><p>　　3.2.2 傳動式的擬定3</p><p>　　3.2.3 結(jié)構式的擬定4</p><p>　　3.3轉(zhuǎn)速圖的擬定5</p><p>　　四、 傳動件的估算7</p><p>　　4.1 三角帶傳動的計算7

4、</p><p>　　4.2 傳動軸的估算9</p><p>　　4.2.1 特點要求9</p><p>　　4.2.2 傳動軸直徑的估算9</p><p>　　4.3 齒輪齒數(shù)的確定和參數(shù)的計算11</p><p>　　4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定11</p><p>　　4

5、.3.2 齒輪模數(shù)的計算12</p><p>　　4.3.3齒寬確定13</p><p><b>　　五、動力設計14</b></p><p>　　5.1主軸剛度驗算14</p><p>　　5.2 齒輪校驗19</p><p>　　六、結(jié)構設計及說明21</p>&l

6、t;p>　　6.1 結(jié)構設計的內(nèi)容、技術要求和方案21</p><p>　　6.1.1 設計的內(nèi)容21</p><p>　　6.1.2 技術要求21</p><p>　　6.1.3 設計方案23</p><p>　　6.2 展開圖及其布置23</p><p>　　6.3 齒輪塊設計24&l

7、t;/p><p>　　6.3.1精度等級的選擇24</p><p>　　6.3.2結(jié)構與加工方法的關系24</p><p>　　6.3.3 組合齒輪25</p><p>　　6.3.4 齒輪的軸向定位25</p><p>　　6.4 主軸組件設計26</p><p>　　6.5 傳動軸

8、設計29</p><p><b>　　七、總結(jié)31</b></p><p><b>　　八、參考文獻32</b></p><p><b>　　一、 概述</b></p><p>　　1.1機床課程設計的目的</p><p>　　課程設計是在學生學完

9、相應課程及先行課程之后進行的實習性教學環(huán)節(jié)，是大學生的必修環(huán)節(jié)，其目的在于通過機床運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構設計，使學生在擬定傳動和變速的結(jié)構的結(jié)構方案過程中，得到設計構思，方案分析，結(jié)構工藝性，機械制圖，零件計算，編寫技術文件和查閱技術資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并培養(yǎng)學生具有初步的結(jié)構分析，結(jié)構設計和計算能力</p><p>　　1.2本次課題的銑床規(guī)格</p>

10、<p>　　本次設計的是普通型銑床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。</p><p>　　銑床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)</p><p>　　1.3 課程設計要求</p><p><b>　　1.3.1設計內(nèi)容</b></p><p><b>　　必須包含：</b></p>

11、<p>　　(1)運動設計 (2)動力設計(3)結(jié)構設計</p><p>　　1.3.2 圖紙要求</p><p>　　箱體展開圖草圖一張，箱體裝配和主軸零件CAD圖各一張</p><p><b>　　1.3.3說明書 </b></p><p>　　主要闡明方案分析、設計計算、結(jié)構說明等說明，要求納入系統(tǒng)傳

12、送圖</p><p><b>　　二、參數(shù)的擬定</b></p><p>　　2.1 確定轉(zhuǎn)速范圍</p><p>　　查金屬切削機床表7-1得：25r/min，35.5r/min，50r/min，71r/min，100r/min，140r/min，200r/min，280r/min， 400r/min，560r/min，800r/min，11

13、20r/min。</p><p>　　2.2 主電機選擇</p><p>　　合理的確定電機功率，使機床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。</p><p>　　已知電動機的功率是7.5KW，根據(jù)《銑床設計手冊》附錄表2選Y132M-4，滿載轉(zhuǎn)速1440 ,最大轉(zhuǎn)矩2.2。</p><p><b&

14、gt;　　三、傳動設計</b></p><p>　　3.1 主傳動方案擬定</p><p>　　擬定傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停、制動、操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機構以及組成、安排不同特點的傳動型式、變速類型。</p><p>　　傳動方案和型式與結(jié)構的復雜程度密切相關，和工作性能也有關系。因此，確定傳動方案和型式

15、，要從結(jié)構、工藝、性能及經(jīng)濟等多方面統(tǒng)一考慮。</p><p>　　傳動方案有多種，傳動型式更是眾多，比如：傳動型式上有集中傳動，分離傳動；擴大變速范圍可用增加傳動組數(shù)，也可用背輪結(jié)構、分支傳動等型式；變速箱上既可用多速電機，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。</p><p>　　顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設計中，我們采用集中傳動型式的主軸變速箱。</p

16、><p>　　3.2 傳動結(jié)構式、結(jié)構網(wǎng)的選擇</p><p>　　結(jié)構式、結(jié)構網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復雜的傳動并想由此導出實際的方案，就并非十分有效。</p><p>　　3.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目</p><p>　　級數(shù)為Z的傳動系統(tǒng)由若干個順序的傳動組組成，各傳動組分別有、、

17、……個傳動副。即 </p><p>　　傳動副中由于結(jié)構的限制以2或3為合適，即變速級數(shù)Z應為2和3的因子： ，可以有三種方案： </p><p>　　12=3×2×2；12=2×2×3；</p><p>　　3.2.2 傳動式的擬定</p><p>　　12

18、級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，選擇傳動組安排方式時，考慮到機床主軸變速箱的具體結(jié)構、裝置和性能。主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個傳動組的傳動副常選用2。齒輪傳動副最小傳動比umin≥，最大傳動比umax≤2，決定了一個傳動組的最大變速范圍rmax=umax/nmin≤8</p><p>　　因此，要按照參考書中所給出的表，淘汰傳動組變速范圍超過極限值的所有傳動方案。</p&g

19、t;<p>　　極限傳動比及指數(shù)x，值為：</p><p>　　綜上所述，傳動式為12=3×2×2。</p><p>　　3.2.3 結(jié)構式的擬定</p><p>　　對于12=3×2×2傳動式，傳動軸數(shù)目4根</p><p>　　操縱機構采用一個三聯(lián)滑移齒輪，兩個雙聯(lián)滑移齒輪。初定&l

20、t;/p><p><b>　　主傳動系圖</b></p><p><b>　　3.3轉(zhuǎn)速圖的擬定</b></p><p>　　由上面所查轉(zhuǎn)速范圍及傳動齒輪的確定畫出</p><p><b>　　正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖、</b></p><p>　　3.4主軸轉(zhuǎn)速系列的驗

21、算</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速在使用上并不要十分準確，轉(zhuǎn)速稍高或稍低并無太大影響。但標牌上標準數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實際轉(zhuǎn)速相差太大。</p><p>　　由確定的齒輪齒數(shù)所得的實際轉(zhuǎn)速與傳動設計理論值難以完全相符合，需要驗算主軸各級轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過正負10（ψ-1）%。即</p><p><b>　?。セ?lt;/b></p>

22、<p>　　按公式：Δn=-2%～+6%</p><p>　　如果超差，要根據(jù)誤差的正負以及引起誤差的主要環(huán)節(jié)，重新調(diào)整齒數(shù)，使轉(zhuǎn)速數(shù)列得到改善。</p><p>　　主運動傳動鏈的傳動路線表達式如下：</p><p>　　所有主軸的詳細的校核如下：</p><p><b>　　四、傳動件的估算</b>&l

23、t;/p><p>　　4.1 三角帶傳動的計算</p><p>　　三角帶傳動中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動，使傳動平穩(wěn)。帶輪結(jié)構簡單，但尺寸大，機床中常用作電機輸出軸的定比傳動。</p><p>　　(1)選擇三角帶的型號</p><p><b>　　根據(jù)公式：</b>&

24、lt;/p><p>　　式中P---電動機額定功率，--工作情況系數(shù) </p><p>　　查《機械設計》圖8-8因此選擇A型帶，尺寸參數(shù)為B=80mm，=11mm，h=10，。</p><p>　　(2)確定帶輪的計算直徑，</p><p>　　帶輪的直徑越小帶的彎曲應力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過小，即。查《機械設計》表

25、8-3，8-7取主動輪基準直徑=140mm</p><p>　　由公式 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動系數(shù)，一般取0.01。</p><p>　　所以，由《機械設計A》表8-7取園整為280mm。</p><

26、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>　　帶輪的中心距，通常根據(jù)機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)驗公式 取，取=500mm.</p><p>　　(5)三角帶的計算基準長度 </p&

27、gt;<p>　　由《機械設計》表8-2，圓整到標準的計算長度 </p><p>　　(6)驗算三角帶的撓曲次數(shù)</p><p><b>　　，符合要求。 </b></p><p>　　(7)確定實際中心距</p><p><b>　　取A=476mm</b></p>

28、<p>　　(8)驗算小帶輪包角</p><p>　　，主動輪上包角合適。</p><p>　　(9)確定三角帶根數(shù)</p><p>　　根據(jù)《機械設計》式8-22得</p><p>　　查表8-5c，8-5d 得= 0.17KW,= 1.92KW</p><p>　　查表8-8，=0.99；查表8-2，

29、=0.95</p><p><b>　　所以取 根</b></p><p><b>　　(10)計算預緊力</b></p><p>　　查《機械設計》表8-4，q=0.1kg/m</p><p>　　4.2 傳動軸的估算</p><p><b>　　4.2.1特點

30、要求</b></p><p>　　傳動軸除應滿足強度要求外，還應滿足剛度的要求，強度要求保證軸在反復載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。</p><p>　　4.2.2 傳動軸直徑的

31、估算</p><p>　　傳動軸直徑按扭矩剛度用下列公式估算傳動軸直徑：</p><p>　　其中：N—該傳動軸的輸入功率 N=Ndη kw </p><p>　　Nd—電機額定功率；</p><p>　　η—從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積（不計該軸軸承上的效率）。</p><p>　　nf—該傳動

32、軸的計算轉(zhuǎn)速r/min。</p><p>　　計算轉(zhuǎn)速nf是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計算轉(zhuǎn)速和相應的傳動關系而確定，而中型車床主軸的計算轉(zhuǎn)速為：</p><p>　　[ψ]—每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m），可根據(jù)傳動軸的要求選取。</p><p><b>　　許用扭轉(zhuǎn)角選取原則</b>&l

33、t;/p><p>　　最后所確定各軸所允許的扭轉(zhuǎn)角如下表所示</p><p>　　根據(jù)參考書中所給出的公式和本次設計所必須滿足的條件，在傳動過程中所有軸的直徑的估算如下：</p><p>　　nj（主）=nminψz/3-1 </p><p><b>　　= </b></p><p>　　計算轉(zhuǎn)速nj

34、是傳動件傳遞全部功率時的最低轉(zhuǎn)速，各個傳動軸上的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖是直接得出，如表4-1所示。</p><p>　　已知一級齒輪效率為0.97，皮帶輪0.96</p><p>　　所以 ， 取30mm</p><p>　　, 取35mm</p><p>　　, 取50mm此軸徑為平均軸徑，設計時可相應調(diào)整。</p>

35、<p>　　主軸軸徑尺寸的確定：</p><p>　　已知車床最大加工直徑為Dmax=400mm,則</p><p>　　主軸前軸頸直徑 D1=0.25Dmax15=85-115mm 取85mm</p><p>　　后頸直徑 D2=(0.7-0.85)D1=59.5-72.25mm 取65mm</p><p>　　內(nèi)孔直徑

36、 d=0.1Dmax10=35-55mm 取40mm</p><p>　　4.3 齒輪齒數(shù)的確定和參數(shù)的計算</p><p>　　4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定</p><p>　　當各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設計手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標準公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和

37、及小齒輪的齒數(shù)可以從表3-6（機械制造裝備設計）中選取。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應大于18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時，應檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應大于或等于4，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>　　傳動比：, ,</b></p>

38、<p>　　查《機械制造裝備設計》表3-6，齒數(shù)和取78</p><p>　　=22，=56，=26,Z4=52,Z5=30,Z6=48；</p><p><b>　　第二組齒輪：</b></p><p>　　傳動比：,u2=1/，u3= </p><p>　　齒數(shù)和取88： Z7=25，Z8 =63

39、，Z9=39,Z10=49， Z11=34，Z12 =54；</p><p><b>　　第三組齒輪：</b></p><p>　　傳動比：u1=,u2= </p><p>　　齒數(shù)和取104： ，Z13=21，Z14=83 ，Z15=35，Z16 =69;</p><p>　　4.3.2 齒輪模數(shù)的計算<

40、;/p><p>　　(1) 選取標準模數(shù)。 </p><p><b>　　(4)標準齒輪：</b></p><p>　　從機械原理 表10-2查得以下公式</p><p>　　齒頂圓 齒根圓 </p><p>　　分度圓

41、 齒頂高 </p><p><b>　　齒根高 </b></p><p><b>　　齒輪的具體值見表</b></p><p><b>　　齒輪尺寸表</b></p><p>　　可以計算出各軸的中心距，現(xiàn)將它們列出：</p><p><

42、;b>　　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>

43、;</p><p>　　一對嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設計上，應主動輪比小齒輪齒寬大</p><p><b>　　所以，，，，</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　五、動力設計</b&g

44、t;</p><p><b>　　5.1主軸剛度驗算</b></p><p><b>　　校核主軸剛度:</b></p><p>　　計算主軸圓軸的平均直徑和慣性矩：</p><p>　　主軸上齒輪在高速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的載荷：</p><p><b>　　齒輪1：&l

45、t;/b></p><p><b>　　齒輪2：</b></p><p>　　傾角：查《機械設計》表19.4得：</p><p>　　安裝圓錐滾子軸承處 </p><p>　　安裝深溝球軸承處 </p><p>　　安裝推力球軸承處

46、</p><p>　　本課程設計主軸選用圓錐滾子軸承故應滿足</p><p><b>　　對</b></p><p>　　對 </p><p><b>　　在點C處的傾角</b></p><p><b>　　在點B處的傾角</b>&

47、lt;/p><p><b>　　在點A處的傾角</b></p><p><b>　　校核橈度：</b></p><p><b>　　對</b></p><p><b>　　對</b></p><p><b>　　根據(jù)表應滿足：

48、</b></p><p>　　由此可得在主軸上的剛度是完全合格的。</p><p><b>　　5.2 齒輪校驗</b></p><p>　　在驗算算速箱中的齒輪應力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進接觸應力和彎曲應力的驗算。這里要驗算的是齒輪2，齒輪7，齒輪13這三個齒輪。</p><p>　　

49、對傳動比為18：72的齒輪副進行設計</p><p>　　a, 選擇齒輪材料，確定許用應力</p><p>　　查表9.10 小齒輪40Cr調(diào)質(zhì) </p><p>　　大齒輪45正火 </p><p>　　許用接觸應力由公式： </p><p&g

50、t;　　接觸疲勞極限查圖9.55： </p><p>　　接觸強度壽命系數(shù),應力循環(huán)次數(shù)N</p><p>　　按預期壽命10年，一年工作300天，每天工作8小時計算，則：</p><p><b>　　查圖9.56得：</b></p><p><b>　　則：<

51、;/b></p><p>　　許用彎曲應力由公式得</p><p>　　b,齒面接觸疲勞強度設計計算</p><p>　　確定齒輪傳動精度等級，按估取圓周速度，查表選?。篒I公差等組8級</p><p><b>　　小輪分度圓直徑</b></p><p><b>　　小輪轉(zhuǎn)矩<

52、;/b></p><p><b>　　載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　材料彈性系數(shù)查表</b></p><p><b>　　節(jié)點區(qū)域系數(shù)</b></p><p><b>　　重合度系數(shù)</b></p><p>&

53、lt;b>　　齒輪模數(shù)m=4</b></p><p><b>　　小輪分度圓直徑</b></p><p><b>　　標準中心距</b></p><p>　　齒寬：由于該軸扭矩較大故b取120mm</p><p><b>　　大輪齒寬</b></p>

54、;<p><b>　　小輪齒寬</b></p><p>　　c,齒根彎曲疲勞強度校核計算</p><p>　　由公式: </p><p>　　齒形系數(shù) </p><p>　　應力修正系數(shù) </p><p>　　重合度

55、</p><p>　　重合度系數(shù) </p><p>　　故 </p><p>　　故滿足要求，另外兩齒輪計算方法如上，均符合要求。</p><p><b>　　六、結(jié)構設計及說明</b></p><p>　　6.1 結(jié)構設計的內(nèi)容、技術要求和方案</p>

56、<p>　　6.1.1設計的內(nèi)容</p><p>　　設計主軸變速箱的結(jié)構包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等）主軸組件、操縱機構、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)接件的結(jié)構設計與布置，用一長展開圖表示。</p><p><b>　　6.1.2技術要求</b></p><p>　　主軸變速箱是機床的主要部件。設計時除考慮

57、一般機械傳動的有關要求外，著重考慮以下幾個方面的問題（這是本次設計的中型車床的數(shù)據(jù)）。</p><p><b>　　1）.精度</b></p><p>　　車床主軸部件要求比較高的精度。如：</p><p>　　主軸的徑向跳動 〈 0.01mm ；</p><p>　　主軸的橫向竄動 〈 0.01mm ；<

58、/p><p><b>　　2）.剛度和抗振性</b></p><p>　　綜合剛度（主軸與刀架之間的作用力與相對變形之比）： </p><p>　　D—最大回轉(zhuǎn)直徑 mm 。</p><p>　　在主軸與刀架之間的相對振幅的要求：</p><p>　　3). 傳動效率要求</p><

59、;p>　　4）.主軸前軸承處溫度和溫升應控制在以下范圍：</p><p>　　噪聲要控制在以下范圍</p><p>　　5）.結(jié)構應盡可能簡單、緊湊，加工和裝備工藝性好，便于維修和調(diào)整。</p><p>　　6）.操作方便，安全可靠。</p><p>　　7）.遵循標準化和通用化的原則。</p><p><

60、b>　　6.1.3設計方案</b></p><p>　　主軸變速箱結(jié)構設計是整個機床設計的重點。由于結(jié)構比較復雜，設計中不可避免要經(jīng)過反復思考和多次修改。在正式圖之前，最好能先畫草圖。目的是：</p><p>　　1）.布置傳動件及選擇方案。</p><p>　　2）.檢驗傳動設計的結(jié)果中有無相互干涉、碰撞或其它不合理的情況，以便及時改正。<

61、/p><p>　　3）.確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。</p><p>　　為達到上述的目的，草圖的主要輪廓尺寸和零件之間的相對位置尺寸一定要畫得準確，細部結(jié)構可不必畫出。部分結(jié)構經(jīng)反復推敲修改，經(jīng)過必要的驗算，確定了結(jié)構方案以后，才能開始畫正式裝備圖。</p><p>　　在本次

62、設計中，我先用A0的圖紙，手工繪制出了整張完圖，經(jīng)易老師的指導后，四次修改才開始正式的用軟件畫圖。</p><p>　　6.2 展開圖及其布置</p><p>　　展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，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，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一

63、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，負責齒輪無法加工。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，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構。</p><p>　　齒輪在軸上布置很重要，關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。<

64、;/p><p>　　6.3 齒輪塊設計</p><p>　　齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個齒輪上的載荷是變化的。同時由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設計時，應充分考慮這些問題。</p><p>　　齒輪塊的結(jié)構形式很多，取決于下列有

65、關因素：</p><p>　　是固定齒輪還是滑移齒輪；</p><p>　　移動滑移齒輪的方法；</p><p>　　齒輪精度和加工方法；</p><p>　　變速箱中齒輪用于傳遞動力和運動。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時，圓周速度越高，振動和噪聲越大，根據(jù)實際結(jié)果得知，圓周速度會增加一倍，噪聲約增大6dB。</p>

66、;<p>　　工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲的影響比運動誤差要大，所以這兩項精度應選高一級。不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結(jié)構要求也有所不同。</p><p><b>　　確定齒輪的軸向布置</b></p><p>　　為避免同一滑移齒輪變速組內(nèi)的兩對齒輪同時嚙合，兩個固定齒輪的間距應大于滑移齒輪的寬度。一般留有間隙1-2mm，所以首先設

67、計滑移齒輪。</p><p>　　II軸上的滑移齒輪的兩個齒輪輪齒之間必須留有用于齒輪加工的間隙，插齒時，當模數(shù)在1-2mm范圍內(nèi)時，間隙必須不小于5mm,當模數(shù)在2.5-4mm范圍內(nèi)時，間隙必須不小于6 mm，且應留有足夠的空間滑移，據(jù)此選出三片齒輪間的間隙分別為d1=17.5mm,d2=15mm.</p><p>　　由滑移齒輪的厚度以及滑移齒輪上的間隙可以得出主軸上的兩個齒輪間的距離

68、至少是60mm，現(xiàn)取齒輪間的間距為64mm和70mm.</p><p>　　6.3.1 精度等級的選擇</p><p>　　變速箱中齒輪用于傳遞動力和運動。它的精度的選擇決定于圓周速度。采用同一精度時，圓周速度較高，振動和噪聲越大，根據(jù)實驗結(jié)果得知，圓周速度增加一倍，噪聲約增大6dB。直齒齒輪的精度選擇推薦如下：</p><p>　　工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲

69、的影響比運動誤差更大，所以這兩項精度應選高一級。</p><p>　　為了控制噪聲，機床上主傳動齒輪都選用較高的精度。大都是7-6-6，圓周速度很低的，才選8-7-7。如果噪聲要求很嚴，或一些關鍵齒輪，就應選6-5-5。</p><p>　　在本次設計中，精度的選擇就是以上所說的情況。主傳動齒輪選用的是： 7-6-6。</p><p>　　6.3.2結(jié)構與加工方法的

70、關系</p><p>　　不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結(jié)構要求也有所不同。</p><p>　　8級精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達到。</p><p>　　7級精度齒輪，用較高精度滾齒機或插齒機就可以達到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的7級齒輪一般滾（插）后要剃齒，是精度高于7級，或者淬火后在珩齒。</p><

71、p>　　6級精度齒輪，用精密滾齒機可以達到。淬火齒輪，必須磨齒才能達到6級。</p><p>　　機床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。</p><p>　　各部分的尺寸推薦如下：</p><p><b>　　1）.空刀槽bk</b></p><p>　　插齒時： 模數(shù)1～2 mm bk≥5

72、 mm；</p><p>　　模數(shù)2.5～4 mm bk≥6 mm。</p><p>　　為了布置與作圖的方便，本次設計中所選的空刀槽 </p><p><b>　　bk=10 mm</b></p><p>　　6.3.3 組合齒輪</p><p>　　齒輪磨齒時，要求較

73、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。有時為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。但在本次設計中用到的是：</p><p>　　鍵連接平鍵拼裝，軸向定位用彈簧擋圈。具體的繪圖方案，可參考曹金榜主編的《機床主軸變速箱設計指導》。</p><p>　　6.3.4 齒輪的軸向定位</p><p>　　要保證正確的嚙合，齒輪在軸上的位置應該

74、可靠?；讫X輪的軸向位置由操縱機構的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配后最后調(diào)整確定，本次設計所采用的軸向定位結(jié)構如下：</p><p><b>　　1）.彈簧卡圈定位</b></p><p>　　說明及特點：結(jié)構簡單、裝配方便，但不能承受軸向力。</p><p><b>　　2）.隔套定位</b></p>

75、;<p>　　說明及特點： 用隔套將各傳動件在軸向固定、裝配方便，有利于軸的剛度。</p><p><b>　　6.3.5其他問題</b></p><p>　　滑移齒輪進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，應予注意。</p><p>　　選擇齒輪塊的結(jié)構要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或

76、模鍛）和機械加工時的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。</p><p>　　齒輪磨齒時，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。有時為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。</p><p>　　6.4 主軸組件設計</p><p>　　主軸組件結(jié)構復雜，技術要求高。安裝工件（車床）或者刀具的主軸參與切削成形

77、運動，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），設計時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方面來考慮。</p><p>　　6.4.1各部分尺寸的選擇</p><p>　　主軸形狀與各部分尺寸不僅和強度、剛度有關，而且涉及多方面的因素。</p><p><b>　　1）.內(nèi)孔直徑</b></p>

78、<p>　　車床主軸由于要通過棒料，安裝自動卡盤的操縱機構及通過卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢。我國已有標準可循。</p><p>　　通孔直徑φ=40 mm。</p><p><b>　　2）.軸徑直徑</b></p><p>　　前支承的直徑是主軸上一主要的尺寸，

79、設計時，一般先估算或擬定一個尺寸，結(jié)構確定后再進行核算。</p><p>　　由于P=7.5 kw，所以前軸徑 70～105 mm</p><p><b>　　3）.前錐孔尺寸</b></p><p>　　前錐孔用來裝頂尖或其它工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。莫氏號的選擇：</p><p>　　本次設計中，由于車

80、床最大回轉(zhuǎn)直徑D=400 mm，所以選用莫氏錐度號6號。</p><p><b>　　標準莫氏錐度尺寸：</b></p><p>　　4）.支承跨距及懸伸長度</p><p>　　為了提高剛度，應盡量縮短主軸的外伸長度a，選擇適當?shù)闹С锌缇郘。一般推薦取：</p><p><b>　　L/a =3～5。<

81、/b></p><p>　　跨距L小時，軸承變形對軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時，L/a應選大值，軸剛性差時，則取小值。</p><p>　　跨距L的大小，很大程度上受其他結(jié)構的限制，常常不能滿足以上要求。安排結(jié)構時力求接近上述要求。</p><p><b>　　本次設計中就?。?lt;/b></p><p>&l

82、t;b>　　L/a =5。</b></p><p>　　則由L=130 mm</p><p><b>　　得 mm。</b></p><p>　　5）.頭部尺寸的選擇</p><p>　　考慮與主軸前徑直徑相匹配，本次設計采用B型結(jié)構。</p><p><b>　　6

83、.4.2主軸軸承</b></p><p>　　1）.軸承類型的選擇</p><p>　　主軸前軸承的軸承類型選擇：</p><p>　　內(nèi)孔有1：12的錐度</p><p>　　主軸組件的滾動軸承既要有承受徑向載荷的徑向軸承，又要有承受兩個方向軸向載荷的推力軸承。軸承類型及型號選用主要根據(jù)主軸的剛度，承載能力，轉(zhuǎn)速，抗振性及結(jié)構要

84、求合理的進行選定。</p><p>　　同樣尺寸的軸承，線接觸的磙子軸承比點接觸的球軸承的剛度要高，但極限轉(zhuǎn)速要低，多個軸承的承載能力比單個軸承的承載能力要大，不同軸承承受載荷類型及大小不同。為了 提高主軸組件的剛度，通常采用輕型或特輕型系列軸承。</p><p>　　通常情況下，中速重載采用雙列圓柱滾子軸承配雙向推力角接觸球軸承，或者成對圓錐滾子軸承，其結(jié)構簡單，但是極限轉(zhuǎn)速較低。高速輕

85、載采用成組角接觸球軸承，根據(jù)軸向載荷的大小分別選用25度或15度的接觸角。軸向載荷為主且精度要求不高時，選用推力軸承配深溝球軸承，精度要求較高時，選用向心推力軸承。</p><p>　　本設計的主軸不僅有剛度高的要求，而且有轉(zhuǎn)速高的要求，所以在選擇主軸軸承時，剛度和速度這兩各方面必須考慮，故選擇圓錐滾子軸承配深溝球軸承。</p><p><b>　　2）.軸承的位置</b&

86、gt;</p><p>　　機床主軸采用兩個支承，結(jié)構簡單，制造方便。</p><p>　　在配置軸承時，應注意以下幾點：</p><p>　　兩個支承點都要能承受徑向力。</p><p>　　兩個方向的軸向力應分別有相應的軸承承受。</p><p>　　徑向力和兩個方向的軸向力都應傳遞到箱體上，即負荷都由機床支承件承

87、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軸高。前軸承的誤差對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。</p><p>　　普通精度級機床的主軸，前軸承選C或D，后軸承選D或E級。</p><p>　　選擇軸承精度時，既要考慮機床精度要求，也要考慮經(jīng)濟性。提高了精度，軸

88、承的價格隨精度顯著提高。</p><p>　　軸承與軸和軸承與箱體之間，一般都采用過渡配合，采用比一般軸要松一些的配合，可用j5，js5，j6，js6。另外，軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔的形狀誤差都會反映到軸承道上去。所以，軸和孔的精度應與軸承精度相匹配。</p><p>　　4）.軸承間隙調(diào)整：</p><p>　　軸承間隙的調(diào)整量，應該能方便而且能準確的控制，

89、但調(diào)整的結(jié)構不能太復雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對外圈可以移動，當內(nèi)圈向大端軸向移動時，由于有1：12的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。調(diào)整間隙的結(jié)構式及其方法見參考書。</p><p>　　6.4.3主軸和齒輪的連接</p><p>　　采用平鍵連接，平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導致小齒輪輪轂厚度不夠問題。</p><p>　　6.4.4潤滑與密封</p&g

90、t;<p>　　主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨的油管引到軸承處。</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：</p><p>　　堵---加密封裝置阻止油外流。</p><p>　　因主軸轉(zhuǎn)速高，采用非接觸式的密封裝置，在軸承蓋的孔內(nèi)開一個溝槽。</p><p><b>　

91、　6.4.5其它問題</b></p><p>　　主軸上齒輪應盡可能靠近前軸承，大齒輪更應靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。</p><p>　　采用凸緣的尺寸推薦為：</p><p><b>　　D-d=3h</b></p><p>　　H=（2.5 ～3）b</p><p>　　主

92、軸的直徑主要決定于主軸需要的剛度、結(jié)構等。各種牌號的彈性模量基本一樣，對剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼既可。精度較高的機床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用40Cr或其它合金鋼。</p><p>　　主軸頭部需要淬火，硬度為 RC50～55。其他部分經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后硬度為HB 220～250。</p><p>　　6.5 傳動軸設計</p><p><b&

93、gt;　　6.5.1.特點</b></p><p>　　主軸，廣泛采用滾動軸承作支承，軸上要安裝齒輪、離合器、和制動器等。傳動軸應保證這些傳動件或機構能正常工作。</p><p>　　首先，傳動軸應有足夠的強度、剛度。如橈度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大，兩中心線誤差和軸心線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。&l

94、t;/p><p><b>　　6.5.2軸的結(jié)構</b></p><p>　　傳動軸可以是光軸也可以是花鍵軸，這些在軸加工中并無困難，所以裝移齒輪的軸采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也采用花鍵軸。</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>　　軸的部分長度上的花鍵，在終端上有一段不是

95、全高，不能和花鍵孔配合。這是加工的過渡部分。具體的作圖可參考曹金榜主編的《機床主軸變速箱設計指導》。</p><p>　　一般的尺寸花鍵的滾刀直徑D刀為65～85 mm。</p><p>　　6.5.3軸承的選擇</p><p>　　機床傳動軸常用的滾動軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升空載功率和噪聲等方面，球軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對軸的剛度、支承孔的加工精度要求比較高

96、。因此，球軸承用得更多。但滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以，在沒有軸向力時，也常采用這種軸承。這種軸承的形式和尺寸的選擇，取決于承載能力，但也要考慮其它結(jié)構條件。</p><p>　　同一軸心線的箱體支承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加工幾個同心孔工藝。</p>

97、<p>　　本次設計中，由于是支承跨距長的箱體，要從兩邊同時進行加工，具體的參考圖見參考書曹金榜主編的《機床主軸變速箱設計指導》。</p><p>　　既要滿足承載能力要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列的軸承來達到支承孔直徑的安排要求。</p><p>　　兩孔間的最小間隙壁厚，不得小于5～10 mm，以免加工時孔變形。</p><p>　　花

98、鍵軸兩端裝軸承的軸徑尺寸至少有一個應小于花鍵的內(nèi)徑。</p><p>　　一般傳動軸上軸承選用G級精度。</p><p>　　滾動軸承是外購標準件，可以簡化畫法，但類型必要表示清楚與其它零件的相關尺寸如：外徑、內(nèi)徑和寬度必須按實際尺寸畫。</p><p>　　6.5.4軸的軸向定位</p><p>　　傳動軸必須在箱體內(nèi)保持準確位置，才能保證

99、裝在軸上各傳動件的位置的確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動，是否受軸向力，都必須有周向定位。對受軸向力的軸其軸向定位就更加重要。</p><p>　　回轉(zhuǎn)軸的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時應注意：</p><p>　　1.軸的長度。長軸要考慮熱伸長的問題，宜由一端定位。</p><p>　　2.軸承的間隙是否需要調(diào)整。</p><

100、;p>　　3.整個軸的軸向定位是否需要調(diào)整。</p><p>　　4.在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。</p><p>　　5.加工和裝配的工藝性等。</p><p>　　回轉(zhuǎn)軸的軸向定位本次設計采用的是：兩端均用軸承蓋、調(diào)節(jié)螺釘定位。兩端均有調(diào)節(jié)螺釘，除能方便地調(diào)節(jié)軸承預緊力外，還可調(diào)節(jié)軸系的軸向位置，以便使嚙合齒輪對齊</p><

101、p><b>　　七、總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過為期三周的不懈努力，我們順利完成了對銑床主軸變速箱的結(jié)構設計。在這三周內(nèi)，我們本著“以我所學，為我所用，提高自我”的宗旨，按照設計要求、結(jié)合所學設計理論一步一步，認認真真地分析、計算，近乎絞盡腦汁終于取得了現(xiàn)在的圓滿成功。可以毫不夸張地說，我們甚至沒睡過一個好覺。但是，“不經(jīng)一番寒徹骨，那得梅花撲鼻香”。雖然在本次課程設計過程中

102、，我們明顯感覺到本次相對以前所做過的課程設計難度較高，但我們還是把它完成了。我們又一次超越了自我，這意味著相對以前我們的水平有所提高，我們高興，我們累的值！</p><p>　　通過本次課程設計，使我們以前所學的多門知識得到了一次綜合性地運用，也使我們進一步理解了各門學科之間的相互聯(lián)系。通過機床進給運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構設計，使我們在擬定傳動和變速的結(jié)構方案過程中，得到結(jié)構構思、方案分析、結(jié)構工藝性、機械制圖

103、、零件設計、編寫技術文件和查閱技術資料的等方面的綜合訓練，也使我們進一步樹立了正確的設計思想，掌握了基本的設計方法。同時，作為畢業(yè)前的最后一次課程設計，可以說是對以后工作的一次戰(zhàn)前練兵，本次課程設計在提高我們解決實際問題能力的同時，也讓我們認識到了自身或多或少在某些方面還有不足之處，有待提高。在以后的學習、工作中，我們會再接再勵，努力學習新的現(xiàn)代設計理論,計算技術,力爭做到理論與實際相結(jié)合，不斷提高自己。</p><

104、p>　　另外，在本次設計過程中，易茜老師不辭勞苦指導我們，給予了我們很大幫助，在此深表感謝！當然，由于我們水平有限，整個設計中不妥之處在所難免，懇請老師不吝指正。</p><p><b>　　八、參考文獻</b></p><p>　　[1] 馮辛安主編.機械制造裝備設計.機械工業(yè)出版社. 北京.1999.12 </p><p>　　[2]

105、 周開勤主編. 機械零件手冊.高等教育出版社. 2001</p><p>　　[3] 曹玉榜 易錫麟.機床主軸箱設計指導. 機械工業(yè)出版社. 北京.1987.5.</p><p>　　[4] 濮良貴 紀名剛主編.機械設計.高等教育出版社.北京.2001</p><p>　　[5] 黃鶴汀主編. 金屬切削機床設計. 北京. 機械工業(yè)出版社，2005 </p

106、><p>　　[6] 馮開平 左宗義主編.畫法幾何與機械制圖.華南理工出版社.2001.9</p><p>　　[7] 唐金松主編.簡明機械設計手冊.上?？萍技夹g出版社.上海.1992.06</p><p>　　[8] 盧秉恒主編.機械制造技術基礎.機械工業(yè)出版社.北京.2001</p><p>　　[9] 孫恒 陳作模主編.機械原理.高等教育出