機械制造裝備課程設計--普通車床主軸箱部件設計

1、<p>　　機械制造裝備設計課程設計</p><p>　　設計題目：普通車床主軸箱部件設計</p><p>　　起止日期： 2011 年 11 月 26日 至 2011 年 12月 13日</p><p><b>　　機械工程學院</b></p><p>　　2011年 11 月 26 日</p>

2、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1.課程設計任務書·························

3、3;···································4</p&

4、gt;<p>　　2.緒論·································&#

5、183;····································

6、·6</p><p>　　3．設計計算······························

7、3;····································6&

8、lt;/p><p>　　3.1車床的規(guī)格系列和用處·······························

9、;····················6</p><p>　　3.2操作性能要求···········

10、····································

11、3;···········7</p><p>　　4.主動參數(shù)參數(shù)的擬定···················

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

13、#183;7</p><p>　　4.1 確定傳動公比φ······························

14、···························7</p><p>　　4.2 主電動機的選擇····

15、;····································

16、83;················7</p><p>　　5.變速結構的設計··············

17、3;····································&#

18、183;·········8</p><p>　　5.1 主變速方案擬定·····················&

19、#183;····································

20、;8</p><p>　　5.2 變速結構式、結構網(wǎng)的選擇······························

21、;···················8</p><p>　　5.2.1 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目·········

22、3;······················8</p><p>　　5.2.2 變速式的擬定········&#

23、183;····································

24、·········9</p><p>　　5.2.3 結構式的擬定·····················

25、3;································9</p><p>　　5.

26、2.4 結構網(wǎng)的擬定···································

27、···················9</p><p>　　5.2.5 結構式的擬定···········

28、3;····································&#

29、183;····10</p><p>　　5.2.6 結構式的擬定··························

30、;···························10</p><p>　　5.2.7 確定各變速組變速副齒數(shù)··

31、83;····································&

32、#183;···11</p><p>　　5.2.8 繪制變速系統(tǒng)圖··························

33、83;························13</p><p>　　6.結構設計·······

34、····································

35、3;······················13</p><p>　　6.1 結構設計的內(nèi)容、技術要求和方案·······

36、···································13</p&g

37、t;<p>　　6.2 展開圖及其布置································&#

38、183;························14</p><p>　　6.3 I軸（輸入軸）的設計·····

39、83;····································&

40、#183;···········14</p><p>　　6.4 齒輪塊設計···················&

41、#183;····································

42、;·····14</p><p>　　6.5 傳動軸的設計·························

43、3;·································15</p><p&

44、gt;　　6.6 主軸組件設計··································&

45、#183;························16</p><p>　　6.6.1 各部分尺寸的選擇·····&#

46、183;····································

47、·······16</p><p>　　6.6.2 主軸材料和熱處理·······················&

48、#183;·························16</p><p>　　6.6.3 主軸軸承·····

49、····································

50、3;···············17</p><p>　　6.6.4 主軸與齒輪的連接···············

51、;··································18</p>&

52、lt;p>　　6.6.5 潤滑與密封·································

53、·····················18</p><p>　　6.6.6 其他問題··········

54、;····································

55、83;··········18</p><p>　　7.傳動件的設計····················

56、3;····································&#

57、183;····18</p><p>　　7.1 帶輪的設計··························&#

58、183;··································18</p>

59、<p>　　7.2 傳動軸的直徑估算································

60、83;······················21</p><p>　　7.2.1 確定各軸轉速········

61、····································

62、3;········21</p><p>　　7.2.2傳動軸直徑的估算：確定各軸最小直徑····················

63、83;···········22</p><p>　　7.2.3 鍵的選擇···················&#

64、183;····································

65、·23</p><p>　　7.3 傳動軸的校核······························

66、;·····························23</p><p>　　7.3.1 傳動軸的校核·&#

67、183;····································

68、···············23</p><p>　　7.3.2 鍵的校核················

69、;····································

70、83;····24</p><p>　　7.4 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核·························

71、··················24</p><p>　　7.4.1 齒輪模數(shù)的確定············&#

72、183;····································

73、··24</p><p>　　7.4.2 齒寬的確定····························

74、3;··························28</p><p>　　7.4.3 齒輪結構的設計····

75、····································

76、3;··········29</p><p>　　7.5 帶輪結構設計····················

77、83;····································&

78、#183;·30</p><p>　　7.6 片式摩擦離合器的選擇和計算····························

79、;·················31</p><p>　　7.7 齒輪強度校驗·············

80、3;····································&#

81、183;········33</p><p>　　7.7.1 校核a變速組齒輪·····················

82、83;···························33</p><p>　　7.7.2 校核b變速組齒輪··

83、3;····································&#

84、183;·········35</p><p>　　7.7.3 校核c變速組齒輪····················

85、83;····························36</p><p>　　7.8 軸承的選用與校核··

86、····································

87、3;················37</p><p>　　7.8.1 各軸軸承的選用··············

88、····································

89、3;37</p><p>　　7.8.2 各軸軸承的校核······························

90、·····················37</p><p>　　8.主軸組件設計··········&

91、#183;····································

92、;···············39</p><p>　　8.1 主軸的基本尺寸確定···············&

93、#183;····································

94、;·39</p><p>　　8.1.1 外徑尺寸D·····························

95、83;·························39</p><p>　　8.1.2 主軸孔徑d·····&

96、#183;····································

97、;·············39</p><p>　　8.1.3 主軸懸伸量a·················&#

98、183;···································40<

99、/p><p>　　8.1.4 支撐跨距L·······························

100、3;·······················40</p><p>　　8.1.5 主軸最佳跨距L0的確定······&#

101、183;····································

102、·41</p><p>　　8.2 主軸剛度驗算······························

103、;·····························43</p><p>　　8.2.1 主軸前支撐轉角的驗算

104、3;····································&#

105、183;·······44</p><p>　　8.2.2 主軸前端位移的驗算······················&#

106、183;························45</p><p>　　9.心得體會及參考文獻······

107、····································

108、3;·············47</p><p><b>　　課程設計任務書</b></p><p>　　2011—2012學年第一學期</p><p>　　機械工程 學院（系、部） 機械設計制造及自動化 專

109、業(yè) 機設081 班級</p><p>　　課程名稱： 《機械制造裝備設計》 </p><p>　　設計題目： 普通車床(最大加工直徑 Φ250) 主軸箱部件設計 </p><p>　　起止日期：自 2011 年 11 月 26 日至 2011 年 12 月 1

110、3 日共 2 周</p><p>　　指導教師（簽字）： 姚建民 2011年 11月 26 日</p><p>　　系（教研室）主任（簽字）： 年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><

111、p>　　普通中型車床主軸箱設計</p><p>　　普通中型車床主軸箱設計，主要包括三方面的設計，即：根據(jù)設計題目所給定的機床用途、規(guī)格、主軸極限轉速、轉速數(shù)列公比或級數(shù)，確定其他有關運動參數(shù)，選定主軸各級轉速值；通過分析比較，選擇傳動方案；擬定結構式或結構網(wǎng)，擬定轉速圖；確定齒輪齒數(shù)及帶輪直徑；繪制傳動系統(tǒng)圖。其次，根據(jù)機床類型和電動機功率，確定主軸及各傳動件的計算轉速，初定傳動軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動

112、帶型號及根數(shù)，摩擦片尺寸及數(shù)目；裝配草圖完成后要驗算傳動件（傳動軸、主軸、齒輪、滾動軸承）的剛度、強度或壽命。最后，完成運動設計和動力設計后，要將主傳動方案“結構化”，設計主軸變速箱裝配圖及零件圖，側重進行傳動軸組件、主軸組件、變速機構、箱體、潤滑與密封、傳動軸及滑移齒輪零件的設計。</p><p>　　【關鍵詞】車床、主軸箱、變速系統(tǒng)、主軸組件。</p><p><b>　　2

113、.緒論</b></p><p>　　機床技術參數(shù)有主參數(shù)和基本參數(shù)，他們是運動傳動和結構設計的依據(jù)，影響到機床是否滿足所需要的基本功能要求，參數(shù)擬定就是機床性能設計。主參數(shù)是直接反映機床的加工能力、決定和影響其他基本參數(shù)的依據(jù)，如車床的最大加工直徑，一般在設計題目中給定，基本參數(shù)是一些加工件尺寸、機床結構、運動和動力特性有關的參數(shù)，可歸納為尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。</p><

114、p>　　通用車床工藝范圍廣，所加工的工件形狀、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬質(zhì)合金刀具又用高速鋼刀具。因此，必須對所設計的機床工藝范圍和使用情況做全面的調(diào)研和統(tǒng)計，依據(jù)某些典型工藝和加工對象，兼顧其他的可能工藝加工的要求，擬定機床技術參數(shù)，擬定參數(shù)時，要考慮機床發(fā)展趨勢和同國內(nèi)外同類機床的對比，使擬定的參數(shù)最大限度地適應各種不同的工藝要求和達到機床加工能力下經(jīng)濟合理。</p><p>　　機床

115、主傳動系因機床的類型、性能、規(guī)格和尺寸等因素的不同，應滿足的要求也不一樣。設計機床主傳動系時最基本的原則就是以最經(jīng)濟、合理的方式滿足既定的要求。在設計時應結合具體機床進行具體分析，一般應滿足的基本要求有：滿足機床使用性能要求。首先應滿足機床的運動特性，如機床主軸油足夠的轉速范圍和轉速級數(shù)；滿足機床傳遞動力的要求。主電動機和傳動機構能提供足夠的功率和轉矩，具有較高的傳動效率；滿足機床工作性能要求。主傳動中所有零部件有足夠的剛度、精度和抗震

116、性，熱變形特性穩(wěn)定；滿足產(chǎn)品的經(jīng)濟性要求。傳動鏈盡可能簡短，零件數(shù)目要少，以便節(jié)約材料，降低成本。</p><p><b>　　3.設計計算</b></p><p>　　3.1車床的規(guī)格系列和用處</p><p>　　普通機床的規(guī)格和類型有系列型號作為設計時應該遵照的基礎。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設計的是普通型車床主軸變速箱

117、。主要用于加工回轉體。</p><p>　　表1.1 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表</p><p>　　3.2 操作性能要求</p><p>　　1）具有皮帶輪卸荷裝置</p><p>　　2）手動操縱雙向片式摩擦離合器實現(xiàn)主軸的正反轉及停止運動要求</p><p>　　3）主軸的變速由變速手柄完成</p

118、><p>　　4.主動參數(shù)參數(shù)的擬定</p><p>　　4.1 確定傳動公比</p><p>　　根據(jù)【1】公式（3-2）因為已知 ， </p><p><b>　　∴ Z=+1</b></p><p>　　∴===1.4129</p><p>　　根據(jù)【1】表3-5

119、 標準公比。這里我們?nèi)藴使认盗?1.41.</p><p>　　因為=1.41=1.06，根據(jù)【1】表3-6標準數(shù)列。首先找到最小極限轉速25，再每跳過5個數(shù)（1.26～1.06）取一個轉速，即可得到公比為1.41的數(shù)列：25，35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120.</p><p>　　4.2 主電動機的選擇</p>&l

120、t;p>　　合理的確定電機功率P，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>　　現(xiàn)在以常見的中碳鋼為工件材料，取45號鋼，正火處理，車削外圓，表面粗糙度=3.2mm。采用車刀具，可轉位外圓車刀，刀桿尺寸：16mm25mm。刀具幾何參數(shù)：=15，=6，=75，=15，=0，=-10，b=0.3mm，r=1mm。</p><p>　

121、　現(xiàn)以確定粗車是的切削用量為設計：</p><p>　　確定背吃刀量和進給量f，根據(jù)【2】表8-50，取4mm，f取0.6。</p><p>　　確定切削速度，參【2】表8-57，取V=1.7。</p><p><b>　　機床功率的計算，</b></p><p>　　主切削力的計算 根據(jù)【2】-表8-59和表8-60

122、，主切削力的計算公式及有關參數(shù)：</p><p><b>　　F=9.81 </b></p><p>　　=9.8127040.920.95</p><p><b>　　=3242（N）</b></p><p><b>　　切削功率的計算 </b></p><

123、;p>　　==32421.7=5.5（kW）</p><p>　　依照一般情況，取機床變速效率=0.8.</p><p>　　==6.86(kW)</p><p>　　根據(jù)【3】表12-1 Y系列（IP44）電動機的技術數(shù)據(jù),Y系列（IP44）電動機為一般用途全封閉自扇冷式籠型異步電動機，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動機內(nèi)部的特點，B級絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度

124、不超過+40℃，相對濕度不超過95%，海拔高度不超過1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無特殊要求的機械上，如機床，泵，風機，攪拌機，運輸機，農(nóng)業(yè)機械等。</p><p>　　根據(jù)以上要求，我們選取Y132M-4型三相異步電動機，額定功率7.5kW,滿載轉速1440，額定轉矩2.2，質(zhì)量81kg。</p><p>　　至此，可得到上表1.1中的車床參數(shù)。</p>

125、<p><b>　　5.變速結構的設計</b></p><p>　　5.1 主變速方案擬定</p><p>　　擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機構以及組成、安排不同特點的變速型式、變速類型。</p><p>　　變速方案和型式與結構的復雜程度密切相關，和

126、工作性能也有關系。因此，確定變速方案和型式，要從結構、工藝、性能及經(jīng)濟等多方面統(tǒng)一考慮。</p><p>　　變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結構、分支變速等型式；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

127、們采用集中變速型式的主軸變速箱。</p><p>　　5.2 變速結構式、結構網(wǎng)的選擇</p><p>　　結構式、結構網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的變速不失為有用的方法，但對于分析復雜的變速并想由此導出實際的方案，就并非十分有效。</p><p>　　5.2.1 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目</p><p>　　數(shù)為Z的變速系統(tǒng)由若干

128、個順序的變速組組成，各變速組分別有、……個變速副。即 </p><p>　　變速副中由于結構的限制以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>　　5.2.2 變速式的擬定</p><p>　　12級轉速變速系統(tǒng)的變速組，選擇變速組安排方式時，考慮到機床主軸變速箱的具體結構、裝置和性能

129、。</p><p>　　在Ⅰ軸如果安置換向摩擦離合器時，為減少軸向尺寸，第一變速組的變速副數(shù)不能多，以2為宜。</p><p>　　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。最后一個變速組的變速副數(shù)常選用2。</p><p>　　綜上所述，變速式為12=2×3×2。</p><p>　　5.2.3 結構

130、式的擬定</p><p>　　對于12=2×3×2傳動式，有6種結構式和對應的結構網(wǎng)。分別為：</p><p>　　， ， ，</p><p>　　由于本次設計的機床I軸裝有摩擦離合器，在結構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>　　從電動機到主軸主要為降速變速，若使變速副

131、較多的變速組放在較接近電動機處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足變速副前多后少的原則，因此取12=2×3×2方案為好。</p><p>　　設計車床主變速傳動系時，為避免從動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，在降速變速中，一般限制限制最小變速比 ；為避免擴大傳動誤差，減少震動噪聲，在升速時一般限制最大轉速比。斜齒圓柱齒輪傳動較平穩(wěn)，可取。因此在主變速鏈任一變速組的最大變速

132、范圍。在設計時必須保證中間變速軸的變速范圍最小。</p><p>　　5.2.4 結構網(wǎng)的擬定</p><p>　　根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結構網(wǎng)。從而確定結構網(wǎng)如下：</p><p>　　5.2.5 結構式的擬定</p><p>　　主軸的變速范圍應等于住變速傳動系中各個變速組變速范圍的乘積，即：</p><p

133、>　　檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時，只需檢查最后一個擴大組。因為其他變速組的變速范圍都比最后擴大組的小，只要最后擴大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會超過極限值。</p><p><b>　　其中，， </b></p><p><b>　　∴，符合要求。</b></p><p>　　5.2.6 結構式

134、的擬定</p><p><b>　　繪制轉速圖</b></p><p>　?、?、選擇Y132M-4型Y系列籠式三相異步電動機。</p><p>　?、?、分配總降速變速比</p><p><b>　　總降速變速比 </b></p><p>　　又電動機轉速不符合轉速數(shù)列標準，因

135、而增加一定比變速副。</p><p><b>　?、?、確定變速軸軸數(shù)</b></p><p>　　變速軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比變速副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。</p><p><b>　?、?、確定各級轉速</b></p><p>　　由、、z = 12確定各級轉速：1120、

136、800、560、400、280、200、140、100、71、50、35.5、25r/min。</p><p><b>　　⑸、繪制轉速圖</b></p><p>　　在五根軸中，除去電動機軸，其余四軸按變速順序依次設為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（主軸）。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的變速組分別設為a、b、c。現(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉速：</p>&

137、lt;p><b>　　先來確定Ⅲ軸的轉速</b></p><p>　　變速組c 的變速范圍為，結合結構式，</p><p>　?、筝S的轉速只有一種可能：</p><p>　　100、140、200、280、400、560r/min。</p><p><b>　?、?確定軸Ⅱ的轉速</b><

138、;/p><p>　　變速組b的級比指數(shù)為2，希望中間軸轉速較小，因而為了避免升速，又不致變速比太小，可取</p><p><b>　　，，</b></p><p>　　軸Ⅱ的轉速確定為：400、560r/min。</p><p><b>　?、鄞_定軸Ⅰ的轉速</b></p><p&g

139、t;　　對于軸Ⅰ，其級比指數(shù)為1,可取</p><p><b>　　， </b></p><p>　　確定軸Ⅰ轉速為800r/min。</p><p>　　由此也可確定加在電動機與主軸之間的定變速比。下面畫出轉速圖（電動機轉速與主軸最高轉速相近）</p><p>　　5.2.7 確定各變速組變速副齒數(shù)</p>

140、<p>　　齒輪齒數(shù)的確定，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)和及小齒輪的齒數(shù)可以從【1】表3-9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。<

141、;/p><p>　　根據(jù)【1】,查表3-9各種常用變速比的使用齒數(shù)。</p><p><b>　?、?、變速組a:</b></p><p><b>　　∵，； </b></p><p>　　時：……57、60、63、66、69、72、75、78……</p><p>　　時：……58

142、、60、63、65、67、68、70、72、73、77……</p><p>　　可取84,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：28、35。</p><p><b>　　于是，， </b></p><p>　　可得軸Ⅱ上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：56、49。</p><p><b>　?、?、變速組b:</b>&l

143、t;/p><p>　　根據(jù)【1】,查表3-9各種常用變速比的使用齒數(shù), </p><p><b>　　∵，,</b></p><p>　　時：……87、89、90、91、92……</p><p>　　時：……87、89、90、91……</p><p>　　時：……86、88、90、91……</p

144、><p>　　可取 90，于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：18、30、45。</p><p>　　于是 ，，，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為：72，60、45。</p><p><b>　?、?、變速組c:</b></p><p>　　根據(jù)【1】,查表3-9各種常用變速比的使用齒數(shù),</p><p>&

145、lt;b>　　,</b></p><p>　　時：……、85、89、90、94、95、108……</p><p>　　時： ……84、87、89、90、108……</p><p><b>　　可取 108.</b></p><p>　　為降速變速，取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為22；</p><p

146、>　　為升速變速，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為36。</p><p><b>　　于是得,</b></p><p>　　得軸Ⅲ兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為22，72；</p><p>　　得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為86，36。</p><p>　　5.2.8 繪制變速系統(tǒng)圖</p><p>　　根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，

147、電動機等已知條件可有如下系統(tǒng)圖：</p><p><b>　　6.結構設計</b></p><p>　　6.1 結構設計的內(nèi)容、技術要求和方案</p><p>　　設計主軸變速箱的結構包括傳動件（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)結件的結構設計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。&l

148、t;/p><p>　　主軸變速箱是機床的重要部件。設計時除考慮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：精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結構工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標準化和通用化的原則。</p><p>　　主軸變速箱結構設計時整個機床設計的重點，由于結構復雜，設計中不可避免要經(jīng)過反復思考和多次修改。在正式畫圖前應該先畫

149、草圖。目的是：</p><p>　　布置傳動件及選擇結構方案。</p><p>　　檢驗傳動設計的結果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時改正。</p><p>　　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>　　6.2 展開圖及其布置<

150、;/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，否則齒輪無法加工。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，

151、得到一級反向轉動，右邊接通得到三級正向轉動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第二種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結構。</p><p>　　總布置時需要考慮制動器的位置。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動器不要放在轉速太低軸上，以免制動扭矩太大，使制動器尺寸增大。</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

152、積。</p><p>　　6.3 I軸（輸入軸）的設計</p><p>　　將運動帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結構上應注意加強軸的剛度或使軸部受帶輪的拉力（采用卸荷裝置）。I軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是在箱外組裝好I軸在整體裝入箱內(nèi)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上，通過法蘭盤將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。</p>

153、<p>　　車床上的反轉一般用于加工螺紋時退刀。車螺紋時，換向頻率較高。實現(xiàn)正反轉的變換方案很多，我們采用正反向離合器。正反向的轉換在不停車的狀態(tài)下進行，常采用片式摩擦離合器。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。</p><p>　　在確定軸向尺寸時，摩擦片不壓緊時，應留有0.2～0.4的間隙，間隙應能調(diào)整。</p><p>　　離合器及其壓緊裝置中有三點值得注意：</p>

154、;<p>　　摩擦片的軸向定位：由兩個帶花鍵孔的圓盤實現(xiàn)。其中一個圓盤裝在花鍵上，另一個裝在花鍵軸上的一個環(huán)形溝槽里，并轉過一個花鍵齒，和軸上的花鍵對正，然后用螺釘把錯開的兩個圓盤連接在一起。這樣就限制了軸向和周向的兩個自由度，起了定位作用。</p><p>　　摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動實現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封閉系統(tǒng)，不增加軸承軸向復合。</p><p>　　結構

155、設計時應使加力環(huán)推動擺桿和鋼球的運動是不可逆的，即操縱力撤消后，有自鎖作用。</p><p>　　I軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當離合器接通時才和軸一起轉動。但脫開的另一端齒輪，與軸回轉方向是相反的，二者的相對轉速很高（約為兩倍左右）。結構設計時應考慮這點。</p><p>　　齒輪與軸之間的軸承可以用滾動軸承也可以用滑動軸承。滑動軸承在一些性能和維修上不如滾動軸承，但它的

156、徑向尺寸小。</p><p>　　空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤滑。</p><p><b>　　6.4 齒輪塊設計</b></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，

157、并影響主軸回轉均勻性。在齒輪塊設計時，應充分考慮這些問題。</p><p>　　齒輪塊的結構形式很多，取決于下列有關因素：</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

158、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)實際結果得知，圓周速度會增加一倍，噪聲約增大6dB。</p><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。</p><p>　　為了控制噪聲，機床上主傳動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。如果噪聲要求很嚴，或一些關鍵齒輪，就應選6—5

159、—5。當精度從7—6—6提高到6—5—5時，制造費用將顯著提高。</p><p>　　不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結構要求也有所不同。</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，使精度高

160、于7，或者淬火后在衍齒。</p><p>　　6級精度的齒輪，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>　　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>　　選擇齒輪塊的結構要

161、考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）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>　　要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應該可靠?；讫X輪在軸向位置由操縱機構中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝

162、配時最后調(diào)整確定。</p><p>　　6.5 傳動軸的設計</p><p>　　機床傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支撐。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。如撓度和傾角過大，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；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平

163、行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。</p><p>　　傳動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，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。

164、這是加工時的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為65～85。</p><p>　　機床傳動軸常采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，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對軸的剛度、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)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時在沒有軸向力時，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結構條件。&

165、lt;/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加工幾個同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對于支撐跨距長的箱體孔，要從兩邊同時進行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進刀）伸進鏜桿，同時加工各孔；對中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設計時應盡可能避免

166、。</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、中或重系列軸承來達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，以免加工時孔變形。</p><p>　　花鍵軸兩端裝軸承的軸頸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級精度。</p>

167、<p>　　傳動軸必須在箱體內(nèi)保持準確位置，才能保證裝在軸上各傳動件的位置正確性，不論軸是否轉動，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對受軸向力的軸，其軸向定位就更重要。</p><p>　　回轉的軸向定位（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>　　軸的長度。長軸要考慮熱伸長的問題，宜由一端定位。</p><p>　　

168、軸承的間隙是否需要調(diào)整。</p><p>　　整個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>　　6.6 主軸組件設計</p><p>　　主軸組件結構復雜，技術要求高。安裝工件（車床）或者刀具（銑床、鉆床等）的主軸

169、參予切削成形運動，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考慮。</p><p>　　6.6.1 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>　　內(nèi)孔直徑</b></p&

170、gt;<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。</p><p><b>　　軸頸直徑</b></p><p>　　前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設計時，一般先估算或擬定一個尺寸，結構確定后再進行核算。</p><

171、p><b>　　前錐孔直徑</b></p><p>　　前錐孔用來裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏六號錐孔。</p><p><b>　　支撐跨距及懸伸長度</b></p><p>　　為了提高剛度，應盡量縮短主軸的外伸長度。選擇適當?shù)闹慰缇啵话阃扑]?。?=2～3.5，跨距小時，軸承變形對軸端變形的

172、影響大。所以，軸承剛度小時，應選大值，軸剛度差時，則取小值。</p><p>　　跨距的大小，很大程度上受其他結構的限制，常常不能滿足以上要求。安排結構時力求接近上述要求。</p><p>　　6.6.2 主軸材料和熱處理</p><p>　　在主軸結構形狀和尺寸一定的條件下，材料的彈性模量E越大，主軸的剛度也越高，由于鋼材的E值較大，故一般采用鋼質(zhì)主軸，一般機床的

173、主軸選用價格便宜、性能良好的45號鋼。提高主軸有關表面硬度，增加耐磨性，在長期使用中不至于喪失精度，這是對主軸熱處理的根本要求。機床主軸都在一定部位上承受著不同程度的摩擦，主軸與滾動軸承配合使用時，軸頸表面具有適當?shù)挠捕瓤筛纳蒲b配工藝并保證裝配精度，通常硬度為HRC40-50即可滿足要求。一般機床的主軸，淬火時要求無裂紋，硬度均勻；淬硬層深度不小于1mm，最好1.5-2mm,使精磨后仍能保留一點深度的淬硬層，主軸熱處理后變形要小。螺紋表

174、面一般不淬火；淬火部位的空刀槽不能過深，臺階交接處應該倒角；滲氮主軸的銳邊、棱角必須倒圓R>0.5mm,可避免滲氮層穿透剝落。</p><p>　　6.6.3 主軸軸承</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

175、載能力大，可同時承受徑向力和軸向力，結構比較簡單，但允許的極限轉速低一些。</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><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)的機床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉速高的特點。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>

176、　　推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉速低，容易發(fā)熱。</p><p>　　向心推力球軸承。允許的極限轉速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機床。</p><p><b>　　2）軸承的配置</b></p><p>　　大多數(shù)機床主軸采用兩個支撐，結構簡單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個支撐的了。三支撐結構要求箱體上三支

177、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，可以用兩個支撐的主要支撐，第三個為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約0.03～0.07），只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時，輔助支撐軸承才起作用。</p><p>　　軸承配置時，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

178、伸長方向以及結構的負責程度，應根據(jù)機床的實際要求確定。</p><p>　　在配置軸承時，應注意以下幾點：</p><p>　　每個支撐點都要能承受經(jīng)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，即負荷都由機床支撐件承受。</p><p&

179、gt;　　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，前軸承的選或級，后軸承選或級。選擇軸承的精度時，既要考慮機床精度要求，也要考慮經(jīng)濟性。</p><p>　　軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過渡配合。另外軸承的

180、內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會降低軸承的回轉精度，所以軸和孔的精度應與軸承精度相匹配。</p><p><b>　　軸承間隙的調(diào)整</b></p><p>　　為了提高主軸的回轉精度和剛度，主軸軸承的間隙應能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負間隙，形成一定的預負載，回轉精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。預負載使軸

181、承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過大的預負載對提高剛度沒有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會增大，軸承壽命將因此而降低。</p><p>　　軸承間隙的調(diào)整量，應該能方便而且能準確地控制，但調(diào)整機構的結構不能太復雜。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題。特別要注意：調(diào)整落幕的端

182、面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長，誤差的影響越小。</p><p>　　螺母端面對螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡兩端平行度等均有嚴格的精度要求。</p><p>　　6.6.4 主軸與齒輪的連接</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

183、左右）。錐面配合對中性好，但加工較難。平鍵一般用一個或者兩個（相隔180度布置），兩國特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導致小齒輪輪轂厚度不夠的問題。</p><p>　　6.6.5 潤滑與密封</p><p>　　主軸轉速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨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。

184、防漏的措施有兩種：</p><p>　　1）堵——加密封裝置防止油外流。</p><p>　　主軸轉速高，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，但工藝困難）。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個或幾個并列的溝槽（圓弧形或形），效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽（矩形或鋸齒形），效果又比前兩種好。</p><p&g

185、t;　　在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時，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，較為復雜。</p><p>　　2）疏導——在適當?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱?lt;/p><p>　　6.6.6 其他問題</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變形。</p>

186、<p>　　當后支承采用推力軸承時，推力軸承承受著前向后的軸向力，推力軸承緊靠在孔的內(nèi)端面，所以，內(nèi)端面需要加工，端面和孔有較高的垂直度要求，否則將影響主軸的回轉精度。支承孔如果直接開在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。為此，可以加一個杯形套孔解決，套孔單獨在車床上加工，保證高的端面與孔德垂直度。</p><p>　　主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結構等。各種牌號鋼材的彈性模量基本一樣，對剛度影響不

187、大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用或其他合金鋼。主軸頭部需要淬火，硬度為50～55。其他部分處理后，調(diào)整硬度為220～250。</p><p><b>　　7.傳動件的設計</b></p><p><b>　　7.1 帶輪的設計</b></p><p>　　三角帶傳動中，軸間距

188、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)。帶輪結構簡單，但尺寸大，機床中常用作電機輸出軸的定比傳動。電動機轉速n=1440r/min,傳遞功率P=7.5kW,傳動比i=1.8，兩班制，一天運轉16小時，工作年數(shù)10年。</p><p>　　(1)、選擇三角帶的型號</p><p>　　由【4】表8-7工作情況系數(shù)查的共況系數(shù)=1.2。</p&

189、gt;<p>　　故根據(jù)【4】公式（8-21）</p><p>　　式中P--電動機額定功率， --工作情況系數(shù) </p><p>　　因此根據(jù)、由【4】 圖8-11普通V帶輪型圖選用A型。</p><p>　　(2)、確定帶輪的基準直徑，</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

190、不宜過小，即。查【4】表8-8、圖8-11和表8-6取主動小帶輪基準直徑=125。</p><p>　　由【4】公式(8-15a) </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　-小帶輪轉速，-大帶輪轉速，-帶的滑動系數(shù)，一般取0.02。</p><p>　　∴ ，由【4】表

191、8-8取圓整為224mm。</p><p>　　(3)、驗算帶速度V，</p><p>　　按【4】式（8-13）驗算帶的速度</p><p><b>　　∵，故帶速合適。</b></p><p><b>　　(4)、初定中心距</b></p><p>　　帶輪的中心距，通常

192、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)【4】經(jīng)驗公式（8-20）</p><p>　　取，取=600mm.</p><p>　　(5)、三角帶的計算基準長度</p><p>　　由【4】公式（8-22）計算帶輪的基準長度</p><p>　　由【4】表8-2，圓整到標準的計算長度 </p><p&

193、gt;　　(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>　　按【4】公式（8-23）計算實際中心距</p><p>　　(8)、驗算小帶輪包角</p><p>　　根據(jù)【4】公式（8-25）</p

194、><p>　　，故主動輪上包角合適。</p><p>　　(9)、確定三角帶根數(shù)</p><p>　　根據(jù)【4】式（8-26）得</p><p>　　查表【4】表8-4d由 i=1.8和得= 0.15KW,</p><p>　　查表【4】表8-5，=0.98；查表【4】表8-2，長度系數(shù)=1.01</p>&