cm6132機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)---精密車(chē)床主軸箱及變速箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　緒論1</b></p><p><b>　　1．概述5</b></p><p>　　1.1機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)的目的5</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求5</p><

2、;p>　　1.3 操作性能要求6</p><p>　　2.技術(shù)參數(shù)確定與方案設(shè)計(jì)6</p><p><b>　　2.1原始數(shù)據(jù)6</b></p><p>　　2.2開(kāi)展CM6132功能原理設(shè)計(jì)6</p><p><b>　　3．運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)7</b></p><p&g

3、t;　　3.1確定轉(zhuǎn)速極速7</p><p>　　3.1.1計(jì)算主軸最高轉(zhuǎn)速 9</p><p>　　3.1.2計(jì)算主軸最低轉(zhuǎn)速 10</p><p>　　3.1.3確定主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列11</p><p>　　3.2 主電動(dòng)機(jī)的選擇12</p><p>　　3.3變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)14</p>

4、<p>　　3.3.1 主變速方案擬定14</p><p>　　3.3.2 擬定變速結(jié)構(gòu)式14</p><p>　　3.3.3擬定變速結(jié)構(gòu)網(wǎng)15</p><p>　　3.3.4 驗(yàn)算變速結(jié)構(gòu)式16</p><p>　　3.4繪制轉(zhuǎn)速圖17</p><p>　　3.5 齒輪齒數(shù)的估算20</p

5、><p>　　3.6 主軸轉(zhuǎn)速誤差23</p><p><b>　　4.動(dòng)力設(shè)計(jì)26</b></p><p>　　4.1電機(jī)功率的確定26</p><p>　　4.2確定各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速26</p><p>　　4.3 帶輪的設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.4傳動(dòng)軸直徑

6、的估算30</p><p>　　4.5齒輪模數(shù)的確定33</p><p>　　4.6主軸軸頸的直徑36</p><p>　　4.6.1主軸懸伸量a36</p><p>　　4.6.2主軸最佳跨距的確定和軸承的選擇36</p><p>　　4.6.3主軸組件剛度驗(yàn)算37</p><p>

7、;　　5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38</p><p>　　5.1齒輪的軸向布置39</p><p>　　5.2傳動(dòng)軸及其上傳動(dòng)元件的布置40</p><p>　　5.2.1 I軸的設(shè)計(jì)42</p><p>　　5.2.2 II軸的設(shè)計(jì)42</p><p>　　5.2.3  III軸的設(shè)計(jì)42<

8、;/p><p>　　5.2.4  帶輪軸的設(shè)計(jì)42</p><p>　　5.2.5  Ⅳ軸的設(shè)計(jì)43</p><p>　　5.2.6主軸的設(shè)計(jì)43</p><p>　　5.2.7 主軸組件設(shè)計(jì)43</p><p>　　5.3齒輪布置的注意問(wèn)題44</p><p>　　

9、5.4主軸與齒輪的連接44</p><p>　　5.5 潤(rùn)滑與密封45</p><p>　　5.6 其他問(wèn)題45</p><p><b>　　6.總結(jié)46</b></p><p><b>　　7.致謝47</b></p><p><b>　　8.參考資

10、料47</b></p><p><b>　　1．概述</b></p><p>　　1.1機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)的目的</p><p>　　機(jī)床課程設(shè)計(jì)，是在學(xué)習(xí)過(guò)課程《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》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)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)

11、械制圖，零件計(jì)算，編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)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。</p><p>　　1.2設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)是CM6132車(chē)床主傳動(dòng)設(shè)計(jì)。由于CM6132車(chē)床是精密、高精密加工車(chē)床，要求車(chē)床加工精度高，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，并且受外界，振動(dòng)，溫度干擾要小，因此，本次設(shè)

12、計(jì)是將車(chē)床的主軸箱傳動(dòng)和變速箱傳動(dòng)分開(kāi)設(shè)計(jì)，以盡量減小變速箱，原電機(jī)振動(dòng)源對(duì)主軸箱傳動(dòng)的影響。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)包括CM6132車(chē)床傳動(dòng)設(shè)計(jì)，動(dòng)力計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及主軸校核等內(nèi)容，其中還有A0大圖紙的CM6132車(chē)床主傳動(dòng)的裝配圖。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)是畢業(yè)課程設(shè)計(jì)前一次對(duì)我們大學(xué)四年期間機(jī)械專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的考核和檢驗(yàn)。它囊括了理論力學(xué)，材料力學(xué)，機(jī)械原理，機(jī)械

13、設(shè)計(jì)，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)等許多機(jī)械學(xué)科的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，因此稱(chēng)之為專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)。它不僅僅是對(duì)我們專(zhuān)業(yè)知識(shí)掌握情況的考核和檢驗(yàn)，也是一次對(duì)我們所學(xué)的知識(shí)去分析，去解決生產(chǎn)實(shí)踐問(wèn)題的運(yùn)用。</p><p>　　1.3 操作性能要求</p><p>　　1）具有皮帶輪卸荷裝置</p><p>　　2）手動(dòng)操縱雙向摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停止運(yùn)動(dòng)要求</p>

14、<p>　　3）主軸的變速由變速手柄完成</p><p>　　2.技術(shù)參數(shù)確定與方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　(1)機(jī)床主參數(shù)：Dmax=ø320mm。</p><p>　　(2)刀具材料：高速鋼或硬質(zhì)合金。</p><p>

15、;　　(3)工件材料：鋼或鑄鐵。</p><p>　　2.2開(kāi)展CM6132功能原理設(shè)計(jì)</p><p>　　畫(huà)出車(chē)削加工的運(yùn)動(dòng)功能圖，寫(xiě)出車(chē)削加工的運(yùn)動(dòng)功能結(jié)構(gòu)式。</p><p>　　圖1 車(chē)床運(yùn)動(dòng)功能圖和運(yùn)動(dòng)功能式</p><p><b>　　繪出傳動(dòng)原理圖。</b></p><p>　　

16、圖2 車(chē)削加工的傳動(dòng)原理圖</p><p><b>　　3．運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)機(jī)床的規(guī)格、用途和常用的切削用量，以及與同類(lèi)型機(jī)床的類(lèi)別分析，確定機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的極限轉(zhuǎn)速、主軸轉(zhuǎn)速的合理分布，從而確定主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的公比和級(jí)數(shù)。擬定傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案（結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)設(shè)計(jì)），分配分變速組的傳動(dòng)比，確定齒輪齒數(shù)，繪制其傳動(dòng)系統(tǒng)圖，并計(jì)算校核其轉(zhuǎn)速誤差。

17、</p><p><b>　　3.1確定轉(zhuǎn)速極速</b></p><p>　　調(diào)查和分析所設(shè)計(jì)機(jī)床上可能進(jìn)行的工序，從中選擇要求最高、最低轉(zhuǎn)速的典型工序。按照典型工序的切削速度和刀具直徑（或工件直徑）計(jì)算最高、最低轉(zhuǎn)速（即極限轉(zhuǎn)速） 和 。計(jì)算公式如下：</p><p><b>　　= </b></p>&l

18、t;p><b>　　= </b></p><p>　　式中： ——分別為主軸最高、最低轉(zhuǎn)速 </p><p>　　——分別為最高、最低切削速度 ；</p><p>　　——分別為最大、最小計(jì)算直徑 。</p><p>　　應(yīng)當(dāng)指出，通用機(jī)床的 并不是機(jī)床上可能加工的最大和最小直徑，而是指常用的經(jīng)濟(jì)加工的最大和最小

19、直徑。對(duì)于通用機(jī)床，一般?。?lt;/p><p><b>　　=k·D</b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　式中：D——可能加工的最大直徑（mm）；</p><p>　　K——系數(shù)，根據(jù)對(duì)現(xiàn)有同類(lèi)型機(jī)床使用情況的調(diào)查確定（搖臂鉆床，k=1.0;普通車(chē)床，K=0

20、.5）；</p><p>　　——計(jì)算直徑范圍（ =0.2～0.25）。</p><p>　　就本課程設(shè)計(jì)的Dmax=ø320mm的精密臥式車(chē)床設(shè)計(jì)，取K=0.5、 =0.25。</p><p>　　=k·D=0.5×320mm=160mm;</p><p>　　=×=0.25×160mm=4

21、0mm。</p><p>　　3.1.1計(jì)算主軸最高轉(zhuǎn)速 </p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，及其刀具和工件的材料，查資料可知，用硬質(zhì)合金刀具加工易切碳鋼時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速最高，一般 =150~250m/min。按經(jīng)驗(yàn)，并考慮切削用量資料，取 =250m/min。</p><p>　　則 = = =1990r/min</p><p>　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公

22、比的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，取 =2000r/min。</p><p>　　3.1.2計(jì)算主軸最低轉(zhuǎn)速 </p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，及其刀具和工件的材料，查資料可知，用高速鋼刀具加工灰鑄鐵時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速最低。按經(jīng)驗(yàn)，并考慮切削用量資料，取 =13.8m/min。</p><p>　　則 = = =27.5r/min</p><p>　　用高速鋼刀具

23、,精車(chē)合金鋼材料的梯形螺紋（絲杠），加工絲杠的最大直徑為ø32mm,取 =1.5m/min。</p><p>　　則 = = =14.9r/min</p><p>　　綜合同類(lèi)型機(jī)床，取 =19r/min。</p><p>　　3.1.3確定主軸標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列</p><p><b>　　主軸變速范圍</b>&l

24、t;/p><p><b>　　= =105 </b></p><p><b>　　Z=18</b></p><p>　　ψ= = =1.31</p><p>　　由于我國(guó)機(jī)床專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GC58-60規(guī)定了ψ的七個(gè)標(biāo)準(zhǔn)公比：1.06、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。取ψ=1.26。&

25、lt;/p><p>　　查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，按常規(guī)計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速為：19、23.6、30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、236、300、375、475、600、750、950、1180、1500、1900?？煽闯龉灿?1級(jí)轉(zhuǎn)速，且無(wú)法達(dá)到最高轉(zhuǎn)速 =2000r/min。</p><p>　　故綜合同類(lèi)型機(jī)床對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，使其滿(mǎn)足 =2000r/min， =19r/m

26、in，Z=18.求出各級(jí)轉(zhuǎn)速為：19、38、50、62、76、100、125、200、250、305、390、500、610、785、1000、1580、2000。 </p><p>　　3.2 主電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　合理的確定電機(jī)功率P，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿(mǎn)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>　　現(xiàn)在以常見(jiàn)的

27、中碳鋼為工件材料，取45號(hào)鋼，正火處理，車(chē)削外圓，表面粗糙度=3.2mm。采用車(chē)刀具，可轉(zhuǎn)位外圓車(chē)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>　　現(xiàn)以確定粗車(chē)是的切削用量為設(shè)計(jì)：</p><p>　　確定背吃刀量和進(jìn)給量f， 取3mm，f取0.2。</p><p>　　確定

28、切削速度，取V=1.7。</p><p><b>　　機(jī)床功率的計(jì)算，</b></p><p>　　主切削力的計(jì)算 ：主切削力的計(jì)算公式及有關(guān)參數(shù)：</p><p><b>　　F=9.81 </b></p><p>　　=9.812703 0.920.95</p><p>

29、;<b>　　=1038（N）</b></p><p><b>　　切削功率的計(jì)算 </b></p><p>　　==10381.7=1.8（kW）</p><p>　　依照一般情況，取機(jī)床變速效率=0.8.</p><p>　　= =2.3(kW)</p><p>　　根據(jù)

30、Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù),Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型異步電動(dòng)機(jī)，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過(guò)+40℃，相對(duì)濕度不超過(guò)95%，海拔高度不超過(guò)1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無(wú)特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床，泵，風(fēng)機(jī)，攪拌機(jī)，運(yùn)輸機(jī)，農(nóng)業(yè)機(jī)械等。</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算，為滿(mǎn)足轉(zhuǎn)速和功率要求，選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)

31、為：Y100L2-4,其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表3-1.</p><p>　　表3-1  Y100L2-4型電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)</p><p>　　至此，可得到下表3-2中的車(chē)床參數(shù)。</p><p>　　表3-2 車(chē)床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表</p><p>　　3.3變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.

32、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(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的變速型式、變速類(lèi)型。</p><p>　　變速方案和型式與結(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，確定變速方案和型式，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>

33、　　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(kuò)大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型式；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。</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，我們采用分離變速型式的主軸變速箱。</p><p>　　3.3.2 擬定變速結(jié)構(gòu)式</p>&

34、lt;p>　　由于結(jié)構(gòu)上的限制，變速組中的傳動(dòng)副數(shù)目通常選用2或3為宜，故其結(jié)構(gòu)式為：Z=2n×3m.對(duì)于18級(jí)傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)式可為以下三種形式：</p><p>　　18=3×3×2；18=3×2×3；18=2×3×3；</p><p>　　在電動(dòng)機(jī)功率一定的情況下，所需傳遞的轉(zhuǎn)矩越小，傳動(dòng)件和傳動(dòng)軸的集合尺寸就越

35、小。因此，從傳動(dòng)順序來(lái)講，盡量使前面的傳動(dòng)件多以些，即前多后少原則。故本設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)式為：18=3×3×2。</p><p>　　從軸I到軸II有三隊(duì)齒輪分別嚙合，可得到三種不同的傳動(dòng)速度；從軸II到軸III有三對(duì)齒輪分別嚙合，可得到三種不同的傳動(dòng)速度，故從軸I到軸III可得到3×3=9種不同的傳動(dòng)速度；同理，軸III到軸IV有兩對(duì)齒輪分別嚙合，可得到兩種不同的傳動(dòng)速度，故從軸I到軸

36、IV共可得到3×3×2=18種不同的傳動(dòng)轉(zhuǎn)速。</p><p>　　設(shè)計(jì)車(chē)床主變速傳動(dòng)系時(shí)，為避免從動(dòng)齒輪尺寸過(guò)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(kuò)大傳動(dòng)誤差，減少震動(dòng)噪聲，在升速時(shí)一般限制最大轉(zhuǎn)速比。斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)較平穩(wěn)，可取。因此在主變速鏈任一變速組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間變速軸的變速范圍最小。</p><p>　　

37、3.3.3擬定變速結(jié)構(gòu)網(wǎng)</p><p>　　在制定機(jī)床傳動(dòng)方案時(shí)，常將傳動(dòng)鏈特性的相關(guān)關(guān)系畫(huà)成圖，以供比較選擇。該圖即為結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖。結(jié)構(gòu)網(wǎng)只表示各傳動(dòng)副傳動(dòng)比的相關(guān)關(guān)系，而不表示數(shù)值， 因而繪制成對(duì)稱(chēng)形式(圖3)。由于主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)滿(mǎn)足級(jí)比規(guī)律（從低到高間成等比數(shù)列，公比為φ），故結(jié)構(gòu)網(wǎng)上相鄰兩橫線間代表一個(gè)公比φ。</p><p>　　為了使一根軸上變速范圍不超過(guò)允許值，傳動(dòng)副輸越多，級(jí)比

38、指數(shù)應(yīng)小一些?？紤]到傳動(dòng)順序中有前多后少原則，擴(kuò)大順序應(yīng)采用前小后大的原則，即所謂的前密后疏原則。</p><p>　　故本設(shè)計(jì)采用的結(jié)構(gòu)式為：18=31×23×29</p><p><b>　　18:級(jí)數(shù)。</b></p><p>　　3，3，2：按傳動(dòng)順序的各傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)。</p><p>　

39、　1，3，9：各傳動(dòng)組中級(jí)比間的空格數(shù)，也反映傳動(dòng)比及擴(kuò)大順序。</p><p>　　該傳動(dòng)形式反映了傳動(dòng)順序和擴(kuò)大順序，且表示傳動(dòng)方向和擴(kuò)大順序一致。圖3為該傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。 圖3 18=31×23×29結(jié)構(gòu)網(wǎng)</p><p>　　3.3.4 驗(yàn)算變速結(jié)構(gòu)式</p&g

40、t;<p>　　主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動(dòng)系中各個(gè)變速組變速范圍的乘積，即：</p><p>　　檢查變速組的變速范圍是否超過(guò)極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過(guò)極限值，其他變速組就不會(huì)超過(guò)極限值。</p><p><b>　　其中 ， , </b></p><

41、;p>　　∴ =8，符合要求。</p><p><b>　　3.4繪制轉(zhuǎn)速圖</b></p><p>　?。?）繪制常規(guī)的轉(zhuǎn)速圖時(shí)，要注意，為了結(jié)構(gòu)緊湊，減小振動(dòng)和噪聲，通常限制：</p><p>　　a：最小傳動(dòng)比Imin>=1/4;</p><p>　　b：最小傳動(dòng)比Imax<=2(斜齒輪<=

42、2.5);所以，在一個(gè)變速組中，變速范圍要小于等于8，對(duì)應(yīng)本次設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)速圖中，一個(gè)軸上的傳動(dòng)副間最大不能相差6格。</p><p>　　c：前緩后急原則；即傳動(dòng)在前的傳動(dòng)組，其降速比小，而在后的傳動(dòng)組，其降速比大。</p><p>　　（2）但在繪制CM6132車(chē)床轉(zhuǎn)速圖時(shí)，要注意，由 =2000r/min， =19r/min，Z=18.確定的各級(jí)轉(zhuǎn)速為：19、38、50、62、76、10

43、0、125、200、250、305、390、500、610、785、1000、1580、2000，是非常規(guī)的轉(zhuǎn)速數(shù)列，故在繪制它的轉(zhuǎn)速圖線時(shí)，先要確定其主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　CM6132型精密車(chē)床采用分離式傳動(dòng)，即變速箱和主軸箱分離。III，IV軸為皮帶傳動(dòng)。在主軸箱的傳動(dòng)中采用了背輪機(jī)構(gòu)，解決了傳動(dòng)比不能過(guò)大（受極限傳動(dòng)比限制）的問(wèn)題。</p><p><b>

44、　　(3)繪制轉(zhuǎn)速圖</b></p><p>　　a.選擇Y100L1-4型Y系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　b.分配總降速變速比</p><p><b>　　總降速變速比 </b></p><p>　　又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 ,不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比變速副。</p><

45、p><b>　　c.確定變速軸軸數(shù)</b></p><p>　　變速軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 3（背輪機(jī)構(gòu)） = 3 +3= 6</p><p><b>　　d.繪制轉(zhuǎn)速圖</b></p><p>　　在五根軸中，按變速順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（背輪機(jī)構(gòu)）、Ⅴ（主軸）。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ、Ⅳ和Ⅴ軸之間的變速組分

46、別設(shè)為a、b、c、d. Ⅴ（主軸）開(kāi)始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的轉(zhuǎn)速：</p><p>　?、傧葋?lái)確定背輪機(jī)構(gòu)的公比</p><p>　　變速組d 的變速范圍為 =8，構(gòu)式，</p><p>　　采用背輪機(jī)構(gòu)，則其公比為： =1</p><p><b>　　= = </b></p><p><b

47、>　　= </b></p><p><b>　?、诖_定軸Ⅲ的公比</b></p><p>　　變速組c采用皮帶傳動(dòng)降速，可取</p><p><b>　?、鄞_定軸Ⅱ的公比</b></p><p>　　為了擴(kuò)大變速范圍，變速組b是基本組，并采用混合公比，使用三聯(lián)滑移齒輪，可取<

48、/p><p><b>　　= = </b></p><p><b>　　= </b></p><p><b>　　④確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　對(duì)于變速組a,是第一擴(kuò)大組 ，其級(jí)比指數(shù)為3,可取</p><p><b>　　= &l

49、t;/b></p><p><b>　　= = </b></p><p>　　由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定變速比 。下面畫(huà)出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。CM6132型精密車(chē)床（18級(jí)轉(zhuǎn)速，混合公比）采用了背輪機(jī)構(gòu)后的轉(zhuǎn)速圖，如圖4所示。</p><p>　　3.5 齒輪齒數(shù)的估算</p><p>

50、;　　齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。為了便于設(shè)計(jì)和制造，同一傳動(dòng)組內(nèi)各齒輪的模數(shù)常取為相同。此時(shí)，各傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)和相同。</p><p>　　顯然，齒數(shù)和太小，則小齒輪的齒數(shù)少，將會(huì)發(fā)生根切，或造成其加工齒輪中心孔的尺寸不夠（與傳動(dòng)軸直徑有關(guān)），或造成加工鍵槽（傳遞運(yùn)動(dòng)需要）時(shí)切穿齒根；若齒數(shù)和太大，則齒輪結(jié)構(gòu)尺寸大，造成主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)龐大。因此，應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)軸直徑等適當(dāng)選取。對(duì)于

51、定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從手冊(cè)中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)共包含I-II軸傳動(dòng)組，II-III軸傳動(dòng)組，IV傳

52、動(dòng)組和IV-V (主軸)傳動(dòng)組四個(gè)齒輪副傳動(dòng)組。</p><p>　　根據(jù)查表法,查手冊(cè)各種常用變速比的使用齒數(shù)。</p><p><b>　　變速組a:</b></p><p>　　∵ ， = ， = = </p><p>　　查傳動(dòng)比i為1.58、1.26和2.52的三行，有數(shù)字者即為可能的方案。結(jié)果如下：<

53、;/p><p>　　時(shí)：……57、59、60、62、65、67、70、72、75、77、78……</p><p>　　= 時(shí)：……56、59、61、63、65、66、68、70、72、74、75、77……</p><p>　　= = 時(shí)，……56、60、63、66、67、70、71、73、74、77、78……</p><p>　　可挑出70，但是

54、齒數(shù)過(guò)大，徑向尺寸大，三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。綜合同類(lèi)型機(jī)床，選取58，于是可得各對(duì)傳動(dòng)副中小齒輪的齒數(shù)分別為：22、26和17。這樣會(huì)使傳動(dòng)比產(chǎn)生些微變化，于是</p><p>　　于是 ， = ， = = ， </p><p>　　可得軸I上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：36、26、17</p><p>　　軸Ⅱ

55、上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：22、32、42。</p><p><b>　　變速組b:</b></p><p>　　∵ ， = = ， = </p><p>　　時(shí)：……57、59、60、62、65、67、70、72、75、77、78……</p><p>　　= 時(shí)：……56、59、61、63、65、66、68、70、7

56、2、74、75、77……</p><p>　　= 時(shí)：……57、60、63、66、69、72、75、78……</p><p>　　可取 72，但是變速組a選取的齒數(shù)和是58，相差很大，結(jié)構(gòu)不緊湊，且三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。于是取 68，于是可得各對(duì)傳動(dòng)副中小齒輪的齒數(shù)分別為：22、26和30。這樣會(huì)使傳動(dòng)比產(chǎn)生些微變化，于是 ， =

57、= ， = </p><p>　　可得軸Ⅱ上的齒輪齒數(shù)分別為：42、38、22。</p><p>　　軸Ⅲ上三聯(lián)滑移齒輪的齒數(shù)分別為：26、30、45。。</p><p><b>　　背輪機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　皮帶輪軸到Ⅳ軸的公比為 = = ，可取90，則 = = ,于是皮帶輪軸上的齒數(shù)為27，Ⅳ軸上的齒數(shù)

58、為63。</p><p>　?、糨S到Ⅴ軸（主軸）的公比為 = ，可取75,則 = ，于是Ⅳ軸上的齒數(shù)為17，Ⅴ軸上的齒數(shù)為58。</p><p>　　3.6 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，一般不應(yīng)超過(guò)±10(-1)％,即</p><p>　　對(duì)于精密車(chē)床CM6132的18級(jí)轉(zhuǎn)速圖知：Nmax=20

59、00r/min</p><p><b>　　有， </b></p><p><b>　　則有</b></p><p>　　因此滿(mǎn)足要求。以同樣的方法來(lái)計(jì)算其它各轉(zhuǎn)速</p><p>　　同上計(jì)算各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差，以表形式列出，如下圖：</p><p><b>　　各級(jí)轉(zhuǎn)

60、速誤差</b></p><p>　　各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差都都小于2.6％，因此不需要修改齒數(shù)。</p><p><b>　　4.動(dòng)力設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1電機(jī)功率的確定</p><p>　　如前所述，對(duì)于國(guó)產(chǎn)CM6132普通車(chē)床，機(jī)床功率一般為3.0KW.選擇Y100L2-4型號(hào)異步電動(dòng)機(jī)。其額定功

61、率為3KW.</p><p>　　4.2確定各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 </p><p>　?、糯_定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：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>　　根據(jù)公式，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為</p><p>　?、聘髯兯佥S的計(jì)算轉(zhuǎn)速： </p><

62、p>　?、佥SⅣ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為62r/min；</p><p>　?、冖蟮挠?jì)算轉(zhuǎn)速為175r/min；</p><p>　?、圯SⅡ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為350r/min；</p><p>　?、堍竦挠?jì)算轉(zhuǎn)速為858r/min。</p><p><b>　　4.3 帶輪的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本

63、次設(shè)計(jì)中，存在著電動(dòng)機(jī)到I軸，III軸到VI的兩組皮帶輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)比分別為1.67和1.12.一般機(jī)床上采用V帶，根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和功率即可確定帶型號(hào)，傳動(dòng)帶數(shù)2~5個(gè)最佳。</p><p>　　根據(jù)帶輪傳遞功率和轉(zhuǎn)速，對(duì)于電動(dòng)機(jī)到I軸選擇A型帶。三角帶傳動(dòng)中，軸間距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)。電動(dòng)機(jī)

64、轉(zhuǎn)速n=1430r/min,傳遞功率P=3kW,傳動(dòng)比i=1.67，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)，工作年數(shù)10年。</p><p>　　(1)選擇三角帶的型號(hào)</p><p>　　由手冊(cè)得，工作情況系數(shù)查的共況系數(shù)=1.2。故根據(jù)公式</p><p>　　=1.2×3=3.6KW</p><p>　　式中：P--電動(dòng)機(jī)額定功率； <

65、;/p><p>　　--工作情況系數(shù)。 </p><p>　　因此根據(jù)、查資料的普通V帶輪型圖選用A型V帶。</p><p>　　(2)確定帶輪的基準(zhǔn)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。查手冊(cè)上的表格取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑=90。</p><p>　　

66、由公式計(jì)算 =1.67×90=150.3mm </p><p>　　查普通V帶帶輪基準(zhǔn)直徑系列，取 =150mm。</p><p>　　(3)驗(yàn)算帶速度V，</p><p><b>　　按公式驗(yàn)算帶的速度</b></p><p><b>　　= </b></p&g

67、t;<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,初步確定中心距，即</p><p>　　0.7×（150+90）≤ ≤2×（15

68、0+90）</p><p><b>　　168≤ ≤480</b></p><p>　　為使結(jié)構(gòu)緊湊，取=300mm。</p><p>　　(5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p><p>　　由公式,計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p><p>　　查表得，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 </p>

69、<p><b>　　則實(shí)際中心距為： </b></p><p>　　(6)驗(yàn)算小帶輪包角</p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p>　　故主動(dòng)輪上包角合適。</p><p>　　(7)確定三角帶根數(shù)</p><p><b>　　根據(jù)公式

70、</b></p><p>　　查表由=90和 及 查表，由單根A型V帶的額定功率分別是0.93KW和1.07KW，用線性插值法求得 時(shí)的額定功率 KW。</p><p>　　查= 0.14KW,</p><p>　　查表=0.97；長(zhǎng)度系數(shù)=0.89</p><p><b>　　∴取 根</b></p

71、><p><b>　　(8)計(jì)算初拉力</b></p><p>　　查表得V帶質(zhì)量q=0.1kg/m，則初拉力為</p><p>　　式中： -帶的變速功率,KW；</p><p><b>　　v-帶速,m/s；</b></p><p>　　q-每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=

72、0.1kg/m。</p><p>　　v = 1440r/min = 9.42m/s。</p><p>　　(9)計(jì)算作用在軸上的壓軸力</p><p>　　=2×4×109.85× =874N</p><p><b>　　(10)帶輪結(jié)構(gòu)</b></p><p>　

73、?、傩л喗Y(jié)構(gòu) =90采用實(shí)心式，查電動(dòng)機(jī)軸頸 ，由表查得 </p><p>　　e=15 0.3mm , f= mm</p><p><b>　　輪轂寬： </b></p><p>　　其最終寬度結(jié)合安裝帶輪的軸段確定</p><p>　　輪緣寬： =(4-1)×15+2×1

74、0=65mm</p><p>　?、诖髱л喗Y(jié)構(gòu) =150采用孔板式,輪緣寬可與小帶輪相同，輪轂寬可與軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同步。</p><p>　　同理及計(jì)算方法，求得III軸到VI軸傳動(dòng)皮帶的結(jié)構(gòu)參數(shù)，</p><p>　　B型V帶 ，Z=2。</p><p>　　4.4傳動(dòng)軸直徑的估算</p><p>　　傳動(dòng)軸除應(yīng)

75、滿(mǎn)足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿(mǎn)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。</p><p>　　根據(jù)公式，，并查得到取1.</p><p><b>　?、佗褫S的直徑：取

76、</b></p><p><b>　　取d=30mm.</b></p><p><b>　?、冖蜉S的直徑：取</b></p><p><b>　　取d=32mm</b></p><p><b>　?、邰筝S的直徑：取</b></p>

77、<p><b>　　取d=35mm</b></p><p><b>　?、堍糨S的直徑：取</b></p><p><b>　　取d=40mm</b></p><p>　　其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）；</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

78、乘積；</p><p>　　-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（）；</p><p>　　-傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（），一般傳動(dòng)軸 ,取 。</p><p>　　當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d值應(yīng)相應(yīng)增大4～5%;當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑;空心軸時(shí)，d需乘以計(jì)算系數(shù)b。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ為花鍵軸，主軸為空心軸。因?yàn)榫匦位ㄦI定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理

79、變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。按規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查矩形花鍵的基本尺寸系列，定Ⅰ花鍵軸的規(guī)格 ；軸花鍵軸的規(guī)格；軸花鍵軸的規(guī)格；軸花鍵軸的規(guī)格。</p><p><b>　　這里需要說(shuō)明三點(diǎn)：</b></p><p>　?。?）花鍵軸參數(shù)尺寸代表Z-D×d×b。Z表示花鍵軸齒數(shù)，D表示花

80、鍵軸大徑，d表示小徑，b表示齒寬，具體圖樣見(jiàn)下圖： 圖5 矩形花鍵軸</p><p>　?。?）齒輪齒數(shù)的選取，應(yīng)保證齒輪齒根與花鍵軸大徑配合的輪轂面不得小于3~5mm。</p><p>　　（2）如A0圖紙繪制的CM6132車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)圖所示，帶輪軸做成中空軸套，起卸荷左右，這樣可將帶輪的張緊力引起的徑向力通過(guò)軸套，滾動(dòng)軸承傳至機(jī)身上，保證主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)不受

81、帶輪張緊力的影響。</p><p>　?。?）III軸和IV軸間為皮帶輪1：1.12傳動(dòng)。</p><p>　　4.5齒輪模數(shù)的確定</p><p>　　齒輪模數(shù)的估算。通常同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，如齒輪材料相同時(shí)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行估算模數(shù)和，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，為簡(jiǎn)化工藝變速傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各變速

82、組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過(guò)2～3種模數(shù)。</p><p>　　先計(jì)算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動(dòng)，查手冊(cè)齒輪精度選用7級(jí)精度，選擇小齒輪材料為45鋼 (調(diào)質(zhì))，硬度為220HBS和260HBS：</p><p>　　a變速組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù) , 的齒輪。</p><p>　　⑴初步計(jì)算傳動(dòng)的主要尺寸</p>

83、;<p><b>　　根據(jù)公式： </b></p><p>　?、傩↓X輪傳遞轉(zhuǎn)矩為 </p><p>　　②因v值未知， 值不能確定，可初步選載荷系數(shù) ,初選 。</p><p>　　③非對(duì)稱(chēng)安裝，取齒寬系數(shù) =0.3。</p><p><b>　　④查得彈性系數(shù) 。</b></

84、p><p>　?、蔟X數(shù)比u=42/17=2.4。</p><p>　　⑥按齒面硬度查圖，得 , </p><p>　　⑦假設(shè)該機(jī)床工作壽命10年，每年工作300天，兩班制，工作平穩(wěn)，齒輪轉(zhuǎn)向不變。</p><p>　　則，大齒輪和小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為：</p><p><b>　?、嗖橘Y料的 , </

85、b></p><p><b>　　取安全系數(shù) </b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　?、朴?jì)算模數(shù)</b></p><p>　　計(jì)算載荷系數(shù) 查得使用系數(shù) </p><p>　　因 ，查得動(dòng)載荷系數(shù) ，由

86、表查得齒向載荷分布系數(shù) ，則載荷系數(shù)為</p><p><b>　　1.2765</b></p><p>　　對(duì) 進(jìn)行修正 因K與 有較大的差異，故需對(duì)由 計(jì)算出的 進(jìn)行修正，即</p><p><b>　　確定模數(shù)</b></p><p><b>　　2.85</b><

87、;/p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　?、莻鲃?dòng)尺寸</b></p><p>　　① 兩分度圓直徑 </p><p><b>　?、谥行木?</b></p><p><b>　?、埤X寬 ,</b></

88、p><p>　　盡可能圓整為5的倍數(shù)，取 </p><p><b>　?、艹吒?</b></p><p>　　為了便于設(shè)計(jì)和制造，同一傳動(dòng)組內(nèi)的齒輪的模數(shù)常取相同，此時(shí)，各傳動(dòng)齒輪副的齒輪齒數(shù)和相同。則在變速箱職中，每根傳動(dòng)軸上各齒輪的模數(shù)均為 。</p><p>　　而在主軸箱中，用上述方法也取得第一對(duì)傳動(dòng)副齒輪的模數(shù) ，

89、而在傳動(dòng)鏈中，最后一個(gè)背輪機(jī)構(gòu)中，變速范圍較大，各傳動(dòng)副對(duì)應(yīng)傳動(dòng)的扭矩的差別也較大，為合理利用材料，常采用不同的模數(shù)，且在同一傳動(dòng)組內(nèi)正常只限用于用兩種模數(shù)。</p><p>　　由于傳動(dòng)副軸心線距離必須相等，即 </p><p>　　、 ——分別為兩種模數(shù)；</p><p>　　、 ——分別為 、 兩傳動(dòng)副的齒數(shù)和。</p><p><

90、;b>　　則 得 。</b></p><p>　　4.6主軸軸頸的直徑</p><p>　　主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸的（前支撐處）的直徑。選定后，其他部位的外徑可隨之而定。一般是通過(guò)筒規(guī)格的機(jī)床類(lèi)比分析加以確定。320mm車(chē)床，P=3KW查手冊(cè)，前軸頸應(yīng),初選,后軸頸取。</p><p>　　因?yàn)橹鬏S為空心軸，其內(nèi)孔直徑d/ 0.7,取主軸

91、當(dāng)量直徑</p><p>　　；則d 44.45，取d=35mm。</p><p>　　4.6.1主軸懸伸量a</p><p>　　主軸懸伸量的大小往往受結(jié)構(gòu)限制，主要取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)形式及尺寸、刀具或夾具的安裝方式、前軸承的類(lèi)型及配置、潤(rùn)滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等。主軸設(shè)計(jì)時(shí)，在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的前提下，應(yīng)最大限度的縮短主軸懸伸量a。根據(jù)結(jié)構(gòu),對(duì)于精密機(jī)床a/=0.6~

92、1.5=43.2~108mm，定懸伸長(zhǎng)度。</p><p>　　4.6.2主軸最佳跨距的確定和軸承的選擇</p><p>　　支撐跨距L，當(dāng)前多數(shù)機(jī)床的主軸采用前后兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、裝配方便，容易保證精度，但是，由于兩支撐主軸的最佳支距一般較短，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難于實(shí)現(xiàn)，故可采用三支撐結(jié)構(gòu)。但精密車(chē)床CM6132轉(zhuǎn)速的變化范圍大，主軸需正反轉(zhuǎn)，對(duì)機(jī)床的穩(wěn)定性要求高，故采用滑動(dòng)軸承，選用內(nèi)圓

93、外錐式多油楔軸承。其內(nèi)表面加工出三個(gè)偏心圓弧槽（油囊），均勻分布在圓周上，深為0.2mm。所以主軸無(wú)論正反轉(zhuǎn)都能形成三個(gè)油楔。</p><p>　　主軸中間裝兩個(gè)推力球軸承（D8112），使主軸軸向定位。</p><p>　　后端作為輔助支承，選用一對(duì)深溝球軸承6011（GB/T 276-94）。</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)

94、的支撐跨距，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(mǎn)足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時(shí)力求接近上述要求。</p><p>　　根據(jù)資料及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可知,主軸跨距=(3~5)a=315~525mm,初選=329mm。</p><p>　　

95、4.6.3主軸組件剛度驗(yàn)算</p><p>　?。?）主軸彎曲剛度的驗(yàn)算</p><p>　　由于CM6132車(chē)床主軸為空心，則其彎曲剛度為 </p><p>　　、 ——主軸軸承之間的當(dāng)量外徑和主軸內(nèi)孔直徑。</p><p>　　那么 ，對(duì)于精密機(jī)床，要求 ，那么主軸的彎曲剛度滿(mǎn)足要求。</p><p>　　(2)主

96、軸扭轉(zhuǎn)剛度的驗(yàn)算</p><p>　　式中： ——扭矩N·cm；</p><p>　　G——剪切彈性模量N/cm2 ，取 ；</p><p>　　——截面極慣性矩，實(shí)心軸 ；</p><p>　　D、L——軸的直徑和工作長(zhǎng)度，D=63.5mm=6.35cm，L=329mm=32.9cm；</p><p>　

97、　N——主軸傳遞功率，N=3KW；</p><p>　　——主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速， =。</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　按要求，主軸扭轉(zhuǎn)角不超過(guò) ,而 = ，則滿(mǎn)足要求。</p><p><b>　　5. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)

98、計(jì)包括主軸箱、變速箱的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸，軸承，齒輪，帶輪，離合器，卸荷裝置等）、主軸組件、箱體以及連接件、操縱機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和布置等等。</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

99、全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。</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(huà)圖前應(yīng)該先畫(huà)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>

100、;　　確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(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>　　5.1齒輪的軸向布置</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中有多處使用了滑移齒輪，而滑移齒輪必須保證當(dāng)一對(duì)齒輪完全脫離后，令一對(duì)齒輪才能進(jìn)入嚙合，否則會(huì)產(chǎn)生干涉或變速困難。所以與之配合的固定齒輪間的距離應(yīng)保證留有足夠的空間，至少不少于齒寬的兩倍，并留有

101、Δ=1~2mm的間隙。</p><p>　　齒輪齒寬一般取b1=（6~12）m，對(duì)變速箱內(nèi)齒輪傳動(dòng)副模數(shù)m=2.5mm，我設(shè)計(jì)的齒輪寬度b=6m=15mm 。而對(duì)于主軸箱內(nèi)m=3mm，b2=20mm，故變速箱內(nèi)相鄰固定齒輪間距離B應(yīng)不小于32mm。</p><p>　　圖7 齒輪的軸向布置</p><p>　　5.2傳動(dòng)軸及其上傳動(dòng)元件的布置</p>

102、<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

103、花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專(zhuān)門(mén)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

104、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

105、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(mǎn)足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重

106、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)

107、，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)注意：</p><p>　　1）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>　　2）軸承的間隙是否需要調(diào)整。</p><p>　　3）整個(gè)軸的軸向位置是否需要調(diào)

108、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>　　5.2.1 I軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　I軸上為三聯(lián)滑移齒輪，相應(yīng)的花鍵軸段尺寸為6-32×28×7。左右端均選取深溝球軸承，其型號(hào)分別為6205，6206。右端為5齒皮帶輪，與I

109、軸平鍵連接，電機(jī)工頭右端V帶輪將動(dòng)力傳至I軸，又通過(guò)滑移齒輪傳動(dòng)力至II軸。</p><p>　　5.2.2 II軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　II軸上為4個(gè)固連齒輪， 3個(gè)為與I軸配合的齒輪， 3各與III軸配合。有兩個(gè)公用齒輪，相應(yīng)花鍵軸段尺寸為6-32×28×7，左，右端均為型號(hào)為6205的深溝球軸承。動(dòng)力從I軸傳至II軸，并通過(guò)右邊兩齒輪傳動(dòng)力至III

110、軸。</p><p>　　5.2.3  III軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　III軸上有3聯(lián)滑移齒輪，與II軸的3個(gè)固定齒輪嚙合。與之配合的相應(yīng)花鍵軸段尺寸為6-35×30×10。左，右均為型號(hào)為6206的深溝球軸承。左端為2齒皮帶輪，動(dòng)力從II軸傳至III軸，再通過(guò)左邊的V帶輪傳動(dòng)力至IV軸。</p><p>　　5.2.4 

111、; 帶輪軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　帶齒輪軸套在主軸左端的套筒內(nèi)。兩個(gè)型號(hào)為6214的深溝球軸承支撐套筒增加其剛度。左端為2齒皮帶輪，左邊螺母可調(diào)整其軸向位置。動(dòng)力從III軸徑皮帶輪傳至帶輪軸，再通過(guò)右邊齒輪將動(dòng)力傳出。</p><p>　　5.2.5  Ⅳ軸的設(shè)計(jì)</p><p>　?、糨S實(shí)際上是背輪機(jī)構(gòu)，其上2個(gè)滑移齒輪，與控制主軸內(nèi)齒離合器滑動(dòng)的撥

112、叉盤(pán)用螺栓固連在一起，進(jìn)而達(dá)到變速目的。與之配合的花鍵軸尺寸參數(shù)為6-40×35×10。左右均為型號(hào)為6206的深溝球軸承。當(dāng)撥動(dòng)滑移齒輪，使左端齒輪與IV軸齒輪嚙合時(shí)，主軸將得到低9級(jí)轉(zhuǎn)速。若撥動(dòng)滑移齒輪，使與之固聯(lián)的撥叉主軸上齒輪直接與帶輪軸齒輪嚙合時(shí)，主軸將得到高9級(jí)轉(zhuǎn)速。</p><p>　　5.2.6主軸的設(shè)計(jì)</p><p>　　主軸上裝有受Ⅳ軸（背輪機(jī)構(gòu)）

113、上撥叉盤(pán)控制的內(nèi)齒離合器，以及固連在主軸上的與V軸右端小齒輪的齒輪。當(dāng)IV軸齒輪直接與內(nèi)齒離合器嚙合時(shí)，主軸將得到高9級(jí)轉(zhuǎn)速。當(dāng)脫開(kāi)時(shí)，固聯(lián)齒輪與背輪機(jī)構(gòu)恰好接通，通過(guò)兩個(gè)降速1：2.5和1：3.12，主軸將得到低9級(jí)轉(zhuǎn)速。</p><p>　　5.2.7 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(chē)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

114、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>　　由于主軸比較長(zhǎng)，為提高其剛度，本設(shè)計(jì)采用三支撐方式，其結(jié)構(gòu)要求箱上的3個(gè)支撐孔應(yīng)有高的同軸度，否則溫升和空載功率增大。但3孔同軸加工難度大，一般選中或后支撐為輔助支撐，只有載荷較大，軸產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，輔助支撐才起作用。</p><p>　　本

115、設(shè)計(jì)，前支撐作為主要支撐點(diǎn)，選擇內(nèi)圓外錐式滑動(dòng)軸承，它承載能力大，摩擦系數(shù)小，溫升低，極限轉(zhuǎn)速高，能很好的滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但不能承受軸向力。中支撐處選擇兩列51214型推力球軸承，在作輔助支撐的同時(shí)，配合前支撐承受軸向力。后支撐采用內(nèi)圓外錐式滑動(dòng)軸承，一方面，它能滿(mǎn)足高速，高精度，重載，以及同時(shí)承受較大軸，徑向力的要求；另一方面，它能將主軸由前向后的軸向力，充分的傳至機(jī)身上，保證主軸良好的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和動(dòng)力性能。各滾動(dòng)軸承均有螺母調(diào)整其軸向間

116、隙，內(nèi)圓外錐式滑動(dòng)軸承可通過(guò)雙向背帽調(diào)整其徑向間隙。</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>　　5.3齒輪布置的注意問(wèn)題</p><p>　　滑移齒輪進(jìn)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(huà)法也不一樣，應(yīng)予注意。</p><p>　　選擇齒輪塊的結(jié)

117、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><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

118、在裝配時(shí)最后調(diào)整確定</p><p>　　5.4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夠的問(wèn)題。</p><p>　　5.5 潤(rùn)

119、滑與密封</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>　　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（

120、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。</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?/p>

121、</p><p><b>　　5.6 其他問(wèn)題</b></p><p>　　主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。</p><p>　　當(dāng)后支承采用推力軸承時(shí)，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(zhuǎn)精度。支承孔如果直接開(kāi)

122、在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。為此，可以加一個(gè)杯形套孔解決，套孔單獨(dú)在車(chē)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(jié)構(gòu)等。各種牌號(hào)鋼材的彈性模量基本一樣，對(duì)剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機(jī)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>

123、<p><b>　　6.總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)緊張而又辛苦的兩周課程設(shè)計(jì)，當(dāng)我快要完成老師下達(dá)給我們的任務(wù)的時(shí)候，我仿佛經(jīng)過(guò)一次翻山越嶺，登上了高山之巔，頓感心曠神怡，眼前豁然開(kāi)朗。</p><p>　　通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到，干任何事都必須要有耐心，細(xì)致。課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到心煩意亂；有幾次因?yàn)椴恍⌒挠?jì)算出錯(cuò)，只