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文檔簡介
1、<p><b> 目錄</b></p><p><b> 摘要I</b></p><p> abstractII</p><p><b> 第一章 緒論1</b></p><p> 第二章 機床的規(guī)格和用途 2</p><p>
2、; 2.1機床的布局2</p><p> 第三章 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定3</p><p> 3.1確定極限轉(zhuǎn)速3</p><p><b> 3.2確定公比3</b></p><p> 3.3求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)3</p><p> 3.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式3</p&
3、gt;<p> 3.5繪制轉(zhuǎn)速圖3</p><p> 3.5.1選定電動機3</p><p> 3.5.2分配總降速傳動比3</p><p> 3.5.3確定傳動軸的軸數(shù)3</p><p> 3.5.4繪制轉(zhuǎn)速圖4</p><p> 3.6主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計4</p>
4、<p> 3.6.1主傳動系統(tǒng)的布局及變速機構(gòu)的類型4</p><p> 3.6.2齒輪的布置4</p><p> 3.6.3主傳動系統(tǒng)的開停裝置4</p><p> 3.6.4主傳動系統(tǒng)的制動裝置4</p><p> 3.6.5主傳動系統(tǒng)的換向裝置4</p><p> 第四章 主
5、要設(shè)計零件的計算和驗算5</p><p> 4.1 主軸箱的箱體 5</p><p> 4.2傳動系統(tǒng)的I軸及軸上零件設(shè)計5</p><p> 4.2.1 普通V帶傳動的計算5</p><p> 4.2.2 多片式摩擦離合器的計算7</p><p> 4.2.3 齒輪的驗算9</p>
6、<p> 4.2.4 傳動軸的驗算11</p><p> 4.2.5 軸承疲勞強度校核12</p><p> 4.3 傳動系統(tǒng)的II軸及軸上零件設(shè)計14</p><p> 4.3.1 齒輪的驗算14</p><p> 4.3.2 傳動軸的驗算16</p><p> 4.3.3 軸組件的
7、剛度驗算18</p><p> 4.4 傳動系統(tǒng)的III軸及軸上零件設(shè)計20</p><p> 4.4.1 齒輪的驗算20</p><p> 4.4.2 傳動軸的驗算23</p><p> 4.4.3 軸組件的剛度驗算24</p><p> 4.5 傳動系統(tǒng)的IV軸及軸上零件設(shè)計26</p&
8、gt;<p> 4.5.1 齒輪的驗算26</p><p> 4.5.2 傳動軸的驗算29</p><p> 4.5.3 軸組件的剛度驗算31</p><p> 4.6 傳動系統(tǒng)的V軸及軸上零件設(shè)計33</p><p> 4.6.1 齒輪的驗算33</p><p> 4.6.2 傳動
9、軸的驗算36</p><p> 4.6.3 軸組件的剛度驗算37</p><p> 第五章 運動分析40</p><p> 5.1縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算40</p><p> 5.1.1 設(shè)計參數(shù)40</p><p> 5.1.2縱向進給切削力的確定40</p><p>
10、 5.1.3 縱向進給滾珠絲杠螺母副的計算和選型40</p><p> 5.1.4縱向進給減速齒輪的設(shè)計與校核43</p><p> 5.1.5縱向進給步進電動機的計算和選型45</p><p> 5.2橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算47</p><p> 5.2.1橫向進給切削力的確定47</p><p>
11、 5.2.2橫向進給切削力的確定47</p><p> 5.2.3 橫向進給滾珠絲杠螺母副的計算和選型48</p><p> 5.2.4橫向進給減速齒輪的設(shè)計與校核49</p><p> 5.2.5橫向進給步進電動機的計算和選型52</p><p> 5.3 滾珠絲杠的安裝54</p><p>
12、5.3.1滾珠絲杠的安裝形式54</p><p> 5.3.2滾珠絲杠軸承的校核54</p><p> 第六章:計算機輔助設(shè)計——SolidWorks58</p><p> 6.1 SolidWork簡介58</p><p> 6.2 SolidWorks裝配及造型:58</p><p><
13、b> 結(jié)論63</b></p><p><b> 參考資料編目64</b></p><p><b> 致謝65</b></p><p><b> 摘要</b></p><p> 機械工業(yè)肩負著國家經(jīng)濟,為各部門提供各種先進裝備的任務(wù),而機床工業(yè)
14、則是機械工業(yè)的重要組成部分,是為機械工業(yè)提供制造技術(shù)和裝備的工業(yè)。機床的擁有量、產(chǎn)量、品質(zhì)和質(zhì)量是衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。因此機床工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位。</p><p> 金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器,它是制造機器的機器,所以又稱為“工作母機”或“工具機”。在現(xiàn)代機械制造工業(yè)中金屬切削機床是加工機器零件的主要設(shè)備,它所擔負的工作量,約占機器總制造量的40%~
15、60%。機床的技術(shù)水平直接影響機械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。</p><p> 作為主要的車削加工機床,CA6140機床廣泛的應(yīng)用于機械加工行業(yè)重,本設(shè)計主要針對CA6140機床的主軸箱進行設(shè)計,設(shè)計的內(nèi)容主要有機床主要參數(shù)的確定,傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定,對主要零件進行了計算和驗算,利用solidworks三維制圖軟件進行了零件的設(shè)計和處理。</p><p> 關(guān)鍵詞:CA6
16、140機床 主軸箱 零件 傳動 </p><p><b> abstract</b></p><p> Mechanical industry shouldering the national economy, to provide various departments of advanced equipment, and the task of mechani
17、cal industry machine industry is an important part of mechanical industry, is for manufacturing technology and equipment industry. The machine, yield, quality and top quality measure of a country is one of the important
18、signs of industrial level. Therefore machine industry in the national economy of the utmost importance.</p><p> Metal cutting machine is used the method of metal cutting machine parts processed into blank m
19、achine, it is the machine manufacturing machines, so called "working tools" or "machine tools. In modern machinery manufacturing industry in metal cutting machine is the main machine parts processing equip
20、ment, its allotted workload, total amount of machine manufacturing 40% ~ 60%. </p><p> As a major turning processing machine, CA6140 machine widely used in mechanical processing industry, the design of the
21、machine mainly aimed at the CA6140 spindle box design, design is the main content of the main parameters of the machine, the transmission scheme and transmission system, the main parts of the calculation and checking, so
22、lidworks software for 3d drawing parts design and processing.</p><p> Keywords: CA6140 spindle box part transmission</p><p><b> 緒論</b></p><p> 普通車床是車床中應(yīng)用最廣泛的一種,約占車床類總
23、數(shù)的65%,因其主軸以水平方式放置故稱為臥式車床。</p><p> CA6140型普通車床的主要組成部件有:主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光桿、絲杠和床身。</p><p> 主軸箱:又稱床頭箱,它的主要任務(wù)是將主電機傳來的旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)過一系列的變速機構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速,同時主軸箱分出部分動力將運動傳給進給箱。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在軸承上運轉(zhuǎn)
24、的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量。一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低,則機床的使用價值就會降低。</p><p> 進給箱:又稱走刀箱,進給箱中裝有進給運動的變速機構(gòu),調(diào)整其變速機構(gòu),可得到所需的進給量或螺距,通過光杠或絲杠將運動傳至刀架以進行切削。</p><p> 絲杠與光杠:用以聯(lián)接進給箱與溜板箱,并把進給箱的運動和動力傳給溜板箱,使溜板箱獲得縱向直線運動。絲杠是專門用來車削各種螺紋而設(shè)置的。
25、在進行工件的其他表面車削時,只用光杠,不用絲桿。</p><p> 溜板箱:是車床進給運動操縱箱,內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運動變成刀架直線運動的機構(gòu),通過光杠傳動實現(xiàn)刀架的縱向進給運動、橫向進給運動和快速移動,通過絲杠帶動刀架作縱向直線運動,以便車削螺紋。</p><p><b> 機床的規(guī)格和用途</b></p><p> 2.1工藝
26、范圍CA6140型臥式車床的工藝范圍很廣,它適用于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面,如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成型面;車削端面及各種常用螺紋;還可以進行鉆孔、擴孔、絞孔和滾花等工藝。</p><p> CA6140型臥式車床的萬能性較大,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且自動化程度低,在加工形狀比較復(fù)雜的工件時,換到比較麻煩,加工過程中輔助時間比較長,生產(chǎn)率低,適應(yīng)于單件、小批生產(chǎn)機維修車間。</p>
27、<p><b> 2.2機床的布局</b></p><p> 臥式車床主要加工軸類和直徑不太大的盤、套類零件,故采用臥式布局。主軸水平安裝,刀具在水平面內(nèi)作縱、橫向進給運動。機床的主要部件有:主軸箱、進給箱、溜板箱、光杠、絲杠、刀架、尾座、床身和床腿等機構(gòu)。</p><p><b> 主要技術(shù)參數(shù)</b></p>
28、<p><b> 工件最大回轉(zhuǎn)直徑:</b></p><p> 在床面上…………………………………………………………………400毫米</p><p> 在床鞍上…………………………………………………………………210毫米</p><p> 工件最大長度(四種規(guī)格)………………………750、1000、1500、2000毫米&l
29、t;/p><p> 主軸孔徑… ………………………………………………………………48毫米</p><p> 主軸前端孔錐度…………………………………………………………400毫米</p><p><b> 主軸轉(zhuǎn)速范圍:</b></p><p> 正傳(24級)………………………………………………………10~1400轉(zhuǎn)
30、/分</p><p> 反轉(zhuǎn)(12級)………………………………………………………14~1580轉(zhuǎn)/分</p><p><b> 加工螺紋范圍:</b></p><p> 公制(44種)…………………………………………………………1~192毫米</p><p> 英制(20種)…………………………………………………
31、……2~24牙/英寸</p><p> 模數(shù)(39種)………………………………………………………0.25~48毫米</p><p> 徑節(jié)(37種)……………………………………………………………1~96徑節(jié)</p><p><b> 進給量范圍:</b></p><p> 縱向(64種)…………………………………
32、…………………0.028~6.33毫米/轉(zhuǎn)</p><p> 橫向(64種)……………………………………………………0.014~3.16毫米/轉(zhuǎn)</p><p><b> 主電機:</b></p><p> 功率………………………………………………………………………7.5千瓦</p><p> 轉(zhuǎn)速…………………
33、…………………………………………………1450轉(zhuǎn)/分</p><p> 第三章 傳動方案和傳動系統(tǒng)圖的擬定</p><p><b> 3.1確定極限轉(zhuǎn)速</b></p><p> 已知主軸最低轉(zhuǎn)速nmin為10mm/s,最高轉(zhuǎn)速nmax 為1400mm/s,轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為Rn=nmin/nmax=14</p><p&g
34、t;<b> 3.2確定公比</b></p><p> 選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為φ=1.12</p><p> 3.3求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)</p><p> Z=lgRn/lgφ +1=lg14/lg1.12+1=24</p><p> 3.4確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式</p><p> 24=2
35、×3×2×2</p><p><b> 3.5繪制轉(zhuǎn)速圖</b></p><p> 3.5.1選定電動機</p><p> 一般金屬切削機床的驅(qū)動,如無特殊的性能要求,多采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。Y系列電動機高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、震動小、運行安全可靠。根據(jù)機床所需功率選擇Y160M
36、—4,其同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。</p><p> 3.5.2分配總降速傳動比</p><p> 總降速傳動比,Nmin為主軸最低轉(zhuǎn)速,考慮是否需要增加定比傳動副,以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標準或有利于較少齒輪和徑向與軸向尺寸,并分擔總降速傳動比。然后,將總降速傳動比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動比。</p><p> 3.5.3確定傳動
37、軸的軸數(shù)</p><p> 傳動軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=6</p><p> 3.5.4繪制轉(zhuǎn)速圖</p><p> 先按傳動軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)格局,畫出網(wǎng)格,用以繪制轉(zhuǎn)速圖。在轉(zhuǎn)速圖上,先分配從電動機轉(zhuǎn)速到主軸最低轉(zhuǎn)速的總降速比,在串聯(lián)的雙軸傳動間畫上。再按結(jié)構(gòu)式的級比分配規(guī)律畫上各變速組的傳動比射線,從而確定了各傳動副的傳動比。</p>
38、;<p> 3.6主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p> 3.6.1主傳動系統(tǒng)的布局及變速機構(gòu)的類型</p><p> 主傳動的布局形式取決于機床的用途、類型和尺寸等因素。CA6140型車床采用集中傳動式,優(yōu)點是:結(jié)構(gòu)緊湊,便于實現(xiàn)集中操縱,箱體數(shù)少。</p><p> CA6140型車床主傳動系統(tǒng),大部分變速組采用滑移齒輪變速機構(gòu),而在傳動鏈
39、的末端,為使主軸運轉(zhuǎn)平穩(wěn),采用了斜齒輪圓柱齒輪;為了分支傳動的需要,還采用了齒輪式離合器變速機構(gòu)。</p><p> 3.6.2齒輪的布置</p><p> 應(yīng)盡量使較小的齒輪成為滑移齒輪,并布置在主軸上;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(yīng)大于滑移齒輪的寬度b;齒輪在軸向位置的排列,如沒有特殊情況,應(yīng)盡量縮短軸向尺寸。</p><p
40、> 3.6.3主傳動系統(tǒng)的開停裝置</p><p> CA6140型車床采用片式摩擦離合器進行機床的開停。片式摩擦離合器可用于高速運轉(zhuǎn)的離合,離合過程比較平穩(wěn),并能兼起過載保護的作用。</p><p> 3.6.4主傳動系統(tǒng)的制動裝置</p><p> CA6140型車床采用閘帶式制動器。閘帶式制動器結(jié)構(gòu)簡單,軸向尺寸小,操縱方便。</p>
41、<p> 3.6.5主傳動系統(tǒng)的換向裝置</p><p> CA6140型車床采用機械換向,多片摩擦式離合器式換向機構(gòu)可以在高速運轉(zhuǎn)中平穩(wěn)的換向。 </p><p> 第四章 主要設(shè)計零件的計算和驗算</p><p> 4.1 主軸箱的箱體主軸箱中有主軸、變速機構(gòu),操縱機構(gòu)和潤滑
42、系統(tǒng)等。主軸箱除應(yīng)保證運動參數(shù)外,還應(yīng)具有較高的傳動效率,傳動件具有足夠的強度或剛度,噪聲較低,振動要小,操作方便,具有良好的工藝性,便于檢修,成本較低,防塵、防漏、外形美觀等。箱體材料以中等強度的灰鑄鐵HT150及HT200為最廣泛,本設(shè)計選用材料為HT20-40</p><p> 箱體鑄造時的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸(長×寬×高),按下表選取。</p><p>
43、; 由于箱體軸承孔的影響將使扭轉(zhuǎn)剛度下降 10%—20%,彎曲剛度下降更多,為彌補開口削弱的剛度,常用凸臺和加強筋;并根據(jù)結(jié)構(gòu)需要適當增加壁厚。如中型車床的前支撐壁一般取25mm左右,后支撐壁取22mm左右,軸承孔處的凸臺應(yīng)滿足安裝調(diào)整軸承的需求。</p><p> 箱體在主軸箱中起支撐和定位的左右。CA6140主軸箱中共有6根軸,軸的定位要靠箱體上安裝的位置來保證,因此,箱體上安裝空的位置的確定很重要。本設(shè)
44、計中各軸安裝孔的位置的確定主要考慮了齒輪之間的嚙合及相互干涉的問題,根據(jù)各對配合齒輪的中心距及變位系數(shù),并參考了有關(guān)資料,箱體上軸安裝空的位置確定如下:</p><p> 中心距(a)=1/2(d1+d2)+ym(式中y是中心距變動系數(shù))</p><p> 中心距Ⅰ-Ⅱ=(32+62)/2×2=94mm</p><p> 中心距Ⅱ-Ⅲ=(34+68)
45、/2×2=102mm</p><p> 中心距Ⅲ-Ⅳ=(76+48)/2×3=186mm</p><p> 中心距Ⅳ-Ⅴ=(67+50)/2×1.5=87.75mm</p><p> 中心距Ⅴ-Ⅵ=(50+90)/2×1.5=105mm</p><p> 箱體在床身上的安裝方式,機床類型不同,其
46、主軸變速箱的定位安裝方式亦不同。有固定式、移動式兩種。車床主軸箱為固定式變速箱,用箱體底部平面與底部突起的兩個小垂直面定位,用螺釘和壓板固定。本主軸箱箱體為一體式鑄造成型,留有安裝結(jié)構(gòu),并對箱體的底部為安裝進行了相應(yīng)的調(diào)整。</p><p> 箱體的顏色根據(jù)機床的總體設(shè)計確定,并考慮機床實際使用地區(qū)人們心理上對顏色的喜好及風(fēng)俗。</p><p> 箱體中預(yù)留了潤滑油路的安裝空間和安裝螺
47、紋孔及油溝,具體表達見箱體零件圖。</p><p> 4.2傳動系統(tǒng)的I軸及軸上零件設(shè)計</p><p> 4.2.1 普通V帶傳動的計算</p><p> 普通V帶的選擇應(yīng)保證帶傳動不打滑的前提下能傳遞最大功率,同時要有足夠疲勞強度,以滿足一定的使用壽命。</p><p><b> 設(shè)計功率 </b></
48、p><p> ————工況系數(shù),查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表2—5,取1.1;</p><p><b> 故</b></p><p> 小帶輪基準直徑為130;</p><p><b> 帶速 v ;</b></p><p> 大帶輪基準直徑為230;</p>
49、<p> 初選中心距,由機床總體布局確定。過小,增加帶彎曲次數(shù);過大,易引起振動。</p><p><b> 帶基準長度;</b></p><p> 查《機床設(shè)計指導(dǎo)》(任殿閣,張佩勤 主編) 表2—7,??;</p><p><b> 帶撓曲次數(shù);</b></p><p><
50、b> 實際中心 </b></p><p><b> 故;</b></p><p><b> 小帶輪包角</b></p><p> 單根V帶的基本額定功率查《機床設(shè)計指導(dǎo)》(任殿閣,張佩勤 主編)表2—8,取2.28kw;</p><p> 單根V帶的基本額定功率增量&l
51、t;/p><p> ————彎曲影響系數(shù),查表2—9,取1.03×</p><p> ————傳動比系數(shù),查表2—10,取1.12</p><p><b> 故;</b></p><p><b> 帶的根數(shù)</b></p><p> ————包角修正系數(shù),查表
52、2—11,取0.93;</p><p> ————帶長修正系數(shù),查表2—12,取1.01;</p><p><b> 故</b></p><p><b> 圓整z取4;</b></p><p><b> 單根帶初拉力</b></p><p>
53、q————帶每米長質(zhì)量,查表2—13,取0.10;</p><p><b> 故</b></p><p><b> 帶對軸壓力</b></p><p><b> 圖4-1 帶傳動</b></p><p> 4.2.2 多片式摩擦離合器的計算</p><
54、;p> 設(shè)計多片式摩擦離合器時,首先根據(jù)機床結(jié)構(gòu)確定離合器的尺寸,如為軸裝式時,外摩擦片的內(nèi)徑d應(yīng)比花鍵大2~6mm,內(nèi)摩擦片的外徑D的確定,直接影響離合器的徑向和軸向尺寸,甚至影響主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局,故應(yīng)合理選擇。</p><p> 摩擦片對數(shù)可按下式計算</p><p> 式中Mn————摩擦離合器所傳遞的扭矩();</p><p> Nd————
55、電動機的額定功率(kw);</p><p> ————安裝離合器的傳動軸的計算轉(zhuǎn)速() ;</p><p> ———— 從電動機到離合器軸的傳動效率;</p><p> ————安全系數(shù),一般取1.3~1.5;</p><p> ————摩擦片間的摩擦系數(shù),由于摩擦片為淬火鋼,差《機床設(shè)計指導(dǎo)》表2—15,取f =0.08;</
56、p><p> ————摩擦片的平均直徑(㎜);</p><p><b> mm;</b></p><p> b————內(nèi)外摩擦片的接觸寬度(mm);</p><p><b> ?。?lt;/b></p><p> [p]————摩擦片的許用壓強();</p>&l
57、t;p> ————基本許用壓強() ,查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表2—15,取1.1;</p><p> ————速度修正系數(shù)</p><p> 根據(jù)平均圓周速度 查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表2—16,取1.00;</p><p> ————接合次數(shù)修正系數(shù), 查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表2—17,取1.00;</p><p> ————摩擦結(jié)合面數(shù)
58、修正系數(shù),查《機床設(shè)計指導(dǎo)》表2—18,取0.76;</p><p> 所以 </p><p> 臥式車床反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率耗損確定,一般取</p><p> 最后確定摩擦離合器的軸向壓緊力Q,可按下式計算;</p><p> 式中各符號意義同前述。</p><p
59、> 摩擦片的厚度一般取1、1.5、1.75、2(㎜),內(nèi)外層分離時的最大間隙為0.2~0.4(㎜),摩擦片的材料應(yīng)具有較高的耐磨性、摩擦系數(shù)大、耐高溫、抗膠合性好等特點,常用10或15號鋼,表面滲碳0.3~0.5(㎜),淬火硬度達HRC52~62。</p><p> 圖4-2 多片式摩擦離合器</p><p> 4.2.3 齒輪的驗算</p><p>
60、 驗算齒輪強度,應(yīng)選擇相同模數(shù)承載荷最大的齒數(shù),進行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗算。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力,對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪,一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。</p><p> 接觸應(yīng)力的驗算公式為</p><p> 彎曲應(yīng)力的驗算公式為</p><p><b> ?。?—2)</b></
61、p><p> 式中N—齒輪傳遞功率(KW),;</p><p> T—齒輪在機床工作期限()內(nèi)的總工作時間(h),對于中型機床的齒輪取=15000~20000h,同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為,P為變速組的傳動副數(shù);</p><p> ————齒輪的最低轉(zhuǎn)速(r/min);</p><p> ————基準循環(huán)次數(shù);查表3—1(以
62、下均參見《機床設(shè)計指導(dǎo)》 )</p><p> m————疲勞曲線指數(shù),查表3—1;</p><p> ————速度轉(zhuǎn)化系數(shù),查表3—2;</p><p> ————功率利用系數(shù),查表3—3;</p><p> ————材料強化系數(shù),查表3—4;</p><p> ————極限值,見表3—5,當時,則取=,當
63、<時,取=;</p><p> ————工作情況系數(shù),中等沖擊的主運動,取=1.2~1.6;</p><p> ————動載荷系數(shù),查表3—6;</p><p> ————齒向載荷分布系數(shù),查表3—9;</p><p> ————標準齒輪齒形系數(shù),查表3—8;</p><p> ————許用接觸應(yīng)力(M
64、Pa),查表3—9;</p><p> ————許用彎曲應(yīng)力(MPa),查表3—9。</p><p> 如果驗算結(jié)果或不合格時,可以改變初算時選定的材料或熱處理方法,如仍不滿足時,就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。</p><p> I軸上的齒輪采用整淬的方式進行熱處理</p><p> 傳至I軸時的最大轉(zhuǎn)速為:</p
65、><p> 在離合器兩齒輪中齒數(shù)最小的齒數(shù)為32×2,且齒寬為B=12mm u=1.05</p><p> =1018.15MP[]=1250MP</p><p><b> 符合強度要求。</b></p><p> 驗算56×2的齒輪:</p><p> =910M
66、P[]=1250MP</p><p><b> 符合強度要求</b></p><p> 驗算45×2的齒輪:</p><p> =1018MP[]=1250MP</p><p><b> 符合強度要求。</b></p><p><b> 圖4-3
67、一軸齒輪</b></p><p> 4.2.4 傳動軸的驗算</p><p> 對于傳動軸,除重載軸外,一般無須進行校核,只進行剛度驗算。</p><p> 軸的抗彎矩斷面慣性矩()</p><p><b> 花鍵軸</b></p><p><b> =</b
68、></p><p> 式中d————花鍵軸的小徑(mm);</p><p> D————花鍵軸的大徑(mm);</p><p> b、N————花鍵軸鍵寬、鍵數(shù);</p><p> 傳動軸上彎曲載荷的計算,一般由危險斷面上的最大扭矩求得:</p><p><b> =955×
69、5;</b></p><p> 式中N————該軸傳遞的最大功率(kw);</p><p> ————該軸的計算轉(zhuǎn)速(r/min)。</p><p> 傳動軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力、齒輪的圓周力</p><p> 式中D————齒輪節(jié)圓直徑(mm),D=mZ。</p><
70、;p> 齒輪的徑向力: (N)</p><p> 式中————為齒輪的嚙合角,=;</p><p> ————齒輪的螺旋角,=0;</p><p><b> 故N</b></p><p> 花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算</p><p> 花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為:</p&g
71、t;<p> 式中————花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩(N);</p><p> D、d————花鍵軸的大徑和小徑(mm);</p><p> L————花鍵工作長度;</p><p> N————花鍵鍵數(shù);</p><p> K————載荷分布不均勻系數(shù),K=0.7~0.8;</p><p><b
72、> 故此花鍵軸校核合格</b></p><p> 圖4-4 Ⅰ 傳 動 軸 </p><p> 4.2.5 軸承疲勞強度校核</p><p> 機床傳動軸用滾動軸承,主要是因疲勞破壞而失效,故應(yīng)進行疲勞驗算。其額定壽命的計算公式:</p><p> 或按計算負荷的計算公式進行計算:</p><p
73、> 式中————額定壽命(h);</p><p> ————計算動載荷;</p><p> T————工作期限(h),對一般機床取10000~15000小時。</p><p> C————滾動軸承的額定負載(N),根據(jù)《軸承手冊》或《機床設(shè)計手冊》查取,單位用(kgf)應(yīng)換算成(N);</p><p> ————速度系數(shù), 為
74、滾動軸承的計算轉(zhuǎn)速(r/mm);</p><p> ————壽命系數(shù), 等于軸承的工作期限;</p><p> ————壽命系數(shù),對球軸承=3.,對滾子軸承;</p><p> ————工作情況系數(shù),對輕度沖擊和振動的機床(車床、銑床、鉆床、磨床等多數(shù)機床),=1.1~1.3;</p><p> ————功率利用系數(shù),查表3—3;&l
75、t;/p><p> ————速度轉(zhuǎn)化系數(shù),查表3—2;</p><p> ————齒輪轉(zhuǎn)換工作系數(shù),查《機床設(shè)計手冊》;</p><p> P————當量動載荷,按《機床設(shè)計手冊》。</p><p><b> =24863</b></p><p><b> =32003</b
76、></p><p><b> =19852</b></p><p><b> 故軸承校核合格</b></p><p> 4.3 傳動系統(tǒng)的II軸及軸上零件設(shè)計</p><p> 4.3.1 齒輪的驗算</p><p> 驗算齒輪強度,應(yīng)選擇相同模數(shù)承載最大的齒
77、數(shù)最小的齒輪,進行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗算。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力,對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。</p><p> 對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪,一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。</p><p> 接觸應(yīng)力的驗算公式為</p><p> 彎曲應(yīng)力的驗算公式為</p><p><b> ?。?—2)</b>
78、;</p><p> 式中N————齒輪傳遞功率(KW),N=;</p><p> ————電動機額定功率(KW);</p><p> ————從電動機到所計算的齒輪的機械效率;</p><p> ————齒輪計算轉(zhuǎn)速(r/min);</p><p> m————初算的齒輪模數(shù)(mm);</p>
79、<p> B————齒寬(mm);</p><p> Z————小齒輪齒數(shù);</p><p> u————大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比,,“+”號用于外嚙合,“—”號用于內(nèi)嚙合;</p><p><b> ————壽命系數(shù);</b></p><p> ————工作期限系數(shù);</p><
80、p> T————齒輪在機床工作期限()內(nèi)的總工作時間(h),對于中型機床的齒輪取=15000~20000h,同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為,P為變速組的傳動副數(shù);</p><p> ————齒輪的最低轉(zhuǎn)速(r/min);</p><p> ————基準循環(huán)次數(shù);查表3—1(以下均參見《機床設(shè)計指導(dǎo)》 )</p><p> m————疲勞曲線指
81、數(shù), 查表3—1;</p><p> ————速度轉(zhuǎn)化系數(shù),查表3—2;</p><p> ————功率利用系數(shù),查表3—3;</p><p> ————材料強化系數(shù),查表3—4;</p><p> ————極限值,見表3—5,當時,則取=,當<時,取=;</p><p> ————工作情況系數(shù),中等沖
82、擊的主運動,取=1.2~1.6;</p><p> ————動載荷系數(shù),查表3—6;</p><p> ————齒向載荷分布系數(shù),查表3—9;</p><p> Y————標準齒輪齒形系數(shù),查表3—8;</p><p> ————許用接觸應(yīng)力(MPa),查表3—9;</p><p> ————許用彎曲應(yīng)力(M
83、Pa),查表3—9;</p><p> 如果驗算結(jié)果或不合格時,可以改變初算時選定的材料或熱處理方法,如仍不滿足時,就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。</p><p> II軸上的雙聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進行熱處理</p><p> 傳至 II軸時的最大轉(zhuǎn)速為:</p><p> =1450××=120
84、7.78r/min</p><p> =××0.98×=0.769</p><p><b> m=2.25</b></p><p><b> N==5.77kw</b></p><p> ==1207.78r/min</p><p>
85、在三聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為27×2,且齒寬為B=14mm,u=1.05</p><p> =1195.82MP=1250MP</p><p> 故三聯(lián)滑移齒輪符合標準</p><p> 驗算60×2的齒輪;</p><p> 60×2齒輪采用整淬</p><p> ==12
86、07.78r/min</p><p><b> ==0.761</b></p><p> N==5.71kw B=14mm u=1</p><p> =1027.94MP=1250MP</p><p><b> 故此齒輪合格</b></p><p> 驗算
87、34×2的齒輪:</p><p> 34×2齒輪采用整淬</p><p> ==1207.78r/min</p><p><b> =×=0.680</b></p><p> N==5.71kw B=14mm u=4</p><p> =927.4
88、9MP=1250MP</p><p><b> 故此齒輪合格</b></p><p><b> 驗算30×2齒輪:</b></p><p> 30×2齒輪采用整淬</p><p> ==1207.78r/min</p><p><b>
89、 ==0.680</b></p><p> N==5.71kw B=14mm u=1</p><p> =1131.24MP=1250MP</p><p><b> 故此齒輪合格</b></p><p> 4.3.2 傳動軸的驗算</p><p> 對于傳動軸,除重
90、載軸外,一般無須進行強度校核,只進行剛度驗算。</p><p> 軸的抗彎斷面慣性矩()</p><p><b> 花鍵軸</b></p><p><b> =6.534×</b></p><p> 式中d————花鍵軸的小徑(mm);</p><p>
91、D————花鍵軸的大徑(mm);</p><p> b、N————花鍵軸鍵寬、鍵數(shù);</p><p> 傳動軸上彎曲載荷的計算,一般由危險斷面上的最大扭矩求得:</p><p> =9.55××=4.51×N</p><p> 式中N————該軸傳遞的最大功率(kw);</p><p&
92、gt; ————該軸的計算轉(zhuǎn)速(r/min);</p><p> 傳動軸上的彎矩載荷由輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力、齒輪的圓周力為;</p><p><b> =1.804×N</b></p><p> 式中D————齒輪節(jié)圓的嚙合角;</p><p><b> 齒輪的徑向力:
93、</b></p><p><b> ?。∟)=902N</b></p><p> 式中————齒輪的螺旋角;</p><p><b> =27.68mm</b></p><p><b> 符合校驗條件</b></p><p> 花鍵軸
94、鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算</p><p> 花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為:</p><p> 式中————花鍵傳遞的最大扭矩(N);</p><p> D、d————花鍵軸的大徑和小徑(mm);</p><p> L————花鍵工作長度;</p><p> N————花鍵鍵數(shù);</p><p&g
95、t; K————載荷分布不均勻系數(shù),K=0.7~0.8;</p><p> 2.04MPa=20(MPa)</p><p><b> 故此花鍵軸校核合格</b></p><p> 圖4-5 Ⅱ軸花鍵</p><p> 4.3.3 軸組件的剛度驗算</p><p> 兩支撐主軸的合理跨
96、距</p><p> 主軸組件的跨距對其剛度的影響很大,在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后,可以對合理跨距L。進行計算,以便修改草圖,當跨距遠大于L時,應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。</p><p> 《機床設(shè)計指導(dǎo)》的教科書中的主軸組件柔度方程式在主軸端部C點加在主軸和軸承兩相柔度的迭加,其極值方程為:</p><p> 式中————合理跨距;</p><
97、;p> C————主軸懸伸梁;</p><p> 、————后、前支撐軸承剛度;</p><p> 該一元三次方程求解可得為一實根;</p><p><b> 并且</b></p><p> 機床傳動軸用滾動軸承,主要是因為疲勞破壞而失態(tài),故應(yīng)進行疲勞驗算,其額定壽命的計算公式為:</p>
98、<p><b> =500</b></p><p> 或按計算負荷的計算公式進行計算:</p><p> 式中————額定壽命(h);</p><p> ————計算動載荷;</p><p> T————工作期限(h),對一般機床取10000~15000小時。</p><p>
99、 C————滾動軸承的額定負載(N),根據(jù)《軸承手冊》或《機床設(shè)計手冊》查取,單位用(kgf)應(yīng)換算成(N);</p><p> ————速度系數(shù), =為滾動軸承的計算轉(zhuǎn)速(r/min);</p><p> ————壽命系數(shù),等于軸承的工作期限;</p><p> ————壽命系數(shù),對球軸承=3,對于滾子軸承=;</p><p>
100、————工作情況系數(shù),對輕度沖擊和振動的機床(車床、銑床、鉆床、磨床等多數(shù)機床),=1.1~1.3;</p><p> ————齒輪輪換工作系數(shù),查《機床設(shè)計手冊》 ;</p><p> ————功率利用系數(shù),查表3—3;</p><p> ————速度轉(zhuǎn)化系數(shù),查表3—2;</p><p> P————當量動載荷,按《機床設(shè)計手冊》
101、 。</p><p><b> 故軸承校核合格</b></p><p> 圖4-6 Ⅱ軸上零件</p><p> 4.4 傳動系統(tǒng)的III軸及軸上零件設(shè)計</p><p> 4.4.1 齒輪的驗算</p><p> 驗算齒輪強度,應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪,進行接觸應(yīng)力和
102、彎曲應(yīng)力驗算。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力,對低轉(zhuǎn)速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。</p><p> 對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪,一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。</p><p> 接觸應(yīng)力的驗算公式為</p><p> 彎曲應(yīng)力的驗算公式為</p><p><b> (3—2)</b></p>
103、<p> 式中N————齒輪傳遞功率(KW),N=;</p><p> ————電動機額定功率(KW);</p><p> ————從電動機到所計算的齒輪的機械效率;</p><p> ————齒輪計算轉(zhuǎn)速(r/min);</p><p> m————初算的齒輪模數(shù)(mm);</p><p> B
104、————齒寬(mm);</p><p> Z————小齒輪齒數(shù);</p><p> u————大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比,,“+”號用于外嚙合,“—”號用于內(nèi)嚙合;</p><p><b> ————壽命系數(shù);</b></p><p> ————工作期限系數(shù);</p><p> T————齒
105、輪在機床工作期限()內(nèi)的總工作時間(h),對于中型機床的齒輪取=15000~20000h,同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為,P為變速組的傳動副數(shù);</p><p> ————齒輪的最低轉(zhuǎn)速(r/min);</p><p> ————基準循環(huán)次數(shù);查表3—1(以下均參見《機床設(shè)計指導(dǎo)》 )</p><p> m————疲勞曲線指數(shù), 查表3—1;<
106、/p><p> ————速度轉(zhuǎn)化系數(shù),查表3—2;</p><p> ————功率利用系數(shù),查表3—3;</p><p> ————材料強化系數(shù),查表3—4;</p><p> ————極限值,見表3—5,當時,則取=,當<時,取=;</p><p> ————工作情況系數(shù),中等沖擊的主運動,取=1.2~1
107、.6;</p><p> ————動載荷系數(shù),查表3—6;</p><p> ————齒向載荷分布系數(shù),查表3—9;</p><p> Y————標準齒輪齒形系數(shù),查表3—8;</p><p> ————許用接觸應(yīng)力(MPa),查表3—9;</p><p> ————許用彎曲應(yīng)力(MPa),查表3—9;<
108、;/p><p> 如果驗算結(jié)果或不合格時,可以改變初算時選定的材料或熱處理方法,如仍不滿足時,就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措施。</p><p> 三軸上的三聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進行熱處理</p><p> 傳至三軸時的最大轉(zhuǎn)速為:</p><p><b> =1450×</b></p&
109、gt;<p><b> =</b></p><p><b> 驗算68×2的齒輪</b></p><p> 68×2的齒輪采用整淬</p><p><b> 故此齒輪合格</b></p><p><b> 驗算60×
110、;2齒輪</b></p><p> 60×2齒輪采用整淬</p><p> B=10mm u=4 </p><p><b> =558MP</b></p><p><b> 故此齒輪合格</b></p><p><b> 驗算7
111、5×2齒輪:</b></p><p> 75×2齒輪采用整淬</p><p> B=10mm u=1 </p><p><b> =1239MP</b></p><p><b> 故此齒輪合格</b></p><p><b&
112、gt; 驗算76×2齒輪:</b></p><p> 76×2齒輪采用整淬</p><p> B=10mm u=4 </p><p><b> =558MP</b></p><p><b> 故此齒輪合格</b></p><p>
113、;<b> 圖4-7 Ⅲ軸齒輪</b></p><p> 4.4.2 傳動軸的驗算</p><p> 對于傳動軸,除重載軸外,一般無須進行強度校核,只進行剛度驗算。</p><p> 軸的抗彎斷面慣性矩()</p><p><b> 花鍵軸</b></p><p>
114、<b> =6.534×</b></p><p> 式中d————花鍵軸的小徑(mm);</p><p> D————花鍵軸的大徑(mm);</p><p> b、N————花鍵軸鍵寬、鍵數(shù);</p><p> 傳動軸上彎曲載荷的計算,一般由危險斷面上的最大扭矩求得:</p><p
115、> =9.55××=4.51×N</p><p> 式中N————該軸傳遞的最大功率(kw);</p><p> ————該軸的計算轉(zhuǎn)速(r/min);</p><p> 傳動軸上的彎矩載荷由輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、徑向力、齒輪的圓周力為;</p><p><b> =1.8
116、04×N</b></p><p> 式中D————齒輪節(jié)圓的嚙合角;</p><p><b> 齒輪的徑向力:</b></p><p><b> ?。∟)=902N</b></p><p> 式中————齒輪的螺旋角;</p><p><b&
117、gt; =27.68mm</b></p><p><b> 符合校驗條件</b></p><p> 花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗算</p><p> 花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為:</p><p> 式中————花鍵傳遞的最大扭矩(N);</p><p> D、d————花鍵軸的
118、大徑和小徑(mm);</p><p> L————花鍵工作長度;</p><p> N————花鍵鍵數(shù);</p><p> K————載荷分布不均勻系數(shù),K=0.7~0.8;</p><p> 2.04MPa=20(MPa)</p><p> 故此三軸花鍵軸校核合格</p><p>
119、 4.4.3 軸組件的剛度驗算</p><p> 兩支撐主軸的合理跨距</p><p> 主軸組件的跨距對其剛度的影響很大,在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖后,可以對合理跨距L。進行計算,以便修改草圖,當跨距遠大于L時,應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。</p><p> 《機床設(shè)計指導(dǎo)》的教科書中的主軸組件柔度方程式在主軸端部C點加在主軸和軸承兩相柔度的迭加,其極值方程為:&l
120、t;/p><p> 式中————合理跨距;</p><p> C————主軸懸伸梁;</p><p> 、————后、前支撐軸承剛度;</p><p> 該一元三次方程求解可得為一實根;</p><p><b> 并且</b></p><p> 機床傳動軸用滾動軸承
121、,主要是因為疲勞破壞而失態(tài),故應(yīng)進行疲勞驗算,其額定壽命的計算公式為:</p><p><b> =500</b></p><p> 或按計算負荷的計算公式進行計算:</p><p> 式中————額定壽命(h);</p><p> ————計算動載荷;</p><p> T————工作
122、期限(h),對一般機床取10000~15000小時。</p><p> C————滾動軸承的額定負載(N),根據(jù)《軸承手冊》或《機床設(shè)計手冊》查取,單位用(kgf)應(yīng)換算成(N);</p><p> ————速度系數(shù), =為滾動軸承的計算轉(zhuǎn)速(r/min);</p><p> ————壽命系數(shù),等于軸承的工作期限;</p><p>
123、————壽命系數(shù),對球軸承=3,對于滾子軸承=;</p><p> ————工作情況系數(shù),對輕度沖擊和振動的機床(車床、銑床、鉆床、磨床等多數(shù)機床),=1.1~1.3;</p><p> ————齒輪輪換工作系數(shù),查《機床設(shè)計手冊》 ;</p><p> ————功率利用系數(shù),查表3—3;</p><p> ————速度轉(zhuǎn)化系數(shù),查表
124、3—2;</p><p> P————當量動載荷,按《機床設(shè)計手冊》 。</p><p><b> 故軸承校核合格</b></p><p> 4.5 傳動系統(tǒng)的IV軸及軸上零件設(shè)計</p><p> 4.5.1 齒輪的驗算</p><p> 驗算齒輪強度,應(yīng)選擇相同模數(shù)承載最大的齒數(shù)最小
125、的齒輪,進行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗算。一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應(yīng)力,對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應(yīng)力。</p><p> 對硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪,一定要驗算齒根彎曲應(yīng)力。</p><p> 接觸應(yīng)力的驗算公式為</p><p> 彎曲應(yīng)力的驗算公式為</p><p><b> ?。?—2)</b>&l
126、t;/p><p> 式中N————齒輪傳遞功率(KW),N=;</p><p> ————電動機額定功率(KW);</p><p> ————從電動機到所計算的齒輪的機械效率;</p><p> ————齒輪計算轉(zhuǎn)速(r/min);</p><p> m————初算的齒輪模數(shù)(mm);</p>&l
127、t;p> B————齒寬(mm);</p><p> Z————小齒輪齒數(shù);</p><p> u————大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比,,“+”號用于外嚙合,“—”號用于內(nèi)嚙合;</p><p><b> ————壽命系數(shù);</b></p><p> ————工作期限系數(shù);</p><p&g
128、t; T————齒輪在機床工作期限()內(nèi)的總工作時間(h),對于中型機床的齒輪取=15000~20000h,同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為,P為變速組的傳動副數(shù);</p><p> ————齒輪的最低轉(zhuǎn)速(r/min);</p><p> ————基準循環(huán)次數(shù);查表3—1(以下均參見《機床設(shè)計指導(dǎo)》 )</p><p> m————疲勞曲線指數(shù),
129、查表3—1;</p><p> ————速度轉(zhuǎn)化系數(shù),查表3—2;</p><p> ————功率利用系數(shù),查表3—3;</p><p> ————材料強化系數(shù),查表3—4;</p><p> ————極限值,見表3—5,當時,則取=,當<時,取=;</p><p> ————工作情況系數(shù),中等沖擊的主
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