機械畢業(yè)設計（論文）-ca6140車床主軸傳動系統設計-單主軸變速機構設計【全套圖紙】

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文檔簡介

1、　　編號　　無錫太湖學院　　畢業(yè)設計（論文）　　題目：車床主軸傳動系統設計 　　單主軸變速機構設計 &l

2、t;/p>　　信機系模具設計與制造專業(yè)　　學號： 　　學生姓名： 　　指導教師：（職稱：副教授）　?。毞Q：）　　2013年5月2

3、5日 　　無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文）　　誠信承諾書　　全套圖紙，加153893706　　本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文）《車床主軸傳動系統設計-單主軸變速機構設計》是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得

4、的成果，除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用、表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。　　班級：機械95 　　學號： 0923211 　　作者姓名： 　　201

5、3 年 5 月 22 日　　無錫太湖學院　　信機系模具設計與制造專業(yè)　　題目及專題　　題目車床主軸傳動系統設計

6、　　專題單主軸變速機構設計 　　課題來源及選題依據　　課題來源為無錫某機械有限公司。通過畢業(yè)設計是為了培養(yǎng)學生開發(fā)和創(chuàng)新機械產品的能力，要求學生能夠針對實際使用過程中存在的機床選擇問題，綜合所學的機械理論設計與方法、專用機床設計方法，在機床基礎型系的基礎上，設計一個簡單的主傳動變速系統，

7、從而達到解決實際工程問題的能力。　　在設計傳動件時，在滿足產品工作要求的情況下，應盡可能多的采用標準件，提高其互換性要求，以減少產品的設計生產成本。　　本設計（論文或其他）應達到的要求　　該部件工作時，能運轉正常；　　擬定工作機構和驅動系統的運動方案，并進行多方案對比分析

8、； 　　根據車床的加工要求，設計出機床主傳動系統的原理及繪制主傳動系統的裝配圖；　　4、對所設計的主傳動系統進行必要的驗算和推導；　　5、繪制車床的主傳動軸的零件圖；　　6、繪制車床主傳動系轉速圖和變速傳動系圖；

9、　7、編制設計說明書1份。　　接受任務學生：　　機械 95 班姓名 　　開始及完成日期： 　　自 2012年11月12日至2013 年 5 月25日</

10、p>　　設計（論文）指導（或顧問）：　　指導教師簽名　　簽名　　簽名　　教研室主任

11、　　[科學組組長] 簽名　　系主任簽名　　年月日　　摘要　　車床主要是為了進行車外圓、車端面和鏜孔等項工作而設計的機床。車削很少在其他種類的機床上進

12、行，而且任何一種其他機床都不能像車床那樣方便地進行車削加工。由于車床還可以用來鉆孔和鉸孔，車床的多功能性可以使工件在一次安裝中完成幾種加工。因此，在生產中使用的各種車床比任何其他種類的機床都多。　　車床的基本部件有：床身、主軸箱組件、尾座組件、溜板組件、絲杠和光杠。　　主軸箱安裝在內側導軌的固定位置上，一般在床身的左端。它提供動力，并可使工件在各種速度下

13、回轉。它基本上由一個安裝在精密軸承中的空心主軸和一系列變速齒輪(類似于卡車變速箱)所組成。通過變速齒輪，主軸可以在許多種轉速下旋轉。大多數車床有8~12種轉速，一般按等比級數排列。而且在現代機床上只需扳動2~4個手柄，就能得到全部轉速。一種正在不斷增長的趨勢是通過電氣的或者機械的裝置進行無級變速。　　由于機床的精度在很大程度上取決于主軸，因此，主軸的結構尺寸較大，通常安裝在預緊后的重型圓錐滾子軸

14、承或球軸承中。主軸中有一個貫穿全長的通孔，長棒料可以通過該孔送料。主軸孔的大小是車床的一個重要尺寸，因此當工件必須通過主軸孔供料時，它確定了能夠加工的棒料毛坯的最大尺寸。　　關鍵字：車床；主軸箱組件；主軸；無級變速　　Abstract　　Lathes are machine

15、tools designed primarily to do turning, facing and boring, Very little turning is done on other types of machine tools, and none can do it with equal facility. Because lathes also can do drilling and reaming, their versa

16、tility permits several operations to be done with a single setup of the work piece. Consequently, more lathes of various types are used in manufacturing than any other machine tool.　　The essential co

17、mponents of a lathe are the bed, headstock assembly, tailstock assembly, and the leads crew and feed rod.　　The headstock is mounted in a foxed position on the inner ways, usually at the left end of t

18、he bed. It provides a powered means of rotating the word at various speeds . Essentially, it consists of a hollow spindle, mounted in accurate bearings, and a set of transmission gears-similar to a truck transmission—thr

19、ough which the spindle can be rotated at a number of speeds. Most lathes provide from 8 to 18 speeds, usually in a geometric ratio, and on modern lathes all the speeds can be obtained mere　　Because t

20、he accuracy of a lathe is greatly dependent on the spindle, it is of heavy construction and mounted in heavy bearings, usually preloaded tapered roller or ball types. The spindle has a hole extending through its length,

21、through which long bar stock can be fed. The size of maximum size of bar stock that can be machined when the material must be fed through spindle.　　Key words: Lathes; headstock assembly; variable spe

22、ed;　　目錄　　摘要III　　AbstractIV　　1 緒論1　　1.1畢業(yè)設計的目的1</p&g

23、t;　　1.2機床主傳動系統設計要求1　　2 車床參數的擬定2　　2.1車床主參數和基本參數2　　2.1.1極限切削速度Vmax、Vmin的確定2　　2.1.2主軸的極限轉速的確定2　　2.1.3主

24、軸轉速級數和公比的確定3　　2.1.4主電機的選擇3　　3 主傳動系統設計6　　3.1傳動結構式、結構網、轉速圖的確定6　　3.1.1傳動形式的確定6　　3.1.2傳動組及各傳動組中傳動副的數目6

25、　　3.1.3 傳動系統擴大順序的安排7　　3.1.4 繪制轉速圖7　　3.1.5轉速圖的擬定7　　3.1.6分配降速比8　　3.2 齒輪齒數的確定及傳動系統圖的繪制10　　3.2.1帶輪確定10&

26、lt;/p>　　3.2.2齒輪齒數的確定的要求14　　4 強度計算和結構草圖設計17　　4.1 確定計算轉速17　　4.1.1 各軸、齒輪的計算轉速17　　4.2軸的估算和驗算19　　4.2.

27、1 主軸的設計與計算19　　4.2.2傳動軸直徑的估算22　　4.3 齒輪模數的估算和計算24　　4.3.1齒輪模數的估算24　　4.3.2 齒輪模數的驗算26　　4.4 軸承的選擇與校核31&

28、lt;p>　　4.4.1一般傳動軸上的軸承選擇31　　4.4.2主軸軸承的類型31　　4.4.3 軸承間隙調整和預緊33　　4.4.4軸承的較核34　　4.4.5 軸承的密封和潤滑36　　4.5 片式摩擦離合器的

29、選擇與驗算36　　4.5.1按扭矩選擇36　　4.5.2片式離合器的計算36　　4.5.3計算摩擦面的對數Z37　　5 主軸箱的箱體設計39　　6 結論與展望40<b&g

30、t;　　6.1 結論40　　6.2 展望40　　致謝41　　參考文獻42　　1 緒論<

31、;/p>　　1.1畢業(yè)設計的目的　　通過機床主運動機械變速傳動系統的結構設計，在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、分析方案、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術要求文件和查閱級數資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握機床設計的過程和方法，使原有的知識有了進一步的加深。　　課程設計屬于機械系統設計課程的延

32、續(xù)，通過設計實踐，進一步學習掌握機械系統的一般方法。　　培養(yǎng)綜合運用機械制圖、機械設計基礎、精度設計、金屬工藝學、材料熱處理及結構工藝等相關知識，進行工程設計的能力。　　培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關資料及設計標準規(guī)范的能力。　　提高技術總結及編制技術文件的能力。　　為進入工廠

33、打下基礎。　　1.2機床主傳動系統設計要求　?。?）、主軸具有一定的轉速和足夠的轉速范圍、轉速級別，能夠實現運動的開停、變速、換向和制動等，以滿足機床的運動要求。　?。?）、主電動機具有足夠的功率，全部機構和元件具有足夠的強度和剛度，以滿足機床的傳動要求。　?。?）、主運

34、動的有關機構，特別是主軸組件有足夠的精度、抗振性、溫升小和噪音小，傳動效率高，以滿足機床的工作性能要求。　?。?）、操作靈活可靠，調整維修方便，潤滑密封良好，以滿足機床的使用要求。　?。?）、結構緊湊簡單、工藝性好、成本低、以滿足經濟要求。　　三、車床主要參數（規(guī)格尺寸）

35、　　2 車床參數的擬定　　2.1車床主參數和基本參數　　2.1.1極限切削速度Vmax、Vmin的確定　　根據典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：　　允許的切速極限參考值如下：　　表 2

36、-1允許的切速極限參考值　　根據給出條件，取Vmax=200 m/min 螺紋加工和鉸孔時取 Vmin=5 m/min　　2.1.2主軸的極限轉速的確定　　計算車床主軸極限轉速時的加工直徑，　　按經驗分別取K=0.5, Rd =0.25<p

37、>　　dmax=KD=0.5×400=200mm　　dmin=Rd×dmax=0.25x200=50mm　　其中:　　dmax、dmin并不是指機床上可加工的最大和最小直徑，而是指實際使用情況下，采用Vmax、（Vmin）時常用的經濟加工直徑。<

38、;/p>　　則主軸極限轉速應為：　　取標準數列數值，即 =1400r/min　　在中考慮車螺紋和鉸孔時，其加工的最大直徑應根據實際加工情況選取。因此，此處選最大直徑為50mm　　取標準數列數值，即=31.5r/min　　轉速范

39、圍Rn=　　轉速范圍Rn===44.44r/min　　考慮到設計的機構復雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴大傳動，并選級數Z=12，今以和代入公式得R=12.7和43.8，因此取更合適。各級轉速數列可直接從標準的數列表中查出，標準轉速數列表給出了的從1—10000的數值，因為。從表中找到 =1440r/min就可以每個5個數值選取一個，得

40、列表如下　　31.5，45，63，90，125，180，250，355，500，710，1000，1400　　2.1.3主軸轉速級數Z和公比的確定　　已知　　取Z=12級&

41、lt;p>　　=1440 =31.5　　綜合上述可得：主傳動部件的運動參數 　　Z=12 =1.41　　2.1.4主電機的選擇　　合理地確定電機功率N，使機床既能充分發(fā)揮其性能，滿足生產需要，又不致使電機經常輕載而降低功率因素。<

42、p>　　中型普通車床典型重切削條件下的用量如表2-2所示。　　刀具材料：YT15工件材料45號鋼，切削方式：車削外圓　　查下表可知：切深ap=3.5mm 進給量f(s)=0.35mm/r　　切削速度V=90m/min　　表2-2 中型普通車床典型重切削條件下的切削用

43、量　　功率估算法用的計算公式　　a 主切削力：　　b 切削功率： 　　Pc=　　c 估算主電機功率： <

44、/p>　　中型機床上，一般都采用三相交流異步電動機作為動力源?？梢栽谙盗兄羞x用，在選擇電動機型號時，應注意　　根據機床切削能力的要求確定電機功率，但電動機都已經標準化，因此選取相應的標準值 　　電機轉速：　　選用時，要使電機轉速與主

45、軸最高轉速和I軸轉速相近或相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動。　　查《機械設計手冊》可知：　　P值為5.5KW，按我國生產的電機在Y系列的額定功率選擇。　　表2-3 Y系列的額定功率　　圖2.1為Y系列的電機的外形圖。&l

46、t;b>　　3 主傳動系統設計　　3.1傳動結構式、結構網、轉速圖的確定　　3.1.1傳動形式的確定　　集中傳動方式：傳動系的全部傳動和變速機構集中裝在同一個主軸箱內。 　　集中傳動適用于中、大型機床，尤其是CA6140,其優(yōu)點是結構緊湊，便于集

47、中操縱，安裝調整方便。利于降低制造成本；缺點是運轉的傳動件在運轉過程中所產生的振動、熱量，會使主軸產生變形，使主軸回轉中心線偏離正確位置而直接影響加工精度。　　3.1.2傳動組及各傳動組中傳動副的數目　　擬定傳動鏈的基本原則，就是以經濟的滿足對機床的要求，可以滿足同樣要求的方案有很多種，在進行傳動鏈的可能性分析時，應根據經濟合理的原則，選出有最好的方案。

48、轉速圖有助于各種方案的比較，并為進一步確定傳動系統提供方便。擬定主運動轉速圖應該按照下列步驟進行：　　擬定傳動方案，包括傳動形式的選擇以及開停。換向，操縱等整個傳動系統的確定。傳動形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形式，變速類型。　　傳動方案和形式與結構的復雜程度密切相關，和工作性能也有關，因此，確定傳動方案和形式，要從結構、工藝

49、、性能、以及經濟性等多方面統一考慮。　　級數為的傳動系統由若干個順序的傳遞組組成，各傳動組分別有個傳動副。　　即　　傳動副數由于結構的限制以2或3為適合，即變速級數Z應為2和3的因子：　　即&l

50、t;/p>　　實現12級主軸轉速變化的傳動系統可以寫成多種傳動副的組合:　　1) 2) 　　3) 4) 　　5) 　　在上述方案中，（1）（2）

51、方案有時可以省掉一根軸，缺點是一個傳動組內有四個傳動副，如果用一個四聯滑移齒輪。則會增加軸向尺寸；如果用兩個雙聯滑移齒輪，則操縱機構必須互銷，以防止兩個滑移齒輪同時嚙合，所以一般少用。　　（3）（4）（5）方案：按照傳動副“前多后少”的原則選擇Z=3×2×2這一方案，但Ⅰ軸換向采用雙向片式摩擦離合器結構，Ⅰ軸的軸向尺寸不至于過大，以免加長變速箱尺寸，第一傳動組的傳動副不宜過多

52、，以2為宜因此此方案不宜采用，而應選擇12=2×3×2。　　方案4）是比較合理的　　12=2×3×2　　3.1.3 傳動系統擴大順序的安排　　12=2×3×2的傳動副組合，其

53、傳動組的擴大順序又可以有形式：　　1) 　　2） 　　根據級比指數分配要“前密后疏”的原則，應選用Z=××這一方案，然而對于我們所設計的結構將會出現兩個問題：　　第一變速組

54、采用降速傳動時，由于摩擦離合器徑向結構尺寸限制，使得Ⅰ軸上的齒輪直徑不能太小，Ⅱ軸上的齒輪則會成倍增大。這樣，不僅使Ⅰ-Ⅱ軸間中心距加大，而且Ⅰ-Ⅱ軸間的中心距也會輥大，從而使整個傳動系統結構尺寸增大。這種傳動不宜采用。　　如果第一變速組采用升速傳動，則Ⅰ軸至主軸間的降速傳動只能同后兩個變速組承擔。為了避免出現降速比小于允許的杉限值，常常需要增加一個定比降速傳動組，使系統結構復雜。這種傳動也不是

55、理想的。　　如果采用這一方案則可解決上述存在的問題。　　3.1.4 繪制轉速圖　　車床主傳動系統轉速結構圖如圖3.1所示。 　　3.1.5轉速圖的擬定　　運動參數確定以后，主軸各級轉速就

56、已知，切削耗能確定了電機功率。在此基礎上，選擇電機型號，確定各中間傳動軸的轉速，這樣就擬定主運動的轉速圖，使主運動逐步具體化。　　3.1.6分配降速比　　設計機床主軸變速傳動時，為了避免從動齒輪過大而增加箱體的徑向尺寸，一般限制降速最小傳動比Umin1/4,為避免擴大傳動誤差，減少振動噪聲，一般限制直齒圓柱齒輪的最大升速比Umax,因此決定了一個傳動組的

57、最大變速范圍　　該車床主軸傳動系統共設有四個傳動組其中有一個是帶傳動。根據降速比分配應“前慢后快”的原則以及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動組最小傳動比。　　總的傳動比：　　a 決定軸Ⅲ-Ⅳ的最小降速傳動比主軸上的齒輪希望大一些，能起到飛輪的作用，所以最后一個變速組的最

58、小降速傳動比取極限1/4，公比ψ=1.41，1.414=4，　　最末一級間的間隔為6級　　b 中間軸傳動比　　可按先快后慢的原則，確定最小傳動比，根據基比指數確定其他傳動比　　軸最小傳動比<

59、/p>　　因為 　　所以　　軸最小傳動　　軸采用升速傳動，加大齒輪外徑，使主動輪齒根直徑大于離合器外轂。　　因此，皮帶輪

60、的傳動比為.　　3.2傳動原理圖　　3.2 齒輪齒數的確定及傳動系統圖的繪制　　3.2.1帶輪確定　　因為床頭箱內部緊湊，而第一軸除皮帶輪外的受力不大，沒有必要為抵消皮帶的拉力而選用大的軸承和軸，

61、所以用卸荷式帶輪結構更劃算。　　1、選擇三角帶型號　　根據計算功率　　P---電機額定功率　　Ka---工作情況系數　　車床的啟動載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，兩

62、班制工作時，取Ka =1.1　　故=5.5x1.1=6.05KKW　　2、選擇V帶的帶型　　根據計算功率和電機額定轉速查機械設計圖8—11選用B型。　　3、確定小帶輪的基準直徑并驗算帶速v

63、皮帶輪的直徑越小，帶的彎曲應力就越大，為了提高帶的使用壽命，小帶輪直徑不宜過小。　　1）初選小帶輪的基準直徑。　　由表8—6和表8—8.取小帶輪的基準直徑=132　　2）驗算帶速　　因為5m/s<V<30m/s，故帶速合

64、適。　　4、計算大帶輪的基準直徑　　因為　　得軸的轉速n1為699.85r/min　　所以　　大帶輪直徑圓整為280。<p

65、>　　軸的實際轉速　　轉速誤差　　對于帶傳送裝置，轉速誤差允許在范圍內。　　5、確定V帶的中心距　　初定中心距為500mm。　　由下列公式計算所需的

66、基準長度Ld　　由<<機械設計>>查表8—2選帶的基準長度Ld=1600mm.　　按下列公式計算實際中心距a　　6、驗算小帶輪的包角　　因此，小帶輪包角取值合理。　　計算帶的根數Z<

67、;/b>　　1）計算單根V帶的額定功率Pr　　由、和B型帶查表8-4a，由插補法得　　由、和B型帶查表8—4b得　　查表8—5得，表8—2得　　2）計算單根V帶的根數Z　　因此，

68、帶的根數為3。　　計算單根V帶的初拉力的最小值（　　由上表知道B型帶的單位長度質量q=0.18kg/m　　應使帶的實際初拉力>　　計算壓軸力　　壓軸力的最小值</

69、b>　　帶輪結構工作表如下表所示。　　主軸箱的動力是從主電機經過皮帶輪和三角帶傳遞給軸Ⅰ，并且輸進主軸箱，為防止軸Ⅰ在三角帶的張力作用下產生變形，設計時將皮帶輪先通過花鍵套、滾動軸承和法蘭安裝在箱體上。從而使張力由床身承受，扭矩由花鍵套傳遞給軸Ⅰ。軸Ⅰ不在因皮帶輪的張力而產生彎曲變形，故軸Ⅰ上的零件的動作條件得到改善。如下圖所示

70、　　3.2.2齒輪齒數的確定的要求 　　1）確定齒輪齒數　　可用計算法或查表確定齒輪齒數，后者更為簡便，根據要求的傳動比u和初步定出的傳動副齒數和，查表即可求出小齒輪齒數　　選擇時應考慮：<

71、/b>　　1.傳動組小齒輪應保證不產生根切。對于標準齒輪，其最小齒數=17　　2.齒輪的齒數和不能太大，以免齒輪尺寸過大而引起機床結構增大，一般推薦齒數和≤100-120。　　3.同一變速組中的各對齒輪，其中心距必須保證相等。 　　4采用三聯滑移齒輪時，最大

72、齒輪齒數與次大齒輪齒數差應該大于或等于4。.　　5保證強度和防止熱處理變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚　　6 保證主軸的轉速誤差在規(guī)定的范圍之內。 　　查《機械制造裝備設計》表3--9　　第一變速組：</p

73、>　　，時，、70、72、75、84........　　，時，、72、75、84......　　符合條件的72、75和84。　　因此選。于是得變速組a的兩個傳動副的主從齒輪數分別為：49、35；28、56　　第二變速組：<

74、;/b>　　時，、82、84、85、87、89、90........　　時，、84、86、87、89、90........　　時，、81、84、87、88、91........　　符合條件的和87<

75、p>　　因此選。于是得變速組b的三個傳動副的主從齒輪數分別為：36、51；29、58；23、64。　　第三變速組：　　時，、84、86、87、89、90、92、93、95、104、105........　　時，、84、85、86、89、90、91、94、95、104、1

76、05........　　符合條件的、104 和105　　因此選。于是得變速組c的兩個傳動副的主從齒輪數分別為：70、35；21、84 　　表3-3　　2）驗算主軸轉速誤差　　由于確定的齒輪齒數

77、所得的實際轉速與傳動設計的理論轉速難以完全相符，需要驗算主軸各級轉速，最大誤差不得超過±10(ψ-1)%。　　主軸各級實際轉速值用下式計算　　其中 　　ε——滑移系數ε=0.02　　ua ub uc分別為各級的傳動比<

78、/p>　　轉速誤差用主軸實際轉速與標準轉速相對誤差的絕對值表示　　⊿n=｜∣≤±10(ψ-1)%=4.1%　　同樣其他的實際轉速及轉速誤差如下:　　表3-4　　轉速誤差滿足要求。 </p&g

79、t;　　3）繪制主傳動系統圖　　按照主傳動轉速圖以及齒輪齒數繪制主傳動系統圖如下3.5所示　　圖3.5主傳動系統圖　　4 強度計算和結構草圖設計　　4.1 確定計算轉速　　4.1.1 各軸、齒輪的計算轉速&l

80、t;/p>　　主軸Ⅳ的計算轉速：　　III軸計算轉速　　III軸最低轉速125r/min，　　可使主軸獲得31.5r/min、250r/min兩級轉速，　　其中250

81、r/min大于nj，需要傳遞全部功率，　　所以III軸計算轉速為125r/min　　II軸計算轉速　　III軸計算轉速為125r/min，由II軸最低轉速355r/min得來，　　需要傳遞全部功率，</b&g

82、t;　　所以 II軸計算轉速為355r/min。　　I 軸計算轉速　　II軸計算轉速為355r/min，由I軸最低轉速710r/min得來，　　需要傳遞全部功率，<

83、p>　　所以， I軸計算轉速為710r/min　　變速組c 　　最小齒輪 z=21，裝在第III軸上，　　使主軸獲得31.5~180r/min共6級，　　其中主軸的計算轉速為90r/min，<p&

84、gt;　　故z=21齒輪計算轉速為355r/min　　齒輪 z=84，裝在第Ⅳ軸上，　　獲得31.5~180r/min共6級，　　其中主軸的計算轉速為90r/min，　　故z=84齒輪計算轉速為90r/min　　齒輪 z=70，裝

85、在第III軸上，　　使主軸獲得250~1400r/min共6級，　　其中主軸的計算轉速為355r/min，　　故z=70，齒輪計算轉速為125r/min　　齒輪 z=35，裝在第Ⅳ軸上，　　獲得250~1400r/min共6級，&

86、lt;/p>　　其中主軸的計算轉速為90r/min，　　故z=35齒輪計算轉速為250r/min　　變速組b 　　最小齒輪 z=23，裝在第II軸上。　　III軸獲得125、355r/min ，</

87、p>　　其中III軸的計算轉速為125r/min，　　故z=23齒輪計算轉速為355r/min。　　齒輪 z=64，裝在第III軸上。　　III軸獲得125、355r/min ，　　其中III軸的計算轉速為125r/min，

88、　　故z=64齒輪計算轉速為355r/min。　　z=29，裝在第II軸上。　　III軸獲得180、500r/min ，　　其中III軸的計算轉速為125r/min，　　故z=29齒輪計算轉速為355r/min。<p&g

89、t;　　齒輪 z=58，裝在第III軸上。　　III軸獲得180、500r/min ，　　其中III軸的計算轉速為125r/min，　　故z=58齒輪計算轉速為180r/min。　　z=36，裝在第II軸上。　　III軸獲得250

90、、710r/min ，　　其中III軸的計算轉速為125r/min，　　故z=36齒輪計算轉速為355r/min。　　齒輪 z=52，裝在第III軸上。　　III軸獲得250、710r/min ，　　其中III軸的計算轉速為125

91、r/min，　　故z=52齒輪計算轉速為250r/min　　變速組a　　最小齒輪 z=28，　　II軸獲得355r/min ，　　其中II軸的計算轉速為355r/min，

92、　　故z=28齒輪計算轉速為710r/min　　齒輪 z=56　　II軸獲得355r/min ，　　其中II軸的計算轉速為355r/min，　　故z=56齒輪計算轉速為355r/min<

93、;p>　　齒輪 z=49，　　II軸獲得1000r/min ，　　其中II軸的計算轉速為355r/min，　　故z=49齒輪計算轉速為710r/min　　齒輪 z=35

94、　　II軸獲得1000r/min ，　　其中II軸的計算轉速為355r/min，　　故z=35齒輪計算轉速為1000r/min　　4.2軸的估算和驗算　　4.2.1 主軸的設計與計算　　主軸組件結構復雜，技術要

95、求高。安裝工件的主軸參與切削成形運動，因此它的精度和性能性能直接影響加工質量（加工精度與表面粗糙度）。　　1）主軸直徑的選擇　　查表可以選取前支承軸頸直徑　　D1=105 mm　　后支承軸頸直徑

96、;　　D2=(0.7～0.85)D1=73.5～89.25 mm 　　選取 　　D2=75 mm　　2）主軸內徑的選擇<p&

97、gt;　　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。　　確定孔徑的原則是在滿足對空心主軸孔徑要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度的要求盡可能取大些。　　推薦：普通車床d/D(或d1/D1)=0.55～0.6　　其中&

98、lt;p>　　D——主軸的平均直徑，D= (D1+D2)/2　　d1——前軸頸處內孔直徑　　d=(0.55～0.6)D=49.5～54mm　　所以，內孔直徑取52mm　　主軸錐孔對支撐軸徑A、B的跳動，近軸端允差0.005mm，離軸端300mm處允差0.01mm，錐

99、度的接觸率大于70%，表面粗糙度Ra0.4um，硬度要求HRC48.　　3）前錐孔尺寸　　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。選擇如下：　　莫氏錐度號取6號<b&g

100、t;　　標準莫氏錐度尺寸　　大端直徑 D=63.348　　4）主軸前端懸伸量的選擇　　軸懸伸量指主軸前端面到前支撐徑向反力作用點（一般即為前徑支撐中點）的距離，它主要取決于主軸前端部結構形式和尺寸，前支撐軸配置和密封等。因此，主要由結構設計確定。　　懸

101、伸量與主軸部件的剛度和抗振性成反比，故應取小值主軸懸伸量與前軸頸直徑之比a/D1=0.6～1.25　　a=(0.6～1.5)D1=66～131.25mm　　所以，懸伸量取120mm　　5）主軸合理跨距和最佳跨距　　主軸跨距是決定主軸系統精度剛度的重要影響因素，目的是找出在

102、切削力的作用下，主軸前端的柔度值最小的跨距稱為最優(yōu)跨距（）　　根據表3-14 見《金屬切削機床設計》計算前支承剛度。　　前后軸承均用雙列短圓柱滾子軸承，并采用前端定位的方式。　　查表 　　=1700×901.4=9.26&

103、#215;105 N/mm　　因為后軸承直徑小于前軸承，取　　KB =6.61×105N/mm　　其中為參變量　　綜合變量

104、　　其中　　E——彈性模量，取E=2.0×105 N/mm2 　　I——轉動慣量，I=π(D4-d4)/64=3.14×(804-454)=1.81×106mm4 　　=<b&

105、gt;　　=0.3909　　由圖4.1主軸最佳跨距計算線圖中，在橫坐標上找出η=0.3909的點向上作垂線與的斜線相交，由交點向左作水平線與縱坐標軸相交，得L0/a=2.5。　　所以最佳跨距L0　　L0=2.5×120=300

106、　　又因為合理跨距的范圍 　　L合理=(0.75～3)L0=225～1600 　　所以取L=625mm　　6）主軸剛度的驗算　　對于一般受彎矩作用的主軸，需要進行彎曲剛度驗算。主要驗算主軸軸端的位移y和前軸承

107、處的轉角θA。　　如主軸前端作用一外載荷F如下圖　　切削力 Fz=3026N　　撓度 yA= 　　=　　=0.029</b&g

108、t;　　[y]=0.0002L=0.0002×625=0.125　　yA＜[y]　　傾角 θA= 　　=&l

109、t;b>　　=0.000269　　前端裝有圓柱滾子軸承，查表[θA]=0.001rad　　θA＜[θA] 　　符合剛度要求。　　7）主軸的材料與熱處理

110、;　　材料為45鋼，調質到220～250HBS，主軸端部錐孔、定心軸頸或定心圓錐面等部位局部淬硬至HRC50～55，軸徑應淬硬。　　4.2.2傳動軸直徑的估算　　傳動軸除應滿足強度要求外，還應滿足剛度要求，強度要求保證軸在反復載荷和扭矩載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。車床主軸傳動系統精度要求較高，不允許有較大的變形。因此疲勞強度一般不失是

111、主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。　　傳動軸直徑按扭轉剛度用下列公式　　估算傳動軸直徑：　　mm　　其中

112、：N—該傳動軸的輸入功率　　KW　　Nd—電機額定功率；　　—從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積　　取V帶的傳動效率=0.96，齒輪的傳動效率為0.995，滾動軸承的傳動效率為0.99（一對）<p

113、>　　—該傳動軸的計算轉速r/min　　—每米長度上允許的扭轉角(deg/m),可根據傳動軸的要求選取如表4-1所示。　　表4-1 軸允許的扭轉角　　對于一般的傳動軸，取=1.5　?、褫S KW<p

114、>　　=710 r/min 　　mm　　為了傳遞轉矩，選用花鍵軸，所以d1=24.1x（1-7%）=22.4mm　　圓整后去d1=30mm。　?、蜉S KW<

115、p>　　=355 r/min 　　mm　　為了傳遞轉矩，選用花鍵軸，所以d2=28.67x（1-7%）=26.67mm　　圓整后去d2=35mm。　?、筝S KW

116、　　=125r/min mm　　為了傳遞轉矩，選用花鍵軸，所以d2=37.14x（1-7%）=34.54mm　　圓整后去mm。　　查表可以選取花鍵的型號其尺寸分別為　　軸取 <

117、;/b>　　軸取 　　軸取 　　4.3 齒輪模數的估算和計算　　4.3.1齒輪模數的估算　　根據齒輪彎曲疲勞的估算：

118、　　其中、Z應為同一齒輪的計算轉速和齒輪齒數，并且取乘積最小的代入上式，　　第一變速組　　由轉速圖得Z1=49齒輪的計算轉速為710r/min。　　Z2=35齒輪的計算轉速為1000r/min。　　Z3=28齒輪的計

119、算轉速為710r/min。　　Z4=56齒輪的計算轉速為355/min。　　根據　　Pd=5.28KW 　　mm　　因此取</

120、b>　　第二變速組　　由轉速圖得Z5=36齒輪的計算轉速為355r/min。　　Z6=52齒輪的計算轉速為250r/min。　　Z7=29齒輪的計算轉速為355r/min。　　Z8=58

121、齒輪的計算轉速為180/min。　　Z9=23齒輪的計算轉速為355r/min。　　Z10=64齒輪的計算轉速為125/min。　　Pd=5.25KW　　因此取<p&

122、gt;　　第三變速組　　由轉速圖得Z11=70齒輪的計算轉速為125r/min。　　Z12=35齒輪的計算轉速為250r/min。　　Z13=21齒輪的計算轉速為355r/min。　　Z14=84齒輪的計算轉速為90/min。<

123、/p>　　Pd=5.20KW　　因此取mw=3　　齒輪接觸疲勞強度mj　　其中為大齒輪的計算轉速，A為齒輪中心距。　　由中心距A及齒數、求出模數

124、　　第一變速組　　Z1+Z2=Z3+Z4=84　　Pd=5.28KW 　　取模數為2mm。　　第二變速組<

125、p>　　Z5+Z6=Z7+Z8= Z9+Z10=87　　Pd=5.25KW 　　取模數為3mm。　　3）第三變速組　　Z11+Z12=Z13+Z14= 105&

126、lt;p>　　Pd=5.2KW 　　取模數為3mm。　　據估算所得和中較大的值，選取相近的標準模數。　　第一變速組m1=2.5；第二變速組m2=3；第三變速組m3=3　　齒輪塊設計：機床的變速系統采用了滑移齒輪變速結構。根據

127、各傳動軸的工作特點，第一擴大組、第二擴大組以及第三擴大組的滑移齒輪均采用了整體式的滑移齒輪。所以滑移齒輪與傳動軸間均采用花鍵連接。　　從工藝角度考慮，其他固定齒輪（主軸上的齒輪除外）也采用花鍵連接。　　4.3.2 齒輪模數的驗算　　因為設計的是機床，所以齒輪對強度及精度都有一定的要求，齒輪應具有較高的強度及齒面具

128、有高硬度；齒輪選用的是40Cr調制處理，硬度250~280HBW，驗算時選相同模數中承受載荷最大齒數最少的齒輪，一般對高速傳動齒輪以驗算接觸疲勞強度，對于低速傳動的齒輪以驗算彎曲疲勞強度為主，對硬齒面軟齒心的滲碳淬火齒輪，一定要驗算彎曲疲勞強度。　　根據齒輪的接觸疲勞計算齒輪模數公式為：　　mm

129、　　根據齒輪的彎曲疲勞強度計算齒輪模數公式為：　　mm　　式中：P---計算齒輪傳遞的額定功率　　--計算齒輪（小齒輪）的計算轉速r/min　　---齒寬系數，常取6～10；

130、;　　---計算齒輪的齒數，一般取傳動中最小齒輪的齒數；　　---大齒輪與小齒輪的齒數比，；“+”用于外嚙合，“-”號用于內嚙合；　　---壽命系數，；　　---工作期限系數，；　　齒輪等傳動件在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數m和

131、基準循環(huán)次數Co　　n---齒輪的最低轉速r/min;　　T---預定的齒輪工作期限，中型機床推薦：T=15000～20000h;　　---轉速變化系數　　---功率利用系數

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