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***學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計
第1章 緒 論
1、銑床在國民經(jīng)濟中的地位
金屬切削機床使用切削的方法將金屬毛坯加工成及機器零件的機器。銑床是用銑刀進行加工的機床。由于采用了多刃刀具連續(xù)切削，故生產(chǎn)效率較高，而且還可以獲得較好的加工表面質(zhì)量。銑床的工藝范圍很廣，在銑床上可以加工平面、溝槽、分齒零件、螺旋形表面等，因此在機器制造業(yè)中，銑床應(yīng)用非常廣泛，特別是臥式升降臺銑床。
在現(xiàn)代機械制造業(yè)中加工機器零件的方法有多種，如鍛造、鑄造、焊接、切削加工和各種特種加工等等，但切削加工是將金屬毛坯加工成具有一定形狀、尺寸和表面質(zhì)量的零件的加工方法，在加工精密零件時，目前主要是依靠切削加工來達到所需的加工精度和表面質(zhì)量。所以，金屬切削機床使加工機器零件的主要設(shè)備，它所負擔(dān)的工作量，約占機器總制造工作量的40%-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。
銑床的母機屬性決定了它在國民經(jīng)濟中的重要地位。機床工業(yè)為各種類型的機械制造廠提供先進的制造技術(shù)與優(yōu)質(zhì)高效的機床設(shè)備，促進機械制造工業(yè)的生產(chǎn)能力和工藝水平的提高。機械制造業(yè)肩負著為國民經(jīng)濟各部門提供現(xiàn)代化技術(shù)裝備的任務(wù)，即為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)、科研和國防部門提供各種機器、儀器和工具。為適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)的需要，必須大力發(fā)展機械制造工業(yè)。可見，機械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，而機床（銑床）工業(yè)則是機械制造工業(yè)的基礎(chǔ)。一個國家機床工業(yè)的技術(shù)水平在很大程度上標志著這個國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。顯然機床（銑床）在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化建設(shè)zhon個起著重大的作用。
2、銑床工業(yè)的發(fā)展概況和我國機床工業(yè)目前的水平
金屬切削機床是人類在改造自然的長期實踐中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展起來的。最原始的機床是靠雙手的往復(fù)運動，在工件上鉆孔。最初的加工對象是木料，為加工回轉(zhuǎn)體，出現(xiàn)了依靠人力使工件往復(fù)運動的原始車床，在原始加工階段，人既是機床的原動力，又是機床的操縱者。
當(dāng)加工對象由木材逐漸過渡到金屬時，切削要求增大動力，于是就逐漸出現(xiàn)了水力、風(fēng)力和畜力等驅(qū)動的機床。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和需要，15-16世紀出現(xiàn)了銑床、磨床。我國明朝宋應(yīng)星所著“天工開物”中就已有對天文儀器進行銑削和磨削加工的記載。
18世紀末，蒸汽機的出現(xiàn)，提供了新型的巨大的能源，使生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生了革命性的變化，由于在加工過程中逐漸產(chǎn)生了專業(yè)性分工，因而出現(xiàn)了各種類型的機床。19世紀末，機床以擴大到許多種類型，這些機床多采用天軸-皮帶傳動，性能很低。20世紀以來，齒輪變速箱的出現(xiàn)，使機床的結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生了根本性的變化。隨著電氣控制、液壓件傳動等科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)及其在機床上的普遍應(yīng)用，使機床技術(shù)有了迅速的發(fā)展，除通用機床外又出現(xiàn)了許多各式各樣的專用機床。在機床發(fā)展的這個階段，機床的動力已由自然力代替了人力，人只需操縱機床，生產(chǎn)力已不受人的體力的限制。如本文介紹的萬能臥式升降臺銑床，還有立式銑床、萬能工具銑床、龍門銑床、固定臺座式銑床以及各種特種專用銑床（包括鍵槽銑床、曲軸銑床、凸輪銑床）等。
近些年來，電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、激光技術(shù)等的發(fā)展并在機床領(lǐng)域得到應(yīng)用，使銑床開始了迅猛發(fā)展的新時代。多樣化、精密化、高效化、自動化是這一時代銑床發(fā)展的基本特征。新技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床以其加工精度高、生產(chǎn)率高、柔性高、適應(yīng)中小批量生產(chǎn)而日益受到重視。由于數(shù)控銑床無需人工操作，而是靠數(shù)控程序完成加工循環(huán)，調(diào)整方便，適應(yīng)靈活多變的產(chǎn)品。使得中、小批量自動化成為可能。從生產(chǎn)力發(fā)展的過程來看，銑床發(fā)展到數(shù)控化階段，不僅銑床的動力無需人力，而且銑床的操縱也由機器本身完成了。人的工作只是編制加工程序，調(diào)整刀具等，為銑床的自動加工準備好條件。然后則由電腦控制銑床自動完成加工。
我國的銑床工業(yè)已經(jīng)取得了巨大的成就，但與世界先進水平相比，還有較大的差距。主要表現(xiàn)在：大部分高精度和超精密銑床性能還不能滿足要求，精度保持性也較差，特別是高效自動化、技術(shù)水平和質(zhì)量保證方面都明顯落后。產(chǎn)量低下，機床數(shù)控化不足10%，至于航天、航空、冶金、汽車、造船和重型機器制造等工業(yè)部門所需要的多種類型的特種數(shù)控銑床基本上還是一片空白。技術(shù)性能方面落后，國外已做到15-19軸聯(lián)動，分辨率達到0.1-0.01μm，而我國目前只能做到5-6軸聯(lián)動，分辨率為1μm。國內(nèi)產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性也不夠穩(wěn)定，特別是先進數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)和研制還需作進一步的努力。
3、銑床的類型和編號
銑床的主要類型：萬能臥式升降臺式銑床、立式銑床、龍門銑床、仿形銑床、專門化銑床（包括鍵槽銑床、曲軸銑床、凸輪銑床）、數(shù)控銑床等。
以本設(shè)計介紹的X6130型機床為例，大寫的“X”表示的是機床的類別號，是銑床；“6”表示的是銑床的組號，此銑床為臥式升降臺銑床；“1”是銑床系別號，表示的是萬能升降臺銑床；“30”是銑床的主參數(shù)，表示的是工作臺面的寬為300mm。主參數(shù)的折算系數(shù)是1/10。
X6130型萬能臥式升降臺銑床，主軸軸線與工作臺平行，主軸呈橫臥位置，其與臥式升降臺銑床的區(qū)別是在縱向工作臺之間增加一回轉(zhuǎn)臺。銑削時將銑刀安裝在與主軸相連接的刀軸上，繞主軸作旋轉(zhuǎn)運動，被切工件裝夾在工作臺面上對銑刀作相對進給運動，從而完成切削工作。主傳動電機4KW，通過主軸變速箱能使主軸實現(xiàn)12種轉(zhuǎn)速，工作臺作垂直和橫向運動。它可以加工平面、溝槽、特性面、分齒零件和螺旋槽燈工件。
第2章 X6130型臥式銑床
2.1 X6130型銑床概述
2.1.1X6130型銑床的用途、結(jié)構(gòu)特點、主要數(shù)據(jù)
1、X6130型銑床的用途
X6130型萬能升降臺銑床是銑床類機床中應(yīng)用最廣泛的一種類型，結(jié)構(gòu)完善合理，用途廣泛。通過安裝各種類型的銑刀，適宜對中小型零件進行各種銑削加工，如銑平面、溝槽、特性面、分齒零件和螺旋槽等工件。
2、X6130型銑床的結(jié)構(gòu)特點：
（1）軸的啟動，停止和工作臺的快速移動均有按紐操縱，使操作簡單方便；
（2）工作臺進給手柄與工作臺移動的方向一致，操縱時不易出差錯；
（3）軸的轉(zhuǎn)速和工作臺的進給量均采用孔盤變速操縱機構(gòu)變速，使操作簡便，工作可靠；
（4）軸能有效地立即制動，使操作迅速，安全，方便；
（5）X6130型銑床的剛度好，更適宜高速銑削和強力銑削。
3、X6130型銑床的主要數(shù)據(jù)
工作臺工作面積（寬長） 3001150mm
工作臺最大行程（制動/機動）
縱向 700/680mm
橫向 255/235mm
垂向 420/400mm
工作臺T型槽（寬度距離條數(shù)）1870mm3
主軸孔錐度 7：24
主軸軸向移動距離 100mm
主軸端面至工作臺面最小/最大距離 60/410mm
主軸或床面中心至垂直導(dǎo)軌面距離 350mm
主軸轉(zhuǎn)速（12）級 35-1600r/min
工作臺工作進給量（14）級
縱向、橫向 23.5-925 mm/min
垂向 8-310 mm/min
工作臺快速移動速度
縱向、橫向 2300mm/min
垂向 770 mm/min
主電動機（功率轉(zhuǎn)速） 4kw1440r/min
進給電動機（功率轉(zhuǎn)速） 0.75kw1380r/min
外形 1690×1535×1630mm
2.1.2銑床的主要部分的名稱和用途
1、主傳動部分 銑床主傳動部分由主傳動變速箱及主軸部件組成。主傳動變速箱，主要通過調(diào)頻變速電機和滑移齒輪的變速使主軸獲得多級轉(zhuǎn)速，以滿足不同銑削加工的要求。
(1)、主軸。主軸是變速箱內(nèi)最重要的部件，它采用三支撐結(jié)構(gòu)，由于軸承的間距短和主軸的直徑比較大，因此能保證主軸具有必需的剛性和抗振性。前軸承是決定主要主軸回轉(zhuǎn)的主要軸承，因此采用P5級精度的圓錐滾子軸承。主軸中部的軸承決定主軸工作的平穩(wěn)性，因此采用P6級精度的圓錐滾子軸承。后軸承對銑削的加工精度影響不大，它主要是用來支持主軸的尾端，因此采用角接觸球軸承。
主軸左端飛輪在銑削過程中能儲藏能量，能使主軸旋轉(zhuǎn)均勻和銑削平穩(wěn)。尤其是在用齒數(shù)少的銑刀進行銑削時，飛輪的作用就更加明顯。也有用增加71齒大齒輪的質(zhì)量來代替飛輪的。這種銑床的主軸上就不再另裝飛輪。
(2)、中間傳動軸。主軸變速箱中Ⅱ軸-Ⅳ軸都是花鍵軸（Ⅱ軸上裝有可沿軸向滑移的三聯(lián)齒輪，Ⅱ軸上的齒輪之間用套圈隔開，故不能做軸向移動）。Ⅲ軸的左端裝有制動主軸轉(zhuǎn)速的控制繼電器，其作用是：當(dāng)按下主軸“停止”按鈕時，能使主軸立即停止。Ⅲ軸右端裝有帶動潤滑油泵的凸輪將潤滑油輸送到各個潤滑部位。Ⅱ軸和Ⅳ軸上裝有三聯(lián)齒輪和雙聯(lián)齒輪，可軸向移動。主軸和Ⅳ軸較長，用三個軸承支撐，加強剛性和抗振性。
主軸變速箱中各中間軸一端的深溝球軸承內(nèi)外圈，用彈性擋圈固定在軸上和孔中，無軸向移動。另一端軸承內(nèi)圈用彈性擋圈固定，外圈不固定。使各傳動軸在溫度變化時，有伸縮余地。也便于制造和裝配。
(3)、彈性聯(lián)軸器。彈性聯(lián)軸器是由兩半部分組成，它的一半安裝在電動機軸上，另一半安裝在一軸上。電動機軸與一軸用彈性聯(lián)軸器連接，兩軸之間允許有少量的偏移和傾斜，在工作時能吸收振動和承受沖擊。聯(lián)軸器上的彈性擋圈經(jīng)常受到啟動和停止的沖擊而容易磨損，當(dāng)磨損嚴重時應(yīng)及時更換。
(4)、主軸變速操縱機構(gòu)。X6130型銑床的主軸有12級轉(zhuǎn)速，變速操縱機構(gòu)的任務(wù)就是把變速箱內(nèi)Ⅱ軸和Ⅳ軸上的滑移齒輪通過撥叉機構(gòu)撥動到規(guī)定的位置，與Ⅲ軸和主軸上的齒輪嚙合，以便使主軸得到需要的轉(zhuǎn)速。變速箱內(nèi)有三個滑移齒輪，需要用三個撥叉來分別操縱這三個滑移齒輪的軸向位置。這三個撥叉是通過變速操縱機構(gòu)而集中控制的。
變速時將手柄向下壓，使手柄的榫塊從定位槽內(nèi)脫開，再向外拉并轉(zhuǎn)動，帶動扇形齒輪轉(zhuǎn)動及齒條向右移動。經(jīng)撥叉將軸固定在軸右端的孔盤推向右方，使三個齒條桿都脫離孔盤上的對應(yīng)孔。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速盤，帶動錐齒輪副及軸和孔盤旋轉(zhuǎn)，并對準選取的轉(zhuǎn)速箭頭位置。
孔盤上有幾排按規(guī)律排列的定位孔，并有對應(yīng)的成對齒條桿和齒輪嚙合在一起，如果成對齒桿中的一根被孔盤推向回復(fù)的運動方向時，另一根就往相反的方向運動。所有齒條桿都能按照孔盤上的位置得到往復(fù)運動，并帶動撥叉撥動齒輪軸向移動。
在孔盤的不同直徑圓周上，鉆有直徑不同的兩種孔。齒條桿尾部有兩個不同直徑的臺階插銷，可分別插入孔盤不同的相應(yīng)孔中?？妆P上只有一個大孔與下面的齒條桿對應(yīng)，當(dāng)孔盤向左推動時，下面的兩個齒條桿插銷，全部插入孔盤的大孔中，上面的齒條桿連同撥叉被推倒最左位置。在中間的齒條桿位置處，孔盤上有兩個小孔與之對應(yīng)，使第一個銷插入孔盤的小孔中，撥叉處在中間位置，在上面的齒條桿的位置，孔盤上只有一個大孔與之對應(yīng)，當(dāng)孔盤向左推動時，上面的齒條桿上的兩個插銷全部插入孔盤的大孔中，下面的齒條桿連同撥叉被推倒最右位置，使三聯(lián)齒輪位于三個不同的位置，此齒條桿上的插銷和孔盤上對應(yīng)孔只有一個直徑，故只有兩種情況，使雙聯(lián)齒輪位于兩個不同位置。
凸輪與扇形齒輪連在一起，為了瞬時啟動電動機用。手柄轉(zhuǎn)動時，凸輪便撞擊微動開關(guān)，使電動機瞬時接通（但立即有被切斷）。這時各軸的齒輪被轉(zhuǎn)過一個角度，使變速齒輪順利的滑入嚙合位置。
2、銑床進給變速部分 由進給變速箱與變速操縱機構(gòu)組成。工作進給和快速進給分別由不同的電磁離合器控制，運動經(jīng)過變速箱變速后，可以得到不同的進給速度。工作進給時，由滾珠式安全離合器實現(xiàn)過載保護，變速操縱也采用孔盤集中變速。孔盤的軸向移動一般由一套螺旋差動機構(gòu)實現(xiàn)。
(1)、進給變速箱 進給變速箱安裝在升降臺的左邊，除Ⅶ軸與雙聯(lián)齒輪和Ⅺ軸處，因轉(zhuǎn)速較高而采用滾針軸承和深溝球軸承外，其他都采用滑動軸承。Ⅷ軸左端用凸輪帶動潤滑油泵，為本箱提供潤滑油。安全離合器安裝在Ⅺ軸左邊，起到定扭矩作用，用來防止工作時超載而損壞零件。片式摩擦離合器安裝在進給變速箱中軸Ⅺ軸右半邊。用來接通工作臺的快速移動的。
(2)、進給變速操縱機構(gòu) X6130型銑床進給變速操作機構(gòu)中，只要利用撥叉機構(gòu)分別操縱Ⅷ軸上和Ⅹ軸上的三聯(lián)齒輪，各撥到三個不同的嚙合位置，把Ⅹ軸上的離合器撥在兩個適當(dāng)?shù)奈恢镁涂梢垣@得14種轉(zhuǎn)速。進給變速操縱機構(gòu)和主軸變速操縱機構(gòu)一樣，用三個撥叉來控制。其工作原理也與主軸變速時完全相同。
操縱箱的前端是轉(zhuǎn)換手柄及速度盤，盤上標有14種進給量的數(shù)值（垂直進給量等于盤上數(shù)值的1/3）。變速時先拉出轉(zhuǎn)換手柄，再連同速度盤轉(zhuǎn)到所需進給量的數(shù)值與箭頭對準。此時變速孔盤也轉(zhuǎn)到相應(yīng)能得到這些進給量的位置。最后將手柄先快速后慢速推回原位，變速孔盤就推動撥叉，撥叉也撥動齒輪和離合器，達到預(yù)定的位置，從而實現(xiàn)了變速的目的。 3、升降臺部分 升降臺銑床的升降臺與銑床床身以矩形導(dǎo)軌，壓板結(jié)構(gòu)相互連接，提高了導(dǎo)軌的剛性，便于維修。在升降臺內(nèi)部，裝有能完成升降臺上下移，床鞍橫向進給及工作臺縱向進給的傳動機構(gòu)，各方向的進給運動由一套鼓輪機構(gòu)及臺面操縱集中操縱。
4、工作臺的傳動和操縱機構(gòu) 工作臺主要供安裝銑床夾具或工件用。上面有T形槽供T形螺釘連接使用。
(1)、工作臺的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu) 根據(jù)升降時工作臺的結(jié)構(gòu)，運動自Ⅺ軸傳給Ⅻ及下一個軸，通過離合器M垂和一對錐齒輪傳導(dǎo)升降絲桿。升降絲桿旋轉(zhuǎn)帶動工作臺上下移動，由于行程較大而空間位置又小，故采用雙層絲桿，即內(nèi)外有螺紋的絲桿套筒。其內(nèi)螺紋孔與絲桿配合，外螺紋與固定的螺紋配合，擴大了行程距離。 根據(jù)縱向進給時工作臺的傳動結(jié)構(gòu)，運動傳到ⅩⅥ軸上的錐齒輪時，經(jīng)撥叉將離合器M縱與錐齒輪嚙合，由離合器內(nèi)的滑鍵帶動絲桿傳動。兩只絲桿螺母固定在工作臺上，并可調(diào)節(jié)絲桿與螺母間的間隙。絲桿傳動時帶動工作臺縱向進給。工作臺隨其底座可繞鞍座上的環(huán)形槽作左右45o范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，用銷子將其固定
(2)、工作臺的操縱機構(gòu) 縱向、橫向和升降操作手柄都有兩套，是聯(lián)式的復(fù)式操作機構(gòu)。
在工作臺橫向進給和垂直進給操縱機構(gòu)中，手柄控制橫向和垂直兩個進給運動。當(dāng)工作臺垂向升降時，將手柄向上提或向下壓。向上提時，手柄以球形部位為支點，頂部就向下擺動，推動鼓輪逆時針轉(zhuǎn)過一個角度，使支點沿斜面向鼓輪中心方向移動。同時另一個支點沿弧面向鼓輪外徑方向推出。推動杠桿作順時針方向轉(zhuǎn)動，通過鉸鏈帶動另外兩個杠桿，使M垂嚙合。同時鼓輪的斜面將軸銷下去壓，接通進給電動機線路，工作臺向上移動。若手柄向下壓時，鼓輪就順時針轉(zhuǎn)過一個角度。另外兩個支點的運動與上述相同，仍使M垂嚙合。而斜面將軸銷下壓，接通電動機的另一條線路反轉(zhuǎn)，工作臺向下運動。
當(dāng)工作臺橫向進給時，將手柄向外拉或向內(nèi)推，鼓輪就相應(yīng)的向里或向外運動，支點向外徑方向推動，杠桿作逆時針轉(zhuǎn)動，使離合器M橫嚙合，當(dāng)手柄向內(nèi)推時，鼓輪向外移動，斜面將軸銷壓下，接通進給電動機線路，正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，從而使工作臺向外（或向里）進給。
工作臺縱向進給操縱機構(gòu)。當(dāng)手柄處于中間位置時，模板的凸出部位將杠桿板頂牢，杠桿板繞軸轉(zhuǎn)動，其上的銷子將另一根軸推向右邊，并帶動撥叉將離合器M縱脫開，工作臺停止。若手柄向左或向右撥過一個位置后，通過三個杠桿的軸撥動模板向左或向右擺過一角度位置。杠桿板上的銷于模板上的斜面間產(chǎn)生間隙，此時軸在彈簧力的作用下向左移動或帶動撥叉和離合器使其嚙合。由ⅩⅥ軸上的錐齒輪和離合器M縱帶動絲桿，使工作臺縱向進給運動。
工作臺的運動方向由手柄處的兩個電器開關(guān)控制。手柄向左推時左邊的開關(guān)接通，向右時右邊的開關(guān)接通，分別使電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，控制了工作臺的工作方向。手柄的三個位置，由定位板上的三個V 形缺口定位。在彈簧力的作用下，使定位塊相對于銷子有三個固定位置。定位桿與杠桿一起運動，通過模板使手柄穩(wěn)定的處于三個固定的位置。當(dāng)工作臺作橫向或升降機動進給時，為了防止因手柄旋轉(zhuǎn)而造成工傷事故，進給機構(gòu)設(shè)有安全裝置，即在機動進給時，手柄一定會脫開而空套在軸上，就是使機動和手動產(chǎn)生連鎖作用。X6130型機床。當(dāng)撥叉將離合器M垂撥向與齒輪嚙合時，則垂直機動進給。M垂向里移動時帶動杠桿，被銷擋住而轉(zhuǎn)動，下端向外推動柱銷，經(jīng)套圈將手柄連同手動進給的離合器向外推動而脫開，使手柄空套在軸上不轉(zhuǎn)。橫向進給手柄的安全裝置也是如此?？v向進給手柄在彈簧力的作用下處于脫開狀態(tài)。
5、進給變速箱的結(jié)構(gòu)
X6130型銑床進給變速箱的結(jié)構(gòu)：進給變速箱在升降臺內(nèi)的左邊，為了結(jié)構(gòu)緊湊，變速箱內(nèi)的軸III～軸IV呈半環(huán)形排列。
軸I為電機軸，軸II是一根懸臂短軸，其左端用過盈配合打入箱體孔中，右端裝一雙聯(lián)空套齒輪，雙聯(lián)空套齒輪下軸II 之間裝有滾針軸承，這是因為雙聯(lián)齒輪的轉(zhuǎn)速較高，并且小齒輪的直徑太小，孔徑受到限制的緣故。軸III～軸V的轉(zhuǎn)速較低，均采用滑動軸承支撐。軸III的左端固定一個帶動油泵的凸輪，以泵油潤滑變速箱的軸承，齒輪等零部件。而VI的最高轉(zhuǎn)速為1380，轉(zhuǎn)速較高，因此軸的左端采用單列向心球軸承支撐；軸的右端，由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，空間受到限制，所以采用圓頭滾針軸承，軸的中間安裝有安全離合器和片式摩擦離合器。
安全離合器： 安裝離合器是定扭距裝置，用來防止工作進給超載時損壞傳動零件。
安全離合器的半齒離合器3空套在軸VI的套筒上，其端面齒與齒合器的端面齒結(jié)合（常態(tài)結(jié)合），寬齒輪2（Z=40）空套在半齒離合器3上。寬齒輪和半齒離合器3在半徑的圓周上等分地鉆有12個通孔，寬齒輪2的每一孔中裝有鋼球、彈簧和圓柱銷。圓柱銷的左端面緊靠螺母的右端面，而螺母與寬齒輪左端的外螺紋配合，通過圓柱銷，彈簧將鋼球壓緊在半離合器3較小孔的端面上。故寬齒輪2的轉(zhuǎn)動，通過鋼球傳給半齒離合器3和離合器，則在通過花鍵套筒和平鍵傳給軸VI，最后由齒輪9（Z=28）傳出。
安全離合器所傳遞的扭距大小，可用螺母調(diào)整。調(diào)整時，先擰松螺母上的緊固螺釘，旋轉(zhuǎn)螺母，改變其在寬齒輪外螺紋處的軸向位置，即調(diào)整彈簧對鋼球的壓力。螺母右移，壓力沖大，則傳遞的扭矩大；螺母左移，壓力減小，側(cè)傳遞的扭矩小。其扭矩一般為160～200N.m為宜。調(diào)整后，擰緊堅固螺釘，防止螺母松動。
片式摩擦離合器 片式摩擦離合器用來接通工作臺的快速移動，以便銑削加工時，使工件快速接近銑刀或快速退刀
2.1.3臥式銑床的主要結(jié)構(gòu)
臥式升降臺銑床主軸平行安裝，可用各種面銑刀加工平面、斜面、臺階、溝槽等。主要結(jié)構(gòu)：銑刀桿、主軸、工作臺、床鞍、升降臺。主軸可沿徑線方向進行調(diào)整或作進給運動。
2.2 銑床常用夾具
2.2.1夾具的概念
在機床上加工工件，要求將工件迅速準確的安裝在機床上并保證工件與刀具之間有一個準確可靠的加工位置，這就需要用一種工藝裝置來實現(xiàn)，這種用來使工件定位和夾緊的工藝裝備，簡稱夾具。
2.2.2夾具的作用
（1） 保證加工精度。
（2） 擴大機床使用范圍。
（3） 減少輔助時間，提高生產(chǎn)效率。
（4） 減輕操作者勞動強度，有利于安全生產(chǎn)。
2.2.3 銑床夾具的類型
銑床夾具按使用范圍可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合夾具三類。按工件在銑床上的加工運動特點，可分為直線進給夾具、圓周進給夾具、沿曲線進給夾具三大類。
(1)通用夾具 能加工兩種或兩種以上的工件的同一夾具，一般是指已經(jīng)規(guī)格化、標準化了的夾具。銑床上常用的平口虎鉗、軸用虎鉗、分度頭、圓轉(zhuǎn)肽等都屬于通用夾具。
(2)專用銑夾具 專用銑夾具是為某一特定工件的某一個工序加工要求而專門設(shè)計制造的，當(dāng)工件或工序改變時就不能再使用了。種類夾具結(jié)構(gòu)緊湊，使用維護方便，加工精度容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
(3)組合夾具 由可循環(huán)使用的標準夾具零部件組裝成易于連接和拆卸的夾具。組合夾具拆卸迅速、周期短、能反復(fù)使用、減少制造成本。但生產(chǎn)效率和加工精度不如專用夾具，通常用于新產(chǎn)品試制等多品種加工。
2.2.4 夾具的組成
銑床夾具一般由以下部分組成。
（1）定位件。在夾具上起定位作用的零部件。
（2）加緊件。在夾具上起加緊作用的零部件。
（3）夾具的主體。用以將夾具的各個元件和部件聯(lián)合成一個整體，并通過夾具體使整個夾具體固定在機床上。
（4）對刀件。在夾具上起對刀作用的零部件。用以迅速得到機床工作臺及夾具與工件相對于刀具的正確位置。
（5）導(dǎo)向件。在夾具上起引導(dǎo)刀具作用的零部件。
（6）其他元件和裝置。由于加工工件的要求不同，夾具中有時還需要增加一些元件。
2.2.5 典型工件在銑床上的裝夾方式
1、工件直接裝夾在工作臺面上 對于尺寸較大、幾何形狀復(fù)雜的工件，如機床床身、工作臺和箱體等，加工尺寸超過機床工作臺行程，需要采用接刀法加工的工件，如溝槽加工、板料切斷和標尺刻線等。使用夾具難以保證加工精度，需要精密量具找正的工件，如長齒條、長軸上加工180o對稱溝槽加工等。
2、用通用夾具裝夾工件 對于加工表面要求相互垂直的大而薄的工件可選用角鐵裝夾。相互平行垂直的矩形工件，可選用平口虎鉗裝夾。以外圓柱面固定的工件，可選用V形塊定位，用壓板將工件夾緊，也可選用軸用虎鉗裝夾。對于齒輪工件，精度要求高的軸、盤類工件上的角度面、溝槽、刀具齒槽和曲面加工，可選用分度頭或回轉(zhuǎn)臺裝夾。對于盤形工件和短軸軸端加工的工件，可選用三爪自定心卡盤裝夾。對于加工部位比較復(fù)雜的工件，可把一些通用夾具組合起來裝夾。
3、用專用夾具裝夾工件 專用夾具使專門加工某一加工部位或工序而專門設(shè)計的。其優(yōu)點是工件定位準確，夾緊方便牢固，適用于大批量生產(chǎn)。
4、用組合夾具裝夾工件 選用時，可根據(jù)加工需要、定位要求、夾緊方式選用其中某些元件，能機動靈活的組合各種各樣的夾具。
組合夾具是有一套具有不同形狀、不同尺寸規(guī)格的標準元件組合而成的專用夾具。這些標準元件具有完全的互換性和一定的耐磨性。使用時可以根據(jù)工件定位夾緊的不同需要選擇標準元件進行組裝，使用完畢將元件拆開清洗后存放起來以便再用。它特別適用于單件生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制。
組合夾具按其尺寸系列有小型、中型和大型三種，其區(qū)別主要在于元件的外形尺寸，T 形槽寬度和螺栓及螺孔的直徑規(guī)格不同。小型系列組合夾具，主要適用于儀器、儀表和電信、電子工業(yè)，也可以用于較小工件的加工。這種系列元件的螺栓直徑為M8×1.25mm，T形槽之間的距離為30mm。中型系列組合夾具，主要適用于機械制造工業(yè)，這種系列元件的螺栓直徑為M12×1.5mm，T形槽之間的距離為60mm。這是目前應(yīng)用最廣泛的一個系列。大型系列組合夾具，主要適用于重型機械制造工業(yè)。這種系列元件的螺栓直徑為M16×2mm，T形槽之間的距離為60mm。
組合夾具的元件按其功用可分為：（1）基礎(chǔ)件，包括各種規(guī)格尺寸的方形、矩形、圓形基礎(chǔ)板和基礎(chǔ)角鐵等，使組合夾具中最大的元件，一般作為組合夾具的基件；（2）支承件。包括各種規(guī)格的墊片、墊板等，使組合夾具中的骨架元件，支承件通常在夾具中起承上啟下的作用，即把其他元件通過支承件與基礎(chǔ)件連成一體。支承件也可作定位件和基礎(chǔ)件使用；（3）定位件。包括各種定位銷、定位盤和定位鍵等，主要用于工件定位和組合夾具元件之間的定位。（4）導(dǎo)向件。包括各種鉆模板、鉆套、鉸套和導(dǎo)向支承等，主要用來確定刀具與工件的相對位置，加工時起引導(dǎo)刀具的作用，也可做定位件使用；（5）夾緊件。包括各種形狀的壓板及墊圈等，主要用于將工件夾緊在夾具上，保證工件定位后的準確位置，也可做墊板和擋塊用。（6）緊固件。包括各種螺栓、螺母和墊圈，主要用來連接組合夾具中的各種元件及緊固工件。組合夾具的緊固件所選用的材料、精度、表面粗糙度及熱處理均比一般標準緊固件好，以保證組合夾具的連接強度、可靠程度和組合剛度。（7）其它件。包括彈簧、接頭和扇形板等，這些元件無固定用途，如使用合適，在組裝中可起到極有利的輔助作用。（8）合件是由若干零件裝配而成的，在組裝中不拆散使用的獨立部件，按其用途分類，有定位合件、導(dǎo)向合件、分度合件以及必須的專用工具等。以上各類元件已形成標準化、系列化和通用化，整套組合夾具的元件約有1500-2500個。
第3章 運動設(shè)計
3.1 X6130型銑床的主軸傳動系統(tǒng)
軸傳動結(jié)構(gòu)式 主軸傳動結(jié)構(gòu)式，又稱主軸傳動鏈。它表示的是主電動機的轉(zhuǎn)速傳到主軸的傳動路線。主電動機軸以1440r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過彈性聯(lián)軸器與軸I連接，則軸I具有與電動機軸相同的轉(zhuǎn)速。通過傳動比為 的三聯(lián)齒輪傳動，使軸II獲得三種不同的轉(zhuǎn)速。軸II上有五個齒輪，其中有四個與軸III上的齒輪嚙合，軸II上的齒輪用軸套固定。軸III上有兩個二聯(lián)齒輪，有四種不同的嚙合對，傳動比分別為：。使軸III獲得3×4=12種不同的轉(zhuǎn)速。再經(jīng)過一對傳動比為：的齒輪傳動，使變速箱的輸出軸具有12種不同的轉(zhuǎn)速，再通過皮帶輪傳動到主軸，最終使主軸也獲得12種不同的轉(zhuǎn)速。從而最終實現(xiàn)12級變速。其傳動結(jié)構(gòu)式如下：
3.2 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)及結(jié)構(gòu)式轉(zhuǎn)速圖
1、確定轉(zhuǎn)速數(shù)列
由[7]中表7-1中的轉(zhuǎn)速范圍為35~1600 r/ mm2，公比=1.41。取得主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列值為：35；50；70；100；140；200；280；400；560；800；1120；1600 r/m共12級轉(zhuǎn)速。
2、確定傳動副數(shù)及結(jié)構(gòu)式
12可分解為3×4，根據(jù)擴大組的順序最好與傳動順序一致的原則，確定結(jié)構(gòu)式為12=3×4。
3、結(jié)構(gòu)網(wǎng)：圖（3-1）
圖3-1結(jié)構(gòu)網(wǎng)
4、轉(zhuǎn)速圖
（1）選定電動機
一般金屬切削機床的驅(qū)動，如無特殊性能要求，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，振動小，運行安全可靠，其型號，額定功率及其它技術(shù)數(shù)據(jù)見附錄2，安裝尺寸見附錄3。根據(jù)所需功率選定電動機的型號及其同步轉(zhuǎn)速nd。
該機床是一般的金屬切削機床，無特殊的性能要求，采用丫系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電機具有高效低能耗起動轉(zhuǎn)矩大，噪音低振動小，運行安全可靠的特點，由于主軸最高轉(zhuǎn)速1600rpm，要求電機功率為4kw，選用丫112M-4型異步電機，其同步轉(zhuǎn)速為1500rpm，滿載時轉(zhuǎn)速為1440rpm。
（2）分配總降速比
總降速傳動比為，為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮是否需要增加定比傳動副，以使速數(shù)列符合標準或有利于減少齒數(shù)和及徑向與軸向尺寸，并分擔(dān)總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按著“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。
由于電機的滿載轉(zhuǎn)速為1440rpm，不符合該銑床轉(zhuǎn)速數(shù)列標準，為了減小齒數(shù)及徑向與軸向尺寸，最前面采用一級帶傳動，為了不使從動帶輪直徑過大，以及最小降速比不小于1/4，以及減小傳動軸直徑的要求，通過彈性聯(lián)軸器后，I軸轉(zhuǎn)速為800rpm按“先緩后急”的原則，分配給各變速組中的最小傳動比為：基本級1/2第一擴大組1/2.82，第二擴大組1/4
（3）確定傳動軸軸數(shù)
傳動軸軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1
=3+1
=4
（4）繪制轉(zhuǎn)速圖：圖（3-2）
圖3-2轉(zhuǎn)速圖
從轉(zhuǎn)速圖上，很容易找到主軸每一轉(zhuǎn)速的傳動路線。如主軸為280r/min時，其傳動路線為： 。主軸的12種轉(zhuǎn)速中的每一轉(zhuǎn)速，需要經(jīng)過哪些幾對齒輪，從該圖上可一目了然。因此當(dāng)某一轉(zhuǎn)速不正常時，可從圖中看吹出是何處發(fā)生了故障。
根據(jù)轉(zhuǎn)速圖，可列出主軸12種轉(zhuǎn)速的計算式，見表（3-1）：
轉(zhuǎn)速級別
計算式
轉(zhuǎn)速（r/min）
轉(zhuǎn)速級別
計算式
轉(zhuǎn)速（r/min）
1
1600
7
1440
200
2
1440
1120
8
1440
140
3
1440
800
9
1440
100
4
1440
560
10
1440
70
5
400
11
50
6
1440
280
12
35
表3-1
（5）確定各變速組齒數(shù)
1)、基本組
對于外聯(lián)傳動鏈，若傳動比i采用標準公比的整數(shù)次方時，用查表法來確定齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)，對于本機構(gòu)而言，基本組傳動畢業(yè)
；
在[1]中查表4-1中查 為1<41.2，有數(shù)字 即可能的方案
結(jié)果如下：
……57，60，63，66，69，72，75……
……58，60，63，65，67，68，70，72……
……58，60，62，64，66，68，70，72，74……
可挑出60和72是適用的再根據(jù)滑移齒輪齒頂不干涉，不發(fā)生根切及鍵可安裝在軸上的條件，取72在[1]中表4-1中可查得小齒的數(shù)分別為18，24，28，，，，且，最大和次大齒輪的齒數(shù)關(guān)為40-35=5>4故滿足要求
2)第一擴大組
采用1中相同的方法，查表得84，故且最大和次最大齒輪差為62-42=20>4故滿足要求
3)第二擴大組
采用1中相同方法查和小齒輪數(shù)分別為35和21，故且 最大和次大齒輪齒數(shù)差為84-70=14>14故滿足要求
(6)、確定許用接觸應(yīng)力[Ti]
齒輪選用40C1，熱處理方法選用高頻淬火，根據(jù)[4]中表514-79[]=1343MPQ
(7)、確定齒寬系數(shù)
(8)、計算各變速組的模數(shù)
一般同一交速量中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式（8）進行計算：
式中m1——按接觸疲勞強度計算的齒輪模數(shù)；
Nd——驅(qū)動電動機功率（kW）；
nj——計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速（r/min）；
u——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比u≥1，外嚙合取“十”號，內(nèi)嚙合取“一”號；
z1——小齒輪齒數(shù)；
——齒寬系數(shù)，（B為齒寬，m為模數(shù)），；
[]——選用接觸應(yīng)力（MPa）；
其它傳動件按《機械零件》或有關(guān)資料進行選擇或計算，各個傳動件的基本尺寸確定后，便可繪制部件裝配圖。
為了節(jié)約合金鋼材，初算時對大多數(shù)鋼質(zhì)傳動零件可采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼進行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼€別工作條件較重的傳動零件，當(dāng)驗算時發(fā)現(xiàn)其應(yīng)力超過許用值，可改用較好的合金鋼，考慮到我國資源情況盡可能用錳硼鋼代替鉻鋼。
1）基本組
取m1=2.5
2)第一擴大組
取m2=2.5
3）第二擴大組
取m3=2.5
3.3帶傳動的計算及選定
1、求計算功率
由[3]中表10-3，查得 （2-2）
由[3]中表10-4，由工作情況查得
2、選擇V帶型
根據(jù) 選A型帶
3、確定全動輪基準直徑
由[7]中表12-3和表12-11取主動輪基準直徑
4、確定由從動輪基準直徑由[6]中12-17得
5、驗算速度
帶的速度，設(shè)計用應(yīng)使，對于普通V帶，
6、初定中心距
取
7、計算長度
取1250mm
8、實際中心距
中心距可調(diào)范圍：
9、計算小輪包角
合適
10、單根膠帶所傳遞功率由
，，查表[6]中表12-8表12-9的
包角修正系數(shù)
11、確定膠帶根數(shù)
根
3.4傳動軸及軸的軸頸的直徑初定
3.4.1軸的概述
1.軸的用途：
軸是組成機器的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運動和動力。
2.軸設(shè)計的主要內(nèi)容
軸的設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計和工作能力計算兩方面的內(nèi)容。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會影響軸的工作能力和軸上零件的工作可靠性，還會沖加軸的制造成本和軸上零件裝配的困難等。
軸的工作能力計算指的是軸的強度、剛度和振動穩(wěn)定性等到方面的計算。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。這時只需對軸進行強度計算，以防止斷裂或塑性變形。而對剛度要求高的軸和受力大的細長軸，還應(yīng)進行剛度計算，以防止工作時產(chǎn)生過大的彈性變形。對高速運轉(zhuǎn)的軸，還應(yīng)進行振動穩(wěn)定性計算，以防止發(fā)生共振而破壞。
3.軸的材料
軸的材料種類很多，設(shè)計時主要根據(jù)對軸的強度、剛度、耐磨性等要求，以及為實現(xiàn)這些要求而采取的熱處理方式，同時考慮制造工藝問題加以選用，力求經(jīng)濟合理。
軸的長用材料是35、45、50優(yōu)質(zhì)碳素鋼，最常用的是45鋼。對于受載較小或不太重要的軸也可用A3、A5等普通碳素鋼。對于受力較大，軸的重量和尺寸受到限制，以及由某些特殊要求的軸，可采用合金鋼。
球墨鑄鐵和一些高強度鑄鐵，由于鑄造性能好，容易鑄成復(fù)雜形狀，且解振性能好，應(yīng)力集中敏感性低，支點位移的影響小，故常用于制造外形復(fù)雜的軸。特別是我國研制成功的稀土-鎂球墨鑄鐵，沖擊韌性好，同時具有減小摩擦、吸收振動和對應(yīng)力集中敏感性小鄧優(yōu)點，已用于制造汽車、拖拉機、機床上的重要軸類零件。
根據(jù)工作條件要求，軸可在加工前或加工后經(jīng)過整體或表面處理，以及表面強化處理（如噴丸、碾壓等）和化學(xué)處理（如滲碳、滲氮、氮化等），以提高其強度（尤其疲勞強度）和耐磨、耐腐蝕等性能。
在一般工作溫度下，合金鋼的彈性模量與碳素鋼相近，所以只為了提高軸的剛度而使用合金鋼是不合適的。
軸一般由軋制圓鋼或鍛件經(jīng)切削加工制造。軸的直徑較小，可用圓鋼棒制造；對于重要的，大直徑或階梯直徑變化較大的軸，采用鍛坯。為節(jié)約金屬和提高工藝性，直徑大的軸還可以制成空心的，并且?guī)в泻附拥幕蛘咤懺斓耐咕墶?
4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計包括定出軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸。
1）擬定軸上零件的裝配方案
擬定軸上零件的裝配方案是進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，它決定著軸的基本形式。所謂裝配方案，就是預(yù)定出軸上方根零件的裝配方向，順序和相互關(guān)系。
2）軸上零件的定位
為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準確的工作位置
①零件的軸向定位
軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈和圓螺母等來保證的。軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩兩類。利用軸肩定位是最方便可靠的方法，但采用軸肩就必然會使軸的直徑加大，而且軸肩處將因截面突變而引起應(yīng)力集中。因此，軸肩位多用于軸向力較大的場合。定位軸肩的高度h 一般取為h=（0.07～0.1）d, d 為與零件相配處的軸的直徑，單位為mm。流動軸承的定位軸肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的高度，以便拆卸軸承。非定位軸肩是為了加工和裝配方便而設(shè)置的，其高度一般取為1～2mm。
②零件的軸向定位
周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。常用的周向定位零件鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等。
5.軸的計算
軸的計算準則是滿足軸的強度或剛度要求，必要時還應(yīng)校核軸的振動穩(wěn)定性。
1）軸的扭轉(zhuǎn)強度條件計算：
軸的扭轉(zhuǎn)強度條件為:
式中： ——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力單位為MPa；
T——軸所受的扭矩，單位為N.mm;
——軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm3
n——軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min;
P——軸傳遞的功率，單位為KW;
d——計算截面處軸的直徑，單位為mm;
——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa.
由上式可得軸的直徑
d≥
式中A0= , 對于空心軸，則
式中, 即空心軸的內(nèi)徑d1與外徑d之比，通常取=0.5～0.6。
應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)軸截面上開有鍵槽時，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度的削弱。對于直徑d＞100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大3﹪；有兩個鍵槽時，應(yīng)增大7﹪.對于直徑d≤100mm的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大5%～7﹪；有兩個鍵槽時，應(yīng)增大10%～15﹪.然后將軸徑圓整為標準直徑。
2）按彎扭合成強度條件計算
①作出軸的計算簡圖（即力學(xué)模型）
在作計算簡圖時，應(yīng)先求出軸上受力零件的載荷（若為空間力系，應(yīng)把空間力分解為圓周力，徑向力和軸向力，然后把它們?nèi)哭D(zhuǎn)化到軸上），并將其分解為水平分力和垂直分力。然后求出各支承處的水平反力和垂直反力。
②作出彎矩圖
根據(jù)上述簡圖，分別按水平面和垂直平面計算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計算結(jié)果分別作出平面上彎矩 和垂直面上的彎矩 ；然后按下式計算總彎矩M，并作出扭矩圖；
③作出扭矩圖
3）校核軸的強度
已知軸的彎矩和扭矩后，可針對某些危險截面作彎扭合成強度校核計算。按第三強度理論，計算應(yīng)力
為了考慮循環(huán)特性的影響，引入折合系數(shù)a,則計算應(yīng)力為：
對于直徑為d圓軸，彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，將
代入上式中，則軸的彎扭合成強度條件為：
式中： ——軸的計算應(yīng)力，單位為MPa；;
M——軸所承受的彎矩，單位為N.mm；
T——軸所受的扭矩，單位為N.mm;
W——軸的抗彎截面系數(shù)，單位為mm3;
——對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力。
3.4.2傳動軸直徑的確定
（1） 傳動軸I
d1=914
=30 mm
（2） 傳動軸Ⅱ
=32 mm
（3） 傳動軸Ⅲ
3.4.3主軸軸頸直徑的確定
對通用機床的主軸尺寸參數(shù)，多由結(jié)構(gòu)上的需要而定，故定軸前軸頸D1尺寸可按[2]表5.7所列的統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定。后軸頸的直徑D2，可按D2=（0.7~0.85）D1（mm）酌定，盡量使主軸截面變化要小，外面尺寸要緩減。近來車床主軸內(nèi)孔直徑d有增大趨勢，參考書目[1]表5.7中車床主軸前軸頸尺寸下限有些偏低，選用時請注意。銑床主軸內(nèi)孔直徑按銑床主軸端部尺寸標準選取。
取
’
3.5核算轉(zhuǎn)速誤差
<10(4-1)%
驗算各級轉(zhuǎn)速誤差：表（2-2）
n
N`
n
N`
1600
1620
14%
200
197
14%
1120
1126
14%
140
141.8
1.4%
800
800
0
100
98.5
1.3%
560
506
0.8%
71
71
0
400
405
1.4%
50
50
0
280
282
0.8%
35
35
0
表2-2
由上圖知主軸轉(zhuǎn)速誤差在允許范圍內(nèi)
第4章 零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計
4.1活動軸上的軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計
1、滑動軸承的結(jié)構(gòu)
徑向滑動軸承常見的有整體式、剖分式、間隙可調(diào)式以及多油楔式等；推力滑動軸承中的非液體潤滑推力軸承是通過軸的端面或軸肩、肘換得端面，向推力支承面?zhèn)鬟f軸向載荷的，并在其間加有潤滑劑，結(jié)構(gòu)簡單；液體動壓潤滑推力軸承也屬于多油楔軸承：固定瓦推力軸承如同多油楔徑向滑動軸承一樣，因其楔形空間的收斂方向已經(jīng)確定，故只能用于單向轉(zhuǎn)動。擺動瓦推力軸承如同可傾瓦徑向滑動軸承一樣，能夠隨著工況的變化自動調(diào)節(jié)瓦塊的傾斜度，從而使機器保持穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)；若瓦塊支點在其中央時，軸還可以雙向轉(zhuǎn)動。
2、滾動軸承
選用滾動軸承首先選擇其類型。要合理選擇軸承類型，則必須根據(jù)各類軸承的結(jié)構(gòu)和性能的特點，綜合考慮軸承的載荷、轉(zhuǎn)速、剛度機調(diào)心性能要求、裝配條件、經(jīng)濟性等各種因素來進行，簡述如下：
(1)軸承的載荷 軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)，一般原則是：
1）軸承受輕、中及較平穩(wěn)的載荷時，宜選用球軸承；載荷大、有沖擊時，則宜選用滾子軸承；
2）軸承受純徑向載荷時，可選用徑向接觸軸承，如滲溝球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承等；受純軸向載荷時，一般選用軸向接觸軸承，如推力球軸承、推力圓柱滾子軸承，但在高速時，可考慮用滲溝球軸承或角接觸球軸承來代替；
3）軸承同時受徑向和軸向載荷時，若軸向載荷相對較小，可選用深溝球軸承或小接觸角的向心角接觸軸承；若軸向載荷相對較大，則選用較大接觸角的向心角接觸軸承，或選用徑向接觸軸承和軸向接觸軸承的組合，分別承擔(dān)徑向載荷和軸向載荷。
(2)軸承的轉(zhuǎn)速 極限轉(zhuǎn)速是指0級公差軸承在載荷不大（PC，C 為基本額定動載荷）、冷卻條件正常時的最大允許轉(zhuǎn)速。一般應(yīng)使所選的軸承的工作轉(zhuǎn)速不超過規(guī)定的極限轉(zhuǎn)速。
1）在尺寸、公差等級相同時，球軸承比滾子軸承有較高的極限轉(zhuǎn)速，故高速時應(yīng)優(yōu)先選用球軸承；
2）內(nèi)徑相同的同類軸承中，直徑系列越輕的越適用于在更高轉(zhuǎn)速下工作，故高速時應(yīng)選用超速、特輕及輕系列軸承。重系列軸承宜用于低速重載的場合
3）推力軸承的極限轉(zhuǎn)速較低。當(dāng)工作轉(zhuǎn)速高爾軸向載荷不太大時，可采用角接觸球軸承或深溝球軸承承受純軸向力；
4）若工作轉(zhuǎn)速超過軸承規(guī)定的極限轉(zhuǎn)速，可以選用公差等級更高的軸承，或者適當(dāng)加大軸承的徑向間隙，改善潤滑和冷卻條件等來提高軸承的高速性
(3)軸承剛度及調(diào)心性能要求
1）滾子軸承的剛度比球軸承高，故對軸承剛度要求高的場合宜選用滾子軸承；
2）對支點跨距大、剛性小而易撓曲的軸，或多支點軸及軸承座分別獨立安裝而使座孔難以對中的場合，應(yīng)選用具有自動調(diào)心性能的調(diào)心軸承。
(4)軸承的安裝和拆卸
在軸承座不剖分而必須沿軸向安裝和拆卸軸承時，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)、外圈可分離的軸承，如圓錐滾子軸承(30000)、分離型的角接觸球軸承和圓柱滾子軸承（N0000、NU0000）等。當(dāng)軸承在光軸上安裝時，為便于定位和裝拆，可以選用內(nèi)圈孔為圓錐孔（用以安裝在錐形的緊定套上）的軸承。
本銑床功率不大，傳動軸傳遞功率小，Ⅰ，Ⅱ軸長度不大，可采用兩端固定，考慮軸Ⅰ，Ⅱ上有一個處于箱體中間的壁上，可選用兩端固定式，軸Ⅲ較長，應(yīng)采用一端固定，一端浮動式。
由于傳動無徑向力且轉(zhuǎn)速高，選深溝球軸承。
銑床加工時有較大的徑向力故安裝軸承，由于功率較大，采用兩支承，前端采用雙列圓柱軸承，后端采用深溝球軸承。
4．2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
軸的結(jié)構(gòu)決定于受載情況，軸上的零件的布置和固定方式，軸承的類型和尺寸、軸的毛坯、制造和裝配工藝及安裝、運輸?shù)葪l件。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)是盡量減少應(yīng)力集中，受力合理，又良好工藝性，并使軸上零件定位可靠，裝拆方便。對于要求剛度大的軸，還應(yīng)在結(jié)構(gòu)上考慮減小軸的變形。
由于影響軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，故軸部可能有標準的結(jié)構(gòu)形式，必須根據(jù)情況具體分析比較，確定方案。
1、軸上零件的固定
零件和軸的固定和連接方式，隨零件的作用而異。一般情況下，為了保證零件在軸上有固定的工作位置，需從軸向和周向加以固定。
(1)軸上零件的軸向固定 軸上零件的軸向固定一般采用軸肩、軸環(huán)、軸伸、套筒、縮緊擋圈、圓錐面、圓螺母、軸端擋圈、軸端擋板、彈性擋圈、緊定羅丁等古代方法。
(2)軸上零件的周向固定 軸上零件的周向固定一般采用平鍵、楔、且相間、滑鍵、滑鍵、半圓鍵、圓柱銷、圓錐銷、果盈配合等固定方法。
2、采用合理的結(jié)構(gòu)措施以提高軸的疲勞強度
軸的破壞多屬于疲勞破壞。在軸的截面變化處（如軸肩、鍵槽、環(huán)槽等），會產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞往往在此產(chǎn)生。因此在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)力求降低應(yīng)力集中。提高軸的表面質(zhì)量也是提高軸的疲勞強度的有力措施，因為軸的表面工作應(yīng)力最大。在結(jié)構(gòu)上為了保證軸的疲勞強度，軸肩處的過渡圓角半徑不應(yīng)過小。降低軸上應(yīng)力集中可采取加大圓角半徑，設(shè)中間環(huán)、假退刀圓角、底部加圓角、增大花鍵直徑、壓入彈性小的襯套、減小輪轂端部厚度、孔上倒角或滾珠碾壓等措施。
提高軸的表面質(zhì)量包括降低軸的表面粗糙度，對軸的表面進行處理，如熱處理，機械處理和化學(xué)處理等，都能達到提高軸的疲勞強度的目的。
3、軸的加工和裝配工藝性
軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工、測量、裝配和維修。因此在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)考慮以下幾個問題：
(1) 考慮加工工藝所必須的架構(gòu)要素（如中心孔、螺尾退刀槽、砂輪越程槽等）；
(2) 合理確定軸與零件的配合性質(zhì)，加工精度和表面粗糙度；
(3) 軸的配合直徑應(yīng)按GB2822-81圓整為標準值；
(4) 確定各軸段長度時，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)緊湊，同時要保證零件所需的滑動距離、裝配或調(diào)整所需空間，轉(zhuǎn)動不得與其他零件相碰撞，與輪轂裝配的軸段長度，一般應(yīng)略小于輪轂2-3mm，以保證軸向定位可靠；
(5) 軸上所有零件，都應(yīng)無過盈的到達配合的部位；
(6) 為便于導(dǎo)向或避免擦傷配合表面，軸的兩端及有過盈配合的臺階處都應(yīng)制成倒角；
(7) 為減少加工刀具種類和提高勞動生產(chǎn)率，軸上的倒角、圓角、鍵槽等應(yīng)盡可能取相同尺寸。
4．3滑移齒輪的軸向裝置
1、齒輪的概述
齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，形式很多 ，應(yīng)用廣泛。
(1)．齒輪傳動的主要特點有：
效率高 在常用的機械傳動中，以齒輪傳動的效率為最高。
結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動所需的空間尺寸一般較小。
工作可靠，壽命長。
傳動比移定 傳動比穩(wěn)定往往是對傳動性能的基本要求。
但是，齒輪傳動的制造及安裝精度要求高、價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。
齒輪傳動可做成開式，半開式及閉式。閉式與開式或半開式的相比，潤滑及防護等條件最好，多用于重要場合。
(2)．失效形式
齒輪傳動的失效主要是輪齒的失效，而輪齒的失效形式又是多種多樣的，較為常見的形式有：輪齒拆斷、工作齒面磨損、齒面點蝕、齒面膠合及塑性變形。
(3)．設(shè)計準則
所設(shè)計的齒輪傳動在具體的工作情況下，必須具有足夠的，相應(yīng)的工作能力，以保證在整個工作壽命期間不致失效。因此，針對上述各種工作情況及失效形式，都應(yīng)分別確立相應(yīng)的設(shè)計準則。通常只按保證齒根彎曲疲勞強度及保證齒面接觸疲勞強度兩準則進行計算。
在閉式齒輪傳動中，通常以保證齒面接觸疲勞強度為主。但對于齒面硬度很高，齒心硬度又低的齒輪（如用20，20Cr鋼經(jīng)滲碳后淬火的齒輪）或材質(zhì)較脆的齒輪，通常則以保證齒根彎曲疲勞強度為主。
滑移齒輪布置在主動軸上，因它的轉(zhuǎn)速比從動軸低，則其上面的滑移齒輪的尺寸小，重量輕，持縱省力，本機床上基本組的配置及第二擴大組配置符合傳動比原則，由于運用了公共齒輪，第一擴大組的滑移齒輪就布置在從動軸上。
為了避免同一滑移齒輪變速組的兩對齒輪同時齒合兩個固定齒輪的問題，齒輪間的距離應(yīng)大于滑移齒輪的寬度，一般留有剖隙量為1~2mm。
第5章 零件的驗算
5.1直齒圓柱齒輪應(yīng)力的計算
在驗算變速箱中的齒輪應(yīng)力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大的，齒數(shù)最小的齒輪進行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗算，一般對高速傳動齒輪主要驗算接觸應(yīng)力，對低速傳動齒輪主要驗算彎曲應(yīng)力，對硬齒面軟齒芯的滲碳淬火齒輪，一定要驗算彎曲應(yīng)力。
接觸應(yīng)力驗算公式為：
彎曲應(yīng)力驗算公式為：
式中N——傳遞的額定功率（kw），
；
Na——電動機功率（kw）；
——從電動機到所計算齒輪的傳動效率；
nj——計算轉(zhuǎn)速（r/min）；
m——初算的齒輪模數(shù)（mm）；
B——齒寬（mm）；
Z——小齒輪齒數(shù)；
U——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比u1，“十”號用于外嚙合，“一”號用于內(nèi)嚙合；
——壽命系數(shù)；
——工作期限系數(shù)：
T——齒輪在機床期限（Te）內(nèi)的總工作時（h），對于中型機床的齒輪取Te=15000~20