銑床主傳動(dòng)系統(tǒng) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)

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1、 綜合課程設(shè)計(jì)II項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告 題 目：臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 （系） 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 傅宇蕾 學(xué) 號(hào) 1090810402 班 號(hào) 1090810402 指導(dǎo)教師 富宏亞，韓德東 填報(bào)日期 2013年3月14 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院制 2012年4月 哈爾濱工業(yè)大學(xué)綜合課程設(shè)計(jì)II任務(wù)書 姓 名：傅宇蕾

2、 院 系：機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 號(hào)：10908104 學(xué) 號(hào)：1090810402 任務(wù)起止日期：2013年 2月 25 日 至2013 年 3月 24 日 課程設(shè)計(jì)題目： 主要內(nèi)容： 技術(shù)要求： 進(jìn)度安排： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任意見： 教研室主任簽字： 年 月 日 目錄 第

3、1章 項(xiàng)目背景分析1 第2章 研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況1 2.1設(shè)計(jì)任務(wù)書1 2.2進(jìn)度安排1 第3章．項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決 3.1課程設(shè)計(jì)要求2 第4章．具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn) 4.1運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)2 4.2傳動(dòng)零件的初步計(jì)算7 4.3零件的驗(yàn)算9 第5章．技術(shù)指標(biāo)分析19 第6章．存在的問題與建議19 參考文獻(xiàn)20 III 第1章 緒論 1．項(xiàng)目背景分析 《綜合課程設(shè)計(jì)II》是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專業(yè)極其重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過(guò)機(jī)床主運(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)方案中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機(jī)

4、械制圖，零件計(jì)算，編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(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。 2．研究計(jì)劃要點(diǎn)與執(zhí)行情況 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目 公比φ Nmin 級(jí)數(shù)Z 功率N（KW） 銑床 工作臺(tái)面積250mm×1000mm臥式升降臺(tái)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.26 25 18 4 表1 2.2 進(jìn)度安排： 第一周 第二周 第三周 星期 1 2 3、4、5 1 2 3、4、5 1 2、3、4 5 準(zhǔn)備 初算開題 展開草圖 截面草圖 驗(yàn)算加粗 論文、報(bào)告 答

5、辯 圖版、手冊(cè)、指導(dǎo)書、圖冊(cè)等 齒輪和軸的布置完成 項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告 教師下達(dá)任務(wù)書 表2 3．項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)的解決 3.1課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求： （1） 圖紙工作量：畫兩張圖：開展圖（A0）。操縱機(jī)構(gòu)、摩擦離合器、換向、制動(dòng)和潤(rùn)滑不要求畫，但要求掌握。截面圖（A1）：畫剖面軸系布置示意圖（包括截面外形及尺寸、車床標(biāo)中心高）。 （2） 標(biāo)注：中心距，配合尺寸，中心高（車床），外形尺寸。 （3） 明細(xì)：不設(shè)明細(xì)表，件號(hào)采用流水號(hào)（1,2,3…）標(biāo)注，標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)準(zhǔn)直接標(biāo)在圖紙上（件號(hào)下面），標(biāo)題欄采用標(biāo)準(zhǔn)裝配圖的標(biāo)題欄（180×56），其中，圖號(hào)：

6、KS01（表示：課設(shè)01號(hào)圖紙）；單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)；圖名：主傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖 （4） 驗(yàn)算：一對(duì)齒輪，小齒輪驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度，大齒輪驗(yàn)算接觸強(qiáng)度，一根傳動(dòng)軸，主軸按兩支撐計(jì)算。 （5） 主軸端部結(jié)構(gòu)要按標(biāo)準(zhǔn)畫。 4．具體研究?jī)?nèi)容與技術(shù)實(shí)現(xiàn) 4.1 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) ４.1.1 確定極限轉(zhuǎn)速 由任務(wù)書知 nmin=25，級(jí)數(shù)Z=18,公比φ=1.26，得 nmax=nmin×φz-1=25×1.2618-1=1250(r/min) 式（4-1） 則轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍Rn為 Rn=φz-1=1.2617=50 式（4-2） ４.1.2

7、 確定公比 由任務(wù)書知 公比φ=1.26，由此查參考文獻(xiàn)[1]附錄1，得到各級(jí)轉(zhuǎn)速為n1=25, n2=31.5, n3=40, n4=50, n5=63, n6=80, n7=100, n8=125, n9=160, n10=200, n11=250, n12=315, n13=400, n14=500, n15=630, n16=800, n17=1000, n18=1250。 ４.1.3 確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 由任務(wù)書知 級(jí)數(shù)Z=18 ４.1.4 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式 根據(jù)“前多后少”以及“前小后大”的原則，確定結(jié)構(gòu)式為： Z=31×33×29

8、 式（4-3） 畫出結(jié)構(gòu)網(wǎng)（圖1） 圖1 結(jié)構(gòu)網(wǎng) ４.1.5繪制轉(zhuǎn)速圖 ４.1.5.1 選定電機(jī) 由任務(wù)書知 功率Nd=4KW，最高轉(zhuǎn)速nmax=1250(r/min)，由參考文獻(xiàn)[1]附錄2選定電機(jī)型號(hào)為Y112M-4，同步轉(zhuǎn)速nd=1500(r/min） ４.1.5.2 分配總降速轉(zhuǎn)動(dòng)比 總降速傳動(dòng)比uП=nminnd=28÷1500=1:60 式（4-4） 根據(jù)“先緩后急”原則，確定各變速組最小傳動(dòng)比 ４.1.5.3 確定傳動(dòng)軸的軸數(shù) 傳動(dòng)軸數(shù)=變速組數(shù)+定比傳動(dòng)副數(shù)+1=3+1+1=5 ４.1.5.4 繪制轉(zhuǎn)速

9、圖 根據(jù)上述結(jié)論，繪制 轉(zhuǎn)速圖（圖2） 圖2 轉(zhuǎn)速圖 ４.1.6繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 ４.1.6.1 應(yīng)該注意的問題 1 因?yàn)榱慵牟習(xí)形创_定，一般根據(jù)轉(zhuǎn)速圖，先按傳動(dòng)副的傳動(dòng)比擬定一個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)草圖。待裝配圖完成后再修改草圖為證實(shí)系統(tǒng)傳動(dòng)圖，傳動(dòng)軸上的出路軸向位置大致展開圖相對(duì)應(yīng)，畫出軸承符號(hào)，標(biāo)上軸號(hào)，齒輪齒數(shù)及模數(shù)，皮帶輪直徑，電動(dòng)機(jī)型號(hào)，功率和轉(zhuǎn)速。 2.要有利降低齒輪變速箱的噪聲 （1）主軸高轉(zhuǎn)速范圍的傳動(dòng)比排列，可采用先降速后升速的傳動(dòng)，使總轉(zhuǎn)速和減小，以期降低噪聲。這種高速傳動(dòng)采用先降后升，可使同一變速組的傳動(dòng)比有升速有降速，有利于減小齒數(shù)和，齒輪線速度及中心距

10、。 （2）主軸高速傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)縮短傳動(dòng)鏈，以減小傳動(dòng)副數(shù)。 （3）不采用噪聲大的錐齒輪傳動(dòng)副，如立銑可全部采用垂直排列的傳動(dòng)軸。 （4）前邊的變速組中的降速傳動(dòng)比不宜采用極限值，以避免增加徑向尺寸。最末變速組中可采用最小傳動(dòng)比，特別是銑床以增加主軸的飛輪效應(yīng)。 ４.1.7確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù) 查《機(jī)械裝備制造》表5-1查得各齒輪齒數(shù) ４.1.7確定變速組齒輪傳動(dòng)副的齒數(shù) 實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不超過(guò)+/-10(φ-1),即 實(shí)際轉(zhuǎn)速n'-標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速n標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速n<10(φ-1)% 式（4-5） 實(shí)際轉(zhuǎn)速n' 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速n 主

11、軸轉(zhuǎn)速誤差 1440x75172x4141x4545x7035=1260 1250 1260-12501250=0.8%<2.6% 1440x75172x3646x4545x7035=999.7 1000 999.7-10001000=-0.03%<2.6% 1440x75172x3250x4545x7035=787.8 800 787.8-800800=-1.52%<2.6% 1440x75172x4141x3060x7035=630.3 630 630.3-630630=0.05%<2.6% 1440x75172x3646x3060x7035=499.9 500

12、 499.9-500500=-0.02%<2.6% 1440x75172x3250x3060x7035=393.9 400 393.9-400400=-1.5%<2.6% 1440x75172x4141x1872x7035=315.1 315 315.1-315315=0.03%<2.6% 1440x75172x3646x1872x7035=249.9 250 249.9-250250=-0.04%<2.6% 1440x75172x3250x1872x7035=197 200 197-200200=-1.5%<2.6% 1440x75172x4141x4545x21

13、84=157.6 160 157.6-160160=-1.5%<2.6% 1440x75172x3646x4545x2184=125 125 125-125125=0<2.6% 1440x75172x3250x4545x2184=98.5 100 98.5-100100=-1.5%<2.6% 1440x75172x4141x3060x2184=78.8 80 78.8-8080=-1.5%<2.6% 1440x75172x3646x3060x2184=62.5 63 62.5-6363=0.79%<2.6% 1440x75172x3250x3060x2184=49

14、.2 50 49.2-5050=-1.5%<2.6% 1440x75172x4141x1872x2184=39.4 40 39.4-4040=-1.5%<2.6% 1440x75172x3646x1872x2184=31.2 31.5 31.2-31.531.5=-0.95%<2.6% 1440x75172x3250x1872x2184=24.6 25 24.6-2525=-1.6%<2.6% 表3 ４.1.8各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 軸序號(hào) II III IV V 計(jì)算轉(zhuǎn)速(nj/r. min) 630 400 100 80 表4 齒輪代號(hào) Z1

15、Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14 Z15 Z16 Z17 Z18 齒數(shù) 75 172 41 41 36 46 32 50 45 45 30 60 18 72 70 35 21 84 計(jì)算轉(zhuǎn)速 1440 630 630 630 630 500 630 400 400 400 500 125 400 100 100 200 315 80 表5 ４.2 傳動(dòng)零件的初步計(jì)算 初步計(jì)算是為了大致確定傳動(dòng)零件的主要尺寸（如傳動(dòng)軸直徑和齒輪

16、模數(shù)等），以便繪制主軸變速箱的軸系展開草圖。在繪制草圖布置的過(guò)程中，同時(shí)考慮零件結(jié)構(gòu)工藝性，進(jìn)一步確定零件的其他結(jié)構(gòu)參數(shù)，一些數(shù)據(jù)要按有關(guān)規(guī)定選取。 ４.2.1傳動(dòng)軸直徑初定 d=914Nnj [φ](mm) 式（4-7） 式中 d----傳動(dòng)軸直徑（mm） Tn---該軸傳遞的額定扭矩(Nmm) N----該軸傳遞的功率（kW） nj---該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min） φ—該軸每米長(zhǎng)允許扭轉(zhuǎn)角（deg/m），一般傳動(dòng)軸取φ=0.5?~1?。對(duì)空心軸須將（6）（7）式計(jì)算值再乘以系數(shù)k。 取：V帶傳動(dòng)效率η

17、1=0.95 圓柱齒輪傳動(dòng)效率η2=0.95~0.97 軸承傳動(dòng)效率η3=0.98 φ=0.75?(可上下圓整) II軸 dII=914Nd×η1nj [φ]=9144×0.95630×0.75=27.25 III軸 dIII=914Nd×η1×η2×η32nj [φ]=9144×0.95×0.95×0.982400×0.75=29.84 IV軸 dIV=914Nd×η1×η22×η34nj [φ]=9144×0.95×0.952×0.984400×0.75=41.23 ４.2.2主軸軸徑的確定 對(duì)通用機(jī)床的主軸尺寸參數(shù)，多由結(jié)構(gòu)上的需要而定，查相關(guān)手冊(cè)得，功率為4Kw的銑床主

18、軸軸徑為60~95mm。取D1 =80mm;由規(guī)定可知，后軸徑的軸徑D2=（0.75~0.85）D1(mm)，取D2=64mm。 ４.2.3各軸軸徑的值 軸序號(hào) II III IV 軸徑( mm) 28 32 40 表6 ４.2.3齒輪模數(shù)的初步計(jì)算 一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式計(jì)算： mj=163383(μ±1)Ndφmz12μ[σj]2nj (mm) 式（4-8） 式中 mj----按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)（mm）; Nd---驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率（Kw）

19、； nj----計(jì)算齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）; μ---大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，μ≥1外嚙合取“+”號(hào)，內(nèi)嚙合取“-”號(hào)； z1---小齒輪齒數(shù)； φm---齒寬系數(shù)，φm=Bm(B為齒寬系數(shù)，m為模數(shù))，φm=6~10 [σj]---許用接觸應(yīng)力（MPa）取σj=1370 MPa 第一組：選取II軸齒數(shù)為32的齒輪： mj=163383(5032+1)×48×322×5032×13702×6 =1.43(mm) 取mj=3 第二組：選取IV軸齒數(shù)為18的齒輪： mj=163383(4+1)×48×182×4×13702×400=2.23(mm)取mj=3

20、 第三組：選取V軸齒數(shù)為21的齒輪: mj=163383(4+1)×48×212×4×13702×315 =2.18(mm) 取mj=3 ４.2.4傳動(dòng)系統(tǒng)圖S 圖3 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 ４.3 零件的驗(yàn)算 在零件的尺寸和位置確定后，就具體的知道了他們的受力狀態(tài)，力的大小，作用點(diǎn)和方向，從而可以對(duì)零件進(jìn)行較精確的驗(yàn)算。 ４.3.1 直齒圓柱齒輪的應(yīng)力計(jì)算 在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大的，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算，一般對(duì)高速傳動(dòng)齒輪主要驗(yàn)算接觸應(yīng)力

21、，對(duì)低速傳動(dòng)齒輪主要驗(yàn)算彎曲應(yīng)力，對(duì)硬齒面軟芯的滲淬火齒輪，一定要驗(yàn)算彎曲應(yīng)力。 接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為： σj=2088×103zmu±1K1K2K3KsNuBnjMpa≤[σj] 式4-9 彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為： σw=191×105K1K2K3KsNzm2BYnjMpa≤[σw] 式4-10 式中： N----傳遞的額定功率（kw）N=η×Nd Nd—電動(dòng)機(jī)功率kw η-從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算齒輪的傳遞效率； nj—計(jì)算轉(zhuǎn)速rmin m—初算的齒輪模數(shù)(mm） B—齒寬（mm） Z—小齒輪齒數(shù)； u—大齒輪與小齒輪

22、齒數(shù)u≥1,+用于外嚙合；-用于內(nèi)嚙合； Ks-壽命系數(shù) Ks=KTKnKNKq 式4-11 KT-工作期限系數(shù)： KT=m60n1TC0 式4-12 T—齒輪在機(jī)床工作期限(Ts)內(nèi)的總工作時(shí)間（h）,對(duì)于中型機(jī)床的齒輪取Ts=15000~20000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可以近似的認(rèn)為T=Ts/p，p為該變速組的傳動(dòng)副數(shù)； n1—齒輪的最低轉(zhuǎn)速rmin C0—基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，接觸載荷取C0=107，彎曲載荷取C0=2×106 m—疲勞曲線指數(shù)，接觸

23、載荷?。簃=3; 彎曲載荷時(shí)，對(duì)正火，調(diào)質(zhì)以及整體淬硬件取m=6.對(duì)表面淬硬件取m=9; Kn—轉(zhuǎn)速變化系數(shù)； KN—功率利用率； Kq—材料強(qiáng)化系數(shù)； K3—工作狀況系數(shù)；考慮載荷沖擊的影響，主運(yùn)動(dòng)中等沖擊取K3=1.2~1.6 K2—?jiǎng)虞d荷系數(shù) K1—齒向載荷分布系數(shù)； Y—齒形系數(shù)； [σj]—許用接觸應(yīng)力；1650Mpa σw—許用彎曲應(yīng)力；297Mpa 選取齒數(shù)為21和84的一對(duì)齒輪進(jìn)行驗(yàn)算，小齒輪驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度，大齒輪驗(yàn)算接觸強(qiáng)度 系數(shù) K1 Y K2 K3 KT KN Kn Kq Z1=21 1 0.4 1.1 1.4 1.5

24、8 0.88 0.96 1 Z2=84 1 0.51 1.1 1.4 1.44 0.8 0.96 1 表6 小齒輪彎曲應(yīng)力： σw=191×105K1K2K3KsNzm2BYnj=191×105×1×0.4×1.1×1.4×1.58×0.88×0.9621×32×24×0.4×315=109.9MPa 大齒輪接觸應(yīng)力： σj=2088×103zmu±1K1K2K3KsNuBnj=2088×10384×34+11×1.1×1.4×1.44×0.8×0.96×44×24×80=544.08MPa 綜上，大小齒輪均符合要求。 ４.3.2 齒輪精度的確定

25、 根據(jù)齒輪的用途，圓周速度，載荷狀況，對(duì)噪聲，振動(dòng)，使用壽命等方面的要求，確定齒輪選用7級(jí)精度。 ４.3.3傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算 ４.3.3.1傳動(dòng)軸上的彎曲載荷 齒輪傳動(dòng)軸同時(shí)受輸入扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)Qa和輸出扭矩的齒輪驅(qū)動(dòng)阻力Qb的作用而產(chǎn)生彎曲變形。當(dāng)齒輪為直齒圓柱齒輪，其嚙合角a=20°,齒面摩擦角ρ=5.72°時(shí)，則 Qa(或Qb)=2.12×107Nmzn(N) 式4-13 式中N—該齒輪傳遞的全功率（KW） m,z—該齒輪的模數(shù)，齒數(shù)； n—該傳動(dòng)軸的計(jì)算工況轉(zhuǎn)速（r/min）(n=naj≥nbf或n=nbf≥naj);

26、naj—該軸輸入扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）; nbf—該軸輸出扭矩的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）; ４.3.3.2驗(yàn)算兩支承傳動(dòng)軸的彎曲變形 機(jī)床齒輪變速箱里的傳動(dòng)軸，如果抗彎曲強(qiáng)度不足，講破壞軸及齒輪，軸承的正常工作條件，引起軸的橫向振動(dòng)，齒輪的輪齒偏載，軸承內(nèi)，外圈相互傾斜，加劇零件的磨損，降低壽命。 齒輪傳動(dòng)軸的抗彎剛度驗(yàn)算，包括軸的最大撓度，滾動(dòng)軸承處及齒輪安裝處的傾角驗(yàn)算。其值均應(yīng)小于允許變形量[y]及[θ] 為了計(jì)算方便，可以近似的以該軸的重點(diǎn)撓度帶（即在0.5l處） 代替最大撓度。 圖４ 傳動(dòng)軸剛度驗(yàn)算簡(jiǎn)圖 若兩支撐的齒輪傳動(dòng)軸為實(shí)心的圓形鋼軸

27、，忽略其支撐變形，在單一彎曲載荷作用下，其中點(diǎn)撓度為： ya(或yb)=171.39l3N(0.75x-x3)D4mzn 式4-14 式中： l—兩支承間的跨距；（mm） D—該軸的平均直徑(mm); X=ajl, aj—齒輪zi的工作位置至較近支點(diǎn)的距離；即aj

28、） yb —輸入扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度（mm） ya—輸出扭矩的齒輪在軸的中點(diǎn)引起的撓度（mm）β—驅(qū)動(dòng)力Qa和Qb在橫拋面上，兩向量合成時(shí)的夾角deg‘ β=δ-2α+ρ 式（4-16） δ—在橫刨面圖上，被驗(yàn)算的軸與其前，后傳動(dòng)軸連心線的夾角（deg） 按如圖四所示嚙合情況，計(jì)算該軸的撓度 計(jì)算過(guò)程如下： 輸入： xa=315 Na=4×0.95×0.982=3.65 m=3 z=60 n=500 ya=171.39l3N0.75x-x3D4mzn=0.163mm 輸出: xb=180

29、 Nb=4×0.95×0.984=3.5 m=3 z=70 n=500 yb=171.39l3N0.75x-x3D4mzn=0.093 合成后 yh=ya2+yb2-2yaybcosβ=0.23(mm) 查表知，許用的撓度對(duì)一般傳動(dòng)軸為0.0003~0.0005l； 計(jì)算得：0.0005×735=0.37 即：0.23<0.37 撓度符合要求。 傳動(dòng)軸在支承點(diǎn)A,B處的傾角θA，θB，可按下式計(jì)算： θA=-θB=3yhlrad≤θrad 式（4-17） θA=-θB=3yhl=3×

30、0.23735=0.0009(rad) 查表得：安裝軸承處的許用角度為：0.001rad 因此驗(yàn)算后滿足要求。 【注】當(dāng)支承處（A,B），軸的傾角小于安裝齒輪處的傾角允許值時(shí)，則齒輪處的傾角就不必再進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)軸的各段直徑相差不大而且計(jì)算精度要求不高時(shí)，可按平均直徑的等徑進(jìn)行計(jì)算。 ４.3.4兩軸承主軸組件的靜剛度驗(yàn)算 機(jī)床主軸組件的靜剛度是指它在力的作用下抵抗變形的能力。 1.主軸軸段撓度的允許值: 選用驗(yàn)算主軸軸端的撓度為依據(jù)，主軸軸端的撓度yc的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為: 式中：——兩支承間的距離,在本主軸中,.故取 2.切削力的確定 最大圓周切削力須按主軸輸出全功率和最大扭

31、矩確定,其計(jì)算公式為： 式（4-18） 式中：——電動(dòng)機(jī)額定功率(kW),此處. ——主傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率,,為各傳動(dòng)副、軸承的效率,總效率,此處,為方便起見,起 ——主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速),由前知,主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為. ——計(jì)算直徑,對(duì)于銑床,為最大端銑刀計(jì)算直徑,對(duì)于升降臺(tái)寬度為的臥式銑床,其端銑刀的計(jì)算直徑及寬度分別為,. 得 驗(yàn)算主軸組件剛度時(shí),須求出作用在垂直于主軸軸線的平面內(nèi)的最大切削合力.對(duì)于升降臺(tái)式銑床的銑削力,一般按端銑計(jì)算,不妨設(shè)本銑床進(jìn)給系統(tǒng)的末端傳動(dòng)副有消隙機(jī)構(gòu),應(yīng)采用不對(duì)稱順銑,則各切削分力與的比值可大致認(rèn)為,,. 則,,即與水

32、平面成角,在水平面的投影與成角. 3切削力的作用點(diǎn) 設(shè)切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承的距離為,則 式（4-19） 式中：——主軸前端的懸伸長(zhǎng)度,此處 ——對(duì)于普通升降臺(tái)銑床 代入,切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承的距離為 4.受力分析及計(jì)算： 由于主軸上的大齒輪比小齒輪對(duì)主軸的剛度影響較大,故僅對(duì)大齒輪進(jìn)行計(jì)算. 圖5主軸縱向視圖力的分布 圖6主軸部件橫向視圖力的分布 為了計(jì)算上的簡(jiǎn)便,主軸部件前端撓度可將各載荷單獨(dú)作用下所引起的變形值按線性進(jìn)行向量迭加,其計(jì)算公式為： (1) 計(jì)算切削力作用在點(diǎn)引

33、起主軸前端占的撓度 式(4-20) 對(duì)圓錐滾子軸承： i——滾動(dòng)體的列數(shù) z——每列中的滾動(dòng)體數(shù) zA=16.zB=20 l0——滾子的有效長(zhǎng)度 l0A=26; l0B=35 a——軸承的接觸角 a=15° R——軸承的徑向負(fù)荷 RA=210000;RB=440000 式中：——抗拉彈性模量,鋼的 ——為段慣性矩,對(duì)于主軸前端,有 ——為AB段慣性矩,有 、 其余各參數(shù)定義與之前保持一致.代入計(jì)算,得 其方向如圖4-3所示,沿方向,. (2)計(jì)算力偶矩作用在主軸前端點(diǎn)產(chǎn)生的撓度 式(4-21) 式中各

34、參數(shù)定義與之前保持一致.力偶矩 代入, 得： 其方向在H平面內(nèi),如圖4-3所示,. (3)計(jì)算驅(qū)動(dòng)力作用在兩支承之間時(shí),主軸前端點(diǎn)的撓度 式(4-22) 式中各參數(shù)定義與之前保持一致.驅(qū)動(dòng)力 代入得,其方向如圖4-3所示,角度 (1) 求主軸前端點(diǎn)的綜合撓度 H軸上的分量代數(shù)和為： 式(4-23) 代入,得： V軸上的分量代數(shù)和為： 式 (4-24) 代入,得： 綜合撓度為：(mm)=0.002<0.06 ayc=arctgycHycV=21.3° 故滿足對(duì)主軸的剛度要求。

35、 5．技術(shù)指標(biāo)分析 經(jīng)驗(yàn)算：一對(duì)齒輪中，小齒輪彎曲強(qiáng)度，大齒輪接觸強(qiáng)度，傳動(dòng)軸撓度，主軸撓度（靜剛度）均合格。 6．存在的問題與建議 希望能夠配合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)的同時(shí)有機(jī)會(huì)真正的看到所設(shè)計(jì)的機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)物，加深學(xué)習(xí)和理解。 參考文獻(xiàn) 【1】 哈爾濱工業(yè)大學(xué) . 綜合課程設(shè)計(jì)II課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 【2】 機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) 機(jī)械設(shè)計(jì)出版社 【3】 高等教育出版社 機(jī)械設(shè)計(jì) 宋寶玉主編 【4】馮辛安主編 . 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 第二版 . 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 . 2005 . 12 【5】李洪主編 . 實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) . 沈陽(yáng) : 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 . 1999 . 1 【6】陳鐵明主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì) . 哈爾濱 : 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 . 2003 . 3 【7】《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組 . 機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 2 零件設(shè)計(jì)(上、下冊(cè)). 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 , 1980 【8】王連明、宋寶玉主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) . 第二版 . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 . 2007 1. 陳鐵鳴主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì) . 第四版 . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 . 2006 20