專用鏜床I型主軸箱部件設(shè)計（3kw,1450,轉(zhuǎn)速50,100,200,300）【含CAD圖紙和說明書】

專用鏜床I型主軸箱部件設(shè)計（3kw,1450,轉(zhuǎn)速50,100,200,300）【含CAD圖紙和說明書】,含CAD圖紙和說明書,專用,鏜床,主軸,部件,設(shè)計,kw1450,轉(zhuǎn)速,cad,圖紙,以及,說明書,仿單 專用鏜床I型的主軸箱 部件設(shè)計【題目1】 院 系： 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 日 期： 目錄 目錄 2 前言 4 一．設(shè)計目的 5 二．普通鏜床主動傳動系統(tǒng)參數(shù)的擬定 6 2.1 已知條件 6 2.2 鏜床參數(shù)和電動機的選擇 6 2.3 確定轉(zhuǎn)速級數(shù) 6 三．運動設(shè)計 8 3.1 擬定傳動方案 8 3.2 確定結(jié)構(gòu)式 8 3.3 擬定結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 8 3.4 確定轉(zhuǎn)速圖 9 3.5 確定各變速組傳動副齒輪齒數(shù) 9 3.6 繪制傳動系統(tǒng)圖 12 四．動力設(shè)計 13 4.1 帶傳動設(shè)計 13 4.1.1計算設(shè)計功率Pd 13 4.1.2選擇帶型 14 4.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速 14 4.1.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長度并驗算小輪包角 15 4.1.5確定帶的根數(shù)z 16 4.1.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 17 4.1.7確定帶的張緊裝置 17 4.1.8計算壓軸力 17 4.2 轉(zhuǎn)速的計算 19 4.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 19 五 其他傳動件的設(shè)計 24 5.1 傳動軸的直徑估算 24 5.2 軸的校核 25 5.2.1 I軸的設(shè)計 26 5.2.2 II軸的設(shè)計 28 5.2.3 III軸的設(shè)計 32 5.3 主軸設(shè)計計算及校核 34 5.4 軸承的選用及校核 36 5.5 鍵的選用及校核 37 六 軸承端蓋和箱體等其它部件設(shè)計 39 6.1 軸承端蓋設(shè)計 39 6.2 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 39 6.3 潤滑與密封 41 6.4 操縱機構(gòu)設(shè)計、主軸箱上、下移動機構(gòu)設(shè)計 42 總 結(jié) 44 參考文獻 45 前言 該設(shè)計是機床設(shè)計中非常重要的組成部分，本次設(shè)計主要從機床的級數(shù)入手，與結(jié)構(gòu)式，結(jié)構(gòu)網(wǎng)擬定，再到齒輪和軸的設(shè)計，再選擇主傳動配合件對軸和齒輪及配合件進行校核，將主傳動方案“結(jié)構(gòu)化”，設(shè)計主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進行傳動軸組件、主軸組件、變速機構(gòu)、箱體、潤滑、與密封、傳動軸及滑移齒輪零件的設(shè)計，完成設(shè)計任務(wù)。 本次突出了機構(gòu)設(shè)計的要求，在保證機床的基本要求下，根據(jù)機床設(shè)計的原則擬定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)，對機床的機構(gòu)進行精簡，力求降低生產(chǎn)成本；主軸和齒輪設(shè)計在滿足強度要求的同時材料的選擇也應(yīng)采用折中的原則，，不選擇過高強度的材料從而造成浪費。 45 一．設(shè)計目的 通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計，在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機械制圖、零件計算、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)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。 二．普通鏜床主動傳動系統(tǒng)參數(shù)的擬定 2.1 已知條件 主要技術(shù)參數(shù) 題目 1 主電動機功率P/kW 3 主電動機n電/(r/min) 1450 n1/(r/min) 50 n2/(r/min) 100 n3/(r/min) 200 n4/(r/min) 300 2.2 鏜床參數(shù)和電動機的選擇 此經(jīng)濟型數(shù)控鏜床根據(jù)任務(wù)書上提供的條件，電動機的功率為3KW,選擇電動機的型號為Y100L2-4，電動機具體數(shù)據(jù)如下表所示： 電動機參數(shù)表 電動機信號 額定功率 滿載轉(zhuǎn)速 級數(shù) 同步轉(zhuǎn)速 Y100L2-4 3KW 1450r/min 4級 1500r/min 2.3 確定轉(zhuǎn)速級數(shù) 主動電動機功率P=3kw,主電機功率, ,, ,, 參考指導(dǎo)書，確定公比：，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列為50、71、100、140、200、280，重新取定，。 變速范圍，級數(shù)，參考指導(dǎo)書，確定公比：，取Z=6。 三．運動設(shè)計 3.1 擬定傳動方案 擬定傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機構(gòu)以及其組成、安排不同特點的傳動型式、變速類型。傳動方案和型式與結(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，確定傳動方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟性等多方面統(tǒng)一考慮。 3.2 確定結(jié)構(gòu)式 由于設(shè)計轉(zhuǎn)速之間不存在標(biāo)準(zhǔn)公比，故設(shè)計時設(shè)計成6級轉(zhuǎn)速； 有兩種方案可以選擇：（1） （2） 根據(jù)傳動副較多的變速組安排在前面，傳動副較少的變速組安排在后面的原則，選擇（1）方案。在降速中為了防止降速過快而導(dǎo)致齒輪徑向尺寸增大，常限制最小傳動比 ；在升速時為了防止過大的噪聲和震動，常限制最大傳動比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設(shè)計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小，根據(jù)中間傳動軸的變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。并且在一般情況下，應(yīng)盡量使基本 組安排在傳動順序最高的位置，使傳動件的轉(zhuǎn)矩也較小。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下： 根據(jù)“前多后少” 、“前緊后松” 、“前慢后快” 原則確定結(jié)構(gòu)式為6=3123。 3.3 擬定結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 圖3.1 結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖 3.4 確定轉(zhuǎn)速圖 圖3.2 轉(zhuǎn)速圖 3.5 確定各變速組傳動副齒輪齒數(shù) 確定齒輪齒數(shù)的原則和要求： ①齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過大；齒輪的齒數(shù)和過大會加大兩軸之間的中心距，使機床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦≤100～200. ②最小齒輪的齒數(shù)要盡可能少；但同時要考慮： ※最小齒輪不產(chǎn)生根切，機床變速箱中標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù)≥18； ※受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20； ※齒輪齒數(shù)應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動比的要求：實際傳動比（齒數(shù)之比）與理論傳動比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動比）之間又誤差，但不能過大，確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過10%（-1）%， 即：% -要求的主軸轉(zhuǎn)速； -齒輪傳動實現(xiàn)的主軸轉(zhuǎn)速； 齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設(shè)計手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從《機械制造裝備設(shè)計》表3-9中選取。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時，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。 根據(jù)表3-4（《機械制造裝備設(shè)計》主編趙雪松、任小中、于華）查得 ①傳動組a: 由，， 時： ……57、60、63、66、69、72、75、78…… 時： ……63、65、67、68、70、72、73、77…… 時： ……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76…… 可取84,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：35、28、22。 于是，，； 齒輪 I軸齒數(shù) 35 28 22 84 Ⅱ軸齒數(shù) 49 56 62 ②傳動組b： 由， 時：……69、72、73、76、77、80、81、84、87…… 時：……70、72、74、76、78、80、82、84、86…… 可取 84，于是可得軸Ⅱ上雙聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。 于是 ，，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。 齒輪 Ⅱ軸齒數(shù) 22 42 84 Ⅲ軸齒數(shù) 62 42 3.6 繪制傳動系統(tǒng)圖 圖3.3 傳動系統(tǒng)圖 四．動力設(shè)計 4.1 帶傳動設(shè)計 輸出功率P=3KW,轉(zhuǎn)速n1=1450r/min,n2=800r/min 4.1.1計算設(shè)計功率Pd 表4-1 工作情況系數(shù) 工作機 原動機 ⅰ類 ⅱ類 一天工作時間/h 10~16 10~16 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機；離心式水泵；通風(fēng)機和鼓風(fēng)機（）；離心式壓縮機；輕型運輸機 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷 變動小 帶式運輸機（運送砂石、谷物），通風(fēng)機（）；發(fā)電機；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；振動篩 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷 變動較大 螺旋式運輸機；斗式上料機；往復(fù)式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷 變動很大 破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16小時），查《機械設(shè)計》P286表4， 取KA＝1.1。即 4.1.2選擇帶型 普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設(shè)計功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按《機械設(shè)計》P287圖13－11選取。 圖4-1 V帶型功率轉(zhuǎn)速圖 根據(jù)算出的Pd＝3.3kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n1＝1450r/min ，查圖得：dd=80～100可知應(yīng)選取A型V帶。 4.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速 由《機械設(shè)計》P288表13－7查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為80～100mm 則取dd1=100mm> ddmin.=75 mm（dd1根據(jù)P285表13-4查得） 表4-2 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 由《機械設(shè)計》P285表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”，得=180mm ① 誤差驗算傳動比： （為彈性滑動率） 誤差 符合要求 ② 帶速 滿足5m/s300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。 總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。 帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。 4.1.7確定帶的張緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。 4.1.8計算壓軸力 由《機械設(shè)計》P303表13－12查得，A型帶的初拉力F0＝117.83N，上面已得到=163.48°，z=3，則 對帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進行動平衡，對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動帶，制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40°，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32°、34°、36°、38°（按帶的型號及帶輪直徑確定），輪槽尺寸見表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板），用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。 表4-5 普通V帶輪的輪槽尺寸（摘自GB/T13575.1-92） 項目 ? 符號 槽型 Y Z A B C D E 基準(zhǔn)寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準(zhǔn)線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8 ± 0.3 12 ± 0.3 15 ± 0.3 19 ± 0.4 25.5 ± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f ? z —輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32° 對應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d時)，如圖4-2a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時)，如圖4-2b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時)，如圖4-2c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時)，如圖4-2d。 （a） （b） （c） （d） 圖4-2 帶輪結(jié)構(gòu)類型 根據(jù)設(shè)計結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b） 4.2 轉(zhuǎn)速的計算 （1）主軸的計算轉(zhuǎn)速nj，由公式n=n得， 主軸的計算轉(zhuǎn)速nj=71r/min，取71r/min。 (2). 傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 軸3=140r/min 軸2=400 r/min，軸1=800r/min。 （3）確定各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。各計算轉(zhuǎn)速入表4-6。 表4-6 各軸計算轉(zhuǎn)速 軸 號 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 計算轉(zhuǎn)速 r/min 800 400 140 4.3 齒輪模數(shù)計算及驗算 （1）模數(shù)計算。一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù)，選取負荷最重的小齒輪，按簡化的接觸疲勞強度公式進行計算，即mj=16338可得各組的模數(shù)，如表3-3所示。 根據(jù)和計算齒輪模數(shù)，根據(jù)其中較大值取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)： =16338=16338mm ——齒輪的最低轉(zhuǎn)速r/min； ——頂定的齒輪工作期限，中型機床推存：=15～24 ——轉(zhuǎn)速變化系數(shù)； ——功率利用系數(shù)； ——材料強化系數(shù)。 ——（壽命系數(shù)）的極值 齒輪等轉(zhuǎn)動件在接取和彎曲交邊載荷下的疲勞曲線指數(shù)m和基準(zhǔn)順環(huán)次數(shù)C0 ——工作情況系數(shù)。中等中級的主運動： ——動載荷系數(shù)； ——齒向載荷分布系數(shù)； ——齒形系數(shù)； 根據(jù)彎曲疲勞計算齒輪模數(shù)公式為： 式中：N——計算齒輪轉(zhuǎn)動遞的額定功率N=? ——計算齒輪（小齒輪）的計算轉(zhuǎn)速r/min ——齒寬系數(shù), Z1——計算齒輪的齒數(shù)，一般取轉(zhuǎn)動中最小齒輪的齒數(shù)： ——大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比，=；（+）用于外嚙合，（-）號用 于內(nèi)嚙合： 命系數(shù)； ：工作期限 ， =； ==3.49 ==1.8 =0.84 =0.58 =0.90 =0.55 =0.72 =3.49 0.84 0.58 0.55=0.94 =1.80.84 0.90 0.72=0.99 時，取=，當(dāng)<時，取=； ==0.85 =1.5； =1.2 =1 =0.378 許用彎曲應(yīng)力，接觸應(yīng)力，() =354 =1750 6級材料的直齒輪材料選；24熱處理S-C59 按接觸疲勞計算齒輪模數(shù)m 1-2軸由公式mj=16338可得mj=2.7mm，取m=3mm 2-3軸由公式mj=16338可得mj=2.4mm，取m=3mm 3-4軸由公式mj=16338可得mj=3.15mm，取m=3.4mm 由于一般同一變速組內(nèi)的齒輪盡量取同一模數(shù)，所以為了統(tǒng)一和方便如下?。? 表4-8 模數(shù) 變速組 Ⅰ-Ⅱ軸 Ⅱ-Ⅲ軸 Ⅲ-Ⅳ軸 模數(shù)m 3 3 3.5 2.確定齒寬： 由公式得： 第一套嚙合齒輪 第二套嚙合齒輪 第三套嚙合齒輪 一對嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計上，應(yīng)使小齒輪齒寬比相齒合的另一齒輪寬一些。 3.確定齒輪參數(shù)： 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)： 從《機械原理》表5-1查得以下公式 齒頂圓直徑 ； 齒根圓直徑； 分度圓直徑 ； 齒頂高 ； 齒根高 ； 齒輪的具體值見下表： 模數(shù) 齒數(shù) 齒寬 分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒頂高 齒根高 中心距 3 28 28 84 90 76.5 3 3.75 126 3 56 24 168 174 160.5 3 3.75 3 35 24 105 111 97.5 3 3.75 108 49 24 147 153 139.5 28 28 84 90 76.5 56 24 168 174 160.5 22 28 66 72 58.5 62 24 186 192 178.5 3.5 22 28 77 84 68.25 3.5 4.375 147 42 28 147 154 138.25 62 24 217 224 208.25 42 28 147 154 138.25 五 其他傳動件的設(shè)計 5.1 傳動軸的直徑估算 計算各傳動軸的輸出功率 當(dāng)軸上有鍵槽時，d值應(yīng)相應(yīng)增大4～5%;當(dāng)軸為花鍵軸時，可將估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑;空心軸時，d需乘以計算系數(shù)b，b值見《機械設(shè)計手冊》表7-12。軸有鍵槽，軸和軸因為要安裝滑移齒輪所以都采用花鍵軸,Ⅳ有鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸.根據(jù)以上原則各軸的直徑取值： a.Ⅰ軸的設(shè)計計算: （1）選擇軸的材料 由文獻[1]中的表11-1和表11-3選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度，，，。 （2）按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，則 考慮有鍵槽和軸承，軸加大5%： 所以取d=22mm b. Ⅱ軸的設(shè)計計算: （1）選擇軸的材料 由文獻[1]中的表11-1和表11-3選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度，，，。 （2）按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，則 考慮有鍵槽，軸加大5%： 所以取最小d=30mm c. Ⅲ軸的設(shè)計計算: （1）選擇軸的材料 由文獻[1]中的表11-1和表11-3選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度，，，。 (2）按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻[1]中式（11-2），并查表11-2，取C=115，則 有鍵槽和軸承，軸加大5%：； 取d=38mm. 5.2 軸的校核 5.2.1 I軸的設(shè)計 （2）計算小齒輪受力。 圓周力 徑向力 （3）計算支承反力 水平面支反力 豎直面支反力 （4）畫彎矩圖 水平面： 垂直面： 合成彎矩 （5）畫轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖： （6）許用應(yīng)力 由，查表9-4得， 則折合系數(shù)為： （7）畫當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩在小齒輪中間截面處 （8）校核軸徑 小齒輪所在的截面對應(yīng)的當(dāng)量彎矩最大，且有較大應(yīng)力集中，故危險截面為小齒輪所在中間截面。 該截面抗扭截面模量為 則 故軸的尺寸滿足要求。 5.2.2 II軸的設(shè)計 （2）計算小圓柱齒輪受力。 圓周力 徑向力 （3）計算支承反力 水平面支反力 豎直面支反力 （4）畫彎矩圖 水平面： 垂直面： 合成彎矩 （5）畫轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖： （6）許用應(yīng)力 由，查表9-4得， 則折合系數(shù)為： （7）畫當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩在大齒輪中間截面處 當(dāng)量彎矩在小齒輪中間截面處 （8）校核軸徑 小齒輪所在的截面對應(yīng)的當(dāng)量彎矩最大，且有較大應(yīng)力集中，危險截面為小齒輪所在中間截面。 該截面抗扭截面模量為 則 故軸的尺寸滿足要求。 5.2.3 III軸的設(shè)計 （2）計算齒輪受力。 圓周力 徑向力 （3）計算支承反力 水平面支反力 豎直面支反力 （4）畫彎矩圖 水平面： 垂直面： 合成彎矩 （5）畫轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖： （6）許用應(yīng)力 由，查表9-4得， 則折合系數(shù)為： （7）畫當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩在大齒輪中間截面處 （8）校核軸徑 大齒輪所在的截面對應(yīng)的當(dāng)量彎矩最大，且有較大應(yīng)力集中，危險截面為大齒輪所在中間截面。 該截面有鍵槽，抗扭截面模量為 其中，b=20mm,t=7.5mm 則 故軸的尺寸滿足要求。 5.3 主軸設(shè)計計算及校核 主軸上的結(jié)構(gòu)尺寸雖然很多，但起決定作用的尺寸是：外徑D、孔徑d、懸伸量a和支撐跨距L。 1.主軸前后軸頸直徑的選擇： 主軸的外徑尺寸，關(guān)鍵是主軸前軸頸直徑。一般按照機床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑，參考表3-7選取。 P=3KW查《機械制造裝備設(shè)計》表3-7，前軸頸應(yīng),初選,后軸頸取。 2.主軸內(nèi)孔直徑的確定： 很多機床的主軸是空心的，為了不過多的削主軸剛度，一般應(yīng)保證d/D <0.7。 ??；經(jīng)計算選取內(nèi)孔直徑d=40mm。 3.主軸前端伸長量a: 減小主軸前端伸長量對提高提高主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度、和抗震性有顯著效果，因此在主軸設(shè)計時，在滿足結(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),定懸伸長度; 取a=100mm。 4.支撐跨距L: 最佳跨距；取值 合理跨距；取值。 5.4 軸承的選用及校核 1】各傳動軸軸承選取的型號： 主軸 前支承： NN3018K 型 圓錐孔雙列圓柱滾子軸承:9014037； 后支撐：352212 雙列圓錐滾子軸承:6011066； Ⅰ軸 帶輪處：308 深溝球軸承軸409023； 軸與箱體處：305 GB276-89:256217； 齒輪：7305C 角接觸軸承GB282-83:255215； ③ Ⅱ軸 前、后支承：7306E 圓錐滾子軸承GBT287-84 :307219； ④ Ⅲ軸 前、后支承：7308E 圓錐滾子軸承GBT287-84 :409023； 2】各傳動軸軸承的校核： 假定：按兩班制工作，工作期限10年，每年按300天計，T=48000h。 依據(jù)《機械設(shè)計》軸承校核公式如下： 因此軸承當(dāng)量動載荷 因此該軸承符合要求，選取合適。同理可校核其他傳動軸軸承，經(jīng)校核各軸軸承選取均合適。 5.5 鍵的選用及校核 <1>Ⅲ軸上的鍵的選用和強度校核： Ⅲ軸與齒輪的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接，軸徑d=48mm；齒輪快厚度L=78.5mm；傳遞扭矩；選用A型平鍵，初選鍵型號為，。查《機械設(shè)計》表7-9得。由《機械設(shè)計》式（7-14）和式（7-15）得 由上式計算可知擠壓強度滿足。 由上式計算可知抗剪切強度滿足。 <2>主軸上的鍵的選用和強度校核 主軸與齒輪的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接，軸徑d=80mm；齒輪快厚度L=95mm；傳遞扭矩；選用A型平鍵，由于主軸空心所以選擇鍵，。查《機械設(shè)計》表7-9得。由《機械設(shè)計》式（7-14）和式（7-15）得 由上式計算可知擠壓強度滿足。 由上式計算可知抗剪切強度滿足。 六 軸承端蓋和箱體等其它部件設(shè)計 6.1 軸承端蓋設(shè)計 參照《機械設(shè)計及機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計》減速器端蓋設(shè)計方案來設(shè)計主軸箱端蓋，材料采用HT150，依據(jù)軸承外徑確定各端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸，如圖所示： (依據(jù)該參數(shù)設(shè)計各軸承端蓋，詳見裝配圖紙圖案) 6.2 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 、箱體材料 箱體多采用鑄造方法獲得，也有用鋼板焊接而成。鑄造箱體常用材料為HT15-33,強度要求較高的箱體用HT20-40，只有熱變形要求小的情況下才采用合金鑄鐵，采用HT20-40。與床身做成一體的箱體材料應(yīng)根據(jù)床身或?qū)к壍囊蠖?。箱體要進行時效處理。 2 、箱體結(jié)構(gòu) 1、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 根據(jù)齒輪傳動的中心距、齒頂圓直徑、齒寬 等幾何尺寸，確定減速器的箱體的內(nèi)部大小。由中心距確定箱體的長度，由齒頂圓直徑確定箱體的高度。由齒寬來確定箱體的寬度。 依據(jù)鑄造（或焊接）箱體的結(jié)構(gòu)尺寸、工藝要求，確定箱體的結(jié)構(gòu)尺寸，繪制箱體。如箱蓋，箱座及螺栓的尺寸。 根據(jù)齒輪的轉(zhuǎn)速確定軸承潤滑的方法與裝置，選擇軸承端蓋的類型。 附件設(shè)計與選擇。同時，可以進行軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計，選擇軸承。 箱體的尺寸 名稱 符號 尺寸關(guān)系 箱座壁厚 15 主軸左側(cè)凸緣厚 73 箱座凸緣厚 32 主軸右側(cè)凸緣厚 37 外箱壁至軸承端面距離 齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 18 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 10 2、鑄造工藝性要求 為了便于鑄造以及防止鑄件冷卻時產(chǎn)生縮孔或裂紋，箱體的結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的鑄造工藝性。 3、加工工藝性對結(jié)構(gòu)的要求 由于生產(chǎn)批量和加工方法不同，對零件結(jié)構(gòu)有不同要求，因此設(shè)計時要充分注意加工工藝對結(jié)構(gòu)的要求。 4、裝配工藝對結(jié)構(gòu)的要求 為了更快更省力地裝配機器，必須充分注意裝配工藝對接否設(shè)計的要求。 6.3 潤滑與密封 1、潤滑設(shè)計 普通機床主軸變速箱多用潤滑油，其中半精加工、精加工和沒有油式摩擦離合器的機床，采用油泵進行強制的箱內(nèi)循環(huán)或箱外循環(huán)潤滑效果好。粗加工機床多采用結(jié)構(gòu)簡單的飛濺潤滑點。 飛濺潤滑 要求賤油件的圓周速度為0.6～8米/秒，賤油件浸油深為10～20毫米（不大于2～3倍輪齒高）。速度過低或浸油深度過淺，都達不到潤滑目的，速度過高或浸油深度過深，攪油功率損失過大產(chǎn)生熱變形大，且油液容易氣化，影響機床的正常工作。油的深度要足夠，以免油池底部雜質(zhì)被攪上來。 進油量的大小和方向回油要保證暢通，進油方向要注意角接觸軸承的泵油效應(yīng)，即油必須從小端進大端出。 箱體上的回油孔的直徑應(yīng)盡可能的大些，一般應(yīng)大于進油孔的直徑。箱體上放置油標(biāo)，一邊及時檢查潤滑系統(tǒng)工作情況。 放油孔應(yīng)在箱體適當(dāng)位置上設(shè)置放油孔，放油孔應(yīng)低于油池底面，以便放凈油，為了便于接油最好在放油孔處接長管。 防止或減少機床漏油 箱體上外漏的最低位置的孔應(yīng)高出油面。 軸與法蘭蓋的間隙要適當(dāng)，通常直徑方向間隙1～1.5毫米。 主軸上常采用環(huán)形槽和間隙密封，效果要好，槽形的方向不能搞錯。 箱蓋處防漏油溝應(yīng)設(shè)計成溝邊向箱體油溝內(nèi)側(cè)偏一定距離，大約為3～5毫米。 2、潤滑油的選擇 潤滑油的選擇與軸承的類型、尺寸、運轉(zhuǎn)條件有關(guān)，速度高選粘度低的，反之選粘度高的。潤滑油粘度通常根據(jù)主軸前頸和主軸最高轉(zhuǎn)速選擇。 6.4 操縱機構(gòu)設(shè)計、主軸箱上、下移動機構(gòu)設(shè)計 選用左右擺動的操縱桿使其通過桿的推力來控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。 如圖3-1所示，為了保證主軸箱在上升與下降過程中的平衡性，故要設(shè)計一液壓系統(tǒng)來滿足要求。 1-主軸箱 2-平衡液壓缸 圖3-1 保持主軸箱穩(wěn)定的上下移動 根據(jù)圖3-1所示，設(shè)計主軸箱與液壓缸之間的連接。由于兩者之間有兩個定滑輪和一個動滑輪，之間有用鏈傳動鏈接。鏈傳動是以鏈條為中間傳動件的嚙合傳動。按照用途不同，鏈可以分為起重鏈、牽引鏈和傳動鏈三大類。鏈傳動和帶傳動相比，鏈傳動能保持平均傳動比不變；傳動效率高；張緊力小，因此作用在軸上的壓力較?。荒茉诘退僦剌d和高溫條件下及塵土飛揚的不良環(huán)境中工作。和齒輪傳動相比，鏈傳動可用于中心距較大的場合且制造精度低。但鏈傳動只能傳遞平行軸之間的同向運動，不能保持恒定的瞬時傳動比，運動平穩(wěn)性差?；谝陨显蜻x擇了鏈傳動，圖4-5所示為主軸箱與平衡液壓缸連接圖。 圖6.1 主軸箱與平衡液壓缸的連接 總 結(jié) 金屬切削機床主軸箱的課程設(shè)計任務(wù)完成了，雖然設(shè)計的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，但是在同學(xué)們的共同努力下，再加上老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計任務(wù)。本次設(shè)計鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運用所學(xué)過的知識和理論的能力，是我獨立分析、解決問題的能力得到了強化。通過本次設(shè)計我學(xué)到了很多東西，不但包括一些設(shè)計的方法，更重要的是，我學(xué)會了如何獨立思考，解決問題。在設(shè)計中，會不斷地遇到問題，這是就要我們?nèi)ハ朕k法解決，讓我們?nèi)ゲ橘Y料，查手冊。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我學(xué)會的一個解決問題的重要方法就是查設(shè)計手冊。 設(shè)計是一個系統(tǒng)的過程，通過這個過程，我們學(xué)會了分析問題、解決問題的一些基本的方法，讓我們系統(tǒng)回顧了大學(xué)四年學(xué)過的知識，也為我們將來的工作打下了基礎(chǔ)。 參考文獻 [1]機械制造裝備設(shè)計 趙雪松主編 華中科技大學(xué)出版社 [2]機械設(shè)計 濮良貴主編 高等教育出版社 [3]機械設(shè)計機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計 王昆主編 高等教育出版社 [4]機械制造裝備設(shè)計課程設(shè)計 陳立德編 高等教育出版社 [5]機械原理第七版 孫恒主編 高等教育出版社 [6]機械設(shè)計手冊第五版-軸及其連接 機械工業(yè)出版社 [7]機械設(shè)計手冊第五版-機械傳動 機械工業(yè)出版社 [8]機械設(shè)計手冊第五版-軸承 機械工業(yè)出版社 [9]畫法幾何及機械制圖第六版 朱冬梅主編 高等教育出版社