床身上最大回轉(zhuǎn)直徑400mm的數(shù)控車床總體設(shè)計(jì)及主軸箱設(shè)計(jì)書

0 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 400第一章 總體方案 現(xiàn)狀和發(fā)展 自第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床在美國(guó)問世至今的半個(gè)世紀(jì)內(nèi)，機(jī)床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展迅速，經(jīng)歷了六代兩個(gè)階段的發(fā)展過程。其中，第一個(gè)階段為 二個(gè)階段為 1974年微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng)，即為第五代數(shù)空系統(tǒng)。在近 20多年內(nèi)，在生產(chǎn)中，實(shí)際使用的數(shù)控系統(tǒng)大多是這第五代數(shù)控系統(tǒng)，其性能和可靠性隨著技術(shù)的發(fā)展得到了根本性的提高。從 20世紀(jì) 90年代開始，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)， 展尤為突出，無論是軟硬件還是外器件的進(jìn)展日新月異，計(jì)算機(jī)所采用的芯片集成化越來越高，功能越來越強(qiáng)，而成本卻越來越低，原來在大，中型機(jī)上才能實(shí)現(xiàn)的功能現(xiàn)在在微型機(jī)上就可以實(shí)現(xiàn)。在美國(guó)首先推出了基于 統(tǒng)，它被劃入為所謂的第六代數(shù)控系統(tǒng)。 下面從數(shù)控系統(tǒng)的性能、功能和體系結(jié)構(gòu)三方面討論機(jī)床。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)： （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 5） 1 （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） 控臥式車床的總體方案論證與擬定 控臥式車床的擬定 向和橫向的直線插補(bǔ)功能，還能要求暫停，進(jìn)行循環(huán)加工等，因此，數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。 保證一定加工精度的前提下，應(yīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本， 因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)應(yīng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。 運(yùn)動(dòng)部分 z=18級(jí)，即傳動(dòng)方案的選擇采用有級(jí)變速最高轉(zhuǎn)速是 2000r/低轉(zhuǎn)速是 40r/ 。 機(jī)控制系統(tǒng)中除了 ，還包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， I/括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器，包括光電隔離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。此外，系統(tǒng)中還應(yīng)該包括脈沖發(fā)生電路和其他輔助電路。 和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)，齒輪副，絲桿螺母副組成，它的傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的。 用摩擦小，傳動(dòng)效率的滾珠絲桿螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。 于工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)精確和微量移動(dòng)，且潤(rùn)滑方法簡(jiǎn)單。 （附注：伺服系統(tǒng)總體方案框圖 2 圖 第二章 主軸箱部分設(shè)計(jì)計(jì)算說明 運(yùn)動(dòng)部分計(jì)算 參數(shù)的確定 一 . 了解車床的基本情況和特點(diǎn) 1. 通用機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。 格尺寸）和基本參數(shù)（ 143 最大的工件回轉(zhuǎn)直徑 D（ 400；刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 00；主軸通孔直徑 6；主軸頭號(hào)（ 6；最大工件長(zhǎng)度 L 是 750 2000；主軸轉(zhuǎn)速范圍是： 32 1600；級(jí)數(shù)范圍是： 18；縱向進(jìn)給量 mm/電機(jī)功率（ 10。 二 . 參數(shù)確定的步驟和方法 1. 極限切削速度 據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：工序種類 工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考值如機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。然而，根據(jù)本次設(shè)計(jì)的需要選取的值如下： 取 00m/ 0m/ 2. 主軸的極限轉(zhuǎn)速 計(jì)算車床主軸的極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑，按經(jīng)驗(yàn)分別?。?3 D 和（ D。由于 D=400主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為： m a 0 u Dr/ 2000r/ m 0 0 u Dr/ 40r/ 3. 主電機(jī)功率 動(dòng)力參數(shù)的確定 合理地確定電機(jī)功率 N，使用的 功率實(shí)際情況既能充分的發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。 目前，確定機(jī)床電機(jī)功率的常用方法很多，而本次設(shè)計(jì)中采用的是：估算法，它是一種按典型加工條件（工藝種類 、 加工材料 、 刀具 、 切削用量）進(jìn)行估算。根據(jù)此方法，中型車床典型重切削條件下的用量： 根據(jù)設(shè)計(jì)書表中推薦的數(shù)值： 取 P= 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 一 構(gòu)網(wǎng)的選擇 結(jié)構(gòu)式 、 結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有用的方法，但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非 十分有效，可考慮到本次設(shè)計(jì)的需要可以參考一下這個(gè)方案。 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 級(jí)數(shù)為 傳動(dòng)組分別有 個(gè)傳動(dòng)副。即 Z=2 動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以 2或 3為合適，即變速級(jí)數(shù) 和 3的因子 : Z=23 以有幾種方案，由于篇幅的原因就不一一列出了，在此只把已經(jīng)選定了的和 本次設(shè)計(jì)所須的正確的方案列出，具體的內(nèi)容如下： 4 傳動(dòng)齒輪數(shù)目 2x（ 3+3+2） +2=21 個(gè) 軸向尺寸 19b 傳動(dòng)軸數(shù)目 6根 圖 的傳動(dòng)系統(tǒng) 二 18級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，可以安排成： 32 3擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，要考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu) 、 裝置和性能。在軸上摩擦離合器時(shí)，應(yīng)減小軸向尺寸，第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副不能多，以 2為宜 ，本次設(shè)計(jì)中就是采用的 2，一對(duì)是傳向正傳運(yùn)動(dòng)的，另一個(gè)是傳向反向運(yùn)動(dòng)的。 主軸對(duì)加工精度 、 表面粗糙度的影響大，因此主軸上齒輪少些為好，最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副選用 2，或者用一個(gè)定比傳動(dòng)副。 三 對(duì)于 18級(jí)的傳動(dòng)可以有三種方案，準(zhǔn)確的說應(yīng)該不只有這三個(gè)方案，可為了使結(jié)構(gòu)和其他方面不復(fù)雜，同時(shí)為了滿足設(shè)計(jì)的需要，選擇的設(shè)計(jì)方案是： 18=3 1 3 3 2 9 傳動(dòng)方案的擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序可以一致也可以不一致，在此設(shè)計(jì)中，擴(kuò)大順序和傳 5 動(dòng)順序就是一致的。這種擴(kuò)大 順序和傳動(dòng)順序一致，稱為順序擴(kuò)大傳動(dòng)。 四 齒輪傳動(dòng)副最小傳動(dòng)比 14，最大傳動(dòng)比 2，決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍 8 因此，要按照參考書中所給出的表，淘汰傳動(dòng)組變速范圍超過極限值的所有傳動(dòng)方案。 極限傳動(dòng)比及指數(shù) x， ,x 值為： 極限傳動(dòng)比指數(shù) x： x=146 x 值； x =2 3 （ x+x ）值： =8 9 速圖的擬定 運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定以后，主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定了電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上， 選擇電機(jī)型號(hào)，確定各中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)圖，使主運(yùn)動(dòng)逐步具體化。 一 . 主電機(jī)的選定 中型機(jī)床上，一般都采用三相交流異步電機(jī)為動(dòng)力源，可以在系列中選用。在選擇電機(jī)型號(hào)時(shí)，應(yīng)按以下步驟進(jìn)行： 1. 電機(jī)功率 N： 根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定電機(jī)功率。但電機(jī)產(chǎn)品的功率已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此，按要求應(yīng)選取相近的標(biāo)準(zhǔn)值。 N=步電機(jī)的轉(zhuǎn)速有： 3000、 1500、 1000、 750r/ 6 在此處選擇的是： 500r/ 這個(gè)選擇是根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速 的轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免采用過大的升速或過小的降速傳動(dòng)。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)機(jī)床的需要，所選用的是：雙速電機(jī) 根據(jù)電機(jī)不同的安裝和使用的需要，有四種不同的外形結(jié)構(gòu)，用的最多的有底座式和發(fā)蘭式兩種。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床所需選用的是外行安裝尺寸之一。具體的安裝圖可由手冊(cè)查到。 根據(jù)常用電機(jī)所提供的資料，選用： 動(dòng)機(jī) 軸從電機(jī)得到運(yùn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)化成主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速和主軸最高轉(zhuǎn)速應(yīng)相接近。顯然，從傳動(dòng)件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下恒功率工作時(shí)所受扭矩最小來考慮，軸轉(zhuǎn)速不宜將電機(jī)轉(zhuǎn)速下降得太低。 但如果軸上裝有摩擦離合器一類部件時(shí)，高速下摩擦損耗、發(fā)熱都將成為突出矛盾，因此，軸轉(zhuǎn)速不宜太高。 軸裝有離合器的一些機(jī)床的電機(jī)、主軸、軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)： 參考這些數(shù)據(jù)，可見，車床軸轉(zhuǎn)速一般取 700 1000r/外，也要注意到電機(jī)與軸間的傳動(dòng)方式，如用帶傳動(dòng)時(shí)，降速比不宜太 大，否則軸上帶輪太大，和主軸尾端可能干涉。因此，本次設(shè)計(jì)選用： 60r/7 三 對(duì)于中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是：妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音、震動(dòng)等性能要求之間的矛盾。 中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)（如采用先升后降的傳動(dòng)），中間轉(zhuǎn)動(dòng)軸和齒輪承受扭矩小，可以使用軸徑和齒輪模數(shù)小寫： d 4M 、 m 3M ，從而可以使用結(jié)構(gòu)緊湊。但是，這將引 起空載功率 p（一般機(jī)床容許噪音應(yīng)小于 85大： N 空 = 01 6) 中： 支承滾動(dòng)或滑動(dòng)軸承 C=支承滾動(dòng)軸承 C=10； 主軸前后軸頸的平均直徑（ n 主軸轉(zhuǎn)速（ r/ 主主ta o a 所有中間傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑的平均值 （ 主軸上齒輪的分度圓的平均值 據(jù)機(jī)床類型及制造水平選取。我國(guó)中型車床、銑床 床 K=54，銑床 K= 從上訴經(jīng)驗(yàn)公式可知：主軸轉(zhuǎn)速 定中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況作相應(yīng)修正： 般主軸轉(zhuǎn)速較低，中間軸的轉(zhuǎn)速適當(dāng)取高一些，對(duì)減小結(jié)構(gòu) 尺寸的效果較明顯。 間軸轉(zhuǎn)速宜取低一些。 u 8m/s（可用 7級(jí)精度齒輪）。在此條件下，可適當(dāng)選用較高的中間軸轉(zhuǎn)速。 四 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪副的極限傳動(dòng)比： 1. 升速傳動(dòng)中，最大傳動(dòng)比 2。過大，容易引起震動(dòng)和噪音。 小傳動(dòng)比 1/4。過小，則使主動(dòng)齒輪與被動(dòng)齒輪的直徑相差太大，將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。 8 圖 運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖 9 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)擬定的轉(zhuǎn)速圖上的各傳動(dòng)比，就可以確定帶輪直徑和齒輪的齒數(shù)。 一 . 帶輪直徑確定的方法、步驟 一般機(jī)床上的都采用三角帶。根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率查圖即可確定型號(hào)（詳情見機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo) 4但圖中的解并非只有一種，應(yīng)使傳動(dòng)帶數(shù)為 3 5根為宜。 本次設(shè)計(jì)中所選的帶輪型號(hào)和帶 輪的根數(shù)如下： 選取 3根 各種型號(hào)膠帶推薦了最小帶輪直徑，直接查表即可確定。 根據(jù)皮帶的型號(hào)，從教科書機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程 查表可?。?40大 根據(jù)要求的傳動(dòng)比 大。當(dāng)帶輪為降速時(shí)： 11大三角膠帶的滑動(dòng)率 =2%。 三角傳動(dòng)中，在保證最小包角大于 120度的條件下，傳動(dòng)比可取 1/7 u 3。對(duì)中型通用機(jī)床，一般取 1 因此， 343查表?。?212 用計(jì)算法或查表法確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡(jiǎn)單。根據(jù)要求的傳動(dòng)比 z，查表即可求出小齒輪齒數(shù)。 在本次設(shè)計(jì)中采用的就是常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)（小齒輪）表就見教科書機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)。 不過在表中選取的時(shí)候應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： 1. 不產(chǎn)生根 切。一般去 18 20。 2. 保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 2般取 10 56.5+體的尺寸可參考圖。 3. 同一傳動(dòng)組的各對(duì)齒輪副的中心距應(yīng)該相等。若莫數(shù)相同時(shí)，則齒數(shù)和亦應(yīng)相等。但由于傳動(dòng)比的要求，尤其是在傳動(dòng)中使用了公用齒輪后，常常滿足比了上述要求。機(jī)床上可用修正齒輪，在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心距使其相等。但修正量不能太大，一般齒數(shù)差不能超過 3 4個(gè)齒。 4. 防止各種碰撞和干涉 三聯(lián)滑移齒輪的相鄰的齒數(shù)差應(yīng)大于 4。應(yīng)避免齒輪和軸之間相撞，出現(xiàn)以上的情況可以采用相應(yīng)的措施來補(bǔ)救。 5. 在同時(shí)滿足以上的條件下齒輪齒數(shù)的確定已經(jīng)可以初步定出，具體的各個(gè)齒輪齒數(shù)可以見傳動(dòng)圖上所標(biāo)寫的。 6. 確定軸間距： 軸間距是由齒輪齒數(shù)和后面計(jì)算并且經(jīng)驗(yàn)算而確定的模數(shù) 體的計(jì)算值如下（模數(shù)和齒輪的齒數(shù)而確定的軸間距必須滿足以上的幾個(gè)條件）： 軸與軸之間的距離： 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定 5 5 11 2 7 5 6 0150d 輪 1與 2之間的中心距： 121 21 2 7 5 021 3 8 軸與軸之間的距離： 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比見圖， 38 11 33442 8952 8120d 輪 3與 4之間的中心距： 軸與軸之間的距離： 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比 54 9910 4119d 齒輪 9與 10之間的中心距： 9 103 2189 1192154 軸軸之間的中心距離： 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比 20 1 5 1 51 6 1 63 0703 8273d 12 1 5 1 64 27 0 2 7 321 7 1 軸到脈沖軸的中心距： 取 m=動(dòng)比 1i 19 1920 9 2 05 21 1 5 1 5 5 軸到反轉(zhuǎn)軸軸的中心距： 取 m=動(dòng)比 2 1 2 12 2 2 22 01252 485d 2 1 2 26 21 2 5 8 52105 齒頂高 *10 ,h c 而 取可 知 ： 齒頂高和齒跟高只與所取的模數(shù) 13 可知取 m= *1 2 . 5 2 . 51 0 . 2 5 2 . 5 3 . 1 2 5h m m m m mh h c m m m m m 取 m= *1 3 . 5 3 . 51 0 . 2 5 3 . 5 4 . 3 7 5h m m m m mh h c m m m m m 三 主軸轉(zhuǎn)速在使用上并不要十分準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)速稍高或稍低并無太大影響。但標(biāo)牌上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列的數(shù)值 一般也不允許與實(shí)際轉(zhuǎn)速相差太大。 由確定的齒輪齒數(shù)所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)設(shè)計(jì)理論值難以完全相符合，需要驗(yàn)算主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過正負(fù) 10（ %。即 110 理論理論實(shí)際或 按公式： n= +6% 果超差，要根據(jù)誤差的正負(fù)以及引起誤差的主要環(huán)節(jié)，重新調(diào)整齒數(shù)，使轉(zhuǎn)速數(shù)列得到改善。 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式如下： 主軸反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)336563255333283434506051212140m i n/傳動(dòng)路線 所有主軸的詳細(xì)的校核如下： m i n/i n/ 04 00 4 1 n 核后，合格。 14 一 . 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 三角帶傳動(dòng)中，軸間距 于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，亦可因而緩和沖擊及隔離震動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸，機(jī)床中多用于電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。 1. 選擇三角帶的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算 功率 小帶輪 r/圖選擇帶的型號(hào)。 計(jì)算功率 中 電機(jī)的額定功率， 工作情況系數(shù)。 車床的起動(dòng)載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，二班制工作時(shí)，?。?的型號(hào)是： B 型號(hào) 2. 確定帶輪的計(jì)算直徑 ） 1 皮帶輪的直徑越小，帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的使用壽命，小帶輪直徑求大雨許用最小帶輪直徑 各型號(hào)帶對(duì)應(yīng)的最小帶直徑 40r/） 2 11111212 =212r/中 : r/r/ 一般取 算后應(yīng)將數(shù)字圓整為整數(shù)。 3） u 具體的計(jì)算過程如下： 100060 11 = 10 0060 14 4014 0 s 對(duì)于 O、 A、 B、 5m/s u 25m/s。 而 u=5 10m/ 15 此速度完全符合 4） 0： 帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床總體布局初步選定，一般可以在下列范圍內(nèi)選?。?2）（ 2） 352（ 2） 704 04 過小，將降低帶的壽命；中心距過大時(shí)，會(huì)引起帶振動(dòng)。中型車床電機(jī)軸至變速箱帶輪的中心距一般為 750 850 5） 0及內(nèi)周長(zhǎng) 三角帶的計(jì)算長(zhǎng)度是通過三角帶截面重心的長(zhǎng)度。 22 4021221214027042 =整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 L=2033 查表 000 正值 Y=33 6） 曲次數(shù) u 000 40 次 /s （則合格） 中： 加大 L（加大 A）或降低 u（減少 解決。 代入數(shù)據(jù)得 2033 u /s 40 次 /s 是合格的，不需作出任何修改。 7） 00 020 3370 4 = 740 16 8） 210 1 8 0 5 7 . 3 1 2 0 果 1過小，應(yīng)加大中心距或加張緊裝置。 代入數(shù)值如下： 21 =180 = 120 經(jīng)校核合格。 9） z 10i 中： 1=180、特定長(zhǎng)度、平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率值。 參數(shù)的選擇可以根據(jù)書中的表差?。?1=w=入數(shù)值得： 10i 10 所以，傳動(dòng)帶根數(shù)選 3根。 此公式中所有的參數(shù)沒有作特別說明的都是從機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo) 二 傳動(dòng)軸除了應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因此，疲勞強(qiáng)度 不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過大的變形。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲、發(fā)熱、過早 17 磨損而失效。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫出草圖之后，再根據(jù)受力情況、結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗(yàn)算彎曲剛度。 傳動(dòng)軸直徑按扭矩剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑： d 中 ： N 該傳動(dòng)軸的輸入功率 N= d 電機(jī)額定功率； 從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積（不計(jì)該軸軸承上的效率）。 該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/ 計(jì)算轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系而確定，而中型車床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為： 13 每米 長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角（ m），可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取。 根據(jù)參考書中所給出的公式和本次設(shè)計(jì)所必須滿足的條件，在傳動(dòng)過程中所有軸的直徑的估算如下： ） =z/3 125 r/主軸 nj=25 r/ 軸 nj=60 r/ 軸 nj=00 r/ 軸 nj=00 r/ 軸 60 r/ 由 ： d 計(jì)算主軸和中間軸的直徑 主軸 4 軸 0 軸 0 軸 0 18 軸 0 3. 傳動(dòng)軸剛度的驗(yàn)算： 1） 機(jī)床主傳動(dòng)的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承處的橈度 類軸的橈度 小于彎曲剛度的許用值 Y和 值，即： y Y； 于書寫量比較大而篇幅不足的原因，所以在此就省了。 2） 計(jì)算軸本身變形產(chǎn)生的橈度 般常將軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，按參考書中的表中的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。 當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時(shí)，可把軸看作等徑軸，采用平均直徑來進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算花鍵軸的剛度時(shí)可采用直徑或當(dāng)量直徑 。 由于本次設(shè)計(jì)的說明書的篇幅和時(shí)間的關(guān)系就不在此詳細(xì)的列出了。但一般的計(jì)算公式為： i1圓軸：平均直徑 441慣性距 形花鍵軸：平均直徑21 量直徑42 64 性距 64624 ： 次設(shè)計(jì)機(jī)床中長(zhǎng)采用矩形花鍵軸的 的數(shù)值和、 1 ： 19 花 鍵 軸 尺寸 （ 平均直徑 4慣性距 4626306 28 8976 29488 1035406 00058 100029 1658656 428706 714353 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的情況，主軸的剛度要求必須進(jìn)行校核，具體的剛度校核結(jié)果如下： a） 主軸上的軸承所能承受的載荷在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3中查出，見下： 深溝球軸承 2110055 其基本額定載荷為 ： r 推力球軸承 169055 其基本額定載荷為： 列圓錐滾子軸承 其基本額定載荷為： r b） 20 圖 的結(jié)構(gòu)圖與彎矩扭矩圖 主軸上齒輪在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的載荷： 齒輪 1： 21 輪 2： c） 經(jīng)查表得： 安裝圓錐滾子軸承處 安裝深溝球軸承處 安裝推力球軸承處 計(jì)算主軸圓軸的平均直徑和慣性矩： 15 5 6 2 6 8 7 0 7 8 8 0 8 6 8 2 . 787 2 . 8 22 41464643 7 2 4161 1 0 2 0E M P a 角： 對(duì)1 221166761 6 . 6 5 4 2 5 8 5 . 5 5 8 5 . 5 5 4 2 5 4 26 5 8 5 . 5 2 . 1 1 0 1 . 3 8 1 04 . 3 1 0AF b l I 11158157261 6 . 6 7 5 5 1 0 . 5 2 5 8 5 . 5 5 1 0 . 51 . 0 2 1 04 . 2 1 01 . 0 2 1 04 . 1 2 1 0CF a b l I 2212214814764 5 . 5 4 5 1 0 . 5 5 4 2 5 1 0 . 59 . 4 2 1 07 . 7 1 09 . 4 2 1 00 . 8 2 1 0b l I 23 11147264 5 . 5 4 3 1 . 5 5 1 0 . 5 2 5 4 2 5 1 0 . 59 . 4 2 1 00 . 4 6 1 0a b l I 2 22315767 . 0 1 5 1 7 . 5 5 8 5 . 5 5 8 5 . 5 5 1 7 . 5 5 1 7 . 51 . 0 2 1 02 . 7 1 0CF b l I 32157267 . 0 1 6 8 5 1 7 . 5 2 5 8 5 . 5 5 1 7 . 51 . 0 2 1 01 . 5 8 1 0AF a b l I 2222214761 9 . 2 7 6 8 5 4 2 6 89 . 4 2 1 04 . 0 3 1 0b l 2147261 9 . 2 7 4 7 4 6 8 2 5 4 2 4 7 49 . 4 2 1 06 . 7 1 0a b l I 點(diǎn) 127774 . 1 2 1 0 2 . 7 1 01 . 4 2 1 0C y C y C y 24 77777 . 3 1 0 0 . 0 0 2 50 . 4 6 1 0 6 . 7 1 07 . 1 6 1 0a d r a d 22C Y C x 點(diǎn) ra 點(diǎn) 傾角 度： 對(duì)1 a a a 25 a a 4 45 4 24 7 a 據(jù)表選用 此可得在主軸上的剛度是完全合格的。 三 按接觸疲勞和彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪個(gè)參數(shù)都已知道后方可確定，所以只在草圖畫完之后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算： 332m 面點(diǎn)蝕的估算： 26 3 其中 由中心距 m j 21 2 根據(jù)估算所得 標(biāo)準(zhǔn)的模數(shù)表查取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。 計(jì)算（驗(yàn)算）： 結(jié)構(gòu)確定后，齒輪的工作條件、空間安排、材料和精度等級(jí)等都已確定，才可能核驗(yàn)齒輪的接觸疲勞和彎曲疲勞強(qiáng)度值是否滿足要求。 根據(jù)接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： 1 2 33 221116300 K K K Nm m mz i n 據(jù)彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： 1 2 31275 K K Nm m n 中： ； 齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/ mb/m，m常取 6 10； 1般取傳動(dòng)中最小齒輪的齒數(shù)； 11;zi z“ +”用于外嚙合，“ -”用于內(nèi)嚙合； a r n N K K K； ； 齒輪等傳動(dòng)件在接觸和彎曲腳變載荷下的疲勞曲線指數(shù) 0； r/ 型機(jī)床推薦： T=15， 000 20， 000h； 27 值低的交變載荷可使金屬材料的晶粒邊界強(qiáng)化，起著阻止疲勞細(xì)縫擴(kuò)展的作用； 命系數(shù)）的及 值 時(shí)，則取 ；時(shí)，取當(dāng)ns m m i n,m a x 等沖擊的主運(yùn)動(dòng)： j 、 觸應(yīng)力 本次設(shè)計(jì)中的模數(shù)計(jì)算與選取如下： 1.軸傳到軸的模數(shù)： 齒輪接觸疲勞的計(jì)算： 333225 . 5328 0 0 5 11 . 6 4m 輪彎曲疲勞的計(jì)算： A=72mm 算（驗(yàn)算） 核驗(yàn)齒輪的接觸疲勞和彎曲疲勞強(qiáng)度值是否滿足要求。 根據(jù)接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： 28 經(jīng)查表取： 0, N= 5 0,8 ，代入公式得： 1 2 33 221116300 K K K Nm m mz i n 根據(jù)彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： 查表取 02,6 80 1 2 31275 K K Nm m n 29 5 2 1 1 5 經(jīng)校核和查表取 m= 2.軸傳到軸的模數(shù)： 齒輪接觸疲勞 的計(jì)算： 校核取 m= 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算： A=90mm 校核和查 表?。喝?.軸傳到軸的模數(shù)： 齒輪接觸疲勞的計(jì)算： 3 輪彎曲疲勞的計(jì)算： 30 A=122mm 校核和查表?。喝?.軸傳到軸的模數(shù)： 齒輪接觸疲勞的計(jì)算： 輪彎曲疲勞的計(jì)算： A=192mm 校核和查表?。喝?m=上所有的模數(shù)的選取都是根據(jù)參考書機(jī)械原理所提供的模數(shù)表中選取的標(biāo)準(zhǔn)值。 四 摩擦電磁離合器目前在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用十分廣泛，因?yàn)樗梢栽谶\(yùn)轉(zhuǎn)中自動(dòng)的接通或脫開，且具有結(jié)合平穩(wěn)，沒有沖擊、構(gòu)造緊湊的特點(diǎn)，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多 31 用于機(jī)床主傳動(dòng)。選用時(shí)應(yīng)作必要的計(jì)算。 根據(jù)初步的計(jì)算可從離合器的選擇與運(yùn)用一書中選取，所有的作圖和計(jì)算尺寸都見書中的表。 一般應(yīng)使用和設(shè)計(jì)的離合器的額定靜扭 距 于普通車床是在空載下啟動(dòng)和反向的，故只需按離合器結(jié)合后的靜負(fù)載扭距來選。即： 9 5 5 0 于需要在負(fù)載下啟動(dòng)和變速，或啟動(dòng)時(shí)間有特殊要求時(shí)，應(yīng)按動(dòng)扭距設(shè)計(jì)離合器。 1） d。 根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，如為軸裝式時(shí)，摩擦片的內(nèi)徑 6 2） 可以在參考書中選擇，具體的型號(hào)見圖紙。 3） z mv 3120 中： 表可選）； p 表可選）； 表可選）； 表可選）； 表可選）； 表可選）； 表可選）