數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速21-1890 11KW

黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)I第1章緒論1.1課題研究的背景目的和意義數(shù)控車床利用數(shù)字化的信息對(duì)車床運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制，是一種可編程的通用加工設(shè)備，能自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、螺紋等工序的切削加工，所以特別適合加工形狀復(fù)雜的軸類和盤套類零件。與通用機(jī)床和專用機(jī)床相比，數(shù)控車床具有加工靈活、通用性強(qiáng)、能適應(yīng)產(chǎn)品的品種和規(guī)格頻繁變化的特點(diǎn)，能夠滿足新產(chǎn)品的開發(fā)和多品種、小批量、生產(chǎn)自動(dòng)化的要求，是一種柔性的、高性能的自動(dòng)化車床，代表了現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)與主軸組件，與普通機(jī)床相比，變速功能絕大部分由主軸電機(jī)的無級(jí)調(diào)速來承擔(dān)，省去了繁雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，有些只有兩極或三級(jí)齒輪變速機(jī)構(gòu)系統(tǒng)用以擴(kuò)大電機(jī)無級(jí)調(diào)速的范圍。自從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控車床得到了長足的發(fā)展。隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控車床的大量需求，汽車、國防、航空、航天等行業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用，數(shù)控車床的發(fā)展總體呈現(xiàn)出高速化、高精度化、多軸化、復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等趨勢(shì)。數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用是機(jī)械制造業(yè)的一次技術(shù)革命，使機(jī)械制造的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。由于數(shù)控車床綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、精密檢測(cè)與新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)成果，具有高柔性、高精度與高度自動(dòng)化的特點(diǎn)，因此它提高了機(jī)械制造的制造水平，解決了機(jī)械制造中的常規(guī)加工技術(shù)難以解決甚至無法解決的復(fù)雜型面零件加工，為社會(huì)提供了高質(zhì)量、多品種及高可靠的機(jī)械產(chǎn)品已取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機(jī)械制造技術(shù)；（2）信息處理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動(dòng)控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)；（6）軟件技術(shù)等。數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。數(shù)控車床的發(fā)展不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控車床的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。國內(nèi)外一些著名數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)制造公司都在近兩年推出了相關(guān)的新概念和樣機(jī)。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國實(shí)行封鎖和限制政策。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接關(guān)系到一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高綜合國力和國際地位的重要途徑。數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化課題，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)可使所學(xué)機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電工學(xué)知識(shí)得到綜合應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力都能受到訓(xùn)練，可有力的提高學(xué)生的分析問題、解決問題能力及機(jī)電一體化水平。1.2數(shù)控車床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)近年來，隨著數(shù)控加工技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控車床也呈現(xiàn)出一些新的發(fā)展趨勢(shì)，如主軸轉(zhuǎn)速的高速化、功能結(jié)構(gòu)的復(fù)合化、柔性化。（1）高速主軸單元為了適應(yīng)數(shù)控加工高速化的發(fā)展，目前越來越多的高速數(shù)控車床采用了電主軸。電主軸又稱內(nèi)置式電動(dòng)機(jī)主軸單元，就是將高速的主軸電動(dòng)機(jī)置于主軸內(nèi)部，通過交流變頻控制系統(tǒng)，使主軸獲得所需的工作轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)、主軸的一體化功能；取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了主軸動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)皮帶和帶輪等傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲問題；可精確實(shí)現(xiàn)主軸的定位和軸傳動(dòng)功能。采用電主軸結(jié)構(gòu)可使主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到10000r/min以上，它融合了尖端的高速精密軸承、潤滑技術(shù)、冷卻技術(shù)、高速變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，是技術(shù)含量很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品。（2）功能復(fù)合化、柔性化隨著數(shù)控車床對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性的不斷提高，數(shù)控車床的設(shè)計(jì)發(fā)生了很大變化，并向著功能復(fù)合化和系統(tǒng)柔性化的方向發(fā)展。功能復(fù)合化的目的是進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時(shí)間減至最少。通過功能的復(fù)合化，可以擴(kuò)大車床的使用范圍、提高效率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、一機(jī)多能，即一臺(tái)數(shù)控車床既可以實(shí)現(xiàn)車削功能，也可以實(shí)現(xiàn)銑削加工。該機(jī)床還配置有強(qiáng)動(dòng)力刀架和副主軸。副主軸采用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實(shí)現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。該機(jī)床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。數(shù)控車床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是：從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨(dú)立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)，注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓和完善。CNC單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP及MTS等聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展由此可見，現(xiàn)代數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅限于只滿足原有的基本要求，還要綜合考慮現(xiàn)代制造對(duì)機(jī)床的整體要求，如制造控制、過程控制以及物料傳送，以縮短產(chǎn)品的加工時(shí)間、周轉(zhuǎn)時(shí)間、制造時(shí)間，以最大限度的提高生產(chǎn)率。我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，于1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個(gè)階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進(jìn)步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場(chǎng)競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50％，配國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)（普及型）也達(dá)到了10％。在20余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過利用國外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處於從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控車床的水平差距很大。從我國基本國情的角度出發(fā)，以國家的戰(zhàn)略需求和國民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。

在高精尖裝備研發(fā)方面，要強(qiáng)調(diào)產(chǎn)、學(xué)、研以及最終用戶的緊密結(jié)合，以“做得出、用得上、賣得掉”為目標(biāo)，按國家意志實(shí)施攻關(guān)，以解決國家之急需。在競爭前數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)研究開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品，為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)、裝備制造業(yè)乃至整個(gè)制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。第2章總體方案設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)基本參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速=21rpm，nmax=1890rpm，電機(jī)功率11kw，nd=1500rpm，nmax=6000rpm，2.2總體方案的確定用普通電機(jī)帶皮帶輪降速到軸上，再用一個(gè)二聯(lián)滑塊實(shí)現(xiàn)兩檔變速，最后用一個(gè)傳動(dòng)比為1:5的定比傳動(dòng)齒輪來傳到主軸上，轉(zhuǎn)速圖如圖2.1：圖2.1數(shù)控車床轉(zhuǎn)速圖方案雖然需要三根軸來傳動(dòng)，但是它由于有定比為1：5的傳動(dòng)，使皮帶輪的傳動(dòng)比降低，方案比較合理，在帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中這樣的傳動(dòng)比很常見，而且?guī)л啿皇呛艽蟛粫?huì)和主軸存在干涉現(xiàn)象。大帶輪與帶輪軸連接采用卸荷方式，可以使大帶輪的重量不壓在軸上，減輕了軸的負(fù)荷，使傳動(dòng)更平穩(wěn)。主軸箱內(nèi)有一對(duì)滑移齒輪，把它們放在第一根軸上，將第一根軸做成花鍵軸，使整體結(jié)構(gòu)更緊湊，更合理。2.3主傳動(dòng)系統(tǒng)1、傳動(dòng)原理主要滿足設(shè)計(jì)任務(wù)所給出的精度要求。2、應(yīng)當(dāng)在保證精度的情況下盡量使結(jié)構(gòu)簡單。3、主軸的轉(zhuǎn)速范圍為21—1890r/min.因此，得到如下傳動(dòng)原理，如圖2.2。圖22傳動(dòng)方案總圖傳動(dòng)設(shè)計(jì)已知帶傳動(dòng)的功率是11kw，傳動(dòng)比是i=3，則計(jì)算帶輪以及帶傳動(dòng)相關(guān)參數(shù)。1、確定計(jì)算功率Pca由參考文獻(xiàn)[1]表8—7查得工作情況系數(shù)=1.2，故kw2、選取窄V帶帶型根據(jù)Pca，n1由參考文獻(xiàn)[1]圖8—9確定選用B型。3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑由表參考文獻(xiàn)[1]表8—8，選取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd1=132mm根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]式（8—15），從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑dd2dd2=i．dd1=3×132=396mm根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表8—8，取dd2=400mm按參考文獻(xiàn)[1]式（8—13）驗(yàn)算帶的速度=10.36m/s根據(jù)計(jì)算帶的速度在5m/s和30m/s之間，所以帶速合適。4、確定窄V帶的基準(zhǔn)長度和傳動(dòng)中心距根據(jù)初步確定中心距=600mm根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]式（8—20）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度2065mm由參考文獻(xiàn)[1]表8—2選帶的基準(zhǔn)長度2240mm按參考文獻(xiàn)[1]式（8—21）計(jì)算實(shí)際中心距=600+1/2（2240-2065）=687.5mm5、驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角由參考文獻(xiàn)[1]式（8—6）得157.58＞120°主動(dòng)輪上的包角合適。6、計(jì)算窄V帶的根數(shù)由參考文獻(xiàn)[1]式（8—22）知由、mm、查參考文獻(xiàn)[1]表8－4a和表8－4b得6.08kw1.27kw查參考文獻(xiàn)[1]表8—5得0.95，查表8－2得0.95則=1.99取2。兩個(gè)皮帶輪中小皮帶輪的直徑較小，所以采用實(shí)心式。大皮帶輪采用腹板式。第4章齒輪設(shè)計(jì)和校核4.1第一組傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)及校核設(shè)計(jì)齒輪的輸入功率是11×0,97=10.67kw，小齒輪的轉(zhuǎn)速=2000r/min，齒數(shù)比=4.7。1、選齒輪的類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）按傳動(dòng)方案選用直齒圓柱柱齒輪傳動(dòng)。（2）選用7級(jí)精度（GB10095―88）。（3）材料的選擇。由參考文獻(xiàn)[1]表10―1常用齒輪材料及力學(xué)特性選小齒輪的材料是40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪的材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS，二者材料硬度差40HBS。（4）選小齒輪的齒數(shù)=22,大齒輪的齒數(shù)=103。2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由參考文獻(xiàn)[1]設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10―9a）進(jìn)行試算，即2.32確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)=1.3。（2）計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩=9550000×p/=9550000×10.67/2000=62075N·mm由參考文獻(xiàn)[1]表10—7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)根據(jù)齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置選取齒寬系數(shù)=1。（3）由參考文獻(xiàn)[1]表10—6彈性影響系數(shù)查的材料的彈性影響系數(shù)=189.8。（4）由參考文獻(xiàn)[1]表10—21d齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度查按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600Mpa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550Mpa。（5）由參考文獻(xiàn)[1]式10—13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)=60×2000×(2×8×100×15)×1=2.8×=2.8×/4.7=6×（6）由參考文獻(xiàn)[1]圖10—19查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.92；=0.96（7）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)=1，由參考文獻(xiàn)[1]式10—12得=0.92×600=552MPa=0.96×550=528MPa3、齒輪主要尺寸計(jì)算（1）試算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值2.32==54mm（2）計(jì)算圓周速度m/s計(jì)算齒寬b54mm（3）計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)=54/22=2.45mm（4）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)=5.65m/s，7級(jí)精度，由圖參考文獻(xiàn)[1]10—8查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.03；直齒輪，假設(shè)/㎜。由參考文獻(xiàn)[1]表10—3查得==1.1，KHβ=1.4故載荷系數(shù)=1×1.03×1.1×1.3=1.4729按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由參考文獻(xiàn)[1]式（10—10a）得=54×=56.3mm（6）計(jì)算模數(shù)=56.3/22=2.56mm4、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由參考文獻(xiàn)[1]式（10—5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值由參考文獻(xiàn)[1]圖10—20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500MPa；小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MPa；（2）由參考文獻(xiàn)[1]圖10—18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.83,=0.84:（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)=1.4 由參考文獻(xiàn)[1]公式（10—12）得MPaMPa（4）計(jì)算載荷系數(shù)=1×1.03×1.1×1.3=1.4729（5）查取齒形系數(shù)由參考文獻(xiàn)[1]表10—5查得2.72，2.22（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)由參考文獻(xiàn)[1]表10—5查得1.57，1.77（7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計(jì)計(jì)算=1.87mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.87mm，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值=2㎜，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=56.3mm算出小齒輪齒數(shù)Z1=d1/m=56.3/2=28.15，圓整取值為29。大齒輪的齒數(shù)=4.7×29=136.3，圓整為136。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。5、幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直經(jīng)=29×2=58mm=136×2=272mm（2）計(jì)算中心距=（58+272）/2=165mm4.2第二組傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)及校核設(shè)計(jì)齒輪的輸入功率是10.67×0.97=10.35kw，小齒輪的轉(zhuǎn)速=106.4r/min，齒數(shù)比=5.06。1、選齒輪的類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）按傳動(dòng)方案選用直齒圓柱柱齒輪傳動(dòng)。（2）選用7級(jí)精度（GB10095―88）。（3）材料的選擇。由參考文獻(xiàn)[1]表10―1常用齒輪材料及力學(xué)特性選小齒輪的材料是40Cr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪的材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS，二者材料硬度差40HBS。（4）選小齒輪的齒數(shù)=37,大齒輪的齒數(shù)=187。2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由參考文獻(xiàn)[1]設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10―9a）進(jìn)行試算，即2.32確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)=1.3。（2）計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩=9550000×p/=9550000×10.35/106.4=928970N·mm由參考文獻(xiàn)[1]表10—7圓柱齒輪的齒寬系數(shù)根據(jù)齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置選取齒寬系數(shù)=1。（3）由參考文獻(xiàn)[1]表10—6彈性影響系數(shù)查的材料的彈性影響系數(shù)=189.8。（4）由參考文獻(xiàn)[1]表10—21d齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度查按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600Mpa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550Mpa。（5）由參考文獻(xiàn)[1]式10—13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)的次數(shù)=60×2000×(2×8×100×15)×1=2.8×=2.8×/4.7=6×（6）由參考文獻(xiàn)[1]圖10—19查得接觸疲勞壽命系數(shù)=0.92；=0.96（7）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)=1，由參考文獻(xiàn)[1]式10—12得=0.92×600=552MPa=0.96×550=528MPa3、齒輪主要尺寸計(jì)算（1）試算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值2.32==132.6mm（2）計(jì)算圓周速度m/s計(jì)算齒寬b132.6mm（3）計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù)=132.6/37=3.58mm（4）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)=0.74m/s，7級(jí)精度，由圖參考文獻(xiàn)[1]10—8查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.03；直齒輪，假設(shè)/㎜。由參考文獻(xiàn)[1]表10—3查得==1.1，KHβ=1.3故載荷系數(shù)=1×1.03×1.1×1.3=1.4729按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由參考文獻(xiàn)[1]式（10—10a）得=132.6×=138.2mm（6）計(jì)算模數(shù)=138.2/37=3.73mm4、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由參考文獻(xiàn)[1]式（10—5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值由參考文獻(xiàn)[1]圖10—20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500MPa；小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380MPa；（2）由參考文獻(xiàn)[1]圖10—18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.83,=0.84:（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)=1.4 由參考文獻(xiàn)[1]公式（10—12）得MPaMPa（4）計(jì)算載荷系數(shù)=1×1.03×1.1×1.3=1.4729（5）查取齒形系數(shù)由參考文獻(xiàn)[1]表10—5查得2.72，2.22（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)由參考文獻(xiàn)[1]表10—5查得1.57，1.77（7）計(jì)算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計(jì)計(jì)算=3.25mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)3.25mm，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值=3.5㎜，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=138.2mm算出小齒輪齒數(shù)Z1=d1/m=138.2/3.5=28.15，圓整取值為39。大齒輪的齒數(shù)=5.06×39=197，圓整為197。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。5、幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算分度圓直經(jīng)=39×3.5=136.5mm=197×3.5=689.5mm（2）計(jì)算中心距=（136.5+689.6）/2=413mm第5章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1第一根軸設(shè)帶傳動(dòng)傳動(dòng)效率為則其功率為kw，r/min，按參考文獻(xiàn)[1]式（15—2）初步估算軸的最小直徑，選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)15—3取于是得：mm軸徑取30㎜。5.2第二根軸齒輪和軸的傳動(dòng)效率是則其功率為10.56×0.97=10.2432，106.4，按參考文獻(xiàn)[1]式（15—2）初步估算軸的最小直徑，選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表15—3取于是得：軸徑取50mm。5.3第三根軸齒輪和軸的傳動(dòng)效率是則其功率為10.2432×0.97=9.94，21，按參考文獻(xiàn)[1]式（15—2）初步估算軸的最小直徑，選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表15—3取于是得：軸徑取85mm。5.4軸的校核校核床頭箱內(nèi)第一根軸軸上的功率=10.56kw，轉(zhuǎn)速n=500r/min轉(zhuǎn)矩N·mm作用在齒輪上的力Ft齒輪分度圓直徑d=58mmFt=2T/d=2×201696/58=6955N求軸上的載荷水平面H故有FNH1+FNH2=Ft聯(lián)立解得：FNH1=6192.8NFNH2=762.2N彎矩MH1=FNH1×45=6192.8×32=198169.6N·mmMH2=FNH2×45=762.2×260=198172N·mm進(jìn)行校核時(shí)通常只校核軸上承受最大彎矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]式（15—5）及上表中的數(shù)值并取，由參考文獻(xiàn)[1]表15—4抗彎矩截面系數(shù)計(jì)算公式由軸的形式查得：W=πd3/32=3.14×303/32=4207軸的計(jì)算應(yīng)力：=32MPa前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由參考文獻(xiàn)[1]表15-1查得，因此，故安全。第6章軸承的選擇和校核6.1軸承的選擇根據(jù)前面的設(shè)計(jì)第一軸最小直徑為30mm，第二軸最小直徑為50mm，第三軸最小直徑為85mm。第一軸需要考慮皮帶輪以及齒輪的裝配，所以最小直徑會(huì)分配在皮帶輪上，所以安裝軸承處的尺寸直徑設(shè)定為30mm，選擇軸承為6206，第二軸，最小直徑處就是軸承的尺寸，選擇軸承為6210。第三軸考慮到裝配的問題，最細(xì)處軸承選擇6017。6.2軸承校核，基本尺寸結(jié)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇的軸承型號(hào)為6206型號(hào)，基本尺寸為:d=30mm，外徑D=55mm，寬度B=12mm，基本額定動(dòng)負(fù)荷=29.5KN，基本額定靜載荷=18.0KN，極限轉(zhuǎn)速（油潤滑）為10000。Y軸絲杠的直徑是12mm，選擇型號(hào)為7001C。對(duì)軸承的疲勞壽命進(jìn)行校核：由《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知，軸承的基本額定壽命為：式中：P—當(dāng)量動(dòng)載荷；—基本額定壽命；—壽命指數(shù)，一般球軸承=3；n—軸承工作轉(zhuǎn)速，n=2000；C—基本額定動(dòng)載荷，C=29500N；其中：—沖擊載荷系數(shù)，取1.1；—徑向載荷；X、Y—徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)。X=0.44,Y=1；P=1.1×(0.44×6955+0)=3366.2N56087h>15000h所以該軸承的選用也是合格的。。參考文獻(xiàn)[1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社.2001.[2]張新義.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1993.[3]吳祖育.數(shù)控機(jī)床[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1998.[4]王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床使用操作技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社.2002.[5]李忠文.實(shí)用電機(jī)