臥式車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

臥式車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),臥式,車(chē)床,傳動(dòng)系統(tǒng),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告 題目：臥式車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r 本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成以下內(nèi)容： （1）對(duì)于在開(kāi)題答辯中，老師對(duì)我的主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和整體結(jié)構(gòu)，開(kāi)題報(bào)告中提出的相關(guān)問(wèn)題，我修改了部分設(shè)計(jì)，并通過(guò)了指導(dǎo)老師的檢查；完善了開(kāi)題報(bào)告的內(nèi)容和格式。 （2）根據(jù)結(jié)構(gòu)布置的相關(guān)規(guī)定、規(guī)范和原則，確定該主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和整體結(jié)構(gòu)，完成了總體設(shè)計(jì)。 （3）完成了傳動(dòng)部分的計(jì)算。 1.1機(jī)床的主參數(shù) 本次設(shè)計(jì)的車(chē)床的主參數(shù)如表2.1所示： 表2.1 車(chē)床主參數(shù) 床身最大回轉(zhuǎn)直徑 1000mm 最小加工工件直徑 100mm 頂尖間最大工件長(zhǎng)度 1500-16000mm 刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑 630mm 頂尖間最大工件重量 6000kg 1.2主運(yùn)動(dòng)參數(shù) 據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)典型加工條件，當(dāng)工件直徑為800～1000mm時(shí)，極限切削速度取200m/s。 最小切削速度 按典型加工的兩種情況取不同的數(shù)值: ① 高速鋼車(chē)刀精車(chē)絲杠 ② 高速鋼車(chē)刀低速車(chē)削盤(pán)類(lèi)零件， 主軸轉(zhuǎn)速確定: 由以上典型加工條件, 確定本機(jī)床主要加工直徑范圍為100～600mm。主軸轉(zhuǎn)速與切削速度的關(guān)系可用公式（2.1）: , （2.1） 其中 主軸最高轉(zhuǎn)速，r/min; 主軸最低轉(zhuǎn)速，r/min 式中的 或，不是該機(jī)床可能加工的最小或最大直徑，而是機(jī)床全部工藝范圍內(nèi)可以用最大切削速度來(lái)加工時(shí)的最小工件直徑和用最小切削速度來(lái)加工時(shí)的最大工件直徑, 這樣才能得出合理的極限轉(zhuǎn)速值。 取 主軸最低轉(zhuǎn)速： 情況① ② 取 主軸的轉(zhuǎn)速范圍為4-640r/min,變速范圍，符合普通車(chē)床Rn 為40～200 的變速范圍, 且Rn 值較大, 表明本機(jī)床有良好的加工工藝性能。 1.3切削力的計(jì)算 由于切削過(guò)程的復(fù)雜性，并且影響它的因素又多，因此目前尚未導(dǎo)出簡(jiǎn)便計(jì)算進(jìn)給力、徑向力、切削力的理論公式，一般都是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，由測(cè)力儀得到切削力后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立經(jīng)驗(yàn)公式。在建立經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)，大多數(shù)都是將背吃刀量、進(jìn)給量及切削速度這三個(gè)主要因素作為可變因素，而其它影響因素則用修正系數(shù)間接計(jì)算，從而得出、、三個(gè)分力的計(jì)算公式(2.2): FX=Pαafkfvr·kvFz·krFz·kaFz·kvbFz·khFz·kuFz·kbr1Fz Fy =PαfkfFy·kvFy·krFy·kaFy·kvbFy·khFy·kuFy·kbr1Fy Fz =PαfkfFx·kvFx·krFx·kaFx·kvbFx·khFx·kuFx·kbr1Fx (2.2) 式中及下列各參數(shù)均是以實(shí)驗(yàn)條件得出, 切削深度、進(jìn)給量、切削速度以實(shí)驗(yàn)條件中最大值計(jì)算, 而不是本機(jī)床實(shí)際所加工最大允許量, 詳見(jiàn)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》: P 單位切削力 ( kgf /mm2) , 取 P=210kgf /mm2; αp 切削深度, 1～5mm, 取 αp=5mm; F 進(jìn)給量, 0.1～0.5mm/r, 取 f=0.5mm/r; V 切削速度, 90～105m/min, 取 v=105m/min。 以上取值及各修正系數(shù)源于《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》。 經(jīng)計(jì)算：=586.3kgf 據(jù)手冊(cè)，=0.35～0.5，取=0.43 =0.35～0.5，取 =0.43 則=252kgf; =252kgf 總切削 機(jī)床切削總功率: 按上面所列式求得切削功率后, 還需考慮機(jī)床的傳動(dòng)效率, 機(jī)床的電機(jī)功率為 PZ≥Pc/ηm, 式中ηm 為機(jī)床的傳動(dòng)效率, 一般取為0.75～0.85, 取0.85 計(jì)算, 計(jì)算得。 查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》P178可得，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y180L-4，滿(mǎn)載時(shí)，其轉(zhuǎn)速為1470r/min。 2.存在問(wèn)題及解決措施 存在的問(wèn)題：在選擇變速組中方案，擬定轉(zhuǎn)速圖中還有所欠缺，在本設(shè)計(jì)里選用了一部分非標(biāo)準(zhǔn)件，在綜合考慮結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)等方面還是有所欠缺。我會(huì)認(rèn)真的參考資料積極地和同學(xué)討論，向老師請(qǐng)教。還有就是繪圖時(shí)不能完全按照設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果畫(huà)出相一致的圖。 解決措施：繼續(xù)完善設(shè)計(jì)方案，從圖中改進(jìn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，以求更加精確。 3.后期工作安排 對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，改進(jìn)中期設(shè)計(jì)中存在的缺點(diǎn)，如合理地分配各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比，采用合理的齒輪塊結(jié)構(gòu)。 第6-7周：初步完成傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和外文翻譯；準(zhǔn)備中期檢查報(bào)告，并進(jìn)行中期答辯； 第8-15周：完成主傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，完成裝配圖及零件圖； 第16-18周：完成論文撰寫(xiě)，準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 題目：臥式車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 6 - 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況） 1.1題目背景、研究意義 現(xiàn)代臥式車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不但要滿(mǎn)足動(dòng)力參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的要求，還要盡量設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、工作平穩(wěn)的傳動(dòng)系統(tǒng)。天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司生產(chǎn)的CW61100E型臥式車(chē)床是國(guó)內(nèi)該系列的代表性產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)和功能都已經(jīng)比較完善。但是隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品在某些功能方面已經(jīng)不能適應(yīng)市場(chǎng)的需求，因此對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)勢(shì)在必行。[1] 1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況 1.2.1國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀： 近年來(lái)我國(guó)企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開(kāi)始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以FMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。[2] 與國(guó)外的數(shù)控機(jī)床相比，我國(guó)數(shù)控機(jī)床還存在以下幾方面的問(wèn)題： 產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性及服務(wù)等能力不強(qiáng)。國(guó)產(chǎn)機(jī)床在質(zhì)量、交貨期和服務(wù)等方面與國(guó)外著名品牌相比存在較大的差距。在質(zhì)量方面，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)MTBF與國(guó)際先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)相差較大。國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床、加工中心的MTBF與國(guó)際上先進(jìn)水平也有較大差距。 自主創(chuàng)新能力不足。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)機(jī)床制造業(yè)的基礎(chǔ)、共性技術(shù)研究工作主要在行業(yè)性的研究院所進(jìn)行。能力薄弱，技術(shù)創(chuàng)新投入不足，引進(jìn)消化吸收能力差，低水平生產(chǎn)能力過(guò)剩，自主創(chuàng)新能力不高，缺乏優(yōu)秀技術(shù)人才。雖然國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、海內(nèi)外并購(gòu)重組以及國(guó)外采購(gòu)等獲得了一些先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，但缺乏對(duì)基礎(chǔ)共性技術(shù)的研究，忽視了自主開(kāi)發(fā)能力的培育，企業(yè)的市場(chǎng)響應(yīng)速度慢。 功能部件發(fā)展滯后。機(jī)床是由各種功能部件（主軸單元及主軸頭、滾珠絲杠副、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和數(shù)控伺服系統(tǒng)等）在床身、立柱等基礎(chǔ)機(jī)架上集裝而成的，功能部件是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。數(shù)控機(jī)床整體技術(shù)與數(shù)控機(jī)床功能部件的發(fā)展是相互依賴(lài)、共同發(fā)展的，所以功能部件的創(chuàng)新也深深地影響著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。我國(guó)數(shù)控機(jī)床功能部件已有一定規(guī)模，電主軸、主軸單元、數(shù)控系統(tǒng)等也有專(zhuān)門(mén)的制造廠(chǎng)家，其中個(gè)別產(chǎn)品的制造水平接近國(guó)際先進(jìn)水平。但整體上，我國(guó)機(jī)床功能部件發(fā)展緩慢、品種少、產(chǎn)業(yè)化程度低，精度指標(biāo)和性能指標(biāo)的綜合情況還不過(guò)硬。目前，滾珠絲杠、數(shù)控刀架、電主軸等功能部件僅能滿(mǎn)足中低檔數(shù)控機(jī)床的配套需要。衡量數(shù)控機(jī)床水平的高檔數(shù)控系統(tǒng)、高速精密電主軸、高速滾動(dòng)功能部件等還依賴(lài)進(jìn)口。[3] 1.2.2數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)： 高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。[4]主要表現(xiàn)在： 1. 機(jī)床復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟；被更多人接受，復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢(shì)。 2.智能化技術(shù)有新突破數(shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。 3.機(jī)器人使柔性化組合效率更高機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得柔性線(xiàn)更加靈活、功能進(jìn)一步擴(kuò)展、柔性線(xiàn)進(jìn)一步縮短、效率更高。 4.精密加工技術(shù)已從原來(lái)的絲級(jí)（0.01mm）提升到目前的微米級(jí)（0.001mm），有些品種已達(dá)到0.05μm左右；從這些事實(shí)技術(shù)可以看出整個(gè)機(jī)加工進(jìn)入亞微米、納米級(jí)超精加工時(shí)代。 5.功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。[5] 2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施 2.1本課題研究的主要內(nèi)容 （1）針對(duì)CW61100E型臥式車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，分析其功能和原理，設(shè)計(jì)其主傳動(dòng)系統(tǒng)，并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和分析； （2）繪制該傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配圖和關(guān)鍵零部件圖。 2.2研究方案 機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)，在機(jī)床傳動(dòng)中實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)變速的方法有電氣傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)的變速運(yùn)動(dòng)，還有機(jī)械變速等多種形式。 機(jī)械傳動(dòng)在機(jī)械工程中應(yīng)用非常廣泛，主要是指利用機(jī)械方式傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞。圖1所示為機(jī)械傳動(dòng)形式。 圖 1 機(jī)械傳動(dòng)形式 1-交流電動(dòng)機(jī)；2-變速機(jī)構(gòu)；3-主軸 機(jī)械傳動(dòng)主要由以下幾部分組成: (l)定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu):具有固定傳動(dòng)比或固定傳動(dòng)關(guān)系的傳功機(jī)構(gòu)，如帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)、螺桿傳動(dòng)。 (2)變速機(jī)構(gòu)：改變機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。如滑動(dòng)齒輪變速機(jī)構(gòu)、離合器式齒輪變速機(jī)構(gòu)等。 (3)換向機(jī)構(gòu)：變換機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)方向的機(jī)構(gòu)。為了滿(mǎn)足加工的不同需要(例如車(chē)螺紋時(shí)刀具的進(jìn)給和返回，車(chē)右旋螺紋和左旋螺紋等)。機(jī)床的主傳動(dòng)部件和進(jìn)給傳動(dòng)部件往往需要正、反向的運(yùn)動(dòng)?？梢灾苯永秒妱?dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，也可以利用齒輪換向機(jī)構(gòu)等。 (4)操縱機(jī)構(gòu)：用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件變速、換向、啟動(dòng)、停止、制動(dòng)及調(diào)整的機(jī)構(gòu)。常見(jiàn)的操縱機(jī)構(gòu)包括乎柄、手輪、杠桿、凸輪、齒輪齒條、撥叉、滑塊及按鈕等。 (5)箱體及其他裝置箱體用以支承和連接各機(jī)構(gòu)，并保證它們相互位置的精度。為了保證傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的正常工作，還要設(shè)有開(kāi)停裝置、制動(dòng)裝置、潤(rùn)滑與密封裝置等。 液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量傳遞的一種傳動(dòng)形式，它通過(guò)能量轉(zhuǎn)換裝置（液壓泵），將原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓力能，然后通過(guò)封閉管道、控制元件等，由另一能量裝置（液壓缸、液壓馬達(dá)）將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載和實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的直線(xiàn)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖2所示為液壓傳動(dòng)形式。 圖 2 液壓傳動(dòng)形式 1-交流電動(dòng)機(jī)；2-油泵；3-油箱；4-液壓控制裝置；5-液動(dòng)機(jī)；6-主軸 液壓傳動(dòng)主要由以下幾部分組成: (1)動(dòng)力元件—油泵。其作用是將電動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，是能量轉(zhuǎn)換裝置(能源)。 (2)執(zhí)行機(jī)構(gòu)—油缸或油馬達(dá)。其作用是把油泵輸人的液體壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ鞑考臋C(jī)械能.它也是一種能量轉(zhuǎn)換裝置(液動(dòng)機(jī))。 (3)控制元件—各種閥。其作用是控制和調(diào)節(jié)油液的壓力、流量(速度)及流動(dòng)方向。 (4)輔助裝置—油箱、油管、濾油器、壓力表等。其作用是創(chuàng)造必要的條件，以保證液壓系統(tǒng)正常工作。 (5)工作介質(zhì)—礦物油。它是傳遞能量的介質(zhì)。 機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)相比較，其主要優(yōu)點(diǎn)如下: (l)傳動(dòng)比準(zhǔn)確，適用于定比傳動(dòng); (2)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。能傳遞較大的扭矩; (3)故障容易發(fā)現(xiàn)，便于維修。 因此，機(jī)械傳動(dòng)主要用于速度不太高的有級(jí)變速傳動(dòng)中。根據(jù)CW61100E臥式機(jī)床的要求，選擇機(jī)械傳動(dòng)方式。傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3所示。 圖 3 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 1-交流電動(dòng)機(jī)；2-帶傳動(dòng)；3-齒輪變速機(jī)構(gòu)； I、II、III-傳動(dòng)軸；IV-主軸 機(jī)床的動(dòng)力由交流電動(dòng)機(jī)提供，經(jīng)過(guò)V帶傳動(dòng)至變速箱內(nèi)，箱內(nèi)變速機(jī)構(gòu)由多根傳動(dòng)軸及多組齒輪副組成，動(dòng)力經(jīng)過(guò)變速機(jī)構(gòu)傳遞至主軸輸出。 2.3研究方法與措施 1.參數(shù)擬定：根據(jù)機(jī)床類(lèi)型，規(guī)格和其他特點(diǎn)，了解典型工藝的切削用量，結(jié)合世界條件和情況，并與同類(lèi)機(jī)床對(duì)比分析后確定：極限轉(zhuǎn)速和，公比（或級(jí)數(shù)Z），主傳動(dòng)電機(jī)功率N。 2.傳動(dòng)設(shè)計(jì)：根據(jù)擬定的參數(shù)，通過(guò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)方案和轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)圖，計(jì)算各轉(zhuǎn)動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并驗(yàn)算主軸的轉(zhuǎn)速誤差。 3.動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)：估算齒輸模數(shù)m和直徑d，選擇和計(jì)算反向離合器，制動(dòng)器。將各傳動(dòng)件及其它零件在展開(kāi)圖和剖面圖上做初步的安排，布置和設(shè)計(jì)。 4.軸和軸承的驗(yàn)算：在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對(duì)一根傳動(dòng)軸的剛度和該軸系的軸承的壽命進(jìn)行驗(yàn)算。 5.主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)：主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿”，進(jìn)行設(shè)計(jì)和會(huì)制的。圖上各零件要表達(dá)清楚，并標(biāo)注尺寸和配合。 3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開(kāi)展工作。 3.1的難點(diǎn)與重點(diǎn) 在進(jìn)行主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)各主要技術(shù)參數(shù)和特性參數(shù)較高、低檔減速比、主軸額定轉(zhuǎn)速、功率損失等進(jìn)行計(jì)算, 對(duì)這些參數(shù)的相互關(guān)系和相互影響以及對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響進(jìn)行分析。我們自己資料比較少，因?yàn)橐ㄟ^(guò)互聯(lián)網(wǎng)和圖書(shū)館來(lái)查找相關(guān)資料。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)通常是根據(jù)機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)和要求，擬定主軸傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖，可能會(huì)遇到齒輪的布置不合理，滑移齒輪的結(jié)構(gòu)形式不當(dāng)?shù)龋虼耍獜膸追衷O(shè)計(jì)方案中選出最佳方案，然后計(jì)算齒輪的齒數(shù)及皮帶輪直徑等，最后繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 3.2前期已展開(kāi)工作 通過(guò)查找資料，已經(jīng)了解CW61100E臥式機(jī)床主要參數(shù)和規(guī)格，確定傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和整體結(jié)構(gòu)，為下一步的設(shè)計(jì)計(jì)算以及繪制裝配圖做好準(zhǔn)備。 4.本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫(xiě)） （1）1—3周：調(diào)研并收集資料； （2）4—6周：確定該主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和整體結(jié)構(gòu)； （3）7—11周：完成該主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算； （4）12—15周：完成該主傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配圖； （5）16-18周：完成論文撰寫(xiě)，準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師意見(jiàn)（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)）： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審查意見(jiàn)： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 參考文獻(xiàn) [1] 王宏 張永生 李采芝 安波. 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Compared with other kinds of machine tools, lathe is the most widely used in production.This paper introduces the process and current situation of the development of CNC machine tools in China, and analyzes its existing problems; the development trend of NC machine tool was discussed; and the CW61100E CNC lathe spindle box transmission system design and calculation.The spindle box is composed of hollow spindle mounted in precision bearings and a set of transmission gears. Spindle CNC lathe can get any speed in speed range, to meet the machining requirements.At present, the development trend of NC lathe is stepless speed change through the electrical and mechanical equipment. Variable frequency motor through the belt drive and gear to provide power for the spindle. Usually the frequency control of motor speed range of 3-5, to meet the requirements of spindle speed; series gear extends the range of gear transmission.The design of the original belt wheel not unloading structure to belt wheel unloading structure, the input shaft with only by the shaft torque, radial force on the drive to the lathe body; improve the stress conditions of the input shaft.Key Words: spindle box；Stepless speed regulation；transmission system; spindle assembly.III主要符號(hào)表主要符號(hào)表 缸筒內(nèi)最高工作壓力；p 缸筒材料的許用應(yīng)力p 材料的抗拉強(qiáng)度b 缸承受的軸向壓力F 安全系數(shù)kn 液壓缸安裝及導(dǎo)向系數(shù)K 活塞桿彎曲失穩(wěn)的臨界壓力kF 液壓缸支承長(zhǎng)度L 活塞桿橫截面慣性矩I 實(shí)際彈性模數(shù)1E 材料的彈性模數(shù)E 材料組織缺陷系數(shù)a 活塞桿截面不均勻系數(shù)b 活塞桿直徑dIV目目 錄錄1 緒論緒論.12 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定.32.1 機(jī)床的主參數(shù) .32.2 主運(yùn)動(dòng)參數(shù) .32.3 切削力的計(jì)算 .43 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的擬定主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的擬定.63.1 主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍的確定、計(jì)算各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 .63.2 主電動(dòng)機(jī)的選擇.74 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì).94.1 主變速方案擬定.94.2 變速結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇.94.2.1 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目.94.2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定.104.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定.104.2.4 結(jié)構(gòu)式的擬定.104.2.5 確定各變速組變速副齒數(shù).115 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì).125.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì).125.2 選擇帶型 .135.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 .135.4 確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 .145.5 確定帶的根數(shù)Z.145.6 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 .155.7 確定帶的張緊裝置 .155.8 計(jì)算壓軸力 .155.9 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核.175.9.1 齒輪模數(shù)的確定.175.9.2 齒寬的確定.205.9.3 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).20V5.10 傳動(dòng)軸的直徑估算.215.10.1 確定各軸轉(zhuǎn)速.225.10.2 傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑.225.10.3 鍵的選擇.235.11 傳動(dòng)軸的校核.235.11.1 傳動(dòng)軸的校核.235.11.2 鍵的校核.245.12 摩擦離合器的選擇和計(jì)算 .245.13 齒輪校驗(yàn).275.13.1 校核 a 變速組齒輪.275.13.2 校核 b 變速組齒輪.285.13.3 校核 c 變速組齒輪.305.14 軸承的選用與校核.315.14.1 各軸軸承的選用.315.14.2 各軸軸承的校核.315.15 主軸組件設(shè)計(jì) .326 結(jié)構(gòu)及主軸部件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及主軸部件設(shè)計(jì).416.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案.416.2 展開(kāi)圖及其布置.416.3 I 軸（輸入軸）的設(shè)計(jì).426.4 齒輪塊設(shè)計(jì).426.5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì).436.6 主軸組件設(shè)計(jì).456.6.1 各部分尺寸的選擇.456.6.2 主軸材料和熱處理.456.6.3 主軸軸承.466.6.4 主軸與齒輪的連接.476.6.5 潤(rùn)滑與密封.476.6.6 其他問(wèn)題.487 結(jié)論和展望結(jié)論和展望.497.1 本文工作總結(jié) .497.2 課題展望 .49參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).51VI致致 謝謝.53畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明.54畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明.551 緒論01 緒論緒論1.1 題目背景、研究意義題目背景、研究意義現(xiàn)代臥式車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不但要滿(mǎn)足動(dòng)力參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的要求，還要盡量設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、工作平穩(wěn)的傳動(dòng)系統(tǒng)。天水星火機(jī)床有限責(zé)任公司生產(chǎn)的 CW61100E 型臥式車(chē)床是國(guó)內(nèi)該系列的代表性產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)和功能都已經(jīng)比較完善。但是隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品在某些功能方面已經(jīng)不能適應(yīng)市場(chǎng)的需求，因此對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)勢(shì)在必行。11.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況1.2.1 國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀：國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀：近年來(lái)我國(guó)企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開(kāi)始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以 FMS 模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。2 與國(guó)外的數(shù)控機(jī)床相比，我國(guó)數(shù)控機(jī)床還存在以下幾方面的問(wèn)題：產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性及服務(wù)等能力不強(qiáng)。國(guó)產(chǎn)機(jī)床在質(zhì)量、交貨期和服務(wù)等方面與國(guó)外著名品牌相比存在較大的差距。在質(zhì)量方面，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性指標(biāo) MTBF 與國(guó)際先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)相差較大。國(guó)產(chǎn)數(shù)控車(chē)床、加工中心的MTBF 與國(guó)際上先進(jìn)水平也有較大差距。自主創(chuàng)新能力不足。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)機(jī)床制造業(yè)的基礎(chǔ)、共性技術(shù)研究工作主要在行業(yè)性的研究院所進(jìn)行。能力薄弱，技術(shù)創(chuàng)新投入不足，引進(jìn)消化吸收能力差，低水平生產(chǎn)能力過(guò)剩，自主創(chuàng)新能力不高，缺乏優(yōu)秀技術(shù)人才。雖然國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商通過(guò)技術(shù)引進(jìn)、海內(nèi)外并購(gòu)重組以及國(guó)外采購(gòu)等獲得了一些先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，但缺乏對(duì)基礎(chǔ)共性技術(shù)的研究，忽視了自主開(kāi)發(fā)能力的培育，企業(yè)的市場(chǎng)響應(yīng)速度慢。 功能部件發(fā)展滯后。機(jī)床是由各種功能部件（主軸單元及主軸頭、滾珠絲杠副、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和數(shù)控伺服系統(tǒng)等）在床身、立柱等基礎(chǔ)機(jī)架上集裝而成的，功能部件是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。數(shù)控機(jī)床整體技術(shù)與數(shù)控機(jī)床功能部件的發(fā)展是相互依賴(lài)、共同發(fā)展的，所以功能部件的創(chuàng)新也深深地影響著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。我國(guó)數(shù)控機(jī)床功能部件已有一定規(guī)模，電主軸、主軸單元、數(shù)控系統(tǒng)等也有1專(zhuān)門(mén)的制造廠(chǎng)家，其中個(gè)別產(chǎn)品的制造水平接近國(guó)際先進(jìn)水平。但整體上，我國(guó)機(jī)床功能部件發(fā)展緩慢、品種少、產(chǎn)業(yè)化程度低，精度指標(biāo)和性能指標(biāo)的綜合情況還不過(guò)硬。目前，滾珠絲杠、數(shù)控刀架、電主軸等功能部件僅能滿(mǎn)足中低檔數(shù)控機(jī)床的配套需要。衡量數(shù)控機(jī)床水平的高檔數(shù)控系統(tǒng)、高速精密電主軸、高速滾動(dòng)功能部件等還依賴(lài)進(jìn)口。31.2.2 數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)：數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)：高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。主要表現(xiàn)在：(1) 機(jī)床復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟；被更多人接受，復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢(shì)。 (2) 智能化技術(shù)有新突破數(shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。(3) 機(jī)器人使柔性化組合效率更高機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得柔性線(xiàn)更加靈活、功能進(jìn)一步擴(kuò)展、柔性線(xiàn)進(jìn)一步縮短、效率更高。(4) 精密加工技術(shù)已從原來(lái)的絲級(jí)（0.01mm）提升到目前的微米級(jí)（0.001mm） ，有些品種已達(dá)到 0.05m 左右；從這些事實(shí)技術(shù)可以看出整個(gè)機(jī)加工進(jìn)入亞微米、納米級(jí)超精加工時(shí)代。(5) 功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。51.3 本課題研究的主要內(nèi)容本課題研究的主要內(nèi)容（1）針對(duì) CW61100E 型臥式車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，分析其功能和原理，設(shè)計(jì)其主傳動(dòng)系統(tǒng)，并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和分析； （2）繪制該傳動(dòng)系統(tǒng)的裝配圖和關(guān)鍵零部件圖。232 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定2.1 機(jī)床的主參數(shù)機(jī)床的主參數(shù)本次設(shè)計(jì)的車(chē)床的主參數(shù)如表 2.1 所示：表 2.1 車(chē)床主參數(shù)指標(biāo)值床身最大回轉(zhuǎn)直徑1000mm最小加工工件直徑100mm頂尖間最大工件長(zhǎng)度1500-16000mm刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑630mm頂尖間最大工件重量6000kg2.2 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)主運(yùn)動(dòng)參數(shù)據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)典型加工條件，當(dāng)工件直徑為 8001000mm 時(shí)，極限切削速度取 200m/s。最小切削速度 按典型加工的兩種情況取不同的數(shù)值: 高速鋼車(chē)刀精車(chē)絲杠smV/5 . 1min 高速鋼車(chē)刀低速車(chē)削盤(pán)類(lèi)零件，smV/8min主軸轉(zhuǎn)速確定:由以上典型加工條件, 確定本機(jī)床主要加工直徑范圍為 100600mm。主軸轉(zhuǎn)速與切削速度的關(guān)系可用公式（2.1）: minmaxmax1000dVn, maxminmin1000dVn （2.1）其中maxn 主軸最高轉(zhuǎn)速，r/min; minn 主軸最低轉(zhuǎn)速，r/min4式中的mind 或maxd，不是該機(jī)床可能加工的最小或最大直徑，而是機(jī)床全部工藝范圍內(nèi)可以用最大切削速度來(lái)加工時(shí)的最小工件直徑和用最小切削速度來(lái)加工時(shí)的最大工件直徑, 這樣才能得出合理的極限轉(zhuǎn)速值。 min/6401002001000maxrn 取max640 / minnr主軸最低轉(zhuǎn)速：情況 min/8 . 41005 . 11000minrn min/2 . 460081000minrn取 min/2 . 4minrn主軸的轉(zhuǎn)速范圍為 4-640r/min,變速范圍160minmaxnnRn，符合普通車(chē)床 Rn 為 40200 的變速范圍, 且 Rn 值較大, 表明本機(jī)床有良好的加工工藝性能。2.32.3 切削力的計(jì)算切削力的計(jì)算由于切削過(guò)程的復(fù)雜性，并且影響它的因素又多，因此目前尚未導(dǎo)出簡(jiǎn)便計(jì)算進(jìn)給力xF、徑向力yF、切削力zF的理論公式，一般都是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，由測(cè)力儀得到切削力后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立經(jīng)驗(yàn)公式。在建立經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)，大多數(shù)都是將背吃刀量、進(jìn)給量及切削速度這三個(gè)主要因素作為可變因素，而其它影響因素則用修正系數(shù)間接計(jì)算，從而得出xF、yF、zF三個(gè)分力。經(jīng)計(jì)算：zF=586.3kgf據(jù)手冊(cè)，xF=0.350.5zF，取xF=0.43zF yF =0.350.5zF，取yF =0.43zF則xF=252kgf； yF =252kgf總切削NkgfFFFFzyx8 .106975 .1090機(jī)床切削總功率: KWFVPc7 .18)100060/(1058 .106971000/按上面所列式求得切削功率后, 還需考慮機(jī)床的傳動(dòng)效率, 機(jī)床的電機(jī)功率5為PZPc/m, 式中m 為機(jī)床的傳動(dòng)效率, 一般取為0.750.85, 取0.85 計(jì)算, 計(jì)算得KWPz2285. 07 .18。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)P178 可得，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y180L-4，滿(mǎn)載時(shí)，其轉(zhuǎn)速為 1470r/min。63 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的擬定主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的擬定3.1 主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍的確定、計(jì)算各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍的確定、計(jì)算各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍的確定：數(shù)控車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速范圍 4640r/min則數(shù)控車(chē)床總變速范圍 maxmin160nnRn估算主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，由于采用的是無(wú)級(jí)調(diào)速，所以采用以下的公式(3.1)： (3.1) 0.30.3maxminmin640nn()4)20r / min4nn計(jì)（因?yàn)閿?shù)控機(jī)床主軸的變速范圍大于計(jì)算轉(zhuǎn)速的實(shí)際值同時(shí)為了便于計(jì)算故?。簄20r / min計(jì)主軸的恒功率變速范圍max6403220npnRn計(jì)電機(jī)的恒功率變速范圍d2880R21440p由于 RnpRdp，電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸不能滿(mǎn)足恒功率變速要求，因此需要串聯(lián)一個(gè)有級(jí)變速箱，以滿(mǎn)足主軸的恒功率調(diào)速范圍。取，則對(duì)于數(shù)控車(chē)床，為了加工端面時(shí)滿(mǎn)足恒6fdpR77. 1lgRglZnpf線(xiàn)速度切削的要求，應(yīng)使轉(zhuǎn)速有一些重復(fù)，故取 Z=4故前面?zhèn)鲃?dòng)比分配可取。取 Z=4, ，計(jì)算出變速齒輪箱公比，則變 4d1a,zfpzfpRR25 . 2ff，取速箱有四種傳動(dòng)比： ；1/81. 21/21/41. 1 ；2/41. 12/11/41. 1 ；81. 2/12/141. 1/1 ；41. 1/21/241. 1/1由主軸功率特性圖中可以看出，當(dāng)主軸在 64040r/min 的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，功率段7abcde 恒功率輸出，可以實(shí)現(xiàn)恒功率不停車(chē)無(wú)級(jí)調(diào)速，故此車(chē)床用于加工盤(pán)類(lèi)零件時(shí)，可以恒線(xiàn)速度切削，嚴(yán)格保證加工質(zhì)量，但以上設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮系統(tǒng)內(nèi)傳動(dòng)元件造成的功率損失。3.2 主電動(dòng)機(jī)的選擇主電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)前面的切削計(jì)算，選擇 22KW 的 Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)如下：圖 3.1 Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī) 產(chǎn)品型號(hào)：Y180L-4 型Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)使用條件：環(huán)境溫度：-1540海拔：不超過(guò) 1000m額定電壓：380V，可選 220-760V 之間任何電壓值額定頻率：50Hz、60Hz防護(hù)等級(jí)：IP44、IP54、IP55絕緣等級(jí)：B 級(jí)、F 級(jí)、H 級(jí)冷卻方式：ICO141工作方式：S1 連接方式：3KW 及以下 Y 接法、4KW 及以上為接法Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)功率：11KW 電壓：380V 電流：21.8A 絕緣：B 噪音：87 dB(A) 轉(zhuǎn)速 2900 r/min 是全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，8是全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的基本系列，它同時(shí)是符合 JB/T9616-1999 和 IEC34-1 標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定， 具有國(guó)際互換的特點(diǎn)。 Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場(chǎng)合和無(wú)特殊要求的機(jī)械設(shè)備上，如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。94 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)4.1 主變速方案擬定主變速方案擬定擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的變速型式、變速類(lèi)型。變速方案和型式與結(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，確定變速方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴(kuò)大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用集中變速型式的主軸變速箱。4.2 變速結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇變速結(jié)構(gòu)式、結(jié)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)式的變速不失為有用的方法，但對(duì)于分析復(fù)雜的變速并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效。4.2.1 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目數(shù)為 Z 的變速系統(tǒng)由若干個(gè)順序的變速組組成，各變速組分別有、Z個(gè)變速副。即 Z321ZZZZ 取 Z=4, ，計(jì)算出變速齒輪箱公比， 4d1a,zfpzfpRR25 . 2ff，取則變速箱有四種傳動(dòng)比： ；1/81. 21/21/41. 1 ；2/41. 12/11/41. 1 ；81. 2/12/141. 1/1 ；41. 1/21/241. 1/1由圖 4.1 主軸功率特性圖中可以看出，當(dāng)主軸在 64040r/min 的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，功率段 abcde 恒功率輸出，可以實(shí)現(xiàn)恒功率不停車(chē)無(wú)級(jí)調(diào)速，故此車(chē)床用于加工盤(pán)類(lèi)零件時(shí)，可以恒線(xiàn)速度切削，嚴(yán)格保證加工質(zhì)量，但以上設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮系統(tǒng)內(nèi)傳動(dòng)元件造成的功率損失。104.2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 4.1所示：圖 4.1 主軸功率特性圖4.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定結(jié)構(gòu)式的擬定主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動(dòng)系中各個(gè)變速組變速范圍的乘積，即： （4.1）inRRRRR210檢查變速組的變速范圍是否超過(guò)極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過(guò)極限值，其他變速組就不會(huì)超過(guò)極限值。 （4.2）1222PXR4.2.4 結(jié)構(gòu)式的擬定結(jié)構(gòu)式的擬定繪制轉(zhuǎn)速圖，如圖 4.2 所示(1) 選擇 Y180L-4 型 Y 系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。(2) 分配總降速變速比11圖 4.2 轉(zhuǎn)速圖4.2.5 確定各變速組變速副齒數(shù)確定各變速組變速副齒數(shù)齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和及zS小齒輪的齒數(shù)可以從1表 3-9 中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于1820。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，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)1,查表 3-9 各種常用變速比的使用齒數(shù)。94P125 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)5.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)輸出功率 P=22kW,轉(zhuǎn)速 n1=1470r/min,n2=900r/min計(jì)算設(shè)計(jì)功率 Pd edAdPKP （5.1）根據(jù) V 帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16 小時(shí)） ，查機(jī)械設(shè)計(jì)如下表 5.1所示，取 KA1.1。即1.1 2224.2kWdAedPK PkW表 5.1 工作情況系數(shù)AK原動(dòng)機(jī)類(lèi)類(lèi)一天工作時(shí)間/h工作機(jī)16載荷平穩(wěn)液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（） ；7.5kW離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī)1.01.11.21.11.21.3載荷變動(dòng)小帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物），通風(fēng)機(jī)（） ；發(fā)電7.5kW機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動(dòng)篩1.11.21.31.21.31.4載荷變動(dòng)較大螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械1.21.31.41.41.51.6載荷變動(dòng)很大破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等） ；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī)1.31.41.51.51.61.8135.2 選擇帶型選擇帶型根據(jù)設(shè)計(jì)功率 Pd 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1，從圖 5.1 選取普通 V 帶的帶型。圖 5.1 普通 V 帶選型圖根據(jù)算出的 Pd24.2kW 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n11470r/min ，查圖得：dd=80100可知應(yīng)選取 A 型 V 帶。5.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速小帶輪基準(zhǔn)直徑為 80100mm，參考表 5.2 確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑，則取 dd1=100mm ddmin=75 mm表 5.2 V 帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑mindd槽型YZABCDEmindd20507512520035550021211470=1.63333,=100 1.63333=163.3mm900ddddidd所以 查表得=160mm2dd誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比：（為彈性滑動(dòng)21160=1.63265(1)100 (12%)dddid誤率）14誤差 符合要求111.63265 1.6333100%100%1.58%5%1.63333iiii誤 帶速 1100 1470v=7.43/60 100060 1000dd nm s滿(mǎn)足 5m/sv300mm，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。5.7 確定帶的張緊裝置確定帶的張緊裝置選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。5.8 計(jì)算壓軸力計(jì)算壓軸力由機(jī)械設(shè)計(jì)P303 表 1312 查得，A 型帶的初拉力 F0130.59N，已得到 a1=153.36d，z=6，則1a153.72sin=2 6 130.59 sinN=1526N22ooFzF 對(duì)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(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)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(chēng)為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動(dòng)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(shí)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(hào)及帶輪直徑確定） ，輪槽尺寸見(jiàn)表 5.3。裝在軸上的筒形部分稱(chēng)為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱(chēng)為輪幅（腹板） ，用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。16表 5.3 普通 V 帶輪的輪槽尺寸（摘自 GB/T13575. 1-92） 槽型項(xiàng)目符號(hào)YZABCDE基準(zhǔn)寬度b p5.38.511.014.019.027.032.0基準(zhǔn)線(xiàn)上槽深h amin1.62.02.753.54.88.19.6基準(zhǔn)線(xiàn)下槽深h fmin4.77.08.710.814.319.923.4槽間距e8 0.312 0.315 0.319 0.425.5 0.537 0.644.5 0.7第一槽對(duì)稱(chēng)面至端面的距離f min67911.5162328最小輪緣厚 min55.567.5101215帶輪寬BB =( z -1) e + 2 f z 輪槽數(shù)外徑d ada=dd+2ha32 60-34- 80 118 190 315-3660- 475 60038對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 dd- 80 118 190 315 475 600輪 槽 角極限偏差 1 0.5V 帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1）實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd(2.53)d 時(shí))，如圖 5.2a。（2）腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd 300mm 時(shí))，如圖 5.2b。（3）孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪(ddd) 100 mm 時(shí))，如圖 5.2c （4）橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd 500mm 時(shí))，如圖 5.2d。17（a）實(shí)心帶輪 （b）腹板帶輪 （c）孔板帶輪 （d）橢圓輪輻帶輪圖 5.2 帶輪結(jié)構(gòu)類(lèi)型 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖（a）,大帶輪選擇腹板帶輪如圖（b）5.9 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核5.9.1 齒輪模數(shù)的確定齒輪模數(shù)的確定齒輪模數(shù)的估算。通常同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，如齒輪材料相同時(shí)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件按5表 7-17 進(jìn)行估算模數(shù)和，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，HmFm為簡(jiǎn)化工藝變速傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過(guò) 23 種模數(shù)。先計(jì)算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動(dòng)，查4表 10-8 齒輪精度選用 7 級(jí)精度，再由4表 10-1 選擇小齒輪材料為 40C (調(diào)質(zhì))，r硬度為 280HBS：根據(jù)5表 7-17；有公式（5.5）： 齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 322) 1(16020HPjmHznKPm（5.5） 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 3430FPjmFznKPm（5.6） a 變速組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù) 28 的齒輪。 齒面接觸疲勞強(qiáng)度：322) 1(16020HPjmHznKPm18其中: -公比 ； = 2； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.96 7.5=7.2KW； -齒寬系數(shù)=；mm105mb -齒輪許允接觸應(yīng)力，由5圖 7-6 按 MQHPlim9 . 0HHPlimH線(xiàn)查取; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;jnK-載荷系數(shù)取 1.2。=650MPa，limHMPaMPaHP5859 . 0650mmmH14. 3800585228832 . 72 . 1160203221根據(jù)6表 10-4 將齒輪模數(shù)圓整為 4mm 。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：3430FPjmFznKPm其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.96 7.5=7.2KW； -齒寬系數(shù)=；mm105mb-齒輪許允齒根應(yīng)力，由5圖 7-11 按 MQ 線(xiàn)查取FPlim4 . 1FFPlimF-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; jnK-載荷系數(shù)取 1.2。，MPaF300limMPaMPaFP4204 . 1300mmmF1 . 24202880082 . 72 . 143031根據(jù)6表 10-4 將齒輪模數(shù)圓整為 2.5mm 。所以11FHmmmmm41于是變速組 a 的齒輪模數(shù)取 m = 4mm，b = 32mm。軸上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 。；mmdmmdaa14035411228421軸上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： ；mmdmmdaa19649422456421 b 變速組：確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù) 18 的齒輪。19 齒面接觸疲勞強(qiáng)度：322) 1(16020HPjmHznKPm其中: -公比 ； =4； P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.922 7.5=6.915KW； -齒寬系數(shù)=；mm105mb -齒輪許允接觸應(yīng)力，由5圖 7-6 按 MQHPlim9 . 0HHPlimH線(xiàn)查取;-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;jnK-載荷系數(shù)取 1.2。=650MPa，limHMPaMPaHP5859 . 0650mmmH24. 540058521883915. 62 . 1160203222根據(jù)6表 10-4 將齒輪模數(shù)圓整為 5mm 。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：3430FPjmFznKPm其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.922 7.5=6.915KW；-齒寬系數(shù)=；mm105mb-齒輪許允齒根應(yīng)力，查??；FPlim4 . 1FFP-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; jnK-載荷系數(shù)取 1.2。，MPaF300limMPaMPaFP4204 . 1300mmmF01. 3420184008915. 62 . 143032 c 變速組：齒頂圓直徑 ； mhzdaa)2+(=*1（5.7）齒根圓直徑； mchzdaf)22(1（5.8）分度圓直徑 ； mzd =20（5.9）齒頂高 ； mhhaa*=（5.10）齒根高 ； mchhaf)+(=*（5.11）齒輪的具體值見(jiàn)表 5.4：表 5.4 齒輪尺寸表 mm齒輪齒數(shù)Z模數(shù)nmm分度圓直徑 d齒頂圓直徑ad齒根圓直徑fd齒頂高ah齒根高fh12048088704525142042121944534241681761584543041201281104553041201281104564241681761584575242082161984582641041129445926410411294451052420821619845112248896784512694276284266455.9.2 齒寬的確定齒寬的確定 由公式得：)105(mmmb21軸主動(dòng)輪齒輪；mmb3248一般一對(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)主動(dòng)輪比從動(dòng)輪齒寬大（510mm） 。5.9.3 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)通過(guò)齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算，只能確定出齒輪的主要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常都由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。當(dāng)齒頂圓直徑時(shí)，可以做成實(shí)心式結(jié)構(gòu)的mmda160齒輪。當(dāng)時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問(wèn)題，現(xiàn)160500ammdmm決定把齒輪 6、7 和 10 做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。根據(jù)4圖 10-39（a）齒輪 6、7 和 10 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算如下：齒輪 6 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，；mmmdDna310512370)1410(0；mmD424；mmDmmDD68,2 .67426 . 16 . 1343?。籱mDmmDDD74,6 .72)68310(3 . 0)(35. 025. 0(2302??；;190,18926831021301mmDmmDDD，C 取 12cm。mmBC6 .12423 . 0)3 . 02 . 0(齒輪 7 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算;；;324;82.32351282.383)1410(00mmDmmmdDna；mmD424；mmDmmDD68,2 .67426 . 16 . 1343??；mmDmmDDD80,8 .76)68324(3 . 0)(35. 025. 0(2302??；,1962683242301mmDDD，C 取 12cm。mmBC6 .12423 . 0)3 . 02 . 0(齒輪 10 結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，mmDmmmdDna40044.39651244.456)1410(00取，；mmD110422,1761106 . 16 . 143mmDD；mmDmmDDD682 .67)176400(3 . 0)(35. 025. 0(2302取，；mmDmmDDD288,288217640021301取，C 取 14cm。mmBC6 .12423 . 0)3 . 02 . 0(5.10 傳動(dòng)軸的直徑估算傳動(dòng)軸的直徑估算傳動(dòng)軸除應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿(mǎn)足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，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至發(fā)生過(guò)大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。5.10.1 確定各軸轉(zhuǎn)速確定各軸轉(zhuǎn)速 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各jn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)系確定。根據(jù)1表 3-10，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 (5.12)0.30.3maxminmin640nn()4)20r / min4nn計(jì)（5.10.2 傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑根據(jù)5公式（5.13） ，并查5表 7-13 得到取 1. mmnPdj491 軸的直徑：取min/800,96. 011rnj 442222 0.96919128.03800 1jdmmn 軸的直徑：取min/400,922. 099. 099. 098. 0212rnj 442222 0.922919133.61400 1jdmmn 軸的直徑：取min/100,89. 099. 098. 0323rnj23 442222 0.89919146.25100 1jdmmn其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率（kW） ；-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；-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（） ；jnminr-傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（） 。 mo當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d 值應(yīng)相應(yīng)增大 45%;當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的 d值減小 7%為花鍵軸的小徑;空心軸時(shí)，d 需乘以計(jì)算系數(shù) b，b 值見(jiàn)5表 7-12。和為由鍵槽并且軸為空心軸，和為花鍵軸。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值：，和在后文給定， 軸采用光軸，軸和軸mmd30dd因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因?yàn)榫匦位ㄦI定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。按規(guī)定，矩形花鍵的19871144TGB定心方式為小徑定心。查15表 5-3-30 的矩形花鍵的基本尺寸系列，軸花鍵軸的規(guī)格；軸花鍵軸的規(guī)格742368為BDdN。848428為BDdN5.10.3 鍵的選擇鍵的選擇查4表 6-1 選擇軸 上的鍵，根據(jù)軸的直徑，鍵的尺寸選擇3022d，鍵的長(zhǎng)度 L 取 30。主軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為78取鍵高鍵寬hb，鍵的長(zhǎng)度 L 取 38。1220取鍵高鍵寬hb5.11 傳動(dòng)軸的校核傳動(dòng)軸的校核需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類(lèi)型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通常可驗(yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差%3）.當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行1d鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一1d2d般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見(jiàn)5表 7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。245.11.1 傳動(dòng)軸的校核傳動(dòng)軸的校核 軸的校核：通過(guò)受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì)軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來(lái)進(jìn)行校核NdTFmNnPTr7 .1535)10112/(862/286800/96. 05 . 71055. 9/1055. 9366最大撓度： mmEIblbF34349432222max1068.110106430102104810426446434267 .15354843（5.14）;6 .39740643014. 364;101 . 24449mmdIIMPaEE軸的；材料彈性模量；式中；查1表 3-12 許用撓度； mmy12. 0403. 0。 所以合格,yYB 軸、軸的校核同上。5.11.2 鍵的校核鍵的校核鍵和軸的材料都是鋼，由4表 6-2 查的許用擠壓應(yīng)力,MPap120100取其中間值，。鍵的工作長(zhǎng)度，MPap110mmmmmmbLl22830鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由4式（5.15）可得mmmmhk5 . 375 . 05 . 0 MPaMPaMPakldTpp1103 .10230165 . 31086210233（5.15）式中：；表鍵，弱材料的許用擠壓應(yīng)力鍵、軸、輪轂三者中最；鍵的直徑，；為鍵的寬度，為鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度，圓頭平鍵鍵的工作長(zhǎng)度，為鍵的高度此處度鍵與輪轂鍵槽的接觸高傳遞的轉(zhuǎn)矩264,5 . 0,;,pMPammdmmbmmLbLlmmlmmhhkkmNT25可見(jiàn)連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為：20031096810TGB鍵5.12 摩擦離合器的選擇和計(jì)算摩擦離合器的選擇和計(jì)算片式摩擦離合器目前在機(jī)床中應(yīng)用廣泛，因?yàn)樗梢栽谶\(yùn)轉(zhuǎn)中接通或脫開(kāi)，具有結(jié)合平穩(wěn)、沒(méi)有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī)床主傳動(dòng)。按扭矩選擇，即： 根據(jù)15和14表 6-3-20， 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，tcTT22 0.9695500.96 0.9880.86640tTN m查15表 6-3-21 得4 . 1mNTc2 .1134 . 186.80 摩擦盤(pán)工作面的平均直徑PDmmdDDDP81273)45 . 2()(2121式中 d 為軸的直徑。 摩擦盤(pán)工作面的外直徑1DmmDDP25.1018125. 125. 11 摩擦盤(pán)工作面的內(nèi)直徑2DmmDdP75.608175. 075. 02 摩擦盤(pán)寬度 bmmDDb25.20275.6025.101221 摩擦面對(duì)數(shù) m，查15表 6-3-17，摩擦副材料為淬火鋼，對(duì)偶材料為淬火鋼，摩擦因數(shù)取 0.08，許用壓強(qiáng)取，許用溫度0.5mm,可避免滲氮層穿透剝落。6.6.3 主軸軸承主軸軸承1）軸承類(lèi)型選擇主軸前軸承有兩種常用的類(lèi)型：雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種：600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機(jī)床。2）軸承的配置大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個(gè)支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以用兩個(gè)支撐的主要支撐，第三個(gè)為輔助支撐。輔助支撐軸承（中間支撐或后支撐）保持比較大的游隙（約 0.030.07） ，只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲mm變形時(shí)，輔助支撐軸承才起作用。軸承配置時(shí)，除選擇軸承的類(lèi)型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。在配置軸承時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受經(jīng)向力。 兩個(gè)方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。 徑向力和兩個(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都由機(jī)床支撐件承受。3）軸承的精度和配合主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。前軸承的誤差對(duì)主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級(jí)。48普通精度級(jí)機(jī)床的主軸，前軸承的選或級(jí)，后軸承選或級(jí)。選擇CDDE軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過(guò)渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會(huì)反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。1）軸承間隙的調(diào)整為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過(guò)大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒(méi)有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會(huì)增大，軸承壽命將因此而降低。軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對(duì)外圈可以移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動(dòng)時(shí)，由于 1：12 的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問(wèn)題。特別要注意：調(diào)整落幕的端面與螺紋中心線(xiàn)的垂直度，隔套兩個(gè)端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時(shí)可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長(zhǎng)，誤差的影響越小。螺母端面對(duì)螺紋中心線(xiàn)垂直度、軸上和孔上套簡(jiǎn)兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。6.6.4 主軸與齒輪的連接主軸與齒輪的連接 齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面（錐度一般取 1：15 左右） 。錐面配合對(duì)中性好，但加工較難。平鍵一般用一個(gè)或者兩個(gè)（相隔 180 度布置） ，兩國(guó)特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問(wèn)題。6.6.5 潤(rùn)滑與密封潤(rùn)滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種： 1）堵加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留 0.10.3的間隙（間隙越小，密封效果越好，但工藝?yán)щy） 。還有一種mm是在軸承蓋的孔內(nèi)開(kāi)一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽（圓弧形或 形） ，效果比上一種好v些。在軸上增開(kāi)了溝槽（矩形或鋸齒形） ，效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。49 2）疏導(dǎo)在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱?.6.6 其他問(wèn)題其他問(wèn)題 主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。 當(dāng)后支承采用推力軸承時(shí)，推力軸承承受著前向后的軸向力，推力軸承緊靠在孔的內(nèi)端面，所以，內(nèi)端面需要加工，端面和孔有較高的垂直度要求，否則將影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。支承孔如果直接開(kāi)在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。為此，可以加一個(gè)杯形套孔解決，套孔單獨(dú)在車(chē)床上加工，保證高的端面與孔德垂直度。 主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結(jié)構(gòu)等。各種牌號(hào)鋼材的彈性模量基本一樣，對(duì)剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機(jī)床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用或其他合金鋼。主軸頭部需要淬Cr40火，硬度為 HRC5055。其他部分處理后，調(diào)整硬度為 HBS220250。507 結(jié)論和展望結(jié)論和展望7.1 本文工作本文工作結(jié)論結(jié)論機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)市場(chǎng)，社會(huì)和人們對(duì)機(jī)床的需要所進(jìn)行的構(gòu)思，計(jì)算，試驗(yàn)，選擇方案，確定尺寸，繪制圖紙以及編制技術(shù)文件等一系列創(chuàng)造性活動(dòng)的總稱(chēng)，是機(jī)床產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的必要前提，是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)的好壞，直接影響其成本，質(zhì)量，研制周期及市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。本文的設(shè)計(jì)主要是從車(chē)床主傳動(dòng)的角度入手，使設(shè)計(jì)產(chǎn)品在給定的數(shù)值要求下達(dá)到最合理的經(jīng)濟(jì)和性能。如今，畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)圓滿(mǎn)完成了，雖然設(shè)計(jì)的過(guò)程比較繁瑣，而且剛開(kāi)始還有些不知所措，甚至是害怕與退縮，盡管“雄關(guān)漫道真如鐵”，但是在我“而今邁步從頭越”，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(jì)任務(wù)。我們專(zhuān)業(yè)課已經(jīng)學(xué)過(guò)車(chē)床相關(guān)的知識(shí)，尤其是機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)這顆中詳盡的講述了機(jī)床主傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)，并且在大二的時(shí)候我們還做過(guò)二級(jí)減速器的課程設(shè)計(jì)，所以剛開(kāi)始我對(duì)自己的課題滿(mǎn)腹信心，但是當(dāng)我仔細(xì)的審題后發(fā)現(xiàn)，并不是我想象的那么容易。一開(kāi)始的主電動(dòng)機(jī)的選擇就讓我吃盡了苦頭，本來(lái)想直接參照 CA6140 車(chē)床的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，但是資料上并沒(méi)有給出 CA6140車(chē)床主電動(dòng)機(jī)選用 Y-132M-4 的理由，所以我并沒(méi)有隨意參照選用。而是查閱了相關(guān)金屬切削用量的相關(guān)資料，在車(chē)床最大切削用量的情況下（最大輸出功率）選用了 Y180L-4 電動(dòng)機(jī)。本次的設(shè)計(jì)是在反復(fù)的修改中完成的，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(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)和理論的能力，是我獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力得到了強(qiáng)化. 在設(shè)計(jì)當(dāng)中，我也遇到了一些問(wèn)題,除了上述的以外比如在有些設(shè)計(jì)部分并沒(méi)有完全嚴(yán)格計(jì)算，參考的一些普遍車(chē)床的數(shù)據(jù)在保證安全可靠的基礎(chǔ)上做到了盡量滿(mǎn)足工藝要求。在此過(guò)程中不斷地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題，使我加深了對(duì)大學(xué)所學(xué)課程理解、綜合應(yīng)用并得到進(jìn)一步的鞏固，設(shè)計(jì)過(guò)程培養(yǎng)了我認(rèn)真細(xì)心的態(tài)度，這對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作都有積極的意義，也會(huì)是我大學(xué)積累的一筆非常寶貴的財(cái)富。7.2 課題展望課題展望一個(gè)國(guó)家的金屬切削機(jī)（機(jī)床）的擁有量，產(chǎn)量，品種和質(zhì)量如何，是衡量其工業(yè)水平的標(biāo)志之一，因此機(jī)床工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)這重要地位。51我國(guó)機(jī)床工業(yè)的任務(wù)是將其推進(jìn)到真正能成為機(jī)械工業(yè)“總工程師”的地位，達(dá)到能提供適用、先進(jìn)、配套成龍的加工技術(shù)與加工裝備的新高度，改變那種一般機(jī)床產(chǎn)品水平重復(fù)現(xiàn)象。是整個(gè)行業(yè)的經(jīng)營(yíng)決策逐步轉(zhuǎn)移到以機(jī)械加工社會(huì)效益為重點(diǎn)，以適應(yīng)進(jìn)步的市場(chǎng)需求為軸心，參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，分層次的利用世界機(jī)床工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的外界條件，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、完善行業(yè)體制，形成自我改造、自我發(fā)展的良性循環(huán)，提高管理水平，開(kāi)拓一個(gè)以堅(jiān)持社會(huì)主義有計(jì)劃的商品經(jīng)濟(jì)為特征，同時(shí)有具備國(guó)際現(xiàn)代技術(shù)水平的機(jī)床工業(yè)新局面。52參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 馮辛安主編.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì).第 2 版M.大連理工大學(xué).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.12-962 黃如林主編.切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)M.北京:化學(xué)工業(yè)出社,2004.(7):55-793 吳宗澤主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.第三版.清華大學(xué).北京：高等教育出版社,2006.12-2084 濮良貴主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)M.第八版.北京：高等教育出版社,2007.23-3105 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