320mm臥式車床主軸箱設(shè)計(jì)(5.5kw,1500,33.5,z=12)
320mm臥式車床主軸箱設(shè)計(jì)(5.5kw,1500,33.5,z=12),mm,妹妹,臥式,車床,主軸,設(shè)計(jì),kw150033,12,十二
機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì) 題目: 320mm臥式車床主軸箱設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào): 姓 名: 班 級(jí): 指導(dǎo)教師: 成 績(jī): 摘 要本設(shè)計(jì)著重研究機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法,根據(jù)已確定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)以變速箱展開(kāi)圖的總中心距最小為目標(biāo),擬定變速系統(tǒng)的變速方案,以獲得最優(yōu)方案以及較高的設(shè)計(jì)效率。在機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中,為減少齒輪數(shù)目,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),縮短軸向尺寸,用齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)方法是試算,湊算法,計(jì)算麻煩且不易找出合理的設(shè)計(jì)方案。本文通過(guò)對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)的分析與研究,繪制零件工作圖與主軸箱展開(kāi)圖及剖視圖。關(guān)鍵詞:傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),傳動(dòng)副,結(jié)構(gòu)網(wǎng),結(jié)構(gòu)式5目 錄摘 要2目 錄4第1章 緒論61.1 課程設(shè)計(jì)的目的61.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容61.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算61.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)61.2.3編制技術(shù)文件61.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求6第2章 車床參數(shù)的擬定82.1車床主參數(shù)和基本參數(shù)82.2 確定公比82.3擬定參數(shù)的步驟和方法82.3.1 極限切削速度Vmax、Vmin82.3.2 主軸的極限轉(zhuǎn)速933.5、47.5、67、95、132、170、265、335、530、670、1050、1500 r/min。92.3.3 主電機(jī)功率動(dòng)力參數(shù)的確定92.3.4確定結(jié)構(gòu)式92.3.5確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)102.3.6繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖112.4 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù)122.5 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差14第3章 傳動(dòng)件的計(jì)算153.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)153.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd153.1.2選擇帶型163.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速163.1.4確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角173.1.5確定帶的根數(shù)z183.1.6確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸183.1.7確定帶的張緊裝置183.1.8計(jì)算壓軸力183.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算203.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算203.4 傳動(dòng)軸最小軸徑的初定24第4章 摩擦離合器(多片式)的計(jì)算31第5章 主要零部件的選擇335.1電動(dòng)機(jī)的選擇335.2 軸承的選擇335.3變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇335.4 軸的校核335.5 軸承壽命校核35第6章 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明376.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案376.2 展開(kāi)圖及其布置377.1 截面圖內(nèi)容387.2 設(shè)計(jì)中的問(wèn)題38參考文獻(xiàn)40 第1章 緒論1.1 課程設(shè)計(jì)的目的課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后,進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過(guò)課程設(shè)計(jì),使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí),及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能,達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過(guò)課程設(shè)計(jì),分析比較機(jī)械系統(tǒng)中的某些典型機(jī)構(gòu),進(jìn)行選擇和改進(jìn);結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并編寫(xiě)技術(shù)文件;完成系統(tǒng)主傳動(dòng)設(shè)計(jì),達(dá)到學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)步驟和方法的目的。通過(guò)設(shè)計(jì),掌握查閱相關(guān)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和資料的方法,達(dá)到積累設(shè)計(jì)知識(shí)和設(shè)計(jì)技巧,提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的目的。通過(guò)設(shè)計(jì),使學(xué)生獲得機(jī)械系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)技能的訓(xùn)練,提高分析和解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力,并為進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造一定的條件。1.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容由理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算、圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件編制三部分組成。1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算(1)機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析,最佳功能原理方案的確定。(2)根據(jù)總體設(shè)計(jì)參數(shù),進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算。(3)根據(jù)設(shè)計(jì)方案和零部件選擇情況,進(jìn)行有關(guān)動(dòng)力計(jì)算和校核。1.2.2 圖樣技術(shù)設(shè)計(jì)(1)選擇系統(tǒng)中的主要機(jī)件。(2)工程技術(shù)圖樣的設(shè)計(jì)與繪制。1.2.3編制技術(shù)文件(1)對(duì)于課程設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行自我經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)。(2)編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。1.3 課程設(shè)計(jì)題目、主要技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求題目:中型普通車床主軸箱設(shè)計(jì)車床的主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)如下:1. 臥式車床床身上的最大回轉(zhuǎn)直徑D=320mm;2. 主軸箱主軸上的最大回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速=1500r/min,最小轉(zhuǎn)速=33.5r/min,轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=12級(jí)。3. 主電機(jī)額定功率為5.5KW,額定轉(zhuǎn)速為1440r/min。40第2章 車床參數(shù)的擬定2.1車床主參數(shù)和基本參數(shù)車床的主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)如下:主電動(dòng)機(jī)功率(kW)5.5主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)1440z(轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù))12nnax(r/min)(主軸最低轉(zhuǎn)速)1500nmin(r/min)(主軸最低轉(zhuǎn)速)33.52.2 確定公比根據(jù)【1】公式(3-2)因?yàn)橐阎?,=1.41Z=+1=12根據(jù)【1】表3-5 標(biāo)準(zhǔn)公比。這里我們?nèi)?biāo)準(zhǔn)公比系列=1.41因?yàn)?1.41=1.066,根據(jù)【1】表3-6標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。首先找到最小極限轉(zhuǎn)速33.5,再每跳過(guò)5個(gè)數(shù)取一個(gè)轉(zhuǎn)速,即可得到公比為1.41的數(shù)列33.5、47.5、67、95、132、170、265、335、530、670、1050、1500 r/min。2.3擬定參數(shù)的步驟和方法2.3.1 極限切削速度Vmax、Vmin根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮:允許的切速極限參考值如下:表 1.1加 工 條 件 Vmax(m/min)Vmin(m/min)硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵工件 3050硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳鋼工件150300螺紋加工和鉸孔382.3.2 主軸的極限轉(zhuǎn)速計(jì)算車床主軸極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑,則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為結(jié)合題目條件,取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值,取考慮到設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中,故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動(dòng)。各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)列表中查出,按標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列為:33.5、47.5、67、95、132、170、265、335、530、670、1050、1500 r/min。2.3.3 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,使機(jī)床既能充分發(fā)揮其性能,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。根據(jù)題設(shè)條件電機(jī)功率為5.5KW可選取電機(jī)為:Y132S-4額定功率為5.5KW,滿載轉(zhuǎn)速為1440r/min.2.3.4確定結(jié)構(gòu)式已知Z=x3ba、b為正整數(shù),即Z應(yīng)可以分解為2和3的因子,以便用2、3聯(lián)滑移齒輪實(shí)現(xiàn)變速。對(duì)于 Z=10 可以按照Z(yǔ)=12級(jí) 則Z=22(1) 擬訂結(jié)構(gòu)式:1) 確定變速組傳動(dòng)副數(shù)目:實(shí)現(xiàn)12級(jí)主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫(xiě)成多種傳動(dòng)副組合: A12=3*4 B. 12=4*3 C。12=3*2*2 D12=2*3*2 E。12=2*2*3 方案A、B可節(jié)省一根傳動(dòng)軸。但是,其中一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)變速傳動(dòng)副,增大了該軸的軸向尺寸。這種方案不宜采用。根據(jù)傳動(dòng)副數(shù)目分配應(yīng)“前多后少”的原則,方案C是可取的。但是,由于主軸換向采用雙向離合器結(jié)構(gòu),致使軸尺寸加大,此方案也不宜采用,而應(yīng)選用方案D2) 確定變速組擴(kuò)大順序:12=2*3*2的傳動(dòng)副組合,其傳動(dòng)組的擴(kuò)大順序又可以有以下6種形式: A12=21*32*26 B。12=21*34*22 C12 =23*31*26 D。12=26*31*23 E22*34*21 F。12=26*32*21根據(jù)級(jí)比指數(shù)非陪要“前疏后密”的原則,應(yīng)選用第一種方案。然而,對(duì)于所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu),將會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題: 第一變速組采用降速傳動(dòng)(圖1a)時(shí),由于摩擦離合器徑向結(jié)構(gòu)尺寸限制,使得軸上的齒輪直徑不能太小,軸上的齒輪則會(huì)成倍增大。這樣,不僅使-軸間中心距加大,而且-軸間的中心距也會(huì)加大,從而使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸增大。這種傳動(dòng)不宜采用。 如果第一變速組采用升速傳動(dòng)(圖1b),則軸至主軸間的降速傳動(dòng)只能由后兩個(gè)變速組承擔(dān)。為了避免出現(xiàn)降速比小于允許的極限值,常常需要增加一個(gè)定比降速傳動(dòng)組,使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這種傳動(dòng)也不是理想的。如果采用方案C,即12 =23*31*26。(2) 繪制轉(zhuǎn)速圖:1) 驗(yàn)算傳動(dòng)組變速范圍:第二擴(kuò)大組的變速范圍是R2 = =8,符合設(shè)計(jì)原則要求。綜合上述可得:主傳動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)參數(shù) ,=33.5,,Z=12,=1.412.3.5確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)根據(jù)“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,結(jié)構(gòu)緊湊的原則,選取傳動(dòng)方案 Z=233126,易知第二擴(kuò)大組的變速范圍r=(P3-1)x=1.264=3.958 滿足要求,其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖2-1。 Z=2331262.3.6繪制轉(zhuǎn)速圖和傳動(dòng)系統(tǒng)圖(1)選擇電動(dòng)機(jī):采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。(2)繪制轉(zhuǎn)速圖: (3)畫(huà)主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。根據(jù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖及已知的技術(shù)參數(shù),畫(huà)主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖2-3:1-2軸最小中心距:A1_2min1/2(Zmaxm+2m+D) 軸最小齒數(shù)和:Szmin(Zmax+2+D/m) 圖2-3 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖2.4 確定各變速組此論傳動(dòng)副齒數(shù)(1)Sz100-120,中型機(jī)床Sz=70-100(2)直齒圓柱齒輪Zmin18-20,m4(7)齒輪齒數(shù)的確定。變速組內(nèi)取模數(shù)相等,據(jù)設(shè)計(jì)要求Zmin1820,齒數(shù)和Sz100120,由表4.1,根據(jù)各變速組公比,可得各傳動(dòng)比和齒輪齒數(shù),各齒輪齒數(shù)如表2-2。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)和及小齒輪的齒數(shù)可以從機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)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)表3-4(機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)主編趙雪松、任小中、于華)查得傳動(dòng)組a:由 , 時(shí): 58、60、62、64、66、68、70、72、74、7694時(shí): 63、65、67、68、70、72、73、7794可取94,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為:39、31。于是,齒輪I軸齒數(shù)553194軸齒數(shù)3963傳動(dòng)組b:由,時(shí):69、72、73、76、77、80、81、84、87時(shí):70、72、74、76、78、80、82、84、86可取 84,齒輪軸齒數(shù)42352884軸齒數(shù)424956傳動(dòng)組c:查表8-1,時(shí):84、85、89、90、94、95時(shí): 72、75、78、81、84、87、89、90取 90.為降速傳動(dòng),取軸齒輪齒數(shù)為18;為升速傳動(dòng),取軸齒輪齒數(shù)為30。于是得,;齒輪數(shù)據(jù)如下表所示: 齒輪軸齒數(shù)206699軸齒數(shù)7933 表2-2 齒輪齒數(shù)傳動(dòng)比基本組第一擴(kuò)大組1.41:11:21:11:1.411:2代號(hào)ZZZZZZZZZ5Z5齒數(shù)5539 31 63 42423549 2856第二擴(kuò)大組2:11:4ZZZ7Z603018722.5 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差,一般不應(yīng)超過(guò)10(-1),即10(-1)=4.1經(jīng)過(guò)計(jì)算各級(jí)轉(zhuǎn)速誤差轉(zhuǎn)速誤差小于4.1,因此不需要修改齒數(shù)。第3章 傳動(dòng)件的計(jì)算3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)P=5.5KW,轉(zhuǎn)速n1=1440r/min,n2=530r/min3.1.1計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd表4 工作情況系數(shù)工作機(jī)原動(dòng)機(jī)類類一天工作時(shí)間/h10161016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)();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)1.31.41.51.51.61.8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)P296表4,取KA1.1。即3.1.2選擇帶型普通V帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按機(jī)械設(shè)計(jì)P297圖1311選取。根據(jù)算出的Pd6.05kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n11440r/min ,查圖得:dd=80100可知應(yīng)選取A型V帶。3.1.3確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速由機(jī)械設(shè)計(jì)P298表137查得,小帶輪基準(zhǔn)直徑為80100mm則取dd1=150mm ddmin.=75 mm(dd1根據(jù)P295表13-4查得)表3.2 V帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑槽型YZABCDE205075125200355500由機(jī)械設(shè)計(jì)P295表13-4查“V帶輪的基準(zhǔn)直徑”,得=265mm 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比: (為彈性滑動(dòng)率)誤差 符合要求 帶速 滿足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。3.1.7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。3.1.8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F0117.39N,上面已得到=157.22,z=3,則對(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(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。表 普通V帶輪的輪槽尺寸(摘自GB/T13575.1-92) 項(xiàng)目 符號(hào) 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(duì)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(duì)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(shí)心帶輪:用于尺寸較小的帶輪(dd(2.53)d時(shí)),如圖7 -6a。 (2) 腹板帶輪:用于中小尺寸的帶輪(dd 300mm 時(shí)),如圖7-6b。 (3) 孔板帶輪:用于尺寸較大的帶輪(ddd) 100 mm 時(shí)),如圖7 -6c 。 (4) 橢圓輪輻帶輪:用于尺寸大的帶輪(dd 500mm 時(shí)),如圖7-6d。(a) (b) (c) (d)圖7-6 帶輪結(jié)構(gòu)類型根據(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)3.2 計(jì)算轉(zhuǎn)速的計(jì)算(1)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj,由公式n=n得,主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速nj=93.8r/min,取95r/min。同理可得各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速:軸計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min71067033595(2)確定各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速:傳動(dòng)組c中,18/72只需計(jì)算z =18的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為95r/min;60/30只需計(jì)算z = 30的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為95r/min;傳動(dòng)組b計(jì)算z = 28的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為335r/min;傳動(dòng)組a應(yīng)計(jì)算z =31的齒輪,計(jì)算轉(zhuǎn)速為670r/min。3.3 齒輪模數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算(1)模數(shù)計(jì)算,一般同一變速組內(nèi)的齒輪取同一模數(shù),選取負(fù)荷最重的小齒輪,按簡(jiǎn)化的接觸疲勞強(qiáng)度公式進(jìn)行計(jì)算,即mj=16338可得各組的模數(shù),如表3-3所示。45號(hào)鋼整體淬火, 按接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)m 1軸由公式mj=16338可得mj=2.34mm,取m=2.5mm2軸由公式mj=16338可得mj=2.31mm,取m=2.5mm3軸由公式mj=16338可得mj=2.86mm,取m=3mm表3-3 模數(shù)組號(hào)基本組第一擴(kuò)大組第2擴(kuò)大組模數(shù) mm 2.52.53(2)基本組齒輪計(jì)算。 基本組齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表齒輪Z1Z1 Z2Z2齒數(shù)55393163分度圓直徑137.597.577.5157.5齒頂圓直徑142.5102.582.5162.5齒根圓直徑131.2591.2571.25151.25 齒寬18202018按基本組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB286HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB286HB,平均取240HB。計(jì)算如下: 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算: 接觸應(yīng)力驗(yàn)算公式為 彎曲應(yīng)力驗(yàn)算公式為: 式中 N-傳遞的額定功率(kW),這里取N為電動(dòng)機(jī)功率 -計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min). m-初算的齒輪模數(shù)(mm),; B-齒寬(mm); z-小齒輪齒數(shù); u-小齒輪齒數(shù)與大齒輪齒數(shù)之比 -壽命系數(shù); = -工作期限系數(shù); T-齒輪工作期限,這里取T=15000h.; -齒輪的最低轉(zhuǎn)速(r/min), -基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù),接觸載荷取=,彎曲載荷取= m-疲勞曲線指數(shù),接觸載荷取m=3;彎曲載荷取m=6; -轉(zhuǎn)速變化系數(shù),查【5】2上,取=0.60 -功率利用系數(shù),查【5】2上,取=0.78 -材料強(qiáng)化系數(shù),查【5】2上, =0.60 -工作狀況系數(shù),取=1.1 -動(dòng)載荷系數(shù),查【5】2上,取=1 -齒向載荷分布系數(shù),查【5】2上,=1 Y-齒形系數(shù),查【5】2上,Y=0.386;-許用接觸應(yīng)力(MPa),查【4】,表4-7,取=650 Mpa;-許用彎曲應(yīng)力(MPa),查【4】,表4-7,取=275 Mpa;根據(jù)上述公式,可求得及查取值可求得:=635 Mpa =78 Mpa(3)擴(kuò)大組齒輪計(jì)算。第一擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表齒輪Z3Z3 Z4Z4Z5Z5齒數(shù)424235492856分度圓直徑10510587.5122.570140齒頂圓直徑11011092.5127.575144齒根圓直徑98.7598.7581.25116.2563.75133.75 齒寬202020202020第二擴(kuò)大組齒輪幾何尺寸見(jiàn)下表 齒輪Z5Z5Z6Z6齒數(shù)60301872分度圓直徑1809054216齒頂圓直徑1869660222齒根圓直徑172.582.546.5208.5齒寬24242424按擴(kuò)大組最小齒輪計(jì)算。小齒輪用40Cr,調(diào)質(zhì)處理,硬度241HB286HB,平均取260HB,大齒輪用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度229HB286HB,平均取240HB。 同理根據(jù)基本組的計(jì)算,查文獻(xiàn)【6】,可得 =0.62, =0.77,=0.60,=1.1,=1,=1,m=3,=355;可求得:=619 Mpa =135Mpa 3.4 傳動(dòng)軸最小軸徑的初定由【5】式6,傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下式計(jì)算: d=1.64(mm) 或 d=91(mm)式中 d-傳動(dòng)軸直徑(mm) Tn-該軸傳遞的額定扭矩(N*mm) T=9550000; N-該軸傳遞的功率(KW) -該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 -該軸每米長(zhǎng)度的允許扭轉(zhuǎn)角,=。(6)傳動(dòng)軸的直徑估算: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)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-12。軸有鍵槽,軸和軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸,有鍵槽并且軸為空心軸.根據(jù)以上原則各軸的直徑取值: a.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算:(1)選擇軸的材料由文獻(xiàn)1中的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度,。(2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻(xiàn)1中式(11-2),并查表11-2,取C=115,則 =21.12 考慮有鍵槽和軸承,軸加大5%:所以取d=25mmb. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算:(1)選擇軸的材料由文獻(xiàn)1中的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度,。(2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻(xiàn)1中式(11-2),并查表11-2,取C=115,則 =25 考慮有鍵槽,軸加大5%:所以取最小d=30mmc. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算:(1)選擇軸的材料由文獻(xiàn)1中的表11-1和表11-3選用45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,硬度,。(2)按扭矩初算軸徑 根據(jù)文獻(xiàn)1中式(11-2),并查表11-2,取C=115,則 =28有鍵槽和軸承,軸加大5%:; 取d=30mm.根據(jù)以上計(jì)算各軸的直徑取值如下表示:軸軸軸軸最小軸徑值253030(7)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核計(jì)算:(1)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度:段:安裝圓錐滾子軸承, 段:安裝兩個(gè)個(gè)雙聯(lián)齒輪塊,同時(shí)利用軸肩定位軸承,由軸肩計(jì)算公式 所以?。欢危喊惭b圓錐滾子軸承,(2)軸的強(qiáng)度校核:軸的校核主要校核危險(xiǎn)截面已知軸齒輪6、齒輪8數(shù)據(jù)如下:求圓周力:;徑向力;軸承支反力:齒輪6對(duì)軸的支反力:齒輪8對(duì)軸的支反力:垂直面的彎矩:由以上計(jì)算可知危險(xiǎn)截面在軸的右端齒輪6處,跨距282mm;直徑為48mm段;軸承的支反力:水平面彎矩:合成彎矩:已知轉(zhuǎn)矩為:轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的剪力按脈動(dòng)循環(huán)變化,取截面C處的當(dāng)量彎矩:校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度則有該軸強(qiáng)度滿足要求。同理可知,按照此方法校核其他傳動(dòng)軸,經(jīng)檢驗(yàn),傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)均符合要求。轉(zhuǎn)矩圖4. 主軸設(shè)計(jì)計(jì)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(jī)床類型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑,參考表3-7選取。最大回轉(zhuǎn)直徑320mm車床,P=5.5KW查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)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(jī)床的主軸是空心的,為了不過(guò)多的削主軸剛度,一般應(yīng)保證d/D 0.7。取;經(jīng)計(jì)算選取內(nèi)孔直徑d=40mm。3.主軸前端伸長(zhǎng)量a:減小主軸前端伸長(zhǎng)量對(duì)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(jì)時(shí),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(zhǎng)度;取a=100mm。4.支撐跨距L: 最佳跨距;取值合理跨距;取值。5.主軸剛度校驗(yàn):機(jī)床在切削加工過(guò)程中,主軸的負(fù)荷較重,而允許的變形由很小,因此決定主軸結(jié)構(gòu)尺寸的主要因素是它的變形大小。對(duì)于普通機(jī)床的主軸,一般只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。通常能滿足剛度要求的主軸,也能滿足強(qiáng)度要求。只有重載荷的機(jī)床的主軸才進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于高速主軸,還要進(jìn)行臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算,以免發(fā)生共振。 一彎曲變形為主的機(jī)床主軸(如車床、銑床),需要進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算,以扭轉(zhuǎn)變形為主的機(jī)床(如鉆床),需要進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度驗(yàn)算。當(dāng)前主軸組件剛度驗(yàn)算方法較多,沒(méi)能統(tǒng)一,還屬近似計(jì)算,剛度的允許值也未做規(guī)定??紤]動(dòng)態(tài)因素的計(jì)算方法,如根據(jù)部產(chǎn)生切削顫動(dòng)條件來(lái)確定主軸組件剛度,計(jì)算較為復(fù)雜?,F(xiàn)在仍多用靜態(tài)計(jì)算法,計(jì)算簡(jiǎn)單,也較適用。主軸彎曲剛度的驗(yàn)算;驗(yàn)算內(nèi)容有兩項(xiàng):其一,驗(yàn)算主軸前支撐處的變形轉(zhuǎn)角,是否滿足軸承正常工作的要求;其二,驗(yàn)算主軸懸伸端處的變形位移y,是否滿足加工精度的要求。對(duì)于粗加工機(jī)床需要驗(yàn)算、y值;對(duì)于精加工或半精加工機(jī)床值需驗(yàn)算y值;對(duì)于可進(jìn)行粗加工由能進(jìn)行半精的機(jī)床(如臥式車床),需要驗(yàn)算值,同時(shí)還需要按不同加工條件驗(yàn)算y值。支撐主軸組件的剛度驗(yàn)算,可按兩支撐結(jié)構(gòu)近似計(jì)算。如前后支撐為緊支撐、中間支撐位松支撐,可舍棄中間支撐不計(jì)(因軸承間隙較大,主要起阻尼作用,對(duì)剛度影響較?。蝗羟爸兄挝痪o支撐、后支撐為松支撐時(shí),可將前中支距當(dāng)做兩支撐的之距計(jì)算,中后支撐段主軸不計(jì)。機(jī)床粗加工時(shí),主軸的變形最大,主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角有可能超過(guò)允許值,故應(yīng)驗(yàn)算此處的轉(zhuǎn)角。因主軸中(后)支撐的變形一般較小,故可不必計(jì)算。主軸在某一平面內(nèi)的受力情況如圖:在近似計(jì)算中可不計(jì)軸承變形的影響,則該平面內(nèi)主軸前支撐處的轉(zhuǎn)角用下式計(jì)算;切削力的作用點(diǎn)到主軸前支承支承的距離S=a+W,對(duì)于普通車床,W=0.4H,(H是車床中心高,設(shè)H=200mm)。 則: 當(dāng)量切削力的計(jì)算: 主軸慣性矩式中:因?yàn)?;所以可知主軸前支撐轉(zhuǎn)角滿足要求。第4章 摩擦離合器(多片式)的計(jì)算設(shè)計(jì)多片式摩擦離合器時(shí),首先根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)確定離合器的尺寸,如為軸裝式時(shí),外摩擦片的內(nèi)徑d應(yīng)比花鍵軸大26mm,內(nèi)摩擦片的外徑D的確定,直接影響離合器的徑向和軸向尺寸,甚至影響主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局,故應(yīng)合理選擇。摩擦片對(duì)數(shù)可按下式計(jì)算 Z2MnK/fbp式中 Mn摩擦離合器所傳遞的扭矩(Nmm); Mn955/9555.50.98/5601.28(Nmm); Nd電動(dòng)機(jī)的額定功率(kW); 安裝離合器的傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min); 從電動(dòng)機(jī)到離合器軸的傳動(dòng)效率; K安全系數(shù),一般取1.31.5; f摩擦片間的摩擦系數(shù),由于磨擦片為淬火鋼,查機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-15,取f=0.08; 摩擦片的平均直徑(mm); =(D+d)/267mm; b內(nèi)外摩擦片的接觸寬度(mm); b=(D-d)/2=23mm; 摩擦片的許用壓強(qiáng)(N/);1.11.001.000.760.836 基本許用壓強(qiáng)(MPa),查機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-15,取1.1; 速度修正系數(shù) n/6=2.5(m/s) 根據(jù)平均圓周速度查機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-16,取1.00; 接合次數(shù)修正系數(shù),查機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-17,取1.00; 摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù),查機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-18,取0.76。所以 Z2MnK/fbp21.281.4/(3.140.08230.83611 臥式車床反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率損耗確定,一般取0.40.4114.4 最后確定摩擦離合器的軸向壓緊力Q,可按下式計(jì)算:Q=b(N)1.13.14231.003.57式中各符號(hào)意義同前述。摩擦片的厚度一般取1、1.5、1.75、2(mm),內(nèi)外層分離時(shí)的最大間隙為0.20.4(mm),摩擦片的材料應(yīng)具有較高的耐磨性、摩擦系數(shù)大、耐高溫、抗膠合性好等特點(diǎn),常用10或15鋼,表面滲碳0.30.5(mm),淬火硬度達(dá)HRC5262。第5章 主要零部件的選擇 5.1電動(dòng)機(jī)的選擇轉(zhuǎn)速n1440r/min,功率P5.5kw選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 5.2 軸承的選擇I軸:與帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號(hào)7007C 另一安裝深溝球軸承6012II軸:對(duì)稱布置深溝球軸承6009III軸:后端安裝雙列角接觸球軸承代號(hào)7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號(hào)7010C中間布置角接觸球軸承代號(hào)7012C5.3變速操縱機(jī)構(gòu)的選擇選用左右擺動(dòng)的操縱桿使其通過(guò)桿的推力來(lái)控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。5.4 軸的校核(a) 主軸的前端部撓度(b) 主軸在前軸承處的傾角(c) 在安裝齒輪處的傾角E取為,由于小齒輪的傳動(dòng)力大,這里以小齒輪來(lái)進(jìn)行計(jì)算將其分解為垂直分力和水平分力由公式可得主軸載荷圖如下所示:由上圖可知如下數(shù)據(jù):a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm計(jì)算(在垂直平面),,計(jì)算(在水平面),,合成:5.5 軸承壽命校核由軸最小軸徑可取軸承為7008C角接觸球軸承,=3;P=XFr+YFaX=1,Y=0。對(duì)軸受力分析得:前支承的徑向力Fr=2642.32N。 由軸承壽命的計(jì)算公式:預(yù)期的使用壽命 L10h=15000hL10h=hL10h=15000h 軸承壽命滿足要求。第6章 主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件(傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動(dòng)器等)、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置,用一張展開(kāi)圖和若干張橫截面圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制,一0般只畫(huà)展開(kāi)圖。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的有關(guān)要求外,著重考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。精度方面的要求,剛度和抗震性的要求,傳動(dòng)效率要求,主軸前軸承處溫度和溫升的控制,結(jié)構(gòu)工藝性,操作方便、安全、可靠原則,遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn),由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過(guò)反復(fù)思考和多次修改。在正式畫(huà)圖前應(yīng)該先畫(huà)草圖。目的是:1 布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2 檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)干涉、碰撞或其他不合理的情況,以便及時(shí)改正。3 確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置,以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向,為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。6.2 展開(kāi)圖及其布置展開(kāi)圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序,假想將各軸沿其軸線剖開(kāi)并將這些剖切面平整展開(kāi)在同一個(gè)平面上。I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案,一是將兩級(jí)變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束,齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑,負(fù)責(zé)齒輪無(wú)法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上,左邊部分接通,得到一級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng),右邊接通得到三級(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案,通過(guò)空心軸中的拉桿來(lái)操縱離合器的結(jié)構(gòu)??偛贾脮r(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上,以免制動(dòng)扭矩太大,是制動(dòng)尺寸增大。齒輪在軸上布置很重要,關(guān)系到變速箱的軸向尺寸,減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。第7章 截面圖設(shè)計(jì) 7.1 截面圖內(nèi)容截面圖,又稱部視圖,主要用來(lái)表明主軸間的空間位置,并和展開(kāi)圖配合,把操縱機(jī)構(gòu)、制動(dòng)機(jī)構(gòu)以及潤(rùn)滑及有關(guān)機(jī)構(gòu),制動(dòng)機(jī)構(gòu)以及潤(rùn)滑等有關(guān)機(jī)構(gòu)、箱體、結(jié)構(gòu)和各連接關(guān)系等具體結(jié)構(gòu)完整表示出來(lái)。7.2 設(shè)計(jì)中的問(wèn)題各軸的位置安排,包括主軸,I軸和中間各種傳動(dòng)軸的合理安排和確定。設(shè)計(jì)院的剖視圖見(jiàn)圖7.1:圖7.1 剖視圖結(jié)束語(yǔ)1、本次課程設(shè)計(jì)是針對(duì)專業(yè)課程基礎(chǔ)知識(shí)的一次綜合性應(yīng)用設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)用了機(jī)械制圖、機(jī)械原理、工程力學(xué)等。2、本次課程設(shè)計(jì)充分應(yīng)用了以前所學(xué)習(xí)的知識(shí),并應(yīng)用這些知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題。3、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步掌握了一般設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)切入點(diǎn),同時(shí)對(duì)機(jī)械部件的傳動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力計(jì)算也提高了應(yīng)用各種資料和實(shí)際動(dòng)手的能力。4、本次課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步規(guī)范了制圖要求,掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。5、本次課程設(shè)計(jì)由于學(xué)習(xí)知識(shí)面的狹窄和對(duì)一些概念的理解不夠深刻,以及缺乏實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),使得設(shè)計(jì)黨中出現(xiàn)了許多不妥和錯(cuò)誤之處,誠(chéng)請(qǐng)老師給予指正和教導(dǎo)。參考文獻(xiàn)【1】、段鐵群 主編 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 科學(xué)出版社 第一版【2】、于惠力 主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 科學(xué)出版社 第一版【3】、戴 曙 主編 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社【4】、戴 曙 主編 金屬切削機(jī)床 機(jī)械工業(yè)出版社 第一版【4】、趙九江 主編 材料力學(xué) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 第一版【6】、鄭文經(jīng) 主編 機(jī)械原理 高等教育出版社 第七版【7】、于惠力 主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 科學(xué)出版社
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十二
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-
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