1、ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 裝 訂 線 ca6140ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè) 計(jì)計(jì) ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 裝 訂 線 摘要摘要 ca6140 車床作為主要的車削加工機(jī)床，廣泛的應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè) 中，適用于車削內(nèi)外圓柱面，圓錐面及其它旋轉(zhuǎn)面，車削各種公制、英 制、模數(shù)和徑節(jié)螺紋，并能進(jìn)行鉆孔，鉸孔和拉油槽等工作。床身寬于 一般車床，具有較高的剛度，導(dǎo)軌面經(jīng)中頻淬火，經(jīng)久耐用。機(jī)床主軸 孔徑大，操作靈便集中，溜板設(shè)有快移機(jī)構(gòu)。機(jī)床結(jié)構(gòu)剛度與傳動(dòng)剛度 均比較高，功率利用率也比較高，適于強(qiáng)力高速切削。其主軸箱是車床 的動(dòng)力源將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給機(jī)床主軸的基本環(huán)節(jié)

2、。本設(shè)計(jì)主要針對(duì) ca6140 機(jī)床的主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要有車床運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定、 傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定、主要設(shè)計(jì)零件的驗(yàn)算。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：ca6140 機(jī)床 主軸箱 零件: ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 裝 訂 線 abstract ca6140 lathe as a major turning processing machine, widely used in mechanical processing industry, suitable for cutting yuanzhumian inside taper surface and other rotation,

3、 face, cutting various metric, imperial, module and thread, and diameter drilling, reaming and heaming work. in general, lathe bed width with high stiffness, guide surface by frequency quenching and durable. spindle aperture, centralized operation spirit, has moved fast. machine structure stiffness

4、and stiffness are relatively high, transmission power utilization rate is high, suitable for high speed cutting power. it is the power source of the lathe spindle box will force and motion to the spindle of basic link. this design is mainly for the spindle box ca6140 machine design, design is the ma

5、in content of lathe movement parameters, transmission scheme and transmission system graph and the main design parts. keywords: ca6140 spindle box parts ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 裝 訂 線 目錄目錄 摘要.2 abstract.3 第一章 緒論.1 1.1 引言.1 1.2 車床的規(guī)格和用途.1 1.2.1 車床的規(guī)格.1 1.2.2 車床的用途.2 第二章 車床運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定.3 2.1 確定極限轉(zhuǎn)速.3 2.2 確定公比.3 2.

6、3 確定主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) z.3 第三章 傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定.4 3.1 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì).4 3.1.1 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖.4 3.1.2 選定電動(dòng)機(jī).5 3.1.3 分配總降速傳動(dòng)比.6 3.1.4 繪制轉(zhuǎn)速圖.7 3.2 傳動(dòng)路線圖.9 3.2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)可用傳動(dòng)路線表達(dá)式.9 3.2.2 車削米制螺紋時(shí)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線.9 3.2.3 加工螺紋時(shí)的傳動(dòng)路線表達(dá)式歸納總結(jié).9 第四章 主要設(shè)計(jì)零件的驗(yàn)算.11 4.1 主軸箱的箱體.11 4.2 確定齒輪齒數(shù).12 4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的 i 軸及軸上零件設(shè)計(jì).16 4.2.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算.16 4.2.2 離合器的選擇與計(jì)算.17 4.

7、2.3 齒輪的驗(yàn)算.19 4.2.4 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算.20 4.2.5 軸承疲勞強(qiáng)度校核.22 4.3.傳動(dòng)系統(tǒng)的軸及軸上零件設(shè)計(jì).23 4.3.1 齒輪的驗(yàn)算.23 4.3.2 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算.25 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 裝 訂 線 4.3.3 軸組件的剛度驗(yàn)算.27 4.4 傳動(dòng)系統(tǒng)的軸及軸上零件設(shè)計(jì).28 4.4.1 齒輪的驗(yàn)算.28 4.4.2 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算.31 4.4.3 軸組件的剛度驗(yàn)算.33 總結(jié).35 致謝.36 參考文獻(xiàn).37 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 1 頁 裝 訂 線 第一章第一章 緒論緒論 1.11.1 引言引言 車削加工是由車床、車

8、刀、車床夾具和工件共同構(gòu)成的車削工藝系 統(tǒng)中完成的。車床有許多不同的類型，如臥式車床、專用車床以及數(shù)控 車床等。 加工過程中，車床的主要作用是加工工藝系統(tǒng)提供必需的動(dòng)力，按 加工要求準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)，保證工件和刀具之間的正確位置。 臥式車床使用非常普遍，其軸以水平方式放置。ca6140 型臥式車床 是一種通用性強(qiáng)、工藝范圍廣泛的車床。ca6140 型普通車床的主要組成 部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、絲杠和床身。 主軸箱安裝在床身的左上端，內(nèi)裝主傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸部件。主軸的 端部可安裝卡盤，用以夾持工件，帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。主軸箱 又稱床頭箱，它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來

9、的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過一系列的變 速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速，同時(shí)主軸箱分出部 分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱。主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。主軸在 軸承上運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量，一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降 低，則機(jī)床的使用價(jià)值就會(huì)降低。 通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動(dòng)和變速 的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、 零件計(jì)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(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 和計(jì)算能力。 1.21.2 車床的規(guī)格和用途車床的規(guī)格和用途 1.2.11.2.1 車床的規(guī)格車

10、床的規(guī)格 ca6140 車床可以加工各種軸類、套筒類和盤類工作；車削米制、英 制、模數(shù)制、徑節(jié)制 4 種螺紋；還可以利用車床上的尾座進(jìn)行鉆孔、擴(kuò) 孔、套螺紋等。 數(shù)控車床是基于數(shù)字控制的，它與普通車床不同，因此數(shù)控車床機(jī) 械結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有以下特點(diǎn)： 由于大多數(shù)數(shù)控車床采用了高性能的主軸，因此，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化。 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 2 頁 裝 訂 線 為了適應(yīng)數(shù)控車床連續(xù)地自動(dòng)化加工，數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有較 高的動(dòng)態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較小。 更多地采用高效傳動(dòng)部件，如滾動(dòng)絲桿副等。cnc 裝置是數(shù)控車床 的核心，用于實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)字化的

11、零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)，數(shù) 據(jù)的變換，插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 1.2.21.2.2 車床的用途車床的用途 主軸三支撐均采用滾動(dòng)軸承；進(jìn)給系統(tǒng)用雙軸滑移共用齒輪機(jī)構(gòu)； 縱向與橫向進(jìn)給由十字手柄操縱，并附有快速電機(jī)。該機(jī)床剛性好、功 率大、操作方便。 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 3 頁 裝 訂 線 第二章第二章 車床運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定車床運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 2.12.1 確定極限轉(zhuǎn)確定極限轉(zhuǎn)速速 數(shù)控機(jī)床為取得與投資相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益，其工藝范圍寬，效率高。 與之適應(yīng)，主傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)有足夠的變速范圍、驅(qū)動(dòng)功率和較高的結(jié)構(gòu)性 能（主軸旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性等） 。本文將設(shè)計(jì)

12、一種主傳動(dòng)系統(tǒng)的 無級(jí)變速系統(tǒng)、自動(dòng)變速方法和主軸部件的結(jié)構(gòu)。這里以主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析。 本研究課題中，已知最低轉(zhuǎn)速 nmin為 37.5r/min, 主軸能實(shí)現(xiàn)的各 級(jí)轉(zhuǎn)速 n1，n2ninz 從小到大組成轉(zhuǎn)速數(shù)列。它多采用等比數(shù)列。 又已知級(jí)數(shù) z=18，公比 =1.26，所以最高轉(zhuǎn)速： min/190726 . 1 5 . 37 1181 minmax rnn z ）（）（ 轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍為：51 nmi xma n n rn 各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中查出。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表給出了以 =1.06 的從 110000 的數(shù)值，因 =1.26=1.064，從表中可以每隔 4 個(gè)數(shù)值取一

13、個(gè)數(shù)，得到轉(zhuǎn)速數(shù)列： 1900，1515，1200，953，756，600，476.5，378，300，238，189，15 0，119，94.5，75，59.5，47，37.5。 縱向進(jìn)給是一套獨(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。 為了保證進(jìn)給傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠 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)。 采用滾珠絲桿螺母副可以減少導(dǎo)軌間的摩擦阻力，便于工作臺(tái)實(shí)現(xiàn) 精確和微量移動(dòng)，且潤(rùn)滑方法簡(jiǎn)單。 2.22.2 確定公比確定公比 已選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為 1.26 2

14、.32.3 確定主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)確定主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) z z 給定設(shè)計(jì)課題的轉(zhuǎn)速級(jí)速 z=18 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 4 頁 裝 訂 線 第三章第三章 傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定 3.13.1 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 3.1.13.1.1 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)主要由主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈和縱向進(jìn)給傳動(dòng)鏈組成， 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下： 主軸部件是機(jī)床實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行件，其工作原理如下： 交流主軸電動(dòng)機(jī)通過帶輪 15 把運(yùn)動(dòng)傳給主軸 7。主軸有前后 2 個(gè)支 承。前支承由一個(gè)圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 11 和一對(duì)角接觸球軸承 10

15、組成，軸承 11 用來承受徑向載荷，兩個(gè)角接觸球軸承一個(gè)大口向外 （朝向主軸前端） ，另一個(gè)大口向里（朝向主軸后端） ，用來承受雙向的 軸向載荷和徑向載荷。前支承軸的間隙用螺母 8 來支撐。螺釘 12 用來 防止螺母 8 回松。主軸的后支承為圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 14，軸承間 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 5 頁 裝 訂 線 隙由螺母 1 和 6 來調(diào)整。螺釘 17 和 13 是防止螺母 1 和 6 回松的。主軸 的支承形式為前端定位，主軸受熱膨脹向后伸長(zhǎng)。前后支承所用圓錐孔 雙列圓柱滾子軸承的支承剛性好，允許的極限轉(zhuǎn)速高。前支承中的角接 觸球軸承能承受較大的軸向載荷，

16、且允許的極限轉(zhuǎn)速高。主軸所采用的 支承結(jié)構(gòu)適宜低速大載荷的需要。主軸的運(yùn)動(dòng)經(jīng)過同步帶輪 16 和 3 以 及同步帶 2 帶動(dòng)脈沖編碼器 4，使其與主軸同速運(yùn)轉(zhuǎn)。脈沖編碼器用螺 釘 5 固定在主軸箱體 9 上。 3.1.23.1.2 選定電動(dòng)機(jī)選定電動(dòng)機(jī) 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，ca6140 是中型車床，在典型重切削條件 下的用量，根據(jù)設(shè)計(jì)書表中推

17、薦的數(shù)值：取 p=7.5kw 一般金屬切削機(jī)床的驅(qū)動(dòng)，如無特殊性能要求，多采用 y 系列封閉 自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。y 系列電動(dòng)機(jī)高效、節(jié)能、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 大、噪聲低、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠。根據(jù)機(jī)床所需功率選擇 y160m- 4，其同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min，功率 7.5kw。 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 6 頁 裝 訂 線 3.1.33.1.3 分配總降速傳動(dòng)比分配總降速傳動(dòng)比 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

18、及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目： 級(jí)數(shù)為 z 的傳動(dòng)系統(tǒng)有若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有 z1、z2、z3個(gè)傳動(dòng)副。傳動(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) z 應(yīng)為 2 和 3 的因子: z=23 ab x 可以有幾種方案，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： 傳動(dòng)齒輪數(shù)目 2(3+3+2)+22+1=21 個(gè) 軸向尺寸 19b 傳動(dòng)軸數(shù)目 6 根 操縱機(jī)構(gòu) 兩個(gè)三聯(lián)滑移齒輪，一個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪 18 級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，可以安排成：332，233，或 323，在選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，要考慮到機(jī)床主軸變速箱

19、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。 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： z=18=313329 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)

20、大傳動(dòng)。 使用直齒輪傳動(dòng)，在降速時(shí)，為 防止被動(dòng)齒輪的直徑過大而使徑向 尺寸太大，常限制最小傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)副最小傳動(dòng)比，在升速時(shí)， 4 1 min u ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 7 頁 裝 訂 線 為防止產(chǎn)生過大的振動(dòng)和噪聲，常限制最大傳動(dòng)比，因此決定了2 min u 一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍 rmax=umax/nmin8。 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)極限傳動(dòng)比及指數(shù) x x，值為：值為： , x 極限傳動(dòng)比指數(shù) 1.26 x：umin= 1 x 1 4 6 值；umax=2x x 3 （x+）值

21、：umin=8x xx 9 正常連續(xù)的順序擴(kuò)大的傳動(dòng)（串聯(lián)式）的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式為： z=z11z2z1z3z1z2 即是： z=18=313329 3.1.43.1.4 繪制轉(zhuǎn)速圖繪制轉(zhuǎn)速圖 先按傳動(dòng)軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)格距 lg 畫出網(wǎng)格，用以繪制轉(zhuǎn)速 圖。在轉(zhuǎn)速圖上，先分配從電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速到主軸最低轉(zhuǎn)速的總降速比，在 串聯(lián)的雙軸傳動(dòng)間畫上 u(kk+1)min.再按結(jié)構(gòu)式的級(jí)比分配規(guī)律畫上 各變速組的傳動(dòng)比射線，從而確定了各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)速圖如下圖 所示： ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 8 頁 裝 訂 線 圖 3-1 ca6140 轉(zhuǎn)速圖 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

22、共 32 頁 第 9 頁 裝 訂 線 3.23.2 傳動(dòng)路線圖傳動(dòng)路線圖 3.2.13.2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)可用傳動(dòng)路線表達(dá)式傳動(dòng)系統(tǒng)可用傳動(dòng)路線表達(dá)式 傳動(dòng)路線表示如下： 圖 3-3 ca6140 傳動(dòng)路線表達(dá)式 3.2.23.2.2 車削米制螺紋時(shí)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線車削米制螺紋時(shí)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線 車削米制螺紋時(shí)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式： 圖 3-4 車削米制螺紋時(shí)傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)路線表達(dá)式 3.2.33.2.3 加工螺紋時(shí)的傳動(dòng)路線表達(dá)式歸納總結(jié)加工螺紋時(shí)的傳動(dòng)路線表達(dá)式歸納總結(jié) 加工螺紋時(shí)的傳動(dòng)路線表達(dá)式歸納總結(jié) ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 10 頁 裝 訂 線 圖 3-5

23、加工螺紋時(shí)的傳動(dòng)路線表達(dá)式歸納總結(jié) ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 11 頁 裝 訂 線 第四章第四章 主要設(shè)計(jì)零件的驗(yàn)算主要設(shè)計(jì)零件的驗(yàn)算 4.1 主軸箱的箱體主軸箱的箱體 主軸箱中有主軸、變速機(jī)構(gòu)，操縱機(jī)構(gòu)和潤(rùn)滑系統(tǒng)等。主軸箱除應(yīng) 保證運(yùn)動(dòng)參數(shù)外，還應(yīng)具有較高的傳動(dòng)效率，傳動(dòng)件具有足夠的強(qiáng)度或 剛度，噪聲較低，振動(dòng)要小，操作方便，具有良好的工藝性，便于檢修， 成本較低，防塵、防漏、外形美觀等。 箱體材料以中等強(qiáng)度的灰鑄鐵 ht150 及 ht200 為最廣泛,本設(shè)計(jì)選 用材料為 ht20-40.箱體鑄造時(shí)的最小壁厚根據(jù)其外形輪廓尺寸(長(zhǎng)寬 高),按下表選取. 長(zhǎng)寬高()

24、 3 mm 壁厚(mm) 500 500 300-800 500 50010-15 800 800 50012-20 由于箱體軸承孔的影響將使扭轉(zhuǎn)剛度下降 10%-20%，彎曲剛度下降 更多，為彌補(bǔ)開口削弱的剛度，常用凸臺(tái)和加強(qiáng)筋；并根據(jù)結(jié)構(gòu)需要適 當(dāng)增加壁厚。如中型車床的前支承壁一般取 25mm 左右，后支承壁取 22mm 左右，軸承孔處的凸臺(tái)應(yīng)滿足安裝調(diào)整軸承的需求。 箱體在主軸箱中起支承和定位的作用。ca6140 主軸箱中共有 15 根 軸，軸的定位要靠箱體上安裝空的位置來保證，因此，箱體上安裝空的 位置的確定很重要。本設(shè)計(jì)中各軸安裝孔的位置的確定主要考慮了齒輪 之間的嚙合及相互干涉的問

25、題，根據(jù)各對(duì)配合齒輪的中心距及變位系數(shù)， 并參考有關(guān)資料，箱體上軸安裝空的位置確定如下： 中心距(a)=1/2（d1+d2）+ym （式中 y 是中心距變動(dòng)系數(shù)） 中心距-=（56+38）/22.25=105.75mm 中心距-=（50+34）/22.25=94.5mm 中心距-=（30+34）/22.25=72mm 中心距-=（39+41）/22.25=90mm 中心距-=（50+50）/22.5=125mm 中心距-=（44+44）/22=88mm 中心距-=（26+58）/24=168mm 中心距-=（58+26）/22=84mm 中心距-=（58+58）/22=116mm ca6140

26、 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 12 頁 裝 訂 線 中心距-=（33+33）/22=66mm 中心距-=（25+33）/22=58mm 箱體在床身上的安裝方式，機(jī)床類型不同，其主軸變速箱的定位安裝方 式亦不同。有固定式、移動(dòng)式兩種。車床主軸箱為固定式變速箱，用箱 體底部平面與底部突起的兩個(gè)小垂直面定位，用螺釘和壓板固定。本主 軸箱箱體為一體式鑄造成型，留有安裝結(jié)構(gòu)，并對(duì)箱體的底部為安裝進(jìn) 行了相應(yīng)的調(diào)整。 體的顏色根據(jù)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)確定，并考慮機(jī)床實(shí)際使用地區(qū)人們 心理上對(duì)顏色的喜好及風(fēng)俗。 箱體中預(yù)留了潤(rùn)滑油路的安裝空間和安裝螺紋孔及油溝。 4.24.2 確定齒輪齒數(shù)確定齒輪齒數(shù)

27、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 u 和初步定出的傳動(dòng)齒輪副齒數(shù)和 sz，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： 不產(chǎn)生根切。一般去 zmin1820。 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 2mm，一般取 5mm 則 zmin6.5+，具體的尺寸可參考圖。 m t2 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

28、，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 34 個(gè)齒。 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。 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。 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) m 而確定 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 13 頁 裝 訂 線 的，具體的計(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=2.5mm，由轉(zhuǎn)速圖而

29、確定85 . 0 2 1 z z 1 2 2.551 127.5 2.560 150 dmz mm mm dmz mm mm 齒輪 1 與 2 之間的中心距： 12 1 2 127.5 150 2 138.75 dd a mm 軸與軸之間的距離： 取 m=2.5mm，由轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比見圖， 38 0.8 48 29 0.5 57 33 0.62 53 i i i 33 44 2.538 95 2.548 120 dmz mm mm dmz mm mm 齒輪 3 與 4 之間的中心距： 34 2 2 107.5 dd a mm 軸與軸之間的距離： 取 m=3.5mm，由轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比

30、 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 14 頁 裝 訂 線 54 1.6 34 25 0.4 63 39 0.8 49 i i i 99 1010 3.554 189 3.534 119 dmz mm mm dmz mm mm 齒輪 9 與 10 之間的中心距： 910 3 2 189 119 2 154 dd a mm 軸軸之間的中心距離： 取 m=3.5mm，由轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動(dòng)比 20 0.26 78 65 1.97 33 i i 1515 1616 3.520 70 3.578 273 dmz mm mm dmz mm mm 1516 4 2 70273 2 171.5

31、 dd a mm 主軸到脈沖軸的中心距： 取 m=3.5mm，傳動(dòng)比1i ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 15 頁 裝 訂 線 1919 2020 3.533 115.5 3.533 115.5 dmz mm mm dmz mm mm 1920 5 2 115.5 115.5 2 115.5 dd a mm 軸到反轉(zhuǎn)軸軸的中心距： 取 m=2.5mm，傳動(dòng)比1.47i 2121 2222 2.550 125 2.534 85 dmz mm mm dmz mm mm 2122 6 2 12585 2 105 dd a mm 由齒頂高 * * * 1 0.25, aa fa a

32、 hh hhcm h c 而取 可知： 齒頂高和齒跟高只與所取的模數(shù) m 有關(guān)。 可知取 m=2.5mm 時(shí)， * * 1 2.52.5 1 0.252.53.125 aa fa hh mmmmm hhcmmmmm 取 m=3.5mm 時(shí)： * * 1 3.53.5 1 0.253.54.375 aa fa hh mmmmm hhcmmmmm ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 16 頁 裝 訂 線 4.24.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的 i i 軸及軸上零件設(shè)計(jì)軸及軸上零件設(shè)計(jì) 4.2.14.2.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 普通 v 帶的選擇應(yīng)保證帶傳動(dòng)不打滑的前提下能傳遞

33、最大功率，同 時(shí)要有足夠的疲勞強(qiáng)度，以滿足一定的使用壽命。 1)確定計(jì)算功率 pc ,選擇膠帶型號(hào)： pc = kap 式中 p 額定功率（kw） ； ka 工作情況系數(shù)，此處取為 1.1。 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算得 pc = 8.3（kw） ，根據(jù)計(jì)算功率 pc 和小輪轉(zhuǎn)數(shù) n1, 即可從三角膠帶選型圖上選擇膠帶的型號(hào)。此次設(shè)計(jì)選擇的為 a 型膠帶。 2)選取帶輪節(jié)圓直徑、驗(yàn)算帶速： 小帶輪基準(zhǔn)直徑為 130mm，大帶輪基準(zhǔn)直徑為 230 mm； 1 d d 2 d d 驗(yàn)算帶速，一般應(yīng)使帶速 v 在 525m/s 的范圍內(nèi)。 ，符合設(shè)計(jì)要求。 smd n v/8 . 9 1000*60 1 1 3)

34、確定中心距 a、帶長(zhǎng) l、驗(yàn)算包角： 中心距過大回引起帶的顫動(dòng)，過小則單位時(shí)間內(nèi)帶的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 過多，疲勞壽命降低；包角 減小，帶的傳動(dòng)能力降低。一般按照下 式初定中心距 a0 0.75(d1+d2)a02(d1+d2),此次設(shè)計(jì)定為 1000mm。 由幾何關(guān)系按下式初定帶長(zhǎng) l0: (mm) 04 2)( )(5 . 0020 12 21 a dd ddal 按相關(guān)資料選擇與 l0 較接近的節(jié)線長(zhǎng)度 lp 按下式計(jì)算所需中心距： 2 0 0 ll aa p 考慮安裝、調(diào)整和補(bǔ)償初拉力的需要，中心距 a 的變動(dòng)范圍為： （a-0.015，a+0.03） p l p l 由以上計(jì)算得中心距 a

35、 = 223mm，帶長(zhǎng)為 2722.5mm，查表，取 2800mm 驗(yàn)算包角： ，符合設(shè)計(jì)要求. 120134 3 . 571800 12 a dd a ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 17 頁 裝 訂 線 4)計(jì)算膠帶的彎曲次數(shù) u ： u=s-140s-1 l mv1000 式中：m 帶輪的個(gè)數(shù)； 代入相關(guān)的數(shù)據(jù)計(jì)算得：u = 13.125s-140s-1，符合設(shè)計(jì)要 求。 5)確定三角膠帶的根數(shù) z：根據(jù)計(jì)算功率 pc 和許用功率，可求得膠 帶根數(shù) z，單根 v 帶的基本額定功率 pc,查表，取 2.28kw； 單根 v 帶的基本額定功率增量 11 1 (1) b u

36、 pk n k 彎曲影響系數(shù)，取 b k 3 1.03 10 傳動(dòng)比系數(shù)，取 1.12 u k 故； 1 0.16p 帶的根數(shù) 11 () d l p z pp k k 包角修正系數(shù)，查表，取 0.93； k 帶長(zhǎng)修正系數(shù)，查表，取 1.01； l k 故 1 12.1 3.89 (2.280.16) 0.93 1.01 z 圓整 z 取 4,即需用 4 根膠帶。 6) 確定初拉力 f0 和對(duì)軸的壓力 q： 單根帶初拉力 2 0 2.5 500(1) d a p fqv vz k q帶每米長(zhǎng)質(zhì)量，查表，取 0.10； 故58.23n 0 f 作用在軸上的壓力 q = 2 f0zsin=453.

37、98n。 2 1 4.2.2.2.2 離合器的選擇與計(jì)算離合器的選擇與計(jì)算 設(shè)計(jì)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。 確定摩擦片的徑向尺寸： 摩擦片的外徑尺寸受到外形輪廓的限制，內(nèi)徑又由安裝它的軸徑 d 來決定，而內(nèi)外徑的尺寸決定著內(nèi)外摩擦片的環(huán)形接觸面積的大小，直 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 18 頁 裝 訂 線 接影響離合器的結(jié)構(gòu)與性能。表示這一特性系數(shù) 是外片內(nèi)徑 d1 與內(nèi) 片外徑 d2 之

38、比，即 2 1 d d 一般外摩擦片的內(nèi)徑可?。篸1=d+(26)=84+6=90mm; 機(jī)床上采用的摩擦片 值可在 0.470.67 范圍內(nèi)，此處取 =0.5，則 內(nèi)摩擦片外徑=90/0.5=44mm。 mm d d180 5.0 90 1 2 按扭矩確定摩擦離合面的數(shù)目 z： zmvf kkkrsfp tk z 其中 t 為離合器的扭矩 t=955*104=955*104*11/800*0.98=1.28*nmm； j d n p 5 10 k安全系數(shù)，此處取為 1.4； p摩擦片許用比壓，取為 0.836mpa； f摩擦系數(shù)，查得 f=0.08； s內(nèi)外片環(huán)行接觸面積， （d22 d12

39、）=4841.2mm2; 4 s 誘導(dǎo)摩擦半徑，假設(shè)摩擦表面壓力均勻分布，則 f r mm dd dd rf 8 . 34 )(3 )( 2 1 2 2 3 1 3 2 ； kv速度修正系數(shù)，根據(jù)平均圓周速度查表取為 1.0； 結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)，查表為 1.0； m k 摩擦結(jié)合面數(shù)修正系數(shù)， 查表取為 0.76； z k 將以上數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得 z10.13 圓整為整偶數(shù) 11，離合器內(nèi) 外摩擦片總數(shù) i=z+1=12。 計(jì)算摩擦離合器的軸向壓力 q： q=spkv =3.57 5 10 摩擦片厚度 b = 1，1.5，1.75，2 毫米，一般隨摩擦面中徑增大而 加大。內(nèi)外片分離時(shí)的最小間

40、隙為（0.20.4）mm。 4.2.34.2.3 齒輪的驗(yàn)算齒輪的驗(yàn)算 驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪， ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 19 頁 裝 訂 線 進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng) 力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火 的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。 接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為 （mpa）（3-1） 123 j 12081 s j uk k k k n zmubn j 彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式為 （3-2） 5 123 w 2 2081 10 () s w j k k k k n mpa z

41、m byn 式中 n-齒輪傳遞功率（kw） ，n=； d n 1 60 t o nt km c t-齒輪在機(jī)床工作期限（）內(nèi)的總工作時(shí)間（h） ，對(duì)于中型 s t 機(jī)床的齒輪取=1500020000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可 s t 近似地認(rèn)為 t=/p，p 為變速組的傳動(dòng)副數(shù)； s t -齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）; 1 n -基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表（以下均參見機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) ） o c m疲勞曲線指數(shù)，查表； 速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表； n k 功率利用系數(shù)，查表； n k 材料強(qiáng)化系數(shù)，查表； q k 的極限值，見表，當(dāng)時(shí)，則取=； s k maxs k mins k s k maxs k

42、 s k maxs k 當(dāng)時(shí)，取=； s k mins k s k mins k 工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)，取=1.21.6； 1 k 1 k 動(dòng)載荷系數(shù)，查表； 2 k 齒向載荷分布系數(shù)，查表； 3 k y標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表； 許用接觸應(yīng)力（mpa）,查表； j 許用彎曲應(yīng)力（mpa） ，查表。 w 如果驗(yàn)算結(jié)果或不合格時(shí)，可以改變初算時(shí)選定的材料或熱處 j w 理方法，如仍不滿足時(shí)，就得采取調(diào)整齒寬或重新選擇齒數(shù)及模數(shù)等措 施。 i 軸上的齒輪采用整淬的方式進(jìn)行熱處理 傳至 i 軸時(shí)的最大轉(zhuǎn)速為： ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 20 頁 裝 訂 線 1 13

43、0 820 /min 230 d nnr 130 0.980.511 230 n=5.625kw d n 820 /min j nnr 3 在離合器兩齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為 502.25，且齒寬為 b=12mm u=1.05 =1250mp j 3 2081 10(1.05 1) 1.2 1.31.04 3.72 5.625 1018.15 50 2.251.05 12 820 mp j 符合強(qiáng)度要求。 驗(yàn)算 562.25 的齒輪： =1250mp j 3 2081 10(1.05 1) 1.2 11.04 3.72 5.625 910 56 2.251.05 12 820 mp j 符合強(qiáng)度

44、要求 圖 4-3 i 軸的齒輪 4.2.44.2.4 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算傳動(dòng)軸的驗(yàn)算 對(duì)于傳動(dòng)軸，除重載軸外，一般無須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行剛度驗(yàn) 算。軸的抗彎斷面慣性矩（） 4 mm 42 4 ()() () 64 db n dddd imm ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 21 頁 裝 訂 線 = 42 44 32.26 8 (3832.2) (3832.2) 7.42 10 64 mm 式中 d花鍵軸的小徑（mm） ； i花軸的大徑（mm） ； b、n花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)； 傳動(dòng)軸上彎曲載荷的計(jì)算，一般由危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩求得： = 4 j n 955 10(n mm) n m

45、 扭 44 5.625 955 106.55 10 820 n mm 式中 n該軸傳遞的最大功率（kw）; 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min） 。 j n 傳動(dòng)軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、 徑向力，齒輪的圓周力 4 3 22 6.55 10 2.34 10 n d56 t m p 扭 式中 d齒輪節(jié)圓直徑（mm）,d=mz。 齒輪的徑向力： r p ()/cos () rt pp tgn 式中 為齒輪的嚙合角，20； 齒面摩擦角，；5.72 齒輪的螺旋角；0 故n 3 0.51.17 10 rt pp 花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗(yàn)算 花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為： max 22 8

46、 ,() () n jyjy m mpa ddlnk 式中 花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（） ； maxn mn mm d、d花鍵軸的大徑和小徑（mm） ； l花鍵工作長(zhǎng)度； n花鍵鍵數(shù)； k載荷分布不均勻系數(shù)，k=0.70.8； 4 22 8 6.55 10 3.620() (3832.2 ) 85 6 0.7 jyjy mpampa 故此花鍵軸校核合格 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 22 頁 裝 訂 線 圖 4-4 花鍵軸 4.2.54.2.5 軸承疲勞強(qiáng)度校核軸承疲勞強(qiáng)度校核 機(jī)床傳動(dòng)軸用滾動(dòng)軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞 驗(yàn)算。其額定壽命的計(jì)算公式為： h l

47、j h jfnn n n j 500() ( ) c f cf k k klpc(n) f lh c th1000015000 n h fn cf lth f k klp 或按計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： 式中 額定壽命（); 計(jì)算動(dòng)載荷; 工作期限（), 對(duì)一般機(jī)床取小時(shí)。 c滾動(dòng)軸承的額定負(fù)載（n）,根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查取，單位 用（kgf）應(yīng)換算成（n） ； 速度系數(shù)， 為滾動(dòng)軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/mm） n f 100 3 n i f n i n 壽命系數(shù)， n f 500 n n l f n l 等于軸承的工作期限； 壽命系數(shù)，對(duì)球軸承 =3，對(duì)滾子軸承 =； 10 3 工作情況系數(shù)，對(duì)

48、輕度沖擊和振動(dòng)的機(jī)床（車床、銑床、鉆床、 f f 磨床等多數(shù)機(jī)床） ，；1.11.3 f f 功率利用系數(shù)，查表； n k 速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表； n k 齒輪輪換工作系數(shù)，查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) ； l k ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 23 頁 裝 訂 線 p當(dāng)量動(dòng)載荷，按機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 。 1 24863 n lht 2 32003 n lht 3 19852 n lht 故軸承校核合格 4.3.4.3.傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的軸及軸上零件設(shè)計(jì)軸及軸上零件設(shè)計(jì) 4.3.14.3.1 齒輪的驗(yàn)算齒輪的驗(yàn)算 驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的齒數(shù)最小的齒輪， 進(jìn)行接觸應(yīng)力和彎曲

49、應(yīng)力驗(yàn)算。一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸應(yīng) 力，對(duì)低速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。 對(duì)硬齒面、軟齒芯滲碳淬火的齒輪，一定要驗(yàn)算齒根彎曲應(yīng)力。 接觸應(yīng)力的驗(yàn)算公式為 （mpa）（3-1） 123 j 12081 s j uk k k k n zmubn j 彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式為 （3-2） 5 123 w 2 2081 10 () s w j k k k k n mpa zm byn 式中 n-齒輪傳遞功率（kw） ，n=； d n -電動(dòng)機(jī)額定功率（kw） ； d n -從電動(dòng)機(jī)到所計(jì)算的齒輪的機(jī)械效率； -齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）; j n m-初算的齒輪模數(shù)（mm）; b-齒寬（mm）

50、 z-小齒輪齒數(shù)； u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，u1， “+”號(hào)用于外嚙合， “-”號(hào)用于內(nèi)嚙合； -壽命系數(shù)： s k stnnq kk k k k -工作期限系數(shù)： t k 1 60 t o nt km c t-齒輪在機(jī)床工作期限（）內(nèi)的總工作時(shí)間（h） ，對(duì)于中型 s t 機(jī)床的齒輪取=1500020000h，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間 s t ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 24 頁 裝 訂 線 可近似地認(rèn)為 t=/p，p 為變速組的傳動(dòng)副數(shù)； s t -齒輪的最低轉(zhuǎn)速（r/min）; 1 n -基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)；查表（以下均參見機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo) ） o c m疲勞曲線指

51、數(shù)，查表； 速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表； n k 功率利用系數(shù)，查表； n k 材料強(qiáng)化系數(shù)，查表； q k 的極限值，見表，當(dāng)時(shí)，則取 s k maxs k mins k s k maxs k =；當(dāng)時(shí)，取=； s k maxs k s k mins k s k mins k 工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)，取=1.21.6； 1 k 1 k 動(dòng)載荷系數(shù)，查表； 2 k 齒向載荷分布系數(shù)，查表； 3 k y標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒形系數(shù)，查表； 許用接觸應(yīng)力（mpa）,查表； j 許用彎曲應(yīng)力（mpa） ，查表。 w 如果驗(yàn)算結(jié)果或不合格時(shí)，可以改變初算時(shí)選定的材料或 j w 熱處理方法，如仍不滿足時(shí)，就得采取調(diào)

52、整齒寬或重新選擇齒數(shù)及 模數(shù)等措施。 軸上的雙聯(lián)滑移齒輪采用整淬的方式進(jìn)行熱處理 傳至軸時(shí)的最大轉(zhuǎn)速為： 13056 14501207.78 /min 23038 nr 3 6 13056 0.98 0.990.769 23038 m=2.25 n=5.77kw d n 1207.78 /min j nnr 3 在雙聯(lián)滑移齒輪中齒數(shù)最少的齒輪為 382.25，且齒寬為 b=14mm u=1.05 =1250mp j 3 2081 10(1.05 1) 1.2 1.31.04 3.72 5.42 1195.82 38 2.251.05 14 1207.78 mp j 故雙聯(lián)滑移齒輪符合標(biāo)準(zhǔn) 驗(yàn)算

53、 392.25 的齒輪： ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 25 頁 裝 訂 線 392.25 齒輪采用整淬 1207.78 /min j nnr 3 7 13056 0.98 0.990.761 23038 n=5.71kw b=14mm u=1 d n =1250mp j 3 2081 10(1 1) 1.2 11.04 3.72 5.71 1027.94 39 2.25114 1207.78 mp j 故此齒輪合格 驗(yàn)算 222.25 的齒輪： 222.25 齒輪采用整淬 1207.78 /min j nnr 3 72 1305639 0.98 0.990.970.68

54、0 2303841 n=5.1kw b=14mm u=4 d n =1250mp j 3 2081 10(4 1) 1.2 11.04 3.72 5.1 927.49 22 2.254 14 1207.78 mp j 故此齒輪合格 驗(yàn)算 302.25 齒輪： 302.25 齒輪采用整淬 1207.78 /min j nnr 3 7 13056 0.98 0.990.680 23038 n=5.1kw b=14mm u=1 d n =1250mp j 3 2081 10(1 1) 1.2 11.04 3.72 5.1 1131.24 30 2.25114 1207.78 mp j 故此齒輪合格

55、4.3.24.3.2 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算傳動(dòng)軸的驗(yàn)算 對(duì)于傳動(dòng)軸，除重載軸外，一般無須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行剛度驗(yàn) 算。軸的抗彎斷面慣性矩（） 4 mm 42 4 ()() () 64 db n dddd imm = 42 44 326 8 (3632) (3632) 6.534 10 64 mm 式中 d花鍵軸的小徑（mm） ； i花軸的大徑（mm） ； b、n花鍵軸鍵寬，鍵數(shù)； 傳動(dòng)軸上彎曲載荷的計(jì)算，一般由危險(xiǎn)斷面上的最大扭矩求得： ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 26 頁 裝 訂 線 = 4 j n 955 10(n mm) n m 扭 44 5.42 955 104.51

56、 10 1148.86 n mm 式中 n該軸傳遞的最大功率（kw）; 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min） 。 j n 傳動(dòng)軸上的彎矩載荷有輸入扭矩齒輪和輸出扭矩齒輪的圓周力、 徑向力，齒輪的圓周力： t p 4 3 22 4.51 10 n1.804 10 n d50 t m p 扭 （） 式中 d齒輪節(jié)圓直徑（mm）,d=mz。 齒輪的徑向力： r p ()/cos ()902 rt pp tgnn 式中 為齒輪的嚙合角； 齒面摩擦角； 齒輪的螺旋角； =27.86mm 22 () 0.1 mt dmm 符合校驗(yàn)條件 花鍵軸鍵側(cè)擠壓應(yīng)力的驗(yàn)算 花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為： max 22 8 ,

57、() () n jyjy m mpa ddlnk 式中 花鍵傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（） ； maxn mn mm d、d花鍵軸的大徑和小徑（mm） ； l花鍵工作長(zhǎng)度； n花鍵鍵數(shù)； k載荷分布不均勻系數(shù)，k=0.70.8； 4 22 8 4.51 10 2.0420() (3632 ) 116 8 0.7 jyjy mpampa 故此花鍵軸校核合格 ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 27 頁 裝 訂 線 圖 4-5 花鍵軸 4.3.34.3.3 軸組件的剛度驗(yàn)算軸組件的剛度驗(yàn)算 兩支撐主軸組件的合理跨距 主軸組件的跨距對(duì)其剛度的影響很大，在繪制主軸組件的結(jié)構(gòu)草圖 后，可以對(duì)合理跨距

58、 l。進(jìn)行計(jì)算，以便修改草圖，當(dāng)跨距遠(yuǎn)大于 l。 時(shí)，應(yīng)考慮采用三支撐結(jié)構(gòu)。 機(jī)床設(shè)計(jì)的教科書中的主軸組件柔度方程系在主軸端部 c 點(diǎn)家 在時(shí)主軸和軸承兩相柔度的迭加，其極值方程為： 3 66 10 ob o bba eilcei l c ccc 式中 l。合理跨距； c 主軸懸伸梁； 后前支撐軸承剛度 a c b c 該一元三次方程求解可得為一實(shí)根： 3 3 2 12 (1)() 12 () (1) (1) b o ba b b a ob a cei lmm cc ei cmm c c c lc cc 并且 機(jī)床傳動(dòng)軸用滾動(dòng)軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲 勞驗(yàn)算。其額定壽命的計(jì)算公

59、式為： h l ca6140 車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 共 32 頁 第 28 頁 裝 訂 線 j h jfnn n n j 500() ( ) c f cf k k klpc(n) f lh c th1000015000 n h fn cf lth f k klp 或按計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算： 式中 額定壽命（); 計(jì)算動(dòng)載荷; 工作期限（), 對(duì)一般機(jī)床取小時(shí)。 c滾動(dòng)軸承的額定負(fù)載（n）,根據(jù)軸承手冊(cè)或機(jī)床設(shè)計(jì)手 冊(cè)查取，單位用（kgf）應(yīng)換算成（n） ； 速度系數(shù)， 為滾動(dòng)軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/mm） n f 100 3 n i f n i n 壽命系數(shù)， n f 500 n n l f

60、n l 等于軸承的工作期限； 壽命系數(shù)，對(duì)球軸承 =3，對(duì)滾子軸承 =； 10 3 工作情況系數(shù)，對(duì)輕度沖擊和振動(dòng)的機(jī)床（車床、銑床、鉆床、 f f 磨床等多數(shù)機(jī)床） ，；1.11.3 f f 功率利用系數(shù)，查表 33； n k 速度轉(zhuǎn)化系數(shù)，查表 32； n k 齒輪輪換工作系數(shù)，查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) ； l k p當(dāng)量動(dòng)載荷，按機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) 。 1 24863 n lht 2 32003 n lht 3 19852 n lht 故軸承校核合格 4.44.4 傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)的軸及軸上零件設(shè)計(jì)軸及軸上零件設(shè)計(jì) 4.4.14.4.1 齒輪的驗(yàn)算齒輪的驗(yàn)算 驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大的