镗床主轴箱设计

1摘 要镗床是机械零件切削加工的常用机床，镗 刀 旋 转 为 主 运 动 ， 镗 刀 或 工 件的 移 动 为 进 给 运 动 ， 它 主 要 用 于 加 工 高 精 度 孔 或 一 次 定 位 完 成 多 个 孔 的 精加 工 。本 文 在 介 绍 了 T611 镗 床 的 主 要 作 用 和 应 用 现 状 后 ， 对 镗 床 总 体 布 局进 行 了 设 计 ， 确 定 了 原 动 机 为 电 动 机 ， 传 动 方 案 采 用 V 带 加 齿 轮 传 动 的方 案 ， 进 而 重 点 设 计 了 主 传 动 系 统 ， 对 V 带 传 动 齿 轮 传 动 和 轴 进 行 了 参数 计 算 和 结 构 设 计 ， 校 核 了 轴 、 轴 承 、 键 的 安 全 系 数 ， 设 计 了 其 它 附 件 结构 ， 最 后 做 出 主 轴 箱 装 配 图 和 零 件 图 。本设计的计算和绘图都用到了相关专业软件，用本文的方法，具有设计快捷、方便等特点。研究结果对提高设计的速度、质量具有重要意义。关键词：镗床，齿轮传动，传动比，主轴箱2目 录第 1 章 绪 论1.1 概述1.2 镗床基本概念1.3 国内外的发展现状1.4 本课题研究内容及意义第 2 章 总体设计与原动机选择1.1 电动机确定1.2 总体布局第 3 章 传动系统设计3.1 拟定结构3.2 分配传动比3.3 绘制转速图3.4 齿轮齿数确定3.5 带传动设计3.6 验算主轴转速误差3.7 绘制传动系统图第 4 章 结构参数设计4.1 齿轮传动设计4.2 确定主轴支撑轴颈尺寸4.3 传动轴设计4.4 滚动轴承的寿命计算第 5 章 附件设计5.1 齿轮块设计5.2 轴承选择5.3 操作机构设计5.4 润滑系统设计5.5 密封装置第 6 章 校核6.1 验算轴弯曲刚度6.2 花键键侧挤压应力计算6.3 滚动轴承验算3结论致谢参考文献4第 1 章 绪 论1.1 概述在 科 技 飞 速 发 展 的 今 天 , 科 学 技 术 日 新 月 异 ， 工 业 生 产 不 断 进 步 ， 市场 对 产 品 的 质 量 和 生 产 效 率 提 出 了 越 来 越 高 的 要 求 ， 任 何 一 个 具 备 完 整 工业 体 系 的 国 家 ， 都 会 有 相 当 数 量 的 制 造 业 ， 如 汽 车 、 机 车 、 电 力 、 船 舶 、航 空 航 天 、 冶 金 矿 山 、 石 油 化 工 、 机 床 工 具 、 通 信 、 轻 工 、 建 材 、 家 电 、食 品 、 仪 器 、 仪 表 等 。 上 述 这 些 部 门 大 多 与 机 械 工 业 有 关 ， 有 的 是 实 质 上就 是 机 械 工 业 ， 它 们 都 是 用 机 械 设 备 制 造 各 种 各 样 的 产 品 。 所 以 说 机 械 工业 是 国 民 经 济 的 装 备 部 ， 是 国 民 经 济 的 先 导 ， 是 国 家 重 要 的 基 础 工 业 。 如果 一 个 国 家 的 机 械 工 业 水 平 不 高 ， 它 生 产 的 产 品 在 国 际 市 场 上 是 很 难 有 竞争 力 的 ， 也 是 很 难 立 于 世 界 民 族 之 林 的 ！ 美 国 是 世 界 工 业 强 国 ， 70 年 代美 国 曾 认 为 制 造 业 是 “夕 阳 工 业 ”， 经 济 重 心 应 由 制 造 业 转 向 高 科 技 产 业及 服 务 业 等 第 三 产 业 。 科 研 重 理 论 成 果 ， 不 重 视 实 际 应 用 ， 政 府 不 支 持 产业 技 术 ， 使 美 国 制 造 业 产 生 衰 退 。 而 同 期 日 本 重 视 制 造 技 术 ， 重 视 高 素 质人 才 的 培 养 ， 注 重 将 高 科 技 成 果 应 用 于 制 造 业 ， 加 之 严 密 的 社 会 组 织 ， 很快 把 原 来 美 国 占 绝 对 优 势 的 产 业 如 汽 车 、 照 相 机 、 家 电 、 机 床 、 复 印 机 、半 导 体 等 变 成 自 己 的 主 导 产 业 ， 占 领 了 世 界 市 场 。 这 很 快 引 起 了 美 国 政 界 、科 技 界 、 企 业 界 有 识 之 士 的 关 注 。 为 此 ， 80 年 代 后 期 ， 美 国 政 府 和 企 业迅 速 组 织 调 查 ， MIT 在 调 查 报 告 中 指 出 ： “一 个 国 家 要 想 生 活 的 好 ， 必须 生 产 的 好 。 振 兴 经 济 的 出 路 在 于 振 兴 制 造 业 ”， 当 前 国 际 间 “经 济 的竞 争 归 根 到 底 是 制 造 技 术 和 制 造 能 力 的 竞 争 ”。镗 床 是 一 种 主 要 用 镗 刀 在 工 件 上 加 工 孔 的 机 床 。 通 常 用 于 加 工 尺 寸 较大 、 精 度 要 求 较 高 的 孔 ， 特 别 是 分 布 在 不 同 表 面 上 、 孔 距 和 位 置 精 度 要 求较 高 的 孔 ， 如 各 种 箱 体 、 汽 车 发 动 机 缸 体 等 零 件 上 的 孔 。 所 以 对 其 进 行 合理 设 计 ， 其 意 义 十 分 重 大 。机械制造业为社会生产产品的同时，也产生了大量的工业废液、废气、固体废气物等污染。随着全社会保健意识的增长，企业家和技术人员也都意识到，若在延伸用这种粗放式的机械制造模式，将不利于整个行业和社会的可持续法展，因此急需探索符合环保要求的节能、降耗、少污染的绿色机械制造模式，采取相应的绿色模式，适应社会发展的要求。绿色制造是庞大的系统工程是一个综合考虑环境影响和资源消耗的制造技术。它着眼在产品的5制造过程中，对环境的负面影响最小，与环境协调发展，促进企业经济效益和社会效益共同提高的制造模式。目前机械制造工业存在的主要问题有：（1）废旧或闲置设备回收和再利用率较低；（2）能源和原材料的浪费现象十分严重；（3）环境保护意识在机制工业厂家头脑中还比较淡薄尤其是一些中小企业对环境的污染还比较严重；（4）产品的回收利用率很低。近几年开始开发的绿色制造，正是针对以上这些现象，提出综合考虑环境因素和资源利用效率的现代制造模式。传统制造和绿色制造的最大区别就是传统制造只是根据市场信息设计生产和销售产品，而其余就考虑得较少。绿色制造则通过绿色生产过程（绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理）生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少对环境的负面影响，同时原材料和能源的利用效率能达到最高。目前已经颁布的 ISO9000 系列国际质量标准和 ISO14000 国际环保标准更为绿色制造提供了广阔的应用空间。（一）低物耗的绿色制造技术原材料（尤其是一些不可再生的金属材料）大量消耗，将不利于全社会的可持续发展，因此，机械工业应积极推广资源消耗少的绿色技术，也就是在机械制造中，优化工艺方案，采用先进的加工技术，可采取以下绿色工艺技术。1、绿色材料：绿色设计与制造所选择的材料既要有良好的适用性能，又要与环境有较好的协调性。为此，可改善机械产品的功能，简化结构，减少所用材料的种类；选用易加工的材料，低耗能、少污染的材料，可回收再利用的材料。2、少无切削：随着新技术、新工艺的发展、精铸、冷挤压等成型技术和工程塑料在机械制造中的应用日趋成熟，从近似成形向净成形仿形发展。有些成形件不需要机械加工，就可直接使用，不仅可以节约毛坯制造时的能耗、物耗，也大大减少了产品的制造周期和生产费用。3、节水制造技术：水是宝贵的资源在机械制造中起着重要作用。但由于我国北方缺水，从绿色可持续发展的角度，应积极探讨节水制造的新工艺。干式切削就是一例，它可消除在机加工时使用切削液所带来的负面效应，是理性的机械加工绿色工艺。它的应用不局限于铸铁的干铣削，也可扩展到机6加工的其它方面，但要有其特定的边界条件，如要求刀具具有较高的耐热性、耐磨性和良好的化学稳定性，机床则要求高速切削，有冷风、吸尘等装置。4、减少加工余量：若机件的毛坯粗糙，机加工余量较大，不仅消耗较多的原材料，而且生产效率低下。因此，有条件的地区可组织专业化毛坯制造，提高毛坯精度；另一方面，采用先进的制造技术，如高速切削，随着切削速度的提高，则切削力下降，且加工时间短，工件变形小，以保证加工质量5、新型刀具材料：减少刀具，尤其是复杂、贵重刀具材料的磨耗是降低材料消耗的另一重要途径，对此可采用新型刀具材料，发展涂层刀具。6、回收利用：绿色设计与制造，非常看重机械产品废弃后回收利用，它使传统的物料运行模式从开放式变为部分闭环式。（二）低能耗的绿色制造技术机械制造企业在生产机械设备时，需要大量钢铁、电力、煤炭和有色金属等资源，随着地球上矿物资源的减少和近期国际市场石油的不断波动，节能降耗已经是不争的事实，对此可采取以下绿色技术。1、技术节能：加强技术改造，提高能源利用率，如采用节能型电机、风扇，淘汰能耗大的老式设备。2、工艺节能：改变原来能耗大的机械加工工艺，采用先进的节能新工艺和绿色新工装。3、管理节能：加强能源管理及时调整设备负荷，消除滴、漏、跑、冒等浪费现象，避免设备空车运转和机电设备长期处于待电状态。4、适度利用新能源：可再生利用、无污染的新能源是能源发展的一个重要方向。如把太阳能聚焦，可以得到利用辐射加工的高能量光速。太阳能、天然气、风扇、地热能等新型洁净的能源还有待于进一步开发。5、绿色设备：机械制造装备将向着低能耗，与环境相协调的绿色设备方向发展，现在已出现了干式切削加工机床、强冷风磨削机床等。绿色化设备减少了机床材料的用量，优化了机床结构，提高了机床性能，不使用对人和生产环境有害的工作介质。（三）废弃物少的绿色制造技术机械制造目前多是采用材料去除的加工方式，产生大量的切屑、废品等废弃物，既浪费了资源，有污染了环境，对此可采取以下绿色技术。1、切削液的回收再利用：已使用过的废乳化液中，一般含油，此外还含有 S,P 等化学添加剂，如直接排放或燃烧，则将造成严重的环境污染，7绿色制造对切削液的使用、回收利用或再生非常重视。2、磨屑二次资源利用：在磨削中，磨屑的处理有些困难，若采用干式磨削，磨削处理则较为方便，由于 CBN 砂轮的磨削比较高，磨屑中很少有砂轮的微粒，磨屑纯度很高，可通过一定的装置，搜集被加工材料的磨粒，作二次资源利用。一台机器的全生命周期要经历设计、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、包装、使用和维修、报废回收等阶段，每一个阶段都与环境保护紧密相连，都有可能造成环境污染。因 此 ， 产 品 在 设 计 阶 段 就 要 考 虑 绿 色 制 造 的 要 求 ， 尽 量 设 计 出 合 理 的结 构 ， 保 证 加 工 制 造 简 单 方 便 。1.2 镗床的基本概念及分类镗 床 系 指 主 要 用 镗 刀 在 工 件 上 加 工 已 有 预 制 孔 的 机 床 。 通 常 ， 镗 刀 旋转 为 主 运 动 ， 镗 刀 或 工 件 的 移 动 为 进 给 运 动 。 它 的 加 工 精 度 和 表 面 质 量 要高 于 钻 床 。 镗 床 是 大 型 箱 体 零 件 加 工 的 主 要 设 备 ， 用 于 加 工 高 精 度 孔 或一 次 定 位 完 成 多 个 孔 的 精 加 工 ， 此 外 还 可 以 从 事 与 孔 精 加 工 有 关 的 其 他 加工 面 的 加 工 。加 工 特 点 ： 加 工 过 程 中 工 件 不 动 ， 让 刀 具 移 动 ， 将 刀 具 中 心 对 正 孔 中心 ， 并 使 刀 具 转 动 (主 运 动 )。按 结 构 和 被 加 工 对 象 分(1)卧 式 镗 床 ： 镗 轴 水 平 布 置 并 做 轴 向 进 给 ， 主 轴 箱 沿 前 立 柱 导 轨垂 直 移 动 ， 工 作 台 做 纵 向 或 横 向 移 动 ， 进 行 镗 削 加 工 。 这 种 机 床 应 用 广 泛且 比 较 经 济 ， 它 主 要 用 于 箱 体 (或 支 架 )类 零 件 的 孔 加 工 及 其 与 孔 有 关 的 其他 加 工 面 加 工 。(2)坐 标 镗 床 ： 具 有 精 密 坐 标 定 位 装 置 的 镗 床 ， 它 主 要 用 于 镗 削 尺寸 、 形 状 、 特 别 是 位 置 精 度 要 求 较 高 的 孔 系 ， 也 可 用 于 精 密 坐 标 测 量 、 样板 划 线 、 刻 度 等 工 作 。(3)精 镗 床 ： 用 金 刚 石 或 硬 质 合 金 等 刀 具 ， 进 行 精 密 镗 孔 的 镗 床 。(4)深 孔 镗 床 ： 用 于 镗 削 深 孔 的 镗 床 。(5)落 地 镗 床 ： 工 件 安 置 在 落 地 工 作 台 上 ， 立 柱 沿 床 身 纵 向 或 横 向运 动 。 用 于 加 工 大 型 工 件 。此 外 还 有 能 进 行 铣 削 的 铣 镗 床 ， 或 进 行 钻 削 的 深 孔 钻 镗 床 。81.3 国内外的发展现状国外现状：德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。特别讲究“实际”与“ 实效”，坚持“以人为本” ，师徒相传，不断提高人员素质。在发展大量大批生产自动化的基础上，于 1956 年研制出第一台数控机床后，一直坚持实事求是，讲求科学精神，不断稳步前进。德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。企业与大学科研部门紧密合作，对用户产品、加工工艺、机床布局结构、数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统和 Heidenhain 公司之精密光栅，均为世界闻名，竞相采用。国内现状：在产品开发上，国内支柱企业重点放在数控机床上，年生产机床台数和数控机床所占比例逐年上升。据不完全统计，2004 年钻镗床行业共开发新产品 81 种，其中数控机床新产品 61 种，占开发新产品的近 80%。数控产品中在国内具有领先水平的有 36 种，包括车铣镗等复合加工中心，高速（最高转速在 15000r/min 至 36000r/min）立、卧式加工中心、高速铣削中心、大型卧式加工中心（工作台尺寸 2000mm4000mm 及以上） 、龙门式加工中心（龙门五面、龙门五轴） 、五轴联动加工中心、高精度数控机床等。1.4 本课题研究内容及意义本课题主要对 T611 型镗床主轴箱进行设计，主轴箱设计最重要的部分是传动设计，主要内容有：V 带传动设计，齿轮传动设计，轴的设计以及其它附件的设计，要求实现 18 级主轴转速变化的传动。本次设计的意义在于：综合已学知识，提高学生专业水平、计算机水平、综合能力、创新开发研究能力以及与严谨的工作作风。9第 2 章 总体设计与原动机选择镗床是一种主要用镗刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体、汽车发动机缸体等零件上的孔。卧式镗床的主轴水平布置并可轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂向运动，工作台可纵向或横向运动，可钻、扩、铰、和镗孔及车削内、外螺纹、攻螺纹、车外圆柱面、端面及用端铣刀、圆柱铣刀铣平面等。根据机床的精度等级和工作性能要求，构思主传动系统，初步拟定采用集中传动，采用三相异步电动机，经分级变速箱实现主轴所需的各级转速和转速范围。1.1 电动机确定1.1.1 电动机的确定原则选择电动机时，除了正确的选择功率外，还要根据生产机械的要求及工作环境等，正确的选择电动机的种类、型式、电压和转速。A 电动机种类的选择：电动机的种类分为直流和交流电动机两大类。直流电动机又分为他励、并励串励电动机等。交流电动机又分为笼型、绕线转子异步电动机及同步电动机等。电动机种类的选择主要是从生产机械对调性能的要求来考虑，例如，对于调速范围、调速精度、调速平滑性、低速运转状态等性能来考虑。凡是不需要调速的拖动系统，总是考虑采用交流拖动，特别是采用笼型异步电动机。长期工作、不需要调速、且容量相当大的生产机械，如空气压缩机、球磨机等，往往采用同步电动机拖动，因为它能改善电网的功率因数。如果拖动系统的调速范围不广，调速级数少，且不需要在低速下长期工作，可以考虑采用交流绕线转子异步电动机或变级调速电动机。因为目前应用的交流调速范围拖动，大部分由于低速运行时能量损耗大，鼓一般均不宜在低速下长期运行。对于调速范围宽、调速平滑性要求较高的场合，通常采用支流电动机拖动，或者采用近年来发展起来的交流变频调速电动机拖动。B 电动机型式的选择：各种生产机械的工作环境差异很大，电动机与工作机械也有各种不同的10连接方式，所以应当根据具体的生产机械类型、工作环境等特点，来确定电动机的结构型式，如直立式、卧式、开启式、封闭式、防滴式、防暴式等各种型式。C 电动机容量的选择：（1）等效电流法等效电流法的基本的基本思想是用一个不变的电流 Icq 来等效实际上变化的负载带暖流，要求在同一个周期内，等效电流 Icq 与实际变化的负载电流所产生的损耗等。假定电动机的铁损耗与绕组电阻不变，损耗只与电流的平方成正比，由此可得等效电流为Icq = I12t1+I22t2+In2tnt1+t2+tn式中，tn 为对应负载电流 In 时的工作时间。求出 Icq 后，则选用电动机的额定电流 In 应大雨或等于 Icq。采用等效电流法时，必须先求出用电流表示的负载图。（2） 等效转矩法如果电动机在运行时，其转矩与电流成正比（如他励直流电动机的励磁保持不变，异步电动机的功率因数和气隙磁通保持不变时） ，则式（9.3.1）可以改写成等效转矩公式。Teq= T12t1+T22t2+Tn2tnt1+t2+tn此时，选用电动机的额定转矩 T 应大于或等于 T，当然，这时应先求出用转矩表示的负载。（3）等效功率法如果电动机运行时，其转速保持不变，则功率与转矩成正比，于是由式可得等效功率为Peq= P12t1+P22t2+Pn2tnt1+t2+tn此时，选用电动机的功率 P 大于或等于 P 即可。必须注意的是用等效法选择电动机容量时，要根据最大负载来校验电动机的过载能力是否要求，如果过载能力不能满足，应当按过载能力来选择较11大容量的电动机。1.1.2 电动机选择根据镗床功率要求及上述方法测量和评估，查表选取电动机型号：Y160M-4 功率： 11kw 转速： n=1460r/min1.2 总体布局采用卧式镗床常规的布局型式，机床主要组成部件有床身、前立柱、主轴箱、工作台和后立柱等。此次设计主传动系统包括、轴及相关部件。1）主轴传动系统采用普通 V 带，齿轮传动2）传动型式采用集中传动3）主轴正反转方向，制动采用能耗制动器4）变速齿轮系统采用多联滑移齿轮5）润滑系统采用飞溅油润滑图 1 镗床的主要组成12第 3 章 传动系统设计3.1 拟定结构（1）确定变速组传动副数目：18=332（2）确定基本组和扩大组：18=3 3 2139（3）验算最后扩大组变速范围： 826.)1(9)1(22pxrmaxR所以符合设计原则3.2 分配传动比该镗床主轴系统共设有四个传动组，其中有一个是带传动，根据降速比分配应“前快后慢”的原则，确定各传动组最小传动比：=u总 6.1min234.6105.E6536.26.1 3.3 绘制转速图及确定各轴与齿轮的转速由 1.26=1.06 ，查表 4.2-1（文献 13）转速有431.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250、1600。13图 2 转速图由转速图可得各轴转速及各齿轮转速：传动件 计算转速 800 400 125轴 1001Z80026303800144Z500580064007Z6308800950010Z315400121253Z8001416005 125齿轮16Z 31.53.4 齿轮齿数确定利用查表法及各对齿数比求出个传动组齿轮齿数。26.1:1Z401Z5021558.1:26.:43Z35Z4.365 06016第 4 章 结构参数设计4.1 齿轮传动设计1） 齿轮的材料，精度和齿数选择:齿轮采用 45 号钢，锻选毛坯，调质处理。齿轮精度用 7 级，轮齿表面精糙度为 Ra1.6，齿轮硬度 280HBC。2） 模数计算：许用接触应力 =0.96 ，查表 2.4-17，图 2.4-81HPLim得 =1100N/ 2由表 2.4-171有 = ，查图 2.4-131取FPLim=518 N/FP2查表 2.4-17 取齿宽系数=b/m=7。m由图 2.4-10 1取 =30 时 =4.1；5ZFSY=23 时 =4.24；1=20 时 =4.345FS按齿面疲劳强度： 321()267HmcHPKuAnZ按轮齿弯曲疲劳强度：1731267FSFmcPKYAnZ代入数据计算可得下表：传动组小齿轮齿数比 1齿宽系数 m传递功率P载荷系数K系数 HA系数 F许用接触应力 P许用齿根应力F计算转速 cn系数 FSY模数 Hm模数 F选取模数第一变速组5Z302 7 10.56 1 61 1 1100 518 800 4.1 2.23 2.12 2.5第二变速组1Z233.17 7 10.51 1 61 1 1100 518 400 4.24 3.22 2.94 3.5第三变速组15Z204 9 10.4 1 61 1 1100 518 125 4.34 3.96 4.19 4.52） 齿轮模数验算以 Z5 为例18按齿面接触疲劳强度2231cos(1)267 )AHPntvHaHn HEmPKumZZ 验算公式按齿轮弯曲疲劳强度 31AFntvFaFSFncPKY计算内容序号名称符号 单位 计算用图表或公式 计算过程 结果1 齿数Z 302使用系数AK表 3.4-312 1.0HP表 3.4-322 0.843功率系数 F表 3.4-322 0.83HnK表 3.4-332 0.974转速变化系数Fn表 3.4-332 0.97HPntKHPntHntK=0.840.971.27HPnt1.035变动工作用量系数FPntFPntFnt=0.830.972.02FPnt 取 119HtK=HtK6. 7041051.276工作期限系数Ft min60()pHtFtKN=Ft6.2563102.027名义切向力tFN ；71.90tcPnE= t7.9.45.108分度圆圆周速度vm/s max60cosnzv630.5v34.69动载系数 vK112()/0vtAKzvFb21u 512.(.0/4236.9)1.1810齿向载荷分布系数K1SMK=1+0.2+0.17K1.3720HaK表 3.4-382 1.111齿间载荷分配系数Fa表 3.4-382 1.112节点区域系数HZ图 3.4-72 2.513弹性系数EZ/Nm表 3.4-392 189.814接触强度重合度及螺旋角系数Z图 3.4-82 0.9许用2115 接触应力HPN/mm 2=HPLimVRZ=12000.89HP106816复合齿形系数FSY插齿、滚齿查图 3.4-102剃齿、磨齿查图 3.4-1124.017弯曲强度重合度及螺旋角系数Y图 3.4-122 0.818许用齿根应力FPN/mm 2lim1.3FP=1.3446FP579.819接触强度 Hnmmm 2.2822模数20弯曲强度模数Fnmmm 2.153）几何结构参数计算确定了模数和齿数，即可计算出齿轮结构的几何参数计算 、 的尺寸：1Z2端面齿形角：20ta分度圆直径：mm1402.51dzmmm2.齿顶高：mm.5ah齿根高：mm1.23.fm全齿高：mm.512.65afh齿顶圆直径：23=100+22.5=105 mm12aadh=125+22.5=130 mm齿根高直径：=105-23.125=98.75 mm12ffdh=125-23.125=118.75 mmff中心矩：=112.5 mm12()(405)2.zma计算出 ， 的几何尺寸：3Z4端面齿形角： 20ta分度圆直径：352.87.dzmmm4.13.5齿顶高：mm2.5ah齿根高：mm1.3.fm全齿高：mm2.51.625afh齿顶圆直径：=87.5+22.5=92.5 mm3aad24=137.5+22.5=142.5 mm42aadh齿根高直径：=87.5-23.125=81.25 mm3ff=137.5-23.125=131.25 mm42ffdh、 的几何尺寸：5Z6端面齿形角： 20ta分度圆直径： mm56302.57dzmmm.1齿顶高： mm2.5ah齿根高： mm1.3.fm全齿高：mm2.5.625afh齿顶圆直径：=75+22.5=80 mm5aad=150+22.5=155 mm62h齿根高直径：=150-23.125=143.75 mm5ffd=150-23.125=143.75 mm 62ffh254.2 确定主轴支承轴颈尺寸参照图 2.3-21 ，选取前支承轴颈直径：=100mmD后支承轴颈直径：=（0.70.8） =7085mm21D取 =80mm4.3 设计传动轴直径确定轴的直径选材料为 45 钢，查5表 14-2 取 C=112。35Mpa(mm)4cPdCn其中 为轴危险截面的直径 （mm）P 为该传动轴的载入功率（kw）P= (kw)E代入计算如下表：计算公式轴号计算转速 cnr/min传动效率 输入功率Pkw允许扭转角 deg/m传动轴长度mm估计轴直径mm花键轴尺寸NdDB 800 0.96 10.56 1.5 400 34.5 836427412cPdn 400 0.960.995 10.51 1.5 400 41 84248826 125 0.960.9950.9910.4 1.5 500 54.5 856651027第 5 章 附件设计5.1 齿轮块设计齿轮采用滑移齿轮变速机构，根据各传动组的工作特点，第一扩大组的滑移齿轮采用销钉联接装配式结构，基本组采用了整体滑移式齿轮。第二扩大组，由于传递转矩较大，采用链接装配式齿轮，所有滑移齿轮与传动轴间均采用花键联接。5.2 轴承选择为了简化结构，主轴采用了轴向后端定位的两支承轴组件、前支承采用双列圆柱滚子轴承，后支承采用角接触球轴承和推力轴承，为了保证主轴的回转精度，主轴前后轴承均用压块式防松螺母调整轴承的间隙。5.3 操纵机构为了适应不同的加工状态，主轴的转速经常需要调整。根据各滑移变速传动组的特点，分别采用了集中变速操纵机构和单独操纵机构。5.4 润滑系统设计主轴内采用飞溅式润滑，卸荷皮带轮轴承采用脂润滑方式。5.5 密封装置为了保证密封效果，采用接触密封，主轴直径大，线速度高，采用非接触式密封，卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封以防止杂物进入。28第 6 章 校核6.1 验算轴弯曲刚度（1）受力分析轴上的齿轮为滑移齿轮。根据本镗床齿轮排列特点。主轴转速为100r/min 时，轴受力变形最大，故采用此时的齿轮位置为计算位置。（2）计算挠度、倾角齿轮受力计算齿轮 2z齿轮 9z69.510PTn；2tFd；cost；ar传递功率P转速n传动转矩T齿轮压力角a齿面摩擦角r切向力 1tF合力1F在X轴上的投影 1x在Z轴上的投影 z分度圆直径d切向力 2tF合力1F在X轴上的投影 2x在Z轴上的投影 z分度圆直径d29kw r/min Nmm N N N N mm N N N N mmdmz10.51 630 159318 2062317.42578.3359.82554.3137.52460.52737.6-1515-2280.2129.56.2 花键键侧挤压应力计算 max28()jy jyTDdlNk其中 为计算挤压应力jy为许用挤压应力j为花键轴传递的最大转矩maxT为花键轴的大径D为花键轴的小径d为花键的赤数N为载荷分布不均系数 =0.70.8kk30计算公式最大转矩maxTNmm花键轴小径dmm花键轴大径Dmm花键数N载荷系数k工作长度lmm许用挤压应力 jyMPa计算挤压应力 jyMPa结论6max9.510cPTnax28()jy jyDdlNk250926