铣床主轴箱设计说明书

沈阳建筑大学毕业设计说明书1铣床主轴箱设计说明书沈阳建筑大学毕业设计说明书2目 录1、绪论 .21.1 金属切削机床在国民经济中的地位 .21.2 本课题研究目的 .22铣床主轴箱的设计 .32.1 原始数据与技术条件 .32.2 机床主传动系统运动设计 .32.3 传动零件的初步计算 .73、结构设计及说明 .153.1 结构设计的内容、技术要求和方案 .153.2 展开图及其布置 .163.3 轴（输入轴）的设计 .163.4 齿轮块设计 .173.5 传动轴的设计 .183.6 主轴组件设计 .19总结 .23致谢 .24参考文献 .25沈阳建筑大学毕业设计说明书31、绪论1.1 金属切削机床在国民经济中的地位金属切削机床是用切削磨削以及特种加工方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，使之获得所要求的几何形状，尺寸精度和表面质量的机床。金属切削机床是使用最广泛，数量最多的机床类别。它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机” 。在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的 40% 60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和:劳动生产率。在国民经济中起着无法替代的中流砥柱作用。1.2 本课题研究目的毕业设计是在学生学完相应课程之后进行的实习性教学环节，是大学生对四年来所学专业知识的整体性与综合性的总结和反馈，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力。是大学生参加工作前的一次实践性锻炼，更是从校园走向社会以及工作岗位的敲门砖。通过本课题设计可以达到以下目的：1. 综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某机床主轴箱传动结构，装配结构和制造结构的各种方案，能在机械设计制图，零件计算和编写技术文件等方面得到综合训练，具备设计中等复杂零件的能力。2 通过本课程设计的训练，能初步掌握机床的运动设计，动力计算以及关键零部件的强度校核，或得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题，解决问题，尽快适应工程实践的能力。3. 熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料，掌握一定的工艺制订的方法和技巧。4. 进一步提高计算机操作的基本技能CAD 及 Pro/Engineer, solidwork 等软件应用能力(造型设计与自动编程) 仿真模拟软件的应用。5.通过本设计，可以对大学四年所学知识有个具体反馈和系统性的总结，为毕业生即将走向的相关工作单位打下良好的基础。沈阳建筑大学毕业设计说明书42、铣床主轴箱的设计 图 12.1 原始数据与技术条件 主轴转速范围： nmax=8000r/min nmin=50r/min变速级数 ：Z=12 电动机功率： N=12KW工件材料：45 号钢 刀具材料：YT15 2.2 机床主传动系统运动设计2.2.1 确定极限转速nmax=8000r/min ， nmin=50r/min转速调整范围：Rn=nmax/nmin=8000/50=160沈阳建筑大学毕业设计说明书52.2.2 确定公比机床分级变速机构共有 Z=12 级，其中 ， ，Z 级转速分别为1minmaxz。12,.zn任意两级转速之间的关系为1jjn， ， ，1min2132. 11zznn变速范围 即 160= 的 12-1 次1axinzzR求得 =1.586 按照标准公比取 =1.582.2.3 确定各主轴转速查表 确定（单位： ）17minrn1=50 n2=80 n3=125 n4=200 n5=315 n6=500 n7=800 n8=1250 n9=2000 n10=3150 n11=5000 n12=80002.2.4 主运动链转速图的拟定(1) 确定电动机转速查金属切削机床设计简明手册可确定电动机的转速因所给电动机的功率 N=11/15KW 故选电动机的型号为 Y112M-2满载时转速为 。1420mnrp(2) 传动组和传动副数的确定传动组和传动副数可能的方案有：方案（一）： 12431234方案（二）： 123在上例两行方案中，第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合 。所以一般少用。第二个方案可根据下述原则比较：在设计主变速传动系的时候，尽可能做到变速组的传动顺序与扩大顺序相一致。当变沈阳建筑大学毕业设计说明书6速组的扩大顺序与传动顺序一致时，前面变速组的传动线分布紧密，然而后面的变速组传动线分布较为稀疏，即遵循“前密后疏”原则。主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电机的传动件转速较高，传递的转矩较小，尺寸小一些；反之靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就变大。因此在拟定主变速传动系的时候应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副少的变速组安排在后面，从而使得主变速传动系中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小一些，以便减少变速箱的造价，减小变速箱的外形尺寸。即遵循“前多后少”原则。如前所述，从电动机到主轴之间的总趋势是降速传动，在分配各个变速组传动比时，为使中间传动轴具有较高的转速，以减小传动件的尺寸，前面的变速组降速要慢一些，后面的变速组降速要快一些。但是中间轴的转速不应该过高，以免产生振动发热和噪声。一般情况下，中间轴的最高转速不超过电动机的转速。从这个角度考虑以及机械主轴设计的各项使用原则来看，以取 的方案较123好。(3) 结构网或结构式各种方案的选择在 中，又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能有六种123方案，其结构网和结构式见图 2 a.传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围 在降速传动时，为了防止被动齿轮的直径过大而使径向尺寸太大，常限制最小传动比。在升速时，为防止产生过大的振动和噪声，常限制最大传动比 。如用斜min1/4 max2i齿齿轮传动，则 。因此主传动链任一传动组的最大变速范围一般为max2.5iaxmin810uR在检查传动组的变速范围时只需检查最后一个扩大组，因为其他组的变速范围都比他小。根据时（8-2） ，应为 图中，方案 a、b、c、e 的第二扩大组 则(1)maxpnxR 26,xp。其中 =1.58 ，则 ，时可行的，其它两个方案 ，不如第一个6216R 242.4R好。所以选择第二个b.基本组和扩大组的排列顺序在可行的四种结构网和结构式方案（a）,(b),(c),(e)中，还要进行比较以选择最佳方沈阳建筑大学毕业设计说明书7案。原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。因为如果各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速范围最小的，最低转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就小些。比较上面四种方案，方案（a）的中间传动轴变速范围最小，故方案（a）最佳。即如果没有别的要求，则应尽量使扩大顺序与传动顺序一致。c. 拟定转速图电动机和主轴的转速是已经给定的，当选定结构网或结构式后，就可分配各传动组的传动比并确定中间轴的转速。中间轴的转速如果高一些，传动件的尺寸也就小一些，但中间轴如果转速过高，将会引起过大的振动，发热和噪声。通常希望齿轮的线速度不超过。125ms:对于该主轴箱，中间轴的最高转速不应超过电动机的转速。本例所选定的结构式共有三个传动组，变速机构共需四轴，加上电动机共需五轴，故转速图共需五条竖线。主轴共 12速，故需 12 条横线。中间各轴的转速可以从主轴开始往前推，先确定轴 III 的转速。传动组 C 的变速范围为，可知两个传动副的传动比必然是极限值： ， 6max1.24R 412ci，这样就确定了轴 III 的六种转速只有一种可能,即为 315 500 800 1250 2ci2000 3150 。inr随后确定轴 II 的转速：传动组 b 的级比指数为 3，在传动比极限范围内，轴 II 的转速最高可为 1250 2000 3150 ，最低转速为 315 500 800 。为了避免升速，又不使minr minr传动比太小，故可取 312bi1b轴 II 的转速可取为 1250 2000 3150 。inr同理对于轴 I，可取 故可确定轴 I 转速为 800 。转速21.58ai inr图如下：沈阳建筑大学毕业设计说明书8图 22.2.5 齿轮齿数的确定当传动比采用标准公比的整数次方时，齿数和 以及小齿轮齿数可从表 中查得。zS18如传动组 a， ia2=1/=0.633 ia3=1/*=1/1.58*1.58=0.4。查31i为 1，1.58 和 2.5 三行。有数字的即为可能方案。结果如下：i=70,72,74,76, azSIa2=0.633 =70,72,73,75,77zIa3=2.5 =70,73,74,77,z从以上三行中可以挑出 =70 是共同适用的，如取 =70 则从表中查出小齿轮齿数分zSzS别为 35，27，20。即 ia1=35/35 ia2=27/43 ia3=20/50。同理 ； 。136bi248bi1205ci2437ci沈阳建筑大学毕业设计说明书92.2.6 核算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差一般不应超过 ，即：10()%10%实 际 传 动 比 理 论 传 动 比理 论 传 动 比1.586-1.58/1.5810*（1.58-1）%=5.8% 主轴转速合格。可以继续进行设计。2.3 传动零件的初步计算2.3.1 计算各传动件的计算转速a.主轴:根据表 ，中型机床的主轴计算转速为第一个三分之一转速范围内的 182最高一级转速， 即为 n4=315r/min。b.各传动轴:轴 III 可以从主轴为 315r/min 按 67.5/27 传动副找上去，近似为800r/min，但是由于轴 II 上最低转速为 800r/min 经传动组 c 可以使主轴得到 50 和 500r/min 两种转速。500r/min 要传递全部的功率，所以轴 III计算转速 315r/min，同理可得轴 II 计算转速为 800r/min。c.各齿轮:传动组 C 中 只需计算 的齿轮，计算转速为 ； 只需计算24824Z50minr482， 。 Z=27 两个齿轮哪一个的应力更大一些，Z50minjr0较难判断，可同时计算，选择模数较大的作为传动组 C 齿轮的模数，传动组 b 应计算 ，nj=1250；传动组 a 应计算 ，nj=3150。2428Z2.3.2 主轴的输出功率及扭矩由于本设计的主轴传动比是 1：1，所以主轴传递功率等于电机功率即为 11/15 千瓦主轴输出扭矩公式T=Ft*dFt 为铣削切向力2.3.3 主轴轴颈直径的确定查表 根据主轴驱动功率可确定铣床主轴前轴颈的直径 范围23 1D508m:沈阳建筑大学毕业设计说明书10故取 80mm。后轴颈的直径 。210.7850.7856Dm:2.3.4 齿轮模数的初步确定一般同一变速组中的齿轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮按简化的接触疲劳强度公式计算 3221168djmjjiNmZn式中： 按疲劳接触强度计算的齿轮模数j 驱动电机功率dNKW计算齿轮的计算转速jnrpm大齿轮齿数和小齿轮齿数之比i 1i小齿轮齿数1Z齿宽系数， （B 为齿宽，m 为模数） ，m610m:许用接触应力 jMPa传动组 c 模数： 3122.513684060c 传动组 b 模数： 322.874bm传动组 a 模数： 3122.651368.0a对于传动组 C，应选择较大模数作为传动组 C 的模数。故选取标准模数 ， ，2.7am.b4cm2.3.5 选定轴承查双列圆柱滚子轴承和圆锥滚子轴承 2837GB轴 I： 6004 d=22 D=42 B=12 轴 II： 3182107 d=25 D=50 B=13 沈阳建筑大学毕业设计说明书11轴 III： 3182109 d=29 D=55 B=15 轴 IV: 前端 7207 d=35 D=72 B=17 后端 7210 d=56 D=90 B=20 2.3.6 同步齿形带传动的计算和选定带传动是一种挠性传动。带传动的基本组成零件为带轮（主动带轮和从动带轮）和传动带。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉、不需要润滑、维护容易可以在大的轴间距和多轴间传递动力以及缓冲吸震等特点，在近代机械中应用甚广，有着重要应用。 本设计采用同步齿形带，将电机与主轴进行链接，同步齿形带的应用形式是靠带轮与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，可以保证传动同步，一定程度上避免了皮带间的打滑或绷紧。其工作面做成齿形，一般采用细钢丝绳做强力层。 同步齿形带的选用应保证有效地传递最大功率并有足够的使用寿命（一定的疲劳强度） 。计算是按一定的已知条件-传递的功率、主、被动带轮的转速和工作情况-确定带轮的直径、中心距、胶带型号、长度和根数及作用在支承轴上的径向力。a.确定计算功率 jNjKkw式中：N 主动带轮传递的功率K 工作情况系数查表 10 有 K=1.2 则 =1.2 11/15=0.88kwjNb.选择同步齿形带的型号根据计算功率 =0.88 和小带轮的转速 =有图一选定jN1n选择同步齿形带的型号是 Z 型c.确定带轮的直径 、1D2小带轮的直径应满足： 1min为同步齿形带带轮的最小计算直径，尽量选用较大的直径，以减小胶带的弯曲应力，min从而提高胶带的使用寿命。查表 11 选择胶带带轮的直径 =90mm 大轮直径1D沈阳建筑大学毕业设计说明书12=80/50 90=1.6 90=144 取整数有 =144mm12nDm2D其中 、 是小轮及大轮的转速12 rpmd.计算胶带速度 v 13.14902/ 6.8760Dns/ms一般 v 5 ；所以选 v=7/mse.初定中心距 0A两带轮的中心距应在 范围内选定，中心距过小时，胶带短因而增012.6D:加胶带的单位时间的弯曲次数降低交代受命；反之，中心距过大，在带速较高时易引起振动。所以 =1*（90+128）=218mm0Af. 计算胶带的长度 0dLmm2 210120 14802380.743d DLA由上式计算出的 值查表 12 选择标准长度 =1120mm0LdLg.计算实际中心距 A00120838472d考虑到安装调整和补偿张紧力的需要，带传动的中心距一般设计成可调整的，其调整范围 min.15dALmax.3dALh.验算小带轮包角小带轮包角 2118057.69D所以小带轮包角合适。12i.确定 V 带根数单跟 V 带的基本功率 0.36kw01jNzC沈阳建筑大学毕业设计说明书13 单跟三角胶带能传递的功率 查表 13 得 =0.530N0N 小带轮包角系数 查表 14 得 =11C1C则 z= 所以取 z=53.64.9805j.作用在支承轴上的径向力 Q 102sinSz 胶带的初拉力 有查表得 =80N0S0S则 N69275si74.52Q2.3.7 直齿圆柱齿轮的强度计算齿轮传动是机械传动中最重要的传动方式之一，其形式多样化，应用及其广泛，传递的功率可以达到数十万千瓦，圆周速度可以达到 200m/s.齿轮传动的主要特点有：效率高、结构紧凑、工作可靠寿命长、设计制造正确合理、传动比稳定。齿轮传动开式、半开式以及闭式等。然而开式齿轮的传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑得不到好的效果，因此它的工作条件相比较而言不是很好，轮齿也极其容易磨损，故只适用于低速传动。当齿轮传动装有简单的保护罩时，有时还把大齿轮部分地浸入油池中，这种类型称为半开式齿轮传动。它的工作条件虽有改善，但是仍然不能做到严密防治外界杂物的侵入，润滑条件也不算最好。而汽车、机床、航空发动机等所用的齿轮传动，都是装在经过精确加工而且封闭严密的箱体内，这称为闭式齿轮传动。相比较而言润滑以及防护等条件最好，多用于重要的场合。本设计采用直齿圆柱齿轮，选用材料为 HT250。灰铸铁性质比较脆硬，抗冲击以及耐磨性较差，但是其抗胶合以及抗点蚀的能力较好。灰铸铁经常用在工作比较平稳，速度比较低，并且功率不大的场合。然而本设计的各轴转速不是很高，因此选用灰铸铁作为本次直齿圆柱齿轮的设计应用材料。在验算变速箱中的齿轮强度时，选用模数中承载最大的，齿数最小的齿轮进行接触和弯曲疲劳强度验算。一般对高速传动齿轮主要验算接触疲劳强度，对于低速传动齿轮主要验算弯曲疲劳强度，对硬齿面软齿芯淬火齿轮，一定要验算弯曲疲劳强度。在此例中应II 轴的齿数为 24 的齿轮按接触疲劳强度计算齿轮模数 jm321168dcbsj mjjiKNzin:式中：N 传递的额定功率 =1.984IN计算转速 =630jnjn齿宽系数： ，B 齿宽，m 模数 =6 10 取 =8m:m沈阳建筑大学毕业设计说明书14Z小齿轮齿轮;m 疲劳曲线指数 查表 16 m=3基准循环次数 查表 16 =0C0C71工作情况系数，考虑冲击的影响：主运动（中等冲击）取 =1.2cK cK动载荷系数，从表 23 选取 则 =1.2d dK齿轮的最低转速 =1601n1nT 齿轮在机床工作期限（ ）内的总工作时间 h 见表 17，同一变速组内的齿轮sT总工作时间可近似为 ，P 为该变速组的传动副数；P=2 =20000/s sT则 T=20000/2=10000工作期限系数TK106mTnC37601.3寿命系数sk=sTnNqK1.3058.950.38则 = =2.215jm3221.468462.3.8.主轴刚度验算主轴的主要参数有主轴前、主轴后轴直径 D1 和 D2，以及主轴内孔直径 d、主轴前端悬伸量 a 和主轴主要支承间的跨距 L。这些参数直接影响主轴旋转精度和主轴刚度。a.选定前端悬伸量 C，参考机械装备设计P121，根据主轴端部的结构，前支承轴承配置和密封装置的型式和尺寸，这里选定 C=120mm.b. 主轴支承跨距 L 的确定一般最佳跨距 ，考虑到结构以及支承刚度因磨损会不断023402m:降低，应取跨距 L 比最佳支承跨距 大一些，再考虑到结构需要，这里取 L=600mm。Lc.计算 C 点挠度(1) 周向切削力 的计算tP沈阳建筑大学毕业设计说明书15429510dtjNpDn其中: ,75.,0.68dNKWmax5.402,24,31./injjDmnr:取故 ，故 。49508.1.tpN41.73610tPN3 3.461,0.5.0rt ftPP(2) 驱动力 Q 的计算参考机床主轴箱指导书 ， 72.10NQnz其中 75.096.84.5,2,35./mindNKWr所以 7 3QN(3) 轴承刚度的计算这里选用 4382900 系列双列圆柱子滚子轴承根据 求得：Cd.0. 50.13.8741/. 920AB Nm(4) 确定弹性模量，惯性距 I； ；和长度 。c,abs1) 轴的材产选用 40Cr，查简明机械设计手册P6，有 52.10EMP2) 主轴的惯性距 I 为：464.27106DI m外 内沈阳建筑大学毕业设计说明书16主轴 C 段的惯性距 Ic 可近似地算：44640.6.2510cDI m113) 切削力 P 的作用点到主轴前支承支承的距离 S=C+W，对于普通车床，W=0.4H， （H 是车床中心高，设 H=200mm)。则： 120.420S4) 根据齿轮、轴承宽度以及结构需要，取 b=60mm5) 计算切削力 P 作用在 S 点引起主轴前端 C 点的挠度23226cspcAALSsscy mEIIL 代入数据并计算得 =0.1299mm。spy6) 计算驱动力 Q 作用在两支承之间时，主轴前端 C 点子的挠度 cmqy2226cmq BAbLbLbyEI L 计算得： =-0.0026mmcq(5) 求主轴前端 C 点的终合挠度 cy水平坐标 Y 轴上的分量代数和为 coscsos,ypmqcmyy，计算得： =0.0297mm. 。综合挠 6,270,18pqm其 中 c0.928cz度 。综合挠度方向角 ，又 .cyczar7.5zyccytg。因为 ，所以此轴满足要求。0.2.06.12Lc2.3.9.主轴传动件位置的合理布置（1）传动件在主轴上轴向位置的合理布置 合理布置传动件在主轴上的轴向位置，可以改善主轴的受力情况，减小主轴变形，提高主轴的抗震性。合理布置的原则是传动力引起的主轴弯曲变形要小，引起主轴前轴端在影响加工精度敏感方向上的位移要小。因此，主轴上传动件轴向布置时，应尽量靠近前支承，有多个传动件时，其中最大传动件应该靠近前支承。沈阳建筑大学毕业设计说明书173、结构设计及说明3.1 结构设计的内容、技术要求和方案设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和制动器等） 、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计由于时间的限制，一般只画展开图。主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题。精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。目的是：1） 布置传动件及选择结构方案。2） 检验传动设计的结果中有无干涉、碰撞或其他不合理的情况，以便及时改正。3） 确定传动轴的支承跨距、齿轮在轴上的位置以及各轴的相对位置，以确定各轴的受力点和受力方向，为轴和轴承的验算提供必要的数据。3.2 展开图及其布置展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。总布置时需要考虑制动器的位置。制动器可以布置在背轮轴上也可以放在其他轴上。制动器不要放在转速太低轴上，以免制动扭矩太大，是制动尺寸增大。齿轮在轴上布置很重要，关系到变速箱的轴向尺寸，减少轴向尺寸有利于提高刚度和减小体积。3.3 轴（输入轴）的设计将运动带入变速箱的带轮一般都安装在轴端，轴变形较大，结构上应注意加强轴的刚度或使轴部受带的拉力（采用卸荷装置） 。I 轴上装有摩擦离合器，由于组成离合器的零件很沈阳建筑大学毕业设计说明书18多，装配很不方便，一般都是在箱外组装好 I 轴在整体装入箱内。我们采用的卸荷装置一般是把轴承装载法兰盘上，通过法兰盘将带轮的拉力传递到箱壁上。离合器及其压紧装置中有三点值得注意：1） 摩擦片的轴向定位：由两个带花键孔的圆盘实现。其中一个圆盘装在花键上，另一个装在花键轴上的一个环形沟槽里，并转过一个花键齿，和轴上的花键对正，然后用螺钉把错开的两个圆盘连接在一起。这样就限制了轴向和周向德两个自由度，起了定位作用。2） 摩擦片的压紧由加力环的轴向移动实现，在轴系上形成了弹性力的封闭系统，不增加轴承轴向复合。3） 结构设计时应使加力环推动摆杆和钢球的运动是不可逆的，即操纵力撤消后，有自锁作用。I 轴上装有摩擦离合器，两端的齿轮是空套在轴上，当离合器接通时才和轴一起转动。但脱开的另一端齿轮，与轴回转方向是相反的，二者的相对转速很高（约为两倍左右） 。结构设计时应考虑这点。齿轮与轴之间的轴承可以用滚动轴承也可以用滑动轴承。滑动轴承在一些性能和维修上不如滚动轴承，但它的径向尺寸小。空套齿轮需要有轴向定位，轴承需要润滑。3.4 齿轮块设计齿轮是变速箱中的重要元件。齿轮同时啮合的齿数是周期性变化的。也就是说，作用在一个齿轮上的载荷是变化的。同时由于齿轮制造及安装误差等，不可避免要产生动载荷而引起振动和噪音，常成为变速箱的主要噪声源，并影响主轴回转均匀性。在齿轮块设计时，应充分考虑这些问题。齿轮块的结构形式很多，取决于下列有关因素：1） 是固定齿轮还是滑移齿轮；2）移动滑移齿轮的方法；3）齿轮精度和加工方法；变速箱中齿轮用于传递动力和运动。它的精度选择主要取决于圆周速度。采用同一精度时，圆周速度越高，振动和噪声越大，根据实际结果得知，圆周速度会增加一倍，噪声约增大 6dB。工作平稳性和接触误差对振动和噪声的影响比运动误差要大，所以这两项精度应选高一级。沈阳建筑大学毕业设计说明书19为了控制噪声，机床上主传动齿轮都要选用较高的精度。大都是用 766，圆周速度很低的，才选 877。如果噪声要求很严，或一些关键齿轮，就应选 655。当精度从766 提高到 655 时，制造费用将显著提高。不同精度等级的齿轮，要采用不同的加工方法，对结构要求也有所不同。8 级精度齿轮，一般滚齿或插齿就可以达到。7 级精度齿轮，用较高精度滚齿机或插齿机可以达到。但淬火后，由于变形，精度将下降。因此，需要淬火的 7 级齿轮一般滚（插）后要剃齿，使精度高于 7，或者淬火后在衍齿。6 级精度的齿轮，用精密滚齿机可以达到。淬火齿轮，必须磨齿才能达到 6 级。机床主轴变速箱中齿轮齿部一般都需要淬火。3.4.1 其他问题滑移齿轮进出啮合的一端要圆齿，有规定的形状和尺寸。圆齿和倒角性质不同，加工方法和画法也不一样，应予注意。选择齿轮块的结构要考虑毛坯形式（棒料、自由锻或模锻）和机械加工时的安装和定位基面。尽可能做到省工、省料又易于保证精度。齿轮磨齿时，要求有较大的空刀（砂轮）距离，因此多联齿轮不便于做成整体的，一般都做成组合的齿轮块。有时为了缩短轴向尺寸，也有用组合齿轮的。要保证正确啮合，齿轮在轴上的位置应该可靠。滑移齿轮在轴向位置由操纵机构中的定位槽、定位孔或其他方式保证，一般在装配时最后调整确定。3.5 传动轴的设计机床主传动系因机床的类型、性能、规格尺寸等因素的不同，应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时候的最基本原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时应结合具体机床进行具体分析。一般情况下，设计传动轴应该满足：1）满足机床使用性能要求。首先应该满足机床的运动特性，比如机床的主轴有足够的转速范围和转速级数（对于主传动为直线运动的机床，则有足够的每分钟双行程数范围以及变速级数） 。传动系设计合理，操纵方便灵活，迅速，并且安全可靠等。2）满足机床传递动动力要求。主电动机和传动机构能提供和传递足够的功率和转矩，具有较高的传递效率。3）满足机床工作性能的要求。主传动中所有零部件要有足够的刚度、精度和抗震性，热变形特性稳定。4）满足产品设计经济性的要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节省材料，降低成本。沈阳建筑大学毕业设计说明书205）对机器的调整和维修相对来说比较方便，结构简单、合理，便于加工和装配。防护性能好，使用寿命强。机床传动轴，广泛采用滚动轴承作支撑。轴上要安装齿轮、离合器和制动器等。传动轴应保证这些传动件或机构能正常工作。首先传动轴应有足够的强度、刚度。如挠度和倾角过大，将使齿轮啮合不良，轴承工作条件恶化，使振动、噪声、空载功率、磨损和发热增大；两轴中心距误差和轴芯线间的平行度等装配及加工误差也会引起上述问题。传动轴可以是光轴也可以是花键轴。成批生产中，有专门加工花键的铣床和磨床，工艺上并无困难。所以装滑移齿轮的轴都采用花键轴，不装滑移齿轮的轴也常采用花键轴。花键轴承载能力高，加工和装配也比带单键的光轴方便。轴的部分长度上的花键，在终端有一段不是全高，不能和花键空配合。这是加工时的过滤部分。一般尺寸花键的滚刀直径 为 6585 。刀Dm机床传动轴常采用的滚动轴承有球轴承和滚锥轴承。在温升、空载功率和噪声等方面，球轴承都比滚锥轴承优越。而且滚锥轴承对轴的刚度、支撑孔的加工精度要求都比较高。因此球轴承用的更多。但是滚锥轴承内外圈可以分开，装配方便，间隙容易调整。所以有时在没有轴向力时，也常采用这种轴承。选择轴承的型号和尺寸，首先取决于承载能力，但也要考虑其他结构条件。同一轴心线的箱体支撑直径安排要充分考虑镗孔工艺。成批生产中，广泛采用定径镗刀和可调镗刀头。在箱外调整好镗刀尺寸，可以提高生产率和加工精度。还常采用同一镗刀杆安装多刀同时加工几个同心孔的工艺。下面分析几种镗孔方式：对于支撑跨距长的箱体孔，要从两边同时进行加工；支撑跨距比较短的，可以从一边（丛大孔方面进刀）伸进镗杆，同时加工各孔；对中间孔径比两端大的箱体，镗中间孔必须在箱内调刀，设计时应尽可能避免。既要满足承载能力的要求，又要符合孔加工工艺，可以用轻、中或重系列轴承来达到支撑孔直径的安排要求。两孔间的最小壁厚，不得小于 510 ，以免加工时孔变形。m花键轴两端装轴承的轴颈尺寸至少有一个应小于花键的内径。一般传动轴上轴承选用 级精度。G传动轴必须在箱体内保持准确位置，才能保证装在轴上各传动件的位置正确性，不论轴是否转动，是否受轴向力，都必须有轴向定位。对受轴向力的轴，其轴向定位就更重要。沈阳建筑大学毕业设计说明书21回转的轴向定位（包括轴承在轴上定位和在箱体孔中定位）在选择定位方式时应注意：1） 轴的长度。长轴要考虑热伸长的问题，宜由一端定位。2） 轴承的间隙是否需要调整。3） 整个轴的轴向位置是否需要调整。4） 在有轴向载荷的情况下不宜采用弹簧卡圈。5） 加工和装配的工艺性等。3.6 主轴组件设计主轴组件结构复杂，技术要求高。安装工件（车床）或者刀具（铣床、钻床等）的主轴参予切削成形运动，因此它的精度和性能直接影响加工质量（加工精度和表面粗糙度） ，设计时主要围绕着保证精度、刚度和抗振性，减少温升和热变形等几个方面考虑。3.6.1 各部分尺寸的选择主轴形状与各部分尺寸不仅和强度、刚度有关，而且涉及多方面的因素。1） 内孔直径车床主轴由于要通过棒料，安装自动卡盘的操纵机构及通过卸顶尖的顶杆，必须是空心轴。为了扩大使用范围，加大可加工棒料直径，车床主轴内孔直径有增大的趋势。2） 轴颈直径前支撑的直径是主轴上一主要的尺寸，设计时，一般先估算或拟定一个尺寸，结构确定后再进行核算。3） 前锥孔直径前锥孔用来装顶尖或其他工具锥柄，要求能自锁，目前采用莫氏锥孔。4） 支撑跨距及悬伸长度为了提高刚度，应尽量缩短主轴的外伸长度 。选择适当的支撑跨距 ，一般推荐取：aL=35，跨距 小时，轴承变形对轴端变形的影响大。所以，轴承刚度小时， 应选大aLL a值，轴刚度差时，则取小值。跨距 的大小，很大程度上受其他结构的限制，常常不能满足以上要求。安排结构时力求接近上述要求。沈阳建筑大学毕业设计说明书223.6.2 主轴轴承1）轴承类型选择主轴前轴承有两种常用的类型：双列短圆柱滚子轴承。承载能力大，可同时承受径向力和轴向力，结构比较简单，但允许的极限转速低一些。与双列短圆柱滚子轴承配套使用承受轴向力的轴承有三种：600角双向推力向心球轴承。是一种新型轴承，在近年生产的机床上广泛采用。具有承载能力大，允许极限转速高的特点。外径比同规格的双列圆柱滚子轴承小一些。在使用中，这种轴承不承受径向力。推力球轴承。承受轴向力的能力最高，但允许的极限转速低，容易发热。向心推力球轴承。允许的极限转速高，但承载能力低，主要用于高速轻载的机床。2）轴承的配置大多数机床主轴采用两个支撑，结构简单，制造方便，但为了提高主轴刚度也有用三个支撑的了。三支撑结构要求箱体上三支撑孔具有良好的同心度，否则温升和空载功率增大，效果不一定好。三孔同心在工艺上难度较大，可以用两个支撑的主要支撑，第三个为辅助支撑。辅助支撑轴承（中间支撑或后支撑）保持比较大的游隙（约 0.030.07 ） ，只有在m载荷比较大、轴产生弯曲变形时，辅助支撑轴承才起作用。轴承配置时，除选择轴承的类型不同外，推力轴承的布置是主要差别。推力轴承布置在前轴承、后轴承还是分别布置在前、后轴承，影响着温升后轴的伸长方向以及结构的负责程度，应根据机床的实际要求确定。在配置轴承时，应注意以下几点： 每个支撑点都要能承受经向力。 两个方向的轴向力应分别有相应的轴承承受。 径向力和两个方向的轴向力都应传递到箱体上，即负荷都由机床支撑件承受。3）轴承的精度和配合主轴轴承精度要求比一般传动轴高。前轴承的误差对主轴前端的影响最大，所以前轴承的精度一般比后轴承选择高一级。普通精度级机床的主轴，前轴承的选 或 级，后轴承选 或 级。选择轴承的精度CDE时，既要考虑机床精度要求，也要考虑经济性。沈阳建筑大学毕业设计说明书23轴承与轴和轴承与箱体孔之间，一般都采用过渡配合。另外轴承的内外环都是薄壁件，轴和孔德形状误差都会反映到轴承滚道上去。如果配合精度选的太低，会降低轴承的回转精度，所以轴和孔的精度应与轴承精度相匹配。1） 轴承间隙的调整为了提高主轴的回转精度和刚度，主轴轴承的间隙应能调整。把轴承调到合适的负间隙，形成一定的预负载，回转精度和刚度都能提高，寿命、噪声和抗震性也有改善。预负载使轴承内产生接触变形，过大的预负载对提高刚度没有明显的小果，而磨损发热量和噪声都会增大，轴承寿命将因此而降低。轴承间隙的调整量，应该能方便而且能准确地控制，但调整机构的结构不能太复杂。双列短圆柱滚子轴承内圈相对外圈可以移动，当内圈向大端轴向移动时，由于 1：12 的内錐孔，内圈将胀大消除间隙。其他轴承调整也有与主轴轴承相似的问题。特别要注意：调整落幕的端面与螺纹中心线的垂直度，隔套两个端面的平行度都由较高要求，否则，调整时可能将轴承压偏而破坏精度。隔套越长，误差的影响越小。螺母端面对螺纹中心线垂直度、轴上和孔上套简两端平行度等均有严格的精度要求。3.6.3 主轴与齿轮的连接齿轮与主轴的连接可以用花键或者平键；轴做成圆柱体，或者锥面（锥度一般取 1：15左右） 。锥面配合