则该处轴的弯曲应力为
查机械设计手册,可知该轴的许用弯曲应力为[σ]=215mp, 则σB <[σ],故该轴符合要求。
3.5 轴承的设计计算
选取进给箱输入轴上安装的轴承进行设计计算举例。已知轴承转速n=345r/min,轴所受径向载荷FR =730N,轴向载荷FA =360N,机械运动时由轻微冲击、工作温度100℃,预期寿命Lh1 =5000h。 解:(1)初步计算当量动载荷
由《机械设计》P232,查表11-7,深沟球轴承的最大e值为0.44,故FAFR>e由此得X=0.56,Y值需要在已知型号后,根据FA/Cor的值查表11-7才能得到,现咱选一近似的值Y=1.5查表得fp =1.2则
(2)计算轴承应有的基本额定动负荷 CR’
由《机械设计》P231,查表11-6得fr=1,又ε=3则由式得
(3)初选轴承型号
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查机械设计手册选择Cr =5350>Cr‘ 的6103轴承,其基本额定静载负荷Cor =3100N
1验算并确定轴承的型号
按《机械设计》P232,查表11-7,知e值在0.27~0.31之间,轴向载荷系数Y应在1.6~1.4之间,用线性插值法求Y值。
2计算当量动载荷,由式11-10【10】,得
故轴承满足要求。
3.6 进给箱内各元件的布置
3.6.1 箱体内轴线的位置
箱体内各轴线的布置与箱体的形状有关,而箱体的形状又决定于箱体在机床上安装位置。因为该台式车床的进给箱安装在床身的前壁上,由于要与丝杠、光杠等相连接,所以设计成径向尺寸小,轴向尺寸长的扁平的箱体。由于箱体内空间不是很大,我们将轴线布置在一个水平平面内。为了减少传动轴的长度,根据经验我们可在箱体内加两道隔墙,形成三跨。左边一跨和中间一跨均为进给量的变换机构;右边一跨为丝杠和光杠转换机构。另外,操纵机构的设计也会影响到轴线的布置。我们将箱体内各轴布置在离操纵机构较近的位置,这样设计变速操纵机构可以方便的多。
在满足上述要求的前提下,将进给箱设计的结构紧凑些,尺寸尽可能
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小些。也即尽可能缩小径向和横向尺寸。为缩小径向尺寸,可使箱体内某些轴线重合。对此,我们在设计传动系统图时就应可虑到。为减少两轴间的距离,在可能的条件下不采用过大的齿轮。在一个传动组内,当传动组的变速范围一定时,如能取最大的传动比恰好等于最小传动比的倒数,这时,传动件所占的空间将是最小的。 3.6.2 齿轮在轴上的布置和排列
传动组内的滑移齿轮有的放在主动轴上,也有的放在从动轴上。在可能的情况下,最好放在主动轴上。因为机床传动链多是降速传动,主动轴的转速一般比从动轴的转速高,因此,滑移齿轮的尺寸小、重量轻、滑移省力。在一个变速传动组中,在变换转速时,必须使一个处于啮合的齿轮完全脱开会,另一个齿轮才能进入啮合。
在三联滑移齿轮的排列中,如果把三联滑移齿轮一分为二,则能使轴向长度缩短,但是使得操作机构复杂了:两个滑移齿轮的操纵机构之间要用互锁机构,以防止同时有两个齿轮啮合。因此在该台车的进给箱里,我们仍然使用不分开的三联滑移齿轮。
另外,我们还可以对两个转动组作统一的安排。除了一般的排列顺序外,我们可将固定齿轮放在一根轴上,而滑移齿轮放在另一根轴上。 3.6.3传动轴安装方式的确定
进给箱内的传动轴上都装有滚动轴承。由于单列向心轴承价格便宜:圆锥滚子轴承安装方便,且承载能力较大,还可承受轴向力。因此,这两种轴承在进给箱的传动轴上,应用最广。但我们设计的是小型台式车床,我们在传动轴上只考虑单列向心球轴承,根据经验和要求,我们还可以使用少量的推力球轴承,来承受轴向力。
传动轴通过轴承在箱体内的轴向固定,可分为一端固定和两端固定两类。轴上装单列向心球轴承时可以一端固定也可以两端固定。一端固
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定方式的优点是轴受热后可以向一端自由延伸,而不至使轴受热后因无处延伸而变形,产生热应力,因此宜用于长轴。两端固定不宜用于长轴,因为受热膨胀后将引起过大的热应力。由于我们的进给箱尺寸不是很大,因此传动轴也不是很长,所以我们考虑对传动轴使用两端固定。
另外,我们在设计轴时必须注意轴向定位问题:每一根轴轴向双向都必须定位。决不能有一个方向为未定位而使轴有可能轴向窜动。但是,也不能超定位—一个方向有两个定位。否则是会发生干涉的。弹性挡圈只能由于没有轴向力的轴向定位,有轴向力时不能用。
另外,传动轴的轴承必须成对(指类型相同而不是指尺寸相同)使用,即两端都用向心球轴承或推力球轴承。
其基本情况如下图所示
3.6.4相啮合齿轮宽度的确定
在一般情况下,一对相啮合的齿轮,宽度应该是相同的。但是考虑到操纵机构的定位不可能很准确,拨叉也存在着误差和磨损,使用时往往会发生错位。这时只有部分齿轮参加工作,会使齿轮寿命降低。为此,在轴向要求不是很紧凑的情况下,可以使小齿轮比大齿轮宽1~2毫米。这样带来的缺点是轴向尺寸将有所增加。综合考虑进给箱的整体情况,为了避免这样的缺点,我们在设计齿轮时,将相啮合齿轮的宽度设计成相同。
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4丝杠和光杠的设计
丝杠与光杠:用以联接进给箱与溜板箱,并把进给箱的运动和动力传给溜板箱,使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的,在进工件的其他表面车削时,只用光杠,不用丝杠。同学们要结合溜板箱的内容区分光杠与丝杠的区别。
4.1 设计参数
加工最大长度1000mm 主轴孔径40mm
机床定位精度?+0.03mm 最大回转直径300mm 使用寿命L'h(h)=14400h 传动精度要求=+0.02mm或=-0.02mm
溜板及刀架重力(纵向)800N ,(横向)600N 丝杠长(纵向)1.4m,(横向)0.3m
nmax=2000r/min
4.2 计算切削力
4.2.1 横切端面
''主切削力FZ可取纵切的1/2,为2680N.此时走刀抗力为FY,吃刀抗'力为FX.
'FZ':FX:FY'?1:0.25:0.4
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