畢業(yè)設(shè)計(jì)---數(shù)控車床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文作者研究的主要是數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，這類主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可用于對普通車床的改造，以適應(yīng)當(dāng)前我國機(jī)床工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</p><p>　　本文作者完成的設(shè)計(jì)主要包括根據(jù)一些原始數(shù)據(jù)（其中包括機(jī)床的類型、規(guī)格等）結(jié)合實(shí)際條件和情況對車床一些參數(shù)進(jìn)行擬定，再根據(jù)擬定的參數(shù)

2、，進(jìn)行傳動(dòng)方案的比較，確定傳動(dòng)方案。然后計(jì)算各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪齒數(shù)，再估算齒輪的模數(shù)和各軸的軸徑，并對齒輪和軸的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行校核。除此之外，還要對箱體內(nèi)的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一些零件的選型，如電磁離合器的選擇等，從而完成對整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 主傳動(dòng)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目錄</b></p>

3、<p><b>　　0 引言1</b></p><p>　　1 總體設(shè)計(jì)方案擬定3</p><p>　　1．1 擬定主運(yùn)動(dòng)參數(shù)(、、Z)3</p><p>　　1．2 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)3</p><p>　　1．3 動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)3</p><p>　　1．4 軸和

4、齒輪的驗(yàn)算3</p><p>　　1．5 主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)3</p><p><b>　　2 參數(shù)擬定4</b></p><p>　　2.1 車床主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)4</p><p>　　2.2 各級(jí)轉(zhuǎn)速的確定4</p><p><b>　　3． 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

5、5</b></p><p>　　3．1 主擬定傳動(dòng)方案5</p><p>　　3．2 傳動(dòng)方案的比較5</p><p>　　3．2．1 采用單速電機(jī)5</p><p>　　3．2．2 采用雙速電機(jī)6</p><p>　　3．3 各級(jí)傳動(dòng)比的計(jì)算7</p><p>

6、　　3．4 各軸轉(zhuǎn)速的確定方法9</p><p>　　3．4．1 Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速9</p><p>　　3．4．2 中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速9</p><p>　　3．5 轉(zhuǎn)速圖擬定10</p><p>　　4 動(dòng)力計(jì)算11</p><p>　　4.1 齒輪的計(jì)算11</p><p>

7、;　　4.1 .1 確定齒輪齒數(shù)和模數(shù)（查表法）11</p><p>　　4．1. 2 確定齒輪的齒數(shù)和模數(shù)（計(jì)算法）并校核12</p><p>　　4．1. 3 齒輪的精度設(shè)計(jì)；15</p><p>　　4.2 電磁離合器的選擇和使用19</p><p>　　5 軸的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算21</p><p>

8、　　5.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>　　5.2 軸的強(qiáng)度校核(以Ⅰ軸為例)21</p><p>　　5.2.1 選擇軸的材料22</p><p>　　5.2.2 初估軸徑22</p><p>　　5.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22</p><p>　　5．2. 4 軸的受力分析. . . . .

9、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23</p><p>　　5.3 軸的剛度校核(以Ⅰ軸為例)25</p><p>　　6 主軸變速箱的裝配設(shè)計(jì)28</p><p>　　

10、6.1 箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)28</p><p>　　6.2 設(shè)計(jì)的方法(以軸的布置為例)28</p><p><b>　　7 結(jié)論31</b></p><p><b>　　致謝32</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)33</b></p>

11、<p><b>　　附件清單34</b></p><p><b>　　0引言</b></p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我所從事設(shè)計(jì)的課題是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。此類數(shù)控車床屬于經(jīng)濟(jì)型中檔精度機(jī)床，這類機(jī)床的傳動(dòng)要求采用手動(dòng)與電控雙操縱方式，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電控變速?？傮w的設(shè)計(jì)方案就是對傳動(dòng)方案進(jìn)行比較，繪出轉(zhuǎn)速圖，對箱體及

12、內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括軸和齒輪的設(shè)計(jì)、校核等。</p><p>　　為什么要設(shè)計(jì)此類數(shù)控車床呢？因?yàn)殡S著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國制造業(yè)領(lǐng)域涌現(xiàn)出了許多私營企業(yè)，這些企業(yè)的規(guī)模普遍不大，沒有太多的資本。一些全功能數(shù)控系統(tǒng)，其功能雖然豐富，但成本高，對于這些中小型企業(yè)來說購置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對原有機(jī)床進(jìn)行改造，進(jìn)行數(shù)控化、自動(dòng)化，以提高生產(chǎn)效率。我國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是機(jī)床擁有量大、工業(yè)生產(chǎn)

13、規(guī)模小，突出的任務(wù)就是用較少的資金迅速改變機(jī)械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌，使之盡可能提高自動(dòng)化程度，保證加工質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。我國是擁有300多萬臺(tái)機(jī)床的國家，而這些機(jī)床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機(jī)床，自動(dòng)化程度低，要想在近幾年內(nèi)用自動(dòng)和精密設(shè)備更新現(xiàn)有機(jī)床，不論是資金還是我國機(jī)床廠的能力都是辦不到的。因此，普通機(jī)床的數(shù)控改造，大有可為。它適合我國的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國設(shè)備技術(shù)改造主要方法之一。目前，我國經(jīng)濟(jì)

14、型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，研制了幾十種簡易數(shù)控系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了我國數(shù)控事業(yè)的發(fā)展。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)際，我國的國情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能地降低價(jià)格。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床有許多優(yōu)點(diǎn)。1）其降格便宜，且性能價(jià)格比適中，與進(jìn)口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車床相比，前者只需一萬元左右，后者則需十萬甚至幾十萬元。因此，它特別適合于改造在設(shè)備中占有較大比重的普通車床，適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。從提

15、高資本效率出發(fā)，改造閑置設(shè)備，能發(fā)揮機(jī)床的原有功能和改造后的新增功能，提高機(jī)床的使用價(jià)值。2）適用于多品種、中小批量產(chǎn)品的適應(yīng)性強(qiáng)。在普通車床上加工的產(chǎn)品，大都可在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床上進(jìn)行。加工不同零件，只要改變加工程序，很快適應(yīng)和達(dá)到批量生產(chǎn)的要求。3）相對于普通車床，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床能提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品損失。數(shù)控有較高的加工精度，加工出的產(chǎn)品尺寸一致性好，合格率高。4）采用數(shù)控車床，能解決復(fù)雜的加工精度，還能節(jié)約大量工裝費(fèi)用，降低生產(chǎn)

16、成本。5）采用此類車床，還能減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度將工人從緊張、繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來。6）可以提高工人素質(zhì)，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)擴(kuò)大了工人的視野，帶動(dòng)了學(xué)習(xí)微電子技術(shù)的熱潮，為工人由“體力型”向“智力型”過渡創(chuàng)造了條件，促進(jìn)了工廠的技術(shù)進(jìn)步。7）增強(qiáng)了企業(yè)應(yīng)變能力，為提高企業(yè)競爭能力創(chuàng)造了條件。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備對設(shè)備進(jìn)行改造后，提</p><p>　　本設(shè)計(jì)中的數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)就是主電機(jī)采用雙

17、速電機(jī)，這樣可以簡化箱體內(nèi)的結(jié)構(gòu)。操縱方式并非是完全數(shù)控，而是采用采用手動(dòng)與電控雙操縱方式，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電控變速。本設(shè)計(jì)就是對在我國應(yīng)用非常廣泛的C6型數(shù)控車床進(jìn)行的改造，具有廣泛的適應(yīng)性。C6型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會(huì)擁有量大的普通車床。實(shí)踐證明，把這種車床改造為數(shù)控車床，已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　總體的設(shè)計(jì)方案就是對傳動(dòng)方案進(jìn)行比較，繪出轉(zhuǎn)速圖，對箱體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)

18、，包括軸和齒輪的設(shè)計(jì)、校核等。設(shè)計(jì)時(shí)一要注意設(shè)計(jì)的科學(xué)性和條理性，另一點(diǎn)就是要注意和實(shí)際的結(jié)合。設(shè)計(jì)的依據(jù)主要是以經(jīng)驗(yàn)或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)(經(jīng)驗(yàn))設(shè)計(jì)方法。作為一名尚未畢業(yè)的大學(xué)生，經(jīng)驗(yàn)自然是我們所欠缺的，所以除了老師的指導(dǎo)，最主要的就是借鑒書上的設(shè)計(jì)方法。書上雖然不會(huì)有完全相同的示例，但一些其他類型的主軸箱設(shè)計(jì)方法在這個(gè)課題上同樣適用，適用也只是大體上的適用，具體到一些細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)就需我們自己查設(shè)計(jì)手冊了。比如說其中涉及到電磁離合器的設(shè)計(jì)

19、就需自己解決。雖然我們很缺乏設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，但還應(yīng)處處從實(shí)際出發(fā)。從大處講，聯(lián)系實(shí)際是指在進(jìn)行機(jī)床工藝可能性的分析、參數(shù)擬定和方案確定中，既要了解當(dāng)今的先進(jìn)生產(chǎn)水平和可能趨勢，更應(yīng)了解我國實(shí)際生產(chǎn)水平，使設(shè)計(jì)的機(jī)床、機(jī)器在四化建設(shè)中發(fā)揮最佳的效益。從小處講，指對設(shè)計(jì)的機(jī)床零部件的制造、裝配和維修要進(jìn)行認(rèn)真的、切實(shí)的考慮和分析，對推薦的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和資料要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行取舍。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，了解和掌握結(jié)合實(shí)際、綜合思考的設(shè)計(jì)方法。</p&g

20、t;<p>　　1 總體設(shè)計(jì)方案擬定 </p><p>　　1．1 擬定主運(yùn)動(dòng)參數(shù)(、、Z)</p><p>　　機(jī)床設(shè)計(jì)的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，它們是傳動(dòng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求。根據(jù)擬定的參數(shù)、規(guī)格和其他特點(diǎn)，了解典型工藝的切削用量，了解極限轉(zhuǎn)速、和級(jí)數(shù)Z、主傳動(dòng)電機(jī)功率N。<

21、/p><p><b>　　1．2 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)擬定的參數(shù)，通過結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖。傳動(dòng)方案有多種，傳動(dòng)型式更是式樣眾多，比如：傳動(dòng)型式上有集中傳動(dòng)的主軸變速箱。分離傳動(dòng)的主軸箱與變速箱；擴(kuò)大變速范圍可以用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可用背輪機(jī)構(gòu)、分支傳動(dòng)等型式；變速型式上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪

22、等。然后計(jì)算各傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)。 </p><p>　　1．3 動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)</p><p>　　估算齒輪模數(shù)m和軸頸d，選擇和計(jì)算離合器。</p><p>　　將各傳動(dòng)件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排、布置和設(shè)計(jì)。</p><p>　　1．4 軸和齒輪的驗(yàn)算</p><p>　　在結(jié)構(gòu)草圖的

23、基礎(chǔ)上，對一根傳動(dòng)軸和齒輪的剛度、強(qiáng)度進(jìn)行校核。</p><p>　　1．5 主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)</p><p>　　主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿”，進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪制的。圖上各零部件要表達(dá)清楚，并標(biāo)明尺寸和配合。 </p><p><b>　　2 參數(shù)擬定 </b></p><p>　　2.1 車床主參數(shù)(規(guī)

24、格尺寸)和基本參數(shù)</p><p>　　此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床是由C6140普通車床改裝而來，根據(jù)任務(wù)書上提供的條件：</p><p>　　此數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速可分高低兩檔,共有12級(jí)轉(zhuǎn)速：其中高低兩檔各有6級(jí)轉(zhuǎn)速，低速檔時(shí)=340/,=45r/min;高速檔時(shí)=1800 r/min，=235 r/min；</p><p>　　此車床床身上最大回轉(zhuǎn)直徑為400mm,主軸端

25、部型式為C6；主軸通孔直徑為65 mm；</p><p>　　主軸孔錐度為公制70；采用雙速電機(jī):其中 電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率分別為1000/1500 r/min，4/5.5KW。</p><p>　　2.2 各級(jí)轉(zhuǎn)速的確定</p><p>　　已知主軸的轉(zhuǎn)速分為12級(jí)，又分為高低兩檔，其中高檔最大轉(zhuǎn)速為1800r/min，最小轉(zhuǎn)速為235 r/min；R1=/=180

26、0/235=7.66</p><p><b>　　R=[1]</b></p><p>　　當(dāng)機(jī)床處于低速檔時(shí),主軸共有6級(jí)，轉(zhuǎn)速范圍===7.556</p><p>　　=，即===1.499，取=1.449≈,已知=45,查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表(見參考文獻(xiàn)1第6頁).從表中找到=45,就可每隔六個(gè)數(shù)取得一個(gè)數(shù),得低速檔的6級(jí)轉(zhuǎn)速分別為45,67,103

27、,154,230,340 r/min;</p><p>　　當(dāng)車床處于高速檔時(shí), 主軸共有6級(jí)，轉(zhuǎn)速范圍===7.659</p><p>　　=，即===1.50,取=1.50≈,已知=1800 ,查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表(見參考文獻(xiàn)1第6頁).</p><p>　　從表中找到=1800, 就可每隔六個(gè)數(shù)取得一個(gè)數(shù),得高速檔的6級(jí)轉(zhuǎn)速分別為</p><p&g

28、t;　　236,354,543,815,1200,1800 r/min。</p><p><b>　　3． 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3．1 主擬定傳動(dòng)方案</p><p>　　擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指傳動(dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及其組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)型式、變速

29、類型。傳動(dòng)方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動(dòng)方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)性等多方面統(tǒng)一考慮。</p><p>　　3．2 傳動(dòng)方案的比較</p><p>　　3．2．1 采用單速電機(jī)</p><p>　　已知變速級(jí)數(shù)為Z=12。</p><p>　　確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目。<

30、/p><p>　　級(jí)數(shù)為Z的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有Z1、Z2、Z3、...各傳動(dòng)副，即 Z=Z1Z2Z3…</p><p>　　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=×3。</p><p><b>　　可以有兩種方案</b></p><p>　　方案一12

31、=2×3×2</p><p>　　傳動(dòng)齒輪數(shù)目2×（2+3+2）=14。</p><p><b>　　軸向尺寸為15b。</b></p><p><b>　　傳動(dòng)軸數(shù)目為4根。</b></p><p>　　操縱機(jī)構(gòu)較為簡單：兩個(gè)滑移齒輪和一個(gè)三聯(lián)滑移齒輪，可單獨(dú)也可集中

32、操縱。</p><p>　　方案二 12=3×4</p><p>　　傳動(dòng)齒輪數(shù)目2×（3×4）=14個(gè)。</p><p>　　軸向尺寸為19b。</p><p><b>　　傳動(dòng)軸數(shù)目為3根。</b></p><p>　　操縱機(jī)構(gòu)較復(fù)雜：四聯(lián)滑移齒輪作為整體式，滑

33、移長度為12b；如拆為2個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪，需要有自鎖，以保證只有一個(gè)齒輪副嚙合。</p><p>　　相比之下，還是傳動(dòng)副數(shù)分別為2，3，2的三個(gè)傳動(dòng)組方案為優(yōu)。</p><p>　　3．2．2 采用雙速電機(jī)</p><p>　　車床上，有時(shí)采用雙速電機(jī)，雙速電機(jī)的轉(zhuǎn)速比：=2，傳動(dòng)系統(tǒng)的公比應(yīng)當(dāng)是2的整次方根，本設(shè)計(jì)中的雙速電機(jī)的公比==1.41。這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變

34、換起著系統(tǒng)中第一擴(kuò)大傳動(dòng)組的作用相應(yīng)基本組的傳動(dòng)級(jí)數(shù)應(yīng)為2，這樣使傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)簡化。本設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，采用電控和手動(dòng)兩種方式，為了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，本設(shè)計(jì)采用雙速電機(jī)。</p><p>　　3．3 各級(jí)傳動(dòng)比的計(jì)算</p><p><b>　　假設(shè)結(jié)構(gòu)如圖：</b></p><p>　　由于已經(jīng)設(shè)計(jì)了各軸之間的相對位置關(guān)系，由傳動(dòng)系

35、統(tǒng)草圖知共有六個(gè)傳動(dòng)比。</p><p>　　分別設(shè)齒輪1和齒輪4之間的傳動(dòng)比為,齒輪2和齒輪5之間的傳動(dòng)比為,齒輪8和齒輪9之間的傳動(dòng)比為 ,齒輪3和齒輪6之間的傳動(dòng)比為,齒輪7和齒輪10之間的傳動(dòng)比為,帶輪傳動(dòng)比為。</p><p><b>　　設(shè)其中<<。</b></p><p>　　當(dāng)處于低檔時(shí)，手動(dòng)操作使得齒輪8和齒輪9嚙

36、合。</p><p>　　當(dāng)中間的電磁離合器得電，齒輪2和齒輪5之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速最小，為45或67 r/min。</p><p>　　可得 ×××1000=45r/min</p><p>　　×××1500=67 r/min</p><p>　　當(dāng)左側(cè)的電磁離合器得電，齒輪

37、3和齒輪6之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速最大，為226或340 r/min。</p><p>　　可得 ×××1000=230 r/min</p><p>　　×××1500=340 r/min</p><p>　　當(dāng)右側(cè)的電磁離合器得電，齒輪1和齒輪4之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為100或150</p>

38、;<p>　　可得 ×××1000=100 r/min</p><p>　　×××1500=150 r/min</p><p>　　當(dāng)處于高檔時(shí)，手動(dòng)操作使得齒輪7和齒輪10嚙合</p><p>　　當(dāng)中間的電磁離合器得電，齒輪2和齒輪5之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速最小，為236或354<

39、;/p><p>　　可得 ×××1000=235 r/min</p><p>　　×××1500=354 r/min</p><p>　　當(dāng)左側(cè)的電磁離合器得電，齒輪3和齒輪6之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速最大，為1200或1800</p><p>　　可得 ××&

40、#215;1000=1200 r/min</p><p>　　×××1500=1800 r/min</p><p>　　當(dāng)右側(cè)的電磁離合器得電，齒輪1和齒輪4之間嚙合，當(dāng)時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為543或816</p><p>　　可得 ×××1000=543 r/min</p><p>　

41、　×××1500=815 r/min</p><p>　　由這6各方程聯(lián)列可解得</p><p>　　≈0.3226 ≈0.7447 ≈1.6452</p><p>　　≈0.2576 ≈1.3659 ≈0.534</p><p>　　

42、傳動(dòng)比的選用時(shí)，應(yīng)注意的幾個(gè)問題，充分使用齒輪副的極限傳動(dòng)比=1/4，=2，</p><p>　　雖然可以最大限度地獲得變速箱范圍或減少傳動(dòng)件數(shù)，但會(huì)導(dǎo)致齒輪和箱體尺寸過大，齒輪線速度增大，容易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，要求精度提高。在實(shí)踐中，往往不采用降速很小、升速很大的傳動(dòng)比，特別是中間軸的傳動(dòng)。因此，從系統(tǒng)的角度考慮，寧可適當(dāng)增加串聯(lián)傳動(dòng)組的數(shù)目，或者用并聯(lián)式的分支傳動(dòng)滿足變速范圍的要求，而避免用極限傳動(dòng)比的傳動(dòng)副。

43、</p><p>　　以上幾個(gè)傳動(dòng)比都符合要求。</p><p>　　3．4 各軸轉(zhuǎn)速的確定方法</p><p>　　由傳動(dòng)比和電機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以計(jì)算出各軸的轉(zhuǎn)速；</p><p>　　3．4．1 Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速</p><p>　?、褫S從電機(jī)得到運(yùn)動(dòng)，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成各級(jí)轉(zhuǎn)速。電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速和主軸最高轉(zhuǎn)速應(yīng)相接近。顯然，從

44、傳動(dòng)件在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下恒功率工作時(shí)所受扭矩最小來考慮，Ⅰ軸不宜將電機(jī)轉(zhuǎn)速降得太低。但如果Ⅰ軸上裝有摩擦離合器一類部件時(shí)，高速下摩擦損耗、發(fā)熱都將成為突出矛盾，因此，Ⅰ軸轉(zhuǎn)速也不宜太高車床的Ⅰ軸轉(zhuǎn)速一般取700～1000 r/min左右比較合適。另外也要注意到電機(jī)與Ⅰ軸的傳動(dòng)方式，如用帶輪傳動(dòng)時(shí)，降速比不宜太大，和主軸尾部可能干涉。</p><p>　　3．4．2 中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速</p><p

45、>　　對于中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是：妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音、振動(dòng)等性能要求之間的矛盾。</p><p>　　中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，中間傳動(dòng)軸和齒輪承受扭矩小，可以使軸徑和齒輪模數(shù)小些，從而可以使結(jié)構(gòu)緊湊。但是，這將引起空載功率和噪音加大。從經(jīng)驗(yàn)知：主軸轉(zhuǎn)速和中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況作相應(yīng)修正：1、對于功率較大的重切削機(jī)床，一般主軸轉(zhuǎn)速較低，中間軸的轉(zhuǎn)速適當(dāng)取高一些對減小結(jié)構(gòu)尺寸的效果較明

46、顯。2、對高速輕載或精密機(jī)床，中間軸轉(zhuǎn)速宜取低一些。3、控制齒輪圓周速度，在此條件下，可適當(dāng)選用較高的中間軸轉(zhuǎn)速。</p><p>　　3．5 轉(zhuǎn)速圖擬定</p><p>　　運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定以后，主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已經(jīng)知道了，而且根據(jù)設(shè)計(jì)出來的各級(jí)齒輪的傳動(dòng)比，這樣就可以擬定主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖，使主運(yùn)動(dòng)逐漸具體化。</p><p>　　此車床集中傳動(dòng):公比為,級(jí)數(shù)Z=12,

47、變速范圍R=1800/45=40。</p><p><b>　　4 動(dòng)力計(jì)算</b></p><p>　　4.1 齒輪的計(jì)算</p><p>　　4.1 .1 確定齒輪齒數(shù)和模數(shù)（查表法）</p><p>　　可以用計(jì)算法或查表法確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡便。根據(jù)上面計(jì)算的傳動(dòng)比和初步定出的小齒輪齒數(shù)，查表即可求出齒輪

48、副齒數(shù)之和，再減得大齒輪的齒數(shù)。</p><p>　　用查表法求Ⅰ軸和Ⅱ軸上的齒輪的齒數(shù)和模數(shù)</p><p>　　常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)（小齒輪）（見參考書1第20頁）。</p><p><b>　　選取時(shí)應(yīng)注意：</b></p><p>　　不產(chǎn)生根切。一般取Zmin≥18～20；</p><p&g

49、t;　　保證強(qiáng)度和防止熱變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚δ≥2m,一般取δ＞5mm則 Zmin≥6.5+2T/m。</p><p>　　同一傳動(dòng)組的各對齒輪副的中心距應(yīng)當(dāng)相等。若模數(shù)相同，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，常常滿足不了上述要求。機(jī)床上可用修正齒輪，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3～4個(gè)齒。</p><p&

50、gt;　　防止各種碰撞和干涉。</p><p>　　三聯(lián)滑移齒輪的相鄰兩齒輪的齒數(shù)差應(yīng)大于4。</p><p>　　所以，可以假設(shè)其中最小的齒輪2齒數(shù)為20，而且由上可知，齒輪2和齒輪5之間的傳動(dòng)比為3.1，查常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)（小齒輪）表，可找到最接近的傳動(dòng)比為3.15，當(dāng)時(shí)的齒數(shù)之和為82。可得大齒輪齒數(shù)為62。</p><p><b>　　齒輪模數(shù)

51、的估算</b></p><p>　　按接觸疲勞和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜,而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都已經(jīng)知道后方可確定,所以只在草圖畫完之后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。</p><p>　　齒輪彎曲疲勞的估算：</p><p>　　≥32mm [1] </p><p>　　其中N---------

52、-----計(jì)算齒輪傳遞的額定功率N=η×N</p><p><b>　　齒輪點(diǎn)蝕的估算：</b></p><p>　　A≥370mm[1]</p><p>　　其中為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速,A為齒輪中心距。</p><p>　　由中心距A及齒數(shù)z1、z2求出模數(shù)：</p><p><b&

53、gt;　　[1]</b></p><p>　　根據(jù)估算所得和中較大得值,選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)</p><p>　　以齒輪2和齒輪5為例</p><p>　　=×n=1500×0.534=801 r/min</p><p>　　N=5.5×0.95=5.225kw</p><p>

54、<b>　　≥32≈1.509</b></p><p>　　A≥370≈69.133mm</p><p><b>　　≈1.686</b></p><p>　　所以,根據(jù) 選取,為了保證模數(shù)一定滿足要求,假設(shè)齒輪2和齒輪5的模數(shù)為3</p><p>　　由此可知,輸入軸1和傳動(dòng)軸2之間的中心距為&l

55、t;/p><p><b>　　A===123mm</b></p><p>　　同理且根據(jù)1軸和2軸之間的距離始終為123mm,可得出1軸和2軸之間其余的齒輪的齒數(shù)和模數(shù)</p><p>　　分別為 z1=35 m1=3</p><p>　　z4=47 m4=3</p><p>　　z3=51 m

56、3=3</p><p>　　z6=31 m6=3</p><p>　　4．1. 2 確定齒輪的齒數(shù)和模數(shù)（計(jì)算法）并校核</p><p><b>　　以齒輪8和9為例,</b></p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)采用最高轉(zhuǎn)速，即齒輪10的轉(zhuǎn)速為1800r/min,已知該組齒輪傳遞的功率為5.5KW,已知傳動(dòng)比為≈0.2576

57、,假設(shè)齒輪對稱布置,使用壽命為8年,每年以300工作日計(jì),兩班制,中等沖擊,齒輪單向回轉(zhuǎn)。</p><p>　　1、齒輪的材料、精度和齒數(shù)選擇 因傳遞功率不大、轉(zhuǎn)速不高、材料按 表7-1選取，都采用55鋼，鍛造毛坯，大齒輪正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均用軟齒面。</p><p>　　齒輪精度用6級(jí)，軟齒表面粗糙度為1.6。</p><p>　　軟齒面閉式傳動(dòng)，失

58、效形式為點(diǎn)蝕，考慮傳動(dòng)平穩(wěn)性，，取齒輪8的齒數(shù)為17，則齒輪9為17/0.2576=66</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　（1）、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。</p><p>　　（2）、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p><b>　　[

59、2]</b></p><p><b>　　=9.55</b></p><p>　　由圖7-6選取材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為:</p><p><b>　　,</b></p><p>　　由圖7-7選取材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力為:</p><p><b>　　

60、, </b></p><p>　　應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式(7-3)計(jì)算</p><p><b>　　=</b></p><p>　　由圖7-8查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù),1.02</p><p>　　由圖7-9查得彎曲疲勞壽命系數(shù),1,</p><p>　　由表7-2查得接觸疲勞安全系數(shù)

61、1,彎曲疲勞安全系數(shù)1.4,又=2.0,試選1.3</p><p>　　由前面的式子求得許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力</p><p><b>　　[2]</b></p><p><b>　　[2]</b></p><p><b>　　[2]</b></p><

62、p><b>　　[2]</b></p><p>　　將有關(guān)值代入式子 得</p><p>　　==59.17 [2]</p><p><b>　　則1.44</b></p><p>　　查圖7-10得;由表7-3查得;由表7-4查得;取;則</p><p><b&

63、gt;　　修正[2]</b></p><p>　　由表7-6取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)</p><p>　　3．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p>　　由圖7-18查得 </p><p><b>　　取</b></p><p>　　由式（7-12）校核大小齒輪的彎曲強(qiáng)度</p>&

64、lt;p><b>　　[2]</b></p><p><b>　　[ [2]</b></p><p>　　所以，初選的齒輪齒數(shù)和計(jì)算出的模數(shù)符合要求。</p><p>　　求得齒輪8和9的齒數(shù)和模數(shù)分別為z8=17 m8=3.5</p><p>　　z9=66 m9=3.5</p>

65、<p>　　其中齒輪8的齒數(shù)為17，有可能會(huì)發(fā)生根切現(xiàn)象，所以要修正齒輪，用變位修正法求得8齒輪的變位系數(shù)為+0.218。用同樣的方法可以求得其他齒輪的變位系數(shù)。</p><p>　　列出各齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、和變位系數(shù)</p><p>　　齒輪材料為55鋼,熱處理為齒部G58±0.2,深0.5</p><p>　　4．1. 3 齒輪的精度設(shè)

66、計(jì)；</p><p>　　齒輪精度設(shè)計(jì)的方法及步驟：1、確定齒輪的精度等級(jí)；</p><p>　　2、齒輪誤差檢驗(yàn)組的選擇及其公差值的確定；</p><p>　　3、計(jì)算齒輪副側(cè)隙和確定齒厚極限偏差代號(hào)；</p><p>　　4、確定齒坯公差和表面粗糙度；</p><p>　　5、公法線平均長度極限偏差的換算；<

67、/p><p>　　6、繪制齒輪零件圖。</p><p>　　以齒輪9為例：齒數(shù)為66，模數(shù)為3.5,變位系數(shù)為0。</p><p><b>　　確定齒輪的精度等級(jí)</b></p><p>　　由于該齒輪是主軸箱內(nèi)的齒輪，對傳動(dòng)精度和穩(wěn)定性的要求都比較高，主要要求的是傳動(dòng)平穩(wěn)性精度等級(jí)。據(jù)圓周速度</p><

68、;p>　　對于如此要求高的齒輪采用6級(jí)精度。</p><p>　　齒輪誤差檢驗(yàn)組的選擇及其公差值的確定</p><p>　　該齒輪屬中等精度，且為批量生產(chǎn)查表12-3選定、、、</p><p>　　組成檢驗(yàn)方案。根據(jù)及</p><p>　　查表12-13、表12-14、表12-15可得公差值：</p><p>　

69、　第Ⅰ公差組 </p><p>　　第Ⅱ公差組 ± </p><p><b>　　第Ⅲ公差組 </b></p><p>　　計(jì)算齒輪副側(cè)隙和確定齒厚極限偏差代號(hào)代號(hào) </p><p>　　計(jì)算齒輪副的最小極限側(cè)隙 由表12-10按油池潤滑和查得</p>

70、<p><b>　　[6]</b></p><p>　　根據(jù)齒輪和箱體的材料，從材料手冊上查得，鋼和鑄鐵的線膨脹系數(shù)分別為 ， 。</p><p>　　傳遞的中心距 [6]</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　確定齒厚極限偏差代號(hào)</p>

71、<p>　　齒厚上偏差 由式（12-15）</p><p><b>　　[6]</b></p><p><b>　　式中前面已查得</b></p><p>　　由表12-14按6級(jí)精度查得</p><p>　　由表12-17按145.5，6級(jí)精度查得 ，</p><

72、;p><b>　　所以，代入數(shù)據(jù)得，</b></p><p><b>　　因?yàn)?±</b></p><p>　　由圖12-29或者12-9查得齒厚的上偏差代號(hào)為G，因此</p><p><b>　　齒厚下偏差</b></p><p><b>　　可知

73、[6]</b></p><p>　　查表12-13，6級(jí)精度齒輪，查表12-11，，所以</p><p>　　由圖12-29或表12-9查得齒厚下偏差代號(hào)為K，因此</p><p>　　至此，小齒輪的精度為：6GK GB10095-88</p><p>　　確定齒坯公差、表面粗糙度</p><p>　　齒輪

74、內(nèi)孔是加工、檢驗(yàn)及安裝的定位基準(zhǔn)，對6級(jí)精度的齒輪，由表12-18查得：內(nèi)孔尺寸公差為IT7，內(nèi)孔直徑為85mm,偏差按基準(zhǔn)孔H選取，即齒輪內(nèi)孔的下偏差為0，上偏差為+0.022。內(nèi)孔的形狀公差按6級(jí)決定或遵守包容原則。</p><p>　　定位端面的端面圓跳動(dòng)公差由表12-19查得為0.014mm。</p><p>　　齒頂圓只作為切齒加工的找正基準(zhǔn)，不作為檢驗(yàn)基準(zhǔn)，故其公差選用IT11

75、，齒頂圓直徑，偏差按基準(zhǔn)軸h選取,即下偏差為-0.290，上偏差為0。</p><p>　　齒輪的表面粗糙度按7級(jí)查表12-20，各表面粗糙度分別為：齒面=1.6,內(nèi)孔=1.6,基準(zhǔn)端面=3.2,齒頂圓=6.3。</p><p>　　公法線平均長度極限偏差的換算</p><p>　　公法線的公稱長度W及其跨齒數(shù)k,可從機(jī)械設(shè)計(jì)有關(guān)手冊中查得或按式12-7和式12-8

76、求得</p><p><b>　　跨齒數(shù)</b></p><p><b>　　[6]</b></p><p>　　該齒輪為中模數(shù)齒輪，控制側(cè)隙的指標(biāo)宜采用公法線平均長度極限偏差，按換算式12-20、式12-21、式12-22得</p><p><b>　　[6]</b><

77、/p><p><b>　　[6]</b></p><p><b>　　齒輪工作圖</b></p><p>　　下圖為本例齒輪零件圖。</p><p>　　4.2 電磁離合器的選擇和使用</p><p>　　隨著機(jī)床設(shè)備向自動(dòng)化趨勢發(fā)展,電磁離合器和制動(dòng)器的應(yīng)用越來越廣泛,本設(shè)

78、計(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床,采用手動(dòng)和電動(dòng)相結(jié)合的方式,其中的電控就是用電磁離合器來實(shí)現(xiàn)的,電磁離合器是自動(dòng)化控制的主要元件之一,它具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱和自動(dòng)控制等特點(diǎn)，同時(shí)能滿足簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高齒輪箱的傳動(dòng)剛度和加工精度，實(shí)現(xiàn)機(jī)床高響應(yīng)性、高頻率動(dòng)作等方面的要求。</p><p>　　我設(shè)計(jì)的主軸箱采用了3個(gè)電磁離合器，大大簡化了主軸箱內(nèi)結(jié)構(gòu)。離合器的類型很多，有通電工作的，也有失電工作的。按其傳遞扭矩形

79、式可分為摩擦式離合器、牙嵌式離合器，磁粉式離合器以及轉(zhuǎn)差式離合器；按其工作條件可分為濕式離合器和干式離合器；按其電流饋入的方式可分為有滑環(huán)離合器和無滑環(huán)離合器。</p><p>　　選擇離合器的型號(hào)規(guī)格之前，必須充分了解各種離合器的動(dòng)作特性及其優(yōu)缺點(diǎn)。在選擇離合器過程中最重要的因素是扭矩，扭矩表示所傳遞的動(dòng)力，假如摩擦片數(shù)一定，則所傳遞扭矩大小和離合器有效半徑相對應(yīng)。但在實(shí)際上，速度、溫度、摩擦片的磨損情況，污染

80、情況都影響工作扭矩。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，計(jì)算扭矩是工作載荷的慣性和運(yùn)動(dòng)載荷的慣性之和，用T表示計(jì)算扭矩可用下式求出： [7]</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　-----旋轉(zhuǎn)組件的重量</p><p>　　K-------旋轉(zhuǎn)組件的回轉(zhuǎn)半徑</p><p&g

81、t;<b>　　N----回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　S----工作安全系數(shù)</p><p>　　---直線運(yùn)動(dòng)組件的重量</p><p>　　V-----線性速度</p><p>　　R-----變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)皮帶輪的半徑</p><p><b>　　g-----9.8

82、</b></p><p>　　t-----機(jī)器啟動(dòng)所需時(shí)間</p><p>　　----電磁離合器吸合時(shí)間</p><p>　　但在實(shí)際工作中,很多設(shè)備的精確載荷難以計(jì)算。一般是根據(jù)輸入動(dòng)力確定所需扭矩。</p><p><b>　　[7]</b></p><p>　　式中P---輸入

83、功率</p><p>　　S---工作安全系數(shù)</p><p><b>　　N---輸入轉(zhuǎn)數(shù)</b></p><p>　　從上式中看出，對扭矩影響最大的是安裝離合器軸的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)。因此。一定動(dòng)力下，較高的轉(zhuǎn)數(shù)對應(yīng)低的扭矩，因此，在設(shè)計(jì)中盡可能將離合器裝在傳動(dòng)鏈中轉(zhuǎn)速較高的位置，這通常要求離合器和電機(jī)同軸。</p><p>

84、　　本設(shè)計(jì)中的主軸箱采用的是油潤滑，所以選用的電磁式離合器是濕式的。</p><p>　　根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，而且Ⅰ軸的扭矩小于Ⅱ軸的扭矩，分析后，選擇在Ⅰ軸上的兩個(gè)離合器均為DLM5系列離合器，其型號(hào)為DLM5-10；Ⅱ軸上的扭矩大于Ⅰ軸，其型號(hào)可選為DLM5-25。</p><p><b>　　5 軸的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算</b></p><p>

85、;　　5.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支承。軸上要安裝齒輪、離合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。</p><p>　　傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動(dòng)、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大。</p><p>　　兩軸中心距誤差和軸心線間的平行度等裝配及加

86、工誤差也會(huì)引起上述問題。</p><p>　　所以，在設(shè)計(jì)軸時(shí)要充分考慮軸的強(qiáng)度剛度等因素。在選擇材料和估算直徑都要滿足條件，估算完以后還要對軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是使軸的各部分具有合理的結(jié)構(gòu)和尺寸。</p><p>　　影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，因此軸的結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對軸的具體情況作具體分析，全面考慮解決。&

87、lt;/p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是：</p><p>　　裝在軸上的零件有確定的位置。且布置合理。</p><p>　　軸受力合理，能可靠地傳遞力和轉(zhuǎn)矩，有利于提高強(qiáng)度和剛度。</p><p><b>　　具有良好的工藝性。</b></p><p><b>　　便于安裝和調(diào)整。

88、</b></p><p>　　節(jié)省材料，減輕質(zhì)量。</p><p>　　Ⅰ軸（輸入軸）的設(shè)計(jì)</p><p>　?、褫S的特點(diǎn):1．將運(yùn)動(dòng)傳入變速箱的齒輪，一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)軸的剛度或使軸不受帶的拉力（帶輪卸荷）;2．若Ⅰ軸上安裝正反向的離合器，由于組成離合器的零件很多，在箱內(nèi)裝配很不方便，一般都希望在箱外將Ⅰ軸組裝好后在整體裝

89、入箱內(nèi)（最好連皮帶輪也組裝在上面）。</p><p>　　卸荷裝置:帶輪將動(dòng)力傳到Ⅰ軸有兩類方式：一類是帶輪直接裝在Ⅰ軸上。除了傳遞扭矩外，帶的拉力也作用在軸上。另一類是帶輪裝在軸承上，軸承裝在套筒（法蘭盤）上，傳給軸的只是扭矩，徑向力由固定在箱體上的套筒承受。這種結(jié)構(gòu)稱為卸荷裝置。</p><p>　　5.2 軸的強(qiáng)度校核(以Ⅰ軸為例)</p><p>　　由鹽

90、城市機(jī)床廠1997-10-01發(fā)布的臥式車床企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)表9知主軸轉(zhuǎn)速為103時(shí),扭矩為468N.m,這時(shí)Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速為</p><p>　　5.2.1 選擇軸的材料</p><p>　　由于這個(gè)車頭箱傳動(dòng)的功率不大，分別為4和5.5KW，對其重量和尺寸也無特殊要求，故此輸入軸采用45鋼。</p><p>　　5.2.2 初估軸徑</p><p&g

91、t;　　按扭矩初估軸的直徑，查表10-2(見參考書2)得C=106～117，考慮到安裝帶輪的軸段僅受扭矩作用，取C=106,則</p><p><b>　　[2]</b></p><p>　　5.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　(1) 各軸段直徑的確定 初估直徑后就可按照軸上零件的安裝順序,從處開始逐段確定直徑。考慮到軸段1上安裝帶輪

92、，上面將安裝有軸承為了符合軸承內(nèi)徑系列，即軸段的直徑應(yīng)與軸承型號(hào)的選擇同時(shí)進(jìn)行，取軸承代號(hào)為6306的深溝球軸承，其內(nèi)孔直徑為30，同理可取其他各段軸的內(nèi)徑；</p><p>　?。?）各軸長度的選擇 軸段一處上要安裝有帶輪、軸承、密封圈等，根據(jù)這些部件的尺寸，可以得出各段軸段的長度。各個(gè)軸段尺寸的確定主要是根據(jù)軸上零件的轂長或軸上零件配合部分的長度確定。而另一些軸段的長度除與軸上零件有關(guān)外，還與箱體及軸承蓋

93、等零件有關(guān)。通常從齒輪端面開始，為避免轉(zhuǎn)動(dòng)零件與不動(dòng)零件干涉，取齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離H=15mm,考慮箱體的鑄造誤差，軸承內(nèi)端面應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離，取，考慮上下軸承座的聯(lián)接，取軸襯座寬度為45mm。</p><p>　?。?）軸上倒角及圓角為了保證軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩的端面，根據(jù)軸承手冊推薦，取軸肩圓角半徑為1mm。為方便加工，其他軸肩圓角半徑均取為1mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，軸的左右端倒角均為。</p&g

94、t;<p>　　上述確定尺寸和結(jié)構(gòu)的過程，與畫草圖同時(shí)進(jìn)行，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖（見下圖-a）</p><p>　　5.2.4 軸的受力分析</p><p>　　(1)畫軸的受力簡圖(見上圖-b)，因?yàn)辇X輪為直齒圓柱齒輪，所以,齒輪上不存在軸向力。</p><p><b>　　(2)計(jì)算支承反力</b></p><p

95、><b>　　在水平面上</b></p><p><b>　　在垂直面上</b></p><p>　　(3)畫彎矩圖（見上圖-c d e）</p><p>　　在水平面上 ，a-a剖面左側(cè)</p><p><b>　　a-a剖面右側(cè)</b></p><

96、p><b>　　在垂直面上</b></p><p><b>　　合成彎矩</b></p><p>　　a剖面左側(cè)和右側(cè)的彎矩相同</p><p>　　(4)畫彎矩圖（見上圖-f）</p><p><b>　　轉(zhuǎn)矩 T=</b></p><p>&

97、lt;b>　　(5)判斷危險(xiǎn)截面</b></p><p>　　顯然，a-a面處無論是彎矩還是扭矩都為最大，a-a面為危險(xiǎn)截面</p><p>　　(6)軸的彎扭合成強(qiáng)度校核</p><p><b>　　由表10-1查得，</b></p><p><b>　　在a-a截面左側(cè)</b>

98、</p><p><b>　　[2]</b></p><p><b>　　合適。</b></p><p>　　(7)軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核</p><p>　　由表10-1查得，，；，。</p><p><b>　　在a-a截面左側(cè)</b></p

99、><p><b>　　[2]</b></p><p>　　由附表10-1查得，；由附表10-4查得絕對尺寸系數(shù)，；軸經(jīng)磨削加工，由附表10-5查得表面質(zhì)量系數(shù)。則</p><p><b>　　彎曲應(yīng)力 </b></p><p><b>　　應(yīng)力幅 </b></p

100、><p><b>　　平均應(yīng)力 </b></p><p><b>　　切應(yīng)力 </b></p><p><b>　　安全系數(shù)</b></p><p>　　查表10-6得許用安全系數(shù)，顯然，故，a-a截面安全,即整個(gè)軸都是安全的，其彎扭合成強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度均是足夠的。&

101、lt;/p><p>　　5.3 軸的剛度校核(以Ⅰ軸為例)</p><p>　　軸受載后要發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，如果變形過大，會(huì)影響軸上零件正常工作。</p><p>　　傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。剛度要求保證軸在（彎曲、軸向、扭轉(zhuǎn)）不致產(chǎn)生過大的變形

102、（彎曲、失穩(wěn)、轉(zhuǎn)角）。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲、發(fā)熱、過早磨損而失效。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫出草圖之后，再根據(jù)受力情況、結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗(yàn)算彎曲剛度。</p><p>　　Ⅰ軸的直徑按扭轉(zhuǎn)剛度估算，上文已完成，估算出的直徑為40mm.</p><p>　　車床傳動(dòng)軸的彎曲剛度

103、驗(yàn)算，主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承處的撓度y和傾角θ。各類軸的撓度y和傾角θ，應(yīng)小于彎曲剛度的許用值[Y]和[θ]值，即：</p><p>　　y≤[Y]；θ≤[θ]值，即：</p><p>　　軸的彎曲變形的允許值：</p><p>　　安裝齒輪的軸允許的撓度為（0.01～0.03）m</p><p>　　計(jì)算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的撓度y和傾角θ

104、時(shí),一般常將軸簡化為集中載荷下的簡支梁,當(dāng)軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高時(shí),可把軸看作等徑軸,采用平均直徑（)來計(jì)算。計(jì)算公式為：圓軸：平均直徑</p><p><b>　　慣性矩 </b></p><p>　?、褫S為圓軸,其平均直徑</p><p><b>　　慣性矩 </b></p><p&g

105、t;<b>　　計(jì)算撓度:</b></p><p><b>　　a 段內(nèi): [1]</b></p><p>　　其中P----力載荷(N) I----截面慣性矩 M---彎矩載荷</p><p>　　θ----傾角 y----撓度 x----所求之點(diǎn)距離</

106、p><p>　　E-----軸材料的彈性模量,鋼材E=</p><p><b>　　b段內(nèi): [1]</b></p><p><b>　　c段內(nèi): [1]</b></p><p><b>　　由圖分析得,</b></p><p><b>　　a

107、 段內(nèi)撓度[1]</b></p><p>　　x的值為0和97.1之間由求導(dǎo)得x的值為97.1時(shí),撓度最大,其撓度值為0.0025081,而軸的撓度的允許值為(0.01～0.03)m,其中m為齒輪模數(shù),</p><p>　　所以,[y]=0.03～0.09mm</p><p>　　可知a 段內(nèi)撓度<[y]</p><p>&

108、lt;b>　　b段內(nèi)撓度</b></p><p><b>　　=[1]</b></p><p>　　對式子求導(dǎo),得到撓度為最大時(shí),</p><p>　　求得 其撓度值也<[y]</p><p>　　再由公式計(jì)算得到幾個(gè)受力端點(diǎn)處的撓度,由計(jì)算可得同樣<[y]</p><p

109、><b>　　所以,撓度符合要求</b></p><p><b>　　傾角的校核</b></p><p>　　由分析可知,最大傾角出現(xiàn)在左支承點(diǎn)處</p><p><b>　　其傾角為弧度</b></p><p>　　左支承處裝有深溝球軸承,其許用傾角為[θ]=0.002

110、5rad</p><p>　　可得最大傾角<許用傾角[θ]</p><p>　　所以軸的剛度符合要求.</p><p>　　6 主軸變速箱的裝配設(shè)計(jì)</p><p>　　箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì):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）。</p><p>　　6.1 箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的

111、特點(diǎn)</p><p>　　主軸變速箱是機(jī)床的主要部件。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)方面的問題:</p><p>　　(1)精度:車床主軸部件要求比較高的精度。如：主軸的徑向跳動(dòng)＜0.01mm;主軸的軸向竄動(dòng)＜0.01mm。</p><p>　　(2)剛度和抗振性:綜合剛度（主軸與刀架之間的作用力與相對變形之比）：</p>&l

112、t;p><b>　　N/mm;</b></p><p>　　其中D為最大回轉(zhuǎn)直徑mm。</p><p>　　(3)傳動(dòng)效率的要求：等級(jí)1 效率≥0.85</p><p>　　等級(jí)2 效率≥0.8</p><p>　　等級(jí)3 效率為0.75</p><p>　　(4)主軸前軸承處溫

113、度和溫升應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)，噪音也應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)：</p><p>　　等級(jí)1 dB≤78</p><p>　　等級(jí)2 dB≤80</p><p>　　等級(jí)3 dB≤83</p><p>　　結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡單、緊湊，加工和裝配工藝性好，便于維修和調(diào)整。</p><p>　　操作方便，安全可靠。<

114、/p><p>　　遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。</p><p>　　6.2 設(shè)計(jì)的方法(以軸的布置為例)</p><p>　　主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于是整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在畫正式圖之前，最好能先畫草圖。目的是：</p><p>　　布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。</p><p&

115、gt;　　檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無相互干涉，碰撞或其它不合理的情況，以便及時(shí)改正。</p><p>　　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)。</p><p>　　為達(dá)到上述目的，草圖的主要輪廓尺寸和零件之間的相對位置尺寸一定要畫得準(zhǔn)確，細(xì)部結(jié)構(gòu)可不必畫出。</p><p>　　各部分

116、結(jié)構(gòu)經(jīng)過反復(fù)推敲修改，經(jīng)過必要得驗(yàn)算，確定了結(jié)構(gòu)方案以后，才能開始畫正式裝配圖。</p><p>　　展開圖和橫截面圖應(yīng)該盡量交叉進(jìn)行，這樣容易及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。</p><p><b>　　傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)</b></p><p>　　特點(diǎn):機(jī)床的傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支承。軸上要安排齒輪，離合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。

117、</p><p>　　首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動(dòng)、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大。</p><p>　　兩軸中心距誤差和軸心線間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問題。</p><p><b>　　軸的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　傳動(dòng)軸可以是光軸也

118、可以是花鍵軸。</p><p><b>　　軸的空間布置</b></p><p>　　軸系布置的一般程序是：先確定主軸在變速箱中的位置，在確定傳動(dòng)軸的軸以及與主軸上的齒輪有嚙合的關(guān)系的軸，第三步確定電動(dòng)機(jī)軸或運(yùn)動(dòng)輸入軸（1軸）的位置，最后確定其他各傳動(dòng)軸的位置。</p><p>　　車床主軸（圖6-20）</p><p>

119、;　　1、垂直方向（高度）</p><p>　　H=1/2D---由車床主參數(shù)D決定。</p><p><b>　　2水平方向</b></p><p>　　a≤b－主軸中心在尾架導(dǎo)軌中間，也有稍偏向前導(dǎo)軌的，也有偏向后導(dǎo)軌的，為降低床身導(dǎo)軌的變形，切削力的方向盡可能在前、后導(dǎo)軌之間，主軸中心越往后越好；但從便于裝卸工件、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的角度講，主

120、軸中心越往前越好。一般中型車床取尾架導(dǎo)軌中央或稍偏后，這樣，既便于操作，又可使切削力均勻地作用于刀架地兩導(dǎo)軌面上。</p><p><b>　　傳動(dòng)主軸的軸</b></p><p>　　由于切削力P切和轉(zhuǎn)動(dòng)力P齒的作用，主軸及其軸承將產(chǎn)生變形。</p><p>　　從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析，中型車床主軸部件的變形及其組成比為：主軸本身變形約占45至65

121、%，主軸軸軸承的變形約占30至45%，軸承的支承件（箱體）變形很少。因此，可以認(rèn)為主軸部件的剛度主要取決于主軸及其軸承。然而，主軸傳動(dòng)齒輪與其嚙合的齒輪之間不同的位置，將致使主軸及其主軸軸承承受力有著很大上午變化。通過分析兩種極限情況，就可以了解一般情況下的主軸部件受力和變形方法，以選擇和確定合適的主軸上齒輪傳動(dòng)力的位置和方向。</p><p>　　Ⅰ軸（輸入軸）的位置1．Ⅰ軸上往往裝有摩擦離合器等機(jī)構(gòu)，這些部件

122、的位置安排應(yīng)便于調(diào)裝。2． 摩擦離合器或摩擦式制動(dòng)器，需要考慮便于冷卻與潤滑，離主軸部件要遠(yuǎn)一些，以減少由于摩擦發(fā)熱對主軸部件熱變形的影響。3．Ⅰ軸的端部常裝有皮帶輪，而主軸尾端外伸，有可能裝自動(dòng)卡盤的操縱氣缸或油缸，布置Ⅰ軸位置時(shí)，必須保證兩者不會(huì)相碰，Ⅰ軸上帶輪外緣不能高出箱體，以免影響外觀。</p><p>　　綜述以上各點(diǎn)，車床上Ⅰ軸一般多安排在變速箱后壁靠近箱蓋處。</p><p&g

123、t;　　中間各傳動(dòng)軸的位置:主軸和Ⅰ軸位置既定，中間各傳動(dòng)軸位置即可按傳動(dòng)順序進(jìn)行安排，應(yīng)考慮滿足以下要求：</p><p>　　(1)裝有離合器的軸：要便于裝調(diào)、維修和潤滑。</p><p>　　(2)裝有制動(dòng)裝置的軸：要便于裝調(diào)、維修，該軸應(yīng)布置在靠近箱蓋或箱壁處，同時(shí)還應(yīng)考慮與起、停裝置的互鎖。</p><p>　　(3)裝有潤滑油泵的軸：要有足夠的空間安裝潤

124、滑油泵，其高度要便于油泵吸油和排油，并便于裝卸和調(diào)整油泵，裝有濺油輪或?yàn)R油齒輪的軸應(yīng)注意圓周速度和浸入油面的深度。</p><p>　　(4)與相關(guān)部件有聯(lián)系的軸：車床主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)間的內(nèi)在聯(lián)系是通過變速箱內(nèi)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)輸出軸聯(lián)系，它應(yīng)布置在主軸前下方靠近進(jìn)給箱處。</p><p>　　(5)其他：使箱體截面尺寸緊湊、比例協(xié)調(diào)，各操縱機(jī)構(gòu)安排得當(dāng)?shù)鹊取?lt;/p><p&g

125、t;<b>　　:</b></p><p><b>　　7 結(jié)論 </b></p><p>　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成了對經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這類主傳動(dòng)系統(tǒng)是應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控車床的。這類車床共有12級(jí)轉(zhuǎn)速，分高低兩檔，高低兩檔的切換是通過手柄來實(shí)現(xiàn)的，而在同一檔內(nèi)的6級(jí)轉(zhuǎn)速，是通過電磁離合器來實(shí)現(xiàn)的電動(dòng)控制。</p>