c616車床變速箱畢業(yè)設(shè)計說明書

1、<p><b>　　1. 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究背景</p><p>　　金屬切削機床是制造機器人的機器，成為“工作母機”，習(xí)慣上成為機床。金屬切削機床是用切削方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器。</p><p>　　機床的屬性決定了它在國民經(jīng)濟中的重要地位。機械的水平隨著機床的精密程度的提高而提高，機床的

2、技術(shù)水平直接影響機械制造工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動生產(chǎn)效率，機床直接標(biāo)志著一個國家的工業(yè)生產(chǎn)的能力和科學(xué)計數(shù)水平。機床產(chǎn)品設(shè)計是設(shè)計人員根據(jù)市場，社會和人們對機床的需要所進行的構(gòu)思，計算，試驗，選擇方案，確定尺寸，繪制圖紙以及編制技術(shù)文件等一系列創(chuàng)造性活動的總稱，是機床產(chǎn)品實現(xiàn)的必要前提，是產(chǎn)品開發(fā)過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。</p><p>　　機床技術(shù)參數(shù)有主參數(shù)和基本參數(shù)，他們是運動傳動和結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)，影響到機床是否

3、滿足所需要的基本功能要求，參數(shù)擬定就是機床性能設(shè)計。主參數(shù)是直接反映機床的加工能力、決定和影響其他基本參數(shù)的依據(jù)，如車床的最大加工直徑，一般在設(shè)計題目中給定，基本參數(shù)是一些加工件尺寸、機床結(jié)構(gòu)、運動和動力特性有關(guān)的參數(shù)，可歸納為尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)。</p><p>　　通用車床工藝范圍廣，所加工的工件形狀、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬質(zhì)合金刀具又用高速鋼刀具。因此，必須對所設(shè)計的機床工藝

4、范圍和使用情況做全面的調(diào)研和統(tǒng)計，依據(jù)某些典型工藝和加工對象，兼顧其他的可能工藝加工的要求，擬定機床技術(shù)參數(shù)，擬定參數(shù)時，要考慮機床發(fā)展趨勢和同國內(nèi)外同類機床的對比，使擬定的參數(shù)最大限度地適應(yīng)各種不同的工藝要求和達到機床加工能力下經(jīng)濟合理。</p><p>　　機床主傳動系因機床的類型、性能、規(guī)格和尺寸等因素的不同，應(yīng)滿足的要求也不一樣。設(shè)計機床主傳動系時最基本的原則就是以最經(jīng)濟、合理的方式滿足既定的要求。在設(shè)計

5、時應(yīng)結(jié)合具體機床進行具體分析，一般應(yīng)滿足的基本要求有：滿足機床使用性能要求。首先應(yīng)滿足機床的運動特性，如機床主軸油足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)；滿足機床傳遞動力的要求。主電動機和傳動機構(gòu)能提供足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動效率；滿足機床工作性能要求。主傳動中所有零部件有足夠的剛度、精度和抗震性，熱變形特性穩(wěn)定；滿足產(chǎn)品的經(jīng)濟性要求。傳動鏈盡可能簡短，零件數(shù)目要少，以便節(jié)約材料，降低成本。</p><p><b

6、>　　1.2 研究的意義</b></p><p>　　隨著科學(xué)計數(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機電產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求。它對提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動強度和降低生產(chǎn)成本都起到了至關(guān)重要的作用。</p><p>　　機床工業(yè)發(fā)展到今天，技術(shù)已相當(dāng)成熟，自動化、高精度、高效率、多樣化已成為當(dāng)今時代機床發(fā)展的特征。多樣化的發(fā)展已經(jīng)是機床的特點，技術(shù)的發(fā)展速

7、度的更新和產(chǎn)品的加速使機床不僅要保證加工精度，還必須有一定的剛度和柔性，使之能方便的適應(yīng)加工。</p><p><b>　　2．設(shè)計計算</b></p><p>　　2.1普通車床的規(guī)格</p><p>　　2.1.1車床的規(guī)格系列和用處</p><p>　　機床設(shè)計的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，他們是傳動設(shè)計和機構(gòu)設(shè)計

8、的依據(jù)，影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設(shè)計的是C616型車床主軸變速箱。該車床主要用于加工回轉(zhuǎn)體零件。</p><p>　　表1.1 C616車床的主參數(shù)和基本參數(shù)表</p><p>　　3.主動參數(shù)參數(shù)的擬定</p><p>　　3.1 確定傳動公比</p><p>　　根據(jù)文獻[1]中公

9、式（3-2）因為已知，。</p><p><b>　　因此，可得，進而得</b></p><p>　　根據(jù)文獻[1]中表3-5 標(biāo)準(zhǔn)公比。這里我們?nèi)?biāo)準(zhǔn)公比系列。</p><p>　　因為，根據(jù)表3-6標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。首先找到最小極限轉(zhuǎn)速50，再每跳過3個數(shù)取一個轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.26的數(shù)列：50，63，80，100，125，160，200，2

10、50，315，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000，2500。</p><p>　　3.2 主電動機的選擇</p><p>　　合理的確定電機功率P，使機床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。</p><p>　　現(xiàn)在以常見的中碳鋼為工件材料，取45號鋼，正火處理，車削外圓，表面粗糙度。采用車刀

11、具，可轉(zhuǎn)位外圓車刀，刀桿尺寸：。</p><p>　　刀具幾何參數(shù)：，=6，=75，=15，，，，。</p><p>　　現(xiàn)以確定粗車是的切削用量為設(shè)計：</p><p>　　確定背吃刀量和進給量，根據(jù)文獻[2]表8-50，取，取。</p><p>　　確定切削速度，根據(jù)文獻[2]表8-57，取。</p><p>&l

12、t;b>　　機床功率的計算：</b></p><p>　　主切削力的計算，根據(jù)文獻[2]表8-59和表8-60，主切削力的計算公式及有關(guān)參數(shù)：</p><p><b>　　切削功率的計算</b></p><p>　　依照一般情況，取機床變速效率。得功率：</p><p>　　根據(jù)[3]表12-1所示Y系

13、列電動機的技術(shù)數(shù)據(jù),Y系列電動機為一般用途全封閉自扇冷式籠型異步電動機，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動機內(nèi)部的特點，B級絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過+40℃，相對濕度不超過95%，海拔高度不超過1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無特殊要求的機械上，如機床，泵，風(fēng)機，攪拌機，運輸機，農(nóng)業(yè)機械等。</p><p>　　根據(jù)以上要求，我們選取Y112M-4型三相異步電動機，額定功率4kW，滿載轉(zhuǎn)速144

14、0r/min，額定轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　至此，可得到上表1.1中的C616車床的相關(guān)參數(shù)。</p><p><b>　　4.變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計</b></p><p>　　4.1 主變速方案擬定</p><p>　　擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的

15、元件、機構(gòu)以及組成、安排不同特點的變速型式、變速類型。</p><p>　　變速方案和型式與結(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，確定變速方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟等多方面統(tǒng)一考慮。</p><p>　　變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型式；變速箱上既可用多速電機，也可

16、用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。</p><p>　　顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計中，我們采用集中變速型式的主軸變速箱。</p><p>　　4.2 變速結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇</p><p>　　結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的變速不失為有用的方法，但對于分析復(fù)雜的變速并想由此導(dǎo)出實際的方案，就并非十分有效。</p>

17、;<p>　　4.2.1 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目</p><p>　　級數(shù)為Z的變速系統(tǒng)由若干個順序的變速組組成，各變速組分別有、……個變速副。即。</p><p>　　由于結(jié)構(gòu)的限制，在變速副中，選擇2或3較為合適，即變速級數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子：，可以有以下三種方案：</p><p>　　4.2.2 變速式的擬定</p>&

18、lt;p>　　18級轉(zhuǎn)速變速系統(tǒng)的變速組，選擇變速組安排方式時，考慮到機床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。</p><p>　　從電動機到主軸，一般為降速運動。接近電動機處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也就較小。如使傳動副較多的變速組放在接近電動機處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件也就少些，就會節(jié)省材料，這也就是“前多后少”的原則。</p><p>　　此外，主軸對加工

19、精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個變速組的變速副數(shù)常選用2，或者用一個定比傳動副。</p><p>　　綜上所述，以選取的方案比較合適。</p><p>　　4.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定</p><p>　　對于傳動式，有6種結(jié)構(gòu)式和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為：</p><p>　　(a) (b) </p

20、><p>　　(c) (d) </p><p>　　(e) (f) </p><p>　　圖4.1 18級結(jié)構(gòu)網(wǎng)的各種方案</p><p>　　由于本次設(shè)計的機床I軸裝有摩擦離合器，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。初選的方案。</p><p>　　設(shè)計車床主變速傳動系時，為避免

21、從動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，在降速變速中，一般限制最小傳動比 ；為避免擴大傳動誤差，減少震動噪聲，在升速時一般限制最大傳動比，決定了一個傳動組的最大變速范圍。斜齒圓柱齒輪傳動較平穩(wěn)，可取。因此在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍一般為。在設(shè)計時必須保證中間變速軸的變速范圍最小。</p><p>　　4.2.4 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定</p><p>　　根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)

22、網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下： </p><p>　　圖4.2 變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)</p><p>　　4.2.5 結(jié)構(gòu)式的擬定</p><p>　　主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動系中各個變速組變速范圍的乘積，即：。</p><p>　　檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時，只需檢查最后一個擴大組。因為其他變速組的變速范圍都比最后擴大組的小，只要最后

23、擴大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會超過極限值。</p><p><b>　　，其中，，。</b></p><p>　　經(jīng)計算得，，符合要求。</p><p>　　4.2.6 繪制轉(zhuǎn)速圖</p><p>　　運動參數(shù)確定以后，主軸各級轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定了電機功率。在此基礎(chǔ)上，選擇電機型號，確定各中間傳動軸

24、的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運動的轉(zhuǎn)速圖，使主運動逐步具體化。</p><p>　　1. 選擇Y112M-4型Y系列籠式三相異步電動機。</p><p>　　2. 分配總降速變速比</p><p><b>　　總降速變速比 。</b></p><p>　　分配總降速傳動比時，根據(jù)降速比分配應(yīng)依照“前慢后快”的原則以及摩擦離合器的

25、工作速度要求，確定各變速組的最小傳動比。同時要考慮是否增加定比傳動副，一時轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標(biāo)準(zhǔn)和有利于較小齒數(shù)和減小徑向與軸向尺寸。</p><p><b>　　3. 確定各級轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　由、、z = 18確定各級轉(zhuǎn)速：50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600，20

26、00，2500 r/min。</p><p><b>　　4. 繪制轉(zhuǎn)速圖</b></p><p>　　在五根軸中，除去電動機軸，其余四軸按變速順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ(主軸)。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的變速組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由Ⅳ(主軸)開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速：</p><p>　　(1) 先來確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速</p>

27、;<p>　　變速組c 的變速范圍為，可知兩個傳動副的傳動比必然是極限值。結(jié)合結(jié)構(gòu)式，軸Ⅲ的九種轉(zhuǎn)速只有一種可能，即為200，250，315，400，500，630，800，1000，1250 r/min。</p><p>　　(2) 確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速</p><p>　　變速組b的級比指數(shù)為3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致變速比太小，可取</p>

28、<p><b>　　，，</b></p><p>　　軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：800，1000，1250r/min。</p><p>　　(3) 確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速</p><p>　　對于軸Ⅰ，其級比指數(shù)為1，可取</p><p><b>　　，，</b></p><p>

29、;　　確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為1250r/min。</p><p>　　由此也可確定加在電動機與主軸之間的定變速比。下面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動機轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。</p><p>　　圖4.3 18級變速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖</p><p>　　4.2.7 確定各變速組變速副齒數(shù)</p><p>　　齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)

30、。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設(shè)計手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從[1]表3-9中選取，其中有數(shù)字的即為可能方案。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。根據(jù)[1]，查表3-9各種常用變速比的使用齒數(shù)。</p&g

31、t;<p><b>　　1. 變速組a:</b></p><p><b>　　已知，，，，可得：</b></p><p><b>　　時：</b></p><p><b>　　時：</b></p><p><b>　　時：</

32、b></p><p>　　可取,于是可得軸Ⅰ齒輪齒數(shù)分別為：36、32、28。</p><p>　　于是，，，可得軸Ⅱ上的齒輪齒數(shù)分別為：36、40、44。</p><p><b>　　2. 變速組b:</b></p><p><b>　　已知，，，，可得：</b></p>&l

33、t;p><b>　　時：</b></p><p><b>　　時：</b></p><p><b>　　時：</b></p><p>　　可取,于是可得軸Ⅱ齒輪齒數(shù)分別為：42、28、17。</p><p>　　于是，，，可得軸Ⅲ上的齒輪齒數(shù)分別為：42、56、68。&l

34、t;/p><p><b>　　3. 變速組c:</b></p><p><b>　　已知，，，可得：</b></p><p><b>　　時：</b></p><p><b>　　時：</b></p><p>　　可取,于是可得軸Ⅲ齒輪

35、齒數(shù)分別為：38、23。</p><p>　　于是，，可得軸Ⅳ上的齒輪齒數(shù)分別為：76、91。</p><p>　　4.2.8 驗算轉(zhuǎn)速誤差</p><p>　　實際傳動比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過，即：</p><p>　　對于最低轉(zhuǎn)速50r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速80r/min</p&g

36、t;<p>　　對于轉(zhuǎn)速100r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速125r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速160r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速200r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速250r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速315r/min</p><p&

37、gt;　　對于轉(zhuǎn)速400r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速500r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速630r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速800r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速1000r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速1250r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)

38、速1600r/min</p><p>　　對于轉(zhuǎn)速2000r/min</p><p>　　對于最高轉(zhuǎn)速2500r/min</p><p>　　綜上計算驗證，所有轉(zhuǎn)速誤差均在誤差許可范圍之內(nèi)，故齒輪齒數(shù)選取合理。</p><p>　　4.2.9 繪制變速系統(tǒng)圖</p><p>　　根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機等已知條件可有如

39、下系統(tǒng)圖：</p><p>　　圖4.4 變速系統(tǒng)圖</p><p><b>　　5.結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案</p><p>　　設(shè)計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件(傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等)、主軸組件、操縱機構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與

40、布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。</p><p>　　主軸變速箱是機床的重要部件。設(shè)計時除考慮一般機械傳動的有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個方面的問題：精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。</p><p>　　主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計時整個機床設(shè)計的重點，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要

41、經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。</p><p>　　檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時改正。確定傳動軸的支承跨距、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和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。</p><p>　　5.2 展開圖及其布置</p><p>　　展開圖就

42、是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個平面上。</p><p>　　Ⅰ軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，否則齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級正向轉(zhuǎn)動。這種

43、齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第二種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　總布置時需要考慮制動器的位置。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動扭矩太大，使制動器尺寸增大。</p><p>　　齒輪在軸上布置很重要，關(guān)系到變速箱的軸向尺寸，減少軸向尺寸有利于提高剛度和減小體積。</p><p>　

44、　5.3 Ⅰ軸(輸入軸)的設(shè)計</p><p>　　將運動帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應(yīng)注意加強軸的剛度或使軸部受帶輪的拉力(采用卸荷裝置)。Ⅰ軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是在箱外組裝好Ⅰ軸在整體裝入箱內(nèi)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上，通過法蘭盤將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。</p><p>　　車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加

45、工螺紋時退刀。車螺紋時，換向頻率較高。實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的變換方案很多，我們采用正反向離合器。正反向的轉(zhuǎn)換在不停車的狀態(tài)下進行，常采用片式摩擦離合器。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。</p><p>　　在確定軸向尺寸時，摩擦片不壓緊時，應(yīng)留有的間隙，間隙應(yīng)能調(diào)整。</p><p>　　離合器及其壓緊裝置中有三點值得注意：</p><p>　　摩擦片的軸向定位：由兩個帶花鍵孔的

46、圓盤實現(xiàn)。其中一個圓盤裝在花鍵上，另一個裝在花鍵軸上的一個環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過一個花鍵齒，和軸上的花鍵對正，然后用螺釘把錯開的兩個圓盤連接在一起。這樣就限制了軸向和周向的兩個自由度，起了定位作用。</p><p>　　摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動實現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封閉系統(tǒng)，不增加軸承軸向復(fù)合。</p><p>　　結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)使加力環(huán)推動擺桿和鋼球的運動是不可逆的，即操縱力撤消后

47、，有自鎖作用。</p><p>　　Ⅰ軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當(dāng)離合器接通時才和軸一起轉(zhuǎn)動。但脫開的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對轉(zhuǎn)速很高(約為兩倍左右)。結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)考慮這點。</p><p>　　齒輪與軸之間的軸承可以用滾動軸承也可以用滑動軸承?；瑒虞S承在一些性能和維修上不如滾動軸承，但它的徑向尺寸小。</p><p>　　空套

48、齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤滑。</p><p><b>　　5.4 齒輪塊設(shè)計</b></p><p>　　齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個齒輪上的載荷是變化的。同時由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設(shè)計時，應(yīng)充分考慮這些問題。&l

49、t;/p><p>　　齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素：是固定齒輪還是滑移齒輪；移動滑移齒輪的方法；齒輪精度和加工方法；變速箱中齒輪用于傳遞動力和運動。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時，圓周速度越高，振動和噪聲越大，根據(jù)實際結(jié)果得知，圓周速度會增加一倍，噪聲約增大6dB。</p><p>　　工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲的影響比運動誤差要大，所以這兩項精度應(yīng)選高一級。

50、為了控制噪聲，機床上主傳動齒輪都要選用較高的精度。大都是用7-6-6，圓周速度很低的，才選8-7-7。如果噪聲要求很嚴(yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選6-5-5。當(dāng)精度從7-6-6提高到6-5-5時，制造費用將顯著提高。</p><p>　　不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結(jié)構(gòu)要求也有所不同。8級精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達到。7級精度齒輪，用較高精度滾齒機或插齒機可以達到。但淬火后，由于變形，精度將下降

51、。因此，需要淬火的7級齒輪一般滾(插)后要剃齒，使精度高于7，或者淬火后在衍齒。6級精度的齒輪，用精密滾齒機可以達到。淬火齒輪，必須磨齒才能達到6級。機床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。</p><p>　　滑移齒輪進出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應(yīng)予注意。</p><p>　　選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式(棒料、自由鍛或模鍛)和

52、機械加工時的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。</p><p>　　齒輪磨齒時，要求有較大的空刀(砂輪)距離，因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的，一般都做成組合的齒輪塊。有時為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。</p><p>　　要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠?；讫X輪在軸向位置由操縱機構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配時最后調(diào)整確定。</p>

53、;<p>　　5.5 傳動軸的設(shè)計</p><p>　　機床傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應(yīng)保證這些傳動件或機構(gòu)能正常工作。</p><p>　　首先傳動軸應(yīng)有足夠的強度、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、噪聲、空載功率、磨損和發(fā)熱增大；兩軸中心距誤差和軸芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題

54、。</p><p>　　傳動軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專門加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無困難。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸。</p><p>　　花鍵軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。軸的部分長度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為。</p><p

55、>　　機床傳動軸常采用的滾動軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。所以有時在沒有軸向力時，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。</p><p>　　同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。

56、成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時加工幾個同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對于支撐跨距長的箱體孔，要從兩邊同時進行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊(叢大孔方面進刀)伸進鏜桿，同時加工各孔；對中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設(shè)計時應(yīng)盡可能避免。</p><p>　　既要滿足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，

57、可以用輕、中或重系列軸承來達到支撐孔直徑的安排要求。</p><p>　　兩孔間的最小壁厚，不得小于，以免加工時孔變形。花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。</p><p>　　一般傳動軸上軸承選用級精度。傳動軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對受軸向力的軸，其軸向定位就更重要。</p&

58、gt;<p>　　回轉(zhuǎn)的軸向定位(包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位)在選擇定位方式時應(yīng)注意：軸的長度。長軸要考慮熱伸長的問題，宜由一端定位。軸承的間隙是否需要調(diào)整。整個軸的軸向位置是否需要調(diào)整。在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。加工和裝配的工藝性等。</p><p>　　5.6 主軸組件設(shè)計</p><p>　　主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件(車床)或者刀具(

59、銑床、鉆床等)的主軸參予切削成形運動，因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量(加工精度和表面粗糙度)，設(shè)計時主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性，減少溫升和熱變形等幾個方面考慮。</p><p>　　5.6.1 各部分尺寸的選擇</p><p>　　主軸形狀與各部分尺寸不僅和強度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。</p><p>　　內(nèi)孔直徑：車床主軸由于要通過棒料，安裝自

60、動卡盤的操縱機構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴大使用范圍，加大可加工棒料直徑，車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢。</p><p>　　軸頸直徑：前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計時，一般先估算或擬定一個尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進行核算。</p><p>　　前錐孔直徑：前錐孔用來裝頂尖或其他工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏5號錐孔。</p><p>　　支撐跨

61、距及懸伸長度：為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇?，一般推薦?。海缇嘈r，軸承變形對軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時，應(yīng)選大值，軸剛度差時，則取小值。</p><p>　　跨距的大小，很大程度上受其他結(jié)構(gòu)的限制，常常不能滿足以上要求。安排結(jié)構(gòu)時力求接近上述要求。</p><p>　　5.6.2 主軸材料和熱處理</p><p>　　在主軸

62、結(jié)構(gòu)形狀和尺寸一定的條件下，材料的彈性模量越大，主軸的剛度也越高，由于鋼材的值較大，故一般采用鋼質(zhì)主軸，一般機床的主軸選用價格便宜、性能良好的45號鋼。提高主軸有關(guān)表面硬度，增加耐磨性，在長期使用中不至于喪失精度，這是對主軸熱處理的根本要求。機床主軸都在一定部位上承受著不同程度的摩擦，主軸與滾動軸承配合使用時，軸頸表面具有適當(dāng)?shù)挠捕瓤筛纳蒲b配工藝并保證裝配精度，通常硬度為即可滿足要求。一般機床的主軸，淬火時要求無裂紋，硬度均勻；淬硬層深

63、度不小于，最好,使精磨后仍能保留一點深度的淬硬層，主軸熱處理后變形要小。螺紋表面一般不淬火；淬火部位的空刀槽不能過深，臺階交接處應(yīng)該倒角；滲氮主軸的銳邊、棱角必須倒圓，可避免滲氮層穿透剝落。</p><p>　　5.6.3 主軸軸承</p><p><b>　　1. 軸承類型選擇</b></p><p>　　主軸前軸承有兩種常用的類型：<

64、/p><p>　　雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。</p><p>　　與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種：</p><p>　　600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機床上廣泛采用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種

65、軸承不承受徑向力。</p><p>　　推力球軸承。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。</p><p>　　向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高，但承載能力低，主要用于高速輕載的機床。</p><p><b>　　2. 軸承的配置</b></p><p>　　大多數(shù)機床主軸采用兩個支撐，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，

66、但為了提高主軸剛度也有用三個支撐的了。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大，可以用兩個支撐的主要支撐，第三個為輔助支撐。輔助支撐軸承(中間支撐或后支撐)保持比較大的游隙(約)，只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時，輔助支撐軸承才起作用。</p><p>　　軸承配置時，除選擇軸承的類型不同外，推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸

67、承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長方向以及結(jié)構(gòu)的負責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機床的實際要求確定。</p><p>　　在配置軸承時，應(yīng)注意以下幾點：每個支撐點都要能承受經(jīng)向力。兩個方向的軸向力應(yīng)分別有相應(yīng)的軸承承受。徑向力和兩個方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負荷都由機床支撐件承受。</p><p>　　3. 軸承的精度和配合</p><p>　　主軸軸承精度要求

68、比一般傳動軸高。前軸承的誤差對主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級。</p><p>　　普通精度級機床的主軸，前軸承的選或級，后軸承選或級。選擇軸承的精度時，既要考慮機床精度要求，也要考慮經(jīng)濟性。</p><p>　　軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過渡配合。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會降低軸承的

69、回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。</p><p>　　軸承間隙的調(diào)整。為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負間隙，形成一定的預(yù)負載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗震性也有改善。預(yù)負載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過大的預(yù)負載對提高剛度沒有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會增大，軸承壽命將因此而降低。</p><p>　　軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該

70、能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機構(gòu)的結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對外圈可以移動，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動時，由于的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問題。特別要注意：調(diào)整落幕的端面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長，誤差的影響越小。</p><p>　　螺母端面對螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡兩端平行度等均有嚴(yán)

71、格的精度要求。</p><p>　　5.6.4 主軸與齒輪的連接</p><p>　　齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵；軸做成圓柱體，或者錐面(錐度一般取1：15左右)。錐面配合對中性好，但加工較難。平鍵一般用一個或者兩個(相隔180度布置)，兩國特鍵不但平衡較好，而且平鍵高度較低，避免因齒輪鍵槽太深導(dǎo)致小齒輪輪轂厚度不夠的問題。</p><p>　　5.6.5

72、 潤滑與密封</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨的油管將油引到軸承處。</p><p>　　主軸是兩端外伸的軸，防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種：</p><p>　　1. 堵——加密封裝置防止油外流。</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速高，多采用非接觸式的密封裝置，形式很多，一種軸與軸承蓋之間留的間隙(間隙越小

73、，密封效果越好，但工藝?yán)щy)。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個或幾個并列的溝槽(圓弧形或形)，效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽(矩形或鋸齒形)，效果又比前兩種好。</p><p>　　在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式，較為復(fù)雜。</p><p>　　2. 疏導(dǎo)——在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐罚褂湍茼樌亓骰氐接拖洹?lt

74、;/p><p>　　5.6.6 其他問題</p><p>　　主軸上齒輪應(yīng)盡可能靠近前軸承，大齒輪更應(yīng)靠前，這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。</p><p>　　當(dāng)后支承采用推力軸承時，推力軸承承受著前向后的軸向力，推力軸承緊靠在孔的內(nèi)端面，所以，內(nèi)端面需要加工，端面和孔有較高的垂直度要求，否則將影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。支承孔如果直接開在箱體上，內(nèi)端面加工有一定難度。為此，可以

75、加一個杯形套孔解決，套孔單獨在車床上加工，保證高的端面與孔德垂直度。</p><p>　　主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結(jié)構(gòu)等。各種牌號鋼材的彈性模量基本一樣，對剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機床主軸考慮到熱處理變形的影響，可以選用或其他合金鋼。主軸頭部需要淬火，硬度為。其他部分處理后，調(diào)整硬度為。</p><p><b>　　5.7 操縱機構(gòu)</

76、b></p><p>　　1-支座；2-撥塊；3-杠桿；4-銷子；</p><p>　　5-軸孔；6-操縱手輪；7,7‘-壓塊</p><p>　　圖5-1 進給箱基本組的操縱機構(gòu)</p><p>　　圖5-1為進給箱中基本組的操縱機構(gòu)工作原理圖?；窘M的四個滑移齒輪是由一個手輪集中操縱的，手輪6的端面上開有一環(huán)形槽，在槽中有兩個間隔的

77、直徑比槽的寬度大的孔和，孔中分別安裝帶斜面的壓塊1和2，其中壓塊1的斜面向外斜，壓塊2的斜面向里斜。在環(huán)形槽中還有四個均勻分布的銷子5，每個銷子通過杠桿4來控制撥快3，四個撥快分別撥動基本組的四個滑動齒輪。手輪6在圓周方向有八個均布的位置，當(dāng)它處于圖所示的位置時，只有左上角杠桿的銷子控制撥快3將滑動齒輪撥至左端位置，其余三個銷子都處于環(huán)形槽中，其相應(yīng)的滑動齒輪都處于各自的中間(空擋)位置。</p><p>　　1

78、-支座；2-撥塊；3-杠桿；4-銷子；5-軸孔；</p><p>　　6-操縱手輪；7,7‘-壓塊；8-鋼球；9-調(diào)節(jié)螺釘</p><p>　　圖5-2 基本組操縱機構(gòu)立體圖</p><p>　　當(dāng)需要改變基本組的傳動比時，先將手輪6沿軸向外拉，拉出后就可以自由轉(zhuǎn)動進行變速。由于手輪6向外拉后，銷子在長度方向上還有一小段仍保留在槽及孔中，則手輪6轉(zhuǎn)動時，銷子就可以沿

79、著孔的內(nèi)壁滑到槽中，手輪6欲轉(zhuǎn)達到周向位置可由固定環(huán)的缺口中觀察到。當(dāng)手輪轉(zhuǎn)到所需位置后，例如從圖示位置逆時針轉(zhuǎn)過，將手輪重新推入，這時孔中的壓塊1的斜面推向銷子向外，使左上角杠桿向順時針方向擺動，于是便將相應(yīng)的滑輪推向右端嚙合位置。而其余三個銷子仍都在環(huán)形槽中，其相應(yīng)的滑動齒輪也都處于中間空擋位置。</p><p>　　1-絲杠；2-凸輪；3-操縱軸；4,5,6-杠桿</p><p>　

80、　5-3 螺紋種類移換機構(gòu)及絲杠，光杠的操縱機構(gòu)</p><p>　　圖5-3為車床螺紋變換機構(gòu)(移換機構(gòu)和轉(zhuǎn)換機構(gòu))的操縱機構(gòu)工作原理圖。移換機構(gòu)的兩齒輪由同一手柄操縱，杠桿機構(gòu)實現(xiàn)了它們的聯(lián)動和反向，偏心的槽型凸輪兼顧控制絲杠和光杠的轉(zhuǎn)換齒輪。</p><p>　　當(dāng)進行公制，英制和絲杠，光杠的移換時，轉(zhuǎn)動手柄，通過套筒與鍵使凸輪盤轉(zhuǎn)動，通過槽中銷子帶動左邊杠桿繞支點擺動，經(jīng)過連桿帶動

81、另一端杠桿繞支點擺動，使兩撥叉波動移換機構(gòu)的滑移齒輪，進行公制與英制螺紋的變換。凸輪盤的槽中還有銷子可帶動右邊杠桿繞支點擺動，帶動撥叉撥動聯(lián)接絲杠或光杠傳動的滑移齒輪以接通或斷開絲杠與光杠的傳動。</p><p><b>　　6.傳動件的設(shè)計</b></p><p><b>　　6.1 帶輪的設(shè)計</b></p><p>

82、　　一般機床上都采用三角帶進行傳動。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動，使傳動平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸大，機床中常用作電機輸出軸的定比傳動。電動機轉(zhuǎn)速，傳遞功率，傳動比，兩班制，一天運轉(zhuǎn)16小時，工作年數(shù)10年。</p><p>　　1. 選擇三角帶的型號</p><p>　　由參考文獻[4]中表8-7可查得，工作情況系數(shù)。</p><p>

83、;　　故根據(jù)參考文獻[4]中公式(8-21)，計算計算功率得：</p><p>　　式中，--電動機額定功率， --工作情況系數(shù) </p><p>　　因此根據(jù)、和參考文獻[4]中圖8-11可知，普通V帶輪型圖選用B型。</p><p>　　2. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，</p><p>　　帶輪的直徑越小，帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽

84、命，小帶輪的直徑不宜過小，即。查參考文獻[4]中表8-8、圖8-11和表8-6取主動小帶輪基準(zhǔn)直徑。</p><p>　　由參考文獻[4]公式(8-15a)，</p><p>　　式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動系數(shù)，一般取0.02。</p><p>　　可得，，經(jīng)圓整后，取值為145mm。</p><p><b>　　

85、3. 驗算帶速度</b></p><p>　　按參考文獻[4]中，式(8-13)驗算帶的速度</p><p><b>　　因為，故帶速合適。</b></p><p><b>　　4. 初定中心距</b></p><p>　　帶輪的中心距，通常根據(jù)機床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)

86、選?。焊鶕?jù)參考文獻[4]中經(jīng)驗公式(8-20)</p><p>　　取，取=600mm.</p><p>　　5. 三角帶的計算基準(zhǔn)長度</p><p>　　由參考文獻[4]中(8-22)計算帶輪的基準(zhǔn)長度</p><p>　　由參考文獻[4]中表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計算長度，。</p><p>　　6. 驗算三角帶的

87、撓曲次數(shù)</p><p>　　7. 確定實際中心距</p><p>　　按參考文獻[4]中公式(8-23)計算實際中心距</p><p>　　8. 驗算小帶輪包角</p><p>　　根據(jù)文獻[4]中公式(8-25)，對小帶輪包角進行驗證。</p><p>　　，故主動輪上包角合適。</p><p&

88、gt;　　9. 確定三角帶根數(shù)</p><p>　　根據(jù)參考文獻[4]中式(8-26)，得</p><p><b>　　取根。</b></p><p><b>　　10. 計算預(yù)緊力</b></p><p>　　查參考文獻[4]中表8-3，。</p><p>　　由參考文獻[

89、4]中式(8-27)</p><p>　　其中：-帶的變速功率，；</p><p><b>　　-帶速，；</b></p><p>　　-每米帶的質(zhì)量，；取。</p><p>　　11. 計算作用在軸上的壓軸力</p><p><b>　　傳動比</b></p>

90、<p>　　查表參考文獻[4]中表8-4a由和,得。</p><p>　　6.2 傳動軸的直徑估算和驗算</p><p>　　傳動軸不僅要滿足強度要求，還要滿足剛度要求。強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。機床的主傳動系統(tǒng)精度要求很高，不允許有較大的變形。行刺，疲勞強度一般不是主要毛肚。除了在載荷很大的情況，在其他情況下工作時，不必要驗算軸的強度。剛度要求保

91、證軸在載荷下(彎曲、軸向、扭轉(zhuǎn))不致產(chǎn)生過大的變形(彎曲、失穩(wěn)、轉(zhuǎn)角)。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于變形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動和噪聲，發(fā)熱，過早磨損而導(dǎo)致零件失效。因此，在按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑后，要根據(jù)受力情況、結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗算彎曲剛度，從而保證傳動軸有足夠的剛度。</p><p>　　6.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速</p><p>　　1. 確定主軸計算轉(zhuǎn)速

92、：計算轉(zhuǎn)速是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動關(guān)系確定。則主軸的計算轉(zhuǎn)速為</p><p>　　2. 各變速軸的計算轉(zhuǎn)速： </p><p>　　軸Ⅲ的計算轉(zhuǎn)速可從主軸160r/min按23/92的變速副找上去，軸Ⅲ的計算轉(zhuǎn)速為630r/min；軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速為1250r/min；軸Ⅰ的計算轉(zhuǎn)速為1250r/min。</

93、p><p>　　3. 各齒輪的計算轉(zhuǎn)速</p><p>　　各變速組內(nèi)一般只計算組內(nèi)最小齒輪，也是最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪的計算轉(zhuǎn)速。</p><p>　　變速組c中，只需計算z = 23 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為630r/min；變速組b中，要計算z = 17的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為1250r/min；變速組a中，應(yīng)計算z = 28的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為1250r/min。

94、</p><p>　　6.2.2傳動軸直徑的估算</p><p>　　傳動軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度，并根據(jù)下列公式，確定各軸最小直徑：</p><p>　　根據(jù)參考文獻[5]中公式(7-1)，</p><p>　　式中，-傳動軸的輸入功率；</p><p>　　-該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速r/min；</p><p

95、>　　-每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角(deg/m)，取。</p><p>　　1. Ⅰ軸的直徑：取，。</p><p>　　2. Ⅱ軸的直徑：取，。</p><p>　　3. Ⅲ軸的直徑：取，。</p><p>　　當(dāng)軸上有鍵槽時，直接值應(yīng)相應(yīng)增大；當(dāng)軸為花鍵軸時，可將估算的值減小7%為花鍵軸的小徑；空心軸時，需乘以計算系數(shù)，值見參考文獻[5

96、]中的表7-12。Ⅰ和Ⅳ為有鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸，Ⅱ和Ⅲ為花鍵軸。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值：，和在后文給定，Ⅰ軸采用光軸，Ⅱ軸和Ⅲ軸因為要安裝滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因為矩形花鍵定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。按規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查參考文獻[5]中表5-3-30的矩形花鍵的基本尺寸系列，Ⅱ軸花鍵軸的規(guī)格為；Ⅲ軸花鍵軸的規(guī)格為

97、。</p><p>　　4. 各軸間的中心距的確定：</p><p>　　6.2.3 鍵的選擇</p><p>　　查參考文獻[4]中表6-1選擇軸Ⅰ上的鍵，根據(jù)軸的直徑，鍵的尺寸選擇鍵寬和鍵高，取，鍵的長度取。主軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為，鍵的長度取。</p><p>　　6.3 傳動軸的校核</p><p>　　

98、機床主傳動軸的彎曲剛度驗算，主要驗算軸上裝齒輪和軸承處的薄弱環(huán)節(jié)的撓度和傾角。各個軸的撓度和裝齒輪和軸承處的傾角，應(yīng)小于彎曲剛度的許用值和值，即滿足：</p><p>　　計算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的撓度和傾角時，一般常將軸簡化為集中載荷下的簡支梁。驗算傾角時，若支撐類型相同則只需驗算支反力最大支撐處的傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時，則齒輪處傾角不必驗算。驗算撓度時，要求驗算受力最大的齒輪處，但通?？沈炈?/p>

99、傳動軸中點處撓度（誤差<3%）。</p><p>　　當(dāng)軸的各段直徑相差不大并且計算精度要求不高時，可看作等直徑的軸，采用平均直徑進行計算，計算花鍵軸的剛度時可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。</p><p>　　由參考文獻[5]中的計算撓度和傾角的計算公式，分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號，在同一平面上進行代數(shù)疊加，不在同一平面上進行向量疊加。</p&g

100、t;<p>　　6.3.1 傳動軸的校核</p><p><b>　　1. Ⅰ軸的校核</b></p><p>　　通過受力分析，在Ⅰ軸的三對嚙合齒輪副中，中間的齒輪對Ⅰ軸中點處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進行校核。</p><p><b>　　最大撓度：</b></p><p

101、>　　式中：-材料彈性模量；；</p><p><b>　　-軸的轉(zhuǎn)動慣量；。</b></p><p>　　查參考文獻[1]中表3-12許用撓度；</p><p><b>　　因為，故選用合格。</b></p><p>　　2. Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。</p><p>

102、　　6.3.2 鍵的校核</p><p>　　鍵的材料都是鋼，由參考文獻[4]中表6-2，可以查到鍵的許用擠壓應(yīng)力取值范圍為，取其中間值，得。鍵的工作長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。由參考文獻[4]中式(6-1)可得</p><p>　　式中：-傳遞的轉(zhuǎn)矩，；</p><p>　　-鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，此處為鍵的高度，；</p><p>

103、　　-鍵的工作長度，，圓頭平鍵，為鍵的公稱長度，，-鍵的寬度，；</p><p><b>　　-軸的直徑，；</b></p><p>　　-鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，</p><p>　　由以上計算，鍵連接的擠壓強度足夠了。</p><p>　　6.4 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核</p>

104、<p>　　6.4.1 齒輪模數(shù)的確定：</p><p>　　齒輪模數(shù)的估算。通常同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，如齒輪材料相同時，選擇負荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強度和齒輪彎曲疲勞強度條件按參考文獻[5]中表7-17進行估算模數(shù)和，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，為簡化工藝變速傳動系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過2～3種模數(shù)。</p><p>　　先計算最小

105、齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動，查參考文獻[4]中表10-8齒輪精度選用7級精度，再由參考文獻[4]中表10-1選擇小齒輪材料為(調(diào)質(zhì))，硬度為：</p><p>　　根據(jù)參考文獻[5]中表7-17；有公式：</p><p>　　齒面接觸疲勞強度：；</p><p>　　齒輪彎曲疲勞強度：。</p><p>　　1. 變速組

106、a：分別計算各齒輪模數(shù)，先計算最小齒數(shù)28的齒輪。</p><p>　　(1)齒面接觸疲勞強度：</p><p><b>　　其中：-公比，取；</b></p><p>　　-齒輪傳遞的名義功率，；</p><p><b>　　-齒寬系數(shù)；</b></p><p>　　-齒輪

107、許允接觸應(yīng)力，由參考文獻[5]中圖7-6進行查取，，故可得；</p><p>　　-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速；</p><p><b>　　-載荷系數(shù)，取。</b></p><p>　　故，可算得齒面接觸疲勞強度。</p><p>　　根據(jù)參考文獻[6]表10-4將齒輪模數(shù)圓整為。</p><p><

108、;b>　　齒輪彎曲疲勞強度：</b></p><p>　　其中：-齒輪傳遞的名義功率，；</p><p><b>　　-齒寬系數(shù)；</b></p><p>　　-齒輪許允齒根應(yīng)力，由參考文獻[5]中圖7-11進行查取，，故可得；</p><p>　　-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速；</p><p

109、><b>　　-載荷系數(shù)，取。</b></p><p>　　故，可算得齒輪彎曲疲勞強度</p><p>　　根據(jù)參考文獻[6]中表10-4將齒輪模數(shù)圓整為。</p><p><b>　　因為，，選取模數(shù)。</b></p><p>　　于是變速組a的齒輪模數(shù)取，。</p><

110、p>　　軸Ⅰ上主動輪齒輪的直徑：</p><p>　　軸Ⅱ上從動輪齒輪的直徑分別為：</p><p>　　2. 變速組b：確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計算最小齒數(shù)17的齒輪。</p><p>　　(1)齒面接觸疲勞強度：</p><p><b>　　其中：-公比，取；</b></p><p&g

111、t;　　-齒輪傳遞的名義功率，；</p><p><b>　　-齒寬系數(shù)；</b></p><p>　　-齒輪許允接觸應(yīng)力，由參考文獻[5]中圖7-6進行查取，，故可得；</p><p>　　-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速；</p><p><b>　　-載荷系數(shù)，取。</b></p><p

112、>　　故，可算得齒面接觸疲勞強度。</p><p>　　根據(jù)參考文獻[6]表10-4將齒輪模數(shù)圓整為。</p><p><b>　　齒輪彎曲疲勞強度：</b></p><p>　　其中：-齒輪傳遞的名義功率，；</p><p><b>　　-齒寬系數(shù)；</b></p><p

113、>　　-齒輪許允齒根應(yīng)力，由參考文獻[5]中圖7-11進行查取，，故可得；</p><p>　　-計算齒輪計算轉(zhuǎn)速；</p><p><b>　　-載荷系數(shù)，取。</b></p><p>　　故，可算得齒輪彎曲疲勞強度</p><p>　　根據(jù)參考文獻[6]中表10-4將齒輪模數(shù)圓整為。</p>&l

114、t;p><b>　　故，可選取模數(shù)。</b></p><p>　　于是變速組a的齒輪模數(shù)取，。</p><p>　　軸Ⅱ上主動輪齒輪的直徑：</p><p>　　軸Ⅲ上從動輪齒輪的直徑分別為：</p><p>　　3. 變速組c：為了使傳動平穩(wěn)，所以使用斜齒輪，取，螺旋角。</p><p>

115、<b>　　計算中心距，。</b></p><p>　　經(jīng)圓整為235mm。</p><p><b>　　修正螺旋角，。</b></p><p>　　因值改變不多，所以參數(shù)，，等值不必修正。</p><p>　　所以軸Ⅲ上兩主動輪齒輪的直徑分別為：</p><p>　　軸Ⅳ上

116、兩從動輪齒輪的直徑分別為：</p><p>　　4. 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)：，，。</p><p>　　從參考文獻[7]中表5-1查得以下公式：</p><p><b>　　齒頂圓直徑；</b></p><p><b>　　齒根圓直徑；</b></p><p><b>　　

117、分度圓直徑；</b></p><p><b>　　齒頂高；</b></p><p><b>　　齒根高； </b></p><p>　　由，以上公式可以計算齒輪的具體值，見下表：</p><p>　　表5.1齒輪尺寸表 (單位：mm)</p><p>　　6.4

118、.2 齒寬的確定</p><p><b>　　由公式得：</b></p><p>　　1. Ⅰ軸主動輪齒輪；</p><p>　　2. Ⅱ軸主動輪齒輪；</p><p>　　3. Ⅲ軸主動輪齒輪。</p><p>　　一般一對嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大