半自動(dòng)臥式轉(zhuǎn)塔車床設(shè)計(jì)正文

1、 1 緒論 1.1機(jī)床的發(fā)展及簡介 1.1.1機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè) , 它的發(fā)展直接影響到國民經(jīng)濟(jì)各部門的發(fā)展 , 也影響到國計(jì)民生和國防力量的加強(qiáng) , 因此 , 各國都把機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展放在首要位置。隨著機(jī)械產(chǎn)品國際市場競爭的日益加劇 , 各大公司都把高新技術(shù)注入機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)中 , 作為競爭取勝的重要段。 機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè) ，國民經(jīng)濟(jì)中的任何行業(yè)的發(fā)展 , 必須依靠機(jī)械制造業(yè) 的支持并提供裝 備 ; 在國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力構(gòu)成中 , 制造技術(shù)的作用占 60%以上。美國認(rèn)為社會(huì)財(cái)富的來源機(jī)械制造業(yè)占 68%;當(dāng)今制造科學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物

2、科學(xué)等四大支柱科學(xué)相互依存 , 但后三種科學(xué)必須依靠制造科學(xué)才能形成產(chǎn)業(yè)和創(chuàng)造社會(huì)物 質(zhì)財(cái)富。而制造科學(xué)的發(fā)展也必須依靠信息、材料和生物科學(xué)的發(fā)展 , 機(jī)械制造業(yè)是任何其他高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)價(jià)值的最佳集合點(diǎn)。例如 , 快速原型成型機(jī)、虛擬軸機(jī)床、智能結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)等 , 已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了純機(jī)械的范疇 , 而是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、材料等眾多技術(shù)于一體的現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備 , 并且體現(xiàn)了人文科學(xué)和個(gè)性化發(fā)展的內(nèi)涵。 從美國來看 , 自二次世界大戰(zhàn)以來 , 美國對(duì)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展十分重視。從 50 年代以來 , 在美國大學(xué)中設(shè)置工業(yè)工程專業(yè), 培養(yǎng)機(jī)械制造系統(tǒng)人才 , 著眼于世 界市場競爭 , 企圖霸占國

3、際制造業(yè)市場。50 年代初 , 當(dāng)?shù)谝慌_(tái)數(shù)控機(jī)床在美國麻 省理工學(xué)院誕生以后 , 美國在機(jī)械制造業(yè)中采取的主導(dǎo)政策是走數(shù)控和計(jì)算機(jī)群 控 , 實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造業(yè)中占主導(dǎo)地位的中小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的道路, 以提高生產(chǎn)效 率。但實(shí)踐證明這一策略未能秦效, 在機(jī)械制造業(yè)的國際競爭中, 德國和日本是勝 利者。 70 年代轉(zhuǎn)向吸取德、日經(jīng)驗(yàn) , 使中、小批量生產(chǎn)通過成組技術(shù) (GT) 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)柔性化和自動(dòng)化。 1979 年美國國會(huì)通過議案撥款發(fā)展柔性化制造系統(tǒng) , 并于 80 年代末完成了高度柔性化的全自動(dòng)化小型工廠 (small work) 標(biāo)準(zhǔn)化工作 , 并向中小型企業(yè)推廣。但由于忽略了市場的多變性和

4、人因的作用, 在與德、日的 競爭中未能占上風(fēng) , 而使機(jī)械制造業(yè)每況愈下, 一度認(rèn)為機(jī)械制造業(yè)已成 “夕陽工 業(yè)”。通過 10 年論證 , 從概念上實(shí)現(xiàn)了從柔性制造到敏捷制造的轉(zhuǎn)化, 把宏觀的 國際市場需求與具體的公司生產(chǎn)密切結(jié)合, 充分發(fā)揮人的因素 , 形成對(duì)市場的快 1 速反映 , 提出了敏捷制造的新概念。 70 年代后 , 機(jī)械制造業(yè)被看成是“夕陽工業(yè)”。產(chǎn)業(yè)衰退, 巨額貿(mào)易赤字 , 經(jīng) 濟(jì)空前滑坡 , 有關(guān)工業(yè)競爭“關(guān)鍵問題”討論將近 10 年。 1986 年在美國科學(xué)技術(shù)基金會(huì) (NSF)支持下 , 麻省理工學(xué)院 (MIT) 深入研究衰退原因和振興對(duì)策 , 認(rèn)為 產(chǎn)品在上市的時(shí)間 (

5、T) 、質(zhì)量 (Q) 、成本 (C) 和服務(wù) (S) 等產(chǎn)品競爭四大關(guān)鍵因素中, 質(zhì)量已不再是市場競爭的最大優(yōu)勢。 1.1.2我國機(jī)床的發(fā)展及現(xiàn)狀 我國是一個(gè)文明古國。早在50 萬年以前的遠(yuǎn)古時(shí)代，已開始使用石器和鉆 木取火的工具。公元前16 到 11 世紀(jì)的商代，已出現(xiàn)可轉(zhuǎn)動(dòng)的琢玉工具。車削加 工和車床雛形在我國出現(xiàn)早于歐洲近千年。到了明代，在古天文儀器加工中，已 采用銑削和磨削加工方法，并出現(xiàn)了銑床、 磨床和刀刃刃磨機(jī)床的雛形。 但近百年來，由于封建制度的束縛， 嚴(yán)重阻礙了中國工業(yè)化的進(jìn)程。 至中華人民共和國成立前夕，中國的機(jī)械制造業(yè)幾乎為零。 解放以來的 50 多年間，我國機(jī)械制造業(yè)有了

6、很大地發(fā)展，開始擁有了自己 獨(dú)立的汽車工業(yè)、 航天航空工業(yè)等技術(shù)難度較大的機(jī)械制造工業(yè)。 特別是改革開放以來，我國機(jī)械制造業(yè)充分利用國內(nèi)外兩方面的資金和技術(shù)， 進(jìn)行了較大規(guī)模 的技術(shù)改造，使制造技術(shù)、 產(chǎn)品質(zhì)量和水平及經(jīng)濟(jì)效益有了很大地提高， 為推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起了重要作用。 但與工業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比， 我國機(jī)械制造業(yè)的水平還存在階段性的差距，主 要表現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量和水平不高，技術(shù)開發(fā)能力不強(qiáng)， 基礎(chǔ)元器件和基礎(chǔ)工藝不過 關(guān)，生產(chǎn)率低下，科技投入嚴(yán)重不足等。例如，我國機(jī)械制造業(yè)擁有 300 多萬臺(tái) 機(jī)床， 2000 多萬職工，堪稱世界之最。但由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)落后， 致使我國許多高精尖設(shè)備

7、和成套設(shè)備仍需大量進(jìn)口， 機(jī)械制造業(yè)人均產(chǎn)值僅為發(fā)達(dá)國家的幾十分之一。 面對(duì)越來越激烈的國際市場競爭， 我國機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。 我們在技術(shù)上已經(jīng)落后，加上資金不足， 資源短缺，以及管理體制和周圍環(huán)境還存在許多問題，需要改進(jìn)和完善， 這些都給我們迅速趕超世界先進(jìn)水平帶來極大的困難。但另一方面，隨著我國改革的不斷深入，對(duì)外開放的不斷擴(kuò)大，為我國機(jī)械 制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的良好條件。 當(dāng)今，制造業(yè)的世界格局已經(jīng)和正在發(fā)生重大的變化，歐、亞、美三分天下的局面已經(jīng)形成，世界經(jīng)濟(jì)重心開 2 始向亞洲轉(zhuǎn)移已出現(xiàn)征兆，制造業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)模式也在迅速變革之中。所 有這些又給我們帶來了難

8、得的機(jī)遇。挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存，我們應(yīng)該正視現(xiàn)實(shí)，面對(duì) 挑戰(zhàn)，抓住機(jī)遇，深化改革，以振興和發(fā)展中國的機(jī)械制造業(yè)為己任，勵(lì)精圖治， 奮發(fā)圖強(qiáng)，以使我國的機(jī)械制造業(yè)在不太長的時(shí)間內(nèi)，趕上世界先進(jìn)水平。 1.2 車床的起源與發(fā)展和簡介 1.2.1車床的起源與發(fā)展 車床是主要用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床。在車床上還可用鉆 頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。車床主要用于加 工軸、盤、套和其他具有回轉(zhuǎn)表面的工件， 是機(jī)械制造和修配工廠中使用最廣的一類機(jī)床。 古代的車床是靠手拉或腳踏，通過繩索使工件旋轉(zhuǎn)，并手持刀具而進(jìn)行 切削的。 1797 年，英國機(jī)械發(fā)明家莫茲利創(chuàng)制了用絲杠傳動(dòng)刀

9、架的現(xiàn)代車床， 并于 1800 年采用交換齒輪， 可改變進(jìn)給速度和被加工螺紋的螺距。1817 年，另 一位英國人羅伯茨采用了四級(jí)帶輪和背輪機(jī)構(gòu)來改變主軸轉(zhuǎn)速。 為了提高機(jī)械化自動(dòng)化程度，1845 年，美國的菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車床；1848 年，美國又出現(xiàn)回輪車床；1873 年，美國的斯潘塞制成一臺(tái)單軸自動(dòng)車床，不 久他又制成三軸自動(dòng)車床；20 世紀(jì)初出現(xiàn)了由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的帶有齒輪變速箱 的車床。 第一次世界大戰(zhàn)后，由于軍火、汽車和其他機(jī)械工業(yè)的需要，各種高效 自動(dòng)車床和專門化車床迅速發(fā)展。為了提高小批量工件的生產(chǎn)率，40 年代末， 帶液壓仿形裝置的車床得到推廣，與此同時(shí)，多刀車床也得到發(fā)展。50 年

10、代中， 發(fā)展了帶穿孔卡、插銷板和撥碼盤等的程序控制車床。數(shù)控技術(shù)于60 年代開始 用于車床， 70 年代后得到迅速發(fā)展。 1.2.2半自動(dòng)臥式轉(zhuǎn)塔車床的簡介及舉例說明 轉(zhuǎn)塔車床與臥式車床相比， 其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是沒有尾架和絲杠，而尾架位置 上裝有一個(gè)能向移動(dòng)多任務(wù)位主切削刀架（如：轉(zhuǎn)塔刀架、回輪刀架），另外還 具有輔助刀架（如：前、后刀架），能完成臥式車床上各種加工工序。是一種多 刀、多任務(wù)位加工高效機(jī)床，加工效率比臥式車床高2 3 倍。轉(zhuǎn)塔車床調(diào)整需 花費(fèi)較多時(shí)間，適合于成批生產(chǎn)。 此外，轉(zhuǎn)塔車床刀架縱橫向進(jìn)給設(shè)有撞停定程裝置，可自動(dòng)控制鉻鎳鋼件尺 3 寸，保證成批工件尺寸一致性，能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)

11、床變速預(yù)選、進(jìn)給量改變等操作，或整機(jī)半自動(dòng)化和自動(dòng)化操作，為一人多機(jī)看管和納人自動(dòng)線提供了條件。 轉(zhuǎn)塔車床的主要組成部件有：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、轉(zhuǎn)塔刀架、光杠和床身。 主軸箱：又稱床頭箱， 它的主要任務(wù)是將主電機(jī)傳來的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過一系列的變速機(jī)構(gòu)使主軸得到所需的正反兩種轉(zhuǎn)向的不同轉(zhuǎn)速， 同時(shí)主軸箱分出部分動(dòng)力將運(yùn)動(dòng)傳給進(jìn)給箱。 主軸箱中等主軸是車床的關(guān)鍵零件。 主軸在軸承上運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性直接影響工件的加工質(zhì)量， 一旦主軸的旋轉(zhuǎn)精度降低， 則機(jī)床的使用價(jià)值就會(huì)降低。 進(jìn)給箱：又稱走刀箱，進(jìn)給箱中裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的變速機(jī)構(gòu)， 調(diào)整其變速機(jī)構(gòu)，可得到所需的進(jìn)給量或螺距，通過光杠或絲杠將運(yùn)動(dòng)傳至刀

12、架以進(jìn)行切削。 光杠：用以聯(lián)接進(jìn)給箱與溜板箱， 并把進(jìn)給箱的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給溜板箱， 使溜板箱移動(dòng)。 溜板箱：是車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的操縱箱， 內(nèi)裝有將光杠和絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成刀架直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)， 通過光杠傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)刀架的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、 橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)，通過絲杠帶動(dòng)刀架作縱向直線運(yùn)動(dòng)，以便車削螺紋。 刀架：刀架是用來架刀的，可以裝夾刀架位，刀架上有固定刀架的大螺桿，可以用來調(diào)節(jié)合金刀的輪換。 轉(zhuǎn)塔刀架：用來架刀的， 可以裝六組刀具， 使工件再一次安裝后可以加工完更多的工作表面。 床身：起支承作用，所有部件均安裝在床身上。 另外還有一些非必須部件 三爪卡盤（用于圓柱形工件），四爪卡盤（不規(guī)則工件），

13、活頂尖（用于固定加工件），中心架（穩(wěn)定加工件），跟刀架。 4 2 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1半自動(dòng)臥式轉(zhuǎn)塔車床的用途 主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面和回轉(zhuǎn)體的端面。如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及成形回轉(zhuǎn)表面， 車削端面及各種常用的螺紋， 配有工藝裝備還可加工各種特形面。在車床上還能做鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花等工作。 由于普通臥式車床的刀架只能裝四把刀， 加上尾座也最多裝五把刀， 而有些零件加工表面很多，需要更多的刀具才能完成。 因而將尾座去掉， 在此位置上安裝能夠縱向移動(dòng)的多工位轉(zhuǎn)塔刀具，這樣在轉(zhuǎn)塔上可裝六把刀具，加上前刀架、后刀架，可使刀具增加到十把以上，形成轉(zhuǎn)塔車床，這樣工件再一次安裝中，就 可以

14、加工完更多的表面。 即要通過此車床實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化， 進(jìn)行多工步半自動(dòng)循環(huán)。 2.2 機(jī)床的規(guī)格 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 250mm，刀架上回轉(zhuǎn)直徑 210mm，縱向距離 750 mm，床身導(dǎo)軌寬度 400mm，床身高 500mm，主電機(jī)功率 3kW 。轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)為 12 級(jí)，傳 動(dòng)比為1.41 ，主軸最低轉(zhuǎn)速47.5 r/min，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，進(jìn)行車床的設(shè)計(jì)。 A、工件材料為棒料鋼材，要求正反轉(zhuǎn)。 B、加工工件表面為外圓柱表面。 C、刀具采用硬質(zhì)合金刀。 D、機(jī)床精度等級(jí)為普通級(jí)。 2.3擬定主運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)式 一、確定原則 擬定主運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)式即要確定主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)包括幾個(gè)變速組，各變速組齒輪 副數(shù)，以及各

15、變速組的擴(kuò)大順序。 （一）傳動(dòng)副前多后少原則。即靠近電動(dòng)機(jī)的變速組傳動(dòng)副數(shù)多一些，而靠近主 軸的變速組傳動(dòng)副數(shù)應(yīng)少一些。 （二）傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則。即是說從電動(dòng)機(jī)到主軸的變速組依次 確定為基本組，第一擴(kuò)大組，第二擴(kuò)大組 （三）變速組的降速要前慢后快，即是說各變速組的最小傳動(dòng)比越來越少，這一 原則在后面畫傳動(dòng)系統(tǒng)圖的時(shí)候用。 上述原則在設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)一般應(yīng)遵循。但當(dāng)實(shí)際情況特殊時(shí)， 也不能硬 5 套上述原則。 二、確定各變速組齒輪副 按傳動(dòng)副前多后少原則，且由于在軸上安裝離合器，占用的軸向長度較 大，固結(jié)構(gòu)是確定為12=232。 三、確定各變速組的擴(kuò)大順序 按照第二條原則，變速組a

16、，b，c 依次為基本組，擴(kuò)大組。故結(jié)構(gòu)式為 12233126 2.4運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 2.4.1確定主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速 一、 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)已知條件進(jìn)行計(jì)算如下： n1 nmin =47.5r/min n7 n min 6 =373.25727897r/min n2 nmin =66.975r/min n8 nmin 7 =526.29276309r/min n3 nmin 2 =94.43475r/mi n9 nmin 8 =742.07279596r/min n4 nmin 3 =133.1529975r/min n10 nmin 9 =1046.3226423r/min n5 nmin 4 =18

17、7.74572647r/min n11 nmin 10 =1475.3149256r/min n6 nmin 5 =264.72147432r/min n12 n min 11=2080.1940451r/min 二、查取標(biāo)準(zhǔn)值 查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 12 表 10.1 取如下標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)： n1 47.5r/ min， n2 67r / min，n3 95r / min，n4 132r/ min， n5 190r / min ， n6 265r / min ， n7 375r / min ， n8 530r / min ， n9 750r / min ， n10 1060r / min ，

18、 n11 1500r / min ， n12 2120r / min 。 2.4.2擬定轉(zhuǎn)速圖 一、 選擇電動(dòng)機(jī) 根據(jù)原則和已知條件，選擇Y100L24 型鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)，根 據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表17 7 知道，滿載轉(zhuǎn)速 n電1430r / min 。 6 二、 確定傳動(dòng)軸數(shù) 電機(jī)軸及機(jī)床軸數(shù)共五軸，分別用N電、表示。 三、畫轉(zhuǎn)速圖 （1）根據(jù)傳動(dòng)副前多后少，傳動(dòng)線前密后疏，降速要前滿后快等原則； （ 2）升速時(shí)最大傳動(dòng)比umax2 ，降速時(shí)最小傳動(dòng)比u min1/ 4 ，擬定轉(zhuǎn)速圖 （如圖 1 所示）。 圖1 轉(zhuǎn)速圖 2.4.3確定各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及各齒輪齒數(shù) 一、 齒輪副 根據(jù)圖 2

19、 確定各齒輪齒數(shù)。 7 圖 2 （一） A 變速組 參照圖 2 有： U 1 Z1/ Z2 3 1/ 2.82 , U 2 Z3/Z4 1/ 0 1 ； 采用查表法計(jì)算齒輪齒數(shù)（查機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表5-1 ），此處采用標(biāo)準(zhǔn)齒 輪，避免繁瑣計(jì)算。查詢結(jié)果如下表4.1 所示。 表 4.1 齒數(shù)和7284889296 傳 Z13 1 19 22 23 24 25 U1 動(dòng) Z2 2.82 53 62 65 68 71 比 Z3 1 1 36 42 44 46 48 U U 2 0 36 42 44 46 48 Z4 傳動(dòng) U 1 1 1 1 1 1 2.7895 2.8182 2.8261 2.8333

20、 2.84 比誤 差 U 2 1 1 1 1 1 從傳動(dòng)比誤差來看， 選齒數(shù)和 SZA84,88 較好，但考慮到軸軸間安裝 8 雙向摩擦片離合器的徑向尺寸較大，取SZA88 ，這時(shí)： Z123Z265Z344Z444 （二） B 變速組 參照圖 2 有： U 3 Z5/Z6 3 1/ 2.82 , U 4 Z7/Z8 1/ 2 1/ 2， U 4 Z9 / Z10 1/ 1/1.41 。 采用查表法計(jì)算齒輪齒數(shù)（查機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 表 5-1 ），此處采用標(biāo)準(zhǔn) 齒輪，避免繁瑣計(jì)算。查詢結(jié)果如下表4.2 所示。 表 4.2 齒數(shù)和 72 78 84 87 92 Z5 3 1 19 20 22 2

21、3 24 U 3 傳 Z6 2.82 53 58 62 64 68 動(dòng) Z7 1 1 24 26 28 29 31 U 4 2 2 48 52 56 58 61 比 Z8 U Z9 1 1 30 32 35 36 38 U 5 1.41 42 46 49 51 53 Z10 U 3 1 1 1 1 1 2.7895 2.9 2.8182 2.7826 2.833 傳動(dòng) 比誤 U 4 1 1 1 1 1 2 2 2 2 1.967 差 U 5 1 1 1 1 1 1.4 1.438 1.4 1.4167 1.395 從傳動(dòng)比誤差來看，選齒數(shù)和SZB72,84,87 較好，但考慮到裝在軸上 齒輪的

22、齒頂碰到軸上雙向摩擦片外徑，故取SZB72， 這時(shí)： Z519Z653Z724Z848Z930Z1042 9 （三） C 變速組 參照圖 2 有： U 6 Z11 / Z12 4 1/ 4 , U 7 Z13 / Z14 2/1 2 /1 ； 采用查表法計(jì)算齒輪齒數(shù)（查機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表5-1 ），此處采用標(biāo)準(zhǔn)齒 輪，避免繁瑣計(jì)算。查詢結(jié)果如下表4.3 所示。 表 4.3 齒數(shù)和 86 89 90 95 96 傳 U 6 Z11 1 1 17 18 18 19 19 Z12 4 4 69 71 72 76 77 動(dòng) Z13 2 2 57 59 60 63 64 比 U 7 Z14 1 1 29 3

23、0 30 32 32 傳動(dòng) U 6 1 1 1 1 1 4.059 3.944 4.00 4.053 3.950 比誤 1.966 1.967 2 1.969 2.00 U 7 差 1 1 1 1 1 從傳動(dòng)比誤差來看，選齒數(shù)和SZC90,96 較好，但考慮到主軸軸徑較大， 保證齒輪能套裝在主軸上，故取 SZC 90 ， 這時(shí)： Z11 18 Z12 72 Z13 60 Z14 30 從整體結(jié)構(gòu)看，保證結(jié)構(gòu)緊湊，齒數(shù)和 SZ 100 120 ，于是以上齒數(shù)基本 符合要求。 二、帶傳動(dòng) 根據(jù)圖 2 確定帶輪直徑及傳動(dòng)比。 （一）確定傳動(dòng)比 U 0 D1 /D2 n11 / n電 1500/143

24、0 1.049 （二）確定基準(zhǔn)直徑 1）根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 88 選取小帶輪直徑 dD 2 160mm 。 10 2）驗(yàn)算帶速 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)式（ 813）計(jì)算帶的速度。 dD2 nD 2 3.14 160 1500 60 1000 12.56m/ s 60000 因?yàn)?5m/s 25m/s，所以直徑 dD 2 160mm 符合要求。 3）計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dD1 dD1dD2U 0160 1500/1430167.8mm 2 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表 88 圓整選取 dD1180mm 。 4）確定帶輪的實(shí)際傳動(dòng)比 U實(shí)0際180/1601.125 2.4.4擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖 根據(jù)圖 1 擬定車床主傳動(dòng)系統(tǒng)圖

25、。 一、擬定依據(jù) （一）為了減小主軸變形，主軸上大齒輪放在前軸承處。 （二）為了便于摩擦片的安裝，軸上雙聯(lián)齒輪的大齒輪靠近雙向摩擦片。 （三）為了便于齒輪的滑動(dòng)，滑移齒輪置于主動(dòng)軸上，同時(shí)保證兩滑移齒輪之 間的距離大于 b+2。 （四）為了方便安排軸向尺寸，避免產(chǎn)生相碰或干涉，三聯(lián)滑移齒輪按中間齒 輪嚙合繪制。 二、擬定繪制 根據(jù)以上規(guī)則及轉(zhuǎn)速圖擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖，如圖3 所示。 11 =1430r/min 圖 3 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 2.4.5驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 根據(jù) (n 實(shí)際 n理想 )/ n理想 10（ -1 ） %=4.1% 進(jìn)行驗(yàn)算。 結(jié)合轉(zhuǎn)速圖 2 計(jì)算實(shí)際轉(zhuǎn)速如下： n1實(shí)際 n電 U 0

26、U1 U 3 U 6 1430 1.049 23 19 18 51.02r / min 65 53 72 n實(shí)際 n電 U 0 U 1 U 4 U 6 1430 1.049 23 24 18 71.14r / min 2 65 48 72 n3實(shí)際 n電 U 0 U1 U 5 U 6 1430 1.049 23 30 18 101.7r / min 65 42 72 n4實(shí)際 n電 U 0 U 2 U 3 U 6 1430 1.049 44 19 18 144.2r / min 44 53 72 n5實(shí)際 n電 U 0 U 2 U 4 U 6 1430 1.049 44 24 18 201.1

27、r / min 44 48 72 n6實(shí)際 n電 U 0 U 2 U 5 U 6 1430 1.049 44 30 18 287.3r / min 44 42 72 n實(shí)際 n電 U 0 U 1 U 3 U 7 1430 1.049 23 19 60 408.14r / min 7 65 53 30 n8實(shí)際 n電 U 0 U1 U 4 U 7 1430 1.049 23 24 60 569.25r / min 65 48 30 n9實(shí)際 n電 U 0 U1 U 5 U 7 1430 1.049 23 30 60 813.2r / min 65 42 30 n10實(shí)際 n電 U 0 U 2 U

28、 3 U 7 1430 1.049 44 19 60 1153.4r / min 44 53 30 12 n11實(shí)際 n電 U 0 U 2 U 4 U 7 1430 1.049 44 24 60 1608.75r / min 44 48 30 n12實(shí)際 n電 U 0 U 2 U 5 U 7 1430 1.049 44 30 60 2298.2r / min 44 42 30 由 (n實(shí)際 n理想 ) / n理想 進(jìn)行驗(yàn)算結(jié)果如表 4.4 所示。 表 4.4 組 實(shí)際轉(zhuǎn)速 理想轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤差 組 實(shí)際轉(zhuǎn)速 理想轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤 n實(shí)際 n理想 n實(shí)際 n理想 差 別 （r/min ） （r/min

29、 ） （ %） 別 （ r/min ） （ r/min ） （ %） n1 47.57332 47.5 0.15436 n 7 380.568 375 1.4848 n 2 66.3341 67 -0.9939 n8 530.794 530 0.1498 n3 94.8296 95 -0.1794 n9 758.264 750 1.10187 n 4 134.4585 132 1.8625 n10 1075.48 1060 1.46038 n5 187.5146 190 -1.308 n11 1500.07 1500 0.00467 n 6 267.8913 265 1.09106 n12 2

30、142.94 2120 1.08208 從上面計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速誤差可以看出，均未超過允許范圍，驗(yàn)算合格。 2.5動(dòng)力設(shè)計(jì) 2.5.1確定計(jì)算轉(zhuǎn)速 由于電動(dòng)機(jī)輸出最大功率是恒定的，但是主軸在不同轉(zhuǎn)速下工作， 其所傳遞 的扭矩隨轉(zhuǎn)速降低而增大，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速最低時(shí)，其扭矩最大，則軸徑將最大。 但是最低幾級(jí)轉(zhuǎn)速常用于切削螺紋、鉸孔、精鏜、切斷等，所需功率較小， 此時(shí)也不會(huì)用到全功率。 一、軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 （一）主軸 根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表5 9 知主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為： Z 1 3 ncnmin nmin 1.41 n4 132r / min （二）其它各軸 其它各軸傳遞全功率時(shí)各自的最低轉(zhuǎn)速即為各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 1

31、3 各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速如表 5.1 所示。 表 5.1 軸 計(jì)算轉(zhuǎn)速（ r/min ） 1500 530 190 132 二、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 （一）齒輪 Z11 齒輪 Z11 裝在軸上，共有 1901060r/min6 級(jí)轉(zhuǎn)速，其中 5301060 r/min 的 3 級(jí)轉(zhuǎn)速（經(jīng)齒輪副 Z11/Z12 ，使得主軸得到 132265r/min 的 3 級(jí)轉(zhuǎn)速）能傳遞全部功率； 因此，齒輪 Z11能傳遞全部功率的三級(jí)轉(zhuǎn)速為 530r/min ， 750r/min ，1060r/min ，其中最低轉(zhuǎn)速530r/min 即為 Z11 的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 （二）齒輪 Z12 齒輪 Z12 裝在軸上，共有 47.5

32、 265r/min 6 級(jí)轉(zhuǎn)速，其中 132 265r/min 的 3 級(jí)轉(zhuǎn)速能傳遞全部功率；因此最低轉(zhuǎn)速 132r/min 即為 Z12 的 計(jì)算轉(zhuǎn)速。 （三）齒輪 Z13 齒輪 Z13 裝在軸上，共有1901060r/min 6級(jí)轉(zhuǎn)速，其中經(jīng)齒輪副 Z13/Z14 傳動(dòng)，得到 3752120r/min 的 6 級(jí)轉(zhuǎn)速能傳遞全部功率；因此，最 低轉(zhuǎn)速 530r/min 即為 Z13 的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 （四）齒輪 Z14 齒輪 Z14 裝在軸（主軸）上，共有3752120r/min 6 級(jí)轉(zhuǎn)速，都能傳 遞全部功率；因此最低轉(zhuǎn)速375r/min 即為 Z14 的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 （五）其它齒輪 其它齒輪依

33、此類推，得到表5.2 所示的齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。 14 表 5.2 齒 輪 計(jì)算轉(zhuǎn)速 齒 輪 計(jì)算轉(zhuǎn)速 齒 輪 計(jì)算轉(zhuǎn)速 Z1 1500 Z 6 190 Z11 530 Z 2 530 Z 7 530 Z12 132 Z3 1500 Z8 265 Z13 190 Z 4 1500 Z9 530 Z14 375 Z5 530 Z10 375 三、帶輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 帶輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速如表 5.3 所示。 表 5.3 帶 輪 D1 D2 計(jì)算轉(zhuǎn)速（ r/min ） 1430 1500 2.5.2帶輪設(shè)計(jì) 一、已知條件和設(shè)計(jì)內(nèi)容 （一）已知條件 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 1430r/min ，傳遞功率 P=3kw，傳動(dòng)比為

34、U 01.049 ，兩班制， 一天運(yùn)轉(zhuǎn) 16 小時(shí)，工作 8 年。 （二）設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1）選擇帶型號(hào)， （2）確定帶的基準(zhǔn)長度， （3）確定帶輪中心距， （4）確定帶的根數(shù)。 二、設(shè)計(jì)步驟 （一）確定計(jì)算功率 15 由機(jī)械設(shè)計(jì)表8 7，取工況系數(shù) K A1.3 ，則有計(jì)算功率 PcaK AP1.333.9 （二）選擇 V 帶的型號(hào) 根據(jù)計(jì)算功率 Pca 3.9 和小帶輪轉(zhuǎn)速 1500r/min ，從機(jī)械設(shè)計(jì)圖 811 選取普通 V 帶的型號(hào)為 A 型帶。 （三）確定中心距a，并選擇 V 帶的基準(zhǔn)長度 L d （1）根據(jù)總體尺寸的限制條件，結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)式（8 12）初定中心距。 0.7（ dD1

35、dD 2） a0 （2 dD1 d D2） 即 238a0680 取 a0600mm （2）計(jì)算帶長 L d 0 （dD dD 2 ） L d0 2a0 （ dD1 dD 2）+ 1 2 4a0 2 L d0 1200 340 400 1733.97mm 2400 2 由機(jī)械設(shè)計(jì)表82 選 L d =1800mm。 （3）計(jì)算中心距 a 及其變動(dòng)范圍 L d -L d0 600 1800 1733.97 a a0 2 633.02mm 2 中心距的變動(dòng)范圍 amina0.015Ld606.02mm amaxa+0.03Ld687.02mm （四）驗(yàn)算小帶輪上的包角 16 180o （dD2 -

36、 dD1） 57.3 180o 1.81o 178.19o a 顯然 120o ， 符合要求。 （五）確定帶的根數(shù)Z Pca K A P Z P0)K K L Pr( P0 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 8 4a 取 P0 =2.73 ，由表 84b 取P0 =0，由表 8 2 取 K L =0.76 ， 由表 85取 K=0.71 。 由以上數(shù)據(jù)得 Pca 3.9 Z 2.647 Pr (2.73 0) 0.76 0.71 為了安全，取帶的根數(shù)為 3 根。 2.5.3齒輪設(shè)計(jì) 一、模數(shù)的計(jì)算 齒輪材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217 255HBS，強(qiáng)度極限B650Mpa ， 屈服極限 S 360Mpa 。

37、 根據(jù)表 5.2 ，由公式 m 32 3 N 計(jì)算齒輪的模數(shù)，為了安全起見，將忽略 Zn j 功率的損失，均取 3Kw。 （一） A 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為： Z1 23， Z2 65 ，Z3 44， Z4 44。 （2）計(jì)算轉(zhuǎn)速 n j 分別為： Z1 ： 1500 r/min ， Z2 ： 530 r/min ， Z3 ：1500 r/min ， Z 4 ：1500 r/min 。 （3）計(jì)算步驟 1） Z1 齒輪 17 m1 32 3 3 1.417698995 23 1500 查機(jī)械原理 5 表 10 1，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m1 2mm 。 2）同理計(jì)算其他齒輪模數(shù)，計(jì)算結(jié)果如表 5

38、.4 所示。 表 5.4 齒 輪 Z1 Z2 Z3 Z4 計(jì)算模數(shù) 1.417698995 1.418384536 1.142025369 1.142025369 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（ mm） 2 2 2 2 （二） B 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為： Z5 19，Z6 53，Z7 24 ，Z8 48， Z9 30 ， Z10 42 。 （2）計(jì)算轉(zhuǎn)速 n j 分別為： Z5 ： 530 r/min ， Z 6 ：190 r/min ， Z7 ：530 r/min ， Z8 ： 265 r/min ， Z9 ：530 r/min ，Z10 ：375 r/min 。 （3）計(jì)算步驟 1） Z5 齒輪 m

39、 5 32 3 3 2.13721 19 530 查機(jī)械原理表10 1，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m12.5mm 。 2）同理計(jì)算其他齒輪模數(shù)，計(jì)算結(jié)果如表5.5 所示。 表 5.5 齒 輪 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 18 計(jì)算模數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（ mm） 2.13721 2.13721 1.977097 1.977097 1.835374 1.841183 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 （三） C 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為： Z11 18， Z12 72 ， Z13 60 ，Z14 30。 （2）計(jì)算轉(zhuǎn)速 n j 分別為： Z11 ：530 r/min ，Z12 ：132

40、r/min Z13 ：190 r/min ，Z14 ： 375 r/min 。 （3）計(jì)算步驟 1） Z5 齒輪 m11 32 3 3 2.176077065 18 530 查機(jī)械原理表 10 1，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m11 3mm 。 2）同理計(jì)算其他齒輪模數(shù)，計(jì)算結(jié)果如表5.6 所示。 表 5.6 齒 輪 Z11 Z12 Z13 Z14 計(jì)算模數(shù) 2.176077 2.178821 2.050637 2.059711 標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)（ mm） 3 3 3 3 二、分度圓直徑計(jì)算 根據(jù)機(jī)械原理表10 2 進(jìn)行計(jì)算。 （一） A 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為：Z123， Z265 ， Z344 ， Z44

41、4 。 （2）齒輪的模數(shù)均為2mm。 （3）由公式 dmZ 計(jì)算，結(jié)果如表5.7 所示。 表 5.7 齒輪Z1Z2Z3Z4 19 分度圓直徑（ mm）46 130 88 88 （二） B 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為： Z5 19， Z6 53，Z7 24， Z8 48，Z9 30 ， Z10 42 。 （2）齒輪的模數(shù)均為 2.5mm。 （3）由公式 d mZ 計(jì)算，結(jié)果如表 5.8 所示。 表 5.8 齒 輪 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 分度圓直徑（ mm） 47.5 132.5 60 120 75 105 （三） C 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為： Z11 18， Z12

42、72 ， Z13 60 ， Z14 30。 （2）齒輪的模數(shù)均為3m。 （3）由公式 dmZ 計(jì)算，結(jié)果如表5.9 示。 表 5.9 齒 輪 Z11 Z12 Z13 Z14 分度圓直徑（ mm） 54 216 180 90 三、齒頂圓直徑計(jì)算 根據(jù)機(jī)械原理表10 2 進(jìn)行計(jì)算。 （一） A 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為：Z123， Z265 ， Z344 ， Z444 。 （2）齒輪的模數(shù)均為2mm。 （3）由公式 d a m（ Z+2h *） h* a 計(jì)算， a 為齒頂高系數(shù)（ =1）， 計(jì)算結(jié)果如表 5.10 示。 表 5.10 20 齒 輪 Z1 Z2 Z3 Z4 齒頂圓直徑（ mm

43、） 50 134 92 92 （二） B 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為： Z5 19，Z6 53， Z7 24 ，Z8 48， Z9 30， Z10 42 。 （2）齒輪的模數(shù)均為 2.5mm。 （3）由公式 d a m（ Z+2h *） h* 為齒頂高系數(shù)（ =1）， a 計(jì)算， a 計(jì)算結(jié)果如表 5.11 示。 表 5.11 齒 輪 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 齒頂圓直徑（ mm） 52.5 137.5 65 125 80 110 （三） C 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為： Z11 18， Z12 72 ， Z13 60 ， Z14 30。 （2）齒輪的模數(shù)均為 3mm。 （

44、3）由公式 da * * 為齒頂高系數(shù)（ =1）， m（ Z+2h a） a 計(jì)算， h 計(jì)算結(jié)果如表 5.12 。 表 5.12 齒 輪 Z11 Z12 Z13 Z14 齒頂圓直徑（ mm） 60 222 186 96 四、齒根圓直徑計(jì)算 根據(jù)機(jī)械原理表10 2 進(jìn)行計(jì)算。 （一） A 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為：Z123， Z265 ， Z344 ， Z444 。 21 （2）齒輪的模數(shù)均為 2mm。 （3）由公式 db m （ * *） * * 為頂隙系 Z-2h a -2c 計(jì)算， h a 為齒頂高系數(shù)（ =1）， c 數(shù)（ =0.25 ）。計(jì)算結(jié)果如表5.13 。 表 5.13

45、齒 輪 Z1 Z2 Z3 Z4 齒根圓直徑（ mm） 41 125 83 83 （二）B傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為： Z5 19，Z6 53， Z7 24 ，Z8 48 ， Z9 30， Z10 42 。 （2）齒輪的模數(shù)均為 2.5mm。 （3）由公式 d b m（ Z-2h * -2c *） h * * 為頂隙系 a 計(jì)算， a 為齒頂高系數(shù)（ =1）， c 數(shù)（ =0.25 ）。計(jì)算結(jié)果如表5.14 。 表 5.14 齒 輪 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 齒根圓直徑（ mm） 41.25 126.25 53.75 113.75 68.75 98.75 （三） C 傳動(dòng)組 （1

46、）齒輪及齒數(shù)分別為： Z11 18， Z12 72 ， Z13 60 ， Z14 30。 （2）齒輪的模數(shù)均為 3mm。 （3）由公式 da * * * m（ Z+2h a） a 為頂隙系數(shù) 計(jì)算， h 為齒頂高系數(shù)（ =1）， c （ =0.25 ）。計(jì)算結(jié)果如表 5.15 。表 5.15 齒 輪 Z11 Z12 Z13 Z14 齒根圓直徑（ mm） 46.5 208.5 172.5 82.5 22 五、中心距計(jì)算 根據(jù)機(jī)械原理表10 2 進(jìn)行計(jì)算。 （一） A 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為：Z123， Z265 ， Z344 ， Z444 。 (2) 齒輪的模數(shù)均為 2mm。 （ 3）由

47、公式 a （ d1 d2）/ 2 計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表 5.16 。 表 5.16 齒 輪 Z1Z2 Z3Z4 標(biāo)準(zhǔn)中心距（ mm） 88 88 （二） B 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為： Z5 19， Z6 53，Z7 24， Z8 48，Z9 30 ， Z10 42 。 （2）齒輪的模數(shù)均為2.5mm。 （3）由公式 am（ Z1 +Z2） /2 計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表5.17 。 表 5.17 齒 輪 Z5Z6 Z7Z8 Z9Z10 標(biāo)準(zhǔn)中心距（ mm） 90 90 90 （三） C 傳動(dòng)組 （1）齒輪及齒數(shù)分別為： Z11 18， Z12 72 ， Z13 60 ， Z14 30。 （2）

48、齒輪的模數(shù)均為 3mm。 （3）由公式 am（ Z1 +Z2） /2 計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表5.18 表 5.18 齒 輪 Z11Z12 Z13Z14 標(biāo)準(zhǔn)中心距（ mm） 135 135 23 六、齒寬計(jì)算 齒寬 b 用公式 b(68)m 計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表5.19 。 表 5.19 組別A變速組B變速組C變速組 齒輪Z1,Z2, Z3, Z4,Z5 ,Z6 ,Z7 ,Z8,Z9 ,Z10Z11,Z12,Z13,Z14 齒輪寬度（ mm）162024 2.5.4 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度要求，用公式 d 108 3 N 進(jìn)行計(jì)算，這里 N 不考 n j 慮功率損失，一直為3Kw， n

49、j 由表 25A 選取。 一、 軸 d1軸 10833 13.61mm 1500 由于這里所計(jì)算的直徑為安裝軸承處的直徑，根據(jù)軸承直徑大小情況，取 d軸120 mm 。 二、 軸 軸3 d 2108319.24 mm 由于這里所計(jì)算的直徑為安裝軸承處的直徑，根據(jù)軸承直徑大小情況，取 d軸225mm 。 三、軸 d3軸 10833 27.09mm 190 由于這里所計(jì)算的直徑為安裝軸承處的直徑，根據(jù)軸承直徑大小情況，取 d軸330mm 。 24 2.5.5雙向摩擦片離合器設(shè)計(jì) 3 本節(jié)以下查詢表格和標(biāo)準(zhǔn)均來自機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 一、正轉(zhuǎn)設(shè)計(jì) ( 一) 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 由于該車床是在空載下啟動(dòng)的，

50、故只需按離合器結(jié)合后的靜負(fù)載轉(zhuǎn)矩M n 來 篩選。即： M j KM n K 9550 N n j 式中 K 安全系數(shù)，此處取1.3 N 電動(dòng)機(jī)功率，此處為3Kw 電動(dòng)機(jī)至軸的傳動(dòng)效率，此處取1 n j 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，此處為 1500r/min 于是有 M j 1.3 9550 3 m 。 1 24.83N 1500 為了安全起見，取 M j 45N m 。 （二）確定外摩擦片內(nèi)徑 d摩 、內(nèi)摩擦片外徑 D摩 、平均圓周速度 摩 （1）根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，摩擦片的內(nèi)徑應(yīng)比安裝軸的軸徑大2 6mm，此處取 5mm， 于是得到 d摩25530mm 。 （2）內(nèi)摩擦片外徑 D摩d摩 /d摩 / 0.65

51、0mm 。 （3）摩擦片的平均圓周速度 n（ D摩 +d摩） /2 3.14 40 1500 摩 60 1000 3.14m / s 60000 （三）確定摩擦面對(duì)數(shù) i 根據(jù)公式 Kzi= 12M n K 103 進(jìn)行計(jì)算， （ D 3 - 3）K K f p 摩 d摩 v m 其中 f 摩擦片間的摩擦系數(shù)，由表 10.6 查取為 0.12 25 p 許用壓強(qiáng)，由表10.6 查取為 1.1MPa Kv 速度修正系數(shù)，由表10.7 查取為 0.94 Km 結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)，由表 10.8 查取為 1 由以上數(shù)據(jù)計(jì)算得： 12 24.83 1000 Kzi= 6.5928 3.14 0.12 1

52、.1 (503 303) 0.94 1 于是查詢表 10.9 得 i=8 ，即摩擦面對(duì)數(shù)為8 對(duì)。 ( 四) 計(jì)算主動(dòng)片數(shù) i1 和被動(dòng)片數(shù) i 2 摩擦片總數(shù)應(yīng)為 i1片，一般內(nèi)摩擦片多一片，即： i1 i 1 5 2 i 2 i 4 2 ( 五) 計(jì)算軸向壓力 FQ （單位為 ） N FQ 4 (D2 2 D1 2 ) p K 3.14 1600 1.1 0.94 1298.7N 4 ( 六) 摩擦片厚度、內(nèi)外摩擦片分離時(shí)的最小間隙 摩擦片的厚度取 2mm，最小間隙為0.3mm。 二、反轉(zhuǎn)設(shè)計(jì) ( 一) 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 由于該車床反轉(zhuǎn)時(shí)， 一般不切削， 故反向離合器所傳遞的扭矩可按空載功率 確定

53、。即： M j KM n K 9550 0.4N n j 式中 K 安全系數(shù)，此處取1.3 N 電動(dòng)機(jī)功率，此處為3Kw 電動(dòng)機(jī)至軸的傳動(dòng)效率，此處取1 n j 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，此處為1500r/min 26 于是有 M j KM n 1.3 9550 0.4 3 1 9.932N m 1500 （二） 確定外摩擦片內(nèi)徑 d摩 、內(nèi)摩擦片外徑 D摩 、平均圓周速度 摩 （1）根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，摩擦片的內(nèi)徑應(yīng)比安裝軸的軸徑大 2 6mm 此處取 5mm， ， 于是得到 d摩 25 5 30mm 。 （2）內(nèi)摩擦片外徑 D摩 d摩 / d摩 / 0.6 50mm 。 （3）摩擦片的平均圓周速度 n（

54、D摩 +d摩） /2 3.14 40 1500 摩 1000 3.14m / s。 60 60000 （三） 確定摩擦面對(duì)數(shù) i 根據(jù)公式 Kzi= 12M n K 103 進(jìn)行計(jì)算， （D 3- 3）K K f p 摩 d摩 v m 其中 f 摩擦片間的摩擦系數(shù)，由表 10.6 查取為 0.12 p 許用壓強(qiáng)，由表10.6 查取為 1.1MPa Kv 速度修正系數(shù)，由表10.7 查取為 0.94 Km 結(jié)合次數(shù)修正系數(shù)，由表10.8 查取為 1 由以上數(shù)據(jù)計(jì)算得： 12 9.932 1000 2.64 K z i 3 303 ) 0.94 3.14 0.12 1.1 (50 1 于是查詢表

55、10.9 得 i=3 ，圓整為 4 對(duì)，即摩擦面對(duì)數(shù)為 4 對(duì)。 ( 四) 計(jì)算主動(dòng)片數(shù) i1 和被動(dòng)片數(shù) i2 摩擦片總數(shù)應(yīng)為 i1片，一般內(nèi)摩擦片多一片，即： i1 i 1 3 2 i 2 i 2 2 ( 五) 計(jì)算軸向壓力 F （單位為 ） Q N 27 FQ 4 (D2 2 D1 2 ) p K 3.14 1600 1.1 0.94 1298.7N 4 ( 六) 摩擦片厚度、內(nèi)外摩擦片分離時(shí)的最小間隙 摩擦片的厚度取2mm，最小間隙為 0.3mm 2.5.6主軸的設(shè)計(jì) 主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有主軸前后軸頸D1主 和 D 2主 ，主軸內(nèi)孔直徑 d主 ，主軸前 端懸伸量 a主 和主軸主要支承間

56、的跨距L主 。 一、主軸前后軸頸直徑的選取 由機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表 3 13 查取主軸前軸頸的直徑 D1主 75mm，那么： D 2主0.73D1主55mm 二、主軸內(nèi)孔直徑的確定 根據(jù)： d 主 1 主 主 ） 50% 32.5mm （D1 D 2 2 于是 d主 取 40mm。 2.6結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)部件的校核 經(jīng)過前面幾章的設(shè)計(jì)后， 大致可以確定機(jī)床的結(jié)構(gòu)、大小，以及相應(yīng)部位的 受力情況，現(xiàn)根據(jù)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2.6.1軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及校核 一、軸的特點(diǎn) （一）將運(yùn)動(dòng)傳入變速箱的帶輪，一般都安裝在軸端，軸變形較大。 （二）該軸上安裝有正反向離合器，由于組成離合器的零件很多，在箱內(nèi)裝配 很不

57、方便，一般都在箱外裝好再整體裝入箱內(nèi)。 二、帶輪的設(shè)計(jì) 帶輪的分度圓直徑已經(jīng)確定（dD2160mm ），由于帶輪安裝在端部，所以 帶輪必須安裝在卸荷裝置上，如圖4 所示。 帶輪裝在軸承上， 軸承裝在套杯 7 上，套杯用螺栓固定在箱壁上，皮帶經(jīng)套 杯 2 通過花鍵軸將轉(zhuǎn)矩傳給軸，套杯 2 用圓螺母固定在軸上。 由于軸的最小 28 直徑為 20mm，所以套杯 7 的外直徑為 30mm，于是選擇內(nèi)徑為30mm的軸承（6007） （圖中 21 所示），由于需要平衡，于是安裝兩個(gè)深溝球軸承，兩軸承之間用調(diào) 整環(huán) 24 調(diào)整。帶輪提前安裝好再裝入箱體上。帶輪結(jié)構(gòu)詳見零件圖所示。 三、離合器的設(shè)計(jì) 離合器為

58、多片式摩擦離合器，且已知外摩擦片內(nèi)徑為d摩30mm ，外摩擦片內(nèi) 徑為 D摩 50mm ，內(nèi)摩擦片數(shù)為 i1 5 片，外摩擦片數(shù) i 2 4 片，摩擦片的厚度取2mm，最小間隙為 0.3mm，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 4 所示。 外摩擦片嵌在與齒輪一體的齒輪套槽內(nèi)，始終與齒輪的運(yùn)動(dòng)相同，并與軸相 分離（及離合器未起作用前， 軸轉(zhuǎn)外摩擦片不轉(zhuǎn)） ，內(nèi)摩擦片的內(nèi)孔與花鍵連接，與軸保持一致的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 離合片與齒輪套的內(nèi)側(cè)有兩個(gè)墊片，壓片用銷連接，離合片壓在墊片上。 圖 4 摩擦片的端部使用二個(gè)墊片，厚度5mm ，離合器的壓緊裝置由滑塊15、 16 通過螺旋副調(diào)節(jié)離合片之間的距離，使用鋼球 17、壓緊套 25

59、組成操作時(shí)的及 時(shí)穩(wěn)固，壓塊用圓柱銷18 固定在軸上。 四、二聯(lián)齒輪的設(shè)計(jì) 由于離合器與二聯(lián)齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)， 所以二聯(lián)齒輪必須與離合器有良好的連接關(guān)系，將二聯(lián)齒輪的大齒輪設(shè)計(jì)為齒輪套筒， 在套筒上開幾個(gè)槽， 與外摩擦片連接，結(jié)構(gòu)簡圖 6A 所示。 二聯(lián)齒輪與軸不能直接發(fā)生傳遞運(yùn)動(dòng)關(guān)系， 于是必須將齒輪與軸分離， 于是在軸上安裝軸套 10，將齒輪安裝在周套上，這樣齒輪宇宙的傳遞關(guān)系就有離合 29 器實(shí)現(xiàn)。同理反向離合器的設(shè)計(jì)與正向相同，只是摩擦片數(shù)量有變化。 二聯(lián)齒輪之間的距離必須大于與其配對(duì)的齒輪的寬度2mm。 五、軸的安裝 由以上幾步設(shè)計(jì)，可以確定軸的跨距為320mm，軸用深溝球軸承安裝在箱體

60、 上，由于軸頸的直徑為20mm，所以選擇 6004（GB/T276）。 所有安裝零部件的配合公差由互換性與測量技術(shù)6 查取，配合情況詳見 展開圖和零件圖。 六、軸的校核 （一）分析 由于軸的尺寸較小， 并且變形較大， 所以本次設(shè)計(jì)只需對(duì)軸進(jìn)行校核既可以知道其它軸是否合格。 與軸發(fā)生運(yùn)動(dòng)關(guān)系的部件中， 齒輪傳遞的扭矩最大， 但是齒輪與軸的連接是通過離合器實(shí)現(xiàn)的， 于是齒輪與軸發(fā)生關(guān)系的部位在離合器的中間部位。 由于反向離合器傳遞的動(dòng)力較小，所以只需要考慮正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的情況。 帶輪的情況采用卸荷裝置，所以也不予考慮。 對(duì)于傳動(dòng)軸，除重載軸外，一般無須進(jìn)行強(qiáng)度校核，只進(jìn)行剛度驗(yàn)算。離合器連接部分的軸為