C616車床變速箱-畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、1. 緒論1.1 課題研究背景金屬切削機(jī)床是制造機(jī)器人的機(jī)器，成為“工作母機(jī)”，習(xí)慣上成為機(jī)床。金屬切削機(jī)床是用切削方法將金屬毛坯加工成機(jī)器零件的機(jī)器。機(jī)床的屬性決定了它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。機(jī)械的水平隨著機(jī)床的精密程度的提高而提高，機(jī)床的技術(shù)水平直接影響機(jī)械制造工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)效率，機(jī)床直接標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)的能力和科學(xué)計(jì)數(shù)水平。機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)市場(chǎng)，社會(huì)和人們對(duì)機(jī)床的需要所進(jìn)行的構(gòu)思，計(jì)算，試驗(yàn)，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(dòng)的總稱，是機(jī)床產(chǎn)品實(shí)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)。機(jī)床技術(shù)參數(shù)有主參數(shù)和基本參數(shù)，他們是運(yùn)動(dòng)

2、傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，影響到機(jī)床是否滿足所需要的基本功能要求，參數(shù)擬定就是機(jī)床性能設(shè)計(jì)。主參數(shù)是直接反映機(jī)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(jì)題目中給定，基本參數(shù)是一些加工件尺寸、機(jī)床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性有關(guān)的參數(shù)，可歸納為尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。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(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床工藝范圍和使用情況做全面的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)，依據(jù)某些典型工藝和加工對(duì)象，兼顧其他的可能工藝加工的要求，擬定機(jī)床技術(shù)參數(shù)，擬定參數(shù)時(shí)，要考慮機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)和同國(guó)內(nèi)外同類機(jī)床的對(duì)比，使擬

3、定的參數(shù)最大限度地適應(yīng)各種不同的工藝要求和達(dá)到機(jī)床加工能力下經(jīng)濟(jì)合理。機(jī)床主傳動(dòng)系因機(jī)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(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系時(shí)最基本的原則就是以最經(jīng)濟(jì)、合理的方式滿足既定的要求。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合具體機(jī)床進(jìn)行具體分析，一般應(yīng)滿足的基本要求有：滿足機(jī)床使用性能要求。首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性，如機(jī)床主軸油足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)；滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力的要求。主電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能提供足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動(dòng)效率；滿足機(jī)床工作性能要求。主傳動(dòng)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(jì)性要求。傳動(dòng)鏈盡可能簡(jiǎn)短，零件數(shù)目要少，以便節(jié)約材料

4、，降低成本。1.2 研究的意義隨著科學(xué)計(jì)數(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)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(duì)提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)強(qiáng)度和降低生產(chǎn)成本都起到了至關(guān)重要的作用。機(jī)床工業(yè)發(fā)展到今天，技術(shù)已相當(dāng)成熟，自動(dòng)化、高精度、高效率、多樣化已成為當(dāng)今時(shí)代機(jī)床發(fā)展的特征。多樣化的發(fā)展已經(jīng)是機(jī)床的特點(diǎn)，技術(shù)的發(fā)展速度的更新和產(chǎn)品的加速使機(jī)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。2設(shè)計(jì)計(jì)算2.1普通車床的規(guī)格2.1.1車床的規(guī)格系列和用處機(jī)床設(shè)計(jì)的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，他們是傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)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。因此，對(duì)這

5、些基本知識(shí)和資料作些簡(jiǎn)要介紹。本次設(shè)計(jì)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。表1.1 C616車床的主參數(shù)和基本參數(shù)表工件最大回轉(zhuǎn)直徑320主軸最高轉(zhuǎn)速2500主軸最低轉(zhuǎn)速50電機(jī)功率4公比1.26轉(zhuǎn)速計(jì)數(shù)Z183.主動(dòng)參數(shù)參數(shù)的擬定3.1 確定傳動(dòng)公比根據(jù)文獻(xiàn)1中公式（3-2）因?yàn)橐阎?，。因此，可得，進(jìn)而得根據(jù)文獻(xiàn)1中表3-5 標(biāo)準(zhǔn)公比。這里我們?nèi)?biāo)準(zhǔn)公比系列。因?yàn)?，根?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(gè)數(shù)取一個(gè)轉(zhuǎn)速，即可得到公比為1.26的數(shù)列：50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，10

6、00，1250，1600，2000，2500。3.2 主電動(dòng)機(jī)的選擇合理的確定電機(jī)功率P，使機(jī)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(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素?，F(xiàn)在以常見的中碳鋼為工件材料，取45號(hào)鋼，正火處理，車削外圓，表面粗糙度。采用車刀具，可轉(zhuǎn)位外圓車刀，刀桿尺寸：。刀具幾何參數(shù)：，=6，=75，=15，?，F(xiàn)以確定粗車是的切削用量為設(shè)計(jì)：確定背吃刀量和進(jìn)給量，根據(jù)文獻(xiàn)2表8-50，取，取。確定切削速度，根據(jù)文獻(xiàn)2表8-57，取。機(jī)床功率的計(jì)算：主切削力的計(jì)算，根據(jù)文獻(xiàn)2表8-59和表8-60，主切削力的計(jì)算公式及有關(guān)參數(shù)：切削功率的計(jì)算依照一般情況，取機(jī)床變速效率。得功率：根據(jù)

7、3表12-1所示Y系列電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù),Y系列電動(dòng)機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型異步電動(dòng)機(jī)，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的特點(diǎn)，B級(jí)絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過+40，相對(duì)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(jī)械上，如機(jī)床，泵，風(fēng)機(jī)，攪拌機(jī)，運(yùn)輸機(jī)，農(nóng)業(yè)機(jī)械等。根據(jù)以上要求，我們選取Y112M-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率4kW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，額定轉(zhuǎn)矩。 至此，可得到上表1.1中的C616車床的相關(guān)參數(shù)。4.變速結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1 主變速方案擬定擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)變速系統(tǒng)

8、的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的變速型式、變速類型。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(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。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(kuò)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(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。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(jì)中，我們采用集中變速型式的主軸變速箱。4.2 變速結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的變速不失為有用的方

9、法，但對(duì)于分析復(fù)雜的變速并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效。4.2.1 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目級(jí)數(shù)為Z的變速系統(tǒng)由若干個(gè)順序的變速組組成，各變速組分別有、個(gè)變速副。即。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(jí)數(shù)Z應(yīng)為2和3的因子：，可以有以下三種方案：4.2.2 變速式的擬定18級(jí)轉(zhuǎn)速變速系統(tǒng)的變速組，選擇變速組安排方式時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。從電動(dòng)機(jī)到主軸，一般為降速運(yùn)動(dòng)。接近電動(dòng)機(jī)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(dòng)副較多的變速組放在接近電動(dòng)機(jī)處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件也就少些，就會(huì)節(jié)省材料，這也就是

10、“前多后少”的原則。此外，主軸對(duì)加工精度、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(gè)變速組的變速副數(shù)常選用2，或者用一個(gè)定比傳動(dòng)副。綜上所述，以選取的方案比較合適。4.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定對(duì)于傳動(dòng)式，有6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為： (a) (b) (c) (d) (e) (f) 圖4.1 18級(jí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)的各種方案由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床 = 1 * ROMAN 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。設(shè)計(jì)車床主變速傳動(dòng)系時(shí)，為避免從動(dòng)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(dòng)比 ；為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差，減少震動(dòng)噪聲，在升速時(shí)一

11、般限制最大傳動(dòng)比，決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍。斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)較平穩(wěn)，可取。因此在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍一般為。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間變速軸的變速范圍最小。4.2.4 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下： 圖4.2 變速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)4.2.5 結(jié)構(gòu)式的擬定主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動(dòng)系中各個(gè)變速組變速范圍的乘積，即：。檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會(huì)超過極限值。，其中，。經(jīng)計(jì)算得，符合要求。4.2.6 繪制轉(zhuǎn)速圖 運(yùn)

12、動(dòng)參數(shù)確定以后，主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定了電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上，選擇電機(jī)型號(hào)，確定各中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖，使主運(yùn)動(dòng)逐步具體化。1. 選擇Y112M-4型Y系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。2. 分配總降速變速比總降速變速比 。分配總降速傳動(dòng)比時(shí)，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工作速度要求，確定各變速組的最小傳動(dòng)比。同時(shí)要考慮是否增加定比傳動(dòng)副，一時(shí)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。3. 確定各級(jí)轉(zhuǎn)速由、z = 18確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，100

13、0，1250，1600，2000，2500 r/min。4. 繪制轉(zhuǎn)速圖在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按變速順序依次設(shè)為、(主軸)。與、與、與軸之間的變速組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由(主軸)開始，確定、軸的轉(zhuǎn)速：(1) 先來確定軸的轉(zhuǎn)速變速組c 的變速范圍為，可知兩個(gè)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比必然是極限值。結(jié)合結(jié)構(gòu)式，軸的九種轉(zhuǎn)速只有一種可能，即為200，250，315，400，500，630，800，1000，1250 r/min。(2) 確定軸的轉(zhuǎn)速變速組b的級(jí)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 ，軸的轉(zhuǎn)速確定為：800，1000，1250r/min。(3) 確

14、定軸的轉(zhuǎn)速對(duì)于軸，其級(jí)比指數(shù)為1，可取 ，確定軸轉(zhuǎn)速為1250r/min。由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定變速比。下面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。圖4.3 18級(jí)變速系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖4.2.7 確定各變速組變速副齒數(shù)齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)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(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于1820。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，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

15、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)。1. 變速組a:已知，可得：時(shí)：時(shí)：時(shí)：可取,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：36、32、28。于是，可得軸上的齒輪齒數(shù)分別為：36、40、44。2. 變速組b:已知，可得：時(shí)：時(shí)：時(shí)：可取,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：42、28、17。于是，可得軸上的齒輪齒數(shù)分別為：42、56、68。3. 變速組c:已知，可得：時(shí)：時(shí)：可取,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：38、23。于是，可得軸上的齒輪齒數(shù)分別為：76、91。4.2.8 驗(yàn)算轉(zhuǎn)速誤差實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過，即：對(duì)于最低轉(zhuǎn)速50r

16、/min對(duì)于轉(zhuǎn)速80r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速100r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速125r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速160r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速200r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速250r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速315r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速400r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速500r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速630r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速800r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速1000r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速1250r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速1600r/min對(duì)于轉(zhuǎn)速2000r/min對(duì)于最高轉(zhuǎn)速2500r/min 綜上計(jì)算驗(yàn)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。4.2.9 繪制變速系統(tǒng)圖根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖：圖4.4 變速系統(tǒng)圖5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的

17、內(nèi)容、技術(shù)要求和方案設(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)、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。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：精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)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。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)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。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。目的是：布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)

18、計(jì)的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時(shí)改正。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(duì)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)。5.2 展開圖及其布置展開圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)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(gè)平面上。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(jí)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(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種

19、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)。總布置時(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭矩太大，使制動(dòng)器尺寸增大。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。5.3 軸(輸入軸)的設(shè)計(jì)將運(yùn)動(dòng)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(qiáng)軸的剛度或使軸部受帶輪的拉力(采用卸荷裝置)。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

20、輪的拉力傳遞到箱壁上。車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時(shí)退刀。車螺紋時(shí)，換向頻率較高。實(shí)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(jìn)行，常采用片式摩擦離合器。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。在確定軸向尺寸時(shí)，摩擦片不壓緊時(shí)，應(yīng)留有的間隙，間隙應(yīng)能調(diào)整。離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得注意：摩擦片的軸向定位：由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤實(shí)現(xiàn)。其中一個(gè)圓盤裝在花鍵上，另一個(gè)裝在花鍵軸上的一個(gè)環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過一個(gè)花鍵齒，和軸上的花鍵對(duì)正，然后用螺釘把錯(cuò)開的兩個(gè)圓盤連接在一起。這樣就限制了軸向和周向的兩個(gè)自由度，起了定位作用。摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封

21、閉系統(tǒng)，不增加軸承軸向復(fù)合。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使加力環(huán)推動(dòng)擺桿和鋼球的運(yùn)動(dòng)是不可逆的，即操縱力撤消后，有自鎖作用。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(shí)才和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。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(duì)轉(zhuǎn)速很高(約為兩倍左右)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這點(diǎn)。齒輪與軸之間的軸承可以用滾動(dòng)軸承也可以用滑動(dòng)軸承。滑動(dòng)軸承在一些性能和維修上不如滾動(dòng)軸承，但它的徑向尺寸小。空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤(rùn)滑。5.4 齒輪塊設(shè)計(jì)齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而

22、引起振動(dòng)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(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問題。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(dòng)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(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大6dB。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng)精度應(yīng)選高一級(jí)。為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)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

23、-5。當(dāng)精度從7-6-6提高到6-5-5時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。8級(jí)精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。7級(jí)精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的7級(jí)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(jí)精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒輪，必須磨齒才能達(dá)到6級(jí)。機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。滑移齒輪進(jìn)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。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)和機(jī)械加

24、工時(shí)的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。齒輪磨齒時(shí)，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(shí)為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。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(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配時(shí)最后調(diào)整確定。5.5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支撐。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。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；兩軸中心距誤差和軸芯

25、線間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問題。傳動(dòng)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?；ㄦI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(zhǎng)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(shí)的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為。機(jī)床傳動(dòng)軸常采用的滾動(dòng)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(duì)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(shí)在沒有軸

26、向力時(shí)，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號(hào)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。同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。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(shí)加工幾個(gè)同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對(duì)于支撐跨距長(zhǎng)的箱體孔，要從兩邊同時(shí)進(jìn)行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊(叢大孔方面進(jìn)刀)伸進(jìn)鏜桿，同時(shí)加工各孔；對(duì)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(jì)時(shí)應(yīng)盡可能避免。既要滿足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。兩孔間的最小壁

27、厚，不得小于，以免加工時(shí)孔變形?；ㄦI軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個(gè)應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。一般傳動(dòng)軸上軸承選用級(jí)精度。傳動(dòng)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(dòng)件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對(duì)受軸向力的軸，其軸向定位就更重要。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(shí)應(yīng)注意：軸的長(zhǎng)度。長(zhǎng)軸要考慮熱伸長(zhǎng)的問題，宜由一端定位。軸承的間隙是否需要調(diào)整。整個(gè)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。5.6 主軸組件設(shè)計(jì)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(銑床、鉆床等)的主

28、軸參予切削成形運(yùn)動(dòng)，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(jì)時(shí)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(gè)方面考慮。5.6.1 各部分尺寸的選擇主軸形狀與各部分尺寸不僅和強(qiáng)度、剛度有關(guān)，而且涉及多方面的因素。內(nèi)孔直徑：車床主軸由于要通過棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿，必須是空心軸。為了擴(kuò)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(shì)。軸頸直徑：前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)，一般先估算或擬定一個(gè)尺寸，結(jié)構(gòu)確定后再進(jìn)行核算。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(hào)錐孔。支撐跨距及懸伸長(zhǎng)度：

29、為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長(zhǎng)度。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇?，一般推薦?。?，跨距小時(shí)，軸承變形對(duì)軸端變形的影響大。所以，軸承剛度小時(shí)，應(yīng)選大值，軸剛度差時(shí)，則取小值。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(shí)力求接近上述要求。5.6.2 主軸材料和熱處理在主軸結(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(jī)床的主軸選用價(jià)格便宜、性能良好的45號(hào)鋼。提高主軸有關(guān)表面硬度，增加耐磨性，在長(zhǎng)期使用中不至于喪失精度，這是對(duì)主軸熱處理的根本要求。機(jī)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(dòng)軸承配合使用時(shí)，

30、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(jī)床的主軸，淬火時(shí)要求無裂紋，硬度均勻；淬硬層深度不小于，最好,使精磨后仍能保留一點(diǎn)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(tái)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。5.6.3 主軸軸承1. 軸承類型選擇主軸前軸承有兩種常用的類型：雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大，可同時(shí)承受徑向力和軸向力，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。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：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(jī)床上廣泛采

31、用。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中，這種軸承不承受徑向力。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。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(jī)床。2. 軸承的配置大多數(shù)機(jī)床主軸采用兩個(gè)支撐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但為了提高主軸剛度也有用三個(gè)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(gè)支撐的主要支撐，第三個(gè)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(shí)，輔助

32、支撐軸承才起作用。軸承配置時(shí)，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、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長(zhǎng)方向以及結(jié)構(gòu)的負(fù)責(zé)程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。在配置軸承時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：每個(gè)支撐點(diǎn)都要能承受經(jīng)向力。兩個(gè)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(gè)方向的軸向力都應(yīng)傳遞到箱體上，即負(fù)荷都由機(jī)床支撐件承受。3. 軸承的精度和配合主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。前軸承的誤差對(duì)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(jí)。普通精度級(jí)機(jī)床的主軸，前軸承的選或級(jí)，后軸承選或級(jí)。選擇軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)

33、濟(jì)性。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(huì)反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低，會(huì)降低軸承的回轉(zhuǎn)精度，所以軸和孔的精度應(yīng)與軸承精度相匹配。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(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)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(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過大的預(yù)負(fù)載對(duì)提高剛度沒有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會(huì)增大，軸承壽命將因此而降低。軸承間隙的調(diào)整量，應(yīng)該能方便而且能準(zhǔn)確地控制，但調(diào)整機(jī)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(duì)外圈可以移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)

34、圈向大端軸向移動(dòng)時(shí)，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(gè)端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時(shí)可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長(zhǎng)，誤差的影響越小。螺母端面對(duì)螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡(jiǎn)兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。5.6.4 主軸與齒輪的連接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(duì)中性好，但加工較難。平鍵一般用一個(gè)或者兩個(gè)(相隔180度布置)，兩國(guó)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。5.6.5

35、潤(rùn)滑與密封主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤(rùn)滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。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：1. 堵加密封裝置防止油外流。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，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(gè)或幾個(gè)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。在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，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。2. 疏導(dǎo)在適當(dāng)?shù)牡胤阶龀龌赜吐?，使油能順利地流回到油箱?.6.6

36、其他問題主軸上齒輪應(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。當(dāng)后支承采用推力軸承時(shí)，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，可以加一個(gè)杯形套孔解決，套孔單獨(dú)在車床上加工，保證高的端面與孔德垂直度。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(hào)鋼材的彈性模量基本一樣，對(duì)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(jī)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。

37、5.7 操縱機(jī)構(gòu)1-支座；2-撥塊；3-杠桿；4-銷子；5-軸孔；6-操縱手輪；7,7-壓塊圖5-1 進(jìn)給箱基本組的操縱機(jī)構(gòu)圖5-1為進(jìn)給箱中基本組的操縱機(jī)構(gòu)工作原理圖?；窘M的四個(gè)滑移齒輪是由一個(gè)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(gè)間隔的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(gè)均勻分布的銷子5，每個(gè)銷子通過杠桿4來控制撥快3，四個(gè)撥快分別撥動(dòng)基本組的四個(gè)滑動(dòng)齒輪。手輪6在圓周方向有八個(gè)均布的位置，當(dāng)它處于圖所示的位置時(shí)，只有左上角杠桿的銷子控制撥快3將滑動(dòng)齒輪撥至左端位置，其余三個(gè)銷子都處于環(huán)形

38、槽中，其相應(yīng)的滑動(dòng)齒輪都處于各自的中間(空擋)位置。1-支座；2-撥塊；3-杠桿；4-銷子；5-軸孔；6-操縱手輪；7,7-壓塊；8-鋼球；9-調(diào)節(jié)螺釘圖5-2 基本組操縱機(jī)構(gòu)立體圖當(dāng)需要改變基本組的傳動(dòng)比時(shí)，先將手輪6沿軸向外拉，拉出后就可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行變速。由于手輪6向外拉后，銷子在長(zhǎng)度方向上還有一小段仍保留在槽及孔中，則手輪6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銷子就可以沿著孔的內(nèi)壁滑到槽中，手輪6欲轉(zhuǎn)達(dá)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(shí)針轉(zhuǎn)過，將手輪重新推入，這時(shí)孔中的壓塊1的斜面推向銷子向外，使左上角杠桿向順時(shí)針方向擺動(dòng)，于是便將相應(yīng)的滑輪推向右端嚙合位置。而其余三個(gè)銷

39、子仍都在環(huán)形槽中，其相應(yīng)的滑動(dòng)齒輪也都處于中間空擋位置。1-絲杠；2-凸輪；3-操縱軸；4,5,6-杠桿5-3 螺紋種類移換機(jī)構(gòu)及絲杠，光杠的操縱機(jī)構(gòu)圖5-3為車床螺紋變換機(jī)構(gòu)(移換機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu))的操縱機(jī)構(gòu)工作原理圖。移換機(jī)構(gòu)的兩齒輪由同一手柄操縱，杠桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了它們的聯(lián)動(dòng)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。當(dāng)進(jìn)行公制，英制和絲杠，光杠的移換時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，通過套筒與鍵使凸輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)，通過槽中銷子帶動(dòng)左邊杠桿繞支點(diǎn)擺動(dòng)，經(jīng)過連桿帶動(dòng)另一端杠桿繞支點(diǎn)擺動(dòng)，使兩撥叉波動(dòng)移換機(jī)構(gòu)的滑移齒輪，進(jìn)行公制與英制螺紋的變換。凸輪盤的槽中還有銷子可帶動(dòng)右邊杠桿繞支點(diǎn)擺動(dòng)，帶動(dòng)撥叉撥動(dòng)聯(lián)接絲杠或光

40、杠傳動(dòng)的滑移齒輪以接通或斷開絲杠與光杠的傳動(dòng)。 6.傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)6.1 帶輪的設(shè)計(jì)一般機(jī)床上都采用三角帶進(jìn)行傳動(dòng)。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，傳遞功率，傳動(dòng)比，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)，工作年數(shù)10年。1. 選擇三角帶的型號(hào)由參考文獻(xiàn)4中表8-7可查得，工作情況系數(shù)。故根據(jù)參考文獻(xiàn)4中公式(8-21)，計(jì)算計(jì)算功率得：式中，-電動(dòng)機(jī)額定功率， -工作情況系數(shù) 因此根據(jù)、和參考文獻(xiàn)4中圖8-11可知，普通V帶輪型圖選用B型。2. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，帶輪的直徑越小，帶的彎曲應(yīng)力就越大

41、。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過小，即。查參考文獻(xiàn)4中表8-8、圖8-11和表8-6取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑。由參考文獻(xiàn)4公式(8-15a)，式中：-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取0.02?？傻茫?jīng)圓整后，取值為145mm。3. 驗(yàn)算帶速度按參考文獻(xiàn)4中，式(8-13)驗(yàn)算帶的速度 因?yàn)?，故帶速合適。4. 初定中心距帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。焊鶕?jù)參考文獻(xiàn)4中經(jīng)驗(yàn)公式(8-20)取，取=600mm.5. 三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度由參考文獻(xiàn)4中(8-22)計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度由參考文獻(xiàn)4中表8-2，圓整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度，。6. 驗(yàn)算三角帶的撓

42、曲次數(shù)7. 確定實(shí)際中心距按參考文獻(xiàn)4中公式(8-23)計(jì)算實(shí)際中心距8. 驗(yàn)算小帶輪包角根據(jù)文獻(xiàn)4中公式(8-25)，對(duì)小帶輪包角進(jìn)行驗(yàn)證。，故主動(dòng)輪上包角合適。9. 確定三角帶根數(shù)根據(jù)參考文獻(xiàn)4中式(8-26)，得取根。10. 計(jì)算預(yù)緊力查參考文獻(xiàn)4中表8-3，。由參考文獻(xiàn)4中式(8-27)其中：-帶的變速功率，； -帶速，； -每米帶的質(zhì)量，；取。11. 計(jì)算作用在軸上的壓軸力傳動(dòng)比查表參考文獻(xiàn)4中表8-4a由和,得。6.2 傳動(dòng)軸的直徑估算和驗(yàn)算傳動(dòng)軸不僅要滿足強(qiáng)度要求，還要滿足剛度要求。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)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求很高，不允許有較大

43、的變形。行刺，疲勞強(qiáng)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(shí)，不必要驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下(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(dòng)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(yàn)算彎曲剛度，從而保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。6.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速1. 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。則主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為2.

44、各變速軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速可從主軸160r/min按23/92的變速副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為630r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為1250r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為1250r/min。3. 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速各變速組內(nèi)一般只計(jì)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(jì)算轉(zhuǎn)速。變速組c中，只需計(jì)算z = 23 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為630r/min；變速組b中，要計(jì)算z = 17的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為1250r/min；變速組a中，應(yīng)計(jì)算z = 28的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為1250r/min。6.2.2傳動(dòng)軸直徑的估算傳動(dòng)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：根據(jù)參考文獻(xiàn)5中公式

45、(7-1)，式中，-傳動(dòng)軸的輸入功率； -該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min；-每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角(deg/m)，取。1. 軸的直徑：取，。2. 軸的直徑：取，。3. 軸的直徑：取，。當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，直接值應(yīng)相應(yīng)增大；當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的值減小7%為花鍵軸的小徑；空心軸時(shí)，需乘以計(jì)算系數(shù)，值見參考文獻(xiàn)5中的表7-12。和為有鍵槽并且軸為空心軸，和為花鍵軸。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值：，和在后文給定，軸采用光軸，軸和軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因?yàn)榫匦位ㄦI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)

46、定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查參考文獻(xiàn)5中表5-3-30的矩形花鍵的基本尺寸系列，軸花鍵軸的規(guī)格為；軸花鍵軸的規(guī)格為。4. 各軸間的中心距的確定：6.2.3 鍵的選擇查參考文獻(xiàn)4中表6-1選擇軸上的鍵，根據(jù)軸的直徑，鍵的尺寸選擇鍵寬和鍵高，取，鍵的長(zhǎng)度取。主軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為，鍵的長(zhǎng)度取。6.3 傳動(dòng)軸的校核機(jī)床主傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)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(gè)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：計(jì)算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的撓度和傾角時(shí)，一般常將軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐

47、處的傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差3%）。當(dāng)軸的各段直徑相差不大并且計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看作等直徑的軸，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。由參考文獻(xiàn)5中的計(jì)算撓度和傾角的計(jì)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(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。6.3.1 傳動(dòng)軸的校核1. 軸的校核通過受力分析，在軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的齒輪對(duì)軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進(jìn)行校核。最大撓度：式中

48、：-材料彈性模量；-軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；。查參考文獻(xiàn)1中表3-12許用撓度；因?yàn)?，故選用合格。2. 軸、軸的校核同上。6.3.2 鍵的校核鍵的材料都是鋼，由參考文獻(xiàn)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(zhǎng)度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度。由參考文獻(xiàn)4中式(6-1)可得式中：-傳遞的轉(zhuǎn)矩，； -鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，此處為鍵的高度，； -鍵的工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵，為鍵的公稱長(zhǎng)度，-鍵的寬度，； -軸的直徑，； -鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，由以上計(jì)算，鍵連接的擠壓強(qiáng)度足夠了。6.4 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核6.4.1 齒輪模數(shù)的確定：齒輪模數(shù)的估算。通常

49、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(shí)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件按參考文獻(xiàn)5中表7-17進(jìn)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(jiǎn)化工藝變速傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過23種模數(shù)。先計(jì)算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動(dòng)，查參考文獻(xiàn)4中表10-8齒輪精度選用7級(jí)精度，再由參考文獻(xiàn)4中表10-1選擇小齒輪材料為(調(diào)質(zhì))，硬度為：根據(jù)參考文獻(xiàn)5中表7-17；有公式：齒面接觸疲勞強(qiáng)度：；齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：。1. 變速組a：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)28的齒輪。(1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度：其中：-公

50、比，??； -齒輪傳遞的名義功率，； -齒寬系數(shù)； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)5中圖7-6進(jìn)行查取，故可得； -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；-載荷系數(shù)，取。故，可算得齒面接觸疲勞強(qiáng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn)6表10-4將齒輪模數(shù)圓整為。齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：其中：-齒輪傳遞的名義功率，； -齒寬系數(shù)； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)5中圖7-11進(jìn)行查取，故可得；-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；-載荷系數(shù)，取。故，可算得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)參考文獻(xiàn)6中表10-4將齒輪模數(shù)圓整為。因?yàn)?，選取模數(shù)。于是變速組a的齒輪模數(shù)取，。軸上主動(dòng)輪齒輪的直徑：軸上從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： 2. 變速組b：確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒

51、數(shù)17的齒輪。(1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度：其中：-公比，?。?-齒輪傳遞的名義功率，； -齒寬系數(shù)； -齒輪許允接觸應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)5中圖7-6進(jìn)行查取，故可得； -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；-載荷系數(shù)，取。故，可算得齒面接觸疲勞強(qiáng)度。根據(jù)參考文獻(xiàn)6表10-4將齒輪模數(shù)圓整為。齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：其中：-齒輪傳遞的名義功率，； -齒寬系數(shù)； -齒輪許允齒根應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)5中圖7-11進(jìn)行查取，故可得；-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速；-載荷系數(shù)，取。故，可算得齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)參考文獻(xiàn)6中表10-4將齒輪模數(shù)圓整為。故，可選取模數(shù)。于是變速組a的齒輪模數(shù)取，。軸上主動(dòng)輪齒輪的直徑：軸上從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為：3. 變

52、速組c：為了使傳動(dòng)平穩(wěn)，所以使用斜齒輪，取，螺旋角。計(jì)算中心距，。經(jīng)圓整為235mm。修正螺旋角，。因值改變不多，所以參數(shù)，等值不必修正。所以軸上兩主動(dòng)輪齒輪的直徑分別為：軸上兩從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為：4. 標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)：，。從參考文獻(xiàn)7中表5-1查得以下公式：齒頂圓直徑；齒根圓直徑；分度圓直徑；齒頂高；齒根高； 由，以上公式可以計(jì)算齒輪的具體值，見下表：表5.1齒輪尺寸表 (單位：mm)齒輪12345678齒數(shù)2832364440361728模數(shù)33333344分度圓直徑849610813212010868112齒頂圓直徑9010211413812611476120齒根圓直徑76.588.5

53、100.5124.5112.5100.558102齒頂高33333344齒根高3.753.753.753.753.753.7555齒輪910111213141516齒數(shù)4268564223769138模數(shù)44444444分度圓直徑16827222416894.8313.3375.1156.7齒頂圓直徑176280232176102.8321.8383.1164.7齒根圓直徑15826221415884.8303.3365.1146.7齒頂高44444444齒根高555555556.4.2 齒寬的確定由公式得：1. 軸主動(dòng)輪齒輪；2. 軸主動(dòng)輪齒輪；3. 軸主動(dòng)輪齒輪。一般一對(duì)嚙合齒輪，為了防止

54、大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)主動(dòng)輪比從動(dòng)輪齒寬大（510mm）。所以，選?。海?。6.4.3 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)通過齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算，只能確定出齒輪的主要尺寸，如齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、螺旋角、分度圓直徑等，而齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小，通常都由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定。當(dāng)齒頂圓直徑時(shí)，可以做成實(shí)心式結(jié)構(gòu)的齒輪。當(dāng)時(shí)，可做成腹板式結(jié)構(gòu)，再考慮到加工問題，現(xiàn)決定把齒輪9，10，11，12，14，15和16做成腹板式結(jié)構(gòu)。其余做成實(shí)心結(jié)構(gòu)。根據(jù)參考文獻(xiàn)4中圖10-39(a)，可進(jìn)行齒輪9，10，11，12，14，15和16的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算，如下所示：齒輪9結(jié)構(gòu)尺

55、寸計(jì)算：則齒輪10，11，12，14，15和16的結(jié)構(gòu)尺寸如上述方式進(jìn)行選取設(shè)計(jì)。6.5 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1. 帶輪的材料常用的V帶輪材料為HT150或HT200，轉(zhuǎn)速較高時(shí)可以采用鑄鋼或鋼板沖壓焊接而成，小功率時(shí)采用鑄鋁或塑料。2. 帶輪結(jié)構(gòu)形式V帶輪由輪緣、輪輻和輪轂組成，根據(jù)輪輻結(jié)構(gòu)的不同可以分為實(shí)心式(參考文獻(xiàn)4中圖8-14a)、腹板式(參考文獻(xiàn)4中圖8-14b)、孔板式(參考文獻(xiàn)4中圖8-14c)、橢圓輪輻式(參考文獻(xiàn)4中圖8-14d)。V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與基準(zhǔn)直徑有關(guān)，當(dāng)帶輪基準(zhǔn)直徑(為安裝帶輪的軸的直徑，)時(shí)。可以采用實(shí)心式，當(dāng)可以采用腹板式，當(dāng)，同時(shí)時(shí)可以采用孔板式，當(dāng)時(shí)，可以采用輪

56、輻式。帶輪寬度：。分度圓直徑：。是深溝球軸承6210軸承外徑，其他尺寸見帶輪零件圖。3. V帶輪的輪槽V帶輪的輪槽與所選的V帶型號(hào)相對(duì)應(yīng)，見參考文獻(xiàn)4中表8-10所示：槽型143.5010.811.5V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面夾角發(fā)生變化。為了使V帶的工作面與大論的輪槽工作面緊密貼合，將V帶輪輪槽的工作面的夾角做成小于。V帶安裝到輪槽中以后，一般不應(yīng)該超出帶輪外圓，也不應(yīng)該與輪槽底部接觸。為此規(guī)定了輪槽基準(zhǔn)直徑到帶輪外圓和底部的最小高度和。輪槽工作表面的粗糙度為。4. V帶輪的技術(shù)要求鑄造、焊接或燒結(jié)的帶輪在輪緣、腹板、輪輻及輪轂上不允許有砂眼、裂縫、縮孔及氣泡；鑄造帶輪在不

57、提高內(nèi)部應(yīng)力的前提下，允許對(duì)輪緣、凸臺(tái)、腹板及輪轂的表面缺陷進(jìn)行修補(bǔ)；轉(zhuǎn)速高于極限轉(zhuǎn)速的帶輪要做靜平衡，反之要做動(dòng)平衡。其他條件參見中的規(guī)定。6.6 片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算片式摩擦離合器目前在機(jī)床中應(yīng)用廣泛，因?yàn)樗梢栽谶\(yùn)轉(zhuǎn)中接通或脫開，具有結(jié)合平穩(wěn)、沒有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī)床主傳動(dòng)。按扭矩選擇，即：根據(jù)參考文獻(xiàn)15和參考文獻(xiàn)14中表6-3-20，得：1. 計(jì)算轉(zhuǎn)矩，經(jīng)參考文獻(xiàn)15中表6-3-21，可查得。計(jì)算得，。2. 摩擦盤工作面的平均直徑式中，-軸的直徑，。3. 摩擦盤工作面的外直徑4. 摩擦盤工作面的內(nèi)直徑5. 摩擦盤寬度b6. 摩擦面對(duì)數(shù)，查參考文獻(xiàn)

58、15中表6-3-17，摩擦副材料為淬火鋼，對(duì)偶材料為淬火鋼，摩擦因數(shù)取0.08，許用壓強(qiáng)取，許用溫度。故，可將圓整為9。因此，摩擦面片數(shù)。7. 摩擦片脫開時(shí)所需的間隙，因?yàn)椴捎脻袷剑浴?. 許用傳遞轉(zhuǎn)矩因?yàn)?，?. 壓緊力Q10. 摩擦面壓強(qiáng)根據(jù)參考文獻(xiàn)14中表22.7-7選用帶滾動(dòng)軸承的多片雙聯(lián)摩擦離合器，因?yàn)樵撃Σ岭x合器是安裝在箱內(nèi)，所以采取濕式。結(jié)構(gòu)形式見參考文獻(xiàn)14中表22.7-7圖(a)。6.7 齒輪校驗(yàn) 在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里要驗(yàn)算的是齒輪1，齒輪7，齒輪13這三個(gè)齒輪。齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算公式為：彎曲疲

59、勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度。6.7.1 校核變速組齒輪1. 彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒數(shù)為28的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù)：(1),(2)確定動(dòng)載系數(shù)齒輪精度為7級(jí)，由參考文獻(xiàn)4中圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)。由參考文獻(xiàn)4中，查得使用系數(shù)。(3)齒寬。(4)確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù).查參考文獻(xiàn)4中表10-4，得非對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù)；，查參考文獻(xiàn)4中圖10-13得。(5)確定齒間載荷分配系數(shù)：由參考文獻(xiàn)4中表10-2查的使用，由參考文獻(xiàn)4中表10-3查得齒間載荷分配系數(shù)。(6)確定載荷系數(shù)：。(7)查參考文獻(xiàn)4中表10-5齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)；。(8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)4中圖10-20(c)查得小

60、齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。參考文獻(xiàn)4中圖10-18查得，壽命系數(shù)，取疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)?？捎?jì)算得，。，可得，2. 接觸疲勞強(qiáng)度(1)載荷系數(shù)的確定：。(2)彈性影響系數(shù)的確定；查參考文獻(xiàn)4中表10-6得。(3)查參考文獻(xiàn)4中圖10-21(d)得，。計(jì)算得，。經(jīng)上述計(jì)算，可知齒輪1合適。6.7.2 校核變速組齒輪1. 彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒數(shù)為17的齒輪，確定各項(xiàng)參數(shù)：(1),(2)確定動(dòng)載系數(shù)齒輪精度為7級(jí)，由參考文獻(xiàn)4中圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)。由參考文獻(xiàn)4中，查得使用系數(shù)。(3)齒寬。(4)確定齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù).查參考文獻(xiàn)4中表10-4，得非對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù)；，查參考文獻(xiàn)4中圖10-