數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),數(shù)控車(chē)床,傳動(dòng),機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì) 鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 0 引言 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(chē)床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。此類(lèi)數(shù)控車(chē)床屬于經(jīng)濟(jì)型中檔精度機(jī)床，這類(lèi)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(duì)傳動(dòng)方案進(jìn)行比較，繪出轉(zhuǎn)速圖，對(duì)箱體及內(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。 為什么要設(shè)計(jì)此類(lèi)數(shù)控車(chē)床呢？因?yàn)殡S著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)制造業(yè)領(lǐng)域涌現(xiàn)出了許多私營(yíng)企業(yè)，這些企業(yè)的規(guī)模普遍不大，沒(méi)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(duì)于這些中小型企業(yè)來(lái)說(shuō)購(gòu)置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對(duì)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(guó)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)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(guó)是擁有300多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床的國(guó)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(guó)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(guó)的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國(guó)設(shè)備技術(shù)改造主要方法之一。目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，研制了幾十種簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)，有力地促進(jìn)了我國(guó)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(guó)的國(guó)情，在滿(mǎn)足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能地降低價(jià)格。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)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(chē)床相比，前者只需一萬(wàn)元左右，后者則需十萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)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(chē)床，適合在生產(chǎn)第一線(xiàn)大面積推廣。從提高資本效率出發(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(chē)床上加工的產(chǎn)品，大都可在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)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(duì)于普通車(chē)床，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)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(chē)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)成本。5）采用此類(lèi)車(chē)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(lái)。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(guò)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(jìng)爭(zhēng)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(duì)設(shè)備進(jìn)行改造后，提高了加工精度和批量生產(chǎn)的能力，同時(shí)又保持“萬(wàn)能加工”和“專(zhuān)用高效”這兩種屬性，提高設(shè)備自身對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的應(yīng)變能力，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。 本設(shè)計(jì)中的數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)就是主電機(jī)采用雙速電機(jī)，這樣可以簡(jiǎn)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(duì)在我國(guó)應(yīng)用非常廣泛的C6型數(shù)控車(chē)床進(jìn)行的改造，具有廣泛的適應(yīng)性。C6型車(chē)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(chē)床。實(shí)踐證明，把這種車(chē)床改造為數(shù)控車(chē)床，已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 總體的設(shè)計(jì)方案就是對(duì)傳動(dòng)方案進(jìn)行比較，繪出轉(zhuǎn)速圖，對(duì)箱體及內(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。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(lèi)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(shū)上的設(shè)計(jì)方法。書(shū)上雖然不會(huì)有完全相同的示例，但一些其他類(lèi)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(cè)了。比如說(shuō)其中涉及到電磁離合器的設(shè)計(jì)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(shì)，更應(yīng)了解我國(guó)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(duì)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(duì)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(guò)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。 1 總體設(shè)計(jì)方案擬定 1．1 擬定主運(yùn)動(dòng)參數(shù)(、、Z) 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(mǎn)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。 1．2 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)擬定的參數(shù)，通過(guò)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、公用齒輪等。然后計(jì)算各傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)。 1．3 動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì) 估算齒輪模數(shù)m和軸頸d，選擇和計(jì)算離合器。 將各傳動(dòng)件及其它零件在展開(kāi)圖和剖面圖上做初步的安排、布置和設(shè)計(jì)。 1．4 軸和齒輪的驗(yàn)算 在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對(duì)一根傳動(dòng)軸和齒輪的剛度、強(qiáng)度進(jìn)行校核。 1．5 主軸變速箱裝配設(shè)計(jì) 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。 2 參數(shù)擬定 2.1 車(chē)床主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù) 此經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床是由C6140普通車(chē)床改裝而來(lái)，根據(jù)任務(wù)書(shū)上提供的條件： 此數(shù)控車(chē)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； 此車(chē)床床身上最大回轉(zhuǎn)直徑為400mm,主軸端部型式為C6；主軸通孔直徑為65 mm； 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。 2.2 各級(jí)轉(zhuǎn)速的確定 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=/=1800/235=7.66 R=[1] 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 =，即===1.499，取=1.449≈,已知=45,查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表(見(jiàn)參考文獻(xiàn)1第6頁(yè)).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45,67,103,154,230,340 r/min; 當(dāng)車(chē)床處于高速檔時(shí), 主軸共有6級(jí)，轉(zhuǎn)速范圍===7.659 =，即===1.50,取=1.50≈,已知=1800 ,查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表(見(jiàn)參考文獻(xiàn)1第6頁(yè)). 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 236,354,543,815,1200,1800 r/min。 3． 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 3．1 主擬定傳動(dòng)方案 擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開(kāi)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?jìng)鲃?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、變速類(lèi)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。 3．2 傳動(dòng)方案的比較 3．2．1 采用單速電機(jī) 已知變速級(jí)數(shù)為Z=12。 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目。 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… 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。 可以有兩種方案 方案一12=2×3×2 傳動(dòng)齒輪數(shù)目2×（2+3+2）=14。 軸向尺寸為15b。 傳動(dòng)軸數(shù)目為4根。 操縱機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單：兩個(gè)滑移齒輪和一個(gè)三聯(lián)滑移齒輪，可單獨(dú)也可集中操縱。 方案二 12=3×4 傳動(dòng)齒輪數(shù)目2×（3×4）=14個(gè)。 軸向尺寸為19b。 傳動(dòng)軸數(shù)目為3根。 操縱機(jī)構(gòu)較復(fù)雜：四聯(lián)滑移齒輪作為整體式，滑移長(zhǎng)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。 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)。 3．2．2 采用雙速電機(jī) 車(chē)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(jiǎn)化。本設(shè)計(jì)是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)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)。 3．3 各級(jí)傳動(dòng)比的計(jì)算 假設(shè)結(jié)構(gòu)如圖： 由于已經(jīng)設(shè)計(jì)了各軸之間的相對(duì)位置關(guān)系，由傳動(dòng)系統(tǒng)草圖知共有六個(gè)傳動(dòng)比。 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。 設(shè)其中<<。 當(dāng)處于低檔時(shí)，手動(dòng)操作使得齒輪8和齒輪9嚙合。 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。 可得 ×××1000=45r/min ×××1500=67 r/min 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226或340 r/min。 可得 ×××1000=230 r/min ×××1500=340 r/min 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 可得 ×××1000=100 r/min ×××1500=150 r/min 當(dāng)處于高檔時(shí)，手動(dòng)操作使得齒輪7和齒輪10嚙合 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 可得 ×××1000=235 r/min ×××1500=354 r/min 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 可得 ×××1000=1200 r/min ×××1500=1800 r/min 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 可得 ×××1000=543 r/min ×××1500=815 r/min 由這6各方程聯(lián)列可解得 ≈0.3226 ≈0.7447 ≈1.6452 ≈0.2576 ≈1.3659 ≈0.534 傳動(dòng)比的選用時(shí)，應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題，充分使用齒輪副的極限傳動(dòng)比=1/4，=2， 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(guò)大，齒輪線(xiàn)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(mǎn)足變速范圍的要求，而避免用極限傳動(dòng)比的傳動(dòng)副。 以上幾個(gè)傳動(dòng)比都符合要求。 3．4 各軸轉(zhuǎn)速的確定方法 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； 3．4．1 Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸從電機(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(lái)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(lèi)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(chē)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。 3．4．2 中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速 對(duì)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。 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(duì)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(duì)減小結(jié)構(gòu)尺寸的效果較明顯。2、對(duì)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。 3．5 轉(zhuǎn)速圖擬定 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(lái)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。 此車(chē)床集中傳動(dòng):公比為,級(jí)數(shù)Z=12,變速范圍R=1800/45=40。 4 動(dòng)力計(jì)算 4.1 齒輪的計(jì)算 4.1 .1 確定齒輪齒數(shù)和模數(shù)（查表法） 可以用計(jì)算法或查表法確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡(jiǎn)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)，查表即可求出齒輪副齒數(shù)之和，再減得大齒輪的齒數(shù)。 用查表法求Ⅰ軸和Ⅱ軸上的齒輪的齒數(shù)和模數(shù) 常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)（小齒輪）（見(jiàn)參考書(shū)1第20頁(yè)）。 選取時(shí)應(yīng)注意： 不產(chǎn)生根切。一般取Zmin≥18～20； 保證強(qiáng)度和防止熱變形過(guò)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。 同一傳動(dòng)組的各對(duì)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(mǎn)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(guò)3～4個(gè)齒。 防止各種碰撞和干涉。 三聯(lián)滑移齒輪的相鄰兩齒輪的齒數(shù)差應(yīng)大于4。 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?？傻么簖X輪齒數(shù)為62。 齒輪模數(shù)的估算 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(huà)完之后校核用。在畫(huà)草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。 齒輪彎曲疲勞的估算： ≥32mm [1] 其中N--------------計(jì)算齒輪傳遞的額定功率N=η×N 齒輪點(diǎn)蝕的估算： A≥370mm[1] 其中為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速,A為齒輪中心距。 由中心距A及齒數(shù)z1、z2求出模數(shù)： [1] 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) 以齒輪2和齒輪5為例 =×n=1500×0.534=801 r/min N=5.5×0.95=5.225kw ≥32≈1.509 A≥370≈69.133mm ≈1.686 所以,根據(jù) 選取,為了保證模數(shù)一定滿(mǎn)足要求,假設(shè)齒輪2和齒輪5的模數(shù)為3 由此可知,輸入軸1和傳動(dòng)軸2之間的中心距為 A===123mm 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) 分別為 z1=35 m1=3 z4=47 m4=3 z3=51 m3=3 z6=31 m6=3 4．1. 2 確定齒輪的齒數(shù)和模數(shù)（計(jì)算法）并校核 以齒輪8和9為例, 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,假設(shè)齒輪對(duì)稱(chēng)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)。 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。 齒輪精度用6級(jí)，軟齒表面粗糙度為1.6。 軟齒面閉式傳動(dòng)，失效形式為點(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 2、設(shè)計(jì)計(jì)算 （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。 （2）、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) [2] =9.55 由圖7-6選取材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為: , 由圖7-7選取材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力為: , 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由式(7-3)計(jì)算 = 由圖7-8查得接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù),1.02 由圖7-9查得彎曲疲勞壽命系數(shù),1, 由表7-2查得接觸疲勞安全系數(shù)1,彎曲疲勞安全系數(shù)1.4,又=2.0,試選1.3 由前面的式子求得許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力 [2] [2] [2] [2] 將有關(guān)值代入式子 得 ==59.17 [2] 則1.44 查圖7-10得;由表7-3查得;由表7-4查得;取;則 修正[2] 由表7-6取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 3．校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由圖7-18查得 取 由式（7-12）校核大小齒輪的彎曲強(qiáng)度 [2] [ [2] 所以，初選的齒輪齒數(shù)和計(jì)算出的模數(shù)符合要求。 求得齒輪8和9的齒數(shù)和模數(shù)分別為z8=17 m8=3.5 z9=66 m9=3.5 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)。 列出各齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、和變位系數(shù) 編號(hào) 模數(shù) 齒數(shù) 齒形角 變位系數(shù) 1 3 35 +0.5 2 3 20 +0.8 3 3 51 0 4 3 47 -0.5 5 3 62 0 6 3 31 0 7 3 56 0 8 3．5 17 +0.218 9 3．5 66 0 10 3 41 +0.169 齒輪材料為55鋼,熱處理為齒部G58±0.2,深0.5 4．1. 3 齒輪的精度設(shè)計(jì)； 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)； 2、齒輪誤差檢驗(yàn)組的選擇及其公差值的確定； 3、計(jì)算齒輪副側(cè)隙和確定齒厚極限偏差代號(hào)； 4、確定齒坯公差和表面粗糙度； 5、公法線(xiàn)平均長(zhǎng)度極限偏差的換算； 6、繪制齒輪零件圖。 以齒輪9為例：齒數(shù)為66，模數(shù)為3.5,變位系數(shù)為0。 確定齒輪的精度等級(jí) 由于該齒輪是主軸箱內(nèi)的齒輪，對(duì)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 對(duì)于如此要求高的齒輪采用6級(jí)精度。 齒輪誤差檢驗(yàn)組的選擇及其公差值的確定 該齒輪屬中等精度，且為批量生產(chǎn)查表12-3選定、、、 組成檢驗(yàn)方案。根據(jù)及 查表12-13、表12-14、表12-15可得公差值： 第Ⅰ公差組 第Ⅱ公差組 ± 第Ⅲ公差組 計(jì)算齒輪副側(cè)隙和確定齒厚極限偏差代號(hào)代號(hào) 計(jì)算齒輪副的最小極限側(cè)隙 由表12-10按油池潤(rùn)滑和查得 [6] 根據(jù)齒輪和箱體的材料，從材料手冊(cè)上查得，鋼和鑄鐵的線(xiàn)膨脹系數(shù)分別為 ， 。 傳遞的中心距 [6] 所以， 確定齒厚極限偏差代號(hào) 齒厚上偏差 由式（12-15） [6] 式中前面已查得 由表12-14按6級(jí)精度查得 由表12-17按145.5，6級(jí)精度查得 ， 所以，代入數(shù)據(jù)得， 因?yàn)?± 由圖12-29或者12-9查得齒厚的上偏差代號(hào)為G，因此 齒厚下偏差 可知 [6] 查表12-13，6級(jí)精度齒輪，查表12-11，，所以 由圖12-29或表12-9查得齒厚下偏差代號(hào)為K，因此 至此，小齒輪的精度為：6GK GB10095-88 確定齒坯公差、表面粗糙度 齒輪內(nèi)孔是加工、檢驗(yàn)及安裝的定位基準(zhǔn)，對(duì)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。 定位端面的端面圓跳動(dòng)公差由表12-19查得為0.014mm。 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，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。 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。 公法線(xiàn)平均長(zhǎng)度極限偏差的換算 公法線(xiàn)的公稱(chēng)長(zhǎng)度W及其跨齒數(shù)k,可從機(jī)械設(shè)計(jì)有關(guān)手冊(cè)中查得或按式12-7和式12-8求得 跨齒數(shù) [6] 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(xiàn)平均長(zhǎng)度極限偏差，按換算式12-20、式12-21、式12-22得 [6] [6] 齒輪工作圖 下圖為本例齒輪零件圖。 4.2 電磁離合器的選擇和使用 隨著機(jī)床設(shè)備向自動(dòng)化趨勢(shì)發(fā)展,電磁離合器和制動(dòng)器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,本設(shè)計(jì)為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)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(lái)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(mǎn)足簡(jiǎn)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。 我設(shè)計(jì)的主軸箱采用了3個(gè)電磁離合器，大大簡(jiǎn)化了主軸箱內(nèi)結(jié)構(gòu)。離合器的類(lèi)型很多，有通電工作的，也有失電工作的。按其傳遞扭矩形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(wú)滑環(huán)離合器。 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(guò)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(duì)應(yīng)。但在實(shí)際上，速度、溫度、摩擦片的磨損情況，污染情況都影響工作扭矩。 在設(shè)計(jì)過(guò)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] 式中 -----旋轉(zhuǎn)組件的重量 K-------旋轉(zhuǎn)組件的回轉(zhuǎn)半徑 N----回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速 S----工作安全系數(shù) ---直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)組件的重量 V-----線(xiàn)性速度 R-----變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)皮帶輪的半徑 g-----9.8 t-----機(jī)器啟動(dòng)所需時(shí)間 ----電磁離合器吸合時(shí)間 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。 [7] 式中P---輸入功率 S---工作安全系數(shù) N---輸入轉(zhuǎn)數(shù) 從上式中看出，對(duì)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(duì)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。 本設(shè)計(jì)中的主軸箱采用的是油潤(rùn)滑，所以選用的電磁式離合器是濕式的。 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。 5 軸的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算 5.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 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。 傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過(guò)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心線(xiàn)間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問(wèn)題。 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(mǎn)足條件，估算完以后還要對(duì)軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。 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。 影響軸的結(jié)構(gòu)的因素很多，因此軸的結(jié)構(gòu)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)形式。設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)軸的具體情況作具體分析，全面考慮解決。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要要求是： 裝在軸上的零件有確定的位置。且布置合理。 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。 具有良好的工藝性。 便于安裝和調(diào)整。 節(jié)省材料，減輕質(zhì)量。 Ⅰ軸（輸入軸）的設(shè)計(jì) Ⅰ軸的特點(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入箱內(nèi)（最好連皮帶輪也組裝在上面）。 卸荷裝置:帶輪將動(dòng)力傳到Ⅰ軸有兩類(lèi)方式：一類(lèi)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(lèi)是帶輪裝在軸承上，軸承裝在套筒（法蘭盤(pán)）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(chēng)為卸荷裝置。 5.2 軸的強(qiáng)度校核(以Ⅰ軸為例) 由鹽城市機(jī)床廠1997-10-01發(fā)布的臥式車(chē)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 5.2.1 選擇軸的材料 由于這個(gè)車(chē)頭箱傳動(dòng)的功率不大，分別為4和5.5KW，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求，故此輸入軸采用45鋼。 5.2.2 初估軸徑 按扭矩初估軸的直徑，查表10-2(見(jiàn)參考書(shū)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 [2] 5.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (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(kāi)始逐段確定直徑?？紤]到軸段1上安裝帶輪，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； （2）各軸長(zhǎng)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(zhǎng)度。各個(gè)軸段尺寸的確定主要是根據(jù)軸上零件的轂長(zhǎng)或軸上零件配合部分的長(zhǎng)度確定。而另一些軸段的長(zhǎng)度除與軸上零件有關(guān)外，還與箱體及軸承蓋等零件有關(guān)。通常從齒輪端面開(kāi)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。 （3）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(cè)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。 上述確定尺寸和結(jié)構(gòu)的過(guò)程，與畫(huà)草圖同時(shí)進(jìn)行，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖（見(jiàn)下圖-a） 5.2.4 軸的受力分析 (1)畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖(見(jiàn)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。 (2)計(jì)算支承反力 在水平面上 在垂直面上 (3)畫(huà)彎矩圖（見(jiàn)上圖-c d e） 在水平面上 ，a-a剖面左側(cè) a-a剖面右側(cè) 在垂直面上 合成彎矩 a剖面左側(cè)和右側(cè)的彎矩相同 (4)畫(huà)彎矩圖（見(jiàn)上圖-f） 轉(zhuǎn)矩 T= (5)判斷危險(xiǎn)截面 顯然，a-a面處無(wú)論是彎矩還是扭矩都為最大，a-a面為危險(xiǎn)截面 (6)軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 由表10-1查得， 在a-a截面左側(cè) [2] 合適。 (7)軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 由表10-1查得，，；，。 在a-a截面左側(cè) [2] 由附表10-1查得，；由附表10-4查得絕對(duì)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 彎曲應(yīng)力 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 切應(yīng)力 安全系數(shù) 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。 5.3 軸的剛度校核(以Ⅰ軸為例) 軸受載后要發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，如果變形過(guò)大，會(huì)影響軸上零件正常工作。 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿(mǎn)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(guò)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、軸承等將由于軸的變形過(guò)大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲、發(fā)熱、過(guò)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(huà)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。 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. 車(chē)床傳動(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撓度y和傾角θ。各類(lèi)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： y≤[Y]；θ≤[θ]值，即： 軸的彎曲變形的允許值： 安裝齒輪的軸允許的撓度為（0.01～0.03）m 計(jì)算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的撓度y和傾角θ時(shí),一般常將軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)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(lái)計(jì)算。計(jì)算公式為：圓軸：平均直徑 慣性矩 Ⅰ軸為圓軸,其平均直徑 慣性矩 計(jì)算撓度: a 段內(nèi): [1] 其中P----力載荷(N) I----截面慣性矩 M---彎矩載荷 θ----傾角 y----撓度 x----所求之點(diǎn)距離 E-----軸材料的彈性模量,鋼材E= b段內(nèi): [1] c段內(nèi): [1] 由圖分析得, a 段內(nèi)撓度[1] 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), 所以,[y]=0.03～0.09mm 可知a 段內(nèi)撓度<[y] b段內(nèi)撓度 =[1] 對(duì)式子求導(dǎo),得到撓度為最大時(shí), 求得 其撓度值也<[y] 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] 所以,撓度符合要求 傾角的校核 由分析可知,最大傾角出現(xiàn)在左支承點(diǎn)處 其傾角為弧度 左支承處裝有深溝球軸承,其許用傾角為[θ]=0.0025rad 可得最大傾角<許用傾角[θ] 所以軸的剛度符合要求. 6 主軸變速箱的裝配設(shè)計(jì) 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）。 6.1 箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 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(wèn)題: (1)精度:車(chē)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。 (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(duì)變形之比）： N/mm; 其中D為最大回轉(zhuǎn)直徑mm。 (3)傳動(dòng)效率的要求：等級(jí)1 效率≥0.85 等級(jí)2 效率≥0.8 等級(jí)3 效率為0.75 (4)主軸前軸承處溫度和溫升應(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)： 等級(jí)1 dB≤78 等級(jí)2 dB≤80 等級(jí)3 dB≤83 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、緊湊，加工和裝配工藝性好，便于維修和調(diào)整。 操作方便，安全可靠。 遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。 6.2 設(shè)計(jì)的方法(以軸的布置為例) 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(guò)反復(fù)思考和多次修改。在畫(huà)正式圖之前，最好能先畫(huà)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)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)相互干涉，碰撞或其它不合理的情況，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)。 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(duì)位置尺寸一定要畫(huà)得準(zhǔn)確，細(xì)部結(jié)構(gòu)可不必畫(huà)出。 各部分結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲修改，經(jīng)過(guò)必要得驗(yàn)算，確定了結(jié)構(gòu)方案以后，才能開(kāi)始畫(huà)正式裝配圖。 展開(kāi)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(wèn)題。 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 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。 首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過(guò)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心線(xiàn)間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問(wèn)題。 軸的結(jié)構(gòu) 傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。 軸的空間布置 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。 車(chē)床主軸（圖6-20） 1、垂直方向（高度） H=1/2D---由車(chē)床主參數(shù)D決定。 2水平方向 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，主軸中心越往前越好。一般中型車(chē)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。 傳動(dòng)主軸的軸 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。 從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析，中型車(chē)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%，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(guò)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。 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(rùn)滑，離主軸部件要遠(yuǎn)一些，以減少由于摩擦發(fā)熱對(duì)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(pán)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。 綜述以上各點(diǎn)，車(chē)床上Ⅰ軸一般多安排在變速箱后壁靠近箱蓋處。 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(mǎn)足以下要求： (1)裝有離合器的軸：要便于裝調(diào)、維修和潤(rùn)滑。 (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。 (3)裝有潤(rùn)滑油泵的軸：要有足夠的空間安裝潤(rùn)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。 (4)與相關(guān)部件有聯(lián)系的軸：車(chē)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(guò)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。 (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? : 7 結(jié)論 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成了對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這類(lèi)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(chē)床的。這類(lèi)車(chē)床共有12級(jí)轉(zhuǎn)速，分高低兩檔，高低兩檔的切換是通過(guò)手柄來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而在同一檔內(nèi)的6級(jí)轉(zhuǎn)速，是通過(guò)電磁離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)的電動(dòng)控制。 此類(lèi)數(shù)控車(chē)床既不同于一般的數(shù)控車(chē)床,也不同于普通車(chē)床,是兩者的結(jié)合。這類(lèi)數(shù)控車(chē)床比一般的全功能數(shù)控機(jī)床便宜，能節(jié)約成本，其性能價(jià)格比適中。相對(duì)于普通車(chē)床，用此類(lèi)主傳動(dòng)裝置，其加工的精度更高，能提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品損失。因?yàn)榇藗鲃?dòng)系統(tǒng)部分采用電控，還能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。所以，此類(lèi)主傳動(dòng)設(shè)計(jì)適應(yīng)我國(guó)國(guó)情。 由于這次設(shè)計(jì)時(shí)間較為倉(cāng)促，沒(méi)有對(duì)所有重要部件進(jìn)行校核，有的只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單的選型，而不是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格計(jì)算得到。而且由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，設(shè)計(jì)的很多方面都缺乏工藝性。 致謝 我進(jìn)行了將近一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，不但包括一些設(shè)計(jì)的方法，更重要的是，我學(xué)會(huì)了如何獨(dú)立思考，解決問(wèn)題。在設(shè)計(jì)中，會(huì)不斷地遇到問(wèn)題，這是就要我們?nèi)ハ朕k法解決，讓我們?nèi)ゲ橘Y料，查手冊(cè)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我學(xué)會(huì)的一個(gè)解決問(wèn)題的重要方法就是查設(shè)計(jì)手冊(cè)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程，通過(guò)這個(gè)過(guò)程，我們學(xué)會(huì)了分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的一些基本的方法，讓我們系統(tǒng)回顧了大學(xué)四年學(xué)過(guò)的知識(shí)，也為我們將來(lái)的工作打下了基礎(chǔ)。 指導(dǎo)我們?cè)O(shè)計(jì)的是鹽城市機(jī)床廠的沙愛(ài)民高級(jí)工程師，沙老師雖然不是我們學(xué)校的老師，但為了指導(dǎo)我們?cè)O(shè)計(jì)，沙老師一個(gè)星期三次過(guò)來(lái)給我們指導(dǎo)。沙老師家離我們學(xué)校又很遠(yuǎn)，但她為了我們的設(shè)計(jì)還是每次都過(guò)來(lái)。沙老師不但有機(jī)械的理論知識(shí)，更有非常豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，回答我們問(wèn)題都能聯(lián)系實(shí)際，給我們以啟示。 通過(guò)指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，我覺(jué)得在設(shè)計(jì)過(guò)程中自己積累了不少的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，但同樣存在著很多不足。設(shè)計(jì)過(guò)程中有一些很簡(jiǎn)單的問(wèn)題我有時(shí)也解決不了，需要老師幫助才能解決。有時(shí)看見(jiàn)老師在，一些自己能解決的問(wèn)題，也懶于去思考，都拿去問(wèn)老師。 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了不少東西，也發(fā)現(xiàn)了自身很大的不足。感謝我們指導(dǎo)老師的幫助，也感謝系部給我們提供了這么多的便利條件。 參考文獻(xiàn) 1 曹金榜，易錫麟，張玉峰，陳田養(yǎng)，王長(zhǎng)春.機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1987 2 徐錦康,蔡慧官,蔣同洋.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001 3 張新義.經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1993 4 北京航空學(xué)院機(jī)械加工教研室.北京:國(guó)防工業(yè)出版社館 5 王愛(ài)玲.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).北京:兵器工業(yè)出版社 6 王伯平.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999 7 吳宗澤,羅建國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:高等教育出版社 8 機(jī)械工業(yè)出版社編輯組編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社 9 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院編.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:農(nóng)業(yè)機(jī)械出版 社,1989 10 楊黎明.機(jī)械零件簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:兵器工業(yè)出版社,1992 附件清單 1 數(shù)控車(chē)床總裝圖 CK-000 A3 一張 2 主傳動(dòng)系統(tǒng)裝配圖 CK-001 A0 一張 3 內(nèi)隔套零件圖 CK-101 A4 一張 4 齒輪零件圖 CK-102 A3 一張 5 齒輪零件圖 CK-103 A3 一張 6 齒輪零件圖 CK-108 A3 一張 7 擋油環(huán)零件圖 CK-114 A4 一張 8 擋油環(huán)零件圖 CK-115 A3 一張 9 主軸零件圖 CK-116 A1 一張 10 軸承透蓋零件圖 CK-117 A3 一張 11 齒輪零件圖 CK-118 A3 一張 12 齒輪零件圖 CK-120 A3 一張 13 Ⅰ軸零件圖 CK-121 A3 一張 14 內(nèi)隔套零件圖 CK-122 A4 一張 15 內(nèi)隔套零件圖 CK-123 A4 一張 16 帶輪零件圖 CK-124 A3 一張 17 軸承透蓋零件圖 CK-125 A4 一張 18 外隔套零件圖 CK-126 A4 一張 19 齒輪零件圖 CK-127 A4 一張 20 內(nèi)隔套零件圖 CK-129 A4 一張 21 齒輪零件圖 CK-131 A3 一張 22 內(nèi)隔套零件圖 CK-132 A4 一張 23 齒輪零件圖 CK-133 A3 一張 24 外隔套零件圖 CK-134 A4 一張 25 內(nèi)隔套零件圖 CK-135 A4 一張 26 床頭箱零件圖 CK-139 A0 一張 27 端蓋零件圖 CK-140 A4 一張 28 外隔套零件圖 CK-143 A4 一張 29 軸承透蓋零件圖 CK-146 A3 一張 30 傳動(dòng)鍵零件圖 CK-147 A4 一張 31 卡口墊零件圖 CK-148 A3 一張 32 甩油環(huán)零件圖 CK-150 A3 一張 33 定位套零件圖 CK-157 A4 一張 35