518 數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計

518 數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計,數(shù)控車床,傳動,機構(gòu),設(shè)計 鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書10 引言這次畢業(yè)設(shè)計中,我所從事設(shè)計的課題是經(jīng)濟型數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計。此類數(shù)控車床屬于經(jīng)濟型中檔精度機床，這類機床的傳動要求采用手動與電控雙操縱方式，在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)電控變速。總體的設(shè)計方案就是對傳動方案進行比較，繪出轉(zhuǎn)速圖，對箱體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，包括軸和齒輪的設(shè)計、校核等。為什么要設(shè)計此類數(shù)控車床呢？因為隨著我國國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國制造業(yè)領(lǐng)域涌現(xiàn)出了許多私營企業(yè)，這些企業(yè)的規(guī)模普遍不大，沒有太多的資本。一些全功能數(shù)控系統(tǒng)，其功能雖然豐富，但成本高，對于這些中小型企業(yè)來說購置困難，但是中小型企業(yè)為了發(fā)展生產(chǎn)，希望對原有機床進行改造，進行數(shù)控化、自動化，以提高生產(chǎn)效率。我國機床工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是機床擁有量大、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械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌，使之盡可能提高自動化程度，保證加工質(zhì)量，減輕勞動強度，提高經(jīng)濟效益。我國是擁有 300 多萬臺機床的國家，而這些機床又大量是多年累積生產(chǎn)的通用機床，自動化程度低，要想在近幾年內(nèi)用自動和精密設(shè)備更新現(xiàn)有機床，不論是資金還是我國機床廠的能力都是辦不到的。因此，普通機床的數(shù)控改造，大有可為。它適合我國的經(jīng)濟水平、教育水平和生產(chǎn)水平，已成為我國設(shè)備技術(shù)改造主要方法之一。目前，我國經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展迅速，研制了幾十種簡易數(shù)控系統(tǒng)，有力地促進了我國數(shù)控事業(yè)的發(fā)展。經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)就是結(jié)合現(xiàn)實的生產(chǎn)實際，我國的國情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能地降低價格。經(jīng)濟型數(shù)控車床有許多優(yōu)點。1）其降格便宜，且性能價格比適中，與進口標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車床相比，前者只需一萬元左右，后者則需十萬甚至幾十萬元。因此，它特別適合于改造在設(shè)備中占有較大比重的普通車床，適合在生產(chǎn)第一線大面積推廣。從提高資本效率出發(fā)，改造閑置設(shè)備，能發(fā)揮機床的原有功能和改造后的新增功能，提高機床的使用價值。2）適用于多品種、中小批量產(chǎn)品的適應(yīng)性強。在普通車床上加工的產(chǎn)品，大都可在經(jīng)濟型數(shù)控車床上進行。加工不同零件，只要改變加工程序，很快適應(yīng)和達到批量生產(chǎn)的要求。3）相對于普通車床，經(jīng)濟型數(shù)控車床能提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品損失。數(shù)控有較高的加工精度，加工出的產(chǎn)品尺寸一致性好，合格率高。4）采用數(shù)控車床，能解決復(fù)雜的加工精度，還能節(jié)約大量工裝費用，降低生產(chǎn)成本。5）采用此類車床，還能減輕工人勞動強度將工人從緊張、繁重的體力勞動中解脫出來。6）可以提高工人素質(zhì)，促進技術(shù)進步。數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)擴大了工人的視野，帶動了學(xué)習(xí)微電子技術(shù)的熱潮，為工人由“體力型”向“智力型”過渡創(chuàng)造了條件，促進了工廠的技術(shù)進步。7）增強了企業(yè)應(yīng)變能力，為提高企業(yè)競爭能力創(chuàng)造了條件。企業(yè)應(yīng)用經(jīng)濟型數(shù)控設(shè)備對設(shè)備進行改造后，提高了加工精度和批量生數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計2產(chǎn)的能力，同時又保持“萬能加工”和“專用高效”這兩種屬性，提高設(shè)備自身對產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的應(yīng)變能力，增強企業(yè)的競爭能力。本設(shè)計中的數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的特點就是主電機采用雙速電機，這樣可以簡化箱體內(nèi)的結(jié)構(gòu)。操縱方式并非是完全數(shù)控，而是采用采用手動與電控雙操縱方式，在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)電控變速。本設(shè)計就是對在我國應(yīng)用非常廣泛的 C6 型數(shù)控車床進行的改造，具有廣泛的適應(yīng)性。C6 型車床是一種加工效率高，操作性能好，社會擁有量大的普通車床。實踐證明，把這種車床改造為數(shù)控車床，已經(jīng)收到了良好的經(jīng)濟效益?？傮w的設(shè)計方案就是對傳動方案進行比較，繪出轉(zhuǎn)速圖，對箱體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，包括軸和齒輪的設(shè)計、校核等。設(shè)計時一要注意設(shè)計的科學(xué)性和條理性，另一點就是要注意和實際的結(jié)合。設(shè)計的依據(jù)主要是以經(jīng)驗或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)(經(jīng)驗)設(shè)計方法。作為一名尚未畢業(yè)的大學(xué)生，經(jīng)驗自然是我們所欠缺的，所以除了老師的指導(dǎo)，最主要的就是借鑒書上的設(shè)計方法。書上雖然不會有完全相同的示例，但一些其他類型的主軸箱設(shè)計方法在這個課題上同樣適用，適用也只是大體上的適用，具體到一些細節(jié)的設(shè)計就需我們自己查設(shè)計手冊了。比如說其中涉及到電磁離合器的設(shè)計就需自己解決。雖然我們很缺乏設(shè)計的經(jīng)驗，但還應(yīng)處處從實際出發(fā)。從大處講，聯(lián)系實際是指在進行機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)今的先進生產(chǎn)水平和可能趨勢，更應(yīng)了解我國實際生產(chǎn)水平，使設(shè)計的機床、機器在四化建設(shè)中發(fā)揮最佳的效益。從小處講，指對設(shè)計的機床零部件的制造、裝配和維修要進行認真的、切實的考慮和分析，對推薦的設(shè)計數(shù)據(jù)和資料要結(jié)合實際情況進行取舍。通過設(shè)計實踐，了解和掌握結(jié)合實際、綜合思考的設(shè)計方法。鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書31 總體設(shè)計方案擬定 1．1 擬定主運動參數(shù)( maxn、 in、Z)機床設(shè)計的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，它們是傳動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)，影響到產(chǎn)品是否能滿足所需要的功能要求。根據(jù)擬定的參數(shù)、規(guī)格和其他特點，了解典型工藝的切削用量，了解極限轉(zhuǎn)速 、 和級數(shù) Z、主傳動電機功率 N。maxnin1．2 運動設(shè)計根據(jù)擬定的參數(shù)，通過結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定傳動結(jié)構(gòu)方案和傳動系統(tǒng)圖。傳動方案有多種，傳動型式更是式樣眾多，比如：傳動型式上有集中傳動的主軸變速箱。分離傳動的主軸箱與變速箱；擴大變速范圍可以用增加傳動組數(shù)，也可用背輪機構(gòu)、分支傳動等型式；變速型式上既可用多速電機，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。然后計算各傳動比及齒輪的齒數(shù)。 1．3 動力計算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計估算齒輪模數(shù) m 和軸頸 d，選擇和計算離合器。將各傳動件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排、布置和設(shè)計。1．4 軸和齒輪的驗算在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對一根傳動軸和齒輪的剛度、強度進行校核。1．5 主軸變速箱裝配設(shè)計主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿” ，進行設(shè)計和繪制的。圖上各零部件要表達清楚，并標(biāo)明尺寸和配合。 數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計42 參數(shù)擬定 2.1 車床主參數(shù)(規(guī)格尺寸)和基本參數(shù)此經(jīng)濟型數(shù)控車床是由 C6140 普通車床改裝而來，根據(jù)任務(wù)書上提供的條件：此數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速可分高低兩檔,共有 12 級轉(zhuǎn)速：其中高低兩檔各有 6 級轉(zhuǎn)速，低速檔時 =340/, =45r/min;高速檔時 =1800 r/min， =235 r/min；maxnin maxnmin此車床床身上最大回轉(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:其中 電機的轉(zhuǎn)速和功率分別為 1000/1500 r/min，4/5.5KW。2.2 各級轉(zhuǎn)速的確定已知主軸的轉(zhuǎn)速分為 12 級，又分為高低兩檔，其中高檔最大轉(zhuǎn)速 為maxn1800r/min，最小轉(zhuǎn)速 為 235 r/min；R1= / =1800/235=7.66minmaxninR= [1]1?z?當(dāng)機床處于低速檔時,主軸共有 6 級，轉(zhuǎn)速范圍 = = =7.556nRmiax4530= ，即 = = =1.499，取 =1.449≈ ,已知 =45,查標(biāo)nR1?z?1?znR5.776.1min準(zhǔn)數(shù)列表(見參考文獻 1 第 6 頁).從表中找到 =45,就可每隔六個數(shù)取得一個數(shù),min得低速檔的 6 級轉(zhuǎn)速分別為 45,67,103,154,230,340 r/min;當(dāng)車床處于高速檔時, 主軸共有 6 級，轉(zhuǎn)速范圍 = = =7.659nRmiax235180= ，即 = = =1.50,取 =1.50≈ ,已知 =1800 ,查標(biāo)nR1?z?1?znR59.7?76.ax準(zhǔn)數(shù)列表(見參考文獻 1 第 6 頁).從表中找到 =1800, 就可每隔六個數(shù)取得一個數(shù),得高速檔的 6 級轉(zhuǎn)速分別max為236,354,543,815,1200,1800 r/min。鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書53． 運動設(shè)計3．1 主擬定傳動方案擬定傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機構(gòu)以及其組成、安排不同特點的傳動型式、變速類型。傳動方案和型式與結(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，確定傳動方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟性等多方面統(tǒng)一考慮。3．2 傳動方案的比較3．2．1 采用單速電機已知變速級數(shù)為 Z=12。確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目。級數(shù)為 Z 的傳動系統(tǒng)由若干個順序的傳動組組成，各傳動組分別有Z1、Z2、Z3、...各傳動副，即 Z=Z1Z2Z3…傳動副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以 2 或 3 為合適，即變速級數(shù) Z 應(yīng)為 2 和 3 的因子 Z=×3。a2可以有兩種方案方案一 12=2×3×2數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計6傳動齒輪數(shù)目 2×（2+3+2）=14。軸向尺寸為 15b。傳動軸數(shù)目為 4 根。操縱機構(gòu)較為簡單：兩個滑移齒輪和一個三聯(lián)滑移齒輪，可單獨也可集中操縱。方案二 12=3×4傳動齒輪數(shù)目 2×（3×4）=14 個。軸向尺寸為 19b。傳動軸數(shù)目為 3 根。操縱機構(gòu)較復(fù)雜：四聯(lián)滑移齒輪作為整體式，滑移長度為 12b；如拆為 2 個雙聯(lián)滑移齒輪，需要有自鎖，以保證只有一個齒輪副嚙合。相比之下，還是傳動副數(shù)分別為 2，3，2 的三個傳動組方案為優(yōu)。3．2．2 采用雙速電機車床上，有時采用雙速電機，雙速電機的轉(zhuǎn)速比： =2，傳動系統(tǒng)的公比電?應(yīng)當(dāng)是 2 的整次方根，本設(shè)計中的雙速電機的公比 = =1.41。這時電機的轉(zhuǎn)速? 2變換起著系統(tǒng)中第一擴大傳動組的作用相應(yīng)基本組的傳動級數(shù)應(yīng)為 2，這樣使傳動系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)簡化。本設(shè)計是經(jīng)濟型數(shù)控車床，采用電控和手動兩種方式，為了結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，本設(shè)計采用雙速電機。鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書73．3 各級傳動比的計算假設(shè)結(jié)構(gòu)如圖： 5241907683Ⅰ 軸Ⅱ 軸主 軸由于已經(jīng)設(shè)計了各軸之間的相對位置關(guān)系，由傳動系統(tǒng)草圖知共有六個傳動比。分別設(shè)齒輪 1 和齒輪 4 之間的傳動比為 ,齒輪 2 和齒輪 5 之間的傳動比為 ,齒輪14i 25i8 和齒輪 9 之間的傳動比為 ,齒輪 3 和齒輪 6 之間的傳動比為 36i,齒輪 7 和齒輪89i10 之間的傳動比為 ,帶輪傳動比為 。710i輪 帶i設(shè)其中 < < 。25i436當(dāng)處于低檔時，手動操作使得齒輪 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)時的主軸轉(zhuǎn)速最小，為 45 或 67 r/min?？傻? × × ×1000=45r/min25i89輪 帶i× × ×1500=67 r/min輪 帶當(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)時的主軸轉(zhuǎn)速最大，為 226 或 340 r/min。數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計8可得 × × ×1000=230 r/min36i89輪 帶i× × ×1500=340 r/min輪 帶當(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)時的主軸轉(zhuǎn)速為 100或 150可得 × × ×1000=100 r/min14i89輪 帶i× × ×1500=150 r/mini輪 帶當(dāng)處于高檔時，手動操作使得齒輪 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)時的主軸轉(zhuǎn)速最小，為 236 或 354可得 × × ×1000=235 r/min25i710輪 帶i× × ×1500=354 r/min輪 帶當(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)時的主軸轉(zhuǎn)速最大，為 1200 或 1800可得 × × ×1000=1200 r/min36i710輪 帶i× × ×1500=1800 r/min輪 帶當(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)時的主軸轉(zhuǎn)速為 543或 816可得 × × ×1000=543 r/min14i70輪 帶i× × ×1500=815 r/min輪 帶由這 6 各方程聯(lián)列可解得≈0.3226 ≈0.7447 ≈1.645225i 14i 36i≈0.2576 ≈1.3659 ≈0.53489 70 輪 帶傳動比的選用時，應(yīng)注意的幾個問題，充分使用齒輪副的極限傳動比=1/4， =2，minuax雖然可以最大限度地獲得變速箱范圍或減少傳動件數(shù)，但會導(dǎo)致齒輪和箱體尺鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書9寸過大，齒輪線速度增大，容易產(chǎn)生振動和噪音，要求精度提高。在實踐中，往往不采用降速很小、升速很大的傳動比，特別是中間軸的傳動。因此，從系統(tǒng)的角度考慮，寧可適當(dāng)增加串聯(lián)傳動組的數(shù)目，或者用并聯(lián)式的分支傳動滿足變速范圍的要求，而避免用極限傳動比的傳動副。以上幾個傳動比都符合要求。3．4 各軸轉(zhuǎn)速的確定方法由傳動比和電機的轉(zhuǎn)速，可以計算出各軸的轉(zhuǎn)速；3．4．1 Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速Ⅰ軸從電機得到運動，經(jīng)傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成各級轉(zhuǎn)速。電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速和主軸最高轉(zhuǎn)速應(yīng)相接近。顯然，從傳動件在高速運轉(zhuǎn)下恒功率工作時所受扭矩最小來考慮，Ⅰ軸不宜將電機轉(zhuǎn)速降得太低。但如果Ⅰ軸上裝有摩擦離合器一類部件時，高速下摩擦損耗、發(fā)熱都將成為突出矛盾，因此，Ⅰ軸轉(zhuǎn)速也不宜太高車床的Ⅰ軸轉(zhuǎn)速一般取 700～1000 r/min 左右比較合適。另外也要注意到電機與Ⅰ軸的傳動方式，如用帶輪傳動時，降速比不宜太大，和主軸尾部可能干涉。3．4．2 中間傳動軸的轉(zhuǎn)速對于中間傳動軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是：妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音、振動等性能要求之間的矛盾。中間傳動軸的轉(zhuǎn)速較高時，中間傳動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)驗知：主軸轉(zhuǎn)速和中間傳動軸的轉(zhuǎn)速時，應(yīng)結(jié)合實際情況作相應(yīng)修正：1、對于功率較大的重切削機床，一般主軸轉(zhuǎn)速較低，中間軸的轉(zhuǎn)速適當(dāng)取高一些對減小結(jié)構(gòu)尺寸的效果較明顯。2、對高速輕載或精密機床，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。smV/8?數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計103．5 轉(zhuǎn)速圖擬定運動參數(shù)確定以后，主軸各級轉(zhuǎn)速就已經(jīng)知道了，而且根據(jù)設(shè)計出來的各級齒輪的傳動比，這樣就可以擬定主運動的轉(zhuǎn)速圖，使主運動逐漸具體化。 電 動 機 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 主 軸 4510326851010.534： ： ：： 7： 4：此車床集中傳動:公比為 ,級數(shù) Z=12,變速范圍 R=1800/45=40。41.??鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書114 動力計算4.1 齒輪的計算4.1 .1 確定齒輪齒數(shù)和模數(shù)（查表法）可以用計算法或查表法確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡便。根據(jù)上面計算的傳動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)常用傳動比的適用齒數(shù)（小齒輪） （見參考書 1 第 20 頁） 。選取時應(yīng)注意：不產(chǎn)生根切。一般取 Zmin≥18～20；保證強度和防止熱變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 δ≥2m,一般取 δ＞5mm則 Zmin≥6.5+2T/m。同一傳動組的各對齒輪副的中心距應(yīng)當(dāng)相等。若模數(shù)相同，則齒數(shù)和亦應(yīng)相等。但由于傳動比的要求，尤其是在傳動中使用了公用齒輪后，常常滿足不了上述要求。機床上可用修正齒輪，在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心距使其相等。但修正量不能太大，一般齒數(shù)差不能超過 3～4 個齒。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之間的傳動比為 3.1，查常用傳動比的適用齒數(shù)（小齒輪）表，可找到最接近的傳動比為 3.15，當(dāng)時的齒數(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度計算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜,而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都已經(jīng)知道后方可確定,所以只在草圖畫完之后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。齒輪彎曲疲勞的估算：≥32 mm [1] ?m3znjN其中 N--------------計算齒輪傳遞的額定功率 N=η×N d數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計12齒輪點蝕的估算：A≥370 mm[1]3njN其中 為大齒輪的計算轉(zhuǎn)速,A 為齒輪中心距。nj由中心距 A 及齒數(shù) z1、z2 求出模數(shù)：[1]21zAmj??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)?j以齒輪 2 和齒輪 5 為例= ×n=1500×0.534=801 r/minnj輪 帶iN=5.5×0.95=5.225kw≥32 ≈1.509?m3534.0162?A≥370 ≈69.133mm3.≈1.68662019??j所以,根據(jù) 選取,為了保證模數(shù)一定滿足要求,假設(shè)齒輪 2 和齒輪 5 的模mj數(shù)為 3由此可知,輸入軸 1 和傳動軸 2 之間的中心距為A= = =123mm2)5(z??)60(3??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=3z4=47 m4=3z3=51 m3=3z6=31 m6=34．1. 2 確定齒輪的齒數(shù)和模數(shù)（計算法）并校核以齒輪 8 和 9 為例,設(shè)計時采用最高轉(zhuǎn)速，即齒輪 10 的轉(zhuǎn)速為 1800r/min,已知該組齒輪傳遞的功鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書13率為 5.5KW,已知傳動比為 ≈0.2576,假設(shè)齒輪對稱布置,使用壽命為 8 年,每年以89i300 工作日計,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，軟齒表面粗糙度為 1.6。aR軟齒面閉式傳動，失效形式為點蝕，考慮傳動平穩(wěn)性， ，取齒輪 8 的齒數(shù)為17，則齒輪 9 為 17/0.2576=662、設(shè)計計算（1） 、設(shè)計準(zhǔn)則 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度校核。（2） 、按齒面接觸疲勞強度設(shè)計[2]311][)(2uKTZddHEt ?????=9.551T? mNnp .13290.78065..9066 ??由圖 7-6 選取材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為:,aHMP58lim2??aHPmin2??由圖 7-7 選取材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力為:, aF30li1 aF10li2應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 由式(7-3)計算=6/837861 ???9107.2u9.2610.?由圖 7-8 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) , 1.021?NZ2由圖 7-9 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) , 1,1Y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minHS?minFS=2.0,試選 1.3STY?tK由前面的式子求得許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計14[2]aNHmMPZS580][1li??[2]alin7][212[2]?? aNFST PY32814.01lim1 ????[2]aFSTM2li2將有關(guān)值代入式子 得= =59.17 [2]311][)(2uKZddHEt ?????326831903.57190.8. ????????則 1.44?0611nVt?sm/查圖 7-10 得 ; 由表 7-3 查得 ;由表 7-4 查得 ;取9.?v 2.?AK05.1??K;則?K 4310519.2???KVAH修正 [2]mdt .603.17593.141?zm8./60/1??由表 7-6 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m3．校核齒根彎曲疲勞強度由圖 7-18 查得 2.41?FSY0.42FS取 7.0??由式（7-12）校核大小齒輪的彎曲強度[2]??121321 87.6.0453.719FaFSdF MPYmZKTI ???? ?????[ [2]][..408.62122 FaFSF P???所以，初選的齒輪齒數(shù)和計算出的模數(shù)符合要求。鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書15求得齒輪 8 和 9 的齒數(shù)和模數(shù)分別為 z8=17 m8=3.5z9=66 m9=3.5其中齒輪 8 的齒數(shù)為 17，有可能會發(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 模數(shù) 齒數(shù) 齒形角 變位系數(shù)1 3 35 ?20+0.52 3 20 ?+0.83 3 51 ?04 3 47 ?20-0.55 3 62 ?06 3 31 ?07 3 56 ?208 3．5 17 ?+0.2189 3．5 66 ?0010 3 41 ?2+0.169齒輪材料為 55 鋼,熱處理為齒部 G58±0.2,深 0.54．1. 3 齒輪的精度設(shè)計；齒輪精度設(shè)計的方法及步驟：1、確定齒輪的精度等級；2、齒輪誤差檢驗組的選擇及其公差值的確定；3、計算齒輪副側(cè)隙和確定齒厚極限偏差代號；4、確定齒坯公差和表面粗糙度；5、公法線平均長度極限偏差的換算；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數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計16由于該齒輪是主軸箱內(nèi)的齒輪，對傳動精度和穩(wěn)定性的要求都比較高，主要要求的是傳動平穩(wěn)性精度等級。據(jù)圓周速度 ??106dnv?sm/1.46035.??對于如此要求高的齒輪采用 6 級精度。齒輪誤差檢驗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 、 、 、iF"?Wif"?F組成檢驗方案。根據(jù) 及mmzd23165.1???b271?查表 12-13、表 12-14、表 12-15 可得公差值：第Ⅰ公差組 36rF?45pF第Ⅱ公差組 ± 9?f 1ptf 10??bf第Ⅲ公差組 ?計算齒輪副側(cè)隙和確定齒厚極限偏差代號代號 計算齒輪副的最小極限側(cè)隙 由表 12-10 按油池潤滑和 查得minj smv/1.4?035.1.0.1 ???nj[6]??si)(221tta??根據(jù)齒輪和箱體的材料，從材料手冊上查得，鋼和鑄鐵的線膨脹系數(shù)分別為， 。c????/105.61?c????/05.62傳遞的中心距 [6]mzma25.14)7(3)1(???所以， jn 8.0.254?確定齒厚極限偏差代號齒厚上偏差 由式（12-15）[6]?????? ????nbnnas FfjfE???cos2104.2t' 11式中 前面已查得?F9??m?由表 12-14 按 6 級精度查得pbfm?1?fpb2鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書17由表 12-17 按 145.5，6 級精度查得 ，mfa?20?所以，代入數(shù)據(jù)得 ，Es?5'??因為 ± 1?ptf56'?ptsfE由圖 12-29 或者 12-9 查得齒厚的上偏差代號為 G，因此6?ptsf齒厚下偏差可知 [6]2'tan2rSbFT??查表 12-13，6 級精度齒輪 ，查表 12-11，mr?36?，所以Ibr ?917.18. ???Ts 24.7320tan' 2??ESsi 6'' ???5.123'ptsifE由圖 12-29 或表 12-9 查得齒厚下偏差代號為 K，因此mEsi ?132???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、檢驗及安裝的定位基準(zhǔn)，對 6 級精度的齒輪，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 級決定或遵守包容原則。定位端面的端面圓跳動公差由表 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mhdaa2381???差為 0。數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計18齒輪的表面粗糙度按 7 級查表 12-20，各表面粗糙度 分別為：齒面 =1.6,aRaR內(nèi)孔 =1.6,基準(zhǔn)端面 =3.2,齒頂圓 =6.3。aRaRaR公法線平均長度極限偏差的換算公法線的公稱長度 W 及其跨齒數(shù) k,可從機械設(shè)計有關(guān)手冊中查得或按式 12-7和式 12-8 求得跨齒數(shù) 85.09/6./???zk[6]724.80]614.0)6(471[3])12(47.[ ???????zm該齒輪為中模數(shù)齒輪，控制側(cè)隙的指標(biāo)宜采用公法線平均長度極限偏差 ，wisE按換算式 12-20、式 12-21、式 12-22 得[6]mFEnrnswm ??9.702sin367.02cos6si72.0co ??????????[6]rsii 1513??齒輪工作圖下圖為本例齒輪零件圖。 法 向 模 數(shù)齒 數(shù)齒 形 角齒 頂 高 系 數(shù)徑 向 變 化 系 數(shù)跨 齒 數(shù)跨 K齒 公 法 線平 均 長 度 偏 差精 度 等 級配 對 齒 輪公 差 組ⅠⅡⅢ齒 輪 副 中 心 距及 其 極 限 偏 差 mnzαha*kw6GB1095-8±f圖 號齒 數(shù)檢 驗 項 目 代 號Frpftbβ 2.7423公 差 值.019鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書19兩 端 面 未 注 倒 角（ ）其 余4.2 電磁離合器的選擇和使用隨著機床設(shè)備向自動化趨勢發(fā)展,電磁離合器和制動器的應(yīng)用越來越廣泛,本設(shè)計為經(jīng)濟型數(shù)控車床,采用手動和電動相結(jié)合的方式,其中的電控就是用電磁離合器來實現(xiàn)的,電磁離合器是自動化控制的主要元件之一,它具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于實現(xiàn)遠距離操縱和自動控制等特點，同時能滿足簡化機床結(jié)構(gòu)，提高齒輪箱的傳動剛度和加工精度，實現(xiàn)機床高響應(yīng)性、高頻率動作等方面的要求。我設(shè)計的主軸箱采用了 3 個電磁離合器，大大簡化了主軸箱內(nèi)結(jié)構(gòu)。離合器的類型很多，有通電工作的，也有失電工作的。按其傳遞扭矩形式可分為摩擦式離合器、牙嵌式離合器，磁粉式離合器以及轉(zhuǎn)差式離合器；按其工作條件可分為濕式離合器和干式離合器；按其電流饋入的方式可分為有滑環(huán)離合器和無滑環(huán)離合器。選擇離合器的型號規(guī)格之前，必須充分了解各種離合器的動作特性及其優(yōu)缺點。在選擇離合器過程中最重要的因素是扭矩，扭矩表示所傳遞的動力，假如摩擦片數(shù)一定，則所傳遞扭矩大小和離合器有效半徑相對應(yīng)。但在實際上，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)計過程中，計算扭矩是工作載荷的慣性和運動載荷的慣性之和，用 T 表示計算扭矩可用下式求出： [7]mkgtVRSWtNKTLmr .)()(3082???式中數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計20-----旋轉(zhuǎn)組件的重量rWK-------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)---直線運動組件的重量LV-----線性速度R-----變旋轉(zhuǎn)運動為直線運動皮帶輪的半徑g-----9.8t-----機器啟動所需時間----電磁離合器吸合時間mt但在實際工作中,很多設(shè)備的精確載荷難以計算。一般是根據(jù)輸入動力確定所需扭矩。[7]mkgNPST.975?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。一定動力下，較高的轉(zhuǎn)數(shù)對應(yīng)低的扭矩，因此，在設(shè)計中盡可能將離合器裝在傳動鏈中轉(zhuǎn)速較高的位置，這通常要求離合器和電機同軸。本設(shè)計中的主軸箱采用的是油潤滑，所以選用的電磁式離合器是濕式的。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軸上的兩個離合器均為 DLM5 系列離合器，其型號為 DLM5-10；Ⅱ軸上的扭矩大于Ⅰ軸，其型號可選為 DLM5-25。鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書215 軸的設(shè)計和驗算5.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計機床傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支承。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。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心線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。所以，在設(shè)計軸時要充分考慮軸的強度剛度等因素。在選擇材料和估算直徑都要滿足條件，估算完以后還要對軸的強度和剛度進行校核。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計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)沒有標(biāo)準(zhǔn)形式。設(shè)計時，必須針對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Ⅰ軸的特點:1．將運動傳入變速箱的齒輪，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:帶輪將動力傳到Ⅰ軸有兩類方式：一類是帶輪直接裝在Ⅰ軸上。除了傳遞扭矩外，帶的拉力也作用在軸上。另一類是帶輪裝在軸承上，軸承裝在套筒（法蘭盤）上，傳給軸的只是扭矩，徑向力由固定在箱體上的套筒承受。這種結(jié)構(gòu)稱為卸荷裝置。5.2 軸的強度校核(以Ⅰ軸為例)由鹽城市機床廠 1997-10-01 發(fā)布的臥式車床企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)表 9 知主軸轉(zhuǎn)速為 103數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計22時,扭矩為 468N.m,這時Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速為min/r min/534.01r??5.2.1 選擇軸的材料由于這個車頭箱傳動的功率不大，分別為 4 和 5.5KW，對其重量和尺寸也無特殊要求，故此輸入軸采用 45 鋼。5.2.2 初估軸徑按扭矩初估軸的直徑，查表 10-2(見參考書 2)得 C=106～117，考慮到安裝帶輪的軸段僅受扭矩作用，取 C=106,則[2]mnpCd06.2354.10633mi ??5.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(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mind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)與軸承型號的選擇同時進行，取軸承代號為 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）各軸長度的選擇 軸段一處上要安裝有帶輪、軸承、密封圈等，根據(jù)這些部件的尺寸，可以得出各段軸段的長度。各個軸段尺寸的確定主要是根據(jù)軸上零件的轂長或軸上零件配合部分的長度確定。而另一些軸段的長度除與軸上零件有關(guān)外，還與箱體及軸承蓋等零件有關(guān)。通常從齒輪端面開始，為避免轉(zhuǎn)動零件與不動零件干涉，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m5??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 。4.60/TGB??451上述確定尺寸和結(jié)構(gòu)的過程，與畫草圖同時進行，結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖（見下圖-a）鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書23fedFR1VL=40.5帶 輪cba軸 承 H29MVFR2aL3=7.1齒 輪 HTtr5.2.4 軸的受力分析 2.740???tgFr(1)畫軸的受力簡圖(見上圖-b)，因為齒輪為直齒圓柱齒輪，所以,齒輪上不存在軸向力。(2)計算支承反力在水平面上 NLFrHR 06.2435.96107231 ????Hr 1.9.412 ??在垂直面上 NFtVR 5.02/39/21 ???(3)畫彎矩圖（見上圖-c d e）在水平面上 ，a-a 剖面左側(cè)mLMHRa .486.1906.2431???NmTt 3951368?數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計24a-a 剖面右側(cè) mNLFMHRa .4861.97.43'2???在垂直面上 VRAvaV .4593.0.'2?合成彎矩a 剖面左側(cè)和右側(cè)的彎矩相同 mNMMaVaHa .5410243.9846' 222 ?????(4)畫彎矩圖（見上圖-f）轉(zhuǎn)矩 T= mNdFt .1503/68/?(5)判斷危險截面顯然，a-a 面處無論是彎矩還是扭矩都為最大，a-a 面為危險截面(6)軸的彎扭合成強度校核由表 10-1 查得 ，??abMP51?????abP10??在 a-a 截面左側(cè)[2]?????????????? aMmdtbW63.2402)5(40.2)(1.0 333合適。(7)軸的疲勞強度安全系數(shù)校核由表 10-1 查得 ， ， ； ，aBMP650??aP301???aP15???2.0???。1.0???在 a-a 截面左側(cè)[2]3223 1094)5(12640.)(2. mdtbWT ????????????由附表 10-1 查得 ， ；由附表 10-4 查得絕對尺寸系數(shù) ，1?K3.? 81.0???；軸經(jīng)磨削加工，由附表 10-5 查得表面質(zhì)量系數(shù) 。則76.0??? 0.1??彎曲應(yīng)力 ab MPWM1.9203/???應(yīng)力幅 aa.鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書25平均應(yīng)力 0?m?切應(yīng)力 aTMPW90.12356??ama 45..?安全系數(shù)67.21???mKS?????45.1???m???6.92???S查表 10-6 得許用安全系數(shù) ，顯然 ，故，a-a 截面安全,即整個??5.13～s???s?軸都是安全的，其彎扭合成強度和疲勞強度均是足夠的。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，如果變形過大，會影響軸上零件正常工作。傳動軸除應(yīng)滿足強度要求外，還應(yīng)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。機床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。剛度要求保證軸在（彎曲、軸向、扭轉(zhuǎn)）不致產(chǎn)生過大的變形（彎曲、失穩(wěn)、轉(zhuǎn)角） 。如果剛度不足，軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動和噪聲、發(fā)熱、過早磨損而失效。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。通常，先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫出草圖之后，再根據(jù)受力情況、結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗算彎曲剛度。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.車床傳動軸的彎曲剛度驗算，主要驗算軸上裝齒輪和軸承處的撓度 y 和傾角θ。各類軸的撓度 y 和傾角 θ，應(yīng)小于彎曲剛度的許用值[Y]和[θ]值，即：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數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計26計算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的撓度 y 和傾角 θ 時,一般常將軸簡化為集中載荷下的簡支梁,當(dāng)軸的直徑相差不大且計算精度要求不高時,可把軸看作等徑軸,采用平均直徑（ )來計算。計算公式為：圓軸：平均直徑id id??1慣性矩 641I??Ⅰ軸為圓軸,其平均直徑 mid403501 ???慣性矩 44411266I??l=296.5c40xb1軸 承帶 輪 a7x齒 輪 yp計算撓度:a 段內(nèi): [1])4.195.26(14026.95)(6 2722 xxxblEIPxyx ?????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----所求之點距離E-----軸材料的彈性模量,鋼材 E= aMP7b 段內(nèi): [1]])([6)(22xlEIlPayx ???c 段內(nèi): [1])1(61?IlbB?由圖分析得,鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書27a 段內(nèi)撓度 [1])4.195.26(14026.95)(6 272 xxxblEIPyx ?????x 的值為 0 和 97.1 之間由求導(dǎo)得 x 的值為 97.1 時,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=])([6)(22axlEIlPyx ???[1]]1.97)5.6(.91540. 227 ??x對式子求導(dǎo),得到撓度為最大時,求得 其撓度值也<[y]再由公式計算得到幾個受力端點處的撓度,由計算可得同樣<[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)在左支承點處其傾角為 弧度67 10.25.9612406)7(..9156)( ???????????EIlaPb?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.數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計286 主軸變速箱的裝配設(shè)計箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)的設(shè)計: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） 。6.1 箱體內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點主軸變速箱是機床的主要部件。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:(1)精度:車床主軸部件要求比較高的精度。如：主軸的徑向跳動＜0.01mm;主軸的軸向竄動＜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變形之比）：N/mm;340Dj?綜 合其中 D 為最大回轉(zhuǎn)直徑 mm。(3)傳動效率的要求：等級 1 效率≥0.85等級 2 效率≥0.8等級 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 1 dB≤78等級 2 dB≤80等級 3 dB≤83結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能簡單、緊湊，加工和裝配工藝性好，便于維修和調(diào)整。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)計的方法(以軸的布置為例)主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計由于是整個機床設(shè)計的重點。由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。在畫正式圖之前，最好能先畫草圖。目的是：布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。檢驗傳動設(shè)計的結(jié)果中有無相互干涉，碰撞或其它不合理的情況，以便及時改鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書29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)。為達到上述目的，草圖的主要輪廓尺寸和零件之間的相對位置尺寸一定要畫得準(zhǔn)確，細部結(jié)構(gòu)可不必畫出。各部分結(jié)構(gòu)經(jīng)過反復(fù)推敲修改，經(jīng)過必要得驗算，確定了結(jié)構(gòu)方案以后，才能開始畫正式裝配圖。展開圖和橫截面圖應(yīng)該盡量交叉進行，這樣容易及時發(fā)現(xiàn)問題。傳動軸設(shè)計特點:機床的傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支承。軸上要安排齒輪，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。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心線間的平行度等裝配及加工誤差也會引起上述問題。軸的結(jié)構(gòu)傳動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，第三步確定電動機軸或運動輸入軸（1 軸）的位置，最后確定其他各傳動軸的位置。車床主軸（圖 6-20）1、垂直方向（高度）H=1/2D---由車床主參數(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、減輕勞動強度的角度講，主軸中心越往前越好。一般中型車床取尾架導(dǎo)軌中央或稍偏后，這樣，既便于操作，又可使切削力均勻地作用于刀架地兩導(dǎo)軌面上。傳動主軸的軸由于切削力 P 切和轉(zhuǎn)動力 P 齒的作用，主軸及其軸承將產(chǎn)生變形。從實驗的結(jié)果分析，中型車床主軸部件的變形及其組成比為：主軸本身變形約占 45 至 65%，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，主軸傳動齒輪與數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計30其嚙合的齒輪之間不同的位置，將致使主軸及其主軸軸承承受力有著很大上午變化。通過分析兩種極限情況，就可以了解一般情況下的主軸部件受力和變形方法，以選擇和確定合適的主軸上齒輪傳動力的位置和方向。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器，需要考慮便于冷卻與潤滑，離主軸部件要遠一些，以減少由于摩擦發(fā)熱對主軸部件熱變形的影響。3．Ⅰ軸的端部常裝有皮帶輪，而主軸尾端外伸，有可能裝自動卡盤的操縱氣缸或油缸，布置Ⅰ軸位置時，必須保證兩者不會相碰，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，車床上Ⅰ軸一般多安排在變速箱后壁靠近箱蓋處。中間各傳動軸的位置:主軸和Ⅰ軸位置既定，中間各傳動軸位置即可按傳動順序進行安排，應(yīng)考慮滿足以下要求：(1)裝有離合器的軸：要便于裝調(diào)、維修和潤滑。(2)裝有制動裝置的軸：要便于裝調(diào)、維修，該軸應(yīng)布置在靠近箱蓋或箱壁處，同時還應(yīng)考慮與起、停裝置的互鎖。(3)裝有潤滑油泵的軸：要有足夠的空間安裝潤滑油泵，其高度要便于油泵吸油和排油，并便于裝卸和調(diào)整油泵，裝有濺油輪或濺油齒輪的軸應(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：車床主運動與進給運動間的內(nèi)在聯(lián)系是通過變速箱內(nèi)的進給運動輸出軸聯(lián)系，它應(yīng)布置在主軸前下方靠近進給箱處。(5)其他：使箱體截面尺寸緊湊、比例協(xié)調(diào)，各操縱機構(gòu)安排得當(dāng)?shù)鹊取?鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書317 結(jié)論 通過本次畢業(yè)設(shè)計，完成了對經(jīng)濟型數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計，這類主傳動系統(tǒng)是應(yīng)用于經(jīng)濟型中檔精度數(shù)控車床的。這類車床共有 12 級轉(zhuǎn)速，分高低兩檔，高低兩檔的切換是通過手柄來實現(xiàn)的，而在同一檔內(nèi)的 6 級轉(zhuǎn)速，是通過電磁離合器來實現(xiàn)的電動控制。此類數(shù)控車床既不同于一般的數(shù)控車床,也不同于普通車床,是兩者的結(jié)合。這類數(shù)控車床比一般的全功能數(shù)控機床便宜，能節(jié)約成本，其性能價格比適中。相對于普通車床，用此類主傳動裝置，其加工的精度更高，能提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品損失。因為此傳動系統(tǒng)部分采用電控，還能減輕工人的勞動強度。所以，此類主傳動設(shè)計適應(yīng)我國國情。由于這次設(shè)計時間較為倉促，沒有對所有重要部件進行校核，有的只是進行了簡單的選型，而不是經(jīng)過嚴格計算得到。而且由于缺乏實踐經(jīng)驗的積累，設(shè)計的很多方面都缺乏工藝性。數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計32致謝 我進行了將近一個學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了很多東西，不但包括一些設(shè)計的方法，更重要的是，我學(xué)會了如何獨立思考，解決問題。在設(shè)計中，會不斷地遇到問題，這是就要我們?nèi)ハ朕k法解決，讓我們?nèi)ゲ橘Y料，查手冊。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我學(xué)會的一個解決問題的重要方法就是查設(shè)計手冊。畢業(yè)設(shè)計是一個系統(tǒng)的過程，通過這個過程，我們學(xué)會了分析問題、解決問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)過的知識，也為我們將來的工作打下了基礎(chǔ)。指導(dǎo)我們設(shè)計的是鹽城市機床廠的沙愛民高級工程師，沙老師雖然不是我們學(xué)校的老師，但為了指導(dǎo)我們設(shè)計，沙老師一個星期三次過來給我們指導(dǎo)。沙老師家離我們學(xué)校又很遠，但她為了我們的設(shè)計還是每次都過來。沙老師不但有機械的理論知識，更有非常豐富的實踐經(jīng)驗，回答我們問題都能聯(lián)系實際，給我們以啟示。通過指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)，我覺得在設(shè)計過程中自己積累了不少的設(shè)計經(jīng)驗，但同樣存在著很多不足。設(shè)計過程中有一些很簡單的問題我有時也解決不了，需要老師幫助才能解決。有時看見老師在，一些自己能解決的問題，也懶于去思考，都拿去問老師。通過畢業(yè)設(shè)計，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。鹽城工學(xué)院機械工程系畢業(yè)設(shè)計說明書33參考文獻1 曹金榜，易錫麟，張玉峰，陳田養(yǎng)，王長春.機床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo).北京:機械工業(yè)出版社,19872 徐錦康,蔡慧官,蔣同洋.機械設(shè)計.北京:機械工業(yè)出版社,20013 張新義.經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計.北京:國防工業(yè)出版社,19934 北京航空學(xué)院機械加工教研室.北京:國防工業(yè)出版社館5 王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控機床結(jié)構(gòu)與設(shè)計.北京:兵器工業(yè)出版社6 王伯平.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ).北京:機械工業(yè)出版社,19997 吳宗澤,羅建國.機械設(shè)計課程設(shè)計手冊.北京:高等教育出版社8 機械工業(yè)出版社編輯組編.機械設(shè)計手冊.北京:機械工業(yè)出版社9 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院編.實用機械設(shè)計手冊.北京:農(nóng)業(yè)機械出版社,198910 楊黎明.機械零件簡明設(shè)計手冊.北京:兵器工業(yè)出版社,1992數(shù)控車床主傳動機構(gòu)設(shè)計34附件清單 1 數(shù)控車床總裝圖 CK-000 A3 一張2 主傳動系統(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