【正文】 金屬切削機床是用切削的方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器，它是制造機器的機 器，又稱為“工作母機”或“工具機”。 在現(xiàn)代機械制造工業(yè)中，金屬切削 機床是加工機器零件的主要設(shè)備，它所擔(dān)負(fù)的工作 量，約占機器總制造工作量的 40%～ 60%。機床的技術(shù)水平直接影響機械制造工業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。 課程設(shè)計是在學(xué)生學(xué)完相應(yīng)課程及先行課程之后進行的實習(xí)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，其目的在于通過機床運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè) 計，使學(xué)生在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機械制圖，零件計算，編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。 設(shè)計任務(wù)和主要技術(shù)要求 普通機床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計時應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對這些基本知識和資料作些簡要介紹。本次設(shè)計的是普通型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉(zhuǎn)體。 設(shè)計題目及已知條件 以設(shè)計傳動級數(shù)較少的中型通用車床的主傳動部件為 主。 設(shè)計床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑 mm400 普通車床的主軸變速箱，其條件為： ： N=4Kw N=4Kw Z=12 ： Z=12 ： min/30min rn ? ： ?? 主運動參數(shù)的擬定 已知 44411, 1211m inm a x ???? ?? 。znn RnnR ?，其中 in ,/30m in ?? ?rn 所以 m in/1320m ax rn ? 在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表取相應(yīng)的轉(zhuǎn)速序列，由 13 按相隔 4 級取值，即 、 、 、 、 、 、 、 、 、 共 12級轉(zhuǎn)速。 動力參數(shù)的確定 — 電機的選擇 功率估算法： 1）主切削力： NfaF pz 8 2 9 0 01 9 0 0 ?????? 2）切削功率： KWvFN Z ????切 3）估算主電機功率： KWNN ??? 總切? 選用 Y系列三相異步電動機 4132 ?MY ,額定功率為 ，滿載轉(zhuǎn)速 min/1440r 。 主傳動方案的擬定 擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機構(gòu)以及組成、安排不同特點的變速型式、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min/30min rn ??? m in/1320m ax rn ? KWN ? 關(guān)系。因此，確定變速方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟等多方面統(tǒng)一考慮。 變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型式； 變速箱上既可用多速電機，也可用交換齒輪、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)計中，我們采用集中變速型式的主軸變速箱。 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實際的方案，就并非十分有效?？紤]到課程設(shè)計題目的機床級數(shù)和變速范圍都不會太多、太大，一般均可用串聯(lián)式傳動就能獲得連續(xù)不重復(fù)的轉(zhuǎn)速數(shù)列。因此，對結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)作必要的分析，還是需要的。 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 ?Z 、 ?Z 、??個傳動副。即 ??321 ZZZZ ? 傳動副中由于結(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： baZ 32 ?? ，可以有多種方案。 12 級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組方案，可以安排成： 322 ?? ，或 223 ?? 傳動式的擬定 12 級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，選擇傳動組安排方式時，考慮到機床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。 在 I 軸如果安置換向摩擦離合器時，為減少軸向尺寸，第一傳動組的傳動副數(shù)不能多，以 2為宜。 主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個傳動組的傳動副常選用 2。所以傳動式為23212 ??? ,但這樣就有轉(zhuǎn)速重復(fù)，且我們這次課設(shè) I 軸沒有換向摩擦離合器，我們直接用電機正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)換向，這樣 I 軸就可以有3個傳動副。 綜上所訴最終取 22312 ??? 。 結(jié)構(gòu)式的擬定 對于 22312 ??? 傳動式，有 6種結(jié)構(gòu)式和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)，分別為：631 22312 ??? 612 22312 ??? 214 22312 ??? 361 22312 ??? 162 22312 ??? 124 22312 ??? 1）設(shè)計車床主變速傳動系時，為避免從動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，在降速變速中，一般限制限制最小變速比41min ?u ；為避免擴大傳動誤差，減少震動噪聲，在升速時一般限制最大轉(zhuǎn)速比 2max?u 。斜齒圓柱齒輪傳動較平穩(wěn)，可取 ?u 。 因此在主變速鏈任一變速組的最大變速范圍應(yīng)該為? ? )10~8()~2(m i nm a xm a x ??? uuR 在設(shè)計時必須保證中間變速軸的變速范圍最小。 2）基本組和擴大組的排列順序。選擇中間傳動軸變速范圍最小的方案。因為如果各方案同一傳動軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動件的尺寸也就可以小些。如果沒別的要求，則應(yīng)盡量使擴大順序和傳動順序一致，所以取結(jié)構(gòu)式為 631 22312 ??? 631 22312 ??? 轉(zhuǎn)速圖的擬定 齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)擬定的轉(zhuǎn)速圖上各傳動件的傳動比，用計算法或查表法就可以確定齒輪的齒數(shù)。后者更為簡便。根據(jù)要求的傳動比 u ，和初步定出的齒輪副齒數(shù)和 zS ，查表即可求出小齒輪齒數(shù)。 選取時應(yīng)注意： 1）不產(chǎn)生跟切，一般取 20~18min ?Z 2）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)相等時，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 4~3 個齒。 3)如果采用三聯(lián)滑移齒輪，則相鄰兩齒輪齒數(shù)差應(yīng)大于 4，防止各種碰撞與干涉。若小于 4，則適量磨齒，減小齒頂圓。 ?ai ，22 41..1 1?bi，33 1?ai查 i 為 ,2, 三行 當(dāng) ?ai時， ?zS ?? 7 7 7 7 7 80、 8 84?? 當(dāng)22 41..1 1?bi時， ?zS ?? 6 6 6 7 7 7 8 84?? 當(dāng)33 1?ai時， ?zS ?? 7 7 7 80、 8 84?? 從以上三行中可以挑出 84?zS 是共同適用的，則從表中查出小齒輪齒數(shù)分別為 3 2 22。 于是 49351?ai， 56282 ?ai，62223 ?ai （ 2）變速組 b ： ?bi ， 22 1?bi ，查 i 為 ， 2，二行 當(dāng) ?bi 時， ?zS ?? 7 7 7 7 7 80、 8 84?? 當(dāng)22 1?bi時， ?zS ?? 6 6 6 7 7 7 8 84?? 從以上三行中挑出 72?zS 是共同適用的，則從表中查出小齒輪齒數(shù)分別為 24。 于是 42301?bi， 48242 ?bi. （ 3）變速組 c ： 21 ?ci 42 41..1 1?ci ，查 i 為 2， 兩行 當(dāng) 21 ?ci 時， ?zS ?? 6 6 6 7 7 7 8 84?? 當(dāng)42 41..1 1?ci時， ?zS ?? 80、 8 8 8 8 8 90、 91?? 從以上兩行中挑出 81?zS 是共同適用的，則從表中查出小齒輪齒數(shù)分別為 2 16。 于是 54271?ci， 65162 ?ci。 主軸轉(zhuǎn)速系列的驗算