【正文】 （ 5）主軸變速操縱機構(gòu) 該機構(gòu)主要用來控制箱內(nèi)一根軸上的雙聯(lián)滑移齒輪和另一根軸上的三聯(lián)滑移齒輪。 選題依據(jù) 通過四年的大學學習，我對機械專業(yè)的知識有了不少的了解。 研究內(nèi)容及方法 研究內(nèi)容 根據(jù)任務書給定的設(shè)計參數(shù)確定傳動方案、傳動系統(tǒng)圖，確定各傳動齒輪的參數(shù)，傳動比等，同時要考慮到傳動效率等問題。 2 傳動方案及 傳動系統(tǒng) 圖的擬定 （ 1）確定極限轉(zhuǎn)速 已知主軸的最低轉(zhuǎn)速 10minn ? mm/s，最高轉(zhuǎn)速 max 1400n ? mm/s，轉(zhuǎn)速調(diào) 整 范圍為 m ax m in/ 14nR n n?? 21 （ 2）確定公比 選定主軸轉(zhuǎn)速數(shù)列的公比為φ＝ （ 3）求出主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) Z l g / l g 1 l g 1 4 / l g 1 . 1 2 1 2 4nZR ?? ? ? ? ? 22 （ 4）確定結(jié)構(gòu)式 24 2 3 2 2? ? ? ? （ 5）繪制轉(zhuǎn)速圖 電動機的選擇 一般車床若無特殊要求，多采用 Y系列封閉式三相異步電動機，根據(jù)原則條件選擇 Y132M4型 Y系列籠式三相異步電動機。在轉(zhuǎn)速圖上，先分配從電動機轉(zhuǎn)速到主軸最低轉(zhuǎn)速的總降速比，在串聯(lián)的雙軸傳動間畫上 ( 1) minU k k?? 。 （ 5）傳動路線的擬定 （ a） 主傳動系統(tǒng)傳動路線 運動由電動機經(jīng) V 帶傳至主軸箱中的軸 I，軸 I 上裝有雙向多片式摩擦離合器 1M ，它的作用是使主軸正傳、反轉(zhuǎn)或停止。軸 II 運動通過齒輪傳至軸 III。當 1M 處于中間位置時，主軸停止。 51502080582663505050208030505841223943385156166。 2301450r/min圖 CA6140 車床主傳動系統(tǒng)圖 （ b) 車削米制螺紋時傳動鏈的傳動路線 ? ?? ?191420143621333358 63 100 25 21332633 2558 100 75 362825 33282836283228VI I X X XI I I XI VXI????????????????????????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ????? ??????????????????????右 螺 紋主 軸左 螺 紋 28 3535 2818 3525 36 45 2828 1536 2535 4818 1545 48sXV XVI XVI I I M XI X????????????? ? ? ? ? ? ? ? ???????????????絲 杠 刀 架 （ c) 加工螺紋時的傳動路線表達式可歸納如下： ? ?? ?? ?? ?? ?5858 3350 3358 80 44 26 33 25508026 20 44 58 25 33202563 1003100 7564 100100 97VI I XV I V I V VI I I XIXI IXI I IX XI I????????? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?????? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ????????? ????????????????????????????????????正 常 螺 紋右 螺 紋主 軸左 螺 紋米 、 英 制 螺 紋模 數(shù) 、 徑 節(jié) 螺 紋? ?? ?334525 366 36 251 3625XI V i XVXVI iM XV XI ViacXI I I M XV MbdXVI I I M??? ? ? ? ???????????? ? ? ? ?????? ? ? ???????基倍基公 制 及 模 數(shù) 螺 紋合英 制 及 徑 節(jié) 螺 紋合 合合 XIX 3 主軸箱主要零件的設(shè)計及校核 主軸箱箱體尺寸的確定 箱體材料以中等強度的灰鑄鐵 HT150 及 HT200 為最廣泛 ,本設(shè)計選用材料為 (長寬高 ),按表 選取。 CA6140 主軸箱中共有 15 根軸，軸的定位要靠箱體上安裝空的位置來保證，因此，箱體上安裝空的位置的確定很重要。 圖 多片式摩擦離合器的示意圖 軸 I 上的一對齒輪的計算 （ 1）由于 CA6140 金屬切削機床主軸箱里的軸 I 轉(zhuǎn)速不是很高，運作時比較平穩(wěn)，所以初選軸 I 與軸 II 相嚙合的一對齒輪中，小齒輪的齒數(shù)為 1Z? 24，齒輪精度為 7 級，則與其相嚙合的大齒輪齒數(shù)為21 5124 28 .4 743Z Z i? ? ? ? ? 取2 29Z? （ a）試選載荷系數(shù) ? （ b）計算所傳遞的扭矩 1T 由《機械設(shè)計》得 51 10 PT n???（ ），且由以上計算可知： ? r/min， ? kw ∴ 55 51 9 5 . 5 1 0 9 5 . 5 1 0 7 . 2 0 . 8 3 3 2 1 08 2 5 . 2 1 7PT n? ? ? ?? ? ? ?(Nmm) （ c）查《機械設(shè)計》表 107，取得齒寬系數(shù) 1d? ? （ d）查《機械設(shè)計》表 106，得材料的彈性影響系數(shù) MP? （ e）查《機械設(shè)計》圖 1021d，得 lim1 600 MPa? ? , lim 2 500 M Pa? ? （ f）計算應力循環(huán)次數(shù)，參考《機械設(shè)計》式 1013 得： ? ? 9116 0 6 0 9 6 0 1 2 8 3 0 0 1 5 4 . 1 4 7 1 0hN n j L? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ ） 9 912 4 . 1 4 7 1 0 1 . 2 9 6 1 03 . 2 3 . 2NN ?? ? ? ? （ ） （ g）查《機械設(shè)計》圖 1019，取 1 ? ， 2 ? （ h）計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為 1%，安全系數(shù) S=1，由《機械設(shè)計》式 1012 得： ? ? 1 l im 11 0. 9 60 0 5401HNH K S?? ?? ? ? MPa （ ） ? ? 2 l im 22 0. 95 50 0 4751HNH K S?? ?? ? ? MPa （ ） (2)計算小齒輪分度圓直徑 1td ，由《機械設(shè)計》得 ? ?2131 12 .3 2 t EtdHKT Zudu?????? ? ? ? ????， （ ） 代入 ? ?H? 中較小的值 ∴ 253151 1 332 10 189 . 2 73. 559 7511 47543td??? ??? ? ? ? ?????(mm) （ ） (a)計算圓周速度 V： 由 《 機 械 設(shè) 計 》 得 ： 1160 10 00tdnV ?? ? （ ）代入已計算的數(shù)據(jù)得 3 .1 4 7 3 .5 5 9 7 8 2 5 .2 1 7 3 .1 7 6 86 0 1 0 0 0V ?????(m/s) (b）計算齒寬 b ： 由《機械設(shè)計》得： 1 1 7 3 . 5 5 9 7 7 3 . 5 5 9 7dtbd?? ? ? ? ?(mm) （ ） (c)計算齒寬與齒高之比 bh ： 由《機械設(shè)計》得：模數(shù) 11 dM Z? ? ? （ ） 齒高 2 . 2 5 2 . 2 5 3 . 0 6 5 6 . 8 6 9thM? ? ? ?(mm) ∴ ?? (d）計算載荷系數(shù)： 根據(jù) /V m s? ，齒輪精度為 7級，由《機械設(shè)計》圖 108 得 動載系數(shù) ? ，又直齒輪 1HFKK????，由《機械設(shè)計》表 102 得 使用系數(shù) ? ，由《機械設(shè)計》表 104，用插值法得 7 級精度的小齒輪相 對支承非對稱布置時， ? ? ，由 ? ，及 ? ? 查《機械設(shè)計》圖 1013得 ? ? 故載荷系數(shù) 1 . 2 5 1 . 0 5 1 1 . 4 2 4 1 . 8 6 9A v H HK K K K K??? ? ? ? ? ? ? ? ? (e）按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑： 由《機械設(shè)計》式 1010a 得：311ttKdd K?? （ ），代入已有數(shù)據(jù)得： 31 1 . 8 6 97 3 . 5 5 9 7 8 3 . 0 2 2 41 . 3d ? ? ?(mm) (f）計算模數(shù) m ： 11 Z? ? ? （ ） (3）按齒根彎曲強度設(shè)計： 由《機械設(shè)計》式 105 得，彎曲強度設(shè)計公式為 ? ?13 212 F a S adFYYKTm Z????? ???? （ ） （ a) 由《機械設(shè)計》圖 1020c 查得 彎曲強度極限 1 500FE MPa? ? ， 2 420FE M P a? ? （ b)由《機械設(shè)計》圖 1018,取彎曲疲勞壽命系數(shù) 1 ? ， 2 ? （ c)計算彎曲疲勞許用應力： 取彎曲疲勞安全系數(shù) ? ，由《機械設(shè)計》式 1012 得： ? ? 111 0. 85 50 0 N F EF K S?? ?? ? ?(MPa) （ ） ? ? 222 420 FEF K S?? ?? ? ?(MPa) （ ） （ d） 計算載荷系數(shù)： 1 .2 5 1 .0 5 1 1 .3 1 1 .7 1 9A v F FK K K K K??? ? ? ? ? ? ? ? ? （ ） （ e） 查取齒形系數(shù)： 由《機械設(shè)計》表 105 得齒形系數(shù) 1 ? ， 2 ? （ f） 查應力校正系數(shù)： 由《機械設(shè)計》表 105 得應力校正系數(shù) 1 ? ， 2 ? （ g） 計算大、小齒輪的 ? ?Fa SaFYY? ，并加以比較： ? ?1112 . 6 5 1 . 5 8 0 . 0 1 3 7 93 0 3 . 5 7F a S aFYY? ??? ? ?2222 . 5 3 1 . 6 2 0 . 0 1 4 5 2 5264F a S aFYY? ??? ∴ 比較得大齒輪的數(shù)據(jù)大 （ h) 設(shè)計計算 : 由彎曲強度設(shè)計公式為 ? ?13 212 F a S adFYYKTm Z????? ????（ ），代入數(shù)據(jù)得： 5322 1 . 7 1 9 0 . 8 3 3 2 1 0 0 . 0 1 4 5 1 . 9 3 21 2 4m ? ? ?? ? ??，整圓成 2m? ，查《實用機床設(shè)計手冊》可知， m 得取值從 開始，每隔 都有值可選，本人選擇 2m? 為軸 I 與軸 II 相嚙合的那對齒輪的模數(shù)。 圖 齒輪副示意圖 軸的校核 對于傳動軸，除重載軸外，一般無須進行強度校核，只進行剛度驗算。 齒輪的徑向 力 rP ： ( ) / c o s ( )rtP P t g N? ? ? ? ? ? （ ） 式中 α — 為齒輪的嚙合角，α＝ 20186。滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標準化，并由專業(yè)工廠大量生產(chǎn)制造及供應各種常用規(guī)格的軸承。當內(nèi)、外圈相對轉(zhuǎn)動時，滾動體即在內(nèi)、外圈的滾道間滾動。較小的純軸向載荷