【正文】 2001000908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)的確定。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。 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：Z=8，根據(jù)①傳動(dòng)副前多后少②傳動(dòng)線前密后疏③降速前緩后急的三原則，可確定結(jié)構(gòu)方案為：，但考慮到所設(shè)計(jì)機(jī)床的實(shí)際情況，采用雙速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，雙速電動(dòng)機(jī)是動(dòng)力源，必須為第一變速組（電變速組）；但級(jí)比是2，除可為混合公比傳動(dòng)系統(tǒng)的變型基本組外，不可能是常規(guī)傳動(dòng)系統(tǒng)的基本組，只能作為第一擴(kuò)大組。 傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍：在降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使進(jìn)徑向尺寸過(guò)大，常限制最小傳動(dòng)比，1/4，升速傳動(dòng)時(shí)，為防止產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和噪音，常限制最大傳動(dòng)比，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取，故變速組的最大變速范圍為/≤8～10。⑴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。⑶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。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。根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》,查表39各種常用變速比的使用齒數(shù)。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(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。在正式畫圖前應(yīng)該先畫草圖。 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。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。車螺紋時(shí)，換向頻率較高。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。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素：一、 是固定齒輪還是滑移齒輪；二、 移動(dòng)滑移齒輪的方法；三、 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)。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。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。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?；讫X輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。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。 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。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芯線間的平行度等裝配及加工誤差也會(huì)引起上述問(wèn)題?；ㄦI軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。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。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。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。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(lái)達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。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。2） 軸承的間隙是否需要調(diào)整。 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。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)。選擇適當(dāng)?shù)闹慰缇啵话阃扑]?。?=2～，跨距小時(shí)，軸承變形對(duì)軸端變形的影響大。 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E越大，主軸的剛度也越高，由于鋼材的E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。螺紋表面一般不淬火；淬火部位的空刀槽不能過(guò)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R,可避免滲氮層穿透剝落。是一種新型軸承，在近年生產(chǎn)的機(jī)床上廣泛采用。推力球軸承。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。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。③ 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。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)濟(jì)性。1） 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。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)圈向大端軸向移動(dòng)時(shí)，由于1：12的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。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。 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。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。 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。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。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。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)。故根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式（821） () 式中P電動(dòng)機(jī)額定功率， 工作情況系數(shù) 因此根據(jù)、由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 圖811普通V帶輪型圖選用B型。 因本設(shè)計(jì)的i=1(極大帶輪和小帶輪的直徑相同，等速傳遞)，故=180mm。(8)確定三角帶根數(shù)根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（826）得 () 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表84d由 i=1和得= 0KW 查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表85，=1；查表《機(jī)械設(shè)計(jì)》表82，長(zhǎng)度系數(shù)= 所以取Z=4根。⑵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（《機(jī)械制圖》圖814a）、腹板式（《機(jī)械制圖》圖814b）、孔板式（《機(jī)械制圖》圖814c）、橢圓輪輻式（《機(jī)械制圖》圖814d）。⑶V帶輪的論槽V帶輪的輪槽與所選的V帶型號(hào)相對(duì)應(yīng)，見(jiàn)《機(jī)械制圖》表810. V帶輪的輪槽與所選的V帶型號(hào) 槽型 與相對(duì)應(yīng)得B—— V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。 輪槽工作表面的粗糙度為。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。根據(jù) () () 式中：—危險(xiǎn)截面處軸的直徑，mm—該軸傳遞的額定扭矩，N/mm—該軸傳遞的功率，—該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，r/min—該軸每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角，一般式中：——由電機(jī)到該傳動(dòng)件各傳動(dòng)副的傳動(dòng)效率由 : 當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d值應(yīng)相應(yīng)增大4～5%。I軸和Ⅱ軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸。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《機(jī)械設(shè)計(jì)》表108齒輪精度選用7級(jí)精度，再由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表101選擇小齒輪材料為40C(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS：根據(jù)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表717；有公式：①齒面接觸疲勞強(qiáng)度： () ②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： () ⑴a變速組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)36的齒輪。=650MPa， ∴ 根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》 。軸Ⅰ上主動(dòng)輪齒輪的直徑： 軸Ⅱ上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為： ⑵b變速組：確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù)25的齒輪。=650MPa，∴ ∴ 根據(jù)《畫法幾何及機(jī)械制圖》表104將齒輪模數(shù)圓整為3mm 。∵所以 于是變速組b的齒輪模數(shù)取m = 3mm，b = 30mm。 在驗(yàn)算算速箱中的齒輪應(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。⑷確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表104，得非對(duì)稱齒向載荷分配系數(shù)； , 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖1013得⑸確定齒間載荷分配系數(shù): 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表102查的使用， 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表103查得齒間載荷分配系數(shù)⑹確定載荷系數(shù): ⑺ 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105 齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù)；⑻計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖1020(c)查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 由于軸Ⅱ是傳動(dòng)軸當(dāng)中承載最重的軸，故選其作為剛度驗(yàn)算的傳動(dòng)軸。Ⅱ軸 6306310。應(yīng)滿足：式中： ——額定壽命，h——工作期限，h的確定機(jī)床大修期為8年，每年工作300天，按每天2班制，每班8小時(shí)，則總時(shí)數(shù)為：831028=38000h，實(shí)際機(jī)動(dòng)時(shí)間為10～50%。其中，零件建模應(yīng)用了拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁 特征、高級(jí)