【正文】 齒輪必須有較高的硬度及好的耐磨性，齒面具有高的疲勞強(qiáng)度，齒輪心部要有足夠的強(qiáng)度和韌度．即要求齒輪必須有較好的綜合力學(xué)性能。齒輪傳動(dòng)具 有工作可靠，使用壽命長，瞬時(shí)傳動(dòng)比為常數(shù)，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，功率和速度使用范圍廣等特點(diǎn)，在各種機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。 普通車床 床頭箱 是改變進(jìn)給量用的，依靠箱內(nèi)的滑移齒輪機(jī)構(gòu)或者塔倫機(jī)構(gòu)來變換所需要的進(jìn)給量。本設(shè)計(jì)利用價(jià)值工程原理從結(jié)構(gòu)，材料和工藝等方面對(duì)車床的 床頭箱 進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。因此利用價(jià)值工程作為依據(jù)，合理的確定普通 床頭箱 的結(jié)構(gòu)并選擇合適的零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。問題是如何挖掘潛力，改進(jìn)性能，提高其競爭能力。雖然數(shù)控機(jī)床正在飛速發(fā)展，然而，普通機(jī)床由于其具有價(jià)廉、質(zhì)優(yōu)、萬能而可靠的優(yōu)越性，在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)不可能被完全取代，還要與數(shù)控機(jī)床并駕齊驅(qū)。確定價(jià)值工程的對(duì)象，一般我們選擇對(duì)產(chǎn)品影響較大的零部件、設(shè)計(jì)年代已久或結(jié)構(gòu)復(fù)雜需要改進(jìn)或簡化結(jié)構(gòu)的零部件、體積較大或材料利用率低的零部件、設(shè)計(jì)中間問題較多和改進(jìn)潛力大的部件。問題是如何挖掘潛力，改進(jìn)性能，提高其競爭能力。因此利用價(jià)值工程作為依據(jù)，合理的確定普通 床頭箱 的結(jié)構(gòu)并選擇合適的零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 床頭箱 其動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)多采用齒輪傳動(dòng)。齒輪在工作過程中，由于輪齒受到外力的作用，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，出現(xiàn)疲勞、磨損以及斷裂。而要使車床噪聲達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求， 就應(yīng)對(duì)產(chǎn)生主要噪聲源的齒輪進(jìn)行剖析研究。 要求。 中國 車床 變速總成產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 。 7 第二章 機(jī)械運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) （ 1） 根據(jù) 條件 Nmax=2021rpm， Nmin=45rpm，轉(zhuǎn)速公比 φ= .則 變速范圍Rn=Nmax/Nmin= （ 2）根據(jù)公式確定 Z=lgRn/lgφ+1==12 確定結(jié)構(gòu)式 由于結(jié)構(gòu)上的限制，變速組中的傳 動(dòng)副數(shù)目通常選用 2 或 3為宜，故其結(jié)構(gòu)式為： Z=2^（ n） *3^（ m） .對(duì)于 12級(jí)傳動(dòng)，其結(jié)構(gòu)式可為以下三種形式： 12=3*2*2； 12=2*3*2； 12=2*2*3； 在電動(dòng)機(jī)功率一定的情況下，所需傳遞的轉(zhuǎn)矩越小，傳動(dòng)件和傳動(dòng)軸的集合尺寸就越小。該圖即為 傳動(dòng)系 圖?？紤]到傳動(dòng)順序中有前多后少原則，擴(kuò)大順序應(yīng)采用 前小后大的原則，即所謂的前密后疏原則 。該傳動(dòng)形式反映了傳動(dòng)順序和擴(kuò)大順序，且表示傳動(dòng)方向和擴(kuò)大順序一致。所以，在一個(gè)變速組中， 變速范圍要小于等于 8，對(duì)應(yīng)本次設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)速圖中，一個(gè)軸上的傳動(dòng)副間最大不能相差 6格。 圖 23 床頭箱 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖 如圖 3所示， CM6132 型普通車床采用分離式傳動(dòng)，即變速箱和主軸箱分離。圖中軸號(hào)的順序?qū)?yīng)傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖 23. 圖 24 轉(zhuǎn)速 圖 由于最高轉(zhuǎn)速 Nmax=2021rpm，且 CG6125 機(jī)床功率一般為 。因此，應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)軸直徑等適當(dāng)選取。 （ 2）確定計(jì)算功率 Pca 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 87 查得工作情況系數(shù) KA= 故 P ca=KAP=179。 計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑， 取彈性滑動(dòng)率ε = 得 dd2=idd1（ 1? ） =1400/80 179。 ,由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 85 得包角系數(shù) ?K =；根據(jù)Ld=1400mm，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 82得帶長修正系數(shù) KL=，于是 Pr=（ P0+Δ P0）179。 179。 中間傳動(dòng)軸的 計(jì) 算 根 據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般機(jī)床每根軸的當(dāng)量直徑 d 與其傳遞的功率 P， 計(jì)算轉(zhuǎn)速 Nj，以及允許的扭轉(zhuǎn)角 [Ф]有如下經(jīng)驗(yàn)公式： d=11sqrt(sqrt(P/Nj[Ф])) 對(duì)于花鍵軸，軸內(nèi)徑一般要比 d 小 7%。根據(jù)轉(zhuǎn)速圖圖 24，即可確定各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速見下表。 表 34 機(jī)械傳動(dòng)效率 變速箱圓柱齒輪傳動(dòng)選取 8 級(jí)精度， 主軸精度不高，選擇 7 級(jí)精度 。 由參考資料查得，主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速是第一個(gè)三 分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)轉(zhuǎn)速， 齒輪模數(shù)計(jì)算 齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì)處理按接觸疲勞強(qiáng)度或者彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，因此先進(jìn)行估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)，一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，一個(gè)主軸變速箱中的齒輪采用 1~2 個(gè)模數(shù)，傳動(dòng)功率的齒數(shù)模數(shù)一般不小于 2mm。 4） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。（ 15179。 109 N2=179。 ? ? mmZuuTKd HEdtt 44561 3 243211 ???????????????????? ?? 圓周速度 smndv t / 80044100060 11 ?? ????? ?? 齒寬系數(shù) mmdb t 4411 ?? ? 7） 計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h。 計(jì)算疲勞彎曲許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=，則 ? ? ? ? MP aSKMP aSK FEFNFFEFNF 。 由以上結(jié)論，按齒輪齒根彎曲疲勞彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算第二變速組和第三變速組中的齒輪模數(shù)。 1179。 8） =179。 大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限 MPaFE 3802 ?? ，并查取彎 曲疲勞壽命, 21 ?? FNFN KK 。01 2 221 11 ?? F SaFaF SaFa YYYY ?? 模數(shù) ? ? mmYYzKTmFSaFad 3 2 43 211 ??? ????????????? ?? 第三變速組：相同模數(shù)承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪為 Z11。（ 15179。 108 N2=179。 4）計(jì)算疲勞彎曲許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=，則 載荷系數(shù) K約為 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105 查得齒形系數(shù) YFa1=,YFa2=。 3=18~30mm 第三變速組齒寬 BIII=（ 6~10）179。 圖 1018 查得 ?NK ,S = aF ][ ???? 374][ ???SaFa FYY ? ， 120 ?????bmKF t 故合適。 圖 1018查得 ?NK ,S = aF ][ ???? 374][ ???SaFa FYY ? ， ?????bmKF t 故合適。 （ 2）主軸的驗(yàn)算 ： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ,齒輪傳遞扭距和力為 主軸轉(zhuǎn)距 nPT / 6?? ， 齒輪受的切向力 dTFt /2? 齒輪 受的 徑向力 ?tantn FF ? Ⅳ 軸傳遞給主軸的功率為 P= 由《材料力學(xué)》 84 頁 空心軸抗扭截面系數(shù)為 )1(16 43 ?? ?? DW ,其中 Dd?? 經(jīng)過 1314 齒輪傳遞時(shí)受力分析 大齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為 180r/min,則 主軸轉(zhuǎn)距 mmNnPT ???????? 566 齒輪受的切向力 NdTF t 1 2 5 52 2 0/????? 齒輪 受的 徑向力 NFF t 45720tan1255tan 0r ???? ? 查機(jī)械工程及自動(dòng)化簡明設(shè)計(jì)手冊(cè) P400， Fc與 Ff、 Fp之間有 一定關(guān)系，取 Fp=，F(xiàn)f=。 m 25 Mp=（ 2/3） Fpl 件 =2/3179。 m Mf=（ 1/2） Ffl 件 =1/2179。 m MpMf== N178。 各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇 主軸 前支承： NN3020K。中支承： NN3009。所有滑移齒輪與傳動(dòng)軸間均采用花鍵聯(lián)接。 軸承的選擇 （ 1）主軸前軸承有兩種常用的類型： 雙列短圓柱滾子軸承。具有承載能力大，允許極限轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。承受軸向力的能力最高，但允許的極限轉(zhuǎn)速低，容易發(fā)熱。三支撐結(jié)構(gòu)要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度，否則溫升和空載功率增大，效果不一定好。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承，影響著溫升后軸的伸長方向以及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的實(shí)際要求確定。 （ 3）軸承的精度和配合 主軸軸承精度要求比一般傳動(dòng)軸高。 軸承與軸和軸承與箱體孔之間，一般都采用過渡配合。把軸承調(diào)到合適的負(fù)間隙，形成一定的預(yù)負(fù)載，回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高，壽命、噪聲和抗振性也有改善。 30 其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問題。 為了方便安裝， Ⅰ 軸上傳動(dòng)件的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔直徑，均采用深溝球軸承。前支承采用雙列圓柱滾子軸承，后支承采用角接觸球軸承和單向推力球軸承。 密封裝置設(shè)計(jì) 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，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 V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? 31 主軸換向與制動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 本機(jī)床是適用于機(jī)械加工車間和維修車間的普通車床。 離合器的操縱可以通過手動(dòng)杠桿、液壓、氣動(dòng)或電磁的吸力等方式進(jìn)行。制動(dòng)帶是一條剛帶，內(nèi)側(cè)有一層酚醛石棉以增加摩擦。當(dāng)離合器脫開時(shí)，齒條處于中間位置，將制動(dòng)帶拉緊。 當(dāng)后支承采 用推力軸承時(shí)，推力軸承承受著前向后的軸向力，推力軸承緊靠在孔的內(nèi)端面，所以，內(nèi)端面需要加工，端面和孔有較高的垂直度要求，否則將影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。各種牌號(hào)鋼材的彈性模量基本一樣，對(duì)剛度影響不大。其他部 分處理后，調(diào)整硬度為 HB220～ 最后要感謝老師百忙之中耐心的教導(dǎo)，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度深深的影響著我，老師在教學(xué)過程中表現(xiàn)的拼搏精神和無限的激情，也激勵(lì)著我在未來路上要勇往直前。在此對(duì) 老師表示衷心的感謝 。 34 參考文獻(xiàn) [1]機(jī)械產(chǎn)品目錄編委會(huì) .機(jī)械產(chǎn)品目錄 ,北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [2]朱龍根 .機(jī)械設(shè)計(jì) ,北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [3]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) .機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本減速器和變速器 ,北京 .機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [4]朱龍根 .簡明機(jī)械零件設(shè) 計(jì)手冊(cè) ,北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [5]王鎮(zhèn) , 沈際春 .雙聯(lián)內(nèi)錐齒輪和圓柱齒輪傳動(dòng)研究 .,陜西工學(xué)院學(xué)報(bào) ,2021,30(1):4043 [6]盧立軍， 大中型 車床床頭箱 綜合性能試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) ,北京機(jī)械化工業(yè)研究所 , 10090134（ 2021） 07007403 [7]秦松祥 ,趙軍華 ,胡亞明 . 淺析 車床床頭箱 同步環(huán)精鍛技術(shù) ,西安交通大學(xué) ,2021 [8]吳劉林 ,劉訊才 , 3311E礦用 車床床頭箱 故障因素和預(yù)防措施 ,貴州大學(xué) ,2021 [9]J M Huang, K M Liew , C H Wong, S Rajendran, M J Tan, A Q Liu. 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