【文章內(nèi)容簡介】 徑： 200mm； 主軸通孔直徑： 40mm； 主軸前錐孔： 莫式 6 號 ； 最大加工工件長度： 1000mm。 2．運動參數(shù) 以回轉(zhuǎn)為主運動的機床，主運動參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速 (r/min)與切削速度（ m/min)的關(guān)系是： ? ?m in//1 0 0 0 rdvn ?? 式中 n 轉(zhuǎn)速 (r/min)； V 切削速度 (m/min)； d 工件或刀具直徑 (mm)， Dd ? Dd ? 。 切削速度主要與刀具和工件的材料有關(guān)，常用的刀具材料有高速鋼和 合金鋼等，工件材料有鋼，鑄鐵以及銅鋁等有色金屬。 根據(jù) CA6140 的一般工作情況，確定主軸最高轉(zhuǎn)速 [11]由 采用 YT15 硬質(zhì)合金刀車削碳鋼工件獲得，主軸最低轉(zhuǎn)速 [11]由 采用 W16Cr4V 高速鋼刀車削鑄鐵件獲得。 m in/140 3m in100 0 m a xm a x rd vn ?? ? m in/ a xm in1000m in rd vn ?? ? 根據(jù) [11]表 71選擇 標準數(shù)列數(shù)值，選擇機床的最高轉(zhuǎn)速為 1400r/min，最低轉(zhuǎn)速為 。 公比 [9]? 取 ，轉(zhuǎn)速級數(shù) Z=12。當確定了最高和最低轉(zhuǎn)速后，就應(yīng)選取公比 ? ， 從使用性能方面考慮，公比 ? 最好選的小一些，以減少相對轉(zhuǎn)速損失，但公比越小級數(shù)就越多，將 使 機床的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，對于一般生產(chǎn)要求的普通機床，減少相對轉(zhuǎn) 速損失是主要的，所以公比 ? 取得較小。結(jié)合 CA6140 實際常用的公比，選取 公比 。?? 主運動鏈轉(zhuǎn)速圖的擬定 傳動組和傳動副數(shù)目得確定 實現(xiàn) 12級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副組合： 8 A． 12=3*4 B. 12=4*3 C. 12=3*2*2 D． 12=2*3*2 E. 12=2*2*3 以上方案中， A和 B方案可以省掉一根軸。缺點是 其中一個 傳動組內(nèi)有 4個傳動副。如果用一個四聯(lián)滑移 齒輪，則會增加軸向尺寸；如果采用 2個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機構(gòu)必須互鎖以防止 2 個滑移齒輪同時嚙合。所以一般不采用。 C、D、 E 方案根據(jù)“前多后少”原則比較：從電機到主軸，一般為降速傳動。接近電動機的零件轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也就較小。如果是傳動副較多的傳動組合在接近電動機處，則可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，就節(jié)省材料了。所以選擇 C方案： 12=3*2*2 。 結(jié)構(gòu)網(wǎng)各種方案的選擇 在上述的 C 方案 12=3*2*2 中，又因基本組和擴大順序排列的不同而出現(xiàn)不同的方案 ?？赡艿牧N方案，其結(jié)構(gòu) 式和結(jié)構(gòu)網(wǎng) 如圖 21 所示 ： =31*23*26 =32*21*26 =32*26*21 =31*26*23 =34*21*22 =34*22*21 圖 21 結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)方案 在降速傳動中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸增大，常限制最小傳動比41min ?i ；在升速時為防止產(chǎn)生過大的噪音和震動常限制最大轉(zhuǎn)速比 2max?i 。在主傳動鏈任一傳動組的最 大變速范圍 ? ? 10~8m inm a xm a x ?? iiR 。檢查傳動組的變速范圍時，只檢查最后一個擴大組， 即第二擴大組， 因為其他傳動組的變 速 范圍都比他小。根據(jù)式（ 21）應(yīng)為 ： 10~8m a xX )1( ??? ? RR nPnn ? (21) 方案 A、 B、 C、 E的第二擴大組 6222 R,2,6 ???? 則px 。 m a x6 2 RR ???? ，? ，是可行的。 方案 D和 F， m a x822 16342 RRpx ????? ?，，是不可行的。 在設(shè)計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小， 因為 如果 各方案同號傳動軸的最高轉(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。在可行的四種方案中， A的中間傳動軸變速范圍最小，故 A方案最好。 根據(jù)中間傳動軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如圖 22所 9 示： 圖 22 結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)圖 繪制轉(zhuǎn)速圖 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 [10]，根據(jù)選擇原則和使用條件選擇 Y132M4型 Y系列籠式三相異步電動機。 額定功率為 ，同步轉(zhuǎn)速為 1440r/min。 總降速傳動比 ： 140 a xm in ??? nni。 本次設(shè)計，結(jié)構(gòu)式共有三個傳動組，變速機構(gòu)共需 4軸，加上電動機軸一共5根軸。 由 i n/1400m i n/ m a x ???? ，， ?rnrn m i m ，確定各級轉(zhuǎn)速。 查表 71，得到 12 級的轉(zhuǎn)速值： 、 4 6 90、 12 180、 250、 35500、 7 1000、 1400 r/min。 在五根軸中，除去電動機軸，其余四軸按傳動順序依次設(shè)為軸Ⅰ、軸Ⅱ、軸Ⅲ、軸Ⅳ。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ之間的傳 動組分別設(shè)為 a、 b、 c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的轉(zhuǎn)速。 （ 1）確定軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速 在 傳動組 c中，它 的變速范圍為 ]10,8[ m a x66 ???? R? ， 根據(jù)結(jié) 式 ： 　41 141 ???ci 112 22 ???ci 確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一和可能： 12 180、 250、 35 500、 710r/min。 （ 2）確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速 傳動組 b的級比指數(shù)為 3，在傳動比極限值的范圍內(nèi)，軸Ⅱ轉(zhuǎn)速最高可為 500、7 1000r/min,最低可為 180、 250、 355r/，為了避免升速，又不致傳動比太小，可取 10 ???bi 112?bi 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為： 35 500、 710r/min。 (3)確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 對于軸Ⅰ，其級比指數(shù)為 1,可取 ： 21121 ???ai ???ai 113?ai 確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為 710r/min。由此也可確定加在電動機與主軸之 間的定傳動比211400710 ??i。由此繪制出轉(zhuǎn)速圖（電動機轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）如圖 23所示： 圖 23 轉(zhuǎn)速圖 齒輪齒數(shù)的確定 傳動比 i 采用的是標準公比的整數(shù)次方，齒數(shù)和 zS 以及小齒輪齒數(shù)查 [9]表81。 a 21121 ???ai ???ai 113?ai 21121 ???ai時： ?zS ?? 60、 6 6 6 7 7 78?? ???ai時： ?zS ?? 60、 6 6 6 6 70、 7 73?? 113?ai 時： ?zS ?? 60、 6 6 6 6 70、 7 7 76?? 可取 ?zS 72,則可從表中查出軸Ⅰ上小齒輪齒數(shù)分別為： 2 36。于是48/241 ?ai ， 42/302 ?ai ， 36/363 ?ai 。 可得軸Ⅱ上的齒輪齒數(shù)分別為： 4 4 36。 在此傳動組中，軸Ⅱ 上 將采用三聯(lián)滑移齒輪。當軸Ⅰ、Ⅱ上的齒數(shù)為 36/36的齒輪嚙合時，三聯(lián)滑移齒輪左移。齒數(shù)為 42 的齒輪將從軸Ⅰ的齒數(shù)為 24 的齒輪旁邊滑移過去。要使這兩個齒輪外圓不相碰，這兩個齒輪的齒頂圓半徑之和應(yīng) 11 等于或小于中心距。對于不變位的標準齒，三聯(lián)滑移齒輪的最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差，應(yīng)大于或 等于 4。此設(shè)計中， 4842=6。 b ???bi 112?bi 查 [9]表 81 ???bi時： ?zS ?? 6 7 7 7 7 80、 8 8 87?? 112?bi時： ?zS ?? 70、 7 7 7 7 80、 8 8 86?? 可取 84?zS ，于是可得軸Ⅱ上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為： 2 42 于是 62/221 ?ib ， 42/422 ?ib ，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為 6 42。 3. 傳動組 c 　　　41 141 ???ci 112 22 ???ci　　 查 [9]表 81 　　　41 141 ???ci 時： ?zS ?? 8 8 8 90、 9 95?? 112 22 ???ci 時： ?zS ?? 7 7 7 8 8 8 8 90?? 可取 ?zS 90。 4/11?ci 為降速傳動，取軸Ⅲ齒輪齒數(shù)為 18； 22?ci 為升速傳動，取軸Ⅳ齒輪齒數(shù)為 30。 于是得 72/181 ?ic , 30/602 ?ci 得軸Ⅲ兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為 18， 60；得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為 72， 30。 各傳動組齒數(shù)如下表 21所示 : 表 21 齒輪齒數(shù)表 變數(shù)組 第一變速組 a 第二變速組 b 第三變速組 c 齒數(shù)和 72 84 90 齒輪 z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9 z10 z11 z12 z13 z14 齒數(shù) 24 48 30 42 36 36 22 64 42 42 18 72 60 30 繪制傳動系統(tǒng)圖 根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機等已知條件，可畫出系統(tǒng)圖，如圖 24所示。 12 24 傳動系統(tǒng)圖 確定各軸轉(zhuǎn)速 確定主軸計算轉(zhuǎn)速 主軸的計算轉(zhuǎn)速 [9]為 ： min/ .5nn 131213zm in ???? ???IV 各傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 軸Ⅲ可從主軸 90r/min 按 72/18 的傳動副找上去，軸Ⅲ的計算轉(zhuǎn)速 為：125r/min；軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速為 355r/min；軸Ⅰ的計算轉(zhuǎn)速為 710r/min。 各齒輪的計算轉(zhuǎn)速 傳動組 c 中， 18/72 只需計算 z = 18 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為 355r/min； 60/30只需計算 z = 30 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為 250r/min；傳動組 b計算 z = 22 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為 355r/min；傳動組 a 應(yīng)計算 z = 24 的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為 710r/min。 驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差 主軸各級實際轉(zhuǎn)速值用式 (22)[9] 3213212139。 2561261400 iiiiiiddnn E ??? (22) i i i3 分別為第一、第二、第三變速組齒輪傳動比 ， En 為電動機轉(zhuǎn)速 。 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實際轉(zhuǎn)速與標準轉(zhuǎn)速相對誤差的絕對值表示： %)%1(1039。 ?????? ?n nn 13 式中 39。n — 主軸實際轉(zhuǎn)速（ r/min） n — 主軸標準轉(zhuǎn)速（ r/min） ? — 公比 計算得出 轉(zhuǎn)速誤差 ， 如表 22所示 ： 表 22 轉(zhuǎn)速誤差表 主軸轉(zhuǎn)速 n1 n2 n3 n4 n5 n6 標準轉(zhuǎn)速 45 63 90 125 180 實際轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤差 % 主軸轉(zhuǎn)速 n7 n8 n9 n10 n11 n12 標準轉(zhuǎn)速 250 355 500 710 1000 1400 實際轉(zhuǎn)速 690 1380 轉(zhuǎn)速誤差 % 由上表可知 轉(zhuǎn)速誤差在允許范圍之內(nèi) ，所以設(shè)計 滿足使用要求。 第 3 章 傳動原件設(shè)計 傳動原件主要包括 V帶的選取，齒輪的設(shè)計和各軸最小直徑的計 算。 帶傳動設(shè)計 電動機轉(zhuǎn)速 n=1440r/min,傳遞功率 P=,傳動比 i=，兩班制， 一天運轉(zhuǎn) 16個 小時，工作年數(shù) 10年。 查 [8]表 66，取工礦系數(shù) ? ，則設(shè)計功率 ： 2 5 K Aca ???? V 帶類型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計算功率，查 [8]圖 610，選 B型帶。 查 [8]表 67和圖 610 選取小帶輪基準直徑 : mmidmmd 21 ?????? ， 取 mmd 2652 ? 。 驗算帶速 :一般應(yīng)使帶速在 5～ 25m/s 的范圍內(nèi)。 100060 11?? ndv ? 式 中 1n 小帶輪轉(zhuǎn)速（ r/min） 1d 小帶輪直徑 (mm) ]25,5[/ ??? ??? smv 14 故設(shè)計的 V帶滿足要求。 和帶的基準長度 設(shè)中心距為 a0,中心距過大引起帶的顫動，過小則單位時間內(nèi)帶的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)過多，疲勞壽命降低，按下式（ 31）初定中心距 : )(2)( 2121 ddadd ???? （ 31） 于是 ?? a ,初取中心距為 mma 4000 ? 。 帶長 ： mmL )130265()265130( 2 ????????? 查表取 相近的基準長度 : mmLd 1400? 。 帶傳動實際中心距 : mmLLaa d 00 ???? 安裝時需要最小中心距：