【文章內(nèi)容簡介】 組的變速范圍及極限傳動比 傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍：在降速傳動時，為防止被動齒輪的直徑過大而使進徑向尺寸過大，常限制最小傳動比， 1/4，升速min?傳動時，為防止產(chǎn)生過大的振動和噪音，常限制最大傳動比 ，斜齒輪比2ax?較平穩(wěn)，可取 ，故變速組的最大變速范圍為 / ≤8～10。?i ?Riin 主軸的變速范圍應等于主變速傳動系中各個變速組變速范圍的乘積，即： inR?210? 檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時，只需檢查最后一個擴大組。因為其他變速組的變速范圍都比最后擴大組的小，只要最后擴大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會超過極限值。 其中， ， ??132???PXR???X2?P∴ ，符合要求)0~8(?安徽建筑大學畢業(yè)設計論文第 12 頁 共 53 頁 確定各軸的轉(zhuǎn)速 ?分配總降速變速比總降速變速比 ??d 又電動機轉(zhuǎn)速 不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標準，因而增加一定比變速副。i0rd ②確定變速軸軸數(shù)變速軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比變速副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 ③在五根軸中，除去電動機軸，其余四軸按變速順序依次設為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（主軸） 。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的變速組分別設為a、b、c?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速。⑴先來確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速變速組 c 的變速范圍為 ，結(jié)合結(jié)構(gòu)式 ]10,8[??R?Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：5790、111180、22280、355。⑵確定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速 變速組 b 的級比指數(shù)為 3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致變速比太小，可取 2131??bibi 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為：22280、355。⑶定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 對于軸Ⅰ，其級比指數(shù)為 1,可?。? = = = = =1ai2?? 確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為 355，電動機于軸Ⅰ的定變傳動比為 970/355=安徽建筑大學畢業(yè)設計論文第 13 頁 共 53 頁 繪制轉(zhuǎn)速圖 圖 轉(zhuǎn)速圖 確定各變速組變速副齒數(shù)確定齒輪齒數(shù)的原則和要求： ①齒輪的齒數(shù)和 不應過大；齒輪的齒數(shù)和 過大會加大兩軸之間的中心zszs距，使機床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦 ≤100～ ②最小齒輪的齒數(shù)要盡可能少；但同時要考慮：※最小齒輪不產(chǎn)生根切，機床變速箱中標準直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù)≥18；minz※受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪最小齒數(shù)應大于 18～20；安徽建筑大學畢業(yè)設計論文第 14 頁 共 53 頁※齒輪齒數(shù)應符合轉(zhuǎn)速圖上傳動比的要求：實際傳動比（齒數(shù)之比）與理論傳動比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動比）之間又誤差，但不能過大，確定齒輪數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應超過 10%（ 1）%，即 %??）（理 實理 10n?????要求的主軸轉(zhuǎn)速；理n齒輪傳動實現(xiàn)的主軸轉(zhuǎn)速；實齒輪齒數(shù)的確定，當各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設計手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標準公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和 及zS小齒輪的齒數(shù)可以從《機械制造裝備設計》表 39 中選取。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應大于 18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時，應檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應大于或等于 4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。 根據(jù)《機械制造裝備設計》 ,查表 39 各種常用變速比的使用齒數(shù)。94P⑴變速組 a: =1 =1/ =1/ =1/21ia2i?3ia※確定最小齒輪的齒數(shù) 及最小齒數(shù)和minzminzs 該變速組內(nèi)的最小齒輪必在 i=1/2 的齒輪副中，根據(jù)結(jié)構(gòu)條件，假設最小齒數(shù)為 =22 時，查表得到 =72。minzinzs※找出可能采用的齒數(shù)和諸數(shù)值 =1 =……60、6666……1auz = =……66666……2s =2 =……60、66672……3az 在具體結(jié)構(gòu)允許下，選用較小的 為宜，現(xiàn)確定 =66，szs 確定各齒數(shù)副的齒數(shù) i=2，找出 =22， = =6622=44；1z39。1z1 i=，找出 =29， = =6629=37；239。2s2 i=1 ，找出 =33， = =6633=33；3z39。3z安徽建筑大學畢業(yè)設計論文第 15 頁 共 53 頁⑵變速組 b 的齒數(shù)確定： =1 =1/ =1/2 =1/41i2ib3?3ib故變速組中最小齒輪必在 1/ 的齒輪副中，假設最小齒數(shù)為 =22，minz=84，minzs同上，取 =84，查得 =42， = =8442=42zs1z39。zs1=28， = =8428=56239。22=17， = =8417=67339。3z⑶變速組 c 齒數(shù)確定同上取 =90，查得 =30， = =9030=60zs1z39。zs1=18， = =9018=72239。22 繪制變速系統(tǒng)圖變速系統(tǒng) 圖 安徽建筑大學畢業(yè)設計論文第 16 頁 共 53 頁 結(jié)構(gòu)設計的內(nèi)容、技術要求和方案設計主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動件（傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等） 、主軸組件、操縱機構(gòu)、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設計與布置，用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。主軸變速箱是機床的重要部件。設計時除考慮一般機械傳動的有關要求外，著重考慮以下幾個方面的問題：精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動效率要求，主軸前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠原則，遵循標準化和通用化的原則。主軸變速箱結(jié)構(gòu)設計時整個機床設計的重點，由于結(jié)構(gòu)復雜，設計中不可避免要經(jīng)過反復思考和多次修改。在正式畫圖前應該先畫草圖。目的是：1） 布置傳動件及選擇結(jié)構(gòu)方案。2） 檢驗傳動設計的結(jié)果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況，以便及時改正。3） 確定傳動軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對位置，以確定各軸的受力點和受力方向，為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。 展開圖及其布置展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序，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平面上。Ⅰ軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案，一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。齒輪的直徑受到離合器內(nèi)徑的約束，齒根圓的直徑必須大于離合器的外徑，否則齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。另一種布置方案是離合器的左右部分分別裝在同軸線的軸上，左邊部分接通，得到一級反向轉(zhuǎn)動，右邊接通得到三級正向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第二種方案，通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結(jié)構(gòu)。總布置時需要考慮制動器的位置。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動扭矩太大，使制動器尺寸增大。齒輪在軸上布置很重要，關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。 I 軸（輸入軸）的設計將運動帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié)構(gòu)上應注意加強軸的剛度或使軸部受帶輪的拉力（采用卸荷裝置） 。Ⅰ軸上裝有摩擦離合器，由于組成離合器的零件很多，裝配很不方便，一般都是在箱外組裝好Ⅰ軸在整體裝入箱內(nèi)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上，通過法蘭盤將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時退刀。車螺紋時，換向頻率較高。實現(xiàn)安徽建筑大學畢業(yè)設計論文第 17 頁 共 53 頁正反轉(zhuǎn)的變換方案很多，我們采用正反向離合器。正反向的轉(zhuǎn)換在不停車的狀態(tài)下進行，常采用片式摩擦離合器。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。在確定軸向尺寸時，摩擦片不壓緊時，應留有 ～ 的間隙，間隙m應能調(diào)整。離合器及其壓緊裝置中有三點值得注意：1） 摩擦片的軸向定位：由兩個帶花鍵孔的圓盤實現(xiàn)。其中一個圓盤裝在花鍵上，另一個裝在花鍵軸上的一個環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過一個花鍵齒，和軸上的花鍵對正，然后用螺釘把錯開的兩個圓盤連接在一起。這樣就限制了軸向和周向的兩個自由度，起了定位作用。2） 摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動實現(xiàn)，在軸系上形成了彈性力的封閉系統(tǒng)，不增加軸承軸向復合。3） 結(jié)構(gòu)設計時應使加力環(huán)推動擺桿和鋼球的運動是不可逆的，即操縱力撤消后，有自鎖作用。Ⅰ軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當離合器接通時才和軸一起轉(zhuǎn)動。但脫開的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右） 。結(jié)構(gòu)設計時應考慮這點。齒輪與軸之間的軸承可以用滾動軸承也可以用滑動軸承?；瑒虞S承在一些性能和維修上不如滾動軸承，但它的徑向尺寸小。空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤滑。 齒輪塊設計齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說，作用在一個齒輪上的載荷是變化的。同時由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音，常成為變速箱的主要噪聲源，并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設計時，應充分考慮這些問題。齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關因素：1） 是固定齒輪還是滑移齒輪；2） 移動滑移齒輪的方法；3） 齒輪精度和加工方法；變速箱中齒輪用于傳遞動力和運動。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時，圓周速度越高，振動和噪聲越大，根據(jù)實際結(jié)果得知，圓周速度會增加一倍，噪聲約增大 6dB。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲的影響比運動誤差要大，所以這兩項精度應選高一級。為了控制噪聲，機床上主傳動齒輪都要選用較高的精度。大都是用 7—6—6，圓周速度很低的，才選 8—7—7。如果噪聲要求很嚴，或一些關鍵齒輪，就應選 6—5—5。當精度從 7—6—6 提高到 6—5—5 時，制造費用將顯著提高。不同精度等級的齒輪，要采用不同的加工方法，對結(jié)構(gòu)要求也有所不同。8 級精度齒輪，一般滾齒或插齒就可以達到。7 級精度齒輪，用較高精度滾齒機或插齒機可以達到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此，需要淬火的 7 級齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于 7，或者淬火后在衍齒。6 級精度的齒輪，用精密滾齒機可以達到。淬火齒輪，必須磨齒才能達到6 級。安徽建筑大學畢業(yè)設計論文第 18 頁 共 53 頁機床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。滑移齒輪進出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同，加工方法和畫法也不一樣，應予注意。選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機械加工時的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。齒輪磨齒時，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。有時為了縮短軸向尺寸，也有用組合齒輪的。要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應該可靠?；讫X輪在軸向位置由操縱機構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝配時最后調(diào)整確定。 傳動軸的設計 機床傳動軸，廣泛采用滾動軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應保證這些傳動件或機構(gòu)能正常工作。首先傳動軸應有足夠的強度、剛度。如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動、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引起上述問題。傳動軸可以是光軸也可以是花鍵軸。成批生產(chǎn)中，有專門加工花鍵的銑床和磨床，工藝上并無困難。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸，不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸?；ㄦI軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。軸的部分長度上的花鍵，在終端有一段不是全高，不能和花鍵空配合。這是加工時的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑 為 65～85 。刀Dm機床傳動軸常采用的滾動軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面，球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。而且滾錐軸承對軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。因此球軸承用的更多。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。所以有時在沒有軸向力時，也常采用這種軸承。選擇軸承的型號和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸，可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時加工幾個同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式：對于支撐跨距長的箱體孔，要從兩邊同時進行加工；支撐跨距比較短的，可以從一邊（叢大孔方面進刀）伸進鏜桿，同時加工各孔；對中間孔徑比兩端大的箱體，鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀，設計時應盡可能避免。既要滿足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來達到支撐孔直徑的安排要求。兩孔間的最小壁厚，不得小于 5～10 ，以免加工時孔變形。m花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個應小于花鍵的內(nèi)徑。一般傳動軸上軸承選用 級精度。G傳動軸必須在箱體內(nèi)保持準確位置，才能保證裝在軸上各傳動件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動，是否受軸向力，都必須有軸向定位。對受軸向力的軸，其軸向定位就更重要。回轉(zhuǎn)的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方安徽建筑大學畢業(yè)設計論文第 19 頁 共 53 頁