【文章內(nèi)容簡介】 變速元件構(gòu)成的變速箱來實(shí)現(xiàn)變速的，傳遞功率大，變速范圍大，傳動比準(zhǔn)確，工作可靠。但速度不能連續(xù)變化，且有速度損失，傳動不夠平穩(wěn)。 1）滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)：其優(yōu)點(diǎn)是變速范圍大，得到的轉(zhuǎn)速級數(shù)多；變速較 方便，可傳遞較大功率；非工作齒輪不嚙合，空載功率損失較少。其缺點(diǎn)是變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜；劃移齒輪多采用直齒圓柱齒輪，承載能力不如斜齒圓柱齒輪；傳動不夠平穩(wěn)；不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速。 2）交換齒輪變速機(jī)構(gòu)：其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，不需要操縱機(jī)構(gòu)；軸向尺寸小，變速箱結(jié)構(gòu)緊湊；主動齒輪與從動齒輪可以對調(diào)使用，齒輪數(shù)量少。其缺點(diǎn)是更換齒輪時費(fèi)力；裝于懸臂軸端，剛性差；備換齒輪容易散失等。因此，它適用于不需要經(jīng)常變速或變速時間長對生產(chǎn)率影響不大，但要求結(jié)構(gòu)簡單緊湊的機(jī)床。 3）多速電動機(jī)：其優(yōu)點(diǎn)是可簡化變速箱的機(jī)械結(jié)構(gòu)；在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速， 使用方便其缺點(diǎn)是多速電動機(jī)在高、低速時的輸出功率不同，設(shè)計中一般是按低速的小功率選定電動機(jī)，而使用高速時的大功率就不能完全發(fā)揮其能力；多速電動機(jī)的轉(zhuǎn)速級數(shù)越多，轉(zhuǎn)速越低，則體積越大，價格也越高；電氣控制也較復(fù)雜。 4）離合器變速機(jī)構(gòu)：齒輪式離合器和牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸?。粋鲃颖葴?zhǔn)確，工作中不打滑；能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩；但不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速。片式摩擦離合器可實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，接合平穩(wěn)，沖擊??；但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，摩擦片間存在相對滑動，發(fā)熱較大，并能引起噪聲。 對比以上兩種方案，故選擇直流電動機(jī)無級變速串聯(lián)齒輪有級 變速方式。 進(jìn)給系統(tǒng)的組成及選用 縱向和橫向進(jìn)給是兩套獨(dú)立的傳動鏈，他們由步進(jìn)電機(jī)，齒輪副，絲桿螺母副組成，它的傳動比應(yīng)滿足機(jī)床要求。為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小傳動效率改的滾珠絲桿螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動的剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒冊間隙的機(jī)構(gòu)采用滾動導(dǎo)軌可減少到貴賤的摩擦阻力，便于工作臺實(shí)現(xiàn)精確和微量的移動，切潤滑方便。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 圖 伺服系統(tǒng)總體方案框圖 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第三章 主變速箱總體設(shè)計 電機(jī)的選用 車刀的選擇 1） 加工材料 表 31 加工材料及參數(shù) 加工材料 刀具材料 加工形式 主切削刀（ FZC , FZFZFZ NYX , ) 結(jié)構(gòu)鋼及鑄鋼 高速鋼 外圓縱車橫車及鏜孔 1766 0 刀具材料的選擇：選擇 W6Mo5Cr4V2，硬度（ HRC） 65 抗彎強(qiáng)度 3800Pa 沖擊韌性 ?MJ 高溫 硬度（ HRC） 選用理由：雖然此刀具磨削性能稍差，但熱塑性好，適用于制造成形刀具及承受抗沖擊刀具，且在 o600 高溫時還有較高硬度。 2） 確定刀具的重要參數(shù) (查資料 [1]) 表 32 車削碳剛的切削速度 加工材料 硬度 高速鋼 V（米 /分） 硬質(zhì)合金剛 V（米 /分） 碳剛 175275 22 75 切深 t=3mm，走刀量 s=， vkkV 21? 當(dāng)取 So= 時， k1= 取 to=5 時， k2= vkkV 21? =? ? 75=? ?.13 3） 主切削力 FZ=cFZ .apxfz . f yfz .vnfz .kFZ 查文獻(xiàn) [1] kFZ=1? ? 1? ? ? 1= ? ?.23 前角為 13o，主偏角 45o ，刃傾角為 0 o ，刀尖圓弧半徑 2 FZ=1776? 5? ? 1? =4537N ? ?.33 其中 FZ所消耗的功率占總切削功率的 95%左右，所以只需要計算 FZ主切削力產(chǎn)生的功率即可。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 4）切削功率 Pm 60 5 3 760 10 33m ?????? CZ VFP ? ?.43 選擇電機(jī) 考慮到機(jī)床的傳動比效率 mE PP ?/m? ? ?.53 式中： 是機(jī)床的傳動效率m? ，一般取 ~，大值適用于新機(jī)床，小值適用于舊機(jī)床。 本次設(shè)計選用 .80?? KWPP mE ??? ? ? ?.63 參考文獻(xiàn) [2]，這里選用 Y132S4，額定功率 ，額定電壓 380W，最高轉(zhuǎn)速1440r/min，同步轉(zhuǎn)速 1500r/min. 圖 電動機(jī)圖 此機(jī)床為了減少相對速度的損失，所以公比 取得較小? 這里我們選用主軸的標(biāo)準(zhǔn)公比為 ????? ?RZ ? ?.73 這里選用 18 級傳動 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式 傳動組和傳動副的確定 18=3x6 18=6x3 18=3x3x2 18=3x2x3 18=2x3x3 在以上兩行方案中，第一行的方案雖然可以省掉一根軸，缺點(diǎn)是有一個傳動組內(nèi)由6個傳動副，如果做一個六聯(lián)滑移齒輪，會增加軸向尺寸，所以不采用。 第二行的三個方案的比較可以根據(jù)以下原則，從電動機(jī)到主軸，一 般為降速傳動，接近電機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也較小。如果是傳動副較多的傳動組放在接近電機(jī)處，則可使小尺寸零件多些，這就是‘前多后少’原則，從這角度出發(fā)。取 18=3X3X2 的方案較好。 結(jié)構(gòu)式的各種方案的選擇 在 18=3X3X2 中，又因基本組和擴(kuò)大組不同而又不同的方案，可能有的方案有： 18=31X33X29 18=31X36X23 18=33X31X29 18=36X31X23 18=36X32X21 18=32X36X21 在降速傳動中，防止輪齒直徑過大而使徑向尺 寸常限制最小傳動比 41imax?，在升速時防止產(chǎn)生過大噪音和震動限制最大轉(zhuǎn)速比 2imax? ，因此，主傳動鏈任一傳動組最大變速范圍 108 max ??R 。在設(shè)計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小。 在檢查傳動組的變速范圍時，只需檢查最后一個擴(kuò)大組，因?yàn)槠渌鼈鲃咏M的變速范圍都比其它小即： m a x1n nn RR PX ?? ）（? 經(jīng)驗(yàn)證，只有 18=31X33X29與 18=33X31X29這里選用變速組的擴(kuò)大順序與傳動順序一致，即 18=31X33X29。 確定各級的轉(zhuǎn)速 各級轉(zhuǎn)速可以直接從 [3]P77 表 36 查得： ,40,50,63,80,100,125,160,200， 250,315,400,500,630,800,1000,1250,1600. 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 繪制轉(zhuǎn)速圖 確定傳動軸的軸數(shù) 傳動軸數(shù) =變速組數(shù) +空比傳動副 +1=4 繪制轉(zhuǎn)速圖 先 按傳動軸數(shù)及主軸轉(zhuǎn)數(shù)級格距 ?lg 畫出網(wǎng)格，用以繪制轉(zhuǎn)速圖。所選定的結(jié)構(gòu)式共有三個傳動組，變速機(jī)構(gòu)共需 4軸。加上電動機(jī)軸共 5軸，故船速需 5 條豎線，主軸一共 18 級。電動機(jī)軸轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近，故需 18條橫線。注明各級轉(zhuǎn)速，電動機(jī)軸上注明。 現(xiàn)在從后向前推各根軸的轉(zhuǎn)速 411xmin ???U 2xmax ???U 8xxm ax ?? ? ，?R 由此可知傳動副 c： 61c 141i ?? 32c ?? 即軸Ⅲ六種轉(zhuǎn)速只有一種可能： 125,160,200,250,315,400,500,630,800r/min 然后決定軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速。傳動軸 b的級比指數(shù)為 3，在傳動比極限范圍內(nèi)，為了避免升速，又不使傳動比太小，可取 11i 331b ??? ? 11i 662b ??? ? 1 11i 003b ??? ? 軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速確定為 500,630,800r/min。 同理，對于軸Ⅰ可取 11i 111a ??? ? 222a 11i ?? ? 333a 11i ?? ? 這樣就確定了軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速為 1000r/min，電動機(jī)軸與軸Ⅰ之間為帶傳動，傳動比接近 21/1/2 ?? 。最后，在圖上補(bǔ)足各連線，就可以得到如下的轉(zhuǎn)速圖。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 圖 主變速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖 傳動圖如下： 圖 主變速系統(tǒng)傳動圖 帶輪直徑確定的方法，步驟 選擇三角皮帶輪 型號 一般機(jī)床上的都采用三角帶。根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率查圖即可確定型號（詳情見文獻(xiàn)武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 [4]41節(jié)）。但圖中的解并非只有一種，應(yīng)使傳動帶數(shù)為 3～ 5 根為宜。 本次設(shè)計中所選的帶輪型號和帶輪的根數(shù)如下： B 型帶輪 選取 3 根 確定帶輪的最小直徑 Dmin（ D 小） 各種型號膠帶推薦了最小帶輪直徑，直接查表即可確定。 根據(jù)皮帶的型號，參照文獻(xiàn) [5] 查表可?。? Dmin=140mm 計算大帶輪直徑 D 大 根據(jù)要求的傳動比 u和滑功率ε確定 D 大。當(dāng)帶輪為降速 時： ? ?????? 1UDD 小大 ? ?.83 三角膠帶的滑動率ε =2%。 三角傳動中，在保證最小包角大于 120 度的條件下，傳動比可取 1/7 ≤ u≤ 3。對中型通用機(jī)床，一般取 1～ 為宜。 因此： ≤ D大≤ 343mm 經(jīng)查表取： D 大 =200mm 確定齒輪齒數(shù) 傳動組 a 如轉(zhuǎn)速圖所示傳動組 a， 1a ?，22a 1i ?，33a 1i ?。查文獻(xiàn) [3]P94 表 39，取 u 為 ,，結(jié)果如下： 1u = ......72,70,68,66,65,63,61......?ZS 2u =2 ......73,72,70,67,65,62,60......?ZS 3u =3 ......72,69,66,63,60......?ZS 從以上各種可挑出 7260和?ZS 是共同 適用的，可取 72?ZS ，從表中查出小齒輪分別為 32,28,24。即 4032i1a ?， 4428i2a ?， 4824i3a ?，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為 36,44,48。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 傳動組 b 如轉(zhuǎn)速圖所示傳動組 b， 1i1b ? ，32b 1i ?，63b 1i ?。查文獻(xiàn) [3]P94 表 39，取u 為 1,，結(jié)果如下： 1u =1 ......8886,84,82...... ，?ZS 2u =2 ......87,86,84,81...... ，?ZS 3u =3 ......86,85,84,81......?ZS 從以上各種可取 84?ZS ，從表中查出小齒輪分別為 42,28,17。即 4242i1b ?， 5628i2b ?，6717i 3b ? ，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為 42,56,67。 傳動組 c 如轉(zhuǎn)速圖所示傳動組 c， 41i1c ?， 12i2c ?。查文獻(xiàn) [3]P94 表 39，取 u 為 4,2 的三行，結(jié)果如下： 1u =4 ......9086,85,84,81...... ，?ZS 2u =2 ......9087,86,84,81...... ，?ZS 從以上各種可取 90?ZS ，從表中查出小齒輪分別為 18,60。即 7218i1c ?， 3060i2c ?，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為 72,30。 武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第四章 主變速箱詳細(xì)設(shè)計 帶傳動的設(shè)計 電動機(jī)的 轉(zhuǎn)速 n=1440r/min，傳遞功率 ，電動機(jī)軸與 I軸之間的降速比為 1440/1000=，即帶傳動的傳動比為 ，兩班制工作，一天運(yùn)轉(zhuǎn) 16 小時，工作年數(shù) 10年。 確定計算功率 由參考文獻(xiàn) [5]表 87查得工作情況系數(shù)取 AK =，故： KWKWPKP A ???? ? ?.14 選取 V 帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計算功率，由文獻(xiàn) [5]圖 810，選 B帶。 驗(yàn)算帶速和確定帶輪直徑 1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 參考文獻(xiàn) [5]表 86 和表 88，取小帶輪直徑 mm140d 1d ? 2）驗(yàn)算帶速 100060 nd 11d?? ?V ? ?