【正文】 地表示出來。（本次設(shè)計(jì)中對(duì)作圖不作要求）1）.各軸的位置安排：包括主軸、Ⅰ軸和中間軸的合理安排和確定。2）.箱體結(jié)構(gòu)和外形：變速箱體結(jié)構(gòu)、與床身連接定位方式、外觀造型等。3）.操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇。4）.潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和潤滑元件的選擇。二. 軸的空間布置軸系布置的一般程序是：先確定主軸在變速箱中的位置，在確定傳動(dòng)主軸的軸以及與主軸上的齒輪有嚙合關(guān)系的軸，第三步確定電動(dòng)機(jī)軸或運(yùn)動(dòng)輸入軸（Ⅰ軸）的位置，最后確定其他各傳動(dòng)軸的位置。1）.垂直方向（高度）H=1/2 D由車床主參數(shù)D決定。 2）.水平方向a≤b主軸中心在尾架導(dǎo)軌中間，也有稍偏向前導(dǎo)軌的，也有稍偏向后導(dǎo)軌的。 由于篇幅和時(shí)間的限制，后面的說明就省了，具體的參考內(nèi)容可以閱讀有關(guān)的參考書，例如：曹金榜主編的《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)》等。由于切削力的作用，主軸及其軸承將產(chǎn)生彈性變形。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，中型車床主軸部件的變形及其組成為：主軸本身變形約占45～65%，主軸軸承變形約占30～45%，軸承的支承件（箱體）變形很少。因此，可以認(rèn)為主軸部件的剛度主要取決于主軸及其軸承。然而，主軸傳動(dòng)齒輪與其相嚙合的齒輪之間不同的相對(duì)位置，將致使主軸及其主軸軸承承受力有著很大的變化。通過分析兩種極限情況，就可以了解一般情況下的主軸部件受力和變形的分析方法，以選擇和確定合適的主軸上齒輪傳動(dòng)力的位置和方向。1. 主軸軸端變形最小、前軸承受力最大的情況當(dāng)作用在主軸傳動(dòng)齒輪上的力與作用在主軸頭端（工件上）的切削力同方向時(shí)，兩力使主軸軸端的變形方向相反，因此軸端變形和y為和作用下頭端變形。而前軸承所受的力R是和作用下（在支承處）的兩反力在同方向的疊加。這時(shí)的主軸軸端變形y最小，而前軸承受力R最大，軸承變形在主軸部件變形中的組成比將顯著增加。2. 主軸軸端變形最大，前軸承承受力最小的情況當(dāng)作用在主軸傳動(dòng)齒輪上的傳動(dòng)力與軸端的切削力方向相反時(shí)，主軸軸端變形y為在兩力作用下，軸端變形的、在同方向上疊加，即y=+。這時(shí)前軸承承受力最?。?，因此前軸承變形也最小，但主軸本身在軸端的變形最大：y=+。軸端變形y和前軸承受力R及其相應(yīng)變形，對(duì)精密車床和粗加工車床，對(duì)高剛度、高許用載荷和一般剛度、一般許用載荷的前軸承等，考慮的偏重應(yīng)有所不同。因此，主軸與有關(guān)傳動(dòng)軸的空間位置安排上也應(yīng)不同。四. Ⅰ軸(輸入軸)的位置1. Ⅰ軸上往往裝有摩擦離合器等結(jié)構(gòu)，這些部件的位置安排應(yīng)便于調(diào)裝。2. 摩擦離合器或摩擦式制動(dòng)器，需要考慮便于冷卻和潤滑，離主軸部件要遠(yuǎn)一些，以減少由于摩擦發(fā)熱對(duì)主軸部件熱變形的影響。3. Ⅰ軸的軸端常裝有皮帶輪，而主軸尾端外伸，有可能裝自動(dòng)卡盤的操縱氣缸或油缸，布置Ⅰ軸位置時(shí)，必須保證兩者不會(huì)相碰，Ⅰ軸上帶輪外緣不能高出箱體，以免影響外觀。綜合上述各點(diǎn)，車床上Ⅰ軸上一般多安排在變速箱后靠近箱蓋處。五. 中間各傳動(dòng)軸的位置主軸和Ⅰ軸位置既定，中間各傳動(dòng)軸位置即可按傳動(dòng)順序進(jìn)行安排，應(yīng)考慮滿足以下要求：：要便于裝調(diào)、維修和潤滑。：要便于裝調(diào)、維修，該軸應(yīng)布置在靠近箱蓋或箱壁處，同時(shí)還應(yīng)考慮與起、停裝置的互鎖。：要有足夠的空間安裝潤滑油泵，其高度要便于油泵吸油和排油，并便于裝卸和調(diào)整油泵，裝有濺油輪或?yàn)R油齒輪的軸應(yīng)注意圓周速度和浸入油面的深度。：車床主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)間的內(nèi)聯(lián)系是通過變速箱內(nèi)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)輸出軸聯(lián)系，它應(yīng)布置在主軸前下方靠近進(jìn)給箱處。：使箱體截面尺寸緊湊、比例協(xié)調(diào)，各操縱機(jī)構(gòu)安排得當(dāng)?shù)鹊?。? 操縱機(jī)構(gòu)機(jī)床的操縱機(jī)構(gòu)是用來移動(dòng)滑移齒輪以達(dá)到變換運(yùn)動(dòng)速度的要求，它也可以控制運(yùn)動(dòng)的啟停、換向和其它輔助運(yùn)動(dòng)。它的選擇和設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)床的構(gòu)造和性能的發(fā)揮有著直接影響。操縱機(jī)構(gòu)的全部或大部分均應(yīng)在截面圖中表達(dá)出來，因此這必須與主軸箱的截面圖同時(shí)進(jìn)行構(gòu)思和設(shè)計(jì)。由于本次設(shè)計(jì)采用的是操機(jī)構(gòu)是電磁離合器，沒有撥叉，因此在此不作詳述。1. 主軸變速箱常用的潤滑方式（1）飛濺潤滑適用于潤滑點(diǎn)比較集中,要求不很高的變速箱。濺油輪應(yīng)安裝在變速箱內(nèi)接近油面、轉(zhuǎn)速不變或變化范圍較小的軸上，為了獲得良好的潤滑效果，濺油輪最合適的圓周速度為：v=3～，浸入油面的深度以12～25mm為宜。濺油齒輪浸入油面的深度，不應(yīng)大于2～3倍齒高。濺油件外緣至池底深度：H≥30～60mm。（2）壓力循環(huán)潤滑機(jī)床主軸變速箱常用兩種壓力循環(huán)潤滑系統(tǒng)。1）、箱內(nèi)循環(huán)潤滑特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，布置緊湊。2）、箱外循環(huán)潤滑特點(diǎn)是冷卻潤滑效果好。八. 壓力循環(huán)潤滑系統(tǒng)的一些計(jì)算（1） 潤滑油量油量: ………… 油量粗算: L/min ……………………………………… 式中:N——額定功率； ——機(jī)床效率。應(yīng)用公式：油量 = L/min（2） 油池的容量 （升） ………………………………… 油箱的容積應(yīng)超過V值的30%。 V=（3～7） =～ （升）（3） 油管的選擇與計(jì)算油管內(nèi)徑的計(jì)算： mm ………………………………… 其中：Q——流量（l/min） v——管內(nèi)油的流速（m/s） 推薦數(shù)據(jù)油管的類別管內(nèi)油的流速v m/s（Q 50l/min）常用油管尺寸（外徑壁厚）主油管（泵至分油器）3～561101支油管（分油器至潤滑點(diǎn)）1～2461回油管～1101161管材為:鋼、銅、鋁、橡膠、尼龍九. 三種潤滑油泵的油量計(jì)算、結(jié)構(gòu)和規(guī)格尺寸（1） 柱塞泵（由偏心輪驅(qū)動(dòng)）供油量： L/min ………………………… 式中：d——柱塞直徑 mm； n——柱塞每分鐘往復(fù)次數(shù)，次/分 以300～700次/分為宜，400～500次/分為佳； s——柱塞行程 mm； η——效率，η=～（2） 葉片泵供油量: L/min ……………………………… 其中:效率 η=～（3） 齒輪泵供油量: L/min …………………………… 其中:z、m——齒輪齒數(shù)、模數(shù)；效率η=～由于時(shí)間和篇幅關(guān)系，潤滑油泵的圖不刊載，詳情見曹金榜主編的《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)》書。十. 其他（1） 潤滑劑的選擇和注意點(diǎn): 根據(jù)滾動(dòng)軸承的速度、載荷和工作條件，選擇脂或油。1）、潤滑脂機(jī)床中常用鈣質(zhì)油脂。潤滑脂用于變速、變載、不需冷卻或用油不便的場(chǎng)合，特別是中及低速的傳動(dòng)件、外露的齒輪、不易密封的立式主軸等。油和脂不能混合，應(yīng)該用擋油環(huán)來防止變速箱內(nèi)的潤滑油濺入脂潤滑的軸承內(nèi)。在箱外也應(yīng)有相應(yīng)的密封裝置，防止灰塵或冷卻液進(jìn)入脂內(nèi)。油脂的填充量不能多，通常為軸承空間的1/3左右。2）、潤滑脂用于一切轉(zhuǎn)速。一般機(jī)床的變速箱用20號(hào)、30號(hào)或40號(hào)機(jī)械油（HJ—HJ—HJ—40），低速重載機(jī)床用50號(hào)機(jī)械油，高速（10000r/min以上）應(yīng)選用高速機(jī)械油（如HJ—5）。主軸軸承用角接觸軸承時(shí)，注意軸承的泵油效應(yīng)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將進(jìn)油口置于軸承小口處。（2） 油池和放油孔、油塞內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中，變速箱就是油池，因此箱體設(shè)計(jì)時(shí)要保證有足夠的儲(chǔ)油容積和適當(dāng)?shù)挠兔娓叨?，靠近箱底的位置上?yīng)設(shè)有放油孔，箱面底向放油孔傾斜，以便能放凈積油。放油孔所用的油塞為六角螺塞標(biāo)準(zhǔn)件。本次設(shè)計(jì)中所選項(xiàng)的六角螺塞型號(hào)為：螺塞M8IQ/ZB22077。（3） 油標(biāo)箱體上的油窗是為了便于觀察和檢查潤滑系統(tǒng)的工作情況的，而油標(biāo)是為了觀察油池中儲(chǔ)油是否合乎要求。機(jī)床上常用圓形油標(biāo)和油窗。十一. 外形造型和箱體設(shè)計(jì)中的其他問題機(jī)床造型的目的是使機(jī)床具有優(yōu)美的外觀。造型設(shè)計(jì)的順序要同整個(gè)設(shè)計(jì)工作的進(jìn)程相協(xié)調(diào)。從產(chǎn)品造型的總體布局著手，先確定產(chǎn)品的形體比例及尺度、再到細(xì)部造型處理及有關(guān)外觀件的造型設(shè)計(jì)，一直到一些輔助裝置的外形設(shè)計(jì)?，F(xiàn)結(jié)合車床主軸變速箱的造型設(shè)計(jì)及采用的基本方法與技巧，作一簡單介紹。1. 主軸箱的比例設(shè)計(jì)與分析箱體輪廓比例應(yīng)當(dāng)與車床整體輪廓協(xié)調(diào)適度。常用的輪廓比例有均方根比例、黃金分割比例和黃金率矩形等。均方根比例又稱直角比例，是以正方形的邊長為一邊，以對(duì)角線為長邊所形成的矩形為基礎(chǔ)，逐步得到一系列邊長比例系統(tǒng)為1：（1：），1:(1:)，1:(1:2)，1:(1:)……由于均方根矩形的邊長之間有著和諧的比例關(guān)系，應(yīng)用較為廣泛。本次設(shè)計(jì)就采用的這種方法。2. 操縱板的造型設(shè)計(jì)操縱手柄面板的設(shè)計(jì)直接影響造型效果，要求：構(gòu)圖勻稱、清晰大方、操作符合邏輯規(guī)律，選用外觀件風(fēng)格協(xié)調(diào)。在布局中，操作件要盡可能集中而又便于操作。本次設(shè)計(jì)分割原則是斜線或曲線分割，特點(diǎn)是：用斜線或曲線分割區(qū)域、布置手柄及其他標(biāo)志。造型效果是：構(gòu)圖的疏密對(duì)比和均衡穩(wěn)定均好，并可獲得生動(dòng)活潑的視覺效果。3. 外觀件的造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 操縱手把的設(shè)計(jì)斷面形狀及線型應(yīng)簡單大方。手柄端部可裝上帶色的塑料手柄，以引人注意，此外還要求手感舒適，色質(zhì)柔和，不宜過多地鍍亮鉻。（2） 外觀件結(jié)構(gòu)對(duì)造型的影響外觀件的結(jié)構(gòu)直接關(guān)系產(chǎn)品的造型效果和外觀形象。以箱蓋為例：本次設(shè)計(jì)采用的箱蓋結(jié)構(gòu)為：箱蓋尺寸稍大，箱蓋平整。棱邊整齊美觀，整體性也強(qiáng)。4. 箱體設(shè)計(jì)的其他問題(1) 箱體材料經(jīng)中等強(qiáng)度的灰鑄鐵HT15—33和HT20—40用得最為廣泛。需時(shí)效處理。（2）砂型鑄造時(shí)，箱體鑄件的最小壁厚箱體鑄件的最小壁厚尺寸(長寬高) mm壁厚 mm50050030012～1580080050015～20800800500～25(3) 箱體壁孔對(duì)剛度的影響和補(bǔ)償箱體軸承孔面積占總側(cè)壁面積30%左右時(shí),與未開孔的箱體比較,扭轉(zhuǎn)剛度下降20～10%,彎曲剛度下降更大。為彌補(bǔ)因開孔而削弱的剛度，常用凸緣和加強(qiáng)筋。加強(qiáng)筋：厚度為：，筋高：（4～5）b。（4） 箱體在床身上的定位和固 滾珠絲桿副的選擇一. 脈沖當(dāng)量和傳動(dòng)比的確定機(jī)械系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)通常由設(shè)計(jì)任務(wù)書或由產(chǎn)品樣本給出，一般包含功能參數(shù)和精度參數(shù)兩部分。 主要精度參數(shù)有：定位精度（mm）、重復(fù)定位精度（mm）等。傳感器與電機(jī)軸相連，用來檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，并把它們轉(zhuǎn)換為電信號(hào)反饋給數(shù)控裝置。常用脈沖編碼器兼作位置和速度反饋。伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)傳感器發(fā)出一定數(shù)量的脈沖，每個(gè)脈沖代表電機(jī)一定的轉(zhuǎn)角。本次設(shè)計(jì)中縱向 脈沖當(dāng)量δp=，這是設(shè)計(jì)本身所給出的條件。 對(duì)步進(jìn)電機(jī)，當(dāng)脈沖當(dāng)量δp（mm/脈沖）確定，并且滾珠絲桿導(dǎo)程L0（mm）和電機(jī)步距角θb（℃/脈沖）都也已初步選定后，則可用下式來計(jì)算，該軸伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比： ……………………… 盡可能使i=1，這時(shí)可使步進(jìn)電機(jī)直接與絲桿聯(lián)結(jié)，有利于簡化結(jié)構(gòu)，提高精度，所以i=，取θb=。 傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是一種慣性負(fù)載，在電機(jī)選用時(shí)必須加以考慮。由于傳動(dòng)系統(tǒng)的各傳動(dòng)部件并不都與電機(jī)軸的同軸線，還成在各傳動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量向電機(jī)軸折算問題。最后，要計(jì)算整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 這些比如：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算的基本公式、齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算、滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js折算、工作臺(tái)質(zhì)量折算和傳動(dòng)系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算可見相關(guān)的參考書，在這里就不作詳細(xì)的說明與計(jì)算了。 1）.主要種類滾珠絲桿螺母副由專門工廠制造，當(dāng)類別、型號(hào)選定和校核后，可以外購。滾珠絲桿副的類別主要從三個(gè)方面考慮：循環(huán)方式、循環(huán)列數(shù)與圈數(shù)、預(yù)緊方式。鋼珠在絲桿與螺母之間的滾動(dòng)是一個(gè)循環(huán)閉路。根據(jù)回珠方式可分兩類：內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)。本次設(shè)計(jì)中根據(jù)應(yīng)用的需要選：外循環(huán)。鋼珠每一個(gè)循環(huán)閉路稱為列。每個(gè)滾珠循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈數(shù)。，，種類很多。為了消除間隙和提高滾珠絲桿副的剛度，可以預(yù)加載荷，使它在過盈的條件下工作，稱為預(yù)緊。常用的滾珠絲桿副預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、雙螺母齒差式預(yù)緊等。預(yù)緊后的剛度可提高到為無預(yù)緊時(shí)的2倍。但是，預(yù)加載荷過大，將使壽命下降和摩擦力矩加大。通常，滾珠絲桿在出廠時(shí)，就已經(jīng)由制造廠調(diào)好預(yù)加載荷，并且預(yù)加載荷往往與絲桿副的額定動(dòng)載荷有一定的比例關(guān)系。本次設(shè)計(jì)中的采用的是墊片式預(yù)緊，調(diào)整方法—調(diào)整墊片厚度，使螺母產(chǎn)生軸向位移。這種方法結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，剛度高；但調(diào)整不便，滾道有磨損時(shí)，不能隨時(shí)消除間隙和預(yù)緊，適用于高剛度重載傳動(dòng)。2）.參數(shù)及代號(hào)A. 滾珠絲桿副的主要參數(shù)a. 公稱直徑dm，公稱直徑即滾珠絲桿的名義直徑，dm越大，承載能力和剛度越大。數(shù)控機(jī)床常用進(jìn)給絲桿的公稱直徑dm為Φ30mm至Φ80mm。本次設(shè)計(jì)中選用的公稱直徑為Φ40mm。b. 基本導(dǎo)程（螺距）L0。絲桿相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)2Лrad時(shí)，螺母的軸向位移?；緦?dǎo)程也稱為螺距。它按承載能力選取，并與進(jìn)給系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量的要求有關(guān)。本次設(shè)計(jì)中的導(dǎo)程L0=6mmc. 精度等級(jí)。滾珠絲桿副按其使用范圍及要求分為7個(gè)精度等級(jí)，即1，2，3，4，5，7，及10七個(gè)精度等級(jí)，1級(jí)精度最高，其余依次逐級(jí)降低，一般選取4級(jí)～7級(jí)，數(shù)控車床及精密機(jī)械可選用2級(jí)～3級(jí)。滾珠絲桿副的精度直接影響定位精度、承載能力和接觸剛度，因此它是滾珠絲桿副的重要質(zhì)量指標(biāo)，選用時(shí)要予以注意。本次所設(shè)計(jì)的機(jī)床是數(shù)控機(jī)床，所以選用的精度等級(jí)還是很高的，是3級(jí)。 B. 滾珠絲桿副代號(hào)的標(biāo)注本次設(shè)計(jì)中所選用的滾珠絲桿副的特征代號(hào)見下表：序號(hào) 特 征 代 號(hào) 1 鋼球 循環(huán) 方式 外循環(huán) 插管式 C