【正文】 錐軸承。這是加工時(shí)的過濾部分。 花 鍵軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。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。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(dòng)、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(huì)引起上述問題。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支撐。 要保證正確嚙合，齒輪在軸上的位置應(yīng)該可靠。 齒輪磨齒時(shí)，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。 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(jī)械加工時(shí)的安裝和定位基面。 滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒，有規(guī)定的形狀和尺寸。淬火齒輪，必須磨齒才能達(dá)到 6級(jí)。因此，需要淬火的 7 級(jí)齒輪一般滾（插）后要剃齒，使精度高于 7，或者淬火后在衍齒。 7級(jí)精度齒輪，用較高精度滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。 不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。如果噪聲要求很嚴(yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選6— 5— 5。 為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都要選用較高的精度 。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大 6dB。 齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素： 1） 是固定齒輪還是滑移齒輪； 2） 移動(dòng)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(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。同時(shí)由于齒輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引 起振動(dòng)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。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。 空套齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤(rùn)滑。 齒輪與軸之間的軸承可以用滾動(dòng)軸承也可以用滑動(dòng)軸承。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(duì)轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）。 3） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使加力環(huán)推動(dòng)擺桿和鋼球的運(yùn)動(dòng)是不可逆的，即操縱力撤消后，有自鎖 作用。這樣就限制了軸向和周向的兩個(gè)自由度，起了定位作用。 離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得注意： 1） 摩擦片的軸向定位：由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤實(shí)現(xiàn)。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的變換方案很多，我們采用正反向離合器。 車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時(shí)退刀。 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)。 齒輪在軸上布置很重要，關(guān)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。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。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)。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(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)正向轉(zhuǎn)動(dòng)。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。 Ⅰ 軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。 3） 確定傳動(dòng)軸的支承跨距、齒輪在軸上的位置以及各軸的相對(duì)位置，以確定各軸的受力點(diǎn)和受力方向，為軸和軸承的驗(yàn)算提供必要的數(shù)據(jù)。目的是： 1） 布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案 。 主軸變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中不可避免要經(jīng)過反復(fù)思考和多次修改。 主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。1z = zs 1z =9030=60 2z =18， 39。2z = zs 2z =8428=56 3z =17， 39。3z = zs 2z =6633=33； 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 15 頁 共 53 頁 ?變速組 b的齒數(shù)確定： 1ib =1 2ib =1/ 3? =1/2 3ib =1/4 故變速組中最小齒輪必在 1/ 3? 的齒輪副中，假設(shè)最小齒數(shù)為 minz =22，minzs =84， 同上， 取 zs =84，查得 1z =42， 39。1z = zs 1z =6622=44； i=，找出 2z =29， 39。 ?變速組 a: 1ia =1 2ia =1/? =1/ 3ia =1/2 ※確定最小齒輪的齒數(shù) minz 及最小齒數(shù)和 minzs 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(shè)最小齒數(shù)為 minz =22時(shí)，查表得到 minzs =72。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于 4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和 zS 及小齒輪的齒數(shù)可以從《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表 39中選取。 ?定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速 對(duì)于軸Ⅰ，其級(jí)比指數(shù)為 1,可?。? 1ai =21?= 2ai =?1= 3ai =11 確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為 355，電動(dòng)機(jī)于軸Ⅰ的定變傳動(dòng)比為 970/355= 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁 共 53 頁 繪制轉(zhuǎn)速圖 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 zs 不應(yīng)過大；齒輪的齒數(shù)和 zs 過大會(huì)加大兩軸之間的中心距， 使機(jī)床結(jié)構(gòu)龐大，一般推薦 zs ≤ 100～ 200. ②最小齒輪的齒數(shù)要盡可能少；但同時(shí)要考慮： ※最小齒輪不產(chǎn)生根切，機(jī)床變速箱中標(biāo)準(zhǔn)直圓柱齒輪，一般最小齒數(shù) minz ≥ 18； ※受結(jié)構(gòu)限制的最小齒輪最小齒數(shù)應(yīng)大于 18～ 20； 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁 共 53 頁 ※齒輪齒數(shù)應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求：實(shí)際傳動(dòng)比（齒數(shù)之比）與理論傳動(dòng)比（轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動(dòng)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(yīng)超過 ? 10%（ ? 1） %，即 ）（理實(shí)理 110n n ???? ?n % 理n 要求的主軸轉(zhuǎn)速； 實(shí)n 齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn) 的主軸轉(zhuǎn)速； 齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。 ?先來確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速 變速組 c 的變速范圍為 ]10,8[ m a x99 ???? R? ， 結(jié)合結(jié)構(gòu)式 Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能： 5 7 90、 11 1 180、 22 280、 355。Ⅰ與Ⅱ、Ⅱ與Ⅲ、Ⅲ與Ⅳ軸之間的變速組分別設(shè)為 a、 b、 c。 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。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過極限值，其他變速組就不會(huì)超過極限值。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下： 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁 共 53 頁 圖 各變速組的變速范圍及極限傳動(dòng)比 傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍：在降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過大而使進(jìn)徑向尺寸過大，常限制最小傳動(dòng)比， mini ? 1/4，升速傳動(dòng)時(shí)，為防止產(chǎn)生過大的振動(dòng)和噪音，常限制最大傳動(dòng)比 2max?i ，斜齒輪比較平穩(wěn)，可取 ?i ，故變速組的最大變速范圍為 ?maxR maxi /mini ≤ 8～ 10。因此在擬定主變速傳動(dòng)系時(shí)，應(yīng)盡可能將傳動(dòng)副較多的變速組安排在前面，傳動(dòng)副數(shù)少的變速組放在后面，使主變速傳動(dòng)系中更多的傳動(dòng)件在高速范圍內(nèi)工作，尺寸小一些，以節(jié)省變速箱的造價(jià)，減小變速箱 的外形尺寸； ※ 傳動(dòng)順序與擴(kuò)大順序相一致的原則； 即“前密后疏”原則，即要求 X0＜ X1＜ X2＜????＜ Xj 前面變速組的傳動(dòng)副分布緊密，后面的分布疏松。按此原則 取第一種方案： 18=3 3 2 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁 共 53 頁 結(jié)構(gòu)式的擬定 對(duì)于 18=3 3 2傳動(dòng)式，有 6種結(jié)構(gòu)式和對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目 級(jí)數(shù)為 Z 的變速系統(tǒng)由若干個(gè)順序的變速組組成，各變速組分別有 ?Z 、?Z ??個(gè)變速副。 變速 方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴(kuò)大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。 變速方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁 共 53 頁 根據(jù)以上的計(jì)算和設(shè)計(jì)任務(wù)書可得到本次設(shè)計(jì)車床的基本參數(shù)： 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù) 表 工件最大回轉(zhuǎn)直徑 maxD (mm) 最高轉(zhuǎn)速 maxn ( minr ) 最低轉(zhuǎn)速 minn ( minr ) 電機(jī)功率 P（ kW） 公比? 轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z 320 712 14 18 擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)變速系統(tǒng)的確定。適用于無特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床，泵，風(fēng)機(jī)，攪拌機(jī)，運(yùn)輸機(jī)，農(nóng)業(yè)機(jī)械等。 ③ 機(jī)床功率的計(jì)算， 主切削力的計(jì)算 根據(jù)《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》 449P 450P 表 859和表 860，主切削力的計(jì)算公式及有關(guān)參數(shù)： FZ =? F60 ? FcC ? FcZa ? FcZf ? FcZv ? FcK =? ? ?270?4???? =3242（ N） 切削功率的計(jì)算 cP = cF ? cv ? 310? =3242 103=(kw)； 依照一般情況，取機(jī)床變速效率 ? =。 現(xiàn)以確定粗車是的切削用量為設(shè)計(jì)： ① 確定背吃刀量 pa 和進(jìn)給量 f，根據(jù)《切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)》 444P 表 850， pa 取 4mm， f 取 rmm 。采用車刀具，可轉(zhuǎn)位外圓車刀，刀桿尺寸： 16mm?25mm。 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁 共 53 頁 主電動(dòng) 機(jī)的選擇 合理的確定電機(jī)功率 P，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。這里我們?nèi)?biāo)準(zhǔn)公比系列 ? = 因?yàn)?? ==，根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》 77P 表 36標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。 當(dāng)?shù)湫凸ば驗(yàn)殂q孔或加工螺紋時(shí)，應(yīng)按在車床上常用最大鉸孔直徑或經(jīng)常加工 的 最 大 螺 紋 直 徑 作 為 最 大 計(jì) 算 直 徑 maxd ， 根 據(jù) 調(diào) 研 可 推 薦 ：maxd = 1D ,( 1D 為刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑） 故 maxn =minmax1000dv? = 322020000??? =1990 r/min， 取 maxn =2020 r/min； minnmaxmin1000dv? = 160251000??? = r/min， 取 minn =45 r/min； 與本次設(shè)計(jì)給定的參數(shù)相差不大，取計(jì)算值。 采用最小速度 minv 的典型工序又以下幾種情況： ，要求獲得粗糙度小于 m； ； 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁 共 53 頁 ，對(duì)鑄鐵材料的盤類工件進(jìn)行粗車端面工作，取minv =25r/min。 主軸最高和最低轉(zhuǎn)速可按下列計(jì)算： maxn =minmax1000dv? (rpm) minn =maxmin1000dv? (rpm) 其中： maxn 、 minn —— 主軸最高、最低轉(zhuǎn)速（ m/min）； maxv 、 minv —— 典型工序的最大、最小切削速度（ m/min）； maxd 、 mind —— 最大、最小計(jì)算直徑。還應(yīng)該和先進(jìn)的同類機(jī)床比較，因?yàn)檫^大的轉(zhuǎn)速范圍不僅不能充分發(fā)揮其性能，而且還可能使結(jié)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)。例如普通車到在大多數(shù)情況下已經(jīng)采用硬質(zhì)合金，目前陶瓷刀具也已開始應(yīng)用等情況。 由于通用性機(jī)床加工對(duì)象很廣，不同工序所采用的切削用量相差懸殊，而且加工零件的尺寸變換也很大，所以要合理地確定其極限轉(zhuǎn)速是一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)，必須對(duì)有關(guān)加工工序和切削用量進(jìn)行分析，在分析切削用量的過程中，應(yīng)特別注意下列幾點(diǎn)： ，但所選的切削用量不應(yīng)該是個(gè)別記錄，而應(yīng)該具有普遍性。 本文從開始到結(jié)束的流程如下： ※ 查閱資料，擬定計(jì)劃； ※ 擬定傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，繪制草圖； ※ 設(shè)計(jì)傳動(dòng)件和零件； ※ 校核零件、組件； ※ 繪圖，編寫論文說明書。首先應(yīng)滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性，如機(jī)床主軸油足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)；滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力的要求。設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系時(shí)最基本的原則就是以最經(jīng)濟(jì)、合理的方式滿足既定的要求。 【關(guān)鍵詞】車床、主傳動(dòng)系統(tǒng)、 結(jié)構(gòu)式、電動(dòng)機(jī) 。 安 徽 建