【正文】 極限應力為:,aHMP58lim2??aHPmin2??由圖 77 選取材料的彎曲疲勞極限應力為:, aF30li1 aF10li2應力循環(huán)次數(shù) N 由式(73)計算=8367861 ???.?由圖 78 查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) , ?NZ2由圖 79 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) , 1,1Y由表 72 查得接觸疲勞安全系數(shù) 1,彎曲疲勞安全系數(shù) ,又 =,minHS?minFSSTY試選 ?tK由前面的式子求得許用接觸應力和許用彎曲應力 aNHmMPZS580][1li?? alin722?? aNFST ???? aSM2li2將有關(guān)值代入式子 得= = 311][)(2uKTZddHEt ?????????????則 ?1061nVt?sm/15 / 54查圖 710 得 。齒輪精度用 6 級，軟齒表面粗糙度為 。nj由中心距 A 及齒數(shù) zz2 求出模數(shù)： 21zAmj??根據(jù)估算所得 和 中較大得值,選取相近的標準模數(shù)?13 / 54以齒輪 2 和齒輪 5 為例= n=1500=801 r/minnj輪 帶iN== ≥32 ≈?? A≥370 ≈. ≈???mj所以,根據(jù) 選取,為了保證模數(shù)一定滿足要求,假設(shè)齒輪 2 和齒輪 5 的模數(shù)為 3j由此可知,輸入軸 1 和傳動軸 2 之間的中心距為 A= = =123mm2)5(zm??)60(3??同理且根據(jù) 1 軸和 2 軸之間的距離始終為 123mm,可得出 1 軸和 2 軸之間其余的齒輪的齒數(shù)和模數(shù) 分別為 z1=35 m1=3z4=47 m4=3z3=51 m3=3z6=31 m6=3 確定齒輪的齒數(shù)和模數(shù)（計算法）并校核以齒輪 8 和 9 為例設(shè)計時采用最高轉(zhuǎn)速，即齒輪 10 的轉(zhuǎn)速為 1800r/min,已知該組齒輪傳遞的功率為,已知傳動比為 ≈,假設(shè)齒輪對稱布置 ,使用壽命為 8 年,每年以 300 工作日8i計,兩班制,中等沖擊,齒輪單向回轉(zhuǎn)。在畫草圖之前，先估算，再選用標準齒輪模數(shù)。可得大齒輪齒數(shù)為 62。為了防止各種碰撞和干涉，三聯(lián)滑移齒輪的相鄰兩齒輪的齒數(shù)差應大于 4。機床上可用修正齒輪，在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心距使其相等。若模數(shù)相同，則齒數(shù)和亦應相等。一般取 Zmin≥18～20；保證強度和防止熱變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 δ≥2m,一般取 δ＞5mm 則 Zmin≥+2T/m。根據(jù)上面計算的傳動比和初步定出的小齒輪齒數(shù)，查表即可求出齒輪副齒數(shù)之和，再減得大齒輪的齒數(shù)。 電 動 機 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 主 軸 ： ： ：： 7： 4：此機床集中傳動:公比為 ,級數(shù) Z=12,變速范圍 R=1800/45=40?？刂讫X輪圓周速度，在此條件下，可適當選用較高的中間軸轉(zhuǎn)速。從經(jīng)驗知：主軸轉(zhuǎn)速和中間傳動軸的轉(zhuǎn)速時，應結(jié)合實際情況作相應修正：對于功率較大的重切削機床，一般主軸轉(zhuǎn)速較低，中間軸的轉(zhuǎn)速適當取高一些對減小結(jié)構(gòu)尺寸的效果較明顯。中間傳動軸的轉(zhuǎn)速較高時，中間傳動軸和齒輪承受扭矩小，可以使軸11 / 54徑和齒輪模數(shù)小些，從而可以使結(jié)構(gòu)緊湊。另外也要注意到電機與Ⅰ軸的傳動方式，如用帶輪傳動時，降速比不宜太大，和主軸尾部可能干涉。顯然，從傳動件在高速運轉(zhuǎn)下恒功率工作時所受扭矩最小來考慮，Ⅰ軸不宜將電機轉(zhuǎn)速降得太低。 各軸轉(zhuǎn)速的確定方法由傳動比和電機的轉(zhuǎn)速，可以計算出各軸的轉(zhuǎn)速；1.Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速Ⅰ軸從電機得到運動，經(jīng)傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成各級轉(zhuǎn)速。在實踐中，若傳動比過大，特別是中間軸的傳動，會導致齒輪和箱體尺寸過大，齒輪線速度增大，容易產(chǎn)生振動和噪音，不利于提高加工精度?？傻? 1500=45r/min25i89輪 帶i13i 1500=67 r/min輪 帶 24當左側(cè)的電磁離合器得電，齒輪 3 和齒輪 6 之間嚙合，當時的主軸轉(zhuǎn)速最大，為 226或 340 r/min。當處于低檔時，手動操作使得齒輪 12 和齒輪 14 嚙合。分別設(shè)齒輪 1 和齒輪 4 之間的傳動比為 ,齒輪 2 和齒輪 5 之間的傳動比為 ,齒輪 8 和14i 25i齒輪 9 之間的傳動比為 ,齒輪 3 和齒輪 6 之間的傳動比為 ,齒輪 7 和齒輪 10 之間的89i 36i傳動比為 ,帶輪傳動比為 。綜合各方面因素選用方案一較為合適。9 / 54兩方案結(jié)構(gòu)非常相似，運用的齒輪數(shù)量相當?shù)桨付?，中間軸上齒輪較多，所承擔負載較大，對軸的剛度要求過高，負載時軸的變形過大影響機床加工的精度。方案二 12=34圖 22主軸箱傳動方案 2傳動齒輪數(shù)目 14 個。傳動軸數(shù)目為 4 根。 齒輪變速機構(gòu)的設(shè)計 由于整個裝置為級變速，傳動副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以 2 或 3 為合適，即變速級數(shù) Z應為 2 和 3 的因子 Z= 3。 基本參數(shù)確定后，就可以根據(jù)需要確定具體的傳動方式了，首現(xiàn)確定數(shù)控機床的主傳動方式。 當機床處于高速檔時, 主軸共有 6 級，轉(zhuǎn)速范圍 = =。已知主軸的轉(zhuǎn)速分為 12 級，參考文獻 1，可將機床的轉(zhuǎn)速分為高低兩檔，其中高檔最大轉(zhuǎn)速 為 1800r/min，最小轉(zhuǎn)速 為 235 ax inr/min；R1= / =1800/235=,R= [1]mnin ?z?當機床處于低速檔時,轉(zhuǎn)速范圍 = minax= 4530=。 方案的選擇 參照數(shù)控機床的發(fā)展趨勢以及對一些典型機床的分析，可初定步將此數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速分為高低兩檔,共有 12 級轉(zhuǎn)速：其中高低兩檔各有 6 級轉(zhuǎn)速，低速檔時7 / 54=340r/ =45r/min。 綜合上述所有問題的考慮，本次設(shè)計采用齒輪傳動和帶傳動相結(jié)合的傳動方式。 輸 出 頻 率 在 額 定 頻 率 以 上 時 ， 電 壓 卻 不 可 以 繼 續(xù) 增 加 ， 最高 只 能 是 等 于 電 機 的 額 定 電 壓 。改 變 頻率 和 電 壓 是 最 優(yōu) 的 電 機 控 制 方 法 但 如 果 僅 改 變 頻 率 而 不 改 變 電 壓 ， 頻 率 降 低 時 會使 電 機 出 于 過 電 壓 （ 過 勵 磁 ） ， 導 致 電 機 可 能 被 燒 壞 。 另 外 ， 頻 率 能 夠 在 電機 的 外 面 調(diào) 節(jié) 后 再 供 給 電 機 ， 這 樣 電 機 的 旋 轉(zhuǎn) 速 度 就 可 以 被 自 由 的 控 制 。 由 電 機 的 工 作 原 理 決 定 電 機 的 極 數(shù) 是固 定 不 變 的 。所以帶傳動一般和齒輪傳動一起進行傳動。當設(shè)備承受載荷過大時可以通過打滑，提高設(shè)備的防過載能力。而且齒輪傳動的經(jīng)度較高，但是這種結(jié)構(gòu)幾何尺寸較大，而且對制造精度、安裝精度要求高。 齒輪調(diào)速機構(gòu)可以通過少數(shù)幾對齒輪減速，擴大了輸出扭矩，以滿足主軸對輸出扭矩特性的要求。常見的變速方式有三種：通過齒輪結(jié)構(gòu)變速、通過帶傳動變速、有調(diào)速電機直接驅(qū)動。 設(shè)計目的數(shù)控機床是高度自動化機床,其生產(chǎn)效率和加工精度也越來越高，但是由于機械結(jié)構(gòu)5 / 54（如機床床身、導軌、工作臺、刀架和主軸箱等）的幾何誤差、加工過程機床的熱變形、運動間的摩擦、傳動間隙等因素的影響，數(shù)控機床的加工精度和加工效率還有一定的提升空間，本次設(shè)計的目的就是最大程度的提高數(shù)控機床的加工精度。 二 采 用 新 技 術(shù) ， 降 低 成 本 ， 提 高 產(chǎn) 品 穩(wěn) 定 性是 企 業(yè) 生 存 的 關(guān) 鍵 。 目 前 機 床 行 業(yè) 的 消 費 主 流 是數(shù) 控 機 床 。 全 數(shù) 字 交 流 伺 服 電 機 和 驅(qū) 動 裝 置 ， 高 技 術(shù) 含 量 的 電 主 軸 、 力矩 電 機 、 直 線 電 機 ， 高 性 能 的 直 線 滾 動 組 件 ， 高 精 度 主 軸 單 元 等 功 能 部 件 推 廣 應 用 ，極 大 的 提 高 數(shù) 控 機 床 的 技 術(shù) 水 平 。 通 過 機 床 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 優(yōu) 化 、 機 床 零 部 件 的 超 精 加 工 和 精密 裝 配 、 采 用 高 精 度 的 全 閉 環(huán) 控 制 及 溫 度 、 振 動 等 動 態(tài) 誤 差 補 償 技 術(shù) ， 提 高 機 床 加 工的 幾 何 精 度 ， 降 低 形 位 誤 差 、 表 面 粗 糙 度 等 ， 從 而 進 入 亞 微 米 、 納 米 級 超 精 加 工 時 代 。 超 精 密 數(shù) 控 機 床 的 微 細 切 削 和 磨 削 加 工 ， 精 度 可 穩(wěn) 定 達 到 m 左 右 ， 形 狀 精 度 可 達 m 左 右 。 機 器 人 與 加 工 中 心 、 車 銑 復 合 機 床 、 磨 床 、 齒 輪 加 工 機 床 、工 具 磨 床 、 電 加 工 機 床 、 鋸 床 、 沖 壓 機 床 、 激 光 加 工 機 床 、 水 切 割 機 床 等 組 成 多 種 形式 的 柔 性 單 元 和 柔 性 生 產(chǎn) 線 已 經(jīng) 開 始 應 用 。 如 ： 自 動 調(diào) 整 干 涉 防 碰 撞 功能 、 斷 電 后 工 件 自 動 退 出 安 全 區(qū) 斷 電 保 護 功 能 、 加 工 零 件 檢 測 和 自 動 補 償 學 習 功 能 、高 精 度 加 工 零 件 智 能 化 參 數(shù) 選 用 功 能 、 加 工 過 程 自 動 消 除 機 床 震 動 等 功 能 進 入 了 實 用化 階 段 ， 智 能 化 提 升 了 機 床 的 功 能 和 品 質(zhì) 。 “一 臺 機 床 就 是 一 個 加 工 廠 ”、 “一 次 裝 卡 ， 完 全 加 工 ”等 理 念 正在 被 更 多 人 接 受 ， 復 合 加 工 機 床 發(fā) 展 正 呈 現(xiàn) 多 樣 化 的 態(tài) 勢 ?！?　 高 速 、 精 密 、 復 合 、 智 能 和 綠 色 是 數(shù) 控 機 床 技 術(shù) 發(fā) 展 的 總 趨 勢 ， 近 幾 年 來 ， 在實 用 化 和 產(chǎn) 業(yè) 化 等 方 面 取 得 可 喜 成 績 。4)、處于幼稚期的自主產(chǎn)業(yè)的成長環(huán)4 / 54境趨于嚴峻。3） 、我國機械工業(yè)自主技術(shù)創(chuàng)新的積極性有可能被抑制。2） 、工程成套行業(yè)將面臨更嚴峻的競爭。 加入 WTO 后，外資對我國機械工業(yè)的結(jié)構(gòu)性沖擊也大大加強主要表現(xiàn)在：1） 、部分行業(yè)發(fā)展主導權(quán)有可能受到?jīng)_擊。1998年及前幾年我國機床工具的出口額徘徊在5億美元左右，隨著東南亞經(jīng)濟復蘇和我國出口多極化市場的形成和鞏固，以及我國加入 WTO，今后幾年我國機床出口將實現(xiàn)平穩(wěn)、持續(xù)增長。而我國 FMC、FMS 和 FML 的擁有量不足50套，相當于日本80年代的水平，占數(shù)控機床消費額不到5%。數(shù)控機床的應用由單機向單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展。 數(shù) 控 機 床 的 發(fā) 展 趨 勢 數(shù)控金切機床的構(gòu)成比逐漸趨于合理。 “十 一 五 ”期 間 ， 中國 數(shù) 控 機 床 產(chǎn) 業(yè) 將 步 入 快 速 發(fā) 展 期 ， 中 國 數(shù) 控 機 床 行 業(yè) 面 臨 千 載 難 逢 的 大 好 發(fā) 展 機 遇 ，根 據(jù) 中 國 數(shù) 控 車 床 19962022年 消 費 數(shù) 量 ， 通 過 模 型 擬 合 ， 預 計 2022年 數(shù) 控 車 床 銷 售數(shù) 量 將 達 臺 ， 年 均 增 長 率 為 %。 如 果 我 們 能 在 普 及 型 數(shù) 控 系 統(tǒng) 產(chǎn) 品 快 速 產(chǎn) 業(yè) 化 上取 得 突 破 ， 中 國 數(shù) 控 系 統(tǒng) 產(chǎn) 業(yè) 就 有 望 從 根 本 上 實 現(xiàn) 戰(zhàn) 略 反 擊 。 更 重 要 原 因 是 缺 乏 自8 / 54主 創(chuàng) 新 能 力 ， 完 全 擁 有 自 主 知3 / 54識 產(chǎn) 權(quán) 的 數(shù) 控 系 統(tǒng) 少 之 又 少 ， 制 約 了 數(shù) 控 機 床 產(chǎn) 業(yè) 的 發(fā) 展 。 同 時 中 國 在 應 用 技 術(shù) 及 技 術(shù) 集成 方 面 的 能 力 也 還 比 較 低 ， 相 關(guān) 的 技 術(shù) 規(guī) 范 和 標 準 的 研 究 制 定 相 對 滯 后 ， 國 產(chǎn) 的 數(shù) 控機 床 還 沒 有 形 成 品 牌 效 應 。 長 期 以 來 ， 國 產(chǎn) 數(shù) 控 機 床 始 終 處 于 低 檔 迅 速 膨脹 ， 中 檔 進 展 緩 慢 ， 高 檔 依 靠 進 口 的 局 面 ， 特 別 是 國 家 重 點 工 程 需 要 的 關(guān) 鍵 設(shè) 備 主要 依 靠 進 口 ， 技 術(shù) 受 制 于 人 。2022年 ， 中 國 數(shù) 控 金 切 機 床 產(chǎn) 量 達 123,257臺 ， 數(shù) 控 金 屬 成 形 機 床 產(chǎn) 量 達 3,011臺 ；國 產(chǎn) 數(shù) 控 機 床 擁 有 量 約 50萬 臺 ， 進 口 約 20萬 臺 。 2022年 ， 中 國 數(shù) 控 金 切 機 床 產(chǎn) 量 達 到 85756臺 ， 同 比 增 長 %， 增 幅高 于 金 切 機 床 產(chǎn) 量 增 幅 百 分 點 ， 進 而 使 金 切 機 床 產(chǎn) 值 數(shù) 控 化 率 達 到 %， 同比 增 加 百 分 點 。 “十 五 ”期 間 ， 中 國 機 床 行 業(yè) 發(fā) 展 迅 猛 的 主 要 原 因 是 市 場 需求 旺 盛 。 “十 五 ”期 間 ， 中 國 數(shù) 控 機 床 行 業(yè) 實 現(xiàn) 了 超 高 速 發(fā) 展 。 該 公 司 現(xiàn) 有 職 工 3,674人 ， 科 研 人 員 超 過 600人 ， 月 產(chǎn) 能 力 7,000套 ，銷 售 額 在 世 界 市 場 上 占 50%， 在 國 內(nèi) 約 占 70%， 對 加 速 日 本 和 世 界 數(shù) 控 機 床 的 發(fā) 展 起 了重 大 促 進 作 用 。 在 上世 紀 80年 代 開 始 進 一 步 加 強 科 研 ， 向 高 性 能 數(shù) 控 機 床 發(fā) 展 。 自1958年 研 制 出 第 一 臺 數(shù) 控 機 床