【正文】 3. 軸上零件的軸向定位II 軸上的主要零件主要有三對直齒圓柱齒輪及其中兩直齒圓柱齒輪對應(yīng)的電磁離合器。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。因此疲勞強度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。傳動軸即需要滿足強度要求，還必須滿足剛度的要求，強度要求是保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。 Ⅰ和 II 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1. Ⅰ軸上的零件主要是電磁離合器和齒輪。124mdII MPaEE???軸 的 ；材 料 彈 性 模 量 ；式 中 ；查【1】表 312 許用撓度 ； ??.??。???o③ 各軸間的中心距的確定：； ())()74(2)(1 mzd??????；965?；)(123)7(dV??NTF mnPr .5)01/(862/ 860/.???? ???最大撓度： ()????mEIbl3 4349222max1068. ???????? ()。%)57(%10)( ???標 標實 n 確定傳動各軸最小直徑根據(jù)【5】公式（71） ， ，并查【5】表 713 得到 取 1。已知主軸的計算轉(zhuǎn)速為 mi/150r?j2. 各變速軸的計算轉(zhuǎn)速：軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速可傳動比找上去，軸Ⅱ的計算轉(zhuǎn)速 為 675r/min；軸Ⅰ的計算轉(zhuǎn)速 為 2022r/min；1jn3. 各齒輪的計算轉(zhuǎn)速同一變速組內(nèi)一般只計算組內(nèi)最小齒輪，也是最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪的計算轉(zhuǎn)速。 NF )( ??????11) 計算作用在軸上的壓軸力 ()ZQ .???ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 傳動比i=查表【4】 表 84a 由 和 得 =?in150rn?0p 軸系零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 確定各軸轉(zhuǎn)速 1. 確定主軸計算轉(zhuǎn)速：計算轉(zhuǎn)速 是傳動件傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。 ??????9) 確定三角帶根數(shù) Z根據(jù)【4】 式（826）得158P ()0calpzk????查表【4】 表 84d 由 i= 和 得 = ,153 min15rn0p查表【4】表 85， =；查表【4】表 82，長度系數(shù) =? lk ()).(????Z∴取 根Z5?10) 計算預(yù)緊力查【4】表 83，q=由【4】式（827） ()20)(qvkvZpFca????其中： 帶的變速功率,KW；capv帶速,m/s；q每米帶的質(zhì)量，kg/m；取 q=。smvs5?4) 初定中心距帶輪的中心距，通常根據(jù)機床的總體布局來初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)【4】 經(jīng)驗公式（820）152P ())(2)(???取 2 ，取 =5) 三角帶的計算基準長度 ?L由【4】 公式（822）計算帶輪的基準長度158P????02121042ADA???? ()由【4】 表 82，圓整到標準的計算長度 L=2300mm146P6) 驗算三角帶的撓曲次數(shù)，符合要求。?n?n?則： ，由【4】 表 88 取圓整為 280mm。smn/?????ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 ③ 計算大帶輪的基準直徑 。??ca2) 選定帶型：根據(jù) 和 由圖 810 確定選用 A 型。V 帶傳動設(shè)計的主要依據(jù)是在工作中保證帶不打滑的前提下能傳遞最大功率，并具有一定的疲勞強度和使用壽命，也是靠摩擦傳動的其它帶傳動設(shè)計的主要依據(jù)。其應(yīng)用于：帶速 V≤25～30m/s；傳動功率 P＜700kW；傳動比i≤10；軸間距較小的傳動。其特點為：當量摩擦系數(shù)大，工作面與輪槽粘附著好，允許包角小、傳動比大、預(yù)緊力小。普通 V 帶傳動是常見的帶傳動形式，其結(jié)構(gòu)為：承載層為繩芯或膠簾布，楔角為 40176。根據(jù)工作原理可分為兩類：摩擦帶傳動和嚙合帶傳動。這種電機轉(zhuǎn)動非常12/60ci?平穩(wěn)，采用 160,000,000/rev 的超高分辨率位置編碼器，通過線圈切換可實現(xiàn)電機的高速、高加速控制。在Ⅱ區(qū)域內(nèi)，主軸可能輸出的最大功率 ，則隨主軸轉(zhuǎn)速的下axMmaxP降而下降。這兩條特性曲線是以計算轉(zhuǎn)速 為分界，從 至最高轉(zhuǎn)速 的區(qū)域Ⅰ為恒功率區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)，任意轉(zhuǎn)jnjnmaxn速下主軸都可以輸出額定的功率，最大轉(zhuǎn)矩則隨主軸轉(zhuǎn)速的下降而上升。這樣通過電動機的無級變速，配合變速機構(gòu)便可確保主軸的功率和轉(zhuǎn)矩要求。交流調(diào)頻主軸電動機經(jīng)帶傳動，傳遞給傳動軸，傳動軸再通過變速機構(gòu)傳遞給主軸，從而實現(xiàn)主軸的變速。通過綜合考慮電動機與主軸功率特性的匹配問題（數(shù)控車床主軸要求的恒功率變速范圍遠大于調(diào)速電動機的恒功率變速范圍），為解決這一問題，需要在電動機與主軸之間串聯(lián)一個分級變速機構(gòu)，以便擴大其恒功率調(diào)速范圍，滿足低速大功率切削時對電動機輸出功率的要求。II 軸上兩對直齒輪的傳動比分別為 ， 。由于采用三級變速級數(shù)，故對電動機恒功率變速范圍以及整個變速范圍要求較高。要綜合考慮電機性能、價格、車床性能要求等因素來選擇。一般而言，轉(zhuǎn)速高的電動機，其尺寸和重量小，價格較低，但會使傳動裝置的總傳動比、結(jié)構(gòu)尺寸和重量增加。所以本電機的電壓可選為 380V。?故，5. 選擇電動機額定功率 edP如前所述，電動機功率應(yīng)留有余量，負荷率一般取 ～，所以電動機額定功率選取為 。4. 確定電機輸出功率 Pd dP??切 削傳動裝置的總效率 ()123?其中， ―圓柱直齒輪傳動效率，查得 ＝；；1?―Ⅱ軸軸承效率，查得2＝＝；2?―Ⅲ軸（主軸）軸承效率，查得3?＝＝。電動機發(fā)熱與其工作情況有關(guān)。ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 3. 電動機容量的選擇選擇電動機容量就是合理確定電動機的額定功率。2. 電動機類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇由于不同機床有不同的主軸輸出性能(旋轉(zhuǎn)速度，輸出功率，動態(tài)剛度，振動抑制等)，因此，主軸選用標準與實際使用需要是緊密相關(guān)。(5)根據(jù)生產(chǎn)機械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程的要求，以及機械減速機構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機額定轉(zhuǎn)速。(3)根據(jù)使用場所的環(huán)境條件的不同，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護措施，選擇電動機的結(jié)構(gòu)型式。(2)根據(jù)電機負載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和啟動頻繁程度等因素，考慮電動機的溫升限制、過載能力額啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 2) 各軸計算轉(zhuǎn)速的確定 （）min//Ⅰrj??ⅡⅢ ⅡⅢⅡⅠ3)各軸輸入功率 （）Kwp???ⅡⅢ ⅠⅡⅠ4) 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 （）..Ⅰ2Ⅰ11ⅠⅠ0 ??????npTnpT表 各軸的傳動參數(shù)參數(shù) 軸0 軸（電機軸）I 軸(傳動軸）II 軸（主軸)計算轉(zhuǎn)（ minr）2022 447 150/450輸入功率（Kw） 轉(zhuǎn)矩（ N?）54 121 ＸＸ大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 由電機的轉(zhuǎn)速范圍(包括恒功率變速范圍)和各軸傳動比,畫出數(shù)控車床的轉(zhuǎn)速圖,見圖 22。 計算各軸計算轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩1) 主軸調(diào)速范圍的確定（本小節(jié)公式除非特別說明，均出自資料[12]）∵數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速范圍 30～4500r/min則數(shù)控車床總變速范圍 150minax?Rn（）已知計算轉(zhuǎn)速 i/r150n?計主軸的恒功率變速范圍 30154max?計nRp（）電機的恒功率變速范圍 80dp由于 RnpRdp，電動機直接驅(qū)動主軸不能滿足恒功率變速要求，因此需要串聯(lián)一個有級變速箱，以滿足主軸的恒功率調(diào)速范圍。但變速時必須主軸停車后才能進行，另外，它增加了數(shù)控機床的復(fù)雜性，而且必須將數(shù)控裝置送來的電信號轉(zhuǎn)換成電磁閥的機械動作，然后再將壓力油分配到相應(yīng)的液壓缸，因而增加了變速的中間環(huán)節(jié)，帶來了更多的不可靠因素。液壓變速機構(gòu)是通過液壓缸、活塞桿帶動撥叉推動滑移齒輪移動來實現(xiàn)變速，雙聯(lián)滑移齒輪用一個液壓缸，而三聯(lián)滑移齒輪則必須使用兩個液壓缸（差動油缸）實現(xiàn)三位移動。通過安裝在各傳動軸上離合器的吸合和分離的不同組合來改變齒輪的傳動路線，實現(xiàn)主軸的變速。電磁離合器是通過應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運動的元件，由于它便于實現(xiàn)自動操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供選用，所以它已成為自動裝置中常用的操作元件。為簡化主軸箱結(jié)構(gòu)，本方案采用三級機械變速機構(gòu)，運動方案如下圖 所示。由于數(shù)控機床的主運動的調(diào)速范圍較大，單靠調(diào)速電機無法滿足這么大的調(diào)速范圍，另一方面調(diào)速電機的功率扭矩特性也難于直接與機床的功率和轉(zhuǎn)矩要求相匹配。這些自動變速即為無級變速，在一定的調(diào)速范圍內(nèi)選擇理想的切削速度，這樣有利于提高加工精度，以及提高切削效率。此外，還要求主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于調(diào)整和維修；工藝性好，便于加工和裝配；防護性能好；使用壽命長。② 傳遞動力要求 主電動機和傳遞結(jié)構(gòu)能夠提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高的傳動效率。采用交流變頻主軸電動機，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，最高轉(zhuǎn)速為 4500r/min，最低轉(zhuǎn)速為 310r/min.；2) 設(shè)計分級變速傳動系統(tǒng)，用電磁離合器完成數(shù)控車床的調(diào)速。我選擇的課題是設(shè)