【正文】 因素。 三．傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)： 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 圖 1 主傳動(dòng)方案擬定 擬 定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。 傳動(dòng)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。 傳動(dòng)方案有多種，傳動(dòng)型式更是眾多，比如：傳動(dòng)型式上有集中傳動(dòng)，分離傳動(dòng)；擴(kuò)大變速范圍可用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動(dòng)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。此次設(shè)計(jì)中，我們采用集中傳動(dòng)型式的主軸變速箱。 確定傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目 級(jí)數(shù)為 Z的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳動(dòng)組組成，各傳動(dòng)組分別有 ?Z 、 ?Z 、??個(gè)中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 傳動(dòng)副。傳動(dòng)副中由于結(jié)構(gòu)的限制以 2 或 3 為合適，本課程設(shè)計(jì)選擇方案： 12=3 2 2； 12＝ 2 3 2； 12＝ 2 2 3 傳動(dòng)式的擬定 12級(jí)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)組，選擇傳動(dòng)組安排方式時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能以及一個(gè)“前多后少”的原則。 主軸對(duì)加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。 綜上所述，傳動(dòng)式為 12=3 2 2。分別為： 1 3 612 3 2 2? ? ? 2 1 612 3 2 2? ? ? 2 6 112 3 2 2? ? ? 1 6 312 3 2 2? ? ? 4 1 212 3 2 2? ? ? 4 2 112 3 2 2? ? ? 圖 2 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 4 傳動(dòng)副的 極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍 主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)的最大變速范圍一般為 ： minmaxmax uUR ? ≤ 8～ 10。因?yàn)槠渌鼈鲃?dòng)組的變速范圍都比它小 m a x1 RRn pnxn ?? ????? 。 在圖 2中，方案 a,b,c,e 的第二擴(kuò)大組 x2=6。 因 φ＝ ,則 R2==4, 是可行 的。 基本組和擴(kuò)大組的排列順序 在可靠的四種結(jié)構(gòu)網(wǎng)方案 a,b,c,e 中，還要進(jìn)行比較以選擇最佳方案。因?yàn)槿绻鞣桨竿?hào)傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動(dòng)件的尺寸也就可以小些。即如果沒(méi)有別的要求，則應(yīng)盡量使擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致。 轉(zhuǎn)速圖的擬定： 查詢轉(zhuǎn)速標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表 71，得到主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速如下圖 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 5 圖 3 轉(zhuǎn)速圖 四 . 傳動(dòng)件的估算 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 三角帶傳動(dòng)中，軸間距 A可以加大。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。 (2)確定帶輪的計(jì)算直徑 ?D ， ?D 帶輪的直徑越小帶 的彎曲應(yīng)力就越大。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 83， 87 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 ?D =100mm 。 所以 ? ?2 1440 1 0 0 1 0 . 0 2 1 7 6800D m m? ? ? ? ?，取為較大值 180mm，一可增大包角，二可以滿足傳動(dòng)比的要求。 (7)確定實(shí)際中心距 A 00A 4 0 0 1 2 5 0 1 2 4 3 . 6 2 4 0 3 . 22LLA m m?? ? ? ? ? ? ?（ ） (8)驗(yàn)算小帶輪包角 ? 0 0 0 0211 1 8 0 5 7 . 5 1 6 8 . 6 1 2 0DDA? ?? ? ? ? ?，主動(dòng)輪上包角合適。所以 220 m i n ( 2 . 5 ) ( 2 . 5 0 . 9 8 ) 6 . 0 5( ) 5 0 0 5 0 0 0 . 1 0 7 . 5 1 1 00 . 9 8 6 7 . 5a c aAKPF q v NK z v? ??? ? ? ? ? ? ??? （ 11）作用在支承軸上的徑向力 PF 10 m in ( ) si n 2 6 110 si n 131322PF z F z N? ?? ? ? ? ? ? 傳動(dòng)軸的估算 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。因此疲勞強(qiáng) 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(yàn)算軸的強(qiáng)度。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 計(jì)算轉(zhuǎn)速 jN 是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。 查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表 22取 I， II， III， IV 軸的 [? ]＝ ；根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)速的概中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 念和轉(zhuǎn)速圖可判斷： 800 / minjInr? =500 / minjIInr 250 / minjIIInr? 200 / minjIVnr? 所以 41 5 . 5 0 . 9 69 1 2 3 . 48 0 0 0 . 5d m m m m???? ， 取 30mm 42 5 . 5 0 . 9 6 0 . 9 7 0 . 9 79 1 3 4 . 45 0 0 0 . 5d m m m m? ? ??, 取 35mm 43 5 . 5 0 . 9 6 0 . 9 7 0 . 9 7 0 . 9 7 0 . 9 79 1 4 1 . 22 5 0 0 . 5d m m m m? ? ? ? ???? , 取 50mm 此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于 18～ 20。 第一組齒輪： 傳動(dòng)比：1 01 1ai ??? ，2 ???, 3 ??? 查表，齒數(shù)和 zS 取 72 ?Z =36， 2Z =36， 3Z =28， 4Z =44， 5Z =32， 6Z =40； 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 第二組齒輪： 傳動(dòng)比：1 01 1bi ???,2 1132bi ??? 齒數(shù)和 zS 取 84： 7Z =42， 8Z =42， 9Z =28， 10Z =56； 第三組齒輪： 傳動(dòng)比：1 11=4 ??,2 2 =11ci ?? 齒數(shù)和 zS 取 88： 11Z =54， 12Z =34， 13Z =25， 14Z =63， 表 2 各傳動(dòng)組齒輪齒數(shù) 變速組 第一變速組 第二變速組 第三變速組 齒數(shù)和 72 84 88 齒輪 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Z13 Z14 齒數(shù) 36 36 28 44 32 40 42 42 28 56 54 34 25 63 通過(guò)以上齒輪的齒數(shù)，傳動(dòng)副，級(jí)比指數(shù)以及傳動(dòng)比確定如下所示傳動(dòng)系統(tǒng)圖：ⅠⅡⅢⅣ 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 實(shí)際傳動(dòng)比所造成的主軸轉(zhuǎn)速誤差一般不應(yīng)超過(guò) 10( 1)%???，即： ? ?1 0 1 %?? ??實(shí) 際 傳 動(dòng) 比 理 論 傳 動(dòng) 比理 論 傳 動(dòng) 比 ? 1 .2 4 1 .2 6 1 .5 % 2 .6 %? ?? 主軸轉(zhuǎn)速合格。 (1)Ⅰ Ⅱ 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算： 3244( 1 ) 5 . 5281 6 3 3 8 3 . 66 2 8 4 4 5 0 0 6 0 0jm ??? ? ?? ? ? ? 取 m＝ 4 (2) Ⅱ Ⅲ齒輪彎曲疲勞的計(jì)算： 3256( 1 ) 5 . 52816338 6 2 8 5 0 2 5 0 6 0 0jm ??? ? ?? ? ? ? 取 m＝ 5 (3)Ⅲ Ⅳ 齒輪彎曲疲勞的計(jì)算： 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 3263( 1 ) 5 . 52516338 6 2 5 6 3 2 0 0 6 0 0jm ??? ? ?? ? ? ? 取 m＝ 5 (4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪： **2 0 h 1 c 0 .2 5?? ? ? ?度， ， 從機(jī)械原理 表 102查得以下公式 齒頂圓 mhzd aa )2+(= *1 齒根圓 **1( 2 2 )fad z h c m? ? ? 分度圓 mzd= 齒頂高 mhh aa *= 齒根高 mchh af )+(= ** 齒輪的具體值見(jiàn)表 表 3齒輪尺寸表 齒輪 齒數(shù) z 模數(shù) m 分度圓 d 齒頂圓ad 齒根圓 fd 齒頂高 ah 齒根高 fh 1 36 4 144 152 134 4 5 2 36 4 144 152 134 4 5 3 28 4 112 120 102 4 5 4 44 4 176 184 166 4 5 5 32 4 128 136 118 4 5 6 40 4 160 168 150 4 5 7 42 5 210 220 5 8 42 5 210 220 5 9 28 5 140 150 5 10 56 5 280 290 5 11 54 5 270 280 5 12 34 5 170 180 157 5 13 25 5 125 135 5 14 63 5 315 325 5 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 齒寬確定 由公式 ? ?6 ~ 1 0 ,mmB m m???? 為 模 數(shù)得： 第一套嚙合齒輪 ? ?6 ~ 1 0 4 2 4 ~ 4 0IB m m? ? ? 第二套嚙合齒輪 ? ?6 ~ 1 0 5 3 0 ~ 5 0B m m? ? ? ? 第三套嚙合齒輪 ? ?6 ~ 1 0 5 3 0 ~ 5 0IIIB m m? ? ? 一對(duì)嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯(cuò)位時(shí)導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計(jì)上，應(yīng)主動(dòng)輪比小齒輪齒寬大 所以 1225 , 30B m m B m m??， 3 25B m? ， 4 30B mm? ，5 6 7 8 9 1 02 5 , 3 0 , 3 0 , 3 5 , 3 0 , 3 5B m m B m m B m m B m m B m m B m m? ? ? ? ? ?， 1 1 1 2 1 3 1 430 , 35 , 30 , 35B m m B m m B m m B m m? ? ? ? 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 [4]P161 頁(yè)，當(dāng) 300dd m m? 時(shí) , 采 用 腹 板 式。帶輪內(nèi)孔尺寸是軸承外徑尺寸80mm。1 2 1 0 0 , 0 . 2 1 9d d m m C B m m? ? ? ? ?， mmD 5 0)(1 8 01 ????? ， mmdDD )( 110 ???? mmdDd )( 110 ????? 100 ,L B mm?? 五 . 動(dòng)力設(shè)計(jì) 主軸剛度驗(yàn)算 選定前端懸伸量 C，參考《機(jī)械裝備設(shè)計(jì)》 [1]P121，根據(jù)主軸端 部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的型式和尺寸，這里選定 C=120mm. 中 北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 主軸支承跨距 L的確定 根據(jù)《金屬切削機(jī)床》 [5]表 106 前軸頸應(yīng)為 60～ 90m