【正文】 主軸變速范圍的 確定 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，得知 min/2800max rn ? ， min/16min r? 。 為了簡(jiǎn)化機(jī)床設(shè)計(jì)和使用，規(guī)定了幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值這些是 2 或 10 的某次方根。 本設(shè)計(jì)考慮到適當(dāng)減小相對(duì)速度損失，選取 ? =。 由（ 12）式計(jì)算得主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)為： 6 1lglg ?? ?nRz 175lg??? 取主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) z=24。因此，采用串并聯(lián)式傳動(dòng)（分支傳動(dòng)）結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)上考慮，轉(zhuǎn)速偏高會(huì)引起摩擦片式離合器振動(dòng)，因此，從電機(jī)到從動(dòng)帶輪軸需要降速。 此分支結(jié)構(gòu)可以由低速分支和高速分支并聯(lián)組成。 根據(jù)具體情況，低速分支得到主軸轉(zhuǎn)速 16～ 800 min/r ，共 18 級(jí)，公比 ? =，結(jié)構(gòu)式為 6621 223218 ???? ，其中主軸出現(xiàn) 6 級(jí)重復(fù)轉(zhuǎn)速。高速分支與低速分支采用背輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)換，這樣擴(kuò)大了變速范圍。 7 確定結(jié)構(gòu)網(wǎng) 根據(jù)結(jié)構(gòu)式畫出結(jié)構(gòu)網(wǎng)。 結(jié)構(gòu)網(wǎng)見圖 11。 圖 11 24 級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng) 由圖中可以看出，在第一變速組兩個(gè)傳動(dòng)副（因?yàn)樵诘谝蛔兯俳M的 8 主動(dòng)軸上要安裝一個(gè)摩擦式離合器，并且第一變速組是升速。 繪制轉(zhuǎn)速圖 選定電動(dòng)機(jī) 一般的普通車床，多采用 Y 系列封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。選用 Y132S22 電動(dòng)機(jī)。 變速組分析 該車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)的總降速比為 1751min/2800 min/16 ?rr ，每個(gè)降速變速組的最小降速比為 41 ，則總降速比為 2561 ，這樣是無需增加降速的定比傳動(dòng)，為使Ⅰ軸的轉(zhuǎn)速降低，及其它變速組變速緩慢，以減少結(jié)構(gòu)的徑向尺寸，在電動(dòng)機(jī)到Ⅰ軸之間增加一對(duì) 250132 的降速帶傳動(dòng)，這樣有利于機(jī)床設(shè)計(jì)，也有利于主軸箱徑向和軸向尺寸的減少。高速分支與低速分支的轉(zhuǎn)換通過一個(gè)背輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，此機(jī)構(gòu)可擴(kuò)大變速范圍。 由圖 12 分析可知：Ⅰ軸有 1 種轉(zhuǎn)速，從電動(dòng)機(jī)到Ⅰ軸的傳動(dòng)比為： 9 電 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ16202540506380100125160200250315400500630800900280022401800140011202900轉(zhuǎn)速/（r min ）.1132:25054:4559:4040:4023:5731:4963:5050:50 50:5020:8020:8029:82 圖 12 24 級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖 ??u ；Ⅱ軸有 2 種轉(zhuǎn)速，即從Ⅰ軸到 Ⅱ軸有兩種傳動(dòng)比：1u =， 2u =；Ⅲ軸有 6 種轉(zhuǎn)速，即從Ⅱ軸到Ⅲ軸有三種傳動(dòng)比：1u =1， 1122 ?? ?u ， ?? ?u ；Ⅳ軸有 12 種轉(zhuǎn)速，即從Ⅲ軸到Ⅳ 10 軸有兩種傳動(dòng)比： 1u =1，41162 ???u；Ⅴ軸有 18 種轉(zhuǎn)速，從圖中可以知道，從Ⅳ軸到Ⅴ軸有兩種傳動(dòng)比： 1u =1，41162 ???u；Ⅵ軸（主軸）有24 種轉(zhuǎn)速，高速分支 6 種轉(zhuǎn)速，從Ⅲ軸到Ⅵ軸有一種傳動(dòng)比： ???u ，低速分支 18 種轉(zhuǎn)速，即從Ⅴ軸到Ⅵ軸有一種傳動(dòng)比： 11 ?? ?u。 Ⅰ軸 — Ⅱ軸 變速組齒輪 Ⅰ軸 — Ⅱ軸 變速組的齒輪，因?yàn)橐惭b一個(gè)離合器，齒數(shù)要選的大一些，為了 避免根切現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，取 40min ?Z 。 ?1Z =40，則 1Z = ?? 1ZSz =9940=59； ?2Z =45，則 2Z = ?? 2ZSz =9945=54。 由式（ 13）得： minmin11 ZuS z ???????? ?? 7822111???????????????? 查 [3]書第 36 頁表 2 確定合理的齒數(shù)和 zS =80。 Ⅲ軸 — Ⅳ軸 變速組齒輪 為了避免根切現(xiàn)象，同時(shí)滿足傳動(dòng)比的要求 ，取 20min ?Z 。 1Z =20，則 ?1Z = 1ZSz? =10020=80； 2Z =50，則 ?2Z = 2ZSz? =10050=50。 由式（ 13）得： minmin11 ZuS z ???????? ?? 100204111???????????????? 查 [3]書第 36 頁表 2 確定合理的齒數(shù)和 zS =100。 高速分支Ⅲ軸 — Ⅵ軸 變速組齒輪 此處僅有一個(gè)傳動(dòng)比 ???u 。 由式（ 13）得： minmin11 ZuS z ???????? ?? 36 11???????? ?? 查 [3]書第 36 頁表 2 確定合理的齒數(shù)和 zS =113。 低速分支Ⅴ軸 — Ⅵ軸 變速組齒輪 此處僅有一個(gè)傳動(dòng)比 11 ?? ?u。 由式（ 13）得： 13 minmin11 ZuS z ???????? ?? 8522111???????????????? 此對(duì)齒輪為斜齒輪，取此對(duì)斜齒輪的螺旋角 ??12? 。 查 [3]書第 36 頁表 2 齒數(shù)和 zS =111。 核算轉(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)該超過 )%1(10 ?? ? ，即 ? ?%110 ????? ?n nn （ 14） 式中： n? —— 主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速， min/r ； n —— 主軸的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 , min/r ； ? —— 傳動(dòng)系統(tǒng)的公比。 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 ⅦⅥⅤⅣⅢⅡⅠM7. 5k W29 00 r/ mi n 圖 13 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖和各傳動(dòng)副齒輪的齒數(shù)按國家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)械制圖》中的機(jī) 15 構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（ GB4460— 84）繪制出傳動(dòng)系統(tǒng)圖，圖中按運(yùn)動(dòng)順序畫出由電動(dòng)機(jī)經(jīng)各傳動(dòng)軸至主軸的傳動(dòng)系統(tǒng)。 車床的正、反轉(zhuǎn)是通過一個(gè)空套齒輪實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)反轉(zhuǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)由Ⅰ軸傳到Ⅶ軸，通過Ⅶ軸上的空套齒輪將運(yùn)動(dòng)傳到Ⅱ軸上。 1. 確定設(shè)計(jì)功率 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定功率 dN、載荷的性質(zhì)和每天工作時(shí)間等因素來確定設(shè)計(jì)功率： dAd NKP ? （ 21） 式中： AK —— 工作情況系數(shù)； dN —— 電動(dòng)機(jī)的額定功率， KW 。 則，設(shè)計(jì)功率為 dAd NKP ? ? ?? 因此，設(shè)計(jì)功率為 KWPd ? 。 3. 確定帶輪直徑 初選小帶輪直徑 1D 。 大帶輪直徑： 12 iDD? 17 mm ? ?? 查 [4]第 134 頁表 9— 7 得，選大帶輪直徑 mmD 2502 ? 。 4. 驗(yàn)算帶速 可用下式計(jì)算帶速： 100060?? Dnv ? （ 22） 式中： v —— 帶速， sm/ ； D —— 帶輪的基準(zhǔn)直徑， mm； n —— 帶輪的轉(zhuǎn)速， min/r 。 5. 確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距 18 由 ? ? ? ?21021 DDaDD ???? 初定中心距，取 mma 7000 ? 。 則根據(jù)公 式（ 23）得： ? ? ? ?0212210 4220 a DDDDaL d ????? ? ? ? ? ?mm mmmmmmmmmmmm2 0 05 700413225025013227002? ???????? ? 查 [4]第 129 頁圖 9— 3 得，取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mmLd 2021? 。 則，實(shí)際中心距為： 2 00 dd LLaa ??? mmmmmmmm 97 22 0052 0007 00???? 6. 驗(yàn)算小帶輪的包角 由下式可以計(jì)算帶輪上的包角： a DD 121 601 8 0 ??????? （ 25） 19 式中： 1? —— 小帶輪的包角； a —— 實(shí)際中心距， mm； 1D 、 2D —— 主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的基準(zhǔn)直徑， mm。 7. 計(jì)算帶的根數(shù) 由下式可以計(jì)算 V 帶的根數(shù) : ? ? Ld KKPP PZ ?00 ??? (26) 式中： Z —— V 帶的根數(shù)； dP —— 電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)功率， KW ； 0P —— 單根 V 帶所能傳遞的基本額定功率， KW ； 0P? —— 基本額定功率增量， KW ； ?K —— 包角系數(shù)，是考慮包角不是 ?180 時(shí)對(duì)傳動(dòng)的影響； LK —— 長(zhǎng)度系數(shù)，考慮帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度不為特定長(zhǎng)度時(shí)是對(duì)傳動(dòng)的影響。 因此，由公式（ 26）得，帶的根數(shù) Z 為： 20 ? ?Ld KKPP PZ?00 ??? ? ?????? KWKWKW 取 Z=3 根。 查 [5]第 32 頁得， V 型帶的帶傳動(dòng)效率為 ，未磨齒的齒輪傳動(dòng)效率為 ，磨齒的齒輪的傳動(dòng)效率為 ，斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)效率為 ，圓錐滾子軸承的傳動(dòng)效率為 ，向心球軸承的傳動(dòng)效率為，推力球軸承的傳動(dòng)效率為 。 Ⅰ軸的傳遞功率為： 21??dI NN ? KWKW1 6 9 9 ? ??? Ⅱ軸的傳遞功率為： 32??III NN ? KWKW9 8 5 9 6 ? ??? Ⅲ軸的傳遞功率為： 34??IIIII NN ? KWKW7 7 7 8 5 ? ??? 高速分支，Ⅵ軸的傳遞功率為： 21 34I ??IIIV NN ?? KWKW5 7 5 7 7 ? ??? 低速分支，Ⅳ軸的傳遞功率為： 34??IIIIV NN ? KWKW5 7 5 7 7 ? ??? Ⅴ軸的傳遞功率為： 34??IVV NN ? KWKW3 7 9 7 5 ? ??? Ⅵ軸的傳遞功率為： 54I ??IVV NN ?? 9 8 7 9 ? ??? 各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定 計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。查 [3]第 54 頁表 22 得中型車床主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速可按下式確定： 13min ?? zj nn ? （ 28） 式中： jn —— 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速， min/r ； minn —— 主軸的最小轉(zhuǎn)速， min/r ； ? —— 傳動(dòng)系統(tǒng)的公比， min/r 。 ⅥⅤⅣⅢⅡⅠM2900r/min 圖 21 傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪編號(hào)圖 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 jn 為主軸第一個(gè)（低的）三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級(jí)的轉(zhuǎn)速。 1. 主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 min/80rnj ? 。 2. 對(duì)于Ⅴ軸有 18 級(jí)轉(zhuǎn)速： 2260、 178 141 113 89 70 、45 35 28 22 17 14 11 8 7 5 45 min/r 。圖 21 中的齒輪 18 的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min/226rnj ? ，齒輪 20 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速 為 min/226rnj ? ，齒輪 21 的 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速 為 23 min/226rnj ? 。Ⅴ軸在 226 min/r 以上的轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率。圖 21 中的齒輪 14 的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min/226rnj ? ，齒輪 16 的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min/1131rn j ? ，齒輪 21 的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min/226rnj ? 。Ⅳ軸在 226 min/r 以上的轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率。圖 21 中的齒輪 6 的計(jì)算轉(zhuǎn)速為min/1781rn j ? ，齒輪 8 的 計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min/707rnj ? ，齒輪 10 的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min/1131rnj ? ，齒輪 1 1 11 的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min/707rnj ? 。Ⅱ軸的兩級(jí)轉(zhuǎn)速都能傳遞全部功率，所以確定轉(zhuǎn)速 707 min/r 為Ⅱ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 6. Ⅰ軸只有一級(jí)轉(zhuǎn)速： 1531 min/r ，又能傳遞全部功率，所以Ⅰ軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 1531 min/r 。 傳動(dòng)軸直徑的估算