【正文】 、機(jī)床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性有關(guān)的參數(shù)，可歸納為尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。因此，必須對所設(shè)計(jì)的機(jī)床工藝范圍和使用情況做全面的調(diào)研和統(tǒng)計(jì)，依據(jù)某些典型工藝和加工對象，兼顧其他的可能工藝加工的要求，擬定機(jī)床技術(shù)參數(shù)，擬定參數(shù)時(shí)，要考慮機(jī)床發(fā)展趨勢和同國內(nèi)外同類機(jī)床的對比，使擬定的參數(shù)最大限度地適應(yīng)各種不同的工藝要求和達(dá)到機(jī)床加工能力下經(jīng)濟(jì)合理。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。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。主傳動(dòng)中所有零部件有足夠的剛度、精度和抗震性，熱變形特性穩(wěn)定；滿足產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性要求。普通車床主軸箱設(shè)計(jì)第 5 頁 共 30 頁二、設(shè)計(jì)計(jì)算1 機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的 課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生學(xué)完相應(yīng)課程及先行課程之后進(jìn)行的實(shí)習(xí)性教學(xué)環(huán)節(jié)，是大學(xué)生的必修環(huán)節(jié)，其目的在于通過機(jī)床運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機(jī)械制圖，零件計(jì)算，編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。這里我們?nèi)?biāo)準(zhǔn)公比系列 =??因?yàn)?== ，根據(jù)【1】 表 36 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列。2 主電動(dòng)機(jī)的選擇 給定主電機(jī)的功率是 ，查《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)》 ，選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S4，額定功率 ，滿載轉(zhuǎn)速 1440r/min，同步轉(zhuǎn)速 1500r/min。變速型式則指變速和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的變速型式、變速類型。因此，確定變速方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。2 變速結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的變速不失為有用的方法，但對于分析復(fù)雜的變速并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效。即 ? ??321Z?變速副中由于結(jié)構(gòu)的限制以 2 或 3 為合適，即變速級(jí)數(shù) Z 應(yīng)為 2 和 3 的因子： ，可以有三種方案： baZ???1,32,31??2. 變速式的擬定 12 級(jí)轉(zhuǎn)速變速系統(tǒng)的變速組，選擇變速組安排方式時(shí)，考慮到機(jī)床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能。主軸對加工精度、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，變速式為 12=232。分別為：， ， ，?????????????????? ????由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床 I 軸裝有摩擦離合器，在結(jié)構(gòu)上要求有一齒輪的齒根圓大于離合器的直徑。1263??普通車床主軸箱設(shè)計(jì)第 8 頁 共 30 頁從電動(dòng)機(jī)到主軸主要為降速變速，若使變速副較多的變速組放在較接近電動(dòng)機(jī)處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足變速副前多后少的原則，因此取 12=232 方案為好。斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)2ax?較平穩(wěn)，可取 。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間變速軸的變??)10~8(.)~(inamax ??R速范圍最小。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動(dòng)系中各個(gè)變速組變速范圍的乘積，即： inR?210?檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。 ??122???PXR?普通車床主軸箱設(shè)計(jì)第 9 頁 共 30 頁其中 ， ， 41.??62X2?P∴ ，符合要求。⑵、分配總降速變速比 總降速變速比 ??d⑶、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。⑸、繪制轉(zhuǎn)速圖在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按變速順序依次設(shè)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（主軸） ?，F(xiàn)由Ⅳ（主軸）開始，確定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速：① 先來確定Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速變速組 c 的變速范圍為 ，結(jié)合結(jié)構(gòu)式，]10,8[??R?Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：11170、233347670r/min。③確定軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速對于軸Ⅰ，其級(jí)比指數(shù)為 1,可取 ， 12./???ia確定軸Ⅰ轉(zhuǎn)速為 750r/min。?i畫出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近） 。對于定比傳動(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。根據(jù)【1】 ,查表 39 各種常用變速比的使用齒數(shù)。zS于是 ， ， 48/31ai 6/32ai可得軸Ⅱ上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：457。?zS于是 ， ， ，得軸Ⅲ上兩齒輪的齒數(shù)分別為：72/18ib60/3?ib45/2?ib72，60、45。2i于是得 ,86/1?ic36/72ic得軸Ⅲ兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為 20，66；得軸Ⅳ兩齒輪齒數(shù)分別為 79，33。主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。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。目的是：1） 布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。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)。I 軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。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。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)。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)。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。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。I 軸上裝有摩擦離合器，普通車床主軸箱設(shè)計(jì)第 13 頁 共 30 頁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)。車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時(shí)退刀。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。由于裝在箱內(nèi)，一般采用濕式。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)。這樣就限制了軸向和周向的兩個(gè)自由度，起了定位作用。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。但脫開的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反的，二者的相對轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右） 。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?？仗X輪需要有軸向定位，軸承需要潤滑。 4 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。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。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。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?；ㄦI軸承載能力高，加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。這是加工時(shí)的過濾部分。刀Dm機(jī)床傳動(dòng)軸常采用的滾動(dòng)軸承有球軸承和滾錐軸承。而且滾錐軸承對軸的剛度、支撐孔的加工精度要求都比較高。但是滾錐軸承內(nèi)外圈可以分開，裝配方便，間隙容易調(diào)整。選擇軸承的型號(hào)和尺寸，首先取決于承載能力，但也要考慮其他結(jié)構(gòu)條件。成批生產(chǎn)中，廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時(shí)加工幾個(gè)同心孔的工藝。既要滿足承載能力的要求，又要符合孔加工工藝，可以用輕、中或重系列軸承來達(dá)到支撐孔直徑的安排要求。m花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個(gè)應(yīng)小于花鍵的內(nèi)徑。G傳動(dòng)軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確位置，才能保證裝在軸上各傳動(dòng)件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)，是否受軸向力，都必須有軸向定位?；剞D(zhuǎn)的軸向定位（包括軸承在軸上定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時(shí)應(yīng)注意：1） 軸的長度。2） 軸承的間隙是否需要調(diào)整。4） 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。5 主軸組件設(shè)計(jì)主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。 主軸的結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存應(yīng)滿足使用要求和結(jié)構(gòu)要求，并能保證主軸組件具有較好的工作性能。通常，根據(jù)使用要求和結(jié)構(gòu)要求，進(jìn)行同型號(hào)筒規(guī)格機(jī)床的類比分析，先初步選定尺寸，然后通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定下來，最后在進(jìn)行必要的驗(yàn)算或試驗(yàn)，如不能滿足要求可重新修改尺寸，直到滿意為直。為了擴(kuò)大使用范圍，加大可加工棒料結(jié)構(gòu)，床主軸內(nèi)孔直徑由增大的趨勢。查《機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)》得外徑 mD95?前錐孔用來裝頂尖或其它工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫式錐孔。 a 和跨距 主軸懸伸量的大小往往收結(jié)構(gòu)限制，主要取決于主軸端部的結(jié)構(gòu)形式及尺寸、刀具或夾具的安裝方式、前軸承的類型及配置、潤滑與密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸等。根據(jù)結(jié)構(gòu),定懸伸長度 。1）軸承類型選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)機(jī)床的功率和轉(zhuǎn)速，選擇裝圓錐滾子軸承的主軸組件。這種構(gòu)造仍可歸入推力支承在前支承的一類后支承（6216）的輔助支承。三支承中主支承應(yīng)預(yù)緊，使軸承的滾道和滾動(dòng)體之間處于過盈狀態(tài)；“輔”支承常用深溝球軸承，保留游隙以至選用游隙增大的軸承。會(huì)使軸承溫度升高，空載功率大幅度上升。當(dāng)主軸載荷較大， “輔”支承處于繞度較大，超過了游隙， “輔”支承才參加工作。前軸承的誤差對主軸前端的影響最大，所以前軸承的精度一般比后軸承選擇高一級(jí)。選擇CDE軸承的精度時(shí)，既要考慮機(jī)床精度要求，也要考慮經(jīng)濟(jì)性。另外軸承的內(nèi)外環(huán)都是薄壁件，軸和孔德形狀誤差都會(huì)反映到軸承滾道上去。3）軸承間隙的調(diào)整為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。預(yù)負(fù)載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形，過大的預(yù)負(fù)載對提高剛度沒有明顯的小果，而磨損發(fā)熱量和噪聲都會(huì)增大，軸承壽命將因此而降低。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對外圈可以移動(dòng)，當(dāng)內(nèi)圈向大端軸向移動(dòng)時(shí)，由于 1：12 的內(nèi)錐孔，內(nèi)圈將脹大消除間隙。特別要注意：調(diào)整落幕的端面與螺紋中心線的垂直度，隔套兩個(gè)端面的平行度都由較高要求，否則，調(diào)整時(shí)可能將軸承壓偏而破壞精度。螺母端面對螺紋中心線垂直度、軸上和孔上套簡兩端平行度等均有嚴(yán)格的精度要求。錐面配合對中性好，但加工較難。7. 潤滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高，必須保證充分潤滑，一般常用單獨(dú)的油管將油引到軸承處。防漏的措施有兩種： 1）堵——加密封裝置防止油外流。還有一種m是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個(gè)或幾個(gè)并列的溝槽（圓弧形或 形） ，效果比上一種好v些。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時(shí)，可采用曲路密封，曲路可做成軸向或徑向。 2）疏