分級變速主傳動系統(tǒng)的設計【Nmin=53rmin Nmax=425rmin Z=7 φ=1.41 P=3KW n=1430rmin】
分級變速主傳動系統(tǒng)的設計【Nmin=53rmin Nmax=425rmin Z=7 =1.41 P=3KW n=1430rmin】,Nmin=53rmin Nmax=425rmin Z=7 =1.41 P=3KW n=1430rmin,分級變速主傳動系統(tǒng)的設計【Nmin=53rmin,Nmax=425rmin,Z=7,=1.41,分級
課 程 設 計 設 計 說 明 書 寧XX大學課程設計(論文)分級變速主傳動系統(tǒng)設計所在學院機械學院專 業(yè)機械設計制造及其自動化班 級姓 名學 號指導老師 2014年 月 日摘要設計機床得主傳動變速系統(tǒng)時首先利用傳動系統(tǒng)設計方法求出理想解和多個合理解。根據(jù)數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)及主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性要求,分析了機電關聯(lián)分級調(diào)速主傳動系統(tǒng)的設計原理和方法。從主傳動系統(tǒng)結構網(wǎng)入手,確定最佳機床主軸功率與轉(zhuǎn)矩特性匹配方案,計算和校核相關運動參數(shù)和動力參數(shù)。本說明書著重研究機床主傳動系統(tǒng)的設計步驟和設計方法,根據(jù)已確定的運動參數(shù)以變速箱展開圖的總中心距最小為目標,擬定變速系統(tǒng)的變速方案,以獲得最優(yōu)方案以及較高的設計效率。在機床主傳動系統(tǒng)中,為減少齒輪數(shù)目,簡化結構,縮短軸向尺寸,用齒輪齒數(shù)的設計方法是試算,湊算法,計算麻煩且不易找出合理的設計方案。本文通過對主傳動系統(tǒng)中三聯(lián)滑移齒輪傳動特點的分析與研究,繪制零件工作圖與主軸箱展開圖及剖視圖關鍵詞: 分級變速;傳動系統(tǒng)設計,傳動副,AbstractThe design of the machine tool main drive variable speed system firstly, the transmission system design method to find the ideal solution and more close understanding. According to the numerical control machine tool main drive system and main shaft power and torque characteristic requirements, analysis of the mechanical and electrical correlation change speed main drive system design principle and method. From the main drive system structure of network, and makes sure the best spindle power and torque characteristic match scheme, calculate and check related movement parameters and dynamic parameters. This manual mainly study machine tool main drive system design procedure and design method, has determined according to the kinematic parameters of the transmission expansion plan with the total center distance minimum as the goal, draws up the speed control system of variable speed scheme, in order to obtain the optimal scheme and the design of the high efficiency. In the machine tool main drive system, in order to reduce the number of gear, simplify the structure, shorten the axial size, with gear design method is trial, gather together algorithm, calculation of trouble and not easy to find out the reasonable design scheme. This article through to the main drive system of the triple sliding gear transmission characteristics analysis and research, draw parts working drawing and spindle box expansion plan and sectional view.Key words:step speed changing;Main axle power rate;Sliding gear.目錄第一章 緒論61.1 課程設計的目的61.2 課程設計內(nèi)容及基本要求61.2.1 課程設計題目和主要技術參數(shù)61.2.2 技術要求6第二章 運動設計72.1 確定轉(zhuǎn)速圖72.2 確定其結構網(wǎng)72.3 確定齒輪齒數(shù)9第三章 動力計算103.1 帶傳動設計103.1.1計算設計功率Pd103.1.2選擇帶型103.1.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速113.1.4確定中心距離、帶的基準長度并驗算小輪包角123.1.5確定帶的根數(shù)z133.1.6確定帶輪的結構和尺寸133.1.7確定帶的張緊裝置133.1.8計算壓軸力133.2 傳動件的計算轉(zhuǎn)速153.3 傳動軸和主軸的軸徑設計153.4 計算齒輪模數(shù)及尺寬,分度圓直徑16第四章 主要零部件選擇184.1 電動機的選擇184.2 軸承的選取184.3 鍵的選取184.4 變速操縱機構的選擇18第五章 校核195.1 齒輪校核195.2 軸的校核205.3 軸承壽命校核235.4 潤滑與密封24第六章 結構設計256.1 結構設計的內(nèi)容、技術要求和方案256.2展開圖及其布置256.3 I軸(輸入軸)的設計256.4 齒輪塊設計266.4.1齒輪塊設計266.4.2 其他問題276.5傳動軸的設計276.6 主軸組件設計286.6.1 各部分尺寸的選擇286.6.2 主軸軸承296.6.3 主軸與齒輪的連接306.6.4 潤滑與密封306.6.5 其他問題30 33第一章 緒論1.1 課程設計的目的1通過設計,能夠運用所學過的基礎課、技術基礎課和專業(yè)課的有關理論知識,及生產(chǎn).習等實踐技能,達到鞏固、加深和拓展所學知識的目的。2通過設計,分析比較機械系統(tǒng)中的某些典型機構,進行選擇和改進;結合結構設計,進行設計計算并編寫技術文件;完成系統(tǒng)主傳動設計,達到學習設計步驟和方法的目的。3通過設計,掌握查閱相關工程設計手冊、設計標準和資料的方法,達到積累設計知識和設計技巧,提高學生設計能力的目的。4通過設計,獲得機械系統(tǒng)基本設計技能的訓練,提高分析和解決工程技術問題的能力,并為進行機械系統(tǒng)設計創(chuàng)造一定的條件。1.2 課程設計內(nèi)容及基本要求1.2.1 課程設計題目和主要技術參數(shù)題目:分級變速主傳動系統(tǒng)設計技術參數(shù):Nmin=53r/min;Nmax=425r/min;Z=7級;公比為1.41;電動機功率P=3kW;電機轉(zhuǎn)速n=1430r/min1.2.2 技術要求1. 各滑移齒輪塊采用單獨操縱機構。2. 利用電動機完成換向和制動。3. 進給傳動系統(tǒng)采用單獨電動機驅(qū)動。第二章 運動設計2.1 確定轉(zhuǎn)速圖1 由任務書可知轉(zhuǎn)速的最大范圍與最小范圍則可以確定轉(zhuǎn)速范圍:Rn= 425/53=8.01882 確定轉(zhuǎn)速數(shù)列。查表可得出標準數(shù)列表,根據(jù)公比(1.41=1.068)然后每隔7個數(shù)取一個值,首先取值50r/min,確定主軸的轉(zhuǎn)速數(shù)列為53 r/min、75 r/min、106r/min、150 r/min、212 r/min、300 r/min、425 r/min共7級。3 定傳動組數(shù),選出結構式。畫結構網(wǎng)。因為z=7.即:按照Z=8=222。2.2 確定其結構網(wǎng)如圖2-1。圖2-1 結構網(wǎng) Z=2122234. 繪制轉(zhuǎn)速圖,如圖2-2圖2-2 系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖5.繪制主傳動系統(tǒng),如圖2-3圖2-3 主傳動系統(tǒng)圖2.3 確定齒輪齒數(shù)(1)、齒數(shù)計算基本組傳動比分別為1/1.41,1/2 Sz= 72 75 84 93 96 取Sz=72,小齒輪齒數(shù)分別為:30、24 Z1 / Z1 =30/42, Z2 / Z2 =24/48第二擴大組傳動比分別為1/1.41,1/2.8 取Sz=87,小齒輪齒數(shù):36、23 Z4/Z4=36/51,Z5/Z5=23/64第三擴大組傳動比分別為1,1/2.8 取Sz=96,小齒輪齒數(shù):48、25 Z4/Z4=48/48,Z5/Z5=25/71(2)校核各級轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速誤差實際傳動比所造成主軸轉(zhuǎn)速誤差 ,其中為實際轉(zhuǎn)速,n為標準轉(zhuǎn)速。N4253002121501067553n435.6310212.3150107.776.154.2誤差值2.1%1.4%2.1%02.1%1.2%1.9%以上誤差值均小于4.1% 故合格.第三章 動力計算3.1 帶傳動設計輸出功率P=3kW,轉(zhuǎn)速n1=1430r/min,n2=850r/min3.1.1計算設計功率Pd表4 工作情況系數(shù)工作機原動機類類一天工作時間/h10161016載荷平穩(wěn)液體攪拌機;離心式水泵;通風機和鼓風機();離心式壓縮機;輕型運輸機1.01.11.21.11.21.3載荷變動小帶式運輸機(運送砂石、谷物),通風機();發(fā)電機;旋轉(zhuǎn)式水泵;金屬切削機床;剪床;壓力機;印刷機;振動篩1.11.21.31.21.31.4載荷變動較大螺旋式運輸機;斗式上料機;往復式水泵和壓縮機;鍛錘;磨粉機;鋸木機和木工機械;紡織機械1.21.31.41.41.51.6載荷變動很大破碎機(旋轉(zhuǎn)式、顎式等);球磨機;棒磨機;起重機;挖掘機;橡膠輥壓機1.31.41.51.51.61.8根據(jù)V帶的載荷平穩(wěn),兩班工作制(16小時),查機械設計P296表4,取KA1.1。即3.1.2選擇帶型普通V帶的帶型根據(jù)傳動的設計功率Pd和小帶輪的轉(zhuǎn)速n1按機械設計P297圖1311選取。根據(jù)算出的Pd3.3kW及小帶輪轉(zhuǎn)速n11430r/min ,查圖得:dd=80100可知應選取A型V帶。3.1.3確定帶輪的基準直徑并驗證帶速由機械設計P298表137查得,小帶輪基準直徑為80100mm則取dd1= 100mm ddmin.=75 mm(dd1根據(jù)P295表13-4查得)表3. V帶帶輪最小基準直徑槽型YZABCDE205075125200355500由機械設計P295表13-4查“V帶輪的基準直徑”,得=170mm 誤差驗算傳動比: (為彈性滑動率)誤差 符合要求 帶速 滿足5m/sv300mm,所以宜選用E型輪輻式帶輪??傊л嗊xH型孔板式結構,大帶輪選擇E型輪輻式結構。帶輪的材料:選用灰鑄鐵,HT200。3.1.7確定帶的張緊裝置 選用結構簡單,調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。3.1.8計算壓軸力 由機械設計P303表1312查得,A型帶的初拉力F0118.14N,上面已得到=171.81o,z=4,則對帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高,以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時要進行動平衡,對于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應力要小, 帶輪由輪緣、腹板(輪輻)和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣,輪緣是帶輪的工作部分,用以安裝傳動帶,制有梯形輪槽。由于普通V帶兩側面間的夾角是40,為了適應V帶在帶輪上彎曲時截面變形而使楔角減小,故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32、34、36、38(按帶的型號及帶輪直徑確定),輪槽尺寸見表7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂,是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅(腹板),用來聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。表 普通V帶輪的輪槽尺寸(摘自GB/T13575.1-92) 項目 符號 槽型 Y Z A B C D E 基準寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 槽間距 e 8 0.3 12 0.3 15 0.3 19 0.4 25.5 0.5 37 0.6 44.5 0.7 第一槽對稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f z 輪槽數(shù) 外徑 d a 輪 槽 角 32 對應的基準直徑 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 - 80 118 190 315 475 600 極限偏差 1 0.5 V帶輪按腹板(輪輻)結構的不同分為以下幾種型式: (1) 實心帶輪:用于尺寸較小的帶輪(dd(2.53)d時),如圖7 -6a。 (2) 腹板帶輪:用于中小尺寸的帶輪(dd 300mm 時),如圖7-6b。 (3) 孔板帶輪:用于尺寸較大的帶輪(ddd) 100 mm 時),如圖7 -6c 。 (4) 橢圓輪輻帶輪:用于尺寸大的帶輪(dd 500mm 時),如圖7-6d。(a) (b) (c) (d)圖7-6 帶輪結構類型根據(jù)設計結果,可以得出結論:小帶輪選擇實心帶輪,如圖(a),大帶輪選擇腹板帶輪如圖(b)3.2 傳動件的計算轉(zhuǎn)速軸 序 號電動機(0)I軸II軸III軸IV軸計算轉(zhuǎn)速r/min143085060021275最小齒輪的計算轉(zhuǎn)速如下:Z1Z1Z2Z2Z3Z3Z4Z4Z5Z5Z6Z685060085060060021260021221275212753.3 傳動軸和主軸的軸徑設計(1)傳動軸軸徑初定軸:p=3kw,n=850r/min,=0.5帶入公式:=29.6mm,圓整取d=30mm軸:p=3kw,n=425r/min,=0.5 =35.3mm,圓整取d=36mm III軸:p=3kw,n=212r/min,=0.5帶入公式:=45.8mm,圓整取d=46mm(2)主(IV)軸軸頸直徑確定:查表4-9選擇主軸前端直徑D1=80mm,后端直徑D2=64mm軸承內(nèi)徑d/D小于0.7 則取d=50mm材料:45鋼。熱處理:調(diào)質(zhì)Hre22-28主軸懸伸量:a/D1=1.25-2.5 a=(1.252.5)D1=(1.252.5)x(80+64/2)=90180 取a=120mm最佳跨距 3.4 計算齒輪模數(shù)及尺寬,分度圓直徑(1)計算齒輪模數(shù)40Cr整體淬火 =650mpa即mj=16338 P驅(qū)動電動機功率u-大齒輪與小齒輪齒數(shù)比Z1-小齒輪齒數(shù)m-齒寬系數(shù)m=B/m=6-10 取m=8nj-計算齒輪的計算轉(zhuǎn)速-許用接觸應力 a).u=z1/z1=48/24,nj =850r/minmj=16338=1.85 取m1=2b).u=z2/z2=23/64,nj =212r/minmj=16338=2.6 取m2=3c).u=z3/z3=25/71,nj =75r/minmj=16338=2.72取m3=3(2)計算齒輪分度圓及尺寬 d1=m1z1=230=60mm d1=m1z1=242=84mm d2=m2z2=224=48mm d2=m2z2=248=96mm d3=m3z3=336=108mm d3=m3z3=351=153mm d4=m4z4=323=69mm d4=m4z4=364=192mm d5=m5z5=348=144mm d5=m5z5=348=144mm d6=m6z6=325=75mm d6=m6z6=371=213mmB12=m=82=16mm B34=m=83=24mm B56=m=83=24mm第四章 主要零部件選擇4.1 電動機的選擇轉(zhuǎn)速n1430r/min,功率P3kW選用Y系列三相異步電動機 4.2 軸承的選取I軸:與帶輪靠近段安裝雙列角接觸球軸承代號7007C 另一安裝深溝球軸承6012II軸:對稱布置深溝球軸承6009III軸:后端安裝雙列角接觸球軸承代號7015C 另一安裝端角接觸球軸承代號7010C中間布置角接觸球軸承代號7012C主軸:主軸是傳動系統(tǒng)之中最為關鍵的部分,因此應該合理的選擇軸承。從主軸末端到前端依次選擇軸承為角接觸軸承,型號:7012C;深溝球軸承,型號:6210雙列圓柱滾子軸承,型號:NN3000K,4.3 鍵的選取 (1)帶輪:選平鍵:87 (2)1軸:選平鍵:87 花鍵:626606(3)2軸:選平鍵:108 花鍵:832366(4)3軸:選平鍵:108 花鍵:842468(5)4軸:選花鍵:86268124.4 變速操縱機構的選擇選用左右擺動的操縱桿使其通過桿的推力來控制II軸上的三聯(lián)滑移齒輪和二聯(lián)滑移齒輪。第五章 校核5.1 齒輪校核齒輪參數(shù)如下:軸序號IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIVIV齒輪齒數(shù)Z302442483623516448254871模數(shù)M222233333333分度圓d604884961086915319214475144213齒根圓直徑df55437991100.561.5145.5184.515067.5150205.5齒頂圓直徑da64528810011475159198136.581136.5219(1)一軸到二軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為29 查設計手冊可得以下數(shù)據(jù): 接觸應力: , 為傳遞的額定功率(KW)將以上數(shù)據(jù)代入公式可得彎曲應力: , 將以上數(shù)據(jù)代入公式可得 (2)二軸到三軸的小齒輪從上表可知為齒數(shù)為20 查設計手冊可得以下數(shù)據(jù): 接觸應力: ,為傳遞的額定功率(KW)將以上數(shù)據(jù)代入公式可得彎曲應力: , 將以上數(shù)據(jù)代入公式可得5.2 軸的校核(a) 主軸的前端部撓度(b) 主軸在前軸承處的傾角(c) 在安裝齒輪處的傾角E取為,由于小齒輪的傳動力大,這里以小齒輪來進行計算將其分解為垂直分力和水平分力由公式可得主軸載荷圖如下所示:由上圖可知如下數(shù)據(jù):a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87mm計算(在垂直平面),,計算(在水平面),,合成:5.3 軸承壽命校核由軸最小軸徑可取軸承為7008C角接觸球軸承,=3;P=XFr+YFaX=1,Y=0。對軸受力分析得:前支承的徑向力Fr=2642.32N。 由軸承壽命的計算公式:預期的使用壽命 L10h=15000hL10h=hL10h=15000h 軸承壽命滿足要求。5.4 潤滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高,必須保證充分潤滑,一般常用單獨的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸,防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種: 1)密封圈加密封裝置防止油外流。 2)疏導在適當?shù)牡胤阶龀龌赜吐?,使油能順利地流回到油箱。第六?結構設計6.1 結構設計的內(nèi)容、技術要求和方案設計主軸變速箱的結構包括傳動件(傳動軸、軸承、帶輪、齒輪、離合器和制動器等)、主軸組件、操縱機構、潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其聯(lián)結件的結構設計與布置,用一張展開圖和若干張橫截面圖表示。課程設計由于時間的限制,一般只畫展開圖。主軸變速箱是機床的重要部件。設計時除考慮一般機械傳動的有關要求外,著重考慮以下幾個方面的問題。精度方面的要求,剛度和抗震性的要求,傳動效率要求,主軸前軸承處溫度和溫升的控制,結構工藝性,操作方便、安全、可靠原則,遵循標準化和通用化的原則。主軸變速箱結構設計時整個機床設計的重點,由于結構復雜,設計中不可避免要經(jīng)過反復思考和多次修改。在正式畫圖前應該先畫草圖。目的是:(2) 布置傳動件及選擇結構方案。(3) 檢驗傳動設計的結果中有無干涉、碰撞或其他不合理的情況,以便及時改正。(4) 確定傳動軸的支承跨距、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和受力方向,為軸和軸承的驗算提供必要的數(shù)據(jù)。6.2展開圖及其布置展開圖就是按照傳動軸傳遞運動的先后順序,假想將各軸沿其軸線剖開并將這些剖切面平整展開在同一個平面上。I軸上裝的摩擦離合器和變速齒輪。有兩種布置方案,一是將兩級變速齒輪和離合器做成一體。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,負責齒輪無法加工。這樣軸的間距加大。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,得到一級反向轉(zhuǎn)動,右邊接通得到三級反向轉(zhuǎn)動。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案,通過空心軸中的拉桿來操縱離合器的結構。總布置時需要考慮制動器的位置。制動器可以布置在背輪軸上也可以放在其他軸上。制動器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上,以免制動扭矩太大,是制動尺寸增大。齒輪在軸上布置很重要,關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。6.3 I軸(輸入軸)的設計將運動帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端,軸變形較大,結構上應注意加強軸的剛度或使軸部受帶的拉力(采用卸荷裝置)。I軸上裝有摩擦離合器,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)。我們采用的卸荷裝置一般是把軸承裝載法蘭盤上,通過法蘭盤將帶輪的拉力傳遞到箱壁上。車床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時退刀。車螺紋時,換向頻率較高。實現(xiàn)政反轉(zhuǎn)的變換方案很多,我們采用正反向離合器。正反向的轉(zhuǎn)換在不停車的狀態(tài)下進行,常采用片式摩擦離合器。由于裝在箱內(nèi),一般采用濕式。在確定軸向尺寸時,摩擦片不壓緊時,應留有0.20.4的間隙,間隙應能調(diào)整。離合器及其壓緊裝置中有三點值得注意:1) 摩擦片的軸向定位:由兩個帶花鍵孔的圓盤實現(xiàn)。其中一個圓盤裝在花鍵上,另一個裝在花鍵軸上的一個環(huán)形溝槽里,并轉(zhuǎn)過一個花鍵齒,和軸上的花鍵對正,然后用螺釘把錯開的兩個圓盤連接在一起。這樣就限制了軸向和周向德兩個自由度,起了定位作用。2) 摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動實現(xiàn),在軸系上形成了彈性力的封閉系統(tǒng),不增加軸承軸向復合。3) 結構設計時應使加力環(huán)推動擺桿和鋼球的運動是不可逆的,即操縱力撤消后,有自鎖作用。I軸上裝有摩擦離合器,兩端的齒輪是空套在軸上,當離合器接通時才和軸一起轉(zhuǎn)動。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)。結構設計時應考慮這點。齒輪與軸之間的軸承可以用滾動軸承也可以用滑動軸承。滑動軸承在一些性能和維修上不如滾動軸承,但它的徑向尺寸小。空套齒輪需要有軸向定位,軸承需要潤滑。6.4 齒輪塊設計6.4.1齒輪塊設計齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時嚙合的齒數(shù)是周期性變化的。也就是說,作用在一個齒輪上的載荷是變化的。同時由于齒輪制造及安裝誤差等,不可避免要產(chǎn)生動載荷而引起振動和噪音,常成為變速箱的主要噪聲源,并影響主軸回轉(zhuǎn)均勻性。在齒輪塊設計時,應充分考慮這些問題。齒輪塊的結構形式很多,取決于下列有關因素:1) 是固定齒輪還是滑移齒輪;2) 移動滑移齒輪的方法;3) 齒輪精度和加工方法;變速箱中齒輪用于傳遞動力和運動。它的精度選擇主要取決于圓周速度。采用同一精度時,圓周速度越高,振動和噪聲越大,根據(jù)實際結果得知,圓周速度會增加一倍,噪聲約增大6dB。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動和噪聲的影響比運動誤差要大,所以這兩項精度應選高一級。為了控制噪聲,機床上主傳動齒輪都要選用較高的精度。大都是用766,圓周速度很低的,才選877。如果噪聲要求很嚴,或一些關鍵齒輪,就應選655。當精度從766提高到655時,制造費用將顯著提高。不同精度等級的齒輪,要采用不同的加工方法,對結構要求也有所不同。8級精度齒輪,一般滾齒或插齒就可以達到。7級精度齒輪,用較高精度滾齒機或插齒機可以達到。但淬火后,由于變形,精度將下降。因此,需要淬火的7級齒輪一般滾(插)后要剃齒,使精度高于7,或者淬火后在衍齒。6級精度的齒輪,用精密滾齒機可以達到。淬火齒輪,必須磨齒才能達到6級。機床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。6.4.2 其他問題滑移齒輪進出嚙合的一端要圓齒,有規(guī)定的形狀和尺寸。圓齒和倒角性質(zhì)不同,加工方法和畫法也不一樣,應予注意。選擇齒輪塊的結構要考慮毛坯形式(棒料、自由鍛或模鍛)和機械加工時的安裝和定位基面。盡可能做到省工、省料又易于保證精度。齒輪磨齒時,要求有較大的空刀(砂輪)距離,因此多聯(lián)齒輪不便于做成整體的,一般都做成組合的齒輪塊。有時為了縮短軸向尺寸,也有用組合齒輪的。要保證正確嚙合,齒輪在軸上的位置應該可靠。滑移齒輪在軸向位置由操縱機構中的定位槽、定位孔或其他方式保證,一般在裝配時最后調(diào)整確定。6.5傳動軸的設計 機床傳動軸,廣泛采用滾動軸承作支撐。軸上要安裝齒輪、離合器和制動器等。傳動軸應保證這些傳動件或機構能正常工作。首先傳動軸應有足夠的強度、剛度。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、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引起上述問題。傳動軸可以是光軸也可以是花鍵軸。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。所以裝滑移齒輪的軸都采用花鍵軸,不裝滑移齒輪的軸也常采用花鍵軸?;ㄦI軸承載能力高,加工和裝配也比帶單鍵的光軸方便。軸的部分長度上的花鍵,在終端有一段不是全高,不能和花鍵空配合。這是加工時的過濾部分。一般尺寸花鍵的滾刀直徑為6585。機床傳動軸常采用的滾動軸承有球軸承和滾錐軸承。在溫升、空載功率和噪聲等方面,球軸承都比滾錐軸承優(yōu)越。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。因此球軸承用的更多。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。所以有時在沒有軸向力時,也常采用這種軸承。選擇軸承的型號和尺寸,首先取決于承載能力,但也要考慮其他結構條件。同一軸心線的箱體支撐直徑安排要充分考慮鏜孔工藝。成批生產(chǎn)中,廣泛采用定徑鏜刀和可調(diào)鏜刀頭。在箱外調(diào)整好鏜刀尺寸,可以提高生產(chǎn)率和加工精度。還常采用同一鏜刀桿安裝多刀同時加工幾個同心孔的工藝。下面分析幾種鏜孔方式:對于支撐跨距長的箱體孔,要從兩邊同時進行加工;支撐跨距比較短的,可以從一邊(叢大孔方面進刀)伸進鏜桿,同時加工各孔;對中間孔徑比兩端大的箱體,鏜中間孔必須在箱內(nèi)調(diào)刀,設計時應盡可能避免。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到支撐孔直徑的安排要求。兩孔間的最小壁厚,不得小于510,以免加工時孔變形。花鍵軸兩端裝軸承的軸頸尺寸至少有一個應小于花鍵的內(nèi)徑。一般傳動軸上軸承選用級精度。傳動軸必須在箱體內(nèi)保持準確位置,才能保證裝在軸上各傳動件的位置正確性,不論軸是否轉(zhuǎn)動,是否受軸向力,都必須有軸向定位。對受軸向力的軸,其軸向定位就更重要?;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)在選擇定位方式時應注意:5. 軸的長度。長軸要考慮熱伸長的問題,宜由一端定位。6. 軸承的間隙是否需要調(diào)整。7. 整個軸的軸向位置是否需要調(diào)整。8. 在有軸向載荷的情況下不宜采用彈簧卡圈。9. 加工和裝配的工藝性等。6.6 主軸組件設計主軸組件結構復雜,技術要求高。安裝工件(車床)或者刀具(銑床、鉆床等)的主軸參予切削成形運動,因此它的精度和性能直接影響加工質(zhì)量(加工精度和表面粗糙度),設計時主要圍繞著保證精度、剛度和抗振性,減少溫升和熱變形等幾個方面考慮。6.6.1 各部分尺寸的選擇主軸形狀與各部分尺寸不僅和強度、剛度有關,而且涉及多方面的因素。1) 內(nèi)孔直徑車床主軸由于要通過棒料,安裝自動卡盤的操縱機構及通過卸頂尖的頂桿,必須是空心軸。為了擴大使用范圍,加大可加工棒料直徑,車床主軸內(nèi)孔直徑有增大的趨勢。2) 軸頸直徑前支撐的直徑是主軸上一主要的尺寸,設計時,一般先估算或擬定一個尺寸,結構確定后再進行核算。3) 前錐孔直徑前錐孔用來裝頂尖或其他工具錐柄,要求能自鎖,目前采用莫氏錐孔。4) 支撐跨距及懸伸長度為了提高剛度,應盡量縮短主軸的外伸長度。選擇適當?shù)闹慰缇?,一般推薦取: =35,跨距小時,軸承變形對軸端變形的影響大。所以,軸承剛度小時,應選大值,軸剛度差時,則取小值??缇嗟拇笮?,很大程度上受其他結構的限制,常常不能滿足以上要求。安排結構時力求接近上述要求。6.6.2 主軸軸承1)軸承類型選擇主軸前軸承有兩種常用的類型:雙列短圓柱滾子軸承。承載能力大,可同時承受徑向力和軸向力,結構比較簡單,但允許的極限轉(zhuǎn)速低一些。與雙列短圓柱滾子軸承配套使用承受軸向力的軸承有三種:600角雙向推力向心球軸承。是一種新型軸承,在近年生產(chǎn)的機床上廣泛采用。具有承載能力大,允許極限轉(zhuǎn)速高的特點。外徑比同規(guī)格的雙列圓柱滾子軸承小一些。在使用中,這種軸承不承受徑向力。推力球軸承。承受軸向力的能力最高,但允許的極限轉(zhuǎn)速低,容易發(fā)熱。向心推力球軸承。允許的極限轉(zhuǎn)速高,但承載能力低,主要用于高速輕載的機床。2)軸承的配置大多數(shù)機床主軸采用兩個支撐,結構簡單,制造方便,但為了提高主軸剛度也有用三個支撐的了。三支撐結構要求箱體上三支撐孔具有良好的同心度,否則溫升和空載功率增大,效果不一定好。三孔同心在工藝上難度較大,可以用兩個支撐的主要支撐,第三個為輔助支撐。輔助支撐軸承(中間支撐或后支撐)保持比較大的游隙(約0.030.07),只有在載荷比較大、軸產(chǎn)生彎曲變形時,輔助支撐軸承才起作用。軸承配置時,除選擇軸承的類型不同外,推力軸承的布置是主要差別。推力軸承布置在前軸承、后軸承還是分別布置在前、后軸承,影響著溫升后軸的伸長方向以及結構的負責程度,應根據(jù)機床的實際要求確定。在配置軸承時,應注意以下幾點:(2) 每個支撐點都要能承受經(jīng)向力。(3) 兩個方向的軸向力應分別有相應的軸承承受。(4) 徑向力和兩個方向的軸向力都應傳遞到箱體上,即負荷都由機床支撐件承受。3)軸承的精度和配合主軸軸承精度要求比一般傳動軸高。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。普通精度級機床的主軸,前軸承的選或級,后軸承選或級。選擇軸承的精度時,既要考慮機床精度要求,也要考慮經(jīng)濟性。軸承與軸和軸承與箱體孔之間,一般都采用過渡配合。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反映到軸承滾道上去。如果配合精度選的太低,會降低軸承的回轉(zhuǎn)精度,所以軸和孔的精度應與軸承精度相匹配。1) 軸承間隙的調(diào)整為了提高主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度,主軸軸承的間隙應能調(diào)整。把軸承調(diào)到合適的負間隙,形成一定的預負載,回轉(zhuǎn)精度和剛度都能提高,壽命、噪聲和抗震性也有改善。預負載使軸承內(nèi)產(chǎn)生接觸變形,過大的預負載對提高剛度沒有明顯的小果,而磨損發(fā)熱量和噪聲都會增大,軸承壽命將因此而降低。軸承間隙的調(diào)整量,應該能方便而且能準確地控制,但調(diào)整機構的結構不能太復雜。雙列短圓柱滾子軸承內(nèi)圈相對外圈可以移動,當內(nèi)圈向大端軸向移動時,由于1:12的內(nèi)錐孔,內(nèi)圈將脹大消除間隙。其他軸承調(diào)整也有與主軸軸承相似的問題。特別要注意:調(diào)整落幕的端面與螺紋中心線的垂直度,隔套兩個端面的平行度都由較高要求,否則,調(diào)整時可能將軸承壓偏而破壞精度。隔套越長,誤差的影響越小。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格的精度要求。6.6.3 主軸與齒輪的連接 齒輪與主軸的連接可以用花鍵或者平鍵;軸做成圓柱體,或者錐面(錐度一般取1:15左右)。錐面配合對中性好,但加工較難。平鍵一般用一個或者兩個(相隔180度布置),兩國特鍵不但平衡較好,而且平鍵高度較低,避免因齒輪鍵槽太深導致小齒輪輪轂厚度不夠的問題。6.6.4 潤滑與密封 主軸轉(zhuǎn)速高,必須保證充分潤滑,一般常用單獨的油管將油引到軸承處。 主軸是兩端外伸的軸,防止漏油更為重要而困難。防漏的措施有兩種: 1)堵加密封裝置防止油外流。 主軸轉(zhuǎn)速高,多采用非接觸式的密封裝置,形式很多,一種軸與軸承蓋之間留0.10.3的間隙(間隙越小,密封效果越好,但工藝困難)。還有一種是在軸承蓋的孔內(nèi)開一個或幾個并列的溝槽(圓弧形或形),效果比上一種好些。在軸上增開了溝槽(矩形或鋸齒形),效果又比前兩種好。 在有大量切屑、灰塵和冷卻液的環(huán)境中工作時,可采用曲路密封,曲路可做成軸向或徑向。徑向式的軸承蓋要做成剖分式,較為復雜。 2)疏導在適當?shù)牡胤阶龀龌赜吐罚褂湍茼樌亓骰氐接拖洹?.6.5 其他問題 主軸上齒輪應盡可能靠近前軸承,大齒輪更應靠前,這樣可以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。 當后支承采用推力軸承時,推力軸承承受著前向后的軸向力,推力軸承緊靠在孔的內(nèi)端面,所以,內(nèi)端面需要加工,端面和孔有較高的垂直度要求,否則將影響主軸的回轉(zhuǎn)精度。支承孔如果直接開在箱體上,內(nèi)端面加工有一定難度。為此,可以加一個杯形套孔解決,套孔單獨在車床上加工,保證高的端面與孔德垂直度。 主軸的直徑主要取決于主軸需要的剛度、結構等。各種牌號鋼材的彈性模量基本一樣,對剛度影響不大。主軸一般選優(yōu)質(zhì)中碳鋼即可。精度較高的機床主軸考慮到熱處理變形的影響,可以選用或其他合金鋼。主軸頭部需要淬火,硬度為5055。其他部分處理后,調(diào)整硬度為220250。結束語經(jīng)過兩周的課程設計,在老師的耐心指導和自己的努力分級變速主傳動系統(tǒng)設計的結構及部分計算,到這里基本結束了,這次課程設計使我充分應用了以前所學的知識,并應用這些知識來分析和解決實際問題,進一步鞏固和深化了以前的所學的專業(yè)基礎知識, 同時也是對機械系統(tǒng)設計學習的一個深入認識和理解的過程。同時也鍛煉了自己獨立完成工作的能力,熟悉了一些設計思想懂得了一些設計中的注意事項.本次課程設計進一步規(guī)范了制圖要求,學會應用標準,規(guī)范,和查閱相關資料的本領,掌握了機械設計的基本技能,對以后的工作有很大的幫助。參考文獻【1】 段鐵群.機械系統(tǒng)設計,科學出版社,第一版;【2】 孫全穎.機械精度設計與質(zhì)量保證哈爾濱工業(yè)大學出版社【3】于惠力,向敬忠.機械設計.高等教育出版社,第四版;【4】于惠力,張春宜. 機械設計課程設計,科學出版社;【5】戴署.金屬切削機床設計.機械工業(yè)出版社;【6】陳易新,金屬切削機床課程設計指導書; 【7】金屬切削機床典型結構圖集主傳動部件 【8】機床設計手冊2 上冊。心得 經(jīng)過了兩周的課程設計,使我們對課本的知識有了更深一步的了解,以前不懂的知識也在這次課程設計中加深了鞏固。尤其對分級變速主傳動系統(tǒng)的一系列設計過程有很深的感觸。我的題目是6級的,在一開始設計時遇到了一些問題,但經(jīng)過看書和咨詢同學已經(jīng)得到了解決。且對轉(zhuǎn)速重合掌握的很好。經(jīng)過查閱大量資料基本對這次設計有了初步了解,要想很深了解還要以后進一步學習。主軸箱展開圖、橫剖圖、零件圖都是由CAD一點點畫出來的,經(jīng)過一個星期的制圖已對制圖掌握的很好。出現(xiàn)的問題也在老師和同學的幫助下解決了。 這次課程設計使我受益非淺,學到了很多東西,不僅對本課程有了進一步了解,對相關的科目也了解了很多。 本次的課程設計對我們同學都有很大的幫助,對過一段的實習工作提供工了必要的經(jīng)驗及對本專業(yè)的知識得到一定的鞏固,對于本次的課程設計收益頗豐,感謝老師的悉心教導。附錄:THE FILE TRANSMISSION GEAR SELECTION OF THE BASIC PARAMETERS1, Reasonable choice of module:Modulus is an important gear basic parameters, the greater the modulus, the greater the tooth thickness, the bending strength of gear is also greater, and its greater carrying capacity. Instead modulus smaller tooth thickness will be thinner, the bending strength of gear will be smaller. The low profile of the gear, due to the low rotational speed, torque, and gear of the relatively large bending stress, so need to choose a larger module in order to ensure its strength. And high-speed file gear, due to the high-speed, torque small gear bending stress is relatively small, so to ensure that the bending strength of gear under the premise of the general selection of the smaller module, so that gear teeth can be increased in order to obtain larger degree of overlap, so as to achieve the purpose of reducing noise.In a modern gearbox design, the file selection module gear is different. For example, a transmission gear of a file to the five-gear gear module are: 3.5; 3; 2.75; 2.5; 2; to change over the past modulus or modulus of the same can not be the situation of Latin America.2, a reasonable selection of pressure angle:When a gear module and set the number of teeth, the gear diameter is determined, and the gear tooth involute base circle depends on the size, the size of the base circle and under pressure angle. For the same pitch circle of gear, if its pitch circle a different pressure angle, base circle is different. When the greater the pressure angle, the base circle diameter of the smaller, more curved involute, tooth root of the tooth will thicken, increase the tooth surface radius of curvature, which can increase the tooth bending strength and contact strength. When reducing the pressure angle, the base will become larger diameter, involute tooth profile will change some of the straight, thinning of the tooth root, tooth smaller radius of curvature, making the tooth bending strength and contact intensity will decrease, but decrease with the pressure angle, to increase the contact ratio gears, reducing the stiffness of the tooth, and can reduce the entry and exit load at the time of engagement, all of which are beneficial to reduce noise. There-fore, low profile gear, often larger pressure angle in order to meet the strength requirements; and regular use of high-speed file smaller gear pressure angle in order to meet the requirements of its lower noise.For example: a gear module 3, the number of teeth of 30, when the pressure angle of 17.5 degrees for the circular tooth thickness of the base to 5.341; when the pressure angle of 25 degrees, the tooth thickness of the base circle to 6.716; its base circle to increase the tooth thickness 25%, so increase the pressure angle to increase their flexural strength.3, A reasonable selection of Helix Angle:Compared with the straight gear, helical gear drive with a smooth, coincidence degree, the impact is small and the advantages of small noise. As a result of the present with synchronous transmission, and transmission will no longer be a direct mobile gear meshing with another gear, but with all the gears are meshing, so thatll bring convenience to the use of helical gear, so to bring the gearbox synchronizer Most of the use of helical gear.Helical gear as a result of the characteristics of the entire tooth width decision not to enter the mesh at the same time all but one end of first gear into the mesh, with the drive gear along the tooth width direction mesh gradually until all the teeth have wide access to mesh, so the actual meshing helical gear spur the region than the large. When the tooth when a certain width, the contact ratio of helical gear with helix angle increases. Carrying capacity is also stronger, have better stability. In theory, the better helix angle, but the helix angle increases, the axial force will also increase, so that reduces the transmission efficiency.In the modern design of the gearbox, in order to ensure smooth gear drive, low noise and less impact, all . Files forgear should choose a larger helix angle, generally about 30 high-speed gear as a result of the higher speed, for a smooth, low impact, low noise, so the use of small modulus, large helical angle; and low-profile gear module using the larger, smaller helix angle.4, The perspective of a reasonable modification is selected:With good conditions for the lubrication of the hardened gear is generally believed that the main danger is in the cycle under alternating stress, the fatigue crack Dedendum gradual expansion of the tooth root fracture caused by the failure. Failure in the gear transmission is a part of this. In order to avoid a broken tooth, should be to maximize the tooth root bending strength, and the use is changed, and can achieve this objective. Under normal circumstances, the greater the coefficient, the smaller values tooth, tooth bending stress on the smaller, the higher the bending strength of teeth.In the hardened gear, the tooth surface pitting failure is one of the reasons off. Increased engagement angle, can reduce the inter-tooth contact stress and maximum slip rates, can greatly increase the ability of anti-pitting. And increased engagement angle, it must have a gear shift is introduced, thereby enhancing contact strength of tooth surface can improve the flexural strength of tooth roots, so as to enhance the effect of the carrying capacity of gears. However, for helical gear drive, variable coefficient is too large, and will total tooth length of the contact line, but to reduce its carrying capacity. At the same time, the greater the coefficient, as a result of tooth to tip increases, the thickness of the tip will be smaller, which will affect the strength of the top teeth.Therefore, in the design of a modern gearbox, the majority of all reasonable use of gear shift is the angle in order to maximize its advantages. Mainly in the following design criteria:low profile for the gear pair, the driving gear of the coefficient should be larger than the passive gear shift coefficient, and pair of high-speed profile, the driving gear of the coefficient should be less than passive coefficient gear.gear with the modification coefficient increased gradually stalls xiajiang. This is because low-grade zones as a result of low rotational speed, torque, and gear for high intensity, so the need to use more of the modification coefficient da.The total of the gear profile shift coefficient is positive (of the anglel shift as amended), and increased with the stalls and gradually decreased. The smaller the total coefficient, a pair of pair of tooth root of the thickness of the total will be thin, tooth root becomes weak, the lower the bending strength, but decreased as a result of the stiffness of the tooth, easy to absorb shock and vibration, so can reduce the noise. And tooth contact ratio will increase, which bear a single tooth at the time of maximum load Dedendum recent focus distance, the reduced bending moment, which is equivalent to increase the strength of the tooth root, which as a result of thinning and weakened tooth root strength offset factor. Therefore, the greater the overall coefficient, the higher the strength of the tooth root, but the noise may increase. Thus high-speed gear to choose a smaller file of the total coefficient, and low-profile gear must be chosen larger coefficient5, to improve tip high coefficient:Top gear in the transmission of high quality factor, the impact of focusing on adaptation, in the main impact of helical gear contact ratio face. Coincidence degree by the end of the formula, we can see that when the number of teeth and meshing certain angle, the tooth tip is affected by tooth pressure angle coefficient of the top high impact factor the greater the high-tip, round tip the greater the pressure angle, contact ratio is The greater and ore stable drive. However, the high coefficient the greater the tip, the thickness of the top teth will become thin, thus affecting the strength tip. At the same time, at least not from the tooth root formula, the high coefficient the greater the tip, at least not the root will increase the number of gear, otherwise, they would have a root cutting. As a result, guarantees of non-root tip-cut and sufficient strength, increased tooth top high coefficient of coincidence degree for the increase is significant.Top gear in the transmission of high quality factor, the impact of focusing on adaptation, in the main impact of helical gear contact ratio face. Coincidence degree by the end of the formula, we can see that when the number of teeth and meshing certain angle, the tooth tip is affected by tooth pressure angle coefficient of the top high impact factor the greater the high-tip, round tip the greater the pressure angle, contact ratio is The greater and more stable drive. However, the high coefficient the greater the tip, the thickness of the top teeth will become thin, thus affecting the strength tip. At the same time, at least not from the tooth root formula, the high coefficient the greater the tip, at least not the root will increase the number of gear, otherwise, they would have a root cutting. As a result, guarantees of non-root tip-cut and sufficient strength, increased tooth top high coeff-icient of coincidence degree for the increase is significant.The above is from the module, pressure angle, helix angle, coefficient and a high coefficient of this addendum to an independent analysis of the five aspects of gear design trends. In fact between the various para-meters are inter-related, involved with each other, the choice of transmission parameters, it is necessary to take into account their strengths and weaknesses, but also consider the relationship between them, so in order to maximize their strengths and avoid weaknesses to improve transmission performance.變速箱各檔齒輪基本參數(shù)的選擇1、合理選用模數(shù)模數(shù)是齒輪的一個重要基本參數(shù),模數(shù)越大,齒厚也就越大,齒輪的彎曲強度也越大,它的承載能力也就越大。反之模數(shù)越小,齒厚就會變薄,齒輪的彎曲強度也就越小。對于低速檔的齒輪,由于轉(zhuǎn)速低、扭矩大,齒輪的彎曲應力比較大,所以需選用較大的模數(shù),以保證其強度要求。而高速檔齒輪,由于轉(zhuǎn)速高、扭矩小,齒輪的彎曲應力比較小,所以在保證齒輪彎曲強度的前提下,一般選用較小的模數(shù),這樣就可以增加齒輪的齒數(shù),以得到較大的重合度,從而達到降低噪聲的目的。在現(xiàn)代變速箱設計中,各檔齒輪模數(shù)的選擇是不同的。例如,某變速箱一檔齒輪到五檔齒輪的模數(shù)分別是:3.5;3;2.75;2.5;2;從而改變了過去模數(shù)相同或模數(shù)拉不開的狀況。2、合理選用壓力角當一個齒輪的模數(shù)和齒數(shù)確定了,齒輪的分度圓直徑也就確定了,而齒輪的漸開線齒形取決于基圓的大小,基圓大小又受到壓力角的影響。對于同一分度圓的齒輪而言,若其分度圓壓力角不同,基圓也就不同。當壓力角越大時,基圓直徑就越小,漸開線就越彎曲,輪齒的齒根就會變厚,齒面曲率半徑增大,從而可以提高輪齒的彎曲強度和接觸強度。當減小壓力角時,基圓直徑就會變大,齒形漸開線就會變的平直一些,齒根變薄,齒面的曲率半徑變小,從而使得輪齒的彎曲強度和接觸強度均會下降,但是隨著壓力角的減小,可增加齒輪的重合度,減小輪齒的剛度,并且可以減小進入和退出嚙合時的動載荷,所有這些都有利于降低噪聲。因此,對于低速檔齒輪,常采用較大的壓力角,以滿足其強度要求;而高速檔齒輪常采用較小的壓力角,以滿足其降低噪聲的要求。例如:某一齒輪模數(shù)為3,齒數(shù)為30,當壓力角為17.5度時基圓齒厚為5.341;當壓力角為25度時,基圓齒厚為6.716;其基圓齒厚增加了25%左右,所以增大壓力角可以增加其彎曲強度。3、合理選用螺旋角與直齒輪相比,斜齒輪具有傳動平穩(wěn),重合度大,沖擊小和噪聲小等優(yōu)點?,F(xiàn)在的變速箱由于帶同步器,換檔時不再直接移動一個齒輪與另一個齒輪嚙合,而是所有的齒輪都相嚙合,這樣就給使用斜齒輪帶來方便,因此帶同步器的變速箱大多都使用斜齒輪。由于斜齒輪的特點,決定了整個齒寬不是同時全部進入嚙合的,而是先由輪齒的一端進入嚙合,隨著輪齒的傳動,沿齒寬方向逐漸進入嚙合,直到全部齒寬都進入嚙合,所以斜齒輪的實際嚙合區(qū)域比直齒輪的大。當齒寬一定時,斜齒輪的重合度隨螺旋角增加而增加。承載能力也就越強,平穩(wěn)性也就越好。從理論上講,螺旋角越大越好,但螺旋角增大,會使軸向分力也增大,從而使得傳遞效率降低了。在現(xiàn)代變速箱的設計中,為了保證齒輪傳動的平穩(wěn)性、低噪聲和少沖擊,所有齒輪都要選擇較大的螺旋角,一般都在30左右。對于高速檔齒輪由于轉(zhuǎn)速較高,要求平穩(wěn),少沖擊,低噪聲,因此采用小模數(shù),大螺旋角;而低速檔齒輪則用較大模數(shù),較小螺旋角。4、合理選用正角度變位對于具有良好潤滑條件的硬齒面齒輪傳動,一般認為其主要危險是在循環(huán)交變應力作用下,齒根的疲勞裂紋逐漸擴張造成齒根斷裂而失效。變速箱中齒輪失效正是屬于這一種。為了避免輪齒折斷,應盡量提高齒根彎曲強度,而運用正變位,則可達到這個目的。一般情況下,變位系數(shù)越大,齒形系數(shù)值就越小,輪齒上彎曲應力越小,輪齒彎曲強度就越高。 在硬齒面的齒輪傳動中,齒面點蝕剝落也是失效原因之一。增大嚙合角,可降低齒面間的接觸應力和最大滑動率,能大大提高抗點蝕能力。而增大嚙合角,則必須對一副齒輪都實行正變位,這樣既可提高齒面的接觸強度,又可提高齒根的彎曲強度,從而達到提高齒輪的承載能力效果。但是,對于斜齒輪傳動,變位系數(shù)過大,又會使輪齒總的接觸線長度縮短,反而降低其承載能力。同時,變位系數(shù)越大,由于齒頂圓要隨之增大,其齒頂厚度將會變小,這會影響齒頂?shù)膹姸取?因此在現(xiàn)代變速箱的設計中,大多數(shù)齒輪均合理采用正角度變位,以最大限度發(fā)揮其優(yōu)點。主要有以下幾個設計準則:l 對于低速檔齒輪副來說,主動齒輪的變位系數(shù)應大于被動齒輪的變位系數(shù),而對高速檔齒輪副,其主動齒輪的變位系數(shù)應小于被動齒輪的變位系數(shù)。l 主動齒輪的變位系數(shù)隨檔位的升高而逐漸下降。這是因為低檔區(qū)由于轉(zhuǎn)速低、扭矩大,齒輪強度要求高,因此需采用較da的變位系數(shù)。l 各檔齒輪的總變位系數(shù)都是正的(屬于角變位修正),而且隨著檔位的升高而逐漸減小。總變位系數(shù)越小,一對齒輪副的齒根總的厚度就越薄,齒根就越弱,其抗彎強度就越 低,但是由于輪齒的剛度減小,易于吸收沖擊振動,故可降低噪聲。而且齒形重合度會增加,這使得單齒承受最大載荷時的著力點距齒根近,使得彎曲力矩減小,相當于提高了齒根強度,這對由于齒根減薄而消弱強度的因素有所抵消。所以總變位系數(shù)越大,則齒根強度越高,但噪聲則有可能增大。因此高速檔齒輪要選擇較小的總變位系數(shù),而低速檔齒輪則必須選用較大的總變位系數(shù)。5、提高齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)在傳動質(zhì)量指標中,影響著重合度,在斜齒輪中主要影響端面重合度。由端面重合度的公式可知,當齒數(shù)和嚙合角一定時,齒頂圓壓力角是受齒頂高系數(shù)影響的,齒頂高系數(shù)越大,齒頂圓壓力角也越大,重合度也就越大,傳動也就越平穩(wěn)。但是,齒頂高系數(shù)越大,齒頂厚度就會越薄,從而影響齒頂強度。同時,從最少不根切齒數(shù)公式來看,齒頂高系數(shù)越大,最少不根切齒數(shù)就會增加,否則的話,就會產(chǎn)生根切。因此,在保證不根切和齒頂強度足夠的情況下,增大齒頂高系數(shù),對于增加重合度是有意義的。因此在現(xiàn)代變速箱的設計中,各檔齒輪的齒頂高系數(shù)都選擇較大的值,一般都大于1.0,稱為細高齒,這對降低噪聲,增加傳動平穩(wěn)性都有明顯的效果。對于低速檔齒輪,為了保證其具有足夠的齒根彎曲強度,一般選用較小的齒頂高系數(shù);而高速檔齒輪,為了保證其傳動的平穩(wěn)性和低噪聲,一般選用較大的齒頂高系數(shù)。以上是從模數(shù)、壓力角、螺旋角、變位系數(shù)和齒頂高系數(shù)這五個方面去獨立分析齒輪設計趨勢。實際上各個參數(shù)之間是互相影響、互相牽連的,在選擇變速箱的參數(shù)時,既要考慮它們的優(yōu)缺點,又要考慮它們之間的相互關系,從而以最大限度發(fā)揮其長處,避免短處,改善變速箱的使用性能。
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