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課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：機(jī)床主軸變速箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 設(shè) 計(jì) 者： 薛毅 指導(dǎo)老師：賈育秦 張學(xué)良 太原科技大學(xué) 機(jī)電教研室 2011 年 4 月 4 日 機(jī)床課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題目：機(jī)床主軸變速箱的技術(shù)要求參數(shù)如下: 1.床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑710mm 2. ， max475nrp?min9.5rp? 3.變速范圍 ，公比0R1.26?? 4.轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) 18Z 5.電動(dòng)機(jī) ， 6NKW?40nrpm 6.主軸內(nèi)孔38mm 內(nèi)容：（1）機(jī)床主軸變速箱展開(kāi)圖 （2）機(jī)床主軸變速箱截面圖 （3）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 班級(jí): 機(jī)自071210班 學(xué)生： 薛毅 學(xué)號(hào)： 200712031023 指導(dǎo)教師： 賈育秦 張學(xué) 良 教研室主任： 賈育秦 2011年4月4日 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 目錄 第一章 概述........................................................................................................................1 1.1 機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)的目的 ....................................................................................1 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求 ........................................................................................1 1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 ...........................................................................................................2 第二章 參數(shù)的擬定............................................................................................................3 2.1 確定調(diào)速范圍 ...........................................................................................................3 2.2 主電機(jī)選擇 ..............................................................................................................3 第三章 傳動(dòng)設(shè)計(jì)................................................................................................................5 3.1 主傳動(dòng)方案擬定 ......................................................................................................5 3.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 ..................................................................................5 3.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定 ..........................................................................................................6 3.4 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 ..................................................................................8 第四章 傳動(dòng)件的估算......................................................................................................10 4.1 三角帶傳動(dòng)的計(jì)算 ................................................................................................10 4.2 傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)算 ............................................................................................14 4.2.1 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速...............................................................................................14 4.2.2 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速.....................................................................................15 4.2.3 各軸直徑的估算.............................................................................................15 4.2.4 各軸直徑的驗(yàn)算.............................................................................................18 4.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的估算 ............................................................................21 4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定.............................................................................................21 4.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算.............................................................................................21 4.3.4 齒寬確定.........................................................................................................27 4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................................27 4.5 傳動(dòng)軸間的中心距 .................................................................................................28 第五章 動(dòng)力設(shè)計(jì) ....................................................................................................29 5.1 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算 .........................................................................................................29 5.1.1 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算...........................................................................................30 5.1.2 作用在齒輪上的力的計(jì)算...............................................................................30 5.2 齒輪校驗(yàn) .................................................................................................................31 5.3 軸承的校驗(yàn) ..............................................................................................................32 第六章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明..................................................................................................34 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 ....................................................................34 6.2 展開(kāi)圖及其布置 ....................................................................................................35 6.3 輸入軸的設(shè)計(jì) ........................................................................................................35 6.4 齒輪塊設(shè)計(jì) ............................................................................................................37 6.4.1 其他問(wèn)題............................................................................................................38 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 6.5 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) ........................................................................................................38 6.6 主軸組件設(shè)計(jì) ........................................................................................................40 6.6.1 各部分尺寸的選擇.........................................................................................40 6.6.2 主軸軸承.........................................................................................................41 6.6.3 主軸與齒輪的連接.........................................................................................44 6.6.4 潤(rùn)滑與密封.....................................................................................................44 6.6.5 其他問(wèn)題.........................................................................................................45 第七章 總結(jié)......................................................................................................................46 參考文獻(xiàn)：........................................................................................................................47 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 1 第一章 概述 1.1 機(jī)床主軸箱課程設(shè)計(jì)的目的 機(jī)床課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課及有關(guān)專(zhuān)業(yè)課 的基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)床主傳動(dòng)部件（主軸變速箱）設(shè)計(jì)進(jìn)行的綜合訓(xùn) 練。其目的： 1. 掌握機(jī)床主傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)過(guò)程和方法，包括參數(shù)擬定、傳動(dòng) 設(shè)計(jì)、零件計(jì)算、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的能力。 2. 綜合應(yīng)用過(guò)去所學(xué)的理論知識(shí)，提高聯(lián)系實(shí)際和綜合分析的 能力。 3. 訓(xùn)練和提高設(shè)計(jì)的基本技能，如計(jì)算、制圖、應(yīng)用設(shè)計(jì)資料、 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、編寫(xiě)技術(shù)文件（說(shuō)明書(shū)）等。 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)和主要技術(shù)要求 普通機(jī)床的規(guī)格和類(lèi)型都有系列化，可作為設(shè)計(jì)時(shí)遵照的基礎(chǔ)， 因此，對(duì)這些基本知識(shí)和資料作些簡(jiǎn)要介紹。本次設(shè)計(jì)的是普通型 機(jī)床主軸變速箱，主要用于加工回轉(zhuǎn)體。 機(jī)床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)： 1、床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑為 430mm。 2、最高轉(zhuǎn)速 475rpm，最低轉(zhuǎn)速 9.5rpm，變速范圍是 50。 3、公比 ，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù) Z=18。1.26?? 4、電動(dòng)機(jī) 6KW，1440r/min,主軸內(nèi)孔 38mm. 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 2 1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 1．參數(shù)擬定 根據(jù)機(jī)床類(lèi)型、規(guī)格和其他特點(diǎn)，了解典型工藝的切削用量， 結(jié)合實(shí)際條件和情況，并與機(jī)床對(duì)比后確定；極限速度 和 、maxnmin 公比 （或級(jí)數(shù) Z） 、主傳動(dòng)電機(jī)功率 N。由于設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)有限，故有? 些參數(shù)已經(jīng)直接給出， ，但說(shuō)明書(shū)中將設(shè)計(jì)參數(shù)的重點(diǎn)做個(gè)簡(jiǎn)單介紹。 2. 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)擬定的參數(shù)，通過(guò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析，確定傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，計(jì)算各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并驗(yàn)算 主軸的轉(zhuǎn)速誤差。 3. 動(dòng)力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì) 估算齒輪模數(shù) m 和軸徑 d，計(jì)算正反向離合器、制動(dòng)器。將各 傳動(dòng)件及其它零件在展開(kāi)圖和剖面圖上做初步的安排、布置和設(shè)計(jì)。 4. 軸與軸承的驗(yàn)算 在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上，對(duì)一根傳動(dòng)軸的剛度和該軸系的軸承的 壽命進(jìn)行驗(yàn)算。 5．主軸變速箱裝配設(shè)計(jì) 主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底槽” ，進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪制的， 圖上各零部件要表達(dá)清楚，并標(biāo)注尺寸和配合。 6. 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 3 應(yīng)包括參數(shù)、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的分析和擬定，軸與軸承的驗(yàn)算等，此 外，還應(yīng)對(duì)重要結(jié)構(gòu)的選擇和分析做必要的說(shuō)明。 第二章 參數(shù)的擬定 機(jī)床設(shè)計(jì)的初始，首先需要確定有關(guān)參數(shù)，他們是傳動(dòng)設(shè)計(jì)和 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù)，影響到產(chǎn)品是否滿足所需要的功能要求，因此， 參數(shù)擬定是機(jī)床設(shè)計(jì)中重要環(huán)節(jié)。機(jī)床參數(shù)有主參數(shù)和基本參數(shù)， 主參數(shù)直接反應(yīng)機(jī)床的加工能力、特性、決定和影響其它基本參數(shù) 的數(shù)值；基本參數(shù)是與加工工件尺寸、機(jī)床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性 有關(guān)的參數(shù)。 2.1 確定調(diào)速范圍 調(diào)速范圍是最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速的比值，也即 maxinnR? ，或 者根據(jù)主軸變速箱的公比和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)也可計(jì)算求得 1zn??。 機(jī)床主軸變速箱的變速范圍為： 47509.nR? 2.2 主電機(jī)選擇 合理的確定電機(jī)功率，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足 生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。 已知異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有 3000rpm 、1500rpm 、1000rpm、750 rpm，已知 =6KW，因?yàn)橹鬏S最高轉(zhuǎn)速為 475rpm，由于要使電機(jī)P額 轉(zhuǎn)速 與主軸最高轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免采用過(guò)大的升速或過(guò)小的dn 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 4 降速傳動(dòng)。根究三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇（表 1） ，所以初步定電機(jī)為： Y132M-4，電機(jī)轉(zhuǎn)速 1440rpm。 表 1 三相異步電動(dòng)機(jī)選取 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 5 第三章 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.1 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(kāi)停、幻想、制動(dòng)、 操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件、機(jī) 構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)型式、變速類(lèi)型。 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。因此，確定傳動(dòng)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。 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。 顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè) 計(jì)中，我們采用集中傳動(dòng)型式的主軸變速箱。 3.2 傳動(dòng)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(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的傳動(dòng)不失為有 用的方法，但對(duì)于分析復(fù)雜的傳動(dòng)并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并 非十分有效。對(duì)于本設(shè)計(jì)，機(jī)床級(jí)數(shù)和變數(shù)范圍不是很多，一般可 用串聯(lián)式傳動(dòng)就能夠獲得連續(xù)不重復(fù)的轉(zhuǎn)速數(shù)列。 例：以變速級(jí)數(shù) Z=8 為主傳動(dòng)部件為例，簡(jiǎn)單地說(shuō)明選擇結(jié)果 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 6 式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的思路和步驟。 1 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 、 、……個(gè)傳動(dòng)副。即 ?? ??321Z? 傳動(dòng)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： ，可以有多種方案 ，如baZ??? 8=4×2；8=2×2×2。 2 傳動(dòng)式的擬定 八級(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。 在Ⅰ軸如果安置換向摩擦離合器時(shí)，為減少軸向尺寸，第一傳 動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)不能多，以 2 為宜。 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。最后一個(gè)傳動(dòng)組的傳動(dòng)副常選用 2。 綜上所述，傳動(dòng)式為 1184?? 3 結(jié)構(gòu)式的擬定 對(duì)于 的傳動(dòng)式，由于本次設(shè)計(jì)的機(jī)床 I 軸裝有12184?? 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。 所以選 的方案。121 3.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定 正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速圖： 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 7 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 8 主傳動(dòng)圖： 主傳動(dòng)路線表達(dá)式： 3656472820m34III140r/in 41198696057324IV()19806kWVI??????????????????????????????????????????主 電 動(dòng) 機(jī) 主 軸 3.4 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)擬定的轉(zhuǎn)速圖上的各傳動(dòng)件的傳動(dòng)比，就可以確定帶輪直 徑和齒輪的齒數(shù)。 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 9 一、帶輪直徑確定的方法、步驟 1） ．選擇三角帶型號(hào) 一般機(jī)床上都采用三角帶，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和功率查圖即可確定 型號(hào)（相見(jiàn) 4-1 節(jié)） 。但圖中的解并非只有一種，應(yīng)該傳動(dòng)帶數(shù)為 3~5 根為佳。 2） ．確定帶輪的最小直徑 （D 小）min 各種型號(hào)膠帶推薦了最小帶輪直徑，直接查表即可確定。 3） ．計(jì)算大帶輪直徑 D 大 根據(jù)要求的傳動(dòng)比 和滑功率 確定 D 大，當(dāng)帶傳動(dòng)為降速時(shí)，u? 或 1=D()mu???大 小 =(1)dfnm??大 小 三角膠帶的滑動(dòng)率 。2%?? 三角帶傳動(dòng)中，在保證最小包角大于 的條件下，傳動(dòng)比可120? 取 ，對(duì)中型通用機(jī)床，一般取 u=1~2.5 為宜。1/73u? 二、確定齒輪齒數(shù) 用計(jì)算方法或查表法確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡(jiǎn)便。根據(jù)要求 的傳動(dòng)比和初步定出的傳動(dòng)齒輪副齒數(shù)和 ，查表即可求出小齒輪ZS 齒數(shù)。常用傳動(dòng)比的適用齒數(shù)（小齒輪）表見(jiàn)表 1。 選取時(shí)，應(yīng)注意： 1.不產(chǎn)生根切，一般取 。min18~20Z? 2.保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過(guò)大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚 ，一般取 則2m??5??min6.5T?? 3.同一傳動(dòng)組的各對(duì)齒輪副的中心距應(yīng)當(dāng)相等，若模數(shù)相同時(shí)， 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 10 則齒輪和亦應(yīng)相等，但由于傳動(dòng)比的要求，尤其是在傳動(dòng)中使用了 公用齒輪后，常常滿足不了上述要求。機(jī)床上可用修正齒輪，在一 定范圍內(nèi)調(diào)整中心距使其相等，但修正量不能太大，一般齒輪差不 能超過(guò) 3~4 個(gè)齒。 4.防止各種碰撞和干涉 三、主軸轉(zhuǎn)速系列的驗(yàn)算 主軸轉(zhuǎn)速在使用上并不要求十分準(zhǔn)確，轉(zhuǎn)速稍高或稍低并無(wú)太 大影響，但標(biāo)牌上標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實(shí)際轉(zhuǎn)速相差太 大。 由確定的齒數(shù)齒輪所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)設(shè)計(jì)理論值難以完全 相符，需要驗(yàn)算主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過(guò) ，10()%??? 即 -10%n????理 論實(shí) 際 理 論 （ -） 如果超差，要根據(jù)誤差的正負(fù)以及誤差的主要環(huán)節(jié)，重新調(diào)整 齒數(shù)，是轉(zhuǎn)速數(shù)列得到改善。 四、傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，用規(guī)定符號(hào)，以適當(dāng)?shù)谋壤诜礁窦埳侠L制出 轉(zhuǎn)速圖和主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 11 第四章 傳動(dòng)件的估算 傳動(dòng)方案確定后，要進(jìn)行方案的結(jié)構(gòu)化，確定各零件的實(shí)際尺 寸和有關(guān)布置。為此，常對(duì)傳動(dòng)件的尺寸先進(jìn)行估算，如轉(zhuǎn)動(dòng)軸的 直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動(dòng)器、帶輪的根數(shù)和型號(hào)等。在這些 尺寸的基礎(chǔ)上，畫(huà)出草圖，得出初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸，然 后按照結(jié)構(gòu)尺寸機(jī)型主要零件的驗(yàn)算，必要時(shí)作結(jié)構(gòu)和方案上的修 改，重新驗(yàn)算，直到滿足要求，最后才能畫(huà)正式裝配圖。 4.1 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。由于是摩擦傳遞，帶與輪 槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。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)。 (1)選擇三角帶的型號(hào) 計(jì)算功率 N1.367.8jwdKKW??? 式中 ——電動(dòng)機(jī)額定功率d ——工作情況系數(shù) w 車(chē)床的超動(dòng)載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，三班制工作時(shí)，取 1.3；而 銑床的工作載荷有輕微波動(dòng)，二班制工作時(shí)，取 。1.2wK? 根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速查下圖選擇帶的型號(hào)。查下圖可 選擇三角帶的型號(hào)為 B 型。 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 12 (2)確定帶輪的計(jì)算直徑 ，?D? 帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶 輪的直徑 不宜過(guò)小，要求 。依下表 V 帶帶輪的最小基準(zhǔn)?Dmin?? 直徑與基準(zhǔn)直徑系列表，可取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 =160 。?Dm 大帶輪的計(jì)算直徑 2D 由公式 121()()nmi????? 式中： ?——小帶輪轉(zhuǎn)速(rpm) ——大帶輪轉(zhuǎn)速(rpm)?n ——帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取 0.02。? 帶入數(shù)據(jù)可得： ，將其圓整為21406327Dm??230Dm? (3)確定三角帶速度 按公式 1.1.06/6060nVs???? 對(duì) O、A、B、C 型膠帶， ,v=10~15m/s 時(shí)最為經(jīng)5/2msv? 濟(jì)耐用，而 v=12.06m/s 處于這個(gè)范圍之間，故選擇比較合適。 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 13 (4)初步初定中心距 帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在 下列范圍內(nèi)選?。?根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 ????120120.7DADm??? 即：336mm< <960mm0A 中心距過(guò)小，將降低帶的壽命，中心距過(guò)大時(shí)，會(huì)引起帶的振 動(dòng)。故初步選取中心距為 450mm。 (5)三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ?L 根據(jù)帶傳動(dòng)的幾何關(guān)系，按下式初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ?L???????????? ??????ADDAL? 帶入數(shù)據(jù)可得： ???? 20 30163.1425602845L m?????? 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 6-2，圓整到 V 帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L (6)驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù) 10=5.840mvuL??次 /s 式中：m——帶輪個(gè)數(shù)。如 u 超限，可加大 L 或降低 v 來(lái)解決， 以符合要求。 (7)確定實(shí)際中心距 A00168A=45=40m22L???? (8)驗(yàn)算小帶輪包角 ? 小帶輪包角是影響 V 帶傳動(dòng)工作能力的重要因素。通常應(yīng)保證 ，故小帶輪包角合適。000211857.39.612DA?????? (9)確定三角帶根數(shù) z 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 14 由公式可知 ??0clpZk???A 查表 6-4 用內(nèi)插法得 5.83 查表 6-5 用內(nèi)插法得 01p?A 查表 6-6 用內(nèi)插法得 .97k? 查表 6-2 得 1l 則 ??8.2=3.085.30*97z?? 取 z=4，則有 4 根帶。 4.2 傳動(dòng)軸的估算和驗(yàn)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。機(jī)床主傳動(dòng)系 統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。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。剛度要 求保證軸在載荷下不至發(fā)生過(guò)大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有 足夠的剛度。 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 15 4.2.1 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速是低速第一個(gè)三分之一變速范圍的最高一級(jí)轉(zhuǎn) 速，即 13min zj??? 帶入數(shù)據(jù)可得 ，取 ，雖然機(jī) 1830.260/minj r???30/injr? 床傳遞恒功率的級(jí)數(shù)減少，但對(duì)機(jī)床的使用更安全可靠。如果取小 一級(jí)轉(zhuǎn)速，縮短機(jī)床的使用壽命，并易破壞。 4.2.2 各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 VI 軸共有 18 級(jí)實(shí)際工作轉(zhuǎn)速 9.5~475r/min，根據(jù)主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速 往前推算，能夠傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速為 75r/min?？傻芒踺S的計(jì) 算轉(zhuǎn)速為 75r/min。 其余以此類(lèi)推，可得各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，如下表 1 所示。 軸序號(hào) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 計(jì)算轉(zhuǎn)速 1/minjr??720 950 375 300 75 主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 30r/min。 4.2.3 各軸直徑的估算 傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑： ??491jNdmn?? 式中：N——該傳動(dòng)軸的輸入功率 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 16 KW ——電機(jī)額定功率dN??dN ——從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積jn ——該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 計(jì)算轉(zhuǎn)速 是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的j 計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確 定。 ——每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角(deg/m),如下表所示。??? 估算時(shí)應(yīng)注意： ①. 值為每米長(zhǎng)度上的允許的扭轉(zhuǎn)角，而估算的傳動(dòng)軸的長(zhǎng)??? 度往往不是 1m,因此計(jì)算 時(shí)應(yīng)按軸的實(shí)際長(zhǎng)度進(jìn)行折算和修正。? ②. 效率對(duì)估算軸徑的影響不是很大，可以忽略。 ③．如使用花鍵時(shí)，可根據(jù)估算的軸徑選取相近的標(biāo)準(zhǔn)花鍵的 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 17 規(guī)格。主軸前軸徑可參考下列經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定： 下面是對(duì)各軸的軸徑估算，各傳動(dòng)的效率分別為： 帶傳動(dòng)： 10.96?? Ⅰ軸的直徑： ， ， 6.5.7NKW?1720/minnr???1.2deg/m?? ， 取 30mm4196.20.d? Ⅱ軸的直徑： ， ， 5.769.53NKW??1950/minnr???1.2deg/m?? ， 取 25mm42124.0.d Ⅲ軸的直徑： ， ， 5.396.1NKW??1375/minnr???1.2deg/m?? 取 35mm4310.27.d Ⅳ軸的直徑： ， ， 5.31096.NKW??130/minnr???1.2deg/m?? 取 35mm442.9.d V 軸的直徑： ， ， 5.10964.NKW??175/minr???1.2deg/m?? 取 45mm13.967.2d ⅤI 軸的直徑： 主軸直徑直接影響主軸部件的剛度。直徑越粗，剛 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 18 度越高，但同時(shí)與它相配的軸承等零件的尺寸也越大。故設(shè)計(jì)之初， 只能根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料選擇主軸直徑。由主軸所傳遞的功率查課本表 4- 4，取主軸前軸頸的直徑 。主軸直徑常是自前往后逐步減1D=20m 小的，前軸頸直徑 大于后軸頸直徑 。一般 ，取221(0.7~9)D? 。主軸孔徑 取主軸平均直徑的 55%~65%，取 。2D=10md 5dm 主軸內(nèi)孔直徑在一定范圍內(nèi)對(duì)主軸剛度影響很小，若超出此 范圍則能使主軸剛度急劇下降。有材料力學(xué)可知，剛度 K 正比于截 面慣性矩 I，他與直徑之間有下列關(guān)系： 44 40()/61KIDddD???????????? 式中 、 ——空心主軸的剛度和截面慣性矩；0 、 ——實(shí)心主軸的剛度和截面慣性矩。I VI 軸的直徑： ， ， 25.10964.7NKW??130/minr???1deg/?? 取 60mm465.3d 一般， 對(duì)剛度影響不大； 將使剛度急劇下降。7.0?? 7.0?? 則 ，故軸的直徑選取比較合適。45.2.83dD?? 此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整。 4.2.4 各軸直徑的驗(yàn)算 1.軸的彎曲變形的條件和允許值 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 19 機(jī)床主傳動(dòng)軸的彎曲剛度驗(yàn)算，主要驗(yàn)算軸上裝齒輪和軸承處 的撓度 y 和傾角 。各類(lèi)軸的撓度 y 和裝齒輪和軸承處的傾角 ，應(yīng)? ? 小于彎曲剛度的許用值 和 值，即：??Y???;yY? 軸的彎曲變形的允許值： 2.軸的彎曲變形計(jì)算公式 計(jì)算軸本身彎曲變形的撓度及傾角時(shí)，一般常將軸簡(jiǎn)化為集中 載荷下的簡(jiǎn)支梁，按下表有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算： 計(jì)算公式為： 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 20 圓軸：平均直徑 慣性矩 1id??416dI?? 矩形花鍵軸：平均直徑 當(dāng)量直徑12D?42I 慣性矩 4 216()()dZdI???? 機(jī)床中常用矩形花鍵軸的 、 和 I 的數(shù)值：1 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 21 4.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的估算 4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定 當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。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。對(duì)于變速組內(nèi) 齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒 輪的齒數(shù)和 及小齒輪的齒數(shù)可以從表 3-6（機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)）中zS 選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于 18～20。采用三聯(lián)滑移齒 輪時(shí)，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪 之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于 4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。由 于設(shè)計(jì)時(shí)間有限，故主軸變速箱的齒輪已經(jīng)給出，如下所示。 I 軸 Ⅱ軸的齒輪副：56/34，51/39? Ⅱ軸 Ⅲ軸的齒輪副：36/36,28/44,20/52 Ⅲ軸 Ⅳ軸的齒輪副：47/47,19/76 Ⅳ軸 V 軸的帶輪副：47/47,19/76 V 軸 VI 軸的齒輪副：32/80 4.3.2 齒輪模數(shù)的計(jì)算 按接觸疲勞和彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系數(shù) 只有在齒輪各參數(shù)都已知后方可確定，所以只在草圖畫(huà)完之后校核 用。 齒輪彎曲疲勞的估算： 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 22 32jNmmzn?? 齒面點(diǎn)蝕的估算： 370j NA? 其中 為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，A 為齒輪中心距。jn 由中心距 A 及齒數(shù) 求出模數(shù)：12Z、 12jAm?? 根據(jù)估算所得 和 中較大的值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模?j 數(shù)。 按照上面的方法，依次可以求得各個(gè)齒輪的模數(shù)，如下表所示。 在結(jié)構(gòu)確定以后，齒輪的工作條件、空間安排、材料和精度等 齒輪序號(hào) 40Z54Z5045Z024Z3248Z 模數(shù) 3 3 3 3 3 3 3 3 3 齒輪序號(hào) 402460422460965 模數(shù) 3 3 3 3 3 3 3 3 4 齒輪序號(hào) 2Z58Z60 模數(shù) 4 4 4 3 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 23 級(jí)等都已確定，才可能校驗(yàn)齒輪的接觸疲勞和彎曲疲勞強(qiáng)度值是否 滿足要求。 根據(jù)接觸疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： 1233()160[]j mjjiKNmmZin????? 根據(jù)彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： 123275[]wmjwZYn??? 式中：N——計(jì)算齒輪傳遞的額定功率 dNKW??? ——計(jì)算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/minjn ——齒輪系數(shù) ， 常取 6~10.m?/mb??m ——計(jì)算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動(dòng)中最小齒輪的齒數(shù)。1Z ——壽命系數(shù)，K? rnNqK?? ——工作期限系數(shù)，T 06mTC 齒輪等傳動(dòng)件在接觸和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù) m 和基 準(zhǔn)循環(huán)次數(shù) （表 3）0C n——齒輪的最低轉(zhuǎn)速 r/min T——預(yù)定的齒輪工作期限，中型機(jī)床推薦，T=15000~20000h ——轉(zhuǎn)速變化系數(shù)nK ——功率利用系數(shù)N ——材料強(qiáng)化系數(shù)q 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 25 (壽命系數(shù)) 的極值 、 。K? maxK?in? 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 26 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 27 (4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪： **20h1c0.25????， ， 齒頂圓 齒根圓 mzdaa)+(=*1 **1(2)f adzhcm?? 分度圓 齒頂高 ha= 齒根高 chaf )(** 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 28 各齒輪的具體數(shù)據(jù)如下表所示：如圖所示 齒 輪 齒數(shù) 模數(shù) 分度圓 齒頂圓 齒根圓 齒頂高 齒根高 1 56 2.5 140 145 133.75 2.5 3.125 2 34 2.5 85 90 78.75 2.5 3.125 3 39 2.5 97.5 102.5 91.25 2.5 3.125 4 51 2.5 127.5 132.5 121.25 2.5 3.125 5 57 2.5 142.5 147.5 136.25 2.5 3.125 6 37 2.5 92.5 97.5 86.25 2.5 3.125 7 28 2.5 70 75 63.75 2.5 3.125 8 36 2.5 90 95 83.75 2.5 3.125 9 20 2.5 50 55 43.75 2.5 3.125 10 52 2.5 130 135 123.75 2.5 3.125 11 28 2.5 70 75 63.75 2.5 3.125 12 44 2.5 110 115 103.75 2.5 3.125 13 19 3 57 63 49.5 3 3.75 14 76 3 228 234 220.5 3 3.75 15 47 3 141 147 133.5 3 3.75 16 32 3.5 112 119 103.25 3.5 4.375 17 80 3.5 280 287 271.25 3.5 4.375 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 29 4.3.4 齒寬確定 齒寬可由 得進(jìn)行確定。??6~10,mB??為 模 數(shù) 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)輪比從動(dòng)輪 寬。 由傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，齒寬與中心距的關(guān)系： （硬齒面 K=0.35，軟齒面 K=0.4）BKa? 故第一套嚙合的齒輪齒寬 (m=2.5)120,5Bm? 第二套嚙合的齒輪齒寬 (m=2.5)5 第三套嚙合的齒輪齒寬 (m=3)129,4 第四套嚙合的齒輪齒寬 (m=3.5)38Bm? 4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》 ，當(dāng) 時(shí)，采用孔板式結(jié)構(gòu)，D 是軸30d? 承外徑，查《機(jī)械零件手冊(cè)》確定選用深溝球軸承 6208，d=26mm，D=37mm。帶輪內(nèi)孔尺寸是軸外徑尺寸 26mm。輪 齒的確定參數(shù)如下所示： min14.0,,1.0,9,12.5,7.,38pafbhef??????? 帶輪寬度： ??25Bzf?? 分度圓直徑： ，dm1.9.649.dD???50LB 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 30 同理可算得另一帶輪副。 4.5 傳動(dòng)軸間的中心距 各傳動(dòng)軸之間的間距如下所示： 12.5dm?????390I412IVd?5I m??69VI? 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 31 第五章 動(dòng)力設(shè)計(jì) 5.1 傳動(dòng)軸的驗(yàn)算 由于變速箱各軸的應(yīng)力都比較小，驗(yàn)算時(shí)，通常都是用復(fù)合應(yīng) 力公式進(jìn)行計(jì)算： 22(0.5)[]b bMTW????? 式中： ——復(fù)合應(yīng)力（MPa）b [ ]——許用應(yīng)力（MPa） W——軸危險(xiǎn)斷面的抗彎斷面模數(shù) M——在危險(xiǎn)斷面的最大彎矩， 2yxM?? T——在危險(xiǎn)斷面的最大扭矩， 69.510jNTn? 實(shí)心軸： )(323mdW?? 空心軸： )](1[340D? 花鍵軸： 423()32dZbdm???? 式中：d 為空心軸直徑，花鍵軸內(nèi)徑 D 為空心軸外徑，花鍵軸外徑 d0 為空心軸內(nèi)徑 b 為花鍵軸的鍵寬 Z 為花鍵軸的鍵數(shù) 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 32 N 為該軸傳遞的最大功率 nj 為該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速 齒輪的圓周力： DTPt2? 齒輪的徑向力： tr5.0 5.1.1 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度計(jì)算 ⅠV 軸： 3410.96.80.9.51IPKW??? 6.5.50.22I jNT Nmn?? 5.1.2 作用在齒輪上的力的計(jì)算 已知大齒輪的分度圓直徑：d=mz=3×60=180mm 圓周力： 24510.24.568tTFNd??? 徑向力： 0....8rt 軸向力： 546at 方向如圖所示： 軸的支反力 水平面支反力 21504.62.97tFLN????NH 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 33 12504.618.497tFLN????NH2 垂直面支反力 12/.2650.4/27.97rad N???V 12/5.81.8/.03raFL???????N2 軸的危險(xiǎn)截面彎矩 水平彎矩 18.6450.64HNMFLNm???? 垂直彎矩 27172V23.89.3N?? 合成彎矩為 211.HVMNm????2245 4 3()69.033dZbDdW???? 由于 ，12M?2222(0.5)175(.794.)35.8bTMpa????? 由于 35.83Mpa<60Mpa，傳動(dòng)軸滿足要求。 5.2 齒輪校驗(yàn) 在驗(yàn)算變速箱中的齒輪應(yīng)力時(shí)，選相同模數(shù)中承受載荷最大， 齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算。這里主要驗(yàn)算 IV 軸 上齒數(shù) 28 的強(qiáng)度。 （1）接觸應(yīng)力公式： ??41208vasf jukNQzmBn???? 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 34 式中：u——大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比； ——齒向載荷分布系數(shù)； ——?jiǎng)虞d荷系數(shù)；k? vk ——工況系數(shù)； ——壽命系數(shù)A s 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)》表及 1.5,.20;1.5,.2HBFBvAkkk?? 假定齒輪工作壽命是 48000h，故應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 964801.0hNnjL???次 查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)》圖 10-18 得 ,.FNHNK?，所以：??941.5.2.4208 21031308f MPa????? （2）彎曲應(yīng)力： 529vaswjkNQzmBYn?? 查《金屬切削手冊(cè)》有 Y=0.378，代入公式求得： 145.27wQMPa? 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10-21e，齒輪的材產(chǎn)選 ，大齒輪、??40Cr滲 碳 小齒輪的硬度為 60HRC，故有 ，從圖 10-21e 讀出165fMPa?????? 。因?yàn)椋?，故滿足要求。??920wPa????,ffw? 5.3 軸承的校驗(yàn) IV 軸選用的是角接觸球軸承 7207AC，,其基本額定負(fù)荷為 29.5KN 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值 ，所以齒輪越小越靠近軸承，150/minr? 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 35 對(duì)軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，應(yīng)該對(duì) IV 軸未端的軸承進(jìn)行校 核。 齒輪的直徑 2437dm?? IV 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 661.899.5109.5076.438IjNT Nmn???? 齒輪受力 278.43.rFd? 根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為 2197.3461975.6rLRN??? 12.0.3rF?2 因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，按《機(jī) 械設(shè)計(jì)》表 10-5 查得 為 1.2 到 1.8，取 ，則有：pf 1.3pf?11.3975.1628.43pPfXRN??? 2295.6124.3PXRN?? 軸承的壽命 因?yàn)?，所以按軸承 2 的受力大小計(jì)算：P? 66310017()()486.9.hCL hn???? 故該軸承能滿足要求。 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 36 第六章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及說(shuō)明 6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容、技術(shù)要求和方案 設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、軸承、帶輪、齒 輪、離合器和制動(dòng)器等）、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)、潤(rùn)滑密封系統(tǒng)和 箱體及其聯(lián)結(jié)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開(kāi)圖和若干張橫截面 圖表示。課程設(shè)計(jì)由于時(shí)間的限制，一般只畫(huà)展開(kāi)圖。 主軸變速箱是機(jī)床的重要部件。設(shè)計(jì)時(shí)除考慮一般機(jī)械傳動(dòng)的 有關(guān)要求外，著重考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。 精度方面的要求，剛度和抗震性的要求，傳動(dòng)效率要求，主軸 前軸承處溫度和溫升的控制，結(jié)構(gòu)工藝性，操作方便、安全、可靠 原則，遵循標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的原則。 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(guò)反復(fù)思考和多次修改。在正式畫(huà)圖前應(yīng)該先 畫(huà)草圖。目的是： 布置傳動(dòng)件及選擇結(jié)構(gòu)方案。 檢驗(yàn)傳動(dòng)設(shè)計(jì)的結(jié)果中有無(wú)干涉、碰撞或其他不合理的情況， 以便及時(shí)改正。 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(duì)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)。 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 37 6.2 展開(kāi)圖及其布置 展開(kāi)圖就是按照傳動(dòng)軸傳遞運(yùn)動(dòng)的先后順序，假想將各軸沿其 軸線剖開(kāi)并將這些剖切面平整展開(kāi)在同一個(gè)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(jí)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(fù)責(zé)齒輪無(wú)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(jí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右邊接通得到三級(jí)反 向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種齒輪尺寸小但軸向尺寸大。我們采用第一種方案，通 過(guò)空心軸中的拉桿來(lái)操縱離合器的結(jié)構(gòu)。 總布置時(shí)需要考慮制動(dòng)器的位置。制動(dòng)器可以布置在背輪軸上 也可以放在其他軸上。制動(dòng)器不要放在轉(zhuǎn)速太低軸上，以免制動(dòng)扭 矩太大，是制動(dòng)尺寸增大。 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。 6.3 輸入軸的設(shè)計(jì) 將運(yùn)動(dòng)帶入變速箱的帶輪一般都安裝在軸端，軸變形較大，結(jié) 構(gòu)上應(yīng)注意加強(qiáng)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(pán)上，通過(guò)法蘭盤(pán)將帶輪的拉力傳遞到箱壁 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 38 上。 車(chē)床上的反轉(zhuǎn)一般用于加工螺紋時(shí)退刀。車(chē)螺紋時(shí)，換向頻率 較高。實(shí)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(chē)的狀態(tài)下進(jìn)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(shí)，摩擦片不壓緊時(shí)，應(yīng)留有 0.2～0.4mm 間隙， 應(yīng)能調(diào)整。 離合器及其壓緊裝置中有三點(diǎn)值得注意： 摩擦片的軸向定位：由兩個(gè)帶花鍵孔的圓盤(pán)實(shí)現(xiàn)。其中一個(gè)圓 盤(pán)裝在花鍵上，另一個(gè)裝在花鍵軸上的一個(gè)環(huán)形溝槽里，并轉(zhuǎn)過(guò)一 個(gè)花鍵齒，和軸上的花鍵對(duì)正，然后用螺釘把錯(cuò)開(kāi)的兩個(gè)圓盤(pán)連接 在一起。這樣就限制了軸向和周向德兩個(gè)自由度，起了定位作用。 摩擦片的壓緊由加力環(huán)的軸向移動(dòng)實(shí)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(fù)合。 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。 I 軸上裝有摩擦離合器，兩端的齒輪是空套在軸上，當(dāng)離合器接 通時(shí)才和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。但脫開(kāi)的另一端齒輪，與軸回轉(zhuǎn)方向是相反 的，二者的相對(duì)轉(zhuǎn)速很高（約為兩倍左右）。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這 點(diǎn)。 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。滑動(dòng) 軸承在一些性能和維修上不如滾動(dòng)軸承，但它的徑向尺寸小?？仗?太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 39 齒輪需要有軸向定位，軸承需要潤(rùn)滑。 6.4 齒輪塊設(shè)計(jì) 齒輪是變速箱中的重要元件。齒輪同時(shí)嚙合的齒數(shù)是周期性變 化的。也就是說(shuō)，作用在一個(gè)齒輪上的載荷是變化的。同時(shí)由于齒 輪制造及安裝誤差等，不可避免要產(chǎn)生動(dòng)載荷而引起振動(dòng)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(shè) 計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮這些問(wèn)題。 齒輪塊的結(jié)構(gòu)形式很多，取決于下列有關(guān)因素： 是固定齒輪還是滑移齒輪； 移動(dòng)滑移齒輪的方法； 齒輪精度和加工方法； 變速箱中齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。它的精度選擇主要取決于 圓周速度。采用同一精度時(shí)，圓周速度越高，振動(dòng)和噪聲越大，根 據(jù)實(shí)際結(jié)果得知，圓周速度會(huì)增加一倍，噪聲約增大 6dB。工作平 穩(wěn)性和接觸誤差對(duì)振動(dòng)和噪聲的影響比運(yùn)動(dòng)誤差要大，所以這兩項(xiàng) 精度應(yīng)選高一級(jí)。為了控制噪聲，機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都要選用較高 的精度。大都是用 7—6—6，圓周速度很低的，才選 8—7—7。如果 噪聲要求很?chē)?yán)，或一些關(guān)鍵齒輪，就應(yīng)選 6—5—5。當(dāng)精度從 7— 6—6 提高到 6—5—5 時(shí)，制造費(fèi)用將顯著提高。不同精度等級(jí)的齒 輪，要采用不同的加工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)要求也有所不同。8 級(jí)精度齒 輪，一般滾齒或插齒就可以達(dá)到。7 級(jí)精度齒輪，用較高精度滾齒 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 40 機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后，由于變形，精度將下降。因此， 需要淬火的 7 級(jí)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(jí)精度的齒輪，用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒 輪，必須磨齒才能達(dá)到 6 級(jí)。 機(jī)床主軸變速箱中齒輪齒部一般都需要淬火。 6.4.1 其他問(wèn)題 滑移齒輪進(jìn)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(huà)法也不一樣，應(yīng)予注意。 選擇齒輪塊的結(jié)構(gòu)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和 機(jī)械加工時(shí)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(shí)，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(shí)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(yīng)該可靠?；讫X輪在軸 向位置由操縱機(jī)構(gòu)中的定位槽、定位孔或其他方式保證，一般在裝 配時(shí)最后調(diào)整確定。 6.5 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。軸上要安裝齒輪、離 合器和制動(dòng)器等。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng)件或機(jī)構(gòu)能正常工作。 太原科技大學(xué)機(jī)床課程設(shè)計(jì) 41 首先傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度。如撓度和傾角過(guò)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(wèn)題。 傳動(dòng)軸可以是光軸也可以是花鍵軸。