雙端面銑床的改進(jìn)設(shè)計(jì)[雙面臥式銑床]【11張cad圖紙+文檔全套資料】
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目 錄1. 緒 論11.1 銑床的發(fā)展及分類(lèi)11.2 銑床的主要結(jié)構(gòu)31.3 銑床的電力拖動(dòng)形式和控制要求32. 臥式銑床的主要結(jié)構(gòu)及要求52.1 一般臥式銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式52.2 臥式銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)組成及要求63. 主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)83.1 轉(zhuǎn)速圖93.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)與結(jié)構(gòu)式123.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定133.4 帶輪及V帶設(shè)計(jì)173.5 齒輪齒數(shù)的確定193.6 齒輪各項(xiàng)參數(shù)的確定234. 主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)254.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局及變速機(jī)構(gòu)的類(lèi)型254.2 齒輪的布置264.3 軸的空間布置284.4 計(jì)算轉(zhuǎn)速294.5 主軸軸徑設(shè)計(jì)314.6 主傳動(dòng)系統(tǒng)的開(kāi)停裝置344.7 主傳動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)裝置355. 傳動(dòng)系統(tǒng)的潤(rùn)滑365.1 潤(rùn)滑系統(tǒng)的要求365.2 潤(rùn)滑劑的選擇365.3 潤(rùn)滑方式376. 參考文獻(xiàn)39III1. 緒 論1.1 銑床的發(fā)展及分類(lèi) 銑床主要用銑刀在工件上加工各種表面的機(jī)床。通常銑刀旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng),工件和銑刀的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它可以加工平面、溝槽,也可以加工各種曲面、齒輪等。銑床是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床除能銑削平面、溝槽、輪齒、螺紋和花鍵軸外,還能加工比較復(fù)雜的型面,效率較刨床高,在機(jī)械制造和修理部門(mén)得到廣泛應(yīng)用。銑床是一種用途廣泛的機(jī)床,在銑床上可以加工平面(水平面、垂直面)、溝槽(鍵槽、T形槽、燕尾槽等)、分齒零件(齒輪、花鍵軸、鏈輪、螺旋形表面(螺紋、螺旋槽)及各種曲面1。此外,還可用于對(duì)回轉(zhuǎn)體表面、內(nèi)孔加工及進(jìn)行切斷工作等。銑床在工作時(shí),工件裝在工作臺(tái)上或分度頭等附件上,銑刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng),輔以工作臺(tái)或銑頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng),工件即可獲得所需的加工表面。由于是多刀斷續(xù)切削,因而銑床的生產(chǎn)率較高。 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),銑床是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床最早由美國(guó)人E.惠特尼于1818年創(chuàng)制的臥式銑床。為了銑削麻花鉆頭的螺旋槽,美國(guó)人J.R.布朗于1862年創(chuàng)制了第一臺(tái)萬(wàn)能銑床,是為升降臺(tái)銑床的雛形。1884年前后出現(xiàn)了龍門(mén)銑床20世紀(jì)20年代出現(xiàn)了半自動(dòng)銑床,工作臺(tái)利用擋塊可完成“進(jìn)給-快速”或“快速-進(jìn)給”的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。1950年后,銑床在控制系統(tǒng)方面發(fā)展很快,數(shù)字控制的應(yīng)用大大提高了銑床的自動(dòng)化程度。尤其是70年代后微處理機(jī)的數(shù)字控制系統(tǒng)和自動(dòng)換刀系統(tǒng)在銑床上得到應(yīng)用,擴(kuò)大了銑床的加工范圍,提高了加工精度與效率2。隨著機(jī)械化進(jìn)程不斷加劇,數(shù)控編程開(kāi)始廣泛應(yīng)用與于機(jī)床類(lèi)操作,極大的釋放了勞動(dòng)力。數(shù)控編程銑床將逐步取代現(xiàn)在的人工操作。對(duì)員工要求也會(huì)越來(lái)越高,當(dāng)然帶來(lái)的效率也會(huì)越來(lái)越高。一、按布局形式和適用范圍加以區(qū)分;升降臺(tái)銑床:有萬(wàn)能式、臥式和立式等,主要用于加工中小型零件,應(yīng)用最廣。龍門(mén)銑床:包括龍門(mén)銑鏜床、龍門(mén)銑刨床和雙柱銑床,均用于加工大型零件。單柱銑床和單臂銑床:前者的水平銑頭可沿立柱導(dǎo)軌移動(dòng),工作臺(tái)作縱向進(jìn)給;后者的立銑頭可沿懸臂導(dǎo)軌水平移動(dòng),懸臂也可沿立柱導(dǎo)軌調(diào)整高度。兩者均用于加工大型零件。工作臺(tái)不升降銑床:有矩形工作臺(tái)式和圓工作臺(tái)式兩種,是介于升降臺(tái)銑床和龍門(mén)銑床之間的一種中等規(guī)格的銑床。其垂直方向的運(yùn)動(dòng)由銑頭在立柱上升降來(lái)完成。儀表銑床:一種小型的升降臺(tái)銑床,用于加工儀器儀表和其他小型零件。工具銑床:用于模具和工具制造,配有立銑頭、萬(wàn)能角度工作臺(tái)和插頭等多種附件,還可進(jìn)行鉆削、鏜削和插削等加工。其他銑床:如鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等,是為加工相應(yīng)的工件而制造的專(zhuān)用銑床。按控制方式,銑床又分為仿形銑床(見(jiàn)仿形機(jī)床)、程序控制銑床和數(shù)字控制銑床(見(jiàn)數(shù)字控制機(jī)床) 3。二、按結(jié)構(gòu)分;銑床又分為;臺(tái)式銑床:小型的用于銑削儀器、儀表等小型零件的銑床。懸臂式銑床:銑頭裝在懸臂上的銑床,床身水平布置,懸臂通??裳卮采硪粋?cè)立柱導(dǎo)軌作垂直移動(dòng),銑頭沿懸臂導(dǎo)軌移動(dòng)?;硎姐姶玻褐鬏S裝在滑枕上的銑床,床身水平布置,滑枕可沿滑鞍導(dǎo)軌作橫向移動(dòng),滑鞍可沿立柱導(dǎo)軌作垂直移動(dòng)。龍門(mén)式銑床:床身水平布置,其兩側(cè)的立柱和連接梁構(gòu)成門(mén)架的銑床。銑頭裝在橫梁和立柱上,可沿其導(dǎo)軌移動(dòng)。通常橫梁可沿立柱導(dǎo)軌垂向移動(dòng),工作臺(tái)可沿床身導(dǎo)軌縱向移動(dòng),用于大件加工。平面銑床:用于銑削平面和成型面的銑床,床身水平布置,通常工作臺(tái)沿床身導(dǎo)軌縱向移動(dòng),主軸可軸向移動(dòng)。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)效率高。仿形銑床:對(duì)工件進(jìn)行仿形加工的銑床4。一般用于加工復(fù)雜形狀工件。升降臺(tái)銑床:具有可沿床身導(dǎo)軌垂直移動(dòng)的升降臺(tái)的銑床,通常安裝在升降臺(tái)上的工作臺(tái)和滑鞍可分別作縱向、橫向移動(dòng)。搖臂銑床:搖臂裝在床身頂部,銑頭裝在搖臂一端,搖臂可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)和移動(dòng),銑頭能在搖臂的端面上回轉(zhuǎn)一定角度的銑床。床身式銑床:工作臺(tái)不能升降,可沿床身導(dǎo)軌作縱向移動(dòng),銑頭或立柱可作垂直移動(dòng)的銑床。專(zhuān)用銑床:例如工具銑床:用于銑削工具模具的銑床,加工精度高,加工形狀復(fù)雜。三、按控制方式分 ;銑床又可分為仿形銑床、程序控制銑床和數(shù)控銑床等。銑床作為機(jī)械加工的通用設(shè)備在內(nèi)燃機(jī)配件的生產(chǎn)中一直起著不可替代的作用。自動(dòng)銑床具有工作平穩(wěn)可靠,操作維護(hù)方便,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低的特點(diǎn),已成為現(xiàn)代生產(chǎn)中的主要設(shè)備。自動(dòng)銑床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很傳統(tǒng)的課題,現(xiàn)在隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn),銑床控制的設(shè)計(jì)方案也越來(lái)越先進(jìn),越來(lái)越趨于完美。在我國(guó)7080年代大多數(shù)銑床中,大多數(shù)的開(kāi)關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制,也有相當(dāng)一部分輔機(jī)系統(tǒng)是采用繼電控制。因此,繼電器本身固有的缺陷,給銑床的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了不利影響,用PLC對(duì)銑床的繼電器式控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已是大勢(shì)所趨。1.2 銑床的主要結(jié)構(gòu) 由于銑床的加工范圍較廣,運(yùn)動(dòng)形式較多,其結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。床身固定于底座上,用于安裝和支承銑床的各部件,在床身內(nèi)還裝有主軸部件、主傳動(dòng)裝置及其變速操縱機(jī)構(gòu)等。床身頂部的導(dǎo)軌上裝有懸梁,懸梁上裝有刀桿支架。銑刀則裝在刀桿上,刀桿的一端裝在主軸上,另一端裝在刀桿支架上。刀桿支架可以在懸梁上水平移動(dòng),懸梁又可以在床身頂部的水平導(dǎo)軌上水平移動(dòng),因此可以適應(yīng)各種不同長(zhǎng)度的刀桿。床身的前部有垂直導(dǎo)軌,升降臺(tái)可以沿導(dǎo)軌上下移動(dòng),升降臺(tái)內(nèi)裝有進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)的傳動(dòng)裝置及其操縱機(jī)構(gòu)等。在升降臺(tái)的水平導(dǎo)軌上裝有滑座,可以沿導(dǎo)軌作平行于主軸軸線方向的橫向移動(dòng);工作臺(tái)又經(jīng)過(guò)回轉(zhuǎn)盤(pán)裝在滑座的水平導(dǎo)軌上,可以沿導(dǎo)軌作垂直于主軸軸線方向的縱向移動(dòng)。這樣,緊固在工作臺(tái)上的工件,通過(guò)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)盤(pán)、滑座和升降臺(tái),可以在相互垂直的三個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)進(jìn)給或調(diào)整運(yùn)動(dòng)。在工作臺(tái)與滑座之間的回轉(zhuǎn)盤(pán)還可以使工作臺(tái)左右轉(zhuǎn)動(dòng)45o角,因此工作臺(tái)在水平面上除了可以作橫向和縱向進(jìn)給外,還可以實(shí)現(xiàn)在不同角度的各個(gè)方向上的進(jìn)給,用以銑削螺旋槽。1.3 銑床的電力拖動(dòng)形式和控制要求 銑床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)各由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),這樣銑床的電力拖動(dòng)系統(tǒng)一般由三臺(tái)電動(dòng)機(jī)所組成:主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和冷卻泵電動(dòng)機(jī)。主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)主軸變速箱驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn),并由齒輪變速箱變速,以適應(yīng)銑削工藝對(duì)轉(zhuǎn)速的要求,電動(dòng)機(jī)則不需要調(diào)速。由于銑削分為順銑和逆銑兩種加工方式,分別使用順銑刀和逆銑刀,所以要求主軸電動(dòng)機(jī)能夠正反轉(zhuǎn),但只要求預(yù)先選定主軸電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向,在加工過(guò)程中則不需要主軸反轉(zhuǎn)6。又由于銑削是多刃不連續(xù)的切削,負(fù)載不穩(wěn)定,所以主軸上裝有飛輪,以提高主軸旋轉(zhuǎn)的均勻性,消除銑削加工時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng),這樣主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性較大,因此還要求主軸電動(dòng)機(jī)在停機(jī)時(shí)有電氣制動(dòng)。進(jìn)給電動(dòng)機(jī)作為工作臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及快速移動(dòng)的動(dòng)力,也要求能夠正反轉(zhuǎn),以實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向的正反向進(jìn)給運(yùn)動(dòng);通過(guò)進(jìn)給變速箱,可獲得不同的進(jìn)給速度。為了使主軸和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)在變速時(shí)齒輪能夠順利地嚙合,要求主軸電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給電動(dòng)機(jī)在變速時(shí)能夠稍微轉(zhuǎn)動(dòng)一下(稱(chēng)為變速?zèng)_動(dòng))。三臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間還要求有聯(lián)鎖控制,即在主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后另兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)運(yùn)行。由此,銑床對(duì)電力拖動(dòng)及其控制有以下要求: 銑床的主運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),直接起動(dòng),能夠正反轉(zhuǎn),并設(shè)有電氣制動(dòng)環(huán)節(jié),能進(jìn)行變速?zèng)_動(dòng)。 工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和快速移動(dòng)均由同一臺(tái)籠型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),直接起動(dòng),能夠正反轉(zhuǎn),也要求有變速?zèng)_動(dòng)環(huán)節(jié)。 冷卻泵電動(dòng)機(jī)只要求單向旋轉(zhuǎn)。 三臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間有聯(lián)鎖控制,即主軸電動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后,才能對(duì)其余兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。第 39 頁(yè) 2臥式銑床的主要結(jié)構(gòu)與要求2.1 一般臥式銑床的主要結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)形式 X62W型臥式銑床的外形結(jié)構(gòu)如圖2-1所示,它主要由床身、主軸、刀桿、懸梁、工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)盤(pán)、橫溜板、升降臺(tái)、底座等幾部分組成。在床身的前面有垂直導(dǎo)軌,升降臺(tái)可沿著它上下移動(dòng)。在升降臺(tái)上面的水平導(dǎo)軌上,裝有可在平行主軸軸線方向移動(dòng)(前后移動(dòng))的溜板。溜板上部有可轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)盤(pán),工作臺(tái)就在溜板上部回轉(zhuǎn)盤(pán)上的導(dǎo)軌上作垂直于主軸軸線方向移動(dòng)(左右移動(dòng))。工作臺(tái)上有T形槽用來(lái)固定工件。這樣,安裝在工作臺(tái)上的工件可以在三個(gè)坐標(biāo)上的六個(gè)方向調(diào)整位置或進(jìn)給。 銑床主軸帶動(dòng)銑刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng);銑床工作臺(tái)的前后(橫向)、左右(縱向)和上下(垂直)6個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng);銑床其他的運(yùn)動(dòng),如工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、在各個(gè)方向的快速移動(dòng)則屬于輔助運(yùn)動(dòng)。1床身(立柱) 2主軸 3刀桿 4懸梁 5支架 6工作臺(tái)7回轉(zhuǎn)盤(pán) 8橫溜板 9升降臺(tái) 10底座圖2-1 銑床外部結(jié)構(gòu)圖2.2 臥式銑床的主傳動(dòng)系統(tǒng)組成及要求機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)的,它與機(jī)床的傳動(dòng)方案和總體布局有關(guān),對(duì)于機(jī)床的使用性能、結(jié)構(gòu)和制造成本都有明顯的影響。因此在設(shè)計(jì)機(jī)床的過(guò)程中必須給予充分的重視,以便制定出既滿足使用要求有經(jīng)濟(jì)合理的方案。銑床的主傳動(dòng)裝置和零件全部裝在床身中,是整體式的結(jié)構(gòu),為了滿足工作性能的要求,從電動(dòng)機(jī)起,至機(jī)床工作的執(zhí)行部件(主軸),主傳動(dòng)系統(tǒng)通常包括下列幾個(gè)組成部分:1.定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 即具有固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),常采用齒輪、皮帶及鏈傳動(dòng)等 2.變速裝置機(jī)床的變速裝置有齒輪變速機(jī)構(gòu),機(jī)械無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)以及液壓無(wú)極變速裝置等,其中最常見(jiàn)的是齒輪變速機(jī)構(gòu)。3.主軸組件機(jī)床的主軸組件有主軸、主軸支承和安裝在主軸上的傳動(dòng)件等。4.開(kāi)停裝置用來(lái)控制機(jī)床主運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件(主軸)的啟動(dòng)和停止,通常采用離合器或直接開(kāi)停電動(dòng)機(jī)。5.制動(dòng)裝置用來(lái)使機(jī)床主運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件(主軸)盡快地停止運(yùn)動(dòng),通??梢圆捎脵C(jī)械的、液壓的或電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式。6.換向裝置用來(lái)改變機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的方向,對(duì)于需要換向的機(jī)床,在設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),都應(yīng)設(shè)有換向裝置。他們可以是機(jī)械的、液壓的,用來(lái)直接改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。7.操縱機(jī)構(gòu)機(jī)床的開(kāi)停、變速、制動(dòng)及換向等,都需要通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí),一般是將主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與操縱機(jī)構(gòu)同時(shí)加以考慮。8.潤(rùn)滑與密封裝置為了保證主傳動(dòng)系統(tǒng)的正常工作,必須要良好的潤(rùn)滑與密封裝置,防止出現(xiàn)漏油、漏水和漏氣現(xiàn)象。9.箱體各機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)件的支承均裝入箱體中,并保證他們相互位置的準(zhǔn)確性。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)與整臺(tái)機(jī)床技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有密切的聯(lián)系。例如機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)及電動(dòng)機(jī)功率將直接影響這臺(tái)機(jī)床的使用范圍,主軸組件的精度、剛度、抗震性及溫升對(duì)加工質(zhì)量有重要的影響。總之,設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),一般應(yīng)滿足下面的幾項(xiàng)要求:(1)機(jī)床的主軸須有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)(對(duì)于主傳動(dòng)系統(tǒng)為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)床則為直線速度的變速范圍和變速級(jí)數(shù)),以滿足實(shí)際使用要求。(2)主電動(dòng)機(jī)和全部機(jī)構(gòu)要能傳遞足夠的功率和扭矩,并具有較高的傳動(dòng)效率。(3)執(zhí)行部件(如主軸組件)需有足夠的精度、剛度、抗震性以及小于許可限度的熱變形。(4)操縱要輕便靈活、迅速、安全可靠,并便于調(diào)整和維修。(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、潤(rùn)滑與密封良好,便于加工和裝配,成本低。3 主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)是運(yùn)用轉(zhuǎn)速圖的基本原理,以擬定滿足給定的轉(zhuǎn)速數(shù)列的經(jīng)濟(jì)合理的傳動(dòng)系統(tǒng)方案,其主要內(nèi)容包括選擇變速組數(shù)及傳動(dòng)副數(shù),確定各變速組中的傳動(dòng)比,以及計(jì)算齒輪齒數(shù)和皮帶輪直徑等。如運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定,運(yùn)動(dòng)參數(shù)是指機(jī)床執(zhí)行件如主軸、工件安裝部件(工作臺(tái)、刀架)的運(yùn)動(dòng)速度。 1主軸轉(zhuǎn)速的確定主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床,主軸轉(zhuǎn)速n 由切削速度v 和工件或刀具的直徑 d 來(lái)確定: (2.3)2. 主軸最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的確定對(duì)于數(shù)控機(jī)床,為了適應(yīng)切削速度和工件或刀具直徑的變化,主軸的最高、最低轉(zhuǎn)速可由下式確定: (2.4) (2.5)式中 主軸的最高、最低轉(zhuǎn); 最高、最低的切削速度(); 相應(yīng)最大、最小計(jì)算轉(zhuǎn)徑(mm);3主軸的變速范圍主軸的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比值,稱(chēng)為主軸的變速范圍,用表示,即: 即 4.電機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kg額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132M-47.514402.22.3813.1 轉(zhuǎn)速圖分析研究傳動(dòng)系統(tǒng),僅有機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖是不夠的,因?yàn)樗荒苤庇^的表明主軸每一種轉(zhuǎn)速是通過(guò)哪些齒輪傳動(dòng)的,以及各對(duì)齒輪的傳動(dòng)比之間的內(nèi)在聯(lián)系,只有算出機(jī)床的每一種轉(zhuǎn)速,按轉(zhuǎn)速大小排成次序,畫(huà)出傳動(dòng)路線的轉(zhuǎn)速圖,才能將其表示清楚。1.轉(zhuǎn)速圖的概念圖3-1是主傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖。主軸轉(zhuǎn)速范圍為50500轉(zhuǎn)/分,公比圖3-1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=6,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n0的1440轉(zhuǎn)/分,從轉(zhuǎn)速圖上可以看出:(1)距離相等的一組豎直線代表主傳動(dòng)系統(tǒng)(或變速箱)中各傳動(dòng)軸,從左向右依次標(biāo)注I、II、III、IV與傳動(dòng)系統(tǒng)圖上各傳動(dòng)軸相對(duì)應(yīng),其中IV軸即主軸。通常,電動(dòng)機(jī)軸是以最左面一條豎直線表示,應(yīng)該指出在轉(zhuǎn)速圖上的豎直線間的距離相等并不表示各軸的中心距相等,其目的是在于圖畫(huà)清晰。(2)距離相等的一組水平線與豎直線(即傳動(dòng)軸)相交,得相應(yīng)的黑點(diǎn),代表各軸所具有的轉(zhuǎn)速。在主軸上具有6種轉(zhuǎn)速:50、80、500轉(zhuǎn)/分。由于該銑床轉(zhuǎn)速是以公比的等比系列,因此,兩相鄰轉(zhuǎn)速之間具有下列關(guān)系:,兩邊取對(duì)數(shù),得: 因此,若將轉(zhuǎn)速圖上的豎直線坐標(biāo)取為對(duì)數(shù)坐標(biāo)時(shí),則任意相鄰兩轉(zhuǎn)速相距為一格,即一個(gè)。因此代表各級(jí)轉(zhuǎn)速的水平線的間距相等。為了方便使用,習(xí)慣上在轉(zhuǎn)速圖上不寫(xiě)對(duì)數(shù)符號(hào),而直接寫(xiě)出所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值,還應(yīng)指出,相鄰兩轉(zhuǎn)速如n2和n1相差一格,即,表示他們之間相差倍。(3)轉(zhuǎn)速圖上相鄰兩軸間對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速的連線,表示一對(duì)傳動(dòng)副(如皮帶、齒輪等)的傳動(dòng)比。傳動(dòng)比的大小以代表該傳動(dòng)副的連線傾斜方向和傾斜程度來(lái)表示。連線向右下方傾斜為降速傳動(dòng);向右上方傾斜為升速傳動(dòng);水平線則為等速傳動(dòng)。此方案中,電動(dòng)機(jī)軸(I軸)與II軸間采用V帶傳動(dòng),是用軸上的1440轉(zhuǎn)/分與II軸上的800轉(zhuǎn)/分兩點(diǎn)連線來(lái)表示,由圖可見(jiàn),連線是向下斜2格,即為降速傳動(dòng),其傳動(dòng)比;II-III軸間有三對(duì)齒輪傳動(dòng),在轉(zhuǎn)速圖上是用三條向下斜的連線來(lái)表示,即,故連線向下斜1格;,故連線向下斜2格;,故連線向下斜3格;III-IV軸間有一對(duì)齒輪傳動(dòng),即,向下斜三格;,水平。應(yīng)該指出由于通過(guò)齒輪傳動(dòng),故在轉(zhuǎn)速圖上是用三條向下斜三格、且互相平行的連線來(lái)表示這對(duì)齒輪傳動(dòng),即這對(duì)齒輪在變速中使用了三次,由此可知,在轉(zhuǎn)速圖上兩軸之間相互平行的連線是代表同一傳動(dòng)副。綜上所述,轉(zhuǎn)速圖可以清楚的表示主軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)路線、主軸得到這些轉(zhuǎn)速所需要的變速組數(shù)及每個(gè)變速組中的傳動(dòng)副數(shù)目、各個(gè)傳動(dòng)比的數(shù)值和傳動(dòng)軸的數(shù)目,傳動(dòng)順序及各軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)與大小。因此,在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí),通常把轉(zhuǎn)速圖作為分析和設(shè)計(jì)機(jī)床分級(jí)變速系統(tǒng)的重要工具。2.轉(zhuǎn)速圖的基本原理由圖3-1可以看出,銑床主軸的6級(jí)轉(zhuǎn)速是通過(guò)兩個(gè)變速組傳動(dòng)得到的。各變速組的傳動(dòng)副數(shù)分別為3、2,即主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)為Z=32=6。其中II-III軸間的一對(duì)齒輪傳動(dòng)起降速作用,使III軸得到一種固定的轉(zhuǎn)速,稱(chēng)為定比傳動(dòng);III軸到IV軸(主軸)之間由有一個(gè)變速組并聯(lián)所組成的變速機(jī)構(gòu),通過(guò)不同嚙合位置的齒輪傳動(dòng)以改變各傳動(dòng)軸間的轉(zhuǎn)速,使主軸得到6種連續(xù)的等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速。下面分析一下各變速組的傳動(dòng)比與使主軸得到等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速之間的內(nèi)在聯(lián)系,為了便于分析,將傳動(dòng)系統(tǒng)中的兩個(gè)變速組按傳遞的順序分別為變速組a、b。(1)第一變速組(a)有三對(duì)齒輪傳動(dòng)副,其傳動(dòng)比為 則: 由此可見(jiàn),在變速組a中的三個(gè)傳動(dòng)比連線之間相差均為一格,即相鄰轉(zhuǎn)速相差倍的關(guān)系,就是說(shuō)通過(guò)三個(gè)傳動(dòng)比使III軸得到三種轉(zhuǎn)速,也是以為公比的等比數(shù)列,這說(shuō)明變速組a是基本組。通常將變速組的相鄰傳動(dòng)比之比稱(chēng)為級(jí)比,而組內(nèi)相鄰兩傳動(dòng)比相距的格數(shù)稱(chēng)為級(jí)比指數(shù),用x來(lái)表示,則變速組a的相鄰傳動(dòng)比關(guān)系為: ;式中的,稱(chēng)為變速組的級(jí)比指數(shù)為1。(2)第二變速組(變速組b)有兩對(duì)齒輪傳動(dòng)副,其傳動(dòng)比為 這說(shuō)明該變速組兩個(gè)傳動(dòng)比之間相距為3格,即相差為倍,因此通過(guò)它變速后,在IV軸(主軸)上可以得到32=6種連續(xù)的等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速,即從III軸上的3種轉(zhuǎn)速,再擴(kuò)大為IV軸上的6種轉(zhuǎn)速。這個(gè)在基本組和第一擴(kuò)大組基礎(chǔ)上,進(jìn)步擴(kuò)大轉(zhuǎn)速范圍的變速組稱(chēng)為第二擴(kuò)大組,同樣,從轉(zhuǎn)速圖上可以看出:在第一擴(kuò)大組(變速組b)中最上與最下兩個(gè)傳動(dòng)比連線相距為3格,若進(jìn)一步擴(kuò)大轉(zhuǎn)速范圍,使IV軸得到6種連續(xù)的等比級(jí)數(shù)的轉(zhuǎn)速,則第二擴(kuò)大組(變速組c)的兩個(gè)傳動(dòng)比必須拉開(kāi)3格,即相差倍,綜上所述,可以得出下面結(jié)論:機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng),通常是由幾個(gè)變速組串聯(lián)所組成的,其中以基本組為基礎(chǔ),然后通過(guò)第一、第二、擴(kuò)大組把各軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)和變速范圍逐步擴(kuò)大,若各變速組中相鄰傳動(dòng)比之間遵守該基本原理,則機(jī)床主軸得到的轉(zhuǎn)速數(shù)列是連續(xù)而不重復(fù)的等比數(shù)列,這樣的傳動(dòng)系統(tǒng)一般稱(chēng)為常規(guī)傳動(dòng)系統(tǒng)。3.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)與結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式可以用來(lái)分析和比較機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的方案。結(jié)構(gòu)網(wǎng)與轉(zhuǎn)速圖的主要差別是,結(jié)構(gòu)網(wǎng)只表示傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系,而不表示傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)速的絕對(duì)值,而且結(jié)構(gòu)網(wǎng)上代表傳動(dòng)比的射線呈對(duì)稱(chēng)分布。結(jié)構(gòu)網(wǎng)也可寫(xiě)成結(jié)構(gòu)式來(lái)表示: ,式中,6表示變速級(jí)數(shù);3、2分別表示各變速組的傳動(dòng)副數(shù);腳標(biāo)中1、3則分別表示各變速組中相鄰傳動(dòng)比的比值關(guān)系,即變速組級(jí)比指數(shù)。顯然,變速組內(nèi)的相鄰傳動(dòng)比關(guān)系可以表述于結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)上。一個(gè)結(jié)構(gòu)式對(duì)應(yīng)一個(gè)結(jié)構(gòu)網(wǎng),一個(gè)結(jié)構(gòu)式可以畫(huà)出不同的轉(zhuǎn)速圖(如改變中間軸的轉(zhuǎn)速),但一個(gè)轉(zhuǎn)速圖只能表示出一個(gè)結(jié)構(gòu)式。從上述的結(jié)構(gòu)式可以表示出:傳動(dòng)系統(tǒng)的組成情況,即主軸得到Z=32=6種公比為的等比數(shù)列的轉(zhuǎn)速,各變速組的傳動(dòng)副數(shù),即p0=3,p1=2,可見(jiàn)結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式與轉(zhuǎn)速圖具有一致的變速特性。3.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定1擬定轉(zhuǎn)速圖的一般原則 通過(guò)對(duì)銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的分析可知,擬定轉(zhuǎn)速圖是設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的重要內(nèi)容,它對(duì)整個(gè)機(jī)床設(shè)計(jì)質(zhì)量有較大影響。(1)變速組及其傳動(dòng)副數(shù)的確定 實(shí)現(xiàn)一定的主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)的傳動(dòng)系統(tǒng),可由不同的變速組來(lái)組成。例如,主軸為6級(jí)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)系統(tǒng)有下列兩種可能實(shí)現(xiàn)的方案;1)6=32 2)6=23首先應(yīng)該確定,若使主軸得到6級(jí)轉(zhuǎn)速需要選擇幾個(gè)變速組,以及各變速組中的傳動(dòng)副數(shù),由于機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)通常是采用雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪進(jìn)行變速,所以每個(gè)變速組的傳動(dòng)副數(shù)最好取為或3,這樣可使總的傳動(dòng)副數(shù)量最少,根據(jù)機(jī)床性能的要求,一般主軸的最低轉(zhuǎn)速,要比電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低得多,須進(jìn)行降速,才能滿足主軸最低轉(zhuǎn)速的要求。如果采用或3時(shí),達(dá)到同樣的變速級(jí)數(shù),變速組的數(shù)量相應(yīng)增加,這樣,可利用變速組的傳動(dòng)副起降速作用,以減少專(zhuān)門(mén)用于降速的定比傳動(dòng)副。綜上所述,主軸為6級(jí)轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)系統(tǒng),應(yīng)采用由兩個(gè)變速組所組成的方案,即選擇上述第l)2)種方案。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般比主軸大部分的轉(zhuǎn)速高,從電動(dòng)機(jī)到主軸之間,總的趨勢(shì)是降速傳動(dòng)。也就是說(shuō),從電動(dòng)機(jī)軸起愈靠近主軸的軸的最低轉(zhuǎn)速就愈低(見(jiàn)圖3-1)。根據(jù)扭矩公式:式中:M傳動(dòng)件傳遞的功率(千瓦); N傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)分)。當(dāng)傳遞功率為一定時(shí),轉(zhuǎn)速n較高的軸所傳遞的扭矩M較小,在其他條件相同的情況下,傳動(dòng)件(齒輪、軸)的尺寸就可以小一些,這對(duì)于節(jié)省材料、減小機(jī)床重量及尺寸都是有利的。因此,在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),應(yīng)使較多的傳動(dòng)件在高轉(zhuǎn)速下進(jìn)行工作,應(yīng)盡可能地使靠近電動(dòng)機(jī)的變速組中的傳動(dòng)副數(shù)多一些,而靠近主軸的變速組中傳動(dòng)副數(shù)少一些即所謂“前多后少”的原則,故要求 。按此原則,上述實(shí)例中兩種方案應(yīng)選用第1)種,即選用6=32的方案。(2)基本組和擴(kuò)大組的確定 根據(jù)上述原則,傳動(dòng)系統(tǒng)的變速組及傳動(dòng)副數(shù)雖已確定,但基本組和擴(kuò)大組的排列次序不同,還可有許多方案,例如6=32,就可以得下列多種不同擴(kuò)大順序方案,其結(jié)構(gòu)式分別為:一般情況下,各變速組的排列應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成基本組在前,第一擴(kuò)大組次之,最后擴(kuò)大組的順序,也就是說(shuō),各變速組的擴(kuò)大順序應(yīng)盡可能與運(yùn)動(dòng)的傳遞順序相一致。只要擴(kuò)大順序與傳動(dòng)順序一致,就能使中間傳動(dòng)軸的變速范圍縮小。這時(shí),中間傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速的差值也就較小,這樣,便可縮小該軸上的傳動(dòng)件的尺寸。因此,各變速組的變速范圍應(yīng)逐漸增大,在轉(zhuǎn)速圖或結(jié)構(gòu)網(wǎng)中表現(xiàn)出前面變速組傳動(dòng)比的連線的分布較緊密,而后面變速組傳動(dòng)比連線的分布則較琉松,即所謂“前密后疏“原則。(3)變速組中的極限傳動(dòng)比及變速范圍 設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)要考慮兩種情況:降速傳動(dòng)應(yīng)避免從動(dòng)齒輪尺寸過(guò)大而增加變速箱的徑向尺寸,一般限制降速傳動(dòng)比的最小值;升速傳動(dòng)應(yīng)避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差和減少振動(dòng),一般限制直齒輪升速傳動(dòng)比的最大值;斜齒輪傳動(dòng)比較平穩(wěn),可取。所以,主傳動(dòng)各變速組的最大變速范圍為:。一般在設(shè)計(jì)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),任何一個(gè)變速組的變速范圍都應(yīng)盡量滿足上述要求,當(dāng)然在條件許可或處理得當(dāng)時(shí),也可以超出這個(gè)范圍。初步方案定出后,應(yīng)檢查變速范圍是否超出允許值。由于最后擴(kuò)大組的變速范圍最大,一般只要檢查最后擴(kuò)大組的變速范圍合乎要求,其他變速組也就不會(huì)超出上述允許值?,F(xiàn)以Z=6, =1.58為例,進(jìn)行驗(yàn)算:1),其最后擴(kuò)大組的變速范圍:上述分析說(shuō)明,為了使最后擴(kuò)大組的變速范圍不致超出允許值,大多數(shù)機(jī)床最后擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)取為2,采用混合公比時(shí)可以打破常規(guī)。(2)合理分配傳動(dòng)比的數(shù)值 確定了結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式方案后,擬定轉(zhuǎn)速圖,合理地分配各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比,一般應(yīng)盡量注意以下幾點(diǎn):1)各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比應(yīng)盡可能不超出極限傳動(dòng)比和。2)各中間傳動(dòng)軸應(yīng)有適當(dāng)高的轉(zhuǎn)速,因?yàn)橹虚g傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速愈高,在一定的功率條件下,傳遞的扭矩也愈小,相應(yīng)也減少了傳動(dòng)件的尺寸,在傳動(dòng)順序上各變速組的最小傳動(dòng)比,應(yīng)采取逐漸降速的原則,即要求 這樣可使中間傳動(dòng)軸的最低轉(zhuǎn)速提高,即所謂“先慢后快”的原則。3)為了便于設(shè)計(jì)及使用,傳動(dòng)比值最好取標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)冪次,即,其中E為整數(shù)。這樣,中間軸的轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖中直接讀出來(lái),不必分別進(jìn)行計(jì)算,并可直接查表,確定齒輪齒數(shù)。設(shè)計(jì)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),一般應(yīng)盡可能遵循上述原則。本次設(shè)計(jì)的銑床基本上是符合以上各項(xiàng)原則的,例如CA6140車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中采用了摩擦離合器,要求結(jié)構(gòu)緊湊,軸向尺寸不致過(guò)長(zhǎng),就不便于安置傳動(dòng)副較多的變速組,一般是安排兩對(duì)滑移齒輪較好,這樣就違反了所謂“前多后少”的原則;又如主傳動(dòng)采用多速電動(dòng)機(jī)或雙公用齒輪傳動(dòng),也不符合前緊后松的要求。因此,從局部來(lái)看雖然不夠合理,但是,從整體來(lái)看卻是合理的,所以,在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)具體情況,靈活運(yùn)用。2.擬定轉(zhuǎn)速圖的步驟下面具體說(shuō)明轉(zhuǎn)速圖的設(shè)計(jì)步驟。大多數(shù)機(jī)床廣泛應(yīng)用滑移齒輪的變速方式,為滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和操縱方便的要求,通常都采用雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪,因此,6級(jí)轉(zhuǎn)速需要兩個(gè)變速組。(1)臥式銑床的主軸轉(zhuǎn)速范圍為50500轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=6,公比,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1440轉(zhuǎn)/分。大致的步驟如下:根據(jù)往往是,確定,取,則:寫(xiě)出基型的結(jié)構(gòu)式(2)定公比轉(zhuǎn)速數(shù)列為:50、80、125、200、315、500。(3)確定基本組和擴(kuò)大組。該銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)有兩個(gè)變速組,第一變速組為基本組,其級(jí)比指數(shù) (即基本組的傳動(dòng)比在轉(zhuǎn)速圖上相距一格);第二變速組為第一擴(kuò)大組,其級(jí)比指數(shù)(即第一擴(kuò)大組傳動(dòng)比在轉(zhuǎn)速圖上相距三格)。(4)確定是否增加降速傳動(dòng) 該銑床的總降速比,若每一個(gè)變速組的最小降速比取,故需增加降速傳動(dòng)。但是,為使中間兩個(gè)變速組做到降速緩慢,以利于減少變速箱的徑向尺寸,故在I-II軸間增加一對(duì)降速傳動(dòng)齒輪,因?yàn)橹灰淖冞@對(duì)降速齒輪傳動(dòng)比,在其他兩個(gè)變速組不變的情況下,就可以將主軸的6種轉(zhuǎn)速同時(shí)提高或降低,以滿足用戶的不同需要。(5)分配降速比 前面已確定,6=32共需兩個(gè)變速組,并在I-II軸間增加一對(duì)降速傳動(dòng)齒輪,因此,轉(zhuǎn)速圖上有四根傳動(dòng)軸,如圖3-2所示。畫(huà)四根距離相等的豎直線(I、II、III、IV)代表四根軸;畫(huà)6根距離相等的水平線代表6級(jí)轉(zhuǎn)速,這樣便形成了轉(zhuǎn)速圖格線。1)在主軸上標(biāo)出6級(jí)轉(zhuǎn)速:50500轉(zhuǎn)/分,在第I軸上用A點(diǎn)代表電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分;最低轉(zhuǎn)速用E點(diǎn)標(biāo)出,因此A、E兩點(diǎn)聯(lián)線相距約6格,即代表總降速傳功比。2)決定III、IV軸之間的最小降速傳動(dòng)比:一般銑床的工作特點(diǎn)是間斷切削,為了提高主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性,主軸上齒輪應(yīng)大一些,能起到飛輪的作用,所以最后一個(gè)變速組的降速傳動(dòng)比取,按公比,查表可知,即從E點(diǎn)向上數(shù)三格(),在III軸上找出D點(diǎn),DE線邱為III-IV軸間變速組(第二擴(kuò)大組)的降速傳動(dòng)比。(6)畫(huà)出各變速組其他傳動(dòng)線(圖3-1) I-II軸間只有一對(duì)齒輪傳動(dòng)。轉(zhuǎn)速圖上為一條AB連線。II-III軸間為基本組有三對(duì)齒輪傳動(dòng),級(jí)比,故三條傳動(dòng)線在轉(zhuǎn)速圖上各相距一格,從C點(diǎn)向上每隔一格取C1、C2點(diǎn),連線BCl和BC2得基本組三條傳動(dòng)線,它們的傳動(dòng)比分別為,。III-IV軸間為第一擴(kuò)大組也有三對(duì)齒輪傳動(dòng),級(jí)比,三條傳動(dòng)線在轉(zhuǎn)速圖上各相距三格,即CD,CD1和CD2,它們的傳動(dòng)比分別為,。(7)畫(huà)出全部轉(zhuǎn)速線 即該銑床的主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖。轉(zhuǎn)速圖兩軸間的平行線代表同一對(duì)齒輪傳動(dòng),所以畫(huà)II-III軸間的傳動(dòng)線時(shí),應(yīng)從C1、C2兩點(diǎn)分別畫(huà)CD、CD1、CD2的平行線,使III軸得到3種轉(zhuǎn)速。同理,畫(huà)III-IV軸間的傳動(dòng)線時(shí),應(yīng)畫(huà)2條與DE1的平行線,2條與DE1的平行線,使主軸得到6種轉(zhuǎn)速。3.4 帶輪及V帶設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)學(xué)科的一個(gè)重要分支,主要用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng),它是機(jī)械傳動(dòng)中重要的傳動(dòng)形式,也是機(jī)電設(shè)備的核心聯(lián)接部件,種類(lèi)異常繁多,用途極為廣泛。其最大特點(diǎn)是可以自由變速、遠(yuǎn)近傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,更換方便。傳動(dòng)原理為:摩擦型主要是平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)等;嚙合型的為同步帶傳動(dòng)。帶傳動(dòng)廣泛用于汽車(chē)、機(jī)械、紡織、家電、輕工、農(nóng)機(jī)等領(lǐng)域。由于機(jī)械設(shè)備不斷向高精度、大功率、長(zhǎng)壽命、低噪音、低成本和緊湊化發(fā)展,使近年來(lái)的帶傳動(dòng)產(chǎn)品在保證一定強(qiáng)度的條件下向輕薄方向發(fā)展,普通V帶出現(xiàn)下降趨勢(shì),同步帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)、窄V帶傳動(dòng)和復(fù)合平帶傳動(dòng)的應(yīng)用持續(xù)增長(zhǎng)。同步帶的工作面主要有梯形齒和弧形齒,本次設(shè)計(jì)選擇梯形齒。梯形齒同步帶的承載層為玻璃纖維繩芯、鋼絲繩等的環(huán)形帶,基體有氯丁膠和聚氨酯(只有小帶型)兩種; 由于用途不同又有一般工業(yè)用和汽車(chē)用之分??繃Ш蟼鲃?dòng),承載層保證帶齒齒距不變, 傳動(dòng)比準(zhǔn)確,軸壓力小,結(jié)構(gòu)緊湊,耐油、耐磨性較好,但安裝制造要求高。在V50m/s、P300kw、I10時(shí),要求同步的傳動(dòng), 也可用于低速傳動(dòng);載荷大應(yīng)選用橡膠同步帶,載荷小或有耐油要求時(shí), 選用聚氨酯同步帶。已知電機(jī)額定功率P=7.5kw,轉(zhuǎn)速n=1440轉(zhuǎn)/分,傳動(dòng)比,機(jī)床按每天工作12小時(shí)計(jì)。1確定計(jì)算功率選取V帶類(lèi)型查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),得工作情況系數(shù)KA=1.2則有: 根據(jù),n=1440r/min,選擇B型普通V帶。2確定帶輪基準(zhǔn)直徑由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及上述已知條件,查得主動(dòng)輪最小直徑,根據(jù)帶輪基準(zhǔn)直徑系列,取。則從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑,根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列取。3驗(yàn)算帶的速度速度在之間,所以速度合適。4確定普通V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距由,初步確定中心距:,計(jì)算帶的初選長(zhǎng)度:由基準(zhǔn)長(zhǎng)度選: 則實(shí)際中心距: 則: 即中心距的可調(diào)整范圍為: 5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角所以,主動(dòng)輪上包角大于120o,合適。6計(jì)算V帶根數(shù)z由B型普通V帶,n=1440 r/min,通過(guò)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得;由查出;由,查出。則:?。?根7計(jì)算拉力F0由已知數(shù)據(jù)查得:所以有: 8計(jì)算作用在軸上的壓力FQ3.5 齒輪齒數(shù)的確定擬定轉(zhuǎn)速圖后,可根據(jù)各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比確定齒輪齒數(shù)。 1確定齒輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意(1)齒輪的齒數(shù)和SZ不應(yīng)過(guò)大,以免加大兩軸之間的中心距,使機(jī)床的結(jié)構(gòu)龐大。一般推薦齒數(shù)和SZ100120。(2)齒數(shù)和盡可能要小,但應(yīng)考慮以下幾點(diǎn):1)最小齒輪不產(chǎn)生根切現(xiàn)象。機(jī)床變速箱中,對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,一般取最小齒數(shù)和2)受結(jié)構(gòu)限制的最小齒數(shù)的各齒輪(尤其是最小齒輪),應(yīng)能可靠地裝到軸上或進(jìn)行套裝;齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚a2m(m為模數(shù)),以保證有足夠的強(qiáng)度,避免出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。由圖3-9可知,對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪,其最小齒根圓直徑,代入上式可得:式中:齒輪的最小齒數(shù); m齒輪的模數(shù); T鍵槽至齒輪軸線的高度圖3-4 齒輪的壁厚3)兩軸上最小中心距應(yīng)取得適當(dāng)。若齒數(shù)和SZ太小,則中心距過(guò)小,將導(dǎo)致兩軸上軸承及其他結(jié)構(gòu)之間的距離過(guò)近或相碰,另外,確定齒輪齒數(shù)時(shí),應(yīng)符合轉(zhuǎn)速圖上傳動(dòng)比的要求。實(shí)際傳動(dòng)比(齒輪齒數(shù)之比)與理論傳動(dòng)比(轉(zhuǎn)速圖上要求的傳動(dòng)比)之間允許有誤差,但不能過(guò)大。分配齒數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差,一般不應(yīng)超過(guò)。2變速組內(nèi)模數(shù)相同時(shí)齒輪齒數(shù)的確定確定齒輪齒數(shù)時(shí),初步須定出各變速組內(nèi)齒輪副的模數(shù),以便根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸判斷其最小齒輪齒數(shù)或齒數(shù)和是否適宜。在同一變速組內(nèi)的齒輪可取相同的模數(shù),也可取不同的模救。后者只有在一些特殊情況下,如最后擴(kuò)大組或背輪傳動(dòng)中,因各齒輪副的速度變化大,受力情況相差也較大,在同一變速組內(nèi)才采用不同模數(shù)。為了便于設(shè)計(jì)和制造。主傳動(dòng)系統(tǒng)中所采用齒輪模數(shù)的種類(lèi)盡可能少一些,在同變速組內(nèi)一般都取相同的模數(shù),因?yàn)楦鼾X輪副的速度變化不大,受力情況相差也不大,故允許采用同一個(gè)模數(shù)。下面以計(jì)算法為例介紹齒輪齒數(shù)的確定。在同一變速組內(nèi),各對(duì)齒輪的齒數(shù)之比,必須滿足轉(zhuǎn)速圖上已經(jīng)確定的傳動(dòng)比;當(dāng)各對(duì)齒輪的模數(shù)相同,且不采用變位齒輪時(shí),則各對(duì)齒輪的齒數(shù)和也必然相等??闪谐觯?(3-1) (3-2)式中:、分別為任一齒輪副的主動(dòng)與被動(dòng)齒輪的齒數(shù);任意齒輪副的傳動(dòng)比; 各齒輪副的齒數(shù)和。由式3-1和3-2可得: (3-3)因此,選定了齒數(shù)和,便可按式3-3計(jì)算各齒輪的齒數(shù);或者由上式確定出齒輪副的任一齒輪的齒數(shù)后,用式3-2算出另一齒輪的齒數(shù)。由前述已知,確定變速組的齒數(shù)和時(shí),應(yīng)使其盡可能地小,一般地說(shuō)主要是受最小齒輪的限制。顯然最小齒輪是在變速組內(nèi)降速比或升速比最大一對(duì)齒輪中,因此可先假定該小齒輪的齒數(shù),根據(jù)傳動(dòng)比求出齒數(shù)和,然后按各齒輪副的傳動(dòng)比,再分配其他齒輪副的齒數(shù);若傳動(dòng)比誤差較大,應(yīng)重新調(diào)整齒數(shù)和,再按傳動(dòng)比分配齒數(shù)。(1)第一變速組內(nèi)的三對(duì)齒輪其傳動(dòng)比為:; ; 最小齒輪一定在最大降速比的這對(duì)齒輪副中,即,根據(jù)具體結(jié)構(gòu)情況取,則,齒數(shù)和。然后,由式3-2確定其他兩對(duì)齒輪副的齒數(shù)。傳動(dòng)比為的齒輪副:;傳動(dòng)比為的齒輪副:;(2)第二變速組內(nèi)的一對(duì)齒輪其傳動(dòng)比為:; 最小齒輪一定在最大降速比的這對(duì)齒輪副中,即,根據(jù)具體結(jié)構(gòu)情況取,則,齒數(shù)和。然后,由式3-2確定另一對(duì)齒輪副的齒數(shù)。傳動(dòng)比為的齒輪副:;齒輪齒數(shù)的確定,往往須反復(fù)多次計(jì)算才能確定,合理與否還要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)一步檢驗(yàn),必要時(shí)還會(huì)改變。比如因中心距過(guò)小,兩軸上的零件相碰或因齒輪(尤其應(yīng)注意滑移齒輪)與其他件相碰時(shí),就須改變齒數(shù)和,個(gè)別情況下只有改變有關(guān)齒輪副的傳動(dòng)比才能解決問(wèn)題。如果根據(jù)傳動(dòng)比要求,按上述計(jì)算所得到的齒教和過(guò)大以及傳動(dòng)比誤差過(guò)大時(shí),還可采用變位齒輪的方法來(lái)取中心距,以獲得要求的傳動(dòng)比值,這時(shí)齒數(shù)的計(jì)算比較靈活。3變速組內(nèi)模數(shù)不同時(shí)齒輪齒數(shù)的確定設(shè)一個(gè)變速組內(nèi)有兩對(duì)齒輪副和,分別采用兩種不同模數(shù)m1和m2,其齒數(shù)和為和,如果不采用變位齒輪,因各齒輪副的中心距A必須相等,可寫(xiě)出:所以: (3-4)由式3-4可得: (3-5)設(shè) 可得: (3-6)式中: 、無(wú)公因數(shù)的整致;整數(shù)。按式3-6計(jì)算不同模數(shù)的齒輪齒數(shù),往往需要幾次試算才能確定。首先定出變速組不同的模數(shù)值和;根據(jù)式3-5計(jì)算出、;選擇值,由式3-6計(jì)算各齒輪副的齒數(shù)和和(應(yīng)考慮齒數(shù)和不致過(guò)大或過(guò)小);按各齒輪副的傳動(dòng)比分配齒數(shù)。如果不能滿足轉(zhuǎn)速圖上的傳動(dòng)比要求,須調(diào)整齒數(shù)和重新分配齒數(shù),因此經(jīng)常采用變位齒輪的方法,改變兩對(duì)齒輪副的齒數(shù)和,以獲得所要求的傳動(dòng)比。4三聯(lián)滑移齒輪之間的齒數(shù)若變速組采用三聯(lián)滑移齒輪變速時(shí),在確定其齒數(shù)之后,還應(yīng)檢查相鄰齒輪的齒數(shù)關(guān)系,以確保其左右移動(dòng)時(shí)能順利通過(guò)。如圖3-5所示,當(dāng)三聯(lián)滑移齒輪從中間位置向左移動(dòng)時(shí),齒輪要從固定齒輪上面越過(guò),為避免與齒項(xiàng)相碰,須使與兩齒輪的齒項(xiàng)圓半徑之和小于中心距A。當(dāng)向右移動(dòng)時(shí)也有同樣的要求,若齒輪的齒數(shù),只要使和不相碰,則必能順利通過(guò)。若齒輪齒數(shù),且采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪必須保證:因?yàn)?代入上式可得:即三聯(lián)滑移齒輪中,最大和次大齒輪之間齒數(shù)差應(yīng)大于4,如果齒數(shù)差正好等于4時(shí),可將或的齒頂圓直徑略減小一些仍可使用。3.6 齒輪各項(xiàng)參數(shù)的確定由上述條件可知個(gè)齒輪齒數(shù)如下:,1齒輪參數(shù)計(jì)算Z1:分度圓直徑:;齒頂圓直徑:;齒根圓直徑:; Z2:分度圓直徑:;齒頂圓直徑:;齒根圓直徑:;Z3:分度圓直徑:;齒頂圓直徑:;齒根圓直徑:; Z4:分度圓直徑:;齒頂圓直徑:;齒根圓直徑:;Z5:分度圓直徑:;齒頂圓直徑:;齒根圓直徑:;Z6:分度圓直徑:;齒頂圓直徑:;齒根圓直徑:;Z7:分度圓直徑: 齒頂圓直徑: 齒根圓直徑: Z8和Z7各參數(shù)相同 Z9:分度圓直徑:;齒頂圓直徑:;齒根圓直徑:;Z10:分度圓直徑:;齒頂圓直徑:; 齒根圓直徑: 2兩齒輪相互嚙合是中心距(軸間距)的計(jì)算由同一變速組內(nèi)兩相互嚙合的齒輪的中心距相等,可知在同一個(gè)變速組內(nèi)任意兩個(gè)相互嚙合齒輪的中心距即為該變速組兩軸的軸間距。所以有以下計(jì)算:II-III軸之間: III-IV軸之間: 4 主傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局及變速機(jī)構(gòu)的類(lèi)型1主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局形式取決于機(jī)床的用途、類(lèi)型和尺寸等因素。通常,傳動(dòng)系統(tǒng)的全部變速機(jī)構(gòu)和主軸組件裝在同一個(gè)箱體內(nèi),稱(chēng)為集中傳動(dòng)式布局;傳動(dòng)系統(tǒng)的主要變速機(jī)構(gòu)和主軸組件分別裝在變速箱和主軸箱兩個(gè)箱體內(nèi),中間用皮帶,鏈條等方式傳動(dòng),稱(chēng)為分離傳動(dòng)式布局。(1)集中傳動(dòng)式 大多數(shù)機(jī)床(CA6140普通車(chē)床、Z3040搖臂鉆床,X62W銑床等)都是采用集中傳動(dòng)的變速箱。這種布局形式的優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)緊湊,便于實(shí)現(xiàn)集中操縱,也便于調(diào)整與維修,另外箱體數(shù)目少,便于加工與裝配,又降低了制造成本。缺點(diǎn)是:傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)和發(fā)熱會(huì)直接影響主軸的工作精度。集中傳動(dòng)方式,一般適用于主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的普通精度的中、大型機(jī)床。(2)分離傳動(dòng)式 有些高速、精加工機(jī)床,為了避免變速箱的振動(dòng)和熱變形對(duì)機(jī)床主軸的影響,常把變速箱與主軸分開(kāi),如C616普通車(chē)床和CM6132精密普通車(chē)床。分離傳功的優(yōu)點(diǎn)是:變速箱中所產(chǎn)生的振動(dòng)和熱量不致于傳給主軸,從而減少了主軸的振動(dòng)和熱交形;高速時(shí)由皮帶直接傳動(dòng)主軸,運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),加工光潔度較高,適應(yīng)精密加工的要求;當(dāng)采用背輪機(jī)構(gòu)時(shí),高速傳動(dòng)鏈短,傳動(dòng)效率較高,轉(zhuǎn)動(dòng)慣置小,便于啟動(dòng)和制動(dòng);低速時(shí)經(jīng)背輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng),扭矩大適應(yīng)粗加工的要求。其缺點(diǎn)是:有兩個(gè)箱體,箱體加工成本較高;低速時(shí)皮帶負(fù)荷大,皮帶根數(shù)多,容易打滑;當(dāng)皮帶安裝在主軸中段時(shí),調(diào)整、檢修都不方便。這種布局方式適用于中、小型高速精密機(jī)床。有些單軸自動(dòng)車(chē)床,為了便于在主軸組件上安置自動(dòng)進(jìn)夾料機(jī)構(gòu),其主傳動(dòng)也有采用分離傳動(dòng)方式的。2變速機(jī)構(gòu)的類(lèi)型大多數(shù)機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)都需要進(jìn)行變速,變速方式可以是有級(jí)的,也可以是無(wú)級(jí)的。目前應(yīng)用較廣的還是有級(jí)變速機(jī)構(gòu),按工件的工藝和生產(chǎn)批量的要求,常用的有級(jí)變速機(jī)構(gòu),有下劉幾種類(lèi)型:(1)交換齒輪變速機(jī)構(gòu) 這種變速機(jī)構(gòu)的構(gòu)造簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)緊湊,主要用于大批量生產(chǎn)中的自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī)床、專(zhuān)用機(jī)床及組合機(jī)床等。(2)滑移齒輪變速機(jī)構(gòu) 目前廣泛用于一般通用機(jī)床中,其優(yōu)點(diǎn)是:變速范圍大,變速級(jí)數(shù)也較多;變速方便又節(jié)省時(shí)間;在較大的變速范圍內(nèi)可傳遞較大的功率和扭矩;不工作的齒輪不嚙合,因而空載功率損失較小等。其缺點(diǎn)是:變速箱的構(gòu)造較復(fù)雜;不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速;為使滑移齒輪容易進(jìn)入嚙合,多用直齒圓柱齒輪傳動(dòng),傳動(dòng)平穩(wěn)性不如斜齒輪傳動(dòng)等。(3)離合器變速機(jī)構(gòu) 在離合器變速機(jī)構(gòu)中,應(yīng)用較多的有牙嵌式離合器、齒輪式離合器以及摩擦片式離合器。當(dāng)變速機(jī)構(gòu)為斜齒或人字齒圓柱齒輪時(shí),不能或不便用滑移齒輪變速,則需用牙嵌式或齒輪式離臺(tái)器變速。這種變速機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:軸向尺寸小,可傳遞較大的扭矩,傳動(dòng)比準(zhǔn)確,變速時(shí)齒輪不須移動(dòng),可采用斜齒或人字齒輪傳功,使傳動(dòng)平穩(wěn),對(duì)于重型機(jī)床變速時(shí)比移動(dòng)滑移齒輪輕便,操縱省力。其缺點(diǎn)是:不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速,各對(duì)齒輪經(jīng)常處于嚙合狀態(tài),磨損較大,傳動(dòng)效率低。(4)各種變速機(jī)構(gòu)的組合 根據(jù)機(jī)床的不同工作特點(diǎn),通常,機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)往往是上述幾種變速機(jī)構(gòu)的組合。4.2 齒輪的布置初步確定了轉(zhuǎn)速圖和齒輪齒數(shù)之后,合理地布置齒輪排列方式,是一個(gè)比較重要的問(wèn)題。它將直接影響到變速箱的尺寸、變速操縱的方便性以及結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性等。1滑移齒輪的軸向布置變速組中的滑移齒輪最好布置在主動(dòng)軸上,因其轉(zhuǎn)速一般比被動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速高,因此,可使滑移齒輪的尺寸小,重量輕,操縱省力;但由于具體結(jié)構(gòu)要求,有時(shí)則須將滑移齒輪放在被動(dòng)軸上。為了變速操縱方便,還可以將兩個(gè)相鄰變速組的滑移齒輪放在同一根軸上。在一個(gè)變速組內(nèi),須注意當(dāng)一對(duì)齒輪完全脫開(kāi)嚙合之后,另一對(duì)齒輪才能開(kāi)始進(jìn)入嚙合,就是說(shuō)兩個(gè)固定齒輪的間距,應(yīng)大于滑移齒輪的寬度,如圖4-1所示,其間隙為14毫米(通常為12毫米)。 圖4-1 滑移齒輪軸向布置 圖4-2 雙聯(lián)滑移齒輪軸向排列圖4-3 三聯(lián)滑移齒輪軸向排列2一個(gè)變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列齒輪在軸向位置的排列,如沒(méi)有特殊情況,應(yīng)盡量縮短軸向長(zhǎng)度?;讫X輪的結(jié)構(gòu)通常有窄式和寬式兩種,一般窄式排列(即滑移齒輪軸向尺寸窄小)所占用的軸向長(zhǎng)度較小。圖4-2左圖所示的兩級(jí)變速組占用的軸向長(zhǎng)度L4b。其中L為齒輪變速組在軸上所占有的空間長(zhǎng)度;b為一個(gè)齒輪的齒部寬度。圖4-3左上圖所示的三級(jí)變速組占用的軸向長(zhǎng)度L7b。如按圖4-2右圖和圖4-3右上圖所示的寬式排列,則占用的軸向長(zhǎng)度較大,以致在相同的負(fù)荷條件下,軸徑須加粗,從而使軸上小齒輪的齒數(shù)增加,相應(yīng)使齒數(shù)和及徑向尺寸加大,因此,一般不希望采用寬式排列。三聯(lián)滑移齒輪的兩種排列方式,必須保證同軸上相鄰兩齒輪的齒數(shù)差大于4,才能使滑移齒輪在越過(guò)某個(gè)固定齒輪時(shí)避免齒頂相碰。若相鄰齒數(shù)差小于4,除了采用增加齒數(shù)和的方法(使相鄰兩齒輪的齒數(shù)差增加,此時(shí)徑向尺寸也加大)、或者采用變位齒輪的方法予以解決外,還可采用如圖4-3中圖所示的排列方案,讓滑移齒輪中的最小齒輪越過(guò)同定的小齒輪,即最大齒輪與最小齒輪的齒數(shù)差大于4,而其他兩個(gè)齒輪的齒數(shù)差允許小些,但這種排列方法的軸向尺寸較大。3縮小徑向足寸為了減小變速箱的尺寸,既要縮短軸向尺寸,又要縮小徑向尺寸,它們之問(wèn)往往是相互聯(lián)系的。(1)縮小軸間距離 在強(qiáng)度允許的條件下,盡量選用較小的齒數(shù)和,并使齒輪的降速傳動(dòng)比大于1/4,以避免采用過(guò)大的齒輪。這樣,既縮小了本變速組的軸間距離,又不致妨礙其他變速組軸間距離的減小。(2)采用軸線相互重合 在相鄰變速組的軸間距離相等的情況下,可將其中兩根軸布置在同一軸線上,則徑向尺寸可縮小很多,而且減少了箱體上孔的排數(shù),箱體孔的加工工藝性也得到攻善。(3)合理安排變速箱內(nèi)各軸的位置 在不發(fā)生干涉的條件下,盡可能要緊湊一些。5滑移齒輪的結(jié)構(gòu)形式機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中常見(jiàn)的滑移齒輪結(jié)構(gòu)形式有:整體式及裝配式,設(shè)計(jì)滑移齒輪結(jié)構(gòu),一般應(yīng)考慮齒輪的工藝方法。為了保證齒輪的導(dǎo)向性良好,滑移齒輪的輪轂長(zhǎng)度不應(yīng)小于(1.21.5)d,d為軸的直徑。如圖4-4所示。圖4-4 滑移齒輪的結(jié)構(gòu)形式4.3 軸的空間布置軸系布置的一般是先確定主軸在變速箱中的位置,再確定傳動(dòng)主軸的軸以及與主軸上的齒輪有嚙合關(guān)系的軸,再確定電動(dòng)機(jī)軸或輸入軸的位置,最后確定其他各傳動(dòng)軸的位置。1.主軸 1)垂直方向(高度) 圖4-5 主軸的空間位置 2)水平方向 -主軸中心在尾架導(dǎo)軌中間,也有稍偏向前導(dǎo)軌的,也有偏向后導(dǎo)軌的,為了降低床身導(dǎo)軌的變形,切削力的方向盡可能在前,后導(dǎo)軌之間,主軸中心越往后越好,但從便于裝卸工件,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度角度來(lái)講,主軸中心越往前越好。一般中型車(chē)床取在尾架導(dǎo)軌中央或稍偏后,這樣,即便于操作,又可使切削力均勻地作用于刀架的兩導(dǎo)軌面上,如圖4-5所示。2.I軸的位置I軸的軸端裝有皮帶輪,而主軸尾架端外伸,布置I軸位置時(shí),必須保證兩者不會(huì)相互碰撞。綜合上述,臥式銑床I軸一般多安排在變速箱后壁靠近箱蓋處。3中間各傳動(dòng)軸的位置1) 裝有離合器的軸:要便于裝調(diào),維修和潤(rùn)滑。2)裝有制動(dòng)裝置的軸:布置在靠近箱蓋或 箱壁處。3)與相關(guān)部件有聯(lián)系的軸:銑床主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)間的聯(lián)系是通過(guò)變速箱內(nèi)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)輸出軸聯(lián)系,它應(yīng)布置在主軸前下方靠近進(jìn)給箱處。4.4 計(jì)算轉(zhuǎn)速為了使傳動(dòng)件工作可靠,結(jié)構(gòu)緊湊,對(duì)傳動(dòng)件進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算。主傳動(dòng)系統(tǒng)中主軸及傳動(dòng)件的尺寸,主要是根據(jù)它所傳遞的扭矩大小來(lái)決定,扭矩大,結(jié)構(gòu)尺寸就大;扭矩小,則結(jié)構(gòu)尺寸就可縮小。傳動(dòng)件傳遞扭矩大小與它所傳遞的功率N和轉(zhuǎn)速n兩個(gè)因素有關(guān)。按傳遞全部功率時(shí)的轉(zhuǎn)速中的最低轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算,即可得出該傳動(dòng)件需要傳遞的最大扭矩。傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速,則稱(chēng)為該傳動(dòng)間的計(jì)算轉(zhuǎn)速。1主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速是主軸傳遞全功率(此時(shí)電動(dòng)機(jī)為滿載)時(shí)的最低轉(zhuǎn)速,從這一轉(zhuǎn)速起至主軸最高轉(zhuǎn)速間所有轉(zhuǎn)速都能夠傳遞全部功率,而扭矩則隨轉(zhuǎn)速的增加而減少,此為恒功率工作范圍;低于主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的各級(jí)轉(zhuǎn)速所能傳遞的扭矩與計(jì)算轉(zhuǎn)速下的扭矩相等,它是該機(jī)床的最大傳遞扭矩(功率則隨轉(zhuǎn)速的降低而減少),此為恒扭矩工作范圍(圖4-5)。圖4-5 主傳動(dòng)功率和扭矩變化圖本銑床的主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=6,其轉(zhuǎn)速圖見(jiàn)圖3-1,則主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速:轉(zhuǎn)/分。在轉(zhuǎn)速圖上以黑點(diǎn)表示。2傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)速的確定主軸從計(jì)算轉(zhuǎn)速起至最高轉(zhuǎn)速間的所有轉(zhuǎn)速都傳遞全部功率,因此,實(shí)現(xiàn)上述主軸轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)件的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速也傳遞全功率,傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速就是其傳遞全功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速。當(dāng)主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速確定后,就可以從轉(zhuǎn)速圖上確定傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。確定的順序通常是由后往前,即先定出位于傳動(dòng)鏈后面(靠近主軸)的傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速,再順次由后往前定出傳動(dòng)鏈前面的傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速。一般可先找出該傳動(dòng)軸共有幾級(jí)實(shí)際工作轉(zhuǎn)速,再找出其中能夠傳遞全功率時(shí)的那幾級(jí)轉(zhuǎn)速,最后確定能夠傳遞全功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速,即為該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。1) III軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速:從轉(zhuǎn)速圖上可以看出,III軸共有三級(jí)轉(zhuǎn)速為200,315,500、轉(zhuǎn)/分。主軸在200轉(zhuǎn)/分(計(jì)算轉(zhuǎn)速)至500轉(zhuǎn)/分(最高轉(zhuǎn)速)之間的所有轉(zhuǎn)速都傳遞全功率,此時(shí),IV軸若經(jīng)齒輪副傳動(dòng)主軸,它只有在50500轉(zhuǎn)/分3級(jí)轉(zhuǎn)速時(shí)才能傳遞全功率;若經(jīng)齒輪副傳動(dòng)主軸,1601250轉(zhuǎn)/分的2級(jí)轉(zhuǎn)速都傳遞全功率,因此,其最低轉(zhuǎn)速200轉(zhuǎn)/分即為IV軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。2) II軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速:同理,II軸上共有3級(jí)轉(zhuǎn)速為315,400,500。此時(shí),經(jīng)齒輪副(、)傳動(dòng)IV軸,所得到3級(jí)轉(zhuǎn)速都能夠傳遞全功率。因此,III軸上S的這3級(jí)轉(zhuǎn)速也都能傳遞全功率,其最低轉(zhuǎn)速315轉(zhuǎn)/分即為III軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。3傳動(dòng)軸軸徑設(shè)計(jì)通過(guò)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),可知帶的平均傳動(dòng)效率為,齒輪的平均傳動(dòng)效率為,由各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速,根據(jù)軸的抗扭強(qiáng)度公式: ;設(shè)軸的材質(zhì)為45鋼,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè):取A=110。可得: 4.5 主軸軸徑設(shè)計(jì)1主要參數(shù)的確定(1)主軸前軸頸直徑的選取 一般按機(jī)床類(lèi)型、主軸傳遞的功率或最大加工直徑,由參數(shù)表選取。銑床當(dāng)功率為7.5KW時(shí),主軸前軸頸直徑約為90105mm,選為90mm。主軸后軸頸直徑=0.9=81mm,取=81mm。(2)主軸內(nèi)孔直徑d的確定 很多機(jī)床的主軸是空心的,內(nèi)孔直徑與其用途有關(guān)。銑床主軸內(nèi)孔可通過(guò)拉桿來(lái)拉緊刀桿。為不過(guò)多的削弱主軸的剛度,銑床主軸孔徑d可比刀具拉桿直徑大510mm。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可知:d=(50%60%)=(3542)mm,此處取d=35mm, =0.4. 當(dāng)小于0.3時(shí),空心主軸的剛度幾乎等于實(shí)心主軸的剛度,等于0.4時(shí),空心主軸的剛度為實(shí)心主軸的90%,小于0.7時(shí),空心主軸的剛度急劇下降,所以d=35mm是合適的。(3)主軸前端懸伸量a的確定 主軸前端懸伸量a是指主軸前端面到前軸承徑向反力作用中點(diǎn)(或前徑向支承中點(diǎn))的距
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