畢業(yè)論文定稿-臥式雙端面銑床設(shè)計(jì)

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原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細(xì)圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763目 錄1. 緒 論 11.1 銑床的發(fā)展及分類 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)的潤滑 365.1 潤滑系統(tǒng)的要求 365.2 潤滑劑的選擇 365.3 潤滑方式 376. 參考文獻(xiàn) 39原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 1 頁1. 緒 論1.1 銑床的發(fā)展及分類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。簡單來說，銑床是用銑刀對工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床最早由美國人 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，美國人 J.R.布朗于 1862年創(chuàng)制了第一臺(tái)萬能銑床，是為升降臺(tái)銑床的雛形。1884 年前后出現(xiàn)了龍門銑床 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)控編程開始廣泛應(yīng)用與于機(jī)床類操作，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。對員工要求也會(huì)越來越高，當(dāng)然帶來的效率也會(huì)越來越高。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。龍門銑床：包括龍門銑鏜床、龍門銑刨床和雙柱銑床，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完成。儀表銑床：一種小型的升降臺(tái)銑床，用于加工儀原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 2 頁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)的工件而制造的專用銑床。按控制方式，銑床又分為仿形銑床（見仿形機(jī)床）、程序控制銑床和數(shù)字控制銑床（見數(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)。滑枕式銑床：主軸裝在滑枕上的銑床，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)。龍門式銑床：床身水平布置，其兩側(cè)的立柱和連接梁構(gòu)成門架的銑床。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)簡單，生產(chǎn)效率高。仿形銑床：對工件進(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)方案也越來越先進(jìn)，越來越趨于完美。在我國 7080年代大多數(shù)銑床中，大多數(shù)的開關(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)行帶來了不利影響,用 PLC 對銑床的繼電器式控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已是大勢所趨。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 3 頁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)過回轉(zhuǎn)盤裝在滑座的水平導(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，通過工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)盤、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)有電氣原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 4 頁制動(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，才能對其余兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 5 頁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、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，工作臺(tái)就在溜板上部回轉(zhuǎn)盤上的導(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 8橫溜板 9升降臺(tái) 10底座圖2-1 銑床外部結(jié)構(gòu)圖原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 6 頁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)械無級變速機(jī)構(gòu)以及液壓無極變速裝置等，其中最常見的是齒輪變速機(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.開停裝置用來控制機(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停電動(dòng)機(jī)。5.制動(dòng)裝置用來使機(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.換向裝置用來改變機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的方向，對于需要換向的機(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)床的開停、變速、制動(dòng)及換向等，都需要通過操縱機(jī)構(gòu)來實(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，必須要良好的潤滑與密封裝置，防止出現(xiàn)漏油、漏水和漏氣現(xiàn)象。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 7 頁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)速級數(shù)（對于主傳動(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)簡單、潤滑與密封良好，便于加工和裝配，成本低。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 8 頁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 來確定：（2.3）10vd(/mi)r2. 主軸最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速的確定對于數(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）maxaxin10vd(2.5)iinmax式中 主軸的最高、最低轉(zhuǎn) ；maxin、 (/in)r最高、最低的切削速度（ ） ；iv、相應(yīng)最大、最小計(jì)算轉(zhuǎn)徑(mm)；axind、3主軸的變速范圍 R主軸的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比值，稱為主軸的變速范圍，用 表示,即： nRmaxin即 axmin501R原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 9 頁4.電機(jī)的選擇堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min) 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kgY132M-4 7.5 1440 2.2 2.3 813.1 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)速是通過哪些齒輪傳動(dòng)的，以及各對齒輪的傳動(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 1.58圖 3-1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速圖轉(zhuǎn)速級數(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原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 10 頁不表示各軸的中心距相等，其目的是在于圖畫清晰。（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：1.58， ，21n321zn兩邊取對數(shù)，得： 1lglg32n1lglgzz因此，若將轉(zhuǎn)速圖上的豎直線坐標(biāo)取為對數(shù)坐標(biāo)時(shí)，則任意相鄰兩轉(zhuǎn)速相距為一格，即一個(gè) 。因此代表各級轉(zhuǎn)速的水平線的間距相等。為了方便使用，習(xí)慣上在lg轉(zhuǎn)速圖上不寫對數(shù)符號(hào)，而直接寫出所對應(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。21n（3）轉(zhuǎn)速圖上相鄰兩軸間對應(yīng)轉(zhuǎn)速的連線，表示一對傳動(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)連線來表示，由圖可見，連線是向下斜 2 格，即為降速傳動(dòng)，其傳動(dòng)比；II-III 軸間有三對齒輪傳動(dòng)，在轉(zhuǎn)速圖上是用三條向下斜的連線來表示，28014i即 ，故連線向下斜 1 格； ，故連線向下斜 2 格；76.52235189.8，故連線向下斜 3 格；III-IV 軸間有一對齒輪傳動(dòng)，即 ,向下斜32194 3184三格； ,水平。應(yīng)該指出由于通過齒輪傳動(dòng)，故在轉(zhuǎn)速圖上是用三條向下斜三格、5且互相平行的連線來表示這對齒輪傳動(dòng)，即這對齒輪在變速中使用了三次，由此可知，原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 11 頁在轉(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 級轉(zhuǎn)速是通過兩個(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)速級數(shù)為 Z=32=6。其中 II-III 軸間的一對齒輪傳動(dòng) 起降速作用，使 III 軸得到一種固定的轉(zhuǎn)速，稱為定比傳動(dòng)；III 軸到 IV 軸4876（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 ）有三對齒輪傳動(dòng)副，其傳動(dòng)比為 114876.5ai2239.ai3351.8ai則： 212323:aii由此可見，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，就是說通過三個(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)比之比稱為級比，而組內(nèi)相鄰兩傳動(dòng)比相距的格數(shù)稱為級比指數(shù)，用 x 來表示，則變速組 a 的相鄰傳動(dòng)比關(guān)系為： ；式xaaii2321:中的 ，稱為變速組的級比指數(shù)為 1。10（2）第二變速組（變速組 b）有兩對齒輪傳動(dòng)副，其傳動(dòng)比為原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 12 頁132184ci25ci3123:1ci這說明該變速組兩個(gè)傳動(dòng)比之間相距為 3 格，即相差為 倍，因此通過它變速后，3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 3 格，即相差倍，3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)，然后通過第一、第二、擴(kuò)大組把各軸的轉(zhuǎn)速級數(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)比的相對關(guān)系，而不表示傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)速的絕對值，而且結(jié)構(gòu)網(wǎng)上代表傳動(dòng)比的射線呈對稱分布。結(jié)構(gòu)網(wǎng)也可寫成結(jié)構(gòu)式來表示： 1362，式中，6 表示變速級數(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)式對應(yīng)一個(gè)結(jié)構(gòu)網(wǎng)，一個(gè)結(jié)構(gòu)式可以畫出不同的轉(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。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 13 頁3.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定1擬定轉(zhuǎn)速圖的一般原則 通過對銑床主傳動(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)速級數(shù)的傳動(dòng)系統(tǒng)，可由不同的變速組來組成。例如，主軸為 6 級轉(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2p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，以減少專門用于降速的定比傳動(dòng)副。綜上所述，主軸為 6 級轉(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，總的趨勢是降速傳動(dòng)。也就是說，從電動(dòng)機(jī)軸起愈靠近主軸的軸的最低轉(zhuǎn)速就愈低(見圖 3-1)。根據(jù)扭矩公式： 974 ()NMnA公 斤 力 米式中：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，abcmpp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： 1362A原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 14 頁一般情況下，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，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)min14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ax2max2.5i最大變速范圍為： 。.5810/4r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。現(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：1362上述分析說明，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 。minax2)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 miniminabc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。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 15 頁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EiE 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，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，軸向尺寸不致過長，就不便于安置傳動(dòng)副較多的變速組，一般是安排兩對滑移齒輪較好，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，從局部來看雖然不夠合理，但是，從整體來看卻是合理的，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)速級數(shù) Z=6，公比 ，電動(dòng)1.58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 ，1lgnRz6z122取 ， ，則：211,50n121.58,.5寫出基型的結(jié)構(gòu)式 136(2)定公比 1.58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，10x其級比指數(shù) （即第一擴(kuò)大組傳動(dòng)比在轉(zhuǎn)速圖上相距三格)。3(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501429i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14利于減少變速箱的徑向尺寸，故在 I-II 軸間增加一對降速傳動(dòng)齒輪，因?yàn)橹灰淖冞@原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 16 頁對降速齒輪傳動(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。畫四根距離相等的豎直線(I 、II、III、IV) 代表四根軸；畫 6 根距離相等的水平線代表 6 級轉(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014n速傳功比 。6i總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141.5831.584( )，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)3lg比。(6)畫出各變速組其他傳動(dòng)線(圖 3-1) I-II 軸間只有一對齒輪傳動(dòng)。轉(zhuǎn)速圖上為一條 AB 連線。II-III 軸間為基本組有三對齒輪傳動(dòng)，級比 ，故三條傳動(dòng)線在轉(zhuǎn)速圖01x上各相距一格，從 C 點(diǎn)向上每隔一格取 C1、C 2 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)大組也有三對齒輪傳動(dòng)，123級比 ，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1x別為， ， 。3(7)畫出全部轉(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齒輪傳動(dòng)，所以畫 II-III 軸間的傳動(dòng)線時(shí)，應(yīng)從 C1、C 2 兩點(diǎn)分別畫 CD、CD 1、CD 2的平行線，使 III 軸得到 3 種轉(zhuǎn)速。同理，畫 III-IV 軸間的傳動(dòng)線時(shí)，應(yīng)畫 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。原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 17 頁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、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、長壽命、低噪音、低成本和緊湊化發(fā)展，使近年來的帶傳動(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，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。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1.58i天工作 12 小時(shí)計(jì)。1確定計(jì)算功率 選取 V 帶類型cP查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，得工作情況系數(shù) KA=1.2則有： 1.2759CAKkw根據(jù) ，n=1440r/min，選擇 B 型普通 V 帶。9Pkw2確定帶輪基準(zhǔn)直徑由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊及上述已知條件，查得主動(dòng)輪最小直徑 ，根據(jù)帶輪1min25d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130dm249.d取 。250d原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 18 頁3驗(yàn)算帶的速度 1130149.7/606dnVms速度在 之間，所以速度合適。5/2/.ms4確定普通 V 帶的基準(zhǔn)長度和傳動(dòng)中心距由 ，0(.7)1305)2670am初步確定中心距： ，a計(jì)算帶的初選長度： 210120()2()453 =536.8ddLam由基準(zhǔn)長度選： 10dL則實(shí)際中心距： 16035522da m則： min.4.480dLax030316即中心距的可調(diào)整范圍為： 4852a5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 121()1603807.357.16.4da 所以，主動(dòng)輪上包角大于 120o，合適。6計(jì)算 V 帶根數(shù) z 0()CCLPK由 B 型普通 V 帶，n=1440 r/min， ，通過查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可得160dm；由 查出 ；由 ，查出 。03.6Pkw1.58i0.31Pkw7.20.92LK則： 0 9.5()(.6)0.8CLzK原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 19 頁取： 根3z7計(jì)算拉力 F0 2.5(1)CPqvvzK由已知數(shù)據(jù)查得： 0.7/qkgm所以有： 292.55(1)0.79081.638FN8計(jì)算作用在軸上的壓力 FQ10 6.42sinsin13.2Qz3.5 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，對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，一般取最小齒數(shù)和 min1820Z2)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， ，對于標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，其最小齒min12DT根圓直徑 ，代入上式可得：minin1(2.5)2DZmin26.5TZ式中： 齒輪的最小齒數(shù)；im齒輪的模數(shù)；T鍵槽至齒輪軸線的高度原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 20 頁圖 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，則中心距過小，將導(dǎo)致兩軸上軸承及其他結(jié)構(gòu)之間的距離過近或相碰，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，但不能過大。分配齒數(shù)所造成的轉(zhuǎn)速誤差，一般不應(yīng)超過 。10()%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)各對齒輪的模數(shù)相同，且不采用變位齒輪時(shí)，則各對齒輪的齒數(shù)和也必然相等?？闪谐觯?（3-1）/jjZi（3-2）jjZS式中： 、 分別為任一齒輪副的主動(dòng)與被動(dòng)齒輪的齒數(shù)；jZj任意齒輪副的傳動(dòng)比；ji各齒輪副的齒數(shù)和。ZS由式 3-1 和 3-2 可得：原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 21 頁(3-3)zjjzjjSiZi1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，一般地說主要是受ZS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，minZ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ZS配齒數(shù)。（1）第一變速組內(nèi)的三對齒輪其傳動(dòng)比為：； ； ； 48176.5ai2235189.ai332519.8ai最小齒輪一定在最大降速比 的這對齒輪副中，即 ，根據(jù)具體結(jié)構(gòu)情況1ai min5Z取 ，則 ，齒數(shù)和 。然后，由式 3-2 確定其他兩對齒輪副的齒數(shù)。52Z6924zS傳動(dòng)比為 的齒輪副：2ai；35Z489傳動(dòng)比為 的齒輪副：1ai；1276（2）第二變速組內(nèi)的一對齒輪其傳動(dòng)比為：； ； 15bi2310.58.8bi 最小齒輪一定在最大降速比 的這對齒輪副中，即 ，根據(jù)具體結(jié)構(gòu)情況1bi min9Z取 ，則 ，齒數(shù)和 。然后，由式 3-2 確定另一對齒輪副的齒數(shù)。92Z10 0zS原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 22 頁傳動(dòng)比為 的齒輪副：1bi；75Z8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 過大以及ZS傳動(dòng)比誤差過大時(shí)，還可采用變位齒輪的方法來取中心距，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)有兩對齒輪副 和 ，分別采用兩種不同模數(shù) m1 和 m2，其齒1Z2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，可寫出：1ZS2 111()22ZAmZS所以： (3-4)12ZS由式 3-4 可得： (3-5)21Zem設(shè) 21SKe可得： (3-6)21ZS式中： 、 無公因數(shù)的整致；1e2整數(shù)。K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1m2 1e2K副的齒數(shù)和 和 (應(yīng)考慮齒數(shù)和不致過大或過小 )；按各齒輪副的傳動(dòng)比分配齒數(shù)。ZS原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 23 頁如果不能滿足轉(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。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，為避免 與 齒項(xiàng)相碰，須使2Z3Z2Z3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2Z3輪的齒數(shù) ，只要使 和 不相碰，則 必能順利通過。21231若齒輪齒數(shù) ，且采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪必須保證：Z231()()mZA因?yàn)?3A代入上式可得： 24Z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。2Z33.6 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：， ， ， ， ， ， ， ，148Z27635Z48952Z6975Z892Z， 01齒輪參數(shù)計(jì)算Z1：分度圓直徑： ；124896dmz齒頂圓直徑： ；()5021aah原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 24 頁齒根圓直徑： ；12(.5)4.291ffdhzmZ2：分度圓直徑： ；2761齒頂圓直徑： ；()856aaz齒根圓直徑： ；22.73.214ffdhmZ3：分度圓直徑： ；350mz齒頂圓直徑： ；()aa齒根圓直徑： ；32.32.56ffdhzmZ4：分度圓直徑： ；48917齒頂圓直徑： ；()18aaz齒根圓直徑： ；42.56.273ffdhmZ5：分度圓直徑： ；50z齒頂圓直徑： ；()4aa齒根圓直徑： ；52.52.5ffdhzmZ6：分度圓直徑： ；6918齒頂圓直徑： ；()0aaz齒根圓直徑： ；62.596.213ffdhmZ7：分度圓直徑： 71z齒頂圓直徑： ()74aa齒根圓直徑： 72.52.105ffdhzmZ8 和 Z7 各參數(shù)相同 Z9：分度圓直徑： ；94mz齒頂圓直徑： ；2()248aadh原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載第 25 頁齒根圓直徑： ；92(.5)19.23ffdhzmZ10：分度圓直徑： ；10876齒頂圓直徑： ； ()08aaz齒根圓直徑： 102.5.217ffdhm2兩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