0143-X62W銑床主傳動系統(tǒng)設計

0143-X62W銑床主傳動系統(tǒng)設計,x62w,銑床,傳動系統(tǒng),設計 題 目 X62W主傳動設計 任務書設計（論文）題目： X62W主傳動設計 1主要內容及基本要求（1） 計算機繪制總裝圖一張、零件圖三張；（2） 主軸轉速范圍301500轉/分，轉速級數(shù)Z=18，公比，電動機轉速轉/分。（3） 畢業(yè)設計說明書一份。2指定查閱的主要參考文獻（1） 機床設計手冊（2） 機床設計圖冊（3） 機械零件設計手冊（4） 機械傳動設計手冊（5） 機械裝備設計3進度安排設計（論文）各階段名稱起 止 日 期1查閱資料，復習與設計相關的知識2進行方案設計，確定基本結構形式3繪圖和主要的設計計算4完成畢業(yè)設計說明書的編寫5畢業(yè)答辯準備和畢業(yè)答辯摘 要機床的主傳動系統(tǒng)用于實現(xiàn)機床的主運動，它對機床的使用性能和結構等都有明顯的影響。通過運動參數(shù)擬訂設計方案，確定轉速圖，并擬訂傳統(tǒng)系統(tǒng)圖，在保證機床運動和使用要求的前提下，運動鏈盡量短而簡單，傳動效率高，并設計反轉和制動裝置，畫好裝配圖后，對主要零件進行驗算如齒輪強度驗算和主軸的驗算，通常普通機床主軸只進行剛度驗算，根據(jù)演算結果和對裝配草圖進行審查后，修改并完善裝配圖，編寫零件代號和制定整個部件的技術條件。最后繪制正確的零件圖，并編寫設計計算說明書。關鍵詞 ：機床，運動參數(shù)，轉速圖，傳動系統(tǒng)圖，零件，ABSTRACTThe host who is used to realize a machine tool moves the machine tool host drive host drive , it all has obvious effect to machine tool use a function and structure etc.Working out a design plan , ascertain rotation rate picture by moving a parameter, work out tradition system picture, under premise moving and being put into use demanding in guarantee machine tool, motion chain is as short but simple as possible , drive is efficient, design reverse turn and arrester, after finishing drawing assembling picture, checking calculation carrying out checking calculation on main part if gear wheel intensity checking calculation composes in reply a chief axiss, the generally average machine tool chief axis carries out stiffness only checking calculation, carries out the queen who examines according to calculation result and to assembling draft , revises and perfects assembling picture, Compile and compose part code name and work out the entire component.Keywords: machine tool; host drive host drive; rotation rate picture; moving a parameter, tradition system picture; partI目 錄摘 要IABSTRACTII第一章 緒論11. 1 主傳動的設計要求11. 2 主傳動的組要設計程序1第二章 主運動的運動設計22.1 設計任務22.2 擬定轉速圖22.2.1確定變速組的數(shù)目22.2.2 確定變速的排列方案22.2.3 確定基本組和擴大組22.2.4 確定是否增加加速傳動22.2.5 分配降速比32.3 齒輪齒數(shù)的確定52.3.1 根據(jù)查表法確定齒輪齒數(shù)52.3.2 三聯(lián)滑移齒輪的齒數(shù)確定72.3.3 公用齒輪傳動系統(tǒng)7第三章 主傳動的結構設計93.1主傳動的布局93.2 變速機構93.3 齒輪的布置93.3.1 滑移齒輪的軸向布置93.3.2 一個變速組內齒輪軸向位置的排列103.3.3 兩個變速組內齒輪軸向位置的排列113.3.4 縮小徑向尺寸123.3.5 滑移齒輪的結構形式133.4 計算轉速143.4.1 主軸計算轉速的確定153.4.2 其他傳動件的計算轉速的確定163.5 主傳動系統(tǒng)的開停裝置183.6主傳動系統(tǒng)的制動裝置183.6.1 制動裝置的類型183.6.2 制動器的位置183.7 主傳動系統(tǒng)的換向裝置193.7.1 換向裝置的類型193.7.2 換向裝置的設計原則203.7.3 典型結構20第四章 主傳動的零件設計254.1 主要零件的驗算校核254.1.1 齒輪的校核計算254.1.2 軸的強度計算29第五章 主傳動的潤滑315.1 潤滑系統(tǒng)的要求315.2 潤滑劑的選擇315.3 潤滑方式的選擇31第六章 結論32參考文獻33致謝34第一章 緒論1. 1 主傳動的設計要求1 機床主軸必須有足夠的變速范圍和轉速，以滿足實際使用要求。2 主電動機和傳動機構必須供給和傳遞壯族夠的功率和扭矩，并具有較高的傳動效率。3 執(zhí)行件必須有足夠的精度，剛度，抗震性和小于許可限度的熱變形和溫升。4 噪音應在允許的范圍內。5 操縱要輕巧靈活，迅速，安全可靠，并必須便于調整和維修。6 結構簡單，潤滑與密封良好，便于加工和裝配，成本底。1. 2 主傳動的組要設計程序1 調查研究有足夠的設計原始資料，在明確機床滿足的要求的同時，還應有同類型的機床設計圖紙及經驗總結。2 主傳動的運動設計根據(jù)機床的主要技術參數(shù)要求，擬定可能的轉速圖，并從中選出合理的方案，然后計算齒輪齒數(shù)級及帶輪直徑，最后繪制傳動系統(tǒng)圖。3 主傳動的結構設計根據(jù)傳動系統(tǒng)圖設計變速箱或主軸箱的部件裝配圖，并進行必要計算。4 主傳動的零件設計軸和齒輪機構的強度校核計算35第二章 主運動的運動設計2.1 設計任務 主運動的運動設計是運用轉速圖的基本原理，以擬定滿足給定的轉速的合理傳動方案，主要包括選擇變速組及傳動副數(shù)，確定各變速組中的齒輪傳動比，以及計算齒輪齒數(shù)。2.2 擬定轉速圖X62W銑床的主軸轉速范圍為301500轉/分，轉速級數(shù)Z=18，公比 電動機轉速 =1440轉/分。2.2.1確定變速組的數(shù)目大多數(shù)機床廣泛應用滑移齒輪的變速方式，為滿足結構設計和操縱方便的要求通常采用雙聯(lián)或三聯(lián)齒輪，所以18級轉速需要三個變速組，即Z=18=332。2.2.2 確定變速的排列方案變速組的排列方案可以有多種，如：18=33218=23318=323由于X62W銑床主傳動私通裝在床身內，結構上沒有特殊要求，根據(jù)各變速組中傳動副數(shù)應遵循“前多后少”的原則，選擇18=332這種方案。2.2.3 確定基本組和擴大組根據(jù)“前密后疏”的原則，選擇的方案。其中第一組為基本組，其級比指數(shù)=1；第二變速組為第一擴大組，其級比指數(shù)=3；第三變速組為第二擴大組，其級比指數(shù)=9。2.2.4 確定是否增加加速傳動X62W銑床的總漿速比 ，若每一個變速組的最小降速比均取，則三個變速組總的降速比可達到，故無須增加降速傳動，但是為了使中間兩個變速組作到降速緩慢，有利于減少變速箱的徑向尺寸，所以在-軸間增加一對降速傳動齒輪（），同時也有利于設計變形機床，只要改變這對降速齒輪的傳動比，在其他三個變速不便的情況下，就可以將主軸的18總轉速同時提高或降低，以滿足用戶的不同需求。2.2.5 分配降速比前面已確定，18=332共需3個變速組，并在-軸間增加一對降速傳動齒輪，所以轉速圖上有五根傳動軸，如圖2-1所示，畫五根距離相等的豎直直線（、）代表五根軸，畫18根距離相等的水平線代表18級轉速，這樣形成了轉速圖格線。2.2.5.1 在主軸上標出18級轉速：301500轉/分，在軸上用A點代表電動機轉速=1450轉/分；最低轉速用E點標出，因此A、E兩點連線相距17格，即代表總降速傳動比。2.2.5.2 決定、軸間的最小降速傳動比：一般銑床的工作特點是間斷切削，為了提高主軸運轉的平穩(wěn)性，主軸上齒輪應大一些，能起到飛輪的作用，所以最后一個變速組的降速傳動比取。按公比=1.26，查表可知=4，即從E點向上數(shù)六格，在軸上找出D點，DE線即為軸間變速組的降速傳動比。2.2.5.3 決定其余變速組的最小傳動比：根據(jù)降速“前緩后急”的原則，-軸間變速組，取，即從D點向上數(shù)四格，在軸上找出C點，用CD連線表示；同理，-軸間取，用BC連線表示；-軸間取，用AB連線表示。2.2.5.4 畫出各變速組其他連線如圖2-2，-軸間有一對齒輪傳動，轉速圖上為一條AB連線。-軸間為基本組，有三對齒輪傳動，級比指數(shù)X0=1，故三條連縣在轉速圖上各相距一格，從C點向上每隔一格取C1、C2點，連線BC2和BC1得基本組三條連線，它們的傳動比分別為，-軸間為第一擴大組也有3對齒輪傳動，級比指數(shù)=3，三條連線在轉速圖上各相距三格，即CD2，CD1和CD，它們的傳動比分別為，-軸間為第二擴大組有兩對齒輪傳動，級比指數(shù)x2=9，兩條連線在轉速圖上應相距九格即DE1和DE，它們的傳動比分別為，和。2.2.5.5 畫出全部連線如圖2-3，即X62W銑床的主傳動轉速圖，如前面所述，轉速圖兩軸之間的平行線代表一對齒輪傳動，所以畫-軸間的連線時，應從C1、C2 兩點分別畫CD、CD1、CD2的平行線使軸得到九種轉速，同理，畫出-軸間的連線時，應畫九條與DE平行的線，九條與DE1平行的線，使主軸得到18種轉速。圖2-1 降速傳動比連線圖2-2變速組連線圖2-3 X62W銑床主傳動轉速圖2.3 齒輪齒數(shù)的確定擬定轉速圖后，根據(jù)各個傳動副的傳動比確定齒輪齒數(shù)。2.3.1 根據(jù)查表法確定齒輪齒數(shù)轉速圖上的齒輪副傳動比是標準公比的整數(shù)次方，變速組內的齒輪模數(shù)相同時，可按照 3-1表中查出齒輪齒數(shù)，表中列出了傳動比u=14.73，齒數(shù)和=40120及相應的小齒輪實用齒數(shù)。大齒輪的齒數(shù)等于齒數(shù)和減去表中小齒輪的齒數(shù)。2.3.1.1 -軸間（基本組）的一對齒輪1）可查表中u=2的一行中查找。2）確定最小齒輪的齒數(shù)及最小齒數(shù)和：最小齒輪必須在的齒輪副中，根據(jù)結構條件假設最小齒數(shù)，在的一行中找到時，查表得出其最小齒數(shù)和3）找出可能采用的齒數(shù)和諸數(shù)值：這些數(shù)值系根據(jù)表中能滿足傳動必要求的齒輪齒數(shù)來確定，由開始向右查表，滿足要求的齒輪齒數(shù)之齒數(shù)和有：69，72，75，78，81，84，4）確定合理的齒數(shù)和：根據(jù)前面所述，在具體結構允許的情況下，選用較小的齒數(shù)和為宜，確定=81。5）確定各齒輪副的齒數(shù)：由一行找出，則。2.3.1.2 -軸間（擴大組）的三對齒輪1）可查表中的一行，可查表中的一行，可查表中的一行。2）確定最小齒輪齒數(shù)及最小齒數(shù)和最小齒輪必須在的齒輪副中，根據(jù)結構條件假設最小齒數(shù)為24，在的一行中找到時，查表的去最小齒數(shù)和。3）找出可能采用的齒數(shù)和諸數(shù)值：這些數(shù)值系根據(jù)表中能同時存在滿足各傳動比的要求的齒數(shù)來確定，自開始向右查表，同時存在滿足三個傳動必要求的齒輪齒數(shù)之齒數(shù)和有： 78，95，4）確定合理的齒數(shù)和：如前所述，在具體結構允許的情況下，選用較小的齒數(shù)為宜，確定齒數(shù)和。5）確定各齒輪副的齒數(shù)：由一行找出=31，則=78-31=47；由1行找出，則；由一行找出， 則。2.3.1.3 -軸間（第二擴大組）的兩對齒輪變速組內的傳動副的模數(shù)不同，必須計算各齒輪副的齒數(shù)和，按個齒輪副的傳動比分配齒數(shù)。其傳動比和，考慮實際受力情況相差較大，齒輪副的模數(shù)分別選擇為=4和?？傻茫簽榱耸过X數(shù)和較小并滿足最小齒輪齒數(shù)的要求，選取K=30，則根據(jù)齒輪副的傳動比齒數(shù)分配如下：同理， -軸間（第一擴大組）三對齒輪，。2.3.2 三聯(lián)滑移齒輪的齒數(shù)確定變速組采用三聯(lián)滑移齒輪變速，在確定其齒數(shù)之后，還應該檢查相鄰齒輪的齒數(shù)關系，以確保其左右移動時能順利通過，不致相碰。如圖2-4： 圖 2-4 三聯(lián)齒輪的齒數(shù)關系三聯(lián)滑移齒輪從中間位置向左移動時，齒輪要從固定齒輪上面越過，必須使與兩齒輪的齒頂圓半徑之和小于中心距A，向右移動也是同樣的要求。在三聯(lián)齒輪中，最大和次大齒輪之間齒數(shù)差應大于4，如果齒數(shù)等于4時，可將或的齒頂圓直徑略小一些也可使用。2.3.3 公用齒輪傳動系統(tǒng)在傳動系統(tǒng)中的某個齒輪，既是前變速組的從動齒輪，又是后一變速組的主動齒輪，這種同時可與前后傳動軸上的兩個齒輪相嚙合的齒輪稱功用齒輪。采用公用齒輪 可以減少齒輪的個數(shù)，簡化了傳動機構，縮短了軸向尺寸，但是采用公用齒輪后可能引起徑向尺寸增大，并且由于公用齒輪使用機會較多，齒輪磨損較快。在機床中，一般采用單公用和雙公用齒輪。在轉速圖上相鄰變速組之間，任意兩個傳動比都可以選擇為公用齒輪的兩個傳動比，采用單公用齒輪，兩個變速組的模數(shù)必須相同。 （2-1）式中：-前后兩個變速組的齒數(shù)和。為了防止采用單公用齒輪后徑向尺寸過大或兩軸中心距過小，應取X62W銑床主傳動系統(tǒng)如圖（2-5） 圖 2-5 銑床主傳動系統(tǒng)圖在-軸之間采用單公用齒輪Z=39，其轉速圖仍和常規(guī)傳動系統(tǒng)的一樣，符合“前多后少”、“前密后疏”的要求。單公用齒輪工作時的傳動比為、，齒數(shù)和分別為，所以值為，滿足。第三章 主傳動的結構設計3.1主傳動的布局主傳動的布局主有要集中傳動式和分離式兩種，主傳動的全部變速機構和主軸組件裝在同一箱體內，稱為集中傳動布局；分別裝在變速箱和主軸箱兩種箱體內，其間用膠帶、鏈條等傳動時，稱為分離傳動布局。X62W采用集中傳動式布局，它的優(yōu)點是：結構緊湊，便于實現(xiàn)集中操縱，箱體數(shù)少，缺點是；傳動機構運轉中的震動和發(fā)熱會直接影響主軸的工作精度。3.2 變速機構大多數(shù)機床的主運動都需要進行變速，可以是有級變速，也可以是 無級變速，有級變速應用較廣，有級變速機構包括交變齒輪變速機構；滑移齒輪變速機構；離合器變速機構。X62W銑床采用滑移齒輪變速機構，它廣泛應用于通用機床和一部分專用機床，其優(yōu)點是：變速范圍大；變速級數(shù)也較多；變速方便節(jié)省時間；在較大的變速范圍內可傳遞較大的功率和扭矩；不工作的齒輪不嚙合，因而空載的功率損失較小，其缺點是：變速箱的結構較復雜，不能在運轉中變速，為方便滑移齒輪容易進入捏合，一般用直齒圓柱齒輪，傳動平穩(wěn)性不如斜齒輪傳動。3.3 齒輪的布置初步確定了轉速圖和齒輪齒數(shù)之后，合理地布置齒輪排列方式，是一個比較重要的問題。它將直接影響到變速箱的尺寸、變速操縱的方便性以及結構實現(xiàn)的可能性電因此設計機床變速箱時，要根據(jù)具體要求合理地加以布置。3.3.1 滑移齒輪的軸向布置變速組中的滑移齒輪一般布置雜主動軸上，因其轉速一般比被動軸的轉速高，則其上的滑移齒輪的尺寸小，重量輕，操縱省力，但有時在結構上考慮，必須將滑移齒輪放在被動軸上，也有時為了操縱方便將兩個相鄰變速組的滑移齒輪放在同一根軸上。為了避免同一滑移齒輪變速組內的兩對齒輪同時嚙合，兩個固定齒輪的間距應大于滑移齒輪的寬度，一般留有間隙量為，如圖3-1圖3-1 滑移齒輪的軸向 3.3.2 一個變速組內齒輪軸向位置的排列齒輪在軸向位置的排列，如果沒有特殊情況，應盡量縮短軸向長度。滑移齒輪的軸向位置常有窄式排列和寬式排列兩種。一般采用窄式排列，它所占的軸向長度較小。圖32所示的兩級變速組占用的軸向長度L4b。其中L為齒輪變速組在軸上所占有的空間長度，b為一個齒輪的齒部寬度。如圖33所示的寬式排列(即滑移齒輪的軸向尺寸寬)，則占用的軸向長度較較大，以致在相同的負荷條件下，軸徑須加粗從而使軸上的小齒輪的齒數(shù)增加，相應使齒數(shù)和及徑向尺寸加大，因此，一般不希望采用寬式排列。如前所述，二聯(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某個固定齒輪時避免齒頂相碰。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，此時徑向尺寸也加大)、或者采用變位齒輪的方法子以解決外，還可采用如圖3中圖所示的排列方案，讓滑移齒輪中的最小輪越過固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。 圖3-2 雙聯(lián)滑移齒輪的軸向排列 圖3-3 三聯(lián)滑移齒輪的軸向排列圖3-4 三聯(lián)滑移齒輪軸向排列3.3.3 兩個變速組內齒輪軸向位置的排列圖35上圖和圖36為兩個變速組的齒輪并行排列方式,其總長度等于兩變速組的軸向長度之和,兩個變速組的齒輪交諾排列,其總的軸向長度較短，但對固定齒輪的齒數(shù)差有要求。由圖35可知，三軸四級變速機構的并行排列方案，其總長度為工8L，而中圖的交錯排列只要入6b就夠了。X62W銑床主傳動系統(tǒng)(圖31)，從第軸到第軸的兩個變速組中，其固定齒輪就是采用相互交錯排列,這樣可更好的利用空間,縮短軸向尺寸。若采用公用齒輪排列,其抽向長度更為縮小。圖36所示的單公用齒輪的四級變速機構，總長度為工5b,采用雙公用齒輪的三軸四級變速機構，總長度可縮短為上4b。若不采用公用齒輪，其總長度則為L8b.由此可見，采用公用齒輪不僅減少了齒輪的數(shù)量，而且縮短了軸向尺寸。圖3-5 二級變速組的齒輪軸向排列 圖3-6 變速組的軸向排列3.3.4 縮小徑向尺寸為了減小變速箱的尺寸，既須縮短軸向尺寸，又要縮小徑向尺,它們之間往往是相互聯(lián)系的，應該根據(jù)具體情況考慮全局，恰當?shù)亟鉀Q齒輪布置問題。有些機床(加臥式鏜床和龍門銑床)的變速箱須沿導軌移動，為了減小變速箱對于導軌的顛覆力矩、提高機床的剛度和運動乎穩(wěn)性，變速箱的重心和主軸應盡可能靠近導軌面這就須力求縮小變速箱的徑向尺寸。3.3.4.1 縮小軸間距離 在強度允許的條件下，盡量選用較小的齒數(shù)和，并使齒輪的降速傳動比大于，以避免采用過大的齒輪。這錢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。3.3.4.2 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，可格其中兩根軸布置在同一軸線上，則徑向尺寸可大為縮小如圖3-7，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改善。3.3.4.3 合理安排變速箱內各軸的位置 在不發(fā)生干涉的條件下，盡可能安排得緊湊一些。圖3-7 軸線重合的布置方式3.3.5 滑移齒輪的結構形式機床主傳動系統(tǒng)中常見的滑移齒輪結構形式有：整體式及裝配式，見圖38設計滑移齒輪結構，一般應考慮齒輪的工藝方法。整體式多聯(lián)齒輪在插齒、剃齒時，兩個齒輪間應留有足夠的空刀槽，磨齒時則更大些；還要考慮變速時撥叉或滑塊的撥動方式(圖中雙點劃線所示)；為了使滑移齒輪能夠順利嚙合，在其嚙合端面上沿全部齒高須倒成圓角；為了保證齒輪的導向性良好，滑移齒輪的輪轂長度不應小于(1.21.5)d，d為軸的直徑。 圖 3-8 滑移齒輪的結構形式3.4 計算轉速設計機床時，為了使傳動件工作可靠,結構緊湊，須對傳動件進行動力計算。主傳動系統(tǒng)中主軸及傳動件(如傳動軸、齒輪)的尺寸，主要是根據(jù)它所傳遞的扭矩大小來決定，扭矩大，其結構尺寸就大，扭短小，則結構尺寸就可縮小。傳動件傳遞扭矩大小與它所傳遞的功率N和轉速n兩個因素有關。對于專用機床，在特定購工藝條件下各傳動件所傳遞的功率N和轉速n是固定不變的，所傳遞的扭矩也是一定的。對于工藝范圍較廣的通用機床和某些專門化機床，由于使用條件復雜，變速范圍較大，傳動件所傳遞的功率和轉速并不是固定不變的。這類機床，若將傳動件的傳遞扭矩確定得偏小或過大，是不經濟、不合理的。所以，對于這類機床傳動件傳遞扭矩大小的確定，必須根據(jù)機床實際使用情況進行周密地調查分析。通用機床在最低的一段轉速范圍內，經常用于切削螺紋、鉸孔、切斷、精鏜等工序，所消耗的功率較小，不需要使用電動機的全部功率即便用于粗加工，由于受刀具、夾具和工件剛度的限制，不可能采用過大的切削用量，也不會使用到電動機的全部功率。所以，這類機床只是以某一轉速開始，才有可能使用電動機的全部功率。當傳動件的功率為一定時，隨著轉速的降低，傳遞的扭矩也就越大。綜上所述，按傳遞全部功率時的轉速中的最低轉速進行計算，即可得出該傳動件需要傳遞的最大扭矩。傳遞全部功率時的最低轉速，則稱為該傳動件的計算轉速。對于旋轉運動的傳動件，其額定扭矩(即需要傳遞的最大扭矩)按下式計算： （牛米）式中： 傳動件的計算轉速(轉分)；傳動件所傳遞的功率(千瓦)；主電動機的額定功率(千瓦)；從主電動機到該傳動件間的傳動效率。由上式可知，當傳動件的傳遞功率為一定時，若轉速取得偏底，則傳遞的扭矩就偏大，使傳動件尺寸不必要的增大。因此，必須根據(jù)機床的實際工作情況，經濟合理地確定計算轉速并計算傳動件的尺寸是機床設計工作的一個重要問題。3.4.1 主軸計算轉速的確定主軸計算轉速是主軸傳遞全部功率(此時電動機為滿載)時的最低轉速，從這一轉速起至主軸最高轉速間的所有轉速都能夠傳遞全部功率，扭矩則隨轉速的增加而減少，此為恒功率工作范圍；低于主軸計算 轉速的各級轉速所能傳遞的扭矩與計算轉速下的扭矩相等，它是該機床的最大傳遞扭矩(功率則隨轉速的降低而減少)。如圖3-9為恒扭矩工作范圍。專用機床的主軸計算轉速是按特定的工藝中所需要的主軸轉速來確定。通用機床及專門化機床，根據(jù)對現(xiàn)有機床的調查分析和測定以及有關的統(tǒng)計分析資料主軸的計算轉速的確定見表32X62W銑床的主軸轉速級數(shù)Z=18，其轉速圖如圖3-10 。由表3-2可知，主軸的計算轉速： 轉/分在轉速圖上以黑點表示。圖3-9 通用機床主傳動功率和扭矩變化情況 圖3-10 X62W銑床主傳動轉速圖3.4.2 其他傳動件的計算轉速的確定如前所述，主軸從計算轉速起至最高轉速間的所有轉速都傳遞全部功率，因此，實現(xiàn)上述主軸轉速的傳動件的實際工作轉速也傳遞全部功率，其他傳動件的計算轉速就是其傳遞全部功率時的最低轉速。當主軸的計算轉速確定后，就可以從轉速圖上確定其他各傳動件的計算轉速。確定的順序通常是由后往前，即先定出位于傳動鏈后面(靠近主軸)的傳動件的計算轉速，再順次由后往前定出傳動鏈前面的傳動件的計算轉速。一般可先找出該傳動件共有幾級實際工作轉速，再找出其中能夠傳遞全部功率時的那幾級轉速，最后確定能夠傳遞全部功率時的最低轉速即為該傳動件的計算轉速。如圖310。3.4.2.1 傳動軸的計算轉速（1）IV軸的計算轉速：從轉速圖上可以看出，軸共有9級轉速為118、160、190、235、300、375、475、600、750轉分。主軸在96轉分(計算轉速)至1500轉分(最高轉速)之間的所有轉速都傳遞全部功率。此時，IV軸若經齒輪副傳動主軸，它只有在375750轉分的那4級轉速時才能傳遞全部功率；若經齒輪副傳動主軸，則118750轉分的9級轉速都傳遞全部功率，因此，其最低轉118轉分即為IV軸的計算轉速。（2）軸的計算轉速：同理，軸上共有3級轉速為300，375，475。此時，經齒輪副（）傳動IV軸，所得到9級轉速都能夠傳遞全部功率。因此軸上的這3級轉速也都能遞全部功率，其最低轉速300轉分即為軸的計算轉速。其余依次類推，各軸的計算轉速如下： 3.4.2.2齒輪的計算轉速（1）齒輪的計算轉速：齒輪裝在IV軸上，從轉速圖上可知，共有118750轉分9級轉速，經齒輪副傳動主軸得到的2351500轉分9級轉速都能傳遞全部功率，故齒輪的這9級轉速也都能傳遞全部功率，其中最低轉速118轉分即為齒輪的計算轉速。（2）齒輪的計算轉速：齒輪裝在軸(主軸)上共有2351500轉分9級轉速，都能傳遞全部功電其最低轉速235轉分即為齒輪的計算轉速。（3）齒輪的計算轉速：齒輪裝在軸上，共有118750轉分9級轉速，只有在375750轉分的4級轉速（經齒輪副，使主軸得到的95190轉分的4級轉速）能夠傳遞全部功率，而該齒輪在118300轉分5級轉速時（經齒輪副使主軸所得到的3075轉分5級轉速都低于主軸的計算轉速95轉分)，故不能傳遞全都功率，因此齒輪能夠傳遞全部功率的4級轉速為375、475、600、750轉分其中最低轉速375轉分即為的計算轉速。（4）齒輪的計算轉速：齒輪裝在V軸(主軸)上，共有30190轉分9級轉速，其中只有在95190轉分4級轉速時，該齒輪才能傳遞全部功率。最低轉速95轉分即為齒輪的計算轉速。其余異詞類推，各齒輪的計算轉速如下：由前述已知，提高傳動件的計算轉速，可使其尺寸縮小，結構緊湊，因此在傳動系統(tǒng)中有某些重復轉速時，可由不同傳動路線來實現(xiàn)這時，應采用傳動件計算轉速較高的傳動路線，并由操縱機構予以保證。3.5 主傳動系統(tǒng)的開停裝置開停裝置用來控制主運動執(zhí)行件(如主軸)的啟動與停止?？芍苯娱_停機床主傳動系統(tǒng)的動力源(如電動機）或者用離合器接通、斷開主運動執(zhí)行件與動力源間的傳動鏈。開停裝置的基本要求是開停方便省力、操作安全可靠、結構簡單并能傳遞足夠的扭矩。X62W銑床主運動是靠直接開停主電機來實現(xiàn)主軸的啟動與停止。這種開痛方式的優(yōu)點是：操作方便，可簡化機床的機械結構，因此，得到廣泛應用。但在電動機功率大、開停頻繁的情況下，將導致電動機發(fā)熱、燒壞，甚至因啟動電流較大而影響車間電網(wǎng)正常供電時則不宜采用。另外，幾個運動公用一個電動機且又不要求同時開停的情況，也不能采用這種方式。3.6主傳動系統(tǒng)的制動裝置某些機床在裝卸工件、測量被加工面尺寸、更換刀具及調整機床時，要求機床的主運動執(zhí)行件(如主軸)盡快地停止運動。但是，當開停裝置斷開主傳動鏈后，由于傳動系統(tǒng)中的傳動件具有慣性，運動中的執(zhí)行件是逐漸減速而停止的。為了減少這段時間，提高機床生產率對于經常啟動與停止、傳動件慣性大、運動速度較高的主傳動系統(tǒng)，須安裝制動裝置。另外，機床能及時制動，還可避免發(fā)生事故或防止工件報廢。制動裝置的基本要求有：工作可靠、操縱方便、制動時間短、結構簡單緊湊以及制動器的磨損要小等。3.6.1 制動裝置的類型X62W銑床是使用電磁制動器來實現(xiàn)機床主軸的制動。3.6.2 制動器的位置若要求電動機停止運轉后才能制動時，則制動器可安裝在傳動鏈中的任何傳動件上，若電動機不停止運轉而進行制動時，則必須斷開主運動執(zhí)行件(如主袖)與電動機的運動聯(lián)系，此時制動器只能安裝在被斷開的傳動鏈中的傳動件上。制動器若裝在轉速高的傳動件(加傳動軸、皮帶輪及齒輪等)上，所需要的制動力矩較小，從而制動器的尺寸也可減??；若裝在傳動鏈前面的傳動件上，制動時的沖擊力較大。因此為了結構緊湊、制動平穩(wěn)，應將制動器放在接近執(zhí)行件且轉速較高的傳動件上。促在受到具體條件限制(如接近執(zhí)行件時的轉速一般較低或其他結構條件等原因)的情況下，一般是將制動器放在轉速較高的傳動件上。制動器與開停裝置的操縱，須有可靠的聯(lián)鎖關系，即停車時制動器起作用，開車時則制動器須可靠地放松，以避免損壞傳動件或造成過大的功率損失。X62W銑床是將制動器裝在軸右端。3.7 主傳動系統(tǒng)的換向裝置多數(shù)機床的主運動執(zhí)行件(如主軸、工作臺)需要有正反兩個方向的運動。例如普通車床、鉆床等在加工螺紋時，主軸正轉用于切削，反轉用于退刀。此外，普通車床有時還利用反轉進行切斷與切槽。又如銑床為了能夠使用左刃或右刃銑刀，主軸應作正反兩個方向的轉動。對于直線運動的機床則更為明顯，工作行程結束后必須換向為返回行程(空程)。由此可見，機床主運動的換向有兩種不問情況：一種是正反兩個方向部用于切削，當選用一個運動方向后，工作過程中不需要改變(如銑床)，這時正反兩個方向所需要的運動速度、變速級數(shù)及傳遞功率應該相同；另一種是正向用于切削而反向用于空程，在工作過程中領反復地變換方向(如車床、鉆床、刨床等)，這時為了提高生產率，反向運動應比正向運動的速度高，反向的變速級數(shù)則可比正向少一些甚至有的機床只要求有一種固定速度，兩個方向傳遞動力的大小也可以不同。主運動執(zhí)行件的換向，除了某些直線運動機床是由傳動機構(如曲柄連稈機構等)本身實現(xiàn)外，多數(shù)機床須設置專門的換向裝置。換向裝置的基本要求是：結構簡單緊湊，換向方便，操縱省力；需要在運轉中換向時，應減少沖擊及磨損，換向時間要短，換向要平穩(wěn)以及換向的能量損失要小等。 3.7.1 換向裝置的類型3.7.1.1電動機換向 變換電動機的轉向，使主運動執(zhí)行件的運動方向改變，這種換向方式可簡化機床的機械結構、操作簡單省力且容易實現(xiàn)自動化，在可能的條件下應采用這種方式，例如上述正反兩方向都用于切削的情況，即使是正向切削、反向空程的情況，有條件也應采用。利用直流電動機驅動的龍門刨床，由電動機反向，并提高反向速度是很方便的。但是采用交流異步電動機換向，若換向頻繁，尤其當電動機功率較大時，易引起電動機過熱，故不宜采用。3.7.1.2機械換向 日前，在主傳動系統(tǒng)中主要采用圓柱齒多片磨擦離合器式換向機構，它可以在高速運轉中平穩(wěn)地換向，但結構教復雜(沿移齒輪式、牙嵌離合器及錐齒輪換向機構一般用于進給運動和輔助運動的換向)。X62W銑床由于是正反兩個方向都用于切削，當選用一個運動方向后，工作過程中不需要改變，這時正反兩個方向所需要的運動速度、變速級數(shù)及傳遞功率應該相同；另一種是正向用于切削而反向用于空程。所以X62W銑床應選用電動機換向。這樣就使結構簡單緊湊，換向方便，操縱省力；需要在運轉中換向時，可以減少沖擊及磨損，換向時間短。3.7.2 換向裝置的設計原則為了提高正向傳動的效率，減少其功率損失，換向機構的中間齒輪放在反向傳動中。換向時先使運動減速或制動，再接通另一方向的運動，可減少換向的能量損失，已為大多數(shù)機床所采用。換向機構的安放位置，若裝于傳動鏈前面的傳動軸時，因轉速一般較高，其傳遞扭矩可以減小，故結構緊湊，但傳動鏈中的換向件較多，故折算到換向機構傳動軸上的效果慣性矩較大換向時的能量損失較大，將直接影響機構的壽命(如離合器的磨損速度增加)、功率損耗及發(fā)熱等，有時也影響換向時間的長短。由于傳動鏈中存在間隙，換向時的沖擊也較大，因此有的機床傳動鏈較前面的薄弱傳動容易扭壞。若將換向機構放在傳動鏈的后面即接近被換向的執(zhí)行件時，可使能量損失小、換向平穩(wěn)，但因轉速一般較低，會增大換向機構的尺寸。一般對于傳動件少，慣性小的傳動鏈，換向機構宜放在前面；對于平穩(wěn)性要求較高、能量損失要小的，宜放在后面。3.7.3 典型結構主軸組件通常是由主軸、主軸軸承和安裝在主軸上的傳動件等三部分所組成。它是機床中最關鍵的一個部件，其工作性能對加工質量相生產率有著直接的影響。主軸組件的設計包括主軸軸承的選擇，軸承的布置與調整，確定主軸的結構、材料、技術要求及共潤滑、密封等。3.7.3.1 兩支承的主軸組件前端定位的上的組件，熱變形對主軸前端伸長影響小，主軸受壓區(qū)段短，軸向剛性較高。1前端定位的主軸，定位采們兩個推力球軸承，這種軸承發(fā)熱輪嚴重，成為熱源元件，并靠近的支承，故產生不利影響。螺母用來調整的支承雙列向心短圓柱滾子軸承的徑向間隙和調整推力軸承的間隙或預緊，徑向和軸向的間隙可分別調整故軸向剛度很高2主軸定位采用接觸角為60的雙向推力球軸承。它的承載能力、剛度和極限轉速都較高：通過修磨套，可以預緊或調整間隙。 軸承外徑為負公差與箱體孔間有間隙，因而不承受徑向裁荷；與雙列向心短圓柱滾子軸承配套使用，承載能力大，剛度高，極限轉速也高，適用于巾、高速的車床和銑床主軸組件。4.用法蘭壓緊前端軸承外環(huán)的凸緣實現(xiàn)軸向定位。軸承后列內環(huán)孔徑比前列內環(huán)孔徑大，以便于調整間隙。圓錐滾子做成空心的，冷卻潤滑油從滾子的中孔流過，起著散熱降溫的作用。后軸承帶有預緊彈簧，以保持軸承的一定預緊。5后端定位的主軸組件，熱變形使主軸向前端伸長，期間主軸端的軸向精度，主軸的受壓區(qū)段較長。主軸后端采用單列圓錐滾子軸承，它承受徑向力和向前的軸向力，推力球軸承承受向后的軸向力，軸向剛度很高。前端支承采用雙列向心短圓柱滾子軸承，能調整徑向間隙，徑向剛度較高。主軸后端的圓錐滾子軸承及推力球軸承承受全部軸向力。前支承用兩個圓錐滾子軸承，它是外環(huán)寬端相對配置的，以增強支承剛性，它可以軸向移辦故只承受徑向力。3.7.3.2 三支承的主軸組如果主軸前后支承間距較大，可以加第三支承以提高剛度而成為三支承主軸組件。三支承有兩種情況1以前、后支承為主，中間支承為輔的三支承主軸組件，前后均為雙列向心短圓柱滾子軸承。中間支承為級精度的單列向心圓柱滾子軸承，這種軸承的徑向游隙較大這樣，當主軸受力較小時，中間支承不起作用；當主軸受力較大致使中間支示處的撓度較大時，中間支承就參加工作。2以前、中支承為主，后支承為輔的三支承主軸組件，前、中支承是圓錐滾子軸承，承受大部分徑向力和軸向力，后支承是單列向心球軸承，它在箱體孔內軸向不需定位。3.7.3.3 傳動軸的結構傳動鈾通常都用普通級滾動軸承。高精度和精密機床的高速軸可選用精密軸承(D級或E級)。1一端固定傳動鈾一端同定，軸的另一端為自由端，只需將軸承內環(huán)固定在軸上軸受熱時可向自由期延仰，適用于較長的軸。只需將軸承內環(huán)固定在抽上即可，軸受熱變形一端固定的幾種方式有：a）用階梯孔套及法蘭盤固定， 箱體孔加工方便，但增加了一個孔套，降低了支承剛度，b）是在箱體上加工出臺階孔，用法蘭盤固定，箱體孔加工較復雜；c)用彈性擋圈及法蘭盤固定；d)軸承外環(huán)兩側均用彈性擋圈固定；e)選用外環(huán)有止動槽的軸承，用法蘭盤壓住彈性擋圈固定，結構最簡單。2兩端固定當軸的兩端支承用圓錐滾子軸承或向心推力球軸承時，則必須用兩端固定法，一般適用于較短的軸。兩端固定的軸，其中一端的結構應能調整軸承外環(huán)的軸向位置，有幾種調整的方式為：a)是用改變法蘭盤的兩個內側面或的厚度來調整軸承位置b)用改變墊片的厚度來調整軸向位置。c)用調節(jié)螺釘來調整位置，用螺釘固定。d)用改變墊圈的厚度來調整。 e)用調節(jié)螺釘推動頂盤進行調整。3.非傳動物的軸向固定非傳動軸幾種固定方法有：a)用擋片嵌裝在軸端槽內， 通過螺釘固定在箱壁上。b)用騎縫螺釘固定，需在裝配時進行鉆孔攻絲， 拆卸重裝通常要另行鉆孔攻絲。c)用緊定螺釘固定。d)用鋼球漲緊定價，在軸上鉆一橫孔，內裝兩個鋼球，用螺釘調節(jié)另一個鋼球的軸向距離使徑向的兩個鋼球緊壓在孔壁上。這種結構裝拆方便并能調整軸的軸向位置3.7.3.4 軸上的零件定位零件軸向定位的方式有許多種，根據(jù)實際情況進行選擇。1） 軸肩固定方式.簡單可靠，常用于齒輪，軸承的軸向定位。2） 套筒固定方式.定位可靠，結構簡單不削弱軸向強度和剛度，但是零件數(shù)增加用于零件距離不大的軸段。3） 螺母定位方式.定位可靠，但零件數(shù)增加，采用細牙螺紋，常用雙螺母或單螺母和止動墊圈，零件間的距離較大，軸上允許車螺紋的軸段。4） 彈性擋圈定位方式.結構工藝性較好，但應力集中較大削弱了軸的疲勞強度，于軸向力較小，或只用與防止軸向移動的場合，常用于固定滾動軸承和滑動齒輪的限位。5） 軸端擋圈定位方式。定位可靠拆卸方便，能比彈性擋圈承受更大的軸向力，只用于軸端定位。6） 圓錐面定位方式。定位精度高拆裝方便，但是加工較困難。常與擋圈螺母，和螺釘一起使用，根據(jù)力大小，可用鍵或不用鍵用于軸端。7） 緊定螺釘定位方式.結構簡單，可兼做周向固定，用于作用力小的零件，可用鋼絲圈防松。8） 鎖緊擋圈定位方式.軸的加工簡單，但不宜受較大的軸向力，引擋圈對中有偏心不宜用在高速，高精的傳動。9） 圓錐銷固定方式.軸向結構簡單，可兼做周向固定，但是銷孔削弱軸的強度，不宜用于受較大的軸向力和扭矩。裝配時，需鉆，鉸，通常用于直徑不大的零件。10） 兩個半圈環(huán)固定方式.結構簡單，定位可靠，裝配方便。利用2個半圓環(huán)做軸向固定，可減少相鄰軸徑差。11） 用彈簧及鑲珠定位方式。結構簡單，常用于滑移齒輪的軸向定位。3.7.3.5 機床常用滾動軸承類型及工作特性1）雙列向心滾子軸承。能同時承受徑向力和軸向力。承載力小。允許極限轉速但不能調整間隙，一般用于后支承或中間輔助支承。2）單列向心滾子軸承。只承受徑向力，承載能力較大，允許極限轉速高，裝配方便，但不能調整間隙，多用在不需軸向定位的后支承和中間支承。3）向心推力球軸承。能同時承受徑向力和軸向力，承載能力較小，允許極限轉速高，通常成對使用，通過內外圈的相對軸向移動來調整徑向和軸向間隙，較為廣泛用于輕載高速的主軸組件中。4）單列圓錐滾子軸承能同時承受徑向力和軸向力，承載能力較大，但不宜單獨使用作承受純軸向載荷，允許的極限轉速較底，可調整徑向和軸向的間隙，一般用于中等轉速的主軸組件中。5）圓錐孔雙列向心短圓柱滾子軸承。只能承受徑向力。承受能力較大。剛度好。旋轉精度高通過軸向移動內圈位置得以調整間隙。允許極限轉速高，軸承徑向尺寸小，使用壽命長，廣泛用于各類機床的主軸組件中。6）單向推力軸承只能承受軸向載荷，且載荷作用線必須與軸承線重合，不允許與角偏移。3.7.3.5選擇滾動軸承的原則(1)在無特殊要求的情況下，可按軸承承受的載荷的方向大小性質選擇軸承類型。如果承受純徑向載荷，可選用向心軸承；如果承受純軸向載荷且轉速不高時，可選用推力球軸承，宜選用向心推力球軸承或向心球軸承(徑向載荷不大時)。如果同時承受較大的徑向載荷r和較大的軸向載荷r時可選用向心推力軸承(轉速高時選6000型，轉速低時近7000型）。對于的情況，可選們6000型，對于的情況，可選用推力軸承和內心軸承的組合，使之分別承受軸向和徑向載荷。(2)在相同外形尺寸下，滾子軸承一般比球軸承輕載能力大。但今軸承內徑d20mm時，這種優(yōu)點不顯著，出于球軸承價格低于滾子軸承，這時應選擇球軸承。（3)尺寸、精度相同時，球軸承的極限轉速比滾子軸承高。(4)如果載荷有沖擊、振動時，宜選用滾子軸承。(5)當支承剛度要求較大時，可選用向心推力軸承，成對使用，并用預緊的方法提高剛度。(6)圓柱滾子軸承用于剛度大，且能嚴格保證同心度的場合，一般只用來承徑向載荷。當需要承受一定量軸向載荷時，應選擇內外圈都有擋邊的類型，但允許軸向載荷a)o3r，(徑向載荷)，否則將對軸承的壽命有較大的影響。(7)需要調整軸承徑向游隙時，選擇帶內錐孔的軸承；(8)支點跨距大，軸的彎曲變形大或多支點軸宜選樣調心型軸承。調心軸承不宜與其他類型軸承混合使用，以免失去調心作用。(9)當需要減小徑向尺寸小時，可選擇輕、特輕、超輕系列軸承，或滾針軸承。需要減小軸向尺寸冰可選擇窄系列軸承。()精度愈高，軸承價格愈高，對與之相配合零件的制造精度要求也愈高。應該指出的是，并不限于一個支點只選一個軸承，也可采用不同類型或同一類型的幾個軸承組合、這樣就可以同時有幾種方案都能滿足工作要求，此時，應該結合實際情況，經過分析對比從中選出一種既能滿足工作要求，又經濟合理的方案。第四章 主傳動的零件設計對傳動件的主要尺寸（傳動軸的直徑，齒輪模數(shù)）進行估算。便于繪制裝配草圖，在完成裝配圖后，零件的結構尺寸和受力情況都已確定，再對主要零件進行較精確的驗算。4.1 主要零件的驗算校核齒輪傳動在機床中的作用: 機床中齒輪用以構成機床各機件間的運動聯(lián)系，改變機床各部分運動速度的大小及方向，以及改變所傳遞的力和扭矩，齒輪在機床傳動中應用是最廣的機件。尤其對于要求各傳動機件之間的運動關系嚴格保持一定時，還必須應用齒輪傳動才能獲得。機床中軸的作用是傳遞運動和扭矩并同時變其數(shù)值。根據(jù)軸的工作性質及構造，它上面受有扭矩、壓縮或拉伸應力。大多數(shù)軸只回轉運動，例如變速箱和進給箱中的軸；也有一些軸或主軸，除作回轉運動外，也作緩慢的前進運動(例如鉆床、鏜床的主軸)，或快速往返運動(如研磨機床、齒輪插床的主軸等)。機床的軸和主軸不僅要有足夠的強度，還應有足夠的剛度：變速箱中的軸如發(fā)生過度的彎曲，將要影響裝在軸上的齒輪的嚙合正確性與平穩(wěn)性，同時使滑動軸承上的壓力集中到一揣，而加速軸承與軸頸的磨耗或使?jié)L動軸承形成過載，也使滑動齒輪軸向移動因難。運動準確：達個要求一股是對主軸的回轉運動而言。因為主軸的跳動將直接引起工件幾何精度的誤差。另一些情況中軸的軸向運動強度也很重要，如銑短螺紋機床的主軸及傳動絲桿等；軸工作表面的耐磨性：指在滑動軸承中運動的軸頸、在側承中旋轉并作直線運動的主軸表面(如鉆床、鏜床和齒輪插床等)、以及有滑動齒輪軸的表面等。軸的表面特別是軸頸磨損過快將影響軸的回轉精度；抗振性： 軸和主軸在工作中發(fā)生振動將影響工件的表面質量及刀具和機床的壽命4.1.1 齒輪的校核計算變速箱中的齒輪不必都作強度驗算?？稍谙嗤?shù)和材料的齒輪中，選取一個承受載荷最大并且齒數(shù)最小的齒輪，驗算它的接觸和彎曲疲勞強度。一般說來，對高速傳動齒輪以驗算接觸強度為主，對低速傳動齒輪主要考慮其彎曲強度，對硬齒面軟齒芯的滲碳淬火齒輪，必須驗算其彎曲疲勞強度。齒輪材料都選用40Cr，調質處理，硬度241HB286HB，平均取為260HB，承受荷最大和齒數(shù)最小的齒輪為軸=19的齒輪與它相連的齒輪為軸=71，傳動比i=3.5，傳動功率P=7.5KW，計算轉速=395r/min。預期使用壽命10年，每年300個工作日。4.1.1.1 齒面接觸疲勞強度（1）初步計算轉矩 mm齒寬系數(shù) 由表12.13 取=1.0 =1.0接觸疲勞極限 由圖12.17c 初步計算的許用 接觸應力 0.9=0.9710 =639MP值 由表12.16，取=90 齒輪直徑d d=90 mm d=90 mm齒寬b b=90 mm（2）校核計算圓周速度 =1.86 m/s精度等級 由表12.6 選8級精度齒數(shù)和模數(shù) =4.7 由表12.3 取 使用系數(shù) 由表12.9 =1.25動載系數(shù) 由圖12.9 =1齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10 求 100N/m （式12.6） （式12.10） 由此得 齒向載荷分布系數(shù) 由表12.11 = 載荷系數(shù) 彈性系數(shù) 由表12.12 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由圖12.16 接觸最小安全系數(shù) 由表12.14 總工作時間