精密超聲銑床的設(shè)計—總體方案及超聲主軸箱設(shè)計

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But, for these materials, such as high strength, high hardness and high brittle advanced ceramic materials, using the traditional mechanical processing way, processing difficult and can meet the requirements of processing. Ultrasonic machining technology is a kind of ultrasonic vibration used in precision or ultra-precision processing technology, especially in superhard materials, composite materials processing hard showed superiority, with low cutting force, low temperature and low cutting the surface roughness, be processing components have good wear resistance and corrosion resistance. So precision ultrasound milling machine will create quality more excellent products.This paper analyzes the design of ultrasonic precision milling machine development present situation and research the significance and the ultrasonic precision milling machine ultrasonic precision milling machine dimensions of the institutions influence on the performance of the milling machine. Design content mainly includes the overall scheme and the ultrasonic spindle box design, the box design, hydraulic system and ultrasonic part of the design.Key words: precision milling machine Ultrasound device目錄1 緒論51.1 機床制造業(yè)的發(fā)展51.1.1 金屬切削機床及其在國民經(jīng)濟中的地位51.1.2 世界機床業(yè)的發(fā)展態(tài)勢51.2 超聲波相關(guān)技術(shù)概述71.2.1 超聲加工的提出及其分類71.2.2 超聲加工的發(fā)展91.2.3 旋轉(zhuǎn)超聲加工的特點及優(yōu)勢121.2.4 旋轉(zhuǎn)超聲加工的應(yīng)用141.3 超聲波加工機床的發(fā)展171.4 設(shè)計的目的及任務(wù)192 總體方案設(shè)計202.1 總體方案概述202.2 總體布局212.3 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計232.4 主要參數(shù)確定242.5 主軸箱設(shè)計方案263 擬定主傳動系統(tǒng)及運動設(shè)計計算283.1 標準公比及模數(shù)的選擇283.2.擬定主傳動選擇283.3 轉(zhuǎn)速圖確定303.3.1 選定電動機303.3.2 分配總降速傳動比303.3.3 確定傳動軸的軸數(shù)303.3.4 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇313.3.5 畫轉(zhuǎn)速圖313.4 計算轉(zhuǎn)速的確定333.5 主傳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計343.5.1 變速機構(gòu)選擇343.5.2 齒輪的布置與排列353.6 V帶傳動的計算373.7 齒數(shù)的確定403.7.1確定齒輪齒數(shù)的原則和要求403.7.2 齒輪齒數(shù)的確定413.7.3 齒輪齒數(shù)檢驗423.7.4齒輪具體值確定433.8 各軸直徑的估算443.9傳動件校檢473.9.1齒輪的校檢473.9.2傳動軸的校檢493.9.3軸承疲勞強度校核523.10主軸箱的箱體533.11 潤滑與密封55結(jié)束語56致 謝58參考文獻591 緒論1.1 機床制造業(yè)的發(fā)展1.1.1 金屬切削機床及其在國民經(jīng)濟中的地位金屬切削機床(Metal cutting machine tools) 是用切削的方法將金屬毛坯加工成機器零件的機器。它是用來制造機器的機器,所以又稱為“工業(yè)母機”或“工具機”(machinetools) ,習(xí)慣上簡稱為機床。金屬切削機床是用來加工機器零件的主要設(shè)備,約占機器總制造量的40 %60 %。機械制造工業(yè)肩負著為國民經(jīng)濟各部門提供現(xiàn)代化技術(shù)設(shè)備的任務(wù),是國民經(jīng)濟各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ),而機床工業(yè)則是機械制造工業(yè)的基礎(chǔ),一個國家機床工業(yè)的技術(shù)水平在很大程度上標志著這個國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和科學(xué)技術(shù)水平。所以,金屬切削機床在國民經(jīng)濟現(xiàn)代化建設(shè)中起著重要的作用。1.1.2 世界機床業(yè)的發(fā)展態(tài)勢全球機床市場在1994 年跌至谷底后,便一路上揚。據(jù)美國Gardner Publication 公司最新統(tǒng)計資料顯示,到目前為止,全球機床產(chǎn)值已達到50 億美元左右,從世界機床值的統(tǒng)計來看,機床生產(chǎn)十分集中,僅日本與德國就占世界總產(chǎn)值的43. 1 %左右。目前世界機床業(yè)中,日本為第一生產(chǎn)國,占總額的22 % , 其它依次為德國21 % , 美國13 % , 意大利11 % ,瑞士6 % ,中國臺灣7 % ,中國3 % ,西班牙2. 8 % ,英國2. 7 % ,各國機床制造業(yè)的特點如下:（1）日本日本大量制造的是通用型機種,比較受各國中小型公司的歡迎。其切削機床與成型機床比例為85 :15 ,日本機床業(yè)的特點是具有高生產(chǎn)力、高彈性且利潤較高的精簡式制造系統(tǒng),在亞洲市場占有明顯的優(yōu)勢。（2） 德國切削機床與成型機床比例為70 :30 。其機床產(chǎn)品特點是精度高、專用性強,通常能根據(jù)各行業(yè)客戶的特殊要求而特別設(shè)計制造,整個機床產(chǎn)業(yè)約350 家機床制造商,以中小型企業(yè)為主,其用戶主要集中在國內(nèi)一些傳統(tǒng)的工業(yè)結(jié)構(gòu)上,如汽車制造業(yè)、機械業(yè)、電機等行業(yè)中。（3）美國美國為世界技術(shù)進步的領(lǐng)頭羊,其機床業(yè)的發(fā)展方向也是世界機床業(yè)今后的發(fā)展趨勢。目前,由電腦控制,高精度且具有優(yōu)異切割性能的激光加工機床的需求不斷上升,已成為美國機床市場的后起之秀,美國機床產(chǎn)品的需求主要來自對精度要求極高的航空及其高科技產(chǎn)業(yè),其切削機床與成型機床的比71 :29 。（4） 中國中國目前批量生產(chǎn)的產(chǎn)品均為由傳統(tǒng)的電器、液壓控制的通用機床,大部分還是在20 世紀七、八十年代開發(fā)的,特點是性能良好,基本機械機構(gòu)合理,但控制和驅(qū)動方式落后,仍然屬于中、低檔產(chǎn)品,機床加工精度能滿足各類零件的精加工要求。今后通用機床的發(fā)展方向應(yīng)是抓住“入世”機遇,降低生產(chǎn)成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量,積極主動地參與質(zhì)量體系國際認證,努力提高產(chǎn)品競爭力。而目前國內(nèi)機床行業(yè)的數(shù)控機床主要有仿制產(chǎn)品和技術(shù)引進產(chǎn)品兩大類,仿制產(chǎn)品一般是結(jié)構(gòu)原理與國外機床相同,只是在局部功能與外形尺寸上有一些較大的變動。而技術(shù)引進產(chǎn)品則多數(shù)采用了國外進口的數(shù)控系統(tǒng),測量儀器及軸承、滾珠、絲杠等配套件,如上海機床行業(yè)曾投資近4 億元人民幣進行大規(guī)模技術(shù)改進,引進了加工中心制造技術(shù)(德國Norte) ,數(shù)控磨床制造技術(shù)(美國Landis) 等。該類機床目前正處于消化吸收階段,生產(chǎn)規(guī)模尚未達到經(jīng)濟批量,所以中國的機床產(chǎn)業(yè)今后的努力方向應(yīng)為加快技術(shù)創(chuàng)新,優(yōu)化組織結(jié)構(gòu),調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),提高產(chǎn)品技術(shù)檔次和質(zhì)量,努力開發(fā)高技術(shù)含量和高附加值的機床產(chǎn)品。1.2 超聲波相關(guān)技術(shù)概述1.2.1 超聲加工的提出及其分類隨著生產(chǎn)發(fā)展和科學(xué)實驗的需要，很多工業(yè)部門，尤其是宇航、國防工業(yè)部門要求產(chǎn)品向高精度、高速度、高溫、高壓、大功率、小型化等方向發(fā)展，所用的材料愈來愈難加工，如硬質(zhì)合金、鈦合金、耐熱鋼、不銹鋼、淬硬鋼、金剛石、寶石、石英以及鎢、硅等各種高硬度、高強度、高韌性、高脆性的金屬及非金屬材料的加工；工件形狀愈來愈復(fù)雜，精度、表面租糙度和某些特殊要求也愈來愈高。傳統(tǒng)的切削加工的本質(zhì)和特點：一是刀具材料比工件更硬；二是靠機械能把工件材料切除。但當(dāng)工件材料愈來愈硬，零件結(jié)構(gòu)愈來愈復(fù)雜的情況下，原來行之有效的方法轉(zhuǎn)變成限制生產(chǎn)率和影響加工質(zhì)量的不利因素。于是人們開始探索、發(fā)掘用軟的工具加工較硬的工件材料，不僅用機械能而且還采用電、化學(xué)、光、聲等能量來進行加工的特種加工方式，超聲加工技術(shù)就是在此背景下發(fā)展起來的。采用超聲加工，可以對上述難加工進行經(jīng)濟加工，如圖1-1 所示。實踐證明超聲加工在硬脆性材料加工方面是僅次于磨削加工的一種高效加工方法。超聲技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用開始于上個世紀10到20年代，以經(jīng)典聲學(xué)理論為基礎(chǔ)，同時結(jié)合電子技術(shù)、計量技術(shù)、機械振動、相關(guān)技術(shù)和材料學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的成就發(fā)展起來的一門綜合技術(shù)。超聲技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域可劃分為功率超聲和檢測超聲兩大領(lǐng)域。其中，功率超聲是利用超聲超聲加工超聲磨料加工超聲復(fù)合加工游離磨料超聲加工固結(jié)磨料超聲加工超聲孔加工套料超聲研磨拋光超聲成型加工超聲電化學(xué)超聲去毛刺超聲砂帶拋光超聲放電研磨超聲磨削、銑削旋轉(zhuǎn)超聲加工（超聲磨、銑、鉆等）超聲電化學(xué)超聲振動切削超聲塑性加工超聲放電加工（磨、銑等）圖1-1 超聲加工分類振動形成的能量使物質(zhì)的一些物理、化學(xué)和生物特性或狀態(tài)發(fā)生改變，或者使這種狀態(tài)改變加快的一門技術(shù)。超聲技術(shù)在機械加工方面的應(yīng)用按其加工工藝特征，大致分為兩類，如圖1-1所示。一類是帶磨料的超聲磨料加工（包括游離磨料和固結(jié)磨料），另一類是采用切削工具（如車刀、沖頭、壓頭、鉆頭、砂輪、銑刀）與其它加工方法相結(jié)合形成的超聲復(fù)合加工，其分類繁多。旋轉(zhuǎn)超聲加工包括超聲磨削、超聲銑削、超聲鉆孔、超聲套料、超聲螺紋加工等。本次設(shè)計的超聲銑床屬于后者（超聲復(fù)合加工）中的旋轉(zhuǎn)超聲加工。1.2.2 超聲加工的發(fā)展1927 年，美國物理學(xué)家伍德和盧米斯最早作了超聲加工試驗，利用超聲振動對玻璃板進行雕刻和快速鉆孔。但當(dāng)時并未應(yīng)用在工業(yè)上，直到在大約1940 年在工業(yè)文獻上第一次出現(xiàn)了有用的超聲加工（USM）工藝技術(shù)描述。從那時以來，超聲機械加工一直吸引了大量的注意，并且逐漸步入相當(dāng)廣泛的工業(yè)領(lǐng)域。1951 年，美國的科恩制成第一臺實用的超聲加工機。在1953-1954 年，第一個超聲機械工具已經(jīng)建立起來，它多數(shù)是基于鉆和銑的機器。在大約1960 年左右，已經(jīng)看到了各種用途、各種類型和加工尺寸的超聲機械加工工具，并且某些型號已經(jīng)開始進入正常生產(chǎn)USM 提供了比常規(guī)機械加工技術(shù)更多的優(yōu)點。導(dǎo)電和非導(dǎo)電材料都可以加工，并且復(fù)雜的三維輪廓也可以象簡單形狀那樣快速加工。此外，加工過程不會產(chǎn)生有害的熱區(qū)域，或不會在工件表面帶來化學(xué)/電氣變化，在工件表面上所產(chǎn)生的有壓縮力的殘余應(yīng)力可以增加被加工零件的高周期性疲勞強度。然而，在USM中，必須供給泥漿并且要將泥漿從工具和工件之間的間隙中清除。因此，材料的去除速率相當(dāng)慢，甚至于在切削深度增加時停止工作。在磨粒及切屑混合液返回表面時，也可能磨損已加工孔壁的邊墻，這就限制了精度，尤其是小孔加工。此外，磨料泥漿還要磨蝕工具本身，它將引起工具端面及徑向的大量磨損，進而，很難保證加工精度。繼而，1964年，英國人P. Legge 提出使用燒結(jié)或電鍍金剛石工具的超聲旋轉(zhuǎn)加工的方法，克服了一般超聲加工深孔時，加工速度低和精度差的缺點。在第一臺旋轉(zhuǎn)超聲機械加工裝置中，沒有采用磨粒液泥漿，而是用一個充滿了金剛石的振動工具來加工旋轉(zhuǎn)工件。然而，由于工件是被夾在一個旋轉(zhuǎn)的4爪卡盤上，只能加工圓孔。后來出現(xiàn)了一種旋轉(zhuǎn)超聲換能器的機器。旋轉(zhuǎn)換能器使它可能精確地加工工件達到公差允許范圍。結(jié)合不同形狀工具的使用，其工作范圍可以擴大到端部研磨，T形開槽，楔形切割，螺紋和內(nèi)、外圓研磨等。到目前為止，英、美、蘇、法、日、中等國家己對超聲旋轉(zhuǎn)加工方法作了一些研究，包括設(shè)備研制和工藝研究。英國Kerry超聲公司研制生產(chǎn)“Sonicmill”落地式超聲旋轉(zhuǎn)加工機。前蘇聯(lián)莫斯科航空工藝研究所在20世紀60年代就生產(chǎn)出帶磨料的超聲波鉆孔機床。法國Extrude Hone 公司生產(chǎn)銷售SoneX 型旋轉(zhuǎn)超聲加工機。瑞士Erosonic AG公司生產(chǎn)銷售Erosonic US400/US800 型旋轉(zhuǎn)超聲加工機。日本超聲波工業(yè)公司開發(fā)了體積小、重量輕、剛度大、可安裝在金屬切削機床的USSP系列超聲波主軸系統(tǒng)。日本超音波工業(yè)株式會社于1994年研制新型UMT-7 三座標數(shù)控超聲旋轉(zhuǎn)加工機，機床功率450W，工作頻率20KHz，可在玻璃上加工孔徑1.6mm、深150mm 的深小孔，其圓度可達0.005mm，圓柱度為0.02mm。日本還研制成一種新型“縱-彎”型振動系統(tǒng)，并已在手持式超聲復(fù)合振動研磨機上成功應(yīng)用。該系統(tǒng)壓電換能器采用半圓形壓電陶瓷片產(chǎn)生來“縱-彎”型復(fù)合振動。日本金澤工業(yè)學(xué)院的研究人員研制了加工硬脆材料的超聲低頻振動組合鉆孔系統(tǒng)。將金剛石中心鉆的超聲振動與工件的低頻振動相結(jié)合，制造了一臺組合振動鉆孔設(shè)備，該設(shè)備能檢測鉆孔力的變化以及鉆孔精度和孔的表面質(zhì)量，并用該組合設(shè)備在不同的振動條件下進行了一系列實驗。實驗結(jié)果表明，將金剛石中心鉆的超聲振動與工件的低頻振動相結(jié)合是加工硬脆材料的一種有效方法。在美國，利用工具旋轉(zhuǎn)同時作軸向振動進行孔加工已取得了較好的效果。美國Branson 聲能公司先后制成UMT-3 和UMT-5 兩種超聲旋轉(zhuǎn)加工機。UMT 的主軸旋轉(zhuǎn)精度0.0010002 英寸，轉(zhuǎn)速為05000 轉(zhuǎn)/分，工具的最大尺寸為38 毫米，在玻璃板上已加工出直徑1.6 毫米深達305 毫米和直徑1 毫米深300 毫米的孔。美國堪薩斯州立大學(xué)提出了一種超聲旋轉(zhuǎn)加工陶瓷材料去除率模型的計算方法，并將其應(yīng)用到氧化鋯陶瓷的加工中，確定了材料去除率和加工參數(shù)之間的關(guān)系，該研究大大推動了陶瓷材料旋轉(zhuǎn)加工技術(shù)的發(fā)展。在第八屆中國國際機床展覽會（CIMT2003）上，德國DMG 公司展出了其新產(chǎn)品DMS35 Ultrasonic 超聲振動加工機床，該機床主軸轉(zhuǎn)速300040000r/min，特別適合陶瓷、玻璃、硅等硬脆材料的加工。與傳統(tǒng)加工方式相比，生產(chǎn)效率提高5 倍，加工表面粗糙度Ra0.2m，可加工0.3mm 精密小孔，堪稱硬脆材料加工設(shè)備性能的新飛躍。國內(nèi)機電部第十一研究所范國良等人研制的用于加工YGA 激光晶體棒的T3030-3/ZV 超聲旋轉(zhuǎn)加工實驗樣機，已成功用于YAG 激光晶體棒的成行加工。該機工作頻率7-22KHz，功率400W，加工晶體棒直徑310mm，加工精度：圓度8不允許 18=3 3 2 符合 即方案有18=9 2 18=3 3 2 在2種方案中： 方案中，有三根軸，11對齒輪，軸向齒輪組過大方案中，有四根軸，8對齒輪 因此比較可選擇方案。3.3 轉(zhuǎn)速圖確定3.3.1 選定電動機 一般金屬切削機床的驅(qū)動，如無特殊性能要求，多采用Y系列封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。Y系列電動機高效、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動小、運行安全可靠。根據(jù)機床所需功率選擇Y132S2-4，其同步轉(zhuǎn)速為1440/min。3.3.2 分配總降速傳動比總降速傳動比為u=30/15000.02,nmin為主軸最低轉(zhuǎn)速，考慮是否需要增加定比傳動副，以使轉(zhuǎn)速數(shù)列符合標準或有利于減少齒輪和及徑向與軸向尺寸，并分擔(dān)總降速傳動比。然后，將總降速傳動比按“先緩后急”的遞減原則分配給串聯(lián)的各變速組中的最小傳動比。又知=1.26，則18級轉(zhuǎn)速分別為30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300、375、475、600、750、950、1180、1500.3.3.3 確定傳動軸的軸數(shù) 傳動軸數(shù)變速組數(shù)+定比傳動副數(shù)+1=43.3.4 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇在18332中。又因基本組和擴大組排列順序的不同而有不同的方案。在這些方案中，可根據(jù)下列原則選擇最佳方案。a 傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍。在降速傳動時，為防止被動齒輪的直徑過大而使徑向尺寸太大，常限制最小傳動比。在升速傳動時，為防止產(chǎn)生過大的振動和噪聲，常限制最大傳動比；斜齒齒輪傳動比較平穩(wěn)，可取。因此，變速傳動組的最大變速范圍一般為，當(dāng)采用斜齒輪傳動時可達到10。b 基本組和擴大組排列順序。原則是選擇中間傳動軸變速范圍最小的方案。因為如果各方案同號傳動軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動件的尺寸也就可以小些，這就是“前密后疏”的原則。即如果沒有別的要求，則應(yīng)盡量使擴大順序和傳動順序一致，即可實現(xiàn)前密后疏。3.3.5 畫轉(zhuǎn)速圖電動機和主軸的轉(zhuǎn)速是已定。當(dāng)選定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式后，應(yīng)合理分配各傳動組的傳動比并確定中間軸的轉(zhuǎn)速。再加上定比傳動，就可畫出轉(zhuǎn)速圖。如果中間軸的轉(zhuǎn)速能高一些，傳動件的尺寸也就可以小一些。通常，從電動機到主軸是降速傳動，為使尺寸小的傳動件多一些，所以在傳動順序上各變速組的最小傳動比應(yīng)采用所謂的“前緩后急”原則，即要求 但是，如果中間軸轉(zhuǎn)速過高，將會引起很大的振動、發(fā)熱和噪聲。通常希望齒輪的線速度不超過1215。對于中型車、鉆、銑等機床，中間軸的最高轉(zhuǎn)速不宜超過電動機的轉(zhuǎn)速。對于小型機床和精密機床，由于功率較小，傳動件不會太大，這時振動、發(fā)熱和噪聲是應(yīng)該考慮的主要問題。因此要注意限制中間軸的轉(zhuǎn)速，不使其過高。 本設(shè)計所選定的結(jié)構(gòu)式共有3個變速組，變速機構(gòu)共需4軸。加上電動機軸共5軸。故轉(zhuǎn)速圖需5條豎線，主軸共18級轉(zhuǎn)速，電動機軸轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近，故需18條橫線。注明主軸的各級轉(zhuǎn)速。電動機軸轉(zhuǎn)速也應(yīng)在電動機軸上注明。中間各軸的轉(zhuǎn)速可以從電動機開始往后推，也可從主軸開始往前推。通常，以往前推比較方便。變速傳動組c的變速范圍為，可知兩個傳動副的傳動比必然是前文敘述的極限值：, 這樣就確定了軸的9種轉(zhuǎn)速只有一種可能，即為118、150、190、750r/min。同理可推定的3種轉(zhuǎn)速只有一種可能，即為300、375、475r/min. 由此可作轉(zhuǎn)速圖，如圖3-1所示。圖3-1 轉(zhuǎn)速圖 3.4 計算轉(zhuǎn)速的確定（1）主軸根據(jù)圖3-1，升降臺銑床主軸的計算轉(zhuǎn)速是第一個的三分之一范圍內(nèi)的最高一級轉(zhuǎn)速，即=95r/min.表3-1 各軸計算轉(zhuǎn)速軸序號計算轉(zhuǎn)速r/min75030011895（2）各傳動軸軸上有9級轉(zhuǎn)速，其最低轉(zhuǎn)速是118r/min、通過雙聯(lián)齒輪使主軸獲得兩級轉(zhuǎn)速:30r/min和235r/min，235r/min比主軸的計算轉(zhuǎn)速高，需傳遞全部功率，故軸的118r/min轉(zhuǎn)速也應(yīng)能傳遞全部功率，是計算轉(zhuǎn)速。以此類推，各軸的計算轉(zhuǎn)速如表3-1所示。3.5 主傳系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.5.1 變速機構(gòu)選擇本設(shè)計加工范圍廣泛，采用有級變速機構(gòu)，有級變速機構(gòu)有下列幾種：(1) 交換齒輪變速機構(gòu) 這種變速機構(gòu)的變速簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，主要用于大批量生產(chǎn)的自動或半自動機床、專用機床及組合機床等。(2)滑移齒輪變速機構(gòu) 這種變速機構(gòu)廣泛應(yīng)用于通用機床和一部分專用機床中。其優(yōu)點是變速范圍大，變速級數(shù)也較多，又節(jié)省時間，在較大的變速范圍內(nèi)可傳遞較大的功率和轉(zhuǎn)矩，不工作的齒輪不嚙合，因而空載功率損失較小等。其缺點是變速箱的構(gòu)造較復(fù)雜，不能在運轉(zhuǎn)中變速。為使滑移齒輪容易進入嚙合，多用直齒圓柱齒輪傳動，故傳動平穩(wěn)性不如斜齒輪傳動。(3)離合器變速傳動 在離合器變速機構(gòu)中應(yīng)用較多的有牙嵌式離合器、齒輪式離合器和摩擦片式離合器。當(dāng)變速機構(gòu)為斜齒或人字齒圓柱齒輪時，不便于采用滑移齒輪變速，則應(yīng)用牙嵌式或齒輪式離合器變速。摩擦片式離合器可以是機械的、電磁的或液壓的，特點是可在運轉(zhuǎn)過程中變速，接合平穩(wěn)，沖擊小，便于實現(xiàn)自動化。采用摩擦離合器變速時，為減小離合器的尺寸，應(yīng)盡可能將離合器安排在轉(zhuǎn)速較高的傳動軸上，而且要防止出現(xiàn)超速現(xiàn)象。 本次設(shè)計的超聲銑床要求變速范圍大，變速級數(shù)較多，變速也方便，因此選擇滑移齒輪變速機構(gòu)。3.5.2 齒輪的布置與排列 （1）滑移齒輪的軸向布置 變速組中的滑移齒輪一般布置在主動軸上，因轉(zhuǎn)速一般比被動軸的轉(zhuǎn)速高，可使滑移齒輪尺寸小、重量輕、操作省力。但有時由于具體結(jié)構(gòu)上的考慮，需將滑移齒輪放在被動軸上；有時為了使變速操作力。便將兩個變速組的滑移齒輪都放在同一根軸上。為了避免同一滑移齒輪變速組內(nèi)兩對齒輪同時嚙合，兩個固定齒輪的間距應(yīng)大于滑移齒輪的總寬度，即留有一定的間隙（mm）。（2）一個變速組內(nèi)齒輪軸向位置的排列 如無特殊情況，應(yīng)盡量縮小齒輪軸向排列尺寸?；讫X輪的軸向位置排列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)軸向長度較小。寬式排列(即滑移齒輪的軸向尺寸寬)，則占用的軸向尺寸較大，以致在相同的載荷條件下，軸徑需增大，軸上的小齒輪的齒數(shù)增加，相應(yīng)使齒數(shù)和徑向尺寸加大。因此，我們采用窄式排列。 （3）縮小徑向和軸向尺寸 為了減小變速箱的尺寸和增加齒輪傳動的穩(wěn)定性，既需縮短軸向尺寸，又要縮短徑向尺寸，。它們之間往往是相互聯(lián)系的，應(yīng)該根據(jù)具體情況考慮全局，恰當(dāng)?shù)亟鉀Q齒輪布置問題。軸軸軸圖3-2 主軸箱齒輪分布圖 采用公用齒輪不僅可減少齒輪的數(shù)量，而且可縮短軸向尺寸。又知軸有齒數(shù)為38的兩個齒輪，因此在軸可選用公用齒輪。軸的軸向尺寸略等于a、b、c組傳動副在軸上的軸向距，將會造成軸向尺寸過大，因此可在軸中間某位置選用軸承支撐。 綜上所述，部分軸齒輪分布如圖3-2所示。3.6 V帶傳動的計算普通V帶的選擇應(yīng)保證帶傳動不打滑的前提下能傳遞最大功率，同時要有足夠的疲勞強度，以滿足一定的使用壽命。(1) 確定計算功率設(shè)計功率 （kW）工況系數(shù)，查機床設(shè)計指導(dǎo)（任殿閣，張佩勤 主編）表2-5，取1.1； 故（2） 選擇V帶的帶型 根據(jù)，選用A型帶（3）確定帶輪的基準直徑，并驗算帶速由表8-6和8-8，小帶輪基準直徑取為150mm；帶速 ；故帶速合適大帶輪基準直徑 圓整為280mm（4）確定V帶的中心距和基準長度依據(jù)由機床總體布局確定，過小，增加帶彎曲次數(shù)；過大，易引起振動。初選中心距500mm, 帶基準長度查機床設(shè)計指導(dǎo)（任殿閣，張佩勤 主編）表2-7，取1400mm實際中心距(5) 計算小帶輪上的包角小帶輪包角（6） 計算帶的根數(shù)單根V帶的基本額定功率,查機床設(shè)計指導(dǎo)（任殿閣，張佩勤 主編）表2-8，取2.28kW；單根V帶的基本額定功率增量 彎曲影響系數(shù)，取 傳動比系數(shù)，取1.12 故；帶的根數(shù) 包角修正系數(shù)，取0.93； 帶長修正系數(shù)，取1.01；故 圓整z取3；（7）計算單根帶初拉力單根帶初拉力 q為每米長質(zhì)量，取0.10； 故159.2N 應(yīng)使帶的實際初拉力大于（8）計算壓軸力帶對軸壓力3.7 齒數(shù)的確定3.7.1確定齒輪齒數(shù)的原則和要求齒輪齒數(shù)確定的原則是使齒輪結(jié)構(gòu)緊湊，主軸轉(zhuǎn)速誤差小。具體要求如下。 （1）齒輪的齒數(shù)和不應(yīng)過大齒輪的齒數(shù)和過大會加大兩軸之間的中心距，使機床的結(jié)構(gòu)龐大。一般推薦齒數(shù)和;特殊情況下也可取得。（2）最小齒輪的齒數(shù)要盡可能小 最小齒輪的齒數(shù)盡可能小，但還需考慮以下3個問題。 最小齒輪不產(chǎn)生根切，機床變速箱中，對于標準直齒圓柱齒輪，一般取最小齒數(shù). 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行套裝，齒輪的齒槽到孔壁或鍵槽的壁厚 (m為齒輪模數(shù))，以保證有足夠的強度，避免出現(xiàn)變形、斷裂。 兩軸間最小中心距應(yīng)取得適當(dāng)，若齒數(shù)和太小，將導(dǎo)致兩軸件的的軸承及其他結(jié)構(gòu)之間的距離過近或碰撞。3.7.2 齒輪齒數(shù)的確定如參考文獻1表3.2-3，橫坐標是齒數(shù)和，縱坐標是傳動副的傳動比,由此可查出傳