畢業(yè)設(shè)計(jì)-----數(shù)控鏜主軸箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié),也是學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)是為了進(jìn)一步檢驗(yàn)學(xué)生在學(xué)校期間的學(xué)習(xí)情況，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和基礎(chǔ)理論知識(shí)的能力，獨(dú)立解決一般機(jī)械類技術(shù)問(wèn)題的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和工作作風(fēng)。經(jīng)過(guò)將近歷時(shí)一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多課堂上學(xué)不到的知識(shí)，使所學(xué)的理論知識(shí)與動(dòng)手設(shè)

2、計(jì)有機(jī)結(jié)合，提高了自己的設(shè)計(jì)能力和實(shí)踐能力。</p><p>　　本論文設(shè)計(jì)中主要是對(duì)數(shù)控機(jī)床主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)，主要以主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為重點(diǎn)。此次設(shè)計(jì)，本著力求使所設(shè)計(jì)的工件實(shí)際、實(shí)用的原則來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡量是設(shè)計(jì)內(nèi)容向?qū)嶋H靠攏，使設(shè)計(jì)更具科學(xué)性，更具合理性，其中所用的很多數(shù)據(jù)與參數(shù)均來(lái)自工廠一線的工具用書。通過(guò)系統(tǒng)的動(dòng)手設(shè)計(jì)，本人已初步掌握了數(shù)控機(jī)床主軸箱的結(jié)構(gòu)，并掌握了主軸箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3、和工作原理。</p><p>　　在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到了老師的悉心指導(dǎo)與幫助，還有很多同學(xué)對(duì)我的設(shè)計(jì)也提出了許多寶貴的意見(jiàn)。在此，對(duì)老師的指導(dǎo)以及同學(xué)的幫助一并表示衷心的感謝。</p><p>　　由于編者水平有限，且此次設(shè)計(jì)涉及面廣，內(nèi)容覆蓋面廣，時(shí)間倉(cāng)促，錯(cuò)誤和不足之處在所難免，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。</p><p>　　關(guān)鍵詞：主軸；齒輪傳動(dòng)；數(shù)控機(jī)床<

4、;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Graduation Project is an important link in University of the learning process, also is the student in the school study last important link. The test i

5、s designed to further student learning in the school situation during, students to learn the integrated use of the expertise and theoretical knowledge based on the ability of, independent solution to the technical issue

6、of the general mechanical ability to, sets up the correct design concept and the work style. After will be near the lasted semeste</p><p>　　In this paper, the design of CNC machine tools mainly for the struc

7、tural design of spindle box. When design, mainly take the headstock structural design as the key point. This design,in line with makes every effort the work piece reality which causes to design、the practical principle in

8、structs the design. In entire design process, as far as possible to the actual content is designed to move closer to, causes the design to have the scientific nature, more rationality, which used a lot of data and</p&

9、gt;<p>　　In this graduation project process, was under Mrs. Ma Chunfeng devotedly instruction and the help,also had very many schoolmates also to give many precious comments to my design. In this, one and expresse

10、s the heartfelt gratitude to the Mr./Mrs. Ma instruction as well as schoolmate's help.</p><p>　　Limited due to the editor, and this design affected area is broad,the content coverage is broad, the time i

11、s hasty,the mistake and the deficiency are unavoidable, requests earnestly teacher to criticize points out mistakes.</p><p>　　Key words：spindle；gear drive；CNC machine tools</p><p><b>　　目 錄

12、</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目 錄III</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　1 機(jī)床的性能參數(shù)

13、2</p><p><b>　　2 傳動(dòng)方案4</b></p><p>　　2.1 原動(dòng)機(jī)的選擇4</p><p>　　2.1.1 選擇原則4</p><p>　　2.1.2 選擇步驟4</p><p>　　2.2 傳動(dòng)裝置的選擇5</p><p>　　

14、2.3 主傳動(dòng)8</p><p>　　2.3.1 與普通機(jī)床相比數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)8</p><p>　　2.3.2 對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求9</p><p>　　2.3.3 主傳動(dòng)的變速方式9</p><p>　　2.3.4 主軸箱與主軸組件10</p><p>　　2.4 齒輪設(shè)計(jì)12<

15、;/p><p>　　2.4.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算12</p><p>　　2.4.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算16</p><p>　　2.5 軸的設(shè)計(jì)20</p><p>　　2.6 軸承的設(shè)計(jì)21</p><p>　　2.7 鍵的選擇與校核21</p><p>　　3

16、 電動(dòng)機(jī)的選擇23</p><p>　　3.1 類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇23</p><p>　　3.1.1 單極性步進(jìn)電機(jī)23</p><p>　　3.1.2 單極性步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)方式23</p><p>　　3.1.3 雙極性步進(jìn)電機(jī)23</p><p>　　3.1.4 雙極性步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)方式

17、24</p><p>　　3.1.5 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)方式的相似之處24</p><p>　　3.1.6 通用步進(jìn)電機(jī)24</p><p>　　3.2 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算24</p><p>　　4 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)26</p><p>　　4.1 計(jì)算總傳動(dòng)比26</p><p&g

18、t;　　4.2 各級(jí)傳動(dòng)比的分配26</p><p>　　4.3 分配各級(jí)傳動(dòng)比26</p><p>　　4.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)27</p><p>　　4.4.1 各軸轉(zhuǎn)速(r／min)27</p><p>　　4.4.2 各軸功率(kw)28</p><p>　　4.4.3 各軸

19、轉(zhuǎn)矩（N m）28</p><p>　　5 潤(rùn)滑和密封形式的選擇29</p><p><b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　在現(xiàn)代機(jī)械

20、制造領(lǐng)域中，數(shù)控機(jī)床與機(jī)床數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為最基本概念之一。數(shù)控是數(shù)字控制技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是用數(shù)字化代碼實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制技術(shù)的總稱。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床是采用數(shù)字化代碼程序控制，能完成自動(dòng)化加工的通用機(jī)床，其組成包括：CNC裝置、操作面板、可編程邏輯控制器、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和機(jī)床本體。特點(diǎn)包括：實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化；具有廣泛的適應(yīng)性；加工精度高；質(zhì)量穩(wěn)定；生產(chǎn)效率高；能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的加工；減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；改善勞

21、動(dòng)條件；有利于現(xiàn)代化生產(chǎn)和管理。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、新材料和新零件的出現(xiàn)，對(duì)加工技術(shù)和效率提出了更高的要求?，F(xiàn)代數(shù)字機(jī)床呈現(xiàn)出高精度化、高速化、高柔性化、高自動(dòng)化、智能化、復(fù)合化、高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化和具有開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)等發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　我本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是數(shù)控鏜床主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，數(shù)控機(jī)床主軸箱是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸高速旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)各軸間不同齒數(shù)的齒輪相互換

22、位嚙合，實(shí)現(xiàn)大范圍變速輸出的。不同的轉(zhuǎn)速適應(yīng)不同的機(jī)械加工要求，主軸箱的裝配要求具有很高的配合精度和穩(wěn)定性。是機(jī)床的核心部分。</p><p>　　下面就是我設(shè)計(jì)的數(shù)控鏜主軸箱結(jié)構(gòu)。限于本人的經(jīng)驗(yàn)，一定會(huì)有不足之處，望老師和同學(xué)們批評(píng)指正。</p><p>　　1 機(jī)床的性能參數(shù)</p><p><b>　　機(jī)械部分</b></p>

23、;<p>　　矩形工作臺(tái)尺寸（長(zhǎng)*寬）………………………………………………1250*1000毫米</p><p>　　任意分度數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)尺寸（長(zhǎng)*寬）…………………………………………900*900毫米</p><p>　　工作臺(tái)最大移動(dòng)距離（X軸）…………………………………………………1000毫米</p><p>　　主軸箱最大移動(dòng)距離（Y軸）……………

24、………………………………………730毫米</p><p>　　立柱最大移動(dòng)距離（Z軸）………………………………………………………750毫米</p><p>　　主軸中心線至數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面距離……………………………………………0-730毫米</p><p>　　主軸軸端到數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)中心距離……………………………………………250-1000毫米</p><

25、;p>　　主軸中心線到工作臺(tái)臺(tái)面距離……………………………………………300-1030毫米</p><p>　　主軸前端孔錐度………………………………………………………………………7：24</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速范圍…………………………………有級(jí)11.5-1600轉(zhuǎn)/分；無(wú)級(jí)0-1000轉(zhuǎn)/分</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)……………………………………

26、…………自動(dòng)27級(jí)；手動(dòng)27級(jí)或無(wú)級(jí)</p><p>　　主軸最大輸出扭矩…………………………………………………………70公斤力·米</p><p>　　X、Y、Z軸最大移動(dòng)速度…………………………………………………………5米/分</p><p>　　X、Y、Z軸工作進(jìn)給速度………………………………………………5-1250毫米/分</p>&

27、lt;p>　　數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)速度…………………………………………………………………2轉(zhuǎn)/分</p><p>　　X、Y、Z軸定位精度………………………………………………………±0.02/300毫米</p><p>　　X、Y、Z軸重復(fù)定位精度……………………………………………………±0.005毫米</p><p>　　數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)分度精度…………

28、………………………………………………±10＂（B軸）</p><p>　　工作臺(tái)重復(fù)定位轉(zhuǎn)位精度……………………………………………………±5＂（B軸）</p><p>　　刀庫(kù)容量………………………………………………………………………………60把</p><p>　　送刀方式………………………………………………………………………………任意<

29、/p><p>　　刀具尺寸（最大）…………………………………………長(zhǎng)400毫米；直徑φ125毫米</p><p>　　刀具重量…………………………………………………………………………約12公斤</p><p>　　主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)（直流電機(jī)）………………………………………………………7.5千瓦</p><p>　　機(jī)床高度……………………………………

30、…………………………………約3200毫米</p><p>　　機(jī)床占地尺寸（長(zhǎng)*寬，包括各部分）………………………………約6850*6250毫米</p><p>　　機(jī)床重量……………………………………………………………………………約15噸</p><p><b>　　數(shù)控部分</b></p><p>　　可控制軸數(shù)……

31、……………………………………………………………4軸（同時(shí)1軸）</p><p>　　運(yùn)動(dòng)控制方式…………………………………………………………………………開(kāi)環(huán)</p><p>　　軌跡控制方式…………………………………………………………………點(diǎn)位-直線</p><p>　　位置值數(shù)字顯示（X、Y、Z、B軸）……………………………………………絕對(duì)值</p>

32、<p>　　脈沖當(dāng)量：X、Y、Z軸……………………………………………………0.01毫米/脈沖</p><p>　　B軸…………………………………………………………………5秒/脈沖</p><p>　　運(yùn)動(dòng)指令方式………………………………………………………………………增量值</p><p>　　紙帶代碼………………………………………………………………………

33、EIA或ISO</p><p>　　紙帶形式……………………………………………………可變程序段文字地址碼形式</p><p>　　紙帶閱讀機(jī)………………………………………………………………光電式有卷帶盤</p><p>　　輔助機(jī)能……………………………………………………………S、T、F、M、G機(jī)能</p><p>　　刀具長(zhǎng)度和直徑補(bǔ)償……

34、…………………………………10組；最大補(bǔ)償量±9.99毫米</p><p><b>　　2 傳動(dòng)方案</b></p><p>　　2.1 原動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　2.1.1 選擇原則</p><p>　　在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，主要根據(jù)以下原則選擇原動(dòng)機(jī)。</p><p>

35、;　　1、 應(yīng)滿足工作環(huán)境對(duì)原動(dòng)機(jī)的要求。如能源供應(yīng)，降低噪聲和環(huán)境保護(hù)等要求。</p><p>　　2、 原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作制度應(yīng)與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載特性（包括功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等）相匹配，以保證機(jī)械系統(tǒng)有穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。</p><p>　　3、 原動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足工作機(jī)的啟動(dòng)，制動(dòng)、過(guò)載能力和發(fā)熱的要求。</p><p>　　4、 應(yīng)滿足機(jī)械系統(tǒng)整體布置的需要。<

36、;/p><p>　　5、 在滿足工作機(jī)要求的前提下，原動(dòng)機(jī)應(yīng)具有較高的性能價(jià)格比，運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（原始購(gòu)置費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用）合理。</p><p>　　2.1.2 選擇步驟</p><p>　　1、 確定機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載特性  機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載由工作負(fù)載和非工作負(fù)載組成。工作負(fù)載可根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的功能由執(zhí)行機(jī)構(gòu)或構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)和受力求得；非工作負(fù)載指機(jī)械

37、系統(tǒng)所有額外消耗，如機(jī)械內(nèi)部的摩擦消耗，可用效率加以考慮；輔助裝置的消耗，如潤(rùn)滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)的消耗等。2、 確定工作機(jī)的工作制度  工作機(jī)的工作制度是指工作負(fù)載隨執(zhí)行系統(tǒng)的工藝要求而變化的規(guī)律，包括長(zhǎng)期工作制、短期工作制和斷續(xù)工作制三大類，常用載荷—時(shí)間曲線表示。有恒載和變載、斷續(xù)和連續(xù)運(yùn)行、長(zhǎng)期和短期運(yùn)行等形式。由此來(lái)選擇相應(yīng)工作制度的原動(dòng)機(jī)。原動(dòng)機(jī)實(shí)際工作制度和工作機(jī)是相同的，但在各種不同的工作制度下，原動(dòng)機(jī)的允許功率

38、是完全不同的，如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)內(nèi)燃機(jī)的標(biāo)稱功率分為四級(jí)，分別為15分鐘功率、1小時(shí)功率、12小時(shí)功率和長(zhǎng)期運(yùn)行功率，其中15分鐘輸出功率最大。3、 選擇原動(dòng)機(jī)的類型  影響原動(dòng)機(jī)類型選擇的因素較多，首先應(yīng)考慮能源供應(yīng)及環(huán)境要求，選擇確定原動(dòng)機(jī)的種類，再根據(jù)驅(qū)動(dòng)效率、運(yùn)動(dòng)精度、負(fù)載大小、過(guò)載能力、調(diào)速要求、外形尺寸等因素，綜合考慮工作機(jī)的工況和原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，具體分析，以選得合適的類型?！　⌒枰赋龅氖?，電動(dòng)機(jī)有較高的</p

39、><p>　　式中，Pg為工作機(jī)所需功率；Pf為各輔助系統(tǒng)所需的功率；ηi為從工作機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)到原動(dòng)機(jī)的效率；ηj為從各輔助裝置經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)到原動(dòng)機(jī)的效率；k為考慮過(guò)載或功耗波動(dòng)的余量因數(shù)，一般取1.1～1.3。　　需要指出的是，所確定的功率Pd是工作機(jī)的工作制度與原動(dòng)機(jī)工作制度相同前提下所需的原動(dòng)機(jī)額定功率。</p><p>　　2.2 傳動(dòng)裝置的選擇</p><p&g

40、t;　　1、與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)相互匹配 　　三者應(yīng)在機(jī)械傳動(dòng)特性上相互協(xié)調(diào)，使機(jī)器在最佳狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。2、滿足功率和速度的范圍要求3、考慮傳動(dòng)比的準(zhǔn)確性及合理范圍4、考慮結(jié)構(gòu)布置和外廓尺寸的要求5、考慮質(zhì)量　　很多機(jī)器對(duì)自重都有較為嚴(yán)格的限制，如航空機(jī)械、機(jī)動(dòng)車輛、海上鉆 井平臺(tái)機(jī)械等。此時(shí)，傳動(dòng)裝置的質(zhì)量常以質(zhì)量功率比（kg/kW）表示。&

41、lt;/p><p>　　6、 經(jīng)濟(jì)性因素　　傳動(dòng)裝置的費(fèi)用包括初始費(fèi)用（即制造和安裝費(fèi)用）、運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用。初始費(fèi)用主要決定于價(jià)格，它是選擇傳動(dòng)類型時(shí)必須要考慮的經(jīng)濟(jì)因素。運(yùn)行費(fèi)用則與傳動(dòng)效率密切相關(guān)，特別是大功率以及需要長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動(dòng)，由于對(duì)能源消耗產(chǎn)生的運(yùn)行費(fèi)用影響較大，應(yīng)優(yōu)先選用效率較高的傳動(dòng)?！　≡谶x擇傳動(dòng)類型時(shí)，同時(shí)滿足以上各原則往往比較困難，有時(shí)甚至相互矛盾和制約，因此在選擇傳動(dòng)類型時(shí)，應(yīng)對(duì)機(jī)

42、器的各項(xiàng)要求綜合考慮，以選擇較合理傳動(dòng)型式。</p><p>　　將總傳動(dòng)比合理分配給每級(jí)傳動(dòng)，不僅對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局和外廓尺寸，而且對(duì)傳動(dòng)的性能、傳動(dòng)件的質(zhì)量和壽命以及潤(rùn)滑等都有著重要的影響。分配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1) 各種傳動(dòng)的傳動(dòng)比，均有其合理應(yīng)用的范圍，通常不應(yīng)超過(guò)。(2) 分配傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)注意使各傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱，避免發(fā)生相互干涉。如設(shè)計(jì)二級(jí)齒輪減速傳動(dòng)時(shí)，若傳動(dòng)比分配不當(dāng)，可能會(huì)

43、導(dǎo)致中間軸大齒輪與低速軸發(fā)生干涉，如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 齒輪與軸的干涉</p><p>　　在圖2.2中，圖a為i＝10的一級(jí)齒輪減速器，由于傳動(dòng)比較大，兩輪尺寸不協(xié)調(diào)，外廓尺寸也較大。若改為二級(jí)傳動(dòng)，如圖b所示，尺寸和質(zhì)量都較小。因此當(dāng)一級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比過(guò)大時(shí)，宜采用兩級(jí)或多級(jí)傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比i>8～10時(shí)，通常采用兩級(jí)傳動(dòng)；i>40時(shí)，常設(shè)計(jì)成

44、兩級(jí)以上的傳動(dòng)。</p><p>　　圖2.2 傳動(dòng)比分配對(duì)外廓尺寸的影響</p><p>　　(3) 對(duì)于多級(jí)減速傳動(dòng)，可按照“前小后大”（即由高速級(jí)向低速級(jí)逐漸增大）的原則分配傳動(dòng)比，且相鄰兩級(jí)差值不要過(guò)大。這種分配方法可使各級(jí)中間軸獲得較高轉(zhuǎn)速和較小的轉(zhuǎn)矩，因此軸及軸上零件的尺寸和質(zhì)量下降，結(jié)構(gòu)較為緊湊。增速傳動(dòng)也可按這一原則分配。(4) 在多級(jí)齒輪減速傳動(dòng)中，傳動(dòng)比的分配將直接影

45、響傳動(dòng)的多項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。例如：　　傳動(dòng)的外廓尺寸和質(zhì)量很大程度上取決于低速級(jí)大齒輪的尺寸，低速級(jí)傳動(dòng)比小些，有利于減小外廓尺寸和質(zhì)量。　　閉式傳動(dòng)中，齒輪多采用濺油潤(rùn)滑，為避免各級(jí)大齒輪直徑相差懸殊時(shí)，因大直徑齒輪浸油深度過(guò)大導(dǎo)致攪油損失增加過(guò)多，常希望各級(jí)大齒輪直徑相近。故適當(dāng)加大高速級(jí)傳動(dòng)比，有利于減少各級(jí)大齒輪的直徑差。　　此外，為使各級(jí)傳動(dòng)壽命接近，應(yīng)按等強(qiáng)度的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常高速級(jí)傳動(dòng)比略大于低速級(jí)時(shí)，容易接近等強(qiáng)度

46、?！　∮梢陨戏治隹芍咚偌?jí)采用較大的傳動(dòng)比，對(duì)減小傳動(dòng)的外廓尺寸、減輕質(zhì)量、改善潤(rùn)滑條件、實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)等方面都是有利的?！　≌归_(kāi)式或分流式二級(jí)圓柱齒輪減速器，其高速級(jí)傳動(dòng)比i1和低速級(jí)傳動(dòng)比i2的關(guān)系通常取</p><p>　　i1 = (1.2～1.3) i2</p><p>　　分配圓錐－圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比時(shí)，通常取錐齒輪傳動(dòng)比i1≈0.25i（i為總傳動(dòng)比），一般i1≤3

47、.55。（5）某些傳動(dòng)系統(tǒng)常要求有較高的傳動(dòng)精度，故分配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)盡可能減小系統(tǒng)的傳動(dòng)比誤差。以齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)串聯(lián)使用為例，設(shè)齒輪傳動(dòng)比為ig，傳動(dòng)比誤差為△θg，蝸桿傳動(dòng)比為iω，其誤差為△θω，兩種方案如表中蝸桿—齒輪減速器的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖所示。</p><p>　　由以上分析可知，在多級(jí)減速傳動(dòng)中，前面任何一級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比誤差都將依次向后傳遞，直至最后一級(jí)。因此最后一級(jí)傳動(dòng)比越大，系統(tǒng)的總傳動(dòng)比誤差越小，傳

48、動(dòng)精度也越高。（6） 對(duì)于要求傳動(dòng)平穩(wěn)、頻繁起停和動(dòng)態(tài)性能較好的多級(jí)齒輪傳動(dòng)，可按照轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小的原則設(shè)計(jì)。   以上幾點(diǎn)僅是分配傳動(dòng)比的基本原則，而且這些原則往往不會(huì)同時(shí)滿足，著眼點(diǎn)不同，分配方案也會(huì)不同。因此具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的不同要求進(jìn)行具體分析，并盡可能作多方案比較，以獲得較為合理的分配方案。</p><p><b>　　2.3 主傳動(dòng)</b><

49、;/p><p>　　2.3.1 與普通機(jī)床相比數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)</p><p>　　1、在主傳動(dòng)系統(tǒng)方面，具有下列特點(diǎn)：</p><p>　?。?）目前數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)已不再采用普通的交流異步電動(dòng)機(jī)或傳統(tǒng)的直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，它們已逐步被新型的交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)和直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)所代</p><p><b>　　替。</b&g

50、t;</p><p>　　（2）轉(zhuǎn)速高，功率大。</p><p>　　它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率切削和高速切削，實(shí)現(xiàn)高效率加工。</p><p><b>　?。?）變速范圍大。</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)要求有較大的調(diào)速范圍，一般Rn>100，以保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)

51、率、加工精度和表面質(zhì)量。</p><p>　?。?）主軸速度的變換迅速可靠。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。由于直流和交流主軸電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，不僅能夠方便地實(shí)現(xiàn)寬范圍的無(wú)級(jí)變速，而且減少了中間傳遞環(huán)節(jié)，提高了變速控制的可靠性。</p><p>　　2、在進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)方面，具有下列特點(diǎn)：<

52、;/p><p>　?。?）盡量采用低摩擦的傳動(dòng)副。</p><p>　　如采用靜壓導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠等，以減小摩擦力。</p><p>　?。?）選用最佳的降速比，以達(dá)到提高機(jī)床分辨率，使工作臺(tái)盡可能大地加速，以達(dá)到跟蹤指令、系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的慣量盡量小的要求。</p><p>　?。?）縮短傳動(dòng)鏈以及用預(yù)緊的方法提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。如采

53、用大轉(zhuǎn)矩寬調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)與絲杠直接相連，應(yīng)用預(yù)加負(fù)載的滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠副絲杠支承設(shè)計(jì)成兩端軸向固定的、并可預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)等辦法來(lái)提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。</p><p>　?。?）盡量消除傳動(dòng)間隙，減小反向死區(qū)誤差。</p><p>　　如采用消除間隙的聯(lián)軸器(如用加錐銷固定的聯(lián)軸套、用鍵加緊定螺釘緊固的聯(lián)軸套以及用無(wú)扭轉(zhuǎn)間隙的撓性聯(lián)軸器等)，采用有消除間隙措施的傳動(dòng)副等。</p>

54、;<p>　　2.3.2 對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求</p><p>　?。?）具有更大的調(diào)速范圍，并能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)整。</p><p>　?。?）有較高的精度和剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。</p><p>　　要提高傳動(dòng)件的制造精度與剛度，齒輪齒面應(yīng)高頻感應(yīng)加熱淬火以增加耐磨性；最后一級(jí)采用斜齒輪傳動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)；采用精度高的軸承及合理的支承跨距等，以提高主軸組

55、件的剛性。</p><p>　　（3）良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。</p><p>　　主軸組件要有較高的固有頻率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡，保持合適的配合間隙并進(jìn)行循環(huán)潤(rùn)滑等。</p><p>　　2.3.3 主傳動(dòng)的變速方式</p><p>　　1、具有變速齒輪的主傳動(dòng)</p><p>　　這是大、中型數(shù)控機(jī)床采用較多的一種變速方

56、式。通過(guò)幾對(duì)齒輪減速，增大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸輸出轉(zhuǎn)矩特性的要求，如圖7一l所示。一部分小型數(shù)控</p><p>　　機(jī)床也采用此種傳動(dòng)方式以獲得強(qiáng)力切削時(shí)所需要的轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　在帶有齒輪變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)中，液壓撥叉和電磁離合器是兩種常用的變速操縱方法。</p><p>　　（1）圖2.3是三位液壓撥叉的作用原理圖</p><p&g

57、t;　　圖2.3 三位液壓撥叉的作用原理圖</p><p><b>　　.</b></p><p>　　液壓撥叉變速必須在主軸停車之后才能進(jìn)行，但停車時(shí)撥動(dòng)滑移齒輪嚙合又可能出現(xiàn)“頂齒”現(xiàn)象。</p><p>　　液壓撥叉變速必須將數(shù)控裝置送來(lái)的信號(hào)先轉(zhuǎn)換成電磁閥的機(jī)械動(dòng)作，然后再將壓力油分配到相應(yīng)的液壓缸，因而增加了變速的中間環(huán)節(jié)，帶來(lái)了更多

58、的不可靠因素</p><p>　?。?）電磁離合器是應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運(yùn)動(dòng)的元件，由于它便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，并有現(xiàn)成的系列產(chǎn)品可供選用，因而它已成為自動(dòng)裝置中常用的操縱元</p><p><b>　　件。</b></p><p>　　2.3.4 主軸箱與主軸組件</p><p><b>　　1、主軸箱<

59、;/b></p><p>　　對(duì)于一般數(shù)控機(jī)床和自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床(加工中心)來(lái)說(shuō)，由于采用了電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變速，減少了機(jī)械變速裝置，主軸箱的結(jié)構(gòu)較普通機(jī)床簡(jiǎn)化，但主軸箱材料要求較高，一般用HT250或HT300，制造與裝配精度也較普通機(jī)床要高。</p><p>　　對(duì)于數(shù)控落地銑鏜床來(lái)說(shuō)，主軸箱結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,主軸箱結(jié)構(gòu)通常有兩種方案，即滑枕式和主軸箱移動(dòng)式</p><

60、p><b>　　（1）圓形滑枕 </b></p><p>　　圓形滑枕又稱套筒式滑枕，這種圓形斷面的滑枕和主軸箱孔的制造工藝簡(jiǎn)便，使用中便于接近工件加工部位。但其斷面面積小，抗扭慣性矩較小，且很難安裝附件，磨損后修復(fù)調(diào)整困難，因而現(xiàn)已很少采用。</p><p>　?。?）矩形或方形滑枕 </p><p>　　滑枕斷面形狀為矩形，其移動(dòng)的

61、導(dǎo)軌面是其外表面的四個(gè)直角面。這種形式的滑枕，有比較好的接近工件性能，其滑枕行程可做得較長(zhǎng)，端面有附件安裝部位，工藝適應(yīng)性較強(qiáng)，磨損后易于調(diào)整。抗扭斷面慣性矩比同樣規(guī)格的圓形滑枕大</p><p>　?。?）棱形、八角形滑枕</p><p>　　棱形、八角形滑枕的斷面工藝性較差。與矩形或方形滑枕比較，在同等斷面面積的情況下，雖然高度較大，但寬度較窄。這對(duì)安裝附件不利，而且在滑枕表面使用靜壓

62、導(dǎo)軌時(shí)，靜壓面小，主軸在工作過(guò)程中抗振能力較差，受力后主軸中心位移大。</p><p><b>　　2、主軸箱移動(dòng)式</b></p><p>　　這種結(jié)構(gòu)又有兩種型式，一種是主軸箱移動(dòng)式，另一種是滑枕主軸箱移動(dòng)式。</p><p>　?。?）主軸箱移動(dòng)式 </p><p>　　主軸箱內(nèi)裝有銑軸和鏜軸，鏜軸實(shí)現(xiàn)軸向進(jìn)給，

63、主軸箱箱體在滑板上可作沿鏜軸軸線方向的進(jìn)給，箱體作為移動(dòng)體，其斷面尺寸遠(yuǎn)比同規(guī)格滑枕式銑鏜床大得多。這種主軸箱端面可以安裝各種大型附件，使其工藝適應(yīng)性增加，擴(kuò)大了功能。缺點(diǎn)是接近工件性能差，箱體移動(dòng)時(shí)對(duì)平衡補(bǔ)償系統(tǒng)的要求高，主軸箱熱變形后產(chǎn)生的主軸中心偏移大</p><p>　?。?）滑枕主軸箱移動(dòng)式</p><p>　　這種形式的銑鏜床，其本質(zhì)仍屬于主軸箱移動(dòng)式，只不過(guò)是把大斷面的主軸箱

64、移動(dòng)體尺寸做成同等主軸直徑的滑枕式而已?；頂嗝娉叽绫韧?guī)格的主軸箱移動(dòng)式的主軸箱小，但比滑枕移動(dòng)式的大。其斷面尺寸足可以安裝各種附件。這種結(jié)構(gòu)型式不僅具有主軸箱移動(dòng)式的傳動(dòng)鏈短、輸出功率大及制造方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有滑枕式的接近工件方便靈活的優(yōu)點(diǎn)，克服了主軸箱體移動(dòng)式的具有危險(xiǎn)斷面和主軸中心受熱變形后位移大等缺點(diǎn)。</p><p><b>　　3、主軸組件</b></p>&

65、lt;p>　　數(shù)控機(jī)床主軸組件的精度、剛度和熱變形對(duì)加工質(zhì)量有著直接的影響，由于數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中不進(jìn)行人工調(diào)整，這些影響就更為嚴(yán)重。</p><p>　?。?）主軸軸承的配置形式 目前主軸軸承的配置形式主要有三種:</p><p>　　1)前支承采用雙列圓柱滾子軸承和雙列60&#

66、176;角接觸球軸承組合，后支承采用成對(duì)角接觸球軸承。此種配置形式使主軸的綜合剛度大幅度提高，可以滿足強(qiáng)力切削的要求，因此普遍應(yīng)用于各類數(shù)控機(jī)床的主軸中。</p><p>　　2)采用高精度雙列角接觸球軸承。</p><p>　　角接觸球軸承具有良好的高速性能，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000r／min，但它的承載能力小，因而適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機(jī)床主軸。在加工中心的主軸中，為了提高承載能

67、力，有時(shí)應(yīng)用3個(gè)或4個(gè)角接觸球軸承組合的前支承，并用隔套實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。</p><p>　　3)采用雙列和單列圓錐軸承。</p><p>　　這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較強(qiáng)的動(dòng)載荷，安裝與調(diào)整性能好。但這種軸承配置限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和精度，因此適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機(jī)床主軸。</p><p>　?。?）主軸內(nèi)刀具的自動(dòng)夾緊和切屑清除裝

68、置</p><p>　　在帶有刀庫(kù)的自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床中，為實(shí)現(xiàn)刀具在主軸上的自動(dòng)裝卸，其主軸必須設(shè)計(jì)有刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　4主軸準(zhǔn)停裝置</b></p><p>　　在自動(dòng)換刀數(shù)控銑鏜床上，切削轉(zhuǎn)矩通常是通過(guò)刀桿的端面鍵來(lái)傳遞的，因此在每一次自動(dòng)裝卸刀桿時(shí)，都必須使刀柄上的鍵槽對(duì)準(zhǔn)主軸上的端面鍵，這就要求主軸具有準(zhǔn)確

69、周向定位的功能。在加工精密坐標(biāo)孔時(shí)，由于每次都能在主軸</p><p>　　固定的圓周位置上裝刀，就能保證刀尖與主軸相對(duì)位置的一致性，從而提高孔徑的正確性，這是主軸準(zhǔn)停裝置帶來(lái)的另一個(gè)好處</p><p><b>　　2.4 齒輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.4.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>

70、　　1、齒輪材料，熱處理及精度</p><p>　　考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開(kāi)線斜齒輪（1）齒輪材料及熱處理</p><p>　　大小齒輪材料為20CrMnTi。齒面滲碳淬火，齒面硬度為58～62HRC，有效硬化層深0.5～0.9mm。經(jīng)查圖，?。剑?500MPa，＝＝500Mpa。</p><p><b>　　（2）齒

71、輪精度</b></p><p>　　按GB/T10095－1998，選擇６級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。</p><p>　　2、初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸</p><p>　　因?yàn)橛昌X面齒輪傳動(dòng)，具有較強(qiáng)的齒面抗點(diǎn)蝕能力，故先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核持面接觸疲勞強(qiáng)度。</p><p>　?。?）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩＝kN·m

72、</p><p><b>　　（2）確定齒數(shù)z</b></p><p>　　因?yàn)槭怯昌X面，故取z＝19，z＝i z＝6.3×19＝120</p><p>　　傳動(dòng)比誤差  i＝u＝z/ z＝120/19＝6.316</p><p>　　Δi＝＝0.25％5％，允許</p><p&g

73、t;<b>　　（3）初選齒寬系數(shù)</b></p><p>　　按非對(duì)稱布置，由表查得＝0.6</p><p><b>　?。?）初選螺旋角</b></p><p><b>　　初定螺旋角 ＝15</b></p><p><b>　?。?）載荷系數(shù)K</b>

74、;</p><p>　　使用系數(shù)K  工作機(jī)輕微沖擊，原動(dòng)機(jī)均勻平穩(wěn)，所以查表得K＝1.25</p><p>　　動(dòng)載荷系數(shù)K 估計(jì)齒輪圓周速度v＝0.75m/s 查圖得K＝1.01;</p><p>　　齒向載荷分布系數(shù)K   預(yù)估齒寬b＝40mm  查圖得K＝1.17，初取b/h＝6，再查圖得K＝1.13</p>

75、;<p>　　齒間載荷分配系數(shù) 查表得K＝K＝1.1</p><p><b>　　載荷系數(shù)K＝K</b></p><p>　　K K K=1.25×1.01×1.1×1.13＝1.57 </p><p>　?。?）齒形系數(shù)Y和應(yīng)力修正系數(shù)Y</p><p>　　當(dāng)量齒數(shù) z＝z

76、/cos＝19/ cos＝21.08  </p><p>　　z＝z/cos＝120/ cos＝133.15</p><p>　　查圖得Y＝2.8   Y＝2.17  Y＝1.56  Y＝1.82</p><p><b>　?。?）重合度系數(shù)Y</b></p><p>　

77、　端面重合度近似為＝【1.88-3.2×（）】cos＝【1.88－3.2×（1/19＋1/120）】×cos15＝1.63</p><p>　　＝arctg（tg/cos）＝arctg（tg20/cos15）＝20.64690</p><p><b>　?。?4.07609</b></p><p>　　因?yàn)椋?co

78、s，則重合度系數(shù)為Y＝0.25+0.75 cos/＝0.696</p><p><b>　?。?）螺旋角系數(shù)Y</b></p><p>　　軸向重合度 ＝＝1.024,取為1</p><p>　　Y＝1－＝0.878</p><p><b>　?。?）許用彎曲應(yīng)力</b></p>&l

79、t;p>　　安全系數(shù)由表查得S＝1.25</p><p>　　工作壽命兩班制，7年，每年工作300天</p><p>　　小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1＝60nkt＝60×271.47×1×7×300×2×8＝5.473×10</p><p>　　大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N2＝N1/u＝5.473

80、5;10/6.316＝0.866×10</p><p><b>　　查圖得壽命系數(shù)</b></p><p>　　;實(shí)驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù),查圖取尺寸系數(shù) </p><p><b>　　許用彎曲應(yīng)力 </b></p><p><b>　　比較, </b></p&g

81、t;<p><b>　　取</b></p><p><b>　　(10) 計(jì)算模數(shù)</b></p><p>　　按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取</p><p>　　(11) 初算主要尺寸</p><p>　　初算中心距,取a=355mm</p>

82、<p><b>　　修正螺旋角</b></p><p><b>　　分度圓直徑</b></p><p><b>　　齒寬,取,,</b></p><p><b>　　齒寬系數(shù)</b></p><p>　　(12) 驗(yàn)算載荷系數(shù)</p>

83、<p><b>　　圓周速度</b></p><p><b>　　查得</b></p><p><b>　　按，，查得，</b></p><p><b>　　又因，</b></p><p><b>　　查圖得，，</b>

84、</p><p>　　則K＝1.6，又Y=0.930，Y=0.688，。從而得</p><p>　　滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。</p><p>　　3、校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p><p><b>　?。?）載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　，，，，</b></

85、p><p><b>　?。?）確定各系數(shù)</b></p><p>　　材料彈性系數(shù) 查表得</p><p>　　節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖得</p><p><b>　　重合度系數(shù) 查圖得</b></p><p><b>　　螺旋角系數(shù) </b></p>

86、<p><b>　?。?）許用接觸應(yīng)力</b></p><p>　　試驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞極限</p><p>　　壽命系數(shù) 查圖得，；工作硬化系數(shù) ；</p><p>　　安全系數(shù) 查表得；尺寸系數(shù) 查表得，則許用接觸應(yīng)力為：</p><p><b>　　取</b></p>

87、;<p>　　（4）校核齒面接觸強(qiáng)度</p><p>　　，滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度的要求。</p><p>　　2.4.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　1、齒輪材料，熱處理及精度</p><p>　　考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開(kāi)線斜齒輪（1）齒輪材料及熱處理</p>

88、<p>　　大小齒輪材料為45鋼。調(diào)質(zhì)后表面淬火，齒面硬度為40～50HRC。經(jīng)查圖，?。剑?200MPa，＝＝370Mpa。</p><p><b>　　（2）齒輪精度</b></p><p>　　按GB/T10095－1998，選擇６級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。</p><p>　　2、初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸</p>

89、<p>　　因?yàn)橛昌X面齒輪傳動(dòng)，具有較強(qiáng)的齒面抗點(diǎn)蝕能力，故先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再校核持面接觸疲勞強(qiáng)度。</p><p>　　計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩＝ kN·m</p><p><b>　　確定齒數(shù)z</b></p><p>　　因?yàn)槭怯昌X面，故取z＝33，z＝i z＝3.92×33＝129</p>

90、<p>　　傳動(dòng)比誤差  i＝u＝z/ z＝129/33＝3,909</p><p>　　Δi＝＝0.28％5％，允許</p><p><b>　　初選齒寬系數(shù)</b></p><p>　　按非對(duì)稱布置，由表查得＝0.6</p><p><b>　　初選螺旋角</b><

91、/p><p>　　初定螺旋角 ＝12 </p><p><b>　　載荷系數(shù)K</b></p><p>　　使用系數(shù)K  工作機(jī)輕微沖擊，原動(dòng)機(jī)均勻平穩(wěn)，所以查表得K＝1.25</p><p>　　動(dòng)載荷系數(shù)K 估計(jì)齒輪圓周速度v＝0.443m/s 查圖得K＝1.01;</p><p>

92、　　齒向載荷分布系數(shù)K   預(yù)估齒寬b＝80mm  查圖得K＝1.171，初取b/h＝6，再查圖得K＝1.14</p><p>　　齒間載荷分配系數(shù) 查表得K＝K</p><p><b>　　＝1.1 </b></p><p>　　載荷系數(shù)K＝K K K K=1.25×1.01×1.1×

93、;1.14＝1.58</p><p>　　齒形系數(shù)Y和應(yīng)力修正系數(shù)Y</p><p>　　當(dāng)量齒數(shù) z＝z/cos＝19/ cos＝35.26  </p><p>　　z＝z/cos＝120/ cos＝137.84</p><p>　　查圖得Y＝2.45   Y＝2.15  Y＝1.65  Y

94、＝1.83</p><p><b>　　重合度系數(shù)Y</b></p><p>　　端面重合度近似為＝【1.88-3.2×（）】cos＝【1.88－3.2×（1/33＋1/129）】×cos12＝1.72</p><p>　　＝arctg（tg/cos）＝arctg（tg20/cos12）＝20.41031</

95、p><p><b>　?。?1.26652</b></p><p>　　因?yàn)椋?cos，則重合度系數(shù)為Y＝0.25+0.75 cos/＝0.669</p><p><b>　　螺旋角系數(shù)Y</b></p><p>　　軸向重合度 ＝＝1.34,取為1</p><p>　　Y＝1－

96、＝0.669</p><p><b>　　許用彎曲應(yīng)力</b></p><p>　　安全系數(shù)由表查得S＝1.25</p><p>　　工作壽命兩班制，7年，每年工作300天</p><p>　　小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1＝60nkt＝60×43.09×1×7×300×2

97、15;8＝8.687×10</p><p>　　大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N2＝N1/u＝8.687×10/3.909＝2.22×10</p><p>　　查圖得壽命系數(shù),  ;實(shí)驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù),查圖取尺寸系數(shù)</p><p><b>　　許用彎曲應(yīng)力 </b></p><p>&l

98、t;b>　　比較, </b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　計(jì)算模數(shù)</b></p><p>　　按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取</p><p><b>　　初算主要尺寸</b></p>&l

99、t;p>　　初算中心距,取a=500mm</p><p><b>　　修正螺旋角</b></p><p><b>　　分度圓直徑</b></p><p><b>　　齒寬,取,,</b></p><p><b>　　齒寬系數(shù)</b></p>

100、;<p><b>　　驗(yàn)算載荷系數(shù)</b></p><p><b>　　圓周速度</b></p><p><b>　　查得</b></p><p><b>　　按，，查得，</b></p><p><b>　　又因，</b&g

101、t;</p><p><b>　　查圖得，，</b></p><p>　　則K＝1.611，又Y=0.887，Y=0.667，。從而得</p><p>　　滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。</p><p>　　3、校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p><p><b>　?。?）載荷系數(shù)</b>

102、</p><p><b>　　，，，，</b></p><p><b>　?。?）確定各系數(shù)</b></p><p>　　材料彈性系數(shù) 查表得</p><p>　　節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖得</p><p><b>　　重合度系數(shù) 查圖得</b></p&

103、gt;<p><b>　　螺旋角系數(shù) </b></p><p><b>　　（3）許用接觸應(yīng)力</b></p><p>　　試驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞極限</p><p>　　壽命系數(shù) 查圖得，；工作硬化系數(shù) ；</p><p>　　安全系數(shù) 查表得；尺寸系數(shù) 查表得，則許用接觸應(yīng)力為：&

104、lt;/p><p><b>　　取</b></p><p>　?。?）校核齒面接觸強(qiáng)度</p><p>　　，滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度的要求。</p><p><b>　　2.5 軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1）大齒輪的輸入功率P=4．25kW；2）鏈輪軸的轉(zhuǎn)速n=33r

105、/min；3）每根運(yùn)輸鏈的張力S=4650N；4）齒輪的圓周力Ft=4790N；5）齒輪的徑向力Ft=1740；6）短時(shí)過(guò)載為正常工作載荷的兩倍。 1、選擇軸的材料 選擇軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得：σb=590MPa，σs=295MPa，σ－1=255 MPa， τ－1 =140MPa 2、初步確定軸端直徑 取A=103（ 按表選取[1]，因轉(zhuǎn)速低且單向旋轉(zhuǎn)故取小值）</p>

106、<p>　　軸的輸入端直徑 d=A                               

107、  考慮軸端有鍵槽，軸頸應(yīng)增大4% ~5%，取d=55mm。 3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 取軸頸處的直徑為60mm，與標(biāo)準(zhǔn)軸承H2060（JB/T2561— 1991）的孔徑相同；其余各直徑均按5mm放大。 各軸段配合及表面粗造度選擇如下：軸頸處為H9/f9, Ra0.8μm     鏈輪配合處為H8/t7，Ra3.2μm；齒輪配合處為H9/h8， Ra3.2μm。

108、齒輪的軸向固定采用軸肩。第三重 軸強(qiáng)度校核 4、鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 選用A型平鍵（GB/T 1096—1979），與齒輪聯(lián)接處鍵的尺寸 b×h×L =16×10×90與鏈輪聯(lián)接處鍵的尺寸b×h×L =18×11×90。 因與齒輪聯(lián)接處鍵的尺寸及軸徑均較小且受載大，故只需校驗(yàn)此鍵。鏈輪處鍵也可齒輪處相同，以便統(tǒng)一加

109、工鍵的刀具。鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核按表公式計(jì)算，式中各參數(shù)為σpp=12.N/mm2， k≈0.5h=0.5×10=5mm，l=L－b=90－16=74mm。</p><p>　　2.6 軸承的設(shè)計(jì)</p><p>　　工作裝置軸承的種類繁多，按其材料可分為銅軸承、鋼軸承、復(fù)合軸承等；按其潤(rùn)滑方式可分為干摩擦軸承、含油軸承、不完全油膜軸承、流體膜軸承等：使用軸承的潤(rùn)滑方式為不完全油膜

110、潤(rùn)滑，先后使用過(guò)銅、鋼、銅基鋼背自潤(rùn)滑等多種軸承。銅軸承韌性良好，耐磨性一般，對(duì)軸有較好的保護(hù)作用，但抗變形能力較差，長(zhǎng)時(shí)間使用后易變形，造成軸承內(nèi)徑擴(kuò)大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件晃動(dòng)；鋼軸承強(qiáng)度高，耐磨性好，抗變形能力強(qiáng)，但表面熱處理的工藝要求高；銅基鋼背自潤(rùn)滑軸承兼有鋼軸承和銅軸承的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)油槽潤(rùn)滑和自潤(rùn)滑相結(jié)合，能有效避免軸承的燒焦，但其工藝復(fù)雜，成本較高。      軸承的設(shè)計(jì)首

111、要考慮的是軸承的使用壽命，其壽命除燒焦外由軸承內(nèi)徑的磨損量來(lái)決定。磨損量主要受摩擦條件的影響，而摩擦又受承載、速度、雜質(zhì)、表面粗糙度、工作溫度、不同運(yùn)行方式、所使用潤(rùn)滑劑等條件影響，因此，磨損量只能是一個(gè)理論估計(jì)值，軸套的壽命取決于各種復(fù)雜的條件。若因供油不良，雜質(zhì)滲入而使磨損急劇變化，就很難預(yù)測(cè)磨損情況。在正常情況下，銅軸承（ＺｃｕＡｌｌ０Ｆｅ３Ｍｎ２）磨損量可由下式近似得出：     

112、60;Ｗ＝Ｋ×Ｐ×Ｖ×Ｔ     Ｗ：磨損量（ｍｍ）    </p><p>　　2.7 鍵的選擇與校核</p><p>　　1、 鍵的選擇：鍵一般采用抗拉強(qiáng)度極限ss < 600 MPa的碳鋼制造，通常用45鋼。 （1） 類型選擇：鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)、使用特性及工作條

113、件來(lái)選擇。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下各方面的情況：需要傳遞轉(zhuǎn)矩的大??；聯(lián)接于軸上的零件是否需要沿軸滑動(dòng)及滑動(dòng)距離的長(zhǎng)短；對(duì)于聯(lián)接的對(duì)中性要求；鍵是否需要具有軸向固定的作用；以及鍵在軸上的位置（在軸的中部還是端部）等。 （2）尺寸選擇： 鍵的剖面尺寸b×h按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長(zhǎng)度L一般按輪轂寬度定，要求鍵長(zhǎng)比輪轂略短5~10 mm，且符合長(zhǎng)度系列值。 2、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 平鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作面的壓潰和磨損（對(duì)于

114、動(dòng)聯(lián)接）。除非有嚴(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷（如圖2.4所示，沿a－a面剪斷）。 </p><p><b>　　圖2.4 </b></p><p>　　設(shè)載荷為均勻分布，由圖2.4可得平鍵聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度條件 </p><p>　　對(duì)于導(dǎo)向平鍵、滑鍵組成的動(dòng)聯(lián)接，計(jì)算依據(jù)是磨損，應(yīng)限制壓強(qiáng)，即 </p><p>　　式中

115、：T為轉(zhuǎn)矩（N·mm）； d為軸徑（mm）； h為鍵的高度（mm）； l為鍵的工作長(zhǎng)度（mm）； [σp]為許用擠壓應(yīng)力（MPa）； [P]為許用壓強(qiáng)（MPa）</p><p><b>　　3 電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　3.1 類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 </p><p>　　3.1.1 單極性步進(jìn)電機(jī)&l

116、t;/p><p>　　這種步進(jìn)電機(jī)之所以稱為單極性是因?yàn)槊總€(gè)繞組中電流僅沿一個(gè)方向流動(dòng)。它也被稱為兩線步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)樗缓袃蓚€(gè)線圈。兩個(gè)線圈的極性相反，卷繞在同一鐵芯上，具有同一個(gè)中間抽頭。單極性步進(jìn)電機(jī)還被稱為4相步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)樗?個(gè)激勵(lì)繞組。單極性步進(jìn)電機(jī)的引線有5或6根。</p><p>　　如果步進(jìn)電機(jī)的引線是5根，那么其中一根是公共線(連接到V+)，其他4根分別連到電機(jī)的4相。如

117、果步進(jìn)電機(jī)的引線是6根，那么它是多段式單極性步進(jìn)電機(jī)有兩個(gè)繞組，每個(gè)繞組分別有一個(gè)中間抽頭引線。</p><p>　　3.1.2 單極性步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)方式</p><p>　　單極性步進(jìn)電機(jī)可以來(lái)用三種步進(jìn)方式：?jiǎn)闻?、雙拍、半拍方式。單拍步進(jìn)方式是指每次僅給一個(gè)繞組通電，結(jié)果導(dǎo)致轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并運(yùn)動(dòng)到轉(zhuǎn)子永磁體與具有相反極性的繞組對(duì)齊的位置。雙拍方式同時(shí)給兩個(gè)繞組通電，這樣就導(dǎo)致轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，并

118、在永磁體到達(dá)兩個(gè)通電繞組的中間位置點(diǎn)時(shí)平衡。雙拍方式的優(yōu)點(diǎn)是比單拍方式多獲得41.4％的輸出力矩，不過(guò)代價(jià)是需要花費(fèi)后者兩倍的能量，因?yàn)樗袃上嗬@組同時(shí)通電。最后，半拍方式工作時(shí)則讓兩個(gè)繞組通電與單個(gè)繞組通電方式交替地進(jìn)行。半拍方式的輸出力矩比雙拍方式小，隨設(shè)計(jì)不同，在15％——30％之間變化，不過(guò)它可以獲得雙拍方式兩倍的步進(jìn)分辨率(每周兩倍的步數(shù))。</p><p>　　3.1.3 雙極性步進(jìn)電機(jī)</p

119、><p>　　雙極性步進(jìn)電機(jī)之所以如此命名，是因?yàn)槊總€(gè)繞組都可以兩個(gè)方向通電。因此每個(gè)繞組都既可以是N極又可以是S極。它又被稱為單繞組步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)槊繕O只有單一的繞組，它還被稱為兩相步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)榫哂袃蓚€(gè)分離的線圈。</p><p>　　雙極性步進(jìn)電機(jī)有四根引線，每個(gè)繞組兩條。與同樣尺寸和重量的單極性步進(jìn)電極相比，雙極性步進(jìn)電機(jī)具有更大的驅(qū)動(dòng)能力，原因在于其磁極(不是中間抽頭的單一線圈)中的場(chǎng)

120、強(qiáng)是單極性步進(jìn)電機(jī)的兩倍。雙極性步進(jìn)電機(jī)的每個(gè)繞組需要一個(gè)可逆電源，通常由H橋驅(qū)動(dòng)電路提供。由于雙極性步進(jìn)電機(jī)比單極性步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩大，因此總是應(yīng)用于空間有限的設(shè)計(jì)中。這也是軟盤驅(qū)動(dòng)器的磁頭步進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)之所以總是采用雙極性步進(jìn)電機(jī)的原因。</p><p>　　可以相當(dāng)簡(jiǎn)單地使用數(shù)字萬(wàn)用表來(lái)查找兩個(gè)繞組。如果在某兩根引線之間能夠測(cè)量到阻值，那么這兩根引線之間就屬于一個(gè)繞組，其他兩根線之間是另外一個(gè)繞組。雙

121、極性步進(jìn)電機(jī)的步距通常是1.8°，也就是每周200步。</p><p>　　3.1.4 雙極性步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)方式</p><p>　　雙極性步進(jìn)電機(jī)具有和單極性步進(jìn)電機(jī)相同的步進(jìn)方式，僅僅由于繞組配置的不同，在實(shí)現(xiàn)上存在一些差別。</p><p>　　3.1.5 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)方式的相似之處</p><p>　　如果讀者是聰明的，或者

122、在實(shí)踐時(shí)很細(xì)心，也許就會(huì)注意到單極性步進(jìn)電機(jī)和雙極性步進(jìn)電機(jī)在步進(jìn)驅(qū)動(dòng)方式上是極其相似的。以前面介紹的單極性步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)方式表格為例，交換列B和列C的位置，將所有的“通”替換為“+”，然后在與狀態(tài)為“+”的引線同一繞組的另一列中補(bǔ)上“-”，就將看到和上面雙極性步進(jìn)電機(jī)同樣格式的表格，只是電機(jī)的轉(zhuǎn)向相反。這說(shuō)明控制單極性步進(jìn)電機(jī)的任何邏輯也可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)雙極性步進(jìn)電機(jī)。注意是邏輯，而非驅(qū)動(dòng)電路。雙極性步進(jìn)電機(jī)的繞組需要H橋電路，而單極性步