卧式铣床主轴箱设计

卧式铣床主轴箱设计摘要铣床的主传动系统是用来实现铣床主运动的传动系统，它应具有一定的转速和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停、变速、换向和制动等。主传动系统的结构设计决定着铣床的外形尺寸以及承载能力和工作能力，是整个机床设计的重点。本文的主要研究内容包括：1）主传动系统的运动设计，包括电机的选择、传动结构的选择、转速图的绘制、齿轮齿数及尺寸的确定、轴间距的计算、带传动的设计及传动系统图的绘制；2）主传动系统的结构设计，包括主传动系统的布局、齿轮的布置、轴的空间布置、轴材料的选择等。关键词：卧式铣床，主轴箱，传动系统设计SpindleboxdesignofhorizontalmillingmachineAbstractMaintransmissionsystemofthemillingmachineisusedtoimplementthemainmovementofmillingmachine.Inordertousedifferentmaterialscuttingtools,processworkpiecesofdifferentmaterials,sizeandrequirement,itshouldhavecertainspeedsandacertainspeedrange,andcanconvenientlyrealizerunorstopmovement,variablespeeds,reversingandbrake,etc.Thestructuredesignofmaindrivesystemdeterminestheoveralldimensions,bearingcapacityandtheworkabilityofmillingmachine,andisthefocusofthewholemachinedesign.Themainresearchcontentsofthepaperincluding:1)Kineticdesignofthemaintransmissionsystem,includingthetypeselectionofspindlemotor,thechoiceofdrivestructure,drawingofthespeedchangediagram,determiningthegeartoothnumber,sizeandthedistancebetweeneverytwoaxles,designofbeltdrivinganddrawingthekinematicscheme;2)Structuraldesignofthemaintransmissionsystem,includingoverallarrangementofeachspindleandgear,materialchoiceofeveryshaft,estimationofshaftjournalandsoon.Keywords:horizontalmillingmachine,spindlebox,maintransmissionsystem目录1绪论.11.1课题提出的背景及意义.11.2本论文研究的主要内容.12铣床的结构及各部分的功能.33主传动系统的运动设计.63.1.确定公比.63.2确定转速数列.63.3电机的选择.63.4传动结构的选择及转速图的绘制.73.5齿轮齿数及各参数的确定.113.6轴间距的计算.163.7带轮及V带设计.173.8绘制传动系统图.194主传动系统的结构设计.204.1主传动系统的布局及变速机构的类型.204.1.1主传动系统的布局.204.1.2变速机构的类型.214.2齿轮的布置.214.2.1滑移齿轮的轴向布置.224.2.2缩小径向尺寸.234.2.3滑移齿轮的结构形式.244.2.4齿轮的精度.244.3轴的空间布置.244.3.1轴的位置.244.3.2中间各传动轴的位置.254.4.轴材料的选择.254.5计算转速及传动轴轴颈设计.274.5.1主轴计算转速的确定.274.5.2传动轴计算转速的确定.284.5.3传动轴轴径设计.284.6主轴的设计.294.6.1主轴主要参数的确定.294.6.2主轴的构造.304.6.3轴上零件的定位.304.6.4主轴的校核.314.7主轴与齿轮的连接.324.8主轴支承结构设计.324.8.1轴承的形式.324.8.2轴承的配置.334.8.3轴承的精度和配合.345主传动系统的开停、制动及润滑系统.355.1主传动系统的开停装置.355.2主传动系统的制动装置.355.3传动系统的润滑.355.3.1润滑系统的要求.365.3.2润滑剂的选择.365.3.3润滑方式的选择.376结论与展望.396.1结论.396.2后续工作与展望.39参考文献.40致谢.4101绪论1.1课题提出的背景及意义金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”。在现代机械制造工业中，金属切削机床所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%60%。金属切削机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床，是应用最广泛的金属切削机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。最早的铣床是美国人惠特尼于1818年创制的卧式铣床；为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人布朗于1862年创制了第一台万能铣床，这是升降台铣床的雏形；1884年前后又出现了龙门铣床；二十世纪20年代出现了半自动铣床；1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。铣床的主轴变速箱即主传动系统是用来实现铣床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停、变速、换向和制动等。主传动系统的结构设计决定着铣床的外形尺寸以及承载能力和工作能力，是整个机床设计的重点。因此合理的设计铣床的主传动系统具有重要的意义。1.2本论文研究的主要内容由以上分析可知，合理的设计铣床的主轴箱即主传动系统具有重要的意义，它决定了铣床的承载能力和工作能力以及铣床的变速范围。本论文将对卧式铣床结构以及主轴箱的设计问题进行深入研究。论文主要研究内容包括：1）卧式铣床的组成及各部分功能介绍；12）主传动系统的运动设计，包括电机的选择、传动结构的选择、转速图的绘制、齿轮齿数及尺寸的确定、轴间距的计算、带传动的设计、及传动系统图的绘制；3）主传动系统的结构设计，包括主传动系统的布局、齿轮的布置、轴的空间布置、轴材料的选择、传动轴轴颈设计、主轴的设计、主轴的校核主轴与齿轮的连接设计及主轴支撑结构的设计。4）主传动系统的开停、制动及润滑系统的设计。22铣床的结构及各部分的功能铣床种类很多，一般是按布局形式和适用范围加以区分，主要的有升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、仪表铣床、工具铣床等。升降台铣床有万能式、卧式和立式几种，主要用于加工中小型零件，应用最广；龙门铣床包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件；单柱铣床的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；单臂铣床的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。单柱铣床和单臂铣床均用于加工大型零件。仪表铣床是一种小型的升降台铣床，用于加工仪器仪表和其他小型零件；工具铣床主要用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件，还可进行钻削、镗削和插削等加工。其他铣床还有键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等，它们都是为加工相应的工件而制造的专用铣床。铣床是一种应用非常广泛的机床，其主运动是铣刀的旋转运动，进给运动一般是工作台带动工件的运动。卧式铣床的整体结构如图2.1所示，其主要部件及各部分的功能如下：1.床身床身是机床的主体，大部分部件都安装在床身上，如主轴、主轴变速机构等装在床身的内部。床身的前壁有燕尾形的垂直导轨，供升降台上下移动用。床身的顶上有燕尾形的水平导轨，供横梁前后移动用。在床身的后面装有主电动机，提高安装在床身内部的变速机构，使主轴旋转。主轴转速的变换是由一个手柄和一个刻度盘来实现，它们均装在床身的左上方，在变速时必须停车。在床身的左下方有电器柜。2.横梁横梁可以借助齿轮、齿条前后移动，调整其伸出长度，并可由两套偏心螺栓来夹紧。在横梁上安装着支架，用来支承刀杆的悬出端，以增强刀杆的刚性。3.升降台它是工作台的支座，在升降台上安装着铣床的纵向工作台、横向工作台和转台。进给电动机和进给变速机构是一个独立部件，安装在升降台的左前侧，使升降台、3纵向工作台和横向工作台移动。变换进给速度由一个蘑菇形手柄控制，允许在开车的情况下进行变速。升降台可以沿床身的垂直导轨移动。在升降台的下面有一根垂直丝杆，它不仅使升降台升降，并且支撑着升降台。横向工作台和升降台的机动操纵是靠装在升降台左侧的手柄来控制，操纵手柄有两个，是联动的。手柄有五个位置：向上、向下、向前、向后及停止。五个位置是互锁的。4.纵向工作台用来安装工件或夹具，并带着工件作纵向进给运动。纵向工作台的上面有三条T形槽，用来安装压板螺栓（T形螺栓）。这三条T形槽中，当中一条精度较高，其余两条精度较低。工作台前侧面有一条小T形槽，用来安装行程挡铁。纵向工作台台面的宽度，是标志铣床大小的主要规格。5.横向工作台位于纵向工作台的下面，用以带动纵向工作台作前后移动。这样，有了纵向工作台、横向工作台和升降台，便可以使工件在三个互相垂直的坐标方向移动，以满足加工要求。万能铣床在纵向工作台和横向工作台之间，还有一层转台，其唯一作用是能将纵向工作台在水平面内回转一个正、反不超过45的角度，以便铣削螺旋槽。有无转台是区分万能卧铣和一般卧铣的唯一标志。6.主轴用于安装或通过刀杆来安装铣刀，并带动铣刀旋转。主轴是一根空心轴，前端是锥度为724的圆锥孔，用于装铣刀或铣刀杆，并用长螺栓穿过主轴通孔从后面将其紧固。7.底座整个铣床的基础，承受铣床的全部重量，以及盛放切削液。此外，还有：吊架、刀杆等附属装置。4图2.1卧式铣床的整体结构1-床身；2-主传动电动机；3-主轴变速机构；4-主轴；5-横梁；6-刀杆；7-吊架；8-纵向工作台；9-转台；10-横向工作台；11-升降台53主传动系统的运动设计主传动系统是用来实现机床主运动的传动系统，它应具有一定的转速（速度）和一定的变速范围，以便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工件，并能方便的实现运动的开停、变速、换向和制动等。数控机床的主传动系统一般采用直流或交流主轴电动机，通过带传动和主轴箱的变速齿轮传动带动主轴旋转。目前的主传动系统主要有三种变速方式：二级以上齿轮变速方式、一级带传动变速方式和调速电动机直接驱动方式，本文选用齿轮传动和带传动相结合的传动方式。本章的目的是实现主传动系统的运动设计，即运用转速图，拟定满足给定的转速数列的经济合理的传动系统方案，其主要内容包括选择变速组数及传动副数，确定各变速组中的传动比，以及计算齿轮齿数和皮带轮直径等。根据设计要求主轴的最高转速nmax=800rmp，最低转速nmin=16rmp，因而调速范围：。50168minaxR3.1.确定公比根据选用标准公比的一般原则和经验资料，对于通用机床为使转速损失不大，机床结构又不过于复杂，一般取中等的标准公比，即=1.41或者=1.261,2，这里我们取标准公比系列=1.26，又由可以推出转速级数Z=18。1lg/RZn3.2确定转速数列由于=1.26=1.064，根据文献2,3中的标准数列，首先找到最小极限转速16，再每隔3个数取一个转速，即可得到公比为1.26的数列：16、20、25、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800。3.3电机的选择6由于一般生产单位均使用三相电源，故无特殊要求时都采用三相交流电机，其中又以三相异步电动机应用最多，常用Y系列电动机。电动机功率选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。功率过小不能保证工作机的正常工作或使电动机因超载而过早损坏；若功率过大，电动机的价格高，能力不能充分发挥，经常不在满载下运转，效率和功率因数都较低，造成浪费。现以确定粗铣时的切削用量为例设计，根据文献3，取背吃刀量=4mm，进pa给量f=0.35mm/r，切削速度，则由主切削力公式计算得F=2974.88Nmin/vc90切削功率，取主传动总效率，则，kw.Pz3748.kw././Pz46580374根据以上要求我们选择的电动机型号及主要参数如表3-1所示。表3-1电动机型号及主要参数堵转转矩最大转矩电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)额定转矩额定转矩同步转速1000r/min，6级Y132M2-65.59602.02.03.4传动结构的选择及转速图的绘制1.变速组及其传动副数的确定，实现18级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合：1)18=3322)18=3233)18=2334)18=365)18=636)18=29机床的传动系统通常是采用滑移齿轮进行变速，为满足结构设计和操纵方便的要求，通常都采用双联或三联齿轮，所以每个变速组的传动副数最好取为或2p3，这样可使总的传动副数量最少，如采用第1)3)种方案时，需要3+3+2=8对齿轮；采用第4)及5)种方案时，需要3+6=9对齿轮；而第6)种方案要2+9=11对齿轮，若一个变速组的传动副取时，不仅使变速箱的轴向尺寸增加，而且使操纵机构较6p为复杂，根据机床性能的要求，一般主轴的最低转速，要比电动机的转速低得多，7须进行降速，才能满足主轴最低转速的要求。如果采用或3时，达到同样的变2p速级数，变速组的数量相应增加，这样，可利用变速组的传动副起降速作用，以减少专门用于降速的定比传动副。综上所述，主轴为l8级转速的传动系统，应采用由三个变速组所组成的方案，即选择上述第l)3)种方案。电动机的转速一般比主轴大部分的转速高，从电动机到主轴之间，总的趋势是降速传动。也就是说，从电动机轴起愈靠近主轴的轴的最低转速就愈低。根据扭矩公式：M=9550P/n式中：P传动件传递的功率(千瓦)；n传动件的转速(转/分)。当传递功率为一定时，转速n较高的轴所传递的扭矩T较小，在其他条件相同的情况下，传动件的尺寸就可以小一些，这对于节省材料、减小机床重量及尺寸都是有利的。因此，在设计传动系统时，应使较多的传动件在高转速下进行工作，应尽可能地使靠近电动机的变速组中的传动副数多一些，而靠近主轴的变速组中传动副数少一些即所谓“前多后少”的原则，按此原则，故离电动机近的传动组的传动副个数最好高于后面的传动组的传动副数。主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用2。综上所述，1)3)的三种方案应选用第1)种，即选用18=332的方案。为了便于分析，将传动系统中的三个变速组按传递的顺序分别记为变速组a、b、c。2.基本组和扩大组的确定,一般情况下，各变速组的排列应尽可能设计成基本组在前，第一扩大组次之，最后扩大组的顺序，也就是说，各变速组的扩大顺序应尽可能与运动的传递顺序相一致。只要扩大顺序与传动顺序一致，就能使中间传动轴的变速范围缩小。这时，中间传动轴的最高转速与最低转速的差值也就较小，这样，便可缩小该轴上的传动件的尺寸。因此，各变速组的变速范围应逐渐增大，在转速图或结构网中表现出前面变速组传动比的连线的分布较紧密，而后面变速组传动比连线的分布则较稀疏，即所谓“前密后疏“原则。根据传动结构的选择原则，18级转速可写为结构式931288图3.1结构网该铣床主传动系统应有三个变速组，第一变速组为基本组，其级比指数（即基本组的传动比在转速图上相距一格）；第二变速组为第一扩大组，其级10x比指数（即第一扩大组传动比在转速图上相距三格）；第三变速组为第二扩大3组，其级比指数（即第二扩大组传动比在转速图上相距9格）。92x3.变速组中的极限传动比及变速范围，设计机床主传动系统时要考虑两种情况：降速传动应避免从动齿轮尺寸过大而增加变速箱的径向尺寸，一般限制降速传动比的最小值；升速传动应避免扩大传动误差和减少振动，一般限制直齿轮升41/imn速传动比的最大值；斜齿轮传动比较平稳，可取。所以，主传动各ax2imax2.5i变速组的最大变速范围为：。2.5810/4r一般在设计机床传动系统时，任何一个变速组的变速范围都应尽量满足上述要求，当然在条件许可或处理得当时，也可以超出这个范围。初步方案定出后，应检查变速范围是否超出允许值。由于最后扩大组的变速范围最大，一般只要检查最后扩大组的变速范围合乎要求，其他变速组也就不会超出上述允许值。94.合理分配传动比的数值，确定了结构网或结构式方案后，拟定转速图，合理地分配各传动副的传动比，一般应尽量注意以下几点：各传动副的传动比应尽可能不超出极限传动比和。minax各中间传动轴应有适当高的转速，因为中间传动轴的转速愈高，在一定的功率条件下，传递的扭矩也愈小，相应也减少了传动件的尺寸，在传动顺序上各变速组的最小传动比，应采取逐渐降速的原则，即要求miniminabc为了便于设计及使用，传动比值最好取标准公比的整数幂次，即，其Ei中E为整数。这样，中间轴的转速可以从转速图中直接读出来，不必分别进行计算，并可直接查表，确定齿轮齿数。5.确定是否增加降速传动，该铣床的总降速比，若每一个变6019/i速组的最小降速比取1/4，无需增加降速传动。但是，为使中间两个变速组做到降速缓慢，以利于减少变速箱的径向尺寸，故在-轴间增加一对降速传动机构（此处选择带传动），因为只要改变这对降速齿轮传动比，在其他三个变速组不变的情况下，就可以将主轴的18种转速同时提高或降低，以满足用户的不同需要。6.分配降速比，绘制转速图。前面已确定，18=332共需三个变速组，并在-轴间加一带传动，因此，转速图上有五根传动轴，如图3.1所示。画五根距离相等的竖直线(、)代表五根轴；画18根距离相等的水平线代表18级转速，这样便形成了转速图格线。1)在主轴上标出18级转速：16800转分，在第轴上用A点代表电动机转速960转分；最低转速用E点标出，因此A、E两点联线相距约18格，即代表总降速传功比。18/i总2)决定、轴之间的最小降速传动比：一般铣床的工作特点是间断切削，为了提高主轴运转的平稳性，主轴上齿轮应大一些，能起到飞轮的作用，所以最后一个变速组的降速传动比取1/4，按公比，查表可知，即从E点向上1.2661.24数6格，在轴上找出D点，DE线即为-轴间变速组（第二扩大组）的降速传动比。3）画出各变速组其他传动线：-轴间只有一对齿轮传动。转速图上为一条AB连线。-轴间为基本组有三对齿轮传动，级比，故三条传动线在转速图01x上各相距一格，从C点向上每隔一格取C1、C2点，连线BCl和BC2得基本组三条传10动线，它们的传动比分别为，。-轴间为第一扩大组也有三对21/3/41/齿轮传动，级比，三条传动线在转速图上各相距三格，即CD,CD1和CD2，它31x们的传动比分别为，。-轴间为第二扩大组有两对齿轮传动，级比2/5/，两条传动线在转速图上应相距九格，即DE和DE1，它们的传动比分别为92x和。36/4）画出全部转速线，即该铣床的主传动转速图。转速图两轴间的平行线代表同一对齿轮传动，所以画-轴间的传动线时，应从C1、C2两点分别画CD、CD1、CD2的平行线，使轴得到九种转速。同理，画-轴间的传动线时，应画9条与DE1的平行线，9条与DE的平行线，使主轴得到l8种转速。16205004003152502001601251008063504031.525630800960AEDCBC2C1D1D2E122:5630:4826:5221:6734:5449:3921:8470:35图3.2转速图3.5齿轮齿数及各参数的确定拟定转速图后，可根据各传动副的传动比确定齿轮齿数。确定齿轮齿数时应注11意1.齿轮的齿数和SZ不应过大，以免加大两轴之间的中心距，使机床的结构庞大。一般推荐齿数和SZ100120。齿数和尽可能要小，但应考虑以下几点：最小齿轮不产生根切现象。机床变速箱中，对于标准直齿圆柱齿轮，一般取最小齿数min1820受结构限制的最小齿数的各齿轮(尤其是最小齿轮)，应能可靠地装到轴上或进行套装；齿轮的齿槽到孔壁或键槽的壁厚a2m(m为模数)，以保证有足够的强度，避免出现断裂现象。由图3.2可知，对于标准直齿圆柱齿轮，其mT/Dmin2最小齿根圆直径，代入上式可得：2.5)-(ZminDin/.6in式中：齿轮的最小齿数；minm齿轮的模数；T键槽至齿轮轴线的高度。图3.3齿轮的壁厚两轴上最小中心距应取得适当。若齿数和SZ太小，则中心距过小，将导致两轴上轴承及其他结构之间的距离过近或相碰，另外，确定齿轮齿数时，应符合转速图上传动比的要求。实际传动比(齿轮齿数之比)与理论传动比(转速图上要求的传动比)之间允许有误差，但不能过大。分配齿数所造成的转速误差，一般不应超过。10()%2.确定齿轮齿数时，须初步定出各变速组内齿轮副的模数，以便根据结构尺寸判断其最小齿轮齿数或齿数和是否适宜。在同一变速组内的齿轮可取相同的模数，也可取不同的模救。后者只有在一些特殊情况下，如最后扩大组或背轮传动中，因各齿轮副的速度变化大，受力情况相差也较大，在同一变速组内才采用不同模数。12为了便于设计和制造。主传动系统中所采用齿轮模数的种类尽可能少一些，在同变速组内一般都取相同的模数，因为各齿轮副的速度变化不大，受力情况相差也不大，故允许采用同一个模数。在同一变速组内，各对齿轮的齿数之比，必须满足转速图上已经确定的传动比；当各对齿轮的模数相同，且不采用变位齿轮时，则各对齿轮的齿数和也必然相等。可列出：（3-1）/jjZi（3-2）jjZS式中：、分别为任一齿轮副的主动与被动齿轮的齿数；jZj任意齿轮副的传动比；ji各齿轮副的齿数和。ZS由式3-1和3-2可得：(3-3)zjjzjjSiZi1因此，选定了齿数和，便可按式3-3计算各齿轮的齿数；或者由上式确定出ZS齿轮副的任一齿轮的齿数后，用式3-2算出另一齿轮的齿数。由前述已知，确定变速组的齿数和时，应使其尽可能地小，一般地说主要是ZS受最小齿轮的限制。显然最小齿轮是在变速组内降速比或升速比最大一对齿轮中，因此可先假定该小齿轮的齿数，根据传动比求出齿数和，然后按各齿轮副的传动min比，再分配其他齿轮副的齿数；若传动比误差较大，应重新调整齿数和，再按传ZS动比分配齿数。下面进行本文铣床主轴箱各变速组内齿数的分配。第一变速组内的三对齿轮其传动比为：，最小齿轮一定在21/3/41/最大降速比ia3的这对齿轮副中，即，根据具体结构取，则，6Zmin2656齿数和。然后，由式3-3确定其他两对齿轮副的齿数。传动比为的齿轮副：78zSai，；传动比为的齿轮副：，。故：264Z531ai302481；2160.ia65.41265.ia第二变速组内的三对齿轮其传动比为：，最小齿轮一定在最大21/13降速比ib3的这对齿轮副中，即，根据具体结构情况取，则12Zmin21Z，齿数和。然后，由式3-3确定另两对齿轮副的齿数。传动比为671Z8zS的齿轮副：，；传动比为ib1的齿轮副：，故：2bi410Z5949837；263.ib22643.ib53126.ib第三变速组内的两对齿轮其传动比为：和，最小齿轮一定在最大降速361/比ic2的这对齿轮副中，即，根据具体结构情况取，则，16Zmin16Z8415齿数和。然后，由式3-3确定另一对齿轮副的齿数。传动比为ic1的齿轮副：105zS，故：714Z3；312670.ic62184.ic齿轮齿数的确定，往往须反复多次计算才能确定，合理与否还要在结构设计中进一步检验，必要时还会改变。比如因中心距过小，两轴上的零件相碰或因齿轮(尤其应注意滑移齿轮)与其他件相碰时，就须改变齿数和，个别情况下只有改变有关齿轮副的传动比才能解决问题。如果根据传动比要求，按上述计算所得到的齿数和过大以及传动比误差过大时，还可采用变位齿轮的方法来取中心距，以获得要求ZS的传动比值，这时齿数的计算比较灵活。若变速组采用三联滑移齿轮变速时，在确定其齿数之后，还应检查相邻齿轮的齿数关系，以确保其左右移动时能顺利通过。如图3.3所示，当三联滑移齿轮从中间位置向左移动时，齿轮要从固定齿轮上面越过，为避免与齿项相碰，须使2Z3Z2Z3与两齿轮的齿项圆半径之和小于中心距A。当向右移动时也有同样的要求，若2Z3齿轮的齿数，只要使和不相碰，则必能顺利通过。21231若齿轮齿数，且采用标准齿轮必须保证：(3-4)231()(2)mZ因为(3-5)A代入上式可得：(3-6)32414图3.4三联齿轮的齿数关系即三联滑移齿轮中，最大和次大齿轮之间齿数差应大于4，如果齿数差正好等于4时，可将或的齿顶圆直径略减小一些仍可使用。上面三组变速组的齿数分2Z3配中，前两组需要用到三联滑移齿轮，其中第二变速组中的最大和次大齿轮之间齿数差为13大于4，符合要求，第一变速组中的最大和次大齿轮之间齿数差等于4，适当减小齿顶圆后也可满足要求（为了使齿轮传动结构紧凑并减小传动误差这里没有采用27齿，齿数和为95齿的情况）。由上述条件可知各齿轮齿数如下：、481Z30252Z64、56Z2397Z8594171、。根据齿轮分度圆、齿顶圆、齿根圆112530141的计算公式分度圆直径：；mzd齿顶圆直径：；zhaa)2(齿根圆直径：；m.ff5计算得到各个齿轮的尺寸如表3-2所示。15表3-2各齿轮相关尺寸齿轮号模数齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径14481922001822430120128110345220821619844261041129454562242322146422889678743915616414684491962041869454216224206104341361441261146726827625812421849274134351401481301447028028827015484336344326164218492743.6轴间距的计算由同一变速组内两相互啮合的齿轮的中心距相等，可知在同一个变速组内任意两个相互啮合齿轮的中心距即为该变速组两轴的轴间距。所以有以下计算：-轴之间：mda156204843-轴之间：7310916-轴之间：mda21084362153.7带轮及V带设计、轴之间的定比传动机构采用带传动来实现，它是机械传动中重要的传动形式，也是机电设备的核心联接部件。带传动最大特点是可以自由变速、远近传动、结构简单，更换方便。带传动由主动轮、从动轮和传动带组成，可分为摩擦带传动和啮合带传动两种：摩擦型主要是平带传动、V带传动、多楔带传动等；啮合型为同步带传动，靠带轮轮齿与带工作面上的齿啮合传动。本次设计采用应用广泛的V带传动。已知电机额定功率P=5.5kw，转速n=960转/分，传动比，机床按每天工作1016小时计。33126905/./i1)确定计算功率选取V带类型cP查机械设计手册，得工作情况系数KA=1.2，则有：kw.PKAc6521根据，n=960r/min，选择B型普通V带。kw.c62)确定带轮基准直径根据机械设计手册B型普通V带带轮的最小基准直径ddmin=125mm，根据带轮基准直径系列，取dd1=125mm，则从动轮基准直径dd2=240mm，根据基准直径系列取。250dm3)验算带的速度，带速太高则离心力大，减小带与带轮间的压力易打滑；带速太低，要求传递的圆周力大，使带的根数过多，故v应在5-25m/s之内。经计算m/s28610695106.ndv满足速度要求，所以速度合适。4)确定普通V带的基准长度和传动中心距,由，75026)501()270(.da初步确定中心距：，m5带的基准计算长度：17m861595041220210.addaLc由基准长度选：0dL则实际中心距：，57012.Lacd考虑安装、调整、补偿预紧力，中心距需要有一定的调整范围，其大小为：，m4015min.adm574903ax.L.d即中心距的可调整范围为：477.57mm4b。其中L为齿轮变速组在轴上所占有的空间长度；b为一个齿轮的齿部宽度。图4.3左图所示的三级变速组占用的轴向长度L7b。如按图4.2和图4.3右图所示的宽式排列，则占用的轴向长度较大，以致在相同的负荷条件下，轴径须加粗，从而使轴上小齿轮的齿数增加，相应使齿数和及径向尺寸加大，因此，一般不希望采用宽式排列。4.2.2缩小径向尺寸为了减小变速箱的尺寸，既要缩短轴向尺寸，又要缩小径向尺寸，它们之间往往是相互联系的。缩小径向尺寸有以下几种方式：(1)缩小轴间距离，在强度允许的条件下，尽量选用较小的齿数和，并使齿轮的降速传动比大于1/4，以避免采用过大的齿轮。(2)采用轴线相互重合，在相邻变速组的轴间距离相等的情况下，可将其中两根轴布置在同一轴线上，则径向尺寸可缩小很多，而且减少了箱体上孔的排数，箱体孔的加工工艺性也得到攻善。(3)合理安排变速箱内各轴的位置，在不发生干涉的条件下，尽可能要紧凑一些。234.2.3滑移齿轮的结构形式机床主传动系统中常见的滑移齿轮结构形式有：整体式及装配式，设计滑移齿轮结构，一般应考虑齿轮的工艺方法。为了保证齿轮的导向性良好，滑移齿轮的轮毂长度不应小于(1.21.5)d，d为轴的直径。4.2.4齿轮的精度变速箱中齿轮用于传递动力和运动。它的精度选择主要取决于圆周速度。采用同一精度时，圆周速度越高，振动和噪声越大，根据实际结果得知，圆周速度增加一倍，噪声约增大6dB。工作平稳性和接触误差对振动和噪声的影响比运动误差要大，所以这两项精度应选高一级。为了控制噪声，机床上主传动齿轮都要选用较高的精度。大都是用766，圆周速度很低的，才选877。如果噪声要求很严，或一些关键齿轮，就应选655。当精度从766提高到655时，制造费用将显著提高。不同精度等级的齿轮，要采用不同的加工方法，对结构要求也有所不同。8级精度齿轮，一般滚齿或插齿就可以达到。7级精度齿轮，用较高精度滚齿机或插齿机可以达到。但淬火后，由于变形，精度将下降。因