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由于四根主轴的间距非常小,所以,本组合机床的主轴结构形式为: 主轴选用滚针主轴。
§2.4 传动系统的选型与计算[2,4,6,12,15]
组合机床主轴箱的传动系,就是用一定数量的传动元件,把主轴箱的输出轴与各主轴连接起来,组成一定的传动链,并满足各轴的转速和转向要求。主轴箱的特点:针对某零件的特点工序恒速加工,传动链短;多主轴同时加工,传动链分支多。因此,主轴箱的传动设计,以获得需要的主轴转速和转向为原则。
§2.4.1 传动系统的一般要求
(1)在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下,力求传动轴和齿轮规格、数量为最少。为此,应尽量用一根中间传动轴带动多根主轴,并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时,可采用变位齿轮或略微改变传动比的方法解决。
(2)尽量不用主轴带动主轴的方案,以免增加主轴负荷。遇到主轴较密时,布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高,也可用一根强度较高的主轴带动1~2根主轴的传动方案。
(3)为使结构紧凑,多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2(最佳传动比为1~1/1.5),后盖内齿轮齿轮传动比允许至1/3~1/3.5,尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时,允许先升速然后再降一些,使传动链前面的轴、齿轮转矩较小,结构紧凑,但空转功率损失随之增加,故要求升速传动比小于等于2;为使主轴上的齿轮不过大,最后一级经常采用升速传动。 (4)用于粗加工主轴上的齿轮,应尽可能设置在第Ⅰ排,以减少主轴的扭转变形;精加工主轴上的齿轮,应设置在第Ⅲ排,以减少主轴端的弯曲变形。
(5)驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根,以免给装配带来困难。 §2.4.2 拟定主轴箱传动的基本方法
拟定多轴箱传动系统的基本方法是:先把全部主轴中心尽可能分布在几
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个同心圆上,在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴;非同心圆分布的一些主轴,也宜设置中间传动轴(如一根传动轴带二根或三根主轴);然后根据已经选定的中心传动轴再取同心圆,并用最少的传动轴带动这些中心传动轴;最后通过合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来。
(1)将主轴划分为各种分布类型:被加工零件上加工孔的位置分布是多种多样的,但大致可归纳为:同心圆分布、直线分布和任意分布三种类型。因此,多轴箱上主轴分布相应分为这三种类型。
1)同心圆分布:对这类主轴,可在同心圆处分别设置中心传动轴,由其上的一个或几个(不同排数)齿轮来带动各主轴。
2)直线分布:对此类主轴,可在两轴中心连线的垂直平分线上设传动轴,由其上一个或几个齿轮来带动各主轴。
3)任意分布:对此类主轴可根据“三点共圆”原理,任意分布可以看作是同心圆和直线的混合分布形式。
(2)确定驱动轴转速转向极其在多轴箱上的位置:驱动轴的转速按动力箱型号选定;当采用动力滑台时,驱动轴旋转方向可任意选择;动力箱与多轴箱连接时,应注意驱动轴中心一般设置于多轴箱箱体宽度的中心线上,其高度则决定于所选动力箱的型号规格。驱动轴中心位置在机床联系尺寸图中已经确定。
(3)用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来:在多轴箱设计原始依据图中确定了各主轴的位置、转速和转向的基础上,首先分析主轴位置,拟订传动方案,选定齿轮模数(估算或类比),再通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法,确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速 §2.4.3 带传动的设计计算与校核
主轴箱所选电动机型号为:Y90L-6 电机功率0.88 KW 同步转速为 1000 r/min 满载转速为 910r/min 传动比 i=2 每天工作8小时 1、确定计算功率Pca
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由《机械设计》查得工作情况系数KA=1.1,故
Pca?KAP=1.1×0.88=0.968 (2—8)2、选择V带的带型
根据Pca、n1由《机械设计》图8-11用Z型带。 3、确定带轮的基准直径dd并验算带速v (1)初选小带轮的直径dd1。
由《机械设计》表8-8,取小带轮的基准直径dd1=125mm (2)验算带速v。按下面公式验算带的速度
v??dd1n160?1000 式中:
v—带速(m/s) dd1—小带轮直径 (mm)
n1—小带轮转速 (r/min)
代入得:
v?3.14?125?91060?1000
=5.95m/s
因为5 m/s﹤v﹤30 m/s,故带速合适。 (3)计算大带轮的基准直径。 根据公式计算大带轮的基准直径dd2 dd2=i dd1=2×125=250mm 4、确定v带的中心距a和基准长度Ld
(1)根据式下列公式,初定中心距a0=210mm。
0.7?dd1?dd2??a0?2?dd1?dd2?
式中:
dd1—小带轮直径(mm) dd2—大带轮直径 (mm)
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(2—9)
2—10)
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代入得:
0.7×(125+250)?a0?2×(125+250)
即 : 262.5mm?a0?750mm 所以初定中心矩为300 mm。 (2)计算带所需的基准长度
L?d2?dd1?2d0?2a0?2?dd1?dd2???d4a0 代入得:
Ld0?2?300??2??125?250??0
=1188.75mm
根据《机械设计》表8-2选带的基准长度Ld=1120mm。 (3)计算实际中心距a。
a?aLd?Ld00?2 式中:
Ld—V带的基准长度 (mm) Ld0—计算相应的带长 (mm) 代入2-12得:
a?aLd?Ld00?2????300?1120?1188.75?2??mm =270mm 5、验算小带轮上的包角?1
?180???d57.3?57.3??1?d2?dd1?a?180??250?125?270 =153°﹥90°
6、计算带的根数z
(1)计算单根V带的额定功率Pr
由dd1=125mm和n1=910r/min,查《机械设计》表8-4a得P0=0.321KW。
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(2—11)(2—12)(2—13)
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根据n1=910r/min,i=2和Z型带,查《机械设计》表8-4b得?P0=0KW。 查《机械设计》表8-5得Kα=1,表8-2得KL=1,于是
Pr=(P0+?P0)K?KL=(0.321+0)×1×1 KW (2—14) =0.321KW (2)计算V带的根数z z=
pca0.968?=3.01根 pr0.321取z=3根。
7、计算单根V带的初拉力的最小值(F0)min
由《机械设计》表8-3得Z型带的单位长度质量q=0.06kg/m,所以 (F0)min=500(2.5?K?)Pca?qv2K?zv
(2.5?1)?0.968?0.06?5.952]
1?3?5.95=[500? =42.8 N 应使带的实际初拉力F0>(F0)min8、计算压轴力Fp 压轴力的最小值为
?F?pmin?2z?F0?minsin?2 (2—
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153??2?3?42.8?sin
2 =249.7N 9、带轮的设计
因为带轮直径dd1=125mm dd2=250mm 带轮直径dd?300mm,所以带轮采用腹板式。 §2.4.4传动轴的校核
(1) 传动轴上的功率P1、转速n和转矩T1 P1= P η2=0.88×0.97×0.97=0.828kw
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