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普通（tōng）車床傳動係統變速機構的（de）改進

2019-4-22 來源：江蘇省靖江（jiāng）中等專業學校作者：鬱冬

摘要：本文結合CA6140車床實例，簡單介紹了CA6140車床的結構組成（chéng），分析了機（jī）床主傳動係統設計要求，針對主傳動係統進行改造設計，確（què）定了CA6140車床傳動係（xì）統（tǒng）軸承部（bù）件。

關鍵（jiàn）詞（cí）：車床；傳動係統；變速機構；改進

CA6140型號機床產品（pǐn）屬於沈陽機床公司早期生產的（de）一款非常典型的產品，在（zài）20世（shì）紀70年代投入生產（chǎn），在當時我國機械製造行業中的應用極為廣泛。CA6140型號機床（chuáng）整體的（de）結構非常緊湊，其運（yùn）行速（sù）率相對（duì）高、運行效率也（yě）非常高，擁有較好的精度，可以實現數字化的控製。CA6140型號機（jī）床擁（yōng）有經濟性、高效性、環保性等多方麵（miàn）的優勢，因此，其在很多領（lǐng）域中均得以廣泛應用，主要應用在一些結構相對複雜的軸類及盤類零部件產品的（de）實際（jì）加工過程中。

1、主傳動係統（tǒng）改造設計

1.1 傳動形式的確定

采用集中傳動的方式情況下：在設（shè）計（jì）的傳動係統中，所有傳動結構及（jí）變速機構均設置於相同（tóng）主（zhǔ）軸箱中。在進行中型機床（chuáng）設備及大（dà）型機床設備（bèi）的設計過程中，更加適宜（yí）應用此種（zhǒng）傳動方式，特別是對CA6140型號機床設備而言（yán），因為其整體結構更加緊湊，所以更加有利於（yú）進行集中操控，這樣便能夠有效降低生產（chǎn）成本。但當傳動部件（jiàn）實際運（yùn）轉時，會出（chū）現一定振動及發熱（rè）問題，這極易導致主軸結構出（chū）現變形問題，最終會導致工件的加工精（jīng）度受到影響。

1.2 傳動組及各傳動組中（zhōng）傳動副的數目

在（zài）對傳動鏈進行設計的過程中，選擇方案的原則是在確保達到性能要求基礎上盡可（kě）能確保更（gèng）加經濟。符合機床（chuáng）設備要求的設計方案不止一種，開展傳動鏈設計工作過程中，需要結合經（jīng）濟性這一設計原則，確保設計方案為最優方案。而通過利用轉速圖能夠較好地針對不同方案加以對比分析（xī），同時還能為傳動係統設計給予一定參考。在對轉速圖進（jìn）行擬定過程中，具體步驟如下。

首先需要設計相（xiàng）應的傳動方案，在該方案中（zhōng）應當明確傳動具體方式及機床設備的開啟和停運操作等，還應當明確換向操作的方式及具體（tǐ）操縱方式。傳（chuán）動形式（shì）指的是（shì）依（yī）照不同傳統部（bù）件及變（biàn）速部件具體組成特征及結（jié）構特征，采用相應的傳動及變速形式。

設計的傳動方案及（jí）具體形式在很大程度上會受到係統複雜情況的影響，同時也會（huì）受到設備性能要求（qiú）的影（yǐng）響。所以，在進行傳動方案設計過（guò）程中，需要全方位針對係統結構（gòu）、運行工藝及係統性能等進行考量。

若是傳動係統的級數是Z，其包含有不同的傳動組（zǔ），其中傳動副為Z1、Z2、Z3、Z4……，則Z=Z1Z2Z3Z4……。

因為受到整體（tǐ）結構的製約，通常傳動（dòng）副數選用2或者是選用3相對適宜，即（jí）對應的變速級數（shù）Z屬於2及3對（duì）應（yīng）因子，可以得出：

而要想達到12級傳動的目標，設計的（de）傳動係統（tǒng）中傳（chuán）動副不同組合形式有很多，具體如（rú）下：

①12=3×4，②12=4×3，③12=3×2×2，④12=2×3×2，⑤12=2×2×3等。就以上的形式來看，若采用第①種及第②種形式（shì），能夠節約1根傳動軸部件，但在相同的傳動組中會包含有4個不同的傳動（dòng）副（fù），如果采用四聯滑移齒輪，將導致傳動軸尺寸進一步增加。若是采用2個兩聯滑移齒輪，要求設（shè）計操作機構應當（dāng）互銷，這樣才能避免不同的滑移齒輪在同一時間內進行齧合，因此，這兩種（zhǒng）形式通常不會被采用。

若采用第③種、第④種及（jí）第⑤種形（xíng）式（shì），傳動副具體設（shè）計過（guò）程，按照前多後少的原則第③種形式較為適宜，但此時對Ⅰ軸來說在進行換向（xiàng）操作過程中，應當利用雙（shuāng）向片式摩擦離合裝置，這樣才能保障Ⅰ軸所需的軸向長度相（xiàng）對小一些，也可以保障變（biàn）速箱結構的尺寸進一（yī）步減小（xiǎo）。但因為第（dì）一傳動組中包含的傳動副數量應當少一些，適宜選擇2個傳動副，所（suǒ）以，此次設計的傳動形式以第④種形（xíng）式最為適宜，即12=2×3×2。

1.3 傳（chuán）動係統擴大順序的安排

若是選擇（zé）第①種類型，存在下列具體問（wèn）題。

在第（dì）一變速組處在降速傳動情況下，因為（wéi）摩擦離合器裝置自身尺寸的製約，要求在Ⅰ軸結構上相應（yīng）齒輪尺寸應當稍大（dà）一些（xiē），相（xiàng）應的Ⅱ軸結（jié）構上相（xiàng）應齒輪尺寸需要按照倍數增加。這會導致Ⅰ軸與Ⅱ軸（zhóu）所具有的中心距進一步增加，同時Ⅰ軸與Ⅱ軸所具有的中心距同樣會出現增大問題（tí），將導致係統尺寸相對較大，因此，從實際情況來看，此種類型是不易采用的（de）。而選擇第②種類型，以上問題便能迎刃而解。

1.4 繪（huì）製轉速圖

設計的車床主傳動係統轉速具體（tǐ）結構示（shì）意圖，如圖1所（suǒ）示。

圖1轉速結構網

1.5 分配降速比

在對（duì）機床設備的主軸部件變（biàn）速傳動（dòng）過程進行設（shè）計的過程（chéng）中，應當防止從動齒輪部件的尺寸過大，這樣能（néng）確保變速箱結構（gòu）對應尺寸不至於過大，通常會對降（jiàng）速傳動比加以限製，要求其最（zuì）小值需要滿（mǎn）足Umin≥1/4。要想防止傳動誤（wù）差進一步擴大化並確保噪音更小，通常會對最大升速比值加以限製，要求其最大值需要滿足Umax≤2，所以能夠計算得到傳動組對應變速範圍最大值為r≤umax/umin=8。

在CA6140型號車床（chuáng）設備中，主軸傳動係統包含了4個（gè）不（bú）同的傳動組，而其中一組屬於帶傳動。依照降速（sù）比的具體分配要求，要符合（hé）前慢後快這一要（yào）求，同（tóng）時也要符合摩擦離合器裝置具體的（de）運轉速率（lǜ）要求，以進（jìn）一步對不同傳動（dòng）組對應的最小傳動比值（zhí）加以計（jì）算。

CA6140型號車床主軸傳動係統共設有4個傳動（dòng）組，其中有一個是帶傳（chuán）動。根據降速比分配應“前（qián）慢後快”的原則及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動組最小傳動（dòng）比。

係統中總傳動比大小為：

第（dì）一，對決定軸Ⅲ軸及Ⅳ軸而言，其所擁有的降（jiàng）速傳動比對應（yīng）最小（xiǎo）值應當較主軸結構中齒輪部件降速傳動（dòng）比更大，這樣才可以有效發揮出飛輪功能。因（yīn）此，對變速組結構而言（yán），其所擁有的降速傳動比對應（yīng）最小值應當選擇極限值1/4，對應公比（bǐ）為（wéi）Φ=1.41，1.414=4。

在（zài）最後的一級中，具體間隔是6級。

第（dì）二，中間軸結構對應傳動比的計算，能夠依照（zhào）先（xiān）快後慢（màn）的原則對（duì）最小傳動比進一步進行計算，依照基比指數進一步計算其餘傳動（dòng）比的大小。

Ⅰ~Ⅱ軸之間進行的傳動方式屬於升速傳動，應（yīng）進一（yī）步增加齒輪結構（gòu）外徑值，確保主動輪的齒根所（suǒ）擁有直徑大小能夠（gòu）較離合（hé）器裝置的外轂結構尺寸更大。

所以，能夠計算得到皮帶輪對應傳動比大小是：

2、軸承的選擇（zé）

2.1 一般傳動軸上的軸承選擇

在此次（cì）設計過程中，設計的Ⅰ軸結構中傳動（dòng）部件對應（yīng）外徑尺（chǐ）寸均要較左側（cè）位（wèi）置處支承孔結構（gòu）直徑值要小，而且全部（bù）是利用深溝球軸承部件，在實際裝配過程中（zhōng）希望能夠更加的便捷，有利於對（duì）軸承部件之間的間隙更好地進行調整。Ⅱ軸結構及Ⅲ軸結構中應用到的軸承（chéng）部件，全部是圓錐滾子軸承部件。

2.2 主（zhǔ）軸軸承（chéng）的類型

對於主軸結構來說，在設計前部軸承部件過（guò）程中，所選用的軸承結構屬於雙列圓柱型滾子（zǐ）軸承部件，在軸承的內部孔麵上存在（zài）一定的錐度，這一錐度恰好與主軸結構對應的錐度相互匹配，軸（zhóu）向方向上的發生的移動（dòng）屬（shǔ）於內圈（quān），筆者設計時將內圈結構進行脹大處理，這（zhè）樣能夠（gòu）有效避免間隙問題及預緊問題，在軸承結構中采（cǎi）用的（de）滾動（dòng）體元件（jiàn）屬於滾子，其（qí）可以承載更（gèng）大的徑向載（zǎi）荷作用，同時也擁有相對高轉速值，在軸承結構中（zhōng）一共設置有兩列滾子元件，其排列形式屬於交叉形式，設置的滾子元件數（shù）量（liàng）相對較（jiào）多，同時也具（jù）有較為優良的剛性，溫升相對而言較低，但由於其承載（zǎi）軸向力作用相對較差，因此在實際中應當（dāng）和可以承載相對大軸向作用力的軸承結構一（yī）起應用，這也使得設計的支承部件相對而言較為複雜。

3、結語

CA6140型車床中傳動（dòng）係統設計和一（yī）般類型的機床及數控類型機床對比而言，車床所設計的傳動係（xì）統部（bù）件能夠確保機床加工工藝對應範圍進一步擴大，還可以顯著（zhe）降（jiàng）低機械加工工時定額，確保車床加（jiā）工的效（xiào）率進一步提升，同時能夠借助配掛齒輪確保擁有不同傳動比（bǐ），使得機床的適用範圍進一步增加。

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