普通車床傳動係統變速機構的改進
2019-4-22 來源：江（jiāng）蘇省靖江（jiāng）中等專業學（xué）校 作者（zhě）：鬱 冬
摘 要：本文結合CA6140車床實（shí）例（lì），簡單介紹了CA6140車床的結構組成，分析了（le）機床主傳動係統設計要求，針對（duì）主傳動係統（tǒng）進行改造（zào）設計，確定（dìng）了CA6140車床（chuáng）傳動係統軸承部件。
關鍵詞：車床；傳動係統；變速機構；改進
CA6140型號機床（chuáng）產品屬於沈陽機床公司早期生產的（de）一款非常典型（xíng）的產品，在20世紀70年（nián）代投入生產，在當時我國機械製造行業中的應（yīng）用極為廣（guǎng）泛。CA6140型號機床整體（tǐ）的結構非常緊湊，其運行速率相（xiàng）對高、運行效率也非常高，擁有（yǒu）較好的精度，可以實現（xiàn）數字化的控（kòng）製。CA6140型號（hào）機床擁有經濟性、高效性、環保性等多方麵的優勢，因此，其在（zài）很多領域中均得以廣泛應用，主要應用在一些結構相對複雜的（de）軸類及盤類零部件產品的實際加（jiā）工過程中。
1、主傳動係統改造設計
1.1 傳動形式的確定
采用（yòng）集中傳動的方（fāng）式情況（kuàng）下：在設計（jì）的傳（chuán）動（dòng）係統中，所有傳（chuán）動（dòng）結構及變（biàn）速機構均設置於相同主軸箱中。在（zài）進行中型機床設（shè）備及大型機床設備的設計過程中，更加適宜應用此種傳動方式，特別是對CA6140型號機床設備而言，因為其整體結構更加緊湊，所以更加有利於進行集中操控，這樣便能夠有效降低生產成本。但當傳動部件實際運（yùn）轉（zhuǎn）時，會出現一定振動及發熱問題，這極（jí）易導致主軸結（jié）構出現變形（xíng）問題，最終會導致工件（jiàn）的加（jiā）工精度（dù）受到影響（xiǎng）。
1.2 傳動組及各傳動（dòng）組中傳動副的數目
在對傳動鏈進行設計的過程中，選擇方案的原則是在確（què）保達（dá）到性能要求基礎上盡可能確保更加（jiā）經濟。符合機床設備要求的設計方（fāng）案不止一種，開展傳動（dòng）鏈設（shè）計工作過程中，需要結合經濟性這（zhè）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（jiào）好地針對不同方案加以對比分析，同時（shí）還能為傳動係統設計給予一定參考。在對（duì）轉速圖進行擬定過（guò）程中，具體步驟如下。
首先需要設計相應的傳動方案，在該方案中應當（dāng）明確傳動具體方（fāng）式及機床設備的開啟和停運操作等，還應當明確換向（xiàng）操作的方式及具體操縱方式。傳動形式指的是依照不同傳統部件及（jí）變速部件具體（tǐ）組成（chéng）特征及結構特征，采用相應的傳動及變速形式。
設（shè）計的傳動（dòng）方案及具體形式在很大程度上會受（shòu）到係統複雜情況的影響，同時也會受到設備性能要求的影響。所以，在進（jìn）行傳動（dòng）方（fāng）案（àn）設計（jì）過程中，需要全方位針（zhēn）對係統結構、運行工藝及係統性能等進（jìn）行考量。
若是傳動（dòng）係統的級數是（shì）Z，其包含有不同（tóng）的傳動組，其中傳動副為Z1、Z2、Z3、Z4……，則Z=Z1Z2Z3Z4……。
因為受到整體結構的製約，通常傳動副數選用2或者是選用3相對（duì）適（shì）宜，即對應的變速級數Z屬（shǔ）於2及3對應因子，可以得出：
而要想達到12級傳動的目標（biāo），設（shè）計的傳動係統中傳動副不同組合形式（shì）有很多（duō），具體如下：
①12=3×4，②12=4×3，③12=3×2×2，④12=2×3×2，⑤12=2×2×3等。就（jiù）以上的形式來看（kàn），若采用第①種及第②種形式，能夠節約1根傳動軸部件，但在相同的傳動組中會（huì）包含有4個（gè）不同的傳（chuán）動副，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（liǎng）聯滑移齒輪，要求設計操作機構應當互銷（xiāo），這樣才能避免不同的（de）滑（huá）移齒輪在同一時間（jiān）內進行齧（niè）合，因此，這兩種形式通常不會被采（cǎi）用。
若采用第③種、第④種（zhǒng）及第⑤種形式，傳動副具體設計過程，按照前多後（hòu）少的原則第③種形（xíng）式較為適宜，但此時對Ⅰ軸來說在進行換向操作過程中（zhōng），應當利用（yòng）雙向片式摩擦離合裝置，這樣才能保障（zhàng）Ⅰ軸所需的軸向長度相對小一（yī）些，也可以保障變速箱（xiāng）結構的尺寸進一步減小。但因為第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（dòng）副，所以，此次設計（jì）的傳動形式以第④種形式最為適宜，即12=2×3×2。
1.3 傳動係統擴（kuò）大順序的安（ān）排
若是選擇第①種類型，存在下列具體問（wèn）題。
在第一（yī）變速組處在降速傳動情況下（xià），因為摩擦離合器裝置自身尺寸的製約，要求在（zài）Ⅰ軸結構上相應齒輪尺寸應當稍大一些，相應的Ⅱ軸（zhóu）結構上相應齒輪尺寸需要按照倍數增加。這會導致Ⅰ軸與Ⅱ軸所（suǒ）具有的中心（xīn）距進一步增（zēng）加，同時Ⅰ軸與Ⅱ軸所具有的中心距同樣會出現增大問題，將導（dǎo）致係（xì）統尺寸（cùn）相對（duì）較大，因此，從實際情況來看，此種類型（xíng）是不易采用的。而選擇第②種類型，以上問（wèn）題便能迎刃而解。
1.4 繪製轉速圖
設計的車床主（zhǔ）傳動係統轉速具體結構示意圖，如圖1所示。
圖1轉速結構網
1.5 分配降速比
在對機床設（shè）備的主軸部件變速傳（chuán）動過程進行設計的過程中，應當防（fáng）止從動齒輪部（bù）件的尺寸過大，這樣能確保變速箱結構對（duì）應尺寸（cùn）不至於過大，通常會（huì）對（duì）降速傳動比加以（yǐ）限製，要求其最小值（zhí）需要滿（mǎn）足Umin≥1/4。要想防止傳動誤差進一步擴（kuò）大化並確保（bǎo）噪音更（gèng）小，通常（cháng）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（jì）算得（dé）到傳動組對應（yīng）變速範圍最大值為r≤umax/umin=8。
在CA6140型號車（chē）床設備中，主軸傳動係統包（bāo）含了4個不同的（de）傳動組，而其中（zhōng）一組屬於（yú）帶傳動。依照降速比的具體分配要求，要符合前慢後快這一要求（qiú），同時也要符合摩擦離合器裝（zhuāng）置具體的運轉速率要（yào）求，以進一步對不同傳動（dòng）組對應的最小傳動比值加（jiā）以計算。
CA6140型號車床主軸傳動係統共設有4個傳動組，其中有一個是帶傳動。根據（jù）降速比分配應“前慢後快”的原則及摩擦離合器的工作（zuò）速度要（yào）求，確（què）定各傳動組最小傳動比（bǐ）。
係統中總傳動比大小為：
第一，對決定軸Ⅲ軸及Ⅳ軸而言，其所擁有的降速傳動比對應（yīng）最小值應當較主軸結構中齒輪部件降速傳動比更大（dà），這樣才可以有（yǒu）效發揮出飛輪功能。因此，對變（biàn）速組結構而言，其所擁有（yǒu）的降速傳動比對應（yīng）最小值應當選擇（zé）極限值1/4，對應公比為Φ=1.41，1.414=4。
在最後的一級中，具體間隔是6級。
第二（èr），中間（jiān）軸結構對應傳動比的計算，能夠依照先快後慢的原則對最小傳（chuán）動比進一步進（jìn）行計（jì）算，依（yī）照基比指數進一步計算其餘傳動比的（de）大小。
Ⅰ~Ⅱ軸之（zhī）間進行的（de）傳動方式屬於升速傳動，應進一步（bù）增加齒輪結構外徑值，確保主動輪的齒根所（suǒ）擁有直徑大小能夠較離合器裝置的外轂結構尺寸更（gèng）大（dà）。
所以，能夠計（jì）算得到（dào）皮帶輪對應傳動比大小是：
2、軸承的選擇
2.1 一般傳（chuán）動軸上的軸承選擇
在（zài）此次設計過程中，設計的Ⅰ軸結構中傳動（dòng）部件（jiàn）對應外徑尺寸均要較左側位置（zhì）處支承孔結構直（zhí）徑值要小，而且（qiě）全部是利用深溝球軸承部件，在實際裝配過（guò）程中希望能夠（gòu）更加的便捷（jié），有利（lì）於對軸承部件之間的（de）間隙更好地進行調整。Ⅱ軸結構及Ⅲ軸結構中應用到（dào）的軸承部件，全部是圓錐滾子軸承部件。
2.2 主（zhǔ）軸軸承的類（lèi）型（xíng）
對於主（zhǔ）軸結（jié）構（gòu）來說，在設計前部軸承部件過程中，所選用的軸承結構屬於雙列圓柱型滾子軸承部（bù）件，在軸承的內部孔麵上存在一定（dìng）的（de）錐度（dù），這一錐度恰好與主軸結（jié）構對應（yīng）的（de）錐度相（xiàng）互匹配，軸向方向上的發生的移動屬於內圈，筆者設計時（shí）將內圈結構進行脹大處理，這樣能夠（gòu）有效（xiào）避免間隙問題及預緊問題，在軸承結構中采用的滾動體元件屬於滾子（zǐ），其可以承載更（gèng）大的徑向載荷作用，同時也（yě）擁有相對高轉速值，在軸承結構中一共設置有兩列滾子元件，其排列形（xíng）式屬於交叉形式，設置的（de）滾子元（yuán）件數（shù）量相對（duì）較多，同時（shí）也具有較為優良（liáng）的剛性（xìng），溫（wēn）升相對而言較低，但由於其承載軸向力作用相對較差，因（yīn）此在實際中應當（dāng）和可以承載相對大軸向作（zuò）用力的軸承結構一起應用（yòng），這（zhè）也使得設計的支承部件相對而言（yán）較（jiào）為複雜。
3、結語
CA6140型車床中傳動係統設計和一般類型的機床及數控（kòng）類型機床對比而（ér）言，車床所設計的傳動係統部件能夠確保機床加工工藝對應範圍（wéi）進一步擴大，還可以顯著降低（dī）機械加工工時定額，確保車床加工（gōng）的效率（lǜ）進一（yī）步提升，同時能夠借助配掛齒輪確保（bǎo）擁有不同傳動比，使得機床的適用範圍進一步增加。
投稿（gǎo）箱：
如果您（nín）有機床行（háng）業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵（yóu）箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您（nín）有機床行（háng）業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵（yóu）箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關信息
