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普通（tōng）車床傳（chuán）動係統變（biàn）速機構的改進

2019-4-22 來源（yuán）：江蘇省靖（jìng）江中等專業學校作者：鬱冬

摘要：本文結（jié）合CA6140車床實例，簡單介紹了CA6140車床的結構組成，分析了機床主傳動係統設計要求（qiú），針對主傳動係統進行改造設計，確定了CA6140車床傳動係統軸承部件。

關鍵詞（cí）：車床；傳動係統；變速機（jī）構；改進

CA6140型（xíng）號機床產品屬於沈陽機床公司早期生產的一款非常（cháng）典型的產品，在20世紀70年代投入（rù）生產，在當時我（wǒ）國機械製造行業中的應用極為廣泛。CA6140型號機床整體的結構非常緊湊（còu），其運行速率相（xiàng）對高（gāo）、運行效率也（yě）非常高，擁有較好的精度，可以實現數字化（huà）的控製。CA6140型號機床擁有經濟性、高效性、環保性等多方麵的優勢，因此，其在很多領域中均得以廣泛應用，主要應用在一些結（jié）構相對複（fù）雜的（de）軸類及盤類零部件產品的實際加工過（guò）程中。

1、主傳（chuán）動係統改造設計

1.1 傳動形式的確定（dìng）

采用集中傳動的方式情（qíng）況下（xià）：在設計的傳動係統中，所（suǒ）有傳動結構（gòu）及變速機構均（jun1）設（shè）置（zhì）於相同主軸箱中。在進行中型機床設備（bèi）及大型機床設備的設計過程中，更加適宜應用此種傳動方（fāng）式，特別是對（duì）CA6140型（xíng）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轉時，會出現一定振動（dòng）及發熱問題，這極易導致主軸結（jié）構出現變形問題，最終會導致工件的加工精度受到影響。

1.2 傳動組及各傳動組中傳動副的數目

在對傳動（dòng）鏈進行設計的過程中，選（xuǎn）擇方案（àn）的原則是在確保達到性能要求基礎上盡可能確保更（gèng）加經濟。符合機床設備要求的設計方案不止一種，開展（zhǎn）傳（chuán）動（dòng）鏈設（shè）計（jì）工作過程中，需要結（jié）合經濟（jì）性這一設計（jì）原則，確（què）保設計方案為最（zuì）優方案。而通（tōng）過利用轉速圖能夠較好地針對（duì）不同方案加以對比分析（xī），同時還能為（wéi）傳動係統設計給予一定參考（kǎo）。在對轉速圖進行擬（nǐ）定過程中，具體步驟如下。

首先需要設計相應的傳動方案，在該方案中應當明確傳動具體方式及（jí）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操縱方式（shì）。傳動形式指的是依照不同傳統（tǒng）部件及變速（sù）部件具體組成特征及結構特征，采用相應的傳動及變速形式。

設計的傳（chuán）動方案及（jí）具體形式在很大程度上會受到係（xì）統複雜情況的影響，同時（shí）也會（huì）受到設備性能要求的影響。所以，在進行傳動方案設計過程中，需要全方位針（zhēn）對係統結（jié）構、運行工藝及係統性能（néng）等進行考量。

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

因為受到整體結構的製約（yuē），通常（cháng）傳動副數選用2或者是選用（yòng）3相對適宜，即對應的（de）變速級數（shù）Z屬於2及3對應因子，可以得出：

而要（yào）想達到12級傳動的目標，設計的傳動係統中（zhōng）傳動副不同組合形式有（yǒu）很多，具體如下：

①12=3×4，②12=4×3，③12=3×2×2，④12=2×3×2，⑤12=2×2×3等。就以上的形（xíng）式來看，若采用（yòng）第①種及第②種（zhǒng）形（xíng）式，能夠節（jiē）約1根傳動（dòng）軸部件，但在（zài）相同（tóng）的傳動組中會包含有4個不同的（de）傳動副，如果（guǒ）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（qiú）設計操作機構應當互銷，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（zhè）兩種形式通常不會被采（cǎi）用。

若采用第③種、第④種及第⑤種形式，傳動副具體設計過（guò）程，按照前多後少的原則第③種形式較為（wéi）適宜，但此時對Ⅰ軸來說在進行換向操作過程（chéng）中，應當利用雙向片式摩擦離合裝置，這樣才能保障（zhàng）Ⅰ軸所需的（de）軸向長度相對小（xiǎo）一些，也可以保障變速箱結構的尺寸進一（yī）步減小。但（dàn）因為第一傳動組中包含的傳動副數量應當少一（yī）些，適宜選擇2個傳動副，所（suǒ）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（xì）統擴大順序的安排

若是選（xuǎn）擇（zé）第①種類型，存在下列具體問題。

在第一變速組處在（zài）降速傳動（dòng）情況下，因為摩擦離合器裝置（zhì）自（zì）身尺（chǐ）寸的製約，要求在Ⅰ軸結構上相應齒輪尺（chǐ）寸應當稍大一些，相應的Ⅱ軸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軸所具有的中心距進（jìn）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，將導致（zhì）係統尺寸（cùn）相對較大，因此（cǐ），從實際情況來看，此種類型是不易采用的。而選擇第②種類型，以上問題便能迎刃而解。

1.4 繪製轉速圖

設計的車床（chuáng）主傳動係統轉（zhuǎn）速具體結構示意圖，如（rú）圖1所示。

圖1轉速結構（gòu）網

1.5 分配降速比

在對機床設備的主軸部件變速傳動過程進行設計的（de）過程中，應當防止從動齒輪部件的尺寸過大，這（zhè）樣能確保變（biàn）速箱結構對（duì）應尺寸不至於過（guò）大，通常會對降（jiàng）速（sù）傳動比加以限製，要求其最（zuì）小值需要滿足Umin≥1/4。要想防止傳動（dòng）誤差進一步擴大化並確保噪（zào）音更小，通（tōng）常會對（duì）最大升速比值加以限製，要求其最（zuì）大值（zhí）需要滿足Umax≤2，所以能夠計算得到傳動組對應變速範圍（wéi）最（zuì）大值為r≤umax/umin=8。

在CA6140型號車床設備中，主軸傳動（dòng）係統包含了4個不同的傳動組，而其中一組屬於帶傳動。依照降速比的具體分配要求，要符合前慢後快（kuài）這一（yī）要求，同時也（yě）要（yào）符合摩擦離合器裝置具（jù）體的運轉速率要求，以進一步對不（bú）同傳動（dòng）組對應的最小傳動比值加以計算。

CA6140型號車床主軸（zhóu）傳動係統共設有（yǒu）4個傳動組（zǔ），其中有（yǒu）一個（gè）是帶傳動。根據降速比分配應“前慢後快”的原則及摩擦離合（hé）器的工作速度要求，確定各傳動組最（zuì）小傳（chuán）動（dòng）比。

係統中總傳動比大小為：

第一，對決定軸（zhóu）Ⅲ軸及Ⅳ軸而言，其所擁有的降速傳動比對應最小（xiǎo）值應當較主軸結構（gòu）中齒輪部件降速（sù）傳動比更大，這樣才可以有效（xiào）發揮出飛輪功能。因此，對變速組結（jié）構而（ér）言，其所擁有的降速傳動比對應最小值（zhí）應當選擇極限值1/4，對應公比為Φ=1.41，1.414=4。

在最後的一級中，具體間（jiān）隔是6級。

第二，中間軸結構對應傳（chuán）動比的計（jì）算（suàn），能夠依照先（xiān）快後慢的原則對最小（xiǎo）傳動比進一步進行計算，依照基比指數（shù）進（jìn）一步計算其餘傳動比（bǐ）的（de）大小。

Ⅰ~Ⅱ軸之（zhī）間（jiān）進（jìn）行的傳（chuán）動方（fāng）式屬於升速（sù）傳（chuán）動，應進一（yī）步增加齒輪結構外徑值，確保主動輪的齒根所擁有直徑大小能夠較離合器裝置的外轂結（jié）構尺寸更大。

所以，能夠計算得到皮帶輪對應傳（chuán）動比大小（xiǎo）是：

2、軸承的選擇

2.1 一般傳動軸上（shàng）的軸承選（xuǎn）擇

在此次（cì）設計過程中，設計的Ⅰ軸結構中傳動部件對應外徑尺寸均（jun1）要較左側（cè）位置處支承孔結構直徑（jìng）值要小，而且全部是利（lì）用深溝球軸承部件，在實際裝配過程中希望（wàng）能夠更加的便捷，有（yǒu）利於對軸承部件之間的間隙（xì）更好地（dì）進行（háng）調整。Ⅱ軸結構及Ⅲ軸結構中應用到的軸承部件（jiàn），全部是圓錐滾子軸承部件。

2.2 主軸軸（zhóu）承的類型

對於主軸結構來說，在設計前部軸承（chéng）部件過程（chéng）中，所選用的軸承結構屬於雙列（liè）圓柱型滾（gǔn）子軸承部件，在軸承的內部孔麵上存在一定（dìng）的錐度，這一錐度恰好與主軸結構對應的錐度相（xiàng）互匹配，軸向方向上的發（fā）生的移動屬於內圈，筆（bǐ）者（zhě）設（shè）計時將內圈結構進行脹大處理，這樣能夠有效避免間（jiān）隙問（wèn）題及預緊（jǐn）問（wèn）題，在軸承結構中采用的滾動體元件屬於滾子，其可以承載更大的徑向載荷作用，同時也擁有相對高轉速值，在軸承結構中一共（gòng）設（shè）置有兩列滾子元件，其排列形（xíng）式屬於交叉形式，設置的滾子元件數量相對（duì）較多，同時也具有較為優良的（de）剛性，溫（wēn）升相對而言較低，但由（yóu）於其承載軸向力作用相對較差，因此在實際中應當和可以承載相對大軸向作用（yòng）力的軸承結構一起應用，這也使得設計的支承部件相對而言較為複雜。

3、結語（yǔ）

CA6140型（xíng）車床中傳動係統設計和一般類型的機床及數（shù）控類型機床對比而言，車床所設計的傳（chuán）動係統部件能夠確保機床（chuáng）加工工藝對應範圍進一（yī）步（bù）擴大，還可以顯（xiǎn）著降低機械加工工時定額，確保車床加工的效率進一步提升，同時能夠借助配掛齒輪確保擁有不（bú）同傳（chuán）動比，使得機床的適用範圍進一步增（zēng）加。

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