拖拉機(jī)變速箱端面組合鉆床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

賀利杰

摘 要：變速箱端面是拖拉機(jī)中的多孔零件之一，在對(duì)其進(jìn)行加工改造時(shí)應(yīng)當(dāng)從使用者的實(shí)際需求出發(fā)，在全面分析被加工零件的基礎(chǔ)上，指出現(xiàn)有設(shè)備的不足，并對(duì)十五孔單工位組合鉆床主軸箱進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，從而在設(shè)計(jì)上解決了上述問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：拖拉機(jī) 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng) 組合鉆床 機(jī)械設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S219 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）07（b）-0077-01

1 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)

1.1 機(jī)械加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

在此次被加工變速箱端面中，為使箱體的加工工序相對(duì)集中，將該零件的十五孔集中在本臺(tái)組合鉆床上加工。而這十五孔在加工時(shí)要求相互之間位置精度為直徑0.4 mm，但是在組合機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，鉆孔位置精度則為直徑0.2 mm，表面粗糙度為6.3，因此加工的誤差規(guī)格等均在要求范圍內(nèi)，且被加工件材料為HT200，剛度足夠。在對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)的過(guò)程制定如下：第一步，對(duì)箱體端面進(jìn)行銑制；第二步，銑制零件的頂面；第三步，將零件粗鏜為直徑50H10調(diào)至直徑49.7，精鏜為直徑50H10至要求；第四步，在組合鉆床上對(duì)零件進(jìn)行進(jìn)一步鉆削，并加工其余十五孔；第五步刮平各孔倒角；攻螺絲；鉸孔直徑18H10至要求。

1.2 確定組合鉆床配置

1.2.1 加工精度

在加工零件并選擇組合鉆床的結(jié)構(gòu)方案時(shí)，我們必須要保證的最重要的一點(diǎn)就是加工精度的穩(wěn)定程度。為了保證零件的精準(zhǔn)程度，一般情況下我們都會(huì)采用固定式夾具，因?yàn)楣潭ㄊ綂A具在跟組合鉆床進(jìn)行組合時(shí)能達(dá)到的鉆孔位置的精確程度是最高的，采用固定導(dǎo)套一般能達(dá)（最大誤差不超過(guò)0.20）mm[1]。

1.2.2 機(jī)床生產(chǎn)率

在機(jī)床生產(chǎn)的效率統(tǒng)計(jì)上，我們可以根據(jù)工件的生產(chǎn)類型，以及機(jī)床的組合模式，基本上可以使用單工位對(duì)夾具進(jìn)行固定的機(jī)床方式[2]。

1.2.3 加工機(jī)床的選擇

在加工被加工件之前要保證加工孔和基面呈垂直狀態(tài)，立式機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生切屑，這些切屑很大機(jī)率會(huì)落入導(dǎo)向中，從而對(duì)加工精確度造成一定影響，所以不適合使用立式機(jī)床。對(duì)比其它機(jī)床，臥式機(jī)床機(jī)床能夠保證設(shè)計(jì)基面和定位基面處于重合狀態(tài)，減少切屑的產(chǎn)生，適合在加工生產(chǎn)中使用。

1.2.4 鉆床的配置

為了保證鉆床處于高溫條件下依舊能夠進(jìn)行正常工作，而且因?yàn)楸患庸ぜ恍枰啻芜M(jìn)行補(bǔ)給，因此可以使用其它的機(jī)械通用部件來(lái)配置鉆床結(jié)構(gòu)。

1.3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)

在進(jìn)行工件加工時(shí)，我們可以根據(jù)被加工工件的加工精度、加工材料的密度硬度以及加工工件時(shí)的工作條件，考慮到加工工件和加工刀具的耐用程度。在對(duì)加工用的動(dòng)力滑臺(tái)進(jìn)行初選時(shí)，要注意動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給速度，初始速度可設(shè)置為40 mm/min，初定切削速度為15 mm/min。根據(jù)選定參數(shù)，針對(duì)被加工零件，在選定的結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行加工方案設(shè)計(jì)和制定，以及被加工零件工序設(shè)定、加工流程制定、機(jī)床聯(lián)系尺寸制定和生產(chǎn)率計(jì)算卡，確定出機(jī)床各部分配制關(guān)系。

2 主軸箱設(shè)計(jì)

依據(jù)工件加工流程以及綜合所有情況的總體設(shè)計(jì)流程和規(guī)格的設(shè)定，我們對(duì)主軸箱的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和改造。由于在組合機(jī)床上需同時(shí)加工十五個(gè)孔，不僅同時(shí)進(jìn)行加工的孔數(shù)量多、孔與孔之間的間距小，而且每個(gè)孔所排列的位置都具有不規(guī)則性，在一般情況下根據(jù)以往使用的方法試試排箱時(shí)，因?yàn)橐陨洗嬖诘囊蛩?，在加工操控過(guò)程中無(wú)法將十五孔的工序進(jìn)行集中，所以在研究分析被加工零件的基礎(chǔ)上，本鉆床的主軸箱運(yùn)作系統(tǒng)利用變位齒輪與滾針軸承的作用，來(lái)達(dá)到一般情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)排箱的目的。

2.1 組合鉆床總體設(shè)計(jì)規(guī)格

在進(jìn)行零件生產(chǎn)與機(jī)床加工的過(guò)程中，可以根據(jù)組合鉆床在實(shí)際操作中的設(shè)計(jì)方案來(lái)決定主軸箱的主要規(guī)格，其內(nèi)容包括在主軸箱設(shè)計(jì)前的標(biāo)準(zhǔn)要求與已具有的條件：（1）主軸箱的輪廓尺寸為600 mm×500 mm。（2）工件輪廓尺寸和每個(gè)孔所在的位置與其尺寸。（3）工件與其對(duì)應(yīng)的主軸箱位置的尺寸。

2.2 十五孔組合鉆床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 鉆床主軸箱的設(shè)計(jì)原則

（1）當(dāng)處在主軸方向時(shí)，所有的主軸都必須使用逆時(shí)針的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

（2）在確保運(yùn)轉(zhuǎn)方向與運(yùn)轉(zhuǎn)速度的基礎(chǔ)上，盡量把齒輪與傳動(dòng)軸的數(shù)量與規(guī)格降低至最少，以控制零件的種類。主要方法包括：使用一根傳動(dòng)軸來(lái)同時(shí)帶動(dòng)多根主軸，而且要保證齒輪分布在同一排，如果齒輪嚙合中心距達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，可以使用變位齒輪。

（3）為了保證主軸箱的結(jié)構(gòu)具有緊湊性，一般主軸箱的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)比都要控制在1.0～1.5范圍內(nèi)。

（4）如果要使用較小的主軸齒輪，可以在最后一級(jí)使用升速傳動(dòng)的方式。

（5）由于鉆削加工存在較大的切削力，因此為了避免主軸出現(xiàn)扭曲變形的現(xiàn)象，可以設(shè)置主軸齒輪距離前支承較近的位置。

根據(jù)以上原則與要求來(lái)合理安排傳動(dòng)系統(tǒng)每一級(jí)的傳動(dòng)比，以及初步?jīng)Q定傳動(dòng)軸的位置，同時(shí)還要確認(rèn)齒輪擁有的齒數(shù)。

2.2.2 傳動(dòng)軸的坐標(biāo)計(jì)算

為了使機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的齒輪能夠與正常嚙合相符合，以及保證其加工主軸箱上傳動(dòng)軸支承孔的孔距在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，必須仔細(xì)計(jì)算每個(gè)傳動(dòng)軸的坐標(biāo)尺寸（計(jì)算結(jié)構(gòu)保留三位有效數(shù)字）。

2.2.3 驗(yàn)算

通過(guò)坐標(biāo)位置來(lái)決定兩軸坐標(biāo)中心位置與A之間的距離，計(jì)算該距離是否與兩軸之間的嚙合齒輪標(biāo)準(zhǔn)要求的中心距AO相等，中心距與半徑之間存在的差值為δ，即δ=AO-A，驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)為δ在0.001～0.009 mm范圍內(nèi)。通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)軸39與12，13，14之間的δ小于0.009 mm，所以使用變位方式來(lái)修改齒輪。

2.3 主軸與通用傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)型式選擇方案

考慮到主軸的受力情況與工作的條件，通常都是運(yùn)用長(zhǎng)主軸。如果運(yùn)用鉆削來(lái)對(duì)主軸進(jìn)行加工，所承受的單項(xiàng)軸向力就會(huì)比較大，因此要首先選擇向心球軸承與推力球軸承所組合而成的支撐結(jié)構(gòu)，并且推力球軸承要在主軸的前端進(jìn)行配置。傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速比較低，但是它的載荷能力比較大，因此要多運(yùn)用圓錐滾子軸承進(jìn)行操作。根據(jù)上述配置主軸與傳動(dòng)軸的方案，按照所選擇的軸承的類型進(jìn)行了軸承孔的檢查與精確操作的流程之后，依然會(huì)發(fā)現(xiàn)某一部分部位在使用這個(gè)配置的時(shí)候因?yàn)榭臻g距比較小，而箱體上的軸承座又太大，造成箱體的強(qiáng)度不足等問(wèn)題，可以通過(guò)原來(lái)的方案，改成推力球軸承和滾針軸承所組合而成的支撐結(jié)構(gòu)，由此來(lái)減小徑向的尺寸，滿足箱體的強(qiáng)度要求，實(shí)現(xiàn)合理的排箱。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章通過(guò)對(duì)拖拉機(jī)的變速箱端面在組合鉆床時(shí)的運(yùn)行原理進(jìn)行綜合總結(jié)，并且根據(jù)上述原則進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與修改，從而主軸箱質(zhì)量得到最大程度的保證，提高了提高主軸箱通用化，從而減少設(shè)計(jì)與制造的工作量。

參考文獻(xiàn)

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