車床主傳動變速裝置設計

車床主傳動變速裝置設計,車床,傳動,變速裝置,設計 本科畢業(yè)設計論文 題 目 車床主傳動變速裝置設計 專業(yè)名稱 機械設計制造及自動化 學生姓名 尚曉東 指導教師 李文燕 畢業(yè)時間 2014.6 西北工業(yè)大學明德學院畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)任務書 一、題目： 車床主傳動變速裝置設計 二、指導思想和目的要求： 畢業(yè)設計是學生在校期間進行最后一次理論結(jié)合實際的較全面和基本的訓練，是對幾年來所學知識的系統(tǒng)運用和檢驗，也是走向工作崗位之前的最后一次的過渡性練兵。 通過這次畢業(yè)設計要求達到以下基本目的： 1）鞏固、加強、擴大和提高以往所學的有關基礎理論和專業(yè)知識。 2）培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識以解決實際工程問題的獨立工作能力，并初步掌握機械裝備或部件設計的思想、設計程序、設計原則、步驟和方法。 3）培養(yǎng)學生使用有關設計規(guī)范、手冊、參考文獻以及分析計算、繪圖和編寫設計說明書等項能力的基本技能訓練。 對本次畢業(yè)設計的基本要求是： 1）設計者應在規(guī)定時間內(nèi)圓滿完成要求的設計內(nèi)容。設計成果包括：設計說明書一份（按規(guī)范格式，不少于1.5萬字），設計圖紙一套（文本版+電子版，不少于2張A0，鼓勵用三維軟件建模和裝配并生成二維圖紙）；另外還應翻譯與課題有關的外文資料，譯文字數(shù)不少于5000字。 2）設計者必須充分重視和熟悉原始資料，明確設計任務，在學習和參考他人經(jīng)驗的基礎上，發(fā)揮獨立思考能力，創(chuàng)造性地完成設計任務；合理利用標準零件和標準部件，非標準件應滿足工藝性好、操作方便、使用安全等要求，降低成本提高效益；繪制圖紙應符合國家標準，各項技術(shù)要求和尺寸標注應符合規(guī)范，說明書論述要充分，層次清楚，文字簡潔，計算步驟正確。 三、主要技術(shù)指標 設計CA6140車床的主傳動變速裝置。要求能滿足該機床主軸的各級變速需要，通過手柄操作。 1）主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍為10-1440r/min，級數(shù)為18級，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍為450~1400 r/min，級數(shù)為6級。 2）也可采用機、電、液聯(lián)合方式控制。 四、進度和要求： 1. 熟悉題目背景、查閱相關資料、復習有關知識；查找與課題相關的英文資料并翻譯成中文；完成開題報告。 寒假 2.總體方案設計：熟悉CA6140車床主傳動系統(tǒng)的要求，擬定變速系統(tǒng)方案，繪制運動原理圖； 第1 ~2周 3.確定主要零件尺寸，繪制裝配總圖草圖； 第 3-5 周 4. 繪制主傳動系統(tǒng)裝配圖和零件圖（鼓勵用三維軟件）； 第 6-10 周 6.撰寫說明書初稿； 第11-13周 7.修改說明書，準備答辯。 第14 周 五、主要參考書及參考資料 機床設計手冊、機床圖庫、機械設計手冊（重點是傳動部分）、機械原理、機械設計、三維軟件應用、機械制圖、互換性技術(shù)、機械制造等，以及與題目背景相關的其他資料。 學 生：尚曉東 指導教師：李文燕 系主任：魏生民  摘 要 機床主傳動變速裝置的作用是通過改變齒輪的位置來實現(xiàn)車床主軸的各級變速。車床主軸共有24級轉(zhuǎn)速。主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍為10-1440r/min，級數(shù)為18級，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍為450~1400 r/min，級數(shù)為6級。通過操縱機構(gòu)對滑移齒輪的操縱來實現(xiàn)主軸各級轉(zhuǎn)速。 本設計中的雙聯(lián)或三聯(lián)滑移齒輪分布在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸，分別由三個操縱機構(gòu)控制它們的位置。軸II上的雙聯(lián)滑移齒輪和軸III上的三聯(lián)滑移齒輪用一個手柄操縱。改變這兩個齒輪的位置可以實現(xiàn)六種轉(zhuǎn)速。該操縱機構(gòu)選擇撥銷盤與凸輪一體式操縱機構(gòu)，凸輪機構(gòu)因具有結(jié)構(gòu)簡單、設計方便、工作可靠、成本低、維護簡便等優(yōu)點，可以完全滿足Ⅱ、Ⅲ軸的變速要求。Ⅳ軸上的兩個雙聯(lián)滑移齒輪分別用兩套擺桿式操縱機構(gòu)進行操縱。此機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，設計方便，可以完全滿足變速要求。通過選擇結(jié)構(gòu)形式、布置箱體中的位置計算幾何尺寸等步驟完成了各操縱機構(gòu)的設計。 關鍵詞：變速裝置，操縱機構(gòu)，凸輪機構(gòu)，撥叉 ABSTRACT The function of the machine tool main drive gear shift is implemented by changing the position of the gear lathe spindle speed at all levels. CA6140 lathe spindle with a total of 24 level speed. Spindle rotation speed range of 10-1440 r/min, series of 18, reverse speed range is 450 ~ 1400 r/min, the series is 6 level. By manipulation of operating mechanism of sliding gear spindle speed at all levels. Ⅱ shaft of manipulation is a two gear, with two gears Ⅰ shaft transmission. Ⅲ shaft manipulation is a triple gear, with three Ⅱ shaft gear transmission. Axis II dual sliding gear and shaft III the san sliding gear with a handle on the manipulation .The two gears by changing the position can be achieved six speed. Choose two or three axis control mechanisms dial pin plate CAM with one-piece operating mechanism, this mechanism has simple structure, convenient design, can fully meet the requirements of two or three axis shifting.Ⅳ shaft have two sliding gear to manipulate. Two league slip gear will be manipulation using two sets of operating mechanism. Operating mechanism of gear 4 choice is swinging rod type operating mechanism, this mechanism has simple structure, convenient design, can fully meet the requirements of variable speed. Swinging rod type operating mechanism design need to compute the data has a radius of rocker, rocker shaft axis, the distance between axis to be, the deviation of the slider and swinging Angle of swinging rod. KEYWORDS：Transmission，Control mechanism，Cam，F(xiàn)ork 目錄 第一章 緒論 7 1.1 車床主傳動變速裝置設計背景 7 1.2車床主傳動變速裝置的目的及意義 7 1.3主要內(nèi)容 8 第二章 CA6140車床主傳動系統(tǒng) 9 第三章 Ⅱ、Ⅲ軸變速操縱機構(gòu)的設計 11 3.1Ⅱ、Ⅲ軸被操縱的滑移齒輪 11 3.2Ⅱ、Ⅲ軸變速操縱機構(gòu)類型選擇 12 3.3變速機構(gòu)的設計與計算 16 3.3.1滑移齒輪位置分析 16 3.3.2凸輪設計 16 3.3.3撥叉的選擇 18 第四章 Ⅳ軸上兩對滑移齒輪操縱機構(gòu)設計 20 4.1齒輪4的操縱機構(gòu)設計 20 4.1.1被操縱滑移齒輪 20 4.1.2方案選擇 21 4.1.3操縱機構(gòu)設計與計算 24 4.1.4滑塊的選擇 25 4.2滑移齒輪5的操縱機構(gòu)設計 27 第五章 結(jié)構(gòu)設計 29 第六章 全文總結(jié) 31 參考文獻 32 致 謝 33 畢業(yè)設計小結(jié) 35 VI 第一章 緒論 1.1 車床主傳動變速裝置設計背景 CA6140車床是普通車床，但是它在切削加工中的作用很大。這次畢業(yè)設計設計的是CA6140車床主傳動變速裝置。使主軸通過電動機以及傳動軸獲得各種轉(zhuǎn)速，以便加工不同材料以及類型的工件。機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎產(chǎn)業(yè)，它為國民經(jīng)濟各部門的發(fā)展提供所需的機械、儀器、工具等機械裝備。據(jù)統(tǒng)計，美國68%的社會財富來源于制造業(yè)，日本國民總產(chǎn)值的49%來自于制造業(yè)，中國的制造業(yè)也在工業(yè)產(chǎn)業(yè)中占有40%多的比例?？梢哉f沒有發(fā)達的制造業(yè)，就不可能有國家的繁榮與富強。因此機械制造業(yè)的發(fā)展規(guī)模和水平是衡量一個國家經(jīng)濟實力和科學技術(shù)水平的重要標志之一。而機床的發(fā)展水平是機械制造業(yè)是否發(fā)達的重要標志，是反映機械制造水平高低的根本。我國機床中的代表就有CA6140普通車床。車床主傳動操縱機構(gòu)是機床最主要的部件之一，它直接影響著機床主軸是否能正確的完成啟動與停止、加速與減速。因此，需對機構(gòu)中各零件進行相應的設計。為了能使設計的零部件滿足要求，還要對各零件進行裝配與運動仿真，看機構(gòu)在運動的過程中是否有干涉和其他影響變速的情況出現(xiàn)。在經(jīng)濟快速增長的今天，機床的發(fā)展也是非常快的，一臺機床必須要有精確的操縱機構(gòu)才能保證加工的精度，所以車床主傳動變速裝置設計是非常重要的對現(xiàn)在的機床運行。 1.2車床主傳動變速裝置的目的及意義 對車床主傳動變速裝置的設計符合我國國情，即適合我國目前的經(jīng)濟水平、教育水平和生產(chǎn)水平，也是國內(nèi)許多企業(yè)提高生產(chǎn)設備自動化水平和精密程度的主要途徑，在國內(nèi)有著廣闊的市場。車床主傳動變速裝置的設計對機床操作是很重要的，機床主傳動變速裝置的作用是通過改變齒輪的位置來實現(xiàn)車床主軸的各級變速。要保證主軸的各級轉(zhuǎn)速必需通過精密的操縱機構(gòu)來操縱，操縱機構(gòu)的設計對機床的精度來說是非常重要的，沒有精密的操縱機構(gòu)就不能夠使機床達到很高的精度。同時，車床主傳動變速裝置的設計對國民經(jīng)濟有著促進作用，因為擁有精密的操縱機構(gòu)的機床才能生產(chǎn)出更加精密的零件和機器。對車床主傳動變速裝置的設計有助于機床精度的提高，有助于生產(chǎn)出來的零件的精度的提高，還有助于經(jīng)濟的發(fā)展，相信在我國有著很好的前景。 1.3主要內(nèi)容 本次設計的主要內(nèi)容是對CA6140車床主傳動變速裝置的設計，CA6140車床主傳動變速裝置的作用是通過改變齒輪的位置來實現(xiàn)車床主軸的各級變速。主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍為10-1440r/min，級數(shù)為18級，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍為450~1400 r/min，級數(shù)為6級，所以變速裝置要實現(xiàn)這24級轉(zhuǎn)速[1]。本文主要是對變速裝置進行類型選擇和尺寸計算。在熟悉題目背景之后，要熟悉CA6140車床主傳動系統(tǒng)的要求、擬定變速系統(tǒng)方案、繪制運動原理圖。之后對操縱機構(gòu)進行選擇和計算，最后畫各零件圖和裝配圖。下面章節(jié)將對主傳動變速裝置進行設計。  第二章 CA6140車床主傳動系統(tǒng) CA6140車床主軸共有24級轉(zhuǎn)速。主軸正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍為10-1440r/min，級數(shù)為18級，反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍為450~1400 r/min，級數(shù)為6級。通過操縱機構(gòu)對滑移齒輪的操縱來實現(xiàn)主軸各級轉(zhuǎn)速。主軸的轉(zhuǎn)速是由電動機經(jīng)過傳動軸傳遞給主軸的。CA6140車床共有五根傳動軸。電動機通過定比傳動將轉(zhuǎn)速傳遞給Ⅰ軸，Ⅰ軸通過56/38和51/43兩組齒輪將轉(zhuǎn)速傳遞給Ⅱ軸，Ⅱ軸獲得兩種轉(zhuǎn)速。Ⅱ軸的兩種轉(zhuǎn)速是通過撥動齒數(shù)為38和43的二聯(lián)齒輪獲得的，將二聯(lián)齒輪撥到左邊，齒數(shù)為56和38的齒輪嚙合，將二聯(lián)齒輪撥到右邊齒數(shù)為51和43的齒輪嚙合，使Ⅱ軸獲得兩種轉(zhuǎn)速。Ⅱ軸通過39/41、22/58和30/50三組齒輪將轉(zhuǎn)速傳遞給Ⅲ軸，通過撥動Ⅲ軸上的三聯(lián)齒輪使Ⅲ軸獲得六種轉(zhuǎn)速，將三聯(lián)齒輪撥到左邊齒數(shù)為39和41的齒輪嚙合，將三聯(lián)齒輪撥到中間齒數(shù)為22和58的齒輪嚙合，將三聯(lián)齒輪撥到右端齒數(shù)為30和50的齒輪嚙合。 圖2-1 主傳動系統(tǒng)圖 Ⅲ軸通過20/80和50/50兩組齒輪將轉(zhuǎn)速傳遞給Ⅳ軸，通過撥動Ⅳ軸上齒數(shù)為80和50的二聯(lián)齒輪使Ⅳ軸獲得12種轉(zhuǎn)速。將二聯(lián)齒輪撥到右端使齒數(shù)為80和20的齒輪嚙合，而聯(lián)齒輪撥到右端為50/50的定比傳動。Ⅳ軸通過20/80和51/50兩組齒輪將轉(zhuǎn)速傳遞給Ⅴ軸，撥動Ⅳ軸上齒數(shù)為20和51的二聯(lián)齒輪來進行變速。Ⅴ軸的轉(zhuǎn)速通過26/58兩個齒輪傳遞到主軸。從Ⅰ軸到主軸的傳動中，需要操縱的齒輪有Ⅱ軸上的二聯(lián)齒輪，Ⅲ軸上的三聯(lián)齒輪，以及Ⅳ軸上的兩個二聯(lián)齒輪。Ⅱ、Ⅲ軸上的齒輪通過改變位置可以產(chǎn)生六種位置的組合，六種位置便可以產(chǎn)生六種轉(zhuǎn)速。CA6140車床主傳動系統(tǒng)圖如圖2-1。  第三章 Ⅱ、Ⅲ軸變速操縱機構(gòu)的設計 3.1Ⅱ、Ⅲ軸被操縱的滑移齒輪 Ⅱ軸上的被操縱件的是一個兩聯(lián)齒輪，與Ⅰ軸上的兩個齒輪進行傳動。Ⅲ軸上被操縱的是一個三聯(lián)齒輪，與Ⅱ軸上的三個齒輪進行傳動。其位置關系如圖3-1。Ⅱ、Ⅲ軸上齒輪經(jīng)過操縱機構(gòu)操縱可以產(chǎn)生六種轉(zhuǎn)速。Ⅱ軸上的二聯(lián)齒輪滑移距離為28mm，Ⅲ軸上的三聯(lián)齒輪的滑移距離為57mm。 圖3-1 Ⅱ、Ⅲ軸被操縱件 3.2Ⅱ、Ⅲ軸變速操縱機構(gòu)類型選擇 軸II上的雙聯(lián)滑移齒輪和軸III上的三聯(lián)滑移齒輪用一個手柄操縱。這兩個齒輪通過改變位置可以實現(xiàn)六種轉(zhuǎn)速。軸Ⅱ上的雙聯(lián)滑移齒輪和軸III上的三聯(lián)滑移齒輪要用一個變速操縱機構(gòu)去操縱，來實現(xiàn)6種變速[3]。下面進行操縱機構(gòu)的類型的選擇。 下面有幾個方案去實現(xiàn)上述變速，最終方案將會在下面的方案中選擇出來。 方案一：單撥銷盤式操縱機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖為圖3-2。 圖3-2 單撥銷盤式簡圖 單撥銷盤式操縱機構(gòu)中控制撥叉移動的撥銷1、3裝在同一個撥銷盤上。轉(zhuǎn)動撥銷盤，撥銷l、3會依次撥動撥叉2、4，帶動滑移件5、6軸向移動。單撥銷盤式操縱機構(gòu)對滑移件的順序移動規(guī)律有要求，且不易實現(xiàn)各滑移件位置的全部組合。單撥銷盤式操縱機構(gòu)的特點是機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便。 方案二：連續(xù)傳動的撥銷盤式操縱機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖為圖3-3。 圖3-3 連續(xù)傳動的撥銷盤式簡圖 連續(xù)傳動的撥銷盤式操縱機構(gòu)中控制三位滑移件1的撥銷3裝在撥銷盤5上?？刂苾晌贿B續(xù)傳動的滑移件2的撥銷4裝在撥銷盤6上。銷盤7、8轉(zhuǎn)一周實現(xiàn)6級變速。連續(xù)傳動的撥銷盤式操縱機構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，但是難以實現(xiàn)各滑移件變換位置的全部組合。 方案三：間隙傳動撥銷盤式操縱機構(gòu)，其機構(gòu)簡圖為：圖3-4。 圖3-4 間隙傳動撥銷盤式簡圖 間隙傳動撥銷盤式操縱機構(gòu)中裝在撥銷盤5背面的撥銷4及裝在槽輪6正面的撥銷7分別經(jīng)過杠桿控制。具有兩個三位帶移件1和8。在撥銷盤5正面裝有2個位置相差π/3的柱銷2和3，用來撥轉(zhuǎn)有6個徑向槽的槽輪6?？蓪崿F(xiàn)2個三位滑移件9種不同變換位置的組合。間隙傳動撥銷盤式操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)較簡單。 方案四：凸輪式操縱機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖為圖3-5。 圖3-5 凸輪式操縱機構(gòu)簡圖 凸輪式操縱機構(gòu)，多條曲線制造在—個凸輪上，以推動多個從動件運動，每個從動件又帶動一個滑移件在給定的位置間運動。凸輪式操縱機構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，應用比較廣泛[4]。 方案五：撥銷盤與凸輪一體式操縱機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖為圖3-6。 圖3-6 撥銷盤與凸輪一體式簡圖 撥銷盤與凸輪一體式操縱機構(gòu)中撥銷2裝在盤形凸輪的背面，控制一個三位滑移件，凸輪上的曲線槽控制一個兩位滑移件，實現(xiàn)6級變速。撥銷盤與凸輪一體式操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，但速度呈高低交錯排列。 方案六：撥銷盤與凸輪分散式操縱機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖為圖3-7。 圖3-7 撥銷盤與凸輪分散式簡圖 撥銷盤與凸輪分散式操縱機構(gòu)中撥銷盤1上的撥銷控制變速基本組的三位滑移齒輪，凸輪2上的曲線槽控制擴大組的三位滑移齒輪。撥銷盤1與凸輪2之間有3:1的齒輪傳動，能實現(xiàn)9級變速。撥銷盤與凸輪分散式操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，且可實現(xiàn)轉(zhuǎn)速遞增的變換順序。 根據(jù)Ⅱ、Ⅲ軸滑移齒輪的變速要求，從以上幾種方案中選擇一種合適的方案。由于單撥銷盤式操縱機構(gòu)不易實現(xiàn)各滑移件位置的全部組合，所以不選擇單撥銷盤式操縱機構(gòu)。由于連續(xù)傳動的撥銷盤式操縱機構(gòu)同樣難以實現(xiàn)各滑移件變換位置的全部組合，所以不選連續(xù)傳動的撥銷盤式操縱機構(gòu)。間隙傳動撥銷盤式操縱機構(gòu)不符合Ⅱ、Ⅲ軸的傳動要求，所以不選。其他三個方案都是有凸輪的機構(gòu)，經(jīng)過對比方案五撥銷盤與凸輪一體式操縱機構(gòu)比較合適。經(jīng)過對各個方案本身特點和二三軸變速的要求，本次設計的二三軸操縱機構(gòu)選擇撥銷盤與凸輪一體式操縱機構(gòu)，此機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，設計方便，可以完全滿足二三軸的變速要求。下面將進行二三軸操縱機構(gòu)的具體設計。 3.3變速機構(gòu)的設計與計算 3.3.1滑移齒輪位置分析 軸Ⅱ上的二聯(lián)齒輪為齒輪2，軸Ⅲ上的三聯(lián)齒輪為齒輪3。兩個齒輪移動的位置如表3-1。齒輪2有左右兩個位置，齒輪3有左中右三個位置。齒輪2滑移距離為28mm，齒輪3的滑移距離為57mm。 表3-1 齒輪位置 齒輪2 左 左 左 右 右 右 齒輪3 左 中 右 左 中 右 Ⅲ軸轉(zhuǎn)速 1120 450 710 900 360 580 3.3.2凸輪設計 凸輪機構(gòu)因具有結(jié)構(gòu)簡單、設計方便、工作可靠、成本低、維護簡便等優(yōu)點而被廣泛用于各種機床之中，特別在讓刀機構(gòu)、進給機構(gòu)、控制機構(gòu)、修正裝置、操縱機構(gòu)等部件中，常常用到。機床中使用的凸輪機構(gòu)一般都要求體積小、精度高、壽命長、力學性能好等。實際設計中要注意提高凸輪及從動件工作面的制造質(zhì)量，選用滾子從動件，改善潤滑條件；提高從動件剛度，減小直移從動件最大懸伸長度，增大支承長度b；合理布置從動件，合理選擇從動件相對凸輪的偏置位置，以減小壓力角；減小各構(gòu)件結(jié)合面的間隙，提高各構(gòu)件的制造質(zhì)量，選擇合適的從動件滾子半徑。 凸輪位移運動規(guī)律設計。由于Ⅱ、Ⅲ軸共可以產(chǎn)生六種速度，所以凸輪每轉(zhuǎn)60度產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)速。凸輪在初始位置時，齒輪2位于左端，齒輪3也在左端，這時凸輪轉(zhuǎn)動60度，齒輪2的位置不變，齒輪3被撥到中間位置。凸輪再轉(zhuǎn)60度，齒輪2位置不變，齒輪3被撥到右端。凸輪再轉(zhuǎn)60度，齒輪2被撥到左端，齒輪3的位置不變。凸輪的位移運動規(guī)律如圖3-8。 圖3-8 凸輪的位移運動規(guī)律 凸輪上有一條封閉的曲線槽，由兩段不同半徑的圓弧和直線組成。凸輪上有1～6六個變速位置，相鄰兩個位置之間的角度為六十度。 凸輪設計步驟： 1.選取基圓半徑為18mm，畫出基圓。 2. 凸輪上應該有1～6六個變速位置，所以將基圓六等分，每等分為60°。 3.在等分線方向分別自基圓向外量取滾子的位移量。 4.滾子經(jīng)過的曲線便是曲線槽的形狀（圖3-9）。 圖3-9 曲線槽形狀 最大壓力角為37°，在35°和45°之間，所以該凸輪機構(gòu)不會出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象。 3.3.3撥叉結(jié)構(gòu)的選擇 撥叉分為弧形撥叉（圖3-10）和鉗形撥叉（圖3-11），兩種撥叉各有特點，這里我們要選擇一種合適的拔插。 圖3-10 弧形撥叉 弧形撥叉嵌在滑移件的環(huán)形槽內(nèi)，可沿著導桿軸向移動。摩擦工作面包角應該小于等于180°，承載高，磨損比較快。適用于推動滑移件需要較大力的場合。這種撥叉結(jié)構(gòu)簡單，適用于滑移件帶環(huán)形槽的移動式操縱機構(gòu)。很多機床都采用了這種類型的撥叉。 圖3-11 鉗形撥叉 鉗形撥叉夾持在滑移件的輪緣或凸緣上，沿著導桿移動，磨損較小，適用于滑移件不帶環(huán)形槽的移動式操縱機構(gòu)。不帶環(huán)形槽的滑移件不可以用弧形拔插，只能用鉗形拔插。 齒輪2和齒輪3都有環(huán)形槽，所以這里的撥叉選擇為弧形撥叉。撥叉導向孔直徑選取為20mm，撥叉凸緣直徑選取為30mm，撥叉凸緣長度選取為40mm。 軸II上的雙聯(lián)滑移齒輪和軸III上的三聯(lián)滑移齒輪用一個手柄?操縱。圖3-12是其操縱機構(gòu)，變速手柄每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，變換全部6種轉(zhuǎn)速，故手柄共有均布的6個位置。 圖3-12 變速操縱機構(gòu) 變速手柄裝在主軸箱的前壁上，通過鏈轉(zhuǎn)動軸4。軸4上裝有盤形凸輪3和曲柄2。凸輪3上有一條封閉的曲線槽，由兩段不同半徑的圓弧和直線組成。凸輪上有1～6六個變速位置。位置1、2、3，杠桿5上端的滾子處于凸輪槽曲線的大半徑圓弧處。?杠桿5經(jīng)撥叉6將軸II上的雙聯(lián)滑移齒輪移向左端位置。位置4、5、6則將雙聯(lián)滑移齒輪移向右端位置。曲柄2隨軸4轉(zhuǎn)動，帶動撥叉1撥動軸III上的三聯(lián)齒輪，使它處于左、中、右三個位置。順次地轉(zhuǎn)動手柄，就可使兩個滑移齒輪的位置實現(xiàn)6個組合，使軸III得到6種轉(zhuǎn)速。?滑移齒輪到位后應定位，撥叉的定位選擇鋼球定位。 第四章 Ⅳ軸上兩對滑移齒輪操縱機構(gòu)設計 Ⅳ軸上有兩個兩聯(lián)滑移齒輪需要進行操縱。其中一個兩聯(lián)滑移齒輪是與軸Ⅲ上的兩個齒輪進行傳動的，這個兩聯(lián)滑移齒輪稱做齒輪4。另外一個兩聯(lián)齒輪與軸Ⅴ上的兩個齒輪進行傳動，這個兩聯(lián)齒輪稱做齒輪5。兩個兩聯(lián)滑移齒輪將用兩套操縱機構(gòu)進行操縱。 4.1齒輪4的操縱機構(gòu)設計 4.1.1被操縱滑移齒輪 齒輪4是與軸Ⅲ上的兩個齒輪配合，齒數(shù)分別為80和30，Ⅲ軸上的齒輪齒數(shù)分別為20和50。把齒輪4撥到左端，齒數(shù)為80和20的齒輪嚙合。把齒輪4撥到右端，齒數(shù)為50的兩個齒輪嚙合，轉(zhuǎn)速不變。位置如圖4-1。齒輪4滑移距離為78mm。 圖4-1 齒輪位置 4.1.2方案選擇 下面將列出幾種操縱齒輪4的操縱機構(gòu)方案，將在幾種方案中選擇一種設計方便，并且可以達到傳動要求的方案。 方案一：拉動式操縱機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖為圖4-2。 圖4-2 拉動式操縱機構(gòu)簡圖 拉動式操縱機構(gòu)，直接推拉傳動軸（見圖a），或用其軸與傳動軸平行的撥叉推動滑移件（見圖b）。拉動式操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，用于傳動軸相對操作者垂直布置、傳動齒輪不承受軸向力、轉(zhuǎn)速不高的小型機床進給運動的控制。 方案二：擺桿式操縱機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖為圖4-3。 圖4-3 擺桿式操縱機構(gòu)簡圖 擺桿式操縱機構(gòu)中固定在手柄上的擺桿直接撥動滑移件或經(jīng)撥叉撥動滑移件。擺桿式操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，應用非常普遍[5]。 方案三：齒輪齒條式操縱機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖為圖4-4。 圖4-4 齒輪齒條式操縱機構(gòu)簡圖 齒輪齒條式操縱機構(gòu)中齒輪齒條經(jīng)撥叉或拉桿推動滑移件，齒輪齒條式操縱機構(gòu)用于有較大滑移距離或不便用擺桿操縱的場合[6]。 方案四：絲杠螺母式操縱機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖為圖4-5。 圖4-5 絲杠螺母式操縱機構(gòu)簡圖 絲杠螺母式操縱機構(gòu)中絲桿螺母經(jīng)撥叉撥動滑移件。為防止撥叉繞絲杠轉(zhuǎn)動，宜設置輔助導桿。絲杠螺母式操縱機構(gòu)可承受軸向力，用于滑移件軸線與操作者垂直或滑移件有軸向力作用的場合[7]。 方案五：凸輪式操縱機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖為圖4-6 。 圖4-6 凸輪式操縱機構(gòu)簡圖 凸輪式操縱機構(gòu)的凸輪通過從動件操縱滑移件。凸輪式操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，多用于進給變換、開合螺母等。 方案六：擺動架式操縱機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡圖為圖4-7。 圖4-7 擺動架式操縱機構(gòu)簡圖 擺動架式操縱機構(gòu)是一個或幾個中間齒輪裝在擺動架上，通過擺動擺動架，變換中間齒輪的嚙合位置。擺動架式操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，剛度低，用于中小型機床進給運動的變換[8]。 以上的七種方案要根據(jù)滑動齒輪變速要求以及變速機構(gòu)本身的特點將選擇一種比較合適而且可以達到變速要求的方案。拉動式操縱機構(gòu)用于傳動軸相對操作者垂直布置、傳動齒輪不承受軸向力、轉(zhuǎn)速不高的小型機床進給運動的控制，所以不選此方案。方案三和四由于設計比較復雜，所以不選。方案五，凸輪式操縱機構(gòu)多用于進給變換、開合螺母，不選方案。經(jīng)過對各個方案本身特點和變速的要求，本次設計的齒輪4的操縱機構(gòu)選擇為擺桿式操縱機構(gòu)，此機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，設計方便，可以完全滿足變速要求。下面將進行操縱機構(gòu)的具體設計。 4.1.3操縱機構(gòu)設計與計算 擺桿式操縱機構(gòu)設計需要計算的數(shù)據(jù)有擺桿半徑、擺桿軸心線至被操縱件軸心線間的距離、滑塊偏移量和擺桿擺角（圖4-8）。 圖4-8 擺桿操縱機構(gòu) 圖4-8中所示，S為被操縱件的滑移距離，R為擺桿半徑，H是擺桿軸心線至被操縱件軸心線間的距離，e為滑塊偏移量，是擺桿擺角。S=78mm，H=70mm，R=120mm，a=38°。 擺桿式操縱機構(gòu)設計注意事項，首先要盡可能的減少被操縱件的滑移摩擦阻力，盡可能的減小撥動點至被操縱件軸心間的距離，增大滑移長度。其次要避免擺桿與輪緣的相碰，為了改善操縱性能，擺桿應該盡可能的靠近被操縱件，但是擺桿至被操縱件軸心線的距離小于輪緣半徑時，應該注意繪圖檢查擺桿是否與輪緣相碰[9]。 4.1.4滑塊的選擇 共有六種滑塊可以選擇，分別是滾子型滑塊，圓柱銷式矩形滑塊，銷軸式矩形滑塊，整體式矩形滑塊，銷軸式鉗形滑塊和整體式鉗形滑塊。 圖4-9 滾子型滑塊簡圖 滾子型滑塊（圖4-9），滑塊l為滾子，可在圓柱銷2上回轉(zhuǎn)。滾子型滑塊結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、滾動摩擦，宜用于推力較小、高速轉(zhuǎn)動的滑移件。 圖4-10 圓柱銷式矩形滑塊簡圖 圓柱銷式矩形滑塊（圖4-10），滑塊呈矩形，可在圓柱錆上轉(zhuǎn)動。圓柱銷式矩形滑塊結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，應用比較廣泛。 圖4-11 銷軸式矩形滑塊簡圖 銷軸式矩形滑塊（圖4-11），滑塊可在帶肩的銷軸上轉(zhuǎn)動。銷軸式矩形滑塊結(jié)構(gòu)較簡單，便于維修更換，應用較廣泛。 圖4-12 整體式矩形滑塊簡圖 整體式矩形滑塊（圖4-12），滑塊與銷軸一體，可在擺桿孔內(nèi)轉(zhuǎn)動。整體式矩形滑塊剛度好，制造工藝復雜，不便修復。 圖4-13 銷軸式鉗形滑塊簡圖 銷軸式鉗形滑塊（圖4-13），滑塊夾持在滑移件的輪緣上，可在帶肩的銷軸上轉(zhuǎn)動。銷軸式鉗形滑塊維修、更換比較方便，用于滑移件不帶環(huán)形槽且便于鉗形塊夾持的情況[10]。 圖4-14 整體式鉗形滑塊簡圖 整體式鉗形滑塊（圖4-14），滑塊與銷軸一體，可以在擺桿孔內(nèi)轉(zhuǎn)動。整體式鉗形滑塊剛性好，不便修復，用于滑移件不帶環(huán)形槽且便于鉗形塊夾持的情況。 由于兩聯(lián)滑移齒輪4是不帶環(huán)形槽的，所以只有方案五和方案六可以選擇。但是由于方案六不便修復和更換，所以此操作機構(gòu)的滑塊選擇為銷軸式鉗形滑塊。 擺桿通過鉗形滑塊去撥動齒輪4，擺桿通過短軸與安裝在箱體壁上的手柄連接。通過轉(zhuǎn)動手柄來撥動齒輪，使齒輪的位置改變。齒輪4的操縱機構(gòu)如圖4-15所示。 圖4-15 擺桿操縱機構(gòu) 4.2滑移齒輪5的操縱機構(gòu)設計 Ⅳ軸上二聯(lián)齒輪5與Ⅴ軸上的兩個配合，齒輪5被撥到左端時，齒數(shù)為20和80的齒輪嚙合。齒輪5被撥到右端時，齒數(shù)為51和50的兩個齒輪嚙合。齒輪位置如圖4-16。齒輪5的滑移距離為110mm。 圖4-16 齒輪位置 滑移齒輪5的操縱機構(gòu)的方案選擇和滑移齒輪4相同的方案，為擺桿式操縱機構(gòu)（圖4-3）。齒輪5的操縱機構(gòu)擺桿尺寸（圖4-8）如下。S=110mm，H=70mm，R=120mm，a=54°。 齒輪5的操縱機構(gòu)與齒輪4操縱機構(gòu)都是擺桿式操縱機構(gòu)，滑塊也同樣選擇銷軸式鉗形滑塊（圖4-13），因為齒輪5同樣是不帶環(huán)形槽的。擺桿通過鉗形滑塊去撥動齒輪5，擺桿通過短軸與安裝在箱體壁上的手柄連接。通過轉(zhuǎn)動手柄來撥動齒輪，使齒輪的位置改變。 第五章 結(jié)構(gòu)設計 操縱機構(gòu)在主軸箱內(nèi)不可以與其他軸或者齒輪發(fā)生碰撞和干涉，操縱機構(gòu)必須安裝在主軸箱內(nèi)空出來的位置。本次設計共有三個操縱機構(gòu)，操縱Ⅱ、Ⅲ軸上滑移齒輪的凸輪操縱機構(gòu)，和操縱Ⅳ軸上滑移齒輪的兩個擺桿式操縱機構(gòu)。 Ⅱ、Ⅲ軸操縱機構(gòu)有兩根導向軸和一根鏈傳動軸，兩根導向軸和傳動軸的方向是相同的，鏈傳動軸的方向垂直于傳動軸的方向。兩根導向軸依靠箱體來支撐，導向軸和Ⅱ、Ⅲ軸的位置關系如圖5-1。 圖5-1 導向軸位置 三個操縱機構(gòu)是通過安裝在箱體前壁上的三個手柄操縱的，Ⅱ、Ⅲ軸操縱機構(gòu)的手柄是在主軸箱前壁的左邊位置，Ⅳ軸的兩個傳動機構(gòu)的兩個手柄分別位于箱體前壁的中間位置和右邊位置。三個手柄在箱體前壁的位置如圖5-2所示。 圖5-2 手柄位置 操縱機構(gòu)的合理安裝是操縱機構(gòu)正常工作的前提，如果操縱機構(gòu)與其他零件發(fā)生摩擦或碰撞，將影響操縱機構(gòu)的精確操縱，從而影響主軸的轉(zhuǎn)速。所以操縱機構(gòu)的安裝必須要慎重考慮。  第六章 全文總結(jié) 本次設計是對CA6140車床主傳動變速裝置的設計，車床主傳動變速裝置是控制機床的主軸轉(zhuǎn)速的裝置。 設計之前所要做的工作是了解CA6140主傳動的變速要求。CA6140機床主軸有24種轉(zhuǎn)速，所要設計的變速裝置就是為了實現(xiàn)主軸的24種轉(zhuǎn)速的。為了實現(xiàn)主軸的24種轉(zhuǎn)速，有4個齒輪需要撥動。分別在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸。Ⅱ、Ⅲ軸上的兩個齒輪用一個操縱機構(gòu)來操縱。經(jīng)過幾個方案的對比，這個操縱機構(gòu)選擇為撥銷盤與凸輪一體式操縱機構(gòu)。撥銷盤與凸輪一體式操縱機構(gòu)的設計難點是凸輪，這個凸輪是由兩個圓弧和兩條直線組成的。凸輪是用來撥動Ⅱ軸上的齒輪的，Ⅲ軸上的齒輪是用一個曲柄來撥動的。撥動齒輪的是撥叉，兩個撥叉都選擇為弧形撥叉。變速手柄裝在主軸箱的前壁上，通過鏈轉(zhuǎn)動軸帶動凸輪和曲柄轉(zhuǎn)動，凸輪和曲柄分別通過撥叉來撥動齒輪進行變速。Ⅳ軸上有兩個齒輪需要進行操縱，其中與Ⅲ軸上齒輪進行傳動的二聯(lián)齒輪的操縱方式選擇為擺桿式操縱機構(gòu)，擺桿式操縱機構(gòu)設計的難點是尺寸的計算，需要計算的數(shù)據(jù)有擺桿半徑、擺桿軸心線至被操縱件軸心線間的距離、滑塊偏移量和擺桿擺角?；瑝K選擇為鉗形滑塊，因為這個二聯(lián)齒輪沒有環(huán)形槽。Ⅳ軸上與Ⅴ軸上的齒輪傳動的二聯(lián)齒輪的操縱機構(gòu)也選擇為擺桿式操縱機構(gòu)，滑塊也選擇為鉗形滑塊。三根軸上的四個齒輪用三個操縱機構(gòu)來操縱，達到了主軸轉(zhuǎn)速的要求。 這次車床主傳動變速裝置的設計遇到了很多技術(shù)上的難題，比如凸輪的設計。這次的設計雖然不是很好，希望以后會在車床主傳動變速裝置的設計方面做的更好。  參考文獻 [1] 李洪.機床設計手冊.遼寧科學技術(shù)出版社，1999（１） [2] 聞邦椿.機械設計手冊.機械工業(yè)出版社，2010（１） [3] 陸寧,樊江玲.機械原理.清華大學出版社，2012（7） [4] 邱宣懷.機械設計.高等教育出版社，2007（8） [5] 洪有倫,唐麗君.機械制圖.南京大學出版社，2008（7） [6] 張玉,劉?平.?幾何量公差與測量技術(shù)?.?東北大學出版社，?1999 [7] 杜君文.機械制造技術(shù)裝備及設計.天津大學出版社，2007 [8] 尹冠生.理論力學.西北工業(yè)大學出版社,2004 [9] 林承全,嚴義章.機械制造.機械工業(yè)出版社,2010 [10] 李國斌,機械設計基礎.機械工業(yè)出版社, 2010 致 謝 彈指一揮間，大學四年已經(jīng)接近了尾聲。當自己懷著忐忑不安的心情完成這次畢業(yè)設計的時候，自己也從當年一個懵懂的孩子變成了一個成熟青年，回想自己的十幾年的求學生涯，雖然只是一個本科畢業(yè)，但也實屬不容易。 首先，從小學到大學的學費和生活費就不是一個小數(shù)目，這當然要感謝我的爸爸媽媽，他們都是農(nóng)民，沒有他們的勤勤懇懇和細心安排，我是無論如何也完成不了我的大學生活。這里嚴謹?shù)膶W風、優(yōu)美的校園環(huán)境使我大學四年過的很充實和愉快。歲月如梭，如歌。轉(zhuǎn)眼間，四年的大學求學生活即將結(jié)束，站在畢業(yè)的門檻上，回首往昔，奮斗和辛勞成為絲絲的記憶，甜美與歡笑也都塵埃落定。西北工業(yè)大學明德學院以其優(yōu)良的學習風氣、 嚴謹?shù)目蒲蟹諊涛仪髮W， 以其博大包容的情懷胸襟、 浪漫充實的校園生活育我成人。值此畢業(yè)論文完成之際，我謹向所有關心、愛護、幫助我的人們表示最誠摯的感謝與最美好的祝愿。本設計是在李文燕老師的悉心指導之下完成的。四年來，老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。老師不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時四載，卻賦予我終生受益無窮之道。本論文從選題到完成，每一步都是在老師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血，在此我向我的李文燕老師表示深切的謝意與祝福！本論文的完成也離不開其他各位老師、同學和朋友的關心與幫助。在此也要感謝其他老師，還要感謝同學們對我的幫助，在設計過程中給我以許多鼓勵和幫助?；叵胝麄€論文的寫作過程，雖有不易，卻讓我除卻浮躁，經(jīng)歷了思考和啟示，也更加深切地體會了機械專業(yè)的精髓和意義，因此倍感珍惜。感謝學校給了我這次畢業(yè)設計的機會，讓我學到了更多的東西。畢業(yè)設計是學生在校期間進行最后一次理論結(jié)合實際的較全面和基本的訓練，是對幾年來所學知識的系統(tǒng)運用和檢驗，也是走向工作崗位之前的最后一次的過渡性練兵。因此，我對這次畢業(yè)設計非常用心，為了不辜負學校和老師的期望。 最后，再次感謝李文燕老師，感謝學校，感謝國家，感謝父母，感謝對這次設計有過幫助的人。祝老師工作順利，祝學校越辦越好。 畢業(yè)設計小結(jié) 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也到了完成的時候了。經(jīng)過幾個月的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設計終于完成了。通過這次畢業(yè)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在整個設計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。大學四年就會在這最后的畢業(yè)設計總結(jié)劃上一個圓滿的句號。我曾經(jīng)以為時間是一個不快不慢的東西,但現(xiàn)在我感到時間過的是多么的飛快,四年了,感覺就在一眨眼之間結(jié)束了我的大學生涯。畢業(yè)，最重要的一個過程,最能把理論知識運用到實踐當中的過程就數(shù)畢業(yè)設計了。這也是我們從一個學生走向社會的一個轉(zhuǎn)折，另一個生命歷程的開始.畢業(yè)設計的三個月,我學到了很多,也成熟了很多。這次畢業(yè)設計鞏固、加強、擴大和提高了以往所學的有關基礎理論和專業(yè)知識；使我擁有了綜合運用所學的知識以解決實際工程問題的獨立工作能力，并初步掌握機械裝備或部件設計的思想、設計程序、設計原則、步驟和方法；使我學會了使用有關設計規(guī)范、手冊、參考文獻以及分析計算、繪圖和編寫設計說明書等。腳踏實地，認真嚴謹，實事求是的學習態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學習和工作有很大的幫助。我不會忘記這難忘的幾個月的時間。畢業(yè)論文的寫作給了我難忘的回憶。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對無數(shù)書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時的激動和興奮。這段旅程看似荊棘密布，實則蘊藏著無盡的寶藏。在整個過程中，我學到了新知識，增長了見識。在今后的日子里，我仍然要不斷地充實自己，爭取在所學領域有所作為。? 畢業(yè)設計的完成意味著畢業(yè)，我的內(nèi)心告訴我不想畢業(yè)，不想離開學校，不想離開同學，所以我的畢業(yè)設計進展很慢。該結(jié)束總歸是要結(jié)束的，結(jié)束意味著新的開始。在美好結(jié)尾的同時，祝愿自己有個美好的開始。 38