拖拉機變速箱端面組合鉆床主軸箱傳動系統設計

賀利杰

摘 要：變速箱端面是拖拉機中的多孔零件之一，在對其進行加工改造時應當從使用者的實際需求出發，在全面分析被加工零件的基礎上，指出現有設備的不足，并對十五孔單工位組合鉆床主軸箱進行創新設計，從而在設計上解決了上述問題。

關鍵詞：拖拉機 主軸箱傳動系統 組合鉆床 機械設計

中圖分類號：S219 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（b）-0077-01

1 組合機床總體設計

1.1 機械加工工藝過程設計

在此次被加工變速箱端面中，為使箱體的加工工序相對集中，將該零件的十五孔集中在本臺組合鉆床上加工。而這十五孔在加工時要求相互之間位置精度為直徑0.4 mm，但是在組合機床上進行加工時，鉆孔位置精度則為直徑0.2 mm，表面粗糙度為6.3，因此加工的誤差規格等均在要求范圍內，且被加工件材料為HT200，剛度足夠。在對零件進行機械加工時的過程制定如下：第一步，對箱體端面進行銑制；第二步，銑制零件的頂面；第三步，將零件粗鏜為直徑50H10調至直徑49.7，精鏜為直徑50H10至要求；第四步，在組合鉆床上對零件進行進一步鉆削，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構方案時，我們必須要保證的最重要的一點就是加工精度的穩定程度。為了保證零件的精準程度，一般情況下我們都會采用固定式夾具，因為固定式夾具在跟組合鉆床進行組合時能達到的鉆孔位置的精確程度是最高的，采用固定導套一般能達（最大誤差不超過0.20）mm[1]。

1.2.2 機床生產率

在機床生產的效率統計上，我們可以根據工件的生產類型，以及機床的組合模式，基本上可以使用單工位對夾具進行固定的機床方式[2]。

1.2.3 加工機床的選擇

在加工被加工件之前要保證加工孔和基面呈垂直狀態，立式機床在運行過程中會產生切屑，這些切屑很大機率會落入導向中，從而對加工精確度造成一定影響，所以不適合使用立式機床。對比其它機床，臥式機床機床能夠保證設計基面和定位基面處于重合狀態，減少切屑的產生，適合在加工生產中使用。

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行正常工作，而且因為被加工件不需要多次進行補給，因此可以使用其它的機械通用部件來配置鉆床結構。

1.3 組合機床總體設計

在進行工件加工時，我們可以根據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的工作條件，考慮到加工工件和加工刀具的耐用程度。在對加工用的動力滑臺進行初選時，要注意動力滑臺的進給速度，初始速度可設置為40 mm/min，初定切削速度為15 mm/min。根據選定參數，針對被加工零件，在選定的結構方案基礎上，進行加工方案設計和制定，以及被加工零件工序設定、加工流程制定、機床聯系尺寸制定和生產率計算卡，確定出機床各部分配制關系。

2 主軸箱設計

依據工件加工流程以及綜合所有情況的總體設計流程和規格的設定，我們對主軸箱的結構進行創新設計和改造。由于在組合機床上需同時加工十五個孔，不僅同時進行加工的孔數量多、孔與孔之間的間距小，而且每個孔所排列的位置都具有不規則性，在一般情況下根據以往使用的方法試試排箱時，因為以上存在的因素，在加工操控過程中無法將十五孔的工序進行集中，所以在研究分析被加工零件的基礎上，本鉆床的主軸箱運作系統利用變位齒輪與滾針軸承的作用，來達到一般情況下無法實現排箱的目的。

2.1 組合鉆床總體設計規格

在進行零件生產與機床加工的過程中，可以根據組合鉆床在實際操作中的設計方案來決定主軸箱的主要規格，其內容包括在主軸箱設計前的標準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孔所在的位置與其尺寸。（3）工件與其對應的主軸箱位置的尺寸。

2.2 十五孔組合鉆床主軸箱傳動系統設計

2.2.1 鉆床主軸箱的設計原則

（1）當處在主軸方向時，所有的主軸都必須使用逆時針的方向進行旋轉。

（2）在確保運轉方向與運轉速度的基礎上，盡量把齒輪與傳動軸的數量與規格降低至最少，以控制零件的種類。主要方法包括：使用一根傳動軸來同時帶動多根主軸，而且要保證齒輪分布在同一排，如果齒輪嚙合中心距達不到標準要求時，可以使用變位齒輪。

（3）為了保證主軸箱的結構具有緊湊性，一般主軸箱的齒輪轉動副的轉動比都要控制在1.0～1.5范圍內。

（4）如果要使用較小的主軸齒輪，可以在最后一級使用升速傳動的方式。

（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扭曲變形的現象，可以設置主軸齒輪距離前支承較近的位置。

根據以上原則與要求來合理安排傳動系統每一級的傳動比，以及初步決定傳動軸的位置，同時還要確認齒輪擁有的齒數。

2.2.2 傳動軸的坐標計算

為了使機器在運轉過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軸支承孔的孔距在標準范圍內，必須仔細計算每個傳動軸的坐標尺寸（計算結構保留三位有效數字）。

2.2.3 驗算

通過坐標位置來決定兩軸坐標中心位置與A之間的距離，計算該距離是否與兩軸之間的嚙合齒輪標準要求的中心距AO相等，中心距與半徑之間存在的差值為δ，即δ=AO-A，驗算標準為δ在0.001～0.009 mm范圍內。通過計算數據發現軸39與12，13，14之間的δ小于0.009 mm，所以使用變位方式來修改齒輪。

2.3 主軸與通用傳動軸的結構型式選擇方案

考慮到主軸的受力情況與工作的條件，通常都是運用長主軸。如果運用鉆削來對主軸進行加工，所承受的單項軸向力就會比較大，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構，并且推力球軸承要在主軸的前端進行配置。傳動軸轉速比較低，但是它的載荷能力比較大，因此要多運用圓錐滾子軸承進行操作。根據上述配置主軸與傳動軸的方案，按照所選擇的軸承的類型進行了軸承孔的檢查與精確操作的流程之后，依然會發現某一部分部位在使用這個配置的時候因為空間距比較小，而箱體上的軸承座又太大，造成箱體的強度不足等問題，可以通過原來的方案，改成推力球軸承和滾針軸承所組合而成的支撐結構，由此來減小徑向的尺寸，滿足箱體的強度要求，實現合理的排箱。

3 結語

綜上所述，文章通過對拖拉機的變速箱端面在組合鉆床時的運行原理進行綜合總結，并且根據上述原則進行傳動系統的設計與修改，從而主軸箱質量得到最大程度的保證，提高了提高主軸箱通用化，從而減少設計與制造的工作量。

參考文獻

[1] 李秀敏.組合機床行業現狀與發展思考[J].航空制造技術，2013，15（4）：30-32.

[2] 叢風廷，遲建山.組合機床設計[J].2版.上海：上?？茖W技術出版社，2011，5（15）：22-23.

[3] 丁國琴.組合機床主軸箱的計算機輔助設計[J].拖拉機機械工程，2011，6（11）：9-10.endprint