636机床主轴箱设计

1、C6136型机床主轴箱课程设计说明书系 别：机械系专 业： 机械设计制造及其自动化班 级：姓 名：学 号：指导老师：C6136机床主轴传动箱课程设计目录一、设计目的2二、机床主要技术要求 2三、确定结构方案 2四、运动设计24.1确定极限转速24.2拟订结构式34.3绘制转速图34.4 确定齿轮齿数 44.5验算主轴转速误差： 54.6绘制传动系统图5五、动力设计65.1 V带的传动计算65.2各传动轴的估算75.3齿轮模数确定和结构设计： 85.4摩擦离合器的选择与计算： 95.5结构设计10六、齿轮强度校核 126.1、各齿轮的计算转速 126.2、齿轮校核12七、主轴刚度校核 14八、主

2、轴最佳跨度确定 158.1计算最佳跨度 158.2校核主轴挠度158.2主轴图：（略）见附图 2 15九、各传动轴支持处轴承选用 15十、键的选择和校核 161）、轴IV的传递最大转矩 16十一、润滑与密封 16十二、总结16十三、参考文献17十四、附17C6136机床主轴传动箱课程设计一、设计目的通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资 料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、 结构设计和计算能力。 可使我们学会理论联系实际的工作方法，

3、培养独立工作的能力； 学会基本的设计的方法；熟悉手册、标准、资料的运用；加强机械制图、零件计算、编写技术文 件的能力，学会设计说明书的编写。为接下去的毕业设计、毕业论文积累经验。二、机床主要技术要求1 车床类型为 C6136型卧式车床。2 床身上最大工件回转直径：360mm3 刀架上的最大回转直径：190mm4 主轴通孔直径：40mm主轴前锥孔：莫式 5号最大加工工件长度：900mm7 主电动机功率为 5.5kw改48 确定公比：=1.269 转数级数：Z=18三、确定结构方案1 主轴传动系统采用 V带、齿轮传动；2 传动形式采用集中式传动；3 主轴换向制动采用双向片式摩擦离合器和带式制动器;

4、4 变速系统采用多联滑移齿轮变速。四、运动设计4.1确定极限转速根据工况，确定主轴最高转速有采用 YT15硬质合金刀车削碳钢工件获得，主轴最低转速有采用W16Cr4V高速钢刀车削铸铁件获得。max =1000v max 1000200=1592r mind minn maxRnn minn min = nmax Rn = 31.3. min根据标准数列数值表，选择机床的最高转速为1600r/min，最低转速为31.5r/min电动机选用 Y132S-4型电动机额定功率为5.5KW，额定转速为1440r/min。C6136机床主轴传动箱课程设计4.2拟订结构式1) 确定变速组传动副数目：传动副中

5、由于结构的限制以2或3为合适，即变速级数 Z应为2和3的因子，为实现18级主轴转速变化的传动系统可以以下多种传动副组合：错误！未找到引用源。18=3 x 3x 2错误！未找到引用源。18=3 x 2x 3错误！未找到引用源。18=2 x 3 x 3 等18级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴箱的具体结构、装置性能，应满足前多后少的原则，主轴上的传动副数主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上的齿轮少些为好。综上所述，传动式为 18=3 x 3 x 22) 确定变速组扩大顺序：18=3 x 3x 2的传动副组合，在降速传动中，为防止齿轮直径过大而径向尺寸，常限制最

6、小传动比在升速时为防止产生过大的噪声和震动常限制最大转速比imax辽2。在主传动链任一传动组的最大变速范围 Rmax =(imax/imin)空810。根据前密后疏的原则，初选结构式如下：18=3 33 29在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小，根据中间传动轴变速范围小的原则选择结构网。从而确定结构网如下：II.iiriMX、传动系统的结构网检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组，第二扩大组的变速范围是：R3 二-X2 P2_1，其中:=1.26, x2 =6, P2 =2所以R3 = 1.269 2-1 =8-810 ，符合要求4.3绘制转速图选择电动机一般车床若无特殊要求，多采

7、用Y系列封闭式三相异步电动机，根据条件电动机选用Y132S-4型笼式三相异步电动机，其满载转速1440 r/min。分配总降速传动比总降速传动比 动副u不符合转速数列标准，因而需增加一定传n min31.51ind144045.71C6136机床主轴传动箱课程设计确定传动轴轴数传动轴轴数=变速组数+定比传动副数+仁3+1 +仁5 确定各级转速并绘制转速图由 nmim =31.5r/min=1.26 z = 18 确定各级转速:1600、 1250、 1000、 800、 630、 500、 400、 315、 250、 200、 160、 125、 100、 80、 63、 50、18 = 3

8、i 33294.4 确定齿轮齿数在保证输出的转速准确的前提下，应尽量减少齿轮齿数，是齿轮结构尺寸紧凑。齿轮齿数的确定原则：II实际转速n与标准转速n的相对转速误差 6为：二口 =1-卩：一 :-1 10%nn齿轮副的齿数和 Sz 100120 ；满足结构安装要求，相邻轴承孔德壁厚不小于3mm。当变速组内各齿轮副的齿数和不相等时，齿数和的差不能大于3。利用查表法求出各传动组齿轮齿数如下表：变速组第一变速组第二变速组第三变速组齿数和729095齿轮乙Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12Z13Z14Z15Z16齿数36363240284445453060187263321976C613

9、6机床主轴传动箱课程设计4.5验算主轴转速误差：di 主轴各级实际转速值用下式计算：n = nE1 - uiu2u3d2式子中u1、u2、u3分别为第一、第二、第三变速组齿轮传动比，&取0.05。转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示：二 n=|_10叮，-1%其中n为主轴标准转速。 转速误差表主轴转速n1n2n3n4n5n6n7n8n9标准转速31.540506380100125160200实际转速t31.8405063.680 :100127.3160200转速误差%0.95000.95001.8400主轴转速n10n11n12n13n14n15n16n17n18标准转速25

10、0315400500630800100012501600实际转速250.6315393.8501.1630787.51002.312601575转速误差%0.2401.550.201.60.230.81.56转速误差满足要求。4.6绘制传动系统图0270%52m n 二巧一-iujr3?C6136机床主轴传动箱课程设计五、动力设计5.1 V带的传动计算电动机转速 n=1440r/min,传递功率 P=5.5kw,传动比i=1.8，两班制，一天运转16.1小时，工作年数10年。1）、选择V带型号Pca=KaP=1.1 5.5KW =6.05KW，（P电动机额定功率，心一工作情况系数）查机械设计，

11、得应选择B型带确定带轮的计算直径 D1，D2为了避免弯曲应力过大，小带轮的基准直径不能过小，即D Dmin，查机械设计表 8-6和表8-8得：小带轮基准直径 D1 =150mm,大带轮基准直径 D2 =i D1.8 150 = 270mm，由表8-8取D2=270mm2）、确定V带速度按公式V二D1 口60 10003.14 150 1440601000= 11.3m/s5m/minV25m/min, 故合适3) 、初步确定中心距根据经验公式 0.7(D1 +D2) a。2( D1+D2),即 294mm a0 5.7,圆整为整偶数 6,离合器内外摩擦片总数为7。5.5结构设计1）、带轮结构设

12、计：、带轮的材料常用的V带轮材料为HT150或HT200 ,转速较高时可以采用铸钢或钢板冲压焊接而成，小 功略时采用铸铝或塑料，本机床选用材料为HT200。、带轮结构形式根据V带计算，选用3根A型V带。由于I轴安装摩擦离合器及传动齿轮，为了改善它们 的工作条件，保证加工精度，采用卸荷式带轮结构。V带轮由轮缘、轮辐和轮毂组成，根据轮辐结构的不同可以分为实心式、腹板式、孔板式、 椭圆轮辐式。V带轮的结构形式与基准直径有关，当带轮基准直径dd 2.5d （d为安装带轮的轴的直径，mm ）时。可以采用实心式，当dd乞300mm可以采用腹板式， dd込300mm,同时D1 -d1 -100mm时可以采用

13、孔板式，当 dd 300mm时，可以采用轮 辐式。带轮宽度：B =（z-1）e 2f =（5 -1） 152 9 = 78mm。分度圆直径： dd = 224mm。D=90mm是深沟球轴承6210轴承外径，其他尺寸见带轮零件图。、V带轮的论槽V带轮的轮槽与所选的 V带型号向对应，见【4】表8-10mm槽型bdhaminhf minefmindd与dd相对应得 32申=34 36 =38A11.02.758.7150.39一118V带绕在带轮上以后发生弯曲变形，使V带工作面夹角发生变化。 为了使V带的工作面与大论的轮槽工作面紧密贴合，将V带轮轮槽的工作面得夹角做成小于40。V带安装到轮槽中以后，

14、 一般不应该超出带轮外圆，也不应该与轮槽底部接触。 为此规定了10C6136机床主轴传动箱课程设计轮槽基准直径到带轮外圆和底部的最小高度ha min和hf min。轮槽工作表面的粗糙度为 R1 .6或 R3.2。、V带轮的技术要求铸造、焊接或烧结的带轮在轮缘、腹板、轮辐及轮毂上不允许有傻眼、裂缝、缩孔及气泡； 铸造带轮在不提高内部应力的前提下，允许对轮缘、凸台、腹板及轮毂的表面缺陷进行修补；转速高于极限转速的带轮要做静平衡，反之做动平衡。其他条件参见 GB T 13575.1 92中的规定。2）、主轴换向与制动机构设计：本机床是适用于机械加工车间和维修车间的普通车床。主轴换向比较频繁，才用双向

15、片式摩擦离合器。这种离合器由内摩擦片、外摩擦片、止推片、压块和空套齿轮组成。离合器左右 两部门结构是相同的。左离合器传动主轴正转，用于切削加工。需要传递的转矩较大，片数 较多。右离合器用来传动主轴反转，主要用于退回，片数较少。这种离合器的工作原理是， 内摩擦片的花键孔装在轴I的花键上，随轴旋转。外摩擦片的孔为圆孔，直径略大于花键外径。外圆上有4个凸起，嵌在空套齿轮的缺口之中。内外摩擦片相间安装。用杆通过销向左 推动压块时，将内片与外片相互压紧。轴I的转矩便通过摩擦片间的摩擦力矩传递给齿轮， 使主轴正传。同理，当压块向右时，使主轴反转。压块处于中间位置时，左、右离合器都脱 开，轴n以后的各轴停转

16、。制动器安装在轴川，在离合器脱开时制动主轴，以缩短辅助时间。此次设计采用带式制动器。该制动器制动盘是一个钢制圆盘，与轴用花键联接，周边围着制动带。制动带是一条刚带， 内侧有一层酚醛石棉以增加摩擦。制动带的一端与杠杆连接。另一端与箱体连接。 为了操纵方便并保证离合器与制动器的联锁运动，采用一个操纵手柄控制。当离合器脱开时，齿条处于中间位置，将制动带拉紧。齿条轴凸起的左、右边都是凹槽。左、右离合器中任一个结合 时，杠杆都按顺时针方向摆动，使制动带放松。3）、齿轮块设计：机床的变速系统采用了滑移齿轮变速机构。根据各传动轴的工作特点，基本组、第一扩大组以及第二扩大组的滑移齿轮均采用了整体式滑移齿轮。所

17、有滑移齿轮与传动轴间均采用花键联接。从工艺角度考虑，其他固定齿轮（主轴上的齿轮除外） 也采用花键联接。由于主轴直径较大， 为了降低加工成本而采用了单键联接。轴采用的花键分别为：轴：6X 26X 30X 6I川轴间传动齿轮精度为877 8b,川W轴间齿轮精度为 7667b。轴承的选择：为了方便安装，I轴上传动件的外径均小于箱体左侧支承孔直径，均采用深沟球轴承。 为了便于装配和轴承间隙调整，n、川轴均采用圆锥滚子轴承。滚动轴承均采用E级精度。4）、主轴组件：本车床为普通精度级的轻型机床，为了简化结构、主轴采用了轴向后端定位的两支承主轴组件。前支承采用双列圆柱滚子轴承，后支承采用角接触球轴承和单向推

18、力球轴承。为了保证主轴的回转精度，主轴前后轴承均采用压块式防松螺母调整轴承的间隙。主轴前端采用短圆锥定心结构型式。前轴承为C级精度，后轴承为 D级精度5）、润滑系统设计：主轴箱内采用飞溅式润滑，油面高度为65mm左右，甩油环浸油深度为10mm左右。润滑油型号为：IIJ30。卸荷皮带轮轴承采用脂润滑方式。润滑脂型号为：钙质润滑脂。6）、密封装置设计：I轴轴颈较小，线速度较低，为了保证密封效果，采用皮碗式接触密封。而主轴直径大、 线速度较高，则采用了非接触式密封。 卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封， 以防止外界杂物 进入。11C6136机床主轴传动箱课程设计六、齿轮强度校核6.1、各齿轮的计算转速各

19、变速组内一般只计算组内最小齿轮，也是最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮的计算转速。1） 、第一变速组中，32/40只需计算z = 28的齿轮，计算转速为800r/min ；2） 、第二变速组计算 z = 18的齿轮，计算转速为 400r/min ;3） 、第三变速组应计算z = 19的齿轮，计算转速为125r/min。6.2、齿轮校核校核a传动组齿轮，只需校核齿数28的强度。664T =9.55 10 P/n =9.55 105.28/800 =6.3 10 N *mm由机械设计查得： Kv =1.05, b= d d = 1 70 = 70mmK h 一 =1.42, K =1.2742 6

20、.3 10701800N,KaFlb1 180070= 25.7 ：100N/mm,取KHa = KFa =1.4动载系数：K 二 KAKvKFaKF ： =1 1.05 1.4 1.27 =1.87查表 10-5 得：YFa =2.62,Ysa =1.59齿轮弯曲疲劳强度极限 二fe = 540Mpa取安全系数s=1.30.9 汉 540 二F374Mpa1.3fU 374=89.8YFaYsa2.62 1.59KFt J.87 1800 =19.23 ： 89.8,故合适 bm70 2.5校核b传动组齿轮：只需校核齿数18的强度T =9.55 106 P/n =9.55 1 0 6 5.0

21、7 / 400 =1.2 1 05N *mm由机械设计查得：Kv =1.05, b= d d =1 54 = 54mmK H 一： =1.44, K F = 1.285r 二空型=4440N,KaFl4440 =82.2 100N /mm,取KHa =KFa =1.4 d54b5412C6136机床主轴传动箱课程设计动载系数：K = KAKvKFaKF1.05 1.4 1.28 = 1.88查表 10-5 得 YFa =2.91,Ysa =1.53齿轮弯曲疲劳强度极限 “E =540Mpa取安全系数s=1.3L-f0.9 5401.3=374 Mpa校核c传动组齿轮：上日 37484YFaYs

22、a2.91X1.53只需校核齿数19的强度KFtbm1.88 444054 3= 51.2 :：: 84,故合适66cT =9.55 10 P/n =9.55 104.92/100 =4.7 10 N由机械设计查得： Kv =1.06, b d =1 72 =72mmK h 一： =1.42, K f =1.32T2 4.7 10572-13000 N,b1 1300072= 180.6 100N /mm,取KHa=KFa=1.1动载系数：K = KAKvKFaK =1 1.06 1.1 1.3 = 1.51查表 10-5 得 YFa =2.91,Ysa =1.53齿轮弯曲疲劳强度极限 匚fe

23、 = 540Mpa取安全系数s=1.360.9 5401.3二 374 Mpa“3742.91 1.53=84KFtbm1.51 1300072 4= 68.2 :：: 84,故合适13C6136机床主轴传动箱课程设计七、主轴刚度校核由于机床主轴箱中各轴的应力都比较小，验算时，通常采用复合应力公式进行计算。M E Z MPaW二b许用应力，考虑应力集 中和载荷循环特性等因 素 W 轴的危险断面的抗弯断面系数d3实心轴：W（ mm3）32mm3）空心轴：W =-32 R ID丿,4 :d花键轴的抗弯断面系数：W zb D -d D d （mm3）32 D32 D其中：d 花键轴内径; D 花键轴

24、外径; b 花键轴键宽； z 花键轴键数T 在危险断面上的最大扭矩：T = 955 104njW卫32圆周力:14N 该轴传递的最大功率 n j 该轴的计算转速2 2x +M yN *mmM = M圆周力，径向力所引起 的最大弯矩M 该轴上的主动被动轮的齿轮的圆周力：R =2T/D,D为齿节圆直径 直齿圆柱齿轮的径向力：Pr =0.5PL轴材料选用45钢，调质处理，由表查得：轴许用应力RJ =60MPa,1轴的校核： =6.3 104Nmm3.14 2231044.8mm322T 2 6.3 104 Ft1527.3 ND282.5径向力：F =0.5Ft =0.5 1527.3 = 763.

25、7N.F2 Fr2 -1707NM =FL=1707 80 =1.36 105N *mmC6136机床主轴传动箱课程设计,M20.572J(1.36“05 2 +0.5721044.8=5仁6,符合要求n轴、川轴的校核如上，经校核符合要求。八、主轴最佳跨度确定8.1计算最佳跨度前支撑为圆锥孔双列圆柱滚子轴承和推力球轴承，后支撑为圆锥孔双列圆柱滚子轴承。L=7808.2校核主轴挠度dl 55 =0.610.5de 90根据公式：“3 104 Z，104 94一554 计a：(l+aA)1012691 101 10二 209对于机床刚度要求，取阻尼比=0.035当 v=50m/min,s=0.1m

26、m/r 时，Kcb = 2.46N / m, - - 68.8 取b|im - 0.02Dmax =0.02 691 50% = 6.91mm2.46X6.91口,Kbcos68.8 =84.85Nm2 0.0351 0.035L= 0.3Dmax =207,加上悬伸量共长308mm-20.06 aB +0.4aA1 bl1亜lKs =1.66Ka =1.66 52.7 =82.5 ： 209N / Jm,故该主轴合格=84.8506 101308；0.04308、1691*彳1011 -.691= 52.7N/m8.2主轴图：（略）见附图2九、各传动轴支持处轴承选用I轴：30205-圆锥滚子

27、轴承 30000型25、6205-深沟球轴承 60000型25 n轴：30205-圆锥滚子轴承 30000型25川轴：30207-圆锥滚子轴承 30000型35W轴：前端：NN 3017 K-圆锥孔双列圆柱滚子轴承8551117-推力球轴承 51000型85后端：NN 3011 K-圆锥孔双列圆柱滚子轴承5515C6136机床主轴传动箱课程设计十、键的选择和校核1）、轴IV的传递最大转矩665T 755 10 P/n =9.55 104.92 0.99 0.98/80=5.7 10 N由挤压强度条件:4Tdhl式中：T转矩；d轴径；h键的高度；I键的工作长度2查表取许用挤压应力为Kp=6Nm m，采用b型键轴径键处d=63mm查表得 b=18mm h=10mm取键长L=45mm4Tdhl54 5.7 1063 10 45= 49.5N/mm2 :：: kp,满足要求1一、润滑与密封主轴转速高，必须保证充分润滑，一般常用单独的油管将油引到轴承处。 主轴是两端外伸的轴，防止漏油更为重要而困难。防漏的措施有两种：1、堵一一加密封装置防止油外流。主轴转速高，多采用非接触式的密封装置，形式很多，一种轴与