机床主轴箱课程设计18级转速

1、工程 内容 结果 第 1 页 共 50 页 1.概述 . 4 1.1 机床主轴箱课程设计的目的 . 4 1.2 设计任务和主要技术要求 . 4 1.3 操作性能要求 . 5 2.参数的拟定 . 5 2.1 确定极限转速 . 5 2.2 主电机选择 . 5 3.传动设计 . 6 3.1 主传动方案拟定 . 6 3.2 传动结构式、结构网的选择 . 6 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目 . 7 3.2.2 传动式的拟定 . 7 3.2.3 结构式的拟定 . 7 4. 传动件的估算 . 9 4.1 三角带传动的计算 . 9 4.2 传动轴的估算 . 12 4.2.1 主轴的计算转速 .

2、 13 4.2.2 各传动轴的计算转速 . 13 4.2.3 各轴直径的估算 . 13 4.3 齿轮齿数确实定和模数的计算 . 15 4.3.1 齿轮齿数确实定 . 15 4.3.2 齿轮模数的计算 . 16 4.3.4 齿宽确定 . 21 4.3.5 齿轮结构设计. 22 工程 内容 结果 第 2 页 共 50 页 4.4 带轮结构设计 . 23 4.5 传动轴间的中心距 . 23 4.6 轴承的选择 . 24 4.7 片式摩擦离合器的选择和计算 . 25 4.7.1 摩擦片的径向尺寸 . 25 4.7.2 按扭矩选择摩擦片结合面的数目 . 25 4.7.3 离合器的轴向拉紧力 . 2626

3、 4.7.4 反转摩擦片数. 26 5. 动力设计 . 27 5.1 传动轴的验算 . 27 5.1.1 轴的强度计算 . 28 5.1.2 作用在齿轮上的力的计算. 28 5.1.3 主轴抗震性的验算 . 31 5.2 齿轮校验 . 34 5.3 轴承的校验 . 35 6.结构设计及说明 . 36 6.1 结构设计的内容、技术要求和方案 . 36 6.2 展开图及其布置 . 37 6.3 I 轴输入轴的设计 . 38 6.4 齿轮块设计 . 39 6.4.1 其他问题 . 40 6.5 传动轴的设计 . 40 6.6 主轴组件设计 . 42 6.6.1 各局部尺寸的选择 . 42 6.6.2

4、 主轴轴承 . 43 工程 内容 结果 第 3 页 共 50 页 6.6.3 主轴与齿轮的连接 . 45 6.6.4 润滑与密封 . 45 6.6.5 其他问题 . 46 7.总结 . 47 8.明细表 . 49 工程 内容 结果 第 4 页 共 50 页 概述 1.1 机床主轴 箱 课 程设 计 的 目的 1.2 设计任务 和 主 要技术要求 1.概述 1.1 机床主轴箱课程设计的目的 机床课程设计，是在学习过课程?机械制造装备设计?之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生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

5、，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，掌握根本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。 1.2 设计任务和主要技术要求 普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些根本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床主轴变速箱。主要用于加工回转体。 车床的主参数规格尺寸和根本参数： 1、加工工件直径为： 60 时，机床到达的最高切削速度Vmax=150m/min; 2、变速范围Rn=4351； 3、V=100 m/min 时，切削45 号钢时，机床功率允许的最大切削用量为：ap=5 ，f=0.3 /r； 4、抗振

6、性：一般。 工程 内容 结果 第 5 页 共 50 页 1.3 操作性能要求 的拟定 1.3 操作性能要求 1具有皮带轮卸荷装置 2手动操纵双向摩擦片离合器实现主轴的正反转及停止运动要求 3主轴的变速由变速手柄完成 4床头箱的外型尺寸、与床头床身的联接要求与 C618K-I 车床的床头箱相同 2.参数的拟定 2.1 确定极限转速 nRnnminmax znR 因为K=0.5，Rd=0.20.25 maxd =KD=0.5×500=250mm mind =dR ×maxd =0.20.25·maxd =5062.5 又 nR =4351 min max/ 18.73

7、 22.2 / minnn n R r max max min1000 / 955.4 / min n V d r 2.2 主电机选择 合理确实定电机功率，使机床既能充分发挥其使用性能，满 min/ minnrmax955.4 / min n r 工程 内容 结果 第 6 页 共 50 页 2.2 主电机选择 计 3.1 主传动 方 案 拟定 3.2 传动结构式、结构 网 的 选足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。 异步电动机的转速有 3000 / min r 、1500 / min r 、1000 / min r 、750 / min r ，额P 是7.1KW，根据?车床设计手册

8、?附录表2 选Y132M-4，额定功率7.5 kw ，满载转速1440 minr，87 . 0 。 3.传动设计 3.1 主传动方案拟定 拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、梦想、制动、操纵等整个传动系统确实定。传动型式那么指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。 传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。 传动方案有多种，传动型式更是众多，比方：传动型式上有集中传动，别离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等型式；变速箱上既可用多速缁部捎媒换?齿轮

9、、滑移齿轮、公用齿轮等。 显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择 结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并 电机： Y132M-4，额定功率7.5 kw ，满载转 速 1440 minr，87 . 0 。 工程 内容 结果 第 7 页 共 50 页 择 3.2.1 确定 传 动 组及 各 传 动组 中 传 动副的数目 3.2.2 传动 式 的 拟定 3.2.3 结构 式 的 拟定 非十分有效。 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副

10、的数目 级数为Z 的传动系统由假设干个顺序的传动组组成，各传动组分别有Z 、Z 、个传动副。即 3 2 1Z Z Z Z 传动副中由于结构的限制以2 或3 为适宜，即变速级数Z 应为2 和3 的因子：b aZ ，可以有多种方案，例： 18=3×3×2；18=2×3×2×2； 18=2×3×1+2×1×1；18=2×3×1×2×1 3.2.2 传动式的拟定 18 级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 在轴如果安置换

11、向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以2 为宜。 主轴对加工精度、外表粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个传动组的传动副常选用2。 综上所述，传动式为18=2×3×2×2。 3.2.3 结构式的拟定 对于18=2×3×2×2 传动式，有2 种结构式和对应的结构网。分别为： 6 12 6 2 12 2 3 2 18 (62 ：内轮+背轮，6 122：重复 6 级) 6 12 6 2 12 2 3 2 18 (6 122：重复6 级) 工程 内容 结果 第 8 页 共 50 页 3.3 转速图的拟定

12、由于本次设计的机床I 轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。初选6 12 6 2 12 2 3 2 18 (62 ：内轮+背轮，6 122：重复6 级)的方案。 3.3 转速图的拟定 正转转速图： 初选 6 126 2 122 3 218 工程 内容 结果 第 9 页 共 50 页 4. 传动件的估算 4.1 三角带 传 动 的计算 主传动系图为： 4. 传动件的估算 4.1 三角带传动的计算 三角带传动中，轴间距A 可以加大。由于是摩擦传递，带与轮 工程 内容 结果 第 10 页 共 50 页 槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大

13、，机床中常用作电机输出轴的定比传动。 (1)选择三角带的型号 根据公式 ca aP K P KW 式中P-电动机额定功率，aK -工作情况系数 查?机械设计?图8-8 因此选择B 型带。 (2)确定带轮的计算直径D ，D 带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径D 不宜过小，即minD D 。查?机械设计?表8-3，8-7 取主动轮基准直径D =125 mm 。 由公式1212DnnD 式中： n - 小 带 轮 转 速 ，n - 大 带 轮 转 速 ， 所 以21440125 225800D mm ，由?机械设计 A?表 8-7 取园整为250mm。 (3)确定三角带速

14、度 按公式1 13.14 125 144060 1000 60 1000D nmVs 因为5m/min<V<25 m/min,所以选择适宜。 (4)初步初定中心距 带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在以下范围内选取： 根据经验公式 选择B 型带 D =125mm 2250 D mm 工程 内容 结果 第 11 页 共 50 页 1 2 0 1 20.7 2 D D A D D mm 即：262.5mm< 0A <750mm 取0A =600mm. (5)三角带的计算基准长度L AD DD D A L 20250 1252 600 125 2502 4

15、600Lmm 由?机械设计?表 8-2 ，圆整到标准的计算长度 1800 L mm (6)验算三角带的挠曲次数 100011.06 40smvuL 次 符合要求。 (7)确定实际中心距A 00A2600 1800 1795.5 2L LAmm (8)验算小带轮包角 0 0 0 0 2 11180 57.5 168 120D DA ，主动轮上包角合适。 (9)确定三角带根数Z 根据?机械设计?式8-22 得: 0A =600mm L1795.5mm 工程 内容 结果 第 12 页 共 50 页 4.2 传动轴的估算 0 0calpzp p k k 传动比: 12viv 查表8-5c，8-5d 得

16、0p = 0.40KW,0p = 3.16KW 查表8-8，k=0.97；查表8-2，lk =0.95 所以取Z 3 根 (10)计算预紧力 202500 1capF qvvz kN (11)计算压轴力 NF Z Fp3 . 12382 / 168 sin 52 . 207 3 22 / sin ) ( 2 ) (0min 0 min 4.2 传动轴的估算 传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要 Z 3 工

17、程 内容 结果 第 13 页 共 50 页 4.2.1 主 轴的计算转速 4.2.2 各传动轴的计算转速 求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。 4.2.1 主轴的计算转速 主轴的计算转速是低速第一个三分之一变速范围的最高一级转速： min / 63 26 . 1 20131813minr nn njz 4.2.2 各传动轴的计算转速 轴：有18 级转速，其中80r/min 通过齿轮获得63r/min，刚好能传递全部功率： 所以：nV =80r/min 同理可得：n =250r/min ，n =630r/min ， n =630r/min,n =800r/min

18、 4.2.3 各轴直径的估算 4jPd KA mmN 其中：P-电动机额定功率 K-键槽系数 A-系数 -从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积； jn -该传动轴的计算转速。 计算转速jn 是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件 n =250r/min ，n =630r/min ，n =630r/min, n =800r/min 工程 内容 结果 第 14 页 共 50 页 的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。 轴：K=1.06，A=120 所 以41800d mm mm ， 取28mm 轴：K=1.06，A=120 42630d mm mm , 取30m

19、m 轴：K=1.06，A=110 43630d mm mm , 取40mm 轴：K=1.06，A=100 44(100 1.06)250d mmmm , 取30mm 轴：K=1.06，A=90 工程 内容 结果 第 15 页 共 50 页 4.3 齿轮齿 数 的 确定 和 模 数的计算 4.3.1 齿轮齿数确实定 45(90 1.06)80d mmmm , 取40mm 取39mm 轴：K=1.06，A=80 46(80 1.06)63d mmmm 取39mm 此轴径为平均轴径，设计时可相应调整。 4.3 齿轮齿数确实定和模数的计算 4.3.1 齿轮齿数确实定 当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数