普通车床的主轴箱部件设计最大加工直径250mm最高1440最低90公比141

目录HYPERLINK一．设计目的 2HYPERLINK二、设计步骤 2HYPERLINK1.运动设计 2HYPERLINK1.1已知条件 2HYPERLINK1.2结构分析式 2HYPERLINK1.3绘制转速图 2HYPERLINK1.4绘制传动系统图 2HYPERLINK2.动力设计 2HYPERLINK2.1确定各轴转速 2HYPERLINK2.2带传动设计 2HYPERLINK2.3各传动组齿轮模数的确定和校核 2HYPERLINK3.齿轮强度校核 2HYPERLINK3.1校核a传动组齿轮 2HYPERLINK3.2校核b传动组齿轮 2HYPERLINK3.3校核c传动组齿轮 2HYPERLINK4.主轴挠度的校核 2HYPERLINK4.1确定各轴最小直径 2HYPERLINK4.2轴的校核 2HYPERLINK5.主轴最佳跨距的确定 2HYPERLINK5.1选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距 2HYPERLINK5.2求轴承刚度 2HYPERLINK6.各传动轴支承处轴承的选择 2HYPERLINK7.主轴刚度的校核 2HYPERLINK7.1主轴图: 2HYPERLINK7.2计算跨距 2HYPERLINK三、总结 2HYPERLINK四、参考文献 2一．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。二、设计步骤1.运动设计1.1已知条件[1]确定转速范围：主轴最小转速nnim（r/min）=90r/min、nmax（r/min）=2000r/min主电动机转速（r/min)=1440、P（kw）=4kw[2]最大加工直径φ=250mm[3]确定公比：[4]转速级数：1.2结构分析式因为我们的级数是10级，为了实现10级，本次设计中，我打算按12级的主轴箱来计算，让里面其中两组数据一样，最终达到10级⑴⑵[3]从电动机到主轴主要为降速传动，若使传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，节省材料，也就是满足传动副前多后少的原则，因此取方案。在降速传动中，防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比；在升速时为防止产生过大的噪音和震动常限制最大转速比。在主传动链任一传动组的最大变速范围。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：检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组：其中，，所以，合适。1.3绘制转速图⑴选择电动机一般车床若无特殊要求，多采用Y系列封闭式三相异步电动机，根据原则条件选择Y-132M-4型Y系列笼式三相异步电动机。⑵分配总降速传动比总降速传动比又电动机转速符合转速数列标准，因而不增加一定比传动副。[3]确定传动轴轴数传动轴轴数=变速组数+定比传动副数+1=3+0+1=4。⑷确定各级转速并绘制转速图由z=10确定各级转速：2000,1400,1000,710,500,355,250,180,125,90r/min。在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按传动顺序依次设为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅰ与Ⅱ、Ⅱ与Ⅲ、Ⅲ与Ⅳ轴之间的传动组分别设为a、b、c。现由Ⅳ（主轴）开始，确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速：先来确定Ⅲ轴的转速传动组c的变速范围为，结合结构式，Ⅲ轴的转速只有一和可能：180、250、355、500、710，1000r/min。②确定轴Ⅱ的转速传动组b的级比指数为2，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致传动比太小，可取，轴Ⅱ的转速确定为：355、500、710r/min。③确定轴Ⅰ的转速对于轴Ⅰ，其级比指数为1,可取，，确定轴Ⅰ转速为710r/min。由此也可确定加在电动机与主轴之间的定传动比。[5]确定各变速组传动副齿数①传动组a:查表8-1,，，时：……57、60、63、66、69、72、75、78……时：……58、60、63、65、67、68、70、72、73、77……时：……58、60、62、64、66、68、70、72、74、76……可取72,于是可得轴Ⅰ齿轮齿数分别为：24、30、36。于是，，可得轴Ⅱ上的三联齿轮齿数分别为：48、42、36。动组b:同理可得轴Ⅱ上两联齿轮的齿数分别为：24、42。，得轴Ⅲ上两齿轮的齿数分别为：48、30。动组c:同理可得轴Ⅲ两联动齿轮的齿数分别为40，80；得轴Ⅳ两齿轮齿数分别80，40。1.4绘制传动系统图根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图：2.动力设计2.1确定各轴转速⑴确定主轴计算转速：主轴的计算转速为⑵各传动轴的计算转速：轴Ⅲ可从主轴按80/40的传动副找上去，轴Ⅲ的计算转速180r/min；轴Ⅱ的计算转速为355r/min；轴Ⅰ的计算转速为710r/min。[3]各齿轮的计算转速传动组c中，40/80只需计算z=40的齿轮，计算转速为710r/min；传动组b计算z=42的齿轮，计算转速为355r/min；传动组a应计算z=24的齿轮，计算转速为710r/min。[4]核算主轴转速误差所以合适。2.2带传动设计电动机转速n=1450r/min,传递功率P=4KW,传动比i=2.03，两班制，一天运转16.1小时，工作年数10年。⑴确定计算功率取1.1，则⑵选取V带型根据小带轮的转速和计算功率，选b型带。⑶确定带轮直径和验算带速查表小带轮基准直径,验算带速成其中-小带轮转速，r/min；-小带轮直径，mm；，合适。[4]确定带传动的中心距和带的基准长度设中心距为,则0．55（）a2（）于是208.45a758,初取中心距为400mm。带长查表取相近的基准长度，。带传动实际中心距[5]验算小带轮的包角一般小带轮的包角不应小于。。合适。[6]确定带的根数其中：-时传递功率的增量；-按小轮包角，查得的包角系数；-长度系数；为避免V型带工作时各根带受力严重不均匀，限制根数不大于10。[7]计算带的张紧力其中：-带的传动功率,KW；v-带速,m/s；q-每米带的质量，kg/m；取q=0.17kg/m。v=1440r/min=9.42m/s。[8]计算作用在轴上的压轴力2.3各传动组齿轮模数的确定和校核⑴模数的确定：a传动组：分别计算各齿轮模数先计算24齿齿轮的模数：其中:-公比；=2；-电动机功率；=4KW；-齿宽系数；-齿轮传动许允应力;-计算齿轮计算转速。，取=600MPa,安全系数S=1。由应力循环次数选取，取S=1，。取m=2.5mm。按齿数30的计算，，可取m=2.5mm；按齿数36的计算，,可取m=2.5mm。于是传动组a的齿轮模数取m=2.5mm，b=32mm。轴Ⅰ上齿轮的直径：。轴Ⅱ上三联齿轮的直径分别为：b传动组：确定轴Ⅱ上另两联齿轮的模数。按22齿数的齿轮计算：可得m=4mm；。按42齿数的齿轮计算：可得m=4mm；于是轴Ⅱ两联齿轮的模数统一取为m=4mm。于是轴Ⅱ两联齿轮的直径分别为：轴Ⅲ上与轴Ⅱ两联齿轮啮合的两齿轮直径分别为：c传动组：取m=2.5mm。轴Ⅲ上两联动齿轮的直径分别为：轴四上两齿轮的直径分别为：3.齿轮强度校核：计算公式3.1校核a传动组齿轮校核齿数为24的即可，确定各项参数⑴P=4.4KW,n=710r/min,⑵确定动载系数：齿轮精度为7级，由《机械设计》查得使用系数⑶⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称,查《机械设计》得⑸确定齿间载荷分配系数:由《机械设计》查得⑹确定动载系数:⑺查表10-5⑻计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。图10-18查得,S=1.3，故合适。3.2校核b传动组齿轮校核齿数为22的即可，确定各项参数⑴P=8.25KW,n=355r/min,⑵确定动载系数：齿轮精度为7级，由《机械设计》查得使用系数⑶⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称,查《机械设计》得⑸确定齿间载荷分配系数:由《机械设计》查得⑹确定动载系数:⑺查表10-5⑻计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。图10-18查得,S=1.3，故合适。3.3校核c传动组齿轮校核齿数为18的即可，确定各项参数⑴P=8.25KW,n=355r/min,⑵确定动载系数：齿轮精度为7级，由《机械设计》查得使用系数⑶⑷确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数非对称,查《机械设计》得⑸确定齿间载荷分配系数:由《机械设计》查得⑹确定动载系数:⑺查表10-5⑻计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。图10-18查得,S=1.3，故合适。4.主轴挠度的校核4.1确定各轴最小直径[1]Ⅰ轴的直径：[2]Ⅱ轴的直径：[3]Ⅲ轴的直径：[4]主轴的直径：4.2轴的校核Ⅰ轴的校核：通过受力分析，在一轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对Ⅰ轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核。Ⅱ轴、Ⅲ轴的校核同上。5.主轴最佳跨距的确定250mm车床，P=4KW.5.1选择轴颈直径,轴承型号和最佳跨距前轴颈应为75-100mm,初选=100mm,后轴颈取,前轴承为NN3020K,后轴承为NN3016K,根据结构,定悬伸长度5.2求轴承刚度考虑机械效率主轴最大输出转距床身上最大加工直径约为最大回转直径的60%,取50%即200,故半径为0.1.切削力背向力故总的作用力次力作用于顶在顶尖间的工件上主轴尾架各承受一半,故主轴轴端受力为先假设前后支撑分别为根据。6.各传动轴支承处轴承的选择主轴前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K