車床主軸箱課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1主傳動設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.1結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇</p><p><b>　　1.2繪制轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b>　　1.3確定帶輪直徑</b>

2、;</p><p>　　1.4驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差</p><p>　　1.5繪制傳動系統(tǒng)圖</p><p><b>　　2估算傳動齒輪模數(shù)</b></p><p>　　2.1普通V帶的選擇和計(jì)算</p><p><b>　　3．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p

3、><b>　　3.1帶輪設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.2齒輪塊設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.3軸承的選擇</b></p><p><b>　　3.4主軸主件</b></p><p><b>　　3.5操縱機(jī)構(gòu)

4、</b></p><p><b>　　3.6滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.7封裝置設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.8主軸箱體設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4．傳動件驗(yàn)算</b></p>

5、<p><b>　　4 .1齒輪的驗(yàn)算</b></p><p>　　4.2 片式摩擦離合器的選擇和計(jì)算</p><p>　　4. 3傳動軸直徑的估算</p><p>　　5.傳動軸剛度的驗(yàn)算</p><p>　　6.花鍵鍵側(cè)壓潰應(yīng)力驗(yàn)算</p><p><b>　　7.滾動

6、軸承的驗(yàn)算</b></p><p><b>　　8.主軸組件驗(yàn)算</b></p><p><b>　　9.設(shè)計(jì)感想</b></p><p><b>　　10.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1主傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計(jì)</p><p>　　確定

7、變速組傳動副數(shù)目</p><p>　　實(shí)現(xiàn)12級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副組合：</p><p>　　a）12=3 b）12=43 </p><p>　　c）12=3 d）12=2</p><p><b>　　e）12=2</b></p><p&

8、gt;　　在上述的方案中a和b有時(shí)可以省掉一根軸。缺點(diǎn)是有一個(gè)傳動組內(nèi)有四個(gè)傳動副。如果用一個(gè)四聯(lián)滑移齒輪的話則會增加軸向尺寸；如果用兩個(gè)滑移雙聯(lián)齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互梭以防止兩個(gè)滑移齒輪同時(shí)嚙合。所以一般少用。</p><p>　　根據(jù)傳動副數(shù)目分配應(yīng)“前多后少”的原則。方案c是可取的。但是由于主軸換向采用雙用離合器結(jié)構(gòu)，致使I軸尺寸加大，此方案不宜采用，從這個(gè)角度考慮，以取12=2方案為好。</p>

9、;<p>　　設(shè)計(jì)的機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速 最低轉(zhuǎn)速</p><p>　　變速范圍 Z=12 公比為=1.414</p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速共12級分別為31.5 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400則最大相對轉(zhuǎn)速損失率:</p><p>　　選用5.5kw的電動機(jī)

10、 型號為Y132S-4 轉(zhuǎn)速為1440r/min</p><p>　　1.1結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇</p><p>　　在12=2中，又因基本組和擴(kuò)大組排列順序的不同而有不同的方案?？赡艿牧N方案，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式見下面的圖。在這些方案中可根據(jù)下列原則選擇最佳方案。</p><p>　　傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍 在降速傳動時(shí)，為防

11、止被動齒輪的直徑過大而使徑向尺寸太大，常限制最小傳動比1/4。在升速時(shí)，為防止產(chǎn)生過大的震動和噪聲，常限制最大傳動比。因此主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍一般為。方案a b c d是可行的。方案d f是不可行的。</p><p>　　基本組和擴(kuò)大組的排列順序 </p><p>　　a 12= b 12= c 12=</p><p>　

12、　d 12= e 12= f 12=</p><p>　　在可行的四種方案 a b c d中，還要進(jìn)行比較以選擇最佳的方案。原則是中間傳動軸變速范圍最小的方案 。因?yàn)槿绻鞣桨竿杺鲃虞S的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速 范圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動件的尺寸也就可以小些。比較圖中的方案 a b c e，方案 a的中間軸變速范圍最小故方案 a最佳。如果沒有別的要求則計(jì)量使擴(kuò)大順序和

13、傳動順序一致 </p><p><b>　　1.2繪制轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b>　　圖2 轉(zhuǎn)速圖</b></p><p>　　利用查表法求出各傳動粗齒輪齒數(shù)</p><p><b>　　表1 齒輪齒數(shù)</b></p><p><b&g

14、t;　　1.3確定帶輪直徑</b></p><p><b>　　確定計(jì)算功率 </b></p><p>　　-工作情況系數(shù) 若工作時(shí)間為二班制 查表的k=1.2</p><p>　　-主動帶輪傳動的功率</p><p><b>　　計(jì)算功率為</b></p>

15、<p>　　根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速選用的三角帶型號為B 查表的小帶輪直徑推薦植為140mm，136mm</p><p><b>　　大帶輪直徑 </b></p><p><b>　　---小帶輪轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　---大帶輪轉(zhuǎn)速</b></p>

16、<p><b>　　初定中心距</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　取600</b></p><p>　　1.4驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差</p><p>　　主軸各級實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下列公式計(jì)算:</p><p>

17、;　　式中分別為第一,第二 第三變速組齒輪傳動比. </p><p>　　轉(zhuǎn)速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對誤差的絕對值表示:</p><p><b>　　表2 轉(zhuǎn)速誤差表</b></p><p>　　轉(zhuǎn)速誤差用實(shí)際轉(zhuǎn)速和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對誤差應(yīng)小于等于4.1%</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。<

18、;/b></p><p>　　1.5繪制傳動系統(tǒng)圖</p><p><b>　　2估算傳動齒輪模數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算各傳動組最小齒輪的模數(shù)</p><p>　　齒輪彎曲疲勞的估算 </p><p><b>　　mm （1）</b><

19、;/p><p><b>　　齒面點(diǎn)蝕的估算</b></p><p>　　----主軸第一節(jié)三分之一范圍內(nèi)最高轉(zhuǎn)速為90，A為齒輪中心距。</p><p>　　由中心距A及齒數(shù)和求出模數(shù)。</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　N---計(jì)算齒輪傳遞的額定功

20、率等于</p><p>　　三角帶的效率取0.96（機(jī)床主傳動設(shè)計(jì)指導(dǎo)書p32）</p><p><b>　　各軸的傳遞功率為</b></p><p>　　=0.96*5.5=5.28KW</p><p>　　====5.28KW</p><p>　　5.28*0.96=5.07KW</p&

21、gt;<p>　　主軸箱內(nèi)共有24個(gè)齒輪，同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，故?。ǎ┳钚〉凝X輪進(jìn)行計(jì)算，然后取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值作為該變速組齒輪的模數(shù)。</p><p>　　傳動組C中：m = 2.9 mm ,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3 mm；</p><p>　　傳動組B中：m = 2.4 mm，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5 mm；</p><p>　　傳動組A中：m = 2.1

22、mm，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5 mm。</p><p>　　2.1普通V帶的選擇和計(jì)算</p><p>　　設(shè)計(jì)功率 （kw） </p><p>　　皮帶選擇的型號為B型</p><p>　　兩帶輪的中心距范圍內(nèi)選擇。中心距過小時(shí)，膠帶短因而增加膠帶的單位時(shí)間彎曲次數(shù)降低膠帶壽命；反之，中心距過大，在帶速較高時(shí)易引起震動。<

23、/p><p><b>　　取600mm</b></p><p><b>　　計(jì)算帶的基準(zhǔn)長度：</b></p><p>　　2007.86 圓整2033</p><p>　　按上式計(jì)算所得的值查表選取計(jì)算長度L及作為標(biāo)記的三角帶的內(nèi)圓長度</p><p><b>　

24、　標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度為</b></p><p>　　實(shí)際中心距 A=</p><p><b>　　A=</b></p><p>　　為了張緊和裝拆膠帶的需要，中心距的最小調(diào)整范圍為A</p><p>　　0.02L是為了張緊調(diào)節(jié)量為40.66mm</p><p>　　( h+0.

25、01L) 是為裝拆調(diào)節(jié)量為膠帶厚度.</p><p><b>　　定小帶輪包角</b></p><p><b>　　求得合格</b></p><p><b>　　帶速 </b></p><p><b>　　對于B型帶 </b></p>

26、;<p><b>　　選用合格.</b></p><p><b>　　帶的撓曲次數(shù):</b></p><p><b>　　合格</b></p><p><b>　　帶的根數(shù) </b></p><p>　　單根三角帶能傳遞的功率</p

27、><p><b>　　小帶輪的包角系數(shù)</b></p><p>　　2.13， 取3根三角帶。</p><p><b>　　3．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1帶輪設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)V帶計(jì)算，選用3根B型V帶。由于I軸

28、安裝了摩擦離合器，為了改善它們的工作條件，保證加工精度，采用了卸荷帶輪結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　3.2齒輪塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　機(jī)床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。根據(jù)各傳動組的工作特點(diǎn)，基本組的齒輪采用了銷釘聯(lián)結(jié)裝配式結(jié)構(gòu)。第二擴(kuò)大組，由于傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，則采用了整體式齒輪。所有滑移出論與傳動軸間均采用了花鍵聯(lián)結(jié)。</p>&

29、lt;p>　　從工藝的角度考慮，其他固定齒輪也采用花鍵聯(lián)結(jié)。由于主軸直徑較大，為了降低加工成本而采用了單鍵聯(lián)結(jié)。</p><p><b>　　3.3軸承的選擇</b></p><p>　　為了安裝方便I軸上傳動件的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔直徑并采用0000型向心球軸承為了便于裝配和軸承間隙II III IV軸均采用樂2700E型圓錐滾子軸承。V軸上的齒輪受力小線

30、速度較低采用了襯套式滾動軸承。</p><p>　　滾動軸承均采用E級精度。</p><p><b>　　3.4主軸主件</b></p><p>　　本車床為普通精度級的輕型機(jī)床，為了簡化結(jié)構(gòu)，主軸采用了軸向后端定位的兩支承主軸主件。前軸承采用了318000型雙列圓柱滾子軸承，后支承采用了46000型角接觸球軸承和8000型單向推力球軸承。為了

31、保證主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸前后軸承均用壓塊式防松螺母調(diào)整軸承的間隙。主軸前端采用了圓錐定心結(jié)構(gòu)型式。</p><p>　　前軸承為C級精度，后軸承為D級精度。</p><p><b>　　3.5操縱機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　為了適應(yīng)不同的加工狀態(tài)，主軸的轉(zhuǎn)速經(jīng)常需要調(diào)整。根據(jù)各滑依齒輪變速傳動組的特點(diǎn)，分別采用了集中變速操縱機(jī)構(gòu)和單獨(dú)操縱

32、機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　3.6滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主軸箱采用飛濺式潤滑。油面高度為65mm左右，甩油輪浸油深度為10mm左右。潤滑油型號為：HJ30。</p><p><b>　　3.7封裝置設(shè)計(jì)</b></p><p>　　I軸軸頸較小，線速度較低，為了保證密封效果

33、，采用了皮碗式接觸密封。而主軸直徑大，線速度較高，則采用了非接觸式 密封。卸荷皮帶輪的潤滑采用毛氈式密封，以防止外界雜物進(jìn)入。</p><p><b>　　3.8主軸箱體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　箱體外形采取了各面間直角連接方式，使箱體線條簡單，明快。</p><p>　　并采用了箱體底面和兩個(gè)導(dǎo)向塊為定位安裝面，并用螺釘和壓板固定。安

34、裝簡單，定位可靠。</p><p><b>　　4．傳動件驗(yàn)算</b></p><p>　　以II軸為例，驗(yàn)算軸的彎曲剛度，花鍵的擠壓應(yīng)力，齒輪模數(shù)及軸承壽命。</p><p><b>　　4 .1齒輪的驗(yàn)算</b></p><p>　　在驗(yàn)算主軸箱中的齒輪強(qiáng)度時(shí)，選擇相同模數(shù)中承受載荷最大的、齒數(shù)

35、最小的齒輪進(jìn)行接觸和彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算。一般對高速傳動齒輪主要驗(yàn)算接觸疲勞強(qiáng)度，對低速傳動齒輪主要驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度。</p><p>　　根據(jù)以上分析，現(xiàn)在對Ⅰ軸上齒數(shù)為18模數(shù)為2.5的齒輪驗(yàn)算接觸疲勞強(qiáng)度，對VI軸上齒數(shù)為18模數(shù)為3的齒輪驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度。</p><p>　　接觸壓力的驗(yàn)算公式：</p><p>　　彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式：</p>

36、<p>　　式中：N —— 傳遞的額定功率[KW]（此處忽略齒輪的傳遞效率）；</p><p><b>　　—— 計(jì)算轉(zhuǎn)速； </b></p><p>　　—— 齒寬系數(shù) =，此處值為6 ；</p><p>　　z1 —— 為齒輪齒數(shù)；</p><p>　　i—— 大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，“+”用于外嚙合，“

37、—”用于內(nèi)嚙合，此處為外嚙合，故取“+”;</p><p>　　—— 壽命系數(shù)： = 由表7得=0.27</p><p>　　KT —— 工作期限系數(shù)： KT = </p><p>　　T—— 預(yù)定的齒輪工作時(shí)間，取2000h；</p><p>　　n—— 齒輪的最低轉(zhuǎn)速，此處為1000r/min；</p><p>

38、　　K n —— 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，由表4得K n = 0.71；</p><p>　　KN—— 功率利用系數(shù)，由表5得KN = 0.58；</p><p>　　Kq —— 材料強(qiáng)化系數(shù)，由表6得Kq = 0.64；</p><p>　　—— 工作狀況系數(shù)，考慮載荷沖擊的影響，取 = 1.2；</p><p>　　—— 動載荷系數(shù)，由表8得 =

39、 1.4；</p><p>　　—— 齒向載荷分布系數(shù)，由表9得 = 1 ；</p><p>　　Y------齒形系數(shù)，由表10得Y=0.378；</p><p>　　—— 許用接觸應(yīng)力，由表11得 = 1100[MPa]；</p><p>　　代入以上各數(shù)據(jù)計(jì)算得 mj = 2.0mm ,故所選模數(shù)2.5 mm 滿足設(shè)計(jì)要求。</

40、p><p>　　其余各參數(shù)意義同上，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 mw =2.79，所選模數(shù)為3，符合設(shè)計(jì)要求。用相同方法驗(yàn)算其他齒輪均符合設(shè)計(jì)要求。</p><p><b>　　320</b></p><p>　　三組傳動齒輪是經(jīng)過淬火的許用接觸應(yīng)力為1100MPa，許用彎曲應(yīng)力為320 MPa。</p><p>　　4.1 片式摩擦

41、離合器的選擇和計(jì)算</p><p>　　片式摩擦離合器目前在機(jī)床中應(yīng)用廣泛，因?yàn)樗梢栽谶\(yùn)轉(zhuǎn)中接通或脫開，具有結(jié)合平穩(wěn)、沒有沖擊、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，部分零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，多用于機(jī)床主傳動。</p><p>　　4.2傳動軸直徑的估算</p><p>　　傳動軸直徑估算直徑用公式</p><p>　　N---該傳動軸的輸入功率</p>

42、<p><b>　　N= kw</b></p><p><b>　　--電機(jī)額定功率</b></p><p>　　--從電動機(jī)到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積；</p><p>　　--該傳動軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（90,300,250,250,500,1000,1000,）</p><p>

43、<b>　　30mm</b></p><p><b>　　30mm</b></p><p><b>　　=35mm</b></p><p><b>　　42mm</b></p><p><b>　　=40mm</b></p>

44、;<p><b>　　=40mm</b></p><p><b>　　=53mm</b></p><p>　　5.傳動軸剛度的驗(yàn)算</p><p><b>　　軸II的</b></p><p><b>　　圖3剪力圖和彎矩圖</b></

45、p><p><b>　　經(jīng)過驗(yàn)算軸合格。</b></p><p><b>　　對軸I傾角進(jìn)行驗(yàn)算</b></p><p><b>　　左軸承 </b></p><p><b>　　右軸承</b></p><p>　　傾角允許值[=0

46、.001</p><p>　　6.花鍵鍵側(cè)壓潰應(yīng)力驗(yàn)算</p><p>　　花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應(yīng)力為：</p><p><b>　　式中：</b></p><p><b>　　經(jīng)過驗(yàn)算合格。</b></p><p><b>　　7.滾動軸承的驗(yàn)算</b&g

47、t;</p><p>　　機(jī)床的一般傳動軸用的軸承，主要是因?yàn)槠谄茐亩В蕬?yīng)進(jìn)行疲勞壽命驗(yàn)算。</p><p>　　滾動軸承的疲勞壽命驗(yàn)算：</p><p>　　經(jīng)過計(jì)算P=745.356</p><p><b>　　合格。</b></p><p><b>　　8.主軸組件驗(yàn)算&l

48、t;/b></p><p>　　前軸承軸徑，后軸承軸徑</p><p>　　求軸承剛度 主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　根據(jù)主電動機(jī)功利為2.2，在1.5-2.2Kw范圍內(nèi)。則床身上最大回轉(zhuǎn)直徑D=320mm刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑主軸通孔直徑d,最大工件長度1000mm。床身上最大加工直徑為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%也就是192mm故半徑為0.096mm。&

49、lt;/p><p><b>　　切削力（沿y軸）</b></p><p>　　背向力（沿x軸） </p><p><b>　　故總的作用力</b></p><p>　　此力作用于頂尖間的工件上，主軸和尾架各承受一半，故主軸端受力為F/2=1359.35</p><p>　　主軸

50、孔徑初選為40 根據(jù)結(jié)構(gòu)選懸伸長度a=100mm</p><p>　　在計(jì)算時(shí)，先假定初值l/a=3 l=3</p><p><b>　　前后支承的支反力</b></p><p><b>　　軸承的剛度</b></p><p>　　初步計(jì)算時(shí)，可假定主軸的當(dāng)量外徑為前后軸承的軸徑的平均值

51、。</p><p><b>　　故慣性矩為：</b></p><p><b>　　I=</b></p><p>　　前軸承為軸承代號為NN3014</p><p>　　后軸承為軸承代號為7011AC和型號為51211</p><p><b>　　最佳跨距</b

52、></p><p><b>　　9.設(shè)計(jì)感想</b></p><p>　　經(jīng)過一星期的努力,我終于將機(jī)床課程設(shè)計(jì)做完了.在這次作業(yè)過程中,我遇到了許多困難,一遍又一遍的計(jì)算,一次又一次的設(shè)計(jì)方案修改這都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足.至于畫裝配圖和零件圖,由于前期計(jì)算比較充分,整個(gè)過程用時(shí)不到一周,在此期間,我還得到了許多同學(xué)和老師的幫助.在此我要向

53、他們表示最誠摯的謝意.我的收獲還是很大的.也不僅僅對制圖有了更進(jìn)一步的掌握Auto CAD和 ,Word這些僅僅是工具軟件,熟練掌握也是必需的.對我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個(gè)過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗(yàn),沒有感性的認(rèn)識,空有理論知識,有些東西很可能與實(shí)際脫節(jié).總體來說,我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的,它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出自身的不足,

54、以待改進(jìn).有時(shí)候,一個(gè)人的力量是有限的,合眾人智慧,我相信我們的作品會更完美!</p><p><b>　　10.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]曹金榜編. 機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書</p><p>　　[2] 范云漲主編. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊 . 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社 [3] 吳宗澤主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì)