车床主轴箱设计【400mm 25 1600 1.41 4KW】（全套含CAD图纸）

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 1 实验报告 课程名称 机械装备设计课程设计 (2号参数 ) 实验（实践）编号 1 实验（实践）名称 车床主传动变速箱设计 实验（实践）学时 实验（实践）时间 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 2 设计任务书 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数如下 ： 工件最大回转直径 正转最低转速 正转最高转速 电机 功率 N（ 公比 400 25 1600 4 文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 4 目 录 设计任务书 . 2 目 录 . 4 第 1 章 机床用途、性能及结构简单说明 . 6 第 2 章 设计部分的基本技术特性和结构分析 . 7 床主参数和基本参数 . 7 定传动公比 . 7 定参数的步骤和方法 . 7 限切削速度 . 7 轴的极限转速 . 8 第 3 章 设计部分的运动设计 . 9 电机功率 动力参数的确定 . 9 定结构式 . 9 定结构网 . 10 制转速图和传动系统图 . 10 定各变速组此论传动副齿数 . 11 算主轴转速误差 . 12 第 4 章 设计部分的动力计算 . 13 传动设计 . 13 算转速的计算 . 14 轮模数计算及验算 . 14 动轴最小轴径的初定 . 19 轴合理跨距的计算 . 20 承的选择 . 21 的规格 . 21 速操纵机构的选择 . 22 轴合理跨距的计算 . 22 承寿命校核 . 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 5 第 5 章 设计部分的调节、润滑、维护保养、技术要求及其它 . 24 第 6 章 设计中的优缺点，存在的问题及改进意见 . 27 参考文献 . 28 全套图纸加 Q 401339828买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 6 第 1 章 机床用途、性能及结构简单说明 机床技术参数有主参数和基本参数，他们是运动传动和结构设计的依据，影响到机床是否满足所需要的基本功能要求，参数拟定就是机床性能设计。主参数是直接反映机床的加工能力、决定和影响其他基本参数的依据，如车床的最大加工直径，一般在设计题目中给定，基本参数是一些加工件尺寸、机床结构、运动和动力特性有关的参数，可归纳为尺寸参数、运动参数和动力参数。 通用车床工艺范围广，所 加工的工件形状、尺寸和材料各不相同，有粗加工又有精加工；用硬质合金刀具又用高速钢刀具。因此，必须对所设计的机床工艺范围和使用情况做全面的调研和统计，依据某些典型工艺和加工对象，兼顾其他的可能工艺加工的要求，拟定机床技术参数，拟定参数时，要考虑机床发展趋势和同国内外同类机床的对比，使拟定的参数最大限度地适应各种不同的工艺要求和达到机床加工能力下经济合理。 机床主传动系因机床的类型、性能、规格和尺寸等因素的不同，应满足的要求也不一样。设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济、合理的方式满足既定的要求。在设计时 应结合具体机床进行具体分析，一般应满足的基本要求有：满足机床使用性能要求。首先应满足机床的运动特性，如机床主轴油足够的转速范围和转速级数；满足机床传递动力的要求。主电动机和传动机构能提供足够的功率和转矩，具有较高的传动效率；满足机床工作性能要求。主传动中所有零部件有足够的刚度、精度和抗震性，热变形特性稳定；满足产品的经济性要求。传动链尽可能简短，零件数目要少，以便节约材料，降低成本。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 7 第 2 章 设计部分的基本技术特性和结构分析 床主参数和基本参数 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数如下： 工件最大回转直径 正转最低转速 正转最高转速 电机 功率 N（ 公比 400 25 1600 4 定传动公比 根据【 1】783为已知 64251600m a x n， ， = Z=1=13 根据【 1】77准公比 。这里我们取标准公比系列 =为 =据【 1】77准数列。首先找到最小极限转速 25，再每跳过 5个数取一个转速，即可得到公比为 数列： 25， 50， 71， 100， 140，200， 280， 400,560,800,1120,1600 定参数的步骤和方法 限切削速度 据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑： 允许的切速极限参考值如下： 表 工 条 件 m/m/硬质合金刀具粗加工铸铁工件 30 50 硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件 150 300 螺纹加工和铰孔 3 8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 8 轴的极限转速 计算车床主轴极限转速时的加工直径，则主轴极限转速应为 结合题目条件，取标准数列数值， 25r/ 考虑到设计的结构复杂程度要适中，故采用常规的扩大传动。各级转速数列可直接从标准的数列表中查出， 按标准转速数列为： 25， 50， 71， 100， 140， 200， 280， 400,560,800,1120,1600 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 9 第 3 章 设计部分的运动设计 电机功率 动力参数的确定 合理地确定电机功率 N，使机床既能充分发挥其性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。 根据题设条件电机功率为 4 可选取电机为： 定功率为 4满载转速为 1440r/ 定结构式 已知 Z=2a a， b 为正整数，即 Z 应可以分解为 2 和 3 的因子，以便用 2、 3 联滑移齿轮实现变速。 对于 Z=13,可以按照 12=2 3 2传动式（剔除最小的一级）， 有 6种结构式和对应的结构网。分别为： ， ， ， 由于本次设计的机床 错误 !未找到引用源。 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1 2 61 2 2 3 2 的方案。 从电动机到主轴主要为降速变速，若使变速副较多的变速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，也就是满足变速副前多后少的原则，因此取 12=2 3 2 方案为好。 设计车床主变速传动系时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，在降速变速中，一般限制限制最小变速比 41u ；为避免扩大传动误差，减少震动噪声，在升速时一般限制最大转速比 2u。斜齿圆柱齿轮传动较平稳，可取 u。因此在主变速链任一变速组的最大变速范围 )108(m i nm a xm a x 设计时必须保证中间变速轴的变速范围最小。 综合上述可得：主传动部件的运动参数 1600n ， 25， Z=12 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 10 定结构网 根据“前多后少” ,“先降后升” ,前密后疏 ,结构紧凑的原 则 易知第二扩大组的变速范围 r= (x=8,满足要求 . 图 2构网 1 2 61 2 2 3 2 制转速图和传动系统图 （ 1）选择电动机：采用 （ 2）绘制转速图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 11 （ 3）画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数 ，画主传动系统图如图 2 1 (m+D) 轴最小齿数和 :+D/m) 定各变速组此论传动副齿数 (1)100型机床 02)直齿圆柱齿轮 18m 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 12 图 2主传动系统图 （ 7） 齿轮齿数的确定。变速组内取模数相等， 据设计要求 1824,齿数和 00 124，由表 据 各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数，各齿轮齿数如表2 表 2齿轮齿数 传动比 基本组 第一扩大组 第二扩大组 1:2 1:1 1: 1： 号 Z1 Z2 Z3 4 5 7 齿数 31 22 18 35 48 34 41 41 34 48 96 34 34 96 算主轴转速误差 实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过 10( ,即 n 10( = 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 13 第 4 章 设计部分的动力计算 传动设计 输出功率 P=4速 440r/80r/ 1）确定计算功率 : 按最大的情况计算 P=4K 为工作情况系数，查 1表 取 K=1.1 pd= 2）选择 V 带的型号 : 根据 pd,440r/考 1图表 表 小带轮直径 ，查表选择 A 型 V 带 00 3）确定带轮直径 d1,带轮直径 00算带速 v= 60 60s 从动轮直径 d2=880400=236 24 1表 算实际传动比 i=d2/24/100= 4）定中心矩 a 和基准带长 1初定中心距 .7(d1+ 2(d1+ 648 取 002带的计算基准长度 /2(d1+(2 /2(10+224)+(224650 1表 303计算实际中心距 a2=300+(6302904确定中心距调整范围 a+90+ 5）验算包角 : 1=1800-（ (1807241240 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 14 （ 6）确定 V 带根数： 确定额定功率： 查表并用线性插值得 1表 37 得功率增量 1表 38 得包角系数 K = 1表 3 得长度系数 定带根数： Z=（ KK L = Z=3 算转速的计算 （ 1）主轴的计算转速 公式 nj=3/( z 得，主轴的计算转速 35r/ 取 800 r/ (2). 传动轴的计算转速 轴 3=1250 r/轴 2=2400 r/ 1=2400r/ （ 2）确定各传动轴的计算转速。各计算转速入表 3 表 3各轴计算转速 （ 3） 确定齿 轮副的计算转速。齿轮 Z6装在主轴上 其中只有 800r/递全功率，故 Z6j=800 r/ 依次可以得出其余齿轮的计算转速，如表 3 表 3齿轮副计算转速 序号 400 2400 1250 800 轮模数计算及验算 （ 1）模数计算。 一般同一变速组内的齿轮取同一模数，选取负荷最重的小齿 轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算，即 63383 221 )1( 可得各组的模数，如轴 号 轴 轴 轴 计算转速 r/ 2400 2400 1250 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 15 表 3示。 根据据其中较大值取相近的标准模数： 63383 221 )1( =16338 321213211 齿轮的最低转速 r/ T 顶定的齿轮工作期限，中型机床推存： T =15 24 转速变化系数； 功率利用系数； 材料强化系数。 （寿命系数）的极值 齿轮等转动件在接取和弯曲交边载荷下的疲劳曲线指数 0 1k 工作情况系数。中等中级的主运动： 2k 动载荷系数； 3k 齿向载荷分布系数； Y 齿形系数； 根据弯曲疲劳计算齿轮模数公式为： 式中： N 计算齿轮转动递的 额定功率 N= 计算齿轮（小齿轮）的计算转速 r/m 齿宽系数 , 8 计算齿轮的齿数，一般取转动中最小齿轮的齿数： i 大齿轮与小齿轮的齿数比， i = 112 +）用于外啮合，（ -）号用 于内啮合：s s T N n qk k k k k k：命系数； 作期限 ， Tk=m 1000 00002000 035560 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 16 6102 2000035560 =1.8 sk=sksk= sk= 1k= 2k= 3k=1 Y = 许用弯曲应力，接触应力， ( W=354J=175024热处理 163383 221 )1( 可得 m=63383 221 )1( 可得 m=于一般同一变速组内的齿轮尽量取同一模数，所以为了统一和方便如下取： 根据有关文献，也为了便于统一，在这里传动齿轮统一取 m= 3模数 （ 2） 基本组齿轮计算 。 基本组齿轮几何尺寸见下表 齿轮 1 2 齿数 31 22 18 35 组号 基本组 第一扩大组 模数 文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 17 分度圆直径 7 63 顶圆直径 4 70 根圆直径 宽 24 24 24 24 按基本组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40质处理，硬度 241246均取260齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229246均取 240算如下： 齿面接触疲劳强度计算： 接触应力验算公式为 P n )()1(102088 3218弯曲应力验算公式为： P )(101 9 12 3215 式中 这里取 N=5r/. 00（ r/; , m=; ;B=24（ ; z=21; u= K 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 18 里取 T=15000h.; 1n r/, 1n =500（ r/ 0触载荷取0C= 710 ，弯曲载荷取0C= 6102 触载荷取 m=3； 弯曲载荷取 m=6; 【 5】 2 上，取 【 5】 2 上，取 【 5】 2 上， 3K=K 【 5】 2 上，取 2K =1 1K 【 5】 2 上， 1K =1 【 5】 2 上， Y= j ,查 【 4】，表 4 j =650 w 查 【 4】，表 4 w =275 根据上述公式，可求得及查取值可求得： j=635 jw=78 w（ 3） 第一扩大组齿轮计算 。 扩大组齿轮几何尺寸见下表 齿轮 3 4 5 齿数 48 34 41 41 34 48 分度圆直径 168 119 19 168 齿顶圆直径 175 126 26 175 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 19 齿根圆直径 宽 24 24 24 24 24 24 （ 4） 第二扩大组齿轮计算 。 扩大组齿轮几何尺寸见下表 齿轮 6 7 齿数 96 34 34 96 分度圆直径 336 119 119 336 齿顶圆直径 343 126 126 343 齿根圆直径 宽 24 24 24 24 按扩大组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40质处理，硬度 241246均取 260齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229246均取 240 同理根据基本组的计算， 查文献 【 6】， 可得 K= 2K =1， 1K =1， m=355； 可求得： j=619 jw=135 w动轴最小轴径的初定 由【 5】式 6，传动轴直径按扭转刚度用下式计算： d=4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 20 或 d=91 4 式中 N* T=9550000； = 01 。 各 轴最小轴径如表 3 表 3最小轴径 轴合理跨距的计算 由于电动机功率 P=3据【 1】表 轴径应为 6090步选取 0轴径的 0据设计方案，前轴承为 ，后轴承为圆锥滚子轴承。定悬伸量 a=124轴孔径为 30 轴承刚度，主轴最大输出转矩 T=95509550904=该机床为车床的最大加工直径为 250床身上最常用的最大加工直径，即经济加工直径约为最大回转直径的 50%，这里取 75%，即 180半径为 切削力（沿 y 轴） 4716N 背向力（沿 x 轴） c=2358N 总作用力 F= 22F =力作用于工件上，主轴端受力为 F= 先假设 l/a=2， l=3a=240后支承反力 B 分别为 轴 号 轴 轴 最小轴径 35 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 21 40240120 =B=F40120=据 文献 【 1】式 得： iz 前 支承的刚度： ； N/ m ；轴的当量外径 80+60)/2=70惯性矩为 I=64 )4 =10 =38 9 = 【 1】图 3 原假设接近，所以最佳跨距0l=124 40理跨距为（ l，取合理跨距 l=360 根据结构的需要，主轴的实际跨距大于合理跨 距，因此需要采取措施 增加主轴的刚度，增大轴径：前轴径 D=100轴径 d=80轴承 采用双列圆柱滚子轴承，后支承采用背对背安装的角接触球轴承。 承的选择 带轮靠近段安装双列角接触球轴承代号 7007C 另一安装 深沟 球轴承 6012 称布置 深沟 球轴承 6009 端安装双列角接触球轴承代号 7015C 另一安装端角接触球轴承代号 7010C 中间布置角接触球轴承代号 7012C 的规格 错误 !未找到引用源。 =10 未找到引用源。 未找到引用源。 =8 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 22 错误 !未找到引用源。 =14速操纵机构的选择 选用左右摆动的操纵杆使其通过杆的推力来控制 轴合理跨距的计算 设机床最大加工回转直径为 250动机功率 P=3,主轴计算转速为 800r/ 已选定的前后轴径为 :1 62d 21( 0 . 7 0 . 8 5 ) 5 5d d m m定悬伸量 a=85 轴承刚度，主轴最大输出转矩 : 错误 !未找到引用源。 6 3 . 6 79 . 5 5 1 0 = 2 5 0 3 4 6140 N m m 设该车床的最大加工直径 250床身上最常用的最大加工直径，即经济加工直径约为最大回转直径的 50%，这里取 45%，即 125削力（沿 781N 背向力（沿 c=1390N 总作用力 F= 22F =3109N 此力作用于工件上，主轴端受力为 F=3109N。 先假设 l/a=2， l=3a=255后支承反力 3109 8 5 2 5 5 4145255 N 109 85 1036255N 根据 主轴箱设计得： ) 得前 支承的刚度： ； N/ m ；文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 23 主轴的当量外径 85+65)/2=75惯性 矩为 I= =10 =31 1 6362 . 1 1 0 1 . 5 5 1 01 3 7 6 . 6 9 0 . 0 8 5 1 0 = 主轴箱设计 图 得 原假设接近，所以最佳跨距0l=85 理跨距为（ l，取合理跨距 l=250 根据结构的需要，主轴的实际跨距大于合理跨距，因此需要采取措施 增加主轴的刚度，增大轴径：前轴径 D=85轴径 d=55支承采用背对背安装的角接触球轴承。 承寿命校核 由 轴 最小轴径可取轴承为 7008=3； P=1， Y=0。 对轴受力分析 得：前支承的径向力 由轴承寿命的计算公式：预期的使用寿命 15000h )18016670 3)= 31 6 6 7 0 3 6 . 3 1 0 0 0( ) 2 8 8 1 4 2 . 9 41 5 0 2 6 4 2 . 3 2h 15000h 轴承寿命满足要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 24 第 5 章 设计部分的调节、润滑、维护保养、技术要求及其它 1、为了减少车床磨损，延长使用寿命，保证工件加工精度，应对车床的所有摩擦部位进行润滑，并注意日常的维护保养。 2、车床的润滑形式常用以下几种， （ 1）浇油润滑：常用于外露的滑动表面，如导轨面和滑板导轨面等。 （ 2）溅油润滑：常用于密闭的箱体中。如车床的主轴箱中的传动齿轮将箱底的润滑油溅射到箱体上部的油槽中，然后经槽内油孔流到各润滑点进行润滑。 （ 3）油绳导油润滑：常用于进给箱和溜板箱的油池中。利用毛线即吸油又渗油的特性，通过毛线把油引入润滑点，间断地滴油润滑。 （ 4）弹子油杯注油润滑：常用于尾座、中滑板摇手柄及三杠（丝杠、光杠、开关杠）支架的轴承处。定期的用油枪端头油嘴压下油杯上的弹子，将油注入。油嘴撤去，弹子又回复 原位，封住注油口，以防尘屑入内。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 25 （ 5）黄油杯润滑：常用于交换齿轮箱挂轮架的中间轴或不经常润滑处。事先在黄油杯中加满钙基润滑脂，需要润滑时，拧进油杯盖，则杯中的油脂就被挤压到润滑点中去。 （ 6）油泵输油润滑：常用于转速高、需要大量润滑油连续强制润滑的场合。如主轴箱内许多润滑点就是采用这种方式。 3、车床的润滑要求 : （ 1）车床上一般都有润滑系统图，应严格按照润滑系统图进行润滑。 （ 2）换油时，应先将废油放尽，然后用煤油把箱体内冲洗干净后，在注入新机油，注油时应用网过滤，且油面不得低于油标中心线。主轴箱内零 件用油泵润滑或飞溅润滑。箱内润滑油一般三个月更换一次。主轴箱体上有一个油标，若发现油标内无油输出，说明油泵输油系统有故障，应立即停车检查断油的原因，并修复。 （ 3）进给箱上部油绳导油润滑的储油槽，每班应给该储油槽加一次油。 （ 4）交换齿轮箱中间齿轮轴轴承是黄油杯润滑，每班一次， 7 天加一次钙基脂。 （ 5）弹子油杯润滑每班润滑一次。导轨工作前后擦净用油枪加油。 5、车床日常保养要求： （ 1）每天工作后，切断电源，对车床各表面、各罩壳、导轨面、丝杠、光杠、各操纵手柄和操纵杆进行擦拭，做到无油污、无铁屑、车床外表整 洁。 （ 2）每周要求保养床身导轨面和中小滑板导轨面及转动部位的整洁、润滑。要求油眼畅通、油标清晰，清洗油绳和护床油毛毡，保持车床外表清洁和工作场地整洁。 6、车床一级保养要求： 车场运行 500 小时后，须进行一级保养。其保养以操作工人为主，在维修工人的配合下进行。保养时必须先切