人人文库网 > 行业资料 > 最大加工直径为400mm的普通车床的主轴箱部件设计[4kw，1400，45，公比1.41 11级]（全套含CAD图纸）
最大加工直径为400mm的普通车床的主轴箱部件设计[4kw，1400，45，公比1.41 11级]（全套含CAD图纸）
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车床
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十一
全套
cad
图纸
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下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163961机械制造装备设计课程设计院系专业机械设计制造及其自动化专业班级学号姓名指导老师日期下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163962目录目录2前言4一设计目的4二普通车床主动传动系统参数的拟定421已知条件422车床参数和电动机的选择523确定转速级数524车床的规格5三运动设计631拟定传动方案632确定结构式633设计结构网734确定各轴转速835确定转速图936确定各变速组传动副齿轮齿数1037绘制传动系统图13四动力设计1441带传动设计14411计算设计功率PD14412选择带型15413确定带轮的基准直径并验证带速16414确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角16415确定带的根数Z18416确定带轮的结构和尺寸18417确定带的张紧装置18418计算压轴力1842齿轮传动设计2043轴的设计与校核2444传动轴的直径估算2645轴的结构设计及校核计算2846主轴设计计算及校核3247片式摩擦离合器的选择和计算3548轴承的选用及校核37下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396349键的选用及校核40410轴承端盖设计41411箱体的结构设计41412润滑与密封43总结45参考文献46下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163964下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163965下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163966下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163967前言该设计是机床设计中非常重要的组成部分，本次设计主要从机床的级数入手，与结构式，结构网拟定，再到齿轮和轴的设计，再选择主传动配合件对轴和齿轮及配合件进行校核，将主传动方案“结构化”，设计主轴变速箱装配图及零件图，侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑、与密封、传动轴及滑移齿轮零件的设计，完成设计任务。本次突出了机构设计的要求，在保证机床的基本要求下，根据机床设计的原则拟定结构式和结构网，对机床的机构进行精简，力求降低生产成本；主轴和齿轮设计在满足强度要求的同时材料的选择也应采用折中的原则，不选择过高强度的材料从而造成浪费。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。二普通车床主动传动系统参数的拟定21已知条件最大加工直径为D400MM；主轴最高转速1400R/MIN，MAXN下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163968最低转速45R/MIN；电动机的功率为4KWMIN22车床参数和电动机的选择此经济型数控车床根据任务书上提供的条件，电动机的功率为4KW,选择电动机的型号为Y112M4，电动机具体数据如下表所示电动机参数表电动机信号额定功率满载转速级数同步转速Y112M44KW1440R/MIN4级1500R/MIN23确定转速级数根据任务书提供的条件，可知传动公比141。根据机械制造装备设计由公式1ZNR则有Z1LGNR转速范围NMIAX14035由上述综合可得由此可知机床主轴共有11级。LGL14NRZ因为141106，根据机械制造装备设计查表标准数列。首先找到最小6极限转速45，再每跳过5个数（126106）取一个转速，即可得到公比为1416的数列45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400R/MIN。24车床的规格下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163969根据以上的计算和设计任务书可得到本次设计车床的基本参数车床的主参数（规格尺寸）和基本参数表最大加工直径MAXD最高转速AXNIR最低转速MINR电机功率P（KW）公比转速级数Z400140045414111三运动设计31拟定传动方案拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及其组成、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、性能及经济性等多方面统一考虑。32确定结构式对于Z11可以按照由Z12然后有一个级别是重复的。可得321主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动转速较高，传动的转矩较小，尺寸小一些，反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就较大。因此在拟定主变速传动系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更多的传动件在高速下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639610范围内工作，尺寸小一些，以节省变速箱的造价，减小变速箱的外形尺寸；也就是满足传动副前多后少的原则，因此确定传动方案为12322；由12322传动式可得6种结构式和对应的结构网。分别为36121246123依据传动顺序与扩大顺序相一致的原则选择方案为；63233设计结构网传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围在降速传动时，为防止被动齿轮的直径过大而使进径向尺寸过大，常限制最小传动比，1/4，升速传动时，MIN为防止产生过大的振动和噪音，常限制最大传动比，斜齿轮比较平稳，可取2AXI，故变速组的最大变速范围为/810。检查变速组的52MAXIMARIN变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组就不会超过极限值。依据中间轴变速范围小的原则设计设计结构网如下所示下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639611系统结构网图检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组82/05/URMIN主AXMAX主其中，18674126122PX41，；6最后一个扩大组转速符合要求，则其他变速组的变速范围肯定也符合要求。34确定各轴转速1分配总降速变速比由电动机转速不符合转速数列标准，因而增加一定比变速副。MIN/140RND2确定传动轴数下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639612变速轴轴数变速组数定比变速副数13115。3确定各轴转速在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按变速顺序依次设为、（主轴）。与、与、与轴之间的变速组分别设为A、B、C。现由（主轴）开始，确定、轴的转速。已知各级转速如下1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、315R/MIN。先来确定轴的转速变速组C的变速范围为，故两个传动副的传动10,841MAX66R比必然是两个极限值、结合结构式，轴的转速只1CI2CI有一种可能125、180、250、355、500、710。确定轴的转速变速组B的级比指数为3，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致变速比太小，可取轴的转速确定为355、500、710。8211IBI定轴的转速对于轴，其级比指数为1,可取确1AI22AI143AI1定轴转速为710；电动机与轴的定变传动比；037/4I35确定转速图下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163961336确定各变速组传动副齿轮齿数确定齿轮齿数的原则和要求齿轮的齿数和不应过大；齿轮的齿数和过大会加大两轴之间的中心距，ZSZS使机床结构庞大，一般推荐100200最小齿轮的齿数要尽可能少；但同时要考虑最小齿轮不产生根切，机床变速箱中标准直圆柱齿轮，一般最小齿数18；MINZ受结构限制的最小齿轮最小齿数应大于1820；下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639614齿轮齿数应符合转速图上传动比的要求实际传动比（齿数之比）与理论传动比（转速图上要求的传动比）之间又误差，但不能过大，确定齿轮数所造成的转速误差，一般不应超过10（1），即）（理实理10N要求的主轴转速；理齿轮传动实现的主轴转速；实齿轮齿数的确定，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可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数ZS可以从机械制造装备设计表39中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于1820。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。根据表34（机械制造装备设计主编赵雪松、任小中、于华）查得传动组A由，2/1/1IA41/IA/3IA时I57、60、63、66、69、72、75、78ZS时41/2IA63、65、67、68、70、72、73、77Z时/3I下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163961558、60、62、64、66、68、70、72、74、76ZS可取72,于是可得轴齿轮齿数分别为24、30、36。Z于是，；48/21AI42/302AI36/AI齿轮1I2I3IAZSI轴齿数243036轴齿数48423672传动组B由，82/1/31I1/2IB时69、72、73、76、77、80、81、84、87IZS时70、72、74、76、78、80、82、84、86/2IBZ可取84，于是可得轴上双联齿轮的齿数分别为22、42。ZS于是，得轴上两齿轮的齿数分别为62、42。6/1I42/2IB齿轮1IB2IZS轴齿数2242轴齿数624284传动组C查表81,4/1IC2CI时84、85、89、90、94、951IZS时72、75、78、81、84、87、89、9020CZ取90为降速传动，取轴齿轮齿数为18；为升速传动，ZS4/1I214CI下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639616取轴齿轮齿数为30。于是得,；齿轮数据如下表所示72/18IC53/7CI齿轮IIZS轴齿数1853轴齿数72379037绘制传动系统图下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639617四动力设计41带传动设计输出功率P4KW,转速N11440R/MIN,N21000R/MIN411计算设计功率PDEDADPK表4工作情况系数AK原动机类类一天工作时间/H工作机101016160101616载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（）；75KW离心式压缩机；轻型运输机101112111213载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（）；发75K电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛111213121314载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械121314141516下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639618载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机131415151618根据V带的载荷平稳，两班工作制（16小时），查机械设计P296表4，取KA11。即14KWDAEDP412选择带型普通V带的带型根据传动的设计功率PD和小带轮的转速N1按机械设计P297图1311选取。根据算出的PD44KW及小带轮转速N11440R/MIN，查图得DD80100可知应选取A型V带。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639619413确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P298表137查得，小带轮基准直径为80100MM则取DD1100MMDDMIN75MM（DD1根据P295表134查得）表3V带带轮最小基准直径MIND槽型YZABCDEMIND205075125200355500212401,014DD由机械设计P295表134查“V带轮的基准直径”，得140MM2D误差验算传动比（为弹性滑动21140DIA率）误差符合要求14201045IA带速1V73/66DNMS满足5M/S300MM，所以宜选用E型轮辐式带轮。总之，小带轮选H型孔板式结构，大带轮选择E型轮辐式结构。带轮的材料选用灰铸铁，HT200。417确定带的张紧装置选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。418计算压轴力由机械设计P303表1312查得，A型带的初拉力F011783N，上面已得到17263O，Z4，则1A1A172632SIN48SINN94072OOFZ对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639622要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小,带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通V带两侧面间的夹角是40，为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通V带轮槽角为32、34、36、38（按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表73。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。表普通V带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T13575192）槽型项目符号YZABCDE基准宽度BP5385110140190270320基准线上槽深HAMIN162027535488196基准线下槽深HFMIN477087108143199234槽间距E80312031503190425505370644507第一槽对称面至端面的距离FMIN679115162328下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639623最小轮缘厚555675101215带轮宽BBZ1E2FZ轮槽数外径DA32603480118190315366047560038对应的基准直径DD80118190315475600轮槽角极限偏差105V带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式（1）实心带轮用于尺寸较小的带轮DD253D时，如图76A。（2）腹板带轮用于中小尺寸的带轮DD300MM时，如图76B。（3）孔板带轮用于尺寸较大的带轮DDD100MM时，如图76C。（4）椭圆轮辐带轮用于尺寸大的带轮DD500MM时，如图76D。（A）（B）（C）（D）图76带轮结构类型根据设计结果，可以得出结论小带轮选择实心带轮，如图（A）,大带轮选择腹板带轮如图（B）42齿轮传动设计下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q197216396241确定模数（1）轴按齿轮弯曲疲劳计算32JWNZPM其中为大齿轮的计算转速；JNZ为大齿轮齿数；由以上计算可知；K83P32JWNZM9413548按齿面点蚀计算；取A82；135703JNPA由中心距A及齿数计算模数圆整为；28721ZMJ3JM模数取和中较大值。故第一变数组齿轮模数因取M3；WJ2轴按齿轮弯曲疲劳计算32JWNZPM其中为大齿轮的计算转速；JNZ为大齿轮齿数；下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163962532JWNZPM4921563按齿面点蚀计算；取A114；93125370JNA由中心距A及齿数计算模数圆整为；78421ZMJ03JM模数取和中较大值。故第一变数组齿轮模数因取M30；WJ3轴按齿轮弯曲疲劳计算32JWNZPM其中为大齿轮的计算转速；JNZ为大齿轮齿数；由以上计算可知；K513P32JWNZM60297按齿面点蚀计算；取A125；4129053703JNPA由中心距A及齿数计算模数78290521ZAMJ下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639626模数取和中较大值。故齿轮模数因取M4；MWJ变速组轴轴轴模数M3342确定齿宽由公式得105为模数；B第一套啮合齿轮M3）（第二套啮合齿轮05）（第三套啮合齿轮42105）（B一对啮合齿轮，为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的载荷，设计上，应使小齿轮齿宽比相齿合的另一齿轮宽一些。3确定齿轮参数标准齿轮参数20H1C025度，从机械原理表51查得以下公式齿顶圆直径；MZDAA1齿根圆直径；CHF2分度圆直径；Z齿顶高；HA齿根高；MCF齿轮的具体值见下表模数齿数齿宽分度圆直径齿顶圆直径AD齿根圆直径F齿顶高AH齿根高F下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163962736241081141005362410811410052424727864548241441501365302490968253422412613211853375222466725854224126132118562241861921785342241261321185337518247280625324212220202722428829627843724148156138454确定轴间中心距；10821MD；6；18027DV43轴的设计与校核（1）确定主轴的计算转速由转速图可知主轴的计算转速是低速第一个三分之一变速范围的最高以转速，即下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639628取值VN125R/MINV125R/MIN同理可得各传动轴的计算转速轴计算转速R/MIN1000500180125（2）确定各齿轮的计算转速传动组C中，18/72只需计算Z18的齿轮，计算转速为180R/MIN；53/37只需计算Z37的齿轮，计算转速为180R/MIN；传动组B计算Z22的齿轮，计算转速为355R/MIN；传动组A应计算Z24的齿轮，计算转速为710R/MIN。（3）核算主轴转速误差14026/54/2/57/3145/MINNR实MINR标521014710标标实即主轴转速合适。（4）各轴的功率取各传动件效率如下带传动效率9601轴承传动效率2齿轮传动效率73则有各传动轴传递功率计算如下KWPPD803960421下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639629KWPPD6539709604232112332KD344132（5）计算各轴的输入转矩由机械原理可知转矩计算公式为MDDNPT950326140950NNPTMDD1299551D221340609705821DMPTNMN23319596418D234431V06907055225DMPTNMN以上计算数据总结如下传动轴电机轴传动功率KW438365351337传递转矩MN265351139821267843572344传动轴的直径估算当轴上有键槽时，D值应相应增大45当轴为花键轴时，可将估算的D值减下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639630小7为花键轴的小径空心轴时，D需乘以计算系数B，B值见机械设计手册表712。轴有键槽，轴和轴因为要安装滑移齿轮所以都采用花键轴,有键槽并且轴为空心轴根据以上原则各轴的直径取值A轴的设计计算（1）选择轴的材料由文献1中的表111和表113选用45号钢，调质处理，硬度，。275HBSMPAPABMPAS（2）按扭矩初算轴径根据文献1中式（112），并查表112，取C115，则3201PDCMN考虑有键槽和轴承，轴加大5M125所以取D22MMB轴的设计计算（1）选择轴的材料由文献1中的表111和表113选用45号钢，调质处理，硬度，。275HBSMPAPABMPAS（2）按扭矩初算轴径根据文献1中式（112），并查表112，取C115，则325PDCMN考虑有键槽，轴加大5M2561所以取最小D30MM下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639631C轴的设计计算（1）选择轴的材料由文献1中的表111和表113选用45号钢，调质处理，硬度，。275HBSMPAPABMPAS2）按扭矩初算轴径根据文献1中式（112），并查表112，取C115，则3351492PDCMN有键槽和轴承，轴加大5；取D38MM7036根据以上计算各轴的直径取值如下表示轴轴轴轴最小轴径值22303845轴的结构设计及校核计算（1）确定轴各段直径和长度段安装圆锥滚子轴承，1L；MLD21301段安装两个个双联齿轮块，同时利用轴肩定位轴承，由轴肩计算公式230707H下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639632所以取；有结构确定MLMD260362段安装圆锥滚子轴承，3L；103（2）轴的强度校核轴的校核主要校核危险截面已知轴齿轮6、齿轮8数据如下；右左MLMZDKNT17051243198662；右左MLZDKNT32506219882求圆周力；径向力；DTFT2TANRF；KNFDTTTTT20183TAN06297AN819567T586920R8R6轴承支反力；右左BATTBATTLFL齿轮6对轴的支反力；右左KNLFBATTBATT458017089159齿轮8对轴的支反力下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639633；右左KNLFBATTTT35268035629771B垂直面的弯矩；齿轮；齿轮右左FLMTAC2847352681162由以上计算可知危险截面在轴的右端齿轮6处，跨距282MM；直径为48MM段；轴承的支反力；右左KNLFBARRBARR261710539673水平面弯矩；左MAC653936R1合成弯矩；KNCCC8110932510736537922已知转矩为转矩产生的剪力按脉动循环变化，取；KNT82截面C处的当量弯矩；604312922CKNM校核危险截面C的强度下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639634；MPAKNDMC5623104129/16则有该轴强度满足要求。同理可知，按照此方法校核其他传动轴，经检验，传动轴设计均符合要求。转矩图下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q1972163963546主轴设计计算及校核主轴上的结构尺寸虽然很多，但起决定作用的尺寸是外径D、孔径D、悬伸量A和支撑跨距L。1主轴前后轴颈直径的选择主轴的外径尺寸，关键是主轴前轴颈直径。一般按照机床类型、1D下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639636主轴传递的功率或最大加工直径，参考表37选取。最大回转1D直径400MM车床，P4KW查机械制造装备设计表37，前轴颈应,初选,后轴颈取10571DMD901128506。M622主轴内孔直径的确定很多机床的主轴是空心的，为了不过多的削主轴刚度，一般应保证D/D轴上的键的选用和强度校核轴与齿轮的联接采用普通平键联接，轴径D48MM；齿轮快厚度L785MM；传递扭矩；选用A型平键，初选键MNT267840型号为，。查机械设计表79910,74GBL得。由机械设计式（714）和式MPAAP下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639644（715）得MPAPADHLTP1086270148/26704/由上式计算可知挤压强度满足。BLP3/2由上式计算可知抗剪切强度满足。主轴上的键的选用和强度校核主轴与齿轮的联接采用普通平键联接，轴径D80MM；齿轮快厚度L95MM；传递扭矩；选用A型平键，由于主轴MNT35720空心所以选择键，。查机7916,84GB80ML械设计表79得。由机械设计MPAAP式（714）和式（715）得PADHLTP1043180/357204/由上式计算可知挤压强度满足。MPABL75/2由上式计算可知抗剪切强度满足。410轴承端盖设计为螺钉直径；为轴承外径；由结构确定；36430532030415251DDMDDED下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639645参照机械设计及机械制造基础课程设计减速器端盖设计方案来设计主轴箱端盖，材料采用HT150，依据轴承外径确定各端盖的结构尺寸，如图所示依据该参数设计各轴承端盖，详见装配图纸图案411箱体的结构设计1、箱体材料箱体多采用铸造方法获得，也有用钢板焊接而成。铸造箱体常用材料为HT1533,强度要求较高的箱体用HT2040，只有热变形要求小的情况下才采用合金铸铁，采用HT2040。与床身做成一体的箱体材料应根据床身或导轨的要求而定。箱体要进行时效处理。2、箱体结构1、箱体结构设计要点根据齿轮传动的中心距、齿顶圆直径、齿宽等几何尺寸，确定减速器的箱体的内部大小。由中心距确定箱体的长度，由齿顶圆直径确定箱体的高度。由齿宽来确定箱体的宽度。依据铸造（或焊接）箱体的结构尺寸、工艺要求，确定箱体的结构尺下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639646寸，绘制箱体。如箱盖，箱座及螺栓的尺寸。根据齿轮的转速确定轴承润滑的方法与装置，选择轴承端盖的类型。附件设计与选择。同时，可以进行轴系的结构设计，选择轴承。箱体的尺寸名称符号尺寸关系箱座壁厚15主轴左侧凸缘厚1B73箱座凸缘厚32主轴右侧凸缘厚237外箱壁至轴承端面距离1L1250C齿轮顶圆与内箱壁距离118齿轮端面与内箱壁距离2102、铸造工艺性要求为了便于铸造以及防止铸件冷却时产生缩孔或裂纹，箱体的结构应有良好的铸造工艺性。3、加工工艺性对结构的要求由于生产批量和加工方法不同，对零件结构有不同要求，因此设计时要充分注意加工工艺对结构的要求。4、装配工艺对结构的要求为了更快更省力地装配机器，必须充分注意装配工艺对接否设计下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639647的要求。412润滑与密封1、润滑设计普通机床主轴变速箱多用润滑油，其中半精加工、精加工和没有油式摩擦离合器的机床，采用油泵进行强制的箱内循环或箱外循环润滑效果好。粗加工机床多采用结构简单的飞溅润滑点。飞溅润滑要求贱油件的圆周速度为068米/秒，贱油件浸油深为1020毫米（不大于23倍轮齿高）。速度过低或浸油深度过浅，都达不到润滑目的，速度过高或浸油深度过深，搅油功率损失过大产生热变形大，且油液容易气化，影响机床的正常工作。油的深度要足够，以免油池底部杂质被搅上来。进油量的大小和方向回油要保证畅通，进油方向要注意角接触轴承的泵油效应，即油必须从小端进大端出。箱体上的回油孔的直径应尽可能的大些，一般应大于进油孔的直径。箱体上放置油标，一边及时检查润滑系统工作情况。放油孔应在箱体适当位置上设置放油孔，放油孔应低于油池底面，以便放净油，为了便于接油最好在放油孔处接长管。防止或减少机床漏油箱体上外漏的最低位置的孔应高出油面。轴与法兰盖的间隙要适当，通常直径方向间隙115毫米。主轴上常采用环形槽和间隙密封，效果要好，槽形的方向不能搞错。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639648箱盖处防漏油沟应设计成沟边向箱体油沟内侧偏一定距离，大约为35毫米。2、润滑油的选择润滑油的选择与轴承的类型、尺寸、运转条件有关，速度高选粘度低的，反之选粘度高的。润滑油粘度通常根据主轴前颈和主轴最高转速选择。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639649总结金属切削机床主轴箱的课程设计任务完成了，虽然设计的过程比较繁琐，而且刚开始还有些不知所措，但是在同学们的共同努力下，再加上老师的悉心指导，我终于顺利地完成了这次设计任务。本次设计巩固和深化了课堂理论教学的内容，锻炼和培养了我综合运用所学过的知识和理论的能力，是我独立分析、解决问题的能力得到了强化。通过本次设计我学到了很多东西，不但包括一些设计的方法，更重要的是，我学会了如何独立思考，解决问题。在设计中，会不断地遇到问题，这是就要我们去想办法解决，让我们去查资料，查手册。在这次毕业设计中，我学会的一个解决问题的重要方法就是查设计手册。设计是一个系统的过程，通过这个过程，我们学会了分析问题、解决问题的一些基本的方法，让我们系统回顾了大学四年学过的知识，也为我们将来的工作打下了基础。下载后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q19721639650参考文献1机械制造装备设计赵雪松主编华中科技大学出版社2机械设计濮良贵主编高等教育出版社3机械设计机械设计基础课程设计王昆主编高等教育出版社4机械制造装备设计课程设计陈立德编高等教育出版社5机械原理第七版孙恒主编高等教育出版社6机械设计手册第五版轴及其连接机械工业出版社7机械设计手册第五版机械传动机械工业出版社8机械设计手册第五版轴承机械工业出版社9画法几何及机械制图第六版朱冬梅主编高等教育出版社1机械制造装备设计课程设计院系专业机械设计制造及其自动化专业班级学号姓名指导老师日期2目录目录2前言4一设计目的4二普通车床主动传动系统参数的拟定421已知条件422车床参数和电动机的选择523确定转速级数524车床的规格5三运动设计631拟定传动方案632确定结构式633设计结构网734确定各轴转速835确定转速图936确定各变速组传动副齿轮齿数1037绘制传动系统图13四动力设计1441带传动设计14411计算设计功率PD14412选择带型15413确定带轮的基准直径并验证带速16414确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角16415确定带的根数Z18416确定带轮的结构和尺寸18417确定带的张紧装置18418计算压轴力1842齿轮传动设计2043轴的设计与校核2444传动轴的直径估算2645轴的结构设计及校核计算2846主轴设计计算及校核3247片式摩擦离合器的选择和计算3548轴承的选用及校核37349键的选用及校核40410轴承端盖设计41411箱体的结构设计41412润滑与密封43总结45参考文献464前言该设计是机床设计中非常重要的组成部分，本次设计主要从机床的级数入手，与结构式，结构网拟定，再到齿轮和轴的设计，再选择主传动配合件对轴和齿轮及配合件进行校核，将主传动方案“结构化”，设计主轴变速箱装配图及零件图，侧重进行传动轴组件、主轴组件、变速机构、箱体、润滑、与密封、传动轴及滑移齿轮零件的设计，完成设计任务。本次突出了机构设计的要求，在保证机床的基本要求下，根据机床设计的原则拟定结构式和结构网，对机床的机构进行精简，力求降低生产成本；主轴和齿轮设计在满足强度要求的同时材料的选择也应采用折中的原则，不选择过高强度的材料从而造成浪费。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。二普通车床主动传动系统参数的拟定21已知条件最大加工直径为D400MM；主轴最高转速1400R/MIN，MAXN5最低转速45R/MIN；电动机的功率为4KWMIN22车床参数和电动机的选择此经济型数控车床根据任务书上提供的条件，电动机的功率为4KW,选择电动机的型号为Y112M4，电动机具体数据如下表所示电动机参数表电动机信号额定功率满载转速级数同步转速Y112M44KW1440R/MIN4级1500R/MIN23确定转速级数根据任务书提供的条件，可知传动公比141。根据机械制造装备设计由公式1ZNR则有Z1LGNR转速范围NMIAX14035由上述综合可得由此可知机床主轴共有11级。LGL14NRZ因为141106，根据机械制造装备设计查表标准数列。首先找到最小6极限转速45，再每跳过5个数（126106）取一个转速，即可得到公比为1416的数列45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400R/MIN。24车床的规格6根据以上的计算和设计任务书可得到本次设计车床的基本参数车床的主参数（规格尺寸）和基本参数表最大加工直径MAXD最高转速AXNIR最低转速MINR电机功率P（KW）公比转速级数Z400140045414111三运动设计31拟定传动方案拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及其组成、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、性能及经济性等多方面统一考虑。32确定结构式对于Z11可以按照由Z12然后有一个级别是重复的。可得321主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动转速较高，传动的转矩较小，尺寸小一些，反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就较大。因此在拟定主变速传动系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更多的传动件在高速7范围内工作，尺寸小一些，以节省变速箱的造价，减小变速箱的外形尺寸；也就是满足传动副前多后少的原则，因此确定传动方案为12322；由12322传动式可得6种结构式和对应的结构网。分别为36121246123依据传动顺序与扩大顺序相一致的原则选择方案为；63233设计结构网传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围在降速传动时，为防止被动齿轮的直径过大而使进径向尺寸过大，常限制最小传动比，1/4，升速传动时，MIN为防止产生过大的振动和噪音，常限制最大传动比，斜齿轮比较平稳，可取2AXI，故变速组的最大变速范围为/810。检查变速组的52MAXIMARIN变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组就不会超过极限值。依据中间轴变速范围小的原则设计设计结构网如下所示8系统结构网图检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组82/05/URMIN主AXMAX主其中，18674126122PX41，；6最后一个扩大组转速符合要求，则其他变速组的变速范围肯定也符合要求。34确定各轴转速1分配总降速变速比由电动机转速不符合转速数列标准，因而增加一定比变速副。MIN/140RND2确定传动轴数9变速轴轴数变速组数定比变速副数13115。3确定各轴转速在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按变速顺序依次设为、（主轴）。与、与、与轴之间的变速组分别设为A、B、C。现由（主轴）开始，确定、轴的转速。已知各级转速如下1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、315R/MIN。先来确定轴的转速变速组C的变速范围为，故两个传动副的传动10,841MAX66R比必然是两个极限值、结合结构式，轴的转速只1CI2CI有一种可能125、180、250、355、500、710。确定轴的转速变速组B的级比指数为3，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致变速比太小，可取轴的转速确定为355、500、710。8211IBI定轴的转速对于轴，其级比指数为1,可取确1AI22AI143AI1定轴转速为710；电动机与轴的定变传动比；037/4I35确定转速图1036确定各变速组传动副齿轮齿数确定齿轮齿数的原则和要求齿轮的齿数和不应过大；齿轮的齿数和过大会加大两轴之间的中心距，ZSZS使机床结构庞大，一般推荐100200最小齿轮的齿数要尽可能少；但同时要考虑最小齿轮不产生根切，机床变速箱中标准直圆柱齿轮，一般最小齿数18；MINZ受结构限制的最小齿轮最小齿数应大于1820；11齿轮齿数应符合转速图上传动比的要求实际传动比（齿数之比）与理论传动比（转速图上要求的传动比）之间又误差，但不能过大，确定齿轮数所造成的转速误差，一般不应超过10（1），即）（理实理10N要求的主轴转速；理齿轮传动实现的主轴转速；实齿轮齿数的确定，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可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数ZS可以从机械制造装备设计表39中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于1820。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。根据表34（机械制造装备设计主编赵雪松、任小中、于华）查得传动组A由，2/1/1IA41/IA/3IA时I57、60、63、66、69、72、75、78ZS时41/2IA63、65、67、68、70、72、73、77Z时/3I1258、60、62、64、66、68、70、72、74、76ZS可取72,于是可得轴齿轮齿数分别为24、30、36。Z于是，；48/21AI42/302AI36/AI齿轮1I2I3IAZSI轴齿数243036轴齿数48423672传动组B由，82/1/31I1/2IB时69、72、73、76、77、80、81、84、87IZS时70、72、74、76、78、80、82、84、86/2IBZ可取84，于是可得轴上双联齿轮的齿数分别为22、42。ZS于是，得轴上两齿轮的齿数分别为62、42。6/1I42/2IB齿轮1IB2IZS轴齿数2242轴齿数624284传动组C查表81,4/1IC2CI时84、85、89、90、94、951IZS时72、75、78、81、84、87、89、9020CZ取90为降速传动，取轴齿轮齿数为18；为升速传动，ZS4/1I214CI13取轴齿轮齿数为30。于是得,；齿轮数据如下表所示72/18IC53/7CI齿轮IIZS轴齿数1853轴齿数72379037绘制传动系统图14四动力设计41带传动设计输出功率P4KW,转速N11440R/MIN,N21000R/MIN411计算设计功率PDEDADPK表4工作情况系数AK原动机类类一天工作时间/H工作机101016160101616载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（）；75KW离心式压缩机；轻型运输机101112111213载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（）；发75K电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛111213121314载荷变动较大螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械12131414151615载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机131415151618根据V带的载荷平稳，两班工作制（16小时），查机械设计P296表4，取KA11。即14KWDAEDP412选择带型普通V带的带型根据传动的设计功率PD和小带轮的转速N1按机械设计P297图1311选取。根据算出的PD44KW及小带轮转速N11440R/MIN，查图得DD80100可知应选取A型V带。16413确定带轮的基准直径并验证带速由机械设计P298表137查得，小带轮基准直径为80100MM则取DD1100MMDDMIN75MM（DD1根据P295表134查得）表3V带带轮最小基准直径MIND槽型YZABCDEMIND205075125200355500212401,014DD由机械设计P295表134查“V带轮的基准直径”，得140MM2D误差验算传动比（为弹性滑动21140DIA率）误差符合要求14201045IA带速1V73/66DNMS满足5M/S300MM，所以宜选用E型轮辐式带轮。总之，小带轮选H型孔板式结构，大带轮选择E型轮辐式结构。带轮的材料选用灰铸铁，HT200。417确定带的张紧装置选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。418计算压轴力由机械设计P303表1312查得，A型带的初拉力F011783N，上面已得到17263O，Z4，则1A1A172632SIN48SINN94072OOFZ对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度19要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小,带轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通V带两侧面间的夹角是40，为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通V带轮槽角为32、34、36、38（按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表73。装在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。表普通V带轮的轮槽尺寸（摘自GB/T13575192）槽型项目符号YZABCDE基准宽度BP5385110140190270320基准线上槽深HAMIN162027535488196基准线下槽深HFMIN477087108143199234槽间距E80312031503190425505370644507第一槽对称面至端面的距离FMIN67911516232820最小轮缘厚555675101215带轮宽BBZ1E2FZ轮槽数外径DA32603480118190315366047560038对应的基准直径DD80118190315475600轮槽角极限偏差105V带轮按腹板（轮辐）结构的不同分为以下几种型式（1）实心带轮用于尺寸较小的带轮DD253D时，如图76A。（2）腹板带轮用于中小尺寸的带轮DD300MM时，如图76B。（3）孔板带轮用于尺寸较大的带轮DDD100MM时，如图76C。（4）椭圆轮辐带轮用于尺寸大的带轮DD500MM时，如图76D。（A）（B）（C）（D）图76带轮结构类型根据设计结果，可以得出结论小带轮选择实心带轮，如图（A）,大带轮选择腹板带轮如图（B）42齿轮传动设计211确定模数（1）轴按齿轮弯曲疲劳计算32JWNZPM其中为大齿轮的计算转速；JNZ为大齿轮齿数；由以上计算可知；K83P32JWNZM9413548按齿面点蚀计算；取A82；135703JNPA由中心距A及齿数计算模数圆整为；28721ZMJ3JM模数取和中较大值。故第一变数组齿轮模数因取M3；WJ2轴按齿轮弯曲疲劳计算32JWNZPM其中为大齿轮的计算转速；JNZ为大齿轮齿数；2232JWNZPM4921563按齿面点蚀计算；取A114；93125370JNA由中心距A及齿数计算模数圆整为；78421ZMJ03JM模数取和中较大值。故第一变数组齿轮模数因取M30；WJ3轴按齿轮弯曲疲劳计算32JWNZPM其中为大齿轮的计算转速；JNZ为大齿轮齿数；由以上计算可知；K513P32JWNZM60297按齿面点蚀计算；取A125；4129053703JNPA由中心距A及齿数计算模数78290521ZAMJ23模数取和中较大值。故齿轮模数因取M4；MWJ变速组轴轴轴模数M3342确定齿宽由公式得105为模数；B第一套啮合齿轮M3）（第二套啮合齿轮05）（第三套啮合齿轮42105）（B一对啮合齿轮，为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的载荷，设计上，应使小齿轮齿宽比相齿合的另一齿轮宽一些。3确定齿轮参数标准齿轮参数20H1C025度，从机械原理表51查得以下公式齿顶圆直径；MZDAA1齿根圆直径；CHF2分度圆直径；Z齿顶高；HA齿根高；MCF齿轮的具体值见下表模数齿数齿宽分度圆直径齿顶圆直径AD齿根圆直径F齿顶高AH齿根高F2436241081141005362410811410052424727864548241441501365302490968253422412613211853375222466725854224126132118562241861921785342241261321185337518247280625324212220202722428829627843724148156138454确定轴间中心距；10821MD；6；18027DV43轴的设计与校核（1）确定主轴的计算转速由转速图可知主轴的计算转速是低速第一个三分之一变速范围的最高以转速，即25取值VN125R/MINV125R/MIN同理可得各传动轴的计算转速轴计算转速R/MIN1000500180125（2）确定各齿轮的计算转速传动组C中，18/72只需计算Z18的齿轮，计算转速为180R/MIN；53/37只需计算Z37的齿轮，计算转速为180R/MIN；传动组B计算Z22的齿轮，计算转速为355R/MIN；传动组A应计算Z24的齿轮，计算转速为710R/MIN。（3）核算主轴转速误差14026/54/2/57/3145/MINNR实MINR标521014710标标实即主轴转速合适。（4）各轴的功率取各传动件效率如下带传动效率9601轴承传动效率2齿轮传动效率73则有各传动轴传递功率计算如下KWPPD80396042126KWPPD6539709604232112332KD344132（5）计算各轴的输入转矩由机械原理可知转矩计算公式为MDDNPT950326140950NNPTMDD1299551D221340609705821DMPTNMN23319596418D234431V06907055225DMPTNMN以上计算数据总结如下传动轴电机轴传动功率KW438365351337传递转矩MN265351139821267843572344传动轴的直径估算当轴上有键槽时，D值应相应增大45当轴为花键轴时，可将估算的D值减27小7为花键轴的小径空心轴时，D需乘以计算系数B，B值见机械设计手册表712。轴有键槽，轴和轴因为要安装滑移齿轮所以都采用花键轴,有键槽并且轴为空心轴根据以上原则各轴的直径取值A轴的设计计算（1）选择轴的材料由文献1中的表111和表113选用45号钢，调质处理，硬度，。275HBSMPAPABMPAS（2）按扭矩初算轴径根据文献1中式（112），并查表112，取C115，则3201PDCMN考虑有键槽和轴承，轴加大5M125所以取D22MMB轴的设计计算（1）选择轴的材料由文献1中的表111和表113选用45号钢，调质处理，硬度，。275HBSMPAPABMPAS（2）按扭矩初算轴径根据文献1中式（112），并查表112，取C115，则325PDCMN考虑有键槽，轴加大5M2561所以取最小D30MM28C轴的设计计算（1）选择轴的材料由文献1中的表111和表113选用45号钢，调质处理，硬度，。275HBSMPAPABMPAS2）按扭矩初算轴径根据文献1中式（112），并查表112，取C115，则3351492PDCMN有键槽和轴承，轴加大5；取D38MM7036根据以上计算各轴的直径取值如下表示轴轴轴轴最小轴径值22303845轴的结构设计及校核计算（1）确定轴各段直径和长度段安装圆锥滚子轴承，1L；MLD21301段安装两个个双联齿轮块，同时利用轴肩定位轴承，由轴肩计算公式230707H29所以取；有结构确定MLMD260362段安装圆锥滚子轴承，3L；103（2）轴的强度校核轴的校核主要校核危险截面已知轴齿轮6、齿轮8数据如下；右左MLMZDKNT17051243198662；右左MLZDKNT32506219882求圆周力；径向力；DTFT2TANRF；KNFDTTTTT20183TAN06297AN819567T586920R8R6轴承支反力；右左BATTBATTLFL齿轮6对轴的支反力；右左KNLFBATTBATT458017089159齿轮8对轴的支反力30；右左KNLFBATTTT35268035629771B垂直面的弯矩；齿轮；齿轮右左FLMTAC2847352681162由以上计算可知危险截面在轴的右端齿轮6处，跨距282MM；直径为48MM段；轴承的支反力；右左KNLFBARRBARR261710539673水平面弯矩；左MAC653936R1合成弯矩；KNCCC8110932510736537922已知转矩为转矩产生的剪力按脉动循环变化，取；KNT82截面C处的当量弯矩；604312922CKNM校核危险截面C的强度31；MPAKNDMC5623104129/16则有该轴强度满足要求。同理可知，按照此方法校核其他传动轴，经检验，传动轴设计均符合要求。转矩图3246主轴设计计算及校核主轴上的结构尺寸虽然很多，但起决定作用的尺寸是外径D、孔径D、悬伸量A和支撑跨距L。1主轴前后轴颈直径的选择主轴的外径尺寸，关键是主轴前轴颈直径。一般按照机床类型、1D33主轴传递的功率或最大加工直径，参考表37选取。最大回转1D直径400MM车床，P4KW查机械制造装备设计表37，前轴颈应,初选,后轴颈取10571DMD901128506。M622主轴内孔直径的确定很多机床的主轴是空心的，为了
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