CA6140型车床主传动系统设计【400mm 7.5KW 1.41 18级】（CAD图纸全套）

课程 设计 (论文 ) 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学生姓名 学 号 课 题 车床主传动系统设计 指导教师 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 2 页 共 59 页 摘要 车床主传动系统设计 ，主要 包括三方面的设计，即：根据设计题目所给定的机床用途、规格、主轴极限转速、转速数列公比或级数，确定其他有关运动参数，选定主轴各级转速值；通过分析比较，选择传动方案；拟定结构式或结构网，拟定转速图；确定齿轮齿数及带轮直径；绘制传动系统图。其次，根据机床类型和电动机功率，确定主轴及各传动件的计算转速，初定传动轴直径、齿轮模数，确定传动带型号及根数，摩擦片尺寸及数目；装配草图完成后要验算传动件（传动轴、主轴、齿轮、滚动轴承）的刚度、强度或寿命。最后，完成运动设计和动力设计后，要将主传动方案“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。 【关键词】车床、主轴箱、变速系统、主轴组件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 3 页 共 59 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 4 页 共 59 页 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 5 页 共 59 页 目录 目录 . 5 1、绪论 . 7 2设计计算 . 8 通车床的规格 . 8 床的规格系列和用处 . 8 作性能要求 . 8 . 9 定传动公比 . 9 电动机的选择 . 9 . 10 变速方案拟定 . 10 速结构式、结构网的选择 . 10 定变速组及各变速组中变速副的数目 . 11 速式的拟定 . 11 构式的拟定 . 11 构网的拟定 . 12 构式的拟定 . 12 定各变速组变速副齿数 . 13 算主轴转速误差 . 14 制变速系统图 . 14 第 5 章 动力计算 . 15 传动设计 . 15 算设计功率 . 15 择带型 . 16 定带轮的基准直径并验证带速 . 17 定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 . 17 定带的根数 Z . 18 定带轮的结构和尺寸 . 18 定带的张紧装置 . 19 算压轴力 . 19 传动轴的估算 . 19 轮模数确定和结构设计： . 20 擦离合器的选择与计算 . 22 6、齿轮强度校核 . 23 动系统的 I 轴及轴上零件设计 . 23 轮的验算 . 23 动轴 1 的验算 . 25 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 6 页 共 59 页 承疲劳强度校核 . 26 动系统的轴及轴上零件设计 . 27 轮的验算 . 27 动轴 2 的验算 . 30 2 组件的刚度验算 . 31 动系统的轴及轴上零件设计 . 33 轮的验算 . 33 动轴 3 的验算 . 36 3 组件的刚度验算 . 37 动系统的轴及轴上零件设计 . 39 轮的验算 . 39 动轴的验算 . 41 4 组件的刚度验算 . 42 动系统的轴及轴上零件设计 . 44 轮的验算 . 44 动轴的验算 . 46 组件的刚度验算 . 48 . 50 构设计的内容、技术要求和方案 . 50 开图及其 布 置 . 50 轴（输入轴）的设计 . 50 轮块设计 . 51 动轴的设计 . 52 轴组件设计 . 53 部分尺寸的选择 . 53 轴材料和热处理 . 53 轴轴承 . 54 轴与齿轮的连接 . 55 润滑与密 封 . 55 设计心得 . 56 结 论 . 57 参考文献 . 58 致 谢 . 59 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 7 页 共 59 页 1、绪论 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。 本论文从资料查阅 总体设计模块设计 撰写论文历时三个月，具体流程如下所示： 资料查阅、熟悉课 题 绘制装配草图 各零部件的尺寸确定 校核各零件的强度 绘制装配图和部分零件图 撰写论文、科技翻译 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 8 页 共 59 页 2设计计算 通车床的规格 床的规格系列和用处 普通机床的规格和类型有系列型号作为设计时应该遵照的基础。因此，对这些基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。 表 床的主参数（规格尺寸）和基本参数表 工件最大 回转直径 电机 转速 n ( 最低转速 电机功率 P（ 公比 转速级数Z 400 1500 8 作性能要求 1）具有皮带轮卸荷装置 2）手动操纵双向片式摩擦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 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 9 页 共 59 页 定传动公比 根据【 1】783为已知， 181 1 2 0 i nm a x n 根据【 1】77准公比 。这里我们取标准公比系列 =因为 =根据【 1】77先找到最小极限转速 每跳过 3个数（ 一个转速，即可得到公比为 0， 60， 75， 95， 118， 150， 190， 236， 300， 375， 475， 600， 750，950， 1180. 电动机的选择 合理的确定电机功率 P，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。 现在 以常见的中碳钢为工件材料，取 45 号钢，正火处理，车削外圆，表面粗糙度用车刀具，可转位外圆车刀，刀杆尺寸： 1625具几何参数：0=15o ，0=6o ， r =75o ， r =15o ， =0o ，01= 现以确定粗车是的切削用量为设计： 确定背吃刀量f，根据【 2】 444P 表 8.6 确定切削速度，参【 2】 448P 表 8 .7 机床功率的计算， 主切削力的计算 根据【 2】 449P - 450P 表 8切削力的计算公式及有关参数： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 10 页 共 59 页 = 270 4 3242（ N） 切削功率的计算 cP= 310=3242 310 = 依照一般情况 ，取机床变速效率 = 根据【 3】1672动机的技术数据 ,动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机，具有防尘埃、铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点， 业环境温度不超过 +40，相对湿度不超过 95%，海拔高度不超过 1000m，额定电压 380V，频 率 50用于无特殊要求的机械上，如机床，泵，风机，搅拌机，运输机，农业机械等。 根据以上要求，我们选取 定功率 载转速 1440 额定转矩 量 81 至此，可得到上表 变速方案拟定 拟定变速方案，包括变速型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个变速系统的确定。变速型式则指变速和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的变速型式、变速类型。 变 速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，确定变速方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。 变速方案有多种，变速型式更是众多，比如：变速型式上有集中变速，分离变速；扩大变速范围可用增加变速组数，也可采用背轮结构、分支变速等型式；变速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、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，我们采用集中变速型式的主轴变速箱。 速结构式、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变速不失为 有用的方法，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 11 页 共 59 页 但对于分析复杂的变速并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。 定变速组及各变速组中变速副的数目 数为 Z 的变速系统由若干个顺序的变速组组成，各变速组分别有 Z 、Z 个变速副。即 321 传动副中由于结构的限制以 2 或 3 为合适，即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子，为 实现 18级主轴转速变化的传动系统 可以以下多 种传动副组合： 错误 !未找到引用源。 18=3 3 2 错误 !未找到引用源。 18=3 2 3 错误 !未找到引用源。18=2 3 3 等 18 级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴箱的具体结构、装置性能，应满足前多后少的原则，主轴上的传动副数主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上的齿轮少些为好。 综上所述，传动式为 18=3 3 2 速式的拟定 12 级转速变速系统的变速组，选择变速组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。 在 轴如果安置换向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一变速组的变速副数不能多，以 2为宜。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个变速组的变速副数常选用 2。 错误 !未找到引用源。 18=3 3 2 错误 !未找到引用源。 18=3 2 3 错误 !未找到引用源。18=2 3 3 等 构式的拟定 18 级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴箱的具体结构、装置性能，应满足前多后少的原则，主轴上的传动副数主轴对加工精度、表面粗 糙度的影响很大，因此主轴上的齿轮少些为好。 综上所述，传动式为 18=3 3 2 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 围买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 12 页 共 59 页 )108(m i nm a xm a x 在设计时 必须保证中间变速轴的变速范围最小。 构网的拟定 2） 确定变速组扩大顺序： 18=3 3 2 的传动副组合， 在降速传动中，为防止齿轮直径过大而径向尺寸，常限制最小传动比在升速时为防止产生过大的噪声和震动常限制最大转速比 2。在主传动链任一传动组的最大变速范围 108)/(Rm a xm a x 据前密后疏的原则，初选结构式如下： 931 23318 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，只需检查最后一个扩大组，第二扩大组的变速范围是 : 13 22R ，其中 2 ， 所以 10 ，符合要求 构式的拟定 绘制转速图 、选择 系列笼式三相异步电动机。 、分配总降速变速比 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 13 页 共 59 页 总降速变速比 0 1 4 0/m i n 440 不符合转速数列标准，因而增加一定比变速副。 定各变速组变速副齿数 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 小齿轮的齿数可以从【 1】表 3般在主传动中，最小齿数应大于 18 20。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。 在保证输出的转速准确的前提下，应尽量减少齿轮齿数，是齿轮结构尺寸紧凑。齿轮齿数的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 14 页 共 59 页 确定原则： 实际转速 n 与标准转速 n 的相对转速误差 n 为： %1011 20100z S ； 满足结构安装要求，相邻轴承孔德壁厚不小于 3 当变速组内各齿轮副的齿数和不相等时，齿数和的差不能大于 3。 利用查表法求出各传动组齿轮齿数如下表： 算主轴转速误差 主轴各级实际转速值用下式计算： 32121 1 式子中 别为第一、第二、第三变速组齿轮传动比，取 转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示： 其中 n为主轴标准转速。 转速误差表 主轴转速 n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 准转速 0 0 75 95 118 150 实际转速 0 0 75 18 150 转速误差 % 0 0 0 主轴转速 准转速 190 236 300 375 475 600 750 950 1180 实际转速 36 75 60 1185 转速误差 % 速误差满足要求。 制变速系统图 根据轴数，齿轮副，电动机等已知条件可有如下系统图： 变速组 第一变速组 第二变速组 第三变速组 齿数和 72 90 95 齿轮 1z 2z 3z 4z 5z 6z 7z 8z 9z 10z 11z 12z 13z 14z 15z 16z 齿数 32 40 24 48 28 44 45 45 30 60 18 72 63 32 19 76 %110n n买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 15 页 共 59 页 第 5 章 动力计算 传动 设计 输出功率 P=速 440r/50r/算设计功率 Pd 表 4 工作情况系数原动机 类 类 一天工作时间 /h 10 1016 16 10 1016 16 载荷 平稳 液体搅拌机；离心式水泵；通风机和鼓风机（ ）；离心 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 16 页 共 59 页 式压缩机；轻型运输机 载荷 变动小 带式运输机（运送砂石、谷物），通风机（ ）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛 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 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 据 稳 ，两班工作制（ 16小时），查 机械设计 ， 取 1 . 1 7 7 . 7 k e P k W 择带型 普通 机械设计 13 11选取。 根据算出的 小带轮转速 1440r/查图得： d d=80 100可知应选取 带。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 17 页 共 59 页 定带轮的基准直径并验证带速 由 机械设计 3 7查得，小带轮基准直径为 80 100取 9575 295表 13 表 3. Y Z A B C D E 0 75 125 200 355 500 21211440 = 1 . 9 2 , = 9 5 1 . 9 2 = 1 8 2 . 4 m 所 以 由 机械设计 3得280 误差验算传动 比：21180= 1 . 9 3 3 4(1 ) 9 5 (1 2 % )d 误（ 为弹性滑动率） 误差111 . 9 3 3 4 1 . 9 21 0 0 % 1 0 0 % 0 . 6 9 8 % 5 %1 . 9 2 误 ， 符合要求 带速 1 9 5 1 4 4 0v = 7 . 5 4 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 满足 5m/以宜选用 总之，小带轮选 带轮选择 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 第 19 页 共 59 页 带轮的材料：选用灰铸铁， 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。 算压轴力 由 机械设计 3 12查得， 0 面已得到1a=z=7，则1a2 s i n = 1 7 5 4 . 8 3 z F 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