8级变速车床主轴箱设计及实物制作【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 8 级变速车床主轴箱设计及实物制作 机械设计制造及其自动化 【 摘 要 】 作为主要的车削加工机床，普通车床被广泛的应用于机械加工行业中。本文主要针对 8 级变速车床主轴箱的设计进行说明，共包括运动设计、动力设计和结构设计三个部分。设计的主要内容有机床主要参数的确定，传动方案和传动系统图的拟定，最后通过对车床主轴箱零件进行计算、校核从而完成此机床主轴箱的设计。在结构设计中主要是主轴箱的传动设计，根据已给定的条件，即主轴转速来设计主传动系统。实际工作时，操纵变速手柄，通过拨叉拨动主轴箱中的滑移齿轮在轴上移动，实现变速。 【 关键词 】 8级变速；主轴箱 ； 设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of As is in In it on it of is to of of by of is of to it to on . 8文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 1 运动设计 . 1 床主参数和基本参数 . 1 定公比 和结构式 . 1 构网 . 1 定转速图 . 2 电机的选择 . 2 轮齿数的确定及 传动系统图的绘制 . 3 轮齿数的确定的要求 . 3 动系统图的绘制 . 5 2 动力设计 . 6 定计算转速 . 6 轴的计算转速 . 6 间传动件的计算转速 . 6 算各传动轴的直径 . 6 轴的直径 . 6 轴的直径 . 7 轴的直径 . 7 轴的直径 . 7 轮模数的计算 . 7 角带传动的计算 . 8 轴刚度验算 . 9 定前端悬伸量 C . 9 轴支承跨距 . 9 算 . 10 合器的选择与计算 . 11 定摩擦片的径向尺寸 . 12 扭矩确定摩擦离合面的数目 Z . 12 算摩擦离合器的轴向压力 Q . 12 定摩擦片厚度 . 13 转时摩擦片数的确定 . 13 3 结构设计展开图及其布置 . 14 4 6级变速车床主轴箱模型的实物制作 . 16 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 物的加工 . 16 构的装配 . 16 参考文献 . 18 致谢语 . 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 运动设计 床主参数和基本参数 原始数据与资料： 车床主参数： 360主轴转速： 100 1120 /转速级数： 8，电动机功率： 定 公比 和结构式 由 1120/100= 7 = =分各级转速为 ： 100， 140,200,280,400,560,800,1120. 确定 轴的转速为： 800r/ i。 =800/1440=1/知 Rn= 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 。 8 级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的具体结构、装置和性能。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 一个传动组的传动副常选用 22。 构网 图 18 级等比传动系统结构网 由此可知：结构式可确定为： 8=21 22 24 根 据降速比分配应“前缓后急”的原则（也称递降原则）以及摩擦离合器的工作速买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 度要求，确定各传动组最小传动比。 在设计机床时，为防止传动比过传动比过小造成从动轮过大，增加箱体尺寸。 一般限定最小传动比 1/4。为减 少震动，提高传动精度，直齿轮的最大传动比 2，直齿轮变速组的极限变速范围是 r=2 4=8 检验扩大组的变速范围。由式 知 4 取 k=7 则 4 2 1212k=35 则从动轮齿数为： 2 7 1212k=49 第二变速组 :1 :2 最小公倍数 则 k 最小齿数发生在 ： 63k 17 =k 9 取 k=10 则 0 0 63k=20 则从动轮齿数为： 0 2 63k=40 第三变速组 ： = 75:1312 2 最小公倍数 4 则 4k 最小齿数发生 在 ： 1 8442k 17 =22k 17 取 k=2 则 4 9 1 8442k=22 则从动轮齿数为： =35 31 8442k=62 见表 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 表 1齿轮齿数表 变速组 第一变速组 第二变速组 第三变速组 齿数和 84 60 84 齿轮 2 4 6 8 10 12 齿数 42 42 35 49 30 30 20 40 49 35 22 62 动系统图的绘制 1440r/主传动系图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 2 动力设计 定计算转速 轴的计算转速 主轴的计算转速为主轴从最低转速算起，第一个 1/3转速范围内的最高一级转速，即： Z/3中： z 8 则： nj=n 100 77 /间传动件的计算转速 轴上的 4级转速分别为： 280、 400、 560、 800r/9r/上都可以传递全部功率。 轴经 时从 280r/上的转速全部功率，所以确定最低转速 280r/轴的计算转速。按上述的方法从转速图中分别可找到计算转速：轴为 560r/轴为 800r/动机轴为 1440r/。 算各 传动 轴的 直径 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是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证 轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度 。 传动轴直径按扭转刚度：由式49 1 ( )m 进行估算 式中： d 传动轴直径 ； p 电动机功率 ； 该轴的计 算转速 ； 传动效率；可根据机械设计 各种传动传递功率的功率的范围及效率值 行选取 1= （齿轮效率） = 轴的直径 m 00,1 44 5 . 5 0 . 9 69 1 9 1 2 6 / m i m m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 轴的直径 2 0 0 0 2 5 6 0 / m 4 5 . 5 0 . 9 49 1 9 1 3 5280Pd m 轴的直径 3 2 3 2 8 0 / m 4 5 . 5 0 . 9 49 1 9 1 3 5280Pd m 轴的直径 4 3 3 1 0 0 / m 4 5 . 5 0 . 9 39 1 9 1 4 5100Pd m 轮模数的计算 一般同一变速组中的齿 轮取同一模数，选择负荷最重的小齿轮按简化的接触疲劳强度公式计算 3 221116338 j m mZ i n 。 式中： 按疲劳接触强度计算的齿轮模数 驱动电机功率 计算齿轮的计算转速 / i 大齿轮齿数 与 小齿轮齿数之比 1i ，外啮合取“ +”号，内啮合取“ -” 号 ； 1Z 小齿轮齿数 m 齿宽系数，m （ 610m j 许用接触应力 ， 取 , 传动组 3 223 5 . 51 6 3 3 8 2 . 5 76 3 5 2 6 0 0 8 0 0 传动组 3 223 5 . 51 6 3 3 8 4 . 2 06 2 0 2 6 0 0 5 6 0 传动组 224 5 . 51 6 3 3 8 3 . 7 86 2 2 3 6 0 0 2 8 0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 故选取标准模数 4 , 5 , 4a b cm m m 5。 角带传动的 计算 三角带传动中，轴间距 于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。 (1) 选择三角带的型号 根据公式： 1 . 1 5 . 5 6 . 0 5c a P K W 式中 查图 8型带。 (2) 初选小带轮的基准直径1 带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。 为提高带的寿命，小带轮的直径1, 1 查表 88带轮 基准直径1 112dd 3) 确定三角带速度 按公式 11 3 . 1 4 1 1 2 1 4 4 0 8 . 4 46 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0mV s 因为 30/5 ，故带速合适 (4) 计算大带轮的 基准 直径 根据式（ 8计算大带轮直径2 . 8 1 1 2 2 0 1 . 6i d m m 根据表 8整为 标准直径 200 (5) 初定中心距 带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取：根据经验公式 1 2 0 1 20 . 7 2d d d dd d a d d 取 2 1 1 2 2 0 0 6 2 4 ，取0 600 .A 6) 三角带的计算基准长度L 2210 0 1 202 24 a d d a 20 2 0 0 1 1 23 . 1 42 6 0 0 1 1 2 2 0 0 1 6 9 32 4 6 0 0L m m 由表 8整到标准的计算长度 1800dL 7)确定实际中心距 a 00 6 0 0 1 8 0 0 1 6 9 3 2 6 5 42a m m （ ） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 (8)验算小带轮包角 0 0 0 0 0211 2 0 0 1 1 21 8 0 5 7 . 5 1 8 0 5 7 . 5 1 7 2 9 0654a ， 主动轮上包角合适。 (9)确定三角带根数 Z 根据式 8 00ca p p k k 传动比 121 4 4 0 / 8 0 0 1 . 8vi v 查表 880p= p= 表 8k=表 8-2， 6 . 0 5Z 3 . 5 31 . 5 8 0 . 1 5 0 . 9 8 1 . 0 1 所以取 根 (10)计算预紧力 查表 8q=m7 2022 . 55 0 0 16 . 0 5 2 . 55 0 0 1 0 . 1 8 . 4 48 . 4 4 4 0 . 9 8146q vv z 轴刚度验算 定前端悬伸量 C 根据主轴端部的结构，前支承轴承配置和密封装置的型式和尺寸，这里选定C=1208。 轴支承跨距 L 的确定 一般最佳跨距 0 2 3 2 4 0 4 2 0L C m m，考虑到结构以及支承刚度因磨 损会不断降低，应取跨距 考虑到结构需要，这里取 L=600买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 算 C 点挠度 1）周向切削力42 9 5 5 1 0 其中 75 . 5 , 0 . 9 6 0 . 9 8 W , m a 5 0 . 6 0 . 5 0 . 6 4 0 0 2 0 0 2 4 0 ,2 4 0 , 3 1 . 5 / m i m mD n r 取故 4 42 9 5 5 1 0 0 . 8 2 5 . 5 1 . 1 5 1 02 4 0 3 5 . 5 ，故 41 . 1 2 1 . 7 3 6 1 0 N 。 330 . 4 5 6 . 9 8 1 0 , 0 . 3 5 5 . 4 3 1 0r t f N P P N 2） 驱动力 72 . 1 2 1 0 7 其中 75 . 5 0 . 9 6 0 . 9 8 4 . 5 8 , 7 2 , 3 , 3 5 . 5 / m i K W z m n r 所以 744 . 5 82 . 1 2 1 0 1 . 1 3 1 04 7 2 3 5 . 5 3） 轴承刚度的计算 这里选用 4382900系列双列圆柱子滚子轴承 根据 0 . 1 0 3 0 . 82 2 . 2 2 2 1 . 5 求得： 0 . 1 0 3 0 . 8 50 . 1 0 3 0 . 8 52 2 . 2 2 2 1 . 5 7 0 8 . 4 8 1 0 /2 2 . 2 2 2 1 . 5 1 0 0 9 . 2 2 4 1 0 / m m m 4）确定弹性模量，惯性距 I；长度 , 轴的材产选用 40 资料 有 52 0E M P a 主轴的惯性距 I 为 44 644 . 2 7 1 064m m 外 内 主轴 c 可近似地算： 4 4 4 640 . 6 6 . 2 5 1 064m m 11 切削力 =C+W，对于普通车床， W=文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 （ 200H )。 则： 22 ( 2 6 ) ( 4 0 4 ) 4 4D d N m m m m m m 根据齿轮、轴承宽度以及结构需要，取 60b 计算切削力 点引起主轴前端 C 点的挠度 2322363c s p c A L Cs c c L s c s m E I C L C L 代入数据并计算得 0 9 9m m。 计算驱动力 轴前端 2226c m q c L b L b L C L b m L C L C L 计算得： 求主轴前端 合 挠度轴上的分量代数和为 ： c o s c o s c o s ,c y c s p p c m q q c m my y y y 6 6 , 2 7 0 , 1 8 0p q m 其 中 ， 计算得： 0 9 7m m， 0 2 8m m。 综合挠度 22 0 . 1 1 8c c y c zy y y m m 。综合挠度方向角 a r c 7 2 . 2 5，又 0 . 0 0 0 2 0 . 0 0 0 2 6 0 0 0 . 1 2y L m m 。 因为 所以此轴满足要求 9。 合器的选择与计算 参考表 2，取通用机床钢质主轴前轴颈直径1 80D 后轴颈直径2D（ D，取2 65D 主轴内孔直径m a 1 1 0d D m m，其中定 d=36 10即 40买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 定摩擦片的径向尺寸 摩擦片的外径尺寸受到外形轮廓的限制，内径又由安装它的轴径 内外径的尺寸决定着内外摩擦片的环形接触面积的大小，直接影 响离合器的结构与性能。表示这一特性系数 是外片内径 2之比，即 21一般外摩擦片的内径可取：2 ( 2 6 ) ( 4 0 4 ) 4 4D d m m m m m m ；机床上采用的摩擦片 值可在 处取 =内摩擦片外径2D 1D 扭矩确定摩擦离合面的数目 Z Z其中 T=9550 103 550 103 =104 N ； K 安全系数， 此处取为 P 摩擦片许用比压，取为 f 摩擦系数，查得 f= S 内外片环行接触面积， （ = 诱导摩擦半径，按理想状态，假设摩擦表面压力均匀分布，则 D(3 )( 21223132 = 速度修正系数，根据平均圆周速度查表取为 结合次数修正系数，查表为 摩擦结合面数修正系数，查表取为 1； 将以上数据代入公式计算得 Z 整为整偶数 12，离合器内外摩擦片总数i=Z+1=13。 算摩擦离合器的轴向压力 Q Q=SP 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 定摩擦片厚度 摩擦片厚度 b = 1， 2一般随摩擦面中径增大而加大。内外片分离时的最小间隙为（ 本设计选用 2 转时摩擦片数的确定 图 2双向片式摩擦离合器机构 普通车床主轴反转时一般不切削，故反向离合器所传递的扭矩可按空载功率损 耗确定。普通车床主轴高速空转功率 0 40%，取 算反转静扭矩为 入公式计算出 Z 整为整偶数 6，离合器内外摩擦片总数为 7。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 3 结构设计展开图及其布置 展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。 由于结构复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图 10。 图 3级变速车床主轴箱展开图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 操纵机构 采用拨叉与凸轮机构 11。 图 3纵机构 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 4 6 级变速车床主轴箱 模型的实物制作 我们组的实物制作为 6级变速车床主轴箱的模型制作，在加工过程中， 分为 5小组，我 们小组 主要负责箱体、中间板 、曲柄及摇板加工。在加工中 主要是用铣床和钻床进行加工，但由于加工箱体尺寸较大受到夹具的限制，加工平面时用到了刨床。 物的加工 现以曲柄为例简要说明一下加工过程，附 1210 曲柄图如下： 图 41210 曲柄 所用的设备是 床以及 床。所用到的工艺装备有高速钢三面式铣刀， 5的麻花钻， 8 的麻花钻， 花钻， 15机用铰刀。 0 125游标卡尺等等。 加工概况。首先用气动切割机将板料分割成所需要的各零件毛坯尺寸，以先粗后精原则，在卧式铣床粗铣各面的侧面。用老虎钳夹紧，然后在 接下来精铣上下面，接着在卧式铣床上精铣各侧面。 1210 曲柄上下面加工后进行电火花加工，将其轮廓加工出来。然后上钻床，将面中各孔钻出，最后是去毛刺，涂油防锈。 等各个小组加工基本完成时，根据工件实际尺寸及相对位置关系进行钻位置位置精度要求较高的孔 12。 构的装配 所有实物全部做出之后，经检验符合设计要求，进入装配环 节。在装配过程中，由于各个小组在加工时留的余量较大，致使轴与箱体、齿轮及轴 套的过渡配合变成了过盈配合。在