C620普通车床的主轴变速箱设计【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 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 摘 要 机床设计和制造的发展速度是很快的。由原先的只为满足加工成形而要求刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度，发展至今日的高度科学技术成果综合应用的现代机床的设计，也包括计算机辅助设计（ 应用。但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。因此，探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现代。 机床设计是学生在学完基础课，技术 基础课及有关专业课的基础上，结合机床传动部件（主轴变速箱）设计进行的综合训练。我们毕业设计题目是 320普通车床的主轴变速箱设计及主轴箱电气控制线路设计。 在本设计中首先进行 参数拟定，运动设计，动力计算和结构草图设计，轴和轴承的验算，主轴变速箱装配设计，设计计算说明书等内容。 设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴，轴承，带轮，离合器和制动器等），主轴组件，操纵机构，润滑密封系统和箱体及其联接件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计限于时间，一般只画展开图及一或两个截面图。 关键词： 普通车床 ； 变速箱 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 is of to of a to of s of is to or of to of of of of is of in of on of We a 320 of In of of , of a a of to or 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 目录 1 绪 论 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 2 机床主要参数的确定 . 错误 !未定义书签。 力参数的确定 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 轴最低和最高转速的确定 . 错误 !未定义书签。 轴转速数列的确定 . 错误 !未定义书签。 3 主传动系统的设计 . 错误 !未定义书签。 传动方案拟定 . 错误 !未定义书签。 动结构拟定式的选择 . 错误 !未定义书签。 定传动组及各传动组中传动副的数目 . 错误 !未定义书签。 配总降速比 . 错误 !未定义书签。 带轮直径和齿轮齿数的确定及转速图拟定 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 定齿轮齿数 . 错误 !未定义书签。 速图拟定： . 错误 !未定义书签。 轴转速系列的验算 . 错误 !未定义书签。 动系统图的拟定 . 错误 !未定义书签。 定各传动轴和齿轮的计算转速 . 错误 !未定义书签。 4 传动件的估算和验算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 传动轴功率的计算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 算各轴之间的中心距 . 错误 !未定义书签。 角带传动的计算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 动轴的估算和齿轮尺寸的计算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 算各齿轮的尺寸 . 错误 !未定义书签。 5 主轴部件的验算 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 轴承的转角及寿命的验算 . 错误 !未定义书签。 算前轴承处的转角 . 错误 !未定义书签。 算前支系寿命 . 错误 !未定义书签。 6主传动系统的结构设计 . 错误 !未定义书签。 带轮及齿轮块设计 . 错误 !未定义书签。 承的选择 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 轴设计 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 总 结 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 1 绪 论 题研究背景及选题的意义 题的背景 金属切削机床 是制造机器的机器，称为“工作母机”，习惯上称为机床。金属切削机床是用切削方法将金属毛胚加工成机器零件的机器。 机械的水平随着机床的精密程度， 机床的属性决定了它在国民经济中的重要地位，机床的技术水平直接影响机械制造工业产品的质量和劳动生产效率，机床直接标志着一个国家的工业生产的能力和科学技术水平。 由原先的只为满足加工成形而要求刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度，发展至今日的高度科学技术成果综合应用的现代机床的设计，也包括计算机辅助设计（ 应用。但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。因此，探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现 代化。 同时，在设计中处处实际出发，分析和处理问题是至关重要的。从大处讲，联系实际是指在进行机床工艺可能性的分析。参数拟定和方案确定中，既要了解当今的先进生产水平和可能趋势。更应了解我国实际生产水平，使设计的机床，机器在四化建设中发挥最佳的小盖。从小处讲，指对设计的机床零部件的制造，装配和维修要进行认真的，切实的考虑和分析，综合思考的设计方法。 究的意义 随着 科学技术和社会生产的不断发展，对机电产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。它对提高生产率，保证产品质量，改善劳动强度和降低生产成本，都 是非常重的。 机床工业 发展到今天，技术已成熟，自动化、高精度、高效率、多样化已成为当今时代机床发展的特征。多样化的发展已经是机床的特点，技术的发展速度的更新和产品的加速使机床必须多品种，现代的机床主要面对多品种中小批生产，因此现代机床不仅要保障加工精度和高度自动化，还必须有一定的钢度和柔性，使之能方便的适应加工。 题的目的 机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及专业课的基础上，结合机床主买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 传动（主轴变速箱）设计计算进行集合训练。 括参数拟定，传动设计， 零件计算，结构设计等，培养结构分析和设计的能力。 高联系实际和综合分析的能力。 计算，制图，应用设计资料，标准和规范，编写技术文件等。 成的内容 机床设计是学生在学完基础课，技术基础课及有关专业课的基础上，结合机床传动部件（主轴变速箱）设计进行的综合训练。 根据机床类型，规格和其他特点，了解典型工艺的切削用量，结合世界条件和情况，并与同类机床对比分析后确定：极限转速公比 （或级数 Z ），主传动电机功率 N。 根据拟定的参数，通过结构网和转速图的分析，确定转动结构方案和转动系统图，计算各转动副的传动比及齿轮的齿数，并验算主轴的转速误差。 估算齿输模数 m 和轴径 d，选择和计算反向离合器，制动器。 将各传动件及其它零件在展开图和剖面图上做初步的安排，布置和设计。 在结构草图的基础上，对一根传动轴的刚度（学时充裕时，也可以 对该轴的强度进行验算）和该轴系的轴承的寿命进行验算。 主轴变速箱装配图是以结构草图为“底稿”，进行设计和会制的。图上各零件要表达清楚，并标注尺寸和配合。 应包括参数，运动设计的分析和拟定，轴和轴承的验算等，此外，还应对重要结构的选择和分析做必要的说明。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 机床（机器）设计的初始，首先需要确定有关参数，他们是传动设计和机构设计的依据，影响到产品是否能满足所需要的功能要求。因此，参数拟定是机床设计中的重要环节。 力参数的确定 根据 估算法来确定主电机功率 已知给出 主轴转速 n=40转 /分， n=1800转 /分。 主轴转速级数 Z=12 功率估算法的计算公式 1。 刀具材料： 工件材料： 45号钢 切削方式：车削外圆 切削深度： 给量： 切削深度： 90 （ 1） 主切削力 （ 2 =1900 2） 切削功率 N 切 = 2 =61200 = 3） 估算重电机功率 N= 总 切（ 2 = w 2中： 我国生产的电机在 同步转速 1500r/定功率 载转速 1440r/文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 动参数的确定 轴最低和最高转速的确定 计算车床主轴极限转速是加工直径，按经验分别取（ D12。 主轴极限转速应为： )000 r/800r/ D 000 m 0r/ 主轴转速数列的确定 确定主轴转速数例 . 转速范围 R=3214405 （ 2 = （ 2 考虑到设计的结构复杂程度要适中，故采用常规的扩大转动，并选级数Z=12。 ,今以 =代入 R= R=12,因此取 =准数列表给出以 =从 1 10000 的数值，因 =表中找到 800，得： 1800,1250,900,630,450,315,224,160,112,80,56,40,共 12级转速。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 3 主传 动系统的设计 传动方案拟定 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形式，变速类型。 传动方案和型式与结构的复杂程密切相关，和工作性能也有关。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。 传动方案有多种，传动型式更是式样众多，比如：传动型式上有集中传动的主轴变速箱，分离传动的主轴箱与变速箱；扩大变速范围可以用增加传动组数，也可用背轮结构，分支传动等型式；变速型式上 既可用多速电机，也可用交换齿轮，滑移齿轮，公用齿轮等 23456。 动结构拟定式的选择 定传动组及各传动组中传动副的数目 传动副数分别及 2， 3， 2 的三个传动组方案 12 级转速传动高统传动组安排有 2 3 2 或 3 2 2 或 2 2 3。从电动机到主轴一般为降速传动，转速较高，转矩小，尺寸也小，将使小尺寸零件多些，大尺寸零件小些，节省材料这是前多后小的段则。 主轴对加工精度，表面粗糙度的影响大，因此主轴上的齿轮小为好，最后一 各传动组传动副也选用从以上角度考虑，最后选用 3 2 2 其本组和扩大组的确定。 椐据前松后紧之后原则确定有了以上基础小确定结构式。 转速级数 已知： 3 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 Z=2a 3b a,b 为正数，即 Z 应可分解为 2 和 3 的因子，以便用 2， 3 联滑移齿轮实现变速。如取 4或 5的因子，则要用 2个相互连锁的滑动齿轮，以确保只有一对齿轮联合，这种传动由于结构复杂，很小采用。 普通型和轻型车床系列，结构较简单，转速级数 Z=8 18级为于。 由于 和 3 的因子积，而 又为标准数列数列，因此，如果按串联传动设计时，在 定后， 适当地变 动 符合m a x1 的关系。 这样，就确定了主传动部件（主轴变速箱）的运动参数 , 。并与同类型车床进行类比分析 236。 配总降速比 分配降速比时，应注意，传动比的取值范围步轮传动副中最大传动比 2过大，容易一起振动和响音。最小传动比 过小，是主动齿轮与被动齿 轮的直径相差太大，将导致结构矿大。 构庞大。 确定皮带转动的转动比范围 i =1 i= 由于主电机额定转速 1440r/知第轴的转速 440 10r/总的转动比为 i 总 = 40 0m n N （ 3 i 总 =i 被 小传动比411 12=31 23 26 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 带轮直径和齿轮齿数的确定及转速图拟定 定皮带轮动直径 (1)选择三角带的型号 工作情况系数 电机额定功率 由于是 车床，工作载稳定，取 j= 表 3型 表 3型号 b bp h 13 17 14 0 (2)带轮直径 带轮计算直径 带轮直径 求大于许用值 40， 20带轮计算直径 据要求 的传动比 u 和滑动率 确定 带传动为降速时： D 大 =D 小 11（ 3 或 D 大 = )1(1)1(21 3 （ 3 3中： 小带轮转速 r/ 大带轮转速 r/ 带的滑动系数，一般取 20角胶带的滑动率 =2% 定齿轮齿数 确定齿轮齿数应该注意以下几类： （ 1）齿轮的齿数和应过大，以免加大中心距机床结构庞大 一般推荐齿轮数和 0 100。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 （ 2）最小齿轮不产生极切 8 20。 （ 3）三 联滑移齿轮的最大运动轮和次大齿轮的齿数差大于等于 4。 避免齿轮右左移动时齿轮右相碰，能顺利通过。 由传动比已知，传动比的适用齿数表。 0,62,64,66,68,70,72,74,76,78. 0,63,65,67,68,70,72,73,75,77. 10,63,66,69,72,75,78. 由于可知选用 2，从表查出小齿轮的齿数 为 36， 30， 24，大齿轮的齿数则为 36， 42， 48。 0,62,64,66,68,70,72,74,76,78,80. 1,65,68,69,72,73,76,77 可选用 4从表中查出小齿论的齿数 42， 22，大齿轮的齿数则为 42， 62。 2 =3,66,69,72,75,78,81,84,90 . 4114 0,84,85,89,90 . 可选用 0 从表中查出小齿轮的齿数 30， 18 大齿轮的齿数则为 60， 72。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 速图拟定： 轴转速系列的验算 由确定的齿轮所得的实际转速与传动设计理论值难以完全相符，需要验算主轴个级转速，最大误差不得超过 (3际 =N i 皮 ,)1(10 00 =10( = 01 0 ( 1 )n 理论实际理论电动机图 3 - 1 转 速 图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 第一级： 1400 140/220 24/48 22/62 18/72=40 400 （满足） 第二级： 1400 140/220 30/42 22/62 18/62=57 576 （满足） 第三级： 1400 140/220 36/36 22/62 18/72=81 810 （满足） 第四级： 1440 140/220 24/48 42/42 18/72=115 11512 （满足） 第五级： 1440 140/220 30/42 42/42 18/72=163 16360 （满足） 第 六级： 1440 140/220 36/36 42/42 18/72=230 23024 （满足） 第七级： 1440 140/220 24/48 22/62 60/30=322 32215 （满足） 第八级： 1440 140/220 30/42 22/62 60/30=458 45850 （满足） 第九级： 1440 140/220 36/36 22/62 60/30=645 64530 （满足） 第十级： 1440 140/220 24/48 42/42 60/30=921 92100 （满足） 第十一级： 1440 140/220 30/42 42/42 60/30=1308 1308250 不满足） 第十二级： 1440 140/220 36/36 42/42 60/30=1842 1842800 满 足） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 动系统图的拟定 定各传动轴和齿轮的计算转速 (1)确定主轴计算转速由 nj=3(3n =112r/2)各传动轴计算转速 轴 n =160r/轴 n =450r/轴 n =900r/3)传动组各轴上最小齿轮的转速 =24时 00r/=22时 00r/=18时 60r/ 2 7 5 140图 3 - 2 传 动 系 统 图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 4 传动件的估算和验算 传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度要求。因此必须保证传动轴有足够的刚度。 传动方案确定后，要进行方案的结构化，确定各零件的实际尺寸和有关布置。为此，常对传动件的先进行估算，如传动轴的直径，齿轮模数，离合器，带轮的根数和型号等。在这些尺寸的基础上，画出草图，得出初步结构化的有关布置与尺寸；然后按结构尺寸进行主要零件的验算，最后才能画正式装配图。 有经验的设计师可以 省略画草图这一中间步骤直接进行结构设计和验算。但对缺少设计经验的学生，先画草图可以避免大的反复，有利于设计的进行 678。 轮模数的计算 传动轴功率的计算 由公式 N= (4N 传动轴的输入功率 电机额定功率 k 工作情况系统 车床的起动载荷颈，工作载荷稳定，二班制工作时，取 N = n=n 带 轴 = 心球轴承和向心短圆柱滚子 齿圆柱齿轮 = =N =N = N = =N =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 轮模数的计算 结构确定以后，齿轮的工作条件，空间安排，材料和精度等级等都已确定，才可能核心 齿轮的接触的疲劳弯皮带强度值是否满走要求。 根据接触疲劳计算齿轮模数公式： 6300 3 2121 3211 Jm （ 4 根据弯句疲劳计算齿轮模数公式为： 275 3 1 321 （ 4 （ 4（ 4式中： N 计算齿轮转动递的额定功率 N=N 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 +） 用于外齿合，（ -）号用于内啮合； 工作期限系数 基本组的接触疲劳齿轮模数 : 6300 3 2121 3211 Jm 曲疲劳齿轮模数 : 275 3 1 321 以标注模数 m=一扩大组 :i=n =900r/6300 3 2121 3211 Jm 275 3 1 321 以标注模数 m=3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 第二扩大组 : i=4 n =160r/6300 3 2121 3211 Jm 275 3 1 321 以标注模数 m= 计算各轴之间的中心距 根据中心距公式 a=2m(z1+ （ 4 (1)轴 a=6+36)=902)轴 a=2+42)=1263)轴 a=24(18+72)= 角带传动的计算 (1)确定三角带速度 已知选用三角形 确定带的速度 =100060 11 nDm/s=100060 =s （ 4 (2)初定中心距 论的中心距，通过根据机床总体布局初步选定，一般可以在下列范围内选取； 2）（ 2） 心距过小，将降低带的寿命；中心距过大时，会引起带振动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 (3) 确 定三角带的计算长度 N 三角带的计算长度是通过三角带截面重心的长度。 (2)+ 02124 （ 4 将算出的 ，并从表中查中相应的内周长度 过截面中心的计算长度 L=， 作为订购和标记时用 (4)确定实际中心距 A A= 0LL325)验算小带轮包角 1 1 =1802 120 18040/432 120 如果 1过小，应加大中心距或加张紧装置。 (6)确定三角带根书 Z Z=1014 （ 4中： 单根三角带在 =180 ，特定长度，平稳工作情况下传递的功率值 包角系数 Z=以取根数 Z=3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 动轴的估算和齿轮尺寸的计算 定各轴的直径 公式 491 （ 4 (1)转动轴的直径 （ 4中： N= 从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积 该传动轴的计算转速 r/算转速 传动件能传递全部功率的最低转速，各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴得计算转速和相应的传动关系而确定，而中型车，铣床主轴的计算转速为； 每米长度上的转角（ m），可根据传动轴的要求选取。 N= 491 14 =据标准选 d=30 由表可知道 2) 轴的直径 491 d=353)轴的直径 491 d=404)主轴的直径根据书中范围选择 75文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 算各齿轮的尺寸 齿轮分度圆直径公式 d=mz ha=ha*m c*)m 齿顶圆直径 da=d+根圆直径 df=1)轴间的齿轮尺寸 a m= a=90 z1=6 齿顶高 ha=ha*m =齿根高度 c*)m=常齿制 1 c*=d1=0mm b=20顶圆直径 5=根圆直径 4=b 4 8 i=21时 60 120mm b=20mm 5 25mm 4 14mm c 0 2 75 105mm b=20mm 0 10mm 9 92) 轴间的齿轮尺寸 m=3 a=126 a 2 2 d1=d2= 42=126mm b=20mm 26+7=132mm 18.5 b 2 2 2 3=66 2 3=186mm b=20mm 2 92mm 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 (3) 轴间的齿轮尺寸 am= a=a0 0 h=8 10 05 b=25mm 17 12mm 02 7mm b 8 2 d1=3 d2=52顶高 5 齿根高 5齿高 h=8 齿顶圆直径 0 59根圆直径 4 50 b=25文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 5 主轴部件的验算 在设计主轴组件时，主轴的跨距希望是合理跨距，但由于结构，限制，主轴的实际跨距往往不等于合理跨距，为此要对主轴组件进行验算，对一般的机床全部轴主要进行刚度验算，通常如果能满足刚度要求也就能满足强度要求 611。 算主轴轴端的位移 ya L=e+2+2B=13+652+20=685mm 主轴受到切削力，传动力的作用。 切削力是一个空间力 ,有 y,总的切削力为 轴上连有一个齿轮，主要把主轴运动传给进给箱， 这齿轮主要是传递运动而不是传递动力，因此可以忽略不计。 由上述各力的作用，主要受弯矩和扭矩的作用。此外运受拉力和压力作用，但此起弯矩和扭矩要小的多，忽略不计，因此通常靠路考虑到以上受力情况，可以简化，以下的受力图 5 - 1 主 轴 受 力 分 析 图5 - 2 主 轴 受 力 分 析 图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 为了计算方便，认为 车同一个平面 x=13+22确定切削力和传动力的作用类 削力的作用点，与前支承之间的距离 S=a+为普通车床的中心高 a=100以上受力图以看出主轴端部的弯形由三部分组成。 第一部分 起的变形 第二部分 第三部分 由三部分增加起来，以得出齿轮 22 （ 5 a)确定 J 4m a x 10955J主轴计算传递 5 36 9 2 5 4m a x P=最大切削力估算直径为 320=3205369232=3356N a=分度 扭d2j 410955 252mm 2525369222=4261N a=4687N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 E:主轴材料的弹性模是，一般用钢 E= 104N/：主轴载面惯性 J= 2 4 0 1 00 0 01 1 2 5 50 8 8 164 4 4344037 M=（ 3356 10