普通卧式升降台铣床变速箱设计论文

沈阳工程学院毕业设计I摘要本次设计主要是对普通卧式升降台铣床的主轴箱的设计，设计的内容包括运动设计，动力设计，结构的设计。在运动设计中，根据给定的机床参数，用途，分析典型工艺的切削用量，拟定传动方案，确定结构形式，画转速图，并演算转速误差，画传动系统图，计算带轮直径和齿轮齿数。在动力设计中，根据电动机功率，确定各传动件的计算转速，估算各轴经，齿轮模数，确定齿轮结构尺寸；完成装配草图后，验算主要传动件的刚度和寿命。其中对主轴箱中的主轴做了详细的设计。在结构设计中主要对传动轴系，变速机构，主轴组件，操纵机构，换向和制动装置，箱体，润滑和密封等的布置和结构进行设计，然后将各主要零件的图绘制出来。关键词：主轴箱，机构，齿轮，模数。普通卧式升降台铣床主轴变速箱设计IIAbstract The design is a horizontal platform for ordinary milling machine spindle box design, the design includes campaign design, power design, structural design. Design in motion, according to a given machine parameters, uses, analysis of a typical cutting process, the development of transmission to determine the structural form, map drawing speed, and speed calculation error, painting transmission map, calculate the diameter of pulley and gear teeth . Design power, according to motor power, transmission case to determine the calculation of the speed estimated by the shaft, the gear module to determine the size of gear; the completion of the assembly after the draft, check the stiffness of the main transmission case and the life. One of the main axis of the spindle box design in detail. In the structural design of the main line of the shaft, speed change mechanism, the spindle components, manipulation of institutions, and for the brake, tank, such as lubrication and sealing of the layout and structure design, and then all the major mapping out parts . Key words: spindle box, institutions, gears, modulus沈阳工程学院毕业设计I目录摘要 .IAbstract .II绪论 .- 1 -第一章 运动设计 .- 2 -1.1 传动方案设计 .- 2 -1.2 根据给定参数计算转速调速范围 .- 2 -1.3 主轴转速数列公比 .- 2 -1.4 确定结构网和结构式 .- 2 -1.5 绘制转速图 .- 3 -1.5.1 分配总降速传动比 .- 3 -1.5.2 绘制转速图 .- 3 -1.6 确定变速组齿轮齿数 .- 4 -1.6.1 确定齿轮齿数时应注意以下几点： .- 4 -1.6.2 齿轮的轴向布置 .- 4 -1.6.3 绘制传动系统图 .- 4 -1.7 带轮设计 .- 6 -1.7.1 确定计算功率: .- 6 -1.7.2 选择三角带的型号: .- 6 -1.7.3 确定带轮直径 .- 6 -1.7.4 核算胶带速度 V .- 6 -1.7.5 初定中心矩 .- 6 -1.7.6 计算胶带的长度 .- 7 -1.7.7 核算胶带的弯曲次数 .- 7 -1.7.8 计算实际中心距 .- 7 -1.7.9 核算小带轮的包角 .- 7 -1.7.10 确定胶带的根数 Z .- 7 -1.7.11 大带轮结构 .- 8 -1.8 主传动系统中应注意的问题 .- 8 -1.8.1 传动比选用 .- 8 -第二章 动力设计 .- 9 -2.1 传动件的估算 .- 9 -2.1.1 传动件的计算转速 .- 9 -2.1.2 计算各传动轴的输出功率 .- 9 -2.1.3 计算各传动轴的扭矩 .- 10 -2.1.4 其他轴径设计 .- 10 -2.1.5 主轴组件设计 .- 10 -2.1.6 齿轮模数的估算 .- 19 -2.1.7 各级转速校核 .- 20 -2.1.8 齿轮模数的验算 .- 20 -2.1.9 低速轴键校核 .- 24 -2.2 轴承的选取 .- 26 -普通卧式升降台铣床主轴变速箱设计II2.2.1 主轴轴承的选择 .- 26 -2.2.2 其他轴轴承的选择 .- 29 -第三章 结构设计 .- 30 -3.1 设计内容要求及顺序 .- 30 -3.1.1 设计内容及要求 .- 30 -3.2 设计顺序 .- 30 -3.3 主轴组件设计 .- 30 -3.3.1 主轴组件机构设计 .- 30 -3.3.2 主轴支承结构 .- 31 -3.3.3 主轴结构 .- 31 -3.3.4 键的设计 .- 31 -3.4 齿轮块设计 .- 32 -3.4.1 齿轮精度等级的选择 .- 32 -3.4.2 齿轮的结构 .- 32 -3.5 主轴零件工作图 .- 32 -3.6 展开图尺寸和配合等标注 .- 32 -3.7 螺钉联接的设计 .- 33 -3.7.1 设计要求 .- 33 -3.7.2 根据设计要求计算： .- 34 -3.7.3 螺钉的强度计算与校核 .- 34 -3.8 密封件设计 .- 34 -3.8.1 密封件的作用及其意义 .- 34 -3.8.2 密封的分类及密封件的材料要求 .- 34 -3.8.3 防尘圈设计要求 .- 35 -致谢 .- 36 -参考文献： .- 37 -沈阳工程学院毕业设计- 1 -绪论机床是装备工业的基本生产手段，机床工业是关系国计民生、国防建设的基础工业和战略性产业，在世界范围内备受各方密切关注。我国机床工业在国家正确方针政策指引下，经历经济恢复时期及“十五”计划阶段，特别是改革开放20年来的艰巨努力，建立起较大的规模、较完整的体系，奠定了有利的技术基础，具备相当的竞争实力。整体上说，我国机床工业已跨入世界行列的第一方阵。现就总量供给能力、产品品种阵营及性能水平、研发实力及技术开拓、企业管理中信息技术应用状况等主要方面，试作某些分析。 近年来，随着我国国民经济迅速发展和国防建设的必要强化，国家装备制造业对机床这种基础性、战略性生产制造手段，提出了大量急迫的需求。就在2002年，我国机床市场消费金额已经上升到59亿美元，跃居世界第一位，一定程度上体现出我国机床工业在总量供给方面的能力不凡。 回顾我国机械制造业的基础装备供应的历史情况，根据全国工业普查资料,50年来经过更新后的机床拥有量约378万台，其中金切机床294万台，锻压机床84万台，拥有量中我国自供装备占绝大部分；包括重型超重型金属切削机床与锻压设备、高精度精密机床与数控机床、上千条自动半自动生产线。以装备重大工程项目为例，当年在遭受禁运与封锁的环境下，为了装备一个年产10万辆载重汽车（包括军用）的工程项目，机床工业全力以赴,提供了按台数计占96（按投资金额计占80）的各种装备：包括专机及30条自动生产线共7664台（套、线），受到小平同志的赞许，称为“聚宝盆”。 对于我们这样一个泱泱大国，必须从各个方面确保国家的独立自主地位，机床工业作为基础工业过去已为之努力，今后更应继续做出贡献。随着科学技术发展及人民生活水平提高，制造业面对的是制造对象更新频率加快，加工对象个性化突出，因而对提供加工制造装备的机床工业，同样是要求产品品种多样化，这也成为衡量一个国家（地区）机床工业综合实力的重要标志。近年来，我国机床工业受市场需求的驱动，全行业千方百计研究开发新产品，近年，年开发自主版权新品达四百余种左右，截至2002年底，全国更新后的机床品种，累计可供近3500种（特别是数控及其他高新技术产品达1500种），这在世界范围也是位居前列的。我国锻压设备、电加工等特别加工设备、齿轮加工设备可以说品种齐全、性能优越、颇具特色。 锻压机械方面的代表性产品有：济南第二机床厂一直处于国际先进行列的成系列机械压力机，压力吨位已经由20000kN扩展到63000kN，属于国际前沿，先后为美国通用汽车公司提供的7条冲压自动线在美国市场上引起强烈反响；上海锻压机床厂为一汽研制的自重860t、压制12m汽车大梁、压力吨位达50000kN 的液压机，在国外企业中具有同一水平的只有德。日三家；天水锻压机床厂为西气东送开发的大口径钢管生产线和电力西电东输提供的30000kN14m数控液压折弯机和20000 kN 液压制管机，在国际上也是屈指可数的。 普通卧式升降台铣床主轴变速箱设计- 2 -第一章 运动设计1.1 传动方案设计（选择集中传动方案）集中传动适用于中，大型机床，其优点是结构紧凑，便于集中操作，箱体数目少，利于降低制造成本；缺点是变速箱内传动件运转所产生的震动和热量会直接传给主轴，影响机床的加工精度。扩大变速范围常有增加传动组数（一般不采用） ，采用背轮机构及分支传动形式。采用背轮机构，高速时直接传动主轴，效率高；低速时经背轮机构减速后传动主轴，能满足降速的要求。设计时应注意高速时要确保背轮的两对齿轮都脱开，以防止背轮告诉空转。1.2 根据给定参数计算转速调速范围，转速调速范围 =1800/40=45nr1.3 主轴转速数列公比 1.41.4 确定结构网和结构式通常各变速组传动副遵循“前多后少”的原则，最后变速组传动副数宜为 2，各变速组的级比指数按“前小后大”原则，特殊情况：如 1 轴上设换向摩擦了和器时，为减小轴向尺寸，第一变速组传动副数常取 2；若选双速电动机，电变速组相当于机械变速组 2对传动副，其扩大顺序与传动顺序不一致。所以确定结构网和结构式： 103。沈阳工程学院毕业设计- 3 -1.5 绘制转速图 1.5.1 分配总降速传动比 该机床主传动系统的总降速比 取变速组最小降速比为 ，则 3min45180u总 电 41个变速组可达到 ，满足要求。6411.5.2 绘制转速图 根据拟定转速图的原则，取 ，转速图绘制如下:2361普通卧式升降台铣床主轴变速箱设计- 4 -1.6 确定变速组齿轮齿数1.6.1 确定齿轮齿数时应注意以下几点： 齿数和 的极限值。当 40 时，应满足齿轮齿数 18 20，并保证传动ZSZSminz:平稳；当 （100 120）时，中型机床主轴传动齿轮齿数和宜取 70 100，使两轴间有Z:适宜的中心局，便于选轴承和分配齿轮齿数，防止发生干涉（轴承之间或齿轮和其他零件之间） 。 保证强度和防止热处理变形过大各传动轴上最小齿轮的齿根圆到键槽顶部的壁厚2 m，式中，m 为齿轮的模数，单位为 mm。 防止各种碰撞和干涉。为保证三联齿轮在轴上顺利的滑移，相邻两个齿轮齿数差应大于 4；若齿轮数差小于 4 时，齿轮 左移时将与齿轮 的齿顶相碰而难以变速，21z 1z2z此时可以将轴向尺寸从 7b 增大到 9b 来解决。超差时应根据误差的正负及英气误差的主要环节，重新调整齿数，符合转速数列要求。沈阳工程学院毕业设计- 5 -1.6.2 齿轮的轴向布置 在确定各变速组的齿轮在轴上的排列方式及其结构形式时，应考虑变速箱的结构尺寸（轴向和径向） ，齿轮结构及其变速操纵的方便性等。当主轴变速箱内的轴向尺寸较小时，变速组内齿轮可采用窄式排列方案，两个相邻变速组内的齿轮可采用交错排列，单公用或双用齿轮或采用双速电动机。通常变速组中的滑移齿轮安排在转速的轴向排列上，可以使滑移齿轮尺寸小，重量轻，操纵省力等。注意：在变速齿轮的轴向排列时，必须满足一对齿轮完全脱开啮合之后，另一对齿轮才能进入啮合；当轴向尺寸较大时也可以采用宽式排列或者平行顺序排列的方式。1.6.3 绘制传动系统图 根据机械制图 机构运动简图符号绘制，按传动顺序画出电动机经各传动轴至主轴的传动系统。传动轴上齿轮的轴向位置与展开图相对应（并应符合齿轮变速滑移条件）画出轴承符号，标注轴号，齿轮的齿数及模数，带轮直径，电动机型号，功率和转速。先计算第一扩大组的齿轮的齿数第一扩大组的降速比分别为： ， 1.4u21故齿数最小的齿轮在降速比为 之中，查表取 ， ，则 ，1min9z46zs138z则 ，281zuzs2基本组的降速比分别是： 1.u， 21故齿数最小的齿轮在降速比为