机床主轴箱毕业设计

毕业设计（论文）封面太原科技大学毕 业 设 计（论 文）设计(论文)题目：卧式车床主轴箱设计姓 名 ： 学院（系）： 专 业 ： 机电一体化年 级 ： 指导教师 ： 2015 年 6 月 20 日第 2 页 共 61 页卧 式 车 床 主 轴 箱 设 计摘 要金属切削机床又称为“工作母机”或“工具机” ，习惯上称为机床。机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。机 床 技 术 水 平 的 高 低 已 成 为 衡 量 一 个 国家 工 业 现 代 化 水 平 的 重 要 标 志 之 一 。 机 床 工 业 是 机 械 制 造 业 的 “装 备 部 ”、 “总工 艺 部 ”， 对 国 民 经 济 的 发 展 起 着 重 大 作 用 。车 床 借 助 于 转 动 的 工 件 对 着 刀 具 来 切 去 金 属 材 料 。 车 床 主 要 用 于 加 工 各 种回 转 体 表 面 ， 如 外 圆 柱 面 、 内 圆 柱 面 、 锥 形 表 面 、 端 面 、 切 槽 、 切 断 、 车 螺 纹 、钻 孔 、 铰 孔 等 ； 在 车 床 上 采 用 特 殊 的 装 置 ， 还 可 以 进 行 镗 削 、 磨 削 、 研 磨 、 抛光 等 。 在 一 般 机 械 制 造 企 业 中 ， 车 床 占 机 床 总 数 的 20% 35%。本 论 文 主 要 设 计 卧 式 车 床 的 主 轴 箱 。 设计摘要如下：确 定 主 传 动 的 运 动 设计 ， 论 证 并 确 定 合 理 的 结 构 网 和 转 速 图 ， 拟 订 传 动 系 统 图 ； 根 据 已 知 条 件 对 传动 件 进 行 设 计 和 计 算 ， 对 主 要 传 动 进 行 验 算 ； 确 定 传 动 轴 的 空 间 位 置 及 各 个 零件 的 装 配 关 系 。关键词：机 床 ， 车 床 ， 主 轴 箱 ， 转 速 图第 3 页 共 61 页HORIZONTAL LATHE HEADSTOCKS DESIGNABSTRACTThe metal-cutting machine tool is called “the machine tool” or “the machine”, in custom is called engine bed. The engine bed is playing the significant role in the national economy modernization. The engine bed technical levels height have become weighs one of national industry modernization level important symbols. The machine tool industry is the machine-building industry “the logistics department”, “the total craft department”, to national economy development important functionThe lathe with the aid of treats the cutting tool in the rotation work piece to slice the metallic material. The lathe mainly uses in processing each kind of solid of revolution surface, like the outer annulus cylinder, the internal bore cylinder, the cone-shape surface, the end surface, the grooving, the cut-off, the cutting thread, the drill hole, ream and so on; Uses the special installment in the lathe, but may also carry on, the grinding, the attrition, polishing boring and so on. In the common machine manufacture enterprise, the lathe accounts for the engine bed total 20%35%.Present paper main design horizontal lathes headstock. The design abstract is as follows: The definite master drives movement design, proves and determined that the reasonable structure network and the speed change diagram, draft the kinematic scheme; To passes on the moving parts according to the datum to carry on the design and the computation, carries on the checking calculation to the main transmission; Definite drive shafts space position and each components assembly relations.KEY WORDS: Engine bed, Lathe, Headstock, Speed change diagram第 4 页 共 61 页目 录前 言 .1第 1 章 运 动 设 计 .51.1 主 轴 变 速 范 围 的 确 定 .51.2 公 比 的 确 定 .51.3 主 轴 转 速 级 数 的 确 定 .51.4 结 构 式 、 结 构 网 的 确 定 .61.4.1 确定结构式 .61.4.2 确定结构网 .71.5 绘 制 转 速 图 .81.5.1 选定电动机 .81.5.2 变速组分析 .81.5.3 确定轴数，绘制转速图 .81.6 各 变 速 组 齿 轮 传 动 副 齿 数 的 确 定 .101.6.1 轴 轴变速组齿轮 .101.6.2 轴 轴变速组齿轮 .111.6.3 轴 轴变速组齿轮 .111.6.4 轴 轴变速组齿轮 .111.6.5 高速分支轴 轴变速组齿轮 .121.6.6 低速分支轴 轴变速组齿轮 .121.7 核 算 转 速 误 差 .131.8 绘 制 传 动 系 统 图 .14第 2 章 传 动 零 件 的 初 步 计 算 .162.1 带 传 动 计 算 .162.2 各 轴 传 递 功 率 的 计 算 .202.3 各轴计算转速的确定 .212.4 传动轴直径的估算 .232.5 齿轮模数的初步计算 .272.6 主轴尺寸参数的确定 .30第 5 页 共 61 页第 3 章 零 件 的 验 算 .343.1 对 轴 轴 小 齿 轮 的 验 算 .343.1.1 接触疲劳强度的验算 .343.1.2 弯曲疲劳强度的验算 .363.2 主 轴 刚 度 的 验 算 .373.2.1 刚度标准 .373.2.2 主轴上的载荷 .373.2.3 主轴前端挠度的验算 .393.2.4 主轴前轴承倾角的验算 .463.3 主 轴 前 轴 承 疲 劳 强 度 的 验 算 .48第 4 章 离 合 器 的 计 算 .50结 论 .53谢 辞 .54参考文献 .55第 6 页 共 61 页前 言1.金属切削机床及其在国民经济中的地位金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为“工作母机”或“工具机” ，习惯上简称为机床。现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量的产品，日益广泛地使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、切削加工和各种特种加工设备等。由于切削加工是将金属毛坯加工成具有一定形状、尺寸和表面质量的零件的主要加工方法，在加工精密零件时，目前主要是依靠切削加工来达到所需的加工精度和表面质量。机床是现代化机械制造业中最重要的加工设备。所以，金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的 40%60%。机床的技术性能直接影响机械产品的质量、劳动生产率及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平 。1机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床工业则是机械制造工业的基础。一个国家机床工业的技术水平在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。机 床 技 术 水 平 的 高 低 已 成 为 衡 量 一 个 国 家 工 业 现 代 化 水 平 的 重 要 标志 之 一 。一 个 国 家 要 繁 荣 富 强 ， 必 须 实 现 工 业 、 农 业 、 国 防 和 科 学 技 术 的 现 代 化 ，这 就 需 要 一 个 强 大 的 机 械 制 造 工 业 为 各 部 门 提 供 现 代 化 的 先 进 技 术 设 备 与 武 备 ，即 各 种 机 器 、 仪 器 和 工 具 等 。 然 而 ， 一 个 现 代 化 的 机 械 制 造 业 必 须 要 由 一 个 现代 化 的 机 床 制 造 业 作 后 盾 。 机 床 工 业 是 机 械 制 造 业 的 “装 备 部 ”、 “总 工 艺 部 ”，对 国 民 经 济 的 发 展 起 着 重 大 作 用 。 因 此 ， 许 多 国 家 都 十 分 重 视 本 国 机 床 工 业 的发 展 和 机 床 技 术 水 平 的 提 高 ， 使 本 国 国 民 经 济 的 发 展 建 立 在 坚 实 可 靠 的 基 础 上 。2.机床的工艺范围机 床 可 实 现 三 个 主 要 功 能 ： 1.牢 固 地 支 持 工 件 或 者 刀 架 和 刀 具 ； 2.提 供 工件 和 刀 具 之 间 的 相 对 运 动 ； 3.提 供 一 定 范 围 的 走 刀 和 切 削 速 度 。第 7 页 共 61 页机 床 的 工 艺 范 围 是 指 适 应 不 同 生 产 要 求 的 能 力 。 它 大 致 包 含 这 些 内 容 ： 机床 可 以 完 成 的 工 序 种 类 ； 所 加 工 零 件 的 类 型 、 材 料 和 尺 寸 范 围 ； 机 床 的 生 产 率和 加 工 零 件 的 单 件 成 本 ； 毛 坯 种 类 ； 适 用 的 规 模 ； 加 工 精 度 和 表 面 粗 糙 度 。3.车床简介（ 1） .车 床 的 用 途车 床 借 助 于 转 动 的 工 件 对 着 刀 具 来 切 去 金 属 材 料 。 车 床 主 要 用 于 加 工 各 种回 转 体 表 面 ， 如 外 圆 柱 面 、 内 圆 柱 面 、 锥 形 表 面 、 端 面 、 切 槽 、 切 断 、 车 螺 纹 、钻 孔 、 铰 孔 等 ； 在 车 床 上 采 用 特 殊 的 装 置 ， 还 可 以 进 行 镗 削 、 磨 削 、 研 磨 、 抛光 等 。 在 一 般 机 械 制 造 企 业 中 ， 车 床 占 机 床 总 数 的 20% 35%。 在 车 削 过 程 中 ，工 件 随 机 床 主 轴 一 起 旋 转 ， 刀 具 与 工 件 始 终 接 触 ， 基 本 上 无 冲 击 现 象 ， 可 以 采用 很 高 的 切 削 速 度 ， 切 削 过 程 连 续 、 平 稳 ， 生 产 效 率 高 。 根 据 零 件 的 使 用 要 求 ，车 削 加 工 等 级 可 达 到 IT11 IT6， 表 面 粗 糙 度 Ra 值 为 12.5 0.8 m 。2（ 2） .卧 式 车 床 的 工 艺 范 围卧 式 车 床 的 工 艺 范 围 很 广 ， 它 能 完 成 多 种 多 样 的 加 工 工 序 ： 加 工 各 种 轴 类 、套 同 类 和 盘 类 零 件 上 的 回 转 表 面 ， 如 车 削 内 外 圆 柱 面 、 圆 锥 面 、 环 槽 及 成 型 回转 面 ； 车 削 端 面 及 各 种 常 用 螺 纹 ； 还 可 以 进 行 钻 孔 、 扩 孔 、 铰 孔 和 滚 花 等 工 作 。卧 式 车 床 的 万 能 性 较 大 ， 但 结 构 较 复 杂 而 且 自 动 化 程 度 低 ， 在 加 工 形 状 比较 复 杂 的 工 件 时 ， 换 刀 较 麻 烦 ， 加 工 过 程 中 的 辅 助 时 间 较 多 ， 所 以 适 用 于 单 件 、小 批 量 生 产 及 修 理 车 间 等 。（ 3） .车 床 主 轴 箱 的 简 介主 轴 箱 内 部 装 有 主 轴 和 变 速 、 传 动 机 构 。 主 轴 箱 的 功 能 是 支 承 主 轴 ， 将 动力 经 变 速 、 传 动 机 构 传 给 主 轴 ， 使 主 轴 按 规 定 的 转 速 带 动 工 件 转 动 。 主 轴 右 端安 装 用 来 装 夹 工 件 的 顶 尖 或 卡 盘 等 。 主 轴 径 向 及 轴 向 跳 动 会 影 响 工 件 的 旋 转 平稳 性 ， 是 衡 量 车 床 精 度 的 主 要 指 标 。4.本设计的目的和要求（ 1） .本 设 计 的 目 的本 设 计 是 在 学 完 大 学 的 基 础 技 术 课 和 专 业 课 之 后 进 行 的 一 个 实 践 性 教 学 环节 。 本 设 计 主 要 设 计 普 通 车 床 的 主 轴 箱 。 其 目 的 ：1 .培 养 综 合 运 用 和 巩 固 扩 大 已 学 过 的 知 识 ， 以 提 高 理 论 联 系 实 践 的 综 合第 8 页 共 61 页分 析 、 设 计 和 计 算 能 力 。2 .培 养 收 集 、 阅 读 、 分 析 和 运 用 资 料 的 能 力 ， 以 提 高 独 立 工 作 的 能 力 。3 .使 自 己 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 。4 .树 立 正 确 的 设 计 思 想 ， 掌 握 基 本 的 设 计 方 法 ， 并 培 养 学 生 具 有 初 步 的结 构 分 析 、 结 构 设 计 和 计 算 能 力 。5 .使 自 己 掌 握 机 床 设 计 的 方 法 和 步 骤 ， 以 提 高 结 构 设 计 与 编 制 技 术 文 件的 能 力 。（ 2） .本 设 计 的 要 求有 关 设 计 图 纸 和 设 计 计 算 说 明 书 的 具 体 技 术 要 求 如 下 ：1 . 部 件 装 配 图部 件 装 配 图 ， 用 以 表 明 该 部 件 的 全 部 机 构 、 机 构 工 作 原 理 、 每 个 零 件 的功 用 、 形 状 、 尺 寸 、 位 置 、 相 互 联 接 的 方 法 、 配 合 性 质 及 运 动 关 系 。 零 件 要 标注 零 件 号 、 参 数 和 数 量 。 并 用 罗 马 字 标 注 各 轴 轴 号 。主 轴 箱 展 开 图 ， 是 将 传 动 关 系 ， 通 过 各 轴 线 转 折 的 纵 向 展 开 而 成 的 轴 系装 配 图 。 展 开 图 上 要 标 注 配 合 件 的 配 合 尺 寸 和 配 合 性 质 、 影 响 轴 向 转 配 尺 寸的 轴 向 尺 寸 。 主 轴 箱 展 开 图 用 一 张 A0 号 图 纸 绘 制 。横 向 剖 面 （ 或 剖 视 ） 图 是 确 定 各 轴 的 空 间 位 置 并 表 明 操 纵 机 构 、 制 动 及润 滑 装 置 等 的 布 置 与 结 构 的 装 配 图 。 允 许 作 阶 梯 剖 视 或 局 部 剖 面 ， 以 尽 可 能地 表 示 出 操 纵 机 构 。 在 横 向 剖 面 图 上 还 要 标 注 啮 合 齿 轮 的 中 心 距 ， 主 轴 轴 线至 基 面 的 距 离 ， 箱 体 剖 面 轮 廓 尺 寸 等 。 横 向 剖 面 图 有 A-A 剖 面 图 和 B-B 剖 面图 ， 用 A0 号 图 纸 绘 制 。主 轴 部 件 图 主 要 确 定 主 轴 上 安 装 零 件 形 状 、 大 小 ， 及 各 部 件 间 的 安 装 尺寸 ， 公 差 等 。 主 轴 部 件 图 用 A1 号 图 纸 绘 制 。2 . 零 件 工 作 图任 何 机 器 都 是 由 零 件 组 成 的 ， 机 器 零 件 又 是 按 着 它 的 设 计 图 纸 进 行 制 造 和检 验 的 ， 所 以 零 件 工 作 图 是 机 器 制 造 的 基 本 依 据 。 它 应 正 确 简 明 地 表 示 出 零 件的 形 状 、 大 小 、 构 造 、 精 度 、 表 面 粗 糙 度 、 形 位 公 差 和 技 术 条 件 等 。 在 设 计 中绘 制 了 两 张 零 件 图 ， 拨 叉 零 件 图 和 齿 轮 零 件 图 ， 二 者 均 用 A3 号 图 纸 绘 制 。第 9 页 共 61 页3 . 设 计 说 明 书设 计 说 明 书 用 以 论 证 设 计 方 案 的 正 确 性 ， 是 整 个 设 计 的 依 据 。5.本设计的内容本 设 计 的 内 容 包 括 ：1 .运 动 设 计根 据 给 定 的 机 床 用 途 、 规 格 、 极 限 转 速 ， 确 定 公 比 、 求 出 主 轴 转 速 级 数 、确 定 结 构 式 和 结 构 网 、 绘 制 转 速 图 、 确 定 传 动 副 的 传 动 比 及 齿 轮 的 齿 数 、 计 算主 轴 实 际 转 速 与 标 准 转 速 的 相 对 误 差 并 核 算 主 轴 实 际 转 速 与 标 准 转 速 的 相 对 误差 是 否 在 合 理 范 围 内 、 绘 制 传 动 系 统 图 。2 .动 力 设 计根 据 给 定 的 电 动 机 功 率 ， 进 行 带 传 动 的 计 算 ， 确 定 皮 带 型 号 及 根 数 、 计 算各 轴 传 递 的 功 率 、 计 算 出 传 动 件 的 计 算 转 速 、 估 算 传 动 轴 的 直 径 、