最大加工直径为400mm的普通车床的主轴箱部件设计[4kw，1400，45，公比1.41]【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 机械制造装备设计课程设计 院 系： 专 业：机械设计制造及其自动化专业 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 日 期： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目录 目录 . 2 前言 . 4 一设计目的 . 4 二普通车床主动传动系统参数的拟定 . 4 知条件 . 4 床参数和电动机的选择 . 5 定转速级数 . 5 床的规格 . 5 三运动设计 . 6 定传动方案 . 6 定结构式 . 6 计结构网 . 7 定各轴转速 . 8 定转速图 . 9 定各变速组传动副齿轮齿数 . 10 制传动系统图 . 13 四动力设计 . 14 传动设计 . 14 算 设计功率 . 14 择带型 . 15 定带轮的基准直径并验证带速 . 16 定中心距离、带的基准长度 并验算小轮包角 . 16 定带的根数 z . 18 定带轮的结构和尺寸 . 18 定带的张紧装置 . 18 算压轴力 . 18 轮传动设计 . 20 的设计与校核 . 24 动轴的直径估算 . 26 轴的结构设计及校核计算 . 28 轴设计计算及校核 . 32 式摩擦离合器的选择和计算 . 35 承的选用及校核 . 37 的选用及校核 . 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 承端盖设计 . 41 体的结构设计 . 41 滑与密封 . 43 总 结 . 45 参考文献 . 46 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 前言 该设计是机床设计中非常重要的组成部分，本次设计主要从机床的级数入手，与结构式，结构网拟定，再到齿轮和轴的设计，再选择主传动配合件对轴和齿轮及配合件进行校核，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，完成设计任务。 本次突出了机构设计的要求，在保证机床的基本要求下，根据机床设计的原则拟定结构式和结构网，对机床的机构进行精简，力求降低生产成本；主轴和齿轮设计在满足强度要求的同时材料的选择也应采用折中的原则，不选择过高强度的材料从而造成浪费。 一设计目的 通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，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，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构 分析、结构设计和计算能力。 二普通车床主动传动系统参数的拟定 知条件 最大加工直径为 D= 400 主轴最高转速 1400r/ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 最低转速 45r/ 电动机的功率为 4床参数和电动机的选择 此经济型数控车床根据任务书上提供的条件，电 动机的功率为 4择电动机的型号为 动机具体数据如下表所示： 电动机参数表 电动机信号 额定功率 满载转速 级数 同步转速 440r/级 1500r/定转速级数 根据任务书提供的条件，可知传动公比 = 根据机械制造装备设计由公式： 1 则有： Z= 转速范围 由上述综合可得 lg l g 3 1 . 1 11 1 1 1l g l g 1 . 4 1 由此可知机床主轴共有 11级。 因为 =根据机械制造装备设计查表标准数列。首先找到最小极限转速 45，再每跳过 5个数（ 取一个转速，即可得到公比为 45、 63、 90、 125、 180、 250、 355、 500、 710、 1000、 1400 r/ 床的规格 根据以上的计算和设计任务书可得到本次设计车床的基本参数： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数表 最大加工直径最高转速( 最低转速 ( 电 机功率P （ 公比 转速级数Z 400 1400 45 4 1 三运动设计 定传动方案 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型式、变速类型。传动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。 定结构式 对于 Z=11可以按照 由 Z=12然后有一个级别是重复的。可得： 322122321222312 主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动转速较高， 传动的转矩较小，尺寸小一些，反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就较大。因此在拟定主变速传动系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小一些，以节省变速箱的造价，减小变速箱的外形尺寸；也就是满足传动副前多后少的原则，因此确定传 动方案为： 12=3 2 2； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 由 12=3 2 2传动式可得 6种结构式和对应的结构网。分别为： 361631 22312 22312 124214 22312 22312 612162 22312 22312 依据传动顺序与扩大顺序相一致的原则选择方案为 ：631 22312 ； 计结构网 传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围：在降速传动时，为防止被动齿轮的直径过大而使进径向尺寸过大，常限制最小传动比， 1/4，升速传动时，为防止产生过大的振动和噪音，常限制最大传动比 2i ，斜齿轮比较平稳，i ，故变速组的最大变速范围为 8 10。检查变速组的变速范围是否超过极限值时，只需检查最后一个扩大组。因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小，只要最后扩大组的变速范围不超过极限值，其他变速组就不会超过极限值。 依据中间轴变速范围小的原则设计设计结构网如下所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 系统结构网图 检查传动组的变速范围时，只检查最后一个扩大组： 82 / 0 . 2 5/m i a a 1012(6)1(2 22 其中 ，62 X ， 22 P ； 最后一个扩大组转速符合要求，则其他变速组的变速范围肯定也符合要求。 定各轴转速 1由电动机转速 440 不符合转速数列标准，因而增加一定比变速副。 2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 变速轴轴数 = 变速组数 + 定比变速副数 + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。 3在五根轴中，除去电动机轴，其余四轴按变速顺序依次设为、（主轴）。与、与、与轴之间的变速组分别设为 a、 b、 c。现由（主轴）开始，确定、轴的转速。 已知各级转速如下： 1400、 1000、 710、 500、 355、 250、 180、 125、 90、 63、 45、 先来确定轴的转速 变速组 c 的变速范围为 10,8841.1 m a R ，故两个传动副的传动比必然是两个极限值： 41141、 11222 合结构式，轴的转速只有一种可能： 125、 180、 250、 355、 500、 710。 确定轴的转速 变速组 ，希望中间轴转速较小，因而为了避免升速，又不致变速比太小， 转速确定为： 355、 500、 710。 定轴的转速 对于轴，其级比指数为 1,可取： 121=2121=11确定轴转速为 710； 电动机与轴的定变传动比 440 i ； 定转速图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 定各变速组传动副齿轮齿数 确定齿轮齿数的原则和要求： 齿轮的齿数和 应过大；齿轮的齿数和 大会加 大两轴之间的中心距，使机床结构庞大，一般推荐 100 200. 最小齿轮的齿数要尽可能少；但同时要考虑： 最小齿轮不产生根切，机床变速箱中标准直圆柱齿轮，一般最小齿数 18； 受结构限制的最小齿轮最小齿数应大于 18 20； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 齿轮齿数应符合转速图上传动比的要求：实际传动比（齿数之比）与理论传动比（转速图上要求的传动比）之间又误差，但不能 过大，确定齿轮数所造成的转速误差，一般不应超过 10%（ %， 即： ）（理实理 110 n % 理n 实 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机械制造装备设计表 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。 根据表 3机械制造装备设计主编赵雪松、任小中、于华）查得 传动组 a: 由 2/1/1 21 1/13 ： 57、 60、 63、 66、 69、 72、 75、 78 ： 63、 65、 67、 68、 70、 72、 73、 77 1/13 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 58、 60、 62、 64、 66、 68、 70、 72、 74、 76 可取 2,于是可得轴齿轮齿数分别为： 24、 30、 36。 于是 48/241 42/302 36/363 齿轮 12324 30 36 72 轴齿数 48 42 36 传动组 b： 由 1/12 ： 69、 72、 73、 76、 77、 80、 81、 84、 87 1/12 ： 70、 72、 74、 76、 78、 80、 82、 84、 86 可取 4，于是可得轴上双联齿轮的齿数分别为： 22、 42。 于是 62/221 42/422 轴上两齿轮的齿数分别为： 62、 42。 齿轮 12轴齿数 22 42 84 轴齿数 62 42 传动组 c: 查表 84/11 4/11 ： 84、 85、 89、 90、 94、 95 2 02时： 72、 75、 78、 81、 84、 87、 89、 90 取 0. 4/11 轴齿轮齿数为 18；2 为升速传动，取买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 轴齿轮齿数为 30。于是得 72/181 53 / 37；齿轮数据如下表所示： 齿轮 12轴齿数 18 53 90 轴齿数 72 37 制传动系统图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 四动力设计 传动设计 输出功率 P=4速 440r/000r/计算设计功率 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（ ）；离心式压缩机；轻型运输机 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；文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 纺织机械 载荷 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 4 4 . 4 k e P k W 普通 机械设计 11 选取。 根据算出的 小带轮转速 1440r/查图得： 0 100可知应选取 带。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 由机械设计 3 7查得，小带轮基准直径为 80 100取 0075 295表 13 表 3 Y Z A B C D E 0 75 125 200 355 500 21211440 = 1 . 4 4 , = 1 0 0 1 . 4 4 = 1 4 4 m 由机械设计 3“ 得240 误差验算传动比：21140= 1 . 4 2( 1 ) 1 0 0 ( 1 2 % )d （ 为弹性滑动率） 误差111 . 4 4 1 . 4 21 0 0 % 1 0 0 % 2 . 0 4 % 5 %1 . 4 4i 符合要求 带速 1 1 0 0 1 4 4 0v = 7 . 4 3 /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 带轮的材料：选用灰铸铁， 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。 由机械设计 13 12 查得， A 型带的初拉力 面已得到 1a =z=4，则 1a 1 7 2 . 6 32 s i n = 2 4 1 1 7 . 8 3 s i n N = 9 4 0 . 7 2 z F 对带轮的主要要求是质量小且分布均匀、工艺性好、与带接触的工作表面加工精度要高，以减少带的磨损。转速高时要进行动平衡，对于铸造和焊接带轮的内应力要小 , 带买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 轮由轮缘、腹板（轮辐）和轮毂三部分组成。带轮的外圈环形部分称为轮缘，轮缘是带轮的工作部分，用以安装传动带，制有梯形轮槽。由于普通 ，为了适应 规定普通 为 32 、 34 、 36 、 38 （按带的型号及带轮直径确定），轮槽尺寸见表 7在轴上的筒形部分称为轮毂，是带轮与轴的联接部分 。中间部分称为轮幅（腹板），用来联接轮缘与轮毂成一整体。 表 普通 自 项目 符号 槽型 Y Z A B C D E 基准宽度 b p 基准线上槽深 h 基准线下槽深 h 槽间距 e 8 12 15 19 37 第一槽对称面至端面的距离 f 6 7 9 16 23 28 最小轮缘厚 5 6 10 12 15 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 带轮宽 B B =( z e + 2 f z 轮槽数 外径 d a 轮 槽 角 32 对应的基准直径 d d 60 - - - - - - 34 - 80 118 190 315 - - 36 60 - - - - 475 600 38 - 80 118 190 315 475 600 极限偏差 1 辐）结构的不同分为以下几种型式： （ 1） 实心带轮：用于尺寸较小的带轮 (3)，如图 7 （ 2） 腹板带轮：用于中小尺寸的带轮 ( 300 )，如图 7 （ 3） 孔板带轮：用于尺寸较大的带轮 (d) 100 )，如图 7 （ 4） 椭圆轮辐带轮：用于尺寸大的带轮 ( 500 )，如图 7 （ a） （ b） （ c） （ d） 图 7轮结构类型 根据设计结果，可以得出结论：小带轮选择实心带轮，如图（ a） ,大带轮选择腹板带轮如图（ b） 轮传动设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 （ 1） -轴： 按齿轮弯曲疲劳计算： 332jw 其中：轮的计算转速； 由以上计算可知： ； 332jw = 按齿面点蚀计算： 3 取 A=82； 由中心距 22221 m j 圆整为 3 模数 m 取第一变数组齿轮模数因取 m=3； (2) -轴： 按齿轮弯曲疲劳计算： 332jw 其中： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 332jw = 按齿面点蚀计算： 3 ；取 A=114； 由中心距 m j 圆整为 0.3 模数 m 取第一变数组齿轮模数因取 m= (3) -轴： 按齿轮弯曲疲劳计算： 332jw 其中： 由以上计算可知： ； 332jw = 按齿面点蚀计算： 490 03 7 0 33 ；取 A=125； 由中心距 m j 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 模数 m 取齿轮模数因取 m=4； 变速组 -轴 -轴 -轴 模数 m 3 3 4 由公式 )( 为模数；mm 得： 第一套啮合齿轮 53105 ）（53105 ）（ m 04105 ）（了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的载荷，设计上，应使小齿轮齿宽比相齿合的另一齿轮宽一些。 标准齿轮参数： *2 0 h 1 c 0 . 2 5 度 ， ，从机械原理表 5齿顶圆直径 2+(= *1； 齿根圆直径 22( 1 ； 分度圆直径 ； 齿顶高 =； 齿根高 +(= *； 齿轮的具体值见下表： 模数 齿数 齿宽 分度圆直径 齿顶圆直径纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 3 36 24 108 114 6 24 108 114 4 24 72 78 8 24 144 150 0 24 90 96 2 24 126 132 22 24 66 72 2 24 126 132 2 24 186 192 2 24 126 132 18 24 72 80 62 4 5 53 24 212 220 202 72 24 288 296 278 37 24 148 156 138 )(10 82 )( 21 ； )(126 ； )(1802 28872 ； 的设计与校核 （ 1）确定主 轴的计算转速： 由转速图可知：主轴的计算转速是低速第一个三分之一变速范围的最高以转速，即 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 1 2 . 5 r / m i n 取值 2 5 r / m i n 同理可得各传动轴的计算转速： 轴 计算转速 r/000 500 180 125 （ 2）确定各齿轮的计算转速： 传动组 18/72只需计算 z = 18 的齿轮，计算转速为 180r/53/37只需计算 z = 37的齿轮，计算转速为 180r/ 传动组 z = 22 的齿轮，计算 转速为 355r/ 传动组 z = 24的齿轮，计算转速为 710r/ （ 3）核算主轴转速误差： 1 4 4 0 1 2 6 / 2 5 6 4 2 / 4 2 4 2 / 4 2 5 7 / 3 7 1 4 1 7 . 5 / m i 实400 标%5%001 4 0 0 )1 4 0 1 7(%100)( 标标实即主轴转速合适。 （ 4）各轴的功率： 取各传动件效率如下： 带传动效率： 轴承传动效率： 齿轮传动效率： 则有各传动轴传递功率计算如下： d 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 26 d 321 2 d 3231 32 d 4341 32 （ 5）计算各轴的输入转矩： 由机械原理可知转矩计算公式为： 9550)( 4 049 5 5 09 5 5 0 12 4 0 . 9 6 0 . 9 99 5 5 0 9 5 5 0 5 1 . 1 3 ( )1000 22 213 4 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 79 5 5 0 9 5 5 0 9 8 . 2 1 ( )500 2332 321 4 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 79 5 5 0 9 5 5 0 2 6 7 . 8 4 ( )180 2343 431 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 79 5 5 0 9 5 5 0 3 5 7 . 2 3 ( )125 以上计算数据总结如下： 传动轴 电机轴 传动功率 递转矩 动轴的直径估算 当轴上有键槽时， d 值应相应增大 4 5%;当轴为花键轴时，可将估算的 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 27 7%为花键轴的小径 ;空心轴时， b， 械设计手册表 7 轴有键槽， 轴和 轴因为要安装滑移齿轮所以都采用花键轴 ,有键槽并且轴为空心轴 a.轴的设计计算 : （ 1）选择轴的材料 由文献 1中的表 1115号钢，调质处理，硬度 2 1 7 2 2 5 ，M P a ， M P ， M P 。 （ 2）按扭矩初算轴径 根据文献 1中式（ 11并查表 11 C=115，则 3 2 0 . 1 2 m 考虑有键槽和轴承，轴加大 5%： 51( 所以取 d=22mm b. 轴的设计计算 : （ 1）选择轴的材料 由文献 1中的表 1115号钢，调质处理，硬度 2 1 7 2 2 5 ，M P a ， M P ， M P 。 （ 2）按扭矩初算轴径 根据文献 1中式（ 11并查表 11 C=115，则 3 25 m 考虑有键槽，轴加大 5%： 51( 所以取最小 d=30文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 28 c. 轴的设计计算 : （ 1）选择轴的材料 由文献 1中 的表 1115号钢，调质处理，硬度 2 1 7 2 2 5 ，M P a ， M P ， M P 。 (2）按扭矩初算轴径 根据文献 1中式（ 11并查表 11 C=115，则 33 3 . 5 11 1 5 3 4 . 9 5125 m 有键槽和轴承，轴加大 5%： 51( ； 取 d=38根据以上计算各轴的直径取值如下表示： 轴 轴 轴 轴 最小轴径值 22 30 38 轴的结构设计及校核计算 （ 1）确定轴各段直径和长度： 1L 段：安装圆锥滚子轴承， ； 130 11 2L 段：安装两个个双联齿轮块，同时利 用轴肩定位轴承，由轴肩计算公式)(3 1 )( 0 . 0 7d)0 . 1( 0 . 0 7h 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 29 所以取 ；有结构确定 6036 22 ； 3装圆锥滚子轴承， ； 13033 （ 2）轴的强度校核： 轴的校核主要校核危险截面已知轴齿轮 6、齿轮 8数据如下： ；右左 求圆周力：；径向力 ta F ； ；a a a a 轴承支反力： ； 右左齿轮 6对轴的支反力： ；齿轮 8对轴的支反力： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 30 ；垂直面的弯矩： ；：齿轮；： 由以上计算可知危险截面在轴的右端齿轮 6处，跨距 282径为 48 轴承的支反力： ；水平面弯矩： ；左 3 9 61 0 5 合成弯矩： ；3 7 22221 已知转矩为： ； 转矩产生的剪力按脉动循环变化，取 ； 截面 ;( 22c c 校核危险截面 ；M P 136c 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 31 则有该轴强度满足要求。 同理可知，按照此方法校核其他传动轴，经检验，传动轴设计均符合要求。 转矩图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 32 轴设计计算及校核 主 轴上的结构尺寸虽然很多，但起决定作用的尺寸是：外径 D、孔径 d、悬伸量 。 主轴的外径尺寸，关键是主轴前轴颈直径 1D 。一般按照机床类型、主轴传递的功率或最大加工直径，参考表 3D 。最大回转直径 400P=4械制造装备设计表 3轴颈应105701 D ,初