普通床主轴变速箱设计【三维+仿真】（全套含CAD图纸）

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 编 号： 审定成绩： 重庆邮电大学 毕业设计（论文） 设计（论文）题目： 普通床主轴变速箱设计 学 院 名 称 ： 自动化 学 生 姓 名 ： 专 业 ： 班 级 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 答辩组 负责人 ： 填表时间： 年 月 重庆邮电大学教务处制买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 0 摘 要 车床设计以及制造的发展速度是非常快的。从开始的只为了满足加工成形而要求刀具与工件之间的一些相对运动关系以及零件要达到一定的强度和刚度，发展到现在的高科技成果综合应用的现代车床设计，还包含计算机辅助设计（ 应用。但目前车床主轴变速箱的设计仍然是以类比或者经验为基础的传统设计方法。因此，探索科学理论的应用，科学地分析处理经验、数据和资料，既能提高车床设计和制造水平，还可以使得设计方法更加现代化。 车床主轴变速箱设计是在学完基础课、技术基础 课及相关专业课的基础上，结合车床传动部件设计所进行的综合训练。在本设计中要完成 拟定参数，运动设计，动力计算，设计结构草图，轴和轴承的验算，主轴变速箱装配设计，编写设计计算说明书等内容。 车床主轴变速箱的结构设计包括传动件（轴承，传动轴，带轮，离合器及制动器等），操纵机构，主轴部件，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截面图来表示。 【 关键词 】 车床 主轴 变速箱 全套图纸加 Q 401339828 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 1 of of is in to of to a of to of of of as as is on or of of to of of is on of To in so of of a a of to 【 文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 2 目 录 1 绪 论 . 4 . 4 . 4 . 4 . 5 . 5 . 5 . 5 . 5 . 6 . 6 . 6 . 6 定动力参数 主电机功率 . 7 . 8 轴最低和最高转速的确定 . 8 轴转速数列的确定 . 8 3 传动系统设计 . 10 定主传动方案 . 10 定传动结构拟定式 . 10 定传动组和各传动组中传动副的数目 . 10 配总降速比 . 11 定皮带轮直径和齿轮齿数并拟定转速图 . 12 . 12 . 13 定齿轮齿数 . 13 轴转速系列的验算 . 14 动系统图的拟定 . 16 定各传动轴和齿轮的计算转速 . 16 . 16 . 16 . 17 4 估算和验算传动件 . 17 . 17 算各传动轴功率 . 17 . 18 算各轴之间的中心距 . 19 算三角带传动 . 19 . 20 . 20 0及内周长 . 20 (4)确定实际中心距 A . 20 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 3 (5)验算小带轮包角 1 . 20 (6)确定三角带根数 Z . 21 算传动轴和计算齿轮尺寸 . 21 各轴的直径 . 21 算各齿轮的尺寸 . 22 5 主轴部件的验算 . 25 . 25 . 25 . 25 . 26 的大小 . 26 . 27 算前轴承的转角及寿命 . 27 算前轴承处的转角 . 27 算前支承寿命 . 28 6设计主传动系统的结构 . 29 计皮带轮及齿轮块 . 29 承的选择 . 29 . 29 计主轴 . 30 . 30 . 30 . 30 总 结 . 32 致 谢 . 33 参考文献 . 34 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 4 1 绪 论 题研究背景以及选题的意义 题研究背景 车 床 是机床的一种，使用车床的工人称为 “ 车工 ” ，在机械加工行业中车床被认为是所有设备的工作 “ 母机 ” 。车床主要用于加工 轴 、 盘 、 套 和其他具有回转表面的工件，以 圆柱体 为主 ,是 机械 制造和修配工厂中使用最广的一类 机床 。 机床变速箱是机床中重 要的传动装置，机床运行性能的好坏很大程度上决定于机床变速箱的传动性能。其主要作用是改变主轴转速，从而实现加工要求的目的。但是，其作用不仅仅是改变转速这么简单，这主要是由电机的物理性质决定的。换挡变速箱是目前在机床上应用最广泛的一种。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。这种变速箱主要由传动轴、滑移齿轮、离合器、变速机构以及其它传动件组成。换挡变速箱是通过滑移齿轮、交换齿轮、离合器等变速传动副使执行件实现速度的改变。其通过传动齿轮实现定比传动，因此其传动比变换是跳跃式的，存在速度损失，但是其转动扭矩大，效率高 且制造成本低，所以换挡变速箱广泛应用于传统加工机床中。 车 床变速箱是用来改变 车 床主运动速度（如主轴转速、工作台每分钟往复行程数等）的机构。它可以单独地装在一个箱体内构成机床的一个部件，也可以与其他机构共同装在一个箱体内，例如与主轴部件装在一起时就称为主轴变速箱。 目前车床主轴变速箱的设计还是以类比或者经验为基础的经验（传统）设计方法。因此，探索科学理论的应用，科学地分析处理经验，数据和资料，既能提高车床设计制造水平，还可以使设计方法更加现代化。 题的意义 随着社会生产的进步和科学技术的不断发展 ，机电产品的质量和生产率的要求越来越高。研究本课题对提高机电产品生产率，保证产品质量，改善劳动强度买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 5 和降低生产成本等都非常重要。 车床产业发展到现在，技术已相经当成熟。高效率、高精度、多样化、自动化已成为当今社会车床发展的特征。机床的特点就是多样化发展，技术的飞速发展和产品的更新使车床必须多样化，目前车床主要是多品种小批生产，因此现代机床不但要保障加工精度和高度自动化，而且必须有一定的钢度和柔性，这样才能更加适应加工。 题的目的 机床主轴变速箱设计是在学完基础课、技术基础课及有关专业课的基础上进行 的综合训练。通过这次毕业设计，我可以掌握机床主轴变速箱设计过程和方法，包括参数拟定、传动设计、零件计算、结构设计等，锻炼了结构分析和设计能力；综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析能力；训练和提高设计的基本技能，如计算、制图、应用设计资料、标准和规范、编写技术文件等。 究的主要内容 车床主轴变速箱设计是在学完基础课，技术基础课及相关专业课的基础上进行的综合训练。主要内容如下： 定主运动参数 根 据车床的类型、规格等特点，查知典型工艺的切削用量，结合实际条件及情况，并与同类型车床 比较分析后确定：极限转速 公比 （或级数 Z ），和主传动电机功率 N。 动设计 根据拟定的参数，完成结构网和转速图并对其分析，确定传动结构方案和传动系统图，计算各传动副的传动比和齿轮的齿数，并验算主轴的转速误差。 力计算和结构草图设计 估算轴径 m，选择和计算反向离合器，制动器。 将各传动件和其它零件在展开图和剖面图上做简单的安排， 布置和设计 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 6 动件验算 根据以上结构草图，对一根传动轴的刚度和强度，以及该轴系的轴承的寿命进行验算。 配设计 车床主轴变速箱的装配图是以结构草图为“底稿”，进行设计和绘制的。设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、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果设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。图上各零部件要表达清楚，并标注尺寸和配合。 写设计说明书 应包括车床的用途、特点及主要技术参数，同类型车床的方案及结构的 分析对比，参数拟定，运动设计，动力计算和结构草图设计，传动件验算，装配图设计等，此外，还应对重要结构的选择和分析做必要的说明。 参数拟定是车床主轴变速箱设计中的重要环节 ,他们是传动设计和结构设计的依据，而且关乎产品能否满足所需功能要求。因此 ,在车床设计的开始，首先需要确定有关参数。 车床参数有主参数和基本参数。 主参数是车床参数中最主要的，它直接体现了车床的加工能力和特性，并决定和影响其它基本参数的值，如车床的最大加工直径 。 基本参数是一些与加工工件尺寸、车 床结构、运动和动力特性有关的参数，可以归纳为：尺寸参数、运动参数和动力参数。 专用车床的加工对象一般比较具体，工艺要求较明确，所以设计专用车床的时候一般只要针对加工对象的具体工艺要求，再结合相关资料和分析计算就能拟出参数。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 7 但是通用车床加工对象复杂多样，形状、尺寸和材料都不一样，工艺范围非常宽：有粗加工，还有精加工；有硬质合金刀，还有高速钢刀等。因此，必须对所设计的车床的工艺范围及使用情况作出全面的调研和统计，再根据某些典型工艺、加工对象并适当兼顾其它的工艺加工的要求，拟定车床参数。在拟定参数时，还要考虑车 床的发展趋势，国内外同类型车床的比较等。这样才能使拟定的参数在能满足车床经济合理的原则下，最大限度地适应各种不同的工艺要求。 定动力参数 主电机功率 正确合理地选择确定电机功率 N，既可以使车床充分发挥其使用性能，还能满足生产需要，而且又不致使电机经常轻载而降低功率因素。 目前，确定车床电机功率的方法一般有： 1）类比法：对相同类型的车床实际使用时的功率情况进行调查，进行分析和比较。 2）估算法：按照车床典型加工条件（加工材料、工艺种类、刀具、切削用量）进行估算。 3）试验测定法：根据典型的、起决 定作用的加工条件，才同类型车床上实施切削试验，直接测定出电机功率。 功率估算和实验中的决定性加工条件分析，即重切削的典型工艺条件分析以及用量值的确定，内容非常繁复，所以本次设计采用推荐的数据以估算法来确定主电机功率 N。 刀具材料： 工件材料： 45 号钢 切削方式：车削外 切削深度 进给量 f： r 切削速度 v： 90m/ 1） 主切削力 （ 2 =1900 2） 切削功率 （ 2 = 61200 3） 估算主电机功率 N= 总 切 （ 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 8 = （ 2中： N 值为 我国生产的电机在 Y 系列的额定功率选取，计有： 3、 4、 10（ 11） 选取 额定功率为： 步转速为： 1500r/载转速为： 1440r/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时的加工直径，按经验分别取（ D。在 最大加工直径应该根据实际加工情况选择 0右。在最后确定时，还应与同类型车床对比。 则主轴极限转速为： )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=4018005 （ 2 考虑到所设计的结构要求复杂程度适中，所以采用常规的扩大传动，并选级数 Z=12。 ,今以 = 得的 =与 45更接近，所以取 =为适合。标准数列表给出了以 = 10000的数 值 ， 因 = 从 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 197216396 或 11970985 9 标准数列表 0 4 15 16 17 18 19 20 5 8 30 0 5 0 53 56 60 63 67 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 190 200 212 224 236 250 265 280 300 315 335 355 375 400 425 450 475 500 530 560 600 630 670 710 750 800 850 900 950 1000 1060 1120 1180 1250 1320 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2120 2240 2360 2500 2650 2800 3000 3150 3350 3550 3750 4000 4250 4500 4750 5000 5300 5600 6000 6300 6700 7100 7500 8000 8500 9000 9500 10000 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 10 3 传动系统设计 定主传动方案 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形式，变速类型。 传动方案和型式与结构的复杂程密切相关，而且和工作的性能也相关。因此，确定传动方案和型式，要从工艺、结构、性能以及经济性等多方面来统一考虑。 传动方案有许多种，传动型式更是样式多样，比如：传动型式上包括集中 传动的主轴变速箱，还有分离传动的主轴箱与变速箱；扩大变速范围既能用增加传动组数，也可以用背轮结构，分支传动等型式；变速型式上可以用多速电机，也能用交换齿轮，滑移齿轮，公用齿轮等。 定传动结构拟定式 传动结构式和结构网对于选择和分析比较简单的串联式的传动确实为有用的办法，但是对于复杂的传动并且想要进而导出实际的方案，那么就并不是很有效了。考虑到设计题目的车床级数和变速范围应该不会太大、太多，所以一般用串联式传动就可以得到连续不重复的转速数列。 定传动组和各传动组中传动副的数目 传动副的数目分别为 2、 3、 2 的三个传动组方案， 12 级转速传动系统的传动组可以安排为 2 3 2 或者 3 2 2 或者 2 2 3。从电动机到主轴通常为降速传动，所以转速比较高，转矩较小，尺寸也较小，这样就使小尺寸零件比较多一些，大尺寸零件比较少 一些，节省材料，这就是前多后少的原则。 主轴对表面粗糙度和加工精度的影响最大，因此主轴上的齿轮尽量少一些比较好，最后一个传动组的传动副数目通常为 2。从以上角度考虑，最后选用 3 2 2。 其本组和扩大组的确定。 椐据前松后紧原则，根据以上基础确定结构式。 主轴转速级数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 11 已知： 3 1 Z=2a 3b 式中 a,b 为正数，即 Z 应该可以分解为 2 和 3 的因子，以便于用 2， 3 联滑移齿轮来实现变速。如果用 4或者 5的因子，则需采用 2个相互连锁的滑动齿 轮，以保证只有一对齿轮啮合，这种传动因为结构比较复杂，所以很少采用。普通型和轻型车床系列车床的结构比较简单，所以选取转速级数 Z=8 18 级为优。 因为 和 3的因子积，而 又为标准数列数列，所以当按照串联传动设计时，在 定后， 已定，则应该适当地变动 以符合m a x1 的关系。 这样，就确 定了车床主轴变速箱的运动参数 Z, 。并与同类型车床进行类比分析。 配总降速比 在分配总降速比的时候，值得注意的是传动比的取值范围，齿轮传动的最大传动比 2 过大，就非常容易引起振动以及噪音；最小传动比 1过小，导致主动齿轮与被动齿轮的直径相差太大，将 会使得结构庞大。 1. 确定皮带传动的传动比范围 i =1 i=主电机额定转速 1440r/知第轴的转速 440 10r/为 i 总 = 40 0m n N （ 3 i 总 =i 被 小传动比411 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 12 12=31 23 26 定皮带轮直径和齿轮齿数并拟定转速图 定转速图： 电动机图 3 - 1 转 速 图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 13 定皮带轮直径 (1)选择三角带的型号 工作情况系数 电机额定功率 因为是车床，工作载比较稳定，所以取 表 3型 表 3型号 b bp h 13 17 14 0 (2)确定带轮直径 算小带轮直径 带轮直径 求大于许用值 40， 20算大带轮直径 照要求的传动比 确定 ，当带传动为降速时： 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 三角胶带的滑动率 =2% 定齿轮齿数 确定齿轮齿数的时候要注意下面几个要求： （ 1）齿轮的齿数不能过大，避免加大中心距导致车床结构庞大，通常选择齿轮数和 0 100。 （ 2）小齿轮不产生根切，通常取 8 20。 （ 3）三联滑移齿轮的相邻两个齿轮的齿数差应该大于 4。避 免齿轮左右移动时买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 14 齿轮相碰，使能顺利通过。 由已知的传动比和常用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. 由已知可选用 2，从齿数表中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，从齿数表中查出小齿论的齿数为 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 ，从齿数表中查出小齿轮的齿数 30， 18 ，大齿轮的齿数则为 60，72。 轴转速系列的验算 由确定已知的齿轮齿数所得的实际转速跟传动设计的理论值很难可以完全相符，因此，需要验算主轴各段的转速，所允许的最大误差不得超过 10（ %，即 (3际 =N i 皮 ,)1(10 00 0 01 0 ( 1 )n 理论实际理论买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 15 =10( =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 197216396 或 11970985 16 动系统图的拟定 定各传动轴和齿轮的计算转速 算主轴转速 由 nj=3(3n =112r/ 计算各传动轴转速 轴 n =160r/ 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 197216396 或 11970985 17 轴 n =450r/轴 n =900r/ 计算传动组各轴上最小齿轮 转速 =24时 00r/=22时 00r/=18时 60r/ 估算和验算传动件 定下传动方案后，就要开始进行方案的结构化，计算确定各零件的实际尺寸以及相关布置。因此，通常要对传动件进行估算，比如说传动轴的直径，齿轮模数，离合器，带轮的根数和型号等。在确定了以上尺寸的基础上，才能够画出草图，进而得到初步结构化的有关布置与尺寸。然后根据结构的尺寸完成重要零件的验算，最后才可以画正式的装配图。 通常经验 丰富的设计师会省略画草图这个中间步骤而直接设计结构和验算。但是对于经验贫乏的学生，先绘制草图可以不用进行较大的反复，更加有利于开展设计。 算齿轮模数 算各传动轴功率 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= 轴 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 18 = 心球轴承和向心短圆柱滚子 齿圆柱齿轮 = =N =N = N = =N = 计算齿轮模数 定下结构以后，齿轮的工作条件，空间安排，材料和精度等级等都已经确定，才能够检验齿轮的接触疲劳和弯曲疲劳强度值是否满足要求。 根据接触疲劳计算齿轮模数公式为： 6300 3 2121 3211 Jm （ 4 根据弯曲疲劳计算齿轮模数公式为： 275 3 1 321 （ 4 （ 4（ 4中： N 计算齿轮转动递的额定功率 N=Nd k 计算齿轮（小齿轮）的计算转速 r/m 齿宽系数 , 8m 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 +）用于外啮合，（ -）号用于内啮合； 系数 ; 工作期限系数 基本组的接触疲劳齿轮模数 : 6300 3 2121 3211 Jm 文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 19 弯曲疲劳齿轮模数 : 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 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)= 算三角带传动 三角带传动中，中心距 为是摩擦传递，三角带与轮槽间会有打滑现象，也可因而缓和冲击和隔离震动，使传动平稳。带传动结构比较简单，可是尺寸比较大，车床中一般用于电机输出轴的定比传动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 20 定三角带速度 已知选用三角形 则三角带的速度为 =100060 11 nDm/s=100060 =s （ 4 定中心距 A 带轮的中心距 A，根据车床的总体布局可以初步选定，通常在下述范围内选取 2）（ 2） 果中心距过小，会使三角带的寿命减短；当中心距过大时，则会引起三角带振动。 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 将计算得到的 ，再从表中查出对应的内周长度 过截面中心的计算长度 L=， Y 是修正值），用作订购和标记。 (4)确定实际中心距 A 实际中心距 A= 0LL325)验算小带轮包角 1 买