主轴箱设计课程设计【公比1.41，电机功率4KW，最低转速56，Z=12】（全套含CAD图纸）

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 1 宁学 课程设计 (论文 ) 主轴箱设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 2 摘 要 本说明书着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系 统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。 关键词 分级变速；传动系统设计 ,传动副，结构网，结构式，齿轮模数，传动比 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 4 目 录 摘 要 . 2 目 录 . 4 第 1 章 绪论 . 6 程设计的目的 . 6 程设计的内容 . 6 论分析 与设计计算 . 6 样技术设计 . 6 制技术文件 . 6 程设计题目、主要技术参数和技术要求 . 6 程设计题目和主要技术参数 . 6 术要求 . 7 第 2 章 运动设计 . 8 动参数及转速图的确定 . 8 速范围 . 8 速数列 . 8 定结构式 . 8 定结构网 . 8 制转速图和传动系统图 . 9 定各变速组此论传动副齿数 . 10 算主轴转速误差 . 11 第 3 章 动力计算 . 13 传动设计 . 错误 !未定义书签。 算转速的计算 . 13 轮模数计算及验算 . 19 动轴最小轴径的初定 . 错误 !未定义书签。 轴合理跨距的计算 . 23 第 4 章 主要零部件的选择 . 24 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 5 动机的选择 . 24 承的选择 . 24 的规格 . 错误 !未定义书签。 速操纵机构的选择 . 25 第 5 章 校核 . 25 度校核 . 25 承寿命校核 . 27 第 6 章 结构设计及说明 . 28 构设计的内容、技术要求和方案 . 28 开图及其布置 . 28 结 论 . 29 参考文献 . 30 致 谢 . 31 全套图纸加 Q 401339828买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 6 第 1 章 绪论 程设计的目的 课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型机构，进行选择和改进 ；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。 程设计的内容 课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。 论分析与设计计算 （ 1）机械系统的方案设计。设计方案的分析，最佳功能原理方案的 确定。 （ 2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。 （ 3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。 样技术设计 （ 1）选择系统中的主要机件。 （ 2）工程技术图样的设计与绘制。 制技术文件 （ 1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。 （ 2）编制设计计算说明书。 程设计题目、主要技术参数和技术要求 程设计题目和主要技术参数 公比 机功率 4低转速 56， Z=12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 7 术要求 （ 1）利用电动机完成换向和制动。 （ 2）各 滑移齿轮块采用单独操纵机构。 （ 3）进给传动系统采用单独电动机驱动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 8 第 2 章 运动设计 动参数及转速图的确定 速范围 mi x 据标准数列，选择 2500r/ 转速数列 转速数列。查表 2准数列表，首先找到 56r/后每隔 5 个数取一个值（ 得出主轴的转速数列为 56r/80r/112r/160r/224r/15r/450r/630r/900r/1250r/1800 r/2500r/ 12 级。 定结构式 对于 Z=12 实现 12 级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副组合： 12 3 4 12 4 3 12 3 2 2 12 2 3 2 12 2 2 3 12=2 3 2。 在上列两行方案中，第一行的方案有时可以节省一根传动轴，缺点是有一个传动组内有四个传动副。如用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两 个双联滑移齿轮，操纵机构必须互锁以防止两个双联滑移齿轮同时 啮合，所以少用。 根据传动副数目分配应“前多后少”的原则，方案 12 3 2 2 是可取的。但是，由于主轴换向采用双向离合器结构，致使 轴尺寸加大，此方案也不宜采用，而应选用方案 12 2 3 2。 定结构网 12=2 3 2 的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有以下 6 种形式： A、 12=21 32 26 B、 12=21 34 22 C、 12 =23 31 26 D、 12=26 31 23 E、 12=22 34 21 F、 12=26 32 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 9 根据“前多后少”，“先降后升”，前密后疏 ,结构紧凑的原则 , 选取传动方案 Z=12=23 31 26 其结构网如图 2知该题设选用电机为二级调速电机，其分摊了0的 2 个级别的变速。 图 2构网 制转速图和传动系统图 （ 1）选择电动机：采用 （ 2）绘制转速图： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 10 转速图 （ 3）画主传动系统图。根据系统转速图 及已知的技术参数， 画主传动系统图如图 21 (m+D) 轴最小齿数和 :+D/m) 定各变速组此论传动副齿数 (1)100型机床 02)直齿圆柱齿轮 18文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 11 图 2传动系统图 （ 7） 齿轮齿数的确定。 据设计要求 18 20,齿数和 130，由表 据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数，各齿轮齿数如表 2 表 2 齿轮齿数 传动比 基本组 第一扩大组 第 二扩大组 1:2 1 1： 1 1： :1 1： 4 代号 Z1 Z2 Z3 5 7 数 47 34 27 54 41 29 35 35 29 41 87 43 26 104 算主轴转速误差 实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过 10( ,即 n 10( 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 12 对 50r/际转速 44031510048274682=454r/则有 : 450450454 = 同理，因此满足要求。 各级转速误差 转速误差都小于 因此不需要修改齿数。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 13 第 3 章 动力计算 传动设计 输出功率 P=4速 440r/30r/ 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 101016 16101016 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；纺织机械 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 文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 14 根据 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 择带型 普通 械设计 3 11选取。 根据算出的 1440r/查图得： 0 100可知应选取 带。 定带轮的基准直径并验证带速 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 = 2 . 2 8 , = 9 0 2 . 2 8 = 2 0 5 . 2 m 所 以 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 15 由机械设计 3得200 误差验算传动比：21200= 2 . 2 6 7 5(1 ) 9 0 (1 2 % )d 误（ 为弹性滑动率） 误差112 . 2 6 7 5 2 . 2 81 0 0 % 1 0 0 % 0 . 5 5 % 5 %2 . 2 8 误 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， 定带的张紧装置 选用结构简单，调整方便的定期调整中心距的张紧装置。 算压轴力 由机械设计 13 12 查得， A 型带的初拉力 面已得到1a=z=3，则 1a 1 5 3 . 3 62 s i n = 2 3 1 3 0 . 3 1 s i n N = 7 6 0 . 8 3 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，以减买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 17 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 V 带两侧面间的夹角是 40，为了适应 V 带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通 V 带轮槽角 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 V 带轮的轮槽尺寸（摘自 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 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 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 18 V 带轮按腹板（轮辐）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)d 时 )，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） 算转速的计算 （ 1） 由 表 3 56错误 !未找到引用源。 )1312( 错误 !未找到引用源。 结合变速数据 取主轴的计算转速为 2). 传动轴的计算转速 在转速图上，轴 在最低转速 56r/这个转速高于主轴计算转速，在恒功率区间内，因此轴 的最低转速为该轴的计算转速即 nj=630/ 计算转速为 错误 !未找到引用源。 =900 r/ 2）确定各传动轴的计算转速 由机械设计知识可知，一对啮合齿轮只需要校核危险的小齿轮，因此只需求出危险小齿轮的计算转速这转速都在恒功率区间内，即都要求传递最大功率所以齿轮 3转速的最小值即3830/计算转速入表 3 表 3各轴计算转速 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 19 （ 3） 确定齿轮副的计算转速。齿轮 装在主轴 其中只有 160r/递全功率，故Z4 j=160r/次可以得出其余齿轮的计算转速，如表 3 表 3齿轮副计 算转速 序号 00 630 160 轮模数计算及验算 模数计算， 一般同一变速组内的齿轮取同一模数，选取负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算，即 63383 221 )1( 可得各组的模数，如表 3示。 45号钢整体淬火， 1 1 0 0j 按接触疲劳计算齿轮模数 m 1轴由公式 63383 221 )1( 可得 m=3轴由公式 63383 221 )1( 可得 m=3轴由公式 63383 221 )1( 可得 m=于一般同一变速组内的齿轮尽量取同一模数，所以为了统一和方便如 下取： 表 3模数 轴 号 轴 轴 轴 计算转速 r/ 900 630 160 组号 基本组 第一扩大组 第二扩大组 模数 3 3 文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 20 （ 2） 基本组齿轮计算 。 基本组齿轮几何尺寸见下表 齿轮 1 2 齿数 47 34 27 54 分度圆直径 141 102 81 162 齿顶圆直径 147 108 87 168 齿根圆直径 宽 24 24 24 24 按基本组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40调质处理，硬度 241286均取260齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229286均取 240算如下： 齿面接触疲劳强度计算： 接触应力验算公式为 P n )()1(102088 3218弯曲应力验算公式为： P )(101 9 12 3215 式中 这里取 N=4r/. 60（ r/; , m=3（ ; ;B=24（ ; z=27; u= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 21 K 里取 T=15000h.; 1n r/, 1n =500（ r/ 0触载荷取0C= 710 ，弯曲载荷取0C= 6102 触载荷取 m=3；弯曲载荷取 m=6; 【 5】 2 上，取 【 5】 2 上，取 【 5】 2 上， 3K=K 【 5】 2 上，取 2K =1 1K 【 5】 2 上， 1K =1 【 5】 2 上， Y= j ,查 【 4】，表 4 j =650 w 查 【 4】，表 4 w =275 根据上述公式，可求得及查取值可求得： j=635 jw=78 w（ 3）第一 扩大组齿轮计算 。 第一 扩大组齿轮几何尺寸见下表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 22 齿轮 3 4 5 齿数 41 29 35 35 29 41 分度圆直径 123 87 105 105 87 123 齿顶圆直径 129 93 111 111 93 129 齿根圆直径 115 15 齿宽 24 24 24 24 24 24 按扩大组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40质处理，硬度 241286均取 260齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229286均取 240 同理根据基本组的计算， 查文献 【 6】， 可得 K= 2K =1， 1K =1， m=3， 355； 可求得： j=619 jw=135 w（ 3）第二 扩大组齿轮计算 。 第二 扩大组齿轮几何尺寸见下表 齿轮 6 7 齿数 87 43 26 104 分度圆直径 1 364 齿顶圆直径 8 371 齿根圆直径 宽 28 28 28 28 按扩大组最小齿轮计算 。 小齿轮用 40质处理，硬度 241286均买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 23 取 260齿轮用 45 钢，调质处理，硬度 229286均取 240 同理根据基本组的计算， 查文献 【 6】， 可得 K= 2K =1， 1K =1， m=3， 355； 可求得： j=619 jw=135 w轴合理跨距的计算 主轴：选择主轴前端直径1 90D 后端直径210 . 7 5 0 . 8 5 ）对于普通车床，主轴内孔直径 ( 0 0 ,故本例之中，主轴内孔直径取为45d 支承形式选择两支撑，初取悬伸量 90a ，支撑跨距 520L 。 选择 平键连接， 2 2 1 4 , 1 0 0b h l m m 由于电动机功率 P=4据【 1】表 轴径应为 6090步选取0轴径的 0据设计方案，前轴承为 轴承为圆锥滚子轴承。定悬伸量 a=120轴孔径为 30 轴承刚度，主轴最大输出转矩 T=95509550804=设该机床为车床的最大加 工直径为 300床身上最常用的最大加工直径，即经济加工直径约为最大回转直径的 50%，这里取 60%，即 180半径为 切削力（沿 y 轴） 4716N 背向力（沿 x 轴） c=2358N 总作用力 F= 22F =力作用于工件上，主轴端受力为 F= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 24 先假设 l/a=2， l=3a=240后支承反力 B 分别为 40240120 =B=F40120=据 文献 【 1】式 得： iz 前 支承的刚度： ； N/ m ；轴的当量外径 80+60)/2=70惯性矩为 I=64 )4 =10 =38 9 = 【 1】图 3 原假设接近，所以最佳跨距0l=120 40理跨距为（ l，取合理跨距 l=360 根据结构的需要，主轴的实际跨距大于合理跨距，因此需要采取措施 增加主轴的刚度，增大轴径：前轴径 D=100轴径 d=80轴承 采用双列圆柱滚子轴承，后支承采用背对背安装的 角接触球轴承。 第 4 章 主要零部件的选择 动机的选择 转速 n 1430r/率 P 3用 承的选择 带轮靠近段安装双列角接触球轴承代号 7007C 另一安装 深沟 球轴承 6012 称布置 深沟 球轴承 6009 端安装双列角接触球轴承代号 7015C 另一安装端角接触球轴承代号 7010C 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 25 中间布置角接触球轴承代号 7012C 速操纵机构的选择 选用左右摆动的操纵杆使其通过杆的推力来控制 第 5 章 校核 的校核 （ a） 主轴的前端部挠度 0 . 0 0 0 2 5 2 5 0 . 1 0 5 （ b） 主轴在前轴承处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 轴 承 （ c） 在安装齿轮处的倾角 0 . 0 0 1 r a d容 许 值 齿 6 5 1 6 7 0 7 8 7 5 5 0 8 0 2 3 6 8 5 1 6 0 9 0 1 5 0D 1 . 0 7 8 7690D i l 平 均总2 0E M P a ， 44 40 8 7 4 5( 1 ) ( 1 ) 1 3 5 6 9 0 4 ( )6 4 6 4 8 7m 43 432 9 5 5 1 0 0 . 9 9 5 2 9 5 5 1 0 3 . 3 7 0 . 9 9 5 12684 0 0 1 2 5 主 计件 （ ）0 . 4 5 0 7 ( ) N， 0 . 2 5 2 1 7 ( ) N 由于小齿轮的传动力大，这里以小齿轮来进行计算 4 42 9 5 5 1 0 2 9 5 5 1 0 3 . 3 7 8 5 8 2 )3 2 0 1 2 5z n 主计主 主 （将其分解为垂直分力和水平分力 由公式,t a n t a nQ y Q y n Q Q z Q y F F F 可得 2 1 0 5 ( ) , 6 4 7 7 ( )Q z Q F N22 1 2 6 8 1 6 0 1 3 5 2 5 3 ( )33 l N m m 件22 5 0 7 1 6 0 5 4 0 8 0 ( )33 l N m m 件买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 26 11 3 1 7 1 3 0 2 0 6 0 5 ( )22 d N m m 件主轴载 荷图如下所示： 由上图可知如下数据： a=364mm,b=161mm,l=525mm,c=87算（在垂直平面） 1()6a b c l l , 22 ()3 l l,3 ( 2 3 )6 l 1 2 3 0 . 0 0 1 7 3y y y ()3a b l 齿 1 ， ( 2 3 )6 ZF 齿 2 ， ( 3 )3 ZM 齿 3 56 . 9 1 0 齿 Z 齿 1 齿 2 齿 3 ()6a b l l轴 承 1，3 zF 轴 承 2，3 轴 承 352 . 9 1 0 轴 承 Z 轴 承 1 轴 承 2 轴 承 3 计算（在水平面） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 27 1()6a b c l l , 22 ()3 l l,3() ( 2 3 )6 cy l 1 2 3 0 . 0 1 7y y y ()3a b l 齿 1 ， ( 2 3 )6 yF 齿 2 ， ()( 3 )3齿 3 51 3 . 8 6 1 0 齿 y 齿 1 齿 2 齿 3 ()6a b l l轴 承 1，3 yF 轴 承 2， ()3 轴 承 353 2 . 8 1 0 轴 承 y 轴 承 1 轴 承 2 轴 承 3 合成： 22 0 . 0 1 8 0 . 1 0 5s s z s yy y y 22 0 . 0 0 0 1 5 0 . 0 0 1 齿 齿 y 齿 y 22 0 . 0 0 0 3 3 0 . 0 0 1 轴 承 轴 承 Z 轴 承 Y 承寿命校核 由 轴 最小轴径可取轴承为 7008C 角接触球轴承 ,=3； P=， Y=0。 对轴受力分析 得：前支承的径向力 由轴承寿命的计算公式：预期的使用寿命 15000h )18016670 3)= 31 6 6 7 0 3 6 . 3 1 0 0 0( ) 2 8 8 1 4 2 . 9 41 5 0 2 6 4 2 . 3 2h 15000h 轴承寿命满足要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 28 第 6 章 结构设计及说明 构设计的内容、技术要求和方案 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结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。课程设计由于时间的限制 ，一 0般只画展开图。 主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题。 精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。 主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。目的是： 1 布置传动件及选择结构方案。 2 检验传动