CW6163车床主轴箱课程设计（全套图纸）.pdf

太 原 科 技 大 学 课 程 设 计 - 1 - 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 专专 业业 班班 级级 学生姓名学生姓名 学学 号号 课课 题题 车床主轴箱设计车床主轴箱设计 指导教师指导教师 设计日期设计日期 2015 年年 3 月月 30 日日 太 原 科 技 大 学 课 程 设 计 - 2 - 机床主轴变速箱设计任务书机床主轴变速箱设计任务书 题目：题目：1、床上最大最大工件回转直径为 630mm. 2、 ；最大转速 800，最下转速 8，变速范围是 100； 3、公比 =1.33 4、转速级数为 17，电动机 10KW，1445r/min, 内容：内容：1、展开图 2、截面图 3、课程设计说明书 班班 级：级： 太 原 科 技 大 学 课 程 设 计 - 3 - 学学 生：生： 学学 号：号： 指导老师：指导老师： 太 原 科 技 大 学 课 程 设 计 - 4 - 目录 1.概述 . - 1 - 1.1 机床主轴箱课程设计的目的 . - 1 - 1.2 设计任务和主要技术要求 . - 1 - 1.3 操作性能要求 . - 1 - 2.参数的拟定 . - 2 - 2.1 确定调速范围 . - 2 - 2.2 主电机选择 . - 2 - 3.传动设计 . - 2 - 3.1 主传动方案拟定 . - 2 - 3.2 传动结构式、结构网的选择 . - 3 - 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目. - 3 - 3.2.2 传动式的拟定. - 3 - 3.2.3 结构式的拟定. - 4 - 3.3 转速图的拟定. - 4 - 4. 传动件的估算 . - 5 - 4.1 三角带传动的计算 . - 5 - (1)选择三角带的型号 . - 5 - (2)确定带轮的计算直径 1 D ， 2 D . - 6 - (3)确定三角带速度 . - 6 - (4)初步初定中心距 . - 6 - (5)三角带的计算基准长度 0 L . - 7 - (6)验算三角带的挠曲次数 . - 7 - 太 原 科 技 大 学 课 程 设 计 - 5 - (7)确定实际中心距A . - 7 - (8)验算小带轮包角 . - 7 - (9)确定三角带根数Z . - 7 - (10)计算预紧力 . - 8 - 4.2 传动轴的估算 . - 8 - 4.2.1 主轴的计算转速 . - 9 - 4.2.2 各传动轴的计算转速 . - 9 - 4.2.3 各轴直径的估算 . - 9 - 4.3 齿轮齿数的确定和模数的计算 . - 10 - 4.3.1 齿轮齿数的确定. - 10 - 4.3.2 齿轮模数的计算. - 11 - 4.3.4 齿宽确定. - 16 - 4.3.5 齿轮结构设计. - 16 - 4.4 带轮结构设计 . - 17 - 4.5 传动轴间的中心 . - 17 - 4.6 片式摩擦离合器的选择和计算 . - 18 - 4.6.1 摩擦片的径向尺寸. - 18 - 4.6.2 按扭矩选择摩擦片结合面的数目. - 18 - 4.6.3 离合器的轴向拉紧力. - 19 - 4.6.4 反转摩擦片数. - 19 - 5. 动力设计 . - 20 - 5.1 传动轴的验算 . - 20 - 5.1.1 轴的强度计算. - 21 - 5.1.2 作用在齿轮上的力的计算. - 21 - 太 原 科 技 大 学 课 程 设 计 - 6 - 5.1.3 主轴抗震性的验算. - 24 - 5.2 齿轮校验 . - 27 - 5.3 轴承的校验 . - 28 - 6.结构设计及说明 . - 29 - 6.1 结构设计的内容、技术要求和方案 . - 29 - 6.2 展开图及其布置 . - 30 - 6.3 I 轴（输入轴）的设计 . - 30 - 6.4 齿轮块设计 . - 31 - 6.4.1 其他问题. - 32 - 6.5 传动轴的设计 . - 32 - 6.6 主轴组件设计 . - 34 - 6.6.1 各部分尺寸的选择. - 34 - 6.6.2 主轴轴承. - 35 - 6.6.3 主轴与齿轮的连接. - 36 - 6.6.4 润滑与密封. - 37 - 6.6.5 其他问题. - 37 - 感言 . - 38 - 参考文献 . - 38 - 太 原 科 技 大 学 课 程 设 计 - 1 - 1.概述概述 1.1 机床主轴箱课程设计的目的机床主轴箱课程设计的目的 机床课程设计，是在学习过课程之后进行的实践性教学环节。其目的在于通 过机床运动机械变速传动系统的结构设计， 使学生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，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。 1.2 设计任务和主要技术要求设计任务和主要技术要求 普通机床的规格和类型有系列型谱作为设计时应该遵照的基础。因此，对这 些基本知识和资料作些简要介绍。本次设计的是普通型车床主轴变速箱。主要用 于加工回转体。 车床的主参数（规格尺寸）和基本参数： 1、床上最大最大工件回转直径为 630mm. 2、 ；最大转速 800，最下转速 8，变速范围是 100； 3、公比 =1.33 4、转速级数为 17，电动机 10KW，1455r/min, 1.3 操作性能要求操作性能要求 1）具有皮带轮卸荷装置 2）手动操纵双向摩擦片离合器实现主轴的正反转及停止运动要求 3）主轴 的变速由变速手柄完成 太 原 科 技 大 学 课 程 设 计 - 2 - 2.参数的拟定参数的拟定 2.1 确定调速范围确定调速范围 n R n n = min max 1 = z n R R= 800/8=100 2.2 主电机选择主电机选择 合理的确定电机功率，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致 使电机经常轻载而降低功率因素。 已知异步电动机的转速有 3000 、1500 、1000 、750 ，已知 是 7.1KW， 根据 车床设计手册 附录表2选Y132M- 4， 额定功率10 ， 满载转速1455r/min ， 。 3.传动设计传动设计 3.1 主传动方案拟定主传动方案拟定 拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、幻想、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、性能及经济等多方面统一考虑。 太 原 科 技 大 学 课 程 设 计 - 3 - 传动方案有多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，分离 传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等型式；变 速箱上既可用多速电机，也可用交换齿轮、滑移齿轮、公用齿轮等。 显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采 用集中传动型式的主轴变速箱。 3.2 传动结构式、结构网的选择传动结构式、结构网的选择 结构式、结构网对于分析和选择简单的串联式的传动不失为有用的方法，但 对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。 3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目确定传动组及各传动组中传动副的数目 级数为 Z 的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有 1 Z 、 2 Z 、个传动副。即 LL 321 ZZZZ = 传动副中由于结构的限制以 2 或 3 为合适，即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因 子： ba Z32= ，可以有多种方案，例： 18=33（1+11） 3.2.2 传动式的拟定传动式的拟定 7 级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑到机床主轴变速箱的 具体结构、装置和性能。 在轴如果安置换向摩擦离合器时，为减少轴向尺寸，第一传动组的传动副数不 能多，以 2 为宜。 主轴对加工精度、表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好。最后一个 太 原 科 技 传动组的传动副常选用 2。 综上所述，传动式为 18=33 3.2.3 结构式的拟定结构式的拟定 由于本次设计的机床 I 轴装有摩擦离合器 离合器的直径。所以选的方案 18=33（1+11） 3.3 转速图的拟定转速图的拟定 正转转速图： 主传动系图为： 技 大 学 课 程 设 计 - 4 - 3（1+11） ，其中有两个重合，所以为 17 轴装有摩擦离合器， 在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于 所以选的方案。 17 级 在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于 太 原 科 技 4. 4.1 三角带传动的计算三角带传动的计算 三角带传动中，轴间距 A 可以加大 宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳 作电机输出轴的定比传动。 (1)选择三角带的型号选择三角带的型号 根据公式 Pc=KA P=1.110=11kw 式中 P- - - 电动机额定功率， K 技 大 学 课 程 设 计 - 5 - 4. 传动件的估算传动件的估算 三角带传动的计算三角带传动的计算 可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑 使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用 a K - - 工作情况系数 带与轮槽间会有打滑， 机床中常用 太 原 科 技 大 学 课 程 设 计 - 6 - 查机械设计图 8- 8 因此选择 B 型带。 (2)确定带轮的计算直径确定带轮的计算直径 1 D ， 2 D 带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径 1 D 不宜 过小，即 min DD 1 。查机械设计表 8- 3， 查课本表 6- 3，小带轮最小基准直径 dmdmin1 =130mm ，再参考课本图 6- 10，取小 带轮基准直径 dmd1 =140，则大带轮的基准直径为 dmd2=idmd1 =1.67 140=233.8mm，根据表 6- 3 中基准直径系列，取标准值 dmd2=230mm 。 (3)确定三角带速度确定三角带速度 按公式 smsmsm nd v d /3025/74. 6/ 100060 1445140 100060 11 = = = 带速合适。 其中， dmd1- - - 小带轮直径，mm；n1- - - -小带轮转速，r/min。 另外， smsmv/25, 5/74. 6= ，也符合要求。 (4)初初步步初定中初定中心距心距 带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据经验公式 ()() 12012 0.72DDADDmm+ 即：259mm + = 所以主轴抗振性满足要求。 太 原 科 技 大 学 课 程 设 计 - 27 - 5.2 齿轮校验齿轮校验 在验算算速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿 轮进接触应力和弯曲应力的验算。这里要验算的是齿轮 2，齿轮 7，齿轮 12 这三 个齿轮。 （1）接触应力公式： () 4 1 2088 10 vas f j uk k k k N Q zmuBn + = u- - - - 大齿轮齿数与小齿轮齿数之比； k- - - 齿向载荷分布系数； v k - - - - 动载荷系数； A k - - - - 工况系数； s k - - - - 寿命系 数 查机械零件设计表及图得 1.15,1.20;1.05,1.25 HBF