车床主轴箱设计参考.doc

摘要摘要 普通中型车床主轴箱设计普通中型车床主轴箱设计 普通中型车床主轴箱设计 主要包括三方面的设 计 即 根据设计题目所给定的机床用途 规格 主 轴极限转速 转速数列公比或级数 确定其他有关运 动参数 选定主轴各级转速值 通过分析比较 选择 传动方案 拟定结构式或结构网 拟定转速图 确定 齿轮齿数及带轮直径 绘制传动系统图 其次 根据 机床类型和电动机功率 确定主轴及各传动件的计算 转速 初定传动轴直径 齿轮模数 确定传动带型号 及根数 摩擦片尺寸及数目 装配草图完成后要验算 传动件 传动轴 主轴 齿轮 滚动轴承 的刚度 强度或寿命 最后 完成运动设计和动力设计后 要 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 关键词 车床 主轴箱 变速系统 主轴组件 目录目录 目录目录 4 1 绪论 绪论 10 2 设计计算 设计计算 11 2 1 普通车床的规格 11 2 1 车床的规格系列和用处 11 3 主动参数参数的拟定主动参数参数的拟定 11 3 1 确定传动公比 11 3 2 主电动机的选择 12 4 变速结构的设计变速结构的设计 13 4 1 主变速方案拟定 13 4 2 变速结构式 结构网的选择 13 4 2 1 确定变速组及各变速组中变速副的数目 13 4 2 2 变速式的拟定 14 4 2 3 结构式的拟定 14 4 2 4 结构网的拟定 15 4 2 5 结构式的拟定 15 4 2 6 结构式的拟定 15 4 2 7 确定各变速组变速副齿数 17 4 2 8 绘制变速系统图 18 5 动力动力的设计的设计 25 5 1 确定各轴计算转速 28 5 2 带轮结构设计 28 5 3 传动轴的直径估算 28 5 3 1 确定各轴最小直径 29 5 3 2 传动轴的校核 30 5 4 各变速组齿轮模数的确定和校核 32 5 5 齿轮强度校核 41 5 5 1 校核 a 变速组齿轮 42 5 5 2 校核 b 变速组齿轮 43 5 5 3 校核 c 变速组齿轮 44 6 主轴最佳跨距的确定 44 6 1 选择轴颈直径 轴承型号和最佳跨距 46 6 2 轴承刚度 46 6 3 各传动轴支撑处轴承的选择各传动轴支撑处轴承的选择 47 7 主轴刚度的校核 48 8 总结 58 参考文献 60 致 谢 61 1 绪论 绪论 机床技术参数有主参数和基本参数 他们是运动传动和结构设计的依据 影响到机床是否满足所需 要的基本功能要求 参数拟定就是机床性能设计 主参数是直接反映机床的加工能力 决定和影响其他基 本参数的依据 如车床的最大加工直径 一般在设计题目中给定 基本参数是一些加工件尺寸 机床结构 运动和动力特性有关的参数 可归纳为尺寸参数 运动参数和动力参数 通用车床工艺范围广 所加工的工件形状 尺寸和材料各不相同 有粗加工又有精加工 用硬质合 金刀具又用高速钢刀具 因此 必须对所设计的机床工艺范围和使用情况做全面的调研和统计 依据某些 典型工艺和加工对象 兼顾其他的可能工艺加工的要求 拟定机床技术参数 拟定参数时 要考虑机床发 展趋势和同国内外同类机床的对比 使拟定的参数最大限度地适应各种不同的工艺要求和达到机床加工能 力下经济合理 机床主传动系因机床的类型 性能 规格和尺寸等因素的不同 应满足的要求也不一样 设计机床 主传动系时最基本的原则就是以最经济 合理的方式满足既定的要求 在设计时应结合具体机床进行具体 分析 一般应满足的基本要求有 满足机床使用性能要求 首先应满足机床的运动特性 如机床主轴油足 够的转速范围和转速级数 满足机床传递动力的要求 主电动机和传动机构能提供足够的功率和转矩 具 有较高的传动效率 满足机床工作性能要求 主传动中所有零部件有足够的刚度 精度和抗震性 热变形 特性稳定 满足产品的经济性要求 传动链尽可能简短 零件数目要少 以便节约材料 降低成本 2 运动设计计算 运动设计计算 2 1 普通车床的规格普通车床的规格 普通机床的规格和类型有系列型号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 表 1 1 车床的主参数 规格尺寸 和基本参数表 工件最大回转直径 mm max D 最高转速 max nminr 最低转速 min nminr 电机功率 P kW 公比 转速级数 Z 2001320307 51 4112 3 主动参数参数的拟定主动参数参数的拟定 3 1 确定传动公比确定传动公比 根据 1 公式 3 2 因为已知 78 P 8 44 25 1120 min max n n Rn z n R Z 1 lg lg n R 1 4129 1 Z n R 11 8 44 根据 1 表 3 5 标准公比 这里我们取标准公比系列 1 41 77 P 因为 1 41 1 06 根据 1 表 3 6 标准数列 首先找到最小极限转速 25 再每跳过 5 个数 6 77 P 1 26 1 06 取一个转速 即可得到公比为 1 41 的数列 6 25 35 5 50 71 100 140 200 280 400 560 800 1120 3 2 主电动机的选择主电动机的选择 合理的确定电机功率 P 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 现在以常见的中碳钢为工件材料 取 45 号钢 正火处理 车削外圆 表面粗糙度 3 2mm 采用 a R 车刀具 可转位外圆车刀 刀杆尺寸 16mm25mm 刀具几何参数 15 6 75 15 0 10 b 0 3mm r 1mm 0 o 0 o r o r o o 01 o 1re 现以确定粗车是的切削用量为设计 确定背吃刀量和进给量 f 根据 2 表 8 50 取 4mm f 取 0 6 p a 444 P p armm 确定切削速度 参 2 表 8 57 取 V 1 7 448 P c sm 机床功率的计算 主切削力的计算 根据 2 表 8 59 和表 8 60 主切削力的计算公式及有关参数 449 P 450 P F 9 81 Z Fc n 60 Fc C Fc Z a Fc Z f Fc Z v Fc K 9 8127040 920 95 15 0 60 75 0 6 0 15 0 7 1 3242 N 切削功率的计算 32421 7 5 5 kW c P c F c v 3 10 3 10 依照一般情况 取机床变速效率 0 8 6 86 kW Z P 8 0 5 5 根据 3 表 12 1 Y 系列 IP44 电动机的技术数据 Y 系列 IP44 电动机为一般用途全 167 P 封闭自扇冷式笼型异步电动机 具有防尘埃 铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点 B 级绝缘 工 业环境温度不超过 40 相对湿度不超过 95 海拔高度不超过 1000m 额定电压 380V 频率 50Hz 适用于无特殊要求的机械上 如机床 泵 风机 搅拌机 运输机 农业机械等 根据以上要求 我们选取 Y132M 4 型三相异步电动机 额定功率 7 5kW 满载转速 1440 额定minr 转矩 2 2 质量 81kg 至此 可得到上表 1 1 中的车床参数 4 变速结构的设计变速结构的设计 4 1 主变速方案拟定主变速方案拟定 拟定变速方案 包括变速型式的选择以及开停 换向 制动 操纵等整个变速系统的确定 变速型 式则指变速和变速的元件 机构以及组成 安排不同特点的变速型式 变速类型 变速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 确定变速方案和型式 要从结构 工艺 性能及经济等多方面统一考虑 变速方案有多种 变速型式更是众多 比如 变速型式上有集中变速 分离变速 扩大变速范围可 用增加变速组数 也可采用背轮结构 分支变速等型式 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 我们采用集中变速型式的主轴 变速箱 4 2 变速结构式 结构网的选择变速结构式 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变速不失为有用的方法 但对于分析复杂的变速 并想由此导出实际的方案 就并非十分有效 4 2 1 确定变速组及各变速组中变速副的数目确定变速组及各变速组中变速副的数目 数为 Z 的变速系统由若干个顺序的变速组组成 各变速组分别有 个变速副 即 Z Z 321 ZZZZ 变速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 可 ba Z 以有三种方案 32212 23212 22312 4 2 34 2 3 结构分析式结构分析式 3 22312 32212 23212 从电动机到主轴主要为降速传动 若使传动副较多的传动组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些 大尺寸零件少些 节省材料 也就是满足传动副前多后少的原则 因此取方案 在降速32212 传动中 防止齿轮直径过大而使径向尺寸常限制最小传动比 在升速时为防止产生过大的噪音 4 1 min i 和震动常限制最大转速比 在主传动链任一传动组的最大变速范围2 max i 在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小 10 8 minmaxmax iiR 4 2 4 结构网的拟定结构网的拟定 根据中间变速轴变速范围小的原则选择结构网 从而确定结构网如下 4 2 5 结构式的拟定结构式的拟定 主轴的变速范围应等于住变速传动系中各个变速组变速范围的乘积 即 in RRRRR 210 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 1 222 PXR 其中 41 1 6 2 X2 2 P 符合要求 10 8 46 8 1641 1 2 R 4 2 6 结构式的拟定结构式的拟定 绘制转速图 选择 Y132M 4 型 Y 系列笼式三相异步电动机 分配总降速变速比 总降速变速比 017 0 1440 25 min d nni 又电动机转速不符合转速数列标准 因而增加一定比变速副 min 1440rnd 确定变速轴轴数 变速轴轴数 变速组数 定比变速副数 1 3 1 1 5 确定各级转速 由 z 12 确定各级转速 min 25rnmim 41 1 1120 800 560 400 280 200 140 100 71 50 35 5 25r min 绘制转速图 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 先来确定 轴的转速 变速组 c 的变速范围为 结合结构式 10 8 841 1 max 66 R 轴的转速只有一种可能 100 140 200 280 400 560r min 确定轴 的转速 变速组 b 的级比指数为 2 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 可取 4 1 1 4 1 i b2 141 1 1 2 2 i b11 1 3 i b 轴 的转速确定为 400 560r min 确定轴 的转速 对于轴 其级比指数为 1 可取 2 1 1 2 1 i a41 1 1 1 2 i a 确定轴 转速为 800r min 由此也可确定加在电动机与主轴之间的定变速比 下面画出转速图 电动机8 1800 1440 i 转速与主轴最高转速相近 传动系统的转速图 电动机 4 2 7 确定各变速组变速副齿数确定各变速组变速副齿数 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 每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数可以从 1 表 3 9 中选取 一般在主传动中 最小齿数应大于 z S 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 1 查表 3 9 各种常用变速比的使用齿数 94 P 变速组 a 2 1 1 2 1 i a41 1 1 1 2 i a 时 57 60 63 66 69 72 75 78 2 1 1 2 1 i a z S 时 58 60 63 65 67 68 70 72 73 77 41 1 1 1 2 i a z S 可取84 于是可得轴 齿轮齿数分别为 28 35 z S 于是 56 28 1 a i49 35 2 a i 可得轴 上的三联齿轮齿数分别为 56 49 变速组 b 根据 1 查表 3 9 各种常用变速比的使用齿数 94 P 4 1 1 4 1 i b2 1 2 i b11 1 3 i b 时 87 89 90 91 92 4 1 1 4 1 i b z S 时 87 89 90 91 2 1 2 i b z S 时 86 88 90 91 11 1 2 i b z S 可取 90 于是可得轴 上两联齿轮的齿数分别为 18 30 45 z S 于是 得轴 上两齿轮的齿数分别为 72 60 45 72 18 1 i b60 30 2 i b45 45 2 i b 变速组 c 根据 1 查表 3 9 各种常用变速比的使用齿数 94 P 4 1 1 i c2 2 c i 时 85 89 90 94 95 108 4 1 1 i c z S 时 84 87 89 90 108 2 2 c i z S 可取 108 z S 为降速变速 取轴 齿轮齿数为 22 4 1 1 i c 为升速变速 取轴 齿轮齿数为 36 2 2 i c 于是得 86 22 1 i c36 72 2 i c 得轴 两联动齿轮的齿数分别为 22 72 得轴 两齿轮齿数分别为 86 36 4 2 8 绘制变速系统图绘制变速系统图 根据轴数 齿轮副 电动机等已知条件可有如下系统图 5 动力设计 5 1 确定主轴计算转速 计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速 各传动件的计算转速可以从 j n 转速图上 按主轴的计算转速和相应的传动关系确定 确定主轴计算转速 主轴的计算转速为 min 90r41 131 5nn 1 3 12 1 3 z min IV 各传动轴的计算转速 轴 可从主轴 90r min 按 72 18 的传动副找上去 轴 的计算转速 125r min 轴 的计算转速为 355r min 轴 的计算转速为 710r min 3 各齿轮的计算转速 传动组 c 中 18 72 只需计算 z 18 的齿轮 计算转速为 355r min 60 30 只需计算 z 30 的齿轮 计算转速为 250r min 传动组 b 计算 z 22 的齿轮 计算转速为 355r min 传动组 a 应计算 z 24 的 齿轮 计算转速为 710r min 4 核算主轴转速误差 min 5 141730 6042 4236 36256 1261440rn 实 min 1400rn 标 5 25 1 100 1400 1400 5 1417 100 标 标实 n nn 所以合适 5 2 带轮的设计 电动机转速 n 1440r min 传递功率 P 7 5KW 传动比 i 2 03 确定计算功率 取1 1 则 A K25KW 8 5 71 1PKP Aca 选取 V 带型 根据小带轮的转速和计算功率 选 B 型带 确定带轮直径和验算带速 查表小带轮基准直径 mmd125 1 mmid25403 2 125125 2 验算带速成 100060 11 nd v 其中 小带轮转速 r min 1 n 小带轮直径 mm 1 d 合适 25 5 42 9 100060 144012514 3 smv 4 确定带传动的中心距和带的基准长度 设中心距为 则 0 a 0 55 a2 21 dd 21 dd 于是 208 45a758 初取中心距为400mm 0 a 带长 0 2 12 2100 4 2 2 a dd ddaL mm1405 4004 125254 254125 2 14 3 4002 2 查表取相近的基准长度 d LmmLd1400 带传动实际中心距mm LL aa d 5 397 2 0 0 5 验算小带轮的包角 一般小带轮的包角不应小于 120 合适 120 4 161 3 57180 12 1 a dd 6 确定带的根数 L ca kkpp p Z 00 其中 时传递功率的增量 0 p 1 i 按小轮包角 查得的包角系数 k 长度系数 L k 为避免 V 型带工作时各根带受力严重不均匀 限制根数不大于 10 4 90 0 95 0 46 019 2 25 8 Z 7 计算带的张紧力 0 F 2 0 5 2 500qv k k vZ p F ca 其中 带的传动功率 KW ca p v 带速 m s q 每米带的质量 kg m 取 q 0 17kg m v 1440r min 9 42m s NF 7 19342 9 17 0 95 0 9 05 2 442 9 25 8 500 2 0 8 计算作用在轴上的压轴力 NZFFQ1530 2 4 161 sin 7 19342 2 sin2 1 0 5 3 传动轴的直径估算 传动轴除应满足强度要求外 还应满足刚度的要求 强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不 发生疲劳破坏 机床主传动系统精度要求较高 不允许有较大变形 因此疲劳强度一般不失是主要矛 盾 除了载荷很大的情况外 可以不必验算轴的强度 刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形 因此 必须保证传动轴有足够的刚度 5 3 1 确定各轴最小直径 1 轴的直径 min 710 96 0 11 rn mm n d29 710 96 0 5 7 91 5 7 91 4 4 2 轴的直径 min 355 922 0 99 0 99 0 98 0 212 rn mm n d34 355 922 0 5 7 91 5 7 91 4 4 3 轴的直径 min 125 89 0 99 0 98 0 323 rn mm n d44 125 89 0 5 7 91 5 7 91 4 4 4 主轴的直径 min 5 31 85 0 98 0 98 0 99 0 434 rn mm n d61 5 31 85 0 5 7 91 5 7 91 4 4 各轴间的中心距的确定 168 2 4 5628 2 21 mm mzz d 225 2 5 7218 mmd 082 280 42 15cos2 5 8622 mmd o V 5 3 2 传动轴的校核传动轴的校核 轴的校核 通过受力分析 在一轴的三对啮合齿轮副中 中间的两对齿轮对 轴中点处的挠度影响最 大 所以 选择中间齿轮啮合来进行校核 NdTF mNnPT r 7 1535 10112 862 2 86800 96 0 5 71055 9 1055 9 3 66 最大挠度 mm EI blbF 3 4 3 4 9 4 322 22 max 1068 110 10 64 30 1021048 1042644643426 7 1535 48 43 6 39740 64 3014 3 64 101 2 4 44 9 mm d II MPaEE 轴的 材料弹性模量 式中 查 1 表 3 12 许用挠度 mmy12 0 403 0 所以合格 yYB 轴 轴的校核同上 5 45 4 各变速组齿轮模数的确定和校核各变速组齿轮模数的确定和校核 模数的确定 a 传动组 分别计算各齿轮模数 先计算 24 齿齿轮的模数 3 22 1 1 16338 jm d nz N m 其中 公比 2 电动机功率 7 5KW d N d N 齿宽系数 m 齿轮传动许允应力 计算齿轮计算转速 j n 取 600MPa 安全系数 S 1 S KN lim lim 由应力循环次数选取9 0 N K MPa540 1 6009 0 取 S 1 90 0 N K MPaMPa S K HN 540 1 60090 0 1lim mmm72 3 7105402248 5 7 12 163383 22 1 取 m 4mm 按齿数 30 的计算 可取 m 4mm mmm13 3 2 按齿数 36 的计算 可取 m 4mm mmm39 3 3 于是传动组 a 的齿轮模数取 m 4mm b 32mm 轴 上齿轮的直径 mmdmmdmmd aaa 96244120304144364 321 轴 上三联齿轮的直径分别为 mmdmmdmmd aaa 192484168424144364 3 2 1 b 传动组 确定轴 上另两联齿轮的模数 3 22 1 16338 jm d nz N m 按 22 齿数的齿轮计算 min 3558 2rnj 可得 m 4 8mm 取 m 5mm 按 42 齿数的齿轮计算 可得 m 3 55mm 于是轴 两联齿轮的模数统一取为 m 5mm 于是轴 两联齿轮的直径分别为 mmdmmd bb 210425110225 21 轴 上与轴 两联齿轮啮合的两齿轮直径分别为 mmdmmd bb 210425310625 2 1 c 传动组 取 m 5mm 轴 上两联动齿轮的直径分别为 mmdmmd cc 30060590185 21 轴四上两齿轮的直径分别为 mmdmmd cc 150305360725 2 1 5 55 5 齿轮强度校核 齿轮强度校核 计算公式 bm YYKT SaFa F 1 2 5 5 15 5 1 校核校核 a a 传动组齿轮传动组齿轮 校核齿数为 24 的即可 确定各项参数 P 8 25KW n 710r min mmNnPT 566 101 1710 25 8 1055 9 1055 9 确定动载系数 sm dn v 57 3 100060 71096 100060 齿轮精度为 7 级 由 机械设计 查得使用系数05 1 v K mmmb m 3248 确定齿向载荷分配系数 取齿宽系数1 d 非对称 223 1 120 18 1 0 60 23 10 Hdd Kb 42 1 321023 0 6 01 18 0 12 1 3 查 机械设计 得4 24 32 hb27 1 F K 确定齿间载荷分配系数 N d T Ft2290 96 101 122 5 由 机械设计 查得mN b FK tA 10056 71 32 22900 1 1 2 HF KK 确定动载系数 6 127 1 2 105 1 0 1 HFvA KKKKK 查表 10 5 65 2 Fa Y58 1 Sa F 计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 aFE Mp540 图 10 18 查得 S 1 39 0 N K aF Mp374 3 1 5409 0 3 89 58 1 65 2 374 SaFa F YY 故合适 3 89 6 28 432 22906 1 bm KFt 5 5 25 5 2 校核校核 b b 传动组齿轮传动组齿轮 校核齿数为 22 的即可 确定各项参数 P 8 25KW n 355r min mmNnPT 566 1022 2 355 25 8 1055 9 1055 9 确定动载系数 sm dn v 04 2 100060 355110 100060 齿轮精度为 7 级 由 机械设计 查得使用系数0 1 v K mmmb m 4058 确定齿向载荷分配系数 取齿宽系数1 d 非对称 223 1 120 18 1 0 60 23 10 Hdd Kb 42 1 401023 0 6 01 18 0 12 1 3 查 机械设计 得9 2 8 25 40 hb27 1 F K 确定齿间载荷分配系数 N d T Ft4040 110 1022 222 5 由 机械设计 查得mN b FK tA 100101 40 40400 1 1 1 HF KK 确定动载系数 397 1 27 1 1 10 10 1 HFvA KKKKK 查表 10 5 72 2 Fa Y57 1 Sa F 计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 aFE Mp540 图 10 18 查得 S 1 39 0 N K aF Mp374 3 1 5409 0 5 87 57 1 72 2 374 SaFa F YY 故合适 5 87 2 28 540 4040397 1 bm KFt 5 5 35 5 3 校核校核 c c 传动组齿轮传动组齿轮 校核齿数为 18 的即可 确定各项参数 P 8 25KW n 355r min mmNnPT 566 1022 2 355 25 8 1055 9 1055 9 确定动载系数 sm dn v 67 1 100060 35590 100060 齿轮精度为 7 级 由 机械设计 查得使用系数9 0 v K mmmb m 4058 确定齿向载荷分配系数 取齿宽系数1 d 非对称 223 1 120 18 1 0 60 23 10 Hdd Kb 42 1 401023 0 6 01 18 0 12 1 3 查 机械设计 得2 45 40 hb27 1 F K 确定齿间载荷分配系数 N d T Ft4930 90 1022 222 5 由 机械设计 查得mN b FK tA 100123 40 49300 1 1 1 HF KK 确定动载系数 2573 1 27 1 1 19 00 1 HFvA KKKKK 查表 10 5 91 2 Fa Y53 1 Sa F 计算弯曲疲劳许用应力 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 aFE Mp540 图 10 18 查得 S 1 39 0 N K aF Mp374 3 1 5409 0 84 53 1 91 2 374 SaFa F YY 故合适 8499 30 540 49302573 1 bm KFt 齿轮的具体值见表 表 5 1 齿轮尺寸表 单位 mm 齿轮齿数 z 模数 n m m 分度圆直径 d 齿顶圆直径 a d 齿根圆直径 f d 齿顶高 a h 齿根高 f h 28411212010245 35414014813045 56422423221445 49419620418645 1859010077 556 25 305150160137 556 25 455225235212 556 25 725360370347 556 25 605200210187 556 25 455225235212 556 25 225114 12124 5101 165 196 48 725373 44383 82360 485 196 48 365186 72197 1173 765 196 48 865446 06456 44433 15 196 48 5 5 4 齿宽的确定齿宽的确定 由公式得 10 5 mmm b 轴主动轮齿轮 mmb3248 轴主动轮齿轮 mmb4058 轴主动轮齿轮 mmb40 一般一对啮合齿轮 为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 应主动轮比从动轮齿宽大 5 10mm 所以 mmbb32 21 mmbb24 43 mmbbb40 765 mmbbb32 1098 mmbb40 1211 mmb32 1413 6 6 主轴最佳跨距的确定主轴最佳跨距的确定 400mm 车床 P 7 5KW 6 16 1 选择轴颈直径选择轴颈直径 轴承型号和最佳跨距轴承型号和最佳跨距 前轴颈应为 75 100mm 初选 100mm 后轴颈取 前轴承为 1 d 12 9 07 0 dd mmd70 2 NN3020K 后轴承为 NN3016K 根据结构 定悬伸长度mma75 1 6 26 2 求轴承刚度求轴承刚度 考虑机械效率 主轴最大输出转距N P T676 90 85 0 9550 床身上最大加工直径约为最大回转直径的 60 取 50 即 200 故半径为 0 1 mmm 切削力 NFC6760 1 0 676 背向力 NFF CP 338067605 05 0 故总的作用力 NFFF CP 7558 22 次力作用于顶在顶尖间的工件上主轴尾架各承受一半 故主轴轴端受力为 NF37792 先假设 mmlal225753 3 前后支撑分别为 BAR R N l aF R N l alF R B A 1260 225 75 3779 2 5039 225 75225 3779 2 根据 9 19 08 01 0 cos 39 3 izlF d dF K ar r r v 30 2 1 17 8 10 8 8 1260 5039 AABBaBaA vBvA ziizlmml NFNF NK NK B A 11070cos172 8 10126039 3 18090cos3028 8503939 3 9 1 9 0 8 01 0 9 1 9 0 8 01 0 658 0 10075 0 1809 1039 2 101 2 1039 2 046 0 085 0 05 0 852 70100 63 1 1107 1809 6 3 611 3 4644 aK EI mI mmd KK A e BA mmlal225375 3 0 与原假设相符查线图 6 36 3 各传动轴支承处轴承的选择各传动轴支承处轴承的选择 主轴 前支承 NN3020K 中支承 N219E 后支承 NN3016K 轴 前支承 30207 后支承 30207 轴 前支承 30207 中支承 NN3009 后支承 30207 轴 前支承 30208 后支承 30208 7 7 主轴刚度的校核主轴刚度的校核 7 17 1 主轴图主轴图 前支承为双列圆柱滚子轴承 后支承为双列圆柱滚子轴承 mmml687 0 6875 31 5 12374332 当量外径 mmde56 80 887 8104351007568054722268 4 44444 主轴刚度 由于5 05586 0 56 80 45 ei dd 故根据式 10 8 mN ala dd k AA ie s 3 149 107588775 104556 80103103 92 12444 2 444 对于机床的刚度要求 取阻尼比035 0 当 v 50m min s 0 1mm r 时 8 68 46 2 mmNkcb 取mmDb87 6 5068702 0 02 0 maxlim mNKB 36 84 8 68cos 035 0 1035 0 2 87 6 46 2 计算 A K mN l a l a a a KK mmmmDL A B A B BA 5 76 687 75 1 687 1 281 1 4 0 75 1 281 6 036 84 1 1 4 06 0 1 281 1 2063 0 2 2 2 2 2 2 2 2 max 加上悬伸量共长 mNmNKK As 3 152 0 127 5 7666 1 66 1 可以看出 该机床主轴是合格的 8 总结 机床产品设计的好坏 直接影响其成本 质量 研制周期及市场的竞争能力 本文的设计主要是从车 床主轴箱的角度入手 使设计产品在给定的数值要求下达到最合理的经济和性能 6 月 2 日 为期三个月的设计任务圆满完成了 虽然设计的过程比较繁琐 而且刚开始还有些不知 所措 甚至是害怕与退缩 尽管 雄关漫道真如铁 但是在我 而今迈步从头越 再加上老师的悉心指 导 我终于顺利地完成了这次设计任务 我们专业课已经学过车床相关的知识 尤其是 机械制造装备设计 这颗中详尽的讲述了机床主传 动系的设计 并且在大二的时候我们还做过二级减速器的课程设计 所以刚开始我对自己的课题满腹信心 但是当我仔细的审题后发现 并不是我想象的那么容易 一开始的主电动机的选择就让我吃尽了苦头 本 来想直接参照 CA6140 车床的电动机型号 但是资料上并没有给出 CA6140 车床主电动机选用 Y 132M 4 的理由 所以我并没有随意参照选用 而是查阅了相关金属切削用量的相关资料 在车床最大切削用量的 情况下 最大输出功率 选用了 Y 112M 4 电动机 另外 在主变速传动系设计中 我一味的追求主变速 传动系设计的一般原则 采用了典型的结构式 但是当我涉及到离合器的选择时 才 631 22312 发现 先前设计的轴纵向尺寸过大 而且齿轮 1 齿轮 3 的分度圆直径小于离合器的横向尺寸 这有迫 使我不得不重新考虑结构式的设计 经过考虑才最终敲定了结构式 621 23212 本次的设计是在反复的修改中完成的 巩固和深化了课堂理论教学的内容 锻炼和培养了我综合运 用所学过的知识和理论的能力 是我独立分析 解决问题的能力得到了强化 在设计当中 我也遇到了一 些问题 除了上述的以外比如在有些设计部分并没有完全严格计算 参考的一些普遍车床的数据在保证安 全可靠的基础上做到了尽量满足工艺要求 在此过程中不断地发现问题和解决问题 使我加深了对大学所 学课程理解 综合应用并得到进一步的巩固 设计过程培养了我认真细心的态度 这对以后的学习和工作 都有积极的意义 也会是我大学积累的一笔非常宝贵的财富 1 冯辛安主编 机械制造装备设计 第 2 版 大连理工大学 北京 机械工业出版社 2007 12 2 黄如林主编 切削加工简明实用手册 北京 化学工业出版社 2004 7 3 吴宗泽主编 机械设计课程设计手册 第三版 清华大学 北京 高等教育出版社 2006 12 4 濮良贵主编 机械设计 第八版 北京 高等教育出版社 2007 8 5 金属切削机床设计 4 6 戴曙主编 金属切削机床 北京 机械工业出版社 2005 1 7 机床设计手册编写组主编 机床设计手册 北京 机械工业出版社 1980 8 8 成大先主编 机械设计手册 第四版第二卷 北京 化学工业出版社 2003 9袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂 莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿 节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂 芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃 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