立式钻床主轴箱的设计.doc

全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 I 立式钻床主轴箱的设计 摘 要 金属切削机床是用刀具或磨具对金属工件进行切削加工的机器 在机械制造 行业中 机床有着非常广泛的应用 其中钻削加工机床在零件加工中占有相当的 比例 据统计在零件加工中钻孔加工占 25 以上 钻床是孔加工专用机床 主要用来加工外形复杂 没有对称回转轴的工件上的 孔 如箱体 机架等零件上的各种孔 钻床能够完成钻孔 扩孔 铰孔 刮平面 以及攻螺纹等加工内容 立式钻床是比较普通的一种切削机床 该机床的特点是 主轴箱和工作台安置在立柱上 主轴垂直布置的钻床 本设计根据机床实际加工能力及机床性能 完成对立式钻床主轴箱的设计 主轴变速箱是立式钻床的重要部件之一 因此合理设计主轴变速箱的变速方案及 合理设计实现变速的零部件是此次毕业设计的关键 具体设计内容包括 首先 选电动机类型及型号 选择电机时需考虑价值和性能要求 然后根据 所选电机确定总传动比 绘制转速图和传动简图 这样就可以确定实现变速所需 齿轮齿数 最后根据转速和功率计算出轴的转矩及轴的计算转速 对齿轮强度进 行强度校核 其次 根据齿轮的弯矩和受力状况计算所有轴的最小直径 然后根据轴上所 有安装零件的具体位置 确定出轴的结构形式及轴的长度 最后对轴进行校核 最后 确定箱体结构 在设计过程中 对标准件和轴进行了校核 验证结果表明所设计的立式钻床 主轴箱的变速方案能满足机床加工能力的要求 实现变速的主要零部件的强度基 本能满足设计要求 关 键 词 切削机床 立式钻床 主轴箱 箱体 VERTICAL DRILLING GEARBOX DESIGN 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 II ABSTRACT Metal cutting machine is used knives or abrasive to the metal parts for cutting machines machinery manufacturing industries machine tools have a very wide range of applications One drilling machine in the processing parts occupy considerable proportion according to statistics in parts of the processing of drilling processing more than 25 percent Machines are drilling holes mainly used for processing complex shape no symmetry axis of the rotating parts on the hole such as cabinet rack with others such as the various holes Drilling to be completed drilling reaming Reaming Tapping plane and scraping and so on is a rather ordinary cutting machine tools Gearbox and its placement in the column on the table the layout of the main vertical drilling According to the design of the machine and the actual processing capacity of machine tools to complete vertical drilling main gearbox design Vertical transmission is the main axis drilling one of the important parts so rational design of the spindle speed gearbox and programmers designed to achieve a reasonable speed of the components is the key to the design of graduation Specific design elements include First of all electing motor types and models the choice to be taken into account the value of the electrical and performance requirements and then determine the total Motor selected under the transmission ratio rendering speed transmission and sketch plans This can be identified to achieve the required speed gear teeth Finally according to speed and calculate the axis of power and torque axis of calculation speed and intensity of gear strength checking Secondly gear and the moment the situation in the calculation of all of the smallest diameter shaft then install all the components of the axis specific location to determine the form and structure of the axis of the shaft length the end of the shaft to check Finally determine cabinet structure In the design process having the standard parts and the axis checked The results 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 III show that the verification of vertical drilling spindle speed transmission of the program to meet the requirements of machine tool processing capacity and speed of the main components of the basic strength to meet the design requirements KEY WORDS cutting machine vertical drilling gearbox Box 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 I 目目 录录 前前 言言 1 第第 1 章章 立式钻床简介立式钻床简介 2 1 1 立式钻床简介 2 1 2 立式钻床的规格及性能 2 第第 2 章传动方案的设计章传动方案的设计 3 2 1 选择电动机 3 2 2 确定转速数列公比 3 2 3 主运动转速图拟定 4 2 4 进给运动转速图拟定 7 2 5 齿轮齿数确定及传动系统简图 8 2 6 确定计算转速 13 2 7 确定各轴的功率 15 第第 3 章章 齿轮设计齿轮设计 1717 3 1 齿轮设计 17 第第 4 章轴的设计与校核章轴的设计与校核 22 4 1 轴的最小轴径的计算 22 4 2 轴 的计算和校核 23 4 2 轴承的计算和校核 25 第第 5 章章 箱体的设计箱体的设计 29 结结 论论 33 致谢致谢 34 参考文献参考文献 35 外文资料翻译外文资料翻译 36 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 1 前 言 现代化工业生产的特征主要表现在高生产率和先进的技术经济指标两方面 而这些首先取决于机械制造工业提供的装备的技术水平 金属切削机床是用刀具或磨具对金属工件进行切削加工的机器 在制造业中 尤其是机械行业 金属切削机床都有着非常广泛的应用 尤其钻削加工仍然在零 件加工中占有相当的比例 据统计在零件加工中钻孔加工占 25 以上 而立式钻 床是一种完善的具有广泛通用性的机床 最适于机械制造工业和大量生产工厂使 用 钻床是孔加工机床 主要用来加工外形复杂 没有对称回转轴线的工件上的孔 如箱体 机架等另加上的各种孔 钻床可以完成钻孔 扩孔 铰孔 刮平面以及攻 螺纹等工作 钻床可分为下列类型 1 台式钻床 2 立式钻床 3 摇臂钻床 4 铣钻床 5 深孔钻床 6 平端面中 心 7 卧式钻床 加工特点 加工是工件不动 刀具作旋转主运动 同时沿轴向移动 作进给运动 本次设计选择了立式钻床的主轴箱的设计 因为主轴箱是立式钻床的主要部件 之一 按专用要求进行设计 由通用零件组成 其主要作用是 根据被加工零件 的加工要求 安排各主轴位置 并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主 轴 使之得到要求的转速和转向 本次设计的只要内容如下 电动机的选择 齿轮的计算和校核 传动轴的计算和校核 箱体的设计 第 1 章 立式钻床简介 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 2 1 1 立式钻床简介 立式钻床的变速箱固定在立柱顶部 内装主电动机和变速机构 进给箱内有 进给变速机构及操作机构 进给箱右侧的手柄用于使主轴升降 工件放 在工作台上 工作台和进给箱都可以沿立柱调整其上下位置 以适应不同高度的 工件 立式钻床是一种完善的具有广泛通用性的机床 最适于机械制造工业和大量 生产工厂使用 该机床除适合于在直径 40mm 范围内进行钻孔外 还可以进行扩孔 锪平面 及铰孔 1 2立式钻床的规格及性能 规定最大钻孔直径 40mm 最大送刀抗力 18000N 主轴允许最大扭转力矩 350000N mm 主轴变速级数 12 级 进给变速级数 9 级 机床外形尺寸 长 宽 高 1150 880 2508mm 本机床的允许短时间的切削可以有 25 超负荷 变速范围为 31 5 1400r min 进级箱有 9 种送刀量 主轴送刀的调节范围 0 056 1 80mm r 1 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 3 第 2 章 传动方案的设计 2 1 选择电动机 工业上一般用三相交流电源 无特殊要求一般应选三相交流异步电动机 最 常用的电动机是 Y 系列笼型三相交流异步电动机 其效率高 工作可靠 结构简 单 维护方便 价格低 适用于不易燃 不易爆 无腐蚀性气体和无特殊要求的 场合 由于起动性能较好 也适用于某些要求较高起动转矩的机械 故选用全封 闭自扇冷式笼型三相异步电动机 电压 380V Y 系列 根据设计参数要求 主轴允许的最大扭转力矩 T 35 9 8 343N m 主轴的计算转速 2 1 1 4 min z c nn 其中 表示主轴的最低转速 min n Z 表示机床主轴转速级数 则min 6 62 rnc 取 63r min c n 主轴需要的功率 2 2 KW nT p c 9550 主 KWP26 2 主 电动机需要的功率 2 3 4321 主 PP 其中 为各轴传动效率 根据此传动为闭式圆柱齿轮传动 取98 0 96 0 故 P 2 47KW 根据主轴所需功率和调查选择 P 3KW n 1430r min 型号为 Y100L2 4 的 电动机为宜 2 2 确定转速数列公比 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 4 电动机的转速为 1430 主轴的最低转速为 31 5 由于执行结构 minr minr 的转速都比电动机转速低 故属于降速传动链 总降速比范围为 由公式及 Z 12 可得 4 44 5 31 1400 min nnR axmn 1 g ng l Rl Z46 1 并由 机械设计手册 1 知立式钻床公比推荐值为 所以取转速数列公41 1 比为 1 41 按标准转速数列为 31 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400 2 3 主运动转速图拟定 2 3 1 确定变速组的个数和传动副数 大多数的机床广泛应用滑移齿轮的变速方式 为了满足结构设计和操作的方 便 通常采用双联 三联或四联的滑移齿轮 该机床的变速范围较大 必须经过 较长的传动链才能把时机的转速降到主轴所需的转速 故主轴转速 主 13 级的变 速系统需要 2 个或 3 个变速组 即 Z 12 4 3 或 Z 12 4 2 2 4 或 Z 12 3 2 2 为了结构紧凑和主轴箱不过分的大 故选取 Z 4 2 2 4 这个 传动组做为主传动方案 2 3 2 确定扩大顺序方案 变速组的扩大顺序是指变速组的级比指数由小到大的排列顺序 第 5 章 箱体的设计 箱体的设计主要是先对各轴的空间分布进行确定 轴的空间分布可以有以下 两种的分布方式 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 5 图 5 1 方案 1 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 6 图 5 2 方案 2 两种方案都能实现主轴的 12 种主运动和 9 种进给运动 但是要考虑到主轴 箱的空间大小和机床的安装的要求 故用方案 2 的方案 这种方案是在综合考虑 到各轴的传动的空间的需要及主轴箱的大小 从大量的已有的同类的机床作为参 考 总体设计出来的 具体的空间的位置公布见图纸 1 和图纸 2 箱体的空间位置定下以后 就要对主轴箱的各种的其它部分按规定进行设计 主轴变速箱体是支撑和固定轴系部件 保证传动零件正常啮合 良好润滑和密 封的基础零件 因此 应具有足够的强度和刚度 为了便于轴系部件的安装和拆卸 箱体多做成剖分式 由箱座和箱盖组成 剖分面多 取轴的中心线所在平面 箱座和箱盖采用普通螺栓联接 圆锥销定位 剖分式箱体 的设计要点如下 1 轴承座的结构设计 为了保证主轴变速箱体的支撑刚度 箱体轴承座处应有足够的厚度 并且设置 加强筋 箱体的加强筋有外筋和内筋两种结构形式 内筋结构刚度大 箱体外表面光滑 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 7 美观 但会增加搅油损耗 制造工艺也比较复杂 故多采用外筋结构或凸壁式箱 体结构 参见装配图及箱体与箱盖图 2 轴承旁联接螺栓凸台的结构设计 为了提高箱体轴承座孔处联接刚度 应使轴承座孔两侧的联接螺栓尽量靠近 轴承 但应避免与箱体上固定轴承盖的螺纹孔及箱体剖分面上的的油沟发生干涉 结 论 随着钻床的应用 主轴变速箱的作用不言而喻 所以主轴变速箱一直在不停的 改进 以适应迅速发展的需要 本文在介绍了钻床的的发展现状和发展趋势的基 础上进行了设计钻床主轴变速箱 本设计基于操作简单 可靠 稳定 而其原理是 根据通用零件的标准和要求进行设计的 本设计的优点是传动平稳 操作简单方便 轴采用花键形式 这样方便滑移齿 轮在轴上的移动 简化了操作 齿轮安装在轴套上 这也使得齿轮的造价降低了 许多 节约了资金 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 8 致 谢 在我的毕业设计即将完成之际 我想向曾经给我帮助和支持的老师们表示最衷心 的感谢 首先 我要感谢我的导师万玉琼老师 她无论是在从资料查询 设计 课题的确定 资料整理 还是对零部件设计的校核 结构方案得确定到论文的 修改 等各个方面都给予了我莫大的指导和帮助 使我不但 参考文献 1 成大先主编 机床设计手册第一卷 北京 化学工业出版社 2008 2 成大先主编 机床设计手册第二卷 北京 化学工业出版社 2008 3 成大先主编 机床设计手册第三卷 北京 化学工业出版社 2008 4 成大先主编 机床设计手册第四卷 北京 化学工业出版社 2008 5 吴国华主编 金属切削机床设计 第二版 机械工业出版社 2002 6 范云涨 陈兆年主编 金属切削机床设计简明手册 北京 机械工业出版社 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 9 1994 7 濮良贵 纪名刚主编 机械设计 8 版 北京 高等教育出版社 2006 8 王昆 何小柏主编 机械设计课程设计 1 版 高等教育出版社 2009 9 赵雪松 任小中 于华主编 机械制造装备设计 华中科技大学出版社 2009 11 何永熹 武充充沛主编 几何精度规范学 2 版 北京理工大学出版社 2008 13 齿轮手册编委会 齿轮手册 北京 机械工业出版社 1990 12 方键主编 机械结构设计 化学工业出版社 2006 13 赵雪松 赵晓芬主编 机械制造技术基础 华中科技大学出版社 2009 14 孙桓 陈作模 葛文杰主编 机械原理 高等教育出版社 2009 15 梁俊有 李洪波著 CAD 工程设计 远方出版社 2005 16 赵大兴主编 工程制图 高等教育出版社 2006 英语原文 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 10 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 11 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 12 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 13 全套设计包括设计说明书 CAD 图纸 购买请联系 qq 541937254 14 外文资料译文 大型锻件塑性变形过程中由夹杂物 产生失效的机理 马庆贤 王志成 宗跃先 清华大学机械工程系 北京 100084 中国 收录于 20