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1沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述CM6132CM6132 机床主轴箱结构设计文献综述机床主轴箱结构设计文献综述姓名：霍文波 班级：1101 指导教师：赵艳春摘要：摘要： 机床是讲加工成机械零件的金属坯料，它是一台机器的制造机器，也被称为工作母机或工具机，因此习惯上称为机床。制造机械在现代机械制造加工方法有很多：除切削加工外，铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等都是加工方法，具有较高的精度和表面粗糙度的要求是细部件，通常需要在机床上用切割方法做最后的处理。在一般的机器制造中，机床的加工工作量占机器总制造工作量的 40%60%，在国民经济机床起着在现代化建设的重要作用。正文：正文： 在使用机床时，不能在出厂设置中改变控制系统的参数。设置这些参数直接关系到机器部件的动态特性。仅在间隙补偿参数值可以根据实际情况进行调整。 在加工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m 提高到5m，精密级加工中心则从 35m 提高到 11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.001m）。加工精度的提高不仅在于采用了滚珠丝杠副、静压导轨、直线滚动导轨、磁浮导轨等部件，提高了 CNC 系统的控制精度，应用了高分辨率位置检测装置，而且也在于使用了各种误差补偿技术，如丝杠螺距误差补偿、刀具误差补偿、热变形误差补偿、空间误差综合补偿等。 在加工速度方面，高速加工源于 20 世纪 90 年代初，以电主轴和直线电机的应用为特征，使主轴转速大大提高，进给速度达 60mmin 以上，进给加速度和减速度达到 12g 以上，主轴转速达 100000r/min 以上。高速进给要求数控系统的运算速度快、采样周期短，还要求数控系统具有足够的超前路径加（减）速优化预处理能力（前瞻处理），有些系统可提前处理 5000 个程序段。为保证加工速度，高档数控系统可在每秒内进行 200010000 次进给速度的改变。 在机床上，自动换刀装置、自动工作台交换装置等已成为基本装置。随着机床向柔性化方向的发展，功能集成化更多地体现在：工件自动装卸，工件自动定位，2刀具自动对刀，工件自动测量与补偿，集钻、车、镗、铣、磨为一体的“万能加工”和集装卸、加工、测量为一体的“完整加工”等。 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的 50 多年间的信息交换都是基于 ISO6983 标准，即采用 G、M 代码对加工过程进行描述，显然，这种面向过程的描述方法已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的 CNC 系统标准 ISO14649（STEPNC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。 并联机床（又称虚拟轴机床）是 20 世纪最具革命性的机床运动结构的突破，引起了普遍关注。并联机床（参见图 1-7）由基座、平台、多根可伸缩杆件组成，每根杆件的两端通过球面支承分别将运动平台与基座相连，并由伺服电机和滚珠丝杠按数控指令实现伸缩运动，使运动平台带动主轴部件或工作台部件作任意轨迹的运动。并联机床结构简单但数学复杂，整个平台的运动牵涉到相当庞大的数学运算，因此并联机床是一种知识密集型机构。并联机床与传统串联式机床相比具有高刚度、高承载能力、高速度、高精度、重量轻、机械结构简单、制造成本低、标准化程度高等优点，在许多领域都得到了成功的应用。 由并联、串联同时组成的混联式数控机床，不但具有并联机床的优点，而且在使用上更具实用价值，是一类很有前途的数控机床。 数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标，它主要取决于数控系统各伺服驱动单元的可靠性。为提高可靠性，目前主要采取以下措施： （1）采用更高集成度的电路芯片，采用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，以减少元器件的数量，提高可靠性。 （2）通过硬件功能软件化，以适应各种控制功能的要求，同时通过硬件结构的模块化、标准化、通用化及系列化，提高硬件的生产批量和质量。 3）增强故障自诊断、自恢复和保护功能，对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断、报警。当发生加工超程、刀损、干扰、断电等各种意外时，自动进行相应的保护。 引进自适应控制技术 由于在实际加工过程中，影响加工精度因素较多，如工件余量不均匀、材料硬度不均匀、刀具磨损、工件变形、机床热变形等。这些因素3事先难以预知，以致在实际加工中，很难用最佳参数进行切削。引进自适应控制技术的目的是使加工系统能根据切削条件的变化自动调节切削用量等参数，使加工过程保持最佳工作状态，从而得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度，同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。 故障自诊断、自修复功能 在系统整个工作状态中，利用数控系统内装程序随时对数控系统本身以及与其相连的各种设备进行自诊断、自检查。一旦出现故障，立即采用停机等措施，并进行故障报警，提示发生故障的部位和原因等，并利用“冗余”技术，自动使故障模块脱机，接通备用模块。总结：总结： 数控机床最早诞生于美国。1948 年，美国帕森斯公司在研制加工直升机叶片轮廓检查用样板的机床时，提出了数控机床的设想，后受美国空军委托与麻省理工学院合作，于 1952 年试制了世界上第一台三坐标数控立式铣床，其数控系统采用电子管。1960 年开始，德国、日本、中国等都陆续地开发、生产及使用数控机床，中国于 1968 年由北京第一机床厂研制出第一台数控机床。1974 年微处理器直接用于数控机床，进一步促进了数控机床的普及应用和飞速发展。 数控机床主轴箱结构的任务完成设计，虽然设计过程是复杂的，而且有一些困惑在第一，但在学生的共同努力，再加上老师的指导下，我终于成功地完成了设计任务。这样的设计，以巩固和深化课堂教学的理论，锻炼的内容，培养运用所学知识和理论我的综合能力，使自己独立分析和解决问题的能力得到加强。使我明白了许多主轴箱的结构和原理，例如：在传输速度上滑动花键轴齿轮改变，进而实现增长或减少，通过齿轮传动的速度是可变的，CM6132 变速可实现无级调速下床头的床腿变 9，变速箱在一个盒子里。由三角胶带传动皮带轮，通过两个三齿轮与轴马达运动，得到 9 变速器，输出轴横向皮带轮。带内轮装有电磁制动器，磁轭通过滑动安装在壳体法兰盖键，电枢被固定在皮带轮。主电机功率，电，磁轭线圈实现制动。变速采用液压操作模式。两个中分别三个柱塞可变气缸控制两个三滑动齿轮，是相同的。如果变量气缸（）的大约两个腔的压力油，因为柱塞等于设定的作业区域，在设定区域和面积的环形端大于所述柱塞端，圆柱销处于中间位置。沿着圆柱形销气缸移动方向开一个槽，沿着该槽的圆柱形针可促进叉，以便控制所述关节4滑动齿轮啮合的中间位置。如果变量气缸腔内的压力油，左右回油腔，是关于在右侧的柱塞柱塞和壳体压力到另一侧，圆柱形销沿槽叉向右移动的左侧，从而使关节滑移网格齿轮在右端位置。与上述相反的动作，他是在左侧网格位置。叉有一个定位孔，使通过弹簧正确滑动齿轮的定位，并控制所述微动开关使光的信号。左，右交换，由可变速度分配阀的可变气缸腔的油。身体的可变速度分布具有交错四孔（A，B，C，D） ，所述阀芯是中空体，和一个圆形槽，轴向槽和油孔。压阀，在油泵供给压力成在阀芯的内腔内的速度分布的油，再通过各油分布在阀芯孔成相应可变气缸，移动滑动齿轮传动。气缸柱塞停止，完成可变速度，油压，速度和压力阀，油喷射头架和后似乎箱，主轴之前和润滑轴承等传输副后。参考文献：参考文献：5刘杰，赵春雨，宋伟刚等.机电一体化基础技术与产品设计M。北京：冶金工业出版社，2003:46-61.6成大先.机械设计手册第三版，第三卷M，北京：工业出版社，2002:32-40.7成大先.机械设计手册第三版，第四卷M，北京：工业出版社，2002:256-178.8张玉，刘平.几何量公差与测量技术第三版M，沈阳：东北大学出版社，2006:17-97.9杨德武，鄢利群.机械设计基础M，长春：吉林科学技术出版社，2006:191-220.10濮良贵，纪名刚.机械设计M，北京：高等教育出版社，2006:34-57.11毕承恩，丁乃建.现代数控机床，北京：机械工业出版社，1991.12戴曙.金属切削机床设计.辽宁：大连工学院，1974.13韩永生.工程材料性能与选用M，北京：化工工业出版社，2004.14孙训方，方孝淑，关淑泰.材料力学第三版，北京：高等教育出版社，1994:101-107.15侯维芝，祁翠琴.机械设计中的逆向工程技术J机械设计与制造，2004,125-127.16周有强.机械无级变速器M，北京：机械工业出版社，2001,4. 沈阳化工大学科亚学院 本科毕业设计题 目： 车床主轴箱结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制 1101 学生姓名： 霍文波 指导教师： 赵艳春 论文提交日期： 2015 年 6 月 1 日 论文答辩日期： 2015 年 6 月 5 日 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书机械设计制造及其自动化专业1101 班 学生：霍文波毕业设计（论文）题目： 机床主轴箱结构设计 2毕业设计（论文）内容： 1.设计说明书一份 2.CAD 图纸一套（包括总装图、零件图 ） 3.文献综述（不少于 3000 字） 毕业设计（论文）专题部分： 机床主轴箱结构起止时间： 2015 年 3 月 6 日至 2015 年 6 月 5 日指导教师： 签字 2015 年 3 月 6 日摘要摘要 机床是讲加工成机械零件的金属坯料，它是一台机器的制造机器，也被称为工具机，所以习惯上称为机床。制造机械在现代机械制造有很多方法：除切削加工外，铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等都是加工方法，具有较高的精度和表面粗糙度的要求是细部件，通常需要在机床上用切割方法做最后的处理。 自 20 世纪中叶，全球加工技术及其设备占据在制造过程中的一个重要的位置：80以上的在制造设备的零件应进行加工，并且加工周期长，约占 30-40，产品的量产工时 40-50，处理成本高，大约 100万吨钢铁和有色金属材料的切削，切削加工的耗费每年在 2500 亿美元以上。本次设计主要对机床的主轴箱进行结构设计，确定主参数设计的机床，拟定了传输方案和系统图等主要内容，对计算和验算主要零件，采用三维绘图软件设计的零部件和加工。机床主轴箱是重要的驱动部分。它将机床电动机和主轴联接起来，将被传递到主轴由电机的功率和扭矩，从而使主轴旋转来加工。它的主要功能是通过变速装置的调整主轴转速和扭矩，从而使电机运行在最佳状态。关键词关键词： 主轴箱; 变速; 齿轮Abstract Machine tool is speak metal blank processed into the machine parts of the machine, it is a machine manufacturing machine, also known as machine tool, so customarily referred to as the machine tool. Processing machinery parts in modern mechanical manufacturing processing method are many, in addition to machining, casting, forging, welding, stamping, extrusion, etc., with high accuracy and surface roughness requirements are thin parts, typically require on machine tools with cutting method for final processing. Since the middle of the 20th century, the global processing technology and its equipment occupies an important position in the process of manufacturing: more than 80% of the parts in manufacturing equipment to carry on the processing, and processing cycle is long, accounts for about 30-40%, new product development cycle of product mass production hours 40-50%, the high cost of processing, the world about 100 million tons of steel and nonferrous materials into cutting, cutting the cost of above $250 billion a year. So the machine tool industry is the base of equipment industry, the developed countries in the world attaches great importance to its development, machine tool production continues to grow, machine output and consumption are rapid development situation of our country. Woke up this design is mainly aimed at machine tool spindle box design, determination of main parameters design main content of machine tool, the transmission scheme and system diagram drawn up, the main parts for the calculation and checking, using 3 d drawing software to design and processing of the parts. Machine tools spindle box is important in driving part. The machine motor and spindle connected together, will be passed on to the main shaft by a motor power and torque, so that the spindle rotation to machining. Its main function is through the speed change device adjusting the spindle speed and torque, so that the motor running in the best state.Key words: spindle box; Variable speed; gear.目 录 第一章 引言 .1 1.1 普通车床简介.1 1.2 普通车床使用条件.2 1.3 普通车床操作规程.3 1.3.1 开车前的检查 .3 1.3.2 操作程序 .3 1.3.3 停车操作 .4 1.3.4 运行中的注意事项 .4 第二章 主轴箱结构设计 .5 2.1 传动设计 .5 2.1.1 确定转速极速.5 2.1.3 绘制转速图.7 2.1.4 齿轮齿数的估算.9 2.1.5 带轮直径的确定.10 第三章 动力计算 .11 3.1 电机功率的确定 .11 3.2 主轴的估算 .11 3.2.1 主轴前端轴颈的直径 D1.11 3.2.2 主轴的后轴颈 D2.12 3.3 中间传动轴的初算 .12 3.3.2 计算转速 N j 的确定 .12 3.3.3 各轴传递功率的确定.13 3.4 齿轮模数的估算.14 3.5 各轴直径及各齿轮齿数的确定 .14 第四章 结构设计 .17 4.1 齿轮的轴向布置.17 4.2 传动轴及其上传动元件的布置.18 4.2.1 轴的设计 .18 4.2.2 轴的设计 .18 4.2.3 轴的设计 .19 4.2.4 轴的设计.19 4.2.5 轴的设计 .20 4.2.6 主轴的设计 .21 4.3 主轴的强度校核.22 4.3.1 低 6 级传动时强度验算.22 4.3.2 高 6 级传动时强度计算.24 总结 .26 参考文献 .27 致谢 .28沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章引言0第一章 引言车床主要用于具有回旋表面的轴，盘，套等工件的加工，被用于替代工厂的机械制造和机床的最流行的类型。铣床和钻床等机械都是从车床引申出来的。1.11.1 普通车床简介普通车床简介主要组成部分有：床身、床头箱、变速箱、进给箱、光杆、丝杆、溜板箱、刀架、床腿和尾架等部分组成。床身：车床的基本部分，用于支承和安装的车床件，以确保相对位置，如启闭，料箱，滑板箱等。该床具有足够的刚度和强度，高精度床面，以便确保所述部件之间的正确的相对位置。四个平行的导轨，托架工具，尾座正确移动相对于主轴箱。为了保持床表面的精确度，在车床的操作中应注意的维持。床头箱（主轴箱）：支持主轴，并使其旋转。主轴是中空结构。外锥前端安装三爪卡盘等配件夹紧工件。在用于顶部的前锥形的，细长的孔，可以渗透到长条安装。车床主轴箱只有一个变量，主轴变速机构置于单独移位远离主轴箱，来降低变速器零件振动和主轴的热效应。变速箱：由电动机驱动的齿轮箱齿轮轴转动，通过改变齿轮箱的齿轮搭配（啮合）位置，不同的速度，然后通过皮带轮驱动电动机至主轴。进给箱，也被称为工具盒，安装在齿轮的进给运动，可以调节进给量，以及运动被传递到光棒或线材。光杆，螺杆：料盒到盒停机坪的运动。光杆被用于自动进料的一般车削，并且不能使用用于转动螺纹，螺纹车削。溜板箱：车床运动控制箱。它将光杆传递到旋转运动变为纵向或横向直线进给运动的工具;旋转的电线杆，并以直接改变成在螺纹中使用的工具的纵向运动。该工具被用来夹紧刀具和纵向，横向或斜向移动。它包括以下几个部分。安装在导轨尾座。在尾座套筒顶部安装及配套工件，也可以安装位，铰刀刀具，孔加工的工件;尾帧偏移，而且在切削锥，尾架使用注意事项。1.21.2 普通车床使用条件普通车床使用条件正常使用普通车床一定要满足以下的条件下，机床电源电压波动小，环境温度沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章引言1要低于 30，相对湿度要小于 80。 1机床位置环境要求 机床的位置要求远离振源，要求避免与阳光直接照射与热辐射影响，避免湿度与气流影响。假如机床旁边有振源，那么机床四周应该有防振沟。否则将直接影响到机床的加工精度和稳定性，将使电子元件接触不良，实效，影响机床的可靠性。 2电源要求车床一般安装在车间，这里不仅环境温度的变化，条件差，而且各种机电设备，电力网络波动很大。因此，普通车床的安装位置，需要严格控制的电源电压。否则会影响数控系统的正常运 3温度条件 30以下环境温度，相对湿度小于 80。在一般情况下，数控电控箱内部有冷却机，用来保持电子元件，特别是 CPU 的工作稳定性常数或温度的变化是非常小的。高的温度与湿度将导致较低的控制系统部件的寿命，并导致实效增多。温度与湿度的增加，灰尘可产生粘合剂在集成电路板，并导致短路。 4按说明书的规定使用机床 在使用机床时，不能在出厂设置中改变控制系统的参数。设置这些参数直接关系到机器部件的动态特性。仅在间隙补偿参数值可以根据实际情况进行调整。用户不能更换附件，例如使用液压卡盘的上述规范。当出厂设置附件，以链接参数匹配充分考虑。盲目的变化造成了链路参数不匹配，甚至造成无法估计的事故。使用液压卡盘，液压头，液压尾座，液压油缸的压力，应在容许应力的范围不允许任何改善。1.31.3 普通车床操作规程普通车床操作规程1.3.11.3.1 开车前的检查开车前的检查 1根据机床润滑图表加注润滑油脂。2检查各部电气设施，传动部位，防护，限位装置齐全可靠、灵活。3各档在零位，皮带的松紧应符合要求。4床面不允许直接存放金属物件，防止损坏床面。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章引言25加工工件、无泥砂、防止泥砂掉入拖板内，磨损导轨。6夹紧工件必须是空的试运行后，一切正常之前，可以把工件。1.3.21.3.2 操作程序操作程序 1在工件上，第一次启动润滑油泵，油压到机床的规定可以运行。 2调整齿条，可调节吊轮的交流，必须切断电源，可调，所有螺栓应拧紧，扳手应及时删除，起飞，开始试运行。3装卸工件后，应立即取下卡盘扳手和浮动物件。4机尾座，曲柄冲压加工需要被调整到适当的位置，并拧紧或按。5工件、刀具、夹具必须卡紧。浮动刀具须将引刀部分伸入工作，才能启动机床。6在用中心架或者跟刀架的时候，要调好中心，要有良好的润滑与支撑接触面。7加工长料的时候，后面凸出的部分不宜过长，如果过长应安装架和风险指标的长梭形。8）进刀时，刀要慢慢接近工作，避免接触；拖板来回速度要均匀。换刀时，刀具与工件要保持适当距离。9切削工具必须拧紧和转出长度的厚度一般不超过 2.5 倍。10加工偏心，必须有适当的重量和重心夹头中心的平衡，速度是适当的。 11盘卡超出机身的工件，要有防护措施。12对刀调整一定要慢，当刀离加工部位 40-60 毫米时，工作应该切换到手动，不允许快速进给直接吃刀。13抛光工件时，将刀架退到安全装置，操作人员要面向卡盘，右手在前，左手在后。表面有键槽，方孔的工件不能用锉刀加工。14用砂布打打磨工件外圆的时候，操作人员要按上条规定的姿势，两手拉着砂布两头进行打光。不能用手指夹持砂布打磨内孔。15自动走刀时，将小刀架调至与底座平齐，避免底座碰到卡盘。16切断重工件或材料时，应保留足够的加工余量。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章引言31.3.31.3.3 停车操作停车操作 1切断电源并取下工件。 2各部手柄回归零位，清点工具，打扫清洁。 3检查各部保护装置的状态。1.3.41.3.4 运行中的注意事项运行中的注意事项 1禁止非工作人员操作机床。 2严禁在运行中手摸刀具，机床的转运部分和转动工件。 3不允许使用紧急停车，如后应满足紧急停止按钮，应按照审查它开始前与机器的规定试。 4不允许脚踏车床的导轨面，丝杆，光杆等，除规定不准用脚代替手操作。 5内壁有砂眼，缩孔或关键部件，不允许用三角刮刮削内孔。 6启动后压缩空气或液体的压力必须达到规定值，才能使用。 7车削细长工件的时候，床头前两面伸出超过直径 4 倍以上时，按工艺规定要用顶尖、中心架或跟力架支扶。床头后面伸出时，要加防护装置和警告标志。 8容易溅切削脆性金属或切割（包括磨削），应加防护屏障，操作人员要戴安全防护眼镜。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章主轴箱结构设计4第二章第二章 主轴箱结构设计主轴箱结构设计2.12.1 传动设计传动设计 此次设计在分析和研究掌握资料的基础上，设计确定主轴变速箱公比极限速度和转速的设计，选择了电机和功率的转速，来制定相应的公式，传动系统图和转速图，以确定齿轮齿与滑轮等的变速比和直径。2.1.12.1.1 确定转速极速确定转速极速根据任务要求，转速公比则转速2000rpm=max N45rpm=min N1.41=变速范围 Rn： 2-1 44.4=min max/N N=Rn 依据 ，Rn，可求得主轴转速级数 Z： 2-2 1211.98=1+。Rn/。=Z2.1.22.1.2 确定结构式及结构网确定结构式及结构网 由于结构上的限制，变速组中的传动副数目通常选用 2 或 3，故其结构式为：Z=2（n）*3（m）。对于 12 级传动，其结构式可分为以下三种形式： 12=3*2*2；12=2*3*2；12=2*2*3； 在电机功率一定的情况下，传输的较小的扭矩，较小的尺寸和驱动轴。因此，从发送序列中，发送多一些背后的传动部件的前部。因此，本设计采用的结构式为：12 = 3 * 2 * 2 在图 2-1 中，从轴 I 到 II 轴线有三个小组齿轮被分别接合并且能够得到三种不同的传输速度;从二轴轴线 III 具有两对齿轮分别啮合，分别以获得两个不同的传输速度。因此，从轴至轴可以得到 32 = 6 个不同的传输速度;同样地，从轴III 到 IV 期轴线具有两对齿轮分别啮合与两个不同的传输速度，所以从轴 I 到 IV轴可以得到 3 * 2 * 2 = 12 个不同的驱动速度。根据具体的设计要求，所以程序为3 * 2 * 2 传输方案的最终设计。为了达到最理想的设计。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章主轴箱结构设计5图 2-1 3*2*2 传动方案 拟定机床传动方案时，传动链特性和传动链的相对关系之间的关系被选择。该图结构图。副的传动结构图只有传动比之间的关系说，并不代表价值，为对称的形式（图 2-2）。主轴速度应满足法律的水平，所以网络线的相邻之间的结构表示一个比。为了使轴小于允许值，越传输副，较小的级索引.考虑，前者的原则的传输范围，扩展序列应前者的原理之前通过。因此，这种设计的结构是：12 =3（1）*2（3）*2（6） 12：级数 3，2，2：按传动顺序的各传动组的传动副数。 1，3，6：各传动组中级比间的空格数，也反馈传动比和扩大次序。 该传动形式反馈了传动次序和扩大次序，且表示传动方向和扩大次序一致。图2-2 为该传动的结构式。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章主轴箱结构设计6图 2-2 12=31*23*26结构图2.1.32.1.3 绘制转速图绘制转速图 绘制车床转速图前，有必要说明两点： 1为了结构紧凑，减小振动和噪声。 a：最小传动比 I min1/4； b：最小传动比 I max2齿轮数2.5；因此，在一个传输组中，速度范围为小于或等于 8，在这种设计中，一个轴驱动对不差 6 格。 c：前缓后急基准：即传动在全的传动组，其降速比小，而在后的传动组，其降速比大。 2车床转速图与它的主传动系统图密切相关。故在绘制它的转速图前，先要沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章主轴箱结构设计7确定其主传动系统图。图 2-3 普通车床主传动系统图如图 2-3 所示，一般车床选取分离式传动，就是变速箱与主轴轴箱分离。，轴是皮带传动。在主轴箱的传动中使用了背轮机构，同轴线，解决了传动比不能过大受极限传动比限制的问题。为了让轴上变速范围小于等于允许值，传动副数越多，级比指数应越小。考虑到传动顺序中有前多后少基准，扩大次序应采用前小后大的基准。该设计选取的结构式为：12=31*23*26 从轴轴有三支球队齿轮啮合分别用三种不同的传输速度;从二轴轴线 III具有两对齿轮分别啮合与两个不同的传输速度，因此从轴至轴可以得到 32 =6 个不同的传输速度;类似地从轴 III 到 IV 期轴线具有两对齿轮分别啮合与两个不同的传输速度，所以从轴 I 到 IV 轴得到的 3* 2 * 2=12 个不同的驱动速度。 普通车床（12 速比，披=1.41）使用一个后轮的速度线图中，如图 2-4 所示。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章主轴箱结构设计8图 2-4 普通车床转速图由于最大速度，且机器的功率通常为约 3.0KW。为了满足速度和功率的要求，Y系列三相异步电动机被选择，并且该模型是：Y100L2-4，所述技术参数零件 2-1。 表 2-1 Y100L2-4 型电动机技术数据电动机型号额定功率/kw满载转速/rpm额定转矩/N*m最大转矩/N*mY100L2-4314302.22.32.1.42.1.4 齿轮齿数的估算齿轮齿数的估算 为了便于设计与制造，同一传动齿轮模数是在组中通常是不同的。在这点上，齿轮齿，并且在同一所述传输。显然，齿数和过小，则齿的小齿轮的数目，切根会发生，或可能导致齿轮加工中心孔的尺寸是不足够的（与轴的直径），或者引起加工键槽（转移运动需要）磨损切削齿根;如果牙齿过大，齿轮结构尺寸大，造成巨大沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章主轴箱结构设计9的主驱动系统的结构。 此设计共包含-轴传动组，-轴传动组，-传动组和-传动组四个齿轮副传动组。依据各传动组内传动副的传动比草拟出多种齿数和，见下表 2-2，至于详细传动副齿数和及各齿轮齿数的确定等各轴直径估算确定后再确定。表 2-2 各种传动比齿轮齿数和及齿数传动组个传动比的齿数和齿数和传动比485860627072801:1.4128/2034/2435/2536/2641/2942/3047/331:124/2429/2930/3031/3135/3536/3640/40 轴1:1.4120/2824/3425/3526/3629/4130/4233/472.1.52.1.5 带轮直径的确定带轮直径的确定 在设计中，有电机轴 I，III 轴四轴线两组带轮传动。 1 和 1.43：1 的传动比1 分别，一般机床用 V 带，根据电动机的速度和功率可确定带模型，驱动带数：2 - 5 最好。根据皮带轮发送功率和转速，电动机的一个轴上采用 A 型带，并且所述轴的车轮直径 D2=180mm，电动机轴上带轮直径 D1=176mm，采用 5 根带。轴到轴选择 A 型带A 带直径小，承载能力强，轴上带轮直径 D3=140mm，轴上带轮直径 D4=140mm,采用 2 根带。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 动力计算10第三章第三章 动力计算动力计算3.13.1 电机功率的确定电机功率的确定 正如前面提到的，对于国内普通车床，机床功率为 3.0 千瓦通常，选择Y100L2-4 型异步电动机。的额定功率为 3.0 千瓦。3.23.2 主轴的估算主轴的估算 设计之初，由于确定的是一个方案，具体结构还没确定，因此，只根据统计资料，初步确定主轴直径。3.2.13.2.1 主轴前端轴颈的直径主轴前端轴颈的直径 D1D1 表 3-1 各类机床主轴前端轴颈的直径 D1直径 机床功率1.5-2.52.6-3.63.7-5.55.6-7.37.4-11车床60-8070-9070-10995-103110-145钻床50-8050-8560-9070-9575-100铣床50-9060-9060-9575-10090-105图 3-1 机床主轴结构图沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 动力计算11 如表 3-1 所示，本次设计，现则 D1=80mm。3.2.23.2.2 主轴的后轴颈主轴的后轴颈 D2D2一般机床主轴后轴颈 D2=0.7-0.85D1，D2=60mm。可以肯定的是，在前轴颈部主轴一般是指与轴颈部的滚动轴承配合的主轴，D1，D2 应为 5 的倍数。3.33.3 中间传动轴的初算中间传动轴的初算 一般机床每根轴的当量直径 d 与其传递的功率 P，计算转速 N j，以及允许的扭转角有如下公式： 3-1 )t(P/Nj(P11sqrt(sqr=d式中，P：该传动轴传递的额定功率，单位 KW。Pe*=P ：电机到该轴传动件传动效率总值。 d：当量直径，单位 cm。 N j：计算转速，单位 rpm。 对于花键轴，轴内径一般要比 d 小 7%。3.3.13.3.1 允许扭转角允许扭转角的确定的确定一般，机床各轴的允许扭转角参考值见表 3-2 表 3-2 机床各轴允许扭转角允许扭转角传动轴刚度要求主轴一般传动轴较低轴0.5-11-1.51.5-2 本次设计，中间传动轴允许扭转角均取 1.2。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 动力计算123.3.23.3.2 计算转速计算转速 N N j j 的确定的确定转速 N j 指的是所需要的主轴或其他传动轴的最小速度一切权力的转移，为中型通用机床几何传动，主轴转速一般的计算是：见表 3-4 驱动器组件上的效率普通机床。 3-21)- (Z/3*min N=Nj本次设计，。根据转速图图 2-4，可确定各轴的计算转速见表 3-125rpm=Nj3。 表 3-3 各轴的计算转速各轴的转速轴轴轴轴轴主轴N j140010003553553551253.3.33.3.3 各轴传递功率的确定各轴传递功率的确定 各轴的传递功率。当确定了轴效率，轴承的作用不被认为是，与齿轮Pe*=N传动装置效率的最小值被选择以补偿所引起的轴承的误差.见表 3-4 驱动器组件上的效率普通机床。表 3-4 机械传动效率圆柱齿轮传动机械传动元件效率V 带传动联轴器7 级精度8 级精度0.950.990.980.97变速箱的变速装置的变速采用 8 级的精度，和主轴箱是第 7 阶段精度。通过表3-2，表 3-3，表 3-4 和式（3-1），效率每个轴和等效直径被确定.查看 3-5 表：表 3-5 机床各中间传动轴传递功率及计算直径各轴效率轴轴轴轴轴沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 动力计算13P2.852.762.682.552.50d2.232.413.103.063.042.85*0.97=2.76； 2.76*0.97=2.68； 2.68*0.85=2.55； 2.55*0.98=2.50；3.43.4 齿轮模数的估算齿轮模数的估算 根据疲劳强度或弯曲强度，齿轮模数是更复杂的，并且某些系统参数的可所有参数已经知道.的草图之前，标准齿轮模数估计后确定，并且相同的传输组中的齿轮都采用相同的模量，并且在变速箱的齿轮采用 12 模.发送功率的齿轮模数大于2 毫米。在中 - 大机床，主变速箱的齿轮模数往往采取从 2.5，3 的 4mm。由中心距 A 及齿数 Z1,Z2，可求齿轮模数为： 3-3 Z2)+2A/(Z1=m 按齿面点蚀估算的齿轮中心距有如下公式： （3-4）(1/3)370(P/Nj)=A 式中，：大齿轮的计算转速，单位为 rpm。Nj ：该齿轮传递功率，单位为 KW。P 从 I 轴到 II 轴，则1400rpm=Nj2.85KW,=P。46.9mm=II AI 从 II 轴到 III 轴，则。1000rpm=Nj2.76KW,=P52.0mm=III AII 从 III 轴到 IV 轴，则。355rpm=Nj2.55KW,=P71.4mm=IV AIII 由（3-2）以及表 2-2 各轴齿轮传动齿数和，对于最小齿数和，则有各轴应满足的最低模数。 对于 I 轴，II 轴，（，则。46.9mm=II AI。48=min。Z2+Z11.95mm=m 对于 II 轴，III 轴，则。52.0mm=II AI。46=min。Z2+Z1。2.26mm=m 对于 III 轴，IV 轴，则。71.4mm=II AI。76=min。Z2+Z1。1.87mm=m 对于变速箱内圆柱齿轮传动，统一用 m=2.5mm。因为主轴传递扭矩大，所以主轴箱内齿轮模数取 3mm沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 动力计算143.53.5 各轴直径及各齿轮齿数的确定各轴直径及各齿轮齿数的确定 在实际生产中，轴齿轮传动主要由连接到实现轴向键，而且设计中，所有与花键轴，并通过使用花键轴直径的适当标准的等效直径的轴的驱动轴，并且通过花键轴直径由在齿轮侧齿数轴上。花键轴，齿数及齿的选择的尺寸示于表 3-6。 表 3-6 各花键轴参数以及相应传动副齿轮齿数选定值参数数参数轴轴轴轴轴轴当量直径22.324.131.030.630.4花键轴参数6-32*28*76-32*28*76-35*30*10/6-40*35*10相对轴间齿轮传动副和齿轮和6076/103 这里需要说明以下三点： （1）花键轴参数尺寸代表 Z-D*d*b。Z 表示花键轴齿数，D 表示花键轴大径，d表示小径，b 表示齿宽，具体图样见图 3-2： 图 3-2 矩形花键轴 （2）齿轮齿数的选取，应保证齿轮齿根与花键轴大径配合的轮毂面不得小于沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 动力计算1535mm。 （3）III 轴和 IV 轴间为皮带轮 1：1 传功。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 总结16第四章第四章 结构设计结构设计 结构设计包括主轴箱，变速箱的结构，和传动件，主轴组件，箱体以及连接件的结构设计和布置等。4.14.1 齿轮的轴向布置齿轮的轴向布置 多次使用的滑动齿轮及滑动齿轮的设计必须保证当一对齿轮完全脱离，使一对齿轮啮合，否则干扰难以改变。因此，与固定齿轮匹配之间的距离应保证留出足够的空间，至少不少于齿宽的两倍，并留有 =12mm 的间隙。齿轮齿宽取b1=（612）m，对变速箱内齿轮传动副模数 m=2.5mm。而对于主轴箱内m=3mm，b2=20mm，变速箱内相邻固定齿轮间距 B 应不小于 32mm图 4-1 齿轮的轴向布置沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 总结174.24.2 传动轴及其上传动元件的布置传动轴及其上传动元件的布置4.2.14.2.1 轴的设计轴的设计图 4-2 I 轴及其上传动元件布置图I 轴上是三联滑移齿轮，相对应的花键轴段尺寸为 6-32*28*7。左右端均采用深沟球轴承，其型号分别是 6205，6206。右端是五齿皮带轮，和带有平键 I 轴连接，电机右端 V 带轮将动力传至 I 轴，又通过滑移齿轮传动力至 II 轴。4.2.24.2.2 轴的设计轴的设计图 4-3 II 轴及其上传动元件布置图 II 轴上是五个固连齿轮，左边三个固连齿轮与 I 轴配合，右边两个固连齿轮与III 轴配合。相对应花键轴段尺寸为 6-32*28*7，左，右端是 6205 型号的深沟球轴承。动力轴 I 到 II 轴，并通过右边两齿轮传动力传到 III 轴。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 总结184.2.34.2.3 轴的设计轴的设计图 4-4 III 轴及其上传动元件布置图III 轴上有 2 联滑移齿轮，与 II 轴的两个固定齿轮啮合。相对应花键轴段尺寸为6-35*30*10。左，右均为 6206 型号的深沟球轴承。左端是两个齿皮带轮，动力从 II轴传到 III 轴，再通过左边的 V 带轮传动力到 IV 轴。4.2.44.2.4 轴的设计轴的设计图 4-5 IV 轴及其上传动元件布置图IV 轴是套在主轴左端的套筒。两个是 6214 型号的深沟球轴承支撑套筒并增加其刚度。左端是 2 齿皮带轮，左边螺母可调整其轴向位置。动力从 III 轴径皮带轮传至 IV 轴，再通过右边齿轮将动力传出。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 总结194.2.54.2.5 轴的设计轴的设计图 4-6 V 轴及其上传动元件布置图V 轴是背轮机构，其上两个滑动齿轮和离合器滑动盘内齿离合器滑动用螺栓固定在一起，以实现传输的目的。与花键轴维度参数为。左右是型10*35*40-66206号的深沟球轴承。当拨动滑移齿轮，使左端齿轮与 IV 轴齿轮啮合时，主轴将是低 6级转速。如果直接与 IV 轴齿轮啮合换档滑动齿轮，所以即使是拨号叉形主轴齿轮，主轴将获得 8 高速。4.2.64.2.6 主轴的设计主轴的设计图 4-7 主轴及其上传动元件布置图 主轴装有由 V 轴（后轮机构）控制内部离合器圆盘，并与右侧 V 轴及轴的右端的齿轮。当第四轴齿轮直接与所述接合内齿离合器，主轴将获得一个高 6 速。当脱开，因此，即使在齿轮与背面齿轮机构连接，通过两个 1：2.8 复位，将是低的第 6级高速主轴。因为主轴较长，为了提高其刚性，这样的设计使用了三个支撑件，其结构是 3孔高同轴，温升及空载功率的增加。但 3 孔同轴加工难度，支持一般选择或支持为沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 总结20辅助，只有负载，轴弯曲变形，支撑工作将工作。 这样的设计，正面支持为主要支撑点，双列圆柱滚子轴承的选择和类型NU316，其承载能力，摩擦系数小，温升低，极限转速高，能很好的满足设计要求，但不能承受轴向力。在这个设计中，我们选择两栏式 51214 推力球轴承，并支持支持支持外锥式滑动轴承内圈的轴向力。在一方面，它能够满足高速度，高精度，重载，同时承受较大的径向力;另一方面，它可以从前面的主轴的轴向力的背面，并充分传递到身体，确保运行精度和性能良好的主轴。的滚动轴承是由螺母其轴向间隙调整，并且所述内圆筒滑动轴承可以通过双向后盖调整其径向间隙。4.34.3 主轴的强度校核主轴的强度校核 主轴作为车床的输出轴，一方面，由卡盘驱动该夹紧工件旋转，另一方面，由于主轴精度，性能要求较高，从而导致其结构和上传更多复杂的布局元素的行为，和主轴通常是更厚，制成空心轴，以确保在材料，高强度，刚度和疲劳强度相同的量。在设计中，仅在主轴检查的强度，和其他的轴，以及硬度，疲劳强度仅限于讨论长度。这种设计，两个，其中一个主要来源，通过背面轮机构的主要来源，以获得 6 个速度，一个是低电平，通过内部齿轮离合器，以得到 6 速。在这两种情况下，主轴的应力状态是明显不同的，所以应力分析和验证分别进行。另外，车床的卸载装载装置的整体布局的主轴鼻，切削力的切削过程被传递到身上，所以在强度检查不考虑切削力的影响。 本设计主轴的材料为经调质处理的 45 钢，它的许用疲劳强度-1b=60Mpa。在检查，一些简单的计算进行了.主轴的原理图如图 4-8 所示。因为中间只支持辅助支撑，在应力分析，而不是反点支撑。左和右轴承浓缩反应点，并且被认为在轴承支撑的中点起作用。现将主轴上各传动元件的作用点位置和距离表示如下：沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 总结21图 4-8 主轴及其上元件轴向位置简图4.3.14.3.1 低低 6 6 级传动时强度验算级传动时强度验算 主轴上右边的固定齿轮受力，其受力简图如图 4-9 所示。 转矩： m*531N= 0.84/45*3*103*9.55= P1/N1*103*9.55=T1 圆周力： 4658N=。3/2*76。103/*531= 。d1/2。103/*T1=Ft1 径向力： 1695N=。20。tan*Ft1=Fr1 水平面上的支反力：1492N=4658N*。132+280。132/=Ft1*。db+da。db/=FA1 3166N=FA1-Ft1 =FB1 垂直面上的支反力：543N=Fr1*。db+da。db/ =FA1 1152N=FA1-Fr1=FB1 截面 C 处的水平弯矩：m*418N=。3-。10*FA1*280=Mc 截面 C 处的垂直弯矩：m*152N=。3-。FA110*280Mc 因主轴单向回转，视转矩为脉动循环，0.6=0b1b/ -=则截面 C 处的当量弯矩为： m*547N=。2。T1*。+Mc12。sqrt =Mvc1 轴的受力图，转矩图，弯矩图如图 4-9 所示。根据弯曲力以检查轴部的强度值：C 最大等效的时刻，可能是危险的部分。已知： ，60Mpa=1b-。m*547N=Mvc1=Mc 60Mpa=1b- 13.0Mpa=。753*0.1。103/*547= Mc/0.1dc3=Mc/W=c 所以其强度足够。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 总结22图 4-9 低 6 级轴的强度计算4.3.24.3.2 高高 6 6 级传动时强度计算级传动时强度计算 在这种情况下，主轴的主轴线的内离合器直接卡合在第四轴线。该力示意图的外齿，如图 4-10 所示。 转矩 m*67.8N= 0.84/355*3*103*9.55= P2/N2*103*9.55=T2 圆周力 1674N=。3/2*27。103/*67.8= 。d2/2。103/*T2=Ft2 水平面上的支反力：2242N=1674N*。140-552。552/=Ft2*。da-db。db/=FA2 -568N=FA2-Ft2 =FB2 垂直面上的支反力： 816N=Fr2*。da-db。db/ =FA2 截面 A 处的水平弯矩：m*234N=。3-。10*Ft2*140=Ma 同理，截面 A 处的当量弯矩为：沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 总结23 m*252N=。2。T2*。+Ma12。sqrt =Mva1 轴的受力图，转矩图，弯矩图如图 4-10 所示。类似地，部分 A 的等效力矩为最大，并可能导致危险的横截面。已知： 。60Mpa=1b-。m*252N=Mva1=Ma 60Mpa=1b- 9.2Mpa= Mpa。653*0.1。103/*