最大回转直径360mm普通车床的主轴变速箱的设计
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最大
回转
直径
mm
妹妹
普通
车床
主轴
变速箱
设计
- 资源描述：
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一、 设计题目。
最大回转直径Ø360mm普通车床的主轴变速箱的设计
给出条件：1、Z=12级（采用集中传动）
2、nmax=1800 ; nmin=40
二、 机床的用途、特点及主要技术参数。
1、机床的“系列型譜”是机床制造行业发展品种和用户选择的依据。我国普通车床目前有3种系列，14个品种，8种规格的产品。
联系自己所设计的车床，注意体现如下特点：
系列 普通型
品种 普通、卡盘、轴程控车床
用途 现代化大中型机械制造业大批或成批生产车间，也可纳入生产或自动线。能加工常用公制、模数螺纹。
性能 生产效率较高、具有高速和强力切削能力。转速技术Zn=12~16,进给Zn<30。电机功率约为万能型的125%，重量型的125%
结构 结构复杂程度中等，操纵方便，有好的刚度和抗震性能。
2、车床主参数（规格尺寸）和基本参数（GB1582—79，JB/Z143—79）
最大工件回转直径D（mm） 360
刀架上最大工件回转直径D1≧
主轴通孔直径d≧
主轴头号（JB2521—79）
系列 普通型 万能型 轻型
主轴转速 范围
级数
纵向进给两mm/r
主电动机功率（KW） 7.5
拟定参数的步骤和方法。
1、极限切削速度υmax,υmin
根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑：工序种类、工艺要求、刀具和工件材料等因素。允许的切削速极限参考值如下：
加工条件 υmax υmin
硬质合金刀具粗加工铸铁工件 30~50
硬质合金刀具半精或精加工 150~300
螺纹（丝杠等）加工和铰孔 3~8
2、主轴的极限转速
计算车床主轴极限转速时的加工直径，按经验分别取（0.1~0.2）D和（0.45~0.5）D。则主轴极限切削速度应为：
υmax= （0.1~0.2）лDnmax/ 1000 ; υmin= （0.45~0.5）лDnmin/1000
- 内容简介：
-
目 录 、 参数的拟定 、 运动的设计 、 传动件的估算和验算 、 展开图的设计 、 总结 一、 参数拟定 、确定公比 已知 12 级（采用集中传动） 1800 0 以算得 、确定电机功率 N 根据 320和 400车床设计的有关参数，用插补法： 已知最大回转直径为 360。 切深 ap(t)为 给量 f (s)为 r,切削速度 v 为95m/ 计算： 主（垂直）切削力： 900ap =1900 X 切削功率 : N 切 = 1200 W 估算主电机功率 : N= N 切 / 总 = N 切 /W =W =W 因为 N 值必须按我国生产的电机在 Y 系列的额定功率选取 ,所以选 W。 二、 运动的设计 1、列出结构式 12=23 31 26 因为：在 I 轴上如果安置换向摩擦离合器时，为减小轴向尺寸，第一传动组的传动副数不能多，以 2 为宜。在机床设计中，因要求的 R 较大，最后扩大组应取 2 更为合适。由于 I 轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。 2、绘出结构网 3、拟定转速图 1）主电机的选定 电动机功率 N： W 电机转速 因为 1800r/根据 N=W，由于要使电机转速 免采用过大的升速或过小的降速传动。所以初步定电机为： 机转速1440r/ 2）定比传动 在变速传动系统中采用定比传动，主要考虑传动、结构和性能等方面要求，以及满足不同用户的使用要求。为使中间两个变速组做到降速缓慢，以利于减少变速箱的径向尺寸， 故 在 - 轴间增加一对降速传动齿轮。 3）分配降速比 12级降速为： 40 56 80 12 112 160 224 315 450 630 900 1250 1800 （ r/ 决定 -间的最小降速传动比： 由于齿轮极限传动比限制 ，为了提高主轴的平稳性，取最后一个变速组的降速传动比为 1/4，按公比=表可知： 。决定其余变速组的最小传动比，根据降速前慢后快的原则， - 轴间变速组取 U=1/43 -轴间取 U=1/43 画出转速图 12=233126 结构大体示意图 : 4、计算各传动副的传动比 见下 述步骤 5、计算齿轮齿数 见下述步骤 6、带轮直径和齿轮齿数的确定 1）选择三角带型号 根据电机转速 1440 r/功率 n=图可确定三角带型号为 B 型。 7、确定带轮的最小直径 表得 40 8、计算大带轮直径 D 大 根据要求的传动比 和滑动率确定 D 大 D 小 1 (1 )u 140 1 (1 0 )900 220 9、确定齿轮齿数 1）第一变速组内有 两对齿轮，其传动比为 122= 3412 初步定出最小齿轮齿数 根据结构条件，由表得 u=2 一行中找到 2 时，同时满足两个传动比的要求，确定 72 34Z =728 0 21Z =720 2)第二变速组有三对传动副 5167228933210111 . 4 111211( 2 . 8 2 ) 确定最小齿轮的齿数 m 21 0 1 0 m i n 9 8 0 2 1 5 9Z S Z 7 27Z 8 m i n 7 8 0 2 7 5 4Z S Z 5 33Z 6 47Z 3)第三变速组有两对齿轮 11 2112132414m i n 1 3m i 9 821104 确 定14 83Z 11 35Z 12 69Z 1 30Z 2 42Z 3 24Z 4 48Z 5 33Z 6 47Z 7 27Z 8 54Z 9 21Z 10 59Z 11 35Z 12 69Z 13 21Z 14 83Z 11110| | 1 0 ( 1 ) % 4 . 1 % 1 4 0 2 4 2 1 2 11 4 4 0 4 1 . 2 62 2 0 4 8 5 9 8 34 1 . 2 6 4 0| | | | 3 . 1 5 % 4 . 1 %40I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I Z Z 理实理实理理、 主 轴 转 速 系 列 的 验 算2n 合格 3n 合格 4n 合格 5n 合格 6n 合格 7n 2% 合格 8n 合格 9n 合格 10n 合格 11n 合格 12n 合格 130 42 24 48 33 47 27 54 21 59 35 69 21 83 摸数 3 分度圆直径 90 126 72 144 99 141 81 162 63 177 105 207 63 249 齿根高*)m=3=顶高ah*ah m=1 3=3 齿高 顶圆直径32 78 150 105 147 87 168 69 183 111 213 69 255 心距 108 120 156 齿宽 24 11 片式摩擦离合器的选择和计算 1）外 摩擦片的内径 d 因为 直径为 d=擦片的尺寸 93307 . 5 0 . 9 61 . 2 9 5 5 09009 1 . 6 8k N 3）摩擦面对 Z 33120( ) ( )n k d k k查表得 Z=17 静扭距 9 1 m取 100 d=30 D=98 1D=90=30 b=10 传动件的估算和验算 1三角带传动的计算 1）选择三角带的型号 根据计算功率 1 0 1 7 . 5 8 . 2 58 . 2 5J W N K W 小带轮的转速 1441r/择带的型号为 B 型 2）1D=140D=220)确定三角带速度 V 11 /6 0 1 0 0 03 . 1 4 1 4 0 1 4 4 06 0 1 0 0 01 0 . 5 6 /m 4）初定中心距0 2( 0 . 6 2 ) ( )2 1 6 7 2 0A D D m 取0A=500)确定三角带的计算长度0 9 7 . 5 A m 12（ ）（ D + D ） +L=1633L=1600)验算三角带的扰曲次数 u 10004 0 /1 0 0 0 1 0 . 5 616001 3 . 2 4 0 /次次7)确定实际中心距 A 00 21 6 0 0 1 5 9 7 . 55002502 m 8）验算小带轮的包角10021100001 8 0 5 7 . 32 2 0 1 4 01 8 0 5 7 . 35021 7 0 . 8 7 1 2 0 9）确定三角带根数 Z 016 . 0 5 2 . 2 82 . 7 1 0 . 9 8 取 Z=3 2齿轮模数的估算和计算 1）各轴计算转速 133m i 1 . 4 1 1 1 2 / m i 0 / m i 0 / m i 0 / m i n 2）各齿轮计 算转速 1250 900 450 450 315 450 224 450 160 160 315 450 112 r/)估算 第三变速组，按齿轮弯曲疲劳的估算 3333123327 . 5 ( 0 . 9 8 ) 0 . 9 9 0 . 9 63 2 2 . 8 52 1 4 5 00 . 9 8 ( )0 . 9 9 ( )0 . 9 6 ( )m 齿 轮 轴 承 带按齿面点蚀的估算 3333127 . 5 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 9 63 7 0 3 7 0 9 0 . 54502 2 9 0 . 51 . 7 4104, , 3 ( )m m m 根 据 选 标 准 值 4）计算（验算） 根据接触疲劳齿轮模数 1 2 3322133137023( 1 )163007 . 5 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 9 6 6 . 61 1 2 / m i 9 5216 0 6 0 1 1 2 1 7 5 0 02 . 2 7100 . 8 90 . 5 80 . 5 52 . 2 7 0 . 8 9 0 . 5 8 0 . 5 5 0 . 6 481 . 51 . 0 4r n w k k k k Nm m mZ i K K 11 . 40 . 6 6 5 02 . 6 2算 出根据弯曲疲劳计算齿轮模数 1236811 2 331( 0 . 4 0 8 0 . 3 9 5 ) / 2 0 . 3 9 5 0 . 4 0 1 51 . 41 . 51 . 0 46 0 1 1 2 1 7 5 0 00 . 9 42 1 00 . 8 90 . 7 80 . 7 70 . 9 4 0 . 8 9 0 . 7 8 0 . 7 7 0 . 5831 1 2 / m i n 2 7 582 7 5 2 . 6 2r n n j K K K K n 3、传动轴的估算和验算 1）传动轴直径的估算 491 轴： 3347 . 5 ( 0 . 9 8 ) ( 0 . 9 9 ) 0 . 9 6 . 1 61 1 2 / m i n 0 . 7 5 d e g /6 . 1 69 1 4 7 . 3 61 1 2 0 . 7 5 K m m ： 2247 . 5 ( 0 . 9 8 ) ( 0 . 9 9 ) 0 . 9 6 . 41 6 0 / m i n 1 . 2 5 d e g /6 . 49 1 3 8 . 4 91 6 0 1 . 2 5 K m m 47 . 5 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 9 6 . 5 54 5 0 / m i n 1 . 2 5 d e g /6 . 5 59 1 2 9 . 94 5 0 1 . 2 5 K m m ： 47 . 5 0 . 9 9 0 . 9 6 . 6 89 0 0 / m i n 1 . 7 5 d e g /6 . 6 89 1 2 3 . 49 0 0 1 . 7 5 K m m 2）传动轴强度的验算 选第 进行验算 32113 4 8 1 4 495500032943622 . 2 9 1 08330978893002031861300203677300m z m m t g 大 齿 轮297 324300 1222222219 7 1 8 6 1 9 7 1 8 0 5 1 7657721921263 5 0 0 0 . 3( 2 )( ) 4 ( ) 5 9 2H N N m mm m N m mm m m N m w w 取 四 展开图设计 1 反向机构 利用机械传动实现主轴反转需要一个惰轮，将惰轮装在有两个支承的传动轴上，轴的刚性较好，有利于降低噪音。 2 输入轴 1） 带轮装在 轴端。 2） 卸荷装置 将带轮装在轴承上，轴承装在套筒上，传给轴的只是扭矩，径向力由固定在箱体上的套筒承受。本设计采用将带轮支在轴承外圈上，扭矩从端头传入。 3） 空套齿轮结构 2 齿轮块设计 1） 选用 7 级精度 2） 采用焊接连接，工艺简单，连接后齿轮能 达到一定的定心精度。 4 冲动轴设计 1） I 轴：深沟球轴承 ：深沟球轴承 ：深沟球轴承，圆锥滚子轴承 ：双列圆柱滚子轴承，圆锥滚子轴承 2）采用轴肩，轴承盖等定位 5主轴组件的设计 1）内孔直径 43）轴颈直径 ）前锥孔采用莫氏锥孔，选莫氏锥度号 为 6 号。 4）支承跨距 L 和外伸长度 a L/a=3 5)头部尺寸：选 B 型 5 号 6）轴承的配置 双列矩圆柱滚子轴承：种轴承承载能力大，内孔有 1/12 锥度，摩擦系数小，温升低，但不能承受轴向力，必须和能承受轴向力的轴承配合使用。 圆锥滚子轴承：载能力大，可同时承受径向力和轴向力，结构比较简单，但允许的极限转速低一点。 配置轴承时，应注意：每个支承点都要能承受径向力，两个方向的轴向力应分别有相应的轴承承受。径向力和两个方向的轴向力都应传递到箱体上，即负荷都有机床支承承受，主轴采用两个支承，机构简单，制造方便。 主轴刚度的验算： m a x1 m a 2 5 1 5 7 5 1 0 575(1 . 1 1 . 5 ) 6 8 . 5 01 . 1 1 . 568( 0 . 7 0 . 8 ) 5 2 . 5 6 0600 . 5 5 0 . 6 ( 0 . 5 5 0 . 6 ) 3 1 . 4 4 0 . 838(1 . 2 5 2 . 5 ) 9 3 . 5 1 8 1 . 5100D m m m m mD m m m mD m m m 1取 伸 长 量取 0 ,l m m取 支 承 跨 距 验 算2184 4 4 42 2 2 233552 1 0( ) ( 6 8 3 8 )9467226 4 6 4( ) ( 6 8 3 8 )2 4 9 6 . 3444 . 6 13 0 2 6 1 0 0 3 0 0(1 / ) (1 ) 0 . 0 2 63 3 2 1 0 9 4 6 7 2 2 1 0 03 0 2 6 1 0 0(1 / ) 4 . 6 12 1 0 2 4y m mx m l a 1总 位 数 y=取 弹 性 模 量100(1 ) 0 . 0 0 49 6 . 3 3 0 0 1 . 4 5111 . 4 522222121 2 21 . 4 2 . 2 1 1 3 . 0 5 1 0 /1 . 4 1 . 7 0 6 . 5 1 0
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