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车床主轴箱结构设计【优秀毕业课程设计含CAD图纸+说明书论文】

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主轴箱剖视图003.dwg

主轴零件图002.dwg

装配图001.dwg

设计说明书.doc[12000字,43页]

摘要

车床是应用最广泛的机械之一,约占机械工具的65%。本次我接到的课题就是对车床主轴箱结构进行设计,而主轴箱设计最重要的就是主传动系统的运动设计。主传动系统的运动设计有确定极限转速、确定公比、确定转速等级、确定结构网和结构式绘制转速图、确定齿轮和拟定传动系统图。主运动部件的结构设计有:带传动的设计、确定各种计算转数、确定齿轮模数、确定各轴最小直径和设计部分主轴主件。设计完成后轴与轴承的校核:州的校核主要通过轴颈、结构、运动等计算出轴最大承受能力,能够正常工作的时间。轴承则通过每个不同的轴连接,确定要用的轴承,选出醉倒的轴承,最后确定轴承轴和轴承是否达到要求。

本论文对车床主轴箱传动结构着重进行了设计,车床主轴箱式车床的动力源将动力和运动传递给车床主轴和基本环节,其机构复杂而巧妙,要实现其全部功能在软件中的模拟仿真工作量非常大。这次设计的效果没有预计的完美,有一些硬件上的问题没有得到解决,在模拟仿真的时候,由于计算机的配置不能达到所需要求,致使运行速度非常慢,不但时间上脱下来,而且所模拟的效果很不理想。我接受的设计任务是对车床的主轴箱进行设计。主轴箱的结构复杂繁多,烤炉到实际硬件条件,在进行三维造型的时候在不影响模拟仿真的情况下,我省去了很多细节部件。

本文用简明的语言有侧重的介绍了普通机床中主轴箱的设计过程,先通过研究背景及选题意义的介绍,来引出本设计的意义。然后分别从参数拟定、传动设计、传动件的估算和验算、各部件结构设计和主轴组件的验算5个部分来进行设计的。以齿轮、带轮、皮带轮、轴承、箱体等的参数设计为重点。


关键词:齿轮;结构设计;箱体;轴承



Abstract

Common lathe is one of the most widely used, accounting for 65%of the total number of lathes, because of the spindle horizontally placed so called horizontal lathe. Mainspindle : also known as the headstock, its main task is coming from the main motor rotation speed through a series of institutions required for the spindle box allocate part of the power the campaign to pass into the box. Lathe headstock spindle is the key to the middle part. Spindle bearing on the smooth operation of the workpiece directly affect the processing quality, once the accuracy of the rotation decreased, the machine’s using values.

  Feed box: also known as the cutting box, feed tank equipped with a vanable speed feed motion in the body, it can adjust the speed to change mechanism, obtain the required feed rate or screw pitch, the motion and driving force to slide crate to make crate to get the vertical linear slide motion. Start lathe check each variable speed are in the lathe meutral. Clutch whether is in the correct position, joystick is no in stop state, when confirmed, close the lathe total switch power supply. Saddle bed according to the green button, motor started brought up to  slip board box on the right side of the lever handle, spindle is turned; Lever handle back into the middle position, spindle stop turn move; Lever handle press, spindle reversal, the saddle bed of red stop button, motor stopped working.

This article has focused on using plain language introduction to the general machine tools in the design process of spindle, first by studying the background and significance of the topic's introduction, to elicit the significance of this design. And then were prepared from the parameters, transmission design, estimation and checking transmission parts, components structural design and checking 5 spindle components for the design part. The gears, belts, pulleys, bearings, cabinet and other key design parameters.


Keyword: Gear; structural design; box; bearing



目 录


第一章绪论 1

1.1 车床简介 1

1.2 国内外车床发展概况 2

1.3 设计目的及思路 3

第二章车床参数的拟定 4

2.1 概述 4

2.2 参数的拟定 4

2.2.1 确定极限转速 4

2.2.2 主电机选择 4

第三章运动设计 6

3.1 传动结构式、结构网的选择确定 6

3.1.1 传动组及各传动组中传动副的数目 6

3.1.2 传动系统扩大顺序的安排 6

3.1.3 绘制结构网 7

3.1.4 传动组的变速范围的极限值 7

3.1.5 最大扩大组的选择 8

3.2 转速图的拟定 8

3.2.1 主电机的选定 9

3.3 齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 10

3.3.1 齿轮齿数的确定的要求 10

3.3.2 变速传动组中齿轮齿数的确定 11

第四章强度计算和结构草图设计 15

4.1 确定计算转速 15

4.1.1 主轴的计算转速 15

4.1.2 中间传动件的计算转速 15

4.1.3 齿轮的计算转速 15

4.2 传动轴的估算和验算 16

4.2.1 传动轴直径的估算 16

4.2.2 主轴的设计与计算 17

4.2.3 主轴材料与热处理 21

4.3 齿轮模数的估算和计算 21

4.3.1 齿轮模数的估算 21

4.3.2 齿轮模数的验算 24

4.4 轴承的选择与校核 26

4.4.1 一般传动轴上的轴承选择 27

4.4.2 主轴轴承的类型 27

4.4.3 轴承间隙调整 28

4.4.4 轴承的较核 28

4.5 摩擦离合器的选择与验算 30

4.5.1 按扭矩选择 30

4.5.2 外摩擦片的内径d 30

4.5.3 选择摩擦片尺寸(自行设计) 30

4.5.4 计算摩擦面的对数Z 31

4.5.5 摩擦片片数 31

总结 32

参考文献 33

致谢 34


内容简介:
中国地质大学长城学院 本科 毕业设计 外文资料翻译 系 别 : 工程技术系 专 业: 机械设计制造及其自动化 姓 名: 李萌 学 号: 05211530 2015年 3 月 1 日 外文翻译译文 机械设计基础 机械设计基础是指机械的装置和机械系统 机器、产品、结构、设备与仪器的设计。大部分机械设计需要利用的数学、材料科学和工程力学的知识。 我们对整个设计过程感兴趣。它是怎样开始的 呢?工程师是不是仅仅坐在铺着白纸的桌旁就可以开始设计了呢?当他记下一些设想后,下一步应该做些什么?什么因会影影响或者控制着应该做出的决定?最后,这一设计过程是怎样结束的呢? 有时,虽然并不总是如此,工程师认识到一种需要并且决定对此做一些工作时,设计就开始了。认识到这种需要,并用语言将其清楚地叙述出来,常常是一种高度创造性的工作。因为这种需要可能只是一个模糊的不满,一种不舒服的感觉,或者是感觉到了某些东西是不正确的。 这种需要往往不是很明显的。例如,对食品包装机械进行改进的需要,可能是由于噪音过大、包装重量的 变化、包装质量的微小的但是能够察觉得出来的变化等表现出来的。 叙述某种需要和随后要解决的问题之间有着明显的区别。要解决的问题是比较具体的。如果需要干净的空气,要解决的问题可能是降低发电厂烟囱的排尘量,或者是降低汽车排除的有害气体。 确定问题阶段应该制订设计对象所有的要求。这些设计要求包括输入量、输出两特性、设计对象所占据的空间尺寸以及这些参量的所有制约因素。我们可以把设计对象看作是黑箱中的某种东西。在这种情况下,我们必须具体确定黑箱的输入和输出,以及它们的特性和制约因素。这些设计要求将规定生产成本、产量、预 期寿命、工作范围、操作温度和可靠性。 还存在着许多由于设计人员所处的特定环境或者由于问题本身的性质所产生的隐含设计要求。某个工厂中可利用的制造工艺和设备会对设计人员的工作有所限制,因而成为隐含的设计要求的一部分。例如,一个小工厂中可能没有冷变形加工机械设备。因此,设计人员就必须选择这个工厂中能够进行的其他的金属加工方法。工人的技术水平和市场上的竞争情况也是隐含的设计要求的组成部分。 在确定了要解决的问题,并且形成了一系列的书面的和隐含的设计要求之后,设计工作的下一阶段是进行综合以获得最优的结果。因为只有通过 对所设计的系统进行分析,才能确定其性能是否满足设计要求。因此,不进行分析和优化就不能进行综合。 设计工作是一个反复进行的过程。在这个过程中,我们要经历几个阶段,在对结果进行评价后,再返回到前面的阶段。因此,我们可以先综合系统中的几个零件,对它们进行分析和优化,然后再进行综合,看它们对系统的其他部分有时么影响。分析和优化都要求我们建立或者做出系统的抽象模型,以便对此进行数学分析。我们将这些模型称为数学模型。在建立数学模型时,我们希望能够找到一个可以很好地模拟实际物理系统的数学模型。 评价是整个设计过程中的一个 重要阶段。评价是对一个成功的设计的最后检验,通常包括样机的实验室实验。在此阶段我们希望弄清楚设计能否真正满足所有的要求。它是否可靠?在与类似的产品的竞争中它能否获胜?制造和使用这种产品是否经济?它是否易于维护和调整?能否从它的销售或使用中获得利润? 与其他人就设计方案进行交流和沟通是设计过程的最后和关键阶段。毫无疑问,有许多伟大的设计、发明或创造之所以没有为人类所利用,就是因为创造者不善于或者不愿意向其他人介绍自己的成果。提出方案是一种说服别人的工作。当一个工程师向经营、管理部门或者其主管人员提出自己的新方 案时,就是希望向他们说明或者证明自己的方案是比较好的。只有成功地完成这项工作,为得出这个方案所花费的大量时间和精力才不会被浪费掉。 人们基本上只有三种表达自己思想的方式,即文字材料、口头表述和绘图。因此,一个优秀的工程师除了掌握技术之外,还应该精通这三种表达方式。如果一个技术能力很强的人在上述三种表达方式中的某一种的能力较差,他就会遇到很大的困难。如果上述三种能力都很差,那将永远没有人知道他是一个多么能干的人! 一个有能力的工程师不应该害怕在提出自己的方案时遭到失败的可能性。事实上,偶然的失败肯定会发生的, 因为每一个真正有创造性的设想似乎总是有失败或批评伴随着它。从一次失败中可以学到很多东西,只有不怕遭受失败的人们才能取得最大的收获。总之,决定不把方案提交出来,才是真正的失败。 机械设计概论 机械设计是一门通过设计新产品或者改进产品来满足人类需求的应用技术科学。它是一个广阔的工程技术领域,不仅要研究产品在尺寸、形状和详细结构等方面的基本构思,还要考虑产品在制造、销售和使用等方面的有关问题。 进行各种机械设计工作的人员通常被称为设计人员或者设计工程师。机械设计是一项创造性的工作。设计工程师不仅在工作上要有创新性 ,还必须在机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造工艺等方面具有深厚的基础知识。 如前面所述,机械设计的目的是生产能够满足人类需求的产品。发明、发现和科学知识本身并不一定能给人类带来益处,只有当它们被用在产品上才能产生效益。因而,应该认识到再一个特定产品进行设计之前,必须先确定人们是否需要这种产品。 应当把机械设计看成是设计人员运用创造性的才能进行产品设计、系统分析和制订产品的制造工艺的一个良机。掌握工程基础知识要比熟记一些数据和公式更为重要。仅仅使用数据和公式是不足以再一个好的设计中做出所需的全部决 定。另一方面,应该认真精确地进行所有运算。例如,即使将一个小数点的位置放错,也会使正确的设计变成错误的。 一个好的设计人员应该勇于提出新的想法,而且愿意承担一定的风险,当新的方法不适用时,就恢复采用原来的方法。因此,设计人员必须要有耐心,因为所花费的时间和努力并不能保证带来成功。一个全新的设计,要求屏弃许多陈旧的,为人们所熟知的方法。由于许多人易于墨守成规,这样做并不是一件容易的事情。以为设计工程师应该不断的探索改进现有产品的办法,在此过程中应该认真选择原有的、经过验证的设计原理,将其与未经过验证的新观念结 合起来。 新设计本身会有许多缺陷和未能预料的问题发生,只有当这些缺陷和问题被解决之后,才能体现出新产品的优越性。因此,一个性能优越的产品诞生的同时,也伴随着较高的风险。应该强调的是,如果设计本身不要求采用全新的办法,就没有必要仅仅为了变革的目的而采用新办法。 在设计的初始阶段,应该允许设计人员充分发挥创造性,不受各种约束。即使产生了许多不切合实际的想法,也会在设计的早期,即绘制生产图纸之前被改正掉。只有这样, 才不至于堵塞创新得思路。通常要提出几套设计方案 然后加以比较。很有可能在最后选定的方案中 采用了某 些未被接受的方案中的一些想法。心理学家经常谈论如何使人们适应他们所操作的机器。设计人员的基本职责是努力使机器来适应人们。这并不是一项容易的工作,因为实际上并不存在着一个对所有人来说都是最优的操作范围和操作过程。 另一个应该被认识到的重要问题是,设计工程师必须能够同其他有关人员进行交流和沟通。在开始阶段,设计人员必须就初步设计同管理人员进行交流和沟通,并得到批准。这一般是通过口头讨 论,草图和文字材料进行的。为了有效地进行交流,需要解决下列问题 : ( 1) 所要设计的这个产品是否真正为人们所需要? ( 2) 此产品与其他公司的现有 产品相比有无竞争能力? ( 3) 生产这种产品是否经济? ( 4) 产品的维修是否方便? ( 5) 产品有无销路?是否可以盈利? 只有时间才能对上述问题给出正确的答案。但是,产品的设计、制造和销售只能在对上述问题的初步肯定答案的基础上进行。设计工程师还应该通过零件图和装配图,与制造部门一起对最终设计方案进行沟通。 通常,在制造过程中会出现某个问题。可能会要求对某个零件尺寸或公差作一些修改,使零件的生产变得容易。但是,工程上的修改必须要经过设计人员批准,以保证不会损伤产品的功能。有时,在产品的装配时或者装配外运前的试验中才发现设计中的某些 缺陷。这些事例恰好说明了设计是一个动态过程。总是存在着更好的方法来完成设计工作,设计人员应该不断努力,寻找这些更好的方法。 机械加工 车削 普通车床作为最早的金属切削机床中的一种,目前仍然有许多有用的和为人们所需要的特性。现在,这些机床主要用在规模较小的工厂中,进行小批量的生产,而不是进行大批量的生产。 在现在的生产车间中,普通车床已经被种类繁多的自动车床所取代,诸如自动仿形车床,六角车床和自动螺丝车床。现在,设计人员已经熟知先利用单刃刀具去除大量的金属余量,然后利用成型刀具获得表面光洁度和精度这种加工 方法的优点。这种加工方法的生产速度与现在工厂中使用的最快的加工设备的速度相等。 普通车床的加工偏差主要依赖于操作者的技术熟练程度。设计工程师应该认真地确定由熟练工人在普通车床上加工的试验零件的公差。在把试验零件重新设计为生产零件时,应该选用经济的公差。 六角车床 对生产加工设备来说,目前比过去更着重评价其是否具有精确的和快速的重复加工能力。应用这个标准来评价具体的加工方法,六角车床可以获得较高的质量评定。 在为小批量的零件( 100 200 件)设计加工方法时,采用六角车床时最经济的。为了在六角车床上获得尽 可能小的公差值,设计人员应该尽量将加工工序的数目减至最少。 自动螺丝车床 自动螺丝车床 通常被分为以下几种类型:单轴自动、多轴自动和自动夹紧车床。自动螺丝车床最初是被用来对螺钉和类似的带有螺纹的零件进行自动化和快速加工的。但是,这种车床的用途早就超过了这个狭窄的范围。现在,它在许多种类的精密零件的大批量生产中起者重要的作用。工件的数量对采用自动螺丝车床所加工 零件的经济性有较大的影响。如果工件的数量少于 1000 件,在六角车床上进行加工比在自动螺丝车床上加工要经济得多。如果计算出最小经济批量,并且针对工 件批量正确地选择机床,就会降低零件的加工成本。 自动仿形车床 因为零件的表面粗糙度在很大程度上取决于工件材料、刀具、进给量和切削速度,采用自动仿形车床加工得到的最小公差不一定是最经济的公差。 在某种情况下,在连续生产过程中,只进行一次切削加工时的公差可以达到 于某些零件,槽宽的公差可以达到 孔和采用单刃刀具进行精加工时,公差可达到 希望获得最大产量的大批量生产中,进行直径和长度的车削时的最小公差值为 是最经济的。 铣削 除了车 削和钻削,铣削无疑是应用最广泛的金属切削方法。铣削非常适合于而且也易于应用在任何数量的零件的经济生产中。在产品制造过程中,许许多多种类的铣削加工是值得设计人员认真考虑和选择的。 与其他种类的加工一样,对于进行铣削加工的零件,其公差应该被设计或铣削生产所能达到的经济公差。如果零件的公差设计得比需要的要小,就需要增加额外的工序,以保证获得这些公差 这将增加零件的成本。 磨削 磨削是一种应用最广泛的零件精加工方法,用来获得非常小的公差和非常低的表面粗糙度。目前,几乎存在着适合于各种磨削工序的磨削。零件的设计特 征在很大程度上决定了需要采用的磨削的种类。当加工成本太高时,就值得对零件进行重新设计,使其能够通过采用既便宜又具有高生产率的磨削方法加工出来,以获得经济效益。尽管通常认为磨削适用于精加工工序,对那些适合于采用磨削来完成粗、精加工工序的工件,也经常采用磨削方法完成全部加工工作,而不采用车削或者其他加工方法。因此,许多种类的锻件和其他零件,可以采用磨削的方法完成其从毛坯到成品的全部加工,这可以显著地节约时间和费用。 磨床有以下几种类型:外圆磨床、无心磨床、内圆磨床、平面磨床和工具磨床。 外圆磨床和无心磨床是用来 磨削圆柱形工件或者圆锥形工件的。因此,花键轴、轴和其他类似的零件是采用普通的外圆磨床,或者采用无心磨床进行加工的。 螺纹磨床用来磨削螺纹量规上的精密螺纹和用来磨削螺纹的中径与轴的同心度公差很小的精密件上的螺纹。 内圆磨床用来磨削精密的孔、汽缸孔以及各种类似的,需要进行精加工的孔。 平面磨床用来对各种平面工件,或者带有平面的工件进行精加工。可以采用砂轮的边或者砂轮的端面进行磨削。这类机床上装有往复式工作台或者回转 式。 外文原文 of of a is of to it at a of as he or to be an a to do of it in so a be a a of of a is is at to do a be by by in by in of or is a of of is If is be of or of of is to be of on We to be as in a In we of to be s or of of a on a s a of A be in a of in is of an be to is an in we to an of we of a to to on of we or of of We In it is we is a of is of a of a in we to if or Is it it Is it to to Is it a be or to is in to or to to is a a to or is to or to to is a be on of to be in of A in of is If in is no be of of in a In be or to is a to be a by to In in to at is of to or of It is a of of in of in of of or is a in to a a in of of As of is to a a by do if a a be It be a be a is be to be an to to a of a is to be It is to of no or be to to a On be if a is an to a of is be a is no of a be is to A to an be be or be of be is a a at It be if a be of of be to a of it is to in of by In is up to be It is in of as to to It is of to to to is an is no be is a be to to if to be a to is by in To be (1) a (2) it be of (3) Is it to (4) it be (5) it a to be to of a It be a is in or of a so it be in of be by so be In a in or to is a is a to do it he of a of in in s by a of as of of at s on a on on of be in of an on by a In an be be in of to of a a In 00 00 it is to In on a of of of a in of a of an in of on to up on on 000 be to up on on of be if is is be on Is in be on be On is a is on of of is of to of of of of of As in to be be be in If is to be to of is of of to 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 1204 学生姓名: 贾玉鑫 指导教师: 侯志敏 论文提交日期: 2016 年 5 月 30 日 论文答辩日期: 2016 年 6 月 8 日 沈阳化工大学科亚学院 2012 届本科毕业生毕业设计 任务书 论文(设计)题目 车床主轴箱结构设计 姓名 贾玉鑫 专业班级 机制 1204 学 号 3122020526 课题的目的与要求: 1. 熟悉车床机械的结构,工作原理,以及了解车床的发展方向; 2. 完成对中等复杂程度机械的计算、结构设计等工作。 以车床主轴箱为对象进行车床主轴箱结构的设计; 3. 完成车床主轴 箱装配图的设计和所有非标零件图设计和所有非标零件图设计工作 。 论文的主要内容(或设计的技术要求与数据): 已知车床的主要参数和车床主轴箱基本参数: ( 1) 加工工件最大回转直径: 400 2) 正转最高转速: 1400r/机功率: 3) 公比 1:4;转速级数: 12 ( 4) 2 正反 级数级数 ;m a xm a x 反 ( 5) 要求完成主轴箱结构设计 查阅参考文献、资料要求: 机械制造装备设计 机械设计 机 械原理 进度计划: 收集资料、查看相关资料: 定车床主轴箱结构草图: 算并确定各传动件的尺寸参数: 成车床主轴箱结构设计: 行撰写设计论文: 行论文修改: 文(设计)答辩: 文(设计)工作起止日期: 务下达 人(签字): 年 月 日 任务接受人(签字): 年 月 日 年 月 日 摘要 车床是应用最广泛的机械之一,约占机械工具的 65%。本次我接到的课题就是对车床主轴箱结构进行设计,而主轴箱设计最重要的就是主传动系统的运动设计。主传动系统的运动设计有确定极限转速、确定公比、确定转速等级、确定结构网和结构式绘制转速图、确定齿轮和拟定传动系统 图。主运动部件的结构设计有:带传动的设计、确定各种计算转数、确定齿轮模数、确定各轴最小直径和设计部分主轴主件。设计完成后轴与轴承的校核:州的校核主要通过轴颈、结构、运动等计算出轴最大承受能力,能够正常工作的时间。轴承则通过每个不同的轴连接,确定要用的轴承,选出醉倒的轴承,最后确定轴承轴和轴承是否达到要求。 本论文对车床主轴箱传动结构着重 进行了设计,车床主轴箱式车床的动力源将动力和运动传递给车床主轴和基本环节,其机构复杂而巧妙,要实现其全部功能在软件中的模拟仿真工作量非常大。这次设计的效果没有预计的完美,有一 些硬件上的问题没有得到解决,在模拟仿真的时候,由于计算机的配置不能达到所需要求,致使运行速度非常慢,不但时间上脱下来,而且所模拟的效果很不理想。我接受的设计任务是对车床的主轴箱进行设计。主轴箱的结构复杂繁多,烤炉到实际硬件条件,在进行三维造型的时候在不影响模拟仿真的情况下,我省去了很多细节部件。 本文用简明的语言有侧重的介绍了普通机床中主轴 箱 的设计过程,先通过研究背景及选题意义的介绍,来引出本设计的意义。然后分别从参数拟定、传动设计、传动件的估算和验算、各部件结构设计和主轴组件的 验算 5个部分来进行设计的。以 齿轮、带轮、皮带轮、轴承、箱体等的参数设计为重点。 关键词 : 齿轮;结构设计;箱体;轴承 is of 5%of of of so as is a of of to is to on of of s as a in it to or to to to in is in is no in to up on of is of on to in of by of s to of 目 录 第一章绪论 . 1 床简介 . 1 内外车床发展概况 . 2 计目的及思路 . 3 第二章车床参数的拟定 . 4 述 . 4 数的拟定 . 4 定极限转速 . 4 电机选择 . 4 第三章运动设计 . 6 动结构式、结构网的选择确定 . 6 动组及各传动组中传动副的数目 . 6 动系统扩大顺序的安排 . 6 制结构网 . 7 动组的变速范围的极限值 . 7 大扩大组的选择 . 8 速图的拟定 . 8 电机的选定 . 9 轮齿数的确定及传动系统图的 绘制 . 10 轮齿数的确定的要求 . 10 速传动组中齿轮齿数的确定 . 11 第四章强度计算和结 构草图设计 . 15 定计算转速 . 15 轴的计算转速 . 15 间传动件的计算转速 . 15 轮的计算转速 . 15 动轴的估算和验算 . 16 动轴直径的估算 . 16 轴的设计与计算 . 17 轴材料与热处理 . 21 轮模数的估算和计算 . 21 轮模数的估算 . 21 轮模数的验算 . 24 承的选择与校核 . 26 般传动轴上的轴承选择 . 27 轴轴承的类型 . 27 承间隙调整 . 28 承的较核 . 28 擦离合器的选择与验算 . 30 扭矩选择 . 30 摩擦片的内径 d . 30 择摩擦片尺寸 (自行设计 ) . 30 算摩擦面的对数 Z . 31 擦片片数 . 31 总结 . 32 参考文献 . 33 致谢 . 34 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论 1 第一章 绪论 介 车床是主要用车刀对旋转的工件进行 车削加工 的机床。在车床上还可用 钻头 、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。主要组成部件有: 主轴 箱、交换齿轮箱、 进给箱 、溜板箱、 刀架 、 尾架 、光杠、 丝杆 、 床身 、床脚和冷却装置。我的课题设计是车床主轴箱结构设计,简介主轴箱及其作用。 主轴箱:又称床头箱,它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速,同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱 。主轴箱中的主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量,一旦主轴的 旋转精度 降低,则机床的使用价值就会降低。 车床的用途:车床 借助于转动的工件对着刀具来切去材料,使其达到规格要求。车床主要用于加工各种回转体表面,如外圆柱面、内圆柱面、锥面、表面、端面、切槽、切断、车螺纹、钻孔、铰孔等;在车床上采用特殊的装置,还可以进行镗削、磨削、研磨、抛光等;在一般机械制造企业中,车床占机床的 65%。在车削过程中,工件随着车床主轴一起旋转,刀具与工件始终接触,基本上无冲击现象,可以采用很高的切削速度 ,切削过程连续平稳,生产效率高。 车床主轴箱简介:车床主轴箱是车床的重要的部件,用于布置车床工作主轴及其传动零件盒相应的附加机构。 车床主轴箱的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速,同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中的主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量,一旦主轴的 旋转精度 降低,则机床的使用价值就会降低。而且 主轴箱采用多级齿轮传动,通过一定的传动系统,经由主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴,最后把运动传到主轴 上,使主轴获得规定的转速和方向。主轴箱各部件的加工工艺直接影响车床的性能。所以这次我设计的车床主轴箱的主要思路集中在传动结构的设计上,考虑到硬件条件的承受范围,部分设计并沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论 2 没完成,但是不影响设计的进行和仿真。 车床在 国内的发展趋势是由于先天的不足,而始终处于追赶国外的车床发展,而且的车床发展更加的局限性和劣质性。随着科学的进步、时代的更替, 我们中国对于车床的需求日益增加的同时,更加追求其加工多样性、 自动化、精度机密高。并且中国正处于工业化中期,从房地产、汽车、航空等行业到农业、电子等 产业,对于车床的需求不断的在增加。 但是,我国车床的发展却背道而驰,我国的车床行业庞大,但不强,高档的产品都是从国外购买,自己生产一台车床,核心科技却是国外的。而且由于庞大而繁多,竞争激烈,行业中很多人宁愿去模仿,也不去创新,甚至很多时候会出现恶意竞争而生产劣质车床。大大降低了人们对车床的信任。而国外的车床发展趋势是,更加的精密、多元、自动。不求量产,只求创新,所以一直以来,都是国外企业掌握着核心科技。 这样国内外的差距越来越大,这样才使得车床的生产出现了危机。要想解决这危机,我认为需要三点: 1、 政府出台政策逼迫 车床企业以客户为中心;政策中要指出客户是企业的核心, 客户的车床需求可招标的形式进行,客户的需求 必须达标,客户不满意可投诉企业的专业性。这样企业就得自主提供给客户个性化服务,从简单的 供求关系,转为自主研发的契机为目的的生产。 2、先扶持部分区域后推行全面化;车床的生产在不同的区域有着不同的条件和基础,振兴老工业基地的政策与之相吻合,东北三省,对于车床的生产有着得天独厚的优势,东北有着很多的矿产资源,不必担心车床原料的问题,而且东北的工业基础扎实,发展起来不唐突,没有压力。在东北成功后,可以逐步像全国推行。 3、企业的经济模式与创新模式 进行整改;过去企业之所以创新能力差,是因为国内对于车床的需求量大,企业竞争压力大,往往客户需要的不是多精密的车床,而是多少车床。很多企业为了完成标准,要么模仿,要么去糊弄客户进行量产劣质车床,这时国家应站出来,进行车床经济模式的调控,车床的生产一定比例的钱国家先出给企业,按标准完成后,不收利息收回本钱。 并且每家车床制造企业生产出一种新型车床,可由国家专业人士鉴定为创新产品并有工业潜能的车床,国家帮助其沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论 3 宣传和推广。这样会大大加大车床制造企业的创新积极性。而创新模式的整改只需要顺势出 台政策,帮助积极创新的企业打开品牌知名度。为了知名度,企业也会积极地去创新。 车 床主轴箱的结构设计,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,并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。掌握车 床 主轴箱结构 设计的过程和方法,使原有的知识有了进一步的加深。 课程设计属于机械装备制造课的延续,通过设计实践,进一步学习掌握机械系统设计和机械装备制造的一般方法; 培养 综合运用机械制图、机械设计基础、精度设计、金属工艺学、材料热处理及结构工艺等相关知识,进行工程设计的能力; 培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力; 提高技术总结及编制技术文件的能力。 设计 基本思路: 了解了车床主轴箱功能及工作原理之后,我自然把 重点放在传动结构上进行设计,所以方案的确定围绕着传动结构的设计。伴随科学技术的不断发展与进步,对于车床的性能,精度,自动化程度等也提出的要求越来越高,因而如何更加合理的设计车床主轴箱的结构就变得尤为重要,我分析了车床主 轴箱设计要求和采用的变速方式,然后进行了 车床主轴箱传动结构设计。 传统车床主轴箱传动结构采用四种: 1、 带有变速齿轮 的主传动 大、中型 车床 采用这种变速方式。通过少数几对齿轮降速,扩大输出转矩,以满足主轴低速时对输出转矩特性的要求 2、通过带传动的主传动主要应用于转速较高、变速范围不大的车床 。 电动机本 身的调速就能满足要求,可以避免齿轮传动引起的振动与噪音 3、用两个电机分别驱动主轴 上述两种方式的混合传动,高速时带轮直接驱动主轴,低速时另一个电机通过齿轮减速后驱动主轴 4、内装 电动机 主轴传动结构 大大简化主轴箱体与主轴的结构,有效提高主轴部件的刚度 ,但主轴输出转矩小, 电动机 发热对主轴影响较大。我通过许多实验确定,我的设计中传动结构采用:带有变速齿轮的主传动。这样的结构设计简单,可实现。 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 车床参数的拟定 4 第二章 车床参数的拟定 车床的规格系列和用处 : 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 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( 143 表 1 工件最大回转直径 正转最高转速 电机功率 N( 公比 转速级数Z 反转 400 1400 2 级数 Z 反 =Z 正 /2; n反 定极限转速 ( 2 1 ( 2 又 = 得 取 5; m i n/i n/45/1 4 0 0/m a xm i n n = ,去标准转速列 in . 主电机选择 合理的确定电机功率 N,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。 已知电动机的功率是 据车床设计手册附录表 2 选 定功沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 车床参数的拟定 5 率 满载转速 1440 最大额定转距 阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 运动设计 6 第三 章 构网的选择确定 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 传递组组成,各传动组分别有 3、 个传动副 . 即 : Z= 传动副数由于结构的限制以 2 或 3 为适合,即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子: 即 : Z=2a 3b 实现 12 级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副的组合 : 1) 12=34 2) 12=43 3) 12=322 4) 12=232 5) 12=223 按照传动副 “前多后少 ”的原则选择 Z=322 这一方案 ,但主轴换向采用双向片式摩擦离合器结构,致使 轴的轴向尺寸过大,所以此方案不宜采用,而应先择12=232。 因此 方案 4)是比较合理的 12=232 动系统扩大顺序的安排 12=232 的传动副组合,其传动组的扩大顺序又可以有 6 种形式: 1) 12=213 22 6 2) 12=213 42 2 3) 12=233 12 6 4) 12=263 12 3 5) 12=223 42 1 6) 12=263 22 1 沈 阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 运动设计 7 根据级比指数分配 要 “前密后疏 ”的原则,应选用 Z= 12 23 62这一方案,然而对于我们所设计的结构将会出现两个问题: 第一变速组采用降速传动时,由于摩擦离合器径向结构尺寸限制,使得 轴上的齿轮直径不能太小, 轴上的齿轮则会成倍增大。这样,不仅使 - 轴间中心距加大,而且 - 轴间的中心距也会辊大,从而使整个传动系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。 如果第一变速组采用升速传动,则 轴至主轴间的降速传动 只能同后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于允许的杉限值,常常需要增加一个定比降速传动组,使系统结构复杂。这种传动也不是理想的。 如果采用 Z=3213 62这一方案则可解决上述存在的问题。 制结构网 图 1 结构网 动组的变速范围的极限值 齿轮传动最小传动比 1/4,最大传动比 ,决定了一个传动组的最大变速范围 。 因此,要按照下表,淘汰传动组变速范围超过极限值的所有传动方案。 极限传动比及指数 X,X,值为: 沈 阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 运动设计 8 表 2 公比 极限传动比指数 值: x1 =1/4 4 X,值: x, =2 2 (X+ X,)值: x+x =8 6 大扩大组的选择 正常连续的顺序扩大组的传动的传动结构式为: Z= 1 1 最后扩大组的变速范围 按照 r 8 原则,导出系统的最大级数 Z 和变速范围 表 3: 表 3 3 =12 4 Z=9 后扩大组的传动副数目 时的转速范围远比 时大 因此,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。 同时,最后传动组与最后扩大组往往是一致的。安装在主轴与主轴前一传动轴的具有极限或接近传动比的齿轮副承受最大扭距,在结构上可获得较为满意的处理,这也就是最后传动组的传动副经常为 2 的另一原因。 转速图的拟定 运动参数确定以后,主轴各级转速就已知,切削耗能确定了电机功率。在此基础上,选择电机型号,确定各中间传动轴的转速,这样就拟定主运动的转速图,使主运动逐步具体化 。 沈 阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 运动设计 9 电机的选 定 1 电机功率 N: 中型机床上,一般都采用三相交流异步电动机作为动力源。根据机床切削能力的要求确定电机功率: N= 电机转速 选用时,要使电机转速 轴转速相近或相宜,以免采用过大的升速或过小的降速传动。 440r/ 分配降速比 : 该车床主轴传动系统共设有四个传动组其中有一个是带传动。根据降速比分配应 “前慢后快 ”的原则以及摩擦离合器的工作速度要求,确定各传动组最小传动比。 u 总 = ( 3 =28/1440=1/配总降速传动比时,要考虑是否增加定比传动副,以使转速数列符合标准和有利于减小齿数和减小径向与轴向尺寸,必须按 “前慢后快 ”的原则给串联的各变速器分配最小传动比。 a 决定轴 - 的最小降速传动比主轴上的齿轮希望大一些,能起到飞轮的作用,所以最后一个变速组的最小降速传动比取极限 1/4,公比 =,因此从 轴的最下点向上 4 格,找到 上对应的点,连接对应的两点即为 - 轴的最小传动比。 b 决定其余变速组的最小传动比根据 “前慢后快 ”的原则,轴 - 间变速组取,即从 轴向上 3 格,同理,轴 - 间取 u=1/3,连接各线。 沈 阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 运动设计 10 c 根据个变速组的传动比连线按基本组的级比指数 ,第一扩大组的级比指数 ,第二扩大组的级比指数 ,画出传动系统图如 图 2 所示 图 2 转速图 齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 轮齿数的确定的要求 可用计算法或查表确定齿轮齿数,后者更为简便,根据要求的传动比 u 和初步定出的传动副齿数和表即可求出小齿轮齿数。 选择时应考虑: 组小齿轮应保证不产生根切。对于标准齿轮,其最小齿数 17 免齿轮尺寸过大而引起机床结构增大,一般推荐齿数和00选用在 100 之内。 图 3 齿轮的壁厚 沈 阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 运动设计 11 中心距必须保证相等。 大,齿轮齿根圆到键槽的壁厚 5. 保证主轴的转速误差在规定的范围之内。 速传动组中齿轮齿数的确定 ( 1) 确定齿轮齿数 1. 用计算法确定第一个变速组中各齿轮的齿数 j=3 j = ( 3 其中 : 主动齿轮的齿数 被动齿轮的齿数 一对齿轮的传动比 一对齿轮的齿数和 为了保证不产生根切以及保证最小齿轮装到轴上或套筒上具有足够的强度,最小齿轮必然是在降速比最大的传动副上出现。 把 齿数取大些: 取 0 则 2021 =58 齿数和1+0+58=78 同样根据公式 : 4Z =39 2. 用查表法确定第二变速组的齿数 a 首先在 找出最小齿数的传动比 u1 b 为了避免根切和结构需要,取 4 c 查表找到 ,这些数值必须同时满足各传动比要求的齿轮齿数 沈 阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 运动设计 12 能同时满足三个传动比要求的齿数和有 : 2 96 99 102 e 确定合理的齿数和 02 依次可以查得 : 7 5 4 8 2 0 同理可得其它的齿轮如下表 4 所示: 表 4 变速组 第一变速组 第二变速组 第三变速组 齿数和 78 102 114 齿轮 2 4 6 8 10 12 14 齿数 20 58 39 39 24 78 34 68 42 60 23 91 76 38 ( 2) 验算主轴转速误差 由于确定的齿轮齿数所得的实际转速与传动设计的理论转速难以完全相符,需要验算主轴各级转速,最大误差不得超过 10(。 主轴各级实际转速值用下式计算 : n 实 =1uau bu c ( 3 其中 : 滑移系数 =0.2 ua ub uc 别为各级的传动比 12/45 转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示 n=实际标准实际 n 10( ( 3-5)n 实 1=1440 n
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本文标题:车床主轴箱结构设计【优秀毕业课程设计含CAD图纸+说明书论文】
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