C6132型车床主轴箱及齿轮结构设计

XXXX大学毕业设计说明书设计Q扣11459919609Q扣21969043202学院专业题目C6132型车床主轴箱及齿轮结构设计指导教师职称职称20年月日毕业设计（论文）任务书姓名专业班级任务下达时间04月09日任务完成时间06月22日毕业设计（论文）题目C6132型车床主轴箱及齿轮结构设计专题题目主轴箱设计齿轮结构设计题目主要内容设计内容独立完成变速级数为12级的机床主传动系统主轴变速箱设计，包括车削左右螺纹的换向机构及与进给联系的输出轴，并完成齿轮结构设计。目的要求、主要技术指标1机床的类型及主要参数C6132车床，变电动机功率N3KW；最大转速1120R/MIN、最小转速25R/MIN；工作时间一班制；变速级数Z12。2工件材料45号钢3设计部件名称主轴箱应完成的主要任务设计任务1运动设计根据所给定的转速范围及变速级数，确定公比，绘制结构网、转速图、计算齿轮齿数。2动力计算选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）；3齿轮结构设计设计工作量要求1主轴箱展开图；（A0）2传动系统图；3齿轮零件图；4编写课程设计说明书一份。主要参考文献1徐嘉元、曾家驹主编机械制造工艺学北京机械工业出版社，20062贾亚洲主编金属切削机床概论北京机械工业出版社，20103MSOKOVIC,JKOPAC,LADOBRZANSKIWEAROFPVDCOATEDSOLIDCARBIDEENDMILLSINDRYHIGHSPEEDCUTTINGJJOURNALOFMATERIALSPROCESSINGTECHNOLOGY,2004,157422426指导教师教研室主任摘要机床是用金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器。他可一将金属毛坯技工成具有较高精度的形状、尺寸和较高表面质量的零件。他所担负的工作量占机器总制造工作量的4060。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。机床的属性决定了它在国民经济中的重要地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与幼稚高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造业工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，即为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具。为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础。机床工业则是机械制造工业的基础。一个国家机床工业的技术水平，在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。近些年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域，使机床的发展进入了一个新时代。自动化、精密化、高效化和多样化成为为这一时代机床发展的特征，用以满足社会生产多种多样越来越高的要求，推动社会生产力的发展。新技术的迅猛发展和客观需求的多样化，决定了机床必须多品种；技术的加速更新和生产更新换代的加速。使机床主要面对多品种的中小批生产。因此现代机床不仅要保证加工精度、效率和高度自动化，还必须有一定的柔性，即灵活性，使之能够很方便地适应加工任务的改变。20世纪以来，齿轮变速箱的出现，使机床的结构和性能发生呢感了根本性的变化。随着电气、液压等科学技术的出现并在机床上得到广泛应用，使机床技术有了迅速的发展。除通用机床外，又出现了许多边型品种和各式各样的专用机床。在机床发展的这个阶段机床的动力已由自然力代替了人力。特别是工业革命以来，人只需要操纵机床。生产力已不受人的体力的限制。我国的机床工业是在新中国成立后建立起来的，发展很迅速。现在，我国机床工业已经取得了很大的成就，但与世界先进水平相比，还有叫大的差距。主要表现在大部分高精度和超精度机床的性能还不能满足要求，精度保持性也较差，特别是高效自动化和数控化机床的产量、技术水平和质量等方面都明显落后。因此，在我国机床工业面临着光荣而艰巨的任务，必须奋发图强，努力工作，不断扩大技术队伍和提高人员的技术素质，学习和引进国外的先进科学技术，大力开展科学研究，以早日赶上世界先进水平。车床类机床主要用来加工各种回转表面。由于多种机器零件具有回转表面，车床的通用性又较广，因此在机器制造厂中，车床的应用极为广泛，在车床中所占的比重最大，约占机床总台数的2035。主轴箱是车床的重要组成部分，固定在床身的左端，内部装有主轴和变速及传动机构。工件通过卡盘等夹具装夹在主轴前端。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。主轴箱中等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。设计中综合了应用机械设计、机床、工装等机械设计、制造系统理论知识与实践技能，适当结合CAD/CAM相关知识与技术，以质量、生产率和经济性辨证统一为原则，设计主要用于加工回转零件的车床主轴箱传动、结构及主要零件的设计。设计中最主要讲述了普通中型车床主轴箱的结构设计，有车床的规格、参数，电动机的选择，动力设计和传动设计，轴和齿轮的确定，重要齿轮的设计齿轮机械加工工艺过程反感的确定等。另外为了更直观的看到整个设计，还有主轴箱的展开图、齿轮零件图。关键词普通中型车床主轴箱齿轮ABSTRACTTHEMACHINEISUSEDFORROUGHMACHININGOFMETALMACHINEPARTSINTOTHEMACHINE,ITISTHEMACHINERYMANUFACTURINGMACHINESHEWILLBEAROUGHMETALCRAFTSMENWITHHIGHPRECISIONINTOTHESHAPE,SIZEANDHIGHSURFACEQUALITYOFPARTSHEACCOUNTSFORTHEWORKUNDERTAKENBYTHEMACHINERYMANUFACTURINGWORKLOADOF4060MACHINEDIRECTIMPACTONTHETECHNOLOGICALLEVELOFMANUFACTURINGINDUSTRIALMACHINERYPRODUCTQUALITYANDLABORPRODUCTIVITYMACHINEATTRIBUTESITSDECISIONINTHEIMPORTANTPOSITIONOFTHENATIONALECONOMYMACHINETOOLINDUSTRYFORVARIOUSTYPESOFMACHINERYFACTORYINPROVIDINGADVANCEDMANUFACTURINGTECHNOLOGYANDNAIVEEFFICIENTMACHINEEQUIPMENT,MACHINERYMANUFACTURINGINDUSTRIESTOPROMOTETHEPRODUCTIVECAPACITYANDRAISETHELEVELOFTECHNOLOGYMACHINERYMANUFACTURINGINDUSTRYISSHOULDERINGTHENATIONALECONOMYFORTHEPROVISIONOFMODERNTECHNOLOGYANDEQUIPMENTDEPARTMENTOFTHETASK,NAMELY,INDUSTRY,AGRICULTURE,TRANSPORT,SCIENTIFICRESEARCHANDNATIONALDEFENSEANDOTHERDEPARTMENTSTOPROVIDEALLKINDSOFMACHINERY,EQUIPMENTANDTOOLSINORDERTOMEETTHENEEDSOFMODERNIZATION,WEMUSTVIGOROUSLYDEVELOPTHEMACHINERYMANUFACTURINGINDUSTRYMACHINERYMANUFACTURINGINDUSTRYISTHESECTORSNATIONALECONOMICDEVELOPMENTMACHINETOOLINDUSTRYMACHINERYMANUFACTURINGINDUSTRYISTHEFOUNDATIONACOUNTRYSMACHINETOOLINDUSTRYTECHNICALSTANDARDS,INLARGEMEASURE,MARKEDTHECOUNTRYSINDUSTRIALPRODUCTIONCAPACITYANDSCIENTIFICANDTECHNOLOGICALLEVELCLEARLY,THEMACHINETOOLINTHEMODERNIZATIONOFTHENATIONALECONOMYPLAYSANIMPORTANTROLEINRECENTYEARS,ASELECTRONICTECHNOLOGY,COMPUTERTECHNOLOGY,INFORMATIONTECHNOLOGY,ANDLASERTECHNOLOGYUSEDINMACHINETOOLSANDTHEDEVELOPMENTOFTHEAREASOTHATTHEMACHINEENTEREDANEWERAAUTOMATIONANDSOPHISTICATED,EFFICIENTANDDIVERSIFIEDINTOTHEERAOFMACHINETOOLSFORTHEDEVELOPMENTOFTHECHARACTERISTICSOFAVARIETYOFSOCIALPRODUCTIONTOMEETGROWINGDEMANDS,ANDPROMOTETHEDEVELOPMENTOFPRODUCTIVEFORCESTHERAPIDDEVELOPMENTOFNEWTECHNOLOGYANDTHEDIVERSIFICATIONOFANOBJECTIVEDEMAND,THEMACHINEMUSTBEDECIDEDMOREVARIETYTECHNOLOGIESTOACCELERATETHEUPDATINGANDUPGRADINGOFPRODUCTIONACCELERATEDMACHINETOOLSTOFACETHEMAINVARIETYOFSMALLANDMEDIUMSIZEDBATCHPRODUCTIONSOMODERNMACHINETOOLSNOTONLYTOENSURETHATTHEPROCESSINGACCURACY,EFFICIENCYANDAHIGHDEGREEOFAUTOMATION,MUSTALSOHAVEACERTAINFLEXIBILITY,THATISFLEXIBILITY,SOTHATITCANEASILYADAPTTOCHANGESINPROCESSINGTASKSSINCETHE20THCENTURY,THEEMERGENCEOFTRANSMISSIONGEAR,SOTHATTHESTRUCTUREANDPERFORMANCEOFMACHINETOOLSINTHISSENSEAFUNDAMENTALCHANGEWITHELECTRICAL,HYDRAULIC,ANDOTHERSCIENCEANDTECHNOLOGYANDTHEEMERGENCEOFWIDELYUSEDONTHEMACHINESOTHATTHEMACHINETOOLTECHNOLOGYHASDEVELOPEDRAPIDLYINADDITIONTOGENERALMACHINETOOLS,ANDTHEREAREMANYVARIETIESANDTHEEDGEOFAWIDERANGEOFSPECIALMACHINETOOLSINTHISSTAGEOFTHEDEVELOPMENTOFMACHINETOOLSMACHINEHASBEENTHEDRIVINGFORCETOREPLACETHENATURALFORCESOFHUMANESPECIALLYSINCETHEINDUSTRIALREVOLUTION,PEOPLEONLYNEEDTOCONTROLMACHINETOOLSPRODUCTIVITYOUTOFPEOPLESPHYSICALLIMITATIONSCHINASMACHINETOOLINDUSTRYISINTHEFOUNDINGOFNEWCHINA,SETUPANDDEVELOPVERYRAPIDLYNOW,CHINASMACHINETOOLINDUSTRYHASMADEGREATACHIEVEMENTS,COMPAREDWITHTHEADVANCEDWORLDLEVEL,THEREISBIGGAPTHEMAINPROBLEMSTHEMAJORITYOFHIGHPRECISIONANDULTRAPRECISIONMACHINETOOLSSTILLCANNOTMEETTHEPERFORMANCEREQUIREMENTS,ANDALSOTOMAINTAINTHEACCURACYPOOR,ESPECIALLYTHEEFFICIENTAUTOMATIONANDTHEOUTPUTOFCNCMACHINETOOLS,TECHNICALSTANDARDSANDQUALITY,OBVIOUSLYLAGGINGBEHINDTHEREFORE,INCHINASMACHINETOOLINDUSTRYFACESAGLORIOUSANDARDUOUSTASK,WEMUSTWORKHARD,ANDGROWINGTECHNICALTEAMOFTECHNICALSTAFFANDIMPROVETHEQUALITYOFLEARNINGANDTHEINTRODUCTIONOFFOREIGNADVANCEDSCIENCEANDTECHNOLOGYANDVIGOROUSLYCARRYOUTSCIENTIFICRESEARCHINORDERTOCATCHUPWITHTHEWORLDATANEARLYDATEADVANCEDLEVELLATHEMACHINETYPEMAINLYUSEDFORPROCESSINGVARIOUSROTARYSURFACEAVARIETYOFMACHINEPARTSWITHROTATINGSURFACE,THEUNIVERSALLATHEANDAWIDER,SOTHEMACHINEFACTORYINTHEAPPLICATIONOFAWIDERANGEOFLATHES,INTHELATHEHADTHELARGESTSHARE,ACCOUNTINGFORABOUTTAIWANSMACHINETOOLTOTALNUMBEROF2035HEADSTOCKLATHEISANIMPORTANTPARTOFTHEFIXEDBEDINTHEEXTREMELEFT,ANDLOADEDWITHSPINDLESPEEDANDTRANSMISSIONMECHANISMCHUCK,ANDSOONTHROUGHTHEWORKPIECECLAMPINGFIXTUREINTHEFRONTSPINDLEITSMAINTASKISTOBETHEMAINMOTORCAMEAFTERASERIESOFROTATINGTHESPINDLESPEEDTOGETTHENECESSARYINSTITUTIONSOFBOTHTHEPROSANDCONSTOTHEDIFFERENTSPEEDANDSEPARATIONOFTHEMAINDRIVINGFORCEFORMETOPASSINTOTHECAMPAIGNTOMEHEADSTOCKMIDDLESPINDLELATHESISTHEKEYPARTSSPINDLEINBEARINGSONTHESMOOTHFUNCTIONINGOFADIRECTIMPACTONTHEQUALITYOFTHEWORKPIECEPROCESSING,ONCETHEROTATINGSPINDLETOREDUCEACCURACY,THEMACHINEWILLREDUCETHEVALUETHEDESIGNOFTHEAPPLICATIONOFINTEGRATEDMECHANICALDESIGN,MACHINETOOLS,CUTTINGTOOLS,TECHNOLOGY,TOOLINGANDOTHERMECHANICALDESIGN,MANUFACTURINGSYSTEMSTHEORETICALKNOWLEDGEANDPRACTICALSKILLS,THERIGHTCOMBINATIONOFCAD/CAMRELATEDKNOWLEDGEANDTECHNOLOGY,QUALITY,PRODUCTIVITYANDECONOMYOFTHEPRINCIPLEOFDIALECTICALUNITY,DESIGNEDMAINLYFORPROCESSINGPARTSOFTHEROTARYLATHESPINDLEBOXTRANSMISSION,STRUCTUREANDMAJORPARTSOFTHECRAFTDESIGNOFTHEORDINARYABOUTTHEMOSTIMPORTANTMEDIUMSPINDLELATHESMETHESTRUCTURALDESIGN,LATHESPECIFICATIONS,PARAMETERS,THECHOICEOFMOTORS,POWERTRANSMISSIONDESIGNANDDESIGNOFASHAFTANDGEARIDENTIFICATION,THEDESIGNOFIMPORTANTGEAR,THEREISALARGEPARTOFTHEDESIGNPROCESSTOOLINGANDDESIGN,INCLUDINGGEARMACHININGPROCESSOFFENSIVEDETERMINETHEPROCESSANDTHEPROCESSOFDEVELOPINGTHECARD,THEFIXTUREDESIGNINADDITIONTOTHEMOREINTUITIVETOSEETHEWHOLEDESIGN,THESPINDLEBOXSTARTEDMAP,SPINDLEBOXPROFILES,GEARPARTSANDCOMPONENTSINFIGUREFIXTUREASSEMBLYKEYWORDSORDINARYMEDIUMSIZEDLATHE目录第1章绪论111主轴及其部件设计的主要意义112主要设计内容113主要技术参数1第2章车床主传动系统方案设计221主传动的组成及要求2211主传动的组成2212主传动的设计要求222主传动系统的传动方式3221集中传动式3222分离传动式323主传动的变速方式3231变换齿轮变速3232滑移齿轮变速4233多速电动机变速4234各种变速机构的组合4第3章主传动系统的运动设计531确定极限转速532确定公比533确定结构网和结构式5331传动组和传动副数的确定5332结构网和结构式各种方案的选择534绘制转速图7341选定电动机7342拟定转速图的步骤735齿轮齿数的确定9351传动组A10352传动组B10353传动组C10354换向齿轮副1136传动系统图的拟定11第4章主运动部件结构设计1341带传动设计13411确定计算功率13412选取V带型13413验算带速和确定带轮直径13414确定带传动的中心距和带的基准长度14415验算小带轮的包角14416确定带的根数Z14417计算单根V带初拉力的最小值15418计算压轴力15419带轮的结构1542确定计算转速16421主轴16422各传动轴16423各齿轮16424核算主轴转速误差1643各传动组齿轮模数的确定16431传动组A17432传动组B17433传动组C1844齿轮尺寸表1846确定各轴最小直径23461轴的直径23462轴的直径24463轴的直径24464主轴的直径2447主轴组件设计24471主轴直径的初选24472主轴组件的前悬伸和跨距24473主轴组件最佳跨距选择24474主轴组件的选择26475轴的强度校核264轴的受力分析28476轴的刚度校核30第五章有关零件的分析3351零件分析33511齿轮结构特点33512齿轮的技术要求3352齿轮材料、毛坯与热处理34521材料的选择34522齿轮毛坯的制造34523材料的热处理3453定位基准的选择35531粗基准的选择3554齿轮的结构设计36第6章主轴箱箱体计算39结论41参考文献42致谢43第1章绪论11主轴及其部件设计的主要意义主轴箱的设计主要是主轴的设计。1为了满足各种不规则形状工件的加工，车床主轴选择立式还是卧式将直接影响装夹工件和设计夹具的时间。2根据加工的范围不同，设计不同的机构能达到意想不到的效果。如采用立式主轴能依靠工件自重，使其与夹具基准面准确地、紧密的接触，获得高精度且稳定的加工。3好的主轴设计能使制造费用降低，性能很好的提高，更具有市场竞争力。4主轴作为数控机床的执行件，联系着伺服电动机和刀架，因此他的设计将直接影响加工后成品的精度。而精度是影响我国数控机床发展的首要问题。综上所述，主轴及其部件的设计是数控机床发展是一个重要方面，需要在设计中重点对待。C6125机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。12主要设计内容本文主要对主传动系统、主运动部件和主轴箱的箱体进行设计。13主要技术参数根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下床身上最大回转直径350MM刀架上回转直径125MM主轴转速级数正转12级主轴转速范围正转251120R/MIN；主电动机功率3KW主电动机转速960R/MIN第2章车床主传动系统方案设计主运动传动系统简称主传动系统，它的功用是将电动机的运动传给机床主轴，使主轴带动工作部件实现主运动，并能满足普通车床主轴变速和换向的要求,它对机床的使用性能、结构和制造成本都有明显的影响。21主传动的组成及要求211主传动的组成1定比传动机构即具有固定的传动比传动机构，用来实现降速或升速，一般常采用齿轮、皮带及链传动等，有时也可以采用联轴节直接传动。2变速装置机床中的变速装置有齿轮变速机构，机械无极变速以及液压无级变速装置等。3主轴组件机床的主轴组件是执行件，它由主轴、主轴支承和安装在主轴上的传动件等组成。4开停装置用来控制机床主运动执行件的启动和停止。通常采用离合器或直接开停电动机。5制动装置用来使机床主运动执行件尽快地停止运动，以减少辅助时间，通常可以采用机械的、液压的、电气的或电动机的制动方式。6换向装置用来改变机床主运动方向。对于主运动换向的机床，在主传动中都应该设有换向装置。它们可以是机械的、液压的或直接改变电动机的旋转方向。7操纵机构机床的开停、变速、换向及制动等，一般都需要通过操纵机构来控制。在设计机床时，一般是联系起来考虑主传动与操纵机构的设计方案。8润滑与密封装置为了保证主传动装置的正常工作和使用寿命，必须有良好的润滑装置与可靠的密封装置。9箱体用来安装上述个组成部分。封闭式箱体不仅能保护传动机构，免受尘土、切屑等侵入，而且还可以减少这些机构所发生的噪声。212主传动的设计要求1机床的主轴须有足够的变速范围和转速级数，以便满足实际使用的要求。2主电动机和传动机构须能承受和传递足够的功率和扭矩，并具有较高的传动效率。3执行件须有足够的精度、刚度、抗振性、和小于许可限度的热变形和温升。4噪声应在允许的范围内。5操纵要轻便灵活、迅速、安全可靠，并须便于调整和维修。6结构简单，润滑与密封良好，便于加工和装配，成本低。22主传动系统的传动方式主传动的布局主要有集中传动式和分离传动式两种。主传动的全部变速机构和主轴组件装在同一箱体内，称为集中传动布局；分别装在变速箱和主轴箱两个箱体内，其间用带、链条等传动时，称为分离传动式布局。221集中传动式优点是结构紧凑，便于实现集中操纵，箱体少。缺点是传动机构运转中的振动和发热会直接影响到主轴的工作精度。一般适用于主运动为旋转运动的普通精度的中、大型机床。222分离传动式优点是变速箱所产生的振动和热量不传给或少传给主轴，从而减少了主轴的振动和热变形；高速时不用齿轮传动，而由带直接传动，运动平稳，加工表面质量好；当采用背轮机构时，传动链短，传动效率较高，转动惯量小，便于启动和制动；低速时经背轮机构传动，扭矩大适应粗加工的要求。其缺点是要两个箱体，低速时带负荷大，带根数多，容易打滑；当带安装在主轴中段时，调整、检修都不方便。本课题设计的车床主要加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，主运动的速度很高，所以经分析决定采用集中式传动23主传动的变速方式231变换齿轮变速这种变速机构的构造简单，结构紧凑，主要用于大批量生产中的自动或半自动机床、专用机床及组合机床等。232滑移齿轮变速广泛应用于通用机床和一部分专用机床，其优点是变速范围大，变速级数也较多；变速方便又节省时间；在较大的变速范围内可传递较大的功率和扭矩；不工作的齿轮不啮合，因而空载功率损失较小等。其缺点是变速箱的构造较复杂不能在运转中变速，为使滑移齿轮容易进入啮合，多用直齿圆柱齿轮传动，传动平稳性不如斜齿轮传动等。233多速电动机变速采用多速电动机，可以简化机床的结构、使用方便、并能在运动中改变某几种转速。通常与其他的变速方式联合使用。234各种变速机构的组合根据机床的不同工作特点，通常机床的变速机构往往是上述几种变速机构的组合。本课题设计的车床要求变速范围大，变速级数多，能够传递较大的功率和扭矩，所以经分析采用滑移齿轮变速。第3章主传动系统的运动设计31确定极限转速已知主轴最低转速MIN/25MINRN,最高转速MIN/1201MAXRN，转速调整范围为844/MINMAXNNRN32确定公比此机床为生产率要求较高的普通机床，减少相对转速损失是主要的，所以公比取得较小，1NZR448Z12这里选定主轴转速数列的公比为41133确定结构网和结构式331传动组和传动副数的确定12431234123221223212223在上列两行方案中，第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是有一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，刚会增加轴向尺寸，如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。第二行的三个方案可根据下述原则比较从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取12322的方案为好。332结构网和结构式各种方案的选择在12322中，又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能的六种方案，其结构网和结构式见下图。在这些方案中，可根据下列原则选择最佳方案。一般情况下，为了使传动件尺寸较小，各变速组的排列顺序应尽可能设计成基本组在前，第一扩大组次之，最后扩大组在后的顺序。也就是说，各变速组的扩大顺序应尽可能与运动的传递顺序相一致，即要求JXXXX210图31结构网1传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围在降速传动中，被动齿轮尺寸过大而增加变速箱的尺寸常限制最小传动比41MINI；在升速时应避免扩大传动误差和减小振动常限制最大转速比2MAXI。因此，主传动链任一传动组的最大变速范围108MINMAXMAXIIR。在设计时必须保证中间传动轴的变速范围最小。在检查传动组的变速范围时，只需检查最后一个扩大组。因为其它传动组的变速范围都比它小。即MAX1RRNPNXN（31）图31中，方案A、B、C、E的第二扩大组62X,22P,则61262）（R。411，则MAX628411RR，是可行的。方案D和F,42X，32P，MAX8134216RR，是不可行的。2基本组和扩大组的排列顺序上述6种方案中虽然都是主轴获得连续的等比数列的转速值。在可行的四种结构网方案A、B、C、E中，还要进行比较以选择最佳方案。原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。因为如果方案同号传动轴的最高转速相同，则变速范围小的，最低转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就可以小些。因此各变速组的变速范围应逐渐增大，即所谓前密后疏的原则。比较图31的方案A、B、C、E，方案A的中间传动轴变速范围最小，故方案A最佳。34绘制转速图341选定电动机一般金属切削机床的驱动，如无特殊性能要求，多采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。Y系列电动机高效、节能、起动转矩大、噪声低、振动小、运行安全可靠。根据机床所需功率选择Y132S6，其同步转速为MIN/0001R。342拟定转速图的步骤首先根据公比和主轴最低转速确定出主轴的各级转速值为25、355、50、70、100、140、200、280、400、560、800、1120，然后拟定转速图。（1）确定变速组的数目。大多数机床广泛采用滑移齿轮的变速方式，为满足结构设计和操纵方便的要求，通常都采用双联或三联齿轮，因此，12级转速需要3个变速组，即Z12223。（2）确定变速组的排列方案。变速组的排列可以有多种方案，由于结构上没有特殊要求，故选择12223的方案。（3）确定基本组和扩大组。根据“前密后疏”的原则，选择12631223的方案，其中第一变速组为基本组（以A表示），级比指数为1；第二变速组为第一扩大组（以B表示），级比指数为3；第三变速组为第二扩大组（以C表示），级比指数为6。（4）确定是否增加降速传动。由于电机的转速为960R/MIN，主轴的最低转速为25R/MIN，因此总降速比I11139196025，即共需要降11个格，若每一个变速组的最小降速比均为41，则三个变速组总的降速比可达到641414141，再加上定比传动，故无需增加降速传动。（5）分配降速比。前面已经确定，12223共需3个变速组、4跟传动轴，加上电机轴共5根传动轴、4个变速组。根据“前缓后急”的原则，且满足最小降速比大于41（41414，最多能降4个格），因此最后一个变速组能降4个格，第三个变速组能降3个格，第二个变速组能降2个格，第一个变速组能降2个格，共计11个格，即432111111。（6）话转速图。画12根距离相等的水平线代表12级转速，画5根距离相等的竖线代表5根传动轴，这样形成了转速图格线，在主轴上标出12级转速，在第轴上标出电动机的转速960R/MIN，此时从电动机到主轴最低转速公降11个格。中间各轴的转速可以从电动机开始往后推，也可以从主轴开始向前推，通常，以往前推比较方便，即从主轴开始往前推。首先，画出各变速组中转动比最小的传动副，C变速组中传动比为41，从主轴最低转速（25R/MIN）向上数4个格，在轴上找出相应的点（100R/MIN）连线，得到一对传动副；B变速组中传动比为31在轴上（100R/MIN）的点向上数3个格，在轴上找出相应的点（280R/MIN）连线，得到一对传动副；A变速组中传动比为21，在轴上（280R/MIN）的点向上数两个格，在轴上找出相应的点（560R/MIN）得到一对传动副；再连接电动机转速和轴上（560R/MIN）的点，得到一对传动副；这样就画出了各变速组中最小的传动副。其次，画出个变速组中其他传动副，根据确定的结构式12223，C变速组中有两对传动副，级比指数为6（即两对传动副相距6个格），从主轴最低转速（25R/MIN）向上数6个格得（200R/MIN）点与轴上（100R/MIN）的点相连，得到C变速组中的另一对传动副；B变速组中有两对传动副，级比指数为3，在轴上（100R/MIN）的点向上数3个格得（280R/MIN）点与轴上（280R/MIN）的点相连，得到B变速组中的另一对传动副；A变速组中有3对传动副，级比指数为1，在轴上（280R/MIN）的点向上数1个格是得（400R/MIN）的点。再在（400R/MIN）的点向上数1个格得（560R/MIN）的点，两点分别与轴上（560R/MIN）的点相连，得到另两对传动副。最后，画出所有的连线。如图32所述，转速图中两轴之间的平行线代表一对齿轮传动，所以画变速组中的连线时，应从主动轴各点分别画各对传动副，使主轴得到12级转速。图32转速图532精基准的选择选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。为此，一般应遵循下列五条原则（1）基准重合原则应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，即基准重合原则。（2）统一基准原则当工件以某一精基准定位，可以比较方便地加工大多数其他表面，则应尽早把这个基准加工出来，并达到一定精度，以后工序均以它为精基准加工其他表面。（3）互为基准原则某些位置度要求较高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求。（4）自为基准原则旨在减少表面粗糙度，减少加工余量和保证加工余量均匀的工序，常以加工面本身为基准进行加工。（5）便于装夹原则所选择的精基准，应能保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便。对于所设计的零件，孔是设计基准，也是其他工序的定位基准，且通过孔可以比较方便地加工大多数其他表面。根据基准重合原则和统一基准原则及便于装夹原则，选择孔为精基准。54齿轮的结构设计齿轮的包括圆柱齿轮和圆锥齿轮的主参数，如齿数、模数、齿宽、齿高、螺旋角、分度圆直径等，是通过强度计算确定的，而结构设计主要确定轮辐、轮毂的形式和尺寸。齿轮结构设计时，要同时考虑加工、装配、强度、回用等多项设计准则，通过对轮辐、轮毂的形状、尺寸进行变换，设计出符合要求的齿轮结构。齿轮的直径大小是影响轮辐、轮毂形状尺寸的主要因素，通常是先根据齿轮直径确定合适的结构形式，然后再考虑其他因素对结构进行完善，有关细部结构的具体尺寸数值，可参阅相关手册。齿轮结构可分成四种基本形式1、齿轮轴对于直径很小的齿轮，如果从键槽底面到齿根的距离X过小如圆柱齿轮X25，锥齿轮X16M，、M为模数，则此处的强度可能不足，易发生断裂，此时应将齿轮与轴做成一体，称为齿轮轴图323，齿轮与轴的材料相同。值得注意的是，齿轮轴虽简化了装配，但整体长度大，给轮齿加工带来不便，而且，齿轮损坏后，轴也随之报废，不利于回用。故当X25圆柱齿轮或X16M锥齿轮时，应将齿轮与轴分开制造。A圆柱齿轮轴B锥齿轮轴图323齿轮轴2、实心式齿轮当轮辐的宽度与齿宽相等时得到实心式齿轮结构图324，它的结构简单、制造方便。适用条件A齿顶圆直径DA200MM；B对可靠性有特殊要求；C高速动时降低噪声。为便于装配和减少边缘应力集中，孔边及齿顶边缘应切制倒角。对于锥齿轮，轮毂的宽度应大于齿宽，以利于加工时装夹。A实心式圆柱齿轮B实心式锥齿轮图324实心式齿轮3、腹板式齿轮当齿顶圆直径DA200500MM时，可做成腹板式结构，以节省材料、减轻重量。考虑到加工时夹紧及搬运的需要，腹板上常对称的开出46个孔。直径较小时，腹板式齿轮的毛坯常用可锻材料通过锻造得到，批量小时采用自由锻图325，批量大时采用模锻图326。直径较大或结构复杂时，毛坯通常用铸铁、铸钢等材料铸造而成图327。对于模锻和铸造齿轮，为便于起模，应设计必要的拔模斜度和较大的过渡圆角。A自由锻圆柱齿轮B自由锻锥齿轮图325腹板式自由锻齿轮4、轮辐式齿轮当齿顶圆直径DA4001000MM时，为减轻重量，可做成轮辐式铸造齿轮图328，轮辐剖面常为“字形。图328轮幅式铸造齿轮第6章主轴箱箱体计算主轴箱中有主轴、变速机构，操纵机构和润滑系统等。主轴箱除应保证运动参数外，还应具有较高的传动效率，传动件具有足够的强度或刚度，噪声较低，振动要小，操作方便，具有良好的工艺性，便于检修，成本较低，防尘、防漏、外形美观等。箱体材料以中等强度的灰铸铁HT150及HT200为最广泛,本设计选用材料为HT2040箱体铸造时的最小壁厚根据其外形轮廓尺寸长宽高,按下表选取箱体尺寸长宽高3MM壁厚MM50050030080050050010158008005001220由于箱体轴承孔的影响将使扭转刚度下降2010，弯曲刚度下降更多，为弥补开口削弱的刚度，常用凸台和加强筋；并根据结构需要适当增加壁厚。如中型车床的前支承壁一般取MM25左右，后支承壁取MM22左右，轴承孔处的凸台应满足安装调整轴承的需求。箱体在主轴箱中起支承和定位的作用。C6132主轴箱中共有4根轴，轴的定位要靠箱体上安装孔的位置来保证，因此，箱体上安装孔的位置的确定很重要。本设计中各轴安装孔的位置的确定主要考虑了齿轮之间的啮合及相互干涉的问题，根据各对配合齿轮的中心距A及变位系数，并参考有关资料，箱体上轴安装孔的位置确定如下MZZA212/151式中Y是中心距变动系数。MMA10832/363652MMA16842/424253MMA22552/306054箱体在床身上的安装方式，机床类型不同，其主轴变速箱的定位安装方式亦不同。有固定式、移动式两种。车床主轴箱为固定式变速箱，用箱体底部平面与底部突起的两个小垂直面定位，用螺钉和压板固定。本主轴箱箱体为一体式铸造成型，留有安装结构，并对箱体的底部为安装进行了相应的调整。箱体的颜色根据机床的总体设计确定，并考虑机床实际使用地区人们心理上对颜色的喜