车床主轴箱设计【数据：7.5KW 20-2500rpm】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共24页)
编号：145281496
类型：共享资源
大小：840.65KB
格式：ZIP
上传时间：2021-09-18
上传人：资料****站
认证信息
个人认证
冯**（实名认证）
河南
IP属地：河南
24
积分
- 关 键 词：
-
数据：7.5KW 20-2500rpm
车床主轴箱设计【数据：7.5KW
20-2500rpm】
车床
主轴
设计
数据
7.5
KW
20
2500
rpm
- 资源描述：
-
车床主轴箱设计【数据：7.5KW 20-2500rpm】,数据：7.5KW 20-2500rpm,车床主轴箱设计【数据：7.5KW,20-2500rpm】,车床,主轴,设计,数据,7.5,KW,20,2500,rpm
- 内容简介：
-
燕山大学里仁学院机械制造及其自动化专业机械制造装备课程设计(计算说明书)题目：题目：20-2500r/min7.5 kW 车床主轴箱设计学学 院院： 机械工程学院 年级专业：年级专业： 2015 级机制二班 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 1专业综合训练设计任务书专业综合训练设计任务书院（系）：机械工程学院 基层教学单位：机械制造及其自动化系学 号学生姓名专业（班级）设计题目20-2500rpmKW rpm7.5KW 车床主轴箱设计设计技术参数机床类型：车床满载功率：7.5KW最高转速：2500 rpm最低转速：20 rpm变速要求：无级调速设计要求根据机械制造技术装备课程设计的参数要求，完成以下工作：(1)确定传动系统设计方案。(2)运动参数设计：画出转速图；确定计算转速，确定电机参数。(3)选择外购件：搜集电机样本、计算并确定主电机型号以及配套驱动器，给出生产厂家、成本报价、供货期等。(4)设计装配图；(5)撰写说明书一份。工作量(1)主轴箱装配图 A0 一张 (2)设计说明书一份设计进度(1)第一阶段：主传动方案的确定，总体计算和传动件参数计算 (2)第二阶段：轴与轴系零件的设计 (3)第三阶段：轴、轴承、键及联轴器的校核及草图绘制 (4)第四阶段：装配图的绘制及计算说明书的编写参考资料(1)机床设计图册(2)金属切削机床，戴曙，机械工业出版社，1993(3)机床设计手册(4)金属切削机床课程设计指导书(5)机械设计手册指导教师签字 基层教学单位主任签字机械制造装备课程设计报告（计算说明书）1目 录第一章 机床的规格及用途.11.1 机床的规格.11.2 机床的用途.1第二章 运动参数设计.12.1、传动系统设计方案选择比较.12.2 绘制转速图.12.3 选择电机及驱动器.12.4 绘制传动系统图.1第三章 动力设计.13.1 传动轴直径初定.13.2 齿轮模数的估算.13.3 主轴轴颈直径的确定及主轴组件设计.13.4 其他传动件的选择与计算.13.5 主要传动件的校核验算.13.6 结构设计的简要说明.1总结.1参考文献.1机械制造装备课程设计报告（计算说明书）2第一章 机床的规格及用途1.1 机床的规格本次设计对象是车床，切削功率 7.5KW，转速范 20 r/min-2500 r/min，变速要求为无极调速。通过变频调速电动机和三级变速组可实现机床的转速要求。1.2 机床的用途车床、车削，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件，具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。机械制造装备课程设计报告（计算说明书）3第二章 运动参数设计2.1 传动系统设计方案选择比较拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、换向、制动、操纵等整个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及其组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济性等多方面统一考虑。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Z1、Z2、Z3、个传动副.即Z=Z1Z2Z3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=2a3b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=433) 12=322 4) 12=2325) 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。方案 4）是比较合理的 12=23212=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=213226 2) 12=2134223) 12=233126 4) 12=2631235) 12=223421 6) 12=263221根据级比指数分配要“前密后疏”的原则，应选用 Z=这122362一方案，然而对于我们所设计的结构将会出现两个问题：机械制造装备课程设计报告（计算说明书）4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=这一方案则可解决上述存在的问题。3213622.2 绘制转速图根据 2.1 中确定的传动方案，选用的电动机应为交流变频调速电机，其最高转速应大致与主轴最高转速接近或者稍高。故经过查阅资料，初步选择卧龙电气公司的 BPY 系列变频调速三相异步电动机。其额定频率为50HZ，额定转速为 n0 prm，调频范围是 5150HZ。(1) 拟定转速图图 1 拟定的转速图（2）齿轮和齿形带轮齿数的确定机械制造装备课程设计报告（计算说明书）5该车床正常连续的顺序扩大组的传动的传动结构式为：Z=Z11 Z2Z1 Z3Z1 Z2最后扩大组的变速范围按照 r原则，导出系统的最大级数Z和变速范围Rn为：8表 Z3 2 3 1.41 Z=12 Rn=44 Z=9 Rn=15.6最后扩大组的传动副数目 Z3=2 时的转速范围远比 Z3=3 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。（3）转速图确定机械制造装备课程设计报告（计算说明书）6图 2 转速图由于电动机的恒功率调速范围等于变速箱的公比，功率特性曲线没有缺口，取传动总效率，则电动机的额定功率：0. 95选取 BPY-160L-6 变频调速电机，额定功率为 7.5KW。2.3 选择电机及驱动器（1）电动机的选择由上述计算结果，选用卧龙电气有限公司的 BPY-160L-6 变频调速电机，该电机的技术参数如下：根据厂家的提供，选择 B3 型的电机外壳，电机的安装及外形尺寸如下：（2）驱动器的选择北京中源动力公司的 DF900-D 系列矢量变频器适合起重机械（电梯） ，机械制造装备课程设计报告（计算说明书）7张力卷绕控制，高速印刷机械,加工机床,主轴电机，空压机，离心机等重负载高性能要求场合。凡是要求控制电机转速精度高，低速大扭矩，起动力矩大等场合都可用 DF900 矢量变频器解决。电压等级：单相 220V、3相 220V、3 相 380V、3 相 690V。适配电机功率范围：0.4-630KW。根据选用的电动机的额定功率为 11kW，额定电压为 380V，确定选用的变频器为 DF900-D0110T3B。（3）成本预估和供货期成本预估：根据向电动机厂家和变频器厂家的咨询，BPY180M-4 电动机的价格为 3500 元；DF900-D0110T3B 变频器的价格为 3000 元。预估总成本为 6500 元。供货期：商定供货期为 15 天。2.4 绘制传动系统图机械制造装备课程设计报告（计算说明书）8图 4 主轴箱传动系统图机械制造装备课程设计报告（计算说明书）9第三章 动力设计3.1 传动轴直径初定轴：传动轴直径按扭转刚度用下列公式估算传动轴直径： mm494jnNd =其中：N该传动轴的输入功率KWdNN =Nd电机额定功率；从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积该传动轴的计算转速 r/minjn每米长度上允许的扭转角(deg/m),可根据传动轴的要求选取如表 3.1 所示表 3.1 刚度要求允许的扭转角 主 轴 一般的传动轴较低的传动轴0.5111.51.52对于一般的传动轴，取=1.5 KW28. 596. 05 . 5=dNN=900 r/min jn mm5 .285 . 1100040090028. 59141=d取mm321=dKW25. 5995. 096. 05 . 52=dNN=425 r/min jn =37 mm425 . 1100040031525. 591=d取362=d机械制造装备课程设计报告（计算说明书）10 KW20. 599. 0995. 096. 05 . 53=dNN=150 mmjn2 .425 . 1100040015020. 59143=d463=d采用花键轴结构，即将估算的传动轴直径 d 减小 7%为花键轴的直径，在选相近的标准花键。d1=29.30.93=27.0d2=34.50.93=32.0d3=42.20.93=40.0查表可以选取花键的型号其尺寸分别为)741144(GBbdDZ轴取 6-283271d轴取 8-323662d轴取 8-4246803d3.2 齿轮模数的估算当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。根据齿轮弯曲疲劳的估算：mm332jznNm齿面点蚀的估算：mm3370jnNA其中为大齿轮的计算转速，A 为齿轮中心距。jn由中心距 A 及齿数、求出模数：mm1z2z212zzAmj+=根据估算所得和中较大的值，选取相近的标准模数。mjm1）齿数为 32 与 64 的齿轮N=5.28KW 机械制造装备课程设计报告（计算说明书）11mm85. 14253228. 5323=m3370jnNA= mm 5 .8542528. 53703=mm212zzAmj+=78. 164325 .852=+=取模数为 22）齿数为 56 与 40 的齿轮 mm54. 18505628. 5323=m3370jnNA=mm68185028. 53703=mm212zzAmj+=42. 14056682=+=取模数为 23）齿数为 27 与 75 的齿轮 N=5.25KW mm 48. 21507525. 5323=m 3370jnNA=mm12115025. 53703=mm212zzAmj+=37. 275271212=+=取模数为 2.5机械制造装备课程设计报告（计算说明书）124）齿数为 34 与 68 的齿轮N=525KW mm29. 22126825. 5323=m3370jnNA=mm 8 .10721225. 53703=mm212zzAmj+=11. 268348 .1072=+=取模数为 2.55）齿数为 42 与 60 的齿轮 N=5.25KW mm12. 23006025. 5323=m=mm3370jnNA1 .9630025. 53703=mm212zzAmj+=88. 160421 .962=+=取模数为 2.56）齿数为 23 与 91 的齿轮N=5.20KWmm 32. 21509120. 5323=m=mm0 .12115020. 53703=mm212zzAmj+=12. 291230 .1212=+=3370jnNA机械制造装备课程设计报告（计算说明书）13取模数为 2.57）齿数为 76 与 38 的齿轮 N=5.20KW mm 46. 21507620. 5323=m3370jnNA=mm6 .12015020. 53703=mm212zzAmj+=12. 238766 .1202=+=取模数为 2.53.3 主轴轴颈直径的确定及主轴组件设计主轴组件结构复杂，技术要求高。安装工件（车床）或者刀具（铣床、钻床等）的主轴参予切削成形运动，因此它的精度和性能直接影响加工质量（加工精度和表面粗糙度） ，设计时主要围绕着保证精度、刚度和抗振性，减少温升和热变形等几个方面考虑。主轴形状与各部分尺寸不仅和强度、刚度有关，而且涉及多方面的因素。内孔直径车床主轴由于要通过棒料，安装自动卡盘的操纵机构及通过卸顶尖的顶杆，必须是空心轴。为了扩大使用范围，加大可加工棒料直径，车床主轴内孔直径有增大的趋势。轴颈直径前支撑的直径是主轴上一主要的尺寸，设计时，一般先估算或拟定一个尺寸，结构确定后再进行核算。前锥孔直径前锥孔用来装顶尖或其他工具锥柄，要求能自锁，目前采用莫氏锥孔。支撑跨距及悬伸长度主轴组件结构复杂，技术要求高。安装工件的主轴参与切削成形运动，此，它的精度和性能性能直接影响加工质量（加工精度与表面粗糙度） 。机械制造装备课程设计报告（计算说明书）141 1）主轴直径的选择）主轴直径的选择查表可以选取前支承轴颈直径D1=90 mm后支承轴颈直径 D2=(0.70.85)D1=6377 mm 选取 D2=70 mm2 2）主轴内径的选择）主轴内径的选择车床主轴由于要通过棒料，安装自动卡盘的操纵机构及通过卸顶尖的顶杆必须是空心轴。确定孔径的原则是在满足对空心主轴孔径要求和最小壁厚要求以及不削弱主轴刚度的要求尽可能取大些。推荐：普通车床 d/D(或 d1/D1)=0.550.6其中 D主轴的平均直径，D= (D1+D2)/2 d1前轴颈处内孔直径d=(0.550.6)D=4448 mm所以，内孔直径取 45mm3 3）前锥孔尺寸）前锥孔尺寸前锥孔用来装顶尖或其它工具锥柄，要求能自锁，目前采用莫氏锥孔。选择如下：莫氏锥度号取 5 号标准莫氏锥度尺寸大端直径 D=44.3994 4）主轴前端悬伸量的选择）主轴前端悬伸量的选择确定主轴悬伸量 a 的原则是在满足结构要求的前提下，尽可能取小值。主轴悬伸量与前轴颈直径之比 a/D=0.61.5a=(0.61.5)D1=54135 mm机械制造装备课程设计报告（计算说明书）15所以，悬伸量取 100mm5 5）主轴合理跨距和最佳跨距选择）主轴合理跨距和最佳跨距选择 根据表 3-14 见机械设计手册计算前支承刚度。AK 前后轴承均用 3182100 系列轴承，并采用前端定位的方式。查表 4 . 111700 DKA= =1700901.4=9.26105 N/mmAK因为后轴承直径小于前轴承，取4 . 1=BAKKKB =6.61105N/mm) 1(61)(030+=BAKKaLaL其中 为参变量BAKK综合变量3aKEIA=其中 E弹性模量，取 E=2.0105 N/mm2 I转动惯量，I=(D4-d4)/64=3.14(804-454)=1.81106mm4 =3aKEIA=35651001026. 91081. 1100 . 2 =0.3909由图 3-34 中，在横坐标上找出 =0.3909 的点向上作垂线与的斜线相交，由交点向左作水平线与纵坐标轴相交，得4 . 1=BAKKL0/a=2.5。所以最佳跨距 L0 L0=2.5a=2.5100=250 mm又因为合理跨距的范围 L合理=(0.751.5)L0=187.5375 mm所以取 L=260 mm机械制造装备课程设计报告（计算说明书）163.4 其他传动件的选择与计算同步三角带传动中，轴间距 A 可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。(1)选择三角带的型号根据公式式中 P-电动机额定功率，KA-工作情况系数查机械设计图 8-8 因此选择 A 型带。(2)确定带轮的计算直径 D1，D2带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径 D1 不宜过小，即 D1=D2 。查机械设计表 8-3，8-7 取主动轮基准直径 D1=125mm。由公式1212DnnD式中：-小带轮转速，-大带轮转速nn所以由机械设计 A表 8-7 取园整为 140mm。(3)确定三角带速度按公式因为 5m/minV25 m/min,所以选择合适。(4)初步初定中心距带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取：根据经验公式120120.72DDADDmm即：185.5mmA0530mm取 A0=500mm.(5)三角带的计算基准长度 L0ADDDDAL=1416.16mm 取由机械设计表 8-2，圆整到标准的计算长度取 (6)确定实际中心距A(7)验算小带轮包角，主动轮上包角合适。000021118057.5168120DDA机械制造装备课程设计报告（计算说明书）17(8)确定三角带根数Z根据机械设计式 8-22 得:00calpzpp k k传动比:查表 8-4a，8-4b 得P0= 0.02kw,P0= 1.92kw查表 8-8，ka=0.9；查表 8-2，kl=0.9所以取 Z=3 根(9)计算预紧力查机械设计表 8-4，q=0.1kg/m(10)计算压轴力NZFFQ73.594225.170sin7 .148222sin2103.5 主要传动件的校核验算齿轮齿根弯曲疲劳强度检验在验算速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进接触应力和弯曲应力的验算。这里要验算的是齿轮 2，齿轮 12 这两个齿轮。齿轮等传动件在接触和弯曲交变载荷下的疲劳曲线指数 m 和基准循环次数 Con-齿轮的最低转速 r/min;T-预定的齿轮工作期限，中型机床推荐：T=1500020000h;-转速变化系数nK-功率利用系数NK-材料强化系数。幅值低的交变我荷可使金属材料的晶粒边界强qK化，起着阻止疲劳细缝扩展的作用；（寿命系数）的极限SKminmax,SSKK当；minminmaxSSSSSKKKKKK=所以 取 Ks=0.6由表 11 许用应力知，可取齿轮材料为 45 整淬=1100MPa =320MPaj由表 10 可知 可查得 Y=0.453221321) 1(16300jjmSjnizNKKKKim=89. 18501100326432728. 56 . 012 . 12 . 1) 13264(16300322=+=jm2751321jmsnYzNKKKKm =51. 1320850745. 03228. 56 . 012 . 12 . 1275=m机械制造装备课程设计报告（计算说明书）19所以 模数取 2 适合要求。同样可以校核其它齿轮的模数也符合要求。主轴校核计算根由于变速箱各轴的应力都比较小，验算时，对于一般机床主轴，主要进行刚度验算，通常能满足刚度要求的主轴也能满足强度要求。对于一般受弯矩作用的主轴，需要进行弯矩刚度验算。主要验算主轴轴端的位移 y 和前轴承处的转角A。切削力 Fz=3026N
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号