机床主轴设计

1、设计题目 机床主传动系统设计 系 别 机电工程分院 专 业 机械制造及其自动化 学生姓名 专业班级 班级学号 设计日期 车床设计任务书一、设计题目工件最大回转直径Dmax=300mm，轴最低转速nmin=355轴最高转速nmax=1800电机功率P=3KW，公比=1.26=1.064二、运动设计，确定结构式1. 查表得250500100026553010602805601120300600118031563012503356701320355710140037575015004008001600425850170045090018004759501900355，450，560，710，900，

2、1120，1400，1800（共8级）或者Rn=nmaxnmin=Z-1 Z=82.结构式、传动组和传动副数的确定 传动组和传动副数可能的方案有：8=4×2 8= 2×4 8 = 2×2×2 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，则会增加轴向尺寸；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。第二行的方案根据 “前多后少”的原则。取8 = 2×2×2 的方案。结构式或结构网的各种方案的确定 由知方案有 a. b. c. d. e. f.选择原则：I

3、)传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围降速传动中，主动齿轮的最少齿数受到限制；避免被动齿轮的直径过大升速传动比最大值2（斜齿传动= 2.5）尽量减少振动和噪声；各变速组的变速范围=/8-10 之间；对于进给传动链，由于转速通常较低，零件尺寸也较小，上述限制可放宽些。 。故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。应为: II)基本组与扩大组的排列顺序。 原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。综上所述，方案 较好 三、转速图与传动系统图1.根据已知参数，取4级电动机Y100L2-4，额定功率3KW，满载转速1430 本例所选定的结构式共有三个传动组

4、，变速机构共需4轴。加上电动机轴共5轴。故转速图需5条竖线，主轴共8速，电动机轴转速与主轴最高转速相近，故需8条横线。 轴 8级速度355，450，560，710，900，1120，1400，1800轴 传动组变速 =2.5，所以俩个传动副传动比为极限值=，轴 级比指数2，取转速为900,1120轴 级比指数1，取 变速组a：共同组为50、52、54、56、66、68、70、72、74、82、84、86、取二对传动副的齿数和为52，则：ua1=26/26 ,ua2=23/29变速组b：共同组为44、48、52、54、60、62、70、72、78、80、82、86、88、90取两对传动副的齿数和

5、为54，则： ub1=27/27,ub2=21/33变速组C：因为互为倒数，可以选任意组取两对传动副的齿数和为62，则： uc1=38/24 ,uc2=24/38由此可得各变速组齿轮数ua1=26/26 ,ua2=23/29 ub1=27/27,ub2=21/33 uc1=38/24 ,uc2=24/38初步验算得最高转速n1800=1430×100125×0.98×2626×2727×3824=1775.1=1800-1775.11800=1.38%4.1%最低转速n355=1430×100125×0.98×23

6、29×2133×2438=357.3=355-357.3355=0.64%4.1%验算合格四，动力计算（1），选择电机型号按照工作要求和条件，选用三相异步电动机，Y系列，额定电压380V。已知电动机的额定功率是4KW，根据车床设计手册查出有三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案，如下表一：综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、传动比，可见第1方案比较适合。因此选定电动机型号为Y100L2-4，其主要性能如下表二：表一：方案电动机型号额定功率 kW电动机转速r/min电动机质量kg同步转速满载转速1Y100L2-4315001430382Y100L-23300028703

7、33Y132S-64100096063表二：型号额定功率额定电流转速效率功率因数起动转矩起动电流最大转矩重量额定转矩额定电流额定转矩kWAr/min%倍倍倍kgY100L2-4312.6150085.30.82.26.52.338（2），带轮数据的确定1.选择三角带类型选工况系数X=1.1，则计算功率根据电机转速和计算功率，三角带取A型。2.确定带轮的计算直径 A型 取=100mm = ，其中=0.02所以3.确定三角带速度4.确定中心距 =(0.72)() 取=1.8*（100+125）=4055.确定三角带的计算长度及内周长 =2+将计算出的数值取整到标准的计算长度 6.验算三角带的绕曲次

8、数n。40（m为带轮个数）7.确定实际中心距A 8.验算最小包角9.确定三角带根数根据=100mm，n1=1430r/min, 查表得P0=1.32kWP0=0.11 所以Z= 31.2882.3 ,所以3根（3）传动件的计算转速 （1）主轴 =521.8计算转速为主轴从最低转速算起，第一个转速范围内的最高级转速，即为 （2）各传动轴：轴可从主轴为450r/min，按传动副24/38找上去，似应为1120r/min,但由于轴上的最低转速560r/min，可使主轴得到355和900r/min俩种转速，900r/min要传递全部功率，所以轴计算转速应为560r/min,轴的计算转速可按传动副38/

9、24推上去，得900r/min。各轴的计算转速如下：轴序号电23主计算转速（r/min）14301120900560450（4）验算转速误差：n1800=1430×100125×0.98×2626×2727×3824=1775.1=1800-1775.11800=1.38%4.1%n1400=1430×100125×0.98×2329×2727×3824=1407.8=1400-1407.81400=0.56%4.1%n1120=1430×100125×0.98×2

10、626×2133×3824=1129.6=1120-1129.61120=0.85%4.1%n900=1430×100125×0.98×2329×2133×3824=914.2=900-914.2900=1.58%4.1%n710=1430×100125×0.98×2626×2727×2438=708.1=710-708.1710=0.27%4.1%n560=1430×100125×0.98×2329×2727×2438=56

11、1.6=560-561.6560=0.28%4.1%n450=1430×100125×0.98×2626×2133×2438=450.7=450-450.7450=0.15%4.1%n355=1430×100125×0.98×2329×2133×2438=357.3=355-357.3355=0.64%4.1%所有转速校验合格（5）、传动轴计算及其组件的设计（KW）（6）计算各轴扭矩T1=9550P1n1j=24312（n/mm）T2=9550P2n1j=29053（n/mm）T3=9550P3

12、n1j=44833（n/mm）T4=9550P主n主j=53586（n/mm）（7）各轴直径的估算 其中：P-电动机额定功率 K-键槽系数A-系数-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。计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主轴的计算转速和相应的传动关系确定。轴：K=1.06，A=120 ,取30mm轴：K=1.06，A=120 , 取30mm轴：K=1.06，A=120 , 取35mmIV轴：K=1.06，A=120, 取40mm此轴径为平均轴径，设计时可相应调整。（8）主轴的计算主轴前轴径D1与刀架上工件回转直径 d的关系

13、为：D1=0.25d±15工件最大回转直径为300，所以这里前端直径D1= 6090，结合查表得D1=60后轴颈D2（0.7-0.85）D1，所以D2=40则主轴的平均直径D50因为主轴孔径通常不小于主轴的平均直径的55%60%，所以d=30支承形式选择两支撑，初取主轴前端的悬伸量a=70mm，支撑跨距L0=23.5a=210mm，实际取L=56.5D1，则取L=360mm。主轴图（9）轴承的选择轴： 30206 ，D=62 B=18 圆锥滚子轴承轴： 30206， D=62 B=18 圆锥滚子轴承轴： 30207 ，D=72 B=17 圆锥滚子轴承轴： 前取30212，D=110

14、B=22 圆锥滚子轴承后取30208 D=80 B=18 圆锥滚子轴承（10）齿轮的估算与计算1. 弯曲疲劳（根据齿轮最多的齿轮进行计算与计算）齿轮弯曲疲劳的估算2. 齿面点蚀估算3齿数模数第一变速组第二变速组第三变速组mw1.561.751.79mj2.162.402.25取m2.52.52.5齿轮的尺寸计算齿轮Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12齿数262623292727213338242438分度圆656557.572.567.567.552.582.595606095其中：I轴Z1,Z3, II轴Z2,Z4,Z5,Z7,III轴Z6,Z8,Z9,Z11,IV轴Z10,Z12尺宽的计算齿宽计算公式（齿宽系数，d1为小齿轮直径）=0.2-1.4两支乘相对小齿轮作对称布置最大，两支乘相对小齿轮作不对称布置取中等，小齿轮作悬臂布置最小轴Zmin=23 =0.5 Bj1=0.5×57.5=28.75 圆整取30轴Zmin=21 =0.5 Bj2=0.5×52.5=26.25 圆整取28III轴Zmin=24 =0.5 Bj3=0.5×60=30IV轴Zmin=24 =0.5 Bj4=0.5×60=30