數(shù)控銑床主軸箱課程設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1. 概述和機床參數(shù)確定………………………………………………………………2</p><p>　　1.1機床運動參數(shù)的確定…………………………………………………………………2</p><p>　　1.2機床動力參數(shù)的確定…………………………………………………………………2<

2、;/p><p>　　1. 3機床布局………………………………………………………………………………2</p><p>　　2. 主傳動系統(tǒng)運動設計……………………………………………………………………3</p><p>　　2.1確定變速組傳動副數(shù)目………………………………………………………………3</p><p>　　2.2確定變速組的擴大順序……

3、…………………………………………………………4</p><p>　　2.3繪制轉(zhuǎn)速圖……………………………………………………………………………4</p><p>　　2.4確定齒輪齒數(shù)…………………………………………………………………………5</p><p>　　2.5確定帶輪直徑…………………………………………………………………………5</p>&l

4、t;p>　　2.6驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差……………………………………………………………………5</p><p>　　2.7繪制傳動系統(tǒng)圖………………………………………………………………………6</p><p>　　3．估算傳動件參數(shù) 確定其結(jié)構(gòu)尺寸………………………………………………………6</p><p>　　3.1確定計算轉(zhuǎn)速………………………………………………

5、…………………………6</p><p>　　3.2確定軸的最小直徑………………………………………………………………6</p><p>　　3.3估算傳動齒輪模數(shù)……………………………………………………………………7</p><p>　　3.4普通V帶的選擇和計算………………………………………………………………8</p><p>　　4．結(jié)構(gòu)設

6、計…………………………………………………………………………………9</p><p>　　4.1帶輪設計………………………………………………………………………………9</p><p>　　4.2齒輪塊設計……………………………………………………………………………10</p><p>　　4.3傳動軸軸承的選擇………………………………………………………………………10&

7、lt;/p><p>　　4.4主軸組件………………………………………………………………………………10</p><p>　　4.5操縱機構(gòu)、滑系統(tǒng)設計、封裝置設計………………………………………………10</p><p>　　4.6主軸箱體設計…………………………………………………………………………10</p><p>　　4.7主軸換向與制動結(jié)構(gòu)

8、設計……………………………………………………………10</p><p>　　5.齒輪強度校核……………………………………… ………………………………………11</p><p>　　5.1校核a傳動組齒輪…………………………………………………………………………………11</p><p>　　5.2校核b傳動組齒輪………………………………… ………………………………12

9、</p><p>　　6. 傳動軸的剛度驗算…………………………………………………………………………………14</p><p>　　7. 花鍵鍵側(cè)壓潰應力驗算………………………………………………………………………… 15</p><p>　　8.滾動軸承的驗算…………………………………………………………15</p><p>　　9. 主軸組件

10、驗算………………………………………………………………………………………16</p><p>　　10．總結(jié)…………………………………………………………………………………………………18</p><p>　　11．參考文獻……………………………………………………………………………………………18</p><p><b>　　1.概述</b><

11、;/p><p>　　1機床課程設計的目的</p><p>　　機床課程設計，是在金屬切削機床課程之后進行的實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的在于通過機床運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計，使學生在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設計構(gòu)思，方案分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機械制圖，零件計算，編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并培養(yǎng)學生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設計

12、和計算能力。輕型車床是根據(jù)機械加工業(yè)發(fā)展需要而設計的一種適應性強，工藝范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低的萬能型車床。它被廣泛地應用在各種機械加工車間，維修車間。它能完成多種加工工序；車削內(nèi)圓柱面，圓錐面，成形回轉(zhuǎn)面，環(huán)形槽，端面及內(nèi)外螺紋，它可以用來鉆孔，擴孔，鉸孔等加工。</p><p>　　1.1 機床運動參數(shù)的確定</p><p>　?。?） 確定調(diào)速范圍Rn</p>&l

13、t;p>　　已知最低轉(zhuǎn)速nmin=85r/min，最高轉(zhuǎn)速nmax=1600r/min，變速級數(shù)Z=6，則公比：</p><p>　　φ=（nmax/nmin）1/（Z－1） =（1600 r/min/85r/min）1/（6－1）=1.8，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍：</p><p>　　Rn=nmax/nmin=19。</p><p>　?。?） 求出轉(zhuǎn)速系列</

14、p><p>　　根據(jù)最低轉(zhuǎn)速nmin=40r/min，最高轉(zhuǎn)速nmax=1000r/min，公比φ=1.8，按《機床課程設計指導書》（陳易新編）表5選出標準轉(zhuǎn)速數(shù)列：</p><p>　　85 150 250 530 900 1600 </p><p>　　1.2機床動力參數(shù)的確定</p><p>　　根據(jù)《機床設計指導》（

15、任殿閣主編）附錄41選擇主電動機為Y100L2-4，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)見下表1：</p><p>　　表1 Y100L2-4技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　1.3機床布局</b></p><p><b>　　確定結(jié)構(gòu)方案</b></p><p>　　1）主軸傳動系統(tǒng)采用V帶，齒輪傳動。2）傳動型

16、采用集中傳動。3）制動采用式摩擦離合器和帶式制動器。4）變速系統(tǒng)采用多聯(lián)劃移齒輪變速。5）潤滑系統(tǒng)采用飛濺油潤滑。</p><p><b>　　2）布局</b></p><p>　　采用臥式車床常規(guī)的布局形式。機床主要由主軸箱，皮鞍，刀架，尾架，進給箱，溜扳箱，車身等6個部件組成。</p><p>　　主軸的空間位子布局圖</p>

17、<p><b>　　主傳動系統(tǒng)運動設計</b></p><p>　　2.1確定變速組傳動副數(shù)目</p><p>　　實現(xiàn)6級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副組合：</p><p>　　1）6=23 2）6=32 </p><p>　　從電動機到主軸，一般為降速傳動。

18、接近電動機處的零件，轉(zhuǎn)速較高，從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也較小。如使傳動副有較多的傳動組在接近電動機處，則使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件少些，可以節(jié)省材料。</p><p>　　由于題目要求有低速檔和高速檔之分，所以只能選擇第一套分配方案。</p><p>　　故選擇6=2×3的方案。</p><p>　　2.2確定變速組的擴大順序</p><

19、;p>　　6=3×2的傳動副組合，其傳動組的順序又可有以下兩種形式：</p><p>　　1） 6=23×31 2） 6=21×32</p><p>　　選擇中間軸的變速范圍最小的方案，變速范圍小，轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動件的尺寸盡可能小些，盡量使擴大組的順序要與傳動順序一致的原則。所以選擇方案（1）</p><p>

20、　　較為合理。結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖如下：</p><p><b>　　圖2變速組擴大順序</b></p><p><b>　　2.3繪制轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b>　　圖3轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b>　　2.4確定齒輪齒數(shù)</b></p

21、><p>　　利用查表法由《金屬切削機床》（大連理工 戴曙主編）表8—1，求出各傳動組齒輪齒數(shù)</p><p>　　表2 各傳動組齒輪齒數(shù)</p><p><b>　　2.5確定帶輪直徑</b></p><p><b>　　確定計算功率 </b></p><p>　　K-工作

22、情況系數(shù) 工作時間為一班制 查表的K=1.1</p><p>　　N-主動帶輪傳動的功率</p><p>　　計算功率為Nj=1.1x5=5.5kw</p><p>　　根據(jù)計算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速選用的三角帶型號為A ， 查表2—6得小帶輪直徑推薦植為90.5mm ，大帶輪直徑 </p><p><b>　　2.6繪

23、制傳動系統(tǒng)</b></p><p><b>　　圖4傳動系統(tǒng)圖</b></p><p>　　估算傳動件參數(shù) 確定其結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　3.1確定計算轉(zhuǎn)速</p><p>　　軸Ⅰ：900 軸Ⅱ：900 軸Ⅲ：530 </p><p&g

24、t;　　傳動組a： </p><p>　　傳動組b： </p><p>　　3.2確定軸的最小直徑</p><p><b>　　確定各軸最小直徑</b></p><p><b>　　[1]Ⅰ軸的直徑：</b></p><p><b>　　[2]Ⅱ

25、軸的直徑：</b></p><p><b>　　[3]Ⅲ軸的直徑：</b></p><p>　　此軸徑為平均軸徑，設計時可相應調(diào)整。</p><p>　　3.3估算傳動齒輪模數(shù)</p><p><b>　?、?Ⅱ軸：</b></p><p>　　按齒輪彎曲疲勞計算

26、：=（為大齒輪的計算轉(zhuǎn)速，根據(jù)轉(zhuǎn)速圖確定）</p><p><b>　　按齒面點蝕計算：</b></p><p><b>　　·</b></p><p><b>　　取A=85</b></p><p>　　由中心距A及齒數(shù)計算模數(shù)：</p><p

27、>　　模數(shù)因取和中較大值。故第一變數(shù)組齒輪模數(shù)因取m=2.5</p><p><b>　?、?Ⅲ軸：</b></p><p>　　按齒輪彎曲疲勞計算：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　按齒面點蝕計算：</b></p>&l

28、t;p><b>　　取A=115</b></p><p>　　由中心距A及齒數(shù)計算模數(shù)：</p><p>　　故第二轉(zhuǎn)動組齒輪模數(shù)取m=3</p><p>　　3.4普通V帶的選擇和計算</p><p>　　設計功率 （kw） </p><p>　　皮帶選擇的型號為A型&l

29、t;/p><p>　　兩帶輪的中心距范圍內(nèi)選擇。中心距過小時，膠帶短因而增加膠帶的單位時間彎曲次數(shù)降低膠帶壽命；反之，中心距過大，在帶速較高時易引起震動。</p><p><b>　?、儆嬎隳z帶速度</b></p><p><b>　?、诔醵ㄖ行木?lt;/b></p><p>　　③計算帶的基準長度：<

30、;/p><p>　　按上式計算所得的值查表選取計算長查《金屬切削機床設計指導》表23取</p><p>　?、軐嶋H中心距 A=</p><p><b>　　A=302.5 </b></p><p>　　為了張緊和裝拆膠帶的需要，中心距A應為-（h+0.01L）到+0.02L的范圍內(nèi)調(diào)整。</p>&l

31、t;p>　　-（h+0.01L）為裝拆調(diào)整量，h為膠帶厚度，0.02L為張緊調(diào)整量。</p><p><b>　　⑤核算定小帶輪包角</b></p><p><b>　　求得合格.</b></p><p><b>　?、迬У膿锨螖?shù):</b></p><p><b&

32、gt;　　合格</b></p><p><b>　?、邘У母鶖?shù) </b></p><p>　　單根三角帶能傳遞的功率</p><p><b>　　小帶輪的包角系數(shù)</b></p><p><b>　　取5根三角膠帶。</b></p><p&g

33、t;<b>　　4．結(jié)構(gòu)設計</b></p><p><b>　　4.1帶輪設計</b></p><p>　　根據(jù)V帶計算，選用5根A型V帶。由于I軸安裝了摩擦離合器，為了改善它們的工作條件，保證加工精度，采用了卸荷帶輪結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　4.2齒輪塊設計</b></p>

34、<p>　　機床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機構(gòu)。根據(jù)各傳動組的工作特點，基本組的齒輪采用了銷釘聯(lián)結(jié)裝配式結(jié)構(gòu)。第二擴大組，由于傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，則采用了整體式齒輪。所有滑移出論與傳動軸間均采用了花鍵聯(lián)結(jié)。</p><p>　　從工藝的角度考慮，其他固定齒輪也采用花鍵聯(lián)結(jié)。由于主軸直徑較大，為了降低加工成本而采用了單鍵聯(lián)結(jié)。</p><p>　　4.3傳動軸軸承的選擇</p

35、><p>　　軸Ⅰ：30207型圓錐滾子軸承</p><p>　　軸Ⅱ：30207型圓錐滾子軸承和NN3009型雙列圓柱滾子軸承</p><p>　　軸Ⅲ：30208型圓錐滾子軸承</p><p><b>　　4.4主軸組件</b></p><p>　　本車床為普通精度級的輕型機床，為了簡化結(jié)構(gòu)，主軸

36、采用了軸向后端定位的兩支承主軸主件。前軸承采用了NN3020K型雙列圓柱滾子軸承，后支承采用了NN3016K型雙列圓柱滾子軸承，中支承N219E型圓柱滾子軸承。為了保證主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸前后軸承均用壓塊式防松螺母調(diào)整軸承的間隙。主軸前端采用了圓錐定心結(jié)構(gòu)型式。</p><p>　　前軸承為C級精度，后軸承為D級精度。</p><p>　　4.5操縱機構(gòu) 、滑系統(tǒng)設計 、封裝置設計<

37、/p><p>　　為了適應不同的加工狀態(tài)，主軸的轉(zhuǎn)速經(jīng)常需要調(diào)整。根據(jù)各滑依齒輪變速傳動組的特點，分別采用了集中變速操縱機構(gòu)和單獨操縱機構(gòu)。</p><p>　　主軸箱采用飛濺式潤滑。油面高度為65mm左右，甩油輪浸油深度為10mm左右。潤滑油型號為：HJ30。</p><p>　　I軸軸頸較小，線速度較低，為了保證密封效果，采用了皮碗式接觸密封。而主軸直徑大，線速度較

38、高，則采用了非接觸式 密封。卸荷皮帶輪的潤滑采用毛氈式密封，以防止外界雜物進入。</p><p><b>　　4.6主軸箱體設計</b></p><p>　　箱體外形采取了各面間直角連接方式，使箱體線條簡單，明快。</p><p>　　并采用了箱體底面和兩個導向塊為定位安裝面，并用螺釘和壓板固定。安裝簡單，定位可靠。</p>&l

39、t;p><b>　　4.7制動結(jié)構(gòu)設計</b></p><p>　　本機床屬于臥式車床，適用于機械加工車間和維修車間。制動器采用了帶式制動器，并根據(jù)制動器設計原則，將其放置在靠近主軸的較高轉(zhuǎn)速的III軸上。為了保證離合器與制動器的聯(lián)鎖運動，采用一個操縱手柄控制。</p><p>　　5. 齒輪強度校核：計算公式</p><p>　　5.1

40、校核a傳動組齒輪</p><p>　　校核齒數(shù)為30的即可，確定各項參數(shù)</p><p>　　P=5KW,n=800r/min,</p><p><b>　　定動載系數(shù)：</b></p><p>　　齒輪精度為7級，由《機械設計》查得動載系數(shù)</p><p>　　確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)&

41、lt;/p><p><b>　　非對稱</b></p><p><b>　　,查《機械設計》得</b></p><p>　　定齒間載荷分配系數(shù): </p><p>　　故將齒寬調(diào)整為36，</p><p><b>　　由《機械設計》查得</b></p&

42、gt;<p><b>　?、蚀_定動載系數(shù): </b></p><p>　?、瞬楸?10-5 </p><p>　?、逃嬎銖澢谠S用應力</p><p>　　由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 </p><p>　　圖10-18查得 ,S = 1.3</p><p><b&g

43、t;　　， </b></p><p><b>　　故合適。</b></p><p>　　5.2校核b傳動組齒輪</p><p>　　校核齒數(shù)為28的即可，確定各項參數(shù)</p><p>　　P=5KW,n=530r/min,</p><p><b>　　定動載系數(shù)：</b

44、></p><p>　　齒輪精度為7級，由《機械設計》查得動載系數(shù)</p><p>　　確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)</p><p><b>　　非對稱</b></p><p><b>　　,查《機械設計》得</b></p><p>　?、纱_定齒間載荷分配系數(shù): &

45、lt;/p><p>　　故將齒寬調(diào)整為48，</p><p><b>　　由《機械設計》查得</b></p><p><b>　?、蚀_定動載系數(shù): </b></p><p>　?、瞬楸?10-5 </p><p>　　⑻計算彎曲疲勞許用應力</p><p&g

46、t;　　由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 </p><p>　　圖10-18查得 ,S = 1.3</p><p><b>　　， </b></p><p><b>　　故合適。</b></p><p><b>　　6傳動軸的剛度驗算</b></p><p

47、>　　對于一般傳動軸要進行剛度的驗算，軸的剛度驗算包括滾動軸承處的傾角驗算和齒輪的齒向交角的驗算。如果是花鍵還要進行鍵側(cè)壓潰應力計算。</p><p>　　以Ⅱ軸為例，驗算軸的彎曲剛度、花鍵的擠壓應力</p><p>　　圖5 軸Ⅱ受力分析圖 </p><p>　　圖5中F1為齒輪Z4（齒數(shù)為42）上所受的切向力Ft1，徑向力Fr1的合力。F2為齒輪Z9（齒數(shù)

48、28）上所受的切向力Ft2，徑向力Fr2的合力。</p><p>　　根據(jù)表11的公式計算齒輪的受力。</p><p>　　表8 齒輪的受力計算</p><p>　　從表8計算結(jié)果看出，Ⅱ軸在X、Z兩個平面上均受到兩個方向相反力的作用。根據(jù)圖7所示的軸向位置，分別計算出各平面撓度、傾角，然后進行合成。根據(jù)《機械制造工藝、金屬切削機床設計指導》（李洪主編）書中的表2

49、.4-14,表2.4-15計算結(jié)果如下:</p><p><b>　　a=100</b></p><p><b>　　b=230</b></p><p><b>　　c=130</b></p><p><b>　　f=200</b></p>

50、<p><b>　　l=330</b></p><p>　　E=2.1×105MPa</p><p><b>　　n=l-x=150</b></p><p>　　圖7軸Ⅱ撓度、傾角分析圖 </p><p>　?。?）xoy平面內(nèi)撓度</p

51、><p>　?。?）zoy平面內(nèi)撓度</p><p><b>　?。?）撓度合成</b></p><p>　　查表得其許用應力為0.0003×330=0.099，即0.0048〈0.099，則撓度合格。</p><p>　?。?）左支承傾角計算和分析</p><p>　　a. xoy平面力作

52、用下的傾角</p><p>　　b. zoy平面力作用下的傾角</p><p><b>　　c. 傾角合成</b></p><p>　　查表得其許用傾角值為0.0006，則左支承傾角合格。</p><p>　?。?）右支承傾角計算和分析</p><p>　　a. xoy平面力作用下的傾角</

53、p><p>　　b. zoy平面力作用下的傾角</p><p><b>　　c. 傾角合成</b></p><p>　　查表得其許用傾角值為0.0006，則右支承傾角合格。</p><p>　　7花鍵鍵側(cè)壓潰應力驗算</p><p>　　花鍵鍵側(cè)工作表面的擠壓應力為：</p><p

54、><b>　　經(jīng)過驗算合格。</b></p><p><b>　　8滾動軸承的驗算</b></p><p>　　機床的一般傳動軸用的軸承，主要是因為疲勞破壞而失效，故進行疲勞壽命驗算。</p><p>　　滾動軸承的疲勞壽命驗算</p><p>　　根據(jù)表11所示的Ⅱ軸受力狀態(tài)，分別計算出左（

55、A端）、右（B端）兩支承端支反力。</p><p><b>　　在xoy平面內(nèi)：</b></p><p><b>　　在zoy平面內(nèi)：</b></p><p><b>　　左、端支反力為：</b></p><p>　　兩支承軸承受力狀態(tài)相同，但左端受力大，所以只驗算左端軸承。&

56、lt;/p><p><b>　　軸承壽命</b></p><p>　　經(jīng)過計算F=155.5</p><p><b>　　合格。</b></p><p><b>　　9主軸組件驗算</b></p><p>　　前軸承軸徑，后軸承軸徑，求主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩：&l

57、t;/p><p>　　根據(jù)主電動機功利為1.5，則床身上最大回轉(zhuǎn)直徑D=320mm刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑主軸通孔直徑d,最大工件長度1000mm。床身上最大加工直徑為最大回轉(zhuǎn)直徑的60%也就是192mm故半徑為0.096mm。</p><p><b>　　切削力（沿y軸）</b></p><p>　　背向力（沿x軸） </p><

58、p><b>　　故總的作用力</b></p><p>　　此力作用于頂尖間的工件上，主軸和尾架各承受一半，故主軸端受力為F/2=926.85</p><p>　　主軸孔徑初選為40 根據(jù)結(jié)構(gòu)選懸伸長度a=120mm</p><p>　　在計算時，先假定初值l/a=3 l=3</p><p><b&

59、gt;　　前后支承的支反力</b></p><p>　　軸承的剛度：iz=52, La=9, Fr=C/10=9.42KN</p><p>　　初步計算時，可假定主軸的當量外徑為前后軸承的軸徑的平均值。</p><p><b>　　故慣性矩為：I=</b></p><p>　　前軸承為軸承代號為3182

60、116</p><p>　　后軸承為軸承代號為46211和型號為8212</p><p><b>　　最佳跨距</b></p><p><b>　　10．總結(jié)</b></p><p>　　通過機床主軸傳動系統(tǒng)的機械變速機構(gòu)的設計，使我在擬定攢動機構(gòu)、裝配結(jié)構(gòu)和制造結(jié)構(gòu)的各種方案以及在機械設計制圖、零

61、件計算和編寫技術(shù)文件等方面得到了綜合訓練，培養(yǎng)了我的初步的結(jié)構(gòu)分析與結(jié)構(gòu)設計計算能力。</p><p>　　雖然只有一周的時間，在很倉促的情況下完成了這次技術(shù)切削機床的課程設計，但收獲卻很大，使我初步具備了設計的能力，并且我相信我在這方面的設計能力會逐漸成熟起來。</p><p>　　再次感謝xx老實的耐心指導和幫助！</p><p><b>　　11．參

62、考文獻</b></p><p>　　[1] 金屬切削機床設計簡明手冊 范云漲 機械工業(yè)出版社 1994年</p><p>　　[2] 金屬切削機床 戴曙 機械工業(yè)出版社 1993年</p><p>　　[3] 機床課程設計指導書 陳易新 機械工業(yè)出版社 1987年</p><p>　　[4] 機

63、械制造工藝、金屬切削機床設計指導 李洪 東北工學院出版社 1989年</p><p>　　[5] 機床設計指導 任殿閣 張佩勤 遼寧科學技術(shù)出版社 1991年</p><p>　　[6] 機床課程設計指導書 陳易新 哈爾濱工業(yè)大學 1981年</p><p>　　[7] 機械設計課程設計手冊 吳宗澤 羅圣國 高等教育出版社