畢業(yè)設(shè)計--普通車床主軸箱設(shè)計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1. 概述1</b></p><p>　　1.1 機床課程設(shè)計的目的1</p><p>　　1.2 車床的規(guī)格系列和用處1</p><p>　　1.3 操作性能要求1</p><p>　　2

2、. 參數(shù)的擬定1</p><p>　　2.1 確定極限轉(zhuǎn)速1</p><p>　　2.2 主電機選擇1</p><p><b>　　3. 傳動設(shè)計2</b></p><p>　　3.1 主傳動方案擬定2</p><p>　　3.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇2</p>

3、<p>　　3.2.1 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目2</p><p>　　3.2.2 傳動式的擬定2</p><p>　　3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定3</p><p>　　4. 傳動件的估算4</p><p>　　4.1 三角帶傳動的計算4</p><p>　　4.2 傳動軸的估

4、算6</p><p>　　4.2.1 傳動軸直徑的估算6</p><p>　　4.2.2 傳動軸以及主軸計算轉(zhuǎn)速7</p><p>　　4.3 齒輪齒數(shù)的確定和模數(shù)的計算7</p><p>　　4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定7</p><p>　　4.3.2 齒輪模數(shù)的計算8</p>&

5、lt;p>　　4.3.3 齒寬確定10</p><p>　　4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計11</p><p>　　5. 動力設(shè)計11</p><p>　　5.1 主軸剛度驗算11</p><p>　　5.1.1 選定前端懸伸量C11</p><p>　　5.1.2 主軸支承跨距L的確定12</

6、p><p>　　5.1.3 計算當(dāng)量外徑12</p><p>　　5.1.4 主軸剛度的計算12</p><p>　　5.1.5 對于這種機床的剛度要求12</p><p>　　5.2 齒輪校驗13</p><p>　　5.3 軸承的校驗13</p><p>　　6. 系統(tǒng)傳動圖

7、14</p><p>　　7. 心得體會16</p><p>　　8. 參考文獻(xiàn)17</p><p><b>　　1.概述</b></p><p>　　1.1機床課程設(shè)計的目的</p><p>　　機床課程設(shè)計，是在金屬切削機床課程之后進(jìn)行的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的在于通過機床運動機械變速傳動

8、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使學(xué)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(shè)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(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，并培養(yǎng)學(xué)生具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。</p><p>　　1.2車床的規(guī)格系列和用處</p><p>　　普通機床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計時應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對這些基

9、本知識和資料作些簡要介紹。本次設(shè)計的是普通車床主軸變速箱。</p><p>　　1.3 操作性能要求</p><p>　　1）具有皮帶輪卸荷裝置</p><p>　　2）主軸的變速由滑移齒輪完成</p><p><b>　　2.參數(shù)的擬定</b></p><p>　　2.1 確定極限轉(zhuǎn)速</

10、p><p>　　主軸最大轉(zhuǎn)速2000r/min，最低轉(zhuǎn)速160 r/min。公比=1.25</p><p>　　2.2 主電機選擇</p><p>　　合理的確定電機功率N，使機床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。</p><p>　　已知電動機的功率是5.5KW，根據(jù)《機床設(shè)計手冊》[3]選Y

11、132S1-2，額定功率5.5，滿載轉(zhuǎn)速2900 ，最大額定轉(zhuǎn)距2.2。</p><p><b>　　3.傳動設(shè)計</b></p><p>　　3.1 主傳動方案擬定</p><p>　　擬定傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機構(gòu)以及組成、安排不同特點的傳動型式、變速類型

12、。</p><p>　　傳動方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定傳動方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟等多方面統(tǒng)一考慮。</p><p>　　傳動方案有多種，傳動型式更是眾多，比如：傳動型式上有集中傳動，分離傳動；擴大變速范圍可用增加傳動組數(shù)，也可用背輪結(jié)構(gòu)、分支傳動等型式；變速箱上既可用多速電機，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。</p>

13、<p>　　顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計中，我們采用集中傳動型式的主軸變速箱。</p><p>　　3.2 傳動結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇</p><p>　　結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法，但對于分析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實際的方案，就并非十分有效。</p><p>　　3.2.1 確定傳動組

14、及各傳動組中傳動副的數(shù)目</p><p>　　級數(shù)為Z的傳動系統(tǒng)由若干個順序的傳動組組成，各傳動組分別有、、……個傳動副。即</p><p>　　本設(shè)計中傳動級數(shù)為Z=12。傳動副中由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為合適，本課程設(shè)計選擇方案： 12=3×2×2；12＝2×3×2；12＝2×2×3</p><p>　　

15、3.2.2 傳動式的擬定</p><p>　　12級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組，選擇傳動組安排方式時，考慮到機床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu)、裝置和性能以及一個“前多后少”的原則。故離電動機近的傳動組的傳動副個數(shù)最好高于后面的傳動組的傳動副數(shù)。</p><p>　　主軸對加工精度、表面粗糙度的影響很大，因此主軸上齒輪少些為好。最后一個傳動組的傳動副常選用2。</p><p>　

16、　綜上所述，傳動式為12=3×2×2。</p><p>　　3.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定</p><p>　　對于12=3×2×2傳動式，有6種結(jié)構(gòu)式和對應(yīng)的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。分別為：</p><p>　　根據(jù)(1)傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍（2）基本組擴大組的排列順序，初選的方案。</p><p>

17、<b>　　轉(zhuǎn)速圖的擬定</b></p><p><b>　　圖1轉(zhuǎn)速圖</b></p><p><b>　　4. 傳動件的估算</b></p><p>　　4.1 三角帶傳動的計算</p><p>　　三角帶傳動中，軸間距A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會有打滑，宜可

18、緩和沖擊及隔離振動，使傳動平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡單，但尺寸大，機床中常用作電機輸出軸的定比傳動。</p><p><b>　　選擇三角帶的型號</b></p><p>　　根據(jù)《機械設(shè)計》[4]表8-6取=1.2</p><p><b>　　根據(jù)公式</b></p><p>　　式中P---電動機額定功

19、率，--工作情況系數(shù) </p><p>　　查《機械設(shè)計》[4]圖8-8因此選擇A型帶，尺寸參數(shù)為B=80mm，=11mm，h=10，。</p><p>　　(2)確定帶輪的計算直徑，</p><p>　　帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑不宜過小，即。查《機械設(shè)計》[4]表8-3，8-7取主動輪基準(zhǔn)直徑=100。</p&g

20、t;<p>　　由公式 </p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　-小帶輪轉(zhuǎn)速，-大帶輪轉(zhuǎn)速，-帶的滑動系數(shù)，一般取0.02。</p><p>　　所以，取值224mm，可以滿足傳動比的要求。</p><p>　　(3)確定三角帶速度</p><

21、;p>　　按公式 </p><p><b>　　(4)初定中心距</b></p><p>　　帶輪的中心距，通常根據(jù)機床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選取： 根據(jù)經(jīng)驗公式 取，取=486mm.</p><p>　　(5)三角帶的計算基準(zhǔn)長度 </p><p>　　由《機械設(shè)計》[4]表8-2，圓

22、整到標(biāo)準(zhǔn)的計算長度 </p><p>　　(6)確定實際中心距</p><p>　　(7)驗算小帶輪包角</p><p>　　，主動輪上包角合適。</p><p>　　(8)確定三角帶根數(shù)</p><p>　　根據(jù)《機械設(shè)計》[4]式8-22得</p><p>　　傳動比&l

23、t;/p><p>　　查表8-5c，8-5d 得= 0.34KW,= 2.05KW</p><p>　　查表8-8，=0.96；查表8-2，=0.96</p><p><b>　　取 根</b></p><p>　　4.2 傳動軸的估算</p><p>　　傳動軸除應(yīng)滿足強度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要

24、求，強度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床主傳動系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。</p><p>　　4.2.1 傳動軸直徑的估算</p><p>　　其中：P-電動機額定功率</p><p&g

25、t;<b>　　K-鍵槽系數(shù)</b></p><p><b>　　A-系數(shù)</b></p><p>　　-從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積；</p><p>　　-該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速。</p><p>　　計算轉(zhuǎn)速是傳動件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的

26、計算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動關(guān)系確定。</p><p>　　查《機械制造裝備設(shè)計》[1]表3-8取I，IV軸的K=1.05，A=110；II，III軸是花鍵軸，取K=1.07，A=77。</p><p>　　所以 ， 取30mm</p><p>　　, 取25mm</p><p>　　,

27、 取30mm</p><p>　　， 取50mm</p><p>　　此軸徑為平均軸徑，設(shè)計時可相應(yīng)調(diào)整。</p><p>　　4.2.2 傳動軸以及主軸計算轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　根據(jù)轉(zhuǎn)速圖可判斷：</b></p><p>　　4.3 齒輪齒數(shù)

28、的確定和模數(shù)的計算</p><p>　　4.3.1 齒輪齒數(shù)的確定</p><p>　　當(dāng)各變速組的傳動比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對于定比傳動的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機械設(shè)計手冊推薦的方法確定。對于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時，變速組內(nèi)每對齒輪的齒數(shù)和及小齒輪的齒數(shù)可以從[1]表3-6（機械制造裝備設(shè)計）中選取。一般在主傳動中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時

29、，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。</p><p><b>　　第一組齒輪：</b></p><p><b>　　傳動比： ，, </b></p><p><b>　　查表，齒數(shù)和取70</b></p><

30、p>　　=35，=35，=31，=39，=27，=43；</p><p><b>　　第二組齒輪：</b></p><p><b>　　傳動比：, </b></p><p><b>　　齒數(shù)和取84：</b></p><p>　　，=42，=42，=28，=56；<

31、/p><p><b>　　第三組齒輪：</b></p><p><b>　　傳動比：,</b></p><p><b>　　齒數(shù)和取113：</b></p><p>　　=69，=44，=32，=81，</p><p>　　4.3.2 齒輪模數(shù)的計算<

32、;/p><p>　　(1)Ⅰ-Ⅱ 齒輪彎曲疲勞的計算：</p><p>　?。C床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)[3]P36，為大齒輪的計算轉(zhuǎn)速，可根據(jù)轉(zhuǎn)速圖確定）</p><p><b>　　齒面點蝕的計算：</b></p><p>　　取A=70，由中心距A及齒數(shù)計算出模數(shù)：</p><p>　　根據(jù)計算選取

33、兩個中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。</p><p><b>　　取 所以取</b></p><p>　　(2) Ⅱ-Ⅲ齒輪彎曲疲勞的計算：</p><p><b>　　齒面點蝕的計算：</b></p><p>　　取A=87，由中心距A及齒數(shù)計算出模數(shù)：</p><p>　

34、　根據(jù)計算選取兩個中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。</p><p><b>　　取 所以取</b></p><p>　　(3)Ⅲ-Ⅳ 齒輪彎曲疲勞的計算：</p><p><b>　　齒面點蝕的計算：，</b></p><p>　　取A=93，由中心距A及齒數(shù)計算出模數(shù)：</p>&

35、lt;p>　　根據(jù)計算選取兩個中的較大值，選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。</p><p><b>　　取 所以取</b></p><p><b>　　(4)標(biāo)準(zhǔn)齒輪：</b></p><p>　　從機械原理[9] 表10-2查得以下公式</p><p><b>　　齒頂圓 </b>

36、;</p><p><b>　　齒根圓 </b></p><p><b>　　分度圓 </b></p><p><b>　　齒頂高 </b></p><p><b>　　齒根高 </b></p><p><b>　

37、　齒輪的具體值見表</b></p><p><b>　　齒輪尺寸表</b></p><p><b>　　4.3.3齒寬確定</b></p><p><b>　　由公式得：</b></p><p><b>　　第一套嚙合齒輪</b></p&

38、gt;<p><b>　　第二套嚙合齒輪</b></p><p><b>　　第三套嚙合齒輪</b></p><p><b>　　反轉(zhuǎn)嚙合齒輪</b></p><p>　　一對嚙合齒輪，為了防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒的載荷，設(shè)計上，應(yīng)主動輪比小齒輪齒寬

39、大</p><p><b>　　所以，，，，</b></p><p>　　4.4 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　查《機械設(shè)計》[4]P156頁，當(dāng)。D是軸承外徑，查《機械零件手冊》[2]確定選用深溝球軸承6211，d=55mm,D=100mm。帶輪內(nèi)孔尺寸是軸承外徑尺寸100mm。齒《機械設(shè)計》[4]表8-10確定參數(shù)得：</p&g

40、t;<p><b>　　帶輪寬度：</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　5. 動力設(shè)計</b></p><p><b>　　5.1主軸剛度驗算</b></p><p>　　5.1.1 選定前端懸伸量C

41、，參考《機械裝備設(shè)計》[1]P121，根據(jù)主軸端部的結(jié)構(gòu)，前支承軸承配置和密封裝置的型式和尺寸，這里選定C=120mm.</p><p>　　5.1.2 主軸支承跨距L的確定</p><p>　　后支撐是圓錐滾子軸承。</p><p><b>　　L=460mm</b></p><p>　　5.1.3 計算當(dāng)量外徑&

42、lt;/p><p><b>　　64.17mm</b></p><p>　　5.1.4主軸剛度的計算</p><p>　　由于，故根據(jù)式《金屬切削機床》[5]（10－18）：</p><p>　　5.1.5 對于這種機床的剛度要求</p><p>　　由于這種機床屬高效通用機床，主軸的剛度可根據(jù)自激振

43、動穩(wěn)定性決定。取阻尼比；當(dāng),時，。這種機床要求切削穩(wěn)定性良好，取</p><p>　　代入式（10－16），</p><p>　　根據(jù)穩(wěn)定性指標(biāo)的規(guī)定，工件長度，加上卡盤，共長。根據(jù)式（10－18），</p><p>　　根據(jù)式（10－19），</p><p>　　可以看出，該機床主軸是合格的。</p><p><

44、;b>　　5.2 齒輪校驗</b></p><p>　　在驗算算速箱中的齒輪應(yīng)力時，選相同模數(shù)中承受載荷最大，齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的驗算。這里要驗算的是齒輪5，齒輪9，齒輪12這三個齒輪。</p><p>　　齒輪5的齒數(shù)為28，模數(shù)為3，齒輪的應(yīng)力：</p><p>　　1）接觸應(yīng)力： </p>

45、<p>　　u----大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比；---區(qū)域系數(shù)； ----彈性影響系數(shù)；</p><p>　　K----載荷系數(shù)；圓周力。</p><p>　　查《機械設(shè)計》[4]表10-4及圖10-8及表10-2分布得</p><p>　　假定齒輪工作壽命是48000h。</p><p>　　最終確定 ：接觸應(yīng)力 830.0M

46、pa 接觸疲勞強度校核≤[]滿足</p><p><b>　　彎曲應(yīng)力：</b></p><p>　　―――齒型系數(shù)；―――應(yīng)力校正系數(shù).</p><p>　　查《機械設(shè)計》[4]有，求得： =105Mpa 彎曲疲勞強度校核≤[]滿足</p><p>　　另外兩齒輪計算方法如上，均符合要求。</

47、p><p><b>　　5.3軸承的校驗</b></p><p>　　一般機床傳動軸的滾動軸承，主要是因疲勞破壞而失效，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命驗算。</p><p>　　機床主軸通常有較高的剛度要求。主軸軸徑的尺寸較大，按軸徑尺寸所選定的軸承，其疲勞壽命是足夠的，所以對主軸軸承主要進(jìn)行精度和剛度的校核。</p><p>　　對于轉(zhuǎn)

48、速很低的滾動軸承，主要因滾動體接觸面的永久變形而失效，故應(yīng)驗算其靜載荷。</p><p>　　45#鋼 調(diào)質(zhì) 毛土坯直徑 硬度 </p><p><b>　　抗拉強度極限 </b></p><p><b>　　屈服強度極限</b></p><p><b>　　彎曲疲勞極限</b&g

49、t;</p><p><b>　　剪切疲勞極限</b></p><p><b>　　許用彎曲應(yīng)力</b></p><p><b>　　按扭轉(zhuǎn)強度校驗</b></p><p><b>　　N=160</b></p><p><b

50、>　　P=3.13KW</b></p><p><b>　　d=70mm</b></p><p>　　故軸符合，軸選用45#鋼調(diào)質(zhì)處理。</p><p><b>　　6.系統(tǒng)傳動圖</b></p><p><b>　　圖 2</b></p>&l

51、t;p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　7.心得體會</b></p><p>　　在課程設(shè)計當(dāng)中，對車床主軸箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了相當(dāng)?shù)睦斫?。設(shè)計的過程中遇到很多問題，認(rèn)識到自己對《金屬切削機床》以及其他相關(guān)課程的學(xué)習(xí)還不夠深入，在同學(xué)們的幫助和老師的指導(dǎo)下學(xué)會了這門課設(shè)計的要點和方法。通過大量的翻閱參考資料和機械設(shè)計手冊，

52、掌握了不少知識。雖然完成了設(shè)計但是在知識方面還有很多欠缺。我會繼續(xù)努力再接再厲。</p><p>　　由于時間比較緊迫，設(shè)計中可能存在不少問題，望老師能給予指出和指正。通過這次設(shè)計更加鞏固了我對《金屬切削機床》的認(rèn)識和了解，對以后的課程設(shè)計或工作以后的設(shè)計提供了寶貴的經(jīng)驗。</p><p><b>　　8.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　

53、[1] 馮辛安主編.機械制造裝備設(shè)計.機械工業(yè)出版社. 北京.1999.12 </p><p>　　[2] 周開勤主編. 機械零件手冊.高等教育出版社. 2001</p><p>　　[3] 曹玉榜 易錫麟.機床主軸箱設(shè)計指導(dǎo). 機械工業(yè)出版社. 北京.1987.5.</p><p>　　[4] 濮良貴 紀(jì)名剛主編.機械設(shè)計.高等教育出版社.北京.2001</

54、p><p>　　[5] 黃鶴汀主編. 金屬切削機床設(shè)計. 北京. 機械工業(yè)出版社，2005 </p><p>　　[6] 馮開平 左宗義主編.畫法幾何與機械制圖.華南理工出版社.2001.9</p><p>　　[7] 唐金松主編.簡明機械設(shè)計手冊.上?？萍技夹g(shù)出版社.上海.1992.06</p><p>　　[8] 盧秉恒主編.機械制造技