【正文】 蘭州工業(yè)學院 最大加工直徑為 400mm 的普通車床的主軸箱部件設計 系名： 專業(yè)班級 ： 學生姓名 學號 指導老師 指導老師職稱 第一章 緒論 第 2 章 傳動方案的擬定及說明 車床的規(guī)格系列和用處 操作性能要求 主軸級數(shù)的擬定 變速結構的設計 主電機功率 —— 動力參數(shù)的確定 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目 結構網(wǎng)的擬定 確定各變速組變速副齒 數(shù) 1）確定齒輪齒數(shù) 結構設計的內(nèi)容、技術要求和方案 第 4 章 傳動件的設計 帶輪的設計 區(qū)別看看 機設 p163 傳動軸的直徑估算 確定各軸轉速 確定各軸轉速 齒輪的布置 傳動軸直徑的估算 鍵的選擇 各變速組齒輪規(guī)格的確定 (好好查查機械設計手冊 ) 齒寬的確定 帶輪結構設計 各軸軸承的選用 片式摩擦離合器的選擇 摩擦離合器上扭矩的計算 3 計算軸向壓力 Q 第 5 章 主軸組件的設計 主軸的基本尺寸確定 外徑尺寸 D 主軸孔徑 d 主軸懸伸量 a 支撐跨距 L 主軸最佳跨距 0L 的確定 主軸的驗算 主軸組件彎曲剛度的驗算 主軸組件扭轉剛度的驗算 主軸軸承壽命的驗算 7）主軸材料與熱處理 6）頭部尺寸的選擇 第 6 章 箱體與潤滑的設計 箱體的設計 潤滑與密封 其他 目錄 第一章車床參數(shù)的擬定 車床主參數(shù)和基本參數(shù) 運動設計 傳動結構式、結構網(wǎng)的學選擇確定 第 2 章 傳動方案的擬定及說明 車床的規(guī)格系列和用處 普通機床的規(guī)格和類型有系列型號作為設計時應該遵照的基礎。因此，對這些基本知識和數(shù)據(jù)作些簡要介紹。本次設計的是普通型車床主軸變速箱。主要用于加工回轉體。 最大加工 直徑 maxD (mm) 最高轉速 maxn ( minr ) 最低轉速 minn ( minr ) 電機功率 P（ kW） 公比 ? 400 2020 45 4 表 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表 操作性能要求 1）具有皮帶輪卸荷裝置 2）手動操縱雙向片式摩擦離合器實現(xiàn)主軸的正反轉及停止運動要求 3）主軸的變速由變速手柄完成 變速結構的設計 變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結構、分支變速等型式；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。 顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設計中，我們采用分離變速型式的主軸變速箱。 主軸級數(shù)的擬定 由設計任務已 知： 機床主軸 極限轉速為： m i n4m i n2 0 0 0 minmax rnrn ?? 公比： ?? 考慮到設計的結構復雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴大傳動分級變速，并選取級數(shù) z=12,設其轉速公比為 ? 。則由式： 1m i nm a x??? znnnR ? （ 1） 現(xiàn)以 ? = 代入上式 ： minmax ????? znnnR 得： Z=12 因為： ? 查表（機制）表 24，首先找到 45，然后每跳過 5 個數(shù)取一個數(shù)，即可得到公比為 的數(shù)列： 4 6 90、 12 180、 250、 35 500、 71000、 1400、 2020 共 12 級轉速。 綜合上述可得：主傳動部件的運動參數(shù) maxn =2020 minr minn =45 minr Z=12 ? = 主電機功率 —— 動力參數(shù)的確定 合理地確定電機功率 N，使機床既能充分發(fā)揮其性能，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。 選擇電動機的原則有兩點： ① 考慮電動機的主要性能（啟動 、 超載及調速等） 、 額定功率大小 、 額定轉速 及結構型式等方面要滿足生產(chǎn) 機械的要求。 ② 在以上前提下優(yōu)先選用結構簡單 、 運行可靠 、 維護方便又價格合理的電動機。 中型普通車床典型重切削條件下的用量 刀具材料： 硬質合金 YT15（采用 車刀具，可轉位外圓車刀 ） 刀桿尺寸： 16mm? 25mm b? = 刀具幾何參數(shù)： 0? =10o ， s? =10o ， r? =75o ， r? =。 工件材料 ：鋼鐵材料（取 熱軋 45 號鋼 ） 切削方式：車削外圓 表面粗糙度 ： aR= 查表可知 (切削用量參考表 、 硬質合金外圓車刀切削速度參考值表 ) ： 背吃刀量 ap=4mm 進給量 f(s)=() 功率估算法用的計算公式 機床功率的計算， 主切削力的計算 主切削力的計算公式及有關參數(shù)： =? ? 270? 4? ? ? ?? ? ? =1620（ N） 切削功率的計算 cP = cF ? cv ? 310? =1620? ? 310? =（ kW） 依照一般情況，取機床變速效率 ? =. ZP = =(kW) 根據(jù)《 機械設計師手冊 》 Y 系列（ IP44）封閉式三相異步電動機技術數(shù)據(jù)表，該系列電動機為一般用途全封閉自扇冷式籠型異步電動機，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動機內(nèi)部的特點， B 級絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過 +40℃ ，相對濕度不超過 95%，海拔高度不超過 1000m，額 定電壓 380V，頻率 50Hz。 適用于無特殊要求的機械上，如機床，泵，風機，攪拌機，運輸機，農(nóng)業(yè)機械等。我們選取 Y112M4型三相異步 電動機，額定功 4kW,滿載轉速 1440 minr ，額定轉矩 ，品質 47kg。 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目 級數(shù) 為 Z 的 主 變速系統(tǒng)由若干個順序的變速組組成，各變速組分別有 ?Z 、 ?Z ……個變速副。 即 ??321 ZZZZ ? 變速副中由于結構的限制以 2 或 3 為合適，即變速級數(shù) Z 應為 2 和 3的因子： baZ ???? ，實現(xiàn) 12 級主軸轉速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副的組合 : 1) 12=3 4 2) 12=4 3 3) 12=3 2 2 4) 12=2 3 2 5) 12=2 2 3 12 級轉速變速系統(tǒng)的變速組，選擇變速組安排方式時， 考慮到機床主軸變速箱的具體結構、裝置和性能 ， 應該遵守以下四個原則 ： （ 1）傳動副前多后少原則 （ 2）傳動順序與擴大順序相一致的原則 （ 3）變速組的降速要前快后慢，中間軸的轉速不宜超過電動機的轉速 （ 4） 轉速圖中傳動比的分配 以上原則，還需根據(jù)具體情況加以靈活運用。 分析： 1） 和方案 2)可省掉一根軸。但有一個傳動組有四個傳動副。若用一個四聯(lián)滑移齒輪，則將大大增加其軸向尺寸；若用兩個雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機構必須互鎖以防止兩個滑移齒輪同時嚙合。將使得結構比較復雜。故在此不予采用。 2） 按照傳動副“前多后少”的原則選擇 Z=3 2 2 這一方案，但主軸換向采用雙向片式摩擦離合器結構，致使 Ⅰ軸的軸向尺寸過大，所以此方案不宜采用，加之主軸對加工精度、表面粗超度的影響最大。因此在主軸的傳動副不宜太多，故方案 5）亦不采用。而應先擇 12=2 3 2。 3）方案 4，因為 I 軸上裝有雙向摩擦片式離合器 M，軸向尺寸較長，為使結構緊湊第一變速組采用了雙聯(lián)齒輪，而不是按照前多后少的原則，采用三個傳動副。 設計車床主變速傳動系時，為避免從動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，一般限制 降速最小 傳動 比 4/1min主 ?u ； 為避免擴大傳動誤差，減少 振 動噪聲，一般限制 直齒圓柱齒輪 最大 升速 比 2max主 ?u 。 斜齒圓柱齒輪傳動較平穩(wěn)，可取 ?u 。 因此在主變速鏈任一變速組的最大變速范圍 ? ? )10~8()~2(min主max主max主 ??? uuR 。在設計時必須保證中間變速軸的變速范圍最小。 綜上所述：方案采用 12=2x3x2 結構網(wǎng)的擬定 由上選擇的結構式 12=23 31 26 ,畫其結構圖如下： 圖 結構網(wǎng) 結構式 的擬定 （ 1） 選擇 Y112M4 型三相異步電 動機。 （ 2） 分配總降速變速比 總降速變速比 （ 3）主軸轉速 45r/min、 ?? 、 z = 12 4 6 90、 12 180、 250、 35 500、 71000、 1400、 2020 共 12 級轉速 在五根軸中，除去電動機軸，其余四軸按變速順序依次設為 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 、 Ⅳ （主軸）。 Ⅰ 與Ⅱ 、 Ⅱ 與 Ⅲ 、 Ⅲ 與 Ⅳ 軸之間的變速組分別設為 a、 b、 c。 現(xiàn)由 Ⅳ （主軸）開始，確定 Ⅰ 、 Ⅱ 、Ⅲ 軸的轉速： 1 先來確定 Ⅲ 軸的轉速 變速組 c 的變速范圍為 ]10,8[ m a x66 ???? R? ，結合結構式， Ⅲ 軸的轉速只有一種可能： ， 7 500、 35 250、 180、 125 r/min。 2 確定軸 Ⅱ 的轉速 變速組 b 的級比指數(shù)為 1， 決定其余變速組的最小傳動比根據(jù)“前慢后快”的原則。 , 軸 Ⅱ 的轉速確定為： 500、 1400 r/min。 ③確定軸 Ⅰ 的轉速 對于軸 Ⅰ ，其級比指數(shù)為 3,可得 確定軸 Ⅰ 轉速為 1000r/min。 確定各變速組變速副齒數(shù) 齒輪齒數(shù)的確定必須在保證轉速在允許誤差范圍的前提下，對于閉式傳動盡量符合減少模數(shù) 、 增加齒數(shù)的選定最小齒數(shù)的原則，同時又應考慮到使齒輪結構尺寸緊湊，經(jīng)過權衡 、分析計算最后確定出較為合理的齒數(shù)。 齒數(shù)是按各個變速組分別進行計算確定的。根據(jù)轉速圖中各個傳動副的傳動比來確定齒數(shù)等 可用計算法或查表確定齒輪齒數(shù) ， 后者更為簡便， 此處我們采用查表法。 根據(jù)要求的傳動比u 和初步定出的傳動副齒數(shù)和 ZS ，查表即可求出小齒輪齒數(shù)。 選擇時應考慮： 。對于標準齒輪，其最小齒數(shù) ? ?min minZZ? =17 ZS 不能太大，以免齒輪尺寸過大而引起機床結構增大，一般推薦齒數(shù)和 ZS≤ 100120，常選用在 100 之內(nèi)。 ，其中心距必須保證相等。 ，齒輪齒根圓到 鍵槽的壁厚 5. 保證主軸的轉速誤差在規(guī)定的范圍之內(nèi)。 圖 齒輪的壁厚 1）確定齒輪齒數(shù) 1. 用計算法確定第一個變速組中各齒輪的齒數(shù) ziii SZZ ?? 39。 iii ZZ ??39。 其中： iZ — 主動齒輪的齒數(shù) 39。iZ — 被動齒輪的齒數(shù) i? — 對齒輪的傳動比 ZS — 對齒輪的齒數(shù)和 為了保證不產(chǎn)生根切以及保證最小齒輪裝到軸 上或套筒上具有足夠的強度，最小齒輪必然是在降速比最大的傳動副上出現(xiàn)。 、 滿足 以上條件