【正文】 教研室主任 [科學組組長] 簽名 系主任 簽名年 月 日畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 V摘要車床主要是為了進行車外圓、車端面和鏜孔等項工作而設(shè)計的機床。 班 級： 學 號： 作者姓名： 2022 年 5 月 22 日畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 III無錫太湖學院信 機 系 模具設(shè)計與制造 專業(yè)一、 題目及專題 題目 車床主軸傳動系統(tǒng)設(shè)計 專題 單主軸變速機構(gòu)設(shè)計 二、 課題來源及選題依據(jù) 課題來源為無錫某機械有限公司。通過畢業(yè)設(shè)計是為了培養(yǎng)學生開發(fā)和創(chuàng)新機械產(chǎn)品的能力，要求學生能夠針對實際使用過程中存在的機床選擇問題，綜合所學的機械理論設(shè)計與方法、專用機床設(shè)計方法，在機床基礎(chǔ)型系的基礎(chǔ)上，設(shè)計一個簡單的主傳動變速系統(tǒng)，從而達到解決實際工程問題的能力。車削很少在其他種類的機床上進行，而且任何一種其他機床都不能像車床那樣方便地進行車削加工。主軸箱安裝在內(nèi)側(cè)導(dǎo)軌的固定位置上，一般在床身的左端。大多數(shù)車床有 8~12 種轉(zhuǎn)速，一般按等比級數(shù)排列。主軸中有一個貫穿全長的通孔，長棒料可以通過該孔送料。 variable speed。（3） 培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計標準規(guī)范的能力。（2） 、主電動機具有足夠的功率，全部機構(gòu)和元件具有足夠的強度和剛度，以滿足機床的傳動要求。三、車床主要參數(shù)（規(guī)格尺寸）最大工件回轉(zhuǎn)直徑 D（mm） 400 刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑 D1? 200 主軸通孔直徑 d 50 主軸頭號（JB252179） 6 最大工件長度 L 7502022畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 22 車床參數(shù)的擬定 車床主參數(shù)和基本參數(shù) 極限切削速度 Vmax、Vmin 的確定根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：允許的切速極限參考值如下：表 21 允許的切速極限參考值加 工 條 件 Vmax(m/min) Vmin(m/min)硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵工件 30～50硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳鋼工件 150～300螺紋加工和鉸孔 3～8根據(jù)給出條件，取 Vmax=200 m/min 螺紋加工和鉸孔時取 Vmin=5 m/min 主軸的極限轉(zhuǎn)速的確定計算車床主軸極限轉(zhuǎn)速時的加工直徑，按經(jīng)驗分別取 K=, Rd =dmax=KD=400=200mmdmin=Rddmax==50mm其中:dmax、d min 并不是指機床上可加工的最大和最小直徑，而是指實際使用情況下，采用Vmax、 （Vmin ）時常用的經(jīng)濟加工直徑。從表中找到 =1440r/min 就可以每個 5 個數(shù)值選取一個，得列表如下，45，63，90，125，180，250，355，500，710，1000，1400 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) Z 和公比 的確定?已知 1minax??ZR取 Z=12 級 minax1Zn?? 124.??R=1440 =綜合上述可得：主傳動部件的運動參數(shù) Z=12 =?in/.minr?? 主電機的選擇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。查《機械設(shè)計手冊》可知：P 值為 ，按我國生產(chǎn)的電機在 Y 系列的額定功率選擇。利于降低制造成本；缺點是運轉(zhuǎn)的傳動件在運轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的振動、熱量，會使主軸產(chǎn)生變形，使主軸回轉(zhuǎn)中心線偏離正確位置而直接影響加工精度。換向，操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。.432即 .21?傳動副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以 2 或 3 為適合，即變速級數(shù) Z 應(yīng)為 2 和 3 的因子： 即 baZ32?實現(xiàn) 12 級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副的組合:1) 2) 4?3412??3) 4) 23?5) 在上述方案中， （1） （2）方案有時可以省掉一根軸，缺點是一個傳動組內(nèi)有四個傳動畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 7副，如果用一個四聯(lián)滑移齒輪。這樣，不僅使ⅠⅡ軸間中心距加大，而且ⅠⅡ軸間的中心距也會輥大，從而使整個傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸增大。這種傳動也不是理想的。在此基礎(chǔ)上，選擇電機型號，確定各中間傳動軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運動的轉(zhuǎn)速圖，使主運動逐步具體化。因此，皮帶輪的傳動比為.4in1?????? 2mina ???u ????au ..???皮u畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 10 傳動原理圖 齒輪齒數(shù)的確定及傳動系統(tǒng)圖的繪制 帶輪確定因為床頭箱內(nèi)部緊湊，而第一軸除皮帶輪外的受力不大，沒有必要為抵消皮帶的拉力而選用大的軸承和軸，所以用卸荷式帶輪結(jié)構(gòu)更劃算。1d由表 8—6 和表 8— =1321d2）驗算帶速 vsmnd/???????電因為 5m/sV30m/s，故帶速合適。畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 12由下列公式計算所需的基準長度 Ld madaLd )()(22022210 ??????由機械設(shè)計 查表 8—2 選帶的基準長度 Ld=1600mm.按下列公式計算實際中心距 a ??????dLa 驗算小帶輪的包角 1? ???? )(18012 ????????ad因此，小帶輪包角取值合理。從而使張力由床身承受，扭矩由花鍵套傳遞給軸Ⅰ。ZS，其中心距必須保證相等。因此選 。于是得變速組 c 的兩個傳動副的主從齒輪數(shù)分別為：10?z70、35；284 表 33變速組 第一變速組 第二變速組 第三變速組齒數(shù)和 84 87 105齒輪 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11Z12 Z13 Z14畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 16齒數(shù) 49 35 28 56 36 51 29 58 23 64 70 35 21 842）驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差由于確定的齒輪齒數(shù)所得的實際轉(zhuǎn)速與傳動設(shè)計的理論轉(zhuǎn)速難以完全相符，需要驗算主軸各級轉(zhuǎn)速，最大誤差不得超過177。 3）繪制主傳動系統(tǒng)圖 按照主傳動轉(zhuǎn)速圖以及齒輪齒數(shù)繪制主傳動系統(tǒng)圖如下 所示畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 17 圖 主傳動系統(tǒng)圖畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 184 強度計算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計 確定計算轉(zhuǎn)速 各軸、齒輪的計算轉(zhuǎn)速主軸Ⅳ的計算轉(zhuǎn)速： III 軸 計算轉(zhuǎn)速1. III 軸最低轉(zhuǎn)速 125r/min，2. 可使主軸獲得 、250r/min 兩級轉(zhuǎn)速，3. 其中 250r/min 大于 nj，需要傳遞全部功率，4. 所以 III 軸計算轉(zhuǎn)速為 125r/minII 軸 計算轉(zhuǎn)速1. III 軸計算轉(zhuǎn)速為 125r/min，由 II 軸最低轉(zhuǎn)速 355r/min 得來，需要傳遞全部功率，2. 所以 II 軸計算轉(zhuǎn)速為 355r/min。III 軸獲得 12355r/min ，其中 III 軸的計算轉(zhuǎn)速為 125r/min，故 z=64 齒輪計算轉(zhuǎn)速為 355r/min。III 軸獲得 180、500r/min ，其中 III 軸的計算轉(zhuǎn)速為 125r/min，故 z=58 齒輪計算轉(zhuǎn)速為 180r/min。III 軸獲得 250、710r/min ，其中 III 軸的計算轉(zhuǎn)速為 125r/min，故 z=52 齒輪計算轉(zhuǎn)速為 250r/min變速組 a最小齒輪 z=28，II 軸獲得 355r/min ，其中 II 軸的計算轉(zhuǎn)速為 355r/min，故 z=28 齒輪計算轉(zhuǎn)速為 710r/min齒輪 z=56II 軸獲得 355r/min ，其中 II 軸的計算轉(zhuǎn)速為 355r/min，故 z=56 齒輪計算轉(zhuǎn)速為 355r/min齒輪 z=49，II 軸獲得 1000r/min ，其中 II 軸的計算轉(zhuǎn)速為 355r/min，畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 20故 z=49 齒輪計算轉(zhuǎn)速為 710r/min齒輪 z=35II 軸獲得 1000r/min ，其中 II 軸的計算轉(zhuǎn)速為 355r/min，故 z=35 齒輪計算轉(zhuǎn)速為 1000r/min 軸的估算和驗算 主軸的設(shè)計與計算主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。推薦：普通車床 d/D(或 d1/D1)=～其中 D——主軸的平均直徑，D= (D 1+D2)/2 d1——前軸頸處內(nèi)孔直徑d=(～)D=～54mm所以，內(nèi)孔直徑取 52mm主軸錐孔對支撐軸徑 A、B 的跳動，近軸端允差 ，離軸端 300mm 處允差，錐度的接觸率大于 70%，表面粗糙度 ，硬度要求 HRC48.3）前錐孔尺寸前錐孔用來裝頂尖或其它工具錐柄，要求能自鎖，目前采用莫氏錐孔。AK 前后軸承均用雙列短圓柱滾子軸承，并采用前端定位的方式。如主軸前端作用一外載荷 F 如下圖圖 主軸最佳跨距計算線圖圖 主軸布置簡圖畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 23切削力 Fz=3026N撓度 y A= EIaLFz3)(2? = 65.)(16?? = [y]==625= yA＜[y]傾角 θ A= EIaLF6)32(?= . )23(1?? =前端裝有圓柱滾子軸承，查表[ θ A]= θ A＜[ θ A] 符合剛度要求。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，可不必驗算軸的強度。][?表 41 軸允許的扭轉(zhuǎn)角 剛度要求允許的扭轉(zhuǎn)角 主 軸 一般的傳動軸 較低的傳動軸][?—1 1— —2對于一般的傳動軸，取 =?Ⅰ軸 ????dN=710 r/min jn ???d 為了傳遞轉(zhuǎn)矩，選用花鍵軸，所以 d1=（17%）=圓整后去 d1=30mm。Z2=35 齒輪的計算轉(zhuǎn)速為 1000r/min。Z6=52 齒輪的計算轉(zhuǎn)速為 250r/min。Z10=64 齒輪的計算轉(zhuǎn)速為 125/min。Z14=84 齒輪的計算轉(zhuǎn)速為 90/min。3） 第三變速組Z11+Z12=Z13+Z14= 105Pd= 取模數(shù)為 3mm。所以滑移齒輪與傳動軸間均采用花鍵連接。T預(yù)定的齒輪工作期限，中型機床推薦：T=15000～20220h。?Nmm70.??mzd畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 29節(jié)圓速度 m/????ndV由表 8 可得：取精度等級為 7 級 。KW25.?Nmm693??mzd節(jié)圓速度 m/???ndV由表 8 可得：取精度等級為 7 級 。 = ?由表 9 得： =13K畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 31 qNnrKs????T= 6931.??Ks由表可知 maxKS?所以 取 Ks=由表 11 許用應(yīng)力知，取齒輪材料為 45 整淬=1100MPa =320MPa][??][j?由表 10 可知 可查得 Y=][)(160jjmSj nizPK??? ..)5(1603 2????j ][25132???jmsnYzNK?????所以 模數(shù)取 3 符合要求。但滾錐軸承的內(nèi)外圈可以公開。即要滿足承載能力要求，又要符合孔的加工工藝，可以用輕、中、或重系列的軸承來達到支承孔直徑的安排要求。角的雙向推力角接觸球軸承，是一種新型軸承，用來承受雙向軸向載荷，為保證軸承不受徑向載荷，軸承外圈的公稱外徑與它配套的同孔徑雙列滾子軸承相同，但外徑公差帶在零線的下方。軸承尺寸如下表所示。畢業(yè)設(shè)計說明書論文(圖紙) 36396305 34圖 軸承外形圖 軸承間隙調(diào)整和預(yù)緊為了提高主軸回轉(zhuǎn)精度和剛度，主軸軸承的間隙應(yīng)能調(diào)整。移動量完全靠經(jīng)驗，一旦調(diào)整過緊，難以把內(nèi)圈退回。Ⅰ軸的傳遞轉(zhuǎn)矩 nPT950?mNnPT???齒輪受到的切向力 NdFt .?齒輪受到的軸向力 ????齒輪收到的徑向力 tr ???因此，軸承的當量動載荷 =arYFXP??0