畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）c6140普通車床主軸變速箱設(shè)計(jì)

1、誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。本人簽名:畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：c6140普通車床主軸變速箱設(shè)計(jì)系部：機(jī)械工程 專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其口動(dòng)化 學(xué)號(hào):135011113學(xué)生：指導(dǎo)教師（含職稱）：（副教授）1 課題意義及目標(biāo)該課題主要是為了培養(yǎng)學(xué)牛開發(fā)和創(chuàng)新機(jī)械產(chǎn)品的能力，要求學(xué)牛能夠結(jié)合企業(yè)實(shí)際牛 產(chǎn)現(xiàn)狀，針對(duì)實(shí)際使用過程中存在的機(jī)床選擇問題，綜合所學(xué)的機(jī)械理論設(shè)計(jì)與方法、專用 機(jī)床設(shè)計(jì)方法，在機(jī)床基礎(chǔ)型系的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的主傳動(dòng)變速系統(tǒng)，從而達(dá)到解決 實(shí)際工程問題的能力。2. 主要任務(wù)（1）分

2、析主軸箱結(jié)構(gòu)、原理及各零件配合；（2）對(duì)車床主軸箱主要參數(shù)的確定；（3）主軸箱傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖的擬定（4）對(duì)主要零件進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算；（5）利用autocad軟件畫出裝配圖，零件圖；（6）對(duì)于主軸箱設(shè)計(jì)，能夠全面深入了解箱體各部分的設(shè)計(jì)原則以及合理分析各結(jié)構(gòu)配 合對(duì)設(shè)計(jì)的影響。3. 主要參考資料1 馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)第二版m.大連理工大學(xué)出版社,2008.2 馮辛安，黃玉美,杜君文機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)m北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.3 曹金榜.機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)m.北京：清華大學(xué)出版社,2003.4. 進(jìn)度安排設(shè)計(jì)各階段名稱起止口期1查閱論文相關(guān)參考資料，填寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)2014.

3、 12. 122015. 1. 22主軸傳動(dòng)方案的確定以及優(yōu)化2015. 1. 3-2015. 2. 103主軸變速箱設(shè)計(jì)2015. 2. 162015. 3. 154主軸箱各零件設(shè)計(jì)2015. 3. 162015. 4. 165畢業(yè)論文撰寫和修改工作2015. 4. 172015. 6. 20審核人： 年 月 日c6140普通車床主軸變速箱設(shè)計(jì)摘要：車床主要是為了進(jìn)行車外圓、車端面和鎮(zhèn)孔等項(xiàng)工作而設(shè)計(jì)的機(jī)床。車削很少在其他 種類的機(jī)床上進(jìn)行，而口任何-種其他機(jī)床都不能像車床那樣方便地進(jìn)行車削加工。由于車 床還可以用來鉆孔和較孔，車床的多功能性可以使工件在一次安裝中完成幾種加工。因此， 在生產(chǎn)

4、中使用的各種車床比任何其他種類的機(jī)床都多。車床的基本部件有：床身、主軸箱組件、尾座組件、溜板組件、絲杠和光杠。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。它提供動(dòng)力，并可使工件在 各種速度下回轉(zhuǎn)。它基本上由一個(gè)安裝在精密軸承屮的空心主軸和一系列變速齒輪（類似于 卡車變速箱）所組成。通過變速齒輪，主軸可以在許多種轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。大多數(shù)車床有812種 轉(zhuǎn)速，一般按等比級(jí)數(shù)排列。而且在現(xiàn)代機(jī)床上只需扳動(dòng)24個(gè)手柄，就能得到全部轉(zhuǎn)速。 一種正在不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)是通過電氣的或者機(jī)械的裝置進(jìn)行無級(jí)變速。由于機(jī)床的精度在很大程度上取決于主軸，因此，主軸的結(jié)構(gòu)尺寸較大，通常安裝在預(yù) 緊后的重型圓錐滾子軸承或

5、球軸承中。主軸屮有一個(gè)貫穿全長(zhǎng)的通孔，長(zhǎng)棒料可以通過該孔 送料。主軸孔的大小是車床的一個(gè)重要尺寸，因此當(dāng)工件必須通過主軸孔供料時(shí)，它確定了 能夠加工的棒料毛坯的最大尺寸。關(guān)鍵字：車床，主軸箱組件，主軸，無級(jí)變速abstract： lathes are machine tools designed primarily to do turning, facing and boring, very little turning is done on other types of machine tools, and none can do it with equal facility. becaus

6、e lathes also can do drilling and reaming, their versatility permits several operations to be done with a single setup of the work piece. consequently, more lathes of various types are used in manufacturing than any other machine tool.the essential components of a lathe are the bed, headstock assemb

7、ly, tailstock assembly, and the leads crew and feed rod.the headstock is mounted in a foxed position on the inner ways, usually at the left end of the bed. it provides a powered means of rotating the word at various speeds . essentially, it consists of a hollow spindle, mounted in accurate bearings,

8、 and a set of transmission gears-similar to a truck transmission一through which the spindle can be rotated at a number of speeds most lathes provide from 8 to 18 speeds, usually in a geometric ratio, and on modem lathes all the speeds can be obtained merely by moving from two to four levers. an incre

9、asing trend is to provide a continuously variable speed range through electrical or mechanical drives.because the accuracy of a lathe is greatly dependent on the spindle, it is of heavy construction and mounted in heavy bearings, usually preloaded tapered roller or ball types. the spindle has a hole

10、 extending through its length, through which long bar stock can be fed. the size of maximum size of bar stock that can be machined when the material must be fcd through spindle.key words: lathes;, headstock assembly, variable speed目錄1緒論錯(cuò)誤!未定義書簽。11畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的11.2機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求12車床參數(shù)的擬定22. 1車床主參數(shù)和基本參數(shù)22. 1.

11、1極限切削速度vmax. vmin的確定22. 1.2主軸的極限轉(zhuǎn)速的確定22. 1.3主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z和公比°的確定32. 1.4主電機(jī)的選擇33主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)63.1傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)、轉(zhuǎn)速圖的確定63. 1. 1傳動(dòng)形式的確定63.1.2傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目63. 1.3傳動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)大順序的安排 73. 1.4繪制轉(zhuǎn)速圖73. 1.5轉(zhuǎn)速圖的擬定73. 1.6分配降速比83.2齒輪齒數(shù)的確定及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制 103.2. 1帶輪確定103. 2.2齒輪齒數(shù)的確定的要求 144強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì) 174. 1確定計(jì)算轉(zhuǎn)速 174. 1. 1各軸、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 174

12、. 2軸的估算和驗(yàn)算194.2.1主軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算194. 2. 2傳動(dòng)軸直徑的估算234. 3齒輪模數(shù)的估算和計(jì)算244. 3. 1齒輪模數(shù)的估算244. 3.2齒輪模數(shù)的驗(yàn)算274.4軸承的選擇與校核314. 4. 1 一般傳動(dòng)軸上的軸承選擇 324. 4. 2主軸軸承的類型324. 4.3軸承間隙調(diào)整和預(yù)緊 334. 4.4軸承的較核344. 4. 5軸承的密封和潤(rùn)滑354. 5片式摩擦離合器的選擇與驗(yàn)算364. 5. 1按扭矩選擇364. 5.2片式離合器的計(jì)算364. 5.3計(jì)算摩擦面的對(duì)數(shù)z 365主軸箱的箱體設(shè)計(jì)386結(jié)論與展望406. 1結(jié)論4062展望錯(cuò)誤!未定義書簽。參考文

13、獻(xiàn)40致謝421緒論1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的(1) 課程設(shè)計(jì)屬于機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的延續(xù)，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握機(jī)械系統(tǒng)的 一般方法。(2) 培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、精度設(shè)計(jì)、金屈工藝學(xué)、材料熱處理及結(jié)構(gòu) 工藝等相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。(3) 培養(yǎng)使用手冊(cè)、圖冊(cè)、有關(guān)資料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。(4) 提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。(5) 為進(jìn)入工廠打下基礎(chǔ)。12機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求(1) 、主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)速范圍、轉(zhuǎn)速級(jí)別，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開停、變速、 換向和制動(dòng)等，以滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求。(2) 、主電動(dòng)機(jī)具有足夠的功率，全部機(jī)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以

14、滿足機(jī)床 的傳動(dòng)要求。(3) 、主運(yùn)動(dòng)的有關(guān)機(jī)構(gòu)，特別是主軸組件有足夠的精度、抗振性、溫升小和噪音小， 傳動(dòng)效率高，以滿足機(jī)床的工作性能要求。(4) 、操作靈活可靠，調(diào)整維修方便，潤(rùn)滑密封良好，以滿足機(jī)床的使用要求。(5) 、結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、工藝性好、成木低、以滿足經(jīng)濟(jì)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dll200主軸通孔直徑d »50主軸頭號(hào)(jb252179)6最大工件長(zhǎng)度l750-20002車床參數(shù)的擬定2.1車床主參數(shù)和基本參數(shù)2.1.1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

15、切速極限參考值如下：表2-1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150300螺紋加工和錢孔38根據(jù)給出條件，取vmax=200m/min螺紋加工和狡孔時(shí)取vmin=5 m/min2.1.2主軸的極限轉(zhuǎn)速的確定計(jì)算車床主軸極限轉(zhuǎn)速時(shí)的加工直徑，按經(jīng)驗(yàn)分別取k=0.5, rd =0.25dinax=kd=0.5x400=200mmdinin=rdxdinax=0.25x200=50mm其中：dmax、dmin并不是指機(jī)床上可加工的最犬和最小直徑，而是指實(shí)際使用情況下，米用vmax> (vm

16、in)吋常用的經(jīng)濟(jì)加工直徑。1000%則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為：-100000 =1273r/mm3.1415x50取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值，即喚=1400r/min在心m中考慮車螺紋和餃孔時(shí)，其加工的最大直徑喰應(yīng)根據(jù)實(shí)際加工情況選取040050加加o因此，此處選最大直徑為50mmmin1000vmjn1000x53.14x50= 31&/ min取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列數(shù)值，即.midr/min轉(zhuǎn)速范圍ri尸匹fl min轉(zhuǎn)速范圍r =匹二耳少=44.44r7min71 min 31.5考慮到設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度要適中，故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動(dòng)，并選級(jí)數(shù)z=12,今以 0 = 1.41和0 = 1.26代入公式rn =

17、(p7'得r=12.7和43.8,因此取° = 1.41更合適。各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù) 列可直接從標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)列表中查岀，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列表給出了 0 = 1.06的從110000的數(shù)值，因 為0 = 1.41 = 1.066。從表中找到=1440r/min就可以每個(gè)5個(gè)數(shù)值選取一個(gè)，得列表如下31.5, 45, 63, 90, 125, 180, 250, 355, 500, 710, 1000, 14002.1.3主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)z和公比°的確定已知(pzn maxh min取z=12級(jí)1.4112"1 =q = 438%x=1440nmin=31.5rn =11 max14

18、40= 45.7h min綜合上述可得：主傳動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)nmax = 1440r/min nmn = 31.5r/min z=120=1.412.1.4主電機(jī)的選擇合理地確定電機(jī)功率n,使機(jī)床既能充分發(fā)揮其性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng) 常輕載而降低功率因素。中型普通車床典型重切削條件下的用量如表2-2所示。刀具材料：yt15工件材料45號(hào)鋼，切削方式：車削外圓查下表可知：切深ap=3.5mm進(jìn)給量f(s)=0.35mm/r切削速度v=90m/min功率估算法用的計(jì)算公式a主切削力：fc =1900°丿皿=19ooxo.35075 x3.5 = 3026nb切削功率：c估算主

19、電機(jī)功率:pc= pc =fcv612003026x9061200= 4.45 kwnd = 1440r/min(2.1)(2.2)(2.3)表2-2屮型普通車床典型重切削條件下的切削用暈03200400切削用量普通型輕型普通型輕型切深偉3.5343.5進(jìn)給量/0.350.250.40.35切削速度v907510080(2.4)p = ± =坯二 5.56kw總 0.8屮型機(jī)床上，一般都采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源。可以在系列屮選用，在選擇電動(dòng) 機(jī)型號(hào)時(shí)，應(yīng)注意：根據(jù)機(jī)床切削能力的要求確定電機(jī)功率，但電動(dòng)機(jī)都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此選取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn) 值p = 5.5kw電機(jī)轉(zhuǎn)速：選用時(shí)，要

20、使電機(jī)轉(zhuǎn)速弘與主軸最高轉(zhuǎn)速心和i軸轉(zhuǎn)速相近或相宜，以免采用過大的 升速或過小的降速傳動(dòng)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知：p值為5.5kw,按我國(guó)生產(chǎn)的電機(jī)在y系列的額定功率選擇。表2-3 y系列的額定功率電機(jī)型號(hào)額定功率滿載轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速abcdey132s-45.5kw144015002161408938+0.01880+0.002fghkabacadhdbbl103313212280270210315200475圖2.1為y系列的電機(jī)的外形圖。c圖2為y系列的電機(jī)的外形圖3主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)31傳動(dòng)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)、轉(zhuǎn)速圖的確定3丄1傳動(dòng)形式的確定集中傳動(dòng)方式：傳動(dòng)系的全部傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)集中裝在同一個(gè)主軸箱內(nèi)

21、。集中傳動(dòng)適用于中、大型機(jī)床，尤其是ca6140,其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，便于集中操縱， 安裝調(diào)整方便。利于降低制造成木；缺點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)的傳動(dòng)件在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)牛的振動(dòng)、熱 量，會(huì)使主軸產(chǎn)牛變形，使主軸回轉(zhuǎn)中心線偏離正確位置而直接影響加工精度。3.1.2傳動(dòng)組及各傳動(dòng)組中傳動(dòng)副的數(shù)目擬定傳動(dòng)鏈的基本原則，就是以經(jīng)濟(jì)的滿足對(duì)機(jī)床的要求，可以滿足同樣要求的方案 有很多種，在進(jìn)行傳動(dòng)鏈的可能性分析時(shí)，應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理的原則，選出有最好的方案。 轉(zhuǎn)速圖有助于各種方案的比較，并為進(jìn)一步確定傳動(dòng)系統(tǒng)提供方便。擬定主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速圖應(yīng) 該按照下列步驟進(jìn)行：擬定傳動(dòng)方案，包括傳動(dòng)形式的選擇以及開停。換向，操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確

22、定。 傳動(dòng)形式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件，機(jī)構(gòu)以及組成，安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)形式，變速類型。傳動(dòng)方案和形式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)，因此，確定傳動(dòng)方 案和形式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能、以及經(jīng)濟(jì)性等多方面統(tǒng)一考慮。級(jí)數(shù)為z的傳動(dòng)系統(tǒng)由若干個(gè)順序的傳遞組組成，各傳動(dòng)組分別有 z,> z2、z4.個(gè)傳動(dòng)副。即. 傳動(dòng)副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以2或3為適合，即變速級(jí)數(shù)z應(yīng)為2和3的因子： 即z = 2" x3,?實(shí)現(xiàn)12級(jí)主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動(dòng)系統(tǒng)可以寫成多種傳動(dòng)副的組合:1) 12 = 3x43)12 = 3x2x22) 12 = 4x34)12 = 2x3x25)12 = 2x2x2

23、在上述方案中，(1) (2)方案有時(shí)可以省掉一根軸，缺點(diǎn)是一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)傳動(dòng) 副，如果用一個(gè)四聯(lián)滑移齒輪。則會(huì)增加軸向尺寸；如果用兩個(gè)雙聯(lián)滑移齒輪，則操縱機(jī) 構(gòu)必須互銷，以防止兩個(gè)滑移齒輪同時(shí)嚙合，所以一般少用。(3) (4) (5)方案：按照傳動(dòng)副“前多后少”的原則選擇z=3x2x2這一方案，但i 軸換向采用雙向片式摩擦離合器結(jié)構(gòu)，i軸的軸向尺寸不至于過大，以免加長(zhǎng)變速箱尺寸, 第一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副不宜過多，以2為宜因此此方案不宜采用，而應(yīng)選擇12=2x3x2。 方案4)是比較合理的12=2x3x23.1.3傳動(dòng)系統(tǒng)擴(kuò)大順序的安排12=2x3x2的傳動(dòng)副組合，其傳動(dòng)組的擴(kuò)大順序乂可以有形式

24、：1) 12 = 2, x32x262) 12 = 23 x 3)x 26根據(jù)級(jí)比指數(shù)分配要“前密后疏”的原則，應(yīng)選用z二2x 32 x 26這一方案，然而對(duì) 于我們所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)將會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問題：第一變速組采用降速傳動(dòng)時(shí)，由于摩擦離合器徑向結(jié)構(gòu)尺寸限制，使得i軸上的齒輪 直徑不能太小，ii軸上的齒輪則會(huì)成倍增大。這樣，不僅使1-11軸間中心距加大，而且 i-ii軸間的中心距也會(huì)輾大，從而使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸增大。這種傳動(dòng)不宜采用。如果第一變速組采用升速傳動(dòng)，則i軸至主軸間的降速傳動(dòng)只能同后兩個(gè)變速組承 擔(dān)。為了避免出現(xiàn)降速比小于允許的杉限值，常常需要增加一個(gè)定比降速傳動(dòng)組，使系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

25、這種傳動(dòng)也不是理想的。如果采用12 = 23 x31x26這一方案則可解決上述存在的問題。3.1.4繪制轉(zhuǎn)速圖車床主傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示。3.1.5轉(zhuǎn)速圖的擬定運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定以后，主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速就已知，切削耗能確定了電機(jī)功率。在此基礎(chǔ)上， 選擇電機(jī)型號(hào)，確定各中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，這樣就擬定主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖，使主運(yùn)動(dòng)逐步具 體化。ii111* 1800r/min圖3.1轉(zhuǎn)速結(jié)構(gòu)網(wǎng)3.1.6分配降速比設(shè)計(jì)機(jī)床主軸變速傳動(dòng)時(shí)，為了避免從動(dòng)齒輪過大而增加箱體的徑向尺寸，一般限制 降速最小傳動(dòng)比umin>1/4,為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差，減少振動(dòng)噪聲，一般限制直齒圓柱齒輪 的最大升速比umax5 2

26、,因此決定了一個(gè)傳動(dòng)組的最大變速范圍r < wmax /wmin =8該車床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)共設(shè)有四個(gè)傳動(dòng)組其中有一個(gè)是帶傳動(dòng)。根據(jù)降速比分配應(yīng)“前 慢后快”的原則以及摩擦離合器的工作速度要求，確定各傳動(dòng)組最小傳動(dòng)比。(3.1)(3.2)總的傳動(dòng)比:二.31.5 二 1 二 1 g 一 1440 一 45.7 一 1.41""總=wwaminwminwcmina決定軸iii-iv的最小降速傳動(dòng)比主軸上的齒輪希望大一些，能起到飛輪的作用，所以最后 一個(gè)變速組的最小降速傳動(dòng)比取極限1/4,公比1.41m,12 = 2, x3, x26最末一級(jí)間的間隔為6級(jí)11uc min =

27、 uc2 = t =£4uc = x(p6 =(p2 =1.99 (pb中間軸傳動(dòng)比可按先快后慢的原則，確定最小傳動(dòng)比，根據(jù)基比指數(shù)確定其他傳動(dòng)比ii iii iv軸最小傳動(dòng)比"amin 二妁win 二代 min 因?yàn)?wcmin 一4(p所以1 1仏一輕3 -l4p1 1產(chǎn)吶歹= 0.5iii軸最小傳動(dòng)，iii軸采用升速傳動(dòng)，加大齒輪外徑，使主動(dòng)輪齒根直徑大于離合器外轂。1 1 _ 1amin =l4f=21 _ 11.412 2因此，皮帶輪的傳動(dòng)比為:-1.4121= 0.490280mm0132mm1440r/min3.2傳動(dòng)原理圖3.2齒輪齒數(shù)的確定及傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪

28、制3.2.1帶輪確定因?yàn)榇差^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。1、選擇三角帶型號(hào)根據(jù)計(jì)算功率p.a = ka xn(3.3)p-電機(jī)額定功率ka-工作情況系數(shù)車床的啟動(dòng)載荷輕，工作載荷穩(wěn)定，兩班制工作時(shí)，取ka=l.l故£“二 k“ xp=5.5x 1=6.05kkw2、選擇v帶的帶型根據(jù)計(jì)算功率和電機(jī)額定轉(zhuǎn)速查機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-11選用b型。型號(hào)bbrh<p13171410.540°3、確定小帶輪的基準(zhǔn)直徑£并驗(yàn)算帶速v皮帶輪的直徑越小，帶的彎曲應(yīng)力就越人，為了提高帶的使用壽命，

29、小帶輪直徑不宜 過小。1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑右。由表86和表88.取小帶輪的基準(zhǔn)直徑必=1322）驗(yàn)算帶速u引n電v =60x1000100 x 1440 x 龍=7.54m/ s60000因?yàn)?m/s<v<30m/s,故帶速合適。4、計(jì)算大帶輪的基準(zhǔn)直徑因?yàn)?quot;汀沽盲呂得i軸的轉(zhuǎn)速nl為699.85r/min 所以 dj2 =1.4121 xddl =2.06x132 = 272大帶輪直徑圓整為280。i軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速® = 1440x0.47 = 678.9r/min甘詁、口辛 699.85 678.9轉(zhuǎn)速誤差= 0.031678.9對(duì)于帶傳送裝置，轉(zhuǎn)速誤差允

30、許在- 0.050.05范圍內(nèi)。(34)5、確定v帶的中心距ao = °7(di + dd2)2(d血 + d“2)初定中心距為500mmo由下列公式計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度ldl 加=2兔 +-«/（ +d）+色2二如2 =1658.1伽24a°由機(jī)械設(shè)計(jì)查表82選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度ld二1600mm. 按下列公式計(jì)算實(shí)際中心距aa =兔）+ 5 _ s = 500 + 29.06 = 529.06 - 530(3.5)6、驗(yàn)算小帶輪的包角乳57 3°57 3°a«180-«p ddj- = 180 148x- = 163o4 ni2

31、0°a500(3.6)因此，小帶輪包角取值合理。7、計(jì)算帶的根數(shù)z1）計(jì)算單根v帶的額定功率pr由d右=132加加.、他二1440r/min和b型帶查表8-4a,由插補(bǔ)法得p（ =2a7kw.由32mm.、i = 2和b型帶查表84b得人=oakw查表 85 得 ka = 0.95 ,表 82 得 kl = 0.92pr =(£)+£)© k“ = (2.17 + 0.4) x 0.95 x 0.92 = 2.25kw(3.7)2）計(jì)算單根v帶的根數(shù)zz = = g| = 2.69(3.8)因此，帶的根數(shù)為3。8、計(jì)算單根v帶的初拉力的最小值（f0）mi

32、n帶型yzabcde0.020.060.10080.300.610.92由上表知道b型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.18kg/m=+=500x| + 0.18x7.542 =228軸應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力f0>(f0)min9、計(jì)算壓軸力耳壓軸力的最小值(fp)min = 2z(f0)minx sin = 2x3x 228.4x sin163,04°2= 1360n帶輪結(jié)構(gòu)工作表如下表所示:帶型號(hào)帶長(zhǎng)ld中心距帶輪直徑mm帶根數(shù)作用于軸上的壓力大帶輪小帶輪b160053028013231360n主軸箱的動(dòng)力是從主電機(jī)經(jīng)過皮帶輪和三角帶傳遞給軸i,并且輸進(jìn)主軸箱，為防止 軸i在三角帶的張力

33、作用下產(chǎn)生變形，設(shè)計(jì)時(shí)將皮帶輪先通過花鍵套、滾動(dòng)軸承和法蘭安 裝在箱體上。從而使張力由床身承受，扭矩由花鍵套傳遞給軸i。軸i不在因皮帶輪的張 力而產(chǎn)生彎曲變形，故軸i上的零件的動(dòng)作條件得到改善。如下圖所示：卸荷式皮帶輪1 皮帶輪2 花鍵套筒3 螺釘4 支撐套3.2.2齒輪齒數(shù)的確定的要求1）確定齒輪齒數(shù)可用計(jì)算法或查表確定齒輪齒數(shù)，后者更為簡(jiǎn)便，根據(jù)要求的傳動(dòng)比u和初步定岀的 傳動(dòng)副齒數(shù)和查表即可求出小齒輪齒數(shù)選擇時(shí)應(yīng)考慮：1. 傳動(dòng)組小齒輪應(yīng)保證不產(chǎn)生根切。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，其最小齒數(shù)zmin>zmin=172齒輪的齒數(shù)和»不能太大，以免齒輪尺寸過大而引起機(jī)床結(jié)構(gòu)增大，一般推薦齒

34、數(shù)和szw100j20。3.同一變速組中的各對(duì)齒輪，其中心距必須保證和等。4采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，最大齒輪齒數(shù)與次大齒輪齒數(shù)差應(yīng)該大于或等于4。.5保證強(qiáng)度和防止熱處理變形過大，齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚6保證主軸的轉(zhuǎn)速誤差在規(guī)定的范圍之內(nèi)。查機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)表3-9第一變速組：% =1.41,時(shí)，sz5 =68> 70、72、75、84u.= 時(shí)，s一 =69、72、75、84“2j 4122-符合條件的72、75和84。因此選s：=84。于是得變速組a的兩個(gè)傳動(dòng)副的主從齒輪數(shù)分別為：49、35； 28、56第二變速組：知二丄時(shí)，s. =80 > 82、84、85、87、89、901.

35、41=妁門時(shí)，s一 =81、84、86、87、89、901.412 -uh. = !時(shí)，s. =80 > 81、84、87、88、911.413符合條件的=84和87。因此選sz =87 o于是得變速組b的三個(gè)傳動(dòng)副的主從齒輪數(shù)分別為:36、51； 29、58； 23、64第三變速組：uc = 2 吋，s：=81、84、86、87、89、90、92、93、95、104、1057 甘h 時(shí),81、84、85、86、89、90、91、94、95、104、105符合條件的5, =95 > 104和105o因此選=105 o于是得變速組c的兩個(gè)傳動(dòng)副的主從 齒輪數(shù)分別為：70、35； 21

36、、84表33變速組第一變速組第二變速組第三變速組齒數(shù)和8487105齒輪z1z2z3z4z5z6z7z8z9z10z11z12z13z14齒數(shù)49352856365129582364703521842）驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差由于確定的齒輪齒數(shù)所得的實(shí)際轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)設(shè)計(jì)的理論轉(zhuǎn)速難以完全相符，需要驗(yàn)算 主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速，最大課差不得超過±10（屮1）%。主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下式計(jì)算實(shí)二斤電仆一可弘皮況“喚(3.9)其中£ 滑移系數(shù)£ =0.02ua ub uc分別為各級(jí)的傳動(dòng)比轉(zhuǎn)速誤差用主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差的絕對(duì)值表示zn= i "實(shí)際二"標(biāo)準(zhǔn) i

37、 w±10(wl)%=4.1%(3.10 )川實(shí)際同樣其他的實(shí)際轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速誤差如下：表3-4主軸轉(zhuǎn)速nln2n3n4n5n6n7n8n9nlonilnl2標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速31.545639012518025035550071010001440實(shí)際 轉(zhuǎn)速31.3544.262.3387.8123.8175.1247.6350.2495.3700.5990.651401轉(zhuǎn)速 誤差0.481.81.072.50.972.80.971.40.951.40.942.8轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。3) 繪制主傳動(dòng)系統(tǒng)圖按照主傳動(dòng)轉(zhuǎn)速圖以及齒輪齒數(shù)繪制主傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下3.5所示0280mm0132mm1 厶 40r

38、/min強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)4.1確定計(jì)算轉(zhuǎn)速4.1.1各軸、齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速主軸iv的計(jì)算轉(zhuǎn)速：£_!12_!(4、ni = ,7min3 =3h5xl.413 =90r/min* >jiii軸計(jì)算轉(zhuǎn)速1. ill軸最低轉(zhuǎn)速125r/min,2. 可使主軸獲得31.5r/min. 250r/min兩級(jí)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(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/minii軸計(jì)算轉(zhuǎn)速1. iii軸計(jì)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(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/minoi軸計(jì)算轉(zhuǎn)速ii軸計(jì)

39、算轉(zhuǎn)速為355r/min,由i軸最低轉(zhuǎn)速71 or/min得來，需要傳遞全部功率，所以,i軸計(jì)算轉(zhuǎn)速為71 or/min變速組c最小齒輪z=21,裝在第iii軸上，使主軸獲得31.5180r/min共6級(jí)，其屮主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為90r/min,故z=21齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為355i7min齒輪z=84,裝在第iv軸上，獲得 31.518or/min 共 6 級(jí)，其屮主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為90r/min,故z=84齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為90r/min齒輪z=70,裝在第iii軸上，使主軸獲得2501400i7min共6級(jí)，其屮主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min,故z=70,齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為125i7min 齒輪z=35,

40、裝在第iv軸上， 獲得 2501400r/min 共 6 級(jí)，其屮主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為90r/min,故z=35齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/min 變速組b最小齒輪z=23,裝在第ii軸上。iii 軸獲得 125、355r/min ,其屮iii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/min, 故z=23齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/mino 齒輪z=64,裝在第iii軸上。iii 軸獲得 125、355r/min ,其屮iii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/min, 故z=64齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/mino z=29,裝在第ii軸上。iii 軸獲得 180、500r/min ,其屮iii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/min, 故z=2

41、9齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/mino 齒輪z=58,裝在第iii軸上。iii 軸獲得 180、500r/min ,其屮iii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/min, 故z=58齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為180r/mino z=36,裝在第ii軸上。iii 軸獲得 250、710r/min ,其屮iii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/min, 故z=36齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/mino 齒輪z=52,裝在第iii軸上。iii 軸獲得 250、710r/min ,其屮iii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/min, 故z=52齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/min變速組a最小齒輪z=28,ii 軸獲得 355r/min ,其屮ii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為

42、355r/min,故z=28齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為71 or/min齒輪z=56ii 軸獲得 355r/min ,其屮ii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min,故z=56齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min齒輪z=49,ii 軸獲得 1000r/min ,其中ii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min,故z=49齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為71 or/min齒輪z=35ii 軸獲得 1000r/min ,其中ii軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min,故z=35齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速為1000r/min4.2軸的估算和驗(yàn)算4.2.1主軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算主軸組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要求高。安裝工件的主軸參與切削成形運(yùn)動(dòng)，因此它的精度和 性能性能直接影響加工質(zhì)量（加

43、工精度與表面粗糙度）。1）主軸直徑的選擇查表可以選取前支承軸頸直徑di=105 mm后支承軸頸直徑d2=（0.70.85）di=73.589.25 mm選取d2=75 mm2）主軸內(nèi)徑的選擇車床主軸由于要通過棒料，安裝自動(dòng)卡盤的操縱機(jī)構(gòu)及通過卸頂尖的頂桿必須是空心 軸。確定孔徑的原則是在滿足對(duì)空心主軸孔徑要求和最小壁厚要求以及不削弱主軸剛度 的要求盡可能取大些。推薦：普通車床d/d （或di/di）=0.550.6其中d主軸的平均直徑，d= （di+d2）/2di前軸頸處內(nèi)孔直徑d=（0.55 0.6）d=49.5 54mm所以，內(nèi)孔直徑取52mm主軸錐孔對(duì)支扌掌軸徑a、b的跳動(dòng)，近軸端允差0

44、.005mm,離軸端300mm處允差 0.01mm,錐度的接觸率大于70%,表面粗糙度ra0.4um,硬度要求hrc4&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，fi前釆用莫氏錐孔。選擇如下： 莫氏錐度號(hào)取6號(hào)標(biāo)準(zhǔn)莫氏錐度尺寸大端直徑d=63.3484）主軸前端懸伸量的選擇軸懸伸量指主軸前端面到前支撐徑向反力作用點(diǎn)（一般即為前徑支撐屮點(diǎn)）的距離， 它主要取決于主軸前端部結(jié)構(gòu)形式和尺寸，前支撐軸配置和密封等。因此，主要由結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)確定。懸伸量與主軸部件的剛度和抗振性成反比，故應(yīng)取小值主軸懸伸量與前軸頸直徑z比a/d 1=0.6 1.25a=（0.6 1.5）di=66 1

45、31.25mm所以，懸伸量取120mm5）主軸合理跨距和最佳跨距主軸跨距是決定主軸系統(tǒng)精度剛度的重要影響因素，冃的是找出在切削力的作用下, 主軸前端的柔度值最小的跨距稱為最優(yōu)跨距（厶。） 根據(jù)表314見金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)計(jì)算前支承剛度ka。 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。查表 ka =1700x1）/4心=1700x90, 4=9.26xl 05 n/mm 因?yàn)楹筝S承肓徑小于前軸承，取 = 1.4k nkb =6.61 x 105n/mm其中h為參變量心綜合變量二一冬其中e彈性模量，取e=2.0xl05 n/mm2i轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,i=7i(d4-d4)/64=3.14x(80

46、4-454)=1.81xl06mm4el 2.0xl05xl.81xl06n =kaa39.26 xlo5x 100 s=0.3909由圖4.1主軸最佳跨距計(jì)算線圖中，在橫坐標(biāo)上找出耳=0.3909的點(diǎn)向上作垂線與 = 1.4的斜線相交，由交點(diǎn)向左作水平線與縱坐標(biāo)軸相交，得l0/a=2.5o 心所以最佳跨距l(xiāng)ol0=2.5x 120=300乂因?yàn)楹侠砜缇嗟姆秶鷏 合理=(0.753)l°=2251600所以取l=625mm圖4.1主軸最佳跨距計(jì)算線圖圖4.2主軸布置簡(jiǎn)圖6）主軸剛度的驗(yàn)算對(duì)于一般受彎矩作用的主軸，需要進(jìn)行彎曲剛度驗(yàn)算。主要驗(yàn)算主軸軸端的位移y和 前軸承處的轉(zhuǎn)角如。如主

47、軸前端作用一外載荷f如下圖圖4.3切削力fz=3026n撓度_f/(l + u)ya=3e/(4.2)3026x1202 x (625+ 100)3x2.0xl05 x1.81x106=0.029y=0.0002l=0.0002x625=0.125y.< y傾角a _ fa(2l + 3a)如二6ei_ 3026 x 120 x (2 x 625 + 3 x 120) 6x2.0xl05 x1.81x106=0.000269前端裝有圓柱滾子軸承，查表a =0.001 rad符合剛度要求。7）主軸的材料與熱處理材料為45鋼，調(diào)質(zhì)到220-250hbs,主軸端部錐孔、定心軸頸或定心圓錐面等部

48、位局 部淬硬至hrc5055,軸徑應(yīng)淬硬。422傳動(dòng)軸直徑的估算傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭矩 載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。車床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大的變形。因 此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很人的情況外，可不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要 求保證軸在載荷下不發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 傳動(dòng)軸直徑按扭轉(zhuǎn)剛度用下列公式估算傳動(dòng)軸直徑:(4.3)其中：n該傳動(dòng)軸的輸入功率n =燈皿汕一電機(jī)額定功率；一從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積取v帶的傳動(dòng)效率 =0.96,齒輪的傳動(dòng)效率為0.995,滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率

49、為0.99 （一對(duì)） n 該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速r/min0每米長(zhǎng)度上允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m）,可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取如表41所示。表41軸允許的扭轉(zhuǎn)角度要求允許的扭鬲'主軸-般的傳動(dòng)軸較低的傳動(dòng)軸00.5111.51.52對(duì)于一般的傳動(dòng)軸，取0二1.5i 軸 w = n弭=5.5 x 0.96 = 5.28 kwy=710 r/mind =91#- = 24.1 mmv 710x1.5為了傳遞轉(zhuǎn)矩，選用花鍵軸，所以di=24.1x (1-7%) =22.4mm 圓整后去di=30mmoii 軸 n2 = nd7 = 5.5x0.96x0.995 = 5.25 kwy=355 r/min

50、i25d, =91=2&67 mm v 355x1.5為了傳遞轉(zhuǎn)矩，選用花鍵軸，所以d2=28.67x (1-7%) =26.67mm 圓整后去d2=35mm。iii軸n3 = ndri = 5.5x0.96x0.995x0.99 = 5.20 kwh;=125r/min=91j=37.14 mm73v125x1.5為了傳遞轉(zhuǎn)矩，選用花鍵軸，所以d2=37.14x (1-7%) =34.54mm 圓整后去 3 =40 mm。查表可以選取花鍵的型號(hào)其尺寸z - dxdxb(gbl 144 - 74)分別為 £ 軸取 6-35x30x10軸取 6-40x35x10仏車由取 6-5

51、0x45x124.3齒輪模數(shù)的估算和計(jì)算4.3.1齒輪模數(shù)的估算根據(jù)齒輪彎曲疲勞的估算:(4.4)其中勺、z應(yīng)為同一齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速和齒輪齒數(shù)，并且取乘積最小的代入上式,(1) 第一變速組由轉(zhuǎn)速圖得zi=49齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/minoz2=35齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為looor/minozs=28齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/minoz4=56齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355/mino根據(jù)mw > 323zrijpd=5.28kw叫56x355- = 2.05 mm因此取mw = 2.5(2) 第二變速組由轉(zhuǎn)速圖得z5=36齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/minoz6=52齒輪的汁算轉(zhuǎn)速為250r/minoz

52、?=29齒輪的汁算轉(zhuǎn)速為355r/minoz8=58齒輪的汁算轉(zhuǎn)速為180/minoz9=23齒輪的汁算轉(zhuǎn)速為355r/minozio=64齒輪的汁算轉(zhuǎn)速為125/minopd=5.25kwin > 323= 321 525= 2.78h znj v 64x125因此取叫=3(3) 第三變速組由轉(zhuǎn)速圖得zii=70齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為125r/minoz12=35齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/minoz13=21齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/minoz 14=84齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速為90/mino因此取mw=3齒輪接觸疲勞強(qiáng)度mj325.2021x355= 2.93其中勺為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，a為齒輪中心距。由中心距a及齒數(shù)z2求出模數(shù)1）第一變速組z1+z2=z3+z4=84pd=5.28kwa > 370s = 72.22m/?2a 2x72.22_m . = 1 si2mmj z, +z284取模數(shù)為2mmo2）第二變速組z5+z6=z7+z8= z9+z 10=87pd=5.25kwa a 37（h 垃 = 128.6mm2a 2x128.6m . = 2.95mmj zl +z287取模數(shù)為3mmo3）第