機(jī)床主軸設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)題目 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)電工程分院 專 業(yè) 機(jī)械制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 班級(jí)學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)日期 車床設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目工件最大回轉(zhuǎn)直徑Dmax=300mm，軸最低轉(zhuǎn)速nmin=355軸最高轉(zhuǎn)速nmax=1800電機(jī)功率P=3KW，公比=1.26=1.064二、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，確定結(jié)構(gòu)式1. 查表得250500100026553010602805601120300600118031563012503356701320355710140037575015004008001600425850170045090018004759501900355，450，560，710，900，

2、1120，1400，1800（共8級(jí)）或者Rn=nmaxnmin=Z-1 Z=82.結(jié)構(gòu)式、傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)的確定 傳動(dòng)組和傳動(dòng)副數(shù)可能的方案有：8=4×2 8= 2×4 8 = 2×2×2 第一行方案有時(shí)可以省掉一根軸。缺點(diǎn)是有一個(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)必須互鎖以防止兩個(gè)滑移齒輪同時(shí)嚙合。所以一般少用。第二行的方案根據(jù) “前多后少”的原則。取8 = 2×2×2 的方案。結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)的各種方案的確定 由知方案有 a. b. c. d. e. f.選擇原則：I

3、)傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍降速傳動(dòng)中，主動(dòng)齒輪的最少齒數(shù)受到限制；避免被動(dòng)齒輪的直徑過大升速傳動(dòng)比最大值2（斜齒傳動(dòng)= 2.5）盡量減少振動(dòng)和噪聲；各變速組的變速范圍=/8-10 之間；對(duì)于進(jìn)給傳動(dòng)鏈，由于轉(zhuǎn)速通常較低，零件尺寸也較小，上述限制可放寬些。 。故在檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌鼈鲃?dòng)組的變速范圍都比它小。應(yīng)為: II)基本組與擴(kuò)大組的排列順序。 原則是選擇中間傳動(dòng)軸變速范圍最小的方案。綜上所述，方案 較好 三、轉(zhuǎn)速圖與傳動(dòng)系統(tǒng)圖1.根據(jù)已知參數(shù)，取4級(jí)電動(dòng)機(jī)Y100L2-4，額定功率3KW，滿載轉(zhuǎn)速1430 本例所選定的結(jié)構(gòu)式共有三個(gè)傳動(dòng)組

4、，變速機(jī)構(gòu)共需4軸。加上電動(dòng)機(jī)軸共5軸。故轉(zhuǎn)速圖需5條豎線，主軸共8速，電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近，故需8條橫線。 軸 8級(jí)速度355，450，560，710，900，1120，1400，1800軸 傳動(dòng)組變速 =2.5，所以倆個(gè)傳動(dòng)副傳動(dòng)比為極限值=，軸 級(jí)比指數(shù)2，取轉(zhuǎn)速為900,1120軸 級(jí)比指數(shù)1，取 變速組a：共同組為50、52、54、56、66、68、70、72、74、82、84、86、取二對(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和為52，則：ua1=26/26 ,ua2=23/29變速組b：共同組為44、48、52、54、60、62、70、72、78、80、82、86、88、90取兩對(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和

5、為54，則： ub1=27/27,ub2=21/33變速組C：因?yàn)榛榈箶?shù)，可以選任意組取兩對(duì)傳動(dòng)副的齒數(shù)和為62，則： uc1=38/24 ,uc2=24/38由此可得各變速組齒輪數(shù)ua1=26/26 ,ua2=23/29 ub1=27/27,ub2=21/33 uc1=38/24 ,uc2=24/38初步驗(yàn)算得最高轉(zhuǎn)速n1800=1430×100125×0.98×2626×2727×3824=1775.1=1800-1775.11800=1.38%4.1%最低轉(zhuǎn)速n355=1430×100125×0.98×23

6、29×2133×2438=357.3=355-357.3355=0.64%4.1%驗(yàn)算合格四，動(dòng)力計(jì)算（1），選擇電機(jī)型號(hào)按照工作要求和條件，選用三相異步電動(dòng)機(jī)，Y系列，額定電壓380V。已知電動(dòng)機(jī)的額定功率是4KW，根據(jù)車床設(shè)計(jì)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種傳動(dòng)比方案，如下表一：綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、傳動(dòng)比，可見第1方案比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L2-4，其主要性能如下表二：表一：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率 kW電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min電動(dòng)機(jī)質(zhì)量kg同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y100L2-4315001430382Y100L-23300028703

7、33Y132S-64100096063表二：型號(hào)額定功率額定電流轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)電流最大轉(zhuǎn)矩重量額定轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩kWAr/min%倍倍倍kgY100L2-4312.6150085.30.82.26.52.338（2），帶輪數(shù)據(jù)的確定1.選擇三角帶類型選工況系數(shù)X=1.1，則計(jì)算功率根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，三角帶取A型。2.確定帶輪的計(jì)算直徑 A型 取=100mm = ，其中=0.02所以3.確定三角帶速度4.確定中心距 =(0.72)() 取=1.8*（100+125）=4055.確定三角帶的計(jì)算長(zhǎng)度及內(nèi)周長(zhǎng) =2+將計(jì)算出的數(shù)值取整到標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 6.驗(yàn)算三角帶的繞曲次

8、數(shù)n。40（m為帶輪個(gè)數(shù)）7.確定實(shí)際中心距A 8.驗(yàn)算最小包角9.確定三角帶根數(shù)根據(jù)=100mm，n1=1430r/min, 查表得P0=1.32kWP0=0.11 所以Z= 31.2882.3 ,所以3根（3）傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速 （1）主軸 =521.8計(jì)算轉(zhuǎn)速為主軸從最低轉(zhuǎn)速算起，第一個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高級(jí)轉(zhuǎn)速，即為 （2）各傳動(dòng)軸：軸可從主軸為450r/min，按傳動(dòng)副24/38找上去，似應(yīng)為1120r/min,但由于軸上的最低轉(zhuǎn)速560r/min，可使主軸得到355和900r/min倆種轉(zhuǎn)速，900r/min要傳遞全部功率，所以軸計(jì)算轉(zhuǎn)速應(yīng)為560r/min,軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速可按傳動(dòng)副38/

9、24推上去，得900r/min。各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速如下：軸序號(hào)電23主計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）14301120900560450（4）驗(yàn)算轉(zhuǎn)速誤差：n1800=1430×100125×0.98×2626×2727×3824=1775.1=1800-1775.11800=1.38%4.1%n1400=1430×100125×0.98×2329×2727×3824=1407.8=1400-1407.81400=0.56%4.1%n1120=1430×100125×0.98×2

10、626×2133×3824=1129.6=1120-1129.61120=0.85%4.1%n900=1430×100125×0.98×2329×2133×3824=914.2=900-914.2900=1.58%4.1%n710=1430×100125×0.98×2626×2727×2438=708.1=710-708.1710=0.27%4.1%n560=1430×100125×0.98×2329×2727×2438=56

11、1.6=560-561.6560=0.28%4.1%n450=1430×100125×0.98×2626×2133×2438=450.7=450-450.7450=0.15%4.1%n355=1430×100125×0.98×2329×2133×2438=357.3=355-357.3355=0.64%4.1%所有轉(zhuǎn)速校驗(yàn)合格（5）、傳動(dòng)軸計(jì)算及其組件的設(shè)計(jì)（KW）（6）計(jì)算各軸扭矩T1=9550P1n1j=24312（n/mm）T2=9550P2n1j=29053（n/mm）T3=9550P3

12、n1j=44833（n/mm）T4=9550P主n主j=53586（n/mm）（7）各軸直徑的估算 其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率 K-鍵槽系數(shù)A-系數(shù)-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；-該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速。計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。軸：K=1.06，A=120 ,取30mm軸：K=1.06，A=120 , 取30mm軸：K=1.06，A=120 , 取35mmIV軸：K=1.06，A=120, 取40mm此軸徑為平均軸徑，設(shè)計(jì)時(shí)可相應(yīng)調(diào)整。（8）主軸的計(jì)算主軸前軸徑D1與刀架上工件回轉(zhuǎn)直徑 d的關(guān)系

13、為：D1=0.25d±15工件最大回轉(zhuǎn)直徑為300，所以這里前端直徑D1= 6090，結(jié)合查表得D1=60后軸頸D2（0.7-0.85）D1，所以D2=40則主軸的平均直徑D50因?yàn)橹鬏S孔徑通常不小于主軸的平均直徑的55%60%，所以d=30支承形式選擇兩支撐，初取主軸前端的懸伸量a=70mm，支撐跨距L0=23.5a=210mm，實(shí)際取L=56.5D1，則取L=360mm。主軸圖（9）軸承的選擇軸： 30206 ，D=62 B=18 圓錐滾子軸承軸： 30206， D=62 B=18 圓錐滾子軸承軸： 30207 ，D=72 B=17 圓錐滾子軸承軸： 前取30212，D=110

14、B=22 圓錐滾子軸承后取30208 D=80 B=18 圓錐滾子軸承（10）齒輪的估算與計(jì)算1. 彎曲疲勞（根據(jù)齒輪最多的齒輪進(jìn)行計(jì)算與計(jì)算）齒輪彎曲疲勞的估算2. 齒面點(diǎn)蝕估算3齒數(shù)模數(shù)第一變速組第二變速組第三變速組mw1.561.751.79mj2.162.402.25取m2.52.52.5齒輪的尺寸計(jì)算齒輪Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z12齒數(shù)262623292727213338242438分度圓656557.572.567.567.552.582.595606095其中：I軸Z1,Z3, II軸Z2,Z4,Z5,Z7,III軸Z6,Z8,Z9,Z11,IV軸Z10,Z12尺寬的計(jì)算齒寬計(jì)算公式（齒寬系數(shù)，d1為小齒輪直徑）=0.2-1.4兩支乘相對(duì)小齒輪作對(duì)稱布置最大，兩支乘相對(duì)小齒輪作不對(duì)稱布置取中等，小齒輪作懸臂布置最小軸Zmin=23 =0.5 Bj1=0.5×57.5=28.75 圓整取30軸Zmin=21 =0.5 Bj2=0.5×52.5=26.25 圓整取28III軸Zmin=24 =0.5 Bj3=0.5×60=30IV軸Zmin=24 =0.5 Bj4=0.5×60=30