車床主軸傳動(dòng)系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)公比1.41轉(zhuǎn)速12級(jí)

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案目錄一、機(jī)床總體設(shè)計(jì)21、機(jī)床布局22、繪制轉(zhuǎn)速圖43、防止各種碰撞和干涉 54、確定帶輪直徑55、驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差 56、繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖6二、估算傳動(dòng)件參數(shù)確定其結(jié)構(gòu)尺寸71、確定傳動(dòng)見件計(jì)算轉(zhuǎn)速72、確定主軸支承軸頸尺寸73、估算傳動(dòng)軸直徑74、估算傳動(dòng)齒輪模數(shù)85、普通V帶的選擇和計(jì)算 8三、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 101、帶輪設(shè)計(jì)102、齒輪塊設(shè)計(jì)103、軸承的選擇104、主軸主件105、操縱機(jī)構(gòu)106、滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)107、封裝置設(shè)計(jì)108、主軸箱體設(shè)計(jì) 119、主軸換向與制動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11四、傳動(dòng)件驗(yàn)算 111、齒輪的驗(yàn)算112、傳動(dòng)軸的驗(yàn)算13五、設(shè)計(jì)感想17六、參考文獻(xiàn) 17一、機(jī)床

2、總體設(shè)計(jì)1、機(jī)床布局(1)確定結(jié)構(gòu)方案a)主軸傳動(dòng)系統(tǒng)采用V帶，齒輪傳動(dòng)。b)傳動(dòng)型采用集中傳動(dòng)。c)主軸換向，制動(dòng) 采用雙向片式摩擦離合器和帶式制動(dòng)器。d)變速系統(tǒng)采用多聯(lián)劃移齒輪變速。e)潤 滑系統(tǒng)采用飛濺油潤滑。(2)布局采用臥式車床常規(guī)的布局形式。機(jī)床主要由主軸箱，皮鞍，刀架，尾架，進(jìn)給箱，溜扳箱，車身等6個(gè)部件組成。(3)主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1、確定變速組傳動(dòng)副數(shù)目實(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)副組合：a) 12=3x4b) 12=4x3c) 12=3x2x2d) 12=2x3x212=2 2 3在上述的方案中1和2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

3、。如果用一個(gè)四聯(lián)滑移齒輪的話則會(huì)增加軸向尺寸；如果用兩個(gè)滑移雙聯(lián)齒輪，則操縱機(jī)構(gòu)必須互梭以防止兩個(gè)滑移齒輪同時(shí)嚙合。所以一般少用。3, 4, 5方案可根據(jù)下面原則比較：從電動(dòng)機(jī)到主軸，一般為降速傳動(dòng)。接近電動(dòng)機(jī)處的零件，轉(zhuǎn)速較高從而 轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也較小。如使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在接近電動(dòng)機(jī)處，則可使小尺寸 的零件多些，大尺寸的零件就可少些，就省材料了。這就是“前多后少”的原則。從 這個(gè)角度考慮，以取12=3父2父2的方案為好。2,確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：已知機(jī)床的最低轉(zhuǎn)速nmin =31.5rpm,公比為=1.414,級(jí)數(shù)Z=12,查表可得主軸轉(zhuǎn)速12級(jí)分別為100 140 200 280 400 5

4、60 800 1120 1600 2240 3150 4500則最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率：Amax1. 41 - 11. 41100% = 29%精彩文檔選用5.0kw的電動(dòng)機(jī) 型號(hào)為Y100L2-4 轉(zhuǎn)速為1440r/min（4）結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇在12=2父2父3中，又因基本組和擴(kuò)大組排列順序的不同而有不同的方案。可能的六種 方案，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式見下面的圖。在這些方案中可根據(jù)下列原則選擇最佳方案。1）傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比和傳動(dòng)組的極限變速范圍在降速傳動(dòng)時(shí)，為防止被動(dòng)齒輪的直徑過大而使徑向尺寸太大，常限制最小傳動(dòng)比 imin之1/4。在升速時(shí)，為防止產(chǎn)生過大的震動(dòng)和噪聲，常限制最大傳動(dòng)比

5、iw2。因此主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍一般為Rmax =um% 810。方案a b c d是可行的。方案d f是不可行的。 umin2）基本組和擴(kuò)大組的排列順序a 12=312326b12=322126c 12=32 2621d 12=3126 23e12=342122f 12=34 2221在可行的四種方案a b c d中，還要進(jìn)行比較以選擇最佳的方案。原則是中間傳 動(dòng)軸變速范圍最小的方案。因?yàn)槿绻鞣桨竿?hào)傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速相同，則變速 范 圍小的，最低轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小，傳動(dòng)件的尺寸也就可以小些。比較圖中的方案a b c e,方案a的中間軸變速范圍最小故方案 a最佳。如果沒有別的要求

6、則計(jì)量使擴(kuò)大 順序和傳動(dòng)順序一致3）最后擴(kuò)大傳動(dòng)組的選擇最后擴(kuò)大組的傳動(dòng)副數(shù)目Z3=2時(shí)的轉(zhuǎn)速范圍遠(yuǎn)比Z3=3時(shí)要大，Z3=2時(shí)，rM ;Z3=3 22 4時(shí)，R (Z1+Z1) m； (Z1+2) m1+d3 (Z3 + Z3) m24、確定帶輪直徑確定計(jì)算功率N j = kNK-工作情況系數(shù)工作時(shí)間為二班制 查表的k=1.2N-主動(dòng)帶輪傳動(dòng)的功率計(jì)算功率為 Nj =1.2 5. 0kw = 6.kw根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速選用的三角帶型號(hào)為O查表的小帶輪直徑推薦植為70n1440大市輪直徑D2- D1D1 = 140mmn27105、驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差主軸各級(jí)實(shí)際轉(zhuǎn)速值用下列公式計(jì)算：dd

7、1n = nE(1 一 ；)ua ub ucdd2式中UaUbUc分別為第一，第二第三變速組齒輪傳動(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：主軸轉(zhuǎn)n2%n4n6n10n11n12速標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速 r/min45003150224016001120800560400280200140100實(shí)際轉(zhuǎn)速 r/min45203154224016031129801.19555.9406.7288200.2144.98101.9轉(zhuǎn)速誤差1.431.400.761.370.761.391.361.440.00.040.0137n實(shí)際n標(biāo)準(zhǔn).n -10（ ： -1）%n實(shí)際表2轉(zhuǎn)速誤差表轉(zhuǎn)速誤差用實(shí)

8、際轉(zhuǎn)速和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差應(yīng)小于等于4.1%轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。6、繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖二、估算傳動(dòng)件參數(shù)確定其結(jié)構(gòu)尺寸1、確定傳動(dòng)見件計(jì)算轉(zhuǎn)速表3傳動(dòng)件計(jì)算轉(zhuǎn)速傳動(dòng)件軸齒輪IIIIIIIV乙Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9乙0乙1乙2乙3乙4計(jì)算 轉(zhuǎn)速800560280100710710710500710355710710355125125250355902、確定主軸支承軸頸尺寸根據(jù)機(jī)床課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書主軸的驅(qū)動(dòng)功率為3.0選取前支承軸頸直徑為D=60-80,選取 Di =70mm。后支承軸頸直徑 D2 =(0.7-0.85)D1 =49-49.5選取D2 = 55mm3、估算傳動(dòng)軸直徑.表4估算傳動(dòng)軸

9、直徑計(jì)算公式軸號(hào)計(jì)舁轉(zhuǎn)速njr / min電機(jī)至該軸傳動(dòng)效率n輸入 功率P kw允許扭轉(zhuǎn)角中 deg/ m傳動(dòng) 軸長 度mm估計(jì) 軸的 直徑mm花鍵軸尺寸N Md M D M Bd =9儲(chǔ)P 加阿I7100.962.1121.550019.26x18x 22x 5II3550.96x0.9952.11.550022.86x21x25x5III1250.96m 0.99x0.9952.081.560019.56x28x34x74、估算傳動(dòng)齒輪模數(shù)根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算各傳動(dòng)組最小齒輪的模數(shù)表5估算齒輪摸數(shù)估算公式傳 動(dòng) 組小齒輪齒數(shù)比u之1齒寬 系數(shù)中m傳遞功率P載 荷 系 數(shù)K系數(shù)AH系數(shù)AF許 用

10、:接 觸 應(yīng) 力0 HP許 用齒 根應(yīng) 力0 FP計(jì) 算 轉(zhuǎn) 速nc系數(shù)Yfs模數(shù)mH模數(shù)mF選取模數(shù)m按齒輪接觸疲勞強(qiáng)度第Z5272.112161111005187104.51.61.42m -267A 3, 士1)一27mH 267 AH 31r22u mncZ1 仃HP u變4速按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度組mF =2673I KPYFs干 mhcZ1 仃 fp弟二Z92.8292.1161111005183554.651.91.72變2速2組弟 三 變速 組乙183472.08161111005183554.92.2235、普通V帶的選擇和計(jì)算設(shè)計(jì)功率Pd =KaP (kw)Pd =1.2X5.

11、0 = 6kw皮帶選擇的型號(hào)為。型 兩帶輪的中心距Ao =(0.6-2)() +D2)mm范圍內(nèi)選擇。中心距過小時(shí)，膠帶短因而增加膠帶的單位時(shí)間彎曲次數(shù)降低膠帶壽命；反之，中心距過大，在帶速較高時(shí)易引起 震動(dòng)。A =126.6-422計(jì)算帶的基準(zhǔn)長度：二(dd2 -dd2)2Ld =2A。g dd2)= 1134.6mmdo2124Ao按上式計(jì)算所得的值查表選取計(jì)算長度L及作為標(biāo)記的三角帶的內(nèi)圓長度 Ln =1120標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度為L =Ln , Y =1139mmA . a2 -8（D2 -D1）2實(shí)際 中心距A=:2-a =2L -二（D D2） =2 1139-二（70 141） =16

12、15.12A=1615.121 615.1228 7128= 402.2為了張緊和裝拆膠帶的需要，中心距的最小調(diào)整范圍為 A 01L)0.02L是為了張緊調(diào)節(jié)量為22.78(h+0.01L)是為裝拆調(diào)節(jié)量為膠帶厚度定小帶輪包角：100(10 =180 - D2 -D1 xl80-2120求得 口： =176.4 合格 A 二帶速二 Dm二 70 1430 ，v = = = 5.24 m / s6000060000對(duì)于O型帶5 v 25m/ s選用合格.帶的撓曲次數(shù):1000mv 1000 2 5.24u =1139= 9.2 E 40 合格帶的根數(shù)Z 二ngn0 -單根三角帶能傳遞的功率G -

13、小帶輪的包角系數(shù)2 2一 ，一一，Z = 5.87 取K根二角市o0.39 0.98三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、帶輪設(shè)計(jì)根據(jù)V帶計(jì)算，選用6根。型V帶。由于I軸安裝了摩擦離合器，為了改善它們 的工作條件，保證加工精度，采用了卸荷帶輪結(jié)構(gòu)。2、齒輪塊設(shè)計(jì)機(jī)床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)。根據(jù)各傳動(dòng)組的工作特點(diǎn)，基本組的齒 輪采用了銷釘聯(lián)結(jié)裝配式結(jié)構(gòu)。第二擴(kuò)大組，由于傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，則采用了整體式 齒輪。所有滑移出論與傳動(dòng)軸間均采用了花鍵聯(lián)結(jié)。從工藝的角度考慮，其他固定齒輪也采用花鍵聯(lián)結(jié)。由于主軸直徑較大，為了降低加 工成本而采用了單鍵聯(lián)結(jié)。3、軸承的選擇為了安裝方便I軸上傳動(dòng)件的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔

14、直徑并采用 0000型向心球 軸承為了便于裝配和軸承間隙II III IV軸均采用樂2700E型圓錐滾子軸承。V軸上的齒 輪受力小線速度較低采用了襯套式滾動(dòng)軸承。滾動(dòng)軸承均采用E級(jí)精度。4、主軸主件本車床為普通精度級(jí)的輕型機(jī)床，為了簡化結(jié)構(gòu)，主軸采用了軸向后端定位的兩支 承主軸主件。前軸承采用了 318000型雙列圓柱滾子軸承，后支承采用了 46000型角接 觸球軸承和8000型單向推力球軸承。為了保證主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸前后軸承均用壓 塊式防松螺母調(diào)整軸承的間隙。主軸前端采用了圓錐定心結(jié)構(gòu)型式。前軸承為C級(jí)精度，后軸承為D級(jí)精度。5、操縱機(jī)構(gòu)為了適應(yīng)不同的加工狀態(tài)，主軸的轉(zhuǎn)速經(jīng)常需要調(diào)整。根

15、據(jù)各滑依齒輪變速傳動(dòng)組 的特點(diǎn)，分別采用了集中變速操縱機(jī)構(gòu)和單獨(dú)操縱機(jī)構(gòu)。6、滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)主軸箱采用飛濺式潤滑。油面高度為 65mm左右，甩油輪浸油深度為10mm左右。 潤滑油型號(hào)為：HJ30。7、封裝置設(shè)計(jì)I軸軸頸較小，線速度較低，為了保證密封效果，采用了皮碗式接觸密封。而主軸 直徑大，線速度較高，則采用了非接觸式 密封。卸荷皮帶輪的潤滑采用毛氈式密封， 以防止外界雜物進(jìn)入。8、主軸箱體設(shè)計(jì)箱體外形采取了各面間直角連接方式，使箱體線條簡單，明快。并采用了箱體底面和兩個(gè)導(dǎo)向塊為定位安裝面，并用螺釘和壓板固定。安裝簡單，定 位可靠。9、主軸換向與制動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本機(jī)床屬于萬能性的輕型車床，適用于機(jī)械加

16、工車間和維修車間。主軸換向比較頻 繁，采用雙向片式摩擦離合器。這種離合器結(jié)構(gòu)簡單。工作原理是，移動(dòng)滑套，鋼球 沿斜面向中心移動(dòng)并使滑塊，螺母左移，壓緊摩擦片，實(shí)現(xiàn)離合器嚙合。摩擦片問問 隙可通過放松銷，螺母來進(jìn)行調(diào)整。制動(dòng)器采用了帶式制動(dòng)器，并根據(jù)制動(dòng)器設(shè)計(jì)原 則，將其放置在靠近主軸的較高轉(zhuǎn)速的III軸上。為了保證離合器與制動(dòng)器的聯(lián)鎖運(yùn) 動(dòng)，采用一個(gè)操縱手柄控制。四、傳動(dòng)件驗(yàn)算以II軸為例，驗(yàn)算軸的彎曲剛度，花鍵的擠壓應(yīng)力，齒輪模數(shù)及軸承壽命。1、齒輪的驗(yàn)算驗(yàn)算變速箱中齒輪強(qiáng)度應(yīng)選擇相同模數(shù)承受載荷最大齒數(shù)最小的齒輪進(jìn)行接觸壓 力和彎曲壓力計(jì)算，一般對(duì)高速傳動(dòng)的齒輪驗(yàn)算齒面接觸壓力，對(duì)低速傳動(dòng)

17、的齒輪驗(yàn) 算齒根彎曲壓力對(duì)硬齒面軟齒心滲碳淬火的齒輪要驗(yàn)算齒根彎曲壓力。接觸壓力的驗(yàn)算公式：2081 103 ：(u 1)KK2K31NZm uBnj彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式:5m 二 w208 10 KiK2K3KsNZ 2-ZZm BYnj其中壽命系數(shù)Ks Ks =KTKNKnKQ ssnKt -工作期限系數(shù)Kt = m：60nTT-齒輪在機(jī)床工作期限（Ts）的總工作時(shí)間h T =15000-2000h ,同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為T =- , P為該變速組的傳動(dòng)副數(shù)P表6齒輪驗(yàn)算第一傳動(dòng)組第二傳動(dòng)組第三傳動(dòng)組齒輪傳遞功率N2.1122.12.08齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速nj710355355

18、齒輪的模數(shù)m223B151822小齒輪數(shù)Z242218大齒輪與小齒輪齒數(shù)比u22824壽命系數(shù)Ks111速度轉(zhuǎn)化系數(shù)Kn （接觸載荷）彎曲載荷0.740.850.980.90.920.92功率利用系數(shù)Kn （接觸載荷）彎曲載荷0.580.580.580.780.780.78材料利用系數(shù)Kq （接觸載荷）彎曲載荷0.760.760.760.770.770.77工作情況系數(shù)K11.51.51.5動(dòng)載荷系數(shù)K2111齒向載荷分布系數(shù)K31.051.051.05齒形系數(shù)Y0.420.4080.378n1 -齒輪的最低轉(zhuǎn)速（rpm）Co -基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)m -疲勞曲線指數(shù)Kn -轉(zhuǎn)速變化系數(shù)Kp -材料強(qiáng)

19、化系數(shù)穩(wěn)定工作用量載荷下Ks的極限值Ks=1。高速傳動(dòng)件可能存在KsiKsmax的情況，此時(shí)取Ks =Ksmax ，大載荷低速傳動(dòng)件可能存在Ks WKsmin的情況，此時(shí)取Ks =Ksmin；當(dāng)Ksmin父Ks父Ksmax時(shí)取計(jì)算值。=938 二 11002081 103 3 1.5 1.05 1 2.1122 24；2 15 710-w2081051. 51. 0512. 112=161 : 320424150. 42 71020811033. 821.51. 05 2. 11252. 35 ： 13702 222.82 18 3552081051. 5 1. 05 12. 1=230 35

20、4422180.408355208110522 ,5 1.51.0512. 08 873 . 11004153552081051. 51. 052. 08142 : 3209220. 378355第一傳動(dòng)組和第三傳動(dòng)組的齒輪是經(jīng)過淬火的許用接觸應(yīng)力為1100MPa,許用彎曲應(yīng)力為320 MPa。第二傳動(dòng)組的齒輪是經(jīng)過高頻淬火其許用接觸應(yīng)力為1370 MPa ,許用彎曲應(yīng)力為354 MPa。2、傳動(dòng)軸的驗(yàn)算對(duì)于傳動(dòng)軸要進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的驗(yàn)算，軸的剛度驗(yàn)算包括滾動(dòng)軸承處的傾角驗(yàn)算和齒輪的齒向交角的驗(yàn)算。如果是花鍵還要進(jìn)行鍵側(cè)壓潰應(yīng)力計(jì)算。(1)軸的強(qiáng)度驗(yàn)算由于機(jī)床變速箱中各軸的應(yīng)力都比較小，驗(yàn)算時(shí)，

21、通常采用復(fù)合應(yīng)力公式進(jìn)行計(jì)算:、M 2 0.5T2RMp式中：Rb -復(fù)合應(yīng)力Mp,Rb為許用應(yīng)力Mp,由查表選取。選時(shí)適 當(dāng)考慮應(yīng)力集中和載荷 循環(huán) 特性等因素;W-軸的危險(xiǎn)斷面的抗彎斷面模數(shù)mm2 4_2矩形花鍵軸:W 二工 zb(D-d)(D d)mm232D32Dd 實(shí)心軸直徑，花鍵軸內(nèi)徑mmD 花鍵軸外經(jīng)mmb 花鍵軸鍵寬z花鍵軸的鍵數(shù)M 一在危險(xiǎn)斷面上的最大彎 距N.mmM =jMx2 M 2 N .mmT 一在危險(xiǎn)面上的最大扭矩N mmT =9559 104N *mm njN -該軸傳遞的最大功率kwnj -該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速rpm_ ,4 一 _，= 1081.1W 二 216 5 4 46II 的 - 32 x 2532x25T =56493239.086428.35934.621176.92567.861047.232697.53圖3剪力圖和彎矩圖M = ,72258.872 164