車床主軸箱設(shè)計(jì)實(shí)例

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1、目錄一、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)步驟11.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)11.1 已知條件11.2 結(jié)構(gòu)分析式11.3 繪制轉(zhuǎn)速圖11.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖32.動(dòng)力設(shè)計(jì)32.1 確定各軸轉(zhuǎn)速32.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)42.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核53. 齒輪強(qiáng)度校核63.1校核a傳動(dòng)組齒輪63.2校核b傳動(dòng)組齒輪73.3校核c傳動(dòng)組齒輪74. 主軸撓度的校核84.1 確定各軸最小直徑84.2 軸的校核95. 主軸最佳跨距的確定95.1 選擇軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距95.2 求軸承剛度96. 各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇107. 主軸剛度的校核107.1 主軸圖107.2 計(jì)算跨距10三、總結(jié)11四、參考文獻(xiàn)113 /

2、12文檔可自由編輯打印一、設(shè)計(jì)目的通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱技術(shù)資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。二、設(shè)計(jì)步驟1.運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)1.1已知條件1確定轉(zhuǎn)速范圍：主軸最小轉(zhuǎn)速。2確定公比：3轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)：1.2結(jié)構(gòu)分析式 3 從電動(dòng)機(jī)到主軸主要為降速傳動(dòng)，若使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在較接近電動(dòng)機(jī)處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動(dòng)副前多后少的原則，因此取方案。在降速傳動(dòng)中，防止齒輪直徑過大而使

3、徑向尺寸常限制最小傳動(dòng)比 ；在升速時(shí)為防止產(chǎn)生過大的噪音和振動(dòng)常限制最大傳動(dòng)比。在主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)組的最大變速范圍。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間傳動(dòng)軸的變速范圍小。檢查傳動(dòng)組的變速范圍時(shí)，只檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組： 其中， 所以 ，合適。1.3 繪制轉(zhuǎn)速圖選擇電動(dòng)機(jī)一般車床若無特殊要求，多采用Y系列封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)原則條件選擇Y-132M-4型Y系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。分配總降速傳動(dòng)比 總降速傳動(dòng)比 又電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不符合轉(zhuǎn)速數(shù)列標(biāo)準(zhǔn)，因而增加一定比傳動(dòng)副。(3)確定傳動(dòng)軸軸數(shù) 傳動(dòng)軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動(dòng)副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。確定各級(jí)轉(zhuǎn)速并繪制轉(zhuǎn)速圖 由 z =

4、12確定各級(jí)轉(zhuǎn)速：1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45、31.5r/min。在五根軸中，除去電動(dòng)機(jī)軸，其余四軸按傳動(dòng)順序依次設(shè)為、。與、與、與軸之間的傳動(dòng)組分別設(shè)為a、b、c?，F(xiàn)由（主軸）開始，確定、軸的轉(zhuǎn)速： 先來確定軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組c 的變速范圍為，結(jié)合結(jié)構(gòu)式，軸的轉(zhuǎn)速只有一種可能：125、180、250、355、500、710r/min。 確定軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)組b的級(jí)比指數(shù)為3，希望中間軸轉(zhuǎn)速較小，因而為了避免升速，又不致傳動(dòng)比太小，可取 ，軸的轉(zhuǎn)速確定為：355、500、710r/min。確定軸的轉(zhuǎn)速對(duì)于軸，其級(jí)比指數(shù)為1,可取 ，確定軸轉(zhuǎn)速為

5、710r/min。由此也可確定加在電動(dòng)機(jī)與主軸之間的定傳動(dòng)比。下面畫出轉(zhuǎn)速圖（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速相近）。(5)確定各變速組傳動(dòng)副齒數(shù)傳動(dòng)組a：查表8-1, ，時(shí)：57、60、63、66、69、72、75、78時(shí)：58、60、63、65、67、68、70、72、73、77時(shí)：58、60、62、64、66、68、70、72、74、76可取72,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。于是，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。傳動(dòng)組b：查表8-1，時(shí)：69、72、73、76、77、80、81、84、87時(shí)：70、72、74、76、78、80、82、84、86可取 84，于是可得

6、軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。于是 ，得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。傳動(dòng)組c：查表8-1，,時(shí)：84、85、89、90、94、95時(shí)： 72、75、78、81、84、87、89、90可取 90。為降速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為18；為升速傳動(dòng)，取軸齒輪齒數(shù)為30。于是得,得軸兩聯(lián)動(dòng)齒輪的齒數(shù)分別為18，60；得軸兩齒輪齒數(shù)分別為72，30。1.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動(dòng)機(jī)等已知條件可有如下系統(tǒng)圖：2.動(dòng)力設(shè)計(jì)2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為各傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 軸可從主軸90r/min按72/18的傳動(dòng)副找上去，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速125r/min；軸的

7、計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。(3)各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)組c中，18/72只需計(jì)算z = 18 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；60/30只需計(jì)算z = 30的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為250r/min；傳動(dòng)組b計(jì)算z = 22的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為355r/min；傳動(dòng)組a應(yīng)計(jì)算z = 24的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為710r/min。(4)核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 所以合適。2.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1440r/min,傳遞功率P=7.5KW,傳動(dòng)比i=2.03，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn)16.1小時(shí)，工作年數(shù)10年。確定計(jì)算功率 取1.1，則選取V帶型 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和計(jì)算功率，選B型

8、帶。確定帶輪直徑和驗(yàn)算帶速 查表小帶輪基準(zhǔn)直徑, 驗(yàn)算帶速成 其中 -小帶輪轉(zhuǎn)速，r/min； -小帶輪直徑，mm； ，合適。(4)確定帶傳動(dòng)的中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 設(shè)中心距為,則 055（）a2（） 于是 208.45a758，初取中心距為400mm。 帶長(zhǎng) 查表取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度，。 帶傳動(dòng)實(shí)際中心距(5)驗(yàn)算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應(yīng)小于。 ，合適。(6)確定帶的根數(shù) 其中： -時(shí)傳遞功率的增量； -按小輪包角，查得的包角系數(shù)； -長(zhǎng)度系數(shù)； 為避免V型帶工作時(shí)各根帶受力嚴(yán)重不均勻，限制根數(shù)不大于10。 (7)計(jì)算帶的張緊力 其中： -帶的傳動(dòng)功率,KW； v-帶速，m/s； q-

9、每米帶的質(zhì)量，kg/m；取q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。 (8)計(jì)算作用在軸上的壓軸力 2.3 各傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的確定和校核模數(shù)的確定：a傳動(dòng)組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)先計(jì)算24齒齒輪的模數(shù)：其中： -公比 ； = 2； -電動(dòng)機(jī)功率； = 7.5KW； -齒寬綜合系數(shù)； -齒輪傳動(dòng)許允應(yīng)力; -計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速。 ， 取= 600MPa,安全系數(shù)S = 1。 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)選取 ，取S=1，。 取m = 4mm。 按齒數(shù)30的計(jì)算，可取m = 4mm； 按齒數(shù)36的計(jì)算，, 可取m = 4mm。 于是傳動(dòng)組a的齒輪模數(shù)取m = 4mm，b = 32mm。

10、 軸上齒輪的直徑： 。 軸上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： b傳動(dòng)組： 確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。 按22齒數(shù)的齒輪計(jì)算： 可得m = 4.8mm； 取m = 5mm。 按42齒數(shù)的齒輪計(jì)算： 可得m = 3.55mm； 于是軸兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為m = 5mm。于是軸兩聯(lián)齒輪的直徑分別為： 軸上與軸兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為： c傳動(dòng)組： 取m = 5mm。軸上兩聯(lián)動(dòng)齒輪的直徑分別為： 軸四上兩齒輪的直徑分別為： 3. 齒輪強(qiáng)度校核：計(jì)算公式3.1校核a傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為24的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=710r/min，確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù)確定

11、齒向載荷分配系數(shù)：取齒寬系數(shù)非對(duì)稱 ,查機(jī)械設(shè)計(jì)得確定齒間載荷分配系數(shù)： 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得確定動(dòng)載系數(shù): 查表 10-5 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合適。3.2 校核b傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為22的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min,確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù)確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)非對(duì)稱 ,查機(jī)械設(shè)計(jì)得確定齒間載荷分配系數(shù): 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得確定動(dòng)載系數(shù): 查表 10-5 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 ，

12、故合適。3.3校核c傳動(dòng)組齒輪校核齒數(shù)為18的即可，確定各項(xiàng)參數(shù) P=8.25KW,n=355r/min,確定動(dòng)載系數(shù)：齒輪精度為7級(jí)，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù)確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)非對(duì)稱,查機(jī)械設(shè)計(jì)得確定齒間載荷分配系數(shù): 由機(jī)械設(shè)計(jì)查得確定動(dòng)載系數(shù): 查表 10-5 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合適。4. 主軸撓度的校核4.1 確定各軸最小直徑1軸的直徑：2軸的直徑：3軸的直徑：4主軸的直徑：4.2軸的校核軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì)軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒

13、輪嚙合來進(jìn)行校核。 ，所以合格。軸、軸的校核同上。5. 主軸最佳跨距的確定400mm車床，P=7.5KW。5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號(hào)和最佳跨距前軸頸應(yīng)為75-100mm，初選=100mm，后軸頸取，前軸承為NN3020K，后軸承為NN3016K，根據(jù)結(jié)構(gòu)，定懸伸長(zhǎng)度。5.2 求軸承剛度考慮機(jī)械效率主軸最大輸出轉(zhuǎn)距 T=F*r床身上最大加工直徑約為最大回轉(zhuǎn)直徑的60，取50%，即200，故半徑為0.1。切削力 背向力 故總的作用力 此力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半，故主軸軸端受力為 先假設(shè) 前后支撐分別為根據(jù)（i：滾動(dòng)體列數(shù)；z：?jiǎn)瘟袧L動(dòng)體數(shù)） 。6. 各傳動(dòng)軸支承處軸承的選擇

14、 主軸 前支承：NN3020K；中支承：N219E；后支承：NN3016K 軸 前支承：30207；后支承：30207 軸 前支承：30207；中支承：NN3009；后支承：30207 軸 前支承：30208；后支承：302087. 主軸剛度的校核7.1 主軸圖7.2 計(jì)算跨距前支承為雙列圓柱滾子軸承，后支承為雙列圓柱滾子軸承當(dāng)量外徑主軸剛度：由于故根據(jù)式（10-8）對(duì)于機(jī)床的剛度要求，取阻尼比當(dāng)v=50m/min，s=0.1mm/r時(shí)，,取 計(jì)算 可以看出，該機(jī)床主軸是合格的。三、總結(jié) 本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)完成了，雖然設(shè)計(jì)的過程比較繁瑣，而且剛開始還有些不知所措，但是在同學(xué)們的共同努力下，再加上

15、老師的悉心指導(dǎo)，我終于順利地完成了這次設(shè)計(jì)任務(wù)。本次設(shè)計(jì)鞏固和深化了課堂理論教學(xué)的內(nèi)容，鍛煉和培養(yǎng)了我綜合運(yùn)用所學(xué)過的知識(shí)和理論的能力，使我獨(dú)立分析、解決問題的能力得到了強(qiáng)化。四、參考文獻(xiàn)1機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組 主編.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1980年8月2濮良貴、紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版).北京：高等教育出版社,2001年6月3毛謙德、李振清主編.袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)第二版.機(jī)械工業(yè)出版社,2002年5月4減速器實(shí)用技術(shù)手冊(cè)編輯委員會(huì)編.減速器實(shí)用技術(shù)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1992年5戴曙主編.金屬切削機(jī)床.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2005年1月6 7華東紡織工學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)主編.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1979年6月