車床主軸箱課程設(shè)計12級轉(zhuǎn)速

目錄一、機床總體設(shè)計-21、機床布局-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、驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差-56、繪制傳動系統(tǒng)圖-6二、估算傳動件參數(shù) 確定其結(jié)構(gòu)尺寸-71、確定傳動見件計算轉(zhuǎn)速-72、確定主軸支承軸頸尺寸-73、估算傳動軸直徑-74、估算傳動齒輪模數(shù)-85、普通V帶的選擇和計算-8三、機構(gòu)設(shè)計-101、帶輪設(shè)計-102、齒輪塊設(shè)計-103、軸承的選擇-104、主軸主件-105、操縱機構(gòu)-106、滑系統(tǒng)設(shè)計-107、封裝置設(shè)計-108、主軸箱體設(shè)計-119、主軸換向與制動結(jié)構(gòu)設(shè)計-11四、傳動件驗算-111、齒輪的驗算-112、傳動軸的驗算-13五、設(shè)計感想-15六、參考文獻-16 一、機床總體設(shè)計輕型車床是根據(jù)機械加工業(yè)發(fā)展需要而設(shè)計的一種適應性強，工藝范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低的萬能型車床。它被廣泛地應用在各種機械加工車間，維修車間。它能完成多種加工工序；車削內(nèi)圓柱面，圓錐面，成形回轉(zhuǎn)面，環(huán)形槽，端面及內(nèi)外螺紋，它可以用來鉆孔，擴孔，鉸孔等加工。1、機床布局（1）確定結(jié)構(gòu)方案a）主軸傳動系統(tǒng)采用V帶，齒輪傳動。b）傳動型采用集中傳動。c）主軸換向，制動采用雙向片式摩擦離合器和帶式制動器。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。機床主要由主軸箱，皮鞍，刀架，尾架，進給箱，溜扳箱，車身等6個部件組成。（3） 主傳動系統(tǒng)運動設(shè)計確定變速組傳動副數(shù)目實現(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組合：a）12=3 b）12=43 c）12=3 d）12=212=2在上述的方案中1和2有時可以省掉一根軸。缺點是有一個傳動組內(nèi)有四個傳動副。如果用一個四聯(lián)滑移齒輪的話則會增加軸向尺寸；如果用兩個滑移雙聯(lián)齒輪，則操縱機構(gòu)必須互梭以防止兩個滑移齒輪同時嚙合。所以一般少用。3，4，5方案可根據(jù)下面原則比較：從電動機到主軸，一般為降速傳動。接近電動機處的零件，轉(zhuǎn)速較高從而轉(zhuǎn)矩較小，尺寸也較小。如使傳動副較多的傳動組放在接近電動機處，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。從這個角度考慮，以取12=3的方案為好。設(shè)計的機床的最高轉(zhuǎn)速 最低轉(zhuǎn)速變速范圍 Z=12 公比為=1.414主軸轉(zhuǎn)速共12級分別為31.5 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400則最大相對轉(zhuǎn)速損失率: 選用3.0kw的電動機 型號為Y100L2-4 轉(zhuǎn)速為1420r/min（4） 結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式各種方案的選擇在12=2中，又因基本組和擴大組排列順序的不同而有不同的方案?？赡艿牧N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） 傳動副的極限傳動比和傳動組的極限變速范圍 在降速傳動時，為防止被動齒輪的直徑過大而使徑向尺寸太大，常限制最小傳動比1/4。在升速時，為防止產(chǎn)生過大的震動和噪聲，常限制最大傳動比。因此主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍一般為。方案a b c d是可行的。方案d f是不可行的。2） 基本組和擴大組的排列順序 a 12=3 b 12=3 c 12=3d 12=3 e 12=3 f 12=3在可行的四種方案 a b c d中，還要進行比較以選擇最佳的方案。原則是中間傳動軸變速范圍最小的方案 。因為如果各方案同號傳動軸的最高轉(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。如果沒有別的要求則計量使擴大順序和傳動順序一致 3) 最后擴大傳動組的選擇最后擴大組的傳動副數(shù)目=2時的轉(zhuǎn)速范圍遠比=3時要大，=2時，；=3時，。因此，在機床的設(shè)計中，因要求的R較大，最后擴大組應取2更合適。同時，最后傳動組與最后擴大組往往是一致的，安裝在主軸與主軸前一傳動軸的具有極限或接近極限傳動比的齒輪副承受最大扭矩，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上可以獲得較為滿意的處理。這也就是最后傳動組的傳動副經(jīng)常為2的另一原因。 2、繪制轉(zhuǎn)速圖圖2 轉(zhuǎn)速圖利用查表法求出各傳動粗齒輪齒數(shù)表1 齒輪齒數(shù)變速組第一變速組第二變速組第三變速組齒數(shù)和728490齒輪齒數(shù)36 36 30 42 24 4842 42 22 6260 30 18 723、防止各種碰撞和干涉（1） 三聯(lián)滑移齒輪的相鄰兩齒輪的齒數(shù)差應大于4，如齒數(shù)差小于4，齒輪在滑移中將與齒輪的齒頂圓相碰，不便于變速，這時，可以將軸向尺寸從7b增大到9b來解決上述矛盾。（2） 避免齒輪與軸相碰，與軸相碰，因而要求：（+2）+>（+）m；（+2）+>（+）4、確定帶輪直徑確定計算功率 K-工作情況系數(shù) 工作時間為二班制 查表的k=1.2N-主動帶輪傳動的功率計算功率為根據(jù)計算功率和小帶輪的轉(zhuǎn)速選用的三角帶型號為O 查表的小帶輪直徑推薦植為70大帶輪直徑 5、驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差主軸各級實際轉(zhuǎn)速值用下列公式計算:式中分別為第一,第二 第三變速組齒輪傳動比. 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實際轉(zhuǎn)速與標準轉(zhuǎn)速相對誤差的絕對值表示:主軸轉(zhuǎn)速標準轉(zhuǎn)速r/min1400100071050035525018012590634531.5實際轉(zhuǎn)速r/min14201014710503.8359.87251.9177.5126.788.762.9844.9831.49轉(zhuǎn)速誤差%1.431.400.761.370.761.391.361.440.00.040.0137 表2 轉(zhuǎn)速誤差表轉(zhuǎn)速誤差用實際轉(zhuǎn)速和標準轉(zhuǎn)速相對誤差應小于等于4.1%轉(zhuǎn)速誤差滿足要求。6、繪制傳動系統(tǒng)圖二、估算傳動件參數(shù) 確定其結(jié)構(gòu)尺寸1、確定傳動見件計算轉(zhuǎn)速表3 傳動件計算轉(zhuǎn)速傳動件軸齒輪 IIIIIIIV計算轉(zhuǎn)速71035512590710710710500710355710710355125125250355902、確定主軸支承軸頸尺寸根據(jù)機床課程設(shè)計指導書主軸的驅(qū)動功率為3.0選取前支承軸頸直徑為 D=60-80，選取。 后支承軸頸直徑選取 3、估算傳動軸直徑. 表4 估算傳動軸直徑計算公式軸號計算轉(zhuǎn)速電機至該軸傳動效率輸入功率允許扭轉(zhuǎn)角傳動軸長度mm估計軸的直徑mm 花鍵軸尺寸I7100.962.1121.550019.2II3550.962.11.550022.8III1250.962.081.560019.54、估算傳動齒輪模數(shù)根據(jù)計算公式計算各傳動組最小齒輪的模數(shù)表5 估算齒輪摸數(shù)估算公式傳動組小齒輪齒數(shù)比齒寬系數(shù)傳遞功率P載荷系數(shù)K 系數(shù)系數(shù)許用接觸應力許用齒根應力計算轉(zhuǎn)速系數(shù)模數(shù)模數(shù)選取模數(shù)m按齒輪接觸疲勞強度按齒輪彎曲疲勞強度第一變速組24272.112161111005187104.571.61.42第二變速組222.8292.1161111005183554.651.91.72第三變速組18472.08161111005183554.92.2235、普通V帶的選擇和計算設(shè)計功率 （kw） 皮帶選擇的型號為O型兩帶輪的中心距范圍內(nèi)選擇。中心距過小時，膠帶短因而增加膠帶的單位時間彎曲次數(shù)降低膠帶壽命；反之，中心距過大，在帶速較高時易引起震動。計算帶的基準長度：按上式計算所得的值查表選取計算長度L及作為標記的三角帶的內(nèi)圓長度標準的計算長度為實際中心距 A=A=為了張緊和裝拆膠帶的需要，中心距的最小調(diào)整范圍為A0.02L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.定小帶輪包角求得合格帶速 對于O型帶 選用合格.帶的撓曲次數(shù): 合格帶的根數(shù) 單根三角帶能傳遞的功率小帶輪的包角系數(shù) 取六根三角帶。三、結(jié)構(gòu)設(shè)計1、帶輪設(shè)計根據(jù)V帶計算，選用6根O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)計機床的變速系統(tǒng)采用了滑移齒輪變速機構(gòu)。根據(jù)各傳動組的工作特點，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軸上傳動件的外徑均小于箱體左側(cè)支承孔直徑并采用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軸承。滾動軸承均采用E級精度。4、主軸主件本車床為普通精度級的輕型機床，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級精度，后軸承為D級精度。5、操縱機構(gòu)為了適應不同的加工狀態(tài)，主軸的轉(zhuǎn)速經(jīng)常需要調(diào)整。根據(jù)各滑依齒輪變速傳動組的特點，分別采用了集中變速操縱機構(gòu)和單獨操縱機構(gòu)。6、滑系統(tǒng)設(shè)計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。潤滑油型號為：HJ30。7、封裝置設(shè)計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，以防止外界雜物進入。8、主軸箱體設(shè)計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導向塊為定位安裝面，并用螺釘和壓板固定。安裝簡單，定位可靠。9、主軸換向與制動結(jié)構(gòu)設(shè)計本機床屬于萬能性的輕型車床，適用于機械加工車間和維修車間。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，移動滑套，鋼球沿斜面向中心移動并使滑塊，螺母左移，壓緊摩擦片，實現(xiàn)離合器嚙合。摩擦片間間隙可通過放松銷，螺母來進行調(diào)整。制動器采用了帶式制動器，并根據(jù)制動器設(shè)計原則，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器的聯(lián)鎖運動，采用一個操縱手柄控制。四、傳動件驗算以II軸為例，驗算軸的彎曲剛度，花鍵的擠壓應力，齒輪模數(shù)及軸承壽命。1、齒輪的驗算驗算變速箱中齒輪強度應選擇相同模數(shù)承受載荷最大齒數(shù)最小的齒輪進行接觸壓力和彎曲壓力計算，一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸壓力，對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲壓力對硬齒面軟齒心滲碳淬火的齒輪要驗算齒根彎曲壓力。接觸壓力的驗算公式： 彎曲應力的驗算公式： 其中壽命系數(shù) 工作期限系數(shù) T-齒輪在機床工作期限（的總工作時間h ，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為，P為該變速組的傳動副數(shù)。表6齒輪驗算第一傳動組第二傳動組第三傳動組齒輪傳遞功率N2.1122.12.08齒輪計算轉(zhuǎn)速710355355齒輪的模數(shù)m 223齒寬B151822小齒輪數(shù)Z242218大齒輪與小齒輪齒數(shù)比u22824壽命系數(shù)111速度轉(zhuǎn)化系數(shù)(接觸載荷)彎曲載荷0.740.850.980.90.920.92功率利用系數(shù)（接觸載荷）彎曲載荷0.580.580.580.780.780.78材料利用系數(shù)（接觸載荷）彎曲載荷0.760.760.760.770.770.77工作情況系數(shù)1.51.51.5動載荷系數(shù)111齒向載荷分布系數(shù)1.051.051.05齒形系數(shù)Y0.420.4080.378穩(wěn)定工作用量載荷下的極限值=1。高速傳動件可能存在情況，此時取，大載荷低速傳動件可能存在時取計算值。第一傳動組和第三傳動組的齒輪是經(jīng)過淬火的許用接觸應力為1100MPa，許用彎曲應力為320 MPa。第二傳動組的齒輪是經(jīng)過高頻淬火其許用接觸應力為1370 MPa ，許用彎曲應力為354 MPa。2、傳動軸的驗算對于傳動軸要進行強度和剛度的驗算，軸的剛度驗算包括滾動軸承處的傾角驗算和齒輪的齒向交角的驗算。如果是花鍵還要進行鍵側(cè)壓潰應力計算。（1） 軸的強度驗算由于機床變速箱中各軸的應力都比較小，驗算時，通常采用復合應力公式進行計算：特性等因素；W-軸的危險斷面的抗彎斷面模數(shù)矩形花鍵軸：軸II的圖3剪力圖和彎矩圖經(jīng)過驗算軸合格。五、設(shè)計感想 經(jīng)過一星期的努力,我終于將機床課程設(shè)計做完了.在這次作業(yè)過程中,我遇到了許多困難,一遍又一遍的計算,一次又一次的設(shè)計方案修改這都暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足.至于畫裝配圖和零件圖,由于前期計算比較充分,整個過程用時不到一周,在此期間,我還得到了許多同學和老師的幫助.在此我要向他們表示最誠摯的謝意.我的收獲還是很大的.也不僅僅對制圖有了更進一步的掌握Auto CAD和 ,Word這些僅僅是工具軟件,熟練掌握也是必需的.對我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力.在整個過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學生最最缺少的是經(jīng)驗,沒有感性的認識,空有理論知識,有些東西很可能與實際脫節(jié).總體來說,我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的,它需要我們將學過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出自身的不足,以待改進.有時候,一個人的力量是有限的,合眾人智慧,我相信我們的作品會更完美