車床主軸箱課程設(shè)計(jì)12級(jí)轉(zhuǎn)速

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1、 目錄 一、機(jī)床總體設(shè)計(jì)---------------------------------------------------------------------2 1、機(jī)床布局--------------------------------------------------------------------------------------------2 2、繪制轉(zhuǎn)速圖-----------------------------------------------------------------------------------------4 3、防止各種碰撞和干涉---

2、--------------------------------------------------------------------------5 4、確定帶輪直徑--------------------------------------------------------------------------------------5 5、驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速誤差--------------------------------------------------------------------------------5 6、繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖------------------------

3、-----------------------------------------------------------6 二、估算傳動(dòng)件參數(shù) 確定其結(jié)構(gòu)尺寸-------------------------------------------7 1、確定傳動(dòng)見件計(jì)算轉(zhuǎn)速--------------------------------------------------------------------------7 2、確定主軸支承軸頸尺寸--------------------------------------------------------------------------

4、7 3、估算傳動(dòng)軸直徑-----------------------------------------------------------------------------------7 4、估算傳動(dòng)齒輪模數(shù)--------------------------------------------------------------------------------8 5、普通V帶的選擇和計(jì)算-------------------------------------------------------------------------8 三、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)---------------

5、-----------------------------------------------------------10 1、帶輪設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------------------------------------10 2、齒輪塊設(shè)計(jì)----------------------------------------------------------------------------------------10 3、軸承的選擇------------------------------

6、----------------------------------------------------------10 4、主軸主件-------------------------------------------------------------------------------------------10 5、操縱機(jī)構(gòu)-------------------------------------------------------------------------------------------10 6、滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)-----------------------------

7、-----------------------------------------------------------10 7、封裝置設(shè)計(jì)----------------------------------------------------------------------------------------10 8、主軸箱體設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------------------------------11 9、主軸換向與制動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)----------------------------

8、------------------------------------------11 四、傳動(dòng)件驗(yàn)算-----------------------------------------------------------------------11 1、齒輪的驗(yàn)算----------------------------------------------------------------------------------------11 2、傳動(dòng)軸的驗(yàn)算-----------------------------------------------------------------

9、--------------------13 五、設(shè)計(jì)感想--------------------------------------------------------------------------15 六、參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------------------------------16 一、機(jī)床總體設(shè)計(jì) 輕型車床是根據(jù)機(jī)械加工業(yè)發(fā)展需要而設(shè)計(jì)的一種適應(yīng)性強(qiáng)，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(yīng)用在各種機(jī)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

10、，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(kuò)孔，鉸孔等加工。 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) 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=3 b）12=43

11、c）12=3 d）12=2 12=2 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。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的方案為好。 設(shè)計(jì)的機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速 最低轉(zhuǎn)速 變速范圍 Z=

12、12 公比為Φ=1.414 主軸轉(zhuǎn)速共12級(jí)分別為31.5 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400則最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率: 選用3.0kw的電動(dòng)機(jī) 型號(hào)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(kuò)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(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

13、使徑向尺寸太大，常限制最小傳動(dòng)比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。因此主傳動(dòng)鏈任一傳動(dòng)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(kuò)大組的排列順序 a 12=3 b 12=3 c 12=3 d 12=3 e 12=3 f 12=3 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

14、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(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=2時(shí)的轉(zhuǎn)速范圍遠(yuǎn)比=3時(shí)要大，=2時(shí)，；=3時(shí)，。因此，在機(jī)床的設(shè)計(jì)中，因要求的R較大，最后擴(kuò)大組應(yīng)取2更合適。 同時(shí)，最后傳動(dòng)組與最后擴(kuò)大組往往是一致的，安裝在主軸與主軸前一傳動(dòng)軸的具有極限或接近極限傳動(dòng)比的齒輪副承受最大扭矩，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上可以獲得較為滿意的處理。這也就是最后傳動(dòng)組的傳動(dòng)副經(jīng)常為2的另一原因。 2、繪制轉(zhuǎn)速圖 圖2 轉(zhuǎn)速

15、圖 利用查表法求出各傳動(dòng)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 72 84 90 齒輪 齒數(shù) 36 36 30 42 24 48 42 42 22 62 60 30 18 72 3、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(yīng)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(shí)，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Ⅰ軸相碰，與軸Ⅲ相碰，因而要求： （+2）+>（+）m；（+2）+>（+） 4、確定帶輪直徑 確定計(jì)算功率

16、K-工作情況系數(shù) 工作時(shí)間為二班制 查表的k=1.2 N-主動(dòng)帶輪傳動(dòng)的功率 計(jì)算功率為 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70 大帶輪直徑 5、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: 式中分別為第一,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)速 標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速r/min 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 31.5 實(shí)際轉(zhuǎn)速r/mi

17、n 1420 1014 710 503.8 359.87 251.9 177.5 126.7 88.7 62.98 44.98 31.49 轉(zhuǎn)速誤差% 1.43 1.4 0 0.76 1.37 0.76 1.39 1.36 1.44 0..0 0.04 0.0137 表2 轉(zhuǎn)速誤差表 轉(zhuǎn)速誤差用實(shí)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)

18、算轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)件 軸 齒輪 I II III IV 計(jì)算轉(zhuǎn)速 710 355 125 90 710 710 710 500 710 355 710 710 355 125 125 250 355 90 2、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。 后支承軸頸直徑 選取 3、估算傳動(dòng)軸直徑. 表4 估算傳動(dòng)軸直徑 計(jì)算公式 軸號(hào) 計(jì)算轉(zhuǎn)速 電機(jī)至該軸傳動(dòng)效率 輸入功率

19、 允許扭轉(zhuǎn)角 傳動(dòng)軸長度 mm 估計(jì)軸的直徑 mm 花鍵軸尺寸 I 710 0.96 2.112 1.5 500 19.2 II 355 0.96 2.1 1.5 500 22.8 III 125 0.96 2.08 1.5 600 19.5 4、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 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(yīng) 力 許用齒 根應(yīng)

20、力 計(jì)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(qiáng)度 按齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度 第一變速組 24 2 7 2.112 1 61 1 1100 518 710 4.57 1.6 1.4 2 第二變速組 22 2.82 9 2.1 1 61 1 1100 518 355 4.65 1.9 1.7 2 第三變速組 18 4 7 2.08 1 61 1 1100 518 355 4.9 2.2 2 3 5、普通V帶的選擇和計(jì)算 設(shè)計(jì)功率 （kw）

21、 皮帶選擇的型號(hào)為O型 兩帶輪的中心距范圍內(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)。 計(jì)算帶的基準(zhǔn)長度： 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 標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長度為 實(shí)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A 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 求得合格 帶速 對(duì)于O型帶 選用合格. 帶的撓曲次數(shù): 合格 帶的根數(shù)

22、 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(jì) 1、帶輪設(shè)計(jì) 根據(jù)V帶計(jì)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(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

23、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(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

24、的轉(zhuǎn)速經(jīng)常需要調(diào)整。根據(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)

25、計(jì) 本機(jī)床屬于萬能性的輕型車床，適用于機(jī)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(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。摩擦片間間隙可通過放松銷，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

26、，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)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： 彎曲應(yīng)力的驗(yàn)算公式： 其中壽命系數(shù) 工作期限系數(shù) T-齒輪在機(jī)床工作期限（的總工作時(shí)間h ，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時(shí)間可近似地認(rèn)為，P為該變速組的傳動(dòng)副數(shù)。 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N 2.112 2.1 2.08 齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速 710 355 355 齒輪的模數(shù)m 2 2 3 齒寬B 15 18

27、 22 小齒輪數(shù)Z 24 22 18 大齒輪與小齒輪齒數(shù)比u 2 282 4 壽命系數(shù) 1 1 1 速度轉(zhuǎn)化系數(shù)(接觸載荷) 彎曲載荷 0.74 0.85 0.98 0.9 0.92 0.92 功率利用系數(shù)（接觸載荷） 彎曲載荷 0.58 0.58 0.58 0.78 0.78 0.78 材料利用系數(shù)（接觸載荷） 彎曲載荷 0.76 0.76 0.76 0.77 0.77 0.77 工作情況系數(shù) 1.5 1.5 1.5 動(dòng)載荷系數(shù) 1 1 1 齒向載荷分布系數(shù) 1.05 1.05 1.05 齒形系

28、數(shù)Y 0.42 0.408 0.378 穩(wěn)定工作用量載荷下的極限值=1。高速傳動(dòng)件可能存在情況，此時(shí)取，大載荷低速傳動(dòng)件可能存在時(shí)取計(jì)算值。 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)，通常采用復(fù)合應(yīng)

29、力公式進(jìn)行計(jì)算： 特性等因素； W-軸的危險(xiǎn)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(yàn)算軸合格。 五、設(shè)計(jì)感想 經(jīng)過一星期的努力,我終于將機(jī)床課程設(shè)計(jì)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(jì)算,一次又一次的設(shè)計(jì)方案修改這都暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足.至于畫裝配圖和零件圖,由于前期計(jì)算比較充分,整個(gè)過程用時(shí)不到一周,在此期間,我還得到了許多同學(xué)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(duì)制圖有了更進(jìn)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(duì)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(gè)過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學(xué)生最最缺少的是經(jīng)驗(yàn),沒有感性的認(rèn)識(shí),空有理論知識(shí),有些東西很可能與實(shí)際脫節(jié).總體來說,我覺得做這種類型的作業(yè)對(duì)我們的幫助還是很大的,它需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識(shí)都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出自身的不足,以待改進(jìn).有時(shí)候,一個(gè)人的力量是有限的,合眾人智慧,我相信我們的作品會(huì)更完美