毕业设计（论文）车床主轴箱设计(毕业论文设计)

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1、毕业设计（论文）车床主轴箱设计(毕业论文设计)安徽建筑工业学院毕 业 设 计 论 文 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 05 机械 4 班 学生姓名 夏遵超 学 号 05210010428 课 题 车床主轴箱设计 指导教师 魏常武 2009 年 6 月 1 日摘要普通中型车床主轴箱设计普通中型车床主轴箱设计主要包括三方面的设计即根据设计题目所给定的机床用途规格主轴极限转速转速数列公比或级数确定其他有关运动参数选定主轴各级转速值通过分析比较选择传动方案拟定结构式或结构网拟定转速图确定齿轮齿数及带轮直径绘制传动系统图其次根据机床类型和电动机功率确定主轴及各传动件的计算转速初定传动轴直径齿轮模

2、数确定传动带型号及根数摩擦片尺寸及数目装配草图完成后要验算传动件传动轴主轴齿轮滚动轴承的刚度强度或寿命最后完成运动设计和动力设计后要将主传动方案结构化设计主轴变速箱装配图及零件图侧重进行传动轴组件主轴组件变速机构箱体润滑与密封传动轴及滑移齿轮零件的设计关键词车床主轴箱变速系统主轴组件目录目录 41 绪论 102设计计算 1121 普通车床的规格 11com 规格系列和用处 11com 操作性能要求 113 主动参数参数的拟定 1131 确定传动公比 1132 主电动机的选择 124 变速结构的设计 1341 主变速方案拟定 1342 变速结构式结构网的选择 13com 确定变速组及各变速组中变

3、速副的数目 13com 变速式的拟定 14com 结构式的拟定 14com 结构网的拟定 15com 结构式的拟定 15com 结构式的拟定 15com 确定各变速组变速副齿数 17com 绘制变速系统图 185 结构设计 1951 结构设计的内容技术要求和方案 1952 展开图及其布置 1953 I 轴输入轴的设计 2054 齿轮块设计 2055 传动轴的设计 2156 主轴组件设计 22com 各部分尺寸的选择 22com 主轴材料和热处理 23com 主轴轴承 23com 主轴与齿轮的连接 24com 润滑与密封 25com 其他问题 256 传动件的设计 2561 带轮的设计 2562

4、 传动轴的直径估算 28com 确定各轴转速 28com 直径的估算确定各轴最小直径 29com 键的选择 3063 传动轴的校核 30com 传动轴的校核 31com 键的校核 3164 各变速组齿轮模数的确定和校核 32com 齿轮模数的确定 32com 齿宽的确定 36com 齿轮结构的设计 3765 带轮结构设计 3866 片式摩擦离合器的选择和计算 3967 齿轮校验 41齿轮强度校核 41com 校核 a 变速组齿轮 42com 校核 b 变速组齿轮 43com 校核 c 变速组齿轮 4468 轴承的选用与校核 46com 各轴轴承的选用 46com 各轴轴承的校核 467 主轴组

5、件设计 4771 主轴的基本尺寸确定 48com 外径尺寸 D 48com 主轴孔径 d 48com 主轴悬伸量 a 49com 支撑跨距 L 50com 主轴最佳跨距的确定 5172 主轴刚度验算 53com 主轴前支撑转角的验算 53com 主轴前端位移的验算 558 总结和展望 5881 本文工作总结 5882 课题展望 59参考文献 60致 谢 61附录 62普通车床主轴箱设计机械与电气工程学院 机械设计制造及其自动化专业05 机械 4 班 夏遵超 指导老师 魏常武1 绪论机床技术参数有主参数和基本参数他们是运动传动和结构设计的依据影响到机床是否满足所需要的基本功能要求参数拟定就是机床

6、性能设计主参数是直接反映机床的加工能力决定和影响其他基本参数的依据如车床的最大加工直径一般在设计题目中给定基本参数是一些加工件尺寸机床结构运动和动力特性有关的参数可归纳为尺寸参数运动参数和动力参数通用车床工艺范围广所加工的工件形状尺寸和材料各不相同有粗加工又有精加工用硬质合金刀具又用高速钢刀具因此必须对所设计的机床工艺范围和使用情况做全面的调研和统计依据某些典型工艺和加工对象兼顾其他的可能工艺加工的要求拟定机床技术参数拟定参数时要考虑机床发展趋势和同国内外同类机床的对比使拟定的参数最大限度地适应各种不同的工艺要求和达到机床加工能力下经济合理机床主传动系因机床的类型性能规格和尺寸等因素的不同应满

7、足的要求也不一样设计机床主传动系时最基本的原则就是以最经济合理的方式满足既定的要求在设计时应结合具体机床进行具体分析一般应满足的基本要求有满足机床使用性能要求首先应满足机床的运动特性如机床主轴油足够的转速范围和转速级数满足机床传递动力的要求主电动机和传动机构能提供足够的功率和转矩具有较高的传动效率满足机床工作性能要求主传动中所有零部件有足够的刚度精度和抗震性热变形特性稳定满足产品的经济性要求传动链尽可能简短零件数目要少以便节约材料降低成本2设计计算21 普通车床的规格com 规格系列和用处普通机床的规格和类型有系列型号作为设计时应该遵照的基础因此对这些基本知识和资料作些简要介绍本次设计的是普通

8、型车床主轴变速箱主要用于加工回转体表 11 车床的主参数规格尺寸和基本参数表工件最大回转直径mm 最高转速最低转速电机功率PkW 公比 转速级数 Z 3201120 25 75 14112com 操作性能要求1 具有皮带轮卸荷装置2 手动操纵双向片式摩擦离合器实现主轴的正反转及停止运动要求3 主轴的变速由变速手柄完成3 主动参数参数的拟定31 确定传动公比根据 1 公式 3-2 因为已知 Z 1 14129根据 1 表 3-5 标准公比这里我们取标准公比系列 141因为 141 106 根据 1 表 3-6 标准数列首先找到最小极限转速 25 再每跳过5 个数 126106 取一个转速即可得到

9、公比为 141 的数列253555071100140200280400560800112032 主电动机的选择合理的确定电机功率 P 使机床既能充分发挥其使用性能满足生产需要又不致使电机经常轻载而降低功率因素现在以常见的中碳钢为工件材料取 45 号钢正火处理车削外圆表面粗糙度 32mm 采用车刀具可转位外圆车刀刀杆尺寸 16mm25mm 刀具几何参数 15 6 75 15 0 -10b 03mmr 1mm现以确定粗车是的切削用量为设计确定背吃刀量和进给量 f 根据 2 表 8-50 取 4mmf 取 06确定切削速度参 2 表 8-57 取 V 17机床功率的计算主切削力的计算 根据 2-表

10、8-59 和表 8-60 主切削力的计算公式及有关参数F 981 com953242N切削功率的计算 324217 55kW 08686 kW 根据 3 表 12-1 Y 系列 IP44 电动机的技术数据 Y 系列 IP44 电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型异步电动机具有防尘埃铁屑或其他杂物侵入电动机内部的特点 B 级绝缘工业环境温度不超过 40相对湿度不超过 95 海拔高度不超过 1000m 额定电压 380V 频率 50Hz 适用于无特殊要求的机械上如机床泵风机搅拌机运输机农业机械等根据以上要求我们选取 Y132M-4 型三相异步电动机额定功率 75kW 满载转速1440 额定转矩 22

11、 质量 81kg至此可得到上表 11 中的车床参数4 变速结构的设计41 主变速方案拟定拟定变速方案包括变速型式的选择以及开停换向制动操纵等整个变速系统的确定变速型式则指变速和变速的元件机构以及组成安排不同特点的变速型式变速类型变速方案和型式与结构的复杂程度密切相关和工作性能也有关系因此确定变速方案和型式要从结构工艺性能及经济等多方面统一考虑变速方案有多种变速型式更是众多比如变速型式上有集中变速分离变速扩大变速范围可用增加变速组数也可采用背轮结构分支变速等型式变速箱上既可用多速电机也可用交换齿轮滑移齿轮公用齿轮等显然可能的方案有很多优化的方案也因条件而异此次设计中我们采用集中变速型式的主轴变速

12、箱42 变速结构式结构网的选择结构式结构网对于分析和选择简单的串联式的变速不失为有用的方法但对于分析复杂的变速并想由此导出实际的方案就并非十分有效com 确定变速组及各变速组中变速副的数目数为 Z 的变速系统由若干个顺序的变速组组成各变速组分别有个变速副即 变速副中由于结构的限制以 2 或 3 为合适即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子 可以有三种方案 com 变速式的拟定12 级转速变速系统的变速组选择变速组安排方式时考虑到机床主轴变速箱的具体结构装置和性能在轴如果安置换向摩擦离合器时为减少轴向尺寸第一变速组的变速副数不能多以 2 为宜主轴对加工精度表面粗糙度的影响很大因此主轴上齿轮少些

13、为好最后一个变速组的变速副数常选用 2综上所述变速式为 12 232com 结构式的拟定对于 12 232 传动式有 6 种结构式和对应的结构网分别为由于本次设计的机床 I 轴装有摩擦离合器在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径初选的方案从电动机到主轴主要为降速变速若使变速副较多的变速组放在较接近电动机处可使小尺寸零件多些大尺寸零件少些节省材料也就是满足变速副前多后少的原则因此取 12 232 方案为好设计车床主变速传动系时为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸在降速变速中一般限制限制最小变速比 为避免扩大传动误差减少震动噪声在升速时一般限制最大转速比斜齿圆柱齿轮传动较平稳可取因此在

14、主变速链任一变速组的最大变速范围在设计时必须保证中间变速轴的变速范围最小com 结构网的拟定根据中间变速轴变速范围小的原则选择结构网从而确定结构网如下com 结构式的拟定主轴的变速范围应等于住变速传动系中各个变速组变速范围的乘积即检查变速组的变速范围是否超过极限值时只需检查最后一个扩大组因为其他变速组的变速范围都比最后扩大组的小只要最后扩大组的变速范围不超过极限值其他变速组就不会超过极限值其中 符合要求com 结构式的拟定绘制转速图选择 Y132M-4 型 Y 系列笼式三相异步电动机分配总降速变速比总降速变速比 又电动机转速不符合转速数列标准因而增加一定比变速副确定变速轴轴数变速轴轴数 变速组

15、数 定比变速副数 1 3 1 1 5确定各级转速由 z 12 确定各级转速 1120800560400280200140100715035525rmin绘制转速图在五根轴中除去电动机轴其余四轴按变速顺序依次设为主轴与与与轴之间的变速组分别设为 abc 现由主轴开始确定轴的转速先来确定轴的转速变速组 c 的变速范围为结合结构式轴的转速只有一种可能100140200280400560rmin 确定轴的转速变速组 b 的级比指数为 2 希望中间轴转速较小因而为了避免升速又不致变速比太小可取轴的转速确定为 400560rmin确定轴的转速对于轴其级比指数为 1 可取确定轴转速为 800rmin由此也可确定加在电动机与主轴之间的定变速比下面画出转速图电动机转速与主轴最高转速相近com 确定各变速组变速副齿数齿轮齿数的确定当各变速组的传动比确定以后可确定齿轮齿数对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定对于变速组内齿轮的齿数如传动比是标准公比的整数次方时变速组内每对齿轮的齿数和及小齿轮的齿数可以从 1 表 3-9 中选取一般在主传动中最小齿数应大于 1820 采用三联滑移齿轮时应检查滑移齿轮之间的齿数关系三联