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1、机械制造装备设计课程设计最大加工直径250mm车床传动主轴箱设计院 系：机械工程学院专 业： 班 级：学 号：姓 名：指导老师： 日 期： 3目 录第1章 机床用途、性能及结构简单说明5第2章 主动参数的拟定62.1车床主参数和基本参数62.2 操作性能要求61）具有皮带轮卸荷装置62）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63）主轴的变速由变速手柄完成62.4 主电机功率动力参数的确定7第3章 运动设计83.1主传动方案拟定83.2 传动结构式、结构网的选择83.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目83.2.2 传动式的拟定83.2.3 结构式的拟定93.3 转速图的
2、拟定93.4核算主轴转速误差10第4章 设计部分的动力计算104.1 三角带传动的计算10(1)选择三角带的型号10(3)确定三角带速度10(4)初步初定中心距11(6)验算三角带的挠曲次数11(10)计算预紧力12(11)计算压轴力124.2 传动轴的估算124.2.1 主轴的计算转速124.2.2 各传动轴的计算转速134.2.3 各轴直径的估算134.3 齿轮齿数的确定和模数的计算144.3.1 齿轮齿数的确定144.3.2 齿轮模数的计算154.3.4齿宽确定194.3.5 齿轮结构设计204.4 带轮结构设计204.5 传动轴间的中心距214.6 轴承的选择224.7 片式摩擦离合器
3、的选择和计算224.7.1 摩擦片的径向尺寸224.7.2 按扭矩选择摩擦片结合面的数目224.7.3 离合器的轴向拉紧力234.7.4 反转摩擦片数235. 动力设计246.结构设计及说明317.总结388.明细表38总结42参考文献43摘要本次设计课题是最大回转直径为250mm车床主轴箱的设计，其设计内容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
4、计算转速，初定传动轴直径、齿轮模数，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。全套图纸加扣 3346389411或3012250582第1章 机床用途、性能及结构简单说明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，参数拟定就是机床性能设计。主参数
5、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
6、、性能、规格和尺寸等因素的不同，应满足的要求也不一样。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。3第2章 主动参数的拟定2.1车床主参数和基本参数普通机床的规格和类型有系列型谱作
7、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。本次设计的是普通型车床主轴变速箱。主要用于加工回转体。车床的主参数（规格尺寸）和基本参数： 主电动机功率P 7.5kw工件最大回转直径Dmax 250mm变速范围Rn 4351最大转速 1120m/min最小转速 25m/min公比 1.41转速级速Z 18V=100 m/min时，切削45号钢时，机床功率允许的最大切削用量为：ap=5，f=0.3/r；抗振性：一般。2.2 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2.3确定传动公比根据【1】公式（3
8、-2）因为已知 ， Z=+1=1.4129根据【1】表3-5 标准公比。这里我们取标准公比系列=1.41.因为=1.41=1.06，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（1.261.06）取一个转速，即可得到公比为1.41的数列：25，35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120.2.4 主电机功率动力参数的确定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=3.2mm。采用车刀具，可转位外圆车
9、刀，刀杆尺寸：16mm25mm。刀具几何参数：=15，=6，=75，=15，=0，=-10，b=0.3mm，r=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4mm，f取0.6。 确定切削速度，参【2】表8-57，取V=1.7。 机床功率的计算，主切削力的计算 根据【2】-表8-59和表8-60，主切削力的计算公式及有关参数：F=9.81 =9.8127040.920.95 =3242（N）切削功率的计算 =32421.7=5.5（kW）依照一般情况，取机床变速效率=0.8.=6.86(kW)根据【3】表12-1 Y系列（IP44）电动机的技术数据,
10、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7.5kW,满载转速1440，额定转矩2.2，质量81kg。 第3章 运动设计3.1主传动方案拟定拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、幻想、制动、操纵等整个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传
11、动型式、变速类型。传动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，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。传动方案有多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等型式；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，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。3.2 传动结构式、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传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。3.2
12、.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为Z的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有、个传动副。即 传动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： ，可以有多种方案，例： 18=332；18=2322；18=231+211；18=231213.2.2 传动式的拟定 18级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，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，第一传动组的传动副数不能多，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为好。最后一个传动组的传动副常选用2。综上所述，传动式为18=2
13、322。3.2.3 结构式的拟定对于18=2322传动式，有2种结构式和对应的结构网。分别为： (：内轮+背轮，：重复6级) (：重复6级) 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 (：内轮+背轮，：重复6级)的方案。3.3转速图的拟定正转转速图：3.4核算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过10(-1),即10(-1)=4.1第4章 设计部分的动力计算4.1 三角带传动的计算三角带传动中，轴间距A可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴
14、的定比传动。(1)选择三角带的型号 根据公式式中P-电动机额定功率，-工作情况系数 查机械设计图8-8因此选择B型带。(2)确定带轮的计算直径，带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径不宜过小，即。查机械设计表8-3，8-7取主动轮基准直径=125。由公式 式中：-小带轮转速，-大带轮转速，所以，由机械设计A表8-7取园整为250mm。(3)确定三角带速度按公式 因为5m/minV25 m/min,所以选择合适。 (4)初步初定中心距带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据经验公式即：262.5mm 750mm取=600mm. (5)三角带的计算基准长度 由机械设计表8-2，圆整到标准的计算长度 (6)验算三角带的挠曲次数 符合要求。 (7)确定实际中心距(8)验算小带轮包角
