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1、普通车床主轴箱设计毕 业 设 计 (论 文)专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学生姓名 学 号 课 题 车床主轴箱设计 指导教师 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、
2、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112.1普通车床的规格112.1.1车床的规格系列和用处112.1.2 操作性能要求113.主动参数参数的拟定113.1 确定传动公比113.2 主电动机的选择124.变速结构的设计134.1 主变速方案拟定134.2 变速结构式、结构网的选择134.2.1 确定变速组及各变速组中变速副的数目134.2.2 变速式的
3、拟定144.2.3 结构式的拟定144.2.4 结构网的拟定154.2.5 结构式的拟定154.2.6 结构式的拟定154.2.7 确定各变速组变速副齿数174.2.8 绘制变速系统图185.结构设计195.1 结构设计的内容、技术要求和方案195.2 展开图及其布置195.3 I轴（输入轴）的设计205.4 齿轮块设计205.5 传动轴的设计215.6 主轴组件设计225.6.1 各部分尺寸的选择225.6.2 主轴材料和热处理235.6.3 主轴轴承235.6.4 主轴与齿轮的连接245.6.5 润滑与密封255.6.6 其他问题256.传动件的设计256.1 带轮的设计256.2 传动轴
4、的直径估算286.2.1 确定各轴转速286.2.2传动轴直径的估算：确定各轴最小直径296.2.3 键的选择306.3 传动轴的校核306.3.1 传动轴的校核316.3.2 键的校核316.4 各变速组齿轮模数的确定和校核326.4.1 齿轮模数的确定：326.4.2 齿宽的确定366.4.3 齿轮结构的设计，376.5 带轮结构设计386.6 片式摩擦离合器的选择和计算396.7 齿轮校验41齿轮强度校核416.7.1 校核a变速组齿轮426.7.2 校核b变速组齿轮436.7.3 校核c变速组齿轮446.8 轴承的选用与校核466.8.1 各轴轴承的选用466.8.2 各轴轴承的校核4
5、67.主轴组件设计477.1 主轴的基本尺寸确定487.1.1 外径尺寸D487.1.2 主轴孔径d487.1.3 主轴悬伸量a497.1.4 支撑跨距L507.1.5 主轴最佳跨距的确定517.2 主轴刚度验算537.2.1 主轴前支撑转角的验算；537.2.2 主轴前端位移的验算；558.总结和展望588.1本文工作总结588.2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
6、就是机床性能设计。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。
7、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2.1普通车床的规格2.1.1车床的规格系列和用
8、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。本次设计的是普通型车床主轴变速箱。主要用于加工回转体。表1.1 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P（kW）公比转速级数Z3201120257.51.41122.1.2 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3.主动参数参数的拟定3.1 确定传动公比根据【1】公式（3-2）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
9、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：25，35.5，50，71，100，140，200，280，400，560，800，1120.3.2 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=3.2mm。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，=-10，b=0
10、.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,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
11、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。 至此，可得到上表1.1中的车床参数。4.变速结构的设计4.1 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，
12、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箱。4.2 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。4.2.1 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
13、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： 4.2.2 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=232。4.2.3 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
14、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。4.2.4 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：4.2.5 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
