铣床主轴箱设计

中北大学课程设计说明书1目录1、绪论.......................................................................21.1金属切削机床在国民经济中的地位...........................................21.2本课题研究目的...........................................................22、卧室升降台铣床主轴箱的设计.................................................32.1原始数据与技术条件.......................................................32.2机床主传动系统运动设计...................................................32.3传动零件的初步计算.......................................................73、结构设计及说明............................................................153.1结构设计的内容、技术要求和方案..........................................153.2展开图及其布置..........................................................163.3轴（输入轴）的设计......................................................163.4齿轮块设计..............................................................173.5传动轴的设计............................................................183.6主轴组件设计............................................................19总结.......................................................................23参考文献...................................................................23中北大学课程设计说明书21、绪论1.1金属切削机床在国民经济中的地位金属切削机床是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，又称为“工作母机”或“工具机”。在现代机械制造工业中，金属切学机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量，约占机器总制造工作量的40%60%。机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。机床的“母机”属性决定了它在国民经济中的重要地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术和优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础。机床工业则是机械制造工业的基础。一个国家机床工业的技术水平，在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。1.2本课题研究目的课程设计是在学生学完相应课程及先行课程之后进行的实习性教学环节，是大学生的必修环节，不仅是巩固学生大学所学知识的重要环节，而且也是在检验大学生综合应用知识的能力、自学能力、独立操作能力和培养创新能力，是大学生参加工作前的一次实践性锻炼。通过本课题设计可以达到以下目的：1.综合运用学过的专业理论知识，能独立分析和拟订某机床主轴箱传动结构，装配结构和制造结构的各种方案，能在机械设计制图，零件计算和编写技术文件等方面得到综合训练，具备设计中等复杂零件的能力。2通过本课程设计的训练，能初步掌握机床的运动设计，动力计算以及关键零部件的强度校核，或得工程师必备设计能力的初步训练，从而提高分析问题，解决问题，尽快适应工程实践的能力。3.熟悉和学会使用各种手册，能善于使用网络搜寻一些设计的相关资料，掌握一定的工艺制订的方法和技巧。中北大学课程设计说明书34.进一步提高计算机操作的基本技能﹑CAD及Pro/Engineer软件应用能力(造型设计与自动编程)﹑仿真模拟软件的应用。2、卧室升降台铣床主轴箱的设计ⅠⅡⅢⅣ图12.1原始数据与技术条件主轴转速范围：max1250nrpmmin100nrpm变速级数：Z=12电动机功率：KWN5.5工件材料：45号刚刀具材料：YT152.2机床主传动系统运动设计2.2.1确定极限转速max1250nrpm，min100nrpm中北大学课程设计说明书4转速调整范围：maxmin125012.5100NnRn2.2.2确定公比机床分级变速机构共有Z=12级，其中1minnn，maxznn，Z级转速分别为12,,......znnn。任意两级转速之间的关系为1jjnn1minnn，21nn，32nn，......111zzznnn变速范围11max1min1zznnnRnn即1112.5求得1.24按照标准公比取1.262.2.3确定各主轴转速查表[1]71确定（单位：minr）1100n2125n3160n4200n5250n6315n7400n8500n9630n10800n111000n121250n2.2.4主运动链转速图的拟定(1)确定电动机转速查《金属切削机床设计简明手册》可确定电动机的转速因所给电动机的功率3NKW故选电动机的型号为10014YL满载时转速为1420mnrpm。(2)传动组和传动副数的确定传动组和传动副数可能的方案有：方案（一）：12431234方案（二）：123221223212223在上例两行方案中，第一行方案有时可以省掉一根轴。缺点是一个传动组内有四个传动副。如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构中北大学课程设计说明书5必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。所以一般少用。第二行的三个方案可根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如果传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。这就是“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取12322的方案较好。(3)结构网或结构式各种方案的选择在12322中，又因基本组和扩大组排列顺序的不同而有不同的方案。可能有六种方案，其结构网和结构式见图8-4a.传动副的极限传动比和传动组的极限变速范围在降速传动时，为了防止被动齿轮的直径过大而使径向尺寸太大，常限制最小传动比min1/4i。在升速时，为防止产生过大的振动和噪声，常限制最大传动比max2i。如用斜齿齿轮传动，则max2.5i。因此主传动链任一传动组的最大变速范围一般为maxmaxmin8~10uRu在检查传动组的变速范围时只需检查最后一个扩大组，因为其他组的变速范围都比他小。根据时（8-2），应为(1)maxpnnxnRR图中，方案a、b、c、e的第二扩大组226,2,xp则62162R。其中1.26，则24R，时可行的，其它两个方案26.4R，不如第一个好。所以选择第二个b.基本组和扩大组的排列顺序在可行的四种结构网和结构式方案（a）,(b),(c),(e)中，还要进行比较以选择最佳方案。原则是选择中间传动轴变速范围最小的方案。因为如果各方案同号传动轴的最高转速相同，则变速范围最小的，最低转速较高，转矩较小，传动件的尺寸也就小些。比较上面四种方案，方案（a）的中间传动轴变速范围最小，故方案（a）最佳。即如果没有别的要求，则应尽量使扩大顺序与传动顺序一致。c.拟定转速图电动机和主轴的转速是已经给定的，当选定结构网或结构式后，就可分配各传动组的传动比并确定中间轴的转速。中间轴的转速如果高一些，传动件的尺寸也就小一些，但中间轴如果转速过高，将会引起过大的振动，发热和噪声。通常希望齿轮的线速度不超过1215ms。对于该主轴箱，中间轴的最高转速不应超过电动机的转速。本例所选定的结构式共有三中北大学课程设计说明书6个传动组，变速机构共需四轴，加上电动机共需五轴，故转速图共需五条竖线。主轴共12速，故需12条横线。中间各轴的转速可以从主轴开始往前推，先确定轴III的转速。传动组C的变速范围为66max1.264R，可知两个传动副的传动比必然是极限值：41112ci，22211ci，这样就确定了轴III的六种转速只有一种可能,即为250，315，400，500，630，800minr。随后确定轴II的转速：传动组b的级比指数为3，在传动比极限范围内，轴II的转速最高可为500，630，800minr，最低转速为250，315，400minr。为了避免升速，又不使传动比太小，故可取31112bi211bi轴II的转速可取为500，630，800minr。同理对于轴I，可取21111.58ai2111.26ai311ai故可确定轴I转速为800minr。转速图如下：图2中北大学课程设计说明书72.2.5齿轮齿数的确定当传动比采用标准公比的整数次方时，齿数和zS以及小齿轮齿数可从表[1]81中查得。如传动组a，31111ai2111.26ai23111.58ai。查i为1，1.4和2的三行。有数字的即为可能方案。结果如下：111aizS=…70,72,74,76,…211.26aizS=…70,72,73,75,77…311.58aizS=…70,72,74,76,…从以上三行中可以挑出zS=70和72是共同适用的，如取zS=72，则从表中查出小齿轮齿数分别为36，32，28。即13636ai23240ai32844ai。同理13636bi22448bi；12050ci24327ci。2.2.6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：101%实际传动比理论传动比理论传动比1.241.261.5%2.6%1.26主轴转速合格。2.3传动零件的初步计算2.3.1计算各传动件的计算转速a.主轴:根据表[1]82，中型机床的主轴计算转速为第一个三分之一转速范围内的最高一级转速，即为4250nrpm。b.各传动轴:轴III可以从主轴为250rpm按4824传动副找上去，近似为500rpm，但是由于轴II上最低转速为500rpm经传动组c可以使主轴得到100,400rpm两种转中北大学课程设计说明书8速。400minr要传递全部的功率，所以轴III计算转速3250minrn，同理可得轴II计算转速2500minrn。c.各齿轮:传动组C中2448只需计算24Z的齿轮，计算转速为500minr；4824只需计算24Z，500minjrn。20ZZ=27两个齿轮哪一个的应力更大一些，较难判断，可同时计算，选择模数较大的作为传动组C齿轮的模数，传动组b应计算24Z，500jn；传动组a应计算28Z，800jn。2.3.2传动轴直径的初定传动轴直径按刚度用如下公式进行概算：41.64nTd[mm]或491jNdn[mm]其中d