最大加工直径为Ф400mm普通车床主轴变速箱设计

桂林航天工业学院1目录1.前言1.1课程设计任务书------------------------------------------------------32.车床参数的拟定2.1车床主参数和基本参数------------------------------------------------32.2拟定参数的步骤和方法------------------------------------------------33.运动设计3.1传动结构式、结构网的选择确定----------------------------------------53.1.1传动组及各传动组中传动副的数目------------------------------------53.1.2传动系统扩大顺序的安排--------------------------------------------63.1.3绘制结构网--------------------------------------------------------63.1.4传动组的变速范围的极限值------------------------------------------73.1.5最大扩大组的选择--------------------------------------------------73.2转速图的拟定--------------------------------------------------------83.2.1主电机的选定------------------------------------------------------83.3齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制------------------------------------93.3.1齿轮齿数的确定的要求----------------------------------------------93.3.2变速传动组中齿轮齿数的确定----------------------------------------94.强度计算和结构草图设计4.1确定计算转速-------------------------------------------------------124.1.1主轴的计算转速---------------------------------------------------124.1.2中间传动件的计算转速---------------------------------------------124.1.3齿轮的计算转速---------------------------------------------------124.2传动轴的估算和验算-------------------------------------------------134.2.1传动轴直径的估算-------------------------------------------------134.2.2主轴的设计与计算-------------------------------------------------144.2.3主轴材料与热处理-------------------------------------------------164.3齿轮模数的估算和计算-----------------------------------------------174.3.1齿轮模数的估算---------------------------------------------------174.3.2齿轮模数的验算---------------------------------------------------204.4轴承的选择与校核---------------------------------------------------224.4.1一般传动轴上的轴承选择-------------------------------------------224.4.2主轴轴承的类型---------------------------------------------------224.4.3轴承间隙调整-----------------------------------------------------234.4.4轴承的校核-------------------------------------------------------234.5摩擦离合器的选择与验算---------------------------------------------244.5.1按扭矩选择-------------------------------------------------------244.5.2外摩擦片的内径d-------------------------------------------------254.5.选择摩擦片尺寸----------------------------------------------------254.5.4计算摩擦面的对数Z-----------------------------------------------25桂林航天工业学院24.5.5摩擦片片数------------------------------------------------------255.结构设计和说明5.1主轴组件设计-----------------------------------------------------265.2各部分尺寸的选择-------------------------------------------------265.3主轴轴承---------------------------------------------------------275.4润滑与密封-------------------------------------------------------285.5其他问题––––––––––––––––––––––––––––––––296.总结–––––––––––––––––––––––––––––––––––30参考文献-------------------------------------------------------------31桂林航天工业学院31.前言1.1《金属切削机床》课程设计任务书设计题目：设计一台加工直径最大D=250、320、400mm的普通机床的传动系统。基本要求：1、课程设计必须独立的进行，每人必须完成展开图、截面图图样设计各一张，能够较清楚地表达各轴和传动件的空间位置及有关结构。2、根据设计任务书要求，合理的确定尺寸、运动及动力等相关参数。3、正确利用结构式、转速图等设计工具，认真进行方案分析。4、正确的运用手册、标准，设计图样必须符合国家标准规定。说明书要求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整。5、编制设计说明书。6、设计资料全部装入资料袋中。完成任务：1）课程设计说明书一份2）主轴箱展开图一张（A1）2.车床参数的拟定2.1车床主参数和基本参数车床的主参数（规格尺寸）和基本参数如下：工件最大回转直径Dmax(mm)正转最低转速nmin(minr)电机功率N（kw）公比转速级数Z40031.55.51.41122.2拟定参数的步骤和方法1）极限切削速度Vmax、Vmin根据典型的和可能的工艺选取极限切削速度要考虑：允许的切速极限参考值如下：桂林航天工业学院4表1.1加工条件Vmax(m/min)Vmin(m/min)硬质合金刀具粗加工铸铁工件30～50硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件150～300螺纹加工和铰孔3～8根据给出条件，取Vmax=150m/min螺纹加工和铰孔时取Vmin=4m/min2）主轴的极限转速计算车床主轴极限转速时的加工直径，按经验分别取K=0.5,Rn=0.25。则主轴极限转速应为：取标准数列数值，即maxn=1250r/min在minn中考虑车螺纹和铰孔时，其加工的最大直径应根据实际加工情况选取50mm左右。minn=8.314014.3410001000maxmindvr/min取标准数列数值，即minn=28r/min转速范围Rn=minmaxnn转速范围Rn=minmaxnn=281250=44.64r/min取41.1Z=41.1lg64.44lg1lglg1nR=12考虑到设计的结构复杂程度要适中，故采用常规的扩大传动。并选级数Z=12，各级转速数列可直接从标准的数列表中查出，按标准转速数列为：28，40，56，80，112，160，224，315，450，630，900，12503）主轴转速级数Z和公比已知Rn=minmaxnnRn=Z-1min/114625.05.04001415.3180100010001000minmaxrDkRnvdvnmazmaz桂林航天工业学院5且Z=2ax3ba、b为正整数，即Z应可以分解为2和3的因子，以便用2、3联滑移齿轮实现变速。取Z=12级则Z=223minmax1nnRZn11241.18.43Rnmaxn=1250minn=28Rn=minmaxnn=44.64综合上述可得：主传动部件的运动参数1250maxnminn=28Z=12=1.414）主电机功率——动力参数的确定合理地确定电机功率N，使机床既能充分发挥其性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。中型普通车床典型重切削条件下的用量刀具材料：YT15工件材料45号钢，切削方式：车削外圆查表可知：切深ap=3.5mm进给量f(s)=0.35mm/r切削速度V=90m/min功率估算法用的计算公式a主切削力：Fz=1900apf0.75=190035.05.30.75=3026Nb切削功率：N切=61200VFZKW=61200903026KW=4.45KWc估算主电机功率：N=总切N=8.045.4=5.5KW可选取电机为：Y132S-4额定功率为5.5KW，满载转速为1440r/min.3.运动设计3.1传动结构式、结构网的选择确定3.1.1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递组组成，各传动组分别有Z1、Z2、Z3、…桂林航天工业学院6个传动副.即Z=Z1Z2Z3…传动副数由于结构的限制以2或3为适合，即变速级数Z应为2和3的因子：即Z=2a3b实现12级主轴转速变化的传动系统可以写成多种传动副的组合:1)12=3×42)12=4×33)12=3×2×24)12=2×3×25)12=2×2×3按照传动副“前多后少”的原则选择Z=3×2×2这一方案，但主轴换向采用双向片式摩擦离合器结构，致使Ⅰ轴的轴向尺寸过大，所以此方案不宜采用，而应先择12=2×3×2。方案4）是比较合理的12=2×3×23.1.2传动系统扩大顺序的安排12=2×3×2的传动副组合，其传动组的扩大顺序又可以有6种形式：1)12=21×32×262)12=21×34×223)12=23×31×264)12=26×31×235)12=22×34×216)12=26×32×21根据级比指数分配要“前密后疏”的原则，应选用Z=12×23×62这一方案，然而对于我们所设计的结构将会出现两个问题：第一变速组采用降速传动时，由于摩擦离合器径向结构尺寸限制，使得Ⅰ轴上的齿轮直径不能太小，Ⅱ轴上的齿轮则会成倍增大。这样，不仅使Ⅰ-Ⅱ轴间中心距加大，而且Ⅰ-Ⅱ轴间的中心距也会辊大，从而使整个传动系统结构尺寸增大。这种传动不宜采用。如果第一变速组采用升速传动，则Ⅰ轴至主轴间的降速传动只能同后两个变速组承担。为了避免出现降速比小于