车床主轴箱设计说明书

主要参数：（1）加工工件最大回转直径：400mm；D(mm)（2）正转最高转速：1400r/min;电机功率:5.5KW;（3）公比:1.4;转速级数：12；（4）级数Z反=Z正/2；n反max≈1.1n正max。目录1.车床参数的拟定---------------------------------------------------21.1概述--------------------------------------------------------------21.2参数的拟定--------------------------------------------------------22.运动设计-----------------------------------------------------------32.1传动结构式、结构网的选择确定---------------------------------------32.1.1传动组及各传动组中传动副的数目----------------------------------32.1.2传动系统扩大顺序的安排-----------------------------------------32.1.3绘制结构网------------------------------------------------------42.1.4传动组的变速范围的极限值----------------------------------------42.1.5最大扩大组的选择------------------------------------------------52.2转速图的拟定------------------------------------------------------52.2.1主电机的选定----------------------------------------------------52.3齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制----------------------------------52.3.1齿轮齿数的确定的要求--------------------------------------------52.3.2变速传动组中齿轮齿数的确定--------------------------------------63.强度计算和结构草图设计-----------------------------------------93.1确定计算转速------------------------------------------------------93.1.1主轴的计算转速--------------------------------------------------93.1.2中间传动件的计算转速--------------------------------------------93.1.3齿轮的计算转速-------------------------------------------------103.2传动轴的估算和验算-----------------------------------------------103.2.1传动轴直径的估算-----------------------------------------------103.2.2主轴的设计与计算-----------------------------------------------113.2.3主轴材料与热处理-----------------------------------------------123.3齿轮模数的估算和计算---------------------------------------------143.3.1齿轮模数的估算-------------------------------------------------143.3.2齿轮模数的验算-------------------------------------------------173.4轴承的选择与校核-------------------------------------------------193.4.1一般传动轴上的轴承选择-----------------------------------------193.4.2主轴轴承的类型-------------------------------------------------203.4.3轴承间隙调整---------------------------------------------------203.4.4轴承的校核-----------------------------------------------------21南昌航空大学科技学院学士学位论文113.5摩擦离合器的选择与验算-------------------------------------------223.5.1按扭矩选择-----------------------------------------------------223.5.2外摩擦片的内径d-----------------------------------------------22总结----------------------------------------------------------------23参考文献------------------------------------------------------------24致谢----------------------------------------------------------------251.车床参数的拟定1.1概述车床的规格系列和用处普通机床的规格和类型有系列型谱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C6140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（GB1582-79，JB/Z143-79）工件最大回转直径Dmax(mm)正转最高转速nmax(minr)电机功率N（kw）公比转速级数Z反转40014005.51.4112级数Z反=Z正/2；n反max≈1.1n正max1.2参数的拟定1.2.1确定极限转速nRnn=minmax，1znR=又∵=1.41∴得nR=43.79.取nR=45；min/1.31min/45/1400/maxminrrRnnn===，去标准转速列min/5.31minrn=.1.2.2主电机选择合理的确定电机功率N，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。南昌航空大学科技学院学士学位论文22已知电动机的功率是5.5KW，根据《车床设计手册》附录表2选Y132S-4，额定功率5.5kw，满载转速1440minr，最大额定转距2.2。2.运动设计2.1传动结构式、结构网的选择确定2.1.1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、…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=2×3×22.1.2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允许的杉限值，常常需要增加一个定比降速传动组，使系统结构复杂。这种传动也不是理想的。如果采用Z=32×13×62这一方案则可解决上述存在的问题。2.1.3绘制结构网南昌航空大学科技学院学士学位论文33图2.1结构网2.1.4传动组的变速范围的极限值齿轮传动最小传动比Umin≥1/4,最大传动比Umax2≤,决定了一个传动组的最大变速范围rmax=umax/umin8≤。因此，要按照下表，淘汰传动组变速范围超过极限值的所有传动方案。极限传动比及指数X,X,值为：表2.1公比极限传动比指数1.41X值：Umin=x1=1/44X,值：Umax=x,=22(X+X,)值：rmin=x+x｀=862.1.5最大扩大组的选择正常连续的顺序扩大组的传动的传动结构式为：Z=Z1[1]•Z2[Z1]•Z3[Z1•Z2]最后扩大组的变速范围按照r8原则，导出系统的最大级数Z和变速范围Rn为：表2.2Z323南昌航空大学科技学院学士学位论文441.41Z=12Rn=44Z=9Rn=15.6最后扩大组的传动副数目Z3=2时的转速范围远比Z3=3时大因此，在机床设计中，因要求的R较大，最后扩大组应取2更为合适。同时，最后传动组与最后扩大组往往是一致的。安装在主轴与主轴前一传动轴的具有极限或接近传动比的齿轮副承受最大扭距，在结构上可获得较为满意的处理，这也就是最后传动组的传动副经常为2的另一原因。2.2转速图的拟定运动参数确定以后，主轴各级转速就已知，切削耗能确定了电机功率。在此基础上，选择电机型号，确定各中间传动轴的转速，这样就拟定主运动的转速图，使主运动逐步具体化。2.2.1主电机的选定1）电机功率N：中型机床上，一般都采用三相交流异步电动机作为动力源。根据机床切削能力的要求确定电机功率：N=5.5KW2）电机转速dn：选用时，要使电机转速dn与主轴最高转速maxn和I轴转速相近或相宜，以免采用过大的升速或过小的降速传动。dn=1440r/min3）分配降速比:该车床主轴传动系统共设有四个传动组其中有一个是带传动。根据降速比分配应“前慢后快”的原则以及摩擦离合器的工作速度要求，确定各传动组最小传动比。u总=minn/En=28/1440=1/51.4分配总降速传动比时，要考虑是否增加定比传动副，以使转速数列符合标准和有利于减小齿数和减小径向与轴向尺寸，必须按“前慢后快”的原则给串联的各变速器分配最小传动比。a决定轴Ⅲ-Ⅳ的最小降速传动比主轴上的齿轮希望大一些，能起到飞轮的作用，所以最后一个变速组的最小降速传动比取极限1/4，公比ψ=1.41，1.414=4，因此从Ⅳ轴的最下点向上4格，找到Ⅲ上对应的点，连接对应的两点即为Ⅲ-Ⅳ轴的最小传动比。b决定其余变速组的最小传动比根据“前慢后快”的原则，轴Ⅱ-Ⅲ间变速组取umin=1/ψ3，即从Ⅲ轴向上3格，同理，轴Ⅰ-Ⅱ间取u=1/ψ3，连接各线。南昌航空大学科技学院学士学位论文55c根据个变速组的传动比连线按基本组的级比指数x0=3，第一扩大组的级比指数x1=1，第二扩大组的级比指数x3=6,画出传动系统图如2.2所示图2.2转速图2.3齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制2.3.1齿轮齿数的确定的要求可用计算法或查表确定齿轮齿数，后