普通车床的主轴箱部件设计P=2.8kw 转速160 公比1.12,z=8 - 图文

机械制造装备设计课程设计

车床主轴箱设计

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目录

第1章 机床用途、性能及结构简单说明 ...................................... 1 第2章 设计部分的基本技术特性和结构分析 .................................. 2

2.1车床主参数和基本参数 .............................................. 2 2.2 确定传动公比? .................................................... 2 2.3拟定参数的步骤和方法 .............................................. 2

2.3.1 极限切削速度Vmax、Vmin .................................... 2 2.3.2 主轴的极限转速 .............................................. 3

第3章 运动设计 ......................................................... 3

3.1 主电机功率——动力参数的确定 ...................................... 3 3.2确定结构式 ........................................................ 3 3.3 确定结构网 ........................................................ 3 3.4 绘制转速图和传动系统图 ............................................ 4 3.5 确定各变速组此论传动副齿数 ........................................ 5 3.6 核算主轴转速误差 .................................................. 6 第4章 设计部分的动力计算 ................................................ 6

4.1 带传动设计 ........................................................ 6

4.1.1计算设计功率Pd .............................................. 6 4.1.2选择带型 ..................................................... 7 4.1.3确定带轮的基准直径并验证带速 ................................. 8 4.1.4确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 ..................... 9 4.1.5确定带的根数z .............................................. 10 4.1.6确定带轮的结构和尺寸 ........................................ 10 4.1.7确定带的张紧装置 ............................................ 10 4.1.8计算压轴力 .................................................. 10 4.2 计算转速的计算 ................................................... 12 4.3 齿轮模数计算及验算 ............................................... 13 4.4 传动轴最小轴径的初定 ............................................. 18

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4.5 主轴合理跨距的计算 ............................................... 19 4.6 轴承的选择 ....................................................... 20 4.7 键的规格 ......................................................... 20 4.8变速操纵机构的选择 ............................................... 27 4.9主轴合理跨距的计算 ............................................... 27 4.10 轴承寿命校核 .................................................... 28 第5章 主轴箱结构设计及说明 ............................................. 30

5.1 结构设计的内容、技术要求和方案 ................................... 30 5.2 展开图及其布置 ................................................... 30 结束语 .................................................................. 32 参考文献 ................................................................ 33

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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、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。

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第2章 设计部分的基本技术特性和结构分析

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：

原始数据：

主要技术参数 题目 主电动机功率P/kw 2.8 最小转速 160 转速级数 Z=8 公比 1.12 2.2 确定传动公比?

根据【1】P78公式（3-2）因为已知 nmax?Rn?nmin，

Rn??z??，?=1.12

∴nmax?1.128?1?160?353.709

根据【1】P77表3-5 标准公比?。这里我们取标准公比系列nmax?355

因为?=1.12=1.066，根据【1】P77表3-6标准数列。首先找到最小极限转速142,可得到公比为1.12的数列：160，180，200，224，250，280,315,355 2.3拟定参数的步骤和方法 2.3.1 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：

表 2.1 加 工 条 件 硬质合金刀具粗加工钢铁工件 硬质合金刀具半精或精加工碳钢工件 2

Vmax(m/min) 150～300 Vmin(m/min) 30～50

螺纹加工和铰孔 2.3.2 主轴的极限转速

3～8 计算车床主轴极限转速时的加工直径，则主轴极限转速应为 结合题目条件，取标准数列数值， 取??1.12

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。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：

160，180，200，224，250，280,315,355

第3章 运动设计

3.1 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。 根据题设条件电机功率为2.8KW

可选取电机为：Y132M-4额定功率为2.8KW，满载转速为1440r/min. 3.2确定结构式

可以按照Z=8进行分配 已知Z=2ax3b

a，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。

确定变速组传动副数目

对于Z=8可分解为：Z=21×22×24。 综合上述可得：主传动部件的运动参数 nmax?355，nmin=160，Z=8，?=1.12 3.3 确定结构网

根据“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,结构紧凑的原则,选取传动方案 Z=21

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×22×24,易知第二扩大组的变速范围r=φ其结构网如图2-1。

(P3-1)x

=1.21=2.14〈8，满足要求满足要求，

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图2-1结构网

3.4 绘制转速图和传动系统图

（1）选择电动机：采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。 （2）绘制转速图：

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图3.2 转速图

（3）画主传动系统图。根据系统转速图及已知的技术参数，画主传动系统图如图3.3：

1-2轴最小中心距：A1_2min>1/2(Zmaxm+2m+D) 轴最小齿数和:Szmin>(Zmax+2+D/m) 3.5 确定各变速组此论传动副齿数

(1)Sz?100-124,普通机床Sz=70-100 (2)直齿圆柱齿轮Zmin?18-24,m?4

图3.3 主传动系统图

（7）齿轮齿数的确定。变速组内取模数相等，据设计要求Zmin≥18~24,齿数和Sz≤100～124，由表4.1，根据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数，各齿轮齿数如表 （8）3.1。

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表3.1 齿轮齿数 传动比 1:1 基本组 1:1.21 Z1' Z2 Z2' 30 25 35 第一扩大组 1:1 Z3 42 Z3 42 '第二扩大组 1:2 Z4 28 Z4’ 56 1:1 Z5 45 Z5’ 45 1：4 Z6 18 Z6 72 '代号 Z1 齿数 30 3.6 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

实际转速n?标准转速n〈10(?-1)％=4.1％

标准转速n

第4章 设计部分的动力计算

4.1 带传动设计

输出功率P=2.8kW,转速n1=1440r/min,n2=355r/min 4.1.1计算设计功率Pd

Pd?KAPed

表4.1 工作情况系数KA

原动机 ⅰ类 工作机 ⅱ类 一天工作时间/h ?10 载荷 液体搅拌机；离心式水泵；1.0 10~16 1.1 ?16 1.2 ?10 1.1 10~16 1.2 ?16 1.3 6

平稳 通风机和鼓风机（?7.5kW）；离心式压缩机；轻型运输机 带式运输机（运送砂石、谷载荷 变动小 物），通风机（?7.5kW）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 载荷 变动较大 载荷 变动很大 螺旋式运输机；斗式上料机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机和木工机械；纺织机械 破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；1.3 挖掘机；橡胶辊压机 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 根据V带的载荷平稳，两班工作制（16小时），查《机械设计》P296表4， 取KA＝1.1。即P=3.08KW 4.1.2选择带型

普通V带的带型根据传动的设计功率Pd和小带轮的转速n1按《机械设计》P297图13－11选取。

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