主轴箱设计说明书.doc

1、1安徽农业大学机床设计课程设计 指导老师：杨义设计人：张雅成班级：08 机制四班学号：081951972一.设计目的通过机床主运动机械变速传动系统得结构设计，在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。2设计步骤1.运动设计1.1 已知条件， nRmiax zn又 =1.41 得 =43.79. 取 =45；nnR，去标准转速列 .mi/1.3i/4510/maxin rr min/5.31minr1.2 结构分析师三.主电

2、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。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 5.5 ，满kw载转速 1440 ，最大额定转距 2.2。minr四.传动设计4.1 主传动方案拟定3拟定传动方案，包括传动型式的选择以及开停、幻想、制动、操纵等整个传动系统的确定。传动型式则指传动和变速的元件、机构以及组成、安排不同特点的传动型式、变速类型。传动方案和型式与结构的复杂程度密切相关，和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和型式，要从结构、工艺、性能及经济等多方面统一考虑。传动方案有

3、多种，传动型式更是众多，比如：传动型式上有集中传动，分离传动；扩大变速范围可用增加传动组数，也可用背轮结构、分支传动等型式；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，我们采用集中传动型式的主轴变速箱。4.2 传动结构式、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传动不失为有用的方法，但对于分析复杂的传动并想由此导出实际的方案，就并非十分有效。4.2.1 确定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动组组成，各传动组分别有 、 、个传动副。Z即 321传动副中由于结构的限制以

4、2 或 3 为合适，即变速级数 Z 应为 2 和 3 的因子： ，ba可以有三种方案： 12=322；12=232；12=223；4.2.2 传动式的拟定12 级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，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，第一传动组的传动副数不能多，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。最后一个传动组的传动副常选用 2。综上所述，传动式为 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：， ， ，4由于本次设计的机床 I 轴装

5、有摩擦离合器，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。12634.3 转速图的拟定 140753281906453.40电 ()图 3-1 正转转速图140电 7120()图 3-2 反转转速图5五. 传动件的估算5.1 V 带传动的计算V 带传动中，轴间距 A 可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出轴的定比传动。(1)选择 V 带的型号根据公式 1.56.0caPKKW式中 P-电动机额定功率， -工作情况系数(此处取为 1.1)。 查机械设计图 5-10，因此选择 A 型带，尺寸参数

6、为 B=80mm， =11mm，h=10， 。db40(2)确定带轮的计算直径 ，D带轮的直径越小带的弯曲应力就越大。为提高带的寿命，小带轮的直径 不宜过小，即D。查 机械设计取主动轮基准直径 =125 。minD m由公式 12Dn式中： -小带轮转速， -大带轮转速， -带的滑动系数，一般取 0.02。n所以 ，mD5.480.15742 由机械设计V 带带轮基准直径的标准系列，取圆整为 250mm。实际传动比 04.21502.12 Di传动比误差相对值 %9.3.4i一般允许误差 5%，所选大带轮直径可选。(3)确定三角带速度按公式 smnDv /42.9106254.3106在 5

7、25m/s 之间，满足带速要求。v(4)初定中心距6带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据经验公式120120.7DADm即 ，取 =500mm.mA750215.650 0A(5)V 带的计算基准长度 LADALm56.1950422154.35020 由 机械设计表 5-4，选取带轮的基准长度为 。L(6)确定实际中心距 AmLA72.50126.1905200 (7)验算小带轮包角 ，主动轮上包角合适。 107.653.18012AD(8)确定 V 带根数 z由式 lcakpP0查表 5-9，5-6 得 = 0.17KW, = 1.92KW0查表 5

8、-11， =0.98；查表 5-12， =0.99klk98.2.09817.092.56z所以取 根.3(9)验算 V 带的挠曲次数，符合要求。sLmvu次406.170(10)计算带的张紧力和压轴力查机械设计表 5-2，q=0.1kg/m7单根带的张紧力 NqvkvzPFca 17542.90198.5234.065.20 带轮轴的压轴力 zF.6.sin7sin2105.2 传动轴的估算传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以

9、不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。5.2.1 确定各轴转速 (1) 确定主轴计算转速：主轴的计算转速为 min/90r41.35n321zmi IV(2) 各传动轴的计算转速： 轴可从主轴 90r/min 按 22/88 的传动副找上去，轴的计算转速125r/min；轴的计算转速为 500r/min；轴的计算转速为 710r/min。（3）核算主轴转速误差主轴各级实际转速值用下式计算： 32121uDn电式中 分别为第一、第二、第三变速组齿轮传动比， 取 0.02 。321u、正转实际转速 min/8.136min,/63.90in,

10、/4.693min,/1.495 724247752 i/.i,/.i,/.i,/8. 110 84321 rrrrn 反转实际转速 i/.i,/.i,/73.68654 32转速误差用主轴实际转速与标准转速相对误差的绝对值表示：%10n标其中 为主轴标准转速。标n8正转转速误差表主轴转速 1n23n45n6标准转速 31.5 45 63 90 125 180实际转速 31.38 43.93 62.76 87.87 125.52 175.73转速误差% 0.30 2.34 0.38 2.37 0.42 2.37主轴转速 n7 n8 n9 n10 n11 n12标准转速 250 355 500

11、710 1000 1400实际转速 247.66 346.72 495.31 693.44 990.63 1386.88转速误差% 0.94 2.30 0.94 2.30 0.94 0.94转速误差满足要求。反转转速误差表主轴转速 1n23n45n6标准转速 47.5 95 190 375 750 1500实际转速 46.60 93.19 186.38 367.73 735.46 1470.93转速误差% 1.90 1.90 1.90 1.90 1.90 1.90转速误差满足要求。5.2.2 传动轴直径的估算 mnPKAdj4其中：P-电动机额定功率K-键槽系数A-系数-从电机到该传动轴之间传

12、动件的传动效率的乘积；-该传动轴的计算转速。jn计算转速 是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件的计算转速可以从转速图上，按主j轴的计算转速和相应的传动关系确定。查机械制造装备设计表 3-11，I、II、III 轴都是花键轴， ;轴07.1,83,5.1KA是单键轴， 。05.1,92,1KA91轴的直径： min/710,95.1rn，取 28mm.d.2607.83412轴的直径： min/50,912.098.12 rn，取 30mm.md.50.7.183423轴的直径： in/125,876.09.323 rn,取 42.5mm.d5.1876.0.8434主轴的直径： min/

13、90,85.9.0. 434 r,取 50mm.md12.69085.1924此轴径为平均轴径，设计时可相应调整。5.3 齿轮齿数的确定和模数的计算5.3.1 齿轮齿数的确定当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和 及小齿轮的齿数可以从表 3-9（机械制造装备设计）中选取。一般在主传动中，最小齿数zS应大于 1820。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于 4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。第一组齿轮

14、：传动比： , 10u21.4u查机械制造装备设计表 3-9，齿数和 取 84zS=42， =42， =35， =49；Z23Z4第二组齿轮：传动比： , ，10u21241u齿数和 取 90：zS10=18， =72， =45， =45， =30， =60；5Z67Z89Z10第三组齿轮：传动比： ,21u241齿数和 取 110：zS=73， =37， =22， =88，1Z1213Z14反转齿轮：传动比： ， 127021nu 578012nu取 ，得153Z35516Z727u5.3.2 齿轮模数的计算(1)- 齿轮弯曲疲劳的计算： kWNd23.59.051 mmznj 91.04323（机床主轴变速箱设计指导 P36， 为大齿轮的计算转速，可根据转速图确定）jn齿面点蚀的计算： NAj 91.80523.70370取 A=81，由中心距 A 及齿数计算出模数：93.18421Zmj根据计算选取两个中的较大值，选取相近的标准模数。取 ，所以取93.j m(2) -齿轮弯曲疲劳的计算： kWN02.598.0.5.02