1、第 1 页 共 41 页毕业设计（论文）题 目 CA6140 机床主轴箱设计教 学 点 甘肃省国防科技学校专 业 机电一体化 年 级 2 0 0 8 级 学 号 085010472 姓 名 任 龙 善 指 导 教 师 何 立 华 时 间 2010 年 6 月 25 日 第 2 页 共 41 页目录1.概述 .41.1 机床主轴箱课程设计的目的 .41.2 设计任务和主要技术要求 .41.3 操作性能要求 .52.参数的拟定 .52.1 确定极限转速 .52.2 主电机选择 .53.传动设计 .63.1 主传动方案拟定 .63.2 传动结构式、结构网的选择 .63.2.1 确定传动组及各传动组中
2、传动副的数目 .73.2.2 传动式的拟定 .73.2.3 结构式的拟定 .74. 传动件的估算 .94.1 三角带传动的计算 .94.2 传动轴的估算 .124.2.1 主轴的计算转速 .134.2.2 各传动轴的计算转速 .134.2.3 各轴直径的估算 .134.3 齿轮齿数的确定和模数的计算 .154.3.1 齿轮齿数的确定 .154.3.2 齿轮模数的计算 .164.3.4 齿宽确定 .214.3.5 齿轮结构设计 .224.4 带轮结构设计 .234.5 传动轴间的中心距 .23第 3 页 共 41 页4.6 轴承的选择 .244.7 片式摩擦离合器的选择和计算 .254.7.1
3、摩擦片的径向尺寸 .254.7.2 按扭矩选择摩擦片结合面的数目 .254.7.3 离合器的轴向拉紧力 .26264.7.4 反转摩擦片数 .265. 动力设计 .275.1 传动轴的验算 .275.1.1 轴的强度计算 .285.1.2 作用在齿轮上的力的计算 .285.1.3 主轴抗震性的验算 .315.2 齿轮校验 .345.3 轴承的校验 .356.结构设计及说明 .366.1 结构设计的内容、技术要求和方案 .366.2 展开图及其布置 .376.3 I 轴（输入轴）的设计 .376.4 齿轮块设计 .396.4.1 其他问题 .406.5 传动轴的设计 .406.6 主轴组件设计
4、.426.6.1 各部分尺寸的选择 .426.6.2 主轴轴承 .436.6.3 主轴与齿轮的连接 .456.6.4 润滑与密封 .456.6.5 其他问题 .467.总结 .468.明细表 .49第 4 页 共 41 页1.概述1.1 机床主轴箱课程设计的目的1.2 设计任务和主要技术要求1.3 操作性能要求1.概述1.1 机床主轴箱课程设计的目的机床课程设计，是在学习过课程机械制造装备设计之后进行的实践性教学环节。其目的在于通过机床运动机械变速传动系统的结构设计，使学生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
5、的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。1.2 设计任务和主要技术要求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：1、加工工件直径为： 60时，机床达到的最高切削速度Vmax=150m/min;2、变速范围 Rn=4351；3、V=100 m/min 时，切削 45 号钢时，机床功率允许的最大切削用量为：a p=5，f=0.3/r；4、抗振性：一般。1.3 操作性能要求1）具有皮带轮卸荷装置2
6、）手动操纵双向摩擦片离合器实现主轴的正反转及停止运动要求3）主轴的变速由变速手柄完成4）床头箱的外型尺寸、与床头床身的联接要求与 C618K-I 车床的床头箱相同第 5 页 共 41 页2.参数的拟定2.2 主电机选择3.传动设计2.参数的拟定2.1 确定极限转速nRmiax zn 因为 K=0.5，Rd=0.20.25 =KD=0.5500=250mmmaxdin= =（0.20.25） =5062.5Raxmaxd又 =4351 minax/18.732./innrmin0954Vd2.2 主电机选择合理的确定电机功率，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
7、功率因素。已知异步电动机的转速有 3000 、1500 /minr/inr、1000 、750 ，已知 是 7.1KW，根据 车床设/minr/inr额P计手册附录表 2 选 Y132M-4，额定功率 7.5 ，满载转速 1440 kw， 。 ir87.03.传动设计min18.732./rax95.4/i电机：Y132M-4，额定功率7.5 ，满kw载转速 1440 ，minr。 87.0第 6 页 共 41 页3.1 主传动方案拟定3.2 传动结构式、结构网的选择3.2.1 确定传动组及各传动组中传动副的数目3.2.2 传动式的拟定3.1 主传动方案拟定拟定传动方案，包括传动型式的选择以及
8、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。3.2 传动结构式、结构网的选择结构式、结构网对于分析和选
9、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。3.2.1 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。即 321Z传动副中由于结构的限制以 2 或 3 为合适，即变速级数 Z应为 2 和 3 的因子： ，可以有多种方案，例： baZ18=332；18=2322；18=231+211；18=231213.2.2 传动式的拟定18 级转速传动系统的传动组，选择传动组安排方式时，考虑第 7 页 共 41 页3.2.3 结构式的拟定3.3 转速图的拟定到机床主轴变速箱的具体结构、装
10、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 18=2322。3.2.3 结构式的拟定对于 18=2322 传动式，有 2 种结构式和对应的结构网。分别为： 612218( ：内轮+ 背轮， ：重复 6 级) 6612( ：重复 6 级) 312由于本次设计的机床 I 轴装有摩擦离合器，在结构上要求有一齿轮的齿根圆大于离合器的直径。初选( ：内轮+ 背轮， ：重复 6 级)61221386612的方案。3.3 转速图的拟定正转转
11、速图：初选 61238第 8 页 共 41 页4. 传动件的估算4.1 三角带传动的计算 4. 传动件的估算4.1 三角带传动的计算三角带传动中，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)选择三角带的型号根据公式第 9 页 共 41 页1.75.8caPKKW式中 P-电动机额定功率， -工作情况系数 a查机械设计图 8-8 因此选择 B 型带。(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 。查机械设计 表 8-min
12、3，8-7 取主动轮基准直径 =125 。由公式 12Dn式中： n-小带轮转速， -大带轮转速，所以n，由机械设计 A表 8-7 取园整为2140528Dm250mm。(3)确定三角带速度按公式 13.425109.5606nmVs因为 5m/minV25 m/min,所以选择合适。 (4)初步初定中心距带轮的中心距，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：262.5mm 750mm取 =600mm.0(5)三角带的计算基准长度 LADAL选择 B 型带=125Dm250=600mm0AL1795.m第 10 页 共 41 页20
13、5013.14262461795.Lm由机械设计表 8-2，圆整到标准的计算长度 80L(6)验算三角带的挠曲次数1.064smvuL次符合要求。 (7)确定实际中心距 A002618795.2.m（ ）(8)验算小带轮包角 000211857.6812DA，主动轮上包角合适。(9)确定三角带根数 Z根据机械设计式 8-22 得:0calpzk传动比: 124/81.vi查表 8-5c，8-5d 得 = 0.40KW, = 3.16KW0p0查表 8-8， =0.97；查表 8-2， =0.95klk7.18Z2.193.6049.5所以取 根(10)计算预紧力查机械设计表 8-4，q=0.18kg/mZ3
