《金屬切削機床課程設計銑床主軸箱設計【全套圖紙】

1、目錄1. 機床參數(shù)確定52. 運動設計52.1傳動組、傳動副地確定52.2結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇62.3擬定轉(zhuǎn)速圖72.4齒輪齒數(shù)確定82.5傳動系統(tǒng)圖92.6軸、齒輪的計算轉(zhuǎn)速93.傳動零件的初步計算113.1傳動軸直徑初定113.2主軸軸頸直徑的確定113.3齒輪模數(shù)的初步計算114.主要零件的驗算124.1三角膠帶傳動的計算和選定124.2圓柱齒輪的強度計算134.3傳動軸的驗算164.4 滾動軸承的驗算19設計感想20參考文獻201. 機床參數(shù)確定：運動參數(shù)： 回轉(zhuǎn)主運動的機床，主運動的參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速。其數(shù)列的公比應選取標準的公比值，取公比=1.41。主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)： 式中rn為主軸變速范

2、圍：。全套圖紙，加153893706根據(jù)最低轉(zhuǎn)速nmin=31.5rpm，最高轉(zhuǎn)速nmax=1440rpm，公比=1.41，按機床課程設計指導書（陳易新編）表5選出標準轉(zhuǎn)速數(shù)列： 1400 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 31.5機床傳動系統(tǒng)的變速組大多采用雙聯(lián)齒輪或三聯(lián)齒輪，因此轉(zhuǎn)速級數(shù)宜為2、3因子的乘積，即為宜，其中m、n為正整數(shù)。動力參數(shù)：由任務書設定電動機功率：n=4kw。查表應選用y系列三相異步電動機y112m-4（同步轉(zhuǎn)速1500r/min，50hz，380v），轉(zhuǎn)速1440 r/min，效率84.5%。功率因素cos=0.82，額定轉(zhuǎn)

3、矩2.2knm。2. 運動設計2.1 傳動組、傳動副的確定：實現(xiàn)12級主軸轉(zhuǎn)速變化的傳動系統(tǒng)可以寫成多種傳動副組合：1） 2） 3）4） 5）方案1）、2）可以省一根傳動軸，但是其中一個傳動組內(nèi)有四個傳動副，果增大了該軸的軸向尺寸這種方案不宜采用。根據(jù)傳動副數(shù)目分配應該“前多后少”的原則，取方案3）較合適。2.2 結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇：在的傳動副組合中，其傳動副的擴大順序又有以下六種形式：1） 2） 3）4） 5） 6）根據(jù)級比指數(shù)分配要“前密后疏”的原則，即傳動順序與擴大順序相一致，應選用，其結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下圖所示：圖1 檢驗最大擴大組的變速范圍：，符合設計原則要求。2.3 擬定轉(zhuǎn)速圖：上述所選定

4、的結(jié)構(gòu)式共有三個傳動組，變速機構(gòu)共需4軸，加上電動機共5軸，故轉(zhuǎn)速圖需5條豎線，如下圖所示。主軸共12速，電動機軸與主軸最高轉(zhuǎn)速相近，故需12條橫線。中間各軸的轉(zhuǎn)速可以從電動機軸往后推，也可以從主軸開始往前推。通常以往前推比較方便，即先決定軸三的轉(zhuǎn)速。 圖二 傳動組c的變速范圍為，可知兩個傳動副的傳動比為： 這樣就確定了軸的六種轉(zhuǎn)速只有一種可能，即為：125、180、250、355、500、710r/min。隨后決定軸的轉(zhuǎn)速，為了避免升速，又不能使傳動比太小，可?。海?。軸的轉(zhuǎn)速確定為355、500、710 r/min。同理，對于軸，可?。?，。軸的轉(zhuǎn)速：710 r/min。電動機軸與軸之間為帶傳

5、動，傳動比接近。補足各連線，得到如下所示轉(zhuǎn)速圖： 圖三2.4 齒輪齒數(shù)確定 利用查表法求出各傳動組齒輪齒數(shù)：表1 各傳動組齒輪齒數(shù)變速組第一變速組第二變速組第三變速組齒數(shù)和729296齒輪齒數(shù)2448304236362468464619776432 驗算主軸轉(zhuǎn)速誤差，主軸各級實際轉(zhuǎn)速值用下式計算：式中，、分別為大、小帶輪的直徑；、分別為第一、二、三變速組的齒輪傳動比。表二：轉(zhuǎn)速誤差表主軸轉(zhuǎn)速標準轉(zhuǎn)速r/min31545639012518025035550071010001400實際轉(zhuǎn)速r/min3114466258821231762483524967009801420轉(zhuǎn)速誤差131010216

6、22080.80.8142.014 轉(zhuǎn)速誤差用主軸實際轉(zhuǎn)速與標準轉(zhuǎn)速相對誤差的絕對值表示：，計算值如表二。2.5 傳動系統(tǒng)圖如圖四所示：2.6 軸、齒輪的計算轉(zhuǎn)速：主軸：根據(jù)教材表8-2，中型機床主軸的計算轉(zhuǎn)速是第一個三分之一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的最高一級轉(zhuǎn)速，即為；各傳動軸：軸可從主軸為90r/min按19/77的傳動副找上去，似應為355r/min，但由于軸上的最底轉(zhuǎn)速125r/min經(jīng)傳動組c可使主軸得到31.5和250r/min兩種轉(zhuǎn)速，250r/min 圖四要傳遞全部功率，所以軸的計算轉(zhuǎn)速應為125r/min。軸的計算轉(zhuǎn)速可按的傳動副b推上去，得355 r/min；同理軸為710r/min。各

7、齒輪：傳動組c中，19/77只需計算z=19的齒輪，計算轉(zhuǎn)速為355 r/min；64/32只需計算z=32，；z=19和z=32兩個齒輪哪一個的應力更大一些，較難判斷，可同時計算，選擇模數(shù)較大的作為傳動組c齒輪的模數(shù)；傳動組b應計算z=24，；傳動組a應計算z=24，。3. 傳動零件的初步計算：3.1 傳動軸直徑初定按扭轉(zhuǎn)剛度計算：式中，d-傳動軸直徑（mm）； -該軸傳遞的額定扭矩（nmm）； n-該軸傳遞的功率（kw）； -該軸的計算轉(zhuǎn)速（rpm）； -該軸每米長度允許扭轉(zhuǎn)角（deg/m），取=0.8。軸：軸：軸：3.2 主軸軸頸直徑的確定 由表3查得機床課程設計指導書：主軸前軸頸=60

8、mm，后軸頸=（0.7-0.85）=42-51mm，取=45mm。3.3 齒輪模數(shù)的初步計算 一般同一變速組中的齒輪取同一模數(shù)，選擇負荷最重的小齒輪按簡化的接觸疲勞強度公式進行初算： 式中，-按接觸疲勞強度估算的齒輪模數(shù)（mm）； -驅(qū)動電動機功率（kw）； -被估算齒輪的計算轉(zhuǎn)速 （r/min）； -大小齒輪齒數(shù)之比，-小齒輪齒數(shù)； -齒寬系數(shù)，6-10，b為齒寬，m為模數(shù)，取8； -許用接觸應力，查表26取。 傳動組b：24/68 傳動組a：24/48 傳動組c：19/77 4. 主要零件的驗算4.1 三角膠帶傳動的計算和選定 確定計算功率：，選擇b型三角帶； 確定帶輪直徑、，由表11機床

9、設計制導書查得： =140mm， 計算膠帶轉(zhuǎn)速： 初定中心距： 根據(jù)機床的布局及結(jié)構(gòu)方案選 計算膠帶的長度： 選標準計算長度 ，作為標記的三角膠帶的內(nèi)周長度。 計算膠帶的彎曲次數(shù)： 式中，m-帶輪的個數(shù)計算實際中心距：，其中，代入上式中，得 定小帶輪的包角： 確定三角膠帶的根數(shù)：，式中：單根三角膠帶能傳遞的功率（kw），由表13查得=2.23；-帶輪包角系數(shù)，由表13查得=0.98； 則，取2。4.2 圓柱齒輪的強度計算： 驗算變速箱中齒輪強度應選擇相同模數(shù)承受載荷最大齒數(shù)最小的齒輪進行接觸應力和彎曲應力計算，一般對高速傳動的齒輪驗算齒面接觸應力，對低速傳動的齒輪驗算齒根彎曲應力，對硬齒面軟齒

10、心滲碳淬火的齒輪要驗算齒根彎曲應力。接觸應力的驗算公式： 彎曲應力的驗算公式： 表三傳動組第一傳動組第二傳動組第三傳動組齒輪傳遞功率n3.763.803.84齒輪計算轉(zhuǎn)速355355710齒輪的模數(shù)m 222齒寬b161616小齒輪數(shù)z192424大齒輪與小齒輪齒數(shù)比u77/1968/2448/24壽命系數(shù)接觸疲勞0.670.860.83彎曲疲勞0.900.900.90速度轉(zhuǎn)化系數(shù)接觸疲勞0.950.850.72彎曲疲勞0.930.930.90功率利用系數(shù)接觸疲勞0.580.580.58彎曲疲勞0.780.780.78材料利用系數(shù)接觸疲勞0.700.730.76彎曲疲勞0.720.750.77

11、工作情況系數(shù)1.21.21.2動載荷系數(shù)1.21.21.2齒向載荷分布系數(shù)111.05齒形系數(shù)y0.4380.4440.454其中壽命系數(shù) 工作期限系數(shù) t-齒輪在機床工作期限內(nèi)的總工作時間h ，對于中型機床的齒輪取 ，同一變速組內(nèi)的齒輪總工作時間可近似地認為，p為該變速組的傳動副數(shù)。；的極限值、，當時，則取；當時，??；-許用接觸應力（），查表3-9，=1100；-許用彎曲應力（），查表3-9，=320。代入公式，得傳動組c： 傳動組b：傳動組c：4.3 傳動軸的驗算強度驗算、彎曲剛度驗算受力分析：以軸為例進行分析，軸上的齒輪為滑移齒輪。通常，選擇主軸處于計算轉(zhuǎn)速（200r/min）時齒輪的嚙

12、合位置為計算時的位置。根據(jù)本機床齒輪排列特點，主軸為250r/min時，軸受力變形大于前者，故采用此時的齒輪位置為計算位置。受力分析如下圖所示：圖5 圖5中f1為齒輪z4（齒數(shù)為42）上所受的切向力ft1，徑向力fr1的合力。f2為齒輪z9（齒數(shù)46）上所受的切向力ft2，徑向力fr2的合力。各傳動力空間角度如圖6所示，根據(jù)下表的公式計算齒輪的受力。圖6 表4 齒輪的受力計算傳遞功率pkw轉(zhuǎn)速nr/min傳動轉(zhuǎn)矩tnmm齒輪壓力角齒面摩擦角齒輪z4齒輪z9切向力ft1nf1在x軸投影fz1nf1在z軸投影fz1n分度圓直徑d1mm切向力ft2nf1在x軸投影fz2nf1在z軸投影fz2n分度圓

13、直徑d2mm380500 72580.0206-1200.1-1200.1585.3841252.21252.2-610.792撓度、傾角的計算：分別計算出各平面撓度、傾角，然后進行合成。如下圖所示：其中a=120, b=156, c=150, f=126, l=276, n=159.35, 圖7xoy平面內(nèi)撓度： 代入數(shù)據(jù)，求得 zoy平面內(nèi)撓度： 代入數(shù)據(jù)，求得 撓度的合成：，符合要求。 左支撐傾角計算和分析：xoy平面力作用下的傾角： 代入數(shù)據(jù)，解得zoy平面力作用下的傾角： 代入數(shù)據(jù)，解得傾角的合成：，符合要求；右支承傾角計算和分析： xoy平面力作用下的傾角： 代入數(shù)據(jù)，解得zoy平

14、面力作用下的傾角：代入數(shù)據(jù)，解得傾角的合成：，符合要求。鍵側(cè)擠壓應力計算： 表五計算公式最大轉(zhuǎn)矩花鍵軸小徑花鍵軸大徑花鍵數(shù)載荷系數(shù)工作長度許用應力許用應力結(jié)論72580283480.8176301.39合格4.4 滾動軸承的驗算根據(jù)前面所示的軸受力狀態(tài)，分別計算出左（a）、右（b）兩支承端支反力。在xoy平面內(nèi)： 在zoy平面內(nèi)： 左、端支反力為： 兩支承軸承受力狀態(tài)相同，但右端受力大，所以只驗算右端軸承。滾動軸承的疲勞壽命驗算： 其中：額定動載荷：c=11000n，機床設計簡明手冊； 速度系數(shù)：； 使用系數(shù)：； 功率利用系數(shù)：，表3-3床設計制導；轉(zhuǎn)速變化系數(shù)：，表3-2； 齒輪輪換工作系數(shù)： 當量動載荷：f=176.7n，已計算求得； 許用壽命：t，一般機床取10000-15000h； 壽命指數(shù)：。 則額定壽命： 經(jīng)驗算符合要求。設計感想時光飛箭，短短的兩周課程設計很快就結(jié)束了，設計的過程讓我學到了不少東西：首先學會了檢索文獻、資料過程，而且清楚了一般機床的結(jié)構(gòu)和布局；其次通過繪圖，使自己更加熟練了autocad軟件及word的各種功能。這些都為自己以后的工作奠定了堅實的基礎。雖然在設計過程中遇到了很多的困難，但是都在指導老師的耐心指點和同學的共同探討下克服了。由于時間比較倉促，水平有限，設計中難免存在一些缺陷與不足，望老師在審閱過程中批評指正。參考文獻1 陳易新主編.