車場主軸箱課程設計說明書

1、 目 錄一 設計目的························3二 設計步驟·······················&

2、#183;31.運動設計······················· ·31.1已知條件······················31.

3、2主變速方案擬定···················31.3變速結構式 結構網(wǎng)的選擇··············41.4確定變速組及個變速組中變速副的數(shù)目·········41.

4、5繪制轉速圖·····················51.6繪制傳動系統(tǒng)圖···················82.動力設計······

5、··················82.1確定各軸轉速····················82.2帶傳動設計·········

6、;············92.3各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核············11 3.齒輪強度校核·····················

7、·12 3.1校核a傳動組齒輪··················12 3.2校核b傳動組齒輪··················14 3.3校核c傳動組齒輪······

8、············154. 主軸撓度的校核·····················16 4.1確定各軸最小直徑············

9、3;·····16 4.2軸的校核······················175. 主軸最佳跨距的確定··················

10、3;17 5.1選擇軸頸直徑.軸承型號和最佳跨距···········17 5.2求軸承剛度·····················176. 各傳動軸支撐處和軸承的選擇·········&

11、#183;·····187. 主軸剛度的校核·····················19 7.1主軸圖······· ············

12、83;··19 7.2支撐跨距L·····················19 7.3計算跨距······················203 設計

13、總結心得·····················204 參考文獻·······················21一、設計目的通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)得

14、結構設計，在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱技術資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。二、設計步驟1.運動設計1.1已知條件1確定轉速范圍：主軸最小轉速。2確定公比：3轉速級數(shù)：4電機功率：1.2 主變速方案擬定 擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機構以及組成、安排不同特點的變速型式、變速類型。 變速方案和型式與結構的復雜程度密切相關，和工作性能也有關系。因此，確定變速方案和型式，

15、要從結構、工藝、性能及經(jīng)濟等多方面統(tǒng)一考慮。變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結構、分支變速等型式；變速箱上既可用多速電機，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設計中，我們采用集中變速型式的主軸變速箱 1.3變速結構式、結構網(wǎng)的選擇 結構式、結構網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的變速不失為有用的方法，但 對于分析復雜的變速并想由此導出實際的方案，就并非十分有效。 1.4 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目 數(shù)為Z的變速系統(tǒng)由若干個順序的變速組組成，各變速組分別有、個

16、變速副。即 變速副中由于結構的限制以2或3為合適，即變速級數(shù)Z應為2和3的因子： ，可以有三種方案： （1） （2） （3）從電動機到主軸主要為降速傳動，若使傳動副較多的傳動組放在較接近電動機處可使小尺寸零件多些，大尺寸零件少些，節(jié)省材料，也就是滿足傳動副前多后少的原則，因此取方案。在降速傳動中，防止齒輪直徑過大而使徑向尺寸常限制最小傳動比 ；在升速時為防止產生過大的噪音和震動常限制最大轉速比。在主傳動鏈任一傳動組的最大變速范圍。在設計時必須保證中間傳動軸的變速范圍最小， 根據(jù)中間傳動軸變速范圍小的原則選擇結構網(wǎng)。從而確定結構網(wǎng)如下：檢查傳動組的變速范圍時，只檢查最后一個擴大組： 其中， 所以

17、 ，合適。1.5 繪制轉速圖選擇電動機一般車床若無特殊要求，多采用Y系列封閉式三相異步電動機，根據(jù)原則條件選擇Y-132M-4型Y系列籠式三相異步電動機。分配總降速傳動比 總降速傳動比 又電動機轉速不符合轉速數(shù)列標準，因而增加一定比傳動副。3確定傳動軸軸數(shù) 傳動軸軸數(shù) = 變速組數(shù) + 定比傳動副數(shù) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5。確定各級轉速并繪制轉速圖由 z = 12確定各級轉速： 2080、1475、1046、742、526、373、265、188、133、95、67、47.5r/min。在五根軸中，除去電動機軸，其余四軸按傳動順序依次設為、。與、與、與軸之間的傳動組分別設為a、

18、b、c。現(xiàn)由（主軸）開始，確定、軸的轉速： 先來確定軸的轉速傳動組c 的變速范圍為，結合結構式，軸的轉速只有一和可能：188、265、373、526、742、1046r/min。 確定軸的轉速傳動組b的級比指數(shù)為3，希望中間軸轉速較小，因而為了避免升速，又不致傳動比太小，可取 ，軸的轉速確定為：526、742、1046r/min。確定軸的轉速對于軸，其級比指數(shù)為1,可取 ，確定軸轉速為1046r/min。由此也可確定加在電動機與主軸之間的定傳動比。下面畫出轉速圖。 5確定各變速組傳動副齒數(shù) 傳動組a: 查表得, ，時：57、60、63、66、69、72、75、78時：58、60、63、65、6

19、7、68、70、72、73、77時：58、60、62、64、66、68、70、72、74、76可取72,于是可得軸齒輪齒數(shù)分別為：24、30、36。于是，可得軸上的三聯(lián)齒輪齒數(shù)分別為：48、42、36。傳動組b: 查表得, ，時：69、72、73、76、77、80、81、84、87時：70、72、74、76、78、80、82、84、86可取 84，于是可得軸上兩聯(lián)齒輪的齒數(shù)分別為：22、42。于是 ，得軸上兩齒輪的齒數(shù)分別為：62、42。傳動組c:查表得,時：84、85、89、90、94、95時： 72、75、78、81、84、87、89、90可取 90.為降速傳動，取軸齒輪齒數(shù)為18；為升速

20、傳動，取軸齒輪齒數(shù)為30。于是得,得軸兩聯(lián)動齒輪的齒數(shù)分別為18，60；得軸兩齒輪齒數(shù)分別為72，30。1.6 繪制傳動系統(tǒng)圖根據(jù)軸數(shù)，齒輪副，電動機等已知條件可有如下系統(tǒng)圖：2.動力設計2.1 確定各軸轉速 確定主軸計算轉速：主軸的計算轉速為各傳動軸的計算轉速： 軸可從主軸133r/min按72/18的傳動副找上去，軸的計算轉速188r/min；軸的計算轉速為373r/min；軸的計算轉速為742r/min。3各齒輪的計算轉速 傳動組c中，18/72只需計算z = 18 的齒輪，計算轉速為373r/min；60/30只需計算z = 30的齒輪，計算轉速為265r/min；傳動組b計算z =

21、22的齒輪，計算轉速為373r/min；傳動組a應計算z = 24的齒輪，計算轉速為742r/min。4核算主軸轉速誤差 所以合適。2.2 帶傳動設計電動機轉速n=1440r/min,傳遞功率P=7.5KW,傳動比i=1.4，兩班制，一天運轉16.1小時，工作年數(shù)10年。確定計算功率 取1.1，則選取V帶型 根據(jù)小帶輪的轉速和計算功率，選B型帶。確定帶輪直徑和驗算帶速 查表小帶輪基準直徑, 驗算帶速成 其中 -小帶輪轉速，r/min； -小帶輪直徑，mm； ，合適。4確定帶傳動的中心距和帶的基準長度 設中心距為,則 055（）a2（） 于是 165a600,初取中心距為400mm。 帶長 查表

22、取相近的基準長度，。 帶傳動實際中心距5驗算小帶輪的包角 一般小帶輪的包角不應小于。 。合適。6確定帶的根數(shù) 其中： -時傳遞功率的增量； -按小輪包角，查得的包角系數(shù)； -長度系數(shù)； 為避免V型帶工作時各根帶受力嚴重不均勻，限制根數(shù)不大于10。 7計算帶的張緊力 其中： -帶的傳動功率,KW； v-帶速,m/s； q-每米帶的質量，kg/m；取q=0.17kg/m。 v = 1440r/min = 9.42m/s。 8計算作用在軸上的壓軸力 2.3 各傳動組齒輪模數(shù)的確定和校核 （1）模數(shù)的確定：a傳動組：分別計算各齒輪模數(shù)先計算24齒齒輪的模數(shù)：其中: -公比 ； = 2； -電動機功率；

23、 = 7.5KW； -齒寬系數(shù)； -齒輪傳動許允應力; -計算齒輪計算轉速。 ， 取= 600MPa,安全系數(shù)S = 1。 由應力循環(huán)次數(shù)選取 ，取S=1，。 取m = 4mm。 按齒數(shù)30的計算，可取m = 4mm； 按齒數(shù)36的計算，, 可取m = 4mm。 于是傳動組a的齒輪模數(shù)取m = 4mm，b = 32mm。 軸上齒輪的直徑： 。 軸上三聯(lián)齒輪的直徑分別為： b傳動組： 確定軸上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)。 按22齒數(shù)的齒輪計算： 可得m = 4.8mm； 取m = 5mm。 按42齒數(shù)的齒輪計算： 可得m = 3.55mm； 于是軸兩聯(lián)齒輪的模數(shù)統(tǒng)一取為m = 5mm。于是軸兩聯(lián)齒輪的直徑

24、分別為： 軸上與軸兩聯(lián)齒輪嚙合的兩齒輪直徑分別為： c傳動組： 取m = 5mm。軸上兩聯(lián)動齒輪的直徑分別為： 軸四上兩齒輪的直徑分別為： 3. 齒輪強度校核：計算公式3.1校核a傳動組齒輪校核齒數(shù)為24的即可，確定各項參數(shù) P=8.25KW,n=742r/min,確定動載系數(shù)：齒輪精度為7級，由機械設計查得使用系數(shù)確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)非對稱 ,查機械設計得確定齒間載荷分配系數(shù): 由機械設計查得確定動載系數(shù): 查表得 計算彎曲疲勞許用應力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 查得 ,S = 1.3 ， 故合適。3.2 校核b傳動組齒輪校核齒數(shù)為22的即可，確定各項參數(shù) P=8.25

25、KW,n=373r/min,確定動載系數(shù)：齒輪精度為7級，由機械設計查得使用系數(shù)確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)非對稱 ,查機械設計得確定齒間載荷分配系數(shù): 由機械設計查得確定動載系數(shù): 查表得 計算彎曲疲勞許用應力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限。 查得 ,S = 1.3 ， 故合適。3.3校核c傳動組齒輪校核齒數(shù)為18的即可，確定各項參數(shù) P=8.25KW,n=373r/min,確定動載系數(shù)：齒輪精度為7級，由機械設計查得使用系數(shù)確定齒向載荷分配系數(shù):取齒寬系數(shù)非對稱,查機械設計得確定齒間載荷分配系數(shù): 由機械設計查得確定動載系數(shù): 查表得 計算彎曲疲勞許用應力 由圖查得小齒輪的彎曲疲勞

26、強度極限。 圖10-18查得 ,S = 1.3 ， 故合適。4. 主軸撓度的校核4.1 確定各軸最小直徑1軸的直徑：2軸的直徑：3軸的直徑：4主軸的直徑：4.2軸的校核軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對軸中點處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進行校核 。軸、軸的校核同上。5. 主軸最佳跨距的確定400mm車床，P=7.5KW.5.1 選擇軸頸直徑,軸承型號和最佳跨距前軸頸應為75-100mm,初選=100mm,后軸頸取,前軸承為NN3020K,后軸承為NN3016K,根據(jù)結構,定懸伸長度5.2 求軸承剛度考慮機械效率主軸最大輸出轉距床身上最大加工直徑約為

27、最大回轉直徑的60%,取50%即200,故半徑為0.1.切削力 背向力 故總的作用力 次力作用于頂在頂尖間的工件上主軸尾架各承受一半,故主軸軸端受力為 先假設 前后支撐分別為根據(jù) 。6. 各傳動軸支承處軸承的選擇 主軸 前支承：NN3020K;中支承：N219E;后支承：NN3016K 軸 前支承：30207;后支承：30207 軸 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 軸 前支承：30208;后支承：302087. 主軸剛度的校核7.1 主軸圖: 7.2支撐跨距L支撐跨距L，當前，多數(shù)機床的主軸采用前后兩個支撐，結構簡單，制造、裝配方便，容易保證精度，但是，由于兩支撐

28、主軸的最佳支距一般較短，結構設計難于實現(xiàn)，故采用三支撐結構。如圖所示，三支撐主軸的前中支距，對主軸組件剛度和抗震性的影響，要比前后支距地影響大得多，因此，需要合理確定。為了使主軸組件獲得很高的剛度可抗震性，前中之距可按兩支撐主軸的最佳只距來選取。 由于三支撐的前后支距對主軸組件的性能影響較小，可根據(jù)結構情況適當確定。如果為了提高主軸的工作平穩(wěn)性，前后支距可適當加大，如取。采用三支撐結構時，一般不應該把三個支撐處的軸承同時預緊，否則因箱孔及有關零件的制造誤差，會造成無法裝配或影響正常運作。因此為了保證主軸組件的剛度和旋轉精度，在三支撐中，其中兩個支撐需要預緊，稱為緊支撐；另外一個支撐必須具有較大的間隙，即處于“浮動”狀態(tài)，稱為松支撐，顯然，其中一個緊支撐必須是前支撐，否則前支撐即使存